JP6572515B2 - Ultrasonic bonding apparatus and control apparatus therefor - Google Patents
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Description
本発明は、被接合材を超音波接合するための超音波接合装置及びその制御装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic bonding apparatus for ultrasonic bonding of materials to be bonded and a control apparatus for the apparatus.
ホーンの超音波振動の開始時から、超音波金属接合機の出力または接合する2枚の金属板のうち上側の金属板の沈み込み量の少なくとも一方を検出し、所定時間が経過するまでの超音波金属接合機の出力波形または金属板の沈み込み量波形の少なくとも一方の波形を正常接合時と比較することにより、金属板の接合の良否を判断する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 From the start of the ultrasonic vibration of the horn to the detection of at least one of the output of the ultrasonic metal bonding machine or the sinking amount of the upper metal plate of the two metal plates to be joined, A technique for judging whether or not a metal plate is joined by comparing at least one of an output waveform of a sonic metal joining machine or a waveform of a sinking amount of a metal plate with that during normal joining is known (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、金属板の沈み込み量等は、接合する金属板の表面に付着した油脂等の汚れによって減少する。上記の技術では、金属板に付着した油脂等の量が、当該金属板を正常に接合する上で支障が無い程度に少量であったとしても、所定時間が経過するまでに正常接合時と同等の波形が得られない場合は、接合強度が充分であっても不良品判定となるため、金属板接合体の歩留まりが低下する。 However, the sinking amount or the like of the metal plate is reduced by dirt such as oil or fat attached to the surface of the metal plate to be joined. In the above technique, even if the amount of oil and fat adhering to the metal plate is a small amount that does not hinder the normal bonding of the metal plate, it is the same as that during normal bonding until a predetermined time elapses. If this waveform is not obtained, defective product determination is made even if the bonding strength is sufficient, and the yield of the metal plate assembly decreases.
本発明が解決しようとする課題は、超音波接合体の歩留まりの向上を図ることができる超音波接合装置及びその制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic bonding apparatus capable of improving the yield of the ultrasonic bonded body and a control apparatus therefor.
本発明は、接合部の沈み込み量が第1の沈み込み閾値未満であり、第1の沈み込み閾値よりも小さい第2の沈み込み閾値以上であり、且つ振動エネルギー検出手段が検出した振動エネルギーが所定の振動エネルギー閾値以上である場合に、超音波接合装置に対して超音波接合の停止信号を出力することによって上記課題を解決する。 According to the present invention , the vibration energy detected by the vibration energy detection means is such that the amount of subtraction of the joint is less than the first subtraction threshold, is equal to or greater than the second subtraction threshold smaller than the first subtraction threshold. Is equal to or greater than a predetermined vibration energy threshold , the above problem is solved by outputting an ultrasonic welding stop signal to the ultrasonic bonding apparatus.
本発明によれば、沈み込み量検出手段が検出した沈み込み量が第1の沈み込み閾値を越えたか否かによって超音波接合強度の良否を判断するため、金属板に油脂等が僅かに付着していた場合において良品が不良品として判定されることを防ぎ、超音波接合体の歩留まりを向上することができる。 According to the present invention, since the subsidence detected by the subsidence detection means exceeds the first subsidence threshold value, it is judged whether the ultrasonic bonding strength is good. In this case, it is possible to prevent the non-defective product from being determined as a defective product, and to improve the yield of the ultrasonic bonded body.
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1Aは本発明に係る超音波接合装置の制御装置を適用した超音波接合装置の一実施の形態を示すブロック図であり、アルミニウム、銅などの金属材料からなる2つの被接合材W1,W2を超音波接合する場合を例に本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic bonding apparatus to which the control apparatus for an ultrasonic bonding apparatus according to the present invention is applied, and two bonded materials W1 and W2 made of a metal material such as aluminum and copper. The embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case of ultrasonic bonding.
本実施形態の超音波接合装置1は、たとえば薄型二次電池の出力端子同士や、出力端子と集電体などを接合する場合に用いられるが、特に被接合材W1,W2の用途は限定されない。また以下の実施形態では2つの被接合材W1,W2を接合する場合を例に挙げて本発明を説明するが、必要に応じて3つ以上の被接合材を接合する場合に用いてもよい。 The ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment is used, for example, when bonding output terminals of thin secondary batteries, or between an output terminal and a current collector, but the use of the materials to be bonded W1, W2 is not particularly limited. . Also the present invention will be described an example in which joining two members to be joined W1, W2 in the following embodiments may be used in the case of joining three or more members to be joined as required .
本実施形態の超音波接合装置1は、第1の被接合材W1の上に第2の被接合材W2を重ねた状態で超音波振動を加えることにより、これら第1及び第2の被接合材W1,W2が接合部で相互に接合された超音波接合体を形成するための装置であり、図1Aに示すように、電源12と、ホーン13と、アンビル14と、発振器15と、ブースター16と、押圧器17と、を備える。 The ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment applies the ultrasonic vibration in a state where the second bonded material W2 is superimposed on the first bonded material W1, thereby the first and second bonded materials. As shown in FIG. 1A, a power source 12, a horn 13, an anvil 14, an oscillator 15, and a booster are devices for forming an ultrasonic bonded body in which materials W1 and W2 are bonded to each other at a bonded portion. 16 and a presser 17.
ホーン13は、発振器15の振動方向、すなわち図1Aの左方向に向かって延在するアーム部131と、当接部132と、を有する。アーム部131は、延在方向に沿って略一定の径を有する円柱形状であり、当該アーム部131の基端(図1Aの右端)は、ブースター16に連結されている。当接部132は、アーム部131の先端(図1Aの左端)に設けられており、当接部132の下面が第2の被接合材W2の上面に当接することにより、アーム部131を介して伝わる発振器15からの超音波振動を当該被接合材W2に対して伝播させる。第2の被接合材W2に当接する当接部132の下面は、必要に応じて窒化処理やダイヤモンドコーティングを施してもよい。 The horn 13 includes an arm portion 131 extending in the vibration direction of the oscillator 15, that is, the left direction in FIG. 1A, and a contact portion 132. The arm portion 131 has a columnar shape having a substantially constant diameter along the extending direction, and the base end (the right end in FIG. 1A) of the arm portion 131 is connected to the booster 16. The abutting portion 132 is provided at the tip of the arm portion 131 (the left end in FIG. 1A), and the lower surface of the abutting portion 132 abuts on the upper surface of the second material W2 to be joined via the arm portion 131. The ultrasonic vibration transmitted from the oscillator 15 is propagated to the workpiece W2. The lower surface of the abutting portion 132 that abuts on the second material to be joined W2 may be subjected to nitriding treatment or diamond coating as necessary.
本実施形態のアーム部131及び当接部132は一体的に形成され、発振器15が発生する超音波振動の伝達を可能となる硬度を有する材料から形成されている。このような材料としては、例えば、タングステン等の超硬合金等を挙げることができる。なお、アーム部131と当接部132とを別部材で形成した後にこれらを相互に取り付けることにより、ホーン13を形成してもよい。 The arm part 131 and the contact part 132 of this embodiment are formed integrally and are made of a material having a hardness that enables transmission of ultrasonic vibration generated by the oscillator 15. Examples of such a material include cemented carbide such as tungsten. The horn 13 may be formed by forming the arm part 131 and the contact part 132 as separate members and then attaching them to each other.
アンビル(anvil)14は、第1の被接合材W1が載置される受け金具であり、当該第1の被接合材W1の上側に第2の被接合材W2がさらに載置される。このアンビル14は、第1及び第2の被接合材W1、W2をホーン13の当接部132との間で挟んだ状態で、ホーン13から伝わる超音波振動及び押圧力を受け止める。 The anvil 14 is a metal fitting on which the first material to be joined W1 is placed, and the second material to be joined W2 is further placed on the upper side of the first material to be joined W1. The anvil 14 receives the ultrasonic vibration and the pressing force transmitted from the horn 13 in a state where the first and second materials to be joined W1 and W2 are sandwiched between the contact portions 132 of the horn 13.
発振器15は、電源12の電力を用いて図1Aの水平方向の往復運動である超音波振動を発生させる装置であり、例えば、圧電素子から構成される振動子を有する。この発振器15は、接合制御装置2の制御部22からの指令を受けて、当該振動子に対して所定の周波数の電圧を印加することにより振動子を振動させ、振幅2〜3μmの超音波振動を発生する。 The oscillator 15 is a device that generates ultrasonic vibrations that are the reciprocating motion in the horizontal direction of FIG. 1A using the power of the power supply 12, and includes, for example, a vibrator formed of a piezoelectric element. The oscillator 15 receives a command from the control unit 22 of the bonding control device 2 and applies a voltage having a predetermined frequency to the vibrator to vibrate the vibrator, thereby ultrasonic vibration having an amplitude of 2 to 3 μm. Is generated.
ブースター16は、発振器15が生成した超音波振動を増幅させる増幅装置であり、図1Aの右端は発振器15に繋がれていると共に、図1Aの左端はホーン13のアーム部131に繋がれている。このブースター16により、発振器15から伝わる振幅2〜3μmの超音波振動は、振幅20〜30μmの振動幅の超音波振動に増幅される。このブースター16によって増幅された超音波振動は、ホーン13を介して第1及び第2の被接合材W1、W2に伝播される。 The booster 16 is an amplifying device that amplifies the ultrasonic vibration generated by the oscillator 15. The right end of FIG. 1A is connected to the oscillator 15, and the left end of FIG. 1A is connected to the arm portion 131 of the horn 13. . The booster 16 amplifies the ultrasonic vibration with an amplitude of 2 to 3 μm transmitted from the oscillator 15 into an ultrasonic vibration with an amplitude of 20 to 30 μm. The ultrasonic vibration amplified by the booster 16 is propagated to the first and second workpieces W1 and W2 via the horn 13.
押圧器17は、第1及び第2の被接合材W1、W2に対してホーン13を押し付ける際の押圧力を発生する装置であり、図1B〜図1Dに示すように押圧力を計測するロードセル171を有し、例えば、エアシリンダや油圧シリンダ等から構成されている。本実施形態の発振器15、ブースター16及びホーン13は、超音波接合装置1の基台1aに対して上下移動が可能に設けられている。押圧器17の本体は基台1aに設けられ、当該押圧器17の駆動部は、ブースター16の上部に設けられている。そして、超音波接合を開始する際には、押圧器17の駆動部が前進することで発生した押圧力が、ブースター16及びホーン13を介して第1及び第2の被接合材W1、W2に伝達される。また超音波接合を終了すると押圧器17の駆動部が後退することでホーン13が第1及び第2の被接合材W1、W2から離れることになる。 The presser 17 is a device that generates a pressing force when pressing the horn 13 against the first and second workpieces W1 and W2, and is a load cell that measures the pressing force as shown in FIGS. 1B to 1D. 171 and includes, for example, an air cylinder or a hydraulic cylinder. The oscillator 15, the booster 16, and the horn 13 of the present embodiment are provided so as to be vertically movable with respect to the base 1 a of the ultrasonic bonding apparatus 1. The main body of the presser 17 is provided on the base 1 a, and the drive unit of the presser 17 is provided on the booster 16. When the ultrasonic bonding is started, the pressing force generated by the advancement of the driving unit of the pressing unit 17 is applied to the first and second workpieces W1 and W2 via the booster 16 and the horn 13. Communicated. When the ultrasonic bonding is finished, the drive unit of the presser 17 is moved backward, so that the horn 13 is separated from the first and second workpieces W1 and W2.
また、本実施形態の超音波接合装置1には、図1Aに示すように、エンコーダー18が基台1aと、発振器15、ブースター16及びホーン13の何れかとの間に設けられている。このエンコーダー18は、押圧器17が発生した押圧力によって、ホーン13の当接部132が第1及び第2の被接合材W1、W2に対して所定の基準位置からの沈み込んだ量(深さ)を検出する装置である。このエンコーダー18による検出結果は、接合制御装置2の制御部22に読み込まれる。 Moreover, in the ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the encoder 18 is provided between the base 1 a and any one of the oscillator 15, the booster 16, and the horn 13. The encoder 18 has an amount (depth) of the contact portion 132 of the horn 13 submerged from a predetermined reference position with respect to the first and second workpieces W1 and W2 by the pressing force generated by the presser 17. This is a device that detects The detection result by the encoder 18 is read into the control unit 22 of the joining control device 2.
本実施形態の接合制御装置2は、超音波接合装置1を制御するための装置であり、入力部21と、制御部22と、を備える。 The bonding control device 2 of the present embodiment is a device for controlling the ultrasonic bonding device 1 and includes an input unit 21 and a control unit 22.
入力部21は、制御部22に対して超音波接合装置1の制御に必要となる情報を入力する装置であり、例えば、キーボードやタッチパネル、マウス等のポインティングデバイスから構成される。 The input unit 21 is a device that inputs information necessary for controlling the ultrasonic bonding apparatus 1 to the control unit 22, and includes, for example, a pointing device such as a keyboard, a touch panel, and a mouse.
制御部22は、入力部21に入力された情報に基づいて超音波接合装置1を制御する機能を有し、例えば、RAM、ROM、CPU等を備えたコンピュータから構成される。また、制御部22は、超音波接合開始時からの超音波接合装置1における電源12の消費電力に基づいて、発振器15の振動エネルギー値を算出する機能を有する。この制御部22は、発振器15の振動エネルギー値、入力部21に入力された情報およびエンコーダー18が検出したホーン13の沈み込み量に基づいて、超音波接合装置1の制御を行う。 The control unit 22 has a function of controlling the ultrasonic bonding apparatus 1 based on information input to the input unit 21, and is configured from a computer including a RAM, a ROM, a CPU, and the like, for example. In addition, the control unit 22 has a function of calculating the vibration energy value of the oscillator 15 based on the power consumption of the power source 12 in the ultrasonic bonding apparatus 1 from the start of ultrasonic bonding. The control unit 22 controls the ultrasonic bonding apparatus 1 based on the vibration energy value of the oscillator 15, the information input to the input unit 21, and the sinking amount of the horn 13 detected by the encoder 18.
次に、本実施形態の接合制御装置2が実行する超音波接合装置1の制御手順について説明する。図2は、本実施形態の超音波接合装置1の接合制御装置2が実行する制御手順を示すフローチャートであり、このルーチンはたとえば数msec間隔で実行される。また、図1B〜図1Dは、超音波接合装置1の動作を示す図、図3〜図5は本実施形態の超音波接合装置1の接合制御装置2が実行する制御例を説明するためのグラフである。 Next, the control procedure of the ultrasonic bonding apparatus 1 executed by the bonding control apparatus 2 of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure executed by the bonding control apparatus 2 of the ultrasonic bonding apparatus 1 of this embodiment, and this routine is executed at intervals of several msec, for example. 1B to 1D are diagrams showing the operation of the ultrasonic bonding apparatus 1, and FIGS. 3 to 5 are diagrams for explaining a control example executed by the bonding control apparatus 2 of the ultrasonic bonding apparatus 1 according to the present embodiment. It is a graph.
まず、ステップS01では、入力部21から、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量の設定値と、発振器15の振動エネルギー値の設定値が入力される。具体的には、ホーン13の沈み込み量の第1の沈み込み閾値Cth1と、当該第1の沈み込み閾値よりも低い第2の沈み込み閾値Cth2と、が設定されると共に、発振器15の振動エネルギーの閾値Vthが設定される。 First, in step S01, the setting value of the sinking amount of the horn 13 with respect to the first and second materials W1 and W2 and the setting value of the vibration energy value of the oscillator 15 are input from the input unit 21. Specifically, a first subtraction threshold value C th1 of the subtraction amount of the horn 13 and a second subduction threshold value C th2 lower than the first subtraction threshold value are set, and the oscillator 15 The vibration energy threshold value Vth is set.
ここで、本発明に係る接合制御装置2でいう沈み込み量(Collapse)とは、ホーン13の当接部132及びアンビル14の当接部がそれぞれ被接合材W1,W2に入り込んだ量の総和(沈み込んだ総量)と定義するものとし、エンコーダー18により検出される値から求められる。すなわち、ホーン13の当接部132が第2の被接合材W2に接触した位置を基準とし、ここからホーン13の当接部132及びアンビル14の当接部が被接合材W1,W2にそれぞれ入り込んだ(沈み込んだ)長さの合計長さと定義する。尤も、この沈み込み量は、被接合材W1,W2側に形成された圧痕の深さに相関するが、この圧痕の深さはホーン13の当接部132の摩耗状態等に影響され、また超音波接合中に圧痕の深さを検出するのは実際的に困難だからである。 Here, the collapse amount (Collapse) in the joining control device 2 according to the present invention is the sum of the amounts of the contact portions 132 of the horn 13 and the contact portions of the anvil 14 that have entered the workpieces W1 and W2, respectively. It is defined as (the total amount sunk) and is obtained from the value detected by the encoder 18. That is, with reference to the position where the contact portion 132 of the horn 13 is in contact with the second material W2, the contact portion 132 of the horn 13 and the contact portion of the anvil 14 are connected to the materials W1 and W2, respectively. It is defined as the total length of the length that has entered (sunk). However, the amount of subsidence correlates with the depth of the indentation formed on the workpieces W1 and W2, but the depth of the indentation is influenced by the wear state of the contact portion 132 of the horn 13, etc. This is because it is practically difficult to detect the depth of the impression during ultrasonic bonding.
第1の沈み込み閾値Cth1とは、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が当該閾値Cth1以上である場合には、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との接合強度や外観品質の規格値の中央値となる沈み込み閾値である。図6は、本実施形態の超音波接合装置1を用いて、沈み込み量をC1mm〜C2mmの間で変化させた場合の被接合材W1,W2の接合強度を測定した結果を示すグラフ(各沈み込み量について水準n10)である。この場合の接合強度の規格値はS0Nであり、この規格値を満たす沈み込み量の下限値はCminmmとなる。ただし、沈み込み量がCmaxmmを超えたサンプルについては圧痕の外観不良が発生したため、Cmaxmmが規格値の上限値となる。したがって、図示する結果における第1の沈み込み量Cth1は、下限値Cminmmと上限値Cmaxmmの中央値、すなわち(Cmax+Cmin)/2mmとなる。 The first subsidence threshold C th1 is the first submerged material W1 when the sinking amount of the horn 13 with respect to the first and second members W1 and W2 is equal to or greater than the threshold C th1. This is the subsidence threshold value that is the median value of the standard value of the bonding strength and appearance quality with the second workpiece W2. 6, by using the ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment, a result of the sinking amount was measured the bonding strength of the welded material W1, W2 in the case of changing between C 1 mm~C 2 mm It is a graph (level n10 for each subsidence amount). In this case, the standard value of the bonding strength is S 0 N, and the lower limit value of the sinking amount that satisfies this standard value is C min mm. However, in the sample in which the sinking amount exceeds C max mm, the appearance defect of the impression is generated, and therefore C max mm becomes the upper limit value of the standard value. Accordingly, the first subsidence amount C th1 in the illustrated result is the median value of the lower limit value C min mm and the upper limit value C max mm, that is, (C max + C min ) / 2 mm.
なお、第1の沈み込み閾値Cth1は、上述した中央値を用いて求める以外にも、標準偏差のたとえばシックスシグマ6σを用いて求めてもよい。図7は、本実施形態の超音波接合装置1を用いて、沈み込み量をC1mm〜C2mmの間で変化させた場合の被接合材W1,W2の接合強度を測定した結果を示すグラフである。この場合には、まず最初に沈み込み量をC1mm〜C2mmの間で水準nとして接合強度を求め、得られた沈み込み量と接合強度との関係より、接合強度の平均値μと標準偏差σを用いたμ−6σの値が、図示するように接合強度の規格値S0Nよりも大きくなりそうな沈み込み量を選定する。そして、これら選定された沈み込み量については水準nを増加させて接合強度を求め、最終的にμ−6σが、接合強度の規格値であるS0Nを満足する沈み込み量を第1の沈み込み閾値Cth1とする。図示する例では、図示する第1の沈み込み閾値Cth1となる。なお、第1の沈み込み閾値Cth1の左側3つの沈み込み量については増加させた水準の全てのプロットを省略してあり、これらについてはS0N以上を満足していない。 Note that the first subsidence threshold value C th1 may be obtained by using, for example, six sigma 6σ, which is a standard deviation, in addition to the above-described median value. FIG. 7 shows the results of measuring the bonding strength of the materials to be bonded W1 and W2 when the subsidence amount is changed between C 1 mm and C 2 mm using the ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment. It is a graph to show. In this case, first, the joining strength is obtained by setting the sinking amount to a level n between C 1 mm and C 2 mm, and the average value μ of the joining strength is obtained from the relationship between the obtained sinking amount and the joining strength. As shown in the figure, the sinking amount is selected such that the value of μ-6σ using the standard deviation σ is likely to be larger than the standard value S 0 N of the bonding strength. And about these selected sinking amounts, the level n is increased to determine the joining strength, and finally the sinking amount at which μ−6σ satisfies S 0 N, which is the standard value of the joining strength, is set as the first sinking amount. The subduction threshold C th1 is set. In the illustrated example, the first subsidence threshold C th1 is illustrated. It should be noted that for the three subsidences on the left side of the first subsidence threshold C th1 , all of the increased level plots are omitted, and these do not satisfy S 0 N or more.
これに対し、第2の沈み込み閾値Cth2とは、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が第1の沈み込み閾値Cth1未満であった場合であっても、発振器15が所定量の振動エネルギーを被接合材W1、W2に与えること前提条件として、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との接合強度が、例えば規格値の下限値となる沈み込み閾値である。なお、このときの前提条件となる発振器15の振動エネルギーが、振動エネルギー閾値Vthとして設定される。これらの各閾値(第1の沈み込み閾値Cth1、第2の沈み込み閾値Cth2、及び振動エネルギー閾値Vth)は、例えば、接合させる被接合材W1、W2の種類や厚さ、発振器15が発生する超音波振動の振動数、ブースター16による超音波振動の増幅率、押圧器17による押圧力等に応じて適宜設定される。 On the other hand, the second subsidence threshold C th2 is a case where the subsidence amount of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W2 is less than the first subsidence threshold C th1. However, as a precondition that the oscillator 15 gives a predetermined amount of vibration energy to the materials W1 and W2, the bonding strength between the first material W1 and the second material W2 is, for example, a standard value. This is the subsidence threshold value that is the lower limit value. The vibration energy of the oscillator 15 which is a precondition at this time is set as the vibration energy threshold value Vth . Each of these threshold values (first sinking threshold value C th1 , second sinking threshold value C th2 , and vibration energy threshold value V th ) is, for example, the type and thickness of the materials to be joined W1 and W2 to be joined, the oscillator 15 Is appropriately set according to the vibration frequency of the ultrasonic vibration generated, the amplification factor of the ultrasonic vibration by the booster 16, the pressing force by the presser 17, and the like.
次いで、ステップS02では、ステップS01において入力された情報に基づいて、超音波接合装置1の電源12をON状態にすると共に、発振器15及び押圧器17を作動させる。具体的には、発振器15が生成した超音波振動はブースター16によって増幅され、増幅された超音波振動はホーン13へと伝播される。そして、押圧器17は、図1Bに示すように、発振器15、ブースター16及びホーン13を下降させ、ホーン13に図1Aの下向きの押圧力を印加する。これにより、図1Cに示すように、ホーン13の当接部132が第2の被接合材W2の上面に当接し、ホーン13とアンビル14との間に挟まれた第1及び第2の被接合材W1、W2は、水平方向に超音波振動が伝播されつつ下方向に押圧される。 Next, in step S02, the power supply 12 of the ultrasonic bonding apparatus 1 is turned on based on the information input in step S01, and the oscillator 15 and the presser 17 are operated. Specifically, the ultrasonic vibration generated by the oscillator 15 is amplified by the booster 16, and the amplified ultrasonic vibration is propagated to the horn 13. 1B, the presser 17 lowers the oscillator 15, the booster 16, and the horn 13, and applies a downward pressing force to the horn 13 in FIG. 1A. As a result, as shown in FIG. 1C, the contact portion 132 of the horn 13 contacts the upper surface of the second workpiece W2, and the first and second objects to be sandwiched between the horn 13 and the anvil 14 are obtained. The bonding materials W1 and W2 are pressed downward while the ultrasonic vibration is propagated in the horizontal direction.
この際、エンコーダー18は、押圧器17により印加される押圧力によって、第1及び第2の被接合材W1、W2に対してホーン13の当接部132が沈み込む沈み込み量を経時測定し、接合制御装置2の制御部22は当該測定の結果を読み込む。また、制御部22は、発振器15において超音波振動の発生のために消費された電源12の電力に関する情報も同時に読み込む(ステップS03)。 At this time, the encoder 18 measures the amount of sinking of the contact portion 132 of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W2 by the pressing force applied by the pressing unit 17 over time. The control unit 22 of the bonding control device 2 reads the measurement result. Further, the control unit 22 also reads information regarding the power of the power source 12 consumed for generating ultrasonic vibrations in the oscillator 15 (step S03).
次いで、ステップS04では、制御部22は、エンコーダー18が測定したホーン13の沈み込み量が、ステップS01で設定された第1の沈み込み閾値Cth1に達したか否かを判定する。第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が第1の沈み込み閾値Cth1以上になった場合には(ステップS04においてYES)、制御部22は、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との超音波接合は正常に行われたと判断し、超音波接合装置1に対して超音波接合の停止信号を送出し、接合制御装置2の制御を終了する(第1の制御例、図3参照)。超音波振動の停止信号を受け取った超音波接合装置1は、例えば、発振器15への電源12の電力の供給を停止させると共に、押圧器17による押圧力の発生を停止させる(図1D参照)。 Next, in step S04, the control unit 22 determines whether or not the amount of subtraction of the horn 13 measured by the encoder 18 has reached the first subtraction threshold C th1 set in step S01. When the sinking amount of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W2 is equal to or greater than the first sinking threshold Cth1 (YES in step S04), the control unit 22 It is determined that the ultrasonic bonding between the material to be bonded W1 and the second material to be bonded W2 has been normally performed, and a stop signal for ultrasonic bonding is sent to the ultrasonic bonding apparatus 1 to control the bonding control apparatus 2. (See the first control example, FIG. 3). The ultrasonic bonding apparatus 1 that has received the ultrasonic vibration stop signal stops, for example, the supply of power from the power supply 12 to the oscillator 15 and stops the generation of the pressing force by the presser 17 (see FIG. 1D).
以上のように、ステップS04において第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が、第1の沈み込み閾値Cth1に達している場合には、例えば図3に示すように、超音波接合の開始時から徐々にホーン13の沈み込み量及び発振器15の振動エネルギーが上昇している状態となっている。この場合には、第1及び第2の被接合材W1、W2の接合部は、十分な接合強度(例えば規格値の中央値又はシックスシグマ値)で接合される。 As described above, sinking amount of the first and second of the junction member W1, W2 horn 13 against the step S04 is if they reached the first subduction threshold Cth1 is shown in FIG. 3, for example As described above, the amount of sinking of the horn 13 and the vibration energy of the oscillator 15 are gradually increased from the start of ultrasonic bonding. In this case, the joined portions of the first and second workpieces W1 and W2 are joined with sufficient joining strength (for example, the median value of the standard value or the six sigma value).
ステップS04において、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が、第1の沈み込み閾値Cth1未満である場合には(ステップS04においてNO)、ステップS06へと進む。ステップS06では、超音波接合動作(超音波振動の伝播及び押圧力の印加)をさらに継続する。 In step S04, when the first and sinking amount of the second material to be joined W1, W2 horn 13 against is less than the threshold value C th1 sinking first (NO in step S04), to step S06 move on. In step S06, the ultrasonic bonding operation (propagation of ultrasonic vibration and application of pressing force) is further continued.
続いて、エンコーダー18は、押圧器17により印加される押圧力によって、第1及び第2の被接合材W1、W2に対してホーン13の当接部132が沈み込む沈み込み量を経時測定し、接合制御装置2の制御部22は、当該測定の結果を読み込む。また、制御部22は、発振器15において超音波振動の発生のために消費された電源12の電力に関する情報も同時に読み込む(ステップS07)。 Subsequently, the encoder 18 measures the amount of subsidence that the contact portion 132 of the horn 13 sinks with respect to the first and second workpieces W1 and W2 with the pressing force applied by the pressing unit 17 over time. The control unit 22 of the bonding control device 2 reads the measurement result. Further, the control unit 22 also reads information regarding the power of the power source 12 consumed for generating ultrasonic vibrations in the oscillator 15 (step S07).
次いで、ステップS08では、まず、発振器15において消費された電源12の電力に関する情報に基づいて発振器15の振動エネルギーを算出する。そして、制御部22は、発振器15の振動エネルギーがステップS01において設定された振動エネルギー閾値Vth以上となっているか否かを判定する。発振器15の振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vth以上になった場合には(ステップS08においてYES)、ステップS09へ進む。発振器15の振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vth未満である場合には(ステップS08においてNO)、ステップS06へと戻り、超音波接合動作をさらに継続する。そして、発振器15の振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vth以上となった場合には(ステップS08においてYES)、ステップS09へと進む。 Next, in step S08, first, the vibration energy of the oscillator 15 is calculated based on the information regarding the power of the power source 12 consumed in the oscillator 15. And the control part 22 determines whether the vibration energy of the oscillator 15 is more than the vibration energy threshold value Vth set in step S01. When the vibration energy of oscillator 15 becomes equal to or higher than vibration energy threshold value Vth (YES in step S08), the process proceeds to step S09. When the vibration energy of oscillator 15 is less than vibration energy threshold value Vth (NO in step S08), the process returns to step S06, and the ultrasonic bonding operation is further continued. When the vibration energy of oscillator 15 becomes equal to or greater than vibration energy threshold value Vth (YES in step S08), the process proceeds to step S09.
ステップS09では、制御部22は、第1及び第2の被接合材W1、W1に対するホーン13の沈み込み量が、ステップS01で設定された第2の沈み込み閾値以上であるか否かを判定する。当該沈み込み量が、第2の沈み込み閾値Cth2以上である場合には(ステップS09においてYES)、ステップS05へと進み、超音波接合装置1に対して超音波接合の停止信号を送出して制御を終了する(第2の制御例、図4参照)。そして、超音波振動の停止信号を受け取った超音波接合装置1は、例えば、発振器15への電源12の電力の供給を停止させると共に、押圧器17による押圧力の発生を停止させる。 In step S09, the controller 22 determines whether or not the amount of subtraction of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W1 is greater than or equal to the second subtraction threshold set in step S01. To do. If the amount of subsidence is equal to or greater than the second subsidence threshold C th2 (YES in step S09), the process proceeds to step S05, and a stop signal for ultrasonic bonding is sent to the ultrasonic bonding apparatus 1. Then, the control ends (second control example, see FIG. 4). Then, the ultrasonic bonding apparatus 1 that has received the ultrasonic vibration stop signal stops, for example, the supply of power from the power source 12 to the oscillator 15 and the generation of the pressing force by the presser 17.
第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が、第1の沈み込み閾値Cth1未満ではあるが第2の沈み込み閾値Cth2以上である場合には(ステップS09においてYES)、図4に示すように、超音波接合の開始時から徐々にホーン13の沈み込み量及び発振器15の振動エネルギーが上昇し、振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vthに達すると共に、沈み込み量が第2の閾値Cth2以上かつ第1の閾値Cth1未満の状態となっている。例えば、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との間に、厚さ1μm以下の微小な異物が混入した場合には、ホーン13の沈み込み量は多少減少し、当該沈み込み量は第2の閾値Cth2以上かつ第1の閾値Cth1未満の状態となるものの、継続される超音波振動の伝播によって当該異物は徐々に除去されるため、結果として規格値内の接合強度を得ることができる。 Sinking amount of the first and second of the junction member W1, W2 horn 13 against the, if there is less than a first sinking threshold Cth1 is a second sinking threshold Cth2 more (Step S09 YES), as shown in FIG. 4, the sinking amount of the horn 13 and the vibration energy of the oscillator 15 gradually increase from the start of the ultrasonic bonding, and the vibration energy reaches the vibration energy threshold value Vth and the sinking amount is reduced. The state is equal to or higher than the second threshold Cth2 and lower than the first threshold Cth1. For example, when a minute foreign matter having a thickness of 1 μm or less is mixed between the first material to be bonded W1 and the second material to be bonded W2, the sinking amount of the horn 13 is slightly reduced, and the sinking is performed. However, the foreign matter is gradually removed by the continued propagation of the ultrasonic vibration, but as a result, the bonding strength within the standard value is reduced. Can be obtained.
一方、ステップS09において、第1及び第2の被接合材W1、W1に対するホーン13の沈み込み量が、第2の沈み込み閾値Cth2未満であった場合には(ステップS09においてNO)、ステップS10へと進む。 On the other hand, in step S09, when sinking amount of the first and second material to be joined W1, W1 horn 13 against was the second less than the threshold C th2 sinking (NO in step S09), step Proceed to S10.
ステップS10では、制御部22は、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との超音波接合は正常に行われていないと判断する。この場合には、図5に示すように、発振器15の振動エネルギーが上昇して振動エネルギー閾値Vthに達する一方、ホーン13の沈み込み量は超音波接合の開始時から徐々に上昇するものの、当該沈み込み量が第2の閾値Cth2を越えず、上述した第1の制御例(図3参照)に比べて沈み込み量は大幅に減少した状態となる。例えば、第1の被接合材W1と第2の被接合材W2との間に、厚さ数百μm程度の異物(フィルム等)が混入した場合には、ホーン13の沈み込み量は大幅に減少し、適切な接合強度を得ることができない。 In step S10, the control unit 22 determines that the ultrasonic bonding of the first material to be bonded W1 and the second material to be bonded W2 has not been performed normally. In this case, as shown in FIG. 5, while the vibration energy of the oscillator 15 increases and reaches the vibration energy threshold V th , the sinking amount of the horn 13 gradually increases from the start of ultrasonic bonding. The amount of subsidence does not exceed the second threshold value Cth2, and the amount of subsidence is significantly reduced as compared to the first control example (see FIG. 3) described above. For example, when a foreign substance (film or the like) having a thickness of about several hundreds μm is mixed between the first material to be joined W1 and the second material to be joined W2, the sinking amount of the horn 13 is greatly reduced. It decreases, and appropriate joint strength cannot be obtained.
この場合には、超音波接合装置1に対して超音波接合の停止信号を送出すると共に、超音波接合が適切に行われていない旨の信号も超音波接合装置1に対して送出し、制御を終了する(第3の制御例、図5参照)。超音波振動の停止信号を受け取った超音波接合装置1は、例えば、発振器15への電源12の電力の供給を停止させると共に、押圧器17による押圧力の発生を停止させる。また、超音波接合装置1は、超音波接合が適切に行われていない旨の信号を接合制御装置2から受けて、操作者に対しアラーム等の警告を行う。 In this case, a stop signal for ultrasonic bonding is sent to the ultrasonic bonding apparatus 1, and a signal indicating that ultrasonic bonding is not properly performed is also sent to the ultrasonic bonding apparatus 1 for control. (See the third control example, FIG. 5). The ultrasonic bonding apparatus 1 that has received the ultrasonic vibration stop signal stops, for example, the supply of power from the power supply 12 to the oscillator 15 and the generation of the pressing force by the pressing device 17. In addition, the ultrasonic bonding apparatus 1 receives a signal from the bonding control apparatus 2 that the ultrasonic bonding is not properly performed, and issues a warning such as an alarm to the operator.
以上のとおり、本実施形態の超音波接合装置1の接合制御装置2によれば以下の作用効果を奏する。 As described above, the bonding control apparatus 2 of the ultrasonic bonding apparatus 1 of the present embodiment has the following operational effects.
超音波接合装置1を用いて被接合材W1,W2を超音波接合する際に、当該被接合材W1,W2に油脂等が付着していた場合には、当該油脂等の存在によって超音波振動が被接合材W1,W2に対して伝播され難くなる。しかし、被接合材W1,W2に付着した油脂等が微量である場合には、超音波振動を当該被接合材W1,W2に与え続けることによって徐々に当該超音波振動が被接合材W1,W2に伝播され、被接合材W1,W2の適切な超音波接合ができることになる。従来、超音波接合を開始してから一定時間後に超音波接合の良否を判断するので、被接合材W1,W2に付着した油脂等の量が、適切な超音波接合を行い得る量であっても、当該一定時間後の良否判断において超音波接合体が不良品扱いとなる場合がある。 When ultrasonic bonding is performed on the materials to be bonded W1 and W2 using the ultrasonic bonding apparatus 1, if oil or fat is attached to the materials to be bonded W1 or W2, ultrasonic vibration is caused by the presence of the oil or fat. Is difficult to propagate to the materials W1 and W2. However, when a small amount of oil or the like is attached to the materials to be bonded W1, W2, the ultrasonic vibration is gradually applied to the materials to be bonded W1, W2 by continuously applying ultrasonic vibration to the materials to be bonded W1, W2. Thus, appropriate ultrasonic bonding of the materials to be bonded W1 and W2 can be performed. Conventionally, since the quality of ultrasonic bonding is judged after a certain time from the start of ultrasonic bonding, the amount of oil or the like adhering to the materials W1 and W2 is an amount capable of performing appropriate ultrasonic bonding. In addition, the ultrasonic bonded body may be treated as a defective product in the quality determination after the predetermined time.
これに対し、本実施形態における超音波接合装置1の接合制御装置2では、まず、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量のみに基づいて超音波接合の良否判断を行う。これにより、被接合材W1、W2に付着した油脂が、適正な接合強度となる超音波接合を行い得る量であるにも関わらず、超音波接合体が不良品判定となることを防ぐことができるため、得られる超音波接合体の歩留まりを向上させることができる。 On the other hand, in the joining control device 2 of the ultrasonic joining device 1 according to the present embodiment, first, the quality of the ultrasonic joining is determined based only on the sinking amount of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W2. Make a decision. Thereby, it is possible to prevent the ultrasonic bonded body from being judged as a defective product despite the amount of oil and fat adhering to the materials W1 and W2 being able to perform ultrasonic bonding with appropriate bonding strength. Therefore, the yield of the obtained ultrasonic bonded body can be improved.
また、本実施形態では、第1及び第2の被接合材W1、W2の間に微小な異物が混入したことによりホーン13の沈み込み量が第1の沈み込み閾値Cth1に達しない場合においても、当該沈み込み量が予め設定した第2の沈み込み閾値Cth2以上となり、且つ、発振器15の振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vth以上である場合には、超音波接合体を良品として判定する。このため、良品である超音波接合体を不良品と誤判定することを回避でき、得られる超音波接合体の歩留まりをさらに向上させることができる。 Further, in the present embodiment, in the case where the sinking amount of the horn 13 does not reach the first sinking threshold value Cth1 due to a minute foreign matter mixed between the first and second workpieces W1 and W2. If the subsidence amount is equal to or greater than a preset second subsidence threshold value C th2 and the vibration energy of the oscillator 15 is equal to or greater than the vibration energy threshold value V th , the ultrasonic bonded body is determined as a non-defective product. . For this reason, it is possible to avoid erroneously determining that an ultrasonic bonded body that is a non-defective product is defective, and it is possible to further improve the yield of the obtained ultrasonic bonded body.
また、第1及び第2の被接合材W1、W2に対するホーン13の沈み込み量が第1の沈み込み閾値Cth1に達しない場合において、当該沈み込み量が予め設定した第2の沈み込み閾値Cth2以上とならず、且つ、発振器15の振動エネルギーが振動エネルギー閾値Vth以上である場合には、制御部22は、超音波接合体は不良であると判定する。このため、発振器15の振動エネルギーがホーン13に与えられ続けることによる当該ホーン13の損傷を抑制し、超音波接合体の生産性向上を図ることができる。 In addition, when the sinking amount of the horn 13 with respect to the first and second workpieces W1 and W2 does not reach the first sinking threshold value Cth1 , the sinking amount is set to a second sinking threshold value set in advance. When the vibration energy of the oscillator 15 is not less than the vibration energy threshold value V th and not C th2 or more, the control unit 22 determines that the ultrasonic bonded body is defective. For this reason, damage to the horn 13 due to the vibration energy of the oscillator 15 being continuously applied to the horn 13 can be suppressed, and the productivity of the ultrasonic bonded body can be improved.
ところで、上述した第1の沈み込み閾値Cth1を設定するにあたり、図6に示すように接合強度の規格値を満足する沈み込み量の下限値と上限値の中央値を当該第1の沈み込み閾値Cth1とするほか、図7に示すように、シックスシグマμ−6σが、接合強度の規格値の下限値を満足する沈み込み量Cth1を第1の沈み込み閾値としてもよい。図6及び図7に示す被接合材W1,W2の材質が異なることから、結果的に図7に示す第1の沈み込み閾値Cth1の方が大きくなっているが、図7に示す第1の沈み込み閾値Cth1の方が、図6に示す中央値に比べて、接合強度の規格値の下限に近づいた第1の沈み込み閾値Cth1となる。 By the way, in setting the above-described first subsidence threshold C th1 , as shown in FIG. 6, the lower limit value and the median value of the upper limit value satisfying the standard value of the joint strength are set as the first subsidence value. In addition to the threshold value C th1 , as shown in FIG. 7, Six sigma μ-6σ may use the subsidence amount C th1 that satisfies the lower limit value of the standard value of the bonding strength as the first subsidence threshold value. Since the materials of the materials W1 and W2 shown in FIGS. 6 and 7 are different, as a result, the first subsidence threshold C th1 shown in FIG. 7 is larger. towards threshold C th1 subduction, as compared with the median shown in FIG. 6, the threshold C th1 sinking first approaching the lower limit of the standard value of the bonding strength.
ここで、被接合材W1,W2が、銅などのように比較的硬い材料である場合に、超音波接合において被接合材W1,W2がアルミニウムの場合よりも長い時間(多いエネルギー)を必要とする。したがって、ホーン13の温度上昇幅が比較的大きく、繰り返しの超音波接合によりホーン13に熱が蓄積し、一定接合条件で接合した場合においてこのホーン13の温度上昇にともなって接合品質の不良が発生し易くなる。このため、図7に示すように、第1の沈み込み閾値を接合強度の規格値の下限値を満たす最小値又はこれに近似する値(換言すれば、規格値の範囲内で、より下限値に近い値)に設定することで、ホーン13の温度上昇にともなう接合品質の不良の発生を抑制しつつ、異物混入にともなう接合不良の判定精度を、ある程度確保することができる。図6に示すように規格値の範囲の中央値まで接合を行う場合と比較すれば、接合時間が短くなり、ホーン13を延命させることができる。 Here, when the materials to be bonded W1 and W2 are relatively hard materials such as copper, longer time (more energy) is required in ultrasonic bonding than when the materials to be bonded W1 and W2 are aluminum. To do. Accordingly, the temperature increase range of the horn 13 is relatively large, and heat is accumulated in the horn 13 by repeated ultrasonic bonding. When the horn 13 is bonded under a constant bonding condition, the bonding quality is deteriorated as the temperature of the horn 13 increases. It becomes easy to do. For this reason, as shown in FIG. 7, the first subsidence threshold value is the minimum value that satisfies the lower limit value of the standard value of the bonding strength or a value that approximates this (in other words, the lower limit value within the range of the standard value). By setting to a value close to (2), it is possible to ensure to some extent the accuracy of determination of bonding failure due to foreign matter mixing while suppressing the occurrence of bonding quality failure due to the temperature rise of the horn 13. As shown in FIG. 6, compared to the case where bonding is performed up to the median of the standard value range, the bonding time is shortened, and the horn 13 can be extended in life.
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、適正な超音波接合が行われなかった場合にのみ、超音波接合装置1に対して接合制御装置2が、停止信号及び異常終了信号を出力することとしているが、特にこれに限定されない。例えば、適正な超音波接合が行われた場合にのみ、超音波接合装置1に対して接合制御装置2が停止信号及び正常終了信号を出力することとしてもよい。また、適正な超音波接合が行われた場合には、超音波接合装置1に対して接合制御装置2が停止信号及び正常終了信号を出力すると共に、適正な超音波接合が行われなかった場合には、超音波接合装置1に対して接合制御装置2が停止信号及び異常終了信号を出力することとしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, only when the proper ultrasonic bonding is not performed, the bonding control device 2 outputs the stop signal and the abnormal end signal to the ultrasonic bonding device 1. It is not particularly limited to this. For example, the bonding controller 2 may output a stop signal and a normal end signal to the ultrasonic bonding apparatus 1 only when proper ultrasonic bonding is performed. Further, when proper ultrasonic bonding is performed, the bonding control device 2 outputs a stop signal and a normal end signal to the ultrasonic bonding device 1, and when proper ultrasonic bonding is not performed. Alternatively, the bonding control device 2 may output a stop signal and an abnormal end signal to the ultrasonic bonding device 1.
上記エンコーダー18が、本発明に係る沈み込み量検出手段に相当し、上記接合制御装置2が本発明に係る制御手段に相当し、上記接合制御装置2及びエンコーダー18が本発明に係る制御装置に相当し、上記制御部22が本発明に係る振動エネルギー検出手段に相当し、ホーン13、ブースター16、発振器15及び電源12が本発明に係る発振装置に相当する。 The encoder 18 corresponds to a sinking amount detection unit according to the present invention, the bonding control device 2 corresponds to a control unit according to the present invention, and the bonding control device 2 and the encoder 18 serve as a control device according to the present invention. The control unit 22 corresponds to the vibration energy detection means according to the present invention, and the horn 13, the booster 16, the oscillator 15, and the power source 12 correspond to the oscillation device according to the present invention.
1・・・超音波接合装置
1a・・・基台
12・・・電源
13・・・ホーン
131・・・アーム部
132・・・当接部
14・・・アンビル
15・・・発振器
16・・・ブースター
17・・・押圧器
18・・・エンコーダー
2・・・接合制御装置
21・・・入力部
22・・・制御部
W1・・・第1の被接合材
W2・・・第2の被接合材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic bonding apparatus 1a ... Base 12 ... Power supply 13 ... Horn 131 ... Arm part 132 ... Contact part 14 ... Anvil 15 ... Oscillator 16 ... Booster 17 ... Pressor 18 ... Encoder 2 ... Junction control device 21 ... Input unit 22 ... Control unit W1 ... First material W2 ... Second workpiece Bonding material
Claims (4)
少なくとも前記被接合材への前記超音波振動の伝播開始時から、前記被接合材の沈み込み量を検出する沈み込み量検出手段と、
少なくとも前記被接合材への前記超音波振動の伝播開始時から、前記超音波振動の振動エネルギーを検出する振動エネルギー検出手段と、
前記沈み込み量検出手段が検出した沈み込み量が第1の沈み込み閾値未満であり、前記第1の沈み込み閾値よりも小さい第2の沈み込み閾値以上であり、且つ前記振動エネルギー検出手段が検出した振動エネルギーが所定の振動エネルギー閾値以上である場合に、前記超音波接合装置に前記超音波接合を停止する停止信号を出力する制御手段と、を備える超音波接合装置の制御装置。 In a control device for an ultrasonic bonding apparatus that ultrasonically bonds the bonded material by applying ultrasonic vibration to a bonded portion of the bonded material,
A subsidence amount detecting means for detecting a subsidence amount of the material to be joined, at least from the start of propagation of the ultrasonic vibration to the material to be joined;
Vibration energy detection means for detecting vibration energy of the ultrasonic vibration at least from the start of propagation of the ultrasonic vibration to the material to be joined;
The sinking amount detected by the sinking amount detection means is less than a first sinking threshold , is equal to or greater than a second sinking threshold smaller than the first sinking threshold, and the vibration energy detecting means is A control device for an ultrasonic bonding apparatus, comprising: a control unit that outputs a stop signal for stopping the ultrasonic bonding to the ultrasonic bonding apparatus when the detected vibration energy is equal to or greater than a predetermined vibration energy threshold value .
前記ホーンに超音波振動を加えるとともに前記ホーンを前記被接合材に押圧する発振装置と、
前記発振装置を制御する制御装置において、
前記制御装置は、
少なくとも前記被接合材への前記超音波振動の伝播開始時から、前記被接合材の沈み込み量を検出する沈み込み量検出手段と、
少なくとも前記被接合材への前記超音波振動の伝播開始時から、前記超音波振動の振動エネルギーを検出する振動エネルギー検出手段と、
前記沈み込み量検出手段が検出した沈み込み量が第1の沈み込み閾値未満であり、前記第1の沈み込み閾値よりも小さい第2の沈み込み閾値以上であり、且つ前記振動エネルギー検出手段が検出した振動エネルギーが所定の振動エネルギー閾値以上である場合に、前記発振装置に超音波接合の停止信号を出力する制御手段と、を備える超音波接合装置。 A horn and anvil that are in contact with the materials to be joined;
An oscillator that applies ultrasonic vibration to the horn and presses the horn against the material to be joined;
In a control device for controlling the oscillation device,
The controller is
A subsidence amount detecting means for detecting a subsidence amount of the material to be joined, at least from the start of propagation of the ultrasonic vibration to the material to be joined;
Vibration energy detection means for detecting vibration energy of the ultrasonic vibration at least from the start of propagation of the ultrasonic vibration to the material to be joined;
The sinking amount detected by the sinking amount detection means is less than a first sinking threshold , is equal to or greater than a second sinking threshold smaller than the first sinking threshold, and the vibration energy detecting means is An ultrasonic bonding apparatus comprising: control means for outputting an ultrasonic bonding stop signal to the oscillation device when the detected vibration energy is equal to or greater than a predetermined vibration energy threshold value .
Priority Applications (1)
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