KR101464864B1 - 수평축 구동 기구, 2축 구동 기구 및 다이 본더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 경량이며 진동을 저감할 수 있고 고속화를 도모할 수 있는 리니어 모터의 수평축 구동부를 제공하고, 또한 수평축의 진동을 저감할 수 있고, 게다가 승강축의 고속화를 실현할 수 있는 승강(Z)축을 포함하는 2축 구동 기구 및 그것을 이용한 다이 본더를 제공한다. 본 발명은, 제1 고정부와, 부하부를 고정하고, 부하부를 수평 방향으로 이동시키는 제1 가동부와 제1 고정부를 구비하는 제1 리니어 모터와, 상기 제1 고정부를 지지하는 지지체와, 상기 지지체와 상기 제1 고정부 사이에 설치되며, 상기 제1 고정부를 이동시키는 제1 리니어 가이드와, 상기 지지체에 회전 가능하게 지지된 회전체와, 상기 제1 고정부의 상기 수평 방향의 이동을 상기 회전체의 회전으로 변환하는 변환 수단을 구비하는 회전 변환형 카운터와, 상기 제1 가동부의 상기 수평 방향의 위치를 제어하는 제어부를 구비한다.
Description
본 발명은, 수평축 구동 기구, 승강축을 포함하는 2축 구동 기구 및 다이 본더에 관한 것이다.
반도체 제조 장치의 하나로 반도체 칩(다이)을 리드 프레임 등의 기판에 본딩하는 다이 본더가 있다. 다이 본더에서는, 본딩 헤드로 다이를 진공 흡착하고, 고속으로 상승하고, 수평 이동하고, 하강하여 기판에 실장한다. 그 경우, 상승, 하강시키는 것이 승강(Z) 구동부이다.
요즈음, 다이 본더의 고정밀도, 고속화의 요구가 높고, 특히 본딩의 심장부인 본딩 헤드의 고속화의 요구가 높다.
일반적으로 장치를 고속화하면, 고속 이동 물체에 의한 진동이 커지고, 이 진동에 의해 장치가 목적으로 하는 정밀도를 얻는 것이 곤란해진다.
이 요구에 부응하는 기술로서, 특허 문헌 1에 기재된 것이 있다. 특허 문헌 1은, 다이 본더 등의 반도체 제조 장치의 구동부로서 리니어 모터를 이용하고, 영구 자석과 코일측을 반대 방향으로 이동시켜, 진동을 저감함과 함께, 댐퍼에 의해 영구 자석측을 원래의 위치로 되돌리는 기술을 개시하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 가동자(코일)와 고정자로 구성되어 있고, 고정자 상에는 모터의 진행 방향으로 S극과 N극의 영구 자석이 교대로 부착되어 있다. 가동자는 고정자 상의 자석에 맞추어 위상을 변화시켜 구동한다. 이 위상의 제어는, 베이스 상에 부착한 리니어 스케일의 인코더 카운트에 의해 행하고 있다.
그러나, 이동하는 고정자를 카운터 웨이트로서 이용하고 있기 때문에, 리니어 스케일과의 위치가 변화함으로써, 가동자의 위상과 고정자 상의 자석에 위상 어긋남 δ가 발생하여, 모터의 추진력 F1이 저하되게 된다. 도 11은 위상 어긋남 δ와 추진력 F의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 추진력 F는 위상 어긋남 δ에 대하여 직선적으로 저하되어 간다. 조건은 다양한 요건에서 상이하지만, 도 11에 도시한 예에서는, 모터의 제어성을 고려하여, 허용할 수 있는 추력 저하는 10∼30%까지로 되고, 그때의 위상 어긋남, 즉 카운터부의 이동 한계 거리는 수㎜ 이내로 된다. 후술하는 바와 같이, 카운터부의 이동 한계 거리 수㎜ 이내에 들어가게 하기 위해서는, 카운터 웨이트로서의 고정자측의 질량은 매우 큰 것으로 되게 되고, 장치 자체도 대형화되어 실용적이지 않다. 또한, 특허 문헌 1과 같이 댐퍼에 의해서는, 상기의 예와 같은 수㎜ 범위 내에 위상 어긋남을 들어가게 할 수 없다. 또한, 특허 문헌 1에는 상술한 위상 어긋남에 대한 인식도 없다.
또한, 특허 문헌 1은, 평면에서의 구동부에 리니어 모터를 이용하는 기술을 개시하고 있지만, 승강축에도 리니어 모터를 이용하는 2축 구동 기구에서, 고속화 및 진동을 저감할 수 있는 기술의 개시는 없다. 단순히, 리니어 모터 구동을 채용하면, 도 9에 도시한 바와 같이, Z축 구동의 Z축 리니어 모터의 고정자 및 가동자가 함께 수평, 예를 들면 후술하는 Y 방향의 Y축 구동부의 부하로 되게 된다. Y축 구동부의 토크를 크게 하면 소비 전력이나 진동이 커지고, Z축 구동의 리니어 모터의 고정자 및 가동자의 중량을 작게 하면, Z축의 토크가 작아지게 되어, 소정의 고속화를 실현할 수 없다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은, 경량이며 진동을 저감할 수 있고 고속화를 도모할 수 있는 리니어 모터의 수평(Y)축 구동부를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적은, 수평축의 진동을 저감할 수 있고, 게다가 승강축의 고속화를 실현할 수 있는 승강(Z)축을 포함하는 2축 구동 기구 및 그것을 이용한 다이 본더를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 적어도 이하의 특징을 갖는다.
본 발명은, 제1 고정부와, 부하부를 고정하고, 상기 부하부를 수평 방향으로 이동시키는 제1 가동부를 구비하는 제1 리니어 모터와, 상기 제1 고정부를 지지하는 지지체와, 상기 지지체와 상기 제1 고정부 사이에 설치되며, 상기 제1 고정부를 이동시키는 제1 리니어 가이드와, 상기 지지체에 회전 가능하게 지지된 회전체와, 상기 제1 고정부의 상기 수평 방향의 이동을 상기 회전체의 회전으로 변환하는 변환 수단을 구비하는 회전 변환형 카운터와, 상기 지지체에 대한 상기 제1 가동부의 상기 수평 방향의 위치를 검출하는 리니어 센서와, 상기 리니어 센서의 출력에 기초하여, 상기 제1 가동부의 상기 수평 방향의 위치를 제어하는 제어부를 구비하는 수평축 구동 기구이다.
또한, 본 발명은, 상기 수평축 구동 기구와, 처리부와, 상기 처리부를 제2 리니어 가이드를 따라서 승강하는 제2 가동부와, 상기 지지체에 고정된 제2 고정부를 구비하는 제2 리니어 모터와, 상기 제1 가동부와 상기 제2 가동부를, 상기 제1 리니어 가이드를 통하여 직접적 또는 간접적으로 연결하는 연결부와, 상기 제1 가동부, 상기 제2 가동부 및 상기 연결부를 일체로 하여 상기 수평 방향으로 이동시키는 제3 리니어 가이드와, 상기 제2 가동부와 일체로 되어 상기 수평 방향으로 이동하는 부분을 부하로 하는 상기 부하부를 구비하는 2축 구동 기구이다.
또한, 본 발명은, 상기 2축 구동 기구를 구비하고, 상기 처리부에 의해 기판에 처리하는 다이 본더이다.
본 발명에 의하면, 경량이며 진동을 저감할 수 있고 고속화를 도모할 수 있는 리니어 모터의 수평(Y)축 구동부 구성을 갖는 Y(수평)축 구동부를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 수평축의 진동을 저감할 수 있고, 게다가 승강축의 고속화를 실현할 수 있는 승강(Z)축을 포함하는 2축 구동 기구 및 그것을 이용한 다이 본더를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 다이 본더를 위로부터 본 개념도.
도 2는 도 1에 도시한 D-D 단면도로, Y축 구동 기구의 제1 실시예의 구성과, Y축 구동 기구에 적용하는 회전 변환형 카운터의 제1 실시예의 원리를 설명하는 도면.
도 3은 회전 변환형 카운터의 제2 실시예를 구비하는 Y축 구동 기구의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본딩 헤드가 존재하는 도 1에 도시하는 위치에서의 ZY축 구동부의 A-A 단면도.
도 5는 도 4에 도시하는 ZY축 구동부를 화살표 C의 방향으로부터 본 화살 표시도.
도 6은 도 7에서의 E-E 단면도를 도시하는 도면으로, 도 7에 도시하는 화살표 F쪽으로부터 본 화살 표시도.
도 7은 도 6에서, 화살표 G의 방향으로부터 본 Y축 구동 기구를 도시하는 도면.
도 8은 ZY축 구동부의 제2 실시 형태에, 도 2에 도시하는 기본적인 구조를 갖는 회전 변환형 카운터의 제4 실시예를 적용한 예를 도시한 도면.
도 9는 Z축을 갖는 리니어 모터의 2축 구동 기구의 종래 기술을 도시하는 도면.
도 10은 리니어 모터 구동의 문제점을 도시하는 도면.
도 11은 위상 어긋남 δ와 추진력 F의 관계의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 주구동부에 탑재되는 본딩 헤드 등 및 카운터부의 각각의 동작 패턴을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시한 D-D 단면도로, Y축 구동 기구의 제1 실시예의 구성과, Y축 구동 기구에 적용하는 회전 변환형 카운터의 제1 실시예의 원리를 설명하는 도면.
도 3은 회전 변환형 카운터의 제2 실시예를 구비하는 Y축 구동 기구의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본딩 헤드가 존재하는 도 1에 도시하는 위치에서의 ZY축 구동부의 A-A 단면도.
도 5는 도 4에 도시하는 ZY축 구동부를 화살표 C의 방향으로부터 본 화살 표시도.
도 6은 도 7에서의 E-E 단면도를 도시하는 도면으로, 도 7에 도시하는 화살표 F쪽으로부터 본 화살 표시도.
도 7은 도 6에서, 화살표 G의 방향으로부터 본 Y축 구동 기구를 도시하는 도면.
도 8은 ZY축 구동부의 제2 실시 형태에, 도 2에 도시하는 기본적인 구조를 갖는 회전 변환형 카운터의 제4 실시예를 적용한 예를 도시한 도면.
도 9는 Z축을 갖는 리니어 모터의 2축 구동 기구의 종래 기술을 도시하는 도면.
도 10은 리니어 모터 구동의 문제점을 도시하는 도면.
도 11은 위상 어긋남 δ와 추진력 F의 관계의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 주구동부에 탑재되는 본딩 헤드 등 및 카운터부의 각각의 동작 패턴을 도시하는 도면.
이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 다이 본더(10)를 위로부터 본 개념도이다. 다이 본더는 크게 나누어 웨이퍼 공급부(1)와, 워크 공급ㆍ반송부(2)와, 다이 본딩부(3)와, 이들의 상태를 감시하고, 제어하는 제어부(7)를 갖는다.
웨이퍼 공급부(1)는, 웨이퍼 카세트 리프터(11)와 픽업 장치(12)를 갖는다. 웨이퍼 카세트 리프터(11)는 웨이퍼 링이 충전된 웨이퍼 카세트(도시 생략)를 갖고, 순차적으로 웨이퍼 링을 픽업 장치(12)에 공급한다. 픽업 장치(12)는, 원하는 다이를 웨이퍼 링으로부터 픽업할 수 있도록, 웨이퍼 링을 이동한다.
워크 공급ㆍ반송부(2)는 스택 로더(21)와, 프레임 피더(22)와, 언로더(23)를 갖고, 워크(리드 프레임 등의 기판)를 화살표 방향으로 반송한다. 스택 로더(21)는, 다이를 접착하는 워크를 프레임 피더(22)에 공급한다. 프레임 피더(22)는, 워크를 프레임 피더(22) 상의 2개소의 처리 위치를 통하여 언로더(23)에 반송한다. 언로더(23)는 반송된 워크를 보관한다.
다이 본딩부(3)는 프리폼부(다이 페이스트 도포 장치)(31)와 본딩 헤드부(32)를 갖는다. 프리폼부(31)는 프레임 피더(22)에 의해 반송되어 온 워크, 예를 들면 리드 프레임에 니들로 다이 접착제를 도포한다. 본딩 헤드부(32)는, 픽업 장치(12)로부터 다이를 픽업하여 상승하고, 다이를 프레임 피더(22) 상의 본딩 포인트까지 이동시킨다. 그리고, 본딩 헤드부(32)는 본딩 포인트에서 다이를 하강시켜, 다이 접착제가 도포된 워크 상에 다이를 본딩한다.
본딩 헤드부(32)는, 본딩 헤드(35)(도 2 참조)를 Z(높이) 방향으로 승강시켜, Y 방향으로 이동시키는 ZY축 구동부(60)와, X 방향으로 이동시키는 X 구동부(70)를 갖는다. ZY축 구동부(60)는, Y 방향, 즉 본딩 헤드를 픽업 장치(12) 내의 픽업 위치와 본딩 포인트 사이를 왕복하는 Y축 구동부(40)와, 다이를 웨이퍼로부터 픽업하거나 또는 기판에 본딩하기 위해서 승강시키는 Z 구동부(50)를 갖는다. X 구동부(70)는, ZY축 구동부(60) 전체를, 워크를 반송하는 방향인 X 방향으로 이동시킨다. X 구동부(70)는, 볼 나사를 서보 모터로 구동하는 구성이어도 되고, ZY축 구동부(60)의 구성에서 설명하는 리니어 모터로 구동하는 구성이어도 된다.
우선, 도 10에 도시한 리니어 모터와 같이, 고정자측을 진동이나 위상 어긋남을 저감하는 카운터 기구로 하는 문제점을 상세하게 설명한다. 도 10에서는, 리니어 가이드 LG에 고정된 리니어 모터 고정자 LK를 카운터부로서 이용한다. 동작 원리는, 주구동부(가동자)의 구동력 F1과 동일한 크기의 반력에 의해, 카운터부를 주구동부의 반대 방향으로 운동시켜, 진동의 원인으로 되는 주구동부의 반작용을 흡수함으로써 진동을 저감하는 것이다.
이와 같은 카운터 기구에서, 각각의 접촉면이 충분히 매끄럽다고 가정하면, 주구동부(가동자) LS와 카운터부의 운동의 관계식은,
로 된다. 단, M1 : 주구동부 질량, a1 : 주구동부 가속도, a2 : 카운터부 가속도, M2 : 카운터부 질량이다. 이 카운터 기구에서는, 테이블 사양에 의해 주구동부 질량 M1, 주구동부 가속도 a1이 결정된 경우, 카운터부 가속도 a2는 카운터부 질량 M2만으로 제어 가능하다.
다음으로, 과제에서 논한 카운터부 질량 M2에 대하여, 도 12에 도시한 케이스에 대하여 검토한다. 도 12의 상측 도면은, 리니어 모터 LM에 의해 구동되는 주구동부에 탑재되는 본딩 헤드 등의 동작 패턴을, 도 12의 하측 도면은, 카운터 웨이트로서 진동을 저감하기 위해서 반작용으로서 구동되는 카운터부의 동작 패턴을 나타낸다.
이 운전 패턴 시, 카운터부의 이동 한계 거리를 Lm으로 하면, 수학식 1로부터 카운터부의 이동 한계 거리와 카운터부 질량 M2의 관계는 다음 식으로 된다.
수학식 2에 도 12에 도시한 모든 값을 입력하면, Lm=수㎜ 이내에 들어가게 하기 위해서는, 카운터부 질량 M2는 250∼500㎏으로 된다. 이것으로는 카운터부 질량 M2가 커서 실제 기기에 탑재가 불가능하다.
이것을 해결하기 위해서, 본원 발명에서는, 수학식 3으로 나타내는 바와 같이, 진동의 원인으로 되는 주구동부의 반력 F1의 직선 운동 에너지를 다른 운동 에너지로 변환하여, 카운터부의 질량 M2의 저감을 도모한다.
다른 운동 에너지로서는 회전 운동 에너지, 스프링 등의 탄성 에너지, 댐퍼 등의 열 에너지 등이 있지만, 본원 발명에서는, ㎜ 단위로 설정되는 카운터부의 이동 한계 거리를 가능하게 하는 회전 에너지를 사용한다.
도 2는 도 1에 도시한 D-D 단면도로, Y축 구동 기구(40K)의 제1 실시예(40KA)의 구성과, Y축 구동 기구에 적용하는 회전 에너지 변환형 카운터(이하, 간단히 회전 변환형 카운터라고 함)(100)의 제1 실시예(100A)의 원리를 설명하는 도면이다.
Y축 구동 기구(40KA)는, 부하부로 되는 본딩 헤드(35) 등의 처리부를 Y 방향으로 이동시키는 Y축 구동부(40)와, 회전 변환형 카운터(100)를 구비한다.
Y축 구동부(40)는, 고정 자석부(47)를 갖는 ㄷ자 형상(도 4 참조)의 Y축 고정부(42)와, Y축 고정부와 Y축 구동부 지지체(62d) 사이에 설치되며, Y축 고정부(42)를 Y 방향으로 이동 가능하게 하는 Y축 고정부 리니어 가이드(48)를 구비한다. 고정 자석부(47)는, N극과 S극의 영구 자석이 교대로 Y 방향으로 다수 배열된 상하의 고정 자석부(47u, 47d)를 구비한다. 리니어 가이드(48)는, Y축 구동부 지지체(62d)에 설치된 리니어 레일(48a)과, Y축 고정부(42)에 고정되며, 리니어 레일(48a) 상을 이동하는 복수의 리니어 슬라이더(48b)를 구비한다.
또한, Y축 구동부(40)는, 상기 배열 방향으로 적어도 1조의 N극과 S극의 전자석을 갖고, ㄷ자 형상의 오목부(42d)에 삽입되어 오목부 내를 이동하는 가동자를 갖는 Y축 가동부(41)를 구비한다. Y축 가동부(41)에는, 부하부로서 연결부(61)가 접속되고, 연결부는 처리부에 연결되어 있다.
한편, 회전 변환형 카운터(100A)는, Y축 구동부 지지체(62d)의 한쪽의 단부에 설치되어 있다. 회전 변환형 카운터(100A)는, 후술하는 관성 모멘트를 발생시키는 관성 모멘트와, Y축 구동부 지지체(62d)의 수평 방향의 이동을 상기 회전체의 회전으로 변환하는 변환 수단을 구비한다. 변환 수단은, 일단측이 너트(104)와 끼워 맞춰지고, 타단측에 회전 중심이 회전체의 회전 중심과 일치하도록 고정된 회전체(101)를 갖는 볼 나사(105)를 갖는다. 볼 나사(105)는, 타단측의 나사가 끊어져 있지 않은 평탄부(105a)에 설치된 베어링(103)과 너트 지지부(106)에 고정된 너트(104)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링(103)은, 구동부 지지체(62d)에 고정된 회전체 지지체(102)의 상기 평탄부(105a)의 관통부에 설치되어 있다. 너트 지지부(106)는 Y축 고정부(42)에 고정되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 주구동부를 구성하는 Y축 가동부(41)가 가속도 a1로써 화살표 방향으로 이동하면, 반대 방향에 카운터부를 구성하는 Y축 고정부(42)에 반력 F1이 발생한다. 이 반력 F1에 의해, Y축 고정부(42)를 반대 방향으로 이동시킴과 함께, 볼 나사(105)를 통하여 회전체(101)를 회전시킨다. 또한, 볼 나사(105)는 직접 회전체에 접속하지 않고, 기어나 풀리 등을 통하여 회전체(101)에 회전을 전달해도 된다.
Y축 고정부(42)(카운터부)만 행하는 직동형에서는 카운터부가 받은 반력 F1은 Y축 고정부(42)(카운터부)의 질량 M2만으로 받고 있었지만, 회전 변환형에서는 카운터부 질량 M2와 회전체의 관성 모멘트 I에 의해 받게 되어, 카운터부 질량을 작게 하는 것이 가능하다.
이 기구에서, 주구동부와 카운터부의 관계는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
여기서, I는 볼 나사를 고려한 회전체 관성 모멘트이다. 도 2에서의 주구동부 질량 M1은, Y축 가동부(41), 지지체(61) 및 지지체(61)와 일체로 움직이는 부분의 질량의 총합으로 된다. 한편, 카운터부 질량은, Y축 고정부(42)와 일체로 되어 움직이는, 회전체(101), 볼 나사(105), 너트(104) 및 리니어 슬라이더(48b) 등의 파선으로 나타낸 카운터부의 총 질량으로 된다.
도 3은 회전 변환형 카운터(100)의 제2 실시예(100B)를 구비하는 Y축 구동 기구(40K)의 제2 실시예(40KB)를 도시하는 도면이다.
Y축 구동 기구(40K)의 실시예 2의 실시예 1과 상이한 점은, 회전 변환형 카운터이며, Y축 구동부는 실시예 1과 동일하다. 회전 변환형 카운터(100B)는, 변환 수단으로서 볼 나사(105) 대신에 링크(203)를 이용하여, Y축 고정부(42)의 직선 동작을 회전체(201)에 회전 동작으로 변환하고 있다. 회전체(201)는, 지면과 평행하게 되도록 구동부 지지체(62d)에 고정되며 회전체(201)를 회전 가능하게 지지하는 회전체 지지체(202)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
회전 변환형 카운터의 실시예 2에서도 실시예 1과 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
다음으로, 도 1에 도시한 ZY축 구동부(60)의 제1 실시 형태(60C)를, 도면을 이용하여 설명한다. 우선, 도 4, 도 5를 이용하여 ZY축 구동부(60C)의 구성, 동작을 설명한다. 도 4는, 본딩 헤드(35)가 존재하는 도 1에 도시하는 위치에서의, ZY축 구동부(60C)의 A-A 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시하는 ZY축 구동부(60C)를 화살표 C의 방향으로부터 본 화살 표시도이다.
제1 실시 형태인 ZY축 구동부(60C)는, Y축 구동부(40C)와, Z 구동부(50C)와, Y축 구동부(40C)의 Y축 가동부(41)와 Z 구동부(50)의 Z축 가동부(51)를 연결하는 연결부(61)와, 이들 전체를 지지하는 가로 L자 형상의 지지체(62)를 구비한다. Z 구동부(50C)는, 처리부인 본딩 헤드(35)와, 본딩 헤드(35)를 Z축 중심으로 회전시키는 회전 구동부(80)를 구비한다. 또한, 이하의 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 도 4, 도 5에서, Y축 가동부(41), Z축 가동부(51) 및 연결부(61)가 일체로 되어 이동하는 부분을 흰 부분으로, 그 밖의 지지체(62)에 고정되어 있는 부분은 사선으로 나타내고 있다. 또한, 지지체(62)는 상부 지지체(62a)와, 측부 지지체(62b)와, 하부 지지체(62c)와, Y축 구동부 지지체(62d)를 갖는다.
Y축 구동부(40C)는, 도 2에 도시한 Y축 구동부(40)와 동일 구조를 갖고 있다. 즉, Y축 구동부(40C)는, N극과 S극의 영구 자석을 다수 배열한 상하의 고정 자석부[47(47u, 47d)]를 갖는 ㄷ자 형상의 Y축 고정부(42)와, Y축 고정부(42)를 Y 방향으로 이동 가능하게 하는 Y축 고정부 리니어 가이드(48)를 갖는다. Y축 고정부 리니어 가이드(48)는, Y축 고정부와 Y축 구동부 지지체(62d) 사이에 설치되어 있다.
또한, Y축 구동부(40C)는, 상기 배열 방향에 적어도 1조의 N극과 S극의 전자석을 갖고, ㄷ자 형상의 오목부에 삽입되어 오목부 내를 이동하는 Y축 가동부(41)와, Y축 가동부(41)의 Y 방향의 위치를 검출하는 리니어 센서(71)를 구비한다. 리이너 센서(71)는, Y축 가동부(41)와 함께 움직이는, 후술하는 본딩 헤드(35)의 Y 방향의 위치를 검출하고, Y축 가동부(41)의 위치를 검출한다. Y축 구동부(40C)는, Y축 가동부(41)를 지지하는 연결부(61)에 고정되며, 연결부와 하부의 지지체(62c) 사이에 설치된 Y축 리니어 가이드(43)를 구비하는 Y축 가이드부(44)에 의해, 안정적으로 Y축 가동부(41)를 Y 방향으로 이동할 수 있다.
Y축 고정부(42)는, Y축 가동부(41)가 소정 범위를 이동할 수 있도록 도 1의 파선으로 나타내는 Y축 구동부(40)의 대략 전역에 걸쳐 설치되어 있다. 또한, Y축 고정부 리니어 가이드(48), Y축 리니어 가이드(43)는, 각각, Y 방향으로 신장하는 2개의 리니어 레일(48a, 43a)과 리니어 레일 상을 이동하는 리니어 슬라이더(48b, 43b)를 갖는다. 리니어 센서(71)는, 도 4에 도시한 바와 같이, Y축 구동부(40)의 대략 전역에 걸쳐 설치된 스케일(71s)과, Y축 가이드부(44)에 고정되며, Y 방향으로 이동하는 광학 검출부(71h)를 갖는다. Y 방향으로의 목적 위치로의 이동 제어는, 리니어 센서(71)의 출력에 기초하여, 위치 제어 또는 속도 제어 등에 의해 행할 수 있다. 이 제어는 본 실시 형태에서는 제어부(7)에서 행한다.
본 실시 형태에서는, Y축 고정부 리니어 가이드(48)를 Y축 리니어 가이드(43)와는 별도로 설치하였다. 그러나, 각각의 리니어 슬라이더(48b, 43b)가 서로 간섭하지 않도록 설치함으로써, Y축 리니어 가이드(43)에 의해 Y축 고정부 리니어 가이드(48)를 겸용시켜도 된다.
Z 구동부(50C)는, 역U자 형상의 Z축 고정부(52)와, 역U자 형상의 오목부에 삽입되어 오목부 내를 이동하는 Z축 가동부(51)와, Z축 가동부(51)의 승강을 가이드하는 Z축 리니어 가이드(53)를 구비한다. Z축 고정부(52)는, Y축 구동부(40C)와 마찬가지로, N극과 S극의 전자석이 교대로 Z 방향으로 다수 배열된 좌우의 고정 자석부[57(57h, 57m)]를 구비한다. Z축 가동부(51)는, Z축 고정부(52)의 배열 방향에 적어도 1조의 N극과 S극의 전자석을 상부에 갖고, 역U자 형상의 오목부에 삽입되어 오목부 내를 이동한다. Z축 리니어 가이드(53)는, Z축 가동부(51)와 연결부(61) 사이에 설치되며, 연결부(61)에 고정되며 Z 방향으로 신장하는 2개의 리니어 레일(53a)과 Z축 가동부(51)에 고정되며 리니어 레일 상을 이동하는 리니어 슬라이더(53b)를 구비한다.
Z축 가동부(51)는 연결부(61)를 통하여 Y축 가동부(41)와 연결되어 있고, Y축 가동부(41)가 Y 방향으로 이동하면 Z축 가동부(51)도 함께 Y 방향으로 이동한다. 그리고 이동처의 소정의 위치에서 Z축 가동부(51)[본딩 헤드(35)]를 승강시킨다.
본딩 헤드(35)는, Z축 가동부(51)의 선단에 회전 구동부(80)에 의해 기어(35b)를 통하여 회전 가능하게 설치되고, 자신의 선단에 다이 흡착용의 콜릿(35a)을 갖고 있다. 또한, 회전 구동부(80)는, Z축 가동부(51)에 고정된 모터(81)에 의해 기어(82, 35b)를 통하여 본딩 헤드(35)의 회전 자세를 제어한다.
다음으로, 도 6, 도 7을 이용하여, Y축 구동부(60C)에서의 회전 변환형 카운터(100)의 제3 실시예(100C)에 대하여 설명한다. 도 6은, 도 7에서의 E-E 단면도를 도시하는 도면으로, 도 7에 도시하는 화살표 F쪽으로부터 본 화살 표시도이다. 도 7은, 도 6에서, 화살표 G의 방향으로부터 본 Y축 구동 기구(40KC)를 도시하는 도면이다. Y 구동부(40C)는 도 4 및 도 5와 동일하므로 설명은 생략한다.
회전 변환형 카운터(100C)는, 기본적으로는 도 2와 동일하다. 상이한 점은, 회전 변환형 카운터(100C)의 너트 지지부(106)가 Y축 구동부(40C)에 대하여 Z축 구동부(50C)의 반대측에서 Y축 고정부(42)에 고정되어 있는 점이다. 그 때문에, 도 7에 도시한 바와 같이, 도 6에서 도시한 너트(104), 볼 나사(105)의 나사측 선단부 및 너트 지지부(106)는, Y축 고정부(42)에 가려져 도시되어 있지 있다.
물론, 도 2에 도시한 바와 같이 Y축 고정부(42)의 상부측에 설치해도 된다. 또한, 도 3에 도시한 회전 변환형 카운터(100A)와 같이, Y축 고정부(42)의 측부와 카운터 회전체 지지체(102)와의 거리를 취하고, 도 2의 회전 변환형 카운터(100A)를 내려, Y축 고정부(42)의 연장 상에 설치해도 된다.
ZY축 구동부(60)의 제1 실시 형태(60C)에서는, 주구동부 질량 M1은, Y축 가동부(41)와 일체로 되어 이동하는 도 4에 도시한 흰색 틀로 나타낸 부분의 총 질량으로 된다. 한편, 카운터부 질량 M2는, 도 2에서 설명한 바와 같이, Y축 고정부(42)와, Y축 고정부(42)와 일체로 되어 움직이는, 회전체(101), 볼 나사(105), 너트(104) 및 리니어 슬라이더(48b) 등의 총 질량으로 된다.
이상, 설명한 ZY축 구동부(60C)에 의하면, 회전 변환형 카운터를 설치함으로써, 위상 어긋남을 카운터부의 이동 범위 내에 들어가게 할 수 있어, 리니어 모터의 추진력을 확보할 수 있고, 카운터부 질량을 저감할 수 있어, Y 방향으로 고속으로 이동할 수 있다.
도 8은, ZY축 구동부(60)의 제2 실시 형태인 ZY축 구동부(60D)에, 도 2에 도시한 기본적인 구조를 갖는 회전 변환형 카운터의 제4 실시예(100D)를 적용한 예를 도시한다. 또한, 도 8은, 제1 실시 형태인 ZY축 구동부(60C)의 도 6에 대응하는 도면이다. 도 8에서 기본적으로는 ZY축 구동부(60C) 및 회전 변환형 카운터(100A)와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 것은, 도 4와 동일한 부호를 붙이고 있다.
우선, ZY축 구동부(60D)를 설명하고, 그 후 회전 변환형 카운터(100D)를 설명한다.
ZY축 구동부(60)의 제1 실시 형태인 ZY축 구동부(60C)와 상이한 점은, 첫째로, Y축 고정부(42)를 Z 방향으로 긴 I자 형상으로 하고, Y축 가동부(41)를 Y축 고정부(42)에 평행하게 설치한 점이다. 둘째로, Y축의 고정 자석부를 편측(47)만으로 한 점이다. 셋째로, Y축 가동부(41)를 고정하기 위해서 연결부(61)와의 사이에 Y축 가동부 고정부(45)를 설치한 점이다. 넷째로, 측부 지지체(62b)를 짧게 하고, 그 편측에, Y축 고정부(42)를 이동 가능하게 하는 Y축 고정부 리니어 가이드(48)를 설치한 점이다.
다섯째로, Y축 가동부(41)의 Y 방향의 이동을 가능하게 하는 Y축 리니어 가이드(43)를 지지하는 Y축 가이드부(44)가, 하부 지지체(62c)로부터 상부 지지체(62a)로 이동하고 있는 점이다. 여섯째로, Z축 고정부(52)가 U자 형상으로부터 I자 형상으로 되고, 고정 자석부(57h, 57m)가 편측의 고정 자석부(57)만으로 되어 있는 점이다. 일곱째로, Y 방향의 이동 시의 가동 일체부의 좌우의 흔들림을 방지하기 위해서, 측부 지지체(62b)와 연결부(61) 사이에 리니어 가이드(46)를 설치한 점이다.
또한, 이와 같은 이동을 안정시키는 리니어 가이드(46)를 제1 실시 형태에서, Y축 고정부(42) 또는 Z축 고정부(52)와 연결부(61) 사이에 설치해도 된다. 또한, 상기한 바와 같이, 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 여러가지 점에서 상이하며, 연동하는 상이한 점도 있지만, 모두를 상이하게 할 필요는 없다.
그 밖의 점은 제1 실시 형태인 ZY축 구동부(60C)와 동일하다.
한편, 회전 변환형 카운터(100D)의 회전 변환형 카운터(100A)와 상이한 점은, I자 형상의 Y축 고정부(42) 상에 설치하고 있는 점이다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시한 너트 지지부(106)를 I자 형상의 Y축 고정부(42)의 상부에 고정하고, 회전체 지지체(102)를 상부 지지체(62a) 또는 측부 지지체(62b)에 고정하고 있는 점이다. 그 밖의 기본적인 점은, 회전 변환형 카운터(100A)와 동일하다.
ZY축 구동부(60)의 제2 실시 형태(60D)에서는, 주구동부 질량 M1은, 구조는 상이하지만, ZY축 구동부(60C) 마찬가지로, Y축 가동부(41)와 일체로 되어 이동하는 도 8에 도시한 흰 틀로 나타낸 부분의 총 질량으로 된다. 한편, 카운터부 질량 M2는, 도 2에서 설명한 바와 같이, Y축 고정부(42)와, Y축 고정부(42)와 일체로 되어 움직이는, 회전체(101), 볼 나사(105), 너트(104) 및 리니어 슬라이더(48b) 등의 총 질량으로 된다.
이상, 설명한 ZY축 구동부(60D)에 의하면, 회전 변환형 카운터를 설치함으로써, 위상 어긋남을 카운터부의 이동 범위 내에 들어가게 할 수 있어, 리니어 모터에 추진력을 확보할 수 있고, 카운터부 질량을 저감할 수 있어, Y 방향으로 고속으로 이동할 수 있다.
이상 설명한 ZY축 구동부(60)의 실시 형태(60D)에서는, 회전 변환형 카운터로서 도 2의 타입의 실시예를 이용하였지만, 도 3에 도시한 타입의 실시예도 마찬가지로 적용할 수 있다. 물론, Y축 구동부의 이동에 의해 회전체를 회전시키는 방법이 다양하게 생각된다. 그들 방법도 ZY축 구동부(60)의 실시 형태에 적용해도 된다.
이상 설명한 회전 변환형 카운터의 실시예에 의하면, 경량이며 진동을 저감할 수 있고 고속화를 도모할 수 있는 리니어 모터의 Y(수평)축 구동부 구성을 갖는 Y(수평)축 구동부를 제공할 수 있다.
이상 설명한 회전 변환형 카운터의 실시예 또는 ZY축 구동부의 실시 형태에 의하면, 승강축의 고속화를 실현할 수 있고, 또한 Y(수평)축 진동을 저감할 수 있어, Z(승강)축을 포함하는 2축 구동 기구 및 그것을 사용한 다이 본더를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예 또는 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상술한 설명에 기초하여 당업자에게 있어서 다양한 대체예, 수정 또는 변형이 가능하고, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 전술한 다양한 대체예, 수정 또는 변형을 포함하는 것이다.
1 : 웨이퍼 공급부
2 : 워크 공급ㆍ반송부
3 : 다이 본딩부
7 : 제어부
10 : 다이 본더
31 : 프리폼부
32 : 본딩 헤드부
35 : 본딩 헤드
40K, 40KA, 40KA : Y축 구동 기구
40 : Y축 구동부
41 : Y축 가동부
42 : Y축 고정부
43 : Y축 리니어 가이드
44 : Y축 가이드부
45 : Y축 가동부 고정부
46 : 리니어 가이드
47, 47d, 47u : 고정 자석부
48 : Y축 고정부 리니어 가이드
50 : Z 구동부
51 : Z축 가동부
52 : Z축 고정부
53 : Z축 리니어 가이드
57, 57h, 57m : 고정 자석부
60, 60C, 60D : ZY축 구동부
61 : 연결부
62, 62a, 62b, 62c, 62d : 지지체
70 : X 구동부
71 : 리니어 센서
100, 100A∼100D : 회전 변환형 카운터
101, 201 : 회전체
102, 202 : 회전체 지지체
103 : 베어링
104 : 너트
105 : 볼 나사
106 : 너트 지지부
203 : 링크
2 : 워크 공급ㆍ반송부
3 : 다이 본딩부
7 : 제어부
10 : 다이 본더
31 : 프리폼부
32 : 본딩 헤드부
35 : 본딩 헤드
40K, 40KA, 40KA : Y축 구동 기구
40 : Y축 구동부
41 : Y축 가동부
42 : Y축 고정부
43 : Y축 리니어 가이드
44 : Y축 가이드부
45 : Y축 가동부 고정부
46 : 리니어 가이드
47, 47d, 47u : 고정 자석부
48 : Y축 고정부 리니어 가이드
50 : Z 구동부
51 : Z축 가동부
52 : Z축 고정부
53 : Z축 리니어 가이드
57, 57h, 57m : 고정 자석부
60, 60C, 60D : ZY축 구동부
61 : 연결부
62, 62a, 62b, 62c, 62d : 지지체
70 : X 구동부
71 : 리니어 센서
100, 100A∼100D : 회전 변환형 카운터
101, 201 : 회전체
102, 202 : 회전체 지지체
103 : 베어링
104 : 너트
105 : 볼 나사
106 : 너트 지지부
203 : 링크
Claims (10)
- 제1 고정부와, 부하부를 고정하고, 상기 부하부를 수평 방향으로 이동시키는 제1 가동부를 구비하는 제1 리니어 모터와,
상기 제1 고정부를 지지하는 지지체와,
상기 지지체와 상기 제1 고정부 사이에 설치되며, 상기 제1 고정부를 이동시키는 제1 리니어 가이드와,
상기 지지체에 회전 가능하게 지지된 회전체와, 상기 제1 고정부의 상기 수평 방향의 이동을 상기 회전체의 회전으로 변환하는 변환 수단을 구비하는 회전 변환형 카운터와,
상기 지지체에 대한 상기 제1 가동부의 상기 수평 방향의 위치를 검출하는 리니어 센서와,
상기 리니어 센서의 출력에 기초하여, 상기 제1 가동부의 상기 수평 방향의 위치를 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 변환 수단은, 일단이 상기 제1 고정부에, 타단이 상기 회전체의 주변부에 각각 회전 가능하게 접속된 링크를 구비하는 것을 특징으로 하는 수평축 구동 기구. - 제1항에 있어서,
상기 회전 변환형 카운터는, 상기 지지체의 단부에 설치된 것을 특징으로 하는 수평축 구동 기구. - 제1항 또는 제2항에 기재된 수평축 구동 기구와,
처리부와,
상기 처리부를 제2 리니어 가이드를 따라서 승강하는 제2 가동부와, 상기 지지체에 고정된 제2 고정부를 구비하는 제2 리니어 모터와,
상기 제1 가동부와 상기 제2 가동부를, 상기 제1 리니어 가이드를 통하여 직접적 또는 간접적으로 연결하는 연결부와, 상기 제1 가동부, 상기 제2 가동부 및 상기 연결부를 일체로 하여 상기 수평 방향으로 이동시키는 제3 리니어 가이드와,
상기 제2 가동부와 일체로 되어 상기 수평 방향으로 이동하는 부분을 부하로 하는 상기 부하부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 2축 구동 기구. - 제3항에 있어서,
상기 제2 가동부는, 상기 제1 가동부에 대하여 수직으로 설치되고, 상기 제1 리니어 가이드와 상기 제3 리니어 가이드는 서로 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 2축 구동 기구. - 제3항에 있어서,
상기 제2 가동부는 상기 제1 가동부에 대하여 평행하게 설치되고, 상기 제2 고정부도 상기 제1 고정부에 대하여 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 2축 구동 기구. - 제3항에 기재된 2축 구동 기구를 구비하고, 상기 처리부에 의해 기판에 처리하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
- 제6항에 있어서,
상기 처리부는 다이를 웨이퍼로부터 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 본딩 헤드 또는 상기 기판에 다이 접착제를 도포하는 니들인 것을 특징으로 하는 다이 본더. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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