ある大手半導体装置メーカーは、サブミクロンのダイボンディングと高度な SMDリワークを専門としています。同社は、マルチチップに対応する柔軟性で、この業界で高い業績を上げています。同社が開発した全自動ダイボンディング装置は、ウェーハからダイをピックアップし、極めて高い精度で高速ボンディングを行います。XYガントリーステージを備えたこのマシンは、合計 14軸を備え、そのすべてが Elmo によって駆動され、クリティカルで高性能なマシンモーションを実行します。Elmo の Platinum Maestro は、すべての軸の動きを指揮するマスターコントローラーです。

ボンディングマシンは、半導体製造において個々のダイを貼り合わせるために使用される自動装置です。この工程では、ウェハーがロードされるガントリーベースのシステムがダイをピックアップし、目的地に配置します。

Elmo は、システム内で既存のモーションの課題を数多く解決するだけでなく、その性能を向上させる方法を発見しました。その一例が、プロセス中に構造を安定させ、直線軸の動きを行う XYステージを備えたエアベアリングガントリーシステムです。エアベアリングシステムは、摩擦や振動を避けるために、ステージの機械的接点を薄い空気膜に置き換えます。これにより、ステージは摩擦を無視できるプラットフォームとなり、高速加速で非常に正確なモーションが要求される場合に大きな価値を発揮します。とはいえ、緊急ブレーキとなると STO安全機能を作動させても、無視できる摩擦を持つシステムを停止させることができないため、このようなシステムは難しいかもしれません。Elmo は、ダイナミック ブレーキと呼ばれるドライブベースの機能を使用することで、この課題を解決する能力を持っています。ダイナミック ブレーキでは、緊急停止を引き起こすために、モータの相がドライブによって内部的に短絡されます。Elmo のドライブでは、この停止による回生エネルギーが蓄積され、後にシステム内で放散されます。

クリーンルーム内で動作する必要がある半導体装置を開発する場合、動作中に装置がクリーンルーム環境を汚染するパーティクルを大気に放出しないようにすることが重要です。ガントリー方式では、ステージの両直線軸が常に完全に平行に配置されているわけではありません。その結果、2つのモータの間にわずかなズレが生じ、一緒に動く間に不均一な負荷による内部摩擦が発生する可能性があります。この摩擦は空気中に粒子を放出し、クリーンルーム環境を汚染します。Elmo Application Studio (EAS II) ソフトウェア とその高度な「エラー マッピング」機能のおかげで、この状況を完全に回避することができます。EAS II は、誤差を計算するルックアップテーブルを作成することによって正確な偏差を決定し、その場で修正します。そうすることで、動きが瞬時に均等、スムーズ、同期化され、モータ内部の摩擦や空気中の汚染物質を大幅に減らすことができます。

Elmo の Platinum Maestro は、システムの全 14軸の動きを制御するマスターコントローラとして選ばれました。Maestro の多彩なプログラミング能力により、プログラムは C++ で作成され、Maestro 上でも win 32 を搭載したホスト上でも実行できます。ボタンを押すだけで選択でき、柔軟性と容易なデバッグを可能にします。 同社は UDP をベースにした独自の通信プロトコルを開発し、Elmo の Platinum Maestro はこれをホストと通信するために適応させました。

ガントリーブリッジの上には Z軸 があり、ガントリーの構造によって支持され、ダイをピックアップして基板上に配置する際にダイと直接接触する役割を担っています。この軸の課題は 2つありました。1つは、金型が損傷しないように正確な力を制御すること、もう 1つは位置表示です。このアプリケーションはカメラベースなので、位置はホストから送信される信号で示されます。また、多数の信号を臨機応変に受信することができるため、動作中に軸の位置を常に適応させることができます。この 2つの課題に対する Elmo ソリューションは、「Position to Force」機能に基づいています。このモードでは Z軸を位置モードからトルクモードにオンザフライで移動させることができ、それによって同時に金型を処理する力の大きさを制御しながら、ピックアップのための正確な位置に軸を位置決めすることができます。その結果、Elmo ソリューションは工程時間を大幅に短縮し、機械全体のスループットを向上させました。