Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3565063B2 - Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3565063B2 - Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components - Google Patents

Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components Download PDF

Info

Publication number
JP3565063B2
JP3565063B2 JP35009098A JP35009098A JP3565063B2 JP 3565063 B2 JP3565063 B2 JP 3565063B2 JP 35009098 A JP35009098 A JP 35009098A JP 35009098 A JP35009098 A JP 35009098A JP 3565063 B2 JP3565063 B2 JP 3565063B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
frequency
ultrasonic
unit
resonance
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP35009098A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000174068A (en
Inventor
修 谷川
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 Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
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

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/0711Apparatus therefor

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Description

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、前記ツールを振動させる周波数を含む駆動指令に基づいて前記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の中から使用するツールの共振周波数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、前記周波数を補正して前記ツールを共振させる共振周波数追尾手段と、前記第1の超音波指令部からの駆動指令に基づいて前記振動子を駆動してツールの共振周波数を検出し登録する計測モードと前記第2の超音波指令部からの駆動指令に含まれる共振周波数を前記共振周波数追尾手段により補正して前記振動子を駆動する自動追尾モードのいずれか1つのモードを設定可能なモード設定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。
【0007】
また本発明は、ボンディングユニットに交換自在に装着されたツールを振動させる振動子に、前記ツールに出力する周波数を補正して前記ツールを共振させる共振周波数自動追尾機能をオフにした状態で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を共振状態検出部で検出して当該ツールの共振周波数を共振データ記憶部に登録する登録動作を行い、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を前記共振データ記憶部から呼び出して、前記共振周波数自動追尾機能をオンにした状態で前記共振周波数を補正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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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25で昇圧して振動子3に入力する。
【0014】
振動子3の電流Iと電圧Vは位相比較部26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。
【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ON)。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→fe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。
【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28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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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・・・3.0mm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。
【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。
【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。
【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。
【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11)、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。
【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)。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【符号の説明】
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
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
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 that applies ultrasonic vibration to an electronic component and presses the electronic component on a work.
[0002]
[Prior art]
For example, as a method of mounting an electronic component such as a flip chip on a work such as a substrate, a method using an ultrasonic pressure bonding device is known. The ultrasonic crimping apparatus presses a tool for crimping against an electronic component and causes the tool to ultrasonically vibrate, thereby applying ultrasonic vibration to the electronic component and crimping the electronic component on a workpiece. A tool has a unique resonance frequency due to its size and shape, and when the tool is pressed against an electronic component and the electronic component is pressed against a workpiece, it is necessary to vibrate the tool strongly at the resonance frequency and a predetermined power. .
[0003]
The tool is 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 in an ultrasonic crimping device and used, the resonance frequency and impedance of the tool are measured by a measuring device prior to the setting, and the ultrasonic crimping device is operated according to the measurement result. Then, the electronic component was crimped to the work.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, equipment cost is required because a measuring device for measuring the resonance frequency and impedance is required in addition to the ultrasonic crimping device, and the operator has to perform the measurement of the resonance frequency and impedance with the measuring device. Was also big.
[0005]
Accordingly, the present invention aims to provide an ultrasonic bonding apparatus and an ultrasonic bonding method for an electronic component having a function of measuring the resonant frequency of the ultrasonic crimping tool.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an ultrasonic crimping apparatus for an electronic component that presses an exchangeable tool against an electronic component and presses the electronic component against a workpiece while ultrasonically oscillating the tool, and a vibrator that ultrasonically vibrates the tool. an ultrasonic controller for controlling the driving of the vibrator based on the drive command including the frequency vibrating the tools, the first for outputting a driving command to change the pre distichum wavenumber in the ultrasonic control unit ultra a wave command unit, a measuring unit for measuring the first current and voltage flowing in the vibrator while changing the pre distichum wavenumber by a command of the ultrasonic command unit, from said measurement data measured by the measuring section a resonance state detection unit for detecting the resonant frequency of the tool, the resonant data storage unit for registering the number of resonance frequency detected by the resonant state detecting unit, or in the resonant frequency which is registered in the resonant data storage unit A second ultrasonic wave command section for outputting a drive command calls the resonance frequency to the ultrasonic control unit of the tool used, the resonance frequency tracking means for resonating said tool by correcting the frequency, the first The measurement mode in which the vibrator is driven based on the drive command from the ultrasonic command section to detect and register the resonance frequency of the tool and the resonance frequency included in the drive command from the second ultrasonic command section is A mode setting unit capable of setting any one of an automatic tracking mode for driving the vibrator by correcting the resonance frequency by means of a resonance frequency tracking unit .
[0007]
Also, the present invention provides a vibrator for vibrating a tool which is exchangeably mounted on a bonding unit , the ultrasonic vibrator in a state where a resonance frequency automatic tracking function for resonating the tool by correcting a frequency output to the tool is turned off. the current and voltage by outputting a drive command from the command section flowing to the vibrator while changing the oscillation frequency of the tool is measured by the measuring unit, the resonant frequency of the tool from the measured measurement data detected at resonance detector Te registers the resonant frequency of the tool to the resonant data storage unit performs a registration operation, when crimping the electronic parts to the work, call resonant frequency of the tool to be used from the resonant data storage unit, the resonant An ultrasonic crimping method for an electronic component , wherein the resonator is driven by correcting the resonance frequency while the automatic frequency tracking function is turned on .
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic pressure bonding apparatus for an electronic component 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 thereof, FIG. , FIG. 7 is a screen view of the monitor, and FIGS. 8, 9, and 10 are flowcharts of the operation.
[0009]
First, the overall configuration of an ultrasonic pressure 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]
Next, a control system for ultrasonically vibrating the tool 2 will be described. Reference numeral 10 denotes a bus to which an ultrasonic control unit 11, a measurement unit 12, a control unit 13 including a CPU, a storage unit 14, a display unit 15, an operation / input unit 16 such as a keyboard and a mouse, and an input / output unit 17 are connected. I have.
[0011]
The ultrasonic control unit 11 and the measuring unit 12 are connected to the vibrator 3, and the ultrasonic control unit 11 controls driving of the vibrator 3. The current I and the current V of the vibrator 3 are fed back to the ultrasonic controller 11 and the measuring unit 12. The measuring unit 12 measures a current I flowing through the vibrator 3 and outputs data of the measured current and voltage as measurement data.
[0012]
The control unit 13 performs control necessary for executing a program (a program for ultrasonic pressure bonding, impedance detection, resonance point detection, tool setting, and the like). 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. Since these are well-known elements, detailed description thereof will be omitted.
[0013]
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 data of this frequency, a signal (voltage) proportional to the frequency is output. The ultrasonic oscillator 22 outputs an ultrasonic signal having a frequency corresponding 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, boosts the ultrasonic signal with the transformer 25, and inputs the boosted ultrasonic signal to the transducer 3.
[0014]
The current I and the voltage V of the vibrator 3 are input to the phase comparator 26. The phase comparing section 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 unit 26 compares the phase shifts, and feeds back a voltage corresponding to the comparison result to an adding unit (described later) 28.
[0015]
A mode setting unit 27 is connected to the phase comparison unit 26. The mode setting unit 27 includes a changeover switch 27a. 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 resonance frequency automatic tracking function is ON). When the measuring unit 12 measures the current I and the voltage V, the changeover switch 27a is opened (the resonance frequency automatic tracking function is turned off), and the frequency f is increased from fs to fe by a command from the control unit 13. This will be described later with reference to FIG.
[0016]
An addition 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. This change is detected by the phase comparison unit 26 and output from the ultrasonic oscillation unit 22 by the addition unit 28. Correct the frequency of the ultrasonic signal. That is, the phase comparing section 26 and the adding section 28 serve as resonance frequency tracking means. 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]
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 is configured to output 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]
The storage unit 14 has an impedance waveform data storage unit 14a and a resonance data storage unit 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 a 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]
The second ultrasonic command unit 32 selects a predetermined resonance frequency from a plurality of resonance frequencies registered in the resonance data storage unit 14b and inputs the selected resonance frequency to the ultrasonic control unit 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 a predetermined ultrasonic output from the tool 2, and is output to the ultrasonic control unit 11 as a gain signal. . The first ultrasonic command unit 31, the second ultrasonic command unit 32, the resonance state detecting unit 33, and the impedance calculating unit 34 are software executed by the control unit 13.
[0020]
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, the signal of the phase comparison unit 26 is fed back to the addition unit 28, and the ultrasonic oscillation unit 22 causes the tool 2 to vibrate at a predetermined resonance frequency. And outputs a signal to the multiplier 23. 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]
On the menu screen in FIG. 4, when the user clicks and selects “tool setting”, 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 protrusion 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... The name is displayed), 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]
In steps 2a, 2b, and 2c of 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. 5 shows that a tool of 1.5 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 the operation.
[0023]
The present invention relates to the measurement and setting of the resonance frequency and impedance of the tool. Therefore, "measurement" is selected on the display screen of FIG. 5, and the measurement process is executed in the steps of FIGS. That is, in step 3 of FIG. 9, the message screen of FIG. 6 is displayed. On this message screen, the operator is urged to check 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]
In step 5, the changeover switch 27a of the mode setting unit 27 is opened to switch to the measurement mode. Next, at step 6, the measurement start frequency fs is set. Next, in step 7, the oscillation command signal is turned ON and input to the ultrasonic oscillation unit 22 (FIG. 2). Then, the current I is measured by the measuring unit 12 (FIG. 2) while gradually increasing the frequency to the measurement end frequency fe in steps 8 to 10.
[0025]
When the frequency reaches the measurement end frequency fe, the oscillation command signal (see also FIG. 2) is turned off (step 11), and the changeover switch 27a of the mode setting unit 27 is closed to switch to the automatic tracking mode (step 12). A 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]
The measurement screen of FIG. 7 shows the waveform data of the impedance Z when the frequency is gradually increased from fs to fe, and this waveform is registered in the impedance waveform data storage unit 14a (FIG. 3). The frequency when 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 together with the tool name (registered in the resonance data storage unit 14b) (step 16). Thus, the measurement mode ends, and the screen returns to the tool setting screen of FIG. 5 (step 17).
[0027]
The above-described measurement of the resonance frequency and the impedance of the tool is performed for a new tool every 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 to be 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 drives 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]
【The invention's effect】
According to the present invention described above is provided with the function of measuring the resonant frequency of the tool to the ultrasonic bonding device for the electronic component, at the time of tool change can be measured resonant frequency of the Easy rapid tool. Also the tools of various kinds, by each of the resonant frequencies continue to register the resonant data storage unit, in the case of reusing the tool, by calling the resonant frequency of the tool, setup well electronic component Ultrasonic crimping to a workpiece can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram of an ultrasonic control unit of the ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a functional block diagram of an ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention; FIG. 4 is a screen view of a monitor of the ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention; FIG. 6 is a screen view of a monitor of an ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a screen view of a monitor of an ultrasonic crimping apparatus for electronic parts according to one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a screen view of a monitor of an ultrasonic bonding apparatus for electronic components according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart of an operation of the ultrasonic bonding apparatus for electronic parts according to an embodiment of the present invention. Of the operation of the ultrasonic crimping apparatus for electronic components according to the embodiment [FIG. 10] Flowchart EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS electronic components one embodiment of the operation of the ultrasonic bonding device
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)

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、前記ツールを振動させる周波数を含む駆動指令に基づいて前記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の中から使用するツールの共振周波数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、前記周波数を補正して前記ツールを共振させる共振周波数追尾手段と、前記第1の超音波指令部からの駆動指令に基づいて前記振動子を駆動してツールの共振周波数を検出し登録する計測モードと前記第2の超音波指令部からの駆動指令に含まれる共振周波数を前記共振周波数追尾手段により補正して前記振動子を駆動する自動追尾モードのいずれか1つのモードを設定可能なモード設定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 for pressing an exchangeable tool against an electronic component and pressing the electronic component against a workpiece while ultrasonically vibrating the tool, comprising: a vibrator that ultrasonically vibrates the tool; an ultrasonic controller for controlling the driving of the vibrator based on the drive command including the frequency to vibrate, a first ultrasound command section for outputting a drive command to change the pre distichum wavenumber in the ultrasonic control unit , the resonance frequency of the first and the measuring unit for measuring the current and voltage flowing in the vibrator while changing the pre distichum wavenumber by a command of the ultrasonic command section, the tool from the measurement data measured by the measuring section a resonance state detection unit for detecting the number, and the resonance data storage unit for registering the number of resonance frequency detected by the resonant state detecting unit, for use from the resonant frequency registered in the resonant data storage unit A second ultrasonic wave command section for outputting a drive command to the ultrasonic control unit calls the resonant frequency Lumpur, the resonance frequency tracking means for resonating said tool by correcting the frequency, the first The vibration mode is driven based on the drive command from the ultrasonic command section to detect and register the resonance frequency of the tool, and the resonance mode included in the drive command from the second ultrasonic command section is set to the resonance mode. A mode setting unit that can set any one of an automatic tracking mode in which the vibrator is driven by correcting the frequency by a frequency tracking unit . ボンディングユニットに交換自在に装着されたツールを振動させる振動子に、前記ツールに出力する周波数を補正して前記ツールを共振させる共振周波数自動追尾機能をオフにした状態で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を共振状態検出部で検出して当該ツールの共振周波数を共振データ記憶部に登録する登録動作を行い、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を前記共振データ記憶部から呼び出して、前記共振周波数自動追尾機能をオンにした状態で前記共振周波数を補正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。A drive command from an ultrasonic command unit with the resonance frequency automatic tracking function of turning off the resonance frequency of the tool by correcting the frequency output to the tool to the vibrator that vibrates the tool exchangeably mounted on the bonding unit is turned off. output to was measured by the measuring unit current and voltage flowing in the vibrator while changing the oscillation frequency of the tools, the resonant frequency of the tool from the measured measurement data detected at resonance detector resonance of the tool performs a registration operation for registering the frequency to the resonant data storage unit, when pressed against the workpiece the electronic components, by calling the resonant frequency of the tool to be used from the resonant data storage unit, the resonant frequency automatic tracking function An ultrasonic crimping method for an electronic component, wherein the vibrator is driven by correcting the resonance frequency in a state of being turned on .
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 JP2000174068A (en) 2000-06-23
JP3565063B2 true 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)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4598968B2 (en) * 2001-02-28 2010-12-15 株式会社東芝 Bonding tool, bonding apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
WO2006074105A1 (en) * 2005-01-03 2006-07-13 3M Innovative Properties Company Gap adjustment for an ultrasonic welding system
JP5152159B2 (en) * 2009-11-23 2013-02-27 トヨタ自動車株式会社 Tool inspection method, inverter manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000174068A (en) 2000-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07303379A (en) Method and equipment for operating generator supplying high-frequency electric power to ultrasonic transducer
TW480199B (en) Piezoelectric sensor for measuring bonding parameters
CN114289850A (en) Ultrasonic bonding apparatus, control apparatus and control method
JP2714339B2 (en) Wire bonding equipment
JP3565063B2 (en) Ultrasonic crimping apparatus and ultrasonic crimping method for electronic components
US6672503B2 (en) Method of bonding wires
CN113631315B (en) Method for detecting the occurrence or disconnection of contact between a sonotrode and a corresponding element
JP5038989B2 (en) Ultrasonic metal bonding machine
JP3791424B2 (en) Ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method
JP3613087B2 (en) Abnormality detection apparatus and abnormality detection method for ultrasonic transducer
JP3567884B2 (en) Ultrasonic bonding method
JP3897937B2 (en) Bonding method
CN113677473B (en) Equipment for determining the status of ultrasonic welding processes
JP4350242B2 (en) Ultrasonic vibration generating apparatus and method, and bump bonding apparatus
JP3818166B2 (en) Ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method
JP3189566B2 (en) Inspection apparatus for soldered state and inspection method for soldered state
JP2004335941A (en) Bonding apparatus and bonding method
JPH10256320A (en) Semiconductor manufacturing equipment
JP3854857B2 (en) Ultrasonic vibration oscillator and component joining method
JPH09239568A (en) Ultrasonic joining method
KR101395406B1 (en) Control system of ultrasonic waves deposition and the method
JPH0427017B2 (en)
JP3013630B2 (en) Ground detector for wire bonder
JP3128500B2 (en) Nugget formation monitoring device
JP3149676B2 (en) Ultrasonic bonding equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040302

A521 Request for written amendment filed

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 (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080618

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618

Year of fee payment: 5

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event 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