JP3749330B2

JP3749330B2 - ペレットボンディング装置

Info

Publication number: JP3749330B2
Application number: JP4614597A
Authority: JP
Inventors: 山豊奥
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10242175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の組立に用いられるペレットボンディング装置に係り、とりわけ移送ヘッドの移動中にペレットを吸着保持するノズルに生じる振動を効果的に抑制することができるペレットボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の組立においてウエハから分離されたペレットをリードフレーム上の所定位置にボンディングするための装置としてペレットボンディング装置が用いられている。このようなペレットボンディング装置は、ウエハシート上に粘着されたペレットを位置修正用のゲージング台まで移送したり、ゲージング台に載置されたペレットをリードフレームまで移送したりするため、先端にペレットを吸着保持するノズルと、ノズルを保持するとともに上下方向に移動可能なアームとを有する移送ヘッドを備えている。
【０００３】
このようなペレットボンディング装置の移送ヘッドとしては、ノズルを駆動させるリニアアクチュエータ（リニアモータ）を移送ヘッド内に設け、このリニアモータにより、アームに対してノズルが所望量だけ変位するようにしてアームの下降位置のずれを調整したり、ノズルがペレットに対して及ぼす押圧力を調整するものが知られている。
【０００４】
ところで、上述したような、ノズルとアームとが相対的に移動可能な移送ヘッドにおいては、移送ヘッドの昇降移動に伴うアームの上下方向への加減速によってノズルにジャンピングと呼ばれる望ましくない振動が生じる。このため従来の移送ヘッドにおいては、移送ヘッドの昇降移動中に、移送ヘッド内に設けられた加圧制御用リニアモータに一定量の電流を流すことにより、ノズルに対して常時下方への押圧力が加えられるようにしてノズルの振動を抑制している（本発明を示す図３参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のペレットボンディング装置においては、移送ヘッドの昇降移動中に、移送ヘッド内に設けられた加圧制御用リニアモータに継続して一定量の電流を流すことにより、ノズルに対して常時下方への押圧力が加えられるようにしてノズルの振動を抑制している。
【０００６】
しかしながら、リニアモータにはその定格以上の電流を流すことができないので、ノズルに加えられる押圧力には限界がある。このため、ペレットのボンディングスピードを向上させるために移送ヘッドの移動速度を大きくしようとすると、移送ヘッドの移動速度の増大に伴ってノズルに加えられる加速度が大きくなり、リニアモータの規定の定格電流ではノズルを十分に押さえきれなくなることがある。
【０００７】
このような場合、移送ヘッドの移動速度に対応したより大きな押圧力を得るために、リニアモータの定格自体を大きくすることも考えられるが、定格の大きなリニアモータは一般にサイズおよび重量が大きく、移送ヘッド全体の重量も大きくなってしまうので、移送ヘッドを移動させること自体が困難なものとなる。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、リニアモータの定格を変更しなくとも、ノズルに生じる振動を効果的に抑制してペレットのボンディングスピードを向上させることができるペレットボンディング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端にペレットを吸着保持するノズルと、前記ノズルを保持するとともに上下方向に一定のサイクルで移動可能なアームと、前記アームに取り付けられ前記ノズルに推力を与えるリニアモータと、前記リニアモータに電流を供給する電源と、前記電源に接続され前記アームの昇降移動時の加速および減速に応じて前記リニアモータに供給される電流を変化させるように制御する電流制御部と、を備え、前記電流制御部は、前記アームの１サイクル間に前記リニアモータに供給される電流の積算値が、当該１サイクル間に一定の定格電流が供給される場合と同等かそれ以下となるように、かつ、前記アームが下降する際の加速時及び前記アームが上昇する際の減速時に前記リニアモータに定格電流を越える電流が供給されるとともに、前記アームが下降する際の減速時及び前記アームが上昇する際の加速時には前記リニアモータに定格電流以下の電流が供給されるように、前記リニアモータに供給される電流量を制御することを特徴とするペレットボンディング装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、アームの昇降移動時の加速および減速に応じてリニアモータに供給される電流量を制御する電流制御部が、アームの１サイクル間にリニアモータに供給される電流の積算値が、当該１サイクル間に一定の定格電流が供給される場合と同等かそれ以下となるように、かつ、アームが下降する際の加速時及びアームが上昇する際の減速時にリニアモータに定格電流を越える電流が供給されるとともに、アームが下降する際の減速時及びアームが上昇する際の加速時にはリニアモータに定格電流以下の電流が供給されるように、リニアモータに供給される電流量を制御するので、アームの昇降移動に対応した１サイクル当たりの平均電流を抑えつつ、リニアモータに対して一時的に定格電流を越える電流を供給することができる。このため、アームの昇降移動に伴って一時的に生じる、定格電流では押圧しきれないノズルの振動を効果的に抑制することができ、リニアモータの定格を変更しなくともペレットのボンディングスピードを向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は本発明によるペレットボンディング装置の一実施の形態を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、ペレットボンディング装置の移送ヘッド１０は、先端にペレット９を吸着保持するノズル１と、ノズル１を保持するとともに上下方向に移動可能なアーム８と、アーム８に取り付けられノズル１に推力を与えるボイスコイルモータ（リニアモータ）２とを備えている。
【００１３】
またボイスコイルモータ２は、アーム８の先端部分に取り付けられた枠体３と、枠体３の内面に取り付けられた永久磁石５と、永久磁石５とセンタポール６との間の間隙に挿入されるコイル４とからなり、コイル４はノズル１を支持する支持棒７に取り付けられている。なお支持棒７は、アーム８に取り付けられた円筒状のガイド８ａにより上下方向に案内される。
【００１４】
ここで移送ヘッド１０は、アーム８に連結されたアーム昇降装置１３（図２参照）により駆動されて上下方向に往復移動するとともに、ＸＹ移動装置（図示せず）により駆動されてペレット９に平行な平面内で移動するようになっている。
【００１５】
なおボイスコイルモータ２には、図２に示すように、ボイスコイルモータ２に電流を供給する電源１２が電流制御部１１を介して接続されており、電流制御部１１はアーム８の上下方向への加速度に応じてボイスコイルモータ２に供給される電流量を制御するようになっている。なお電流制御部１１には、上述したアーム昇降装置１３によるアーム８の昇降移動開始時に、アーム昇降装置１３からアーム８の駆動開始信号が入力されるようになっている。
【００１６】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について図３（ａ）（ｂ）（ｃ）により説明する。ここで、図３（ａ）はアームの昇降位置の時間変化を示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）に従ったアームの昇降移動時にアームに加えられる加速度の時間変化を示す図、図３（ｃ）は本発明において図３（ａ）に従ったアームの昇降移動時にボイスコイルモータに加えられる電流量の時間変化を示す図である。なお、図３（ｄ）は従来の方法において図３（ａ）に従ったアームの昇降移動時にボイスコイルモータに加えられる電流量の時間変化を示す図である。
【００１７】
図１に示す移送ヘッド１０は、ウエハシート１４上に粘着されたペレット９をリードフレーム（図示せず）上の所定位置まで移送するために用いられる。移送ヘッド１０は、ノズル１を上下方向に往復移動させてノズル１の先端にペレット９を吸着保持させた後、吸着保持されたペレット９を所望のボンディング位置まで平行移動させ、最終的にノズル１を上下方向に往復移動させてノズル１の先端に吸着保持されたペレット９をリードフレーム（図示せず）上の所定位置にボンディングする。
【００１８】
なお、ペレット９のリードフレームに対する位置および向きをゲージング台（図示せず）により補正する場合には、移送ヘッド１０は、ペレット９をゲージング台まで平行移動させ、ノズル１を上下方向に往復移動させてノズル１の先端に吸着保持されたペレット９をゲージング台上の所定位置に載置する。
【００１９】
このような移送過程において移送ヘッド１０を上下方向に往復移動させる場合には、アーム昇降装置（図２参照）によりアーム８を駆動させ、アーム８の昇降移動期間（ｔ＝０〜Ｔ）にアーム８の昇降位置ｚがあらかじめ定められた時間変化をなすように移送ヘッド１０を昇降させる（図３（ａ）参照）。図３（ａ）に示すように、ｔ＝０の時点でアーム８を下降させ始めた後、ｔ＝０〜ｔ₁およびｔ₁〜ｔ₂の各期間にアーム８を下方に対して加速および減速させつつ下降させ、ｔ＝ｔ₂の時点から定速で下降させる。そして、アーム８に保持されたノズル１の先端がペレット９に接触するｔ＝ｔ₃の時点までアーム８を定速で下降させた後、ｔ＝ｔ₃〜ｔ₄の期間中アーム８を停止させてノズル１の先端にペレット９を吸着させる。その後、ｔ＝ｔ₄〜ｔ₅およびｔ₅〜Ｔの各期間にアーム８を上方に対して加速および減速させつつ上昇させ、ｔ＝Ｔの時点でアーム８が元の位置に戻るようにする。
【００２０】
ここで、図３（ａ）に対応するアーム８の加速度ａの時間変化を図３（ｂ）に示す。なお図３（ｂ）においては、アーム８の下方への加速度を正、上方への加速度を負としている。図３（ｂ）に示すように、アーム８に対しては、ｔ＝０〜ｔ１およびｔ５〜Ｔの各期間に下方へ正の加速度が加えられ、ｔ１〜ｔ２およびｔ４〜ｔ５の各期間に下方へ負の加速度が加えられる。また、定速下降から停止に至るｔ＝ｔ３の時点でもアーム８に対して下方へ負の加速度が加えられる。このため、アーム８に対して相対的に移動可能なノズル１には、ｔ＝０〜ｔ１およびｔ５〜Ｔの各期間に上方への推力が加えられ、ｔ１〜ｔ２およびｔ４〜ｔ５の各期間に下方への推力が加えられる。つまり、ノズル１は慣性により、０〜ｔ１およびｔ５〜Ｔの各期間においては、アーム８に対して上方向に移動しようとし、ｔ１〜ｔ２およびｔ４〜ｔ５の各期間においては、アーム８に対して下方向に移動しようとする。
【００２１】
そして、このような移送ヘッド１０の昇降移動に対応して、移送ヘッド１０のボイスコイルモータ２には図３（ｃ）に示すような電流が供給される。すなわち、図２において、アーム昇降装置１３から電流制御部１１に対してアーム８の駆動開始信号が入力されると、電流制御部１１は、アーム８の昇降位置の時間変化（図３（ａ）参照）に対応する電流量の時間変化（図３（ｃ）参照）に基づいて、電源１２からボイスコイルモータ２に供給される電流量を制御する。この場合、ボイスコイルモータ２には、アーム８の下方への加速度が大の期間（ｔ＝０〜ｔ₁およびｔ₅〜Ｔ）には定格電流Ｉ₀を越える大きな電流が供給され、アーム８の下方への加速度が小の期間（ｔ₁〜ｔ₅）には定格電流Ｉ₀以下の小さな電流が供給される。
【００２２】
なお、ボイスコイルモータ２に電流が供給された場合には、ノズル１を支持する支持棒７に対して下方への推力が加えられ、これにより支持棒７のコイル取付部７ａの下面がガイド８ａの上端面に押し付けられる。この結果、アーム８が所定加速度の範囲で加減速する限りにおいて、ノズル１がアーム８に対して相対移動することがなくなり、これによりノズル１の振動を抑制することができる。
【００２３】
ここで、アーム８の下方への加速度が小の期間（ｔ＝ｔ₁〜ｔ₅）のうち、アーム８に対して下方へ負の加速度が加えられるｔ＝ｔ₁〜ｔ₂およびｔ₄〜ｔ₅の各期間（ノズル１に下方への推力が加えられる期間）においては電流を供給させないようにする。また、アーム８が定速下降しており加速度が加えられていないｔ＝ｔ₂〜ｔ₃の期間においては外乱等の影響を防ぐため定格電流Ｉ₀よりも小さい所定量の電流を供給させるようにする。なおｔ＝ｔ₃〜ｔ₄の期間においては、ペレット９に対してノズル１の先端を押圧させるため、定格電流Ｉ₀の電流を供給する。
【００２４】
なお、アーム８の昇降位置の時間変化はアーム昇降装置１３においてあらかじめ設定されているので、この情報に基づいて電流制御部１１で用いられる電流量の時間変化をあらかじめ算出しておくとよい。この場合、ボイスコイルモータ２の損傷を防止するため、アーム８を上下方向に往復移動させる１サイクルにおいて、ボイスコイルモータ２に供給される電流の積算値が、従来の方法において同様のサイクル間に一定の定格電流Ｉ₀が供給される場合と同等かそれ以下となるようにするとよい。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、移送ヘッド１０の昇降移動に伴うアーム８の上下方向への加速度が常時発生しているものではないことに着目し、移送ヘッド１０の昇降移動に伴うアーム８の上下方向への加速度に応じてボイスコイルモータ２に供給される電流を変化させるように制御するので、アーム８を上下方向に往復移動させる１サイクル当たりの平均電流を抑えつつ、ボイスコイルモータ２に対して一時的に定格電流Ｉ０を越える電流を供給することができる。このため、移送ヘッド１０の昇降移動に伴って一時的に生じる、定格電流Ｉ０では押圧しきれない大きな加速度によるノズル１の振動を効果的に抑えることができ、ボイスコイルモータ２の定格を変更しなくともペレット９のボンディングスピードを向上させることができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態における移送ヘッド１０は、ペレット９をウエハシートからリードフレームまたはゲージング台まで移動させるためのものであるが、ペレット９をゲージング台からリードフレームまでの移送させるための移送ヘッドに対しても同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、リニアモータの定格を変更しなくとも、ノズルに生じる振動を効果的に抑制してペレットのボンディングスピードを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるペレットボンディング装置の一実施の形態の要部を示す一部断面図。
【図２】図１に示すボイスコイルモータに供給される電流量を制御する制御系を示すブロック図。
【図３】図１および図２に示すボイスコイルモータの制御シーケンスを説明するための図。
【符号の説明】
１ノズル
２ボイスコイルモータ（リニアモータ）
８アーム
９ペレット
１０移送ヘッド
１１電流制御部
１２電源

Claims

先端にペレットを吸着保持するノズルと、
前記ノズルを保持するとともに上下方向に一定のサイクルで移動可能なアームと、
前記アームに取り付けられ前記ノズルに推力を与えるリニアモータと、
前記リニアモータに電流を供給する電源と、
前記電源に接続され前記アームの昇降移動時の加速および減速に応じて前記リニアモータに供給される電流を変化させるように制御する電流制御部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記アームの１サイクル間に前記リニアモータに供給される電流の積算値が、当該１サイクル間に一定の定格電流が供給される場合と同等かそれ以下となるように、かつ、前記アームが下降する際の加速時及び前記アームが上昇する際の減速時に前記リニアモータに定格電流を越える電流が供給されるとともに、前記アームが下降する際の減速時及び前記アームが上昇する際の加速時には前記リニアモータに定格電流以下の電流が供給されるように、前記リニアモータに供給される電流量を制御することを特徴とするペレットボンディング装置。
前記電流制御部は、前記アームの一方向への加速度が大の場合に、前記一方向への加速度が小の場合よりも前記リニアモータに供給する電流を増加させることを特徴とする請求項１記載のペレットボンディング装置。