JP2000174068A - Apparatus and method for ultrasonic compression welding electronic component - Google Patents

Apparatus and method for ultrasonic compression welding electronic component

Info

Publication number
JP2000174068A
JP2000174068A JP35009098A JP35009098A JP2000174068A JP 2000174068 A JP2000174068 A JP 2000174068A JP 35009098 A JP35009098 A JP 35009098A JP 35009098 A JP35009098 A JP 35009098A JP 2000174068 A JP2000174068 A JP 2000174068A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
ultrasonic
unit
resonance
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP35009098A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3565063B2 (en
Inventor
Osamu Tanigawa
修 谷川
Masafumi Hisaka
雅史 桧作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP35009098A priority Critical patent/JP3565063B2/en
Publication of JP2000174068A publication Critical patent/JP2000174068A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3565063B2 publication Critical patent/JP3565063B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic compression welding tool having a resonance frequency measuring function. SOLUTION: A first ultrasonic instructor 31 sends an instruction to an ultrasonic controller 11 for controlling the drive of a tool's oscillator, thereby gradually increasing the oscillation frequency of the oscillator, a measuring unit 12 measures the current flowing in the oscillator in this time to detect a resonance frequency from the max. current, the detected resonance frequency is registered in a resonance data memory 14b, and a second ultrasonic instructor 32 calls the resonance frequency of the tool from the resonance data memory 14b and outputs a drive instruction to the ultrasonic controller 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品に超音波
振動を付与してワークに圧着する電子部品の超音波圧着
装置および超音波圧着方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic crimping apparatus and an ultrasonic crimping method for an electronic component which applies ultrasonic vibration to an electronic component and presses the electronic component on a work.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばフリップチップなどの電子部品を
基板などのワークに実装する方法として、超音波圧着装
置を用いる方法が知られている。超音波圧着装置は圧着
用のツールを電子部品に押しつけ、ツールを超音波振動
させることにより、電子部品に超音波振動を付与してワ
ークに圧着するようになっている。ツールはその寸法・
形状などにより固有の共振周波数を有しており、ツール
を電子部品に押しつけて電子部品をワークに圧着すると
きには、ツールを共振周波数及び所定のパワーでで強く
振動させる必要がある。
2. Description of the Related Art As a method for mounting an electronic component such as a flip chip on a work such as a substrate, a method using an ultrasonic pressure bonding apparatus is known. The ultrasonic crimping apparatus presses a crimping tool against an electronic component, and ultrasonically vibrates the tool, thereby applying ultrasonic vibration to the electronic component and crimping the electronic component on a workpiece. The tool has its dimensions and
It has a unique resonance frequency depending on the shape and the like, and when the tool is pressed against the electronic component to press the electronic component against the work, it is necessary to vibrate the tool strongly at the resonance frequency and a predetermined power.

【0003】電子部品の品種に応じて、ツールは交換さ
れる。したがってツール交換が行われたときには、新た
なツールについてその固有の共振周波数とそのときのイ
ンピーダンスを計測し、計測結果に基づいて超音波圧着
装置を運転するようになっている。そこで従来は、新た
なツールを超音波圧着装置にセットして用いるときは、
このセットに先立ってこのツールの共振周波数とインピ
ーダンスを計測装置で計測し、この計測結果にしたがっ
て超音波圧着装置を運転して電子部品をワークに圧着し
ていた。
Tools are exchanged according to the type of electronic component. Therefore, when the tool is replaced, the unique resonance frequency of the new tool and the impedance at that time are measured, and the ultrasonic pressure bonding apparatus is operated based on the measurement result. Therefore, conventionally, when a new tool is set and used in the ultrasonic crimping device,
Prior to this set, the resonance frequency and impedance of this tool were measured by a measuring device, and the ultrasonic component was operated to crimp the electronic component to the work according to the measurement result.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
超音波圧着装置の他に共振周波数やインピーダンスを計
測する計測装置が必要なため設備コストがかかり、また
オペレータは計測装置で共振周波数やインピーダンスの
計測を行わねばならないためオペレータの作業負担も大
きいものであった。
However, conventionally,
Equipment costs are high because a measuring device that measures the resonance frequency and impedance is required in addition to the ultrasonic crimping device, and the operator's work load is heavy because the operator must measure the resonance frequency and impedance with the measuring device. there were.

【0005】したがって本発明は、超音波圧着用ツール
の共振周波数やインピーダンスの計測機能を有する電子
部品の超音波圧着装置および超音波圧着方法を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic crimping apparatus and method for electronic components having a function of measuring the resonance frequency and impedance of an ultrasonic crimping tool.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、交換自在なツ
ールを電子部品に押しつけてこのツールを超音波振動さ
せながら電子部品をワークに圧着する電子部品の超音波
圧着装置であって、前記ツールを超音波振動させる振動
子と、この振動子の駆動を制御する超音波制御部と、こ
の超音波制御部に前記ツールの振動周波数を変化させる
駆動指令を出力する第1の超音波指令部と、この第1の
超音波指令部の指令により前記ツールの振動周波数を変
化させながら前記振動子に流れる電流及び電圧を計測す
る計測部と、この計測部で計測された計測データから前
記ツールの共振周波数及びインピーダンスを検出する共
振状態検出部と、この共振状態検出部で検出された共振
周波数及びインピーダンスを登録する共振データ記憶部
と、この共振データ記憶部に登録された共振周波数及び
インピーダンスの中から使用するツールの共振周波数及
びインピーダンスを呼び出して前記超音波制御部に駆動
指令を出力する第2の超音波指令部とを備えたことを特
徴とする電子部品の超音波圧着装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an ultrasonic crimping apparatus for an electronic component, which presses a replaceable tool against an electronic component and presses the electronic component on a workpiece while ultrasonically oscillating the tool. A vibrator for ultrasonically vibrating the tool, an ultrasonic control unit for controlling the driving of the vibrator, and a first ultrasonic command unit for outputting a drive command for changing the vibration frequency of the tool to the ultrasonic control unit A measuring unit that measures a current and a voltage flowing through the vibrator while changing a vibration frequency of the tool in accordance with a command of the first ultrasonic command unit; and A resonance state detector for detecting the resonance frequency and impedance, a resonance data storage unit for registering the resonance frequency and impedance detected by the resonance state detector, A second ultrasonic command unit that calls out the resonance frequency and impedance of the tool to be used from the resonance frequency and impedance registered in the storage unit and outputs a drive command to the ultrasonic control unit. It is an ultrasonic crimping device for electronic parts to be formed.

【0007】また本発明は、ボンディングツールに交換
自在に装着されたツールを振動させる振動子に超音波指
令部から駆動指令を出力してツールの振動周波数を変化
させながら振動子に流れる電流及び電圧を計測部により
計測し、計測されたデータからツールの共振周波数及び
インピーダンスを共振状態検出部で検出して当該ツール
の共振周波数及びインピーダンスを共振データ記憶部に
登録する登録動作を行い、多品種のツールについて前記
登録動作を行ってそれぞれの共振周波数及びインピーダ
ンスを前記共振データ記憶部に登録し、電子部品をワー
クに圧着するときは、使用するツールの共振周波数及び
インピーダンスを前記共振データ記憶部から呼び出して
前記振動子を駆動することを特徴とする電子部品の超音
波圧着方法である。
According to the present invention, a drive command is output from an ultrasonic command unit to a vibrator which vibrates a tool which is exchangeably mounted on a bonding tool, and a current and a voltage which flow through the vibrator while changing the vibration frequency of the tool. Is measured by the measurement unit, the resonance frequency and impedance of the tool are detected by the resonance state detection unit from the measured data, and the registration operation of registering the resonance frequency and impedance of the tool in the resonance data storage unit is performed. The above-mentioned registration operation is performed on the tool to register the respective resonance frequencies and impedances in the resonance data storage unit, and when the electronic component is crimped to the work, the resonance frequency and the impedance of the tool to be used are called from the resonance data storage unit. An ultrasonic crimping method of an electronic component, wherein

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態
の電子部品の超音波圧着装置の構成図、図2は同超音波
制御部のブロック図、図3は同機能ブロック図、図4、
図5、図6、図7は同モニターの画面図、図8、図9、
図10は同動作のフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the ultrasonic control unit, FIG. 3 is a functional block diagram of FIG.
FIGS. 5, 6, and 7 are screen views of the monitor, FIGS. 8, 9,
FIG. 10 is a flowchart of the operation.

【0009】まず、図1を参照して電子部品の超音波圧
着装置の全体構成を説明する。図1において、1はボン
ディングユニットであり、その下部には超音波圧着用の
ツール2が交換自在に装着されている。ツール2の側部
にはツール2を超音波振動させる振動子3が装着されて
いる。ツール2には突部2aが突設されている。この突
部2aをフリップチップ4の上面に押しつけて超音波振
動させながら、フリップチップ4のバンプ5を基板6の
電極に圧着する。7は基板6を位置決めするテーブルで
ある。なお超音波圧着の対象となるワークとしては、フ
リップチップに限らず、例えば電子部品のアウターリー
ドなども対象となる。
First, an overall configuration of an ultrasonic bonding apparatus for electronic components will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bonding unit, below which a tool 2 for ultrasonic pressure bonding is exchangeably mounted. A vibrator 3 for ultrasonically vibrating the tool 2 is mounted on a side portion of the tool 2. The tool 2 is provided with a protrusion 2a. The bumps 5 of the flip chip 4 are pressed against the electrodes of the substrate 6 while pressing the projections 2a against the upper surface of the flip chip 4 and performing ultrasonic vibration. Reference numeral 7 denotes a table for positioning the substrate 6. The work to be subjected to ultrasonic pressure bonding is not limited to a flip chip, but may be, for example, an outer lead of an electronic component.

【0010】次にツール2を超音波振動させるための制
御系について説明する。10はバスであり、超音波制御
部11、計測部12、CPUから成る制御部13、記憶
部14、表示部15、キーボードやマウスなどの操作・
入力部16、入出力部17が接続されている。
Next, a control system for ultrasonically oscillating the tool 2 will be described. Reference numeral 10 denotes a bus, which includes an ultrasonic control unit 11, a measurement unit 12, a control unit 13 including a CPU, a storage unit 14, a display unit 15, and a keyboard and mouse.
The input unit 16 and the input / output unit 17 are connected.

【0011】超音波制御部11と計測部12は振動子3
に接続されており、超音波制御部11は振動子3の駆動
を制御する。振動子3の電流Iと電流Vは超音波制御部
11と計測部12にフィードバックされる。計測部12
は、振動子3に流れる電流Iを計測し、計測した電流お
よび電圧のデータを計測データとして出力する。
The ultrasonic control unit 11 and the measuring unit 12 include the vibrator 3
The ultrasonic controller 11 controls the driving of the vibrator 3. The current I and the current V of the vibrator 3 are fed back to the ultrasonic control unit 11 and the measurement unit 12. Measuring unit 12
Measures the current I flowing through the vibrator 3 and outputs data of the measured current and voltage as measurement data.

【0012】制御部13は、プログラム(超音波圧着、
インピーダンスの検出、共振点検出、ツール設定などの
プログラム)の実行に必要な制御を行う。記憶部14は
計測部12で計測した計測データより算出したツール毎
の共振周波数やインピーダンスのデータなどを記憶す
る。入出力部17は、モータやシリンダ等のアクチュエ
ータを作動させる信号、データの出力、各種センサから
送られてくる信号やデータの入力などを行う。なおアク
チュエータや各種センサなどは超音波圧着装置に組み込
まれたものであり、これらは周知要素であるからその詳
細な説明は省略する。
The control unit 13 has a program (ultrasonic crimping,
Controls necessary to execute programs such as impedance detection, resonance point detection, and tool settings. The storage unit 14 stores resonance frequency and impedance data for each tool calculated from the measurement data measured by the measurement unit 12. The input / output unit 17 outputs signals for operating actuators such as motors and cylinders, outputs data, and inputs signals and data sent from various sensors. The actuator, various sensors, and the like are incorporated in the ultrasonic pressure bonding apparatus, and these are well-known elements, and thus detailed description thereof is omitted.

【0013】図2は、超音波制御部11の詳細な構成を
示している。図2において、周波数設定部21には制御
部13から周波数のデータが送られてくる。そしてこの
周波数のデータを記憶するとともに、周波数に比例する
信号(電圧)を出力する。超音波発振部22は、入力さ
れる電圧に応じた周波数の超音波信号を出力する。また
超音波発振部22には制御部13から発振指令信号が送
られてくる。超音波発振部22は、この発振指令信号で
指示されたタイミングで超音波信号をアンプ23に入力
する。アンプ23は制御部13から送られてくるゲイン
信号に応じた増幅率で超音波信号を増幅し、トランス2
5で昇圧して振動子3に入力する。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the ultrasonic controller 11. In FIG. 2, frequency data is sent from the control unit 13 to the frequency setting unit 21. Then, while storing the data of this frequency, a signal (voltage) proportional to the frequency is output. The ultrasonic oscillating unit 22 outputs an ultrasonic signal having a frequency according to the input voltage. An oscillation command signal is sent from the control unit 13 to the ultrasonic oscillation unit 22. The ultrasonic oscillating unit 22 inputs an ultrasonic signal to the amplifier 23 at the timing specified by the oscillation command signal. The amplifier 23 amplifies the ultrasonic signal with an amplification factor according to the gain signal sent from the control unit 13 and
The pressure is increased at 5 and input to the vibrator 3.

【0014】振動子3の電流Iと電圧Vは位相比較部2
6に入力される。位相比較部26は、電流Iと電圧Vの
位相差に比例する信号(電圧)を出力する。ここで、圧
着作業等で共振点がずれると、電流Iと電圧Vの位相も
ずれる。そこで位相比較部26はこの位相のずれを比較
し、比較結果に応じた電圧を加算部(後述)28にフィ
ードバックする。
The current I and the voltage V of the vibrator 3 are
6 is input. The phase comparator 26 outputs a signal (voltage) proportional to the phase difference between the current I and the voltage V. Here, if the resonance point shifts due to a crimping operation or the like, the phases of the current I and the voltage V also shift. Therefore, the phase comparing section 26 compares the phase shifts, and feeds back a voltage corresponding to the comparison result to an adding section (described later) 28.

【0015】位相比較部26にはモード設定部27が接
続されている。モード設定部27は切替スイッチ27a
から成っている。通常運転時(ツール2を超音波振動さ
せてフリップチップ4を基板6に圧着する時)には切替
スイッチ27aは閉じる(共振周波数自動追尾機能O
N)。また計測部12で電流Iや電圧Vを計測するとき
は切替スイッチ27aを開き(共振周波数自動追尾機能
OFF)、制御部13の指令により周波数fをfs→f
eへ増大させる。なおこの点については、後に図7を参
照して説明する。
A mode setting section 27 is connected to the phase comparison section 26. The mode setting unit 27 includes a changeover switch 27a
Consists of During normal operation (when the tool 2 is ultrasonically vibrated to press the flip chip 4 against the substrate 6), the changeover switch 27a is closed (the automatic resonance frequency tracking function O).
N). When the measurement unit 12 measures the current I or the voltage V, the changeover switch 27a is opened (resonance frequency automatic tracking function is OFF), and the frequency f is changed from fs to f by a command from the control unit 13.
e. This will be described later with reference to FIG.

【0016】周波数設定部21とモード設定部27の間
には加算部28が接続されている。加算部28は周波数
設定部21からの電圧とモード設定部27を通じて送ら
れてくる位相比較部26からの電圧を加算し、超音波発
振部22に入力する。圧着作業を行うと、ツール2に作
用する荷重の変化により、ツール2の共振周波数が変動
するが、この変化を位相比較部26で検出し、加算部2
8にて超音波発振部22から出力する超音波信号の周波
数を補正する。すなわち、位相比較部26、加算部28
は、共振周波数追尾手段となっている。なおこの共振周
波数追尾手段は、周波数設定部21に設定された周波数
を中心に、比較的限られた範囲でしか共振周波数を追尾
できないのでツール交換等で共振周波数が大きく変わる
場合は、周波数設定部に設定する周波数そのものを変更
する必要がある。
An adding unit 28 is connected between the frequency setting unit 21 and the mode setting unit 27. The addition unit 28 adds the voltage from the frequency setting unit 21 and the voltage from the phase comparison unit 26 sent through the mode setting unit 27, and inputs the added voltage to the ultrasonic oscillation unit 22. When the crimping operation is performed, the resonance frequency of the tool 2 fluctuates due to a change in the load acting on the tool 2. The change is detected by the phase comparison unit 26, and the addition unit 2
In step 8, the frequency of the ultrasonic signal output from the ultrasonic oscillator 22 is corrected. That is, the phase comparison unit 26 and the addition unit 28
Are the resonance frequency tracking means. Note that the resonance frequency tracking means can track the resonance frequency only within a relatively limited range around the frequency set in the frequency setting unit 21. Therefore, when the resonance frequency greatly changes due to tool exchange or the like, the frequency setting unit It is necessary to change the frequency itself to be set.

【0017】次に図3を参照して機能ブロック図を説明
する。超音波制御部11には第1の超音波指令部31と
第2の超音波指令部32が接続されている。第1の超音
波指令部31は設定モード切替信号と、共振周波数を検
出するための周波数信号(周波数を徐々に変化させる信
号、本形態では計測開始周波数fsから計測終了周波数
feまで徐々に周波数を増加させる信号)を超音波制御
部11に入力する。また第2の超音波指令部32は、通
常運転(ツール2を共振周波数で超音波振動させてフリ
ップチップ4を基板6に圧着する運転)時の周波数(共
振周波数)とアンプ24による超音波信号の増幅率、す
なわち超音波制御部の出力(パワー)を決定するゲイン
信号を超音波制御部11に入力する。
Next, a functional block diagram will be described with reference to FIG. A first ultrasonic command unit 31 and a second ultrasonic command unit 32 are connected to the ultrasonic control unit 11. The first ultrasonic instructing unit 31 changes the setting mode switching signal and a frequency signal for detecting the resonance frequency (a signal for gradually changing the frequency, in this embodiment, the frequency gradually from the measurement start frequency fs to the measurement end frequency fe). The signal to be increased is input to the ultrasonic controller 11. The second ultrasonic instructing unit 32 also includes a frequency (resonant frequency) during normal operation (operation in which the tool 2 is ultrasonically vibrated at a resonance frequency to press the flip chip 4 onto the substrate 6) and an ultrasonic signal generated by the amplifier 24. , That is, a gain signal for determining the output (power) of the ultrasonic controller, is input to the ultrasonic controller 11.

【0018】記憶部14は、インピーダンス波形データ
記憶部14aと共振データ記憶部14bを有している。
計測部12から送られてくる電流Iと電圧Vのデータは
インピーダンス算出部34でインピーダンスに変換され
た後、インピーダンス波形データ記憶部14aに登録さ
れる。共振状態検出部33は、インピーダンス波形デー
タ記憶部14aに登録されたインピーダンスの波形から
共振周波数を検出し、共振データ記憶部14bに入力す
る。また、これと同時に共振時のインピーダンスを検出
してその値を共振データ記憶部14bに入力する。
The storage section 14 has an impedance waveform data storage section 14a and a resonance data storage section 14b.
The data of the current I and the voltage V sent from the measurement unit 12 are converted into impedance by the impedance calculation unit 34, and then registered in the impedance waveform data storage unit 14a. The resonance state detection unit 33 detects the resonance frequency from the impedance waveform registered in the impedance waveform data storage unit 14a and inputs the resonance frequency to the resonance data storage unit 14b. At the same time, the impedance at the time of resonance is detected and the value is input to the resonance data storage unit 14b.

【0019】第2の超音波指令部32は、共振データ記
憶部14bに登録されている複数の共振周波数の中から
所定の共振周波数を選択して超音波制御部11に入力す
る。また、共振データ記憶部14bのインピーダンスと
予め定められているツール2からの超音波出力より超音
波制御部11の超音波出力を決める増幅率を求め、ゲイ
ン信号として超音波制御部11へ出力する。第1の超音
波指令部31、第2の超音波指令部32、共振状態検出
部33、インピーダンス算出部34は制御部13によっ
て実行されるソフトウエアである。
The second ultrasonic command section 32 selects a predetermined resonance frequency from a plurality of resonance frequencies registered in the resonance data storage section 14b and inputs the selected resonance frequency to the ultrasonic control section 11. Further, an amplification factor that determines the ultrasonic output of the ultrasonic control unit 11 is obtained from the impedance of the resonance data storage unit 14b and the ultrasonic output from the tool 2 that is predetermined, and is output to the ultrasonic control unit 11 as a gain signal. . The first ultrasonic command section 31, the second ultrasonic command section 32, the resonance state detecting section 33, and the impedance calculating section 34 are software executed by the control section 13.

【0020】次に、図4〜図10を参照して動作を説明
する。図4〜図7は表示部15(図1)の画面を示して
おり、また図8〜図10は動作のフローチャートを示し
ている。図4は表示部15のメニュー画面を示してい
る。メニューは「自動運転」と「ツール設定」である。
「自動運転」とはフリップチップ4にツール2を押しつ
けてフリップチップ4のバンプ5を基板6に超音波圧着
する通常の運転動作のことである。このときは図2のモ
ード設定部27の切替スイッチ27aは閉であり、位相
比較部26の信号は加算部28にフィードバックされ、
超音波発振部22はツール2が所定の共振周波数で振動
するように乗算部23に信号を出力する。また「ツール
設定」とは、超音波圧着の対象物であるフリップチップ
などの電子部品の品種変更にともない、ツールを交換し
た場合に、新たなツールの共振周波数を計測して設定す
る作業である。このとき上記切替スイッチ27aは開で
ある。モード設定部27に対するモード切替信号は制御
部13から出力される。以下、ツール設定作業を説明す
る。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 4 to 7 show screens of the display unit 15 (FIG. 1), and FIGS. 8 to 10 show flowcharts of the operation. FIG. 4 shows a menu screen of the display unit 15. The menus are "Automatic operation" and "Tool setting".
The “automatic operation” is a normal operation operation in which the tool 2 is pressed against the flip chip 4 and the bumps 5 of the flip chip 4 are ultrasonically pressed to the substrate 6. At this time, the changeover switch 27a of the mode setting unit 27 in FIG. 2 is closed, and the signal of the phase comparison unit 26 is fed back to the addition unit 28,
The ultrasonic oscillator 22 outputs a signal to the multiplier 23 so that the tool 2 vibrates at a predetermined resonance frequency. Also, "tool setting" refers to the work of measuring and setting the resonance frequency of a new tool when a tool is replaced due to a change in the type of electronic component such as a flip chip that is the object of ultrasonic crimping. . At this time, the changeover switch 27a is open. The mode switching signal to the mode setting unit 27 is output from the control unit 13. Hereinafter, the tool setting operation will be described.

【0021】図4のメニュー画面において、「ツール設
定」をクリックして選択するとツール設定画面が表示さ
れる(図8のステップ1)。図5はツール設定画面を示
している。ツール設定画面には、ツール名称(本形態の
ツール2の突部2aの平面形状は矩形であり、本例では
その一辺の長さを1.0mm,1.5mm・・・3.0
mmとしてツール名称を表示している)、その共振周波
数KHzと、共振時のインピーダンスZ、並びに作業メ
ニュー(設定、削除、計測、取消)が表示されている。
なお各ツールの共振周波数とインピーダンスZは、共振
データ記憶部14b(図3)に記憶された既存のデータ
が表示される。
On the menu screen shown in FIG. 4, when "tool setting" is clicked and selected, a tool setting screen is displayed (step 1 in FIG. 8). FIG. 5 shows a tool setting screen. In the tool setting screen, the tool name (the planar shape of the projection 2a of the tool 2 of the present embodiment is rectangular, and in this example, the length of one side is 1.0 mm, 1.5 mm... 3.0)
The tool name is displayed as mm, the resonance frequency KHz, the impedance Z at the time of resonance, and the work menu (setting, deletion, measurement, cancellation) are displayed.
As the resonance frequency and impedance Z of each tool, existing data stored in the resonance data storage unit 14b (FIG. 3) is displayed.

【0022】図8のステップ2a,2b,2cにおい
て、「設定」「削除」「計測」の何れかをクリックして
選択する。ここで、「設定」を選択すると、選択された
共振周波数を、周波数設定部21(図2)の周波数に設
定、インピーダンスより求められた増幅率(ゲイン信
号)をアンプ23に設定する。図5の表示画面は、1.
5mmのツールが設定されていることを示している。ま
た「削除」を選択すると、選択された共振周波数とイン
ピーダンスのデータを削除する。また「計測」を選択す
ると計測処理を実行する。「取消」は操作の取消であ
る。
At steps 2a, 2b and 2c in FIG. 8, one of "setting", "deletion" and "measurement" is clicked and selected. Here, when "setting" is selected, the selected resonance frequency is set to the frequency of the frequency setting unit 21 (FIG. 2), and the amplification factor (gain signal) obtained from the impedance is set to the amplifier 23. The display screen of FIG.
This indicates that a tool of 5 mm is set. When "delete" is selected, the selected resonance frequency and impedance data are deleted. When "measurement" is selected, a measurement process is executed. "Cancel" is the cancellation of an operation.

【0023】本発明は、ツールの共振周波数及びインピ
ーダンスの計測・設定に係るものであり、したがって図
5の表示画面で「計測」を選択し、計測処理を図9、図
10のステップで実行する。すなわち図9のステップ3
で、図6のメッセージ画面が表示される。このメッセー
ジ画面で、ツール2が正しくボンディングユニット1に
セットされているかどうかを確認するように作業者に促
す。ツールが正しくセットされていることを確認した
ら、作業者は図6の確認ボタンを押す。ステップ4にお
いて確認ボタンが押されると、次の処理へ移る。
The present invention relates to the measurement and setting of the resonance frequency and the impedance of the tool. Therefore, "measurement" is selected on the display screen of FIG. 5, and the measurement processing is executed in the steps of FIGS. . That is, step 3 in FIG.
Then, the message screen of FIG. 6 is displayed. This message screen prompts the operator to confirm whether the tool 2 is correctly set in the bonding unit 1. After confirming that the tool is set correctly, the operator presses the confirmation button in FIG. When the confirmation button is pressed in step 4, the process proceeds to the next process.

【0024】ステップ5において、モード設定部27の
切替スイッチ27aが開となり、計測モードに切り替え
る。次にステップ6で計測開始周波数fsを設定する。
次にステップ7で、発振指令信号がONとなり、超音波
発振部22(図2)に入力される。次いで、ステップ8
〜10で周波数を計測終了周波数feまで徐々に増加さ
せながら、計測部12(図2)で電流Iの計測を行う。
In step 5, the changeover switch 27a of the mode setting section 27 is opened to switch to the measurement mode. Next, in step 6, the measurement start frequency fs is set.
Next, in step 7, the oscillation command signal is turned ON, and is input to the ultrasonic oscillation unit 22 (FIG. 2). Then, step 8
The current I is measured by the measuring unit 12 (FIG. 2) while gradually increasing the frequency to the measurement end frequency fe at 10 to 10.

【0025】計測終了周波数feに到達したならば発振
指令信号(図2も参照)をOFFにし(ステップ1
1)、モード設定部27の切替スイッチ27aを閉にし
て自動追尾モードに切り替え(ステップ12)、共振周
波数検出処理を行い(ステップ13)、計測画面を表示
する(図10のステップ14)。図7はこのときの計測
画面を示している。
When the measurement end frequency fe is reached, the oscillation command signal (see also FIG. 2) is turned off (step 1).
1) The switch 27a of the mode setting unit 27 is closed to switch to the automatic tracking mode (step 12), a resonance frequency detection process is performed (step 13), and a measurement screen is displayed (step 14 in FIG. 10). FIG. 7 shows the measurement screen at this time.

【0026】図7の計測画面は、周波数をfsからfe
まで次第に増加させた場合のインピーダンスZの波形デ
ータを示しており、この波形はインピーダンス波形デー
タ記憶部14a(図3)に登録される。インピーダンス
Zが最小(min)のときの周波数が当該ツールの共振
周波数faである。この共振周波数faは共振状態検出
部33(図3)で検出される。次いでステップ15で
「保存」をクリックし、当該ツールの固有の共振周波数
faとこのときのインピーダンスZminをツール名称
とともに保存(共振データ記憶部14bに登録)する
(ステップ16)。以上により計測モードは終了し、図
5のツール設定画面に戻る(ステップ17)。
In the measurement screen of FIG. 7, the frequency is changed from fs to fe.
7 shows waveform data of the impedance Z when the impedance Z is gradually increased, and this waveform is registered in the impedance waveform data storage unit 14a (FIG. 3). The frequency at which the impedance Z is minimum (min) is the resonance frequency fa of the tool. This resonance frequency fa is detected by the resonance state detector 33 (FIG. 3). Next, in step 15, "save" is clicked, and the unique resonance frequency fa of the tool and the impedance Zmin at this time are saved (registered in the resonance data storage unit 14b) together with the tool name (step 16). Thus, the measurement mode ends, and the screen returns to the tool setting screen of FIG. 5 (step 17).

【0027】上述したツールの共振周波数及びインピー
ダンスの計測は、ツールを交換する毎に、新たなツール
について行われる。そして多品種のツールについて、そ
れぞれの共振周波数とインピーダンスを共振データ記憶
部14bに登録していく。そして当該ツールを再使用す
る場合には、第2の超音波指令部32は共振データ記憶
部14bから当該ツールの名称で登録されている共振周
波数を呼び出して超音波制御部11に共振周波数の駆動
指令を出力し、当該ツールを共振周波数で共振させなが
ら、電子部品をワークに超音波圧着する。
The above-described measurement of the resonance frequency and impedance of a tool is performed for a new tool each time the tool is replaced. Then, the resonance frequencies and impedances of various tools are registered in the resonance data storage unit 14b. When the tool is reused, the second ultrasonic command unit 32 calls the resonance frequency registered under the name of the tool from the resonance data storage unit 14b, and instructs the ultrasonic control unit 11 to drive the resonance frequency. A command is output, and the electronic component is ultrasonically crimped to the work while causing the tool to resonate at the resonance frequency.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子部品の超音波圧着装置にツールの共振周波数及びイン
ピーダンスを計測する機能を備えているので、ツール交
換時には簡単・迅速にツールの共振周波数及びインピー
ダンスを計測できる。また多品種のツールについて、そ
れぞれの共振周波数及びインピーダンスを共振データ記
憶部に登録していくことにより、当該ツールを再使用す
る場合には、当該ツールの共振周波数及びインピーダン
スを呼び出すことにより、段取りよく電子部品のワーク
への超音波圧着を実行できる。
As described above, according to the present invention, since the ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components has a function of measuring the resonance frequency and impedance of the tool, the resonance of the tool can be easily and quickly performed when the tool is replaced. Frequency and impedance can be measured. In addition, by registering the resonance frequency and impedance of each type of tool in the resonance data storage unit, when the tool is reused, the resonance frequency and impedance of the tool are called to improve the setup. Ultrasonic crimping of electronic components to a workpiece can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置の超音波制御部のブロック図
FIG. 2 is a block diagram of an ultrasonic control unit of the ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置の機能ブロック図
FIG. 3 is a functional block diagram of an ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置のモニターの画面図
FIG. 4 is a screen view of a monitor of an ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置のモニターの画面図
FIG. 5 is a screen view of a monitor of an ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置のモニターの画面図
FIG. 6 is a screen view of a monitor of an ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置のモニターの画面図
FIG. 7 is a screen view of a monitor of the ultrasonic pressure bonding apparatus for electronic components according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置の動作のフローチャート
FIG. 8 is a flowchart of the operation of the ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧着
装置の動作のフローチャート
FIG. 9 is a flowchart of the operation of the ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施の形態の電子部品の超音波圧
着装置の動作のフローチャート
FIG. 10 is a flowchart of the operation of the ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボンディングツール 2 ツール 3 振動子 4 フリップチップ 6 基板 11 超音波制御部 12 計測部 13 制御部 14 記憶部 14a インピーダンス波形データ記憶部 14b 共振データ記憶部 21 周波数設定部 22 超音波発振部 26 位相比較部 27 モード設定部 31 第1の超音波指令部 32 第2の超音波指令部 33 共振状態検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bonding tool 2 Tool 3 Transducer 4 Flip chip 6 Substrate 11 Ultrasonic control unit 12 Measurement unit 13 Control unit 14 Storage unit 14a Impedance waveform data storage unit 14b Resonance data storage unit 21 Frequency setting unit 22 Ultrasonic oscillation unit 26 Phase comparison Unit 27 mode setting unit 31 first ultrasonic command unit 32 second ultrasonic command unit 33 resonance state detecting unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交換自在なツールを電子部品に押しつけて
このツールを超音波振動させながら電子部品をワークに
圧着する電子部品の超音波圧着装置であって、前記ツー
ルを超音波振動させる振動子と、この振動子の駆動を制
御する超音波制御部と、この超音波制御部に前記ツール
の振動周波数を変化させる駆動指令を出力する第1の超
音波指令部と、この第1の超音波指令部の指令により前
記ツールの振動周波数を変化させながら前記振動子に流
れる電流及び電圧を計測する計測部と、この計測部で計
測された計測データから前記ツールの共振周波数及びイ
ンピーダンスを検出する共振状態検出部と、この共振状
態検出部で検出された共振周波数及びインピーダンスを
登録する共振データ記憶部と、この共振データ記憶部に
登録された共振周波数及びインピーダンスの中から使用
するツールの共振周波数及びインピーダンスを呼び出し
て前記超音波制御部に駆動指令を出力する第2の超音波
指令部とを備えたことを特徴とする電子部品の超音波圧
着装置。
An ultrasonic crimping apparatus for an electronic component which presses a replaceable tool against an electronic component and presses the electronic component onto a workpiece while ultrasonically oscillating the tool, wherein the vibrator ultrasonically vibrates the tool. An ultrasonic control unit for controlling the driving of the vibrator, a first ultrasonic command unit for outputting a drive command for changing the vibration frequency of the tool to the ultrasonic control unit, and a first ultrasonic wave A measuring unit that measures a current and a voltage flowing through the vibrator while changing a vibration frequency of the tool according to a command from a command unit, and a resonance that detects a resonance frequency and an impedance of the tool from measurement data measured by the measuring unit. A state detection unit, a resonance data storage unit for registering a resonance frequency and an impedance detected by the resonance state detection unit, and a resonance frequency registered in the resonance data storage unit. And a second ultrasonic command unit for calling a resonance frequency and impedance of a tool to be used from among the number and impedance and outputting a drive command to the ultrasonic control unit. apparatus.
【請求項2】ボンディングツールに交換自在に装着され
たツールを振動させる振動子に超音波指令部から駆動指
令を出力してツールの振動周波数を変化させながら振動
子に流れる電流及び電圧を計測部により計測し、計測さ
れた計測データからツールの共振周波数及びインピーダ
ンスを共振状態検出部で検出して当該ツールの共振周波
数及びインピーダンスを共振データ記憶部に登録する登
録動作を行い、 多品種のツールについて前記登録動作を行ってそれぞれ
の共振周波数及びインピーダンスを前記共振データ記憶
部に登録し、電子部品をワークに圧着するときは、使用
するツールの共振周波数及びインピーダンスを前記共振
データ記憶部から呼び出して前記振動子を駆動すること
を特徴とする電子部品の超音波圧着方法。
2. A measuring unit which outputs a drive command from an ultrasonic command unit to a vibrator which vibrates a tool which is exchangeably mounted on a bonding tool and changes a vibration frequency of the tool while changing a vibration frequency of the tool. , The resonance frequency and impedance of the tool are detected by the resonance state detection unit from the measured data, and the registration operation of registering the resonance frequency and impedance of the tool in the resonance data storage unit is performed. Performing the registration operation and registering each resonance frequency and impedance in the resonance data storage unit, and when crimping an electronic component to a work, calling the resonance frequency and impedance of the tool to be used from the resonance data storage unit, An ultrasonic pressure bonding method for electronic components, characterized by driving a vibrator.
JP35009098A 1998-12-09 1998-12-09 Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components Expired - Fee Related JP3565063B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35009098A JP3565063B2 (en) 1998-12-09 1998-12-09 Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35009098A JP3565063B2 (en) 1998-12-09 1998-12-09 Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000174068A true JP2000174068A (en) 2000-06-23
JP3565063B2 JP3565063B2 (en) 2004-09-15

Family

ID=18408175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35009098A Expired - Fee Related JP3565063B2 (en) 1998-12-09 1998-12-09 Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3565063B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002261121A (en) * 2001-02-28 2002-09-13 Toshiba Corp Bonding tool and ultrasonic flip-chip bonding equipment
JP2011113983A (en) * 2009-11-23 2011-06-09 Toyota Motor Corp Method of inspecting tool and method of manufacturing inverter
JP4880617B2 (en) * 2005-01-03 2012-02-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Gap adjustment of ultrasonic welding system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002261121A (en) * 2001-02-28 2002-09-13 Toshiba Corp Bonding tool and ultrasonic flip-chip bonding equipment
JP4598968B2 (en) * 2001-02-28 2010-12-15 株式会社東芝 Bonding tool, bonding apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP4880617B2 (en) * 2005-01-03 2012-02-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Gap adjustment of ultrasonic welding system
JP2011113983A (en) * 2009-11-23 2011-06-09 Toyota Motor Corp Method of inspecting tool and method of manufacturing inverter

Also Published As

Publication number Publication date
JP3565063B2 (en) 2004-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4926045B2 (en) Method and ultrasonic welding apparatus for measuring and / or adjusting vibration amplitude of an ultrasonic oscillator
US6439447B1 (en) Bump joining judging device and method, and semiconductor component production device and method
US7218030B2 (en) Oscillating apparatus
WO2003047844A1 (en) Ultrasonic vibration welding device and ultrasonic vibration horn
JP3565063B2 (en) Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components
JPH06216202A (en) Wire bonding device
US6672503B2 (en) Method of bonding wires
JPH112643A (en) Equipment for inspecting frequency characteristic of acceleration sensor
JP3613087B2 (en) Abnormality detection apparatus and abnormality detection method for ultrasonic transducer
KR20160134992A (en) Ultrasonic Welding System and method of controlling the same
JPH10154722A (en) Multi-frequency ultrasonic wire bonder and bonding method
JP3818166B2 (en) Ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method
JP3897937B2 (en) Bonding method
JP4350242B2 (en) Ultrasonic vibration generating apparatus and method, and bump bonding apparatus
CN113677473A (en) Device for determining the state of an ultrasonic welding process
JP3189566B2 (en) Inspection apparatus for soldered state and inspection method for soldered state
JP2005332850A (en) Wire bonding apparatus
JP3854857B2 (en) Ultrasonic vibration oscillator and component joining method
JPH0671226A (en) Ultrasonic wave generator
JPH0427017B2 (en)
JP3399679B2 (en) Wire bonding apparatus and wire bonding method
JP2977028B2 (en) Method and apparatus for monitoring vibration state of ultrasonic wire bonding apparatus
JP2976602B2 (en) Wire bonding method
JP2022061631A (en) Ultrasonic bonding device, control device and control method
JPH0360881A (en) Ultrasonic welding machine

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040302

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040518

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040531

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080618

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees