JP2024068494A - Clamp device, control method, and control program of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、クランプ装置並びにその制御方法及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a clamping device and a control method and control program for the same.
クランプ装置は、例えば、被処理物をクランプする一対のアーム部と、一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、電圧をピエゾ素子に供給する供給部とを備えている。例えば、一対のアーム部のクランプ動作のテスト又はキャリブレーションなどを実施する場合、クランプ装置には、一対のアーム部の開閉状態を判定する機能が求められる場合がある。 The clamping device, for example, includes a pair of arms that clamp the workpiece, a drive unit having a piezoelectric element that opens and closes the pair of arms, and a supply unit that supplies voltage to the piezoelectric element. For example, when testing or calibrating the clamping operation of the pair of arms, the clamping device may be required to have a function for determining the open/closed state of the pair of arms.
例えば、特許文献1には、一対のアーム部を開閉方向に振動させる所定の周波数を印加してピエゾ素子を駆動させる工程と、一対のアーム部が開閉方向に振動しているときのピエゾ素子から出力される出力電流に基づいて、一対のアーム部の先端部が衝突したか否かを検出する工程と、検出結果に基づいて、一対のアーム部における閉状態の基準電圧を算出する工程と、基準電圧に基づいて、ピエゾ素子に印加する駆動電圧をキャリブレーションする工程とを含む、キャリブレーション方法が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載のキャリブレーション方法においては、一対のアーム部の開閉状態の判定が、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力電流の検出し易さなどの機差に影響される場合がある。
However, in the calibration method described in
本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、一対のアーム部の開閉状態の判定精度の向上を図ることを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to improve the accuracy of determining the open/closed state of the pair of arms.
本願発明の一態様に係るクランプ装置は、被処理物をクランプする一対のアーム部と、一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子に供給可能に構成された供給部であって、交流成分の周波数を一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させる供給部と、駆動されたピエゾ素子から出力される出力信号を検出する検出部と、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部の開閉状態を判定する判定部とを備える。 The clamping device according to one aspect of the present invention includes a pair of arms that clamp the workpiece, a drive unit having a piezoelectric element that opens and closes the pair of arms, a supply unit that generates a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed and is configured to be able to supply the drive voltage to the piezoelectric element, and that increases or decreases the voltage of the DC component while setting the frequency of the AC component to the resonant frequency of the pair of arms, a detection unit that detects an output signal output from the driven piezoelectric element, and a determination unit that determines the open/closed state of the pair of arms based on the occurrence status of harmonic components of the resonant frequency in the output signal.
上記態様によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部の開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。 According to the above aspect, the open/closed state of the pair of arms is determined based on the occurrence of harmonic components in the output signal, so that the influence of machine differences such as the ease of vibration, the ease of vibration transmission, and the ease of detecting the output signal can be reduced when determining the open/closed state.
上記の一態様として、クランプ装置は、一対のアーム部における開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を基準電圧として登録する登録部と、基準電圧に基づいて、ピエゾ素子に印加する使用電圧をキャリブレーションするキャリブレーション部とをさらに備えてもよい。 As one aspect of the above, the clamp device may further include a registration unit that registers the voltage of the DC component when the pair of arms switch between the open state and the closed state as a reference voltage, and a calibration unit that calibrates the operating voltage applied to the piezoelectric element based on the reference voltage.
上記態様によれば、精度の高い開閉状態の判定結果に基づいて、精度の高いキャリブレーションをすることができるため、クランプ装置の開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。 According to the above aspect, highly accurate calibration can be performed based on the highly accurate determination of the open/close state, thereby improving the accuracy and stabilizing the opening and closing operation of the clamp device.
上記の一態様として、検出部は、出力信号として、ピエゾ素子から出力される出力電流を検出してもよい。 As one aspect of the above, the detection unit may detect the output current output from the piezoelectric element as the output signal.
上記態様によれば、一対のアーム部からの出力電流は出力電圧の時間微分を用いて表すことができるため、出力電圧としては検出し難い大きさの変化であっても、出力電流としては検出可能な大きさの変化となる場合がある。したがって、検出部の検出精度を向上させ、キャリブレーションの精度を向上させることができる。 According to the above aspect, the output current from the pair of arms can be expressed using the time derivative of the output voltage, so even if a change in magnitude is difficult to detect as an output voltage, it may be a detectable change in the output current. Therefore, the detection accuracy of the detection unit can be improved, and the calibration accuracy can be improved.
上記の一態様として、判定部は、出力電流をフーリエ変換することによって、出力信号における共振周波数の高調波成分の強度を算出してもよい。 As one aspect of the above, the determination unit may calculate the intensity of the harmonic components of the resonant frequency in the output signal by performing a Fourier transform on the output current.
上記態様によれば、出力信号に含まれる成分を周波数に基づいて分離し、各成分の強度を比較することができる。 According to the above aspect, the components contained in the output signal can be separated based on frequency and the intensity of each component can be compared.
上記の一態様として、判定部は、出力信号における共振周波数の基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出してもよい。 As one aspect of the above, the determination unit may calculate the intensity ratio of the harmonic components to the fundamental component of the resonant frequency in the output signal.
上記態様によれば、ノイズの影響を受け易い高調波成分よりも比較し易い強度比に基づいて開閉状態を判定することができ、判定精度を向上させることができる。 According to the above aspect, the open/close state can be determined based on an intensity ratio that is easier to compare than harmonic components that are easily affected by noise, improving the accuracy of the determination.
上記の一態様として、判定部は、直流成分の電圧変化に対する強度比の変化率を算出してもよい。 As one aspect of the above, the determination unit may calculate the rate of change of the intensity ratio relative to the voltage change of the DC component.
上記態様によれば、ノイズの影響を受け易い強度比よりも比較し易い強度比の変化率に基づいて開閉状態を判定することができ、判定精度を向上させることができる。 According to the above aspect, the open/close state can be determined based on the rate of change of the intensity ratio, which is easier to compare than the intensity ratio, which is more susceptible to the effects of noise, thereby improving the accuracy of the determination.
上記の一態様として、登録部は、直流成分の電圧を第1の電圧から第2の電圧へと変化させたときの強度比の変化率が閾値を上回ったときに、第1の電圧を基準電圧として登録してもよい。 As one aspect of the above, the registration unit may register the first voltage as the reference voltage when the rate of change in the intensity ratio when the voltage of the DC component is changed from the first voltage to the second voltage exceeds a threshold value.
上記態様によれば、一対のアーム部が開状態と閉状態とが切り替わったとき、強度比の変化率が大きく変化するため、強度比の変化率が閾値を超えたときの第1の電圧を基準電圧とすることができる。 According to the above aspect, when the pair of arms switch between the open state and the closed state, the rate of change of the intensity ratio changes significantly, so the first voltage when the rate of change of the intensity ratio exceeds a threshold value can be used as the reference voltage.
上記の一態様として、登録部は、閉状態において一対のアーム部が互いに接触する場合において、一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録してもよい。 As one aspect of the above, when the pair of arm parts contact each other in the closed state, the registration unit may register the voltage of the DC component when the pair of arm parts switch from the closed state to the open state as the reference voltage when the pair of arm parts start to open, and may register the voltage of the DC component when the pair of arm parts switch from the open state to the closed state as the reference voltage when the pair of arm parts finish closing.
上記態様によれば、開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部の開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。 According to the above aspect, by registering both the reference voltage when the opening starts and the reference voltage when the closing finishes, it is possible to calibrate both the voltage used when the pair of arms are opened and when they are closed, thereby further improving the accuracy and stabilization of the opening and closing operations.
上記の一態様として、登録部は、閉状態において一対のアーム部が被処理物よりも寸法精度が高い校正治具をクランプする場合において、一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録してもよい。 As one aspect of the above, when the pair of arms clamp a calibration jig with higher dimensional accuracy than the workpiece in the closed state, the registration unit may register the voltage of the DC component when the pair of arms switch from the closed state to the open state as the reference voltage when the pair of arms start to open, and may register the voltage of the DC component when the pair of arms switch from the open state to the closed state as the reference voltage when the pair of arms finish closing.
上記態様によれば、校正治具をクランプする場合における開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部を開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。基準電圧を求めるときに被処理物よりも寸法精度が高い校正治具をクランプすることで、被処理物をクランプする場合に比べてキャリブレーションの精度を向上させることができる。 According to the above aspect, by registering both the reference voltage at the beginning of opening and the reference voltage at the end of closing when clamping the calibration jig, it is possible to calibrate both the voltage used when opening and closing the pair of arms, thereby further improving the accuracy and stabilizing the opening and closing operations. By clamping a calibration jig with higher dimensional accuracy than the workpiece when determining the reference voltage, it is possible to improve the accuracy of the calibration compared to when clamping the workpiece.
上記の一態様として、登録部は、閉状態において一対のアーム部が被処理物をクランプする場合において、一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録してもよい。 As one aspect of the above, when the pair of arms clamp the workpiece in the closed state, the registration unit may register the voltage of the DC component when the pair of arms switch from the closed state to the open state as the reference voltage when the pair of arms start to open, and may register the voltage of the DC component when the pair of arms switch from the open state to the closed state as the reference voltage when the pair of arms finish closing.
上記態様によれば、被処理物をクランプする場合における開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部を開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。基準電圧を求めるときに被処理物をクランプすることで、校正治具をクランプする場合に比べて、クランプ装置の構成及びキャリブレーション作業を簡略化することができる。 According to the above aspect, by registering both the reference voltage at the beginning of opening and the reference voltage at the end of closing when clamping the workpiece, it is possible to calibrate both the voltage used when opening and closing the pair of arms, thereby further improving the accuracy and stabilizing the opening and closing operations. By clamping the workpiece when determining the reference voltage, it is possible to simplify the configuration of the clamping device and the calibration work compared to clamping a calibration jig.
上記の一態様として、登録部は、閉状態において一対のアーム部が互いに接触する場合において、一対のアーム部における開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を第1基準電圧として登録し、閉状態において一対のアーム部が被処理物よりも寸法精度が高い校正治具又は被処理物をクランプする場合において、一対のアーム部における開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を第2基準電圧として登録し、第1基準電圧と第2基準電圧との電圧差分、及び、一対のアーム部の開閉方向における校正治具又は被処理物の寸法に基づき、ピエゾ素子に印加する電圧に対する一対のアーム部の開閉量の変化率を算出して登録し、キャリブレーション部は、開閉量の変化率に基づいて、ピエゾ素子に印加する使用電圧をキャリブレーションしてもよい。 In one aspect of the above, the registration unit may register, as a first reference voltage, the voltage of the DC component when the pair of arms switch between the open and closed states when the pair of arms contact each other in the closed state, and register, as a second reference voltage, the voltage of the DC component when the pair of arms switch between the open and closed states when the pair of arms clamp a calibration jig or workpiece with higher dimensional accuracy than the workpiece in the closed state, and calculate and register the rate of change of the amount of opening and closing of the pair of arms relative to the voltage applied to the piezoelectric element based on the voltage difference between the first and second reference voltages and the dimensions of the calibration jig or workpiece in the opening and closing direction of the pair of arms, and the calibration unit may calibrate the operating voltage applied to the piezoelectric element based on the rate of change of the amount of opening and closing.
上記態様によれば、使用電圧に対する一対のアーム部の開閉量についてもキャリブレーションすることによって、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。 According to the above aspect, by calibrating the amount of opening and closing of the pair of arms relative to the operating voltage, it is possible to further improve the accuracy and stability of the opening and closing operation.
上記の一態様として、共振周波数の高調波成分は、複数の高調波の成分を含んでもよい。 As one aspect of the above, the harmonic components of the resonant frequency may include multiple harmonic components.
上記態様によれば、高調波成分に基づく一対のアーム部の開閉状態の判定精度が向上するため、キャリブレーションの精度が向上し、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。 According to the above aspect, the accuracy of determining the open/closed state of the pair of arms based on the harmonic components is improved, which improves the accuracy of the calibration and further improves the accuracy and stabilization of the opening and closing operation.
上記の一態様として、供給部は、直流成分の電圧を一対のアーム部が開状態となる電圧に設定した状態で交流成分の周波数を上昇又は降下させ、判定部は、出力信号における一対のアーム部の衝突に起因した成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部の共振状態を判定し、登録部は、一対のアーム部の共振状態が最も強くなった際の交流成分の周波数を、一対のアーム部の共振周波数として登録してもよい。 As one aspect of the above, the supply unit may increase or decrease the frequency of the AC component while setting the voltage of the DC component to a voltage at which the pair of arms are in an open state, the determination unit may determine the resonant state of the pair of arms based on the occurrence of a component in the output signal that is caused by the collision of the pair of arms, and the registration unit may register the frequency of the AC component when the resonant state of the pair of arms is strongest as the resonant frequency of the pair of arms.
上記態様によれば、機差や経時変化によって共振周波数が変動している場合であっても、一対のアーム部の共振周波数をキャリブレーションの実行前に求めることができるため、キャリブレーションの精度が向上し、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。 According to the above aspect, even if the resonant frequency fluctuates due to machine differences or changes over time, the resonant frequency of the pair of arms can be found before calibration is performed, improving the accuracy of the calibration and further improving the accuracy and stabilization of the opening and closing operations.
本発明の他の一態様に係る制御方法は、被処理物をクランプする一対のアーム部と、一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子に供給可能に構成された供給部とを備えるクランプ装置の制御方法であって、交流成分の周波数を一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、駆動されたピエゾ素子から出力される出力信号を検出することと、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部の開閉状態を判定することとを含む。 A control method according to another aspect of the present invention is a control method for a clamping device including a pair of arms for clamping a workpiece, a drive unit having a piezoelectric element for opening and closing the pair of arms, and a supply unit configured to generate a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed and supply the drive voltage to the piezoelectric element, the control method including: increasing or decreasing the voltage of the DC component with the frequency of the AC component set to the resonant frequency of the pair of arms; detecting an output signal output from the driven piezoelectric element; and determining the open/closed state of the pair of arms based on the occurrence status of harmonic components of the resonant frequency in the output signal.
上記構成によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部の開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。 With the above configuration, the open/closed state of the pair of arms is determined based on the occurrence of harmonic components in the output signal, so the influence of machine differences such as the ease of vibration, the ease of vibration transmission, and the ease of detecting the output signal can be reduced when determining the open/closed state.
本発明の他の一態様に係る制御プログラムは、被処理物をクランプする一対のアーム部と、一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子に供給可能に構成された供給部とを備えるクランプ装置を動作させる制御プログラムであって、コンピュータに、交流成分の周波数を一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、駆動されたピエゾ素子から出力される出力信号を検出させることと、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部の開閉状態を判定させることとを実行させる。 A control program according to another aspect of the present invention is a control program for operating a clamping device that includes a pair of arms for clamping a workpiece, a drive unit having a piezoelectric element for opening and closing the pair of arms, and a supply unit configured to generate a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed and supply the drive voltage to the piezoelectric element, and causes a computer to increase or decrease the voltage of the DC component while setting the frequency of the AC component to the resonant frequency of the pair of arms, detect an output signal output from the driven piezoelectric element, and determine the open/closed state of the pair of arms based on the occurrence status of harmonic components of the resonant frequency in the output signal.
上記構成によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部の開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。 With the above configuration, the open/closed state of the pair of arms is determined based on the occurrence of harmonic components in the output signal, so the influence of machine differences such as the ease of vibration, the ease of vibration transmission, and the ease of detecting the output signal can be reduced when determining the open/closed state.
本発明によれば、一対のアーム部の開閉状態の判定精度の向上を図ることができる。 The present invention can improve the accuracy of determining the open/closed state of a pair of arms.
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。 The following describes an embodiment of the present invention. In the following description of the drawings, identical or similar components are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are illustrative, and the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the embodiment.
<ワイヤボンディング装置>
まず、図1乃至図4を参照しつつ、本願発明の一実施形態に係るワイヤボンディング装置1の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置の全体概略を示した図である。図2は、図1のワイヤボンディング装置のうちボンディングアームの頂面図である。図3は、図1のワイヤボンディング装置のうちボンディングアームの底面図である。図4は図1のワイヤクランプ装置の斜視図である。
<Wire bonding device>
First, the configuration of a
図1に示すように、ワイヤボンディング装置1は、XY駆動機構10、Z駆動機構12、ボンディングアーム20、超音波ホーン30、ボンディングツール40、荷重センサ50、超音波振動子60、ワイヤクランプ装置70及びワイヤボンディング制御部90を備える。
As shown in FIG. 1, the
XY駆動機構10はXY軸方向(ボンディング面に平行な方向)に摺動可能に構成されており、XY駆動機構(リニアモータ)10には、ボンディングアーム20をZ軸方向(ボンディング面に垂直な方向)に揺動可能なZ駆動機構(リニアモータ)12が設けられている。
The
ボンディングアーム20は、支軸14に支持され、XY駆動機構10に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム20は、XY駆動機構10から、ボンディング対象であるワーク(例えば半導体ダイ又は基板)18が置かれたボンディングステージ16に延出するように略直方体に形成されている。支軸14は、例えば、ワーク18の作業面(ボンディング面)と略同じ高さにある。ボンディングアーム20は、XY駆動機構10に取り付けられるアーム基端部22と、アーム基端部22の先端側に位置して超音波ホーン30が取り付けられるアーム先端部24と、アーム基端部22とアーム先端部24とを連結して可撓性を有する連結部23とを備える。この連結部23は、ボンディングアーム20の頂面21aから底面21bの方向へ延出した所定幅のスリット25a、25b、及び、ボンディングアーム20の底面21bから頂面21aの方向へ延出した所定幅のスリット25cによって構成されている。このように、連結部23が各スリット25a、25b、25cによって局部的に薄肉部として構成されているため、アーム先端部24はアーム基端部22に対して撓むように構成されている。
The
図1及び図3に示すように、ボンディングアーム20の底面21b側には、超音波ホーン30が収容される凹部26が形成されている。超音波ホーン30は、ボンディングアーム20の凹部26に収容された状態で、アーム先端部24にホーン固定ネジ32によって取り付けられている。この超音波ホーン30は、凹部26から突出した先端部においてボンディングツール40を保持しており、凹部26には超音波振動を発生する超音波振動子60が設けられている。超音波振動子60によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン30によってボンディングツール40に伝達され、ボンディングツール40を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子60は、例えば、ピエゾ振動子である。
As shown in Figs. 1 and 3, a
また、図1及び図2に示すように、ボンディングアーム20の頂面21a側には、頂面21aから底面21bに向かって順番にスリット25a及び25bが形成されている。上部のスリット25aは、下部のスリット25bよりも幅広に形成されている。そして、この幅広に形成された上部のスリット25aに、荷重センサ50が設けられている。荷重センサ50は、予圧用ネジ52によってアーム先端部24に固定されている。荷重センサ50は、アーム基端部22とアーム先端部24との間に挟みこまれるように配置されている。すなわち、荷重センサ50は、超音波ホーン30の長手方向の中心軸からボンディング対象に対する接離方向にオフセットして、ボンディングアーム20の回転中心とアーム先端部24における超音波ホーン30の取付面(すなわち、アーム先端部24におけるボンディングツール40側の先端面)との間に取り付けられている。そして、上記のように、ボンディングツール40を保持する超音波ホーン30がアーム先端部24に取り付けられているため、ボンディング対象からの反力によりボンディングツール40の先端に荷重が加わると、アーム基端部22に対してアーム先端部24が撓み、荷重センサ50において荷重を検出することが可能となっている。荷重センサ50は、例えば、ピエゾ素子荷重センサである。
1 and 2, slits 25a and 25b are formed in order on the
ボンディングツール40は、ワイヤ42を挿通するためのものであり、例えば挿通穴41が設けられたキャピラリである。この場合、ボンディングツール40の挿通穴41にボンディングに使用するワイヤ42が挿通され、その先端からワイヤ42の一部を繰り出し可能に構成されている。また、ボンディングツール40の先端には、ワイヤ42を押圧するための押圧部が設けられている。押圧部は、ボンディングツール40の挿通穴41の軸方向の周りに回転対称の形状を有しており、挿通穴41の周囲の下面に押圧面を有している。
The
ボンディングツール40は、バネ力等によって交換可能に超音波ホーン30に取り付けられている。また、ボンディングツール40の上方には、ワイヤクランプ装置70が設けられ、ワイヤクランプ装置70は所定のタイミングでワイヤ42を拘束又は解放するよう構成されている。ワイヤクランプ装置70のさらに上方には、ワイヤテンショナ46が設けられ、ワイヤテンショナ46はワイヤ42を挿通し、ボンディング中のワイヤ42に適度なテンションを付与するよう構成されている。
The
ワイヤ42の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、金(Au)、銅(Cu)又は銀(Ag)等が用いられる。なお、ワイヤ42は、ボンディングツール40の先端から延出したフリーエアーボール43がワーク18の第1ボンド点にボンディングされる。
The material of the
ここで、図4を参照して、本実施形態に係るワイヤクランプ装置70の詳細について説明する。ワイヤクランプ装置70は、被処理物をクランプするクランプ装置の一例に相当する。ワイヤクランプ装置70において、被処理物はワイヤである。ワイヤクランプ装置70は、一対のアーム部72a,72bと、ワイヤボンディング装置1の本体に取り付けられる駆動部76とを備える。一対のアーム部72a,72bは、ワイヤ42をクランプするための先端部73a,73bと、基端部74a,74bとを有し、先端部73a,73bから基端部74a,74bに向かってワイヤ軸方向と略直交する方向に延在している。先端部73a,73bにおける互いに対向する面には、ワイヤ42が接触されるクランプ片71a,71bが設けられている。また、駆動部76には、一対のアーム部72a,72bの先端部73a,73bを開閉させるピエゾ素子80が設けられている。ピエゾ素子80は、ワイヤボンディング制御部90(具体的には供給部90a)から駆動電圧が供給されることによって一対のアーム部72a,72bの開閉動作が制御される。駆動部76における一対のアーム部72a,72bとは反対側の端部は、ワイヤボンディング装置1の本体に固定されている。なお、図1において、ワイヤクランプ装置70は、一対のアーム部72a,72bの延在方向を先端部73a,73b側から見た状態が示されている。
Here, with reference to FIG. 4, the
一対のアーム部72a,72bは、その基端部74a,74bにおいて、複数の連結部77a,77b,78a,78bを介して駆動部76に連結されている。具体的には、一対のアーム部72a,72bをワイヤ軸方向の上方から見たとき、一対の連結部78a,78bは、一対のアーム部72a,72bの両外側に設けられ、また、一対の連結部77a,77bは、一対の連結部78a,78bに挟まれた位置に設けられている。これらの連結部は、弾性変形可能なくびれ部として構成されている。また、一対の連結部77a,77bは作用部79によって互いに連結されている。このような構成において、ピエゾ素子80が駆動部76と作用部79との間にその両端部が固定された状態で設けられている。駆動電圧を印加することによりピエゾ素子80が一対のアーム部72a,72bの延在方向に伸縮することによって、各連結部77a,77b,78a,78bが、一対のアーム部72a,72bの先端部73a,73bを開閉させるように弾性変形する。なお、各連結部77a,77b,78a,78bは先端部73a,73bが閉じる方向にばね性を有している。
The pair of
ピエゾ素子80は、例えば、駆動部76と作用部79との間を結ぶ方向に複数層のピエゾ素子が積層された積層型圧電アクチュエータである。
The
一対のアーム部72a,72b(クランプ片71a,71b、先端部73a,73b及び基端部74a,74b)は、例えば導電性材料によって構成されている。
The pair of
次にワイヤクランプ装置70の動作について説明する。ピエゾ素子80に電圧を印加しない状態では、一対のアーム部72a,72bの先端部73a,73bは閉じる方向に所定の荷重が加わっている。そして、ピエゾ素子80に駆動電圧を印加すると、電歪又は磁歪効果によりピエゾ素子80は一対のアーム部72a,72bの延在方向(言い換えれば、駆動部76と作用部79との間を結ぶ方向)に伸び、これにより作用部79が一対のアーム部72a,72bの方向へ移動させられ、こうして連結部77a,77b,78a,78bが外側方向にたわみ、先端部73a,73bは開いた状態となる。このときの先端部73a,73bの移動量は、作用部79から連結部までの長さと連結部から先端部73a,73bまでの長さの比に応じて、ピエゾ素子80の伸び量が拡大されたものに相当する。ここで、一対のアーム部72a,72bの開閉量を、開閉方向におけるクランプ片71a,71bの互いの距離としたとき、先端部73a,73bの移動量は、一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化量に相当する。
Next, the operation of the
さらに詳述すると、ピエゾ素子80に印加される駆動電圧をゼロの状態から増加させると、先端部73a,73bによるワイヤクランプ荷重は、ピエゾ素子80に印加される電圧値に比例して小さくなり、電圧値が基準電圧値となったとき先端部73a,73bのクランプ片71a,71bが、ワイヤクランプ荷重がゼロの状態で互いに接触した状態となる。さらに電圧値を増加させると、先端部73a,73bは互いに離れる方向に開いた状態となる。先端部73a,73bが互いに接触した状態を一対のアーム部72a,72bの「閉状態」とし、先端部73a,73bが互いに離れた状態を一対のアーム部72a,72bの「開状態」とする。
In more detail, when the drive voltage applied to the
図1に戻り、本実施形態に係るワイヤボンディング装置1についてさらに説明する。ワイヤボンディング制御部90は、XY駆動機構10、Z駆動機構12、超音波ホーン30(超音波振動子60)、荷重センサ50及びワイヤクランプ装置70などの各構成との間で信号の送受信が可能なように接続されており、ワイヤボンディング制御部90によってこれらの構成の動作を制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。
Returning to FIG. 1, the
また、ワイヤボンディング制御部90には、制御情報を入力するための操作部92と、制御情報を出力するための表示部94が接続されている。これにより作業者が表示部94によって画面を認識しながら操作部92によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。なお、ワイヤボンディング制御部90は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めワイヤボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムや、ワイヤボンディング制御部90における後述する各構成要素が処理した各種データなどが格納される。ワイヤボンディング制御部90は、後述するワイヤクランプ装置のキャリブレーションを行うにあたって必要な動作を制御するように構成されている。例えば、ワイヤボンディング制御部90は、メモリに格納されたプログラムをCPUに実行させることによって、キャリブレーションのための各動作を実行する。
The wire
本実施形態に係るワイヤボンディング制御部90は、供給部90aと、検出部90bと、判定部90cと、登録部90dと、キャリブレーション部90eとを備える。
The wire
供給部90aは、直流又は脈流の電圧を生成し、ピエゾ素子80に供給する。具体的には、供給部90aは、ワイヤボンディング処理において、ピエゾ素子80に使用電圧として直流電圧を供給し、ワイヤクランプ装置70のキャリブレーション処理において、ピエゾ素子80に駆動電圧として直流成分及び交流成分が重畳された脈流を供給する。ピエゾ素子80に脈流を供給することによって、直流成分によって一対のアーム部72a,72bの先端部73a,73bをワイヤクランプ荷重とは反対方向(開かせる方向)に荷重を加えるとともに、脈流の交流成分によって一対のアーム部72a,72bの先端部73a,73bを開閉方向に振動させる。ここで、脈流の直流成分の電圧は、一対のアーム部72a,72bの開状態と閉状態とを切替可能な範囲で可変である。また、脈流の交流成分の周波数は、一対のアーム部72a,72bの固有角振動数に基づいて決定される共振周波数frを含む範囲で可変である。例えば、供給部90aは、キャリブレーション処理の一場面において、直流成分の電圧を段階的又は連続的に上昇又は降下させる。また、供給部90aは、キャリブレーション処理の一場面において、交流成分の周波数を段階的又は連続的に上昇又は降下させる。
The
検出部90bは、供給部90aによってピエゾ素子80が駆動されることによって一対のアーム部72a,72bが開閉方向に振動しているとき、ピエゾ素子80からの出力電流を検出する。出力電流は、駆動されたピエゾ素子80から出力される出力信号の一例である。一対のアーム部72a,72bが開閉方向に振動するとピエゾ素子80に電位差が生じる。この電位差は、一対のアーム部72a,72bが互いに衝突するか否かによって変化する。また、この電位差は、一対のアーム部72a,72bが共振状態か否かによっても変化する。検出部90bは、このようなピエゾ素子80の電位差の変化に基づく出力電流の変化を検出する。検出部90bは、検出した出力電流に関するデータをワイヤボンディング制御部90のメモリに格納する。
The
判定部90cは、メモリに格納された出力電流に関するデータを取得し、出力電流における共振周波数frの高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定する。一対のアーム部72a,72bが開状態のときに共振周波数frの交流電圧がピエゾ素子80に印加されると、出力電流として、共振周波数frの基本波成分の他に高調波成分が検出される。出力電流に含まれる共振周波数frの高調波成分は、一対のアーム部72a,72bが閉状態となると、非常に小さく又は略ゼロとなる。これを利用して、判定部90cは、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定する。
The
具体的には、供給部90aにおいて駆動電圧の交流成分の周波数を共振周波数frに設定した状態で直流成分の電圧を変化させることで、判定部90cにおいて出力電流における高調波成分の有無及び強度に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定させる。
Specifically, the
このとき、判定部90cは、出力電流をフーリエ変換し、共振周波数frの基本波成分の強度、及び、共振周波数frの高調波成分の強度を算出する。ここで、共振周波数frの高調波成分は、共振周波数frの二次高調波f2を含む複数の高次高調波を含んでもよく、例えば二次高調波f2、三次高調波f3及び四次高調波f4の成分を含んでいる。さらに、判定部90cは、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出し、駆動電圧における直流成分の電圧変化に対する強度比の変化率を算出する。そして、判定部90cは、強度比の変化率が閾値を上回ったときに、一対のアーム部72a,72bの開状態と閉状態とが切り替わったと判定する。
At this time, the
高調波成分の強度は基本波成分の強度に比べて小さいため、判定部90cは、電圧変化に対する強度比の変化率に基づいて判定することで判定精度を高めている。但し、判定部90cは、一対のアーム部72a,72bの開閉状態の判定が可能であれば、基本波成分に対する高調波成分の強度比に基づいて判定してもよく、高調波成分の強度に基づいて判定してもよい。
Since the intensity of the harmonic components is smaller than that of the fundamental wave components, the
一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定するステップにおいて用いられる共振周波数frを特定するために、判定部は、一対のアーム部72a,72bの共振状態を判定してもよい。例えば、判定部90cは、検出部90bにおいて検出された出力電流における、一対のアーム部72a,72bの衝突に起因した成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの共振状態を判定する。開状態の一対のアーム部72a,72bが振動して互いに衝突する場合、出力電流には、一対のアーム部72a,72bの駆動電圧の交流成分に起因した成分の他に、一対のアーム部72a,72bの互いの衝突に起因した成分(以下、「衝突成分」とする。)が含まれる。これを利用して、判定部90cは、一対のアーム部72a,72bの共振状態を判定する。
In order to identify the resonance frequency fr used in the step of determining the open/closed state of the pair of
具体的には、供給部90aにおいて、一対のアーム部72a,72bが共振状態で振動するときには互いに衝突し、且つ、非共振状態で振動するときには衝突しないように、駆動電圧の直流成分及び交流成分の電圧を設定した状態で、駆動電圧の交流成分の周波数を変化させる。そして、判定部90cにおいて、出力電流における衝突成分の有無及び強度に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定させる。
Specifically, the
このとき、判定部90cは、出力電流をフーリエ変換し、衝突成分の強度を算出する。ここで、衝突成分の周波数fxは、共振周波数frの基本波よりも高く、例えば共振周波数frの5倍程度の高さである。衝突成分の強度は、共振周波数frの基本波成分の強度よりも小さく、共振周波数frの高調波成分の強度よりも大きい。例えば、判定部90cは、衝突成分の強度が閾値を上回ったときに、一対のアーム部72a,72bが共振状態で振動していると判定する。
At this time, the
登録部90dは、判定部90cにおける一対のアーム部72a,72bの開閉状態についての判定結果に基づき、一対のアーム部72a,72bにおける開状態と閉状態とが切り替わる際の、駆動電圧の直流成分の電圧を基準電圧として登録する。ここで、閉状態において一対のアーム部72a,72bが互いに接触する場合の基準電圧とは、ワイヤクランプ荷重が実質的にゼロの状態で互いに接触した状態(荷重ゼロポイント)に相当する直流電圧である。また、閉状態において一対のアーム部72a,72bがワイヤ又はワイヤよりも寸法精度が高い校正治具をクランプする場合の基準電圧とは、ワイヤクランプ荷重が実質的にゼロの状態で一対のアーム部72a,72bがワイヤ又は校正治具をクランプした状態(荷重ゼロポイント)に相当する直流電圧である。このような基準電圧は、例えば、一対のアーム部72a,72bが開状態から閉状態へ切り替わるときの基準電圧であってもよいし、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わるときの基準電圧であってもよい。なお、以下において、開状態から閉状態へ切り替わるときを「閉じ終わり」とし、閉状態から開状態へと切り替わるときを「開き始め」とする。
The
登録部90dは、閉状態において一対のアーム部72a,72bが互いに接触する場合の閉じ終わりの基準電圧及び開き始めの基準電圧、並びに、一対のアーム部72a,72bがワイヤ又は校正治具をクランプする場合の閉じ終わりの基準電圧及び開き始めの基準電圧の少なくとも1つを登録する。一対のアーム部72a,72bに印加される電圧と開閉量との関係はヒステリシスを示す。すなわち、閉じ終わりの基準電圧及び開き始めの基準電圧は互いに異なる値となるので、登録部90dは、閉じ終わりの基準電圧及び開き始めの基準電圧の両方を登録するのが望ましい。登録部90dは、上記基準電圧に加えて、ピエゾ素子80に印加する電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を算出して登録する。登録部90dが登録するデータは、ワイヤボンディング制御部90のメモリに格納される。なお、登録部90dにおける基準電圧及び開閉量の変化率の算出例は後述する。
The
キャリブレーション部90eは、登録部90dによって登録された基準電圧及び開閉量の変化率に関するデータをメモリから読み出し、ワイヤボンディング処理においてピエゾ素子80に印加する使用電圧(直流電圧)をキャリブレーションする。この場合、キャリブレーション部90eは、既に設定されている使用電圧の数値を補正してもよいし、あるいは、ピエゾ素子80に印加すべき使用電圧を新規に設定してもよい。こうして、キャリブレーション部90eによってキャリブレーションされた使用電圧は、ワイヤボンディング制御部90のメモリに格納される。そして、供給部90aは、ワイヤボンディング処理において、当該メモリに格納されたキャリブレーションされた使用電圧を読み出し、当該使用電圧に基づいてピエゾ素子80を駆動させることができる。
The
<キャリブレーション方法>
次に、図5~図12を参照しつつ、本実施形態に係るワイヤクランプ装置70を用いたキャリブレーション方法について説明する。図5は、共振周波数を登録する方法を示すフローチャートである。図6は、アーム部の先端部が衝突したときの出力電流をフーリエ変換したグラフである。図7,8は、本発明の実施形態に係るワイヤクランプ装置のキャリブレーション方法の一部を示すフローチャートである。図7,8は、一対のアーム部72a,72bの開き始めにおける、基準電圧及び開閉量の変化率を登録する方法を示すフローチャートである。図9は、アーム部が開き始めにおいて開状態となる直前の出力電流をフーリエ変換したグラフである。図10は、アーム部が開き始めにおいて開状態となった直後の出力電流をフーリエ変換したグラフである。図11,12は、本発明の実施形態に係るワイヤクランプ装置のキャリブレーション方法の一部を示すフローチャートである。図11,12は、一対のアーム部72a,72bの閉じ終わりにおける、基準電圧及び開閉量の変化率を登録する方法を示すフローチャートである。なお、図6、図9及び図10に示すグラフは、出力電流を電流検出回路によって100kSPSでサンプリングして得たデータを、FFT(Fast Fourier Transform)処理したものであり、横軸は周波数、縦軸は強度を示している。
<Calibration method>
Next, a calibration method using the
本実施形態に係るキャリブレーション方法は上記ワイヤボンディング装置1を用いて行うことができる。また、本実施形態に係るワイヤクランプ装置70のキャリブレーション方法は、ワイヤボンディング終了時(すなわち次のワイヤボンディング開始前)や、ワイヤボンディングのためのティーチング時等に行うことができる。
The calibration method according to this embodiment can be performed using the
本発明の一態様に係るキャリブレーション方法には、一対のアーム部72a,72bの共振周波数frが用いられる。したがって、共振周波数frが機差や経時変化によって変動する場合、共振周波数frをキャリブレーションの直前に登録することが望ましい。このため、まずは、図5を参照しつつ、一対のアーム部72a,72bの共振周波数frを登録する方法について説明する。ここでは、図6に示すように、周波数fxにおける衝突成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bが共振周波数frで振動しているか否かを判定する。なお、共振周波数frが判明している場合には、共振周波数frを登録する工程を省略してもよい。
In the calibration method according to one aspect of the present invention, the resonance frequency fr of the pair of
まず、駆動電圧において、直流成分の電圧を一対のアーム部72a,72bが開状態となる電圧に設定し、交流成分の周波数を任意に設定する(S11)。このとき、駆動電圧の交流成分の電圧は、一対のアーム部72a,72bが共振状態で振動するときには互いに衝突し、且つ、非共振状態で振動するときには衝突しない大きさに設定される。例えば、直流成分の電圧を138Vに設定し、交流成分の電圧を10Vに設定する。
First, the voltage of the DC component of the drive voltage is set to a voltage that causes the pair of
次に、駆動電圧における交流成分の周波数を変化させる(S12)。供給部90aは、想定される共振周波数frを含む周波数範囲で交流成分の周波数を変化させる。例えば、供給部90aは、交流成分の周波数を1.7kHzから2.7kHzまで0.05kHz刻みで上昇させる。そして、各周波数における出力電流を検出する(S13)。
Next, the frequency of the AC component in the drive voltage is changed (S12). The
次に、出力電流に基づき、各周波数における共振状態を判定する(S14)。共振状態は、図6に示す衝突成分の周波数fxの強度に基づいて判定する。衝突成分の周波数fxが閾値を上回った場合に、一対のアーム部72a,72bが共振状態であると判定する。そして、共振状態が最も強くなった際の駆動電圧における交流成分の周波数を共振周波数frとして登録する(S15)。言い換えると、衝突成分の周波数fxが最も強くなった際の交流成分の周波数が、共振周波数frとして登録される。なお、ステップS14において共振状態であると判定した交流成分の周波数が1つだけであった場合は、ステップS15においてその交流成分の周波数を共振周波数frとして登録する。共振周波数frは、登録部90dによって、ワイヤボンディング制御部90のメモリに格納される。共振周波数frは、例えば2.45kHzである。
Next, the resonant state at each frequency is determined based on the output current (S14). The resonant state is determined based on the strength of the frequency fx of the collision component shown in FIG. 6. When the frequency fx of the collision component exceeds a threshold value, it is determined that the pair of
次に、図7を参照しつつ、一対のアーム部72a,72bが何もクランプしない場合における、開き始めの基準電圧を登録する方法について説明する。ここでは、図9及び図10に示すように、共振周波数frの交流成分を含む駆動電圧を印加した場合における、共振周波数frの二次高調波の周波数f2(f2≒fr×2)付近、三次高調波の周波数f3(f3≒fr×3)付近、及び四次高調波の周波数f4(f4≒fr×4)付近における高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bが開状態なのか閉状態なのかを判定する。
Next, referring to FIG. 7, a method for registering a reference voltage at the beginning of opening when the pair of
まず、駆動電圧における交流成分の周波数を共振周波数frに設定し、直流成分の電圧を一対のアーム部72a,72bが閉状態となる電圧に設定する(S21)。ここで用いられる共振周波数frは、ステップS15において登録されたものである。供給部90aは、メモリから共振周波数frを読み取り、交流成分の周波数を設定する。供給部90aは、直流成分の電圧を想定される基準電圧よりも小さく設定する。例えば、直流成分の電圧を40Vに設定し、交流成分の電圧を8Vに設定する。
First, the frequency of the AC component of the drive voltage is set to the resonant frequency fr, and the voltage of the DC component is set to a voltage at which the pair of
次に、出力電流を検出し、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する(S22)。検出部90bにおいて電流検出回路によって検出した出力電流をフーリエ変換し、共振周波数frの1倍(基本波)、2倍(二次高調波f2)、3倍(三次高調波f3)、4倍(四次高調波f4)付近のピーク強度を算出する。高調波成分の強度は、二次高調波、三次高調波、四次高調波の強度の和とする。高調波成分の強度を基本波成分の強度で除算し、強度比を算出する。
Next, the output current is detected, and the intensity ratio of the harmonic components to the fundamental component of the resonant frequency fr is calculated (S22). The output current detected by the current detection circuit in the
なお、高調波成分の強度に含まれる高調波の次数は上記に限定されるものではない。二次~四次の高調波のうちいずれかの強度が含まれなくてもよく、五次以上の高調波の強度が含まれてもよい。また、高調波成分の強度は、一種類の次数の高調波の強度であってもよい。 The harmonic orders included in the intensity of the harmonic components are not limited to the above. The intensity of any of the second through fourth harmonics may not be included, and the intensity of the fifth or higher harmonics may be included. The intensity of the harmonic components may also be the intensity of a single harmonic order.
次に、駆動電圧における直流成分の電圧を一段階上昇させる(S23)。直流成分の電圧の上昇量が小さ過ぎると、高調波成分の強度の変化が小さ過ぎて基準電圧の判定精度が低下し、直流成分の電圧の上昇量が大きすぎると、基準電圧の誤差が大きくなる。このため、ステップS23において供給部90aが上昇させる直流成分の電圧の変化量は、1V程度であることが望ましい。但し、直流成分の電圧の上昇量は上記に限定されるものではなく、0.5V程度であってもよく、1.5V程度であってもよい。
Next, the voltage of the DC component in the drive voltage is increased by one step (S23). If the increase in the DC component voltage is too small, the change in the intensity of the harmonic components will be too small, reducing the accuracy of the reference voltage determination, and if the increase in the DC component voltage is too large, the error in the reference voltage will increase. For this reason, it is desirable that the change in the DC component voltage increased by the
次に、出力電流を検出し、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する(S24)。ステップS22と同様に、高調波成分の強度を基本波成分の強度で除算し、強度比を算出する。 Next, the output current is detected, and the intensity ratio of the harmonic components to the fundamental component of the resonant frequency fr is calculated (S24). As in step S22, the intensity of the harmonic components is divided by the intensity of the fundamental component to calculate the intensity ratio.
次に、強度比の変化率が閾値を上回っているか否かを判定する(S25)。ステップS24で算出した強度比を、ステップS22で算出した強度比で除算し、強度比の変化率を算出する。この強度比の変化率が閾値を上回る場合、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わったと判定する。この閾値は、例えば事前に設定された値であり、例えば10%以上60%以下の任意の値に設定される。
Next, it is determined whether the rate of change in the intensity ratio exceeds a threshold value (S25). The intensity ratio calculated in step S24 is divided by the intensity ratio calculated in step S22 to calculate the rate of change in the intensity ratio. If this rate of change in the intensity ratio exceeds the threshold value, it is determined that the pair of
なお、強度比の変化率の閾値は、キャリブレーション中に決定される値であってもよい。例えば、閾値は、一対のアーム部72a,72bが確実に閉状態となっている状態において、直流成分の電圧を任意の段階数上昇させたときの、強度比の変化率の平均値、最大値又は中央値を基に決定されてもよい。例えば、閾値は、上記強度比の変化率の平均値、最大値又は中央値の2倍又は3倍などの倍数に設定されてもよい。
The threshold value of the rate of change of the intensity ratio may be a value determined during calibration. For example, the threshold value may be determined based on the average value, maximum value, or median value of the rate of change of the intensity ratio when the voltage of the DC component is increased by any number of steps while the pair of
強度比の変化率が閾値を上回っていない場合(S25 NO)、ステップS23に戻り、駆動電圧における直流成分の電圧をさらに一段階上昇させ、ステップS24において、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する。そして、ステップS25において、直流成分の電圧の変化前後における強度比の変化率を算出し、閾値を上回っているか否かを判定する。こうして、直流成分の電圧を1V刻みで上昇させたときの強度比の変化率の算出を繰り返し、強度比の変化率が閾値を上回ったと判定した場合(S25 YES)、この判定結果に基づいて、上昇させる前の直流成分の電圧を、開き始めの基準電圧として登録する(S26)。 If the rate of change in the intensity ratio does not exceed the threshold value (S25 NO), the process returns to step S23, where the voltage of the DC component in the drive voltage is increased by another step, and in step S24, the intensity ratio of the harmonic component to the fundamental component of the resonance frequency fr is calculated. Then, in step S25, the rate of change in the intensity ratio before and after the change in the DC component voltage is calculated, and it is determined whether or not it exceeds the threshold value. In this way, the calculation of the rate of change in the intensity ratio when the DC component voltage is increased in 1V increments is repeated, and if it is determined that the rate of change in the intensity ratio exceeds the threshold value (S25 YES), based on this determination result, the voltage of the DC component before the increase is registered as the reference voltage for the start of opening (S26).
図9に示す例において、直流成分の電圧は66Vであり、二次高調波f2、三次高調波f3及び四次高調波f4を含む高調波成分の基本波成分に対する強度比は、3.777%程度である。また、直流成分の電圧を65Vから66Vへと上昇させたときの強度比の変化率は、-3.038%程度である。図10に示す例において、直流成分の電圧は67Vであり、高調波成分の基本波成分に対する強度比は6.138%程度である。直流成分の電圧を66Vから67Vへと上昇させたときの強度比の変化率は、62.496%程度である。このように、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へ切り替わると、強度比の変化率は、1つ前の変化率に比べて非常に大きくなる。ちなみに、直流成分の電圧が40Vのときの強度比は2.935%程度、41Vのときの強度比は3.199%程度、直流成分の電圧を40Vから41Vへと上昇させたときの強度比の変化率は8.988%程度である。一対のアーム部72a,72bが閉状態となる範囲では、強度比は小さくためノイズ等の影響を受け易く、強度比の変化率は正負いずれの値もとり得るが、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わった際の強度比の変化率は、大きな正の値となる。
In the example shown in FIG. 9, the voltage of the DC component is 66V, and the intensity ratio of the harmonic components including the second harmonic f2, the third harmonic f3, and the fourth harmonic f4 to the fundamental component is about 3.777%. The rate of change in the intensity ratio when the voltage of the DC component is increased from 65V to 66V is about -3.038%. In the example shown in FIG. 10, the voltage of the DC component is 67V, and the intensity ratio of the harmonic components to the fundamental component is about 6.138%. The rate of change in the intensity ratio when the voltage of the DC component is increased from 66V to 67V is about 62.496%. In this way, when the pair of
次に、図8を参照しつつ、一対のアーム部72a,72bが校正治具をクランプする場合における、開き始めの基準電圧及び開閉量の変化率を登録する方法について説明する。なお、ステップS21~S26で既に説明した作業と同様の作業については、適宜説明を省略する。
Next, referring to FIG. 8, a method for registering the reference voltage at the beginning of opening and the rate of change of the opening and closing amount when the pair of
まず、校正治具を一対のアーム部72a,72bの間にセットし(S31)、校正治具をクランプする場合における、開き始めの基準電圧を登録する(S32)。ステップS32では、ステップS21~S26を実行する。
First, the calibration jig is set between the pair of
次に、校正治具の有無に起因した、開き始めの基準電圧の電圧差分を算出する(S33)。一対のアーム部72a,72bが何もクランプしない場合と、校正治具をクランプする場合とでは、開き始めの基準電圧が異なる。これは、校正治具をクランプする場合、一対のアーム部72a,72bの開閉方向における校正治具の寸法の分だけ、閉状態の一対のアーム部72a,72bが互いに離間するためである。校正治具をクランプする場合の開き始めの基準電圧は、何もクランプしない場合の開き始めの基準電圧よりも大きい。したがって、ステップS32で登録された校正治具をクランプする場合の開き始めの基準電圧から、ステップS26で登録された何もクランプしない場合の開き始めの基準電圧を減算することで、開き始めの基準電圧の電圧差分を算出する。
Next, the voltage difference of the reference voltage at the beginning of opening due to the presence or absence of the calibration jig is calculated (S33). The reference voltage at the beginning of opening is different between when the pair of
次に、一対のアーム部72a,72bの開き始めにおける、印加電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を算出する(S34)。ステップS33で算出した電圧差分は、一対のアーム部72a,72bの開閉量を、開閉方向における校正治具の寸法の分変化させるときに、ピエゾ素子80に追加される印加電圧に相当する。ここで、一対のアーム部72a,72bの開閉量は、開閉方向におけるクランプ片71a,71bの互いの距離である。印加電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率は、開閉方向における校正治具の寸法を、ステップS33で算出した電圧差分によって除算することで算出される。
Next, the rate of change of the opening/closing amount of the pair of
次に、開き始めにおける、一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を登録する(S35)。ステップS34において算出した開閉量の変化率を、ワイヤボンディング制御部90のメモリに格納する。
Next, the rate of change in the amount of opening and closing of the pair of
次に、図11を参照しつつ、一対のアーム部72a,72bが何もクランプしない場合における、閉じ終わりの基準電圧を登録する方法について説明する。なお、ステップS21~S26で既に説明した内容と同様の内容については、適宜説明を省略する。
Next, referring to FIG. 11, we will explain how to register the reference voltage at the end of closing when the pair of
まず、駆動電圧における交流成分の周波数を共振周波数frに設定し、直流成分の電圧を一対のアーム部72a,72bが開状態となる電圧に設定する(S41)。ステップS41におけるステップS21との相違点は、駆動電圧の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bが閉状態ではなく開状態となる電圧に設定することである。例えば、直流成分の電圧を100Vに設定し、交流成分の電圧を5Vに設定する。
First, the frequency of the AC component of the drive voltage is set to the resonant frequency fr, and the voltage of the DC component is set to a voltage at which the pair of
次に、出力電流を検出し、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する(S42)。ステップS42は、ステップS22と同様である。 Next, the output current is detected, and the intensity ratio of the harmonic component to the fundamental component of the resonant frequency fr is calculated (S42). Step S42 is the same as step S22.
次に、駆動電圧における直流成分の電圧を一段階降下させる(S43)。ステップS43におけるステップS23との相違点は、直流成分の電圧を上昇ではなく降下させる点である。ステップS43における直流成分の電圧の変化量はステップS23と同様であり、例えば1V程度である Next, the voltage of the DC component of the drive voltage is lowered by one step (S43). Step S43 differs from step S23 in that the voltage of the DC component is lowered instead of increased. The amount of change in the voltage of the DC component in step S43 is the same as in step S23, for example, about 1 V.
次に、出力電流を検出し、共振周波数frの基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する(S44)。ステップS44は、ステップS24と同様である。 Next, the output current is detected, and the intensity ratio of the harmonic component to the fundamental component of the resonant frequency fr is calculated (S44). Step S44 is the same as step S24.
次に、強度比の変化率が閾値を上回っているか否かを判定し(S45)、この判定結果に基づいて、降下させる前の直流成分の電圧を、閉じ終わりの基準電圧として登録する(S46)。ステップS45におけるステップS25との相違点は、設定される閾値が異なる点であり、ステップS45における閾値は例えばゼロに設定される。 Next, it is determined whether the rate of change of the intensity ratio exceeds a threshold value (S45), and based on the result of this determination, the voltage of the DC component before it is lowered is registered as the reference voltage at the end of closing (S46). Step S45 differs from step S25 in that a different threshold value is set, and the threshold value in step S45 is set to zero, for example.
具体的には、一対のアーム部72a,72bが開状態から閉状態に近づく過程において高調波成分の強度は小さくなるため、電圧降下に伴う強度比の変化率は負の値となる。しかし、閉状態に切り替わった直後は、一対のアーム部72a,72bの開閉状態が変化したことによって入力と反応のバランスが変化するため、強度比の変化率は正の値となる。一対のアーム部72a,72bが閉状態となった後は、強度比の変化率は正の値と負の値とをランダムに繰り返す。一例として、直流成分の電圧が57Vのときの強度比は6.383%程度、直流成分の電圧を58Vから57Vへと降下させたときの強度比の変化率は-13.314%程度である。直流成分の電圧が56Vのときの強度比は5.303%程度、直流成分の電圧を57Vから56Vへと降下させたときの強度比の変化率は-16.933%程度である。直流成分の電圧が52Vのときの強度比は3.540%程度、直流成分の電圧を53Vから52Vへと降下させたときの強度比の変化率は-22.834%程度である。直流成分の電圧が51Vのときの強度比は3.591%程度、直流成分の電圧を52Vから51Vへと降下させたときの強度比の変化率は1.420%程度である。上記の場合、直流成分の電圧が52Vのときには一対のアーム部72a,72bが閉じ終わっており、これ以上強度比は減少しなくなったため、直流成分の電圧を52Vから51Vへと降下させても強度比は減少しなかった。したがって、強度比の変化率が正の値となったときの、降下させる前の電圧である52Vを、閉じ終わりの基準電圧として登録する。
Specifically, the intensity of the harmonic components decreases as the pair of
なお、閉じ終わりにおける強度比の変化率の閾値は、ゼロに限定されるものではない。例えば、上記範囲で強度比の変化率が変化するのであれば、閾値は、-10%以上1%以下の任意の値に設定されてもよい。また、閉じ終わりの一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定するステップでは、強度比の変化率の絶対値が閾値を下回っているか否かに基づいて、開閉状態を判定してもよい。具体的には、強度比の変化率の絶対値が閾値よりも大きいときは、一対のアーム部72a,72bが開状態であると判定し、強度比の変化率の絶対値が閾値よりも小さいときは、一対のアーム部72a,72bが閉状態であると判定してもよい。これは、一対のアーム部72a,72bが開状態において閉状態に近付くとき、強度比の変化率は大きいが、一対のアーム部72a,72bが閉状態となると強度比は略変化しない、すなわち強度比の変化率が小さくなるためである。
The threshold value of the rate of change of the intensity ratio at the end of closing is not limited to zero. For example, as long as the rate of change of the intensity ratio changes within the above range, the threshold value may be set to any value between -10% and 1%. In addition, in the step of determining the open/closed state of the pair of
次に、図12を参照しつつ、一対のアーム部72a,72bが校正治具をクランプする場合における、閉じ終わりの基準電圧及び開閉量の変化率を登録する方法について説明する。なお、ステップS31~S35で既に説明した作業と同様の作業については、適宜説明を省略する。
Next, referring to FIG. 12, a method for registering the reference voltage at the end of closing and the rate of change of the opening and closing amount when the pair of
まず、校正治具を一対のアーム部72a,72bの間にセットし(S51)、校正治具をクランプする場合における、閉じ終わりの基準電圧を登録する(S52)。ステップS52では、ステップS41~S46を実行する。
First, the calibration jig is set between the pair of
次に、校正治具の有無に起因した、閉じ終わりの基準電圧の電圧差分を算出する(S53)。ステップS52で登録された校正治具をクランプする場合の閉じ終わりの基準電圧から、ステップS46で登録された何もクランプしない場合の閉じ終わりの基準電圧を減算することで、閉じ終わりの基準電圧の電圧差分を算出する。 Next, the voltage difference of the reference voltage at the end of closing due to the presence or absence of the calibration jig is calculated (S53). The voltage difference of the reference voltage at the end of closing is calculated by subtracting the reference voltage at the end of closing when nothing is clamped, which was registered in step S46, from the reference voltage at the end of closing when the calibration jig is clamped, which was registered in step S52.
次に、一対のアーム部72a,72bの閉じ終わりにおける、印加電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を算出する(S54)。ステップS54は、ステップS34と同様である。
Next, the rate of change in the amount of opening and closing of the pair of
次に、閉じ終わりにおける、一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を登録する(S55)。ステップS55は、ステップS35と同様である。
Next, the rate of change in the amount of opening and closing of the pair of
最後に、使用電圧をキャリブレーションする(S36)。登録された、一対のアーム部72a,72bの開き始めの基準電圧及び開き始めの開閉量の変化率、並びに、閉じ終わりの基準電圧及び閉じ終わりの開閉量の変化率を基に、使用電圧をキャリブレーションする。使用電圧がキャリブレーションされたワイヤクランプ装置70を用いて、ワイヤボンディング処理を実行することで、使用電圧に対応するワイヤクランプ装置70の一対のアーム部72a,72bの開閉動作を正確に把握することができる。このため、高精度かつ安定したワイヤボンディング処理を行うことができる。
Finally, the operating voltage is calibrated (S36). The operating voltage is calibrated based on the registered reference voltage at the start of opening of the pair of
本キャリブレーション方法は、例えば、ワイヤ径が異なるワイヤボンディングを行う場合や、温度環境が異なるワイヤボンディングを行う場合など、ワイヤボンディング処理の態様が異なるたびに行うことが好ましい。これによって、それぞれの状況に対応するワイヤクランプ装置70の開き易さに応じてキャリブレーションすることができるため、とりわけ効果的である。
This calibration method is preferably performed each time the wire bonding process is performed in a different manner, for example, when wire bonding is performed with different wire diameters or in different temperature environments. This is particularly effective because it allows calibration according to the ease of opening the
なお、ステップS31~S35及びステップS51~S55において、校正治具の代わりに、キャリブレーション後にワイヤボンディングを行う予定のワイヤ42を用いてもよい。
In addition, in steps S31 to S35 and steps S51 to S55, the
以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。 The following describes some or all of the embodiments of the present invention. Note that the present invention is not limited to the following descriptions.
[付記1]
ワイヤ42をクランプする一対のアーム部72a,72bと、一対のアーム部72a,72bを開閉させるピエゾ素子80を有する駆動部76と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子80に供給可能に構成された供給部90aであって、交流成分の周波数を一対のアーム部72a,72bの共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させる供給部90aと、駆動されたピエゾ素子80から出力される出力信号を検出する検出部90bと、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定する判定部90cとを備える、クランプ装置70。
[Appendix 1]
a
[付記1]によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。
According to [Appendix 1], the open/closed state of the pair of
[付記2]
一対のアーム部72a,72bにおける開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を基準電圧として登録する登録部90dと、基準電圧に基づいて、ピエゾ素子80に印加する使用電圧をキャリブレーションするキャリブレーション部90eとをさらに備える、[付記1]に記載のクランプ装置。
[Appendix 2]
The clamp device described in [Appendix 1] further includes a
[付記2]の態様によれば、精度の高い開閉状態の判定結果に基づいて、精度の高いキャリブレーションをすることができるため、クランプ装置70の開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。
According to the aspect of [Appendix 2], highly accurate calibration can be performed based on the highly accurate determination of the open/close state, thereby improving the accuracy and stabilizing the opening and closing operation of the
[付記3]
検出部90bは、出力信号として、ピエゾ素子80から出力される出力電流を検出する、[付記2]に記載のクランプ装置70。。
[Appendix 3]
The
[付記3]の態様によれば、一対のアーム部72a,72bからの出力電流は出力電圧の時間微分を用いて表すことができるため、出力電圧としては検出し難い大きさの変化であっても、出力電流としては検出可能な大きさの変化となる場合がある。したがって、検出部90bの検出精度を向上させ、キャリブレーションの精度を向上させることができる。
According to the aspect of [Appendix 3], the output current from the pair of
[付記4]
判定部90cは、出力電流をフーリエ変換することによって、出力信号における共振周波数の高調波成分の強度を算出する、[付記3]に記載のクランプ装置70。
[Appendix 4]
The
[付記4]の態様によれば、出力信号に含まれる成分を周波数に基づいて分離し、各成分の強度を比較することができる。 According to the aspect of [Appendix 4], the components contained in the output signal can be separated based on frequency and the intensity of each component can be compared.
[付記5]
判定部90cは、出力信号における共振周波数の基本波成分に対する高調波成分の強度比を算出する、[付記4]に記載のクランプ装置70。
[Appendix 5]
The
[付記5]の態様によれば、ノイズの影響を受け易い高調波成分よりも比較し易い強度比に基づいて開閉状態を判定することができ、判定精度を向上させることができる。 According to the aspect of [Appendix 5], the open/close state can be determined based on an intensity ratio that is easier to compare than harmonic components that are easily affected by noise, thereby improving the accuracy of the determination.
[付記6]
判定部90cは、直流成分の電圧変化に対する強度比の変化率を算出する、[付記5]に記載のクランプ装置70。
[Appendix 6]
The
[付記6]の態様によれば、ノイズの影響を受け易い強度比よりも比較し易い強度比の変化率に基づいて開閉状態を判定することができ、判定精度を向上させることができる。 According to the aspect of [Appendix 6], the open/close state can be determined based on the rate of change of the intensity ratio, which is easier to compare than the intensity ratio, which is more susceptible to the effects of noise, thereby improving the accuracy of the determination.
[付記7]
登録部90dは、直流成分の電圧を第1の電圧から第2の電圧へと変化させたときの強度比の変化率が閾値を上回ったときに、第1の電圧を基準電圧として登録する、[付記6]に記載のクランプ装置70。
[Appendix 7]
The
[付記7]の態様によれば、一対のアーム部72a,72bが開状態と閉状態とが切り替わったとき、強度比の変化率が大きく変化するため、強度比の変化率が閾値を超えたときの第1の電圧を基準電圧とすることができる。
According to the aspect of [Appendix 7], when the pair of
[付記8]
登録部90dは、閉状態において一対のアーム部72a,72bが互いに接触する場合において、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部72a,72bが開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの閉じ終わりの基準電圧として登録する、[付記2]から[付記7]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 8]
The
[付記8]の態様によれば、開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部72a,72bの開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。
According to the aspect of [Appendix 8], by registering both the reference voltage at the beginning of opening and the reference voltage at the end of closing, it is possible to calibrate both the voltage used when opening and closing the pair of
[付記9]
登録部90dは、閉状態において一対のアーム部72a,72bがワイヤ42よりも寸法精度が高い校正治具をクランプする場合において、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部72a,72bが開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの閉じ終わりの基準電圧として登録する、[付記2]から[付記7]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 9]
The
[付記9]の態様によれば、校正治具をクランプする場合における開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部72a,72bを開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。基準電圧を求めるときにワイヤ42よりも寸法精度が高い校正治具をクランプすることで、ワイヤ42をクランプする場合に比べてキャリブレーションの精度を向上させることができる。
According to the aspect of [Appendix 9], by registering both the reference voltage at the beginning of opening and the reference voltage at the end of closing when clamping the calibration jig, it is possible to calibrate both the voltage used when opening and closing the pair of
[付記10]
登録部90dは、閉状態において一対のアーム部72a,72bがワイヤ42をクランプする場合において、一対のアーム部72a,72bが閉状態から開状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの開き始めの基準電圧として登録し、一対のアーム部72a,72bが開状態から閉状態へと切り替わる際の直流成分の電圧を、一対のアーム部72a,72bの閉じ終わりの基準電圧として登録する、[付記2]から[付記7]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 10]
The
[付記10]の態様によれば、ワイヤ42をクランプする場合における開き始めの基準電圧及び閉じ終わりの基準電圧の両方を登録することで、一対のアーム部72a,72bを開くときの使用電圧及び閉じるときの使用電圧の両方をキャリブレーションし、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。基準電圧を求めるときに被処理物をクランプすることで、校正治具をクランプする場合に比べて、クランプ装置の構成及びキャリブレーション作業を簡略化することができる。
According to the aspect of [Appendix 10], by registering both the reference voltage at the beginning of opening and the reference voltage at the end of closing when clamping the
[付記11]
登録部90dは、閉状態において一対のアーム部72a,72bが互いに接触する場合において、一対のアーム部72a,72bにおける開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を第1基準電圧として登録し、閉状態において一対のアーム部72a,72bがワイヤ42よりも寸法精度が高い校正治具又はワイヤ42をクランプする場合において、一対のアーム部72a,72bにおける開状態と閉状態とが切り替わる際の直流成分の電圧を第2基準電圧として登録し、第1基準電圧と第2基準電圧との電圧差分、及び、一対のアーム部72a,72bの開閉方向における校正治具又はワイヤ42の寸法に基づき、ピエゾ素子80に印加する電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量の変化率を算出して登録し、キャリブレーション部90eは、開閉量の変化率に基づいて、ピエゾ素子80に印加する使用電圧をキャリブレーションする、[付記2]から[付記7]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 11]
The
[付記11]の態様によれば、使用電圧に対する一対のアーム部72a,72bの開閉量についてもキャリブレーションすることによって、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。
According to the aspect of [Appendix 11], the opening and closing amount of the pair of
[付記12]
共振周波数の高調波成分は、複数の高調波の成分を含む、[付記1]から[付記11]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 12]
The
[付記12]の態様によれば、高調波成分に基づく一対のアーム部72a,72bの開閉状態の判定精度が向上するため、キャリブレーションの精度が向上し、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。
According to the aspect of [Appendix 12], the accuracy of determining the open/closed state of the pair of
[付記13]
供給部90aは、直流成分の電圧を一対のアーム部72a,72bが開状態となる電圧に設定した状態で交流成分の周波数を上昇又は降下させ、判定部90cは、出力信号における一対のアーム部72a,72bの衝突に起因した成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの共振状態を判定し、登録部90dは、一対のアーム部72a,72bの共振状態が最も強くなった際の交流成分の周波数を、一対のアーム部72a,72bの共振周波数として登録する、[付記1]から[付記12]のいずれか1つに記載のクランプ装置70。
[Appendix 13]
The
[付記13]の態様によれば、機差や経時変化によって共振周波数が変動している場合であっても、一対のアーム部72a,72bの共振周波数をキャリブレーションの実行前に求めることができるため、キャリブレーションの精度が向上し、さらなる開閉動作の精度向上及び安定化を図ることができる。
According to the aspect of [Appendix 13], even if the resonant frequency fluctuates due to machine differences or changes over time, the resonant frequency of the pair of
[付記14]
ワイヤ42をクランプする一対のアーム部72a,72bと、一対のアーム部72a,72bを開閉させるピエゾ素子80を有する駆動部76と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子80に供給可能に構成された供給部90aとを備えるワイヤクランプ装置70の制御方法であって、交流成分の周波数を一対のアーム部72a,72bの共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、駆動されたピエゾ素子80から出力される出力信号を検出することと、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定することとを含む、制御方法。
[Appendix 14]
A control method for a
[付記14]の態様によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。
According to the aspect of [Appendix 14], the open/closed state of the pair of
[付記15]
ワイヤ42をクランプする一対のアーム部72a,72bと、一対のアーム部72a,72bを開閉させるピエゾ素子80を有する駆動部76と、周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、駆動電圧をピエゾ素子80に供給可能に構成された供給部90aとを備えるワイヤクランプ装置70を動作させる制御プログラムであって、コンピュータに、交流成分の周波数を一対のアーム部72a,72bの共振周波数に設定した状態で直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、駆動されたピエゾ素子80から出力される出力信号を検出させることと、出力信号における共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定させることとを実行させる、制御プログラム。
[Appendix 15]
A control program for operating a
[付記15]の態様によれば、出力信号における高調波成分の発生状況に基づいて一対のアーム部72a,72bの開閉状態を判定するため、開閉状態の判定において、振動し易さ、振動の伝わり易さ、及び出力信号の検出し易さなどの機差の影響を低減することができる。
According to the aspect of [Appendix 15], the open/closed state of the pair of
以上説明したように、本願発明の一態様によれば、一対のアーム部の開閉状態の判定精度の向上を図ることができる。 As described above, one aspect of the present invention can improve the accuracy of determining the open/closed state of a pair of arms.
以上説明した実施形態は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、本願発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the interpretation of the present invention. The elements of the embodiments, as well as their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, etc., are not limited to those exemplified, and may be modified as appropriate. Furthermore, configurations shown in different embodiments may be partially substituted or combined.
1…ワイヤボンディング装置
70…ワイヤクランプ装置
72a,72b…アーム部
73a,73b…先端部
74a,74b…基端部
76…駆動部
90…ワイヤボンディング制御部
90a…供給部
90b…検出部
90c…判定部
90d…登録部
90e…キャリブレーション部
REFERENCE SIGNS
Claims (15)
前記一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、
周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、前記駆動電圧を前記ピエゾ素子に供給可能に構成された供給部であって、前記交流成分の周波数を前記一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で前記直流成分の電圧を上昇又は降下させる供給部と、
駆動された前記ピエゾ素子から出力される出力信号を検出する検出部と、
前記出力信号における前記共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、前記一対のアーム部の開閉状態を判定する判定部と
を備える、クランプ装置。 A pair of arms for clamping the workpiece;
A drive unit having a piezoelectric element that opens and closes the pair of arms;
a supply unit configured to generate a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed and to be capable of supplying the drive voltage to the piezoelectric element, the supply unit increasing or decreasing the voltage of the DC component in a state in which the frequency of the AC component is set to a resonance frequency of the pair of arms;
A detection unit that detects an output signal output from the driven piezoelectric element;
a determination unit that determines an open/closed state of the pair of arms based on a generation state of harmonic components of the resonant frequency in the output signal.
前記基準電圧に基づいて、前記ピエゾ素子に印加する使用電圧をキャリブレーションするキャリブレーション部と
をさらに備える、
請求項1に記載のクランプ装置。 a registration unit that registers, as a reference voltage, a voltage of the DC component when the pair of arm portions are switched between an open state and a closed state;
and a calibration unit that calibrates a voltage to be applied to the piezoelectric element based on the reference voltage.
The clamping device of claim 1 .
請求項2に記載のクランプ装置。 The detection unit detects an output current output from the piezoelectric element as the output signal.
The clamping device of claim 2.
請求項3に記載のクランプ装置。 The determination unit calculates an intensity of a harmonic component of the resonance frequency in the output signal by performing a Fourier transform on the output current.
The clamping device of claim 3.
請求項4に記載のクランプ装置。 The determination unit calculates an intensity ratio of a harmonic component to a fundamental wave component of the resonance frequency in the output signal.
The clamping device of claim 4.
請求項5に記載のクランプ装置。 The determination unit calculates a rate of change of the intensity ratio with respect to a voltage change of the DC component.
The clamping device of claim 5.
請求項6に記載のクランプ装置。 the registration unit registers the first voltage as a reference voltage when a rate of change in the intensity ratio when the voltage of the DC component is changed from a first voltage to a second voltage exceeds a threshold value.
The clamping device of claim 6.
閉状態において前記一対のアーム部が互いに接触する場合において、
前記一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、
前記一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録する、
請求項2に記載のクランプ装置。 The registration unit is
When the pair of arms contact each other in a closed state,
registering the voltage of the DC component when the pair of arm portions switch from a closed state to an open state as a reference voltage when the pair of arm portions start to open;
The voltage of the DC component when the pair of arm portions are switched from an open state to a closed state is registered as a reference voltage at the end of closing of the pair of arm portions.
The clamping device of claim 2.
閉状態において前記一対のアーム部が前記被処理物よりも寸法精度が高い校正治具をクランプする場合において、
前記一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、
前記一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録する、
請求項2に記載のクランプ装置。 The registration unit is
In a case where the pair of arms clamp a calibration jig having a higher dimensional accuracy than the workpiece in a closed state,
registering the voltage of the DC component when the pair of arm portions switch from a closed state to an open state as a reference voltage when the pair of arm portions start to open;
The voltage of the DC component when the pair of arm portions are switched from an open state to a closed state is registered as a reference voltage at the end of closing of the pair of arm portions.
The clamping device of claim 2.
閉状態において前記一対のアーム部が前記被処理物をクランプする場合において、
前記一対のアーム部が閉状態から開状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の開き始めの基準電圧として登録し、
前記一対のアーム部が開状態から閉状態へと切り替わる際の前記直流成分の電圧を、前記一対のアーム部の閉じ終わりの基準電圧として登録する、
請求項2に記載のクランプ装置。 The registration unit is
When the pair of arms clamp the workpiece in a closed state,
registering the voltage of the DC component when the pair of arm portions switch from a closed state to an open state as a reference voltage when the pair of arm portions start to open;
The voltage of the DC component when the pair of arm portions are switched from an open state to a closed state is registered as a reference voltage at the end of closing of the pair of arm portions.
The clamping device of claim 2.
閉状態において前記一対のアーム部が互いに接触する場合において、前記一対のアーム部における開状態と閉状態とが切り替わる際の前記直流成分の電圧を第1基準電圧として登録し、
閉状態において前記一対のアーム部が前記被処理物よりも寸法精度が高い校正治具又は前記被処理物をクランプする場合において、前記一対のアーム部における開状態と閉状態とが切り替わる際の前記直流成分の電圧を第2基準電圧として登録し、
前記第1基準電圧と前記第2基準電圧との電圧差分、及び、前記一対のアーム部の開閉方向における前記校正治具又は前記被処理物の寸法に基づき、前記ピエゾ素子に印加する電圧に対する前記一対のアーム部の開閉量の変化率を算出して登録し、
前記キャリブレーション部は、前記開閉量の変化率に基づいて、前記ピエゾ素子に印加する使用電圧をキャリブレーションする、
請求項2に記載のクランプ装置。 The registration unit is
When the pair of arm portions are in contact with each other in a closed state, a voltage of the DC component at the time when the pair of arm portions switch between an open state and a closed state is registered as a first reference voltage;
When the pair of arms clamp a calibration jig or the workpiece having a higher dimensional accuracy than the workpiece in a closed state, a voltage of the DC component when the pair of arms switch between an open state and a closed state is registered as a second reference voltage;
calculating and registering a rate of change in an amount of opening and closing of the pair of arms relative to a voltage applied to the piezoelectric element based on a voltage difference between the first reference voltage and the second reference voltage and a dimension of the calibration jig or the workpiece in an opening and closing direction of the pair of arms;
The calibration unit calibrates a voltage to be applied to the piezoelectric element based on a rate of change of the opening and closing amount.
The clamping device of claim 2.
請求項1に記載のクランプ装置。 The harmonic components of the resonant frequency include a plurality of harmonic components.
The clamping device of claim 1 .
前記判定部は、前記出力信号における前記一対のアーム部の衝突に起因した成分の発生状況に基づいて、前記一対のアーム部の共振状態を判定し、
前記登録部は、前記一対のアーム部の共振状態が最も強くなった際の前記交流成分の周波数を、前記一対のアーム部の共振周波数として登録する、
請求項2に記載のクランプ装置。 the supply unit increases or decreases a frequency of the AC component in a state in which a voltage of the DC component is set to a voltage at which the pair of arm portions are in an open state,
the determination unit determines a resonant state of the pair of arms based on a generation state of a component in the output signal that is caused by a collision of the pair of arms,
The registration unit registers a frequency of the AC component when a resonance state of the pair of arms is strongest as a resonance frequency of the pair of arms.
The clamping device of claim 2.
前記一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、
周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、前記駆動電圧を前記ピエゾ素子に供給可能に構成された供給部と
を備えるクランプ装置の制御方法であって、
前記交流成分の周波数を前記一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で前記直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、
駆動された前記ピエゾ素子から出力される出力信号を検出することと、
前記出力信号における前記共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、前記一対のアーム部の開閉状態を判定することと
を含む、制御方法。 A pair of arms for clamping the workpiece;
A drive unit having a piezoelectric element that opens and closes the pair of arms;
A method for controlling a clamping device comprising: a supply unit configured to generate a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed, and to supply the drive voltage to the piezoelectric element,
increasing or decreasing a voltage of the DC component in a state where a frequency of the AC component is set to a resonance frequency of the pair of arms;
Detecting an output signal output from the driven piezoelectric element;
determining an open/closed state of the pair of arms based on a generation state of harmonic components of the resonant frequency in the output signal.
前記一対のアーム部を開閉させるピエゾ素子を有する駆動部と、
周波数可変の交流成分及び電圧可変の直流成分が重畳された駆動電圧を生成し、前記駆動電圧を前記ピエゾ素子に供給可能に構成された供給部と
を備えるクランプ装置を動作させる制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記交流成分の周波数を前記一対のアーム部の共振周波数に設定した状態で前記直流成分の電圧を上昇又は降下させることと、
駆動された前記ピエゾ素子から出力される出力信号を検出させることと、
前記出力信号における前記共振周波数の高調波成分の発生状況に基づいて、前記一対のアーム部の開閉状態を判定させることと
を実行させる、制御プログラム。 A pair of arms for clamping the workpiece;
A drive unit having a piezoelectric element that opens and closes the pair of arms;
A control program for operating a clamping device comprising: a supply unit configured to generate a drive voltage in which a frequency-variable AC component and a voltage-variable DC component are superimposed, and to supply the drive voltage to the piezoelectric element,
On the computer,
increasing or decreasing a voltage of the DC component in a state where a frequency of the AC component is set to a resonance frequency of the pair of arms;
Detecting an output signal output from the driven piezoelectric element;
and determining an open/closed state of the pair of arms based on a generation state of a harmonic component of the resonance frequency in the output signal.
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