JP6247965B2 - 半導体製造方法及びダイボンダ - Google Patents
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Description
上述の従来技術では、高速でモータを動作させる場合に、サーボアンプ120内では今後の指令波形を把握することができない。このため、進行方向に対する振動や整定時間を容易に抑えることが困難であった。また、溜まりパルス(または、位置偏差パルス、または、エラーパルス)方式でのモータ制御となるため、同期制御等を行う際に理想の軌跡で動作させることが困難であった。
ダイボンディング部3はプリフォーム部(ペースト塗布ユニット)31とボンディングヘッド部32とを有する。プリフォーム部31はフレームフィーダ22により搬送されてきたワーク、例えばリードフレームにニードルでダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部32は、ピックアップ装置12からダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ22上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部32はボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布されたワーク上にダイをボンディングする。
モータ制御装置200は、上述したボンディングヘッド35のX、Y、Zの各方向の制御の他、ニードルのX、Y、Zの各方向の制御、ワーク供給・搬送部2によるワークの搬送制御、搬送されてきた基板等のワークの位置を認識するワーク位置認識カメラのX、Yの各方向の制御、及びウェハリングのピックアップ装置12のセット制御等にも適用可能である。なお、ボンディングヘッド35、ニードル、ワーク供給・搬送部2、ワーク位置認識カメラ及びピックアップ装置12が被駆動体である。
サーボアンプ220は、補正した速度指令値に基づき、フィードバック制御し、被駆動体の実位置、実速度を得る。
本実施例の引用文献1に対する特徴は、指令波形生成部212で形成された速度指令値を補正するFF値補正部214を有している点である。
例えば、図1において、モータ制御装置200の上位システムである図9に示すシステム制御部7から図3に示す加加速度、加速度、速度及び位置の振幅値である目標値Jobj、Aobj、Vobj、Pobjのそれぞれが理想波形生成部211に入力される。加加速度の目標値Jobjは、被制御対象が振動(発振)しないと値が入力される。加加速度の非振動条件は、モータから見た駆動系が決まれば設定可能である。
課題のところで述べたように、特許文献1の制御方式においては、目標速度Vobjに対応する実速度Vrが目標速度Vobjに達しない場合があることが判明した。
FF値=Vobj/Vr (1)
その結果、被制御対象の振動を抑えながら所望の速度を確保でき、所定の時間内で処理でき、ボンディングヘッドによる処理時間を短縮できる。
FF値=1/tanθ (2)
図2Cは、図2A(a)の線形近似で得られたFF値に基づいて速度指令値を補正し、図2A(a)と同様に順次サーボアンプ220に入力し、フィードフォワード制御したときの目標速度Vobjと実速度Vrの関係を示した図である。図2Cにおいて目標速度Vobjと実速度Vrにはまだ偏差があるので、本図の結果からさらにFF値を補正してもよい。
ボンディングヘッド35の昇降制御に適用してもよい。
モータ制御装置200の上位システムでシステム制御部7から図3に示す加加速度、加速度、速度及び位置の振幅値である目標値JD(Jobj)、AD(Aobj)、VD(Vobj)、PD(Pobj)がモーションコントローラ210にそれぞれ入力される。加加速度の目標値Jobjは、被制御対象が振動(発振)しない値が入力される。加加速度の非振動条件は、モータから見た駆動系が決まれば設定可能である。
まず、以下のように、加加速度波形の幅Kを算出する。
TN>(TC×n)から、加加速度加算波形の形状を固定するため、nは8の倍数とする。
即ち、TN>(TC×8×K)とし、加加速度波形の幅Kは、次式となる。
K<(TN/(TC×8))
{手順(2)}
次に、以下の式から、加加速度加算波形の大きさJCを算出する。
JC=(1/8)×(P/K3×TC3)
{手順(3)}
次に、加加速度加算波形C1〜Cnを生成する。
偏差量を補償するための加加速度加算波形C1〜Cnは、下記のようになる。なお、ここで、xは、1〜nのx番目の波形を意味する。
x/K≦1の時、Cx=JC
x/K≦2の時、Cx=0
x/K≦3の時、Cx=−JC
x/K≦4の時、Cx=0
x/K≦5の時、Cx=−JC
x/K≦6の時、Cx=0
x/K≦7の時、Cx=JC
x/K≦8の時、Cx=0
例えば、K=1の場合には、加加速度加算波形C1〜Cnは、以下のようになる。
C1〜Cn={JC,0,−JC,0,−JC,0,JC,0}
即ち、C1=JC、C2=0、C3=−JC、C4=0、C5=−JC、C6=0.C7=JC、C8=0である。
例えば、加算器423の出力は、JD’’1=JD’1+C1、JD’’2=JD’2+C2、JD’’3=JD'3+C3、〜、JD’’n=JD’n+Cnとなる。
従って、加算器424の出力は、AD’’1=AD’0+JD’’1、AD’’2=AD’1+JD’’2、AD’’3=AD’2+JD’’3、〜、AD’’n=AD’n−1+JD’’nとなる。
例えば、加算器425の出力は、VD’’1=VD’0+AD’’1、VD’’2=VD’1+AD’’2、VD’’3=VD’2+AD’’3、〜、VD’’n=VD’n−1+AD’’nとなる。
例えば、加算器426の出力は、PD’’1=PD’0+VD’’1、PD’’2=PD’1+VD’’2、PD’’3=PD’2+VD’’3、〜、PD’’n=PD’n−1+VD’’nとなる。
加加速度制限部427は、再生成された指令加加速度波形JD’’1〜JD’’nが上限(または下限)を超えないかどうかを図7を用いて確認する。
モータ130から出力されたエンコーダ信号は、指令波形生成部212のエンコーダシグナルカウンタ430に入力される。
なお、図8において、実位置波形が現在時刻よりも前からズレているように見える。これは、指令の波形に対して、現在時刻までのズレ(位置偏差)を示している。実際には、非常に短い周期の間隔で補正し続けているため、図8ほど顕著にズレが生じることはない。図8では、位置が補正される様子を強調して表現するために、現在時刻の実位置を指令波形から少しズレた位置にしてある。
ステップ601では、エンコーダカウント値から現在の実位置PA0を取得する。
ステップ602では、実位置PA0と現在の指令位置PD’0から偏差量Perrを算出する。
ステップ603では、指令出力周期n回で、偏差量Perrが将来的に“0”になるような加加速度加算波形C1〜Cnを生成する。
ステップ605では、指令出力周期1回分手前からの指令加速度波形AD’0〜AD’n−1と再生成した指令加加速度波形JD’’1〜JD’’nから、指令出力周期n回分の全ての指令加速度波形AD’’1〜AD’’nを再生成する。
ステップ606では、指令加速度波形AD’’1〜AD’’nの再生成(ステップ605)と同様な方法で指令速度波形VD’’1〜VD’’nを再生成する。
ステップ607では、指令加速度波形AD’’1〜AD’’nの再生成(ステップ605)、または指令速度波形VD’’1〜VD’’nの再生成(ステップ606)と同様な方法で指令位置波形PD’’1〜PD’’nを再生成する。
ステップ609では、再生成した加速度波形AD’’1〜AD’’nが上限Amaxを未満か否かを確認する。上限Amaxを超える場合にはステップ612に処理を移行し、上限未満の場合にはステップ610に処理を移行する。
ステップ610では、再生成した速度波形VD’’1〜VD’’nが上限Vmaxを未満か否かを確認する。上限Vmaxを超える場合にはステップ612に処理を移行し、上限未満の場合にはステップ611に処理を移行する。
ステップ613では、次回の速度指令値VD’’1〜VD’’nをDAC312から出力させ、図6の処理を終了し、次の指令出力周期タイミングの動作に移行する。
図4Cは、発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第2の実施例を示す図である。
第1の点は、本発明の特徴に関する点である。実施例1では、FF値補正部214を指令波形入出力部410とDAC213の間に設けたが、実施例2では、加算器424と加算器425の間に設ける。即ち、加算器424で得られた再生成された指令出力周期TCのn回分の全ての指令加速度波形AD’’1〜AD’’nである指令速度加算波形にFF値をかけた補正されたn回分の指令速度加算波形を加算器425に入力する。前回、前々回得られた425の他の加算値VD’0〜VD’n−1も前回、前々回のサンプリング時にFF値で補正されているので、加算器425の出力である再生成されたn回分の指令速度加算波形VD’’1〜VD’’nも全体としてFF値で補正された波形となる。
その他の処理は、次に示す第2の点以外は同じである。
図4Dは、発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第3の実施例を示す図である。
第1、2の点は、本発明の特徴に関する点である。第1の点は、実施例2では、FF値補正部214を算器424と加算器425の間に設けたが、実施例3では、指令波形入出力部410の補正速度指令波形部(補正指令波形部)で、理想波形生成部211で得られた速度指令波形にFF値をかけた破線で示す補正速度指令波形を得る。第2の点は、加算波形生成部432内で、図示しない補正速度加算波形部(補正制御加算波形生成部)で、図5に示す速度加算波形にFF値をかけた破線で示す補正速度加算波形を得る。
実施例1乃至3では、本発明を回転するモータに適用した例を示した。実施例4は、回転スモータ以外のリニアモータに適用した例である。具体的には、図2において、モータ130をリニアモータに置き換える。サーボアンプ220の速度ループ制御部221は、モーションコントローラ210から入力される速度指令値と、リニアモータから出力されるエンコーダ信号に応じて、リニアモータの移動速度を制御する。
なお、リニアモータに置き換えた図1の実施例では、リニアモータのカウント値から被駆動体の実位置を算出し、算出された実位置を基に実速度を算出している。しかし、被駆動体の位置を直接検出する位置検出装置を備え、当該位置検出装置が検出した位置を実位置とするようにしても良い。
パルスモータ140から出力されたエンコーダ信号は、指令波形生成部212のエンコーダシグナルカウンタ430に入力される。
エンコーダシグナルカウンタ430は、所定のサイクルでカウントしたカウント値PA0を指令波形再生成処理部420に出力する。
指令波形再生成処理部420では、加算器421が、その減算入力端子に、エンコーダシグナルカウンタ430が出力するカウント値PA0を入力する。
例えば、上記実施例では、指令波形入出力部は、速度指令値を出力してモータを制御していた。しかし、制御指令値(制御指令波形)として速度指令値(速度指令波形)の代わりに加速度指令値(加速度指令波形)叉は位置指令値(位置指令波形)を出力してモータを制御しても良い。それ故、加速度指令値叉は位置指令値においても速度指令値と同様に実加速度値叉は位置指令値との間で偏差が発生する場合は、速度指令値のFF値と同様に、制御指令補正値を求めて加速度指令値叉は位置指令値を補正する。
その結果、加速度指令値の場合、位置の制御だけでなく、荷重制御も可能となる。
3:ダイボンディング部 7:システム制御部
35:ボンディングヘッド 100:従来技術のモータ制御装置
110:モーションコントローラ 111:指令速度波形生成部
112:指令パルス列生成部 120:サーボアンプ
121:位置ループ制御部 122:速度ループ制御部
130:サーボモータ 200:実施例のモータ制御装置
210:モーションコントローラ 211:理想波形生成部
212:指令波形生成部 213:DAC
214:FF値補正部(制御指令補正部) 220:サーボアンプ
221:速度ループ制御部 410:指令波形入出力部
420:指令波形再生成処理部 421:減算器
422:加加速度加算波形生成部 423〜426:加算器
427:加加速度制限部 428:加速度制限部
429:速度制限部 430:エンコーダシグナルカウンタ
431:指令波形再生成部 4210:指令波形復元部
TC:指令出力周期 Ts:サンプリング間隔
Vobj:目標速度 Vr:実速度
Claims (16)
- 加加速度、加速度、速度、および位置の振幅値である目標値を入力し、始動位置から目標位置までのそれぞれの理想的な加加速度指令波形、加速度指令波形、速度指令波形および位置指令波形を生成する理想波形生成部と、
サーボモータの回転に基づいて得られる被駆動体の実位置と、前記理想的な位置指令波形の位置指令値との位置偏差を検出する位置偏差検出部と、
サンプリングの間隔毎に前記位置偏差に基づいて、前記加速度、前記速度、および前記位置の指令波形のうち制御指令波形を形成する制御指令値を再生成し制御指令再生成値を得る指令波形再生成部と、
再生成された前記制御指令値をサーボアンプに入力し、前記被駆動体を前記目標位置に制御して、ダイをワークに実装するダイボンダであって、
前記制御指令値を前記サーボアンプに入力して得られる前記被駆動体の実速度の振幅値が、前記制御指令波形の前記目標値に近づくようにする制御補正指令値で前記制御指令値を補正する制御指令補正部を有し、
補正された前記制御指令値で前記被駆動体を制御する、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1に記載のダイボンダであって、
前記制御指令補正部は、前記指令波形再生成部と前記サーボアンプとの間に設けられている、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1に記載のダイボンダであって、
前記理想的な加加速度指令波形と同一パターンを有し、前記位置偏差に基づいて得られる加加速度加算波形と、前記加加速度加算波形に基づいて得られる前記制御指令波形の制御指令加算波形と、を定める加算波形生成部を有し、
前記指令波形再生成部は、前記制御指令加算波形の複数の加算データと前回及び前々回の前記サンプリングの時点で得られた前記複数と同数の前記制御指令値とを加算し、該制御指令値を再生成する加算器とを有し、
前記制御指令補正部は、前記加算データを補正するために前記加算器の前段に設けられた、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1に記載のダイボンダであって、
前記理想波形生成部から理想的な前記加加速度指令波形、前記加速度指令波形、前記速度指令波形および前記位置指令波形を取り込み、前記指令波形再生成部で得られた前記制御指令再生成値を取り込み前記サーボアンプに出力する指令波形入出力部と、
前記理想的な加加速度指令波形と同一パターンを有し、前記位置偏差に基づいて得られる加加速度加算波形と、前記加加速度加算波形に基づいて得られる前記制御指令波形の制御指令加算波形と、を定める加算波形生成部を有し、
前記制御指令補正部は、前記指令波形入出力部内に設けられ前記制御指令波形を補正し補正制御指令値を得る補正指令波形部と、前記加算波形生成部内に設けられ前記制御指令加算波形を補正し補正制御加算波形を得る補正制御加算波形生成部と、を有し、
前記指令波形再生成部は、前記補正制御加算波形を形成する複数の加算データと、前記複数と同数の前記補正制御指令値である前記制御指令値を加算し、再生成された前記制御指令値である前記制御指令再生成値を得る、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のダイボンダにおいて、
前記制御補正指令値は、各前記目標値に基づいて前記始動位置又は他の始動位置から前記目標位置叉は一定距離の位置まで得られた前記制御指令波形を、前記サーボアンプに順次入力して前記サーボモータを制御し、前記サーボモータの一連の速度から前記制御指令波形の前記目標値に対する第1の実速度を得て、前記実速度に対する前記制御指令波形の前記目標値の第1の比として得られる第1の制御補正指令値である、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項5記載のダイボンダにおいて、
前記制御補正指令値は、前記目標位置又は前記一定距離の位置から前記始動位置又は前記他の始動位置までに対して前記第1の実速度を得るための処理と同様な処理を行い得られた第2の実速度の第2の比を得て、前記第1の比と前記第2の比の平均値として得られる第2の制御補正指令値である、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項6記載のダイボンダにおいて、
前記制御補正指令値は、前記制御指令波形の前記目標値を複数変えて得られた前記第1の制御補正指令値または前記第2の制御補正指令値の線形近似または曲線近似関数として得られる、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1または2記載のダイボンダにおいて、
前記制御指令補正部は、補正された前記制御指令値をアナログに変換するDACを介して、又は前記制御指令波形をアナログに変換するDACの後段に設けられて前記サーボモータに向けて出力する、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のダイボンダにおいて、
前記被駆動体は、ボンディングヘッド、ピックアップヘッド、ニードル、搬送されるワーク、ワーク位置認識カメラ及びピックアップ装置のうち少なくともいずれか一つである、
ことを特徴とするダイボンダ。 - 加加速度、加速度、速度、および位置の振幅値である目標値を入力し、始動位置から目標位置までのそれぞれの理想的な加加速度指令波形、加速度指令波形、速度指令波形、および位置指令波形を生成し、サーボモータの回転に基づいて得られる被駆動体の実位置と前記理想的な位置指令波形の位置指令値との位置偏差を検出し、サンプリングの間隔毎に前記位置偏差に基づいて、前記加速度、前記速度、および前記位置の指令波形のうち制御指令波形を形成する制御指令値を再生成し制御指令再生成値を得、再生成された前記制御指令値をサーボアンプに入力し、前記被駆動体を前記目標位置に制御して、ダイをワークに実装する半導体製造方法であって、
前記制御指令値を前記サーボアンプに入力して得られる前記被駆動体の実速度の振幅値が、前記制御指令波形の前記目標値に近づくようにする制御補正指令値で前記制御指令値を補正し、補正された前記制御指令値で前記被駆動体を制御する、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項10記載の半導体製造方法であって、
前記制御補正指令値による補正は、前記制御指令再生成値に対して行われる、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項10記載の半導体製造方法であって、
前記理想的な加加速度指令波形と同一パターンを有し、前記位置偏差に基づいて得られる加加速度加算波形と、前記加加速度加算波形に基づいて得られる前記制御指令波形の制御指令加算波形とを定め、
前記指令波形再生成は、前記制御指令加算波形の複数の加算データと前回及び前々回の前記サンプリングの時点で得られた前記複数と同数の前記制御指令値とを加算して行われ、
前記制御補正指令値による補正は、前記加算データに対して行われる、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項10乃至12のいずれかに記載の半導体製造方法において、
前記制御補正指令値は、各前記目標値に基づいて前記始動位置又は他の始動位置から前記目標位置又は一定距離の位置まで得られた前記制御指令波形を、前記サーボアンプに順次入力して前記サーボモータを制御し、前記サーボモータの一連の速度から前記制御指令波形の前記目標値に対する第1の実速度を得て、前記実速度に対する前記制御指令波形の前記目標値の第1の比として得られる第1の制御補正指令値である、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項13記載の半導体製造方法において、
前記制御補正指令値は、前記目標位置又は前記一定距離の位置から前記始動位置又は前記他の始動位置までに対して前記第1の実速度を得るための処理と同様な処理を行い得られた第2の実速度の第2の比を得て、前記第1の比と前記第2の比の平均値として得られる第2の制御補正指令値である、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項14記載の半導体製造方法において、
前記制御補正指令値は、前記制御指令波形の前記目標値を複数変えて得られた前記第1の制御補正指令値または前記第2の制御補正指令値の線形近似または曲線近似関数として得られる、
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項10乃至12のいずれかに記載の半導体製造方法において、
前記被駆動体は、ボンディングヘッド、ピックアップヘッド、ニードル、搬送されるワーク、ワーク位置認識カメラ及びピックアップ装置のうち少なくともいずれか一つである、
ことを特徴とする半導体製造方法。
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