JPH05115986A - 超音波溶接のモニタ方法 - Google Patents

超音波溶接のモニタ方法

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JPH05115986A
JPH05115986A JP3305567A JP30556791A JPH05115986A JP H05115986 A JPH05115986 A JP H05115986A JP 3305567 A JP3305567 A JP 3305567A JP 30556791 A JP30556791 A JP 30556791A JP H05115986 A JPH05115986 A JP H05115986A
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JP
Japan
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welding
ultrasonic
vibration
welded
anvil
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Application number
JP3305567A
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English (en)
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Ryusaku Koike
龍作 小池
Kensuke Kowaka
健介 小若
Susumu Matsumoto
進 松本
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/048Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/269Various geometry objects
    • G01N2291/2697Wafer or (micro)electronic parts

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波溶接の溶接状態を、簡単な手段により
確実にモニタすることができる、超音波溶接のモニタ方
法を提供すること。 【構成】 作業台1には被溶接材3が固定されており、
被溶接材2には超音波ホーン5の先端部に設けられた溶
接チップ4が当接している。溶接チップ4は矢印方向に
振動し被溶接材2と被溶接材3を超音波溶接する。作業
台1には、ピックアップ6が取り付けられており、振動
計7はピックアップ6により作業台1への超音波洩れ振
動を検出する。波形解析装置8は振動計により検出され
た振動台の超音波洩れ振動を解析し、溶接の良否を判別
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品のワイヤボンデ
ィングなどに用いられる超音波溶接の良否をモニタする
ための超音波溶接のモニタ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波溶接の良否をモニタする方法とし
て、従来から、次の方法が用いられている。 溶接時の被溶接材の変形量をモニタし超音波溶接の
良否を判定する。 超音波発振部における原発振電圧(超音波振動の振
動量に対応)、単位時間の仕事量(電圧と電流の積)、
発振時間、作業台(アンビル)の押しつけ圧等をモニタ
し、超音波溶接の良否を判定する。
【0003】しかしながら、超音波溶接時における被溶
接材料の変形量は極微小量であるため上記のモニタ方
法は変形量の測定精度が問題となり、正確に超音波溶接
の良否を判別することは困難であった。また、上記の
モニタ方法は超音波溶接状態を直接にモニタしているわ
けではなく、溶接状態に関係するパラメータを検出し間
接的に溶接状態を推定するものであるため、誤検知を生
ずることがあった。例えば、被溶接材料の表面に油脂に
よる汚れがあったり、被溶接材料が異物を噛み込んでい
たり、あるいは溶接機の溶接チップが磨耗していたりな
どすると、上記のモニタ方法においては、過溶接とし
て誤検知したり、溶接不足と誤検知することがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来装置
の欠点を改善するためになされたものであって、超音波
溶接の溶接状態を、簡単な手段により確実にモニタする
ことができる、超音波溶接のモニタ方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、作業台(アンビル)(1) に固定
された第1の被溶接材(3) 上に第2の被溶接材(2) を配
置し、第2の被溶接材(2) に溶接チップ(4) を接触さ
せ、溶接チップ(4) を超音波で振動させることにより第
1の被溶接材(3) と第2の被溶接材(2) を溶接する超音
波溶接のモニタ方法において、作業台(アンビル)(1)
への超音波洩れ振動を検出し、検出された超音波洩れ振
動を波形解析することにより超音波溶接の良否を判別す
る。
【0006】
【作用】超音波溶接の原理は、ミクロにみて平滑ではな
い金属の表面が静圧力により圧縮変形し、振動によるす
べり移動によって突起部や酸化物皮膜などが破壊除去さ
れ、清浄な面同士が接触し、弾性・塑性変形をして両金
属の距離が接近し、原子間の吸引力が働き結合されると
いわれており、被溶接材間の振動によるすべり移動の度
合いが溶接の良否を決定付けている。したがって、被溶
接材間の振動によるすべり移動の度合いをモニタするこ
とにより、超音波溶接の良否を判別することができる。
本発明においては、作業台(アンビル)1の振動を検出
し、その波形を解析することにより、被溶接材間の振動
によるすべり移動の度合いをモニタし、超音波溶接の良
否を判別する。
【0007】
【実施例】図1は本発明の1実施例を示す図である。同
図において、1は作業台(アンビル)、2および3は被
溶接材、4は溶接チップ、5は超音波ホーン、6はピッ
クアップ、7は振動計、8は波形解析装置である。同図
における作業台(アンビル)1には被溶接材3が固定さ
れており、被溶接材2には超音波ホーン5の先端部に設
けられた溶接チップ4が当接している。超音波ホーン5
は超音波振動に共鳴し振幅を大とする手段であり、溶接
チップ4は同図の矢印方向に振動し、被溶接材2に超音
波ホーン5の振動を伝播する。
【0008】作業台(アンビル)1には、0〜20KH
zの周波数特性を持つ加速度ピックアップ6が取り付け
られており、振動計7はピックアップ6により作業台
(アンビル)1への超音波洩れ振動を検出する。波形解
析装置8は、振動計により検出された振動台の振動を解
析し溶接の良否を判別する手段であり、波形解析用のプ
ロセッサ、オッシロスコープなどから構成される。
【0009】図2は本実施例における超音波溶接時の作
業台(アンビル)1の振動波形を示したものであり、横
軸は時間、縦軸は作業台(アンビル)1の速度である。
また、同図におけるaは良好な溶接状態における作業台
(アンビル)1の振動波形を示したものであり、bは溶
接面に手脂をつけた場合の振動波形である。
【0010】次に図2を参照して図1の本実施例におけ
る超音波溶接時の作業台(アンビル)1の振動波形につ
いて説明する。 溶接開始後、期間T1において、溶接チップ4の振
動印加により、溶接材2が溶接材3上を振動し、すべり
始める。この期間においては、溶接材2と溶接材3間で
はすべりがあるため、作業台(アンビル)1に固定され
た溶接材3に振動は伝播しにくい。 期間T2において、被溶接材2,3間の面が平滑に
なり摩擦が多くなるため、部分的に溶接されすべりにく
くなる。この期間においては、上記理由により、超音波
振動が作業台(アンビル)1に伝播するようになる。 期間T3において、被溶接材2,3の溶接が完了し
超音波振動が被溶接材2,3を介して良く作業台(アン
ビル)1に伝播するようになる。
【0011】そこで、溶接が良好に行われた図2aと溶
接面に手脂をつけた図2bを対比すると、図2bの振動
波形は図2aの振動波形に対して、期間T1、期間T2
の時間が長く、その振動波形が明らかに相違しているこ
とがわかる。
【0012】図1の波形解析装置8は上記のような作業
台(アンビル)1の振動波形の相違を解析する手段であ
って、図2aに示すような作業台(アンビル)1の標準
の振動波形を記憶しており、超音波溶接時、上記標準振
動波形と検出された振動波形を比較し、検出された振動
波形が標準波形と相違する場合に、溶接不良として警報
などの信号を発生する。
【0013】具体的には、波形解析装置8として、プロ
セッサを用い、検出された振動波形をアナログデジタル
変換することによりプロセッサに入力し、プロセッサの
メモリに記憶された標準振動波形と検出された振動波形
を対比し、溶接不良を検出することができる。また、検
出された振動波形を記憶してオシロスコープに入力し、
振動波形を観察することにより溶接の良否を判別するこ
とも可能であり、振動波形を解析する手段としては、そ
の他周知の種々の手段を用いることができる。
【0014】なお、上記実施例においては、作業台(ア
ンビル)1の振動を検出する手段として、作業台(アン
ビル)1にピックアップ6を取り付ける例を示したが、
本発明における作業台(アンビル)1の振動検出手段は
上記実施例に限定されるものではなく、例えば、作業台
(アンビル)1の振動を無接触で検出できるレーザ振動
計を用いることができる。レーザ振動計はレーザドップ
ラ効果を利用した振動計であって、0〜100KHz程
度の振動を検出する特性を持ち、特に高調波を検出する
のに適した振動計である。また、本発明においては、そ
の他周知の種々の振動検出手段を採用することができる
ことは言うまでも無い。
【0015】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、作業台(アンビル)の振動を検出し
その振動波形を解析することにより、超音波溶接の良否
を、簡単な手段により確実にモニタすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す図である。
【図2】超音波溶接時の作業台(アンビル)の振動波形
を示す図である。
【符号の説明】
1 作業台(アンビル) 2 被溶接材 3 被溶接材 4 溶接チップ 5 超音波ホーン 6 ピックアップ 7 振動計 8 波形解析装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作業台(アンビル)(1) に固定された第1
    の被溶接材(3) 上に第2の被溶接材(2) を配置し、 第2の被溶接材(2) に溶接チップ(4) を接触させ、 溶接チップ(4) を超音波で振動させることにより第1の
    被溶接材(3) と第2の被溶接材(2) を溶接する超音波溶
    接のモニタ方法において、 作業台(アンビル)(1) への超音波洩れ振動を検出し、
    検出された超音波洩れ振動を波形解析することにより超
    音波溶接の良否を判別することを特徴とする超音波溶接
    のモニタ方法。
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