JPH02254992A - モータ駆動回路及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

モータ駆動回路及びワイヤボンディング装置

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JPH02254992A
JPH02254992A JP1074521A JP7452189A JPH02254992A JP H02254992 A JPH02254992 A JP H02254992A JP 1074521 A JP1074521 A JP 1074521A JP 7452189 A JP7452189 A JP 7452189A JP H02254992 A JPH02254992 A JP H02254992A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は限定された微少角度範囲内において、モータの
回転位置を制御するモータ駆動回路およびこのモータと
モータ駆動回路が組込まれたワイヤボンディング装置に
関する。
(従来の技術) 整流器を除去したブラシレスモータにおいては、例えば
第7図に示すよように、回転子の回転軸に磁界磁束を発
生させる永久磁石1を取付け、固定子側においては図示
しない鉄心に3相巻線2u、2v、2vを巻装している
このような3相のモータにて発生するトルクは、周知の
ように、次のように求めらにれる。先ず、永久磁石1に
て発生する磁束をΦとし、各巻線2u、2V、2vに流
れる励磁電流iU、iv。
iWを永久磁石1の回転位置に対応した正弦波電流とな
るように制御する。すなわち、各励磁電流ill、iv
、ilはθrを回転位置(角度)とすると(1)式とな
る。
1U−1a  −sln  θr i  v−1a  −sln  (θr  −273・
π)iw−1a −5in  (θr −473・π)
   ・・・(1)そして、モータの出力するトルクT
MはTM−3/2・Ks−Ia・Φ      −(2
)(K;比例定数) このように、モータの回転位置θrが変化したとしても
、変動のない安定したトルクTMが得られる。
なお、モータの各巻線2u、2v、2vの結線方式は、
周知のように、第8図(a)に示すY結線方式と、第8
図(b)に示すΔ結線方式が存在するが、各励磁電流i
U、iv、iVが同じであれば、先の(2)式で示した
同一のトルク値TMが与られる。
しかしながら、前述したように、回転子側に永久磁石1
を取付けるモータは、回転子側に巻線を施していた従来
のDCサーボモータに比較すると、回転子へ励磁電流を
供給する必要がなくなったので、ブラシレス化を図るこ
とができる利点があるが、このモータを駆動するモータ
駆動回路としては、回転子の回転位置(回転角度位置)
を常時検出して、各巻線2u、2v、2wの励磁電流i
Ll。
iv、iwをトランジスタスイッチで転流制御する必要
がある。したがって、モータ駆動回路の回路構成が複雑
化して、従来のDCサーボモータのモータ駆動回路に比
較して大型化するとともに製造費が上昇する問題があっ
た。
一方、モータによっては、回転軸が微少角度しか回転し
ないような条件下で使用される場合もある。例えばモー
タの回転軸に直角方向にアームを取付け、アームの先端
に被制御機材を取付け、モータを微少回転させると、被
制御機材が上下方向に一定の限度範囲で移動すればよい
ものもある。
このような限定された条件下で使用されるモータにおい
ては、0°〜36o@の全角度範囲に亘って均一なトル
ク値が得られる必要はなく、例えば(09〜±56)の
微少角度範囲内において、均一なトルクと、正確な回転
位置および回転速度が制御できれば十分である場へも考
えられる。
したがって、このように一定の限定条件下で使用される
モータに対して前述したモータ駆動回路を用いるのは非
常に不経済であり、また、過剰品質となる。
(発明が解決しようとする課題) このように、回転角度範囲が一定の微少感度範囲でしか
使用されないモータのモータ駆動回路に対して、従来の
全角度範囲に亘って均一なトルクを含む回転特性を得る
ようにしたモータ駆動回路は過剰品質であり、非常に不
経済である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
Y結線方式のモータに対しては2本のリード線を短絡し
、Δ結線方式のモータに対しては1本のリード線を開放
して、それぞれモータを直。
流励磁することにより、例えば従来のDCサーボモータ
用の駆動回路とほぼ同様な回路構成とでき、ブラシレス
の長所を保持したままで回路構成を簡素化できるととも
に製造費を大幅に低減できるモータ駆動回路を提供する
ことを目的とする。
また、このようなモータおよびモータ駆動回路を用いる
ことによって、小型で低価格のワイヤボンディング装置
を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、界磁磁束を発生させる永久磁石を回転軸に取
付けてなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻線をY
結線してなる固定側の電機子とで構成されたモータを駆
動するモータ駆動回路において、 Y結線された巻線の3本のリード線のうち任意の2本の
リード線を短絡する短絡回路と、モータの回転位置を検
出する回転位置検出器と、短絡回路にて短絡されたリー
ド線と他の1本のリード線との間に励磁電流を流す制御
部とを備えたものであるd また、別の発明のモータ駆動回路においては、上記各巻
線がΔ結線されたモータに対して、モータの回転位置を
検出する回転位置検出器と、Δ結線された巻線の3本の
リード線のうち任意の1本のリード線を開放して、残り
2本のリード線の間に励磁電流を流す制御部とを備えた
ものである。
さらに別の発明においては、一端にキャピラリを有する
ツールアームと、このツールアームが回転軸に直交する
ようにツールアームの他端が回転軸に取付けられ、この
回転軸を回転させることによってツールアームを微少角
度範囲内で回動させるモータと、このモータを駆動する
モータ駆動回路とを備えたワイヤボンディング装置にお
いて、モータは、界磁磁束を発生させる永久磁石を回転
軸に取付けてなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻
線をY結線してなる固定側の電機子とで構成され、 モータ駆動回路は、Y結線された巻線の3本のリード線
のうち任意の2本のリード線を短絡する短絡回路と、モ
ータの回転位置を検出する回転位置検出器と、短絡回路
にて短絡されたリード線と他の1本のリード線との間に
励磁電流を流す制御部とを備えたものである。
さらに別の発明においては、ワイヤボンディング装置に
、固定側の電機子の巻線をΔ結線したモータを使用して
、このモータの駆動回路を、モタの回転位置を検出する
回転位置検出器と、Δ結線された巻線の3本のリード線
のうち任意の1本のリード線を開放して、残り2本のリ
ード線の間に励磁電流を流す制御部とで構成している。
(作用) 先ず、第2図を用いて微少角度範囲内でモータを回転さ
せる場合におけるトルク発生の原理を説明する。例えば
第2図(a)に示すように、モータの回転子の回転軸に
界磁磁束を発生させるための永久磁石3が取付けられ、
固定子側の各鉄心に各巻線4u、4v、4vが巻装され
ているとする。そして、第2図(b)に示すように、各
巻線4u、4v、4vはY結線されており、例えば巻線
4 v、のリード線と巻線4vのリード線とは短絡線5
で短絡されている。よってこのモータから2本のリード
線6a、6bが導出されている。
このようなモータにおいて、第2図(a)に示す状態を
回転位置θr=0と定義する。しかして、リード線6a
に電流Iを流すと、各巻線4u。
4v、4vには、それぞれI、I/2.I/2の電流が
流れる。そして、前述したようにトルクTo−に−1(
K:比例定数)が発生する。
電流Iを一定値に保って(I−直流)、モータの回転位
置θ「を変化させた場合のトルクTは(3)式となる。
T−To −cosθr            −(
3)ここで、回転位置θrが小さい場合は、cos  
lθr 1ζ1と近似できるので、上記トルクTは(4
)式となる。
TNT、 −K I              −(
4)すなわち、トルクTはリード線6a、6b間を流れ
る直流の電流値Iに比例し、従来のサーボモータと同一
のトルク制御が可能となる。
したがって、制御部において、回転位置検出器から検出
された回転位置を用いて、モータの実際の回転位置を外
部から入力された指定回転位置へ移動させるための励磁
電流を前記2本のリード線6a、6b間に流せばよい。
また、Δ結線されたモータの場合においても、第3図に
示すように、各巻線7u、7v、7vに接続された3本
のリード線8a、8b、8cのうち任意の1本のリード
線8Cを開放状態にして、残りの2本のリード線8a、
8bの間に2/3■の電流を流せば、各巻線7u、7v
、7wに一1/21.  !、 −1/21の電流が流
れ、第2図に示した、Y結線のモータの場合とほぼ同じ
特性のトルクTが得られる。
さらに、別の発明のワイヤボンディング装置においては
、一般にツールアームの回動範囲は先端に取付けられた
キャピラリがポンデイグ部に当接するまでの微少距離で
あるので、上述した2本のリード線が短絡されたY結線
のモータをツールアームの回動駆動動作用に使用してい
る。したがって、上述したモータ駆動回路を用いたとし
てもツールアームに対する十分な回動制御が実施できる
また、別の発明のワイヤボンディング装置においては、
上述したY結線のモータの代りにΔ結線のモータを使用
している。そして、このモータを上述したように任意の
1本のリード線を開放して、残りの2本のリード線に励
磁電流を流せば、上述したワイヤボンディング装置の場
合と同様にツールアームに対する十分な回動制御が実施
できる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は実施例のモータ駆動回路の概略構成を示すブロ
ック図である。すなわち、モータ駆動回路11にY結線
方式のモータ12が接続されている。そして、モータ1
2は、前述した第2図に示した構成を有しており、各巻
線4u、4v、4vはY結線されており、巻線4vのリ
ード線と巻線4wのリード線とは短絡線5で短絡されて
いる。
そしてモータ12から2本のリード線6a、6bが導出
されている。また、モータ12の回転軸には回転位置を
検出する例えばロータリーエンコーダ等で構成された回
転位置検出器13が直結されている。
モータ駆動回路11は、前記短絡線5を除けば、従来の
DCサーボモータのモータ駆動回路と同一構成である。
すなわち、位置制御部14は外部から入力された指定回
転位置信号と回転位置検出器13から送出された回転位
置信号とを比較して、その差に対応する速度基準信号を
次の速度制御部15へ送出する。速度制御部15は位置
制御部14から送出された速度基準信号と、前記回転位
置検出器13から出力された回転位置信号を位置速度変
換部16にて変換された速度信号と比較する。そして、
その差に対応した電流指令信号を電流制御17へ送出す
る。電流制御部17は入力した電流指令信号に対応する
値の直流の励磁電流Iをモータ12のリード線6a、6
b間に流す。しかして、モータ12は前述した(4)式
で示されるトルクTを発生し、モータ12は指定された
方向に指定された速度で回転駆動する。モータ12が回
転すると、回転位置検出器13から出力される回転位置
信号が変化する。しかして、モータ12は指定回転位置
信号にて指定された回転位置へ回転移動する。
このようなモータ駆動回路11において、前記位置制御
部14.速度制御部15および電流制御部17は、モー
タ12が外部から入力された微少角度範囲内における指
定回転位置になるように励磁電流■をリード線6a、6
b間に流す制御部を構成する。
このように構成されたモータ駆動回路11であれば、モ
ータ12の回転角度範囲が例えば0°〜±5°程度の微
少角度範囲内においては、前述した(4)式が成立する
ので、第1図に示した、通常のDCサーボ−モータに使
用される駆動回路でモータ12の回転位置および回転速
度を十分精度良く制御できる。したがって、第7図およ
び第8図に示したO°〜360°の全角度範囲に亘って
モータの回転角度位置を制御する必要があった従来のブ
ラシレスモータに対するモータ駆動回路に比較して、そ
の回路構成を飛躍的に簡素化できる。
したがって、ブラシレスモータの長所を保持したまま、
モータ駆動回路11を小型軽量に構成できるとともに、
製造費を大幅に低減できる。
第3図は本発明の他の実施例に係わるモータ駆動回路の
要部を取出して示す回路図である。なお、第3図のモー
タ駆動回路においては、位置制御部14、速度制御部1
51位置位置度換部16は第1図に示す実施例と同じで
あるので記載を省略している。
この実施例におけるモータ18の各巻線7u。
7v、7wはΔ結線されており、各巻線7u。
7v、7wに接続された3本のリード線8a。
8b、8cのうち1本のリード線8cを開放状態にして
、残りの2本のリード線8a、8bがモータ駆動回路内
の電流制御部17に接続されている。
このような構成のモータ駆動回路において、電流制御部
17から2/3Iの直流の励磁電流を流せば、前述した
ように、各巻線7u、7v、7vに1/2. I、  
I、 −1721の電流が流れ、第2図に示した、Y結
線方式のモータの場合とほぼおなし特性のトルクTが得
られる。したがって、第1図に示したY結線方式のモー
タ12の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
第4図(a)は本発明のさらに別の実施例に係わるワイ
ヤボンディング装置を示す外観図であり、同図(b)は
同実施例の要部を取出して示す斜視図である。また、第
5図は第4図(b)に示した要部の断面図である。
ワイヤボンディング装置は、例えば特開昭61−679
2.7号公報に記載されているように、半導体装置製造
工程において、ICチップ21の電極22とリードフレ
ーム23とを例えば超音波振動を用いて金属細線(W)
により接続する装置であり、X−Yテーブル24上にボ
ンディングヘッド25が搭載されている。
このボンディングヘッド25内には、第4図(b)およ
び第5図に示すように、U字形断面を何するフレーム2
6の一側面にモータ27が取付けられており、このモー
タ27の回転軸28には界磁磁束を発生する永久磁石2
8が取付けられており、周囲の固定子側には鉄心に巻装
された各巻線4(1,4V、4vが配設されている。な
お、この各巻線4u、4v、4wは第1図に示したよう
にY結線されており、巻線4vのリード線と巻線4vの
リード線とは短絡されている。その他、このモータ27
のモータ駆動回路は第1図に示したモータ駆動回路11
と同一である。
モータ27の回転軸28の一端に回転位置検出器13が
取付けられており、回転軸28の他端はフレーム26の
両側面に穿設された貫通孔30を介して反対側端に露出
している。なお、各貫通孔30には回転軸28を支持す
るベアリング31が嵌入固定されいる。そして、フレー
ム26内には前記回転輪28とこの回転軸28に直交す
るツールアーム32の一端を回転軸28に固定するため
の取付は金具33が配設されている。
取付は金具33を介して回転軸2・8に接続されたツー
ルアーム32の先端にキャピラリ34が取付けられてい
る。そして、このキャピラリ34の先端で前記ICチッ
プ21の電極22とリードフレーム23とを超音波振動
でもって金属細線(W)により接続する構造となってい
る。
次に、ボンディング動作中におけるモータ27の制御方
法を説明する。
第6図は横軸に時間、縦軸にキャピラリ34の位置を示
したものであり、図中aからbまでは、予め定められた
プロファイルによってキャピラリ34が高速度で下降す
る。b点からは予め定められた速度に従って等速下降す
る。
キャピラリ34がICチップ21の電極22に当接する
(0点)と速度検出器又は位置検出器からの信号の変化
により当接したことを検知し、電流制御部に対して予め
定められた電流指令を送る。
すると、モータ27の各巻線4u、4v、4vに電流指
令に従った電流が流れ、それに応じたトルクが軸28に
生じ、キャピラリ34はICチップ21の電極22を加
圧する。キャピラリ34に超音波振動を加えることによ
り、ICチップ21の電極22上にボンディングワイヤ
が接合される。
所定のボンディング時間tlが経過すると、キャピラリ
34は予め定められたプロファイルに従って、d4e−
*f→gのように上昇、下降する。
この間にXYテーブル24によってキャピラリ34はリ
ードフレーム23上に移動する。g点からは予め定めら
れた速度に従って等速下降する。
キャピラリ34がリードフレーム23に当接する(h点
)と、速度検出器又は位置検出器からの信号の変化によ
り当接したことを検知し、電流制御部に対して予め定め
られたtIs流指令を送る。すると、モータ27の各巻
線4u、4v、4vに電流指令に従った電流が流れ、そ
れに応じたトルクが軸28に生じ、キャピラリ34はリ
ードフレーム23を加圧する。所定の時間t2が経過す
ると、キャピラリ34は予め定められたプロファイルに
従って、i −1−j −+ k−+ 9のように上昇
する。なお、ここでj点に達した時、キャピラリ34と
共に上下動するワイヤクランプ(図示せず)が閉じてワ
イヤを挟む。その後、k−1とキャピラリ34と共に上
昇することにより、リードフレーム23にボンディング
された位置からワイヤを引きちぎる。
g点に達した後は、キャピラリ34から出ているワイヤ
Wの先端を電気トーチ34で溶融し、ボールB状にする
以上のようにモータ27に流れる電流を制御することに
よりボンディング作業を行なう。
このように構成されたワイヤボンディング装置において
は、上述したように、キャピラリ34の先端をリードフ
レーム23のボンディング部から微少距離だけ上方に上
昇させた状態で、X−Yテーブル24を次のボンディン
グ部へ移動させ、その後、キャピラリ34をボンディン
グ部へ下降させることにより、ICチップ21の電極2
2とリードフレーム23とを金属細線で接続している。
したがって、キャピラリ34の移動距離は微少距離であ
るので、ツールアーム32が取付けられた回転軸28の
実際の移動角度範囲は微少角度範囲のみとなる。したが
って、このモータ27を駆動するモータ駆動回路として
第1図に示すモータ駆動回路11を採用することによっ
て、同等ボンディング性能を低下することなく、ワイヤ
ボンディング装置全体を小型軽量に構成でき、かつ製造
費を大幅に低減できる。
なお、第4図および第5図に示したワイヤボンディング
装置においては、組込まれたモータ27の各巻1i14
u 、4v 、4wはY結線されているが、例えば第3
図に示すようにΔ結線されたモータ27が組込まれたワ
イヤボンディング装置であってもよい。この場合にはモ
ータ駆動回路として第3図に示す駆動回路を使用する。
その他の構成は上述したワイヤボンディング装置と同一
である。
しかして、第3図に示すモータ駆動回路によつτ、Δ結
線されたモータ27を微少回転制御可能であるので、前
述した実施例のワイヤボンディング装置と同様の効果を
得ることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては、第2図に示すように、2極構成
のモータを用いたが、例えば4極。
8極、12極等の多極構成のモータであっても、トルク
変動が許容範囲内の移動角度であれば本発明を十分適用
できる。
また、実施例においては、位置速度変換部16を用いて
、回転位置検出器13の回転位置信号を速度信号に変換
するようにしたが、タコジェネレ−夕等の別途回転速度
を専用に検出する速度検出器を設ければ、位置速度変換
部16を除去することが可能である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明のモータ駆動回路によれば、
Y結線方式のモータに対1しては2本のリード線を短絡
し、また、Δ結線方式のモータに対しては1本のリード
線を開放して、モータから出力されるリード線を2本と
して、その2本のリード線間に直流の励磁電流を流して
いる。したがって、本発明のモータ駆動回路を従来のD
Cサーボモータ用の駆動回路とほぼ同様な回路構成にで
きる。その結果、ブラシレスの長所を保持したままで回
路構成を簡素化できるとともに製造費を大幅に低減でき
る。
また、このようなモータおよびモータ駆動回路を用いる
ことによって、高いボンディング性能を有したままで、
小型で低価格のワイヤボンディング装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるモータ駆動回路を示
すブロック図、第2図は同実施例回路の動作原理を説明
するための図、第3図は本発明の他の実施例に係わるモ
ータ駆動回路の要部を取出して示す回路図、第4図(a
)は本発明のさらに別の実施例に係わるワイヤボンディ
ング装置を示す外観図、同図(b)は同実施例の要部を
取出して示す斜視図、第5図は第4図(b)に示す要部
の断面図、第6図はワイヤボンディング装置の動作を説
明するための図、第7図は一般的なモータを示す断面模
式図、第8図は一般的なモータの巻線の結線図である。 1.29・・・永久磁石、4u、4v、4ν、7u。 7v、7v−・・巻線、5・・・短絡線、6a、6b。 8a、8b・・・・・・リード線、11・・・モータ駆
動回路、12.18.27・・・モータ、13・・・回
転位置検出器、14・・・位置制御部、15・・・速度
制御部、17・・・電流制御部、28・・・回転軸、3
2・・・ツールアーム、34・・・キャピラリ。 第 図 第 図 (a) (b) 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)界磁磁束を発生させる永久磁石を回転軸に取付け
    てなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻線をY結線
    してなる固定側の電機子とで構成されたモータを駆動す
    るモータ駆動回路において、前記Y結線された巻線の3
    本のリード線のうち任意の2本のリード線を短絡する短
    絡回路と、前記モータの回転位置を検出する回転位置検
    出器と、前記短絡回路にて短絡されたリード線と他の1
    本のリード線との間に励磁電流を流す制御部とを備えた
    モータ駆動回路。
  2. (2)界磁磁束を発生させる永久磁石を回転軸に取付け
    てなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻線をΔ結線
    してなる固定側の電機子とで構成されたモータを駆動す
    るモータ駆動回路において、前記モータの回転位置を検
    出する回転位置検出器と、前記Δ結線された巻線の3本
    のリード線のうち任意の1本のリード線を開放して、残
    り2本のリード線の間に励磁電流を流す制御部とを備え
    たモータ駆動回路。
  3. (3)一端にキャピラリを有するツールアームと、この
    ツールアームが回転軸に直交するように前記ツールアー
    ムの他端が前記回転軸に取付けられ、この回転軸を回転
    させることによって前記ツールアームを微少角度範囲内
    で回動させるモータと、このモータを駆動するモータ駆
    動回路とを備えたワイヤボンディング装置において、 前記モータは、界磁磁束を発生させる永久磁石を回転軸
    に取付けてなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻線
    をY結線してなる固定側の電機子とで構成され、 前記モータ駆動回路は、前記Y結線された巻線の3本の
    リード線のうち任意の2本のリード線を短絡する短絡回
    路と、前記モータの回転位置を検出する回転位置検出器
    と、前記短絡回路にて短絡されたリード線と他の1本の
    リード線との間に励磁電流を流す制御部とを備えたワイ
    ヤボンディング装置。
  4. (4)一端にキャピラリを有するツールアームと、この
    ツールアームが回転軸に直交するように前記ツールアー
    ムの他端が前記回転軸に取付けられ、この回転軸を回転
    させることによって前記ツールアームを微少角度範囲内
    で回動させるモータと、このモータを駆動するモータ駆
    動回路とを備えたワイヤボンディング装置において、 前記モータは、界磁磁束を発生させる永久磁石を回転軸
    に取付けてなる回転子と、鉄心に3相巻線を施し各巻線
    をΔ結線してなる固定側の電機子とで構成され、 前記モータ駆動回路は、前記モータの回転位置を検出す
    る回転位置検出器と、前記Δ結線された巻線の3本のリ
    ード線のうち任意の1本のリード線を開放して、残り2
    本のリード線の間に励磁電流を流す制御部とを備えたワ
    イヤボンディング装置。
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