JP2003243450A - Ultrasonic bonding device and ultrasonic bonding method - Google Patents

Ultrasonic bonding device and ultrasonic bonding method

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JP2003243450A JP2002038115A JP2002038115A JP2003243450A JP 2003243450 A JP2003243450 A JP 2003243450A JP 2002038115 A JP2002038115 A JP 2002038115A JP 2002038115 A JP2002038115 A JP 2002038115A JP 2003243450 A JP2003243450 A JP 2003243450A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic bonding device and an ultrasonic bonding method in which normal bonding operation can be performed without the generation of irregular oscillation when the operation of a vibrator is started. <P>SOLUTION: In an ultrasonic bonding device, an electronic component 3 is pressure-bonded using a ultrasonic wave and a load on a substrate 2 by a bonding tool 7. An operating frequency signal to instruct the operating frequency of a vibrator 6 is outputted depending on different output modes. Moreover, a normal bonding operation can be performed without generating irregular vibration when the operation of the vibrator is started by turning off a frequency tracking function. When the operation of the vibrator 6 is started, the signal of the frequency same as an instruction frequency is outputted as the operation frequency signal, and the frequency tracking function is turned on by outputting, as the operation frequency signal, a compensated frequency signal where compensation is added to the instruction frequency based on the phase comparison result of a current and a voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、電子部品や電極接
合用ワイヤなどのボンディング対象物に超音波振動を作
用させて被接合面にボンディングする超音波ボンディン
グ装置及び超音波ボンディング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 bonding apparatus and an ultrasonic bonding method for bonding an object to be bonded, such as an electronic component or an electrode bonding wire, with ultrasonic vibration. .

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品を基板の電極などの被接合面に
ボンディングする方法として、超音波ボンディングを用
いる方法が知られている。この方法は、電子部品を被接
合面に対して押圧しながら電子部品に超音波振動を与
え、接合面を微小に振動させて摩擦を生じさせることに
より接合面を密着させるものである。この超音波ボンデ
ィングでは、振動付与手段である振動子を備えたボンデ
ィングツールによって電子部品に荷重と超音波振動を作
用させる。
2. Description of the Related Art As a method of bonding an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate, a method using ultrasonic bonding is known. In this method, ultrasonic vibration is applied to the electronic component while pressing the electronic component against the surfaces to be joined, and the joint surfaces are caused to vibrate slightly to generate friction, thereby bringing the joint surfaces into close contact with each other. In this ultrasonic bonding, a load and ultrasonic vibration are applied to the electronic component by a bonding tool equipped with a vibrator that is a vibration applying unit.

【0003】超音波ボンディングにおいて品質の安定し
たボンディングを効率よく行うためには、振動子の駆動
周波数をボンディングツールの振動系の固有振動周波数
と一致させて機械共振させることにより、強力な振動を
発生させることが望ましい。この機械共振周波数はボン
ディング時の荷重負荷や温度上昇によって変動すること
から、超音波ボンディング装置に用いられる発振器に
は、変動する共振周波数に振動子の駆動周波数を追従さ
せる周波数自動追従機能が備えられている場合が多い。
この周波数自動追従の方法として、位相同期ループ型の
発振器が知られている。この形式の発振器は、振動子を
駆動する電流と電圧との間の位相差を検出することによ
り発振周波数を制御して共振周波数に自動的に追従する
ようにしたものである。
In order to efficiently carry out stable bonding of quality in ultrasonic bonding, strong vibration is generated by matching the drive frequency of the vibrator with the natural vibration frequency of the vibration system of the bonding tool to cause mechanical resonance. It is desirable to let Since this mechanical resonance frequency fluctuates due to the load load and temperature rise during bonding, the oscillator used in the ultrasonic bonding device is equipped with a frequency automatic tracking function that makes the driving frequency of the vibrator follow the fluctuating resonance frequency. There are many cases.
A phase-locked loop oscillator is known as a method for automatically tracking the frequency. This type of oscillator controls the oscillation frequency by automatically detecting the phase difference between the current and the voltage that drives the vibrator, and automatically follows the resonance frequency.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の位
相同期ループ型の発振器を用いた従来の超音波ボンディ
ング装置には、以下に説明するような不都合があった。
上述のように、位相同期ループ型の発振器が正常に動作
するためには、振動子の駆動回路に流れる電流が検出さ
れることが条件となる。ところが、ボンディング動作を
開始する際に振動子への電圧印加を開始した直後には、
振動子に電流が流れない不整定時間が存在する。そして
この不整定時間において位相同期ループが閉じていると
正常なフィードバックが行われずに発振器は不規則発振
を起こし、動作エラーを誘発して正常なボンディング動
作が行えないという問題点があった。
However, the conventional ultrasonic bonding apparatus using the above-mentioned phase locked loop type oscillator has the following inconveniences.
As described above, in order for the phase-locked loop oscillator to operate normally, the condition is that the current flowing in the drive circuit of the vibrator is detected. However, immediately after starting the voltage application to the vibrator when starting the bonding operation,
There is an indeterminate time during which no current flows through the oscillator. If the phase-locked loop is closed during this settling time, normal feedback is not performed and the oscillator oscillates irregularly, which causes an operation error and prevents normal bonding operation.

【0005】そこで本発明は、振動子の駆動開始時に不
規則発振を生じることなく正常なボンディング動作を行
うことができる超音波ボンディング装置及び超音波ボン
ディング方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic bonding apparatus and an ultrasonic bonding method capable of performing a normal bonding operation without causing irregular oscillation at the start of driving a vibrator.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の超音波ボ
ンディング装置は、接合対象物に荷重と超音波振動を作
用させながら被接合面に圧着する超音波ボンディング装
置であって、前記接合対象物に当接するボンディングツ
ールと、このボンディングツールを接合対象物を介して
被接合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディン
グツールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子
を駆動するための電力を供給する振動子駆動部と、この
振動子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示す
るための駆動周波数信号を異なる複数の出力モードの中
から選択指示された出力モードに従って出力する駆動周
波数信号出力部と、前記振動子駆動部により駆動された
前記振動子の電圧および電流をそれぞれ検出する検出部
と、この検出部で検出された電圧と電流の位相を比較し
てその比較結果を前記駆動周波数信号出力部に出力する
位相比較部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周
波数信号出力部に対して出力する指令周波数信号出力部
と、前記駆動周波数信号出力部に対して前記出力モード
を指示するモード指示部とを備え、前記複数の出力モー
ドは、前記指令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波数
信号として出力する第1モードと、前記指令周波数に前
記位相比較部の比較結果に基づく補正分を加えた補正後
周波数の信号を駆動周波数信号として出力する第2モー
ドとを含む。
An ultrasonic bonding apparatus according to claim 1, wherein the object to be bonded is pressure-bonded to a surface to be bonded while applying load and ultrasonic vibration to the object to be bonded. A bonding tool that comes into contact with an object, a pressing unit that presses the bonding tool against a surface to be bonded via a bonding object, a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool, and drives the vibrator. A drive unit for supplying electric power for driving the drive unit and a drive frequency signal for instructing the drive frequency of the drive unit to the drive unit according to an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes. A drive frequency signal output section for outputting, a detection section for detecting a voltage and a current of the vibrator driven by the vibrator drive section, and a detection section A phase comparison unit that compares the phases of the output voltage and current and outputs the comparison result to the drive frequency signal output unit, and a command frequency that outputs a preset command frequency to the drive frequency signal output unit. A signal output unit and a mode instruction unit for instructing the drive frequency signal output unit to perform the output mode, wherein the plurality of output modes outputs a signal having the same frequency as the command frequency as a drive frequency signal. 1 mode and the 2nd mode which outputs the signal of the corrected frequency which added the correction | amendment based on the comparison result of the said phase comparison part to the said command frequency as a drive frequency signal.

【0007】請求項2記載の超音波ボンディング装置
は、請求項1記載の超音波ボンディング装置であって、
ボンディング動作における前記振動子の駆動開始時には
第1モードを指示させ、その後第2モードの指示に切り
換えるように前記モード指示部を制御するボンディング
制御手段を備えた。
The ultrasonic bonding apparatus according to claim 2 is the ultrasonic bonding apparatus according to claim 1,
A bonding control means is provided for controlling the mode instructing section so that the first mode is instructed at the start of driving the vibrator in the bonding operation and then the mode is switched to the second mode.

【0008】請求項3記載の超音波ボンディング装置
は、請求項1記載の超音波ボンディング装置であって、
前記指令周波数信号出力部に対して周波数を指示する周
波数指示部と、前記振動子の共振周波数を検出する共振
周波数検出手段とを備え、前記周波数指示部は前記共振
周波数検出手段によって検出された共振周波数を前記振
動子の基本周波数として設定して指令周波数信号出力部
に対して指示し、指令周波数信号出力部は前記基本周波
数に基づいた指令周波数信号を出力する。
The ultrasonic bonding apparatus according to claim 3 is the ultrasonic bonding apparatus according to claim 1,
The command frequency signal output unit includes a frequency instructing unit for instructing a frequency and a resonance frequency detecting unit for detecting a resonance frequency of the oscillator, and the frequency instructing unit is a resonance detected by the resonance frequency detecting unit. The frequency is set as the basic frequency of the vibrator and is instructed to the command frequency signal output unit, and the command frequency signal output unit outputs the command frequency signal based on the basic frequency.

【0009】請求項4記載の超音波ボンディング装置
は、請求項3記載の超音波ボンディング装置であって、
前記共振周波数検出手段による前記振動子の共振周波数
の検出時において、前記駆動周波数信号出力部が、前記
第1モードによって前記駆動周波数信号を出力する。
The ultrasonic bonding apparatus according to claim 4 is the ultrasonic bonding apparatus according to claim 3,
When the resonance frequency of the vibrator is detected by the resonance frequency detecting means, the drive frequency signal output section outputs the drive frequency signal in the first mode.

【0010】請求項5記載の超音波ボンディング装置
は、請求項3または4記載の超音波ボンディング装置で
あって、前記共振周波数検出手段が、前記振動子を駆動
しながら指令周波数を所定の範囲内で規則的に変化させ
る周波数スイープ手段と、周波数スイープ時において前
記検出部によって検出された検出値と当該検出値に対応
する指令周波数とを関連づけて記憶する記憶手段と、こ
の記憶手段に記憶された検出値に基づき振動子の駆動電
流が略最大もしくはインピーダンスが略最小となる指令
周波数を検索して共振周波数とする共振周波数検索手段
とを備えた。
An ultrasonic bonding apparatus according to a fifth aspect is the ultrasonic bonding apparatus according to the third or fourth aspect, in which the resonance frequency detecting means drives the vibrator to set a command frequency within a predetermined range. The frequency sweeping means for regularly changing the frequency, the storage means for storing the detection value detected by the detection section during the frequency sweep and the command frequency corresponding to the detection value in association with each other, and the storage means Resonant frequency searching means for searching for a command frequency at which the drive current of the vibrator is approximately maximum or impedance is approximately minimum based on the detected value and set as the resonant frequency.

【0011】請求項6記載の超音波ボンディング方法
は、接合対象物に当接するボンディングツールと、この
ボンディングツールを接合対象物を介して被接合面に対
して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツールに超
音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆動するた
めの電力を供給する振動子駆動部と、この振動子駆動部
に対して前記振動子の駆動周波数を指示するための駆動
周波数信号を異なる複数の出力モードの中から選択指示
された出力モードに従って出力する駆動周波数信号出力
部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周波数信号
出力部に対して出力する指令周波数信号出力部と、前記
駆動周波数信号出力部に対して前記出力モードを指示す
るモード指示部とを備えた超音波ボンディング装置によ
る超音波ボンディング方法であって、ボンディング動作
における前記振動子の駆動開始時には、前記指令周波数
と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として出力する第
1モードを指示させ、その後前記指令周波数に前記位相
比較部の比較結果に基づく補正分を加えた補正後周波数
の信号を駆動周波数信号として出力する第2モードに切
り換える。
According to the sixth aspect of the ultrasonic bonding method of the present invention, there is provided a bonding tool that comes into contact with an object to be bonded, a pressing unit that presses the bonding tool against a surface to be bonded via the object to be bonded, and the bonding tool. A vibrator for applying ultrasonic vibration, a vibrator drive unit for supplying electric power for driving the vibrator, and a drive frequency signal for instructing the vibrator drive unit of the drive frequency of the vibrator A drive frequency signal output section for outputting according to an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes, and a command frequency signal output section for outputting a preset command frequency to the drive frequency signal output section, An ultrasonic bonder using an ultrasonic bonding apparatus, comprising: a mode instructing unit that instructs the drive frequency signal output unit to perform the output mode. In the method, at the start of driving the vibrator in the bonding operation, a first mode for outputting a signal having the same frequency as the command frequency as a drive frequency signal is instructed, and then the command frequency is compared by the phase comparison unit. The mode is switched to the second mode in which the signal of the corrected frequency added with the correction amount based on is output as the driving frequency signal.

【0012】請求項7記載の超音波ボンディング方法
は、接合対象物に当接するボンディングツールと、この
ボンディングツールを接合対象物を介して被接合面に対
して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツールに超
音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆動するた
めの電力を供給する振動子駆動部と、この振動子駆動部
に対して前記振動子の駆動周波数を指示するための駆動
周波数信号を異なる複数の出力モードの中から選択指示
された出力モードに従って出力する駆動周波数信号出力
部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周波数信号
出力部に対して出力する指令周波数信号出力部と、前記
駆動周波数信号出力部に対して前記出力モードを指示す
るモード指示部と、前記指令周波数信号出力部に対して
周波数を指示する周波数指示部と、前記振動子の共振周
波数を検出する共振周波数検出手段とを備えた超音波ボ
ンディング装置による超音波ボンディング方法であっ
て、前記周波数指示部は前記共振周波数検出手段によっ
て検出された共振周波数を前記振動子の基本周波数とし
て設定して指令周波数信号出力部に対して指示し、指令
周波数信号出力部は前記基本周波数に基づいた指令周波
数信号を出力する。
An ultrasonic bonding method according to a seventh aspect of the present invention includes a bonding tool that comes into contact with an object to be bonded, a pressing means that presses the bonding tool against a surface to be bonded via the object to be bonded, and the bonding tool. A vibrator for applying ultrasonic vibration, a vibrator drive unit for supplying electric power for driving the vibrator, and a drive frequency signal for instructing the vibrator drive unit of the drive frequency of the vibrator A drive frequency signal output section for outputting according to an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes, and a command frequency signal output section for outputting a preset command frequency to the drive frequency signal output section, A mode instructing unit for instructing the output mode to the drive frequency signal output unit, and a frequency instructing unit for instructing a frequency to the command frequency signal output unit. An ultrasonic bonding method using an ultrasonic bonding apparatus, comprising: a number indicating section; and a resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency of the vibrator, wherein the frequency indicating section is a resonance detected by the resonance frequency detecting means. The frequency is set as the basic frequency of the vibrator and is instructed to the command frequency signal output unit, and the command frequency signal output unit outputs the command frequency signal based on the basic frequency.

【0013】請求項8記載の超音波ボンディング方法
は、請求項7記載の超音波ボンディング方法であって、
前記共振周波数検出手段による前記振動子の共振周波数
の検出時において、前記駆動周波数信号出力部が、前記
指令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として
出力する第1モードに従って前記駆動周波数信号を出力
する。
The ultrasonic bonding method according to claim 8 is the ultrasonic bonding method according to claim 7,
When the resonance frequency of the vibrator is detected by the resonance frequency detecting means, the drive frequency signal output section outputs the drive frequency signal according to a first mode in which a signal having the same frequency as the command frequency is output as a drive frequency signal. To do.

【0014】本発明によれば、振動子の駆動周波数を指
示するための駆動周波数信号を異なる出力モードに従っ
て出力する構成とし、振動子の駆動開始時には指令周波
数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として出力し、
その後指令周波数に電流と電圧の位相比較結果に基づく
補正分を加えた補正後周波数の信号を駆動周波数信号と
して出力することにより、振動子の駆動開始時に不規則
発振を生じることなく正常なボンディング動作を行うこ
とができる。
According to the present invention, the driving frequency signal for instructing the driving frequency of the vibrator is output according to different output modes, and when the driving of the vibrator is started, the signal having the same frequency as the command frequency is used as the driving frequency signal. Output,
After that, the corrected frequency signal, which is the command frequency plus the correction based on the phase comparison result of the current and voltage, is output as the drive frequency signal, so that the normal bonding operation can be performed without generating irregular oscillation at the start of driving the vibrator. It can be performed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の超音
波ボンディング装置の構成を示すブロック図、図2は本
発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の駆動周
波数信号出力処理のフローチャート、図3は本発明の一
実施の形態の超音波ボンディング装置による基本周波数
設定処理のフローチャート、図4は本発明の一実施の形
態のボンディング装置の周波数検索データを示すグラ
フ、図5は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング
装置によるボンディング動作時振動子駆動処理のフロー
チャートである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of drive frequency signal output processing of the ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. A flowchart of a basic frequency setting process by the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the invention, FIG. 4 is a graph showing frequency search data of the bonding apparatus according to the embodiment of the invention, and FIG. 5 is an embodiment of the invention. 5 is a flowchart of a vibrator driving process during a bonding operation by the ultrasonic bonding apparatus of FIG.

【0016】まず図1を参照して超音波ボンディング装
置の構成を説明する。図1においてボンディングステー
ジ1上には基板2が載置されている。被接合面である基
板2上面には、接合対象物である電子部品3が超音波ボ
ンディングにより実装される。ボンディングステージ1
の上方にはボンディング機構4が配設されている。ボン
ディング機構4は、ヘッド駆動部12に駆動される昇降
機構部9によって昇降する昇降ブロック8に、ボンディ
ングツール7を保持させた構造となっている。
First, the structure of the ultrasonic bonding apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a substrate 2 is placed on a bonding stage 1. An electronic component 3, which is an object to be joined, is mounted on the upper surface of the substrate 2, which is the surface to be joined, by ultrasonic bonding. Bonding stage 1
A bonding mechanism 4 is disposed above the. The bonding mechanism 4 has a structure in which a bonding tool 7 is held by an elevating block 8 which is moved up and down by an elevating mechanism section 9 driven by a head driving section 12.

【0017】ボンディングツール7は横方向に細長形状
のホーン5の端部に振動子6を装着して構成されてお
り、振動子6を駆動することによりボンディングツール
7には超音波振動が付与される。ホーン5の中央部下面
には、下方に突出した接合作用部5aが設けられてお
り、電子部品3の上面に接合作用部5aを当接させて吸
着孔(図示省略)から真空吸引することにより、接合作
用部5aに電子部品3を保持する。
The bonding tool 7 is constructed by mounting a vibrator 6 on the end of a horizontally elongated horn 5, and by driving the vibrator 6, ultrasonic vibration is applied to the bonding tool 7. It The lower part of the central part of the horn 5 is provided with a joining action part 5a projecting downward, and the joining action part 5a is brought into contact with the upper face of the electronic component 3 and vacuum suction is performed from a suction hole (not shown). The electronic component 3 is held on the joining action portion 5a.

【0018】振動子6を駆動することにより、ホーン5
には超音波の縦振動が付与され、接合作用部5aを介し
て、電子部品3に超音波振動が伝達される。ホーン5
は、振動子6によって生じる定在波振動の節に相当する
位置を、保持部材8aによって両持ち支持されており、
ホーン5に誘起された振動が昇降ブロック8に伝達され
ることによるロスを極力防止するようになっている。
The horn 5 is driven by driving the vibrator 6.
A longitudinal vibration of ultrasonic waves is applied to the ultrasonic wave, and the ultrasonic vibration is transmitted to the electronic component 3 via the bonding action portion 5a. Horn 5
Is supported by a holding member 8a at a position corresponding to a node of standing wave vibration generated by the vibrator 6,
The loss caused by the vibration induced in the horn 5 being transmitted to the lifting block 8 is prevented as much as possible.

【0019】接合作用部5aに電子部品3を吸着保持さ
せた状態で、昇降機構部9を駆動することによりボンデ
ィングツール7は下降し、電子部品3は基板2に対して
所定荷重で押圧される。そしてこの状態で振動子6を駆
動することにより、電子部品3は荷重と超音波振動の作
用によって被接合面である基板2に圧着される。昇降機
構部9は、ボンディングツール7を電子部品3を介して
基板2に押圧する押圧手段となっている。
The bonding tool 7 is lowered by driving the elevating mechanism 9 in a state where the electronic component 3 is adsorbed and held by the joining action portion 5a, and the electronic component 3 is pressed against the substrate 2 with a predetermined load. . By driving the vibrator 6 in this state, the electronic component 3 is pressure-bonded to the substrate 2, which is the surface to be bonded, by the action of the load and ultrasonic vibration. The lifting mechanism 9 serves as a pressing unit that presses the bonding tool 7 against the substrate 2 via the electronic component 3.

【0020】次に振動子6を駆動する駆動回路および駆
動回路を制御する制御系について説明する。本実施の形
態に示す超音波ボンディング装置は、位相同期ループ型
の周波数追従機能を備えており、振動子6の電圧と電流
の位相差が所定の大きさになるように振動子6の駆動周
波数を制御することにより、振動子6の発生する超音波
振動の振動数をボンディングツール7の共振周波数に追
従させることができるようになっている。
Next, a drive circuit for driving the vibrator 6 and a control system for controlling the drive circuit will be described. The ultrasonic bonding apparatus according to the present embodiment has a phase-locked loop type frequency tracking function, and the drive frequency of the vibrator 6 is adjusted so that the phase difference between the voltage and the current of the vibrator 6 becomes a predetermined value. The frequency of ultrasonic vibration generated by the vibrator 6 can be made to follow the resonance frequency of the bonding tool 7 by controlling the.

【0021】上記のように周波数追従機能を備えている
場合にあっても、駆動開始時にはボンディングツールご
とに駆動周波数を指示する必要があるため、振動子6の
駆動を開始する際の駆動周波数(自走周波数)が予め設
定される。この自走周波数としては、一般にボンディン
グツールに荷重負荷が作用していない空中状態で発振さ
せたときの共振周波数を用いる。
Even when the frequency tracking function is provided as described above, since it is necessary to instruct the drive frequency for each bonding tool at the start of driving, the drive frequency at the time of starting the drive of the vibrator 6 ( Free-running frequency) is preset. As the free-running frequency, a resonance frequency when the bonding tool is oscillated in an air state where no load is applied is generally used.

【0022】この無負荷状態の共振周波数は、各個別の
ボンディングツールに固有の基本周波数としての性格を
有するものであり、各品種・各固体毎にデータとして登
録しておくことが望ましい。このため本実施の形態の超
音波ボンディング装置は、ボンディングツールに装着さ
れた振動子6の基本周波数としての共振周波数を自動的
に検出する共振周波数検出手段を備えている。
The resonance frequency in the unloaded state has a characteristic as a fundamental frequency peculiar to each individual bonding tool, and it is desirable to register it as data for each product type and each solid. For this reason, the ultrasonic bonding apparatus of the present embodiment is provided with a resonance frequency detecting means for automatically detecting the resonance frequency as the fundamental frequency of the vibrator 6 mounted on the bonding tool.

【0023】まず、振動子6の駆動回路について説明す
る。振動子駆動部10は振動子6に超音波振動を発生さ
せるドライバであり、駆動電圧Vおよび駆動周波数fが
指令されることにより、これらの指令に応じて振動子6
を駆動するための電力を供給する。ここで駆動電圧V、
駆動周波数fは、振動子6から出力される超音波振動の
パワー、周波数をそれぞれ決定する指令パラメータであ
る。駆動電圧Vは、制御部16の駆動電圧指示部16f
から指示され、駆動周波数fは、駆動周波数信号出力部
18から駆動周波数信号として振動子駆動部10に対し
て指示される。
First, the drive circuit for the vibrator 6 will be described. The vibrator driving unit 10 is a driver that causes the vibrator 6 to generate ultrasonic vibrations, and when the drive voltage V and the drive frequency f are commanded, the vibrator 6 is generated according to these commands.
Supply power to drive the. Drive voltage V,
The drive frequency f is a command parameter that determines the power and frequency of the ultrasonic vibration output from the vibrator 6. The drive voltage V is the drive voltage instruction unit 16 f of the control unit 16.
The drive frequency f is instructed from the drive frequency signal output unit 18 to the vibrator drive unit 10 as a drive frequency signal.

【0024】検出部13は、振動子駆動部10により駆
動された振動子6の2つの接続端子間の電圧を検出する
ことにより振動子6の駆動電圧(USV)を検出すると
ともに、抵抗の両端間の電圧を検出することにより振動
子6の駆動電流(USI)を検出する。位相比較部15
は、検出部13で検出された電圧と電流の位相を比較す
る。この比較結果は駆動周波数信号出力部18に対して
位相差に比例した電圧値として出力される。
The detection unit 13 detects the drive voltage (USV) of the vibrator 6 by detecting the voltage between the two connection terminals of the vibrator 6 driven by the vibrator drive unit 10, and also detects both ends of the resistor. The drive current (USI) of the vibrator 6 is detected by detecting the voltage between them. Phase comparison unit 15
Compares the phases of the voltage and the current detected by the detector 13. The comparison result is output to the drive frequency signal output unit 18 as a voltage value proportional to the phase difference.

【0025】そして駆動周波数信号出力部18が振動子
駆動部10に対して駆動周波数信号を指令する際には、
指令周波数信号出力部17から出力される指令周波数
に、上述の比較結果(電圧と電流の位相差)に応じた補
正分(補正周波数)を加味した駆動周波数の信号を指令
する。ここではアナログ回路によって位相差に略比例し
た補正周波数を出力させ、この補正周波数を指令周波数
に加味するようにしている。この位相同期ループ回路に
より、振動子駆動部10はボンディングツール7の共振
周波数に追従した駆動周波数の電力を振動子6に対して
供給する。
When the drive frequency signal output section 18 issues a drive frequency signal to the vibrator drive section 10,
A command frequency signal output from the command frequency signal output unit 17 is commanded to be a drive frequency signal in which a correction amount (correction frequency) corresponding to the above-described comparison result (phase difference between voltage and current) is added. Here, an analog circuit outputs a correction frequency substantially proportional to the phase difference, and this correction frequency is added to the command frequency. With this phase-locked loop circuit, the vibrator driving unit 10 supplies the vibrator 6 with power having a drive frequency that follows the resonance frequency of the bonding tool 7.

【0026】ここで指令周波数とは駆動周波数を決定す
る際の基準データであり、前述の基本周波数f0に基づ
いて予め設定されている。この指令周波数の設定におい
ては、2種類の設定パターンを選択できるようになって
いる。すなわち、指令周波数として基本周波数f0その
ものを用いる場合と、基本周波数f0に所定のオフセッ
ト周波数を加算した周波数を指令周波数として用いる場
合とがあり、必要に応じて使い分けができるようになっ
ている。本実施の形態では、指令周波数として基本周波
数f0そのものを用いる設定パターンについて説明す
る。
Here, the command frequency is reference data for determining the drive frequency, and is preset based on the above-mentioned basic frequency f0. In setting the command frequency, two types of setting patterns can be selected. That is, there are a case where the basic frequency f0 itself is used as the command frequency and a case where a frequency obtained by adding a predetermined offset frequency to the basic frequency f0 is used as the command frequency. In the present embodiment, a setting pattern using the fundamental frequency f0 itself as the command frequency will be described.

【0027】この指令周波数の指示は、制御部16の周
波数指示部16eが駆動パラメータ記憶部23から基本
周波数f0やオフセット周波数などのデータを読み取
り、指令周波数信号出力部17に対して指示することに
よって行われる。そして指令周波数信号出力部17は、
この周波数指示部16eの指示に従って駆動周波数信号
出力部18に対して指令周波数信号を出力する。これら
のデータのうち、基本周波数f0は、後述するように超
音波ボンディング装置に備えられた共振周波数検出手段
によって検出され、駆動パラメータ記憶部23に記憶さ
れる。
The command frequency is instructed by the frequency instructing unit 16e of the control unit 16 reading data such as the basic frequency f0 and the offset frequency from the drive parameter storage unit 23 and instructing the command frequency signal output unit 17. Done. The command frequency signal output unit 17 then
The command frequency signal is output to the drive frequency signal output unit 18 according to the instruction of the frequency instruction unit 16e. Of these data, the fundamental frequency f0 is detected by the resonance frequency detecting means provided in the ultrasonic bonding apparatus as described later and stored in the drive parameter storage unit 23.

【0028】すなわち周波数指示部16eは、共振周波
数検出手段によって検出された共振周波数f0を、振動
子6の基本周波数として設定して指令周波数信号出力部
17に対して指示する。そして指令周波数信号出力部1
7は、基本周波数f0に基づいた指令周波数信号を、駆
動周波数信号出力部18に対して出力する。
That is, the frequency instructing section 16e sets the resonance frequency f0 detected by the resonance frequency detecting means as the fundamental frequency of the vibrator 6 and instructs it to the command frequency signal output section 17. And the command frequency signal output unit 1
7 outputs a command frequency signal based on the fundamental frequency f0 to the drive frequency signal output unit 18.

【0029】なお駆動周波数信号出力部18が振動子駆
動部10に対して駆動周波数信号を出力する際には、異
なる複数の出力モードの中から選択指示された出力モー
ドに従って出力することができるようになっている。こ
れらの出力モードには、上述の位相同期ループ回路を閉
じた状態で周波数追従を行わせるための出力モード(第
1モード)と、位相同期ループ回路を開放して周波数追
従機能をオフ状態にする出力モード(第2モード)とが
含まれる。これらの出力モードの指示は、制御部16の
モード指示部16dによって行われる。
When the drive frequency signal output unit 18 outputs the drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, the drive frequency signal output unit 18 can output the drive frequency signal in accordance with an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes. It has become. These output modes include an output mode (first mode) for performing frequency tracking with the phase-locked loop circuit being closed, and a phase-locked loop circuit opened to turn off the frequency tracking function. The output mode (second mode) is included. These output mode instructions are given by the mode instruction unit 16d of the control unit 16.

【0030】ここで、上記駆動周波数を指令する駆動周
波数出力信号と、出力モードとの関連について図2を参
照して説明する。図2は駆動周波数信号出力部18によ
って駆動周波数信号を振動子駆動部10に対して出力す
る際の駆動周波数信号出力処理を示している。
Now, the relationship between the drive frequency output signal for instructing the drive frequency and the output mode will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a drive frequency signal output process when the drive frequency signal output unit 18 outputs a drive frequency signal to the vibrator drive unit 10.

【0031】まず、指令周波数信号出力部17から指令
周波数信号を、およびモード指示部16dから出力モー
ドの指示を読み込む(ST1)。次いで出力モードを判
別する(ST2)。ここで第1モードならば、指令周波
数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として振動子駆
動部10に対して出力する(ST3)。
First, a command frequency signal is read from the command frequency signal output section 17 and an output mode instruction is read from the mode instructing section 16d (ST1). Then, the output mode is determined (ST2). Here, in the first mode, a signal having the same frequency as the command frequency is output to the vibrator driving unit 10 as a drive frequency signal (ST3).

【0032】また、第2モードならば、次の処理を行
う。まず、位相比較部15の比較結果を読み込む(ST
4)。そして比較結果に基づいて、補正周波数を求める
(ST5)。すなわち、電圧と電流の位相差に略比例し
た補正周波数をアナログ回路によって出力させ、そして
指令周波数にこの補正分を加えた補正後周波数の信号を
駆動周波数信号として出力する(ST6)。このように
出力モードの指定を行うことにより、周波数追従機能の
オンオフを選択することができるようになっている。
In the second mode, the following processing is performed. First, the comparison result of the phase comparison unit 15 is read (ST
4). Then, the correction frequency is obtained based on the comparison result (ST5). That is, a correction frequency that is substantially proportional to the phase difference between the voltage and the current is output by the analog circuit, and the corrected frequency signal obtained by adding the correction amount to the command frequency is output as the drive frequency signal (ST6). By designating the output mode in this way, it is possible to select ON / OFF of the frequency tracking function.

【0033】次に制御系を説明する。制御部16はボン
ディング動作を全体制御するボンディング制御手段であ
り、以下の各部で説明される処理機能を備えている。ヘ
ッド駆動指示部16aは、昇降機構部9を駆動するヘッ
ド駆動部12を制御する。検出値書込処理部16bは、
検出部13の検出データを検出値記憶部24に書き込む
ための処理を行う。検出部13によって検出された電圧
および電流のアナログデータは、変換部14によって実
効値に変換されさらにデジタルデータに変換される。検
出値書込処理部16bは、これらのデジタルデータをデ
ータ処理することにより、所定のデータ形式でデータを
検出値記憶部24に書き込む。これにより、共振周波数
検出処理に必要な周波数検索データ(図4参照)が作成
される。
Next, the control system will be described. The control unit 16 is a bonding control unit that controls the entire bonding operation, and has processing functions described in the following units. The head drive instruction section 16 a controls the head drive section 12 that drives the elevating mechanism section 9. The detection value writing processing unit 16b
A process for writing the detection data of the detection unit 13 in the detection value storage unit 24 is performed. The voltage and current analog data detected by the detection unit 13 is converted into an effective value by the conversion unit 14 and further converted into digital data. The detection value writing processing unit 16b processes the digital data to write the data in the detection value storage unit 24 in a predetermined data format. As a result, frequency search data (see FIG. 4) necessary for the resonance frequency detection process is created.

【0034】演算部16cは、検出値記憶部24に記憶
された周波数検索データに基づいて共振周波数を求める
共振周波数検出演算などの各種演算処理を行う。モード
指示部16dは、プログラム記憶部22に記憶されたボ
ンディング動作プログラムや、基本周波数検出処理プロ
グラムに基づき、駆動周波数信号出力部18に対して出
力モードを指示する。周波数指示部16eは、駆動パラ
メータ記憶部23に記憶された各種パラメータの中から
周波数パラメータを読み出して、指令周波数信号出力部
17に対して必要な周波数を指示する。駆動電圧指示部
16fは、振動子駆動部10に対し駆動電圧Vを指示す
る。周波数計測部16gは、振動子6の駆動電圧USV
の周波数をカウントすることにより、振動子駆動部10
により駆動された振動子6の基本周波数を実測する。
The calculation unit 16c performs various calculation processes such as a resonance frequency detection calculation for obtaining a resonance frequency based on the frequency search data stored in the detected value storage unit 24. The mode instructing unit 16d instructs the drive frequency signal output unit 18 about the output mode based on the bonding operation program stored in the program storage unit 22 and the basic frequency detection processing program. The frequency instruction unit 16e reads out a frequency parameter from various parameters stored in the drive parameter storage unit 23, and instructs the command frequency signal output unit 17 of a required frequency. The drive voltage instruction unit 16f instructs the drive voltage V to the vibrator drive unit 10. The frequency measuring unit 16g uses the drive voltage USV of the vibrator 6.
By counting the frequencies of the
The fundamental frequency of the vibrator 6 driven by is measured.

【0035】操作・入力部20はキーボードやマウスな
どの入力手段であり、操作コマンド入力やデータ入力を
行う。表示部21はCRTなどの表示パネルであり、デ
ータ入力時、操作時の案内画面を表示する。プログラム
記憶部22は、ボンディング動作や、基本周波数検出処
理などの各種動作プログラム、処理プログラムを記憶す
る。
The operation / input unit 20 is an input means such as a keyboard and a mouse, and inputs operation commands and data. The display unit 21 is a display panel such as a CRT, and displays a guide screen during data input and operation. The program storage unit 22 stores various operation programs and processing programs such as bonding operation and fundamental frequency detection processing.

【0036】駆動パラメータ記憶部23は、ボンディン
グツールを空中で発振させたときの共振周波数を示す基
本周波数f0、基本周波数検出処理において実行される
周波数スイープのためのスイープ周波数データ(スイー
プ範囲の下限周波数fmin.上限周波数fmax.お
よびスイープピッチ周波数Δf)、駆動電圧V、ボンデ
ィング時間tなど、振動子6を駆動してボンディング動
作や各種処理を実行する上で使用される各種の駆動パラ
メータを記憶する。検査値記憶部24は、検出部13に
よって検出された電流、電圧の検出データを共振周波数
検出処理に必要な周波数検索データの形で記憶する。
The drive parameter storage unit 23 stores the fundamental frequency f0 indicating the resonance frequency when the bonding tool is oscillated in the air, the sweep frequency data for the frequency sweep executed in the fundamental frequency detection processing (the lower limit frequency of the sweep range). fmin.Upper limit frequency fmax. and sweep pitch frequency Δf), drive voltage V, bonding time t, and other various drive parameters used for driving the vibrator 6 to perform bonding operations and various processes are stored. The inspection value storage unit 24 stores the current and voltage detection data detected by the detection unit 13 in the form of frequency search data necessary for the resonance frequency detection process.

【0037】次に図3を参照して、基本周波数検出処理
について説明する。ここでは、ボンディングツール7が
上昇した空中状態において振動子6を駆動したときの無
負荷状態での共振周波数が、周波数スイープによって求
められる。このときの共振周波数を周波数計測部16g
を用いて実測して確認してもよい。そして求められた共
振周波数は基本周波数として設定され、ボンディング動
作において振動子6の駆動を開始する際の駆動周波数で
ある自走周波数として用いられる。もちろん、同様の検
出処理によってボンディングツール7を基板2に対して
押圧した荷重状態における共振周波数を求めることもで
きる。
Next, the fundamental frequency detecting process will be described with reference to FIG. Here, the resonance frequency in the unloaded state when the vibrator 6 is driven in the air state where the bonding tool 7 is raised is obtained by frequency sweep. The resonance frequency at this time is measured by the frequency measuring unit 16g.
You may confirm by actually measuring using. Then, the obtained resonance frequency is set as a fundamental frequency, and is used as a free-running frequency which is a drive frequency when the drive of the vibrator 6 is started in the bonding operation. Of course, the resonance frequency in the load state in which the bonding tool 7 is pressed against the substrate 2 can be obtained by the same detection process.

【0038】まず、駆動周波数信号の出力モードとして
第1モードを指示する(ST10)。これにより、駆動
周波数信号出力部18が振動子駆動部10に対して駆動
周波数信号を出力する際には、第1モードにしたがっ
て、指令周波数信号出力部17から出力された指令周波
数と同じ周波数の信号が出力されるようになる。
First, the first mode is designated as the output mode of the drive frequency signal (ST10). Thus, when the drive frequency signal output unit 18 outputs the drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, the drive frequency signal of the same frequency as the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 is output according to the first mode. The signal will be output.

【0039】次にスイープ周波数データを読み取る(S
T11)。すなわち、スイープ範囲の下限周波数fmi
n.上限周波数fmax.およびスイープピッチ周波数
Δfを駆動パラメータ記憶部23から読み取る。次いで
駆動電圧Vを駆動パラメータ記憶部23から読み取る
(ST12)。そして周波数指示部16eによってスイ
ープ範囲の下限周波数fmin.を指令周波数fとして
指示する(ST13)。
Next, the sweep frequency data is read (S
T11). That is, the lower limit frequency fmi of the sweep range
n. Upper limit frequency fmax. And the sweep pitch frequency Δf is read from the drive parameter storage unit 23. Next, the drive voltage V is read from the drive parameter storage unit 23 (ST12). The lower limit frequency fmin. Is designated as the command frequency f (ST13).

【0040】この後、振動子6が駆動される。すなわ
ち、振動子6を駆動電流V、駆動周波数f(指令周波数
と同じ)にて駆動する(ST14)。この振動子6の駆
動の過程において、検出部13によって振動子6の駆動
電流(USI)(以下、単に電流Iという)を検出し
(ST15)、検出値をこのときの駆動周波数fと関連
づけて検出値記憶部24に記憶する(ST16)。
After that, the vibrator 6 is driven. That is, the vibrator 6 is driven with the drive current V and the drive frequency f (same as the command frequency) (ST14). In the process of driving the vibrator 6, the detector 13 detects the drive current (USI) of the vibrator 6 (hereinafter, simply referred to as the current I) (ST15), and associates the detected value with the drive frequency f at this time. The detected value is stored in the storage unit 24 (ST16).

【0041】次いで駆動周波数fにスイープピッチ周波
数Δfを加算して駆動周波数fを増加する(ST1
7)。そして駆動周波数fが上限周波数fmax.に到
達したか否かを判定し(ST18)、到達していなけれ
ば(ST14)に戻って以降の処理を反復実行して電流
検出、検出値の記憶を実行する。周波数スイープにおい
ては、周波数スイープの順序を、上限周波数fmax.
から下限周波数fmin.に向かって変化させるように
しても良い。
Next, the sweep pitch frequency Δf is added to the drive frequency f to increase the drive frequency f (ST1
7). The drive frequency f is the upper limit frequency fmax. Is determined (ST18), and if not reached, the process returns to (ST14) and the subsequent processes are repeatedly executed to detect the current and store the detected value. In the frequency sweep, the order of frequency sweep is set to the upper limit frequency fmax.
To the lower limit frequency fmin. You may make it change toward.

【0042】上記処理において、周波数指示部16e
は、振動子6を駆動しながら指令周波数を所定の範囲内
で規則的に変化させる周波数スイープ手段となってい
る。また、検出値書込処理部16bおよび検出値記憶部
24は、周波数スイープ時において検出部13によって
検出された検出値と当該検出値に対応する指令周波数と
を関連づけて記憶する記憶手段となっている。
In the above process, the frequency instruction unit 16e
Is a frequency sweep means for regularly changing the command frequency within a predetermined range while driving the vibrator 6. The detection value writing processing unit 16b and the detection value storage unit 24 serve as a storage unit that stores the detection value detected by the detection unit 13 during the frequency sweep and the command frequency corresponding to the detection value in association with each other. There is.

【0043】そして(ST18)において、指令周波数
fが上限周波数fmax.に到達しているならば、換言
すれば図4のグラフに示すデータ点がすべて求められ、
周波数検索データとして検出値記憶部24に記憶された
ならば周波数検索処理を行う。すなわち記憶した検出値
の中から、電流の最大値Imax.を検索し、この最大
値Imax.に対応する指令周波数f(Imax.)を
求める(ST19)。この検索処理は、演算部16cに
よって行われる。
Then, in (ST18), the command frequency f is the upper limit frequency fmax. If, in other words, all the data points shown in the graph of FIG. 4 are obtained,
If it is stored in the detected value storage unit 24 as frequency search data, frequency search processing is performed. That is, the maximum current value Imax. Of the maximum value Imax. The command frequency f (Imax.) Corresponding to is calculated (ST19). This search processing is performed by the calculation unit 16c.

【0044】そして、求めた最大値Imax.に対応す
る指令周波数f(Imax.)を共振周波数(基本周波
数f0)として設定し、駆動パラメータ記憶部23に記
憶する(ST20)。そしてボンディング動作において
は、振動子6の駆動開始時の指令周波数は、この基本周
波数f0に基づいて設定される。上記処理において、演
算部16cは、検出値記憶部24に記憶された検出値に
基づき、振動子6の駆動電流が略最大もしくはインピー
ダンスが略最小となる指令周波数を検索して共振周波数
とする共振周波数検索手段となっている。なお、電流値
をパラメータとして用いる代わりにインピーダンスをパ
ラメータとして用い、インピーダンスの最小値を検索し
てこの最小値に対応する指令周波数を求めるようにして
も良い。なお共振状態では振動子6の両端電圧USVと
振動子6に流れる電流USIの位相差がほぼゼロとなる
ことを利用して共振周波数を求めるようにしてもよい。
Then, the maximum value Imax. The command frequency f (Imax.) Corresponding to is set as the resonance frequency (fundamental frequency f0) and stored in the drive parameter storage unit 23 (ST20). In the bonding operation, the command frequency at the start of driving the vibrator 6 is set based on this basic frequency f0. In the above process, the calculation unit 16c searches for a command frequency at which the drive current of the vibrator 6 is approximately maximum or impedance is approximately minimum based on the detection value stored in the detection value storage unit 24, and the resonance frequency is set as the resonance frequency. It is a frequency search means. Instead of using the current value as the parameter, the impedance may be used as the parameter, and the minimum impedance value may be searched to obtain the command frequency corresponding to this minimum value. Note that the resonance frequency may be obtained by utilizing the fact that the phase difference between the voltage USV across the vibrator 6 and the current USI flowing through the vibrator 6 is substantially zero in the resonance state.

【0045】次に図5を参照して、ボンディング動作時
の振動子駆動処理について説明する。まず、振動子駆動
パラメータをパラメータ記憶部23から読み取る(ST
21)。これにより、基本周波数f0、駆動電圧Vおよ
び振動子駆動時間tが読み取られる。次いで振動子6の
駆動開始に際し、駆動周波数信号の出力モードとして第
1モードを指示する(ST22)。これにより、駆動周
波数信号出力部18が振動子駆動部10に対して駆動周
波数信号を出力する際には、第1モードにしたがって、
指令周波数信号出力部17から出力された指令周波数と
同じ周波数の信号が出力され、周波数追従機能がオフさ
れる。
Next, referring to FIG. 5, the vibrator driving process during the bonding operation will be described. First, the transducer drive parameters are read from the parameter storage unit 23 (ST
21). As a result, the fundamental frequency f0, the drive voltage V, and the vibrator drive time t are read. Next, when driving the vibrator 6, the first mode is designated as the output mode of the driving frequency signal (ST22). Accordingly, when the drive frequency signal output unit 18 outputs the drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, according to the first mode,
A signal having the same frequency as the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 is output, and the frequency tracking function is turned off.

【0046】すなわち、駆動周波数信号出力部18から
振動子駆動部10に対して駆動周波数fが出力され、こ
の基本周波数f0に等しい駆動周波数fおよび駆動電圧
Vにて振動子6が駆動される(ST23)。そしてこの
駆動状態において、検出部13により電流Iを検出し
(ST24)、予めしきい値電流として設定された所定
電流値以上の電流が検出されたか否かを判定する(ST
25)。
That is, the drive frequency f is output from the drive frequency signal output unit 18 to the vibrator drive unit 10, and the vibrator 6 is driven at the drive frequency f and the drive voltage V equal to the basic frequency f0 ( ST23). Then, in this driving state, the detection unit 13 detects the current I (ST24), and determines whether or not a current equal to or larger than a predetermined current value set in advance as a threshold current is detected (ST).
25).

【0047】ここで、所定電流値に到達していなけれ
ば、(ST23)に戻って上述の駆動周波数による振動
子6の駆動を継続し、また所定電流値に到達している場
合には、モード指示部16dによって駆動周波数信号の
出力モードとして第2モードを指示する(ST26)。
これにより、駆動周波数信号出力部18が振動子駆動部
10に対して駆動周波数信号を出力する際には、第2モ
ードにしたがって、指令周波数信号出力部17から出力
された指令周波数に位相比較部15の比較結果に基づく
補正分を加えた補正後周波数が駆動周波数信号として出
力され、周波数追従機能がオンされる。
If the predetermined current value has not been reached, the process returns to (ST23) to continue driving the vibrator 6 at the drive frequency described above. If the predetermined current value has been reached, the mode is set. The instruction unit 16d instructs the second mode as the output mode of the drive frequency signal (ST26).
Thus, when the drive frequency signal output unit 18 outputs the drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, the phase comparison unit compares the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 with the second mode. The corrected frequency added with the correction amount based on the comparison result of 15 is output as the drive frequency signal, and the frequency tracking function is turned on.

【0048】すなわち、検出部13によって検出された
電流と電圧との間の位相差に応じた補正を加えた駆動周
波数にて振動子6を駆動する(ST27)。これによ
り、負荷状態に応じて共振周波数が変動した場合にも、
振動子6の駆動周波数を当該負荷状態における共振周波
数に追従させることができる。この後、振動子駆動時間
tがタイムアップしたか否かを判定し(ST28)、タ
イムアップを確認したならば振動子6の駆動を停止する
(ST29)。これにより、ボンディング動作が終了す
る。
That is, the vibrator 6 is driven at the drive frequency corrected according to the phase difference between the current and the voltage detected by the detector 13 (ST27). As a result, even if the resonance frequency changes depending on the load condition,
The drive frequency of the vibrator 6 can be made to follow the resonance frequency in the load state. After that, it is determined whether or not the vibrator driving time t has timed up (ST28), and if the time-up is confirmed, the driving of the vibrator 6 is stopped (ST29). This completes the bonding operation.

【0049】上記ボンディングにおいては、制御部16
がボンディング動作プログラムにしたがってモード指示
部16dを制御することにより、ボンディング動作にお
ける振動子6の駆動開始時には第1モードを指示させ、
その後第2モードの指示に切り換えるようになってい
る。
In the above bonding, the control unit 16
Controls the mode instructing unit 16d in accordance with the bonding operation program so that the first mode is instructed at the start of driving the vibrator 6 in the bonding operation.
After that, the instruction is switched to the second mode.

【0050】そして上記ボンディングにおける振動子駆
動処理では、駆動開始直後に振動子6に正常に電流が流
れない不静定時間においては、第1モードによって常に
指令周波数通りの駆動周波数によって振動子6が駆動さ
れる。したがって、振動子6に電流が流れない不整定時
間において位相同期ループが閉じていることによる不規
則発振が発生せず、不規則発振に起因する動作エラーを
排除して、正常なボンディング動作を実行することがで
きる。
In the vibrator driving process in the above-described bonding, the vibrator 6 is always driven at the drive frequency according to the command frequency in the first mode during the indefinite time in which no current normally flows in the vibrator 6 immediately after the driving is started. Driven. Therefore, irregular oscillation does not occur due to the phase-locked loop being closed during the irregular settling time during which no current flows through the oscillator 6, and the operation error due to irregular oscillation is eliminated, and normal bonding operation is performed. can do.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、振動子の駆動周波数を
指示するための駆動周波数信号を異なる出力モードに従
って出力する構成とし、振動子の駆動開始時には指令周
波数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として出力
し、その後指令周波数に電流と電圧の位相比較結果に基
づく補正分を加えた補正後周波数の信号を駆動周波数信
号として出力するようにしたので、振動子の駆動開始時
に不規則発振を生じることなく正常なボンディング動作
を行うことができる。
According to the present invention, the driving frequency signal for instructing the driving frequency of the vibrator is output according to different output modes, and when the driving of the vibrator is started, the signal having the same frequency as the command frequency is output. It outputs as a signal, and after that, it outputs the signal of the corrected frequency, which is the corrected frequency based on the result of the phase comparison of the current and voltage, as the driving frequency signal. A normal bonding operation can be performed without any occurrence.

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

【図1】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装
置の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装
置の駆動周波数信号出力処理のフローチャート
FIG. 2 is a flowchart of drive frequency signal output processing of the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装
置による基本周波数設定処理のフローチャート
FIG. 3 is a flowchart of a basic frequency setting process by the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態のボンディング装置の周
波数検索データを示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing frequency search data of the bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装
置によるボンディング動作時振動子駆動処理のフローチ
ャート
FIG. 5 is a flowchart of a vibrator driving process during a bonding operation by the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】 2 基板 3 電子部品 5 ホーン 6 振動子 7 ボンディングツール 10 振動子駆動部 13 検出部 15 位相比較部 16 制御部 16d モード指示部 17 指令周波数信号出力部 18 駆動周波数信号出力部 24 検出値記憶部[Explanation of symbols] 2 substrates 3 electronic components 5 horns 6 oscillators 7 Bonding tool 10 Transducer drive section 13 Detector 15 Phase comparator 16 Control unit 16d mode indicator 17 Command frequency signal output section 18 Drive frequency signal output section 24 Detection value storage

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】接合対象物に荷重と超音波振動を作用させ
ながら被接合面に圧着する超音波ボンディング装置であ
って、前記接合対象物に当接するボンディングツール
と、このボンディングツールを接合対象物を介して被接
合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツ
ールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆
動するための電力を供給する振動子駆動部と、この振動
子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示するた
めの駆動周波数信号を異なる複数の出力モードの中から
選択指示された出力モードに従って出力する駆動周波数
信号出力部と、前記振動子駆動部により駆動された前記
振動子の電圧および電流をそれぞれ検出する検出部と、
この検出部で検出された電圧と電流の位相を比較してそ
の比較結果を前記駆動周波数信号出力部に出力する位相
比較部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周波数
信号出力部に対して出力する指令周波数信号出力部と、
前記駆動周波数信号出力部に対して前記出力モードを指
示するモード指示部とを備え、前記複数の出力モード
は、前記指令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波数信
号として出力する第1モードと、前記指令周波数に前記
位相比較部の比較結果に基づく補正分を加えた補正後周
波数の信号を駆動周波数信号として出力する第2モード
とを含むことを特徴とする超音波ボンディング装置。
1. An ultrasonic bonding apparatus for press-bonding to a surface to be bonded while applying load and ultrasonic vibration to the object to be bonded, the bonding tool being in contact with the object to be bonded, and the bonding tool. Pressing means for pressing the bonding surface via the bonding tool, a vibrator for applying ultrasonic vibration to the bonding tool, a vibrator driving unit for supplying electric power for driving the vibrator, and the vibrator. A drive frequency signal output unit that outputs a drive frequency signal for instructing a drive frequency of the vibrator to the drive unit according to an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes, and the vibrator drive unit. A detection unit that detects the voltage and current of the driven vibrator,
A phase comparison unit that compares the phase of the voltage and the current detected by this detection unit and outputs the comparison result to the drive frequency signal output unit, and a preset command frequency to the drive frequency signal output unit. Command frequency signal output section to output,
A mode instructing section for instructing the output mode to the drive frequency signal output section, wherein the plurality of output modes include a first mode in which a signal having the same frequency as the command frequency is output as a drive frequency signal; And a second mode for outputting a signal of a corrected frequency obtained by adding a correction amount based on a comparison result of the phase comparison unit to a command frequency as a drive frequency signal.
【請求項2】ボンディング動作における前記振動子の駆
動開始時には第1モードを指示させ、その後第2モード
の指示に切り換えるように前記モード指示部を制御する
ボンディング制御手段を備えたことを特徴とする請求項
1記載の超音波ボンディング装置。
2. A bonding control means for controlling the mode instructing section so as to instruct the first mode at the start of driving of the vibrator in the bonding operation and then switch to the second mode instruction. The ultrasonic bonding apparatus according to claim 1.
【請求項3】前記指令周波数信号出力部に対して周波数
を指示する周波数指示部と、前記振動子の共振周波数を
検出する共振周波数検出手段とを備え、前記周波数指示
部は前記共振周波数検出手段によって検出された共振周
波数を前記振動子の基本周波数として設定して指令周波
数信号出力部に対して指示し、指令周波数信号出力部は
前記基本周波数に基づいた指令周波数信号を出力するこ
とを特徴とする請求項1記載の超音波ボンディング装
置。
3. A frequency instructing section for instructing a frequency to said command frequency signal output section, and a resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency of said vibrator, said frequency instructing section comprising said resonance frequency detecting means. The resonance frequency detected by the method is set as a fundamental frequency of the vibrator to instruct the command frequency signal output unit, and the command frequency signal output unit outputs a command frequency signal based on the fundamental frequency. The ultrasonic bonding device according to claim 1.
【請求項4】前記共振周波数検出手段による前記振動子
の共振周波数の検出時において、前記駆動周波数信号出
力部が、前記第1モードによって前記駆動周波数信号を
出力することを特徴とする請求項3記載の超音波ボンデ
ィング装置。
4. The drive frequency signal output section outputs the drive frequency signal in the first mode when the resonance frequency of the vibrator is detected by the resonance frequency detecting means. The ultrasonic bonding apparatus described.
【請求項5】前記共振周波数検出手段が、前記振動子を
駆動しながら指令周波数を所定の範囲内で規則的に変化
させる周波数スイープ手段と、周波数スイープ時におい
て前記検出部によって検出された検出値と当該検出値に
対応する指令周波数とを関連づけて記憶する記憶手段
と、この記憶手段に記憶された検出値に基づき振動子の
駆動電流が略最大もしくはインピーダンスが略最小とな
る指令周波数を検索して共振周波数とする共振周波数検
索手段とを備えたことを特徴とする請求項3または4記
載の超音波ボンディング装置。
5. The frequency sweeping means, wherein the resonance frequency detecting means regularly changes the command frequency within a predetermined range while driving the vibrator, and the detection value detected by the detecting portion during the frequency sweeping. And a storage unit that stores the command frequency corresponding to the detected value in association with each other, and a command frequency at which the drive current of the vibrator is substantially maximum or the impedance is substantially minimum is searched based on the detection value stored in the storage unit. 5. The ultrasonic bonding apparatus according to claim 3, further comprising a resonance frequency search unit that sets the resonance frequency as a resonance frequency.
【請求項6】接合対象物に当接するボンディングツール
と、このボンディングツールを接合対象物を介して被接
合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツ
ールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆
動するための電力を供給する振動子駆動部と、この振動
子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示するた
めの駆動周波数信号を異なる複数の出力モードの中から
選択指示された出力モードに従って出力する駆動周波数
信号出力部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周
波数信号出力部に対して出力する指令周波数信号出力部
と、前記駆動周波数信号出力部に対して前記出力モード
を指示するモード指示部とを備えた超音波ボンディング
装置による超音波ボンディング方法であって、ボンディ
ング動作における前記振動子の駆動開始時には、前記指
令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として出
力する第1モードを指示させ、その後前記指令周波数に
前記位相比較部の比較結果に基づく補正分を加えた補正
後周波数の信号を駆動周波数信号として出力する第2モ
ードに切り換えることを特徴とする超音波ボンディング
方法。
6. A bonding tool that contacts an object to be joined, a pressing means that presses the bonding tool against a surface to be joined via the object to be joined, and a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool. , A vibrator driving unit that supplies electric power for driving the vibrator, and a driving frequency signal for instructing the driving frequency of the vibrator to the vibrator driving unit from a plurality of different output modes. With respect to the drive frequency signal output unit that outputs according to the output mode instructed to select, the command frequency signal output unit that outputs a preset command frequency to the drive frequency signal output unit, and the drive frequency signal output unit An ultrasonic bonding method using an ultrasonic bonding apparatus, comprising: a mode instructing unit for instructing the output mode. At the start of driving the oscillator, the first mode for outputting a signal having the same frequency as the command frequency as a drive frequency signal is instructed, and then the command frequency is corrected by adding a correction amount based on the comparison result of the phase comparator. An ultrasonic bonding method characterized by switching to a second mode in which a signal of a rear frequency is output as a drive frequency signal.
【請求項7】接合対象物に当接するボンディングツール
と、このボンディングツールを接合対象物を介して被接
合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツ
ールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆
動するための電力を供給する振動子駆動部と、この振動
子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示するた
めの駆動周波数信号を異なる複数の出力モードの中から
選択指示された出力モードに従って出力する駆動周波数
信号出力部と、予め設定された指令周波数を前記駆動周
波数信号出力部に対して出力する指令周波数信号出力部
と、前記駆動周波数信号出力部に対して前記出力モード
を指示するモード指示部と、前記指令周波数信号出力部
に対して周波数を指示する周波数指示部と、前記振動子
の共振周波数を検出する共振周波数検出手段とを備えた
超音波ボンディング装置による超音波ボンディング方法
であって、前記周波数指示部は前記共振周波数検出手段
によって検出された共振周波数を前記振動子の基本周波
数として設定して指令周波数信号出力部に対して指示
し、指令周波数信号出力部は前記基本周波数に基づいた
指令周波数信号を出力することを特徴とする超音波ボン
ディング方法。
7. A bonding tool that contacts an object to be joined, a pressing means that presses the bonding tool against a surface to be joined via the object to be joined, and a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool. , A vibrator driving unit that supplies electric power for driving the vibrator, and a driving frequency signal for instructing the driving frequency of the vibrator to the vibrator driving unit from a plurality of different output modes. With respect to the drive frequency signal output unit that outputs according to the output mode instructed to select, the command frequency signal output unit that outputs a preset command frequency to the drive frequency signal output unit, and the drive frequency signal output unit A mode instructing unit for instructing the output mode, a frequency instructing unit for instructing a frequency to the command frequency signal output unit, and a resonance frequency of the oscillator are detected. An ultrasonic bonding method using an ultrasonic bonding apparatus having a resonance frequency detecting means, wherein the frequency instructing section sets the resonance frequency detected by the resonance frequency detecting means as a fundamental frequency of the vibrator and issues an instruction. An ultrasonic bonding method, wherein an instruction is given to a frequency signal output unit, and the command frequency signal output unit outputs a command frequency signal based on the fundamental frequency.
【請求項8】前記共振周波数検出手段による前記振動子
の共振周波数の検出時において、前記駆動周波数信号出
力部が、前記指令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波
数信号として出力する第1モードに従って前記駆動周波
数信号を出力することを特徴とする請求項7記載の超音
波ボンディング方法。
8. When the resonance frequency of the vibrator is detected by the resonance frequency detecting means, the drive frequency signal output section outputs the signal having the same frequency as the command frequency as a drive frequency signal according to the first mode. 8. The ultrasonic bonding method according to claim 7, wherein a driving frequency signal is output.
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