JP2006032503A

JP2006032503A - ツール駆動装置

Info

Publication number: JP2006032503A
Application number: JP2004206626A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yukimori; 美昭行森
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】構成の簡素化を図りつつ軽量化を図ることができるツール駆動装置を提供する。
【解決手段】ボンディングヘッドのアクチュエータ１１にシャフト１２を設け、制御装置１３からの制御信号に応じてシャフト１２を上下駆動可能とする。シャフト１２にチップを吸着して保持するツール１４を設け、ツール１４でチップをピックアップ＆プレース可能とする。アクチュエータ１１を、ダイレクト駆動タイプとして知られているリニアサーボモータで構成し、制御装置１３から供給される電流の大きさに応じた推力をシャフト１２を介してツール１４に加えることで、ツール１４を上下方向に駆動できるように構成する。アクチュエータ１１にリニアスケール２１を設け、ツール１４の高さ位置を検出可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピックアップ位置のワークをピックアップしてプレース位置にプレースするツールを上下駆動するツール駆動装置に関する。

従来、ダイボンダの可動アームには、図３に示すように、ボンディングヘッド１０１が設けられており、該ボンディングヘッド１０１には、チップをピックアップ位置でピックアップして、ボンディング位置に載置するパッド等のツール１０２が設けられている。

このツール１０２は、ツール駆動装置１１１によってＺ軸方向（垂直方向）に駆動されるように構成されている。このツール駆動装置１１１の構成としては、図３の（ａ）に示すように、前記ツール１０２をガイド１１２にスライド自在に支持するとともに、このツール１０２をシリンダ１１３で上下駆動する構成が考えられるが、この場合、ツール１０２の停止位置の制御ができない。このため、図３の（ｂ）に示すように、前記ツール１０２をボールねじ１１５で支持し、サーボモータ１１６によって上下位置制御する構成が考えられる。

また、この発展型として、図４の（ｃ）に示すように、スプライン１２１で支持されたツール１０２をスプリング１２２で付勢し、ツール１０２によるピックアップ時又はプレース時にチップに荷重を加える構造や、図４の（ｄ）に示すように、前記スプリング１２２に変えてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２５を用いることによって、ピックアップ時とプレース時とで荷重を可変する構成を考案するに至った。

しかしながら、このようなツール駆動装置１１１にあっては、ピックアップ時とプレース時とで荷重を可変するために比較的重いボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２５を設けなければならず、機構が複雑化するとともに、重量が重くなるという問題があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、構成の簡素化を図りつつ、軽量化を図ることができるツール駆動装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のツール駆動装置にあっては、ワークをピックアップしてプレースするツールを上下駆動する駆動手段を、外部からの制御信号に応じた推力を前記ツールに加えるとともに、前記制御信号で前記ツールの移動位置を制御するリニアモータ等のダイレクト駆動タイプのアクチュエータで構成した。

すなわち、ピックアップ位置にあるワークをピックアップする際には、アクチュエータに制御信号を加えて、ツールをワーク位置まで下降し、該ワークをピックアップする。このとき、例えば、前記アクチュエータに加える電流を制限することによって該アクチュエータより前記ツールに加えられる推力を制限することで、該ツールより前記ワークに加えられる荷重を所定値に設定する。

そして、前記アクチュエータに制御信号を加え、前記ツールを所定位置まで上昇し、プレース位置まで移動する。この位置において、前記アクチュエータに制御信号を加え、前記ツールをプレース位置まで下降し、前記ワークをプレースする。このとき、例えば、前記アクチュエータに加える電流を制限することによって該アクチュエータより前記ツールに加えられる推力を制限することで、前記ツールより前記ワークに加えられる荷重を所定値に設定することができる。

このように、前記アクチュエータを用いることによって、前記ツールを上下駆動できるとともに、ピックアップ時及びプレース時において、前記アクチュエータに加える電流を制限することによって、前記ワークに加えられる荷重を制御することができる。

そして、前記ワークには、前記アクチュエータに加えられる制御信号に応じた荷重が加えられるため、ピックアップ時又はプレース時において、ワークに加えられる荷重を変更することができる。

以上説明したように本発明のツール駆動装置にあっては、リニアモータ等のダイレクト駆動タイプのアクチュエータを用いることによって、ツールの上下駆動と、ツールへの荷重制御とを両立させることができる。

また、前記アクチュエータに加える制御信号を可変することで、ピックアップ時とプレース時とにおいて、比較的大型なボイスコイルモータを用いることなく、ワークに加えられる荷重を異なる大きさに設定することができる。

これにより、ボイスコイルモータを用いて荷重の可変を可能とした従来と比較して、構成の簡素化を図りつつ、軽量化を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるツール駆動装置を備えたダイボンダ２のボンディングヘッド部を示す図であり、前記ダイボンダ２は、所定位置に配置されたワークとしてのチップをボンディング位置まで移動してボンディングする装置である。

すなわち、ダイボンダ２の可動アームの先端部には、ボンディングヘッドが設けられており、該ボンディングヘッドには、駆動手段を構成するアクチュエータ１１が設けられている。該アクチュエータ１１には、上下方向に延在するシャフト１２が設けられており、制御装置１３からの制御信号に応じて前記シャフト１２を上下方向へ駆動できるように構成されている。前記アクチュエータ１１より下方へ突出した前記シャフト１２の下端部には、供給された負圧によってチップを吸着して保持するツール１４が設けられており、該ツール１４で前記チップをピックアップするとともにプレースできるように構成されている。

前記アクチュエータ１１は、ダイレクト駆動タイプのアクチュエータとして知られているリニアサーボモータで構成されており、このアクチュエータ１１には、前記制御装置１３から制御信号が供給されるように構成されている。前記アクチュエータ１１は、前記制御装置１３からの制御信号に応じた推力、具体的には、該制御装置１３から供給される電流の大きさに応じた推力を電流の向きに応じた方向へ向けて発生し、この推力を前記シャフト１２を介して前記ツール１４に加えることで、当該ツール１４を上下方向に駆動できるように構成されている。

また、前記アクチュエータ１１より上方へ突出した前記シャフト１２の部位には、リニアスケール２１を構成するスケール部２２が設けられており、このスケール部２２が対向する部位には、前記スケール部２２と共に前記リニアスケール２１を構成センサ部２３が、前記アクチュエータ１１に立設されたブラケット２４に固定されている。

前記スケール部２２としては、細かな溝が上下に等間隔をおいて形成されたガラス板等が挙げられ、前記センサ部２３としては、このスケール部２２の溝を検知する光学式のセンサが挙げられる。そして、前記センサ部２３からの出力信号は、前記制御装置１３に出力されるように構成されている。

これにより、前記アクチュエータ１１からの前記シャフト１２の突出量の変化に伴って前記スケール部２３が前記アクチュエータ１１に固定された前記センサ部２３に対して相対移動した際に、該センサ部２３に対して移動する前記スケール部２２の溝数をカウントすることで、前記制御装置１３では、両者の相対移動量から前記シャフト１２に設けられたツール１４の高さ位置や、溝数の増減速度から前記ツール１４の移動速度を検出できるように構成されており、当該制御装置１３では、これらの検出結果に基づいて前記アクチュエータ１１を駆動することで、前記ツール１４の移動位置や移動速度を制御できるように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、チップをピックアップ又はプレースする際の動作を、図２に示すタイミングチャートに従って説明する。

前記ツール１４をピックアップ位置にあるチップの高さ位置や、ピックアップしたチップをボンディング位置等の目標位置３１まで下降する際には、アクチュエータ１１に対してツール１２が下降する方向へ制御信号を出力する（Ｔ１）。このとき、前記アクチュエータ１１に加える電流を徐々に増加することで、前記ツール１２を駆動する推力を増加してツール１４の移動速度を加速した後、加える電流を逆向きにすることによって加速度を低下する。その後、一定電流に切り替えるとともに（Ｔ２）、電流をやや増加した状態を目標位置３１に達するまで維持した後（Ｔ３）、電流を電流制限値３２まで増加して前記アクチュエータ１１による推力を増大する（Ｔ４）。

これにより、ピックアップ時においては、前記アクチュエータ１１による推力が荷重として前記ツール１４よりチップに加えられる。また、プレース時にあっては、前記アクチュエータ１１による推力が荷重として前記ツール１４に加えられ、この荷重によって前記チップをボンディング位置に押しつけてボンディングすることができる。

このように、前記アクチュエータ１１に加える電流を制限することで、該アクチュエータ１１より前記ツール１４に加えられる推力を制限し、該ツール１４より加えられる荷重を任意の値に設定することができる。このため、ピックアップ時又はプレース時において、電流値を異なる値に設定することで、チップに加えられる荷重を変更することができる。

そして、チップのピックアップ又はプレースが完了した際には、電流値を徐々に減少した後（Ｔ５）、比較的小さな電流を一定時間通電するとともに（Ｔ６）、ツール１２が上昇する方向へ電流を出力してツールを所定位置まで上昇する（Ｔ７）。このとき、前記アクチュエータ１１に加える電流を下降時と逆向きに徐々に増加することで、前記ツール１２を駆動する推力を増加して移動速度を加速した後、加える電流を逆向きにすることによって加速度を低下する。

このように、ダイレクト駆動タイプのリニアサーボモータでアクチュエータ１１を構成することによって、ツール１４の上下駆動と、ツール１４への荷重制御とを両立させることができる。

また、前記アクチュエータ１１に加える制御信号を可変することで、ピックアップ時とプレース時とにおいて、比較的大型なボイスコイルモータを用いることなく、チップに加えられる荷重を異なる大きさに設定することができる。

本発明の一実施の形態を示す模式図である。同実施の形態のアクチュエータに加える電流に対するツールの動作を示すタイミングチャートである。従来のツール駆動装置を示す模式図で、（ａ）は第１従来例であり、（ｂ）は第２従来例である。（ａ）は第３従来例であり、（ｂ）は第４従来例である。

符号の説明

１ツール駆動装置
１１アクチュエータ
１３制御装置
１４ツール

Claims

ワークをピックアップしてプレースするツールを上下駆動する駆動手段を、外部からの制御信号に応じた推力を前記ツールに加えるとともに、前記制御信号で前記ツールの移動位置を制御するリニアモータ等のダイレクト駆動タイプのアクチュエータで構成したことを特徴としたツール駆動装置。