JP2001149865A - 超音波振動発生装置及び方法、並びにバンプ接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプ接合に最適な周波数で迅速かつエネル
ギー効率の良く接合を行う、超音波振動発生装置及び方
法、並びにバンプ接合装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 パルス波形生成回路１３０，実効値変換
回路１３１、ＣＰＵ２３２、正弦波発生部１３７、乗算
型Ｄ／Ａ変換器１３８を備え、電圧が印加され超音波振
動する超音波振動子１２０に対する超音波振動の制御を
デジタル演算処理にて行うようにし、さらに超音波振動
子へ供給する電圧制御を自然対数関数的な変化にて行う
ようにした。よって、単に目標電圧へ一気に上昇させる
従来の場合に比べてより迅速かつ確実にバンプ接合を行
うことができ、エネルギー効率の良いバンプ接合制御が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、突起電極であるバ
ンプを電極上に接合するときに上記バンプに付与する超
音波振動を発生する超音波振動発生装置、及び該超音波
振動発生装置にて実行される超音波振動発生方法、さら
に、上記超音波振動発生装置を備えたバンプ接合装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、モバイル通信機器等に使用される
電子部品には、小型化、軽量化、及び高周波化がますま
す要求されてきている。このような中、半導体実装分野
では、上記小型化に伴う電極間等における狭ピッチ化、
及びタクト高速化、さらに弱耐熱材料の使用に伴う低温
ボンディング化が求められている。これらを実現するた
めには、例えばバンプ等を電極に形成するときのボンデ
ィングにおける荷重を小さくし、ＩＣに与える熱を低く
し、すなわち総じてエネルギーを小さくしていく必要が
ある。一方、上記ボンディングの強度を保つためには、
上記バンプを電極に接合させるときに該バンプに作用さ
せる超音波振動エネルギーを大きくしていく必要があ
る。これらの実現のためには、実装機に搭載されている
超音波振動子は、より効率よくかつ高速に、かつより高
周波にて振動することが要求される。

【０００３】図３３には、上記超音波振動子を発振させ
る超音波振動発生装置１０の現状における主な構造を示
している。即ち、超音波振動発生装置１０は、超音波振
動子２０を超音波振動させるための、パワーアンプ２
１、トランス２２、ＶＣＯ（ボルテージコントロールオ
ッシレータ）２３、及びＶＣＡ（ボルテージコントロー
ルアンプリファイヤー）２４と、超音波振動子２０にお
ける超音波振動の周波数をフィードバック制御するため
の、電圧電流検出部２５、ＰＬＬ（フェーズロックルー
プ）回路２６、及びループフィルタ２７と、超音波振動
子２０における超音波振動の振幅を変化させるための、
実効値検出部２８、目標値発生器２９、及び差動アンプ
３０とを有する。又、超音波振動子２０は、圧電素子を
有し、目標値で例えば６４ｋＨｚの超音波振動を発生す
るように、上記圧電素子へ正弦波にてなる電圧が印加さ
れる。又、電極とバンプとを強固かつ効率的に接合させ
るためには、超音波振動子２０における固有振動数、つ
まり共振状態にて超音波振動子２０を振動させる必要が
ある。

【０００４】パワーアンプ２１及びトランス２２は、超
音波振動子２０を直接駆動する回路部分であり、上記圧
電素子へ上記電圧を印加する。上記電圧電流検出部２５
は、上記圧電素子を有する超音波振動子２０へ電圧が印
加され、超音波振動子２０が超音波振動しているときに
おける超音波振動子２０の電圧及び電流を検出する。上
述のように超音波振動子２０には正弦波にてなる電圧が
印加されるが、超音波振動子２０の場合、電圧電流検出
部２５にて検出される電圧及び電流の各位相は、振動開
始したときには、若干のずれが生じる。上記共振状態に
て超音波振動子２０を振動させるためには、上記ずれを
無くし電圧及び電流の各位相を一致させることが必要で
ある。上記ＰＬＬ回路、上記ループフィルタ２７、及び
上記ＶＣＯ２３は、上記一致を図るように動作する。つ
まり、ＰＬＬ回路２６は、電圧電流検出部２５から送出
される電圧及び電流の各正弦波をそれぞれデジタル変換
してパルス波とし、各パルス波における位相のずれが無
くなるように動作し、ローパスフィルタであるループフ
ィルタ２７を介してＶＣＯ２３にて上記ずれが無くなる
ように電圧の周波数を変化させる。

【０００５】上記実効値検出部２８は、電圧電流検出部
２５から送出されている電圧、電流の波形に基づき実効
値を検出し、かつＡＣからＤＣに変換して電力値として
差動アンプ３０に供給する。該差動アンプ３０には、目
標値発生器２９から上記振幅を変化させるため所望の振
幅に対応した電力が供給されており、差動アンプ３０
は、実効値検出部２８と目標値発生器２９との各電力の
偏差に応じた値の電圧をＶＣＡ２４へ供給する。ＶＣＡ
２４では、ＶＣＯ２３から供給される電圧の周波数に関
する情報と差動アンプ３０から供給される電圧の振幅に
関する情報とに基づいて、目標の振幅を有し上記位相差
を是正するようにパワーアンプ２１へ供給する電圧を制
御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の構
成では、上記ＰＬＬ回路２６はデジタル信号を処理し、
その他の構成部分はアナログ信号を処理する。上記目標
値発生器２９では、上述のように超音波振動子２０へ印
加する電圧の振幅を目標値に調整するに際し、時間経過
とともに電圧値を変化させていくが、該電圧値変化もア
ナログ処理にて行なわれる。よって、目標値発生器２９
が有する上記電圧値変化用のランプ関数又はステップ関
数は、アナログ回路であるゆえ回路構成上の制約から数
パターンしか持つことができない。よって、エネルギー
効率良く、目標の振幅に到達するためのパターンを作成
することは困難である。

【０００７】さらに又、従来の構成は、ＰＬＬ方式なの
でループフィルタ２７が必要となり、該ループフィルタ
２７はローパスフィルタであることから、遅れを発生し
て、上記位相のロック、つまり上記位相のずれがなくな
り、上記共振状態になるまでに長い時間を要する。具体
的には、超音波振動子２０における周波数を６４ｋＨｚ
としたとき、上記位相ロックまで約１００ｍｓを要す
る。上記超音波振動発生装置１０を備えた、例えばバン
プ形成装置においては、一つのバンプ形成に許容される
タクトは約１０ｍｓであることから、上記１００ｍｓの
値は論外な値である。よって、従来、例えばバンプ形成
装置においては、生産に入る前にテストバンプ形成を行
うことで上記位相ロックの状態となるような周波数を得
て、実際の生産時には、上記ＰＬＬ回路２６を有するフ
ィードバック回路部分を機能させずに、上記位相ロック
状態の周波数にて超音波振動子２０を超音波振動させて
バンプ接合を行っているのが現実である。したがって、
従来では、バンプ接合が確実に行われない場合も生じる
可能性があるという問題がある。又、将来的には、超音
波振動子２０における周波数を６４ｋＨｚを超える、例
えば１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚのような周波数が要求
されることが考えられる。そのような場合に、従来の構
成ではさらに上記位相ロックに時間を要してしまう。本
発明はこのような問題点を解決するためになされたもの
で、バンプ接合に最適な周波数にて確実に早く振動させ
る周波数制御によりバンプ接合が確実に行われ、及びエ
ネルギー効率の良い振幅制御が行われる、超音波振動発
生装置及び方法、並びにバンプ接合装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１態様の超音
波振動発生装置によれば、電圧が印加され超音波振動す
る超音波振動子に対する超音波振動の制御をデジタル演
算処理にて行う超音波振動発生装置において、上記超音
波振動子へ印加する上記電圧を自然対数関数に従い時間
経過とともに徐々に減少変化させることを特徴とする。

【０００９】又、上記自然対数関数は、上記超音波振動
子の発振開始から終了までにて得られる上記超音波振動
子の電圧プロファイルを複数回更新して得られるように
することもできる。

【００１０】又、上記更新により得られた上記電圧プロ
ファイルにおける上記自然対数関数における指数は、−
２ξωｎｔであり、ここで、ξは減衰率、ωｎは定数、
ｔは時間であるようにすることもできる。

【００１１】又、超音波振動している上記超音波振動子
から得られる電圧及び電流の各実効値に基づいてインピ
ーダンスを求め、上記超音波振動子への電圧の印加開始
直後について上記インピーダンスに基づいて上記超音波
振動子へ印加する電圧の周波数を変化させる実効値判断
部をさらに備えることもできる。

【００１２】又、上記実効値判断部は、電圧の上記印加
開始直後について上記インピーダンスが目標値を超える
ときに用いる設定済みの周波数を格納したメモリを備
え、上記インピーダンスが目標値を超えるときには上記
設定済みの周波数を送出することもできる。

【００１３】又、上記超音波振動子へ供給する電圧の周
波数を変化させながら、それぞれの上記周波数毎に、上
記超音波振動子から得られる電圧及び電流の各実効値に
基づいてインピーダンスを求め、上記超音波振動子にお
けるインピーダンス特性を求めるインピーダンス特性測
定部をさらに備えることもできる。

【００１４】又、本発明の第２態様の超音波振動発生方
法によれば、電圧が印加され超音波振動する超音波振動
子に対する超音波振動の制御をデジタル演算処理にて行
う超音波振動発生方法において、上記超音波振動子へ印
加する上記電圧を自然対数関数に従い時間経過とともに
徐々に減少変化させることを特徴とする。

【００１５】又、本発明の第３態様のバンプ接合装置に
よれば、上記第１態様の超音波振動発生装置と、上記超
音波振動発生装置から供給される正弦波形の入力電圧に
て超音波振動してバンプの接合を行う振動子と、を備え
たことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態である超音波振
動発生装置、及び該超音波振動発生装置にて実行される
超音波振動発生方法、並びに上記超音波振動発生装置を
備えたバンプ接合装置について、図を参照しながら以下
に説明する。尚、各図において同じ構成部分については
同じ符号を付している。

【００１７】上記バンプ接合装置としては、図２６に示
すようなバンプ形成装置１０１及び図３１に示すような
フリップチップ実装装置１１１の形態がある。バンプ形
成装置１０１は、上述の超音波振動子２０に相当する超
音波振動子１２０を有するバンプ形成ヘッド１０２と、
上記超音波振動発生装置１７０を有する制御装置１８０
とを備え、当該バンプ形成装置１０１に搬入されたＩＣ
チップ１０３の電極上に、図２８〜図３０に示す動作に
てバンプを形成する装置である。即ち、超音波振動子１
２０の先端部分には、図２７に示すように金線１０４が
供給され、該金線１０４は、図２８に示すように溶融さ
れ溶融ボール１０４ａを形成する。次に、図２９に示す
ように溶融ボール１０４ａはＩＣチップ１０３の電極１
０５上へ押圧される。このとき上記超音波振動発生装置
１７０にて溶融ボール１０４ａには超音波振動が与えら
れ、溶融ボール１０４ａと電極１０５との接合が図られ
る。そして図３０に示すように、金線１０４が切断され
電極１０５上にバンプ１０６が形成される。尚、ＩＣチ
ップ１０３の一例は、例えば５×５ｍｍの大きさにてな
り、電極１０５を１５０個程有しており、各電極上にバ
ンプが形成されている。又、形成されたバンプ１０６の
直径は約４０μｍである。

【００１８】又、上記フリップチップ実装装置１１１
は、図３２に示すように、上述の超音波振動子２０に相
当する超音波振動子１１３を有するバンプボンディング
ヘッド１１２と、上記超音波振動発生装置１７０を有す
る制御装置１８１とを備え、当該フリップチップ実装装
置１１１に搬入されたＩＣチップ１１４を基板上にフリ
ップチップ実装する装置である。ＩＣチップ１１４に
は、一又は複数のバンプが形成されており、バンプボン
ディングヘッド１１２に保持されたＩＣチップ１１４が
上記基板上に押圧され、該押圧時に、超音波振動発生装
置１７０によって超音波振動子１１３が超音波振動して
ＩＣチップ１１４を超音波振動させ、バンプと上記基板
上の電極との接合が行われる。このように上記超音波振
動発生装置１７０は、バンプ形成装置１０１及びフリッ
プチップ実装装置１１１のどちらの装置にも装着可能で
ある。尚、以下に説明する本実施形態では、バンプ形成
装置１０１に設けた場合を例に採っている。

【００１９】第１実施形態；上記超音波振動発生装置１
７０について説明する。超音波振動発生装置１７０は、
超音波振動子１２０を超音波振動させるための、パワー
アンプ１２１及びトランス１２２、さらには超音波振動
子１２０における超音波振動の周波数をフィードバック
制御するための、電圧電流検出部１２５、パルス波形生
成回路１３０、ＣＰＵ１３２、及び正弦波発生部１３
７、さらには超音波振動子２０における超音波振動の振
幅を変化させるための、実効値変換部１３１、ＣＰＵ１
３２、及び乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８を有する。尚、上
記超音波振動子１２０は上述の超音波振動子２０に相当
し、上記パワーアンプ１２１は上述のパワーアンプ２１
に相当し、上記トランス１２２は上述のトランス２２に
相当し、上記電圧電流検出部１２５は上述の電圧電流検
出部２５に相当する。よって、これらの構成及び動作に
ついて、ここでの説明は省略する。尚、超音波振動子１
２０は、本実施形態においても、圧電素子を有し、目標
値で例えば６４ｋＨｚの超音波振動を発生するように上
記圧電素子へ正弦波にてなる電圧が印加される。

【００２０】上記パルス波形生成回路１３０は、上記電
圧電流検出部１２５から供給されるアナログ信号で正弦
波にてなる、超音波振動子１２０から得られた電圧波形
及び電流波形に基づいてゼロクロス点を検出するととも
に、上記電圧及び電流をデジタル値に変換してそれぞれ
パルス波形に変換する。上述したように超音波振動子１
２０が共振周波数にて振動するまでは、超音波振動子１
２０から得られる電圧波形及び電流波形には位相ずれが
存在するので、それぞれの上記パルス波形においても位
相のずれが存在する。

【００２１】上記電圧及び電流の各パルス波形は、ＣＰ
Ｕ１３２に備わる位相ずれ量生成部１３２２に供給され
る。位相ずれ量生成部１３２２は、ＣＰＵ１３２の内部
クロックを使用して、上記電圧及び電流の各パルス波形
における位相のずれ量に相当する上記クロックを計数す
る。即ち、上記電圧の位相を表すパルス信号の立ち上が
りで上記計数を開始し、上記電流の位相を表すパルス信
号の立上がりで計数を停止して、この間の上記クロック
数をカウントする。該計数値はＣＰＵ１３２に備わる周
波数積分制御部１３２５に供給される。尚、該計数値は
正の数のみならず、負の数の場合もある。該周波数積分
制御部１３２５は、被加算周波数に上記計数値を加算
し、得たデジタル値にてなる積算周波数を上記正弦波発
生部１３７に備わる累積加算器１３７１へ送出する。こ
のようにして上記位相ずれが無くなるように、超音波振
動子１２０へ供給する入力電圧の周波数を繰り返し修正
していくが、上記被加算周波数は各修正段階にて元とな
る周波数をいう。例えば、第１回目の修正段階における
被加算周波数は、本実施形態では上記６４ｋＨｚであ
り、上記計数値が２であり、該計数値に乗算する定数Ｋ
ｆを例えば１とすれば、第２回目の修正段階における被
加算周波数は６６（＝６４＋１×２）ｋＨｚとなる。

【００２２】正弦波発生部１３７は、上記累積加算器１
３７１と、波形メモリ１３７２と、Ｄ／Ａ変換器１３７
３とを備え、いわゆるシンセサイザー等と同様の構成を
有し、超音波振動子１２０へ供給する電圧波形の周波数
の制御をデジタル直接合成方式で行う部分である。上記
累積加算器１３７１は、上述のように周波数積分制御部
１３２５から供給される修正用の上記積算周波数値を加
算し、該加算値をアドレスデータとして波形メモリ１３
７２へ送出する回路である。該累積加算器１３７１は、
正弦波の１周期分に相当するアドレスを送出した時点で
オーバーフローし、最初のアドレスに戻る。周波数のデ
ジタルデータが大きくなればその分アドレスの更新が比
例して速くなる。これにより、デジタルデータにより周
波数を瞬時に制御できる。波形メモリ１３７２は、図５
に示すように、正弦波のデジタル値の一周期分を表すデ
ータを格納したＲＯＭ（リードオンリーメモリ）であ
る。このような波形メモリ１３７２へ上記累積加算器１
３７１から供給されるデータに応じた周波数を有する正
弦波を波形メモリ１３７２は送出する。波形メモリ１３
７２から送出された修正用の周波数を有する波形データ
は、Ｄ／Ａ変換器１３７３にてアナログ信号に変換さ
れ、電圧波形の周波数を修正する修正周波数にてなる正
弦波形を乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８へ送出される。

【００２３】このようにパルス波形生成回路１３０、位
相ずれ量生成部１３２２、周波数積分制御部１３２５、
及び正弦波発生部１３７を有することで、超音波振動子
１２０から得た電圧及び電流の位相のずれを一致させる
ため、超音波振動子１２０へ供給する電圧波形の周波数
を得るための演算は、すべてデジタル信号にて処理が行
われる。よって、従来のようにＰＬＬ方式を用いておら
ず、又、正弦波発生部１３７を備えデジタル直接合成方
式で行うので、遅延は発生しない。したがって、超音波
振動子１２０が共振点で振動するように、バンプの接合
を行いながら超音波振動子１２０へ供給する電圧波形の
周波数の調整を行うことができるので、従来に比べてバ
ンプ接合を確実に行うことができる。

【００２４】又、実効値変換部１３１は、電圧電流検出
部１２５から供給されるアナログ信号で正弦波にてなる
電圧及び電流に基づいて、該電圧及び電流の各実効値を
求め、ＡＣからＤＣに変換し、ＣＰＵ１３２に備わるＡ
／Ｄ変換器１３２１へ送出する。このように実効値変換
部１３１は、上記電圧及び電流の各実効値を求めてＡ／
Ｄ変換器１３２１へ送出することができるが、超音波振
動子１２０へ供給する電流値が超音波振動の振幅に影響
を及ぼすことから、本実施形態では、実効値変換部１３
１は、上記電流の実効値をＡ／Ｄ変換器１３２１へ送出
している。よって以下の説明では電流をＡ／Ｄ変換器１
３２１へ送出した場合を例に採る。勿論、これに限定さ
れるものではなく、電圧、電力、又は、インピーダンス
によるフィードバックも可能である。

【００２５】Ａ／Ｄ変換器１３２１にてデジタル変換さ
れた上記電流の実効値は、ＣＰＵ１３２に備わる偏差部
１３２６に供給される。偏差部１３２６には、該ＣＰＵ
１３２に備わるメモリ１３２３に格納されている、時間
経過とともに変化する目標となる電流振幅の実効値デー
タが上記メモリ１３２３から供給されている。よって、
偏差部１３２６は、Ａ／Ｄ変換器１３２１から供給され
た電流の実効値と、上記目標電流振幅実効値との偏差を
求め、該偏差を示す値を、ＣＰＵ１３２に備わる比例制
御部１３２７及び振幅積分制御部１３２８に供給する。
尚、電圧振幅値生成部の機能を果たす一例が、上記偏差
部１３２６、比例制御部１３２７、及び振幅積分制御部
１３２８にて構成される部分である。本実施形態では、
ＣＰＵ１３２内で上記電流実効値はデジタル値にて処理
されるので、上記目標電流振幅実効値もデジタル値にて
処理するのが便利である。よって、メモリ１３２３に
は、例えば図６及び図７に示すように、時間経過ととも
に変化する目標電流振幅実効値データを多数、格納する
ことができる。したがって、上述したように従来、アナ
ログ回路にて振幅制御を行っていたため、上記ランプ関
数やステップ関数は数パターンしか持つことができず、
エネルギー効率の劣る制御しかできなかったが、本実施
形態によれば、図６及び図７に示すように、例えばバン
プの大きさ等に対応して、バンプ接合の時間経過と超音
波振動の最適な振幅との関係を表すデジタル値にてなる
目標電流振幅実効値データを種々用意してメモリ１３２
３に格納しておくだけで良いことから、エネルギー効率
の良い制御が可能となる。

【００２６】比例制御部１３２７及び振幅積分制御部１
３２８は、制御工学にて一般的に用いられる公知の制御
部であり、比例制御部１３２７は上記偏差を示す値がゼ
ロになるように振幅値を求め、振幅積分制御部１３２８
は、上記偏差を示す値の積算値を送出する。そしてＣＰ
Ｕ１３２は、比例制御部１３２７及び振幅積分制御部１
３２８からの出力値を合わせて電圧振幅値として上記乗
算型Ｄ／Ａ変換器１３８へ送出する。

【００２７】乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８は、デジタル値
にてなる電圧振幅値と、アナログ波形にてなり、上記修
正周波数にてなる正弦波形の電圧とを乗算し、所望の振
幅を有し、かつ超音波振動子１２０の超音波振動の周波
数を調整する上記修正周波数を有する正弦波の電圧をパ
ワーアンプ１２１へ送出する。

【００２８】上述した、周波数及び振幅の制御が、上記
共振状態の達成終了まで繰り返し実行される。ＣＰＵ１
３２には、該繰り返し動作のタイミングを発生するため
のインターバルタイマ１３２４が備わる。該インターバ
ルタイマ１３２４の動作にて、図３に示すように上記周
波数及び振幅の一連の制御動作Ａが、図４に示す時間間
隔にて実行される。

【００２９】尚、上述の説明では、ＣＰＵ１３２内に備
わる、位相ずれ量生成部１３２２、周波数積分制御部１
３２５、偏差部１３２６、比例制御部１３２７、及び振
幅積分制御部１３２８について、ＣＰＵ１３２内にハー
ドウエア的に設けたように記載している。勿論このよう
に構成することもできるが、本実施形態では、各部の動
作をソフトウエアにて制御している。

【００３０】以上のように構成されるバンプ形成装置１
０１、特に超音波振動発生装置１７０の動作について以
下に説明する。尚、以下の動作は、超音波振動発生装置
１７０を有する制御装置１８０にて制御される。バンプ
形成装置１０１に備わる搬送装置にて、バンプが形成さ
れるＩＣチップ１０３が当該バンプ形成装置１０１に搬
入され、さらにバンプ形成ヘッド１０２近傍へ配置され
る。以後、図２８〜図３０を参照して上述したように、
バンプ形成ヘッド１０２は、ＩＣチップ１０３の電極１
０５上へバンプを形成していく。このとき、図２９に示
す溶融ボール１０４ａが電極１０５へ押圧されていると
きに、超音波振動発生装置１７０の制御により、バンプ
形成ヘッド１０２に備わる超音波振動子１２０が上記共
振状態にて振動可能なように、超音波振動子１２０の超
音波振動が制御される。

【００３１】上記超音波振動の作用を開始した時点で
は、超音波振動子１２０は、ＣＰＵ１３２に予め設定さ
れている周波数、本実施形態では６４ｋＨｚ、及び後述
のステップ３２にて求まる振幅値を有する正弦波の電圧
がパワーアンプ１２１及びトランス１２２を介して超音
波振動子１２０へ供給され、超音波振動する。超音波振
動の開始後、図８に示すステップ（図内では「Ｓ」にて
示す）１では、電圧電流検出部１２５にて超音波振動子
１２０の電圧及び電流が検出され、ステップ２では、パ
ルス波形生成回路１３０にてゼロクロス点が検出され
て、ステップ１にて検出された電圧及び電流値がデジタ
ル変換される。次のステップ３及びステップ４では、Ｃ
ＰＵ１３２にて、ステップ２にてデジタル変換された電
圧及び電流のパルス信号について、位相のずれに相当す
るＣＰＵ１３２内のクロックが計数される。

【００３２】次のステップ５では、ＣＰＵ１３２にて、
上記被加算周波数と、上記位相差を表す計数値に定数Ｋ
ｆを乗算した値とが加算され、ステップ６にてＣＰＵ１
３２から正弦波発生部１３７へ送出される。ステップ７
では、正弦波発生部１３７にて上述したように修正周波
数が生成される。

【００３３】一方、上述のステップ１〜ステップ７の動
作と並行して、図９に示すステップ１１〜ステップ１６
が実行される。即ち、ステップ１１では、実効値変換部
１３１にて本実施形態では上記電流の実効値について交
流から直流へ変換され、ＣＰＵ１３２へ送出される。次
のステップ１２では、ＣＰＵ１３２にて上記電流実効値
がデジタル変換され、次のステップ１３にて、メモリ１
３２３から読み出した上記目標電流振幅実効値と、デジ
タル値にてなる電流実効値との偏差が求められる。次の
ステップ１４では、求めた上記偏差を示す値と、偏差積
算値とが加算され、新たな偏差積算値として設定され
る。次のステップ１５では、ステップ１３にて求めた偏
差を示す値に定数Ｋｐを乗算した値と、上記新偏差積算
値に定数Ｋｉを乗算した値とが加算され、ステップ１６
にてデジタル値にてなる電圧振幅値として乗算型Ｄ／Ａ
変換器１３８へ送出される。

【００３４】乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８では、図１１に
示すように、ステップ２１にて、正弦波発生部１３７か
ら供給された上記修正周波数を有する正弦波と、ＣＰＵ
１３２から供給された上記電圧振幅値とが乗算され、乗
算値はアナログ変換されてパワーアンプ１２１へ送出さ
れる。次のステップ２２ではパワーアンプ１２１及びト
ランス１２２にて電力増幅がなされ、次のステップ２３
では増幅された電力にて超音波振動子１２０が超音波振
動される。そして、上述したようにインターバルタイマ
１３２４による時間間隔にて、再び、ステップ１へ戻
り、上述の各動作が繰り返される。

【００３５】このように本実施形態によれば、超音波振
動子１２０を共振状態にて振動させるためのフィードバ
ック制御について、超音波振動子１２０の電圧及び電流
の位相、並びに各実効値をデジタル値で収集可能で、デ
ジタル演算するように構成したことより、従来のアナロ
グ演算のように回路構成等の制約がなくなり様々な柔軟
な制御が可能となり、従来のような遅延が発生せず、バ
ンプ接合中でも振動制御が可能である。よって、バンプ
接合品質を従来に比べて向上させることができる。又、
上記デジタル値を用いてフィードバック制御を行うこと
から、時間経過とともに目標電流振幅実効値を変化させ
たデータを多数用意することができ、エネルギー効率良
くバンプ接合を実行することができる。

【００３６】第２実施形態；上述した実施形態の変形例
として、ＣＰＵ１３２に代えてＣＰＵ２３２を設けるこ
とができる。ＣＰＵ２３２は、ＣＰＵ１３２にフィード
フォワード制御部２３２１、インピーダンス特性測定部
の機能を果たす一例としてのホーン良否自動判定部２３
２２、実効値判断部２３２３、及び当該ＣＰＵ２３２の
外部から例えばパラレルデータの供給を受けるＩ／Ｏポ
ート２３２４を備える。このようなＣＰＵ２３２を設け
た場合の構造及び動作について以下に説明する。尚、Ｃ
ＰＵ１３２と同一の構成及び動作を行うＣＰＵ２３２内
の構成部分についてはＣＰＵ１３２と同一の符号を付し
その説明を省略する。

【００３７】いかに速くかつ確実にバンプの接合を行う
ためには、超音波振動子１２０へ供給する電圧を、図１
３に示すように一定の振幅を有する正弦波の形態でその
包絡線が一定の電圧値Ｖ１であるようなステップ関数的
に一気に目標振幅まで立ち上げるのが良いように思われ
る。しかしながら、出願人の実験によれば、上記ステッ
プ関数的に電圧を超音波振動子１２０へ印加しても良好
な結果は得られず、図１４に実線で示す包絡線のよう
に、対数関数的に電圧を印加すると、より迅速にかつ確
実にバンプ接合が可能となることがわかった。

【００３８】このことは、以下のように論証することが
できる。超音波振動子１２０を電気的にモデル化する
と、超音波振動子１２０の等価回路は、コイル、抵抗、
コンデンサを有する、いわゆるＬＲＣ回路となり、入力
を電圧、出力を電流とすると図１５に（ａ）に示す２次
の伝達関数となる。ここで、「Ｖ」は上記ＬＣＲ回路に
印加される電圧、「Ｓ」はラプラス変換における複素
数、「ξ」は減衰率、「ωｎ」は定数である。この正弦
波を入力したときの過渡項は（−ξωｎ）のＥＸＰつま
り自然対数関数と正弦波との掛け算で表され、上記ＬＣ
Ｒ回路へ供給する電流振幅の立ち上がりは指数を（−ξ
ω）とした自然対数関数となる。上記電流の立ち上がり
を速くするためには、上記（ａ）の伝達関数の上記過渡
項、つまり分母をキャンセルするように、正弦波を変化
させれば良い。正弦波入力の周波数が共振周波数である
とき、正弦波をＥＸＰ関数で変化させる、図１５に
（ｂ）にて示す電圧プロファイルと、上記ＬＣＲ回路の
伝達関数（ａ）と、図１５に（ｃ）にて示す電圧プロフ
ァイルの伝達関数とに注目すれば、元々の過渡項がキャ
ンセルできる。図１６に示す極配置からは、極が現状よ
りも遠くなるので電流の立ち上がりが速くなる事が分か
る。立ち上がりの速さは（−２ξωｎ）のＥＸＰで立ち
上がる。又、対数関数の指数が、上記−２ξωｎｔのと
き、上記キャンセルが行われるので、最も速く電流振幅
を立ち上がらせることができる。

【００３９】そこで本第２実施形態では、ＣＰＵ２３２
には、上述の偏差部１３２６の送出する、上記Ａ／Ｄ変
換器１３２１から供給された電流の実効値と上記目標電
流振幅実効値との偏差を示す値が供給される、フィード
フォワード制御部２３２１を設けている。該フィードフ
ォワード制御部２３２１には、メモリ２３２１１を備
え、該メモリ２３２１１には、図１４及び図１８から図
２０を参照して下記に説明するように図１７に示す包絡
線を描くような電圧プロファイルを格納しておき、超音
波振動子１２０の電流及び電圧の実効値のサンプリング
毎にデータを更新して乗算型Ｄ／Ａ変換器にデータを与
えれば、超音波振動子１２０へ供給する電流を速く立ち
あげる事が可能である。尚、下記に説明するように、上
記図１７に示す包絡線は、上述のように自然対数関数に
て示される曲線でありその指数が上記（−２ξωｎｔ）
である曲線に結果的になる。尚、ここで、ｔは時間であ
る。

【００４０】即ち、図１８から図２０にて、それぞれ実
線で示す曲線が第１回目の試行発振にて得られた電流、
目標電流値から実効値を引いた偏差、該偏差が表す電流
値を電圧値に変換するための定数Ｋを用いて得た電圧の
各パターンである。尚、上記試行発振とは、上記メモリ
２３２１１に格納する上記電圧プロファイルを得るため
に、超音波振動子１２０をＯＦＦ状態からＯＮ状態と
し、再びＯＦＦ状態に戻すまでの動作をいう。又、上記
定数Ｋは、いわゆるフィードフォワード制御にて用いら
れる定数であり、超音波振動子１２０に応じて種々変化
する。本実施形態では、１以下、特に０．１を用いてい
る。又、図１４及び図２０はともに包絡線として示され
ている。

【００４１】図２０に実線にて示される、第１回目の試
行発振にて得られた電圧は、図１４に点線にて示す当初
の電圧としてのＶ１に加算され、図１４に示すようにＶ
２から始まる電圧プロファイルが作成される。得られた
電圧プロファイルは上記メモリ２３２１１に格納され
る。そして再度上記試行発振を行い、得られた、図２０
に点線にて示される電圧が上記Ｖ２から始まる電圧に加
算される。つまり、メモリ２３２１１に格納されている
電圧プロファイルが更新される。該動作を繰り返し行う
ことで、徐々に、電圧プロファイルは、自然対数関数に
て示される曲線でありその指数が上記（−２ξωｎｔ）
である、図１７に示すような曲線に収束する。尚、出願
人の実験では、約１０回程、上記試行発振を行うことで
上記指数が上記（−２ξωｎｔ）である電圧プロファイ
ルを得ることができた。よって、上述のように、メモリ
２３２１１には、究極的に、図１７に示すような自然対
数関数にて示される曲線でありその指数が上記（−２ξ
ωｎｔ）である電圧プロファイルが格納されることにな
る。そして、このようなフィードフォワード制御部２３
２１から送出される上記電圧プロファイル、比例制御部
１３２７、及び振幅積分制御部１３２８から情報が加算
させた電圧が乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８に電圧振幅とし
て供給される。該動作については、図１０を参照して以
下に説明する。このようにフィードフォワード制御部２
３２１を設けることで、より迅速にかつ確実にバンプ接
合が可能となる。

【００４２】このようにフィードフォワード制御部２３
２１を設けた場合の動作について、第１実施形態にて説
明した図９、並びに図１０及び図１１を参照して以下に
説明する。電圧の振幅制御において、図９を参照して説
明したようにステップ１、ステップ１１〜ステップ１４
が実行され、次の、図１０に示すステップ３２では、ス
テップ１３にて求めた偏差を示す値に定数Ｋｐを乗算し
た値と、上述のステップ１４で求めた新たな偏差積算値
に定数Ｋｉを乗算した値と、さらに本第２実施形態では
上記メモリ２３２１１に格納されている電圧プロファイ
ルから得たフィードフォワード値に定数Ｋｆを乗算した
値とを加算し、電圧振幅値とする。上記フィードフォワ
ード値について説明する。上述の説明では、理解を容易
にするためメモリ２３２１１には上記電圧プロファイル
が格納される、と記したが、詳しくは、上記電圧プロフ
ァイルの時間経過に相当するアドレスと、上記電圧プロ
ファイルに基づいて、上記アドレスにて求まるフィード
フォワード値との関係情報として格納されている。よっ
て、例えば、第１回目のサンプリング、つまり上述のイ
ンターバルタイマーによる間隔によるサンプリングで
は、アドレス０に対応する上記フィードフォワード値が
上記定数Ｋｆと乗算されるのに用いられる。第２回目の
サンプリングの際には、アドレス１に対応する上記フィ
ードフォワード値が用いられ、以後同様にして、第ｎ回
目のサンプリングの際には、アドレス（ｎ＋１）に対応
する上記フィードフォワード値が用いられる。尚、上記
フィードフォワード値を求めるための上記サンプリング
の対象となる上記電圧プロファイルは、図１７に示すよ
うな自然対数関数にて示される曲線でありその指数が上
記（−２ξωｎｔ）である究極的な電圧プロファイルの
みならず、上記試行発振回数が初期、中期等の段階にお
ける、つまり上記究極的な電圧プロファイルに至るまで
における未完全な電圧プロファイルの場合も勿論ある。

【００４３】上述のようにして、あるサンプリングにて
得られた上記フィードフォワード値は、例えば上記フィ
ードフォワード制御部２３２１に含まれるフィードフォ
ワードメモリ２３２１２に格納される。ステップ３３で
は、該フィードフォワードメモリ２３２１２に格納され
ているフィードフォワード値の更新が行われる。つま
り、現在格納されているフィードフォワード値と、今回
のサンプリングにて得られた偏差を示す値とを加算し、
該加算値を次回のサンプリング時にフィードフォワード
値として使用するため、上記加算値を上記フィードフォ
ワードメモリ２３２１２に格納する。そしてステップ３
４では、メモリ２３２１１に格納されている、上記アド
レスと上記フィードフォワード値との上記関係情報にお
ける上記アドレスを一つ進め、上述した図９に示すステ
ップ１６へ進む。このようにフィードフォワード制御部
２３２１を設けることで、迅速かつ確実にバンプ接合を
可能とするための、超音波振動子１２０へ供給する電圧
のプロファイルに基づいて、電圧供給が行われることか
ら、第１の実施形態に比べてより迅速かつ確実にバンプ
接合を行うことができる。

【００４４】このようにＣＰＵ２３２から送出された電
圧振幅のデータは、上述したように乗算型Ｄ／Ａ変換器
１３８へ供給され、乗算型Ｄ／Ａ変換器１３８では図１
１を参照して説明したように動作する。

【００４５】次に、実効値判断部２３２３について説明
する。上述のようにして電圧振幅及び周波数の制御され
た電圧が超音波振動子１２０へ供給され、電流及び電圧
の実効値が実効値変換回路１３１にて得られる。このと
き実際には、超音波振動子１２０への電圧の供給開始時
より直ちに電圧の実効値は立ち上がるが、電流の実効値
の立ち上がりは遅れる。よって、電流実効値のパルス高
さが不十分な状態のときには、位相ずれ量生成部１３２
２にて正確な位相ずれ量が求められず周波数制御が満足
に行われない。そこで本第２実施形態では、実効値判断
部２３２３を設け、電流及び電圧のデジタルにてなる実
効値を実効値判断部２３２３に供給し、該電流及び電圧
の実効値からインピーダンスを求めて、該インピーダン
スが所定値に達するまでは予め定めた値を周波数積分制
御部１３２５へ供給するようにした。このように構成す
ることで、超音波振動子１２０への電圧印加開始時にお
ける周波数制御を確実に実行することができる。

【００４６】このような実効値判断部２３２３の動作に
ついて、図２４を参照して以下に説明する。ステップ４
１では、上記実効値変換回路１３１から送出され上記Ａ
／Ｄ変換器１３２１にてＡ／Ｄ変換された電流及び電圧
のそれぞれの、デジタルにてなる実効値が実効値変換回
路１３１に取り込まれる。又、ステップ４２では、位相
ずれ量生成部１３２２から供給される電圧と電流との、
デジタルにてなる位相差が実効値変換回路１３１に供給
される。尚、該位相差の取り込みは、上述した周波数制
御用に用いるものであり、当該実効値判断動作には無関
係な動作である。よって、ステップ４３にて、実効値変
換回路１３１は、電圧実効値を電流実効値にて除算して
インピーダンスを求める。次のステップ４４では、例え
ば実効値判断部２３２３に備わる内部メモリ２３２３１
に予め格納してある、時間変化と周波数との関係を示す
データを読み取る。

【００４７】次のステップ４５では、実効値変換回路１
３１は、求めた上記インピーダンス値が設定値未満か否
かを判断する。上述のように超音波振動子１２０への電
圧印加開始時には電圧実効値はほぼ正常値を、電流実効
値は微小な値を示すことから、通常、電圧印加開始時に
は上記インピーダンスの値は、上記設定値以上となる。
ステップ４５における判断において、このようにインピ
ーダンス値が設定値以上となったときには、ステップ４
８へ移行する。該ステップ４８では、上記ステップ４４
にて読み出した、当該判断時刻における周波数データを
周波数積分制御部１３２５へ送出する。このように、上
記電流実効値が十分に立ち上がらない期間にあっては、
内部メモリ２３２３１に格納してある周波数データを周
波数積分制御部１３２５へ送出することから、上記電流
実効値の立上り不十分に起因する周波数制御が不能にな
ることを防止することができる。

【００４８】一方、ステップ４５における判断におい
て、上記インピーダンス値が上記設定値未満となったと
きには、即ち、上記電流実効値が十分に立ち上がったと
判断されるときには、ステップ４６へ進む。該ステップ
４６では、フェイズロック処理、即ち実効値変換回路１
３１へ供給されている電圧位相及び電流位相とに基づい
て位相差を求めて、周波数積分制御部１３２５へ送出す
る。そして次のステップ４７では、ステップ４５にて上
記インピーダンス値が上記設定値未満となったときの電
圧周波数を上記内部メモリ２３２３１に記憶しておく。
該記憶された周波数データは、上記ステップ４４におけ
る周波数データの読み込みに用いられる。よって、次に
バンプ接合動作を行うときにおいては、この上記設定値
未満となったときの周波数データ、つまり確実にバンプ
接合が可能な周波数データが初期値になり、位相ロック
処理が行われるので、超音波振動子１２０の状態に変化
がなければ、上記ロックに要する時間は瞬時であり、た
とえ超音波振動子１２０の状態に変化があったとして
も、前回の共振周波数から大幅にずれることはないの
で、上記ロックに要する時間は速くなる。そして次のス
テップ４８では、ステップ４５にて上記電流実効値が十
分に立ち上がったと判断されたときの周波数データが周
波数積分制御部１３２５へ送出される。

【００４９】次に、ホーン良否自動判定部２３２２につ
いて説明する。上記超音波振動子１２０は超音波ホーン
という部材に取り付けられており、バンプ接合の諸条件
が変化したときや、メンテナンスのときには、超音波振
動子１２０を含めて上記超音波ホーンを付け替える場合
が生じる。該付け替えを行った場合、その取付状態の良
否を判断するために、超音波振動子１２０から得た電流
及び電圧の実効値に基づきインピーダンスを求め、該イ
ンピーダンス状態から上記良否を判断している。しかし
ながら、図３３に示すような従来の超音波振動発生装置
では、アナログ信号処理にて行っていたので、上記イン
ピーダンスを測定するためには、通信関係等で使用され
上記６４ｋＨｚを大幅に超える高周波数まで測定可能な
高価なインピーダンス測定器を接続せざるを得なかっ
た。一方、第１実施形態及び第２実施形態ともに、デジ
タル演算処理を行っていることから、上述のようにわざ
わざインピーダンス測定器を接続することなく、上記取
付状態の良否を自動的に判定することができる。即ち、
上述のように、ＣＰＵ２３２には、電圧及び電流の実効
値が供給されデジタル変換されているので、超音波振動
子１２０へ供給する電圧の周波数を変化させながら、逐
次デジタル値にてなる電流及び電圧の実効値を用いてイ
ンピーダンスを求める。このようにして求めた周波数と
インピーダンスとの関係は、図２１に示すようになる。
つまり、取り付けた超音波振動子１２０の共振周波数の
ときに、インピーダンスが最低になるような関係が得ら
れれば、上記取付状態は良好である。取付状態が不良の
場合には、共振周波数以外の周波数においてもインピー
ダンスが低くなる傾向が現れる。このように第１実施形
態及び第２実施形態ともに、デジタル演算処理を行うこ
とに起因して、取り付けた超音波振動子１２０の共振周
波数を入力することで、ホーン良否自動判定部２３２２
にて自動的に取付状態の良否を判定することが可能とな
る。よって、例えばメンテナンス時における取付状態の
良否判定を従来に比べて簡便かつ迅速に行うことがで
き、メンテナンス時間を大幅に短縮することができる。

【００５０】このようなホーン良否自動判定部２３２２
の動作について、図２５を参照して以下に説明する。ス
テップ５０では、超音波振動子１２０の制御を行うの
か、当該ホーン良否自動判定動作を行うかを判断する。
ホーン良否自動判定動作においてステップ５１では、超
音波振動子１２０を含む超音波ホーンへ供給する周波数
を、当該良否判定動作における最低値に設定する。該最
低値とは、メンテナンス等で交換した超音波ホーンの種
類によって異なるが、上述の６４ｋＨｚの超音波振動子
の場合には、４０ｋＨｚである。次のステップ５２で
は、設定した周波数を有する電圧を超音波振動子１２０
へ印加し、ステップ５３にて超音波振動子１２０の超音
波振動が安定するまで所定時間待つ。

【００５１】次のステップ５４では、実効値変換部１３
１から出力される超音波振動子１２０の電圧、電流の各
実効値をホーン良否自動判定部２３２２は取り込み、ス
テップ５５にて上記インピーダンスを求める。ステップ
５６では、今回のサンプリングにおける条件値である、
上記周波数、インピーダンス、上記電圧及び電流の位相
差を記憶する。次のステップ５７では、次のサンプリン
グのための周波数を設定し、次のステップ５８では設定
した周波数が当該良否判定動作における最高値に到達し
たか否かを判断し、到達していない場合には再び上記ス
テップ５２へ戻る。尚、上記最高値は、上記最低値の場
合と同様にホーンによって異なるが、上述の６４ｋＨｚ
の超音波振動子の場合には、８０ｋＨｚである。そして
設定する上記周波数が上記最高値まで到達したとき、つ
まり検査すべきすべてのサンプリング周波数にてインピ
ーダンスを測定したときには、ステップ５９にて、取り
付けた超音波振動子における共振周波数以外の周波数に
てインピーダンスの低くなっているところはないか、イ
ンピーダンスが最低となった周波数が共振周波数か否
か、等を判断して、超音波ホーンの取り付けの良否を判
断する。

【００５２】Ｉ／Ｏポート２３２４には、例えば制御装
置１８０から上記目標電流振幅値のパラレルデータが供
給される。供給されたパラレルデータのＣＰＵ２３２へ
の取り込み方法としては、図２２に示すようにデータが
ゼロになった時点で供給されたデータを上記目標電流振
幅値とするか、又は図２３に示すように制御装置１８０
から取込トリガ信号が供給されることで上記目標電流振
幅値としてのデータの取り込みを行う。

【００５３】上述のＣＰＵ２３２の説明では、図１２に
示すようにＣＰＵ２３２内に各動作を実行する構成部分
を設けた形態にて説明を行った。もちろん、このように
構成することも可能であるが、本実施形態では、各動作
はプログラムにてソフトウエア的に実行されている。

【００５４】本第２実施形態でも、周波数制御において
位相差がゼロとなるようにフィードバック制御している
が、所望の目標位相を設け、偏差をフィードバックする
ようにすれば、任意の位相差で制御可能である。又、振
幅制御においても、目標電流振幅実効値と測定された電
流実効値との偏差がゼロになるように制御しているが、
該偏差が所望値になるように制御することもできる。さ
らに、電圧及び電流の位相差、並びに電圧及び電流の実
効値を有機的に結合して、多変数制御を使用してもよ
い。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の第１態様の
超音波振動発生装置、及び第２態様の超音波振動発生方
法、並びに第３態様のバンプ接合装置によれば、電圧が
印加され超音波振動する超音波振動子に対する超音波振
動の制御をデジタル演算処理にて行うようにし、さらに
超音波振動子へ供給する電圧制御を自然対数関数的な変
化にて行うようにした。これにより、単に目標電圧へ一
気に上昇させる従来の場合に比べてより迅速かつ確実に
バンプ接合を行うことができる。

【００５６】又、さらに実効値判断部を備えることで、
超音波振動子への電圧印加開始直後におけるインピーダ
ンスの不安定時には、バンプ接合を迅速かつ確実に行え
る、設定済みの周波数を有する電圧を超音波振動子へ印
加することから、たとえインピーダンスが不安定なとき
であっても迅速かつ確実にバンプ接合を行うことができ
る。

【００５７】又、さらにインピーダンス特性測定部を備
えることで、超音波振動子のインピーダンス特性を測定
できることから、例えばメンテナンス等にて超音波振動
子を交換したときなど、インピーダンス特性を測定して
超音波振動子の取り付け状態の良否を判断することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である超音波振動発生装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示すＣＰＵの構成を示すブロック図で
ある。

【図３】 図１に示す超音波振動発生装置の動作を示す
フローチャートである。

【図４】 図３に示す動作を実行するタイミングを説明
するための図である。

【図５】 図１に示す正弦波発生部に備わる波形メモリ
に格納される波形データを示す図である。

【図６】 図１に示すＣＰＵに備わるメモリに格納され
る目標電流振幅実効値を表すデータをグラフ化した図で
ある。

【図７】 図１に示すＣＰＵに備わるメモリに格納され
る目標電流振幅実効値を表すデータをグラフ化した図で
ある。

【図８】 図１に示す超音波振動発生装置の周波数制御
動作を示すフローチャートである。

【図９】 図１に示す超音波振動発生装置の振幅制御動
作を示すフローチャートである。

【図１０】 図９に示す振幅制御動作において、さらに
電圧変化制御を加味した場合の動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】 図８、図９及び図１０に示す動作を元に、
図１に示す超音波振動発生装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１２】 本発明の第２実施形態の超音波振動発生装
置に備わるＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。

【図１３】 超音波振動子へ供給する電圧について、従
来の場合を示す図である。

【図１４】 上記第２実施形態において、超音波振動子
へ印加する電圧の時間的変化を示すグラフである。

【図１５】 上記第２実施形態において、超音波振動子
へ印加する電圧を対数関数にて時間的に変化させるのが
好ましいことを説明するための図である。

【図１６】 上記第２実施形態において、超音波振動子
へ印加する電圧を対数関数にて時間的に変化させるのが
好ましいことを説明するための図である。

【図１７】 上記第２実施形態において、超音波振動子
へ印加する電圧の時間的変化を示すグラフである。

【図１８】 上記第２実施形態において、超音波振動子
へ供給する電流の時間的変化を示すグラフである。

【図１９】 目標となる電流値から図１８に示す電流を
引いた偏差を示すグラフである。

【図２０】 図１９のグラフに対応した電圧を示すグラ
フである。

【図２１】 上記第２実施形態において、超音波振動子
のインピーダンス特性を示すグラフである。

【図２２】 上記第２実施形態において、超音波振動子
の制御を開始させる方法を説明するための図である。

【図２３】 上記第２実施形態において、超音波振動子
の制御を開始させる別の方法を説明するための図であ
る。

【図２４】 上記第２実施形態において、電圧及び電流
の各実効値の良否を判断するときの動作を示すフローチ
ャートである。

【図２５】 上記第２実施形態において、超音波振動子
のインピーダンス特性を測定するときの動作を示すフロ
ーチャートである。

【図２６】 図１に示す超音波振動発生装置を備えたバ
ンプ形成装置の斜視図である。

【図２７】 図２６に示すバンプ形成ヘッド部分の構成
を示す斜視図である。

【図２８】 図２６に示すバンプ形成ヘッドにて実効さ
れるバンプ形成動作を説明するための図である。

【図２９】 図２６に示すバンプ形成ヘッドにて実効さ
れるバンプ形成動作を説明するための図である。

【図３０】 図２６に示すバンプ形成ヘッドにて実効さ
れるバンプ形成動作を説明するための図である。

【図３１】 図１に示す超音波振動発生装置を備えたフ
リップチップ実装装置の斜視図である。

【図３２】 図３１に示すバンプボンディングヘッドの
拡大斜視図である。

【図３３】 従来の超音波振動発生装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０１…バンプ形成装置、１１１…フリップチップ実装
装置、１２０…超音波振動子、１３０…パルス波形生成
回路、１３１…実効値変換回路、１３２…ＣＰＵ、１３
７…正弦波発生部、１３８…乗算型Ｄ／Ａ変換器、１７
０…超音波振動発生装置、１８０…制御装置、１３２２
…位相ずれ量生成部、１３２５…周波数積分制御部、１
３２６…偏差部、１３２７…比例制御部、１３２８…振
幅積分制御部、２３２…ＣＰＵ、２３２１…フィードフ
ォワード制御部、２３２２…ホーン良否自動判定部、２
３２３…実効値判断部。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧が印加され超音波振動する超音波振
   動子（１２０）に対する超音波振動の制御をデジタル演
   算処理にて行う超音波振動発生装置において、 上記超音波振動子へ印加する上記電圧を自然対数関数に
   従い時間経過とともに徐々に減少変化させることを特徴
   する超音波振動発生装置。
2. 【請求項２】 上記自然対数関数は、上記超音波振動子
   の発振開始から終了までにて得られる上記超音波振動子
   の電圧プロファイルを複数回更新して得られる、請求項
   １記載の超音波振動発生装置。
3. 【請求項３】 上記更新により得られた上記電圧プロフ
   ァイルにおける上記自然対数関数における指数は、−２
   ξωｎｔであり、ここで、ξは減衰率、ωｎは定数、ｔ
   は時間である、請求項２記載の超音波振動発生装置。
4. 【請求項４】 超音波振動している上記超音波振動子か
   ら得られる電圧及び電流の各実効値に基づいてインピー
   ダンスを求め、上記超音波振動子への電圧の印加開始直
   後について上記インピーダンスに基づいて上記超音波振
   動子へ印加する電圧の周波数を変化させる実効値判断部
   （２３２３）をさらに備えた、請求項１ないし３のいず
   れかに記載の超音波振動発生装置。
5. 【請求項５】 上記実効値判断部は、電圧の上記印加開
   始直後について上記インピーダンスが目標値を超えると
   きに用いる設定済みの周波数を格納したメモリ（２３２
   ３１）を備え、上記インピーダンスが目標値を超えると
   きには上記設定済みの周波数を送出する、請求項４記載
   の超音波振動発生装置。
6. 【請求項６】 上記超音波振動子へ供給する電圧の周波
   数を変化させながら、それぞれの上記周波数毎に、上記
   超音波振動子から得られる電圧及び電流の各実効値に基
   づいてインピーダンスを求め、上記超音波振動子におけ
   るインピーダンス特性を求めるインピーダンス特性測定
   部（２３２２）をさらに備えた、請求項１ないし５のい
   ずれかに記載の超音波振動発生装置。
7. 【請求項７】 電圧が印加され超音波振動する超音波振
   動子（１２０）に対する超音波振動の制御をデジタル演
   算処理にて行う超音波振動発生方法において、 上記超音波振動子へ印加する上記電圧を自然対数関数に
   従い時間経過とともに徐々に減少変化させることを特徴
   する超音波振動発生方法。
8. 【請求項８】 上記自然対数関数は、上記超音波振動子
   の発振開始から終了までにて得られる上記超音波振動子
   の電圧プロファイルを複数回更新して得られる、請求項
   ７記載の超音波振動発生方法。
9. 【請求項９】 上記更新により得られた上記電圧プロフ
   ァイルにおける上記自然対数関数における指数は、−２
   ξωｎｔであり、ここで、ξは減衰率、ωｎは定数、ｔ
   は時間である、請求項２記載の超音波振動発生方法。
10. 【請求項１０】 超音波振動している上記超音波振動子
    から得られる電圧及び電流の各実効値に基づいてインピ
    ーダンスを求め、上記超音波振動子への電圧の印加開始
    直後について上記インピーダンスに基づいて上記超音波
    振動子へ印加する電圧の周波数を変化させる、請求項７
    ないし９のいずれかに記載の超音波振動発生方法。
11. 【請求項１１】 上記電圧の上記印加開始直後について
    上記インピーダンスが目標値を超えるときには設定済み
    の周波数を使用する、請求項１０記載の超音波振動発生
    方法。
12. 【請求項１２】 上記超音波振動子へ供給する電圧の周
    波数を変化させながら、それぞれの上記周波数毎に、上
    記超音波振動子から得られる電圧及び電流の各実効値に
    基づいてインピーダンスを求め、上記超音波振動子にお
    けるインピーダンス特性を求める、請求項７ないし１１
    のいずれかに記載の超音波振動発生方法。
13. 【請求項１３】 請求項１なしい６のいずれかに記載の
    超音波振動発生装置（１７０）と、 上記超音波振動発生装置から供給される正弦波形の入力
    電圧にて超音波振動してバンプ（１０４ａ、１０６）の
    接合を行う振動子（１２０、１１３）と、 を備えたことを特徴とするバンプ接合装置。