CN114289850A - 超声波接合装置、控制装置以及控制方法 - Google Patents

超声波接合装置、控制装置以及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114289850A
CN114289850A CN202110724506.7A CN202110724506A CN114289850A CN 114289850 A CN114289850 A CN 114289850A CN 202110724506 A CN202110724506 A CN 202110724506A CN 114289850 A CN114289850 A CN 114289850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
height direction
vibration
ultrasonic
bonding
bonded
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.)
Pending
Application number
CN202110724506.7A
Other languages
English (en)
Inventor
相泽隆博
伊藤宜司
田边成俊
山本悠
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN114289850A publication Critical patent/CN114289850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B23K20/106—Features related to sonotrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/26—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9511—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by measuring their vibration frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
    • B06B1/0246—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70—Specific application
    • B06B2201/72—Welding, joining, soldering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

提供一种在基于超声波接合的接合中能够抑制被接合部件的接合强度的降低的超声波接合装置、控制装置以及控制方法。根据实施方式，超声波接合装置具备工作台、接合工具、传感器以及控制装置。工作台能够在高度方向的上侧配置被接合部件。接合工具相对于被接合部件配置于高度方向的上侧，通过加压力将被接合部件向高度方向的下侧按压，并且以向被接合部件传递沿与高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态被驱动，从而将被接合部件接合。传感器，检测通过超声波振动而振动的被接合部件中的沿着高度方向的振动。控制装置基于与由传感器检测出的沿着高度方向的振动相关的信息，变更与接合工具的驱动相关的控制参数。

Description

超声波接合装置、控制装置以及控制方法
技术领域
本发明的实施方式涉及超声波接合装置、控制装置以及控制方法。
背景技术
在超声波接合中，在工作台与接合工具之间配置被接合部件，在接合工具按压被接合部件的状态下从接合工具向被接合部件传递超声波振动，从而将被接合部件接合。在超声波接合中，要求例如即使所使用的被接合部件存在形状的差异等，在基于超声波接合的接合中被接合部件的接合强度也不会降低。
发明内容
本发明所要解决的课题是提供在基于超声波接合的接合中，能够抑制被接合部件的接合强度的降低的超声波接合装置、控制装置以及控制方法。
根据实施方式，超声波接合装置具备工作台、接合工具、传感器以及控制装置。工作台能够在高度方向的上侧配置被接合部件。接合工具相对于被接合部件配置于高度方向的上侧，通过加压力将被接合部件向高度方向的下侧按压，并且以向被接合部件传递沿与高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态被驱动，从而将被接合部件接合。传感器检测通过超声波振动而振动的被接合部件中的沿着高度方向的振动。控制装置，基于与由传感器检测出的沿着高度方向的振动相关的信息，变更与接合工具的驱动相关的控制参数。
根据上述超声波接合装置，在基于超声波接合的接合中，能够抑制被接合部件的接合强度的降低。
附图说明
图1是表示第一实施方式的超声波接合装置的一例的概略图。
图2是表示通过第一实施方式的超声波接合装置被超声波接合的被接合部件的一例的概略图。
图3是概略地表示第一实施方式的超声波接合装置的一例的框图。
图4是在使用第一实施方式的超声波接合装置将被接合部件超声波接合的情况下，表示良品以及劣品的接合强度的一例的概略图。
图5是在使用第一实施方式的超声波接合装置将被接合部件超声波接合的情况下，表示良品或者劣品的被接合部件的沿着高度方向的振动的振幅随时间变化的一例的概略图。
图6是在第一实施方式的超声波接合装置中表示由控制装置执行的处理的流程图的一例。
图7是表示第一实施方式的超声波接合装置的变形例的概略图。
图8是表示第一实施方式的超声波接合装置的不同于图7的变形例的概略图。
图9是表示第二实施方式的超声波接合装置的一例的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1示出实施方式的超声波接合装置的一例。如图1所示，在超声波接合装置1中，规定了高度方向(由箭头Z1以及箭头Z2所示的方向)、与高度方向交叉的(垂直或者大致垂直的)第一方向(由箭头X1以及箭头X2所示的方向)、以及与高度方向以及第一方向双方交叉的(垂直或者大致垂直的)第二方向。在某一例中，高度方向与铅垂方向一致或者大致一致。在该情况下，第一方向和与铅垂方向交叉的(垂直或者大致垂直的)第一水平方向一致或者大致一致，第二方向和与铅垂方向以及第一水平方向双方交叉的(垂直或者大致垂直的)第二水平方向一致或者大致一致。
在超声波接合装置1中，被接合部件2、3在高度方向上能够配置于工作台4的上表面。工作台4在高度方向上从下侧支承被接合部件2、3。在使用超声波接合装置1将被接合部件2、3超声波接合的情况下，被接合部件2、3在工作台4的上表面以相互重叠的状态配置。
超声波振荡器5将输入的电信号转换为高频率(例如20kHz或者40kHz)且高电压(例如1000V左右)的电信号，将转换后的电信号向振子6传递。振子6将从超声波振荡器5传递来的电信号转换为振动，从而产生超声波。从振子6发出的振动向超声波喇叭7传递。超声波喇叭7将从振子6传递来的超声波振动向接合工具8传递。接合工具8将从超声波喇叭7传递来的超声波振动向被接合部件2、3传递。在本实施方式中，接合工具8沿第一方向振动。加压机构9通过对超声波喇叭7以及接合工具8施加加压力，从而将接合工具8向被接合部件2、3按压。由此，被接合部件2、3沿第一方向振动，并且被接合部件2、3被接合。
从接合工具8向被接合部件2、3的振动的传递方向相对于接合工具8的振动方向垂直或者大致垂直。由于为上述那样的构成，因此接合工具8通过加压力将被接合部件2、3向高度方向的下侧按压，并且在将沿与高度方向交叉的第一方向振动的超声波振动向被接合部件2、3传递的状态下，被驱动。然后，通过驱动接合工具8使被接合部件2、3接合。另外，虽然从接合工具8向被接合部件2、3传递沿第一方向振动的超声波振动，但根据被接合部件2、3的形状等，在被接合部件2、3中可能产生沿着高度方向的振动等、振动方向与第一方向不同的振动。沿着高度方向的振动是振动的传递方向与振动方向一致或者大致一致的振动。
控制装置30控制超声波振荡器5以及加压机构9。此外，控制装置30连接有负荷传感器10以及传感器11。在本实施方式中，负荷传感器10将从加压机构9向超声波喇叭7以及接合工具8施加的加压力计测为计测参数。传感器11检测与被接合部件2、3的沿着高度方向的振动相关的信息。在本实施方式中，传感器11将沿着高度方向的振动的振幅以及/或者位移计测为计测参数。在负荷传感器10以及传感器11中，以规定的定时定期地检测上述的计测参数等。在本实施方式中，传感器11在高度方向上配置于被接合部件2、3的上侧。
在某一例中，传感器11为涡电流(eddy current)式位移传感器。涡电流式位移传感器用于传感器的测定对象物(在本实施方式中为被接合部件2、3)为导电体的情况。导电体例如为金属。涡电流式位移传感器通过传感器内部的线圈产生高频磁场。若在该高频磁场内存在测定对象物，则通过电磁感应作用，在测定对象物产生涡电流。涡电流式位移传感器利用该涡电流引起的线圈的阻抗的变化，测定传感器与对象物的距离。在本实施方式的超声波接合装置1中，涡电流式位移传感器沿高度方向设置。即，涡电流式位移传感器相对于被接合部件2与被接合部件3在高度方向上相接的面(接合面)垂直或者大致垂直地设置。由此，能够检测出涡电流式位移传感器与被接合部件2、3接近或者分离的方向的振动，换言之，能够检测出沿相对于接合面垂直或者大致垂直的方向(高度方向)振动的振动。
在另一例中，传感器11为激光位移传感器。激光位移传感器从传感器头向测定对象物照射激光，并由传感器头接收从对象物反射的光。激光位移传感器基于反射光的状态的变化以及/或者从激光的照射至受光的时间变化，测定测定对象物相对于传感器头的距离。在本实施方式的超声波接合装置1中，激光位移传感器沿高度方向设置。即，激光位移传感器以从传感器头照射的激光相对于被接合部件2、3的接合面垂直或者大致垂直的状态设置。由此，能够检测出激光位移传感器与被接合部件2、3接近或者分离的方向的振动，换言之，能够检测出沿相对于接合面垂直或者大致垂直的方向(高度方向)振动的振动。
另外，振子6、超声波喇叭7以及接合工具8也可以全部独立，或者振子6以及超声波喇叭7也可以为一体，或者超声波喇叭7以及接合工具8也可以为一体。此外，振子6、超声波喇叭7以及接合工具8也可以全部为一体。
在使用超声波接合装置1使被接合部件2、3超声波接合的情况下，接合工具8向被接合部件2、3传递超声波振动，并且接合工具8通过加压机构9的加压力将被接合部件3向被接合部件2按压，从而被接合部件2、3被超声波接合。在图2所示的一例中，超声波接合装置1用于电池20的引线21的接合。在电池20中，集电极耳22从电极组23突出。夹板(clip plate)24将多个集电极耳22夹在夹板24之间。在使用超声波接合装置1使夹板24、集电极耳22以及引线21超声波接合的情况下，接合工具8向夹板24、集电极耳22以及引线21传递超声波振动，并且通过加压机构9的加压力将夹板24向引线21按压。由此，夹板24、集电极耳22以及引线21被超声波接合。另外，在图2中，集电极耳22从电极组23突出的方向与第一方向一致，但不限于此。例如，集电极耳22从电极组23突出的方向也可以与第二方向一致。
在本实施方式的超声波接合装置1中，也可以设置用户接口。用户接口具备操作部件。在操作部件中，由作业者等输入与超声波接合装置1的工作相关的指令。作为操作部件，可列举出按钮、拨盘、显示器以及触摸面板等。此外，用户接口也可以具备向作业者等通知信息的通知部。通知部通过画面显示、声音的发送以及亮灯等进行通知。在通知部中，通知例如需要由作业者识别的信息以及向作业者的警告信息等。
图3示出控制装置30的框图的一例。控制装置30例如为计算机。控制装置30具备包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：特定用途的集成电路)或者FPGA(Field Programmable Gate Array)等在内的处理器或者集成电路(控制电路)以及存储器等存储介质。设于控制装置30的处理器或者集成电路既可以是一个，也可以是多个。控制装置30通过执行存储于存储介质等的程序等，来执行处理。
控制装置30具备中央处理部31、压力控制部32、超声波振荡控制部33以及振幅计算部34。中央处理部31管理控制装置30。压力控制部32通过控制加压机构9，来调整从加压机构9向被接合部件2、3施加的加压力的大小。超声波振荡控制部33控制超声波振荡器5的超声波振荡。振幅计算部34基于传感器11的测定值，计算被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅。中央处理部31从负荷传感器10取得由加压机构9施加的负荷。中央处理部31能够基于从负荷传感器10以及振幅计算部34取得的信息，经由压力控制部32以及超声波振荡控制部33，控制加压机构9以及超声波振荡器5。此外，中央处理部31能够与外部的上级装置35进行通信。能够从上级装置35接收控制指令。中央处理部31能够基于来自外部的上级装置35的请求，向上级装置35发送与超声波接合装置1相关的信息。上级装置35例如是控制制造电池的设备整体的控制装置。
在上述那样的超声波接合装置1中，接合工具8沿第一方向振动。被接合部件2、3由接合工具8按压，从而沿第一方向振动并且被相互按压，因此被超声波接合。在该情况下，被接合部件2、3不仅沿第一方向振动，还可能如上述那样沿高度方向振动。在使用了超声波接合装置1的超声波接合中，被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅变大，随之被接合部件2、3的接合强度变小。因此，在超声波接合装置1中，抑制超声波接合时的被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅，变得尤为重要。在本实施方式中，控制装置30通过控制超声波振荡器5以及加压机构9，从而使超声波接合时的被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅得到抑制。
在控制装置30控制超声波振荡器5以及加压机构9时，超声波接合装置1将被接合部件2、3超声波接合，负荷传感器10以及传感器11检测上述的计测参数(加压力、以及沿着高度方向的振动的振幅以及/或者位移)。而且，控制装置30取得计测参数的负荷传感器10以及传感器11中的计测值。因此，计测参数由控制装置30取得。控制装置30以规定的定时定期取得计测参数的计测值。因此，控制装置30除了计测参数的计测值之外，还取得计测参数的时间变化(时间履历)作为计测数据。因此，在控制装置30取得的计测数据中包含加压机构9的加压力的时间变化(时间履历)、以及被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅以及/或者位移的时间变化(时间履历)等。
这里，对被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅的阈值进行说明。被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的阈值，基于超声波接合被良好地实施的良品中的计测参数的计测结果而设定。图4是表示良品以及劣品的接合强度的概略图。纵轴表示接合强度(N)。此外，通过虚线σ表示接合强度的基准值。接合强度的基准值例如被设定为满足在超声波接合后的产品的使用中所要求的抗振性那样的接合部的强度。在本实施方式中，将通过超声波接合获得了超过上述的接合强度的基准值的接合强度的情况称作良品，将通过超声波接合获得了上述的接合强度的基准值以下的接合强度的情况称作劣品。
图5是通过传感器11检测出良品或者劣品中的被接合部件的沿着高度方向的振动随时间的变化时的概略图。纵轴表示振幅(μm)，横轴表示时间(ms)。如上述那样，良品(由线α示出)与劣品(由虚线β示出)相比，沿着高度方向的振动的振幅较小。被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的阈值基于良品的沿着高度方向的振动的振幅A0而设定。良品的沿着高度方向的振动的振幅A0不限于此，例如是在被接合部件的沿着高度方向的振动随时间的变化中，将良品中的沿着高度方向的振动的振幅的多个测定值平均后的值。在本实施方式中，设定第一规定值A1以及第二规定值A2，作为被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的阈值。第一规定值A1是表示超声波接合良好的基准值。第二规定值A2是表示超声波接合不良的基准值。第二规定值A2比第一规定值A1大。在某一例中，第一规定值A1是将良品的振幅A0放大1.5倍的值，即1.5×A0。第二规定值A2是将良品的振幅A0放大2.0倍的值，即2.0×A0。另外，第一规定值A1以及第二规定值A2只要是基于振幅A0设定的值即可，不限于此。
图6示出在实施方式的超声波接合装置中将被接合部件超声波接合的情况下，对控制装置执行的处理的一例。每当在超声波接合装置1中进行被接合部件2、3的超声波接合作业时，由控制装置30执行图6的处理。因此，图6的处理示出在控制装置30的一次的超声波接合中执行的处理。如图3所示，在本实施方式中，由控制装置30的中央处理部31执行图6的处理。另外，在以下的说明中，规定时间t作为时间的变量。而且，规定了时间t的加压力F(t)、沿着高度方向的振动的振幅A(t)、超声波振动的第一方向上的振幅B(t)。此外，在超声波接合装置1中，由负荷传感器10定期地检测加压力F(t)，由传感器11定期地检测沿着高度方向的振动的振幅A(t)。在中央处理部31中，定期取得加压力F(t)以及沿着高度方向的振动的振幅A(t)。检测加压力F(t)的时间间隔优选的是1ms以下。此外，检测沿着高度方向的振动的振幅A(t)的时间间隔优选的是超声波振动的1周期的十分之一以下。例如在超声波振动的频率为20kHz的情况下，检测振幅A(t)的时间间隔优选的是5μs以下。以下，说明中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地调整超声波振荡器5的振荡，并且中央处理部31与压力控制部32协作地调整加压机构9的加压的情况。例如，超声波振荡器5基于从中央处理部31输入的控制指令，由超声波振荡控制部33控制。而且，加压机构9基于从中央处理部31输入的控制指令，由压力控制部32控制。
在超声波接合装置1中，被接合部件2、3在高度方向上设置于工作台4的上表面。被接合部件2、3在高度方向上相互重叠。此外，接合工具8在高度方向上与被接合部件2、3相比位于更上侧。如图6所示，在中央处理部31中，良品的振幅A0、第一规定值A1、第二规定值A2例如基于经由图3所示的上级装置35输入的指令而设定(S101)。在某一例中，也可以经由设于上级装置35的用户接口，向中央处理部31输入指令。
中央处理部31设定加压力的目标值(控制目标值)Fs的初始值Fsi、超声波振动的第一方向上的振幅的目标值(控制目标值)Bs的初始值Bsi、以及使超声波振荡的时间的目标值(控制目标值)Ts的初始值Tsi(S102)。设定了目标值Fs的加压力、设定了目标值Bs的超声波振动的第一方向上的振幅、以及设定了目标值Ts的振荡的时间成为与接合工具8的驱动相关的控制参数。中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地调整超声波振荡器5的振荡，以使超声波振动的第一方向上的振幅B(t)与振幅的目标值Bs一致或者大致一致。此外，中央处理部31与压力控制部32协作地调整加压机构9的加压，以使加压力F(t)与加压力的目标值Fs一致或者大致一致。在某一例中，加压力的目标值Fs的初始值Fsi为500N，振幅的目标值Bs的初始值Bsi为10μm，时间的目标值Ts的初始值Tsi为0.5秒。另外，Fs的初始值Fsi、Bs的初始值Bsi、以及Ts的初始值Tsi不限于此。
在良品的沿着高度方向的振动的振幅A0、第一规定值A1、第二规定值A2、控制参数的目标值Fs、Bs、Ts的设定完成之后，中央处理部31控制压力控制部32，开始由加压机构9进行的被接合部件2、3的加压(S103)。若加压机构9对被接合部件2、3进行加压，则加压力F(t)变动。如图6所示，中央处理部31比较加压力F(t)与加压力的目标值Fs的初始值Fsi(S104)。在加压力F(t)为加压力的目标值Fs的初始值Fsi以下的情况下(S104－否)，处理返回S104，依次进行S104以后的处理。在加压力F(t)比目标值Fs的初始值Fsi大的情况下(S104－是)，中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地开始从超声波振荡器5对被接合部件2、3的超声波振荡(S105)。
若超声波振荡器5使超声波振荡，则沿着高度方向的振动的振幅A(t)变动。如图6所示，振幅计算部34计算传感器11检测出的沿着高度方向的振动的振幅A(t)。中央处理部31从振幅计算部34取得沿着高度方向的振动的振幅A(t)。中央处理部31比较沿着高度方向的振动的振幅A(t)与第二规定值A2(S107)。在沿着高度方向的振动的振幅A(t)比第二规定值A2大的情况下(S107－否)，中央处理部31例如向设于上级装置35的用户接口通知不合格的产生(S108)。然后，中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地，停止来自超声波振荡器5的超声波振荡(S112)。中央处理部31与压力控制部32协作地停止由加压机构9进行的被接合部件2、3的加压(S113)。即，在处理向S107－否(no)前进的情况下，超声波接合装置1停止，因此停止接合工具8的驱动。然后，由超声波接合装置1进行的被接合部件2、3的超声波接合中止。
在沿着高度方向的振动的振幅A(t)为振幅的第二规定值A2以下的情况下(S107－是)，中央处理部31比较沿着高度方向的振动的振幅A(t)与第一规定值A1(S109)。在沿着高度方向的振动的振幅A(t)比第一规定值A1大的情况下(S109－否)，中央处理部31变更目标值Fs、Bs、Ts中的至少一个值(S110)。例如，中央处理部31变更目标值Fs的值。如上述那样，中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地调整超声波振荡器5的振荡，以使加压力F(t)与目标值Fs一致或者大致一致。因此，通过变更目标值Fs，使加压力F(t)的值变更。对于变更Bs、Ts的情况，也与变更Fs的情况相同。各个目标值Fs、Bs、Ts被变更的幅度根据被接合部件2、3的组合等而适当设定。在S110的处理后，处理进入S111。
在沿着高度方向的振动的振幅A(t)为第一规定值A1以下的情况下(S109－是)，不进行S110的处理，处理进入S111。在S111中，中央处理部31比较时间t与时间的目标值Ts(S111)。在时间t为时间的目标值Ts以下的情况下(S111－否)，处理返回S106，依次执行S106以后的处理。在时间t比时间的目标值Ts长的情况下(S111－是)，中央处理部31与超声波振荡控制部33协作地停止来自超声波振荡器5的超声波振荡(S112)。中央处理部31与压力控制部32协作地停止由加压机构9进行的被接合部件2、3的加压(S113)。即，停止接合工具8的驱动。由此，由超声波接合装置1进行的被接合部件2、3的超声波接合完成。
在本实施方式的超声波接合装置1中，传感器11检测由于超声波振动而振动的被接合部件2、3的沿着高度方向的振动。控制装置30基于与由传感器11检测出的被接合部件2、3的沿着高度方向的振动相关的信息，变更控制参数(Fs，Bs，Ts)。由此，即使被接合部件2、3沿高度方向振动，在超声波接合装置1中，控制装置30也能够适当地变更控制参数。由此，在超声波接合装置1中，超声波接合下的被接合部件2、3的接合强度的降低得以抑制。即，被接合部件2、3的接合强度得以维持。
在本实施方式的超声波接合装置1中，控制参数包括加压力的目标值Fs、超声波振动的第一方向上的振幅的目标值Bs、以及使超声波振动的时间的目标值Ts。在被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅A(t)比第一规定值A1大的情况下，控制装置30变更控制参数中的至少一个。由此，即使被接合部件2、3沿高度方向振动，在超声波接合装置1中，控制装置30也更适当地变更控制参数。由此，在超声波接合装置1中，超声波接合下的被接合部件2、3的接合强度的降低进一步得以抑制。即，被接合部件2、3的接合强度进一步得以维持。
在本实施方式的超声波接合装置1中，在被接合部件2、3的沿着高度方向的振动的振幅A(t)比第二规定值A2大的情况下，停止超声波接合装置1。由此，在被接合部件2、3未被良好地接合的情况下，不继续由超声波接合装置1进行的超声波接合。由此，在超声波接合装置1中，能够缩短不必要的超声波接合时间。
(变形例)
在某变形例中，如图7所示，传感器11也可以在高度方向上设于被接合部件2、3的下侧。此外，如图8所示，空洞V形成于工作台4的内部，传感器11可以配置于空洞V。在该情况下，传感器11优选的是在空洞V的内表面，配置于在高度方向上距离被接合部件2、3较近的部位。在本变形例中，在超声波接合装置1中执行与上述相同的控制，因此除了起到与上述的实施方式等相同的作用以及效果之外，还起到以下的作用以及效果。即，在本变形例中，由于具备上述那样的构成，因此即使在例如由于被接合部件2、3的形状的限制等，传感器11的配置受限的情况下，也能够适当地将被接合部件2、3超声波接合。由此，在超声波接合装置1中，被接合部件2、3的形状能够更自由地选择。
(第二实施方式)
在第二实施方式中，除了设置两个传感器11A、11B作为第一实施方式的传感器11以外，与第一实施方式的构成相同。传感器11A在高度方向上设于被接合部件2、3的上侧。传感器11B在高度方向上设于被接合部件2、3的下侧。传感器11A、11B的位置优选的是在第一方向以及第二方向上未偏离或者几乎未偏离。
分别在传感器11A、11B中，规定对应的阈值(第一规定值以及第二规定值)。传感器11A、11B各自所对应的阈值根据被接合部件2、3的组合等而适当设定。因此，传感器11A的第一规定值以及传感器11B的第一规定值既可以相同也可以不同。传感器11A的第二规定值以及传感器11B的第二规定值既可以相同也可以不同。另外，传感器11A中的第一规定值以及第二规定值、传感器11B中的第一规定值以及第二规定值的设定方法与第一实施方式相同。即，基于良品的振幅A0而设定。
控制装置30基于传感器11A、11B各自所对应的阈值，控制超声波接合装置1。在本实施方式中，在图6中，控制装置30基于传感器11A、11B各自的测定值执行S106、S107、S109中的处理。在某一例中，振幅计算部34基于传感器11A的测定值计算沿着高度方向的振动的振幅Aa(t)，基于传感器11B的测定值计算沿着高度方向的振动的振幅Ab(t)。在S107中，中央处理部31比较沿着高度方向的振动的振幅Aa(t)与传感器11A的第二规定值A2a，并且比较沿着高度方向的振动的振幅Ab(t)与传感器11B的第二规定值A2b。在Aa(t)比A2a大、或者Ab(t)比A2b大的情况下，中央处理部31与第一实施方式相同地进行S108以后的处理，停止由超声波接合装置1进行的超声波接合。在Aa(t)为A2a以下，并且Ab(t)为A2b以下的情况下，处理进入S109。在S109中，中央处理部31比较沿着高度方向的振动的振幅Aa(t)与传感器11A的第一规定值A1a，并且比较沿着高度方向的振动的振幅Ab(t)与传感器11B的第一规定值A1b。在Aa(t)比A1a大、或者Ab(t)比A1b大的情况下，中央处理部31进行S110以后的处理。在Aa(t)为A1a以下，并且Ab(t)为A1b以下的情况下，中央处理部31进行S111以后的处理。另外，第二实施方式中的由中央处理部31执行的处理不限于上述处理。即，由中央处理部31执行的处理只要是基于传感器11A、11B各自的测定值执行的处理即可。
在本实施方式中，如上述那样传感器11A、11B在高度方向上设于被接合部件2、3的两侧。因此，能够更精细地检测被接合部件2、3的沿着高度方向的振动。由此，在超声波接合装置1中，基于超声波接合的被接合部件2、3的接合强度的降低进一步得以抑制。另外，在本实施方式中，除了上述的内容之外，构成以及处理与上述的实施方式等相同，因此也起到与上述的实施方式等相同的作用以及效果。
在其中至少一个实施方式中，超声波接合装置具备工作台、接合工具、传感器以及控制装置。工作台能够在高度方向的上侧配置被接合部件。接合工具相对于被接合部件配置于高度方向的上侧，通过加压力将被接合部件向高度方向的下侧按压，并且以向被接合部件传递沿与高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态被驱动，从而将被接合部件接合。传感器检测通过超声波振动而振动的被接合部件中的沿着高度方向的振动。控制装置基于与由传感器检测出的沿着高度方向的振动相关的信息，变更与接合工具的驱动相关的控制参数。由此，在超声波接合装置1中，超声波接合下的被接合部件2、3的接合强度的降低得以抑制。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式作为例子而提示，无意限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (5)

1.一种超声波接合装置，具备：
工作台，能够在高度方向的上侧配置被接合部件；
接合工具，相对于所述被接合部件配置于所述高度方向的上侧，通过加压力将所述被接合部件向所述高度方向的下侧按压，并且以向所述被接合部件传递沿与所述高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态被驱动，从而将所述被接合部件接合；
传感器，检测通过所述超声波振动而振动的所述被接合部件中的沿着所述高度方向的振动；以及
控制装置，基于与由所述传感器检测出的沿着所述高度方向的振动相关的信息，变更与所述接合工具的驱动相关联的控制参数。
2.如权利要求1所述的超声波接合装置，
与沿着所述高度方向的振动相关的信息包括：沿着所述高度方向的振动的振幅，
所述控制参数包括：所述加压力的目标值、所述超声波振动的振幅的目标值、以及使所述超声波振动振荡的时间的目标值，
所述控制装置在沿着所述高度方向的振动的所述振幅比第一规定值大的情况下，变更所述控制参数中的至少一个。
3.如权利要求2所述的超声波接合装置，
所述控制装置在所述振幅比第二规定值大的情况下，停止所述接合工具的驱动。
4.一种控制装置，与接合工具一同使用，该接合工具通过加压力将被接合部件向高度方向的下侧按压，并且以向所述被接合部件传递沿着与所述高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态被驱动，从而将所述被接合部件接合，
所述控制装置具备处理器，所述处理器基于与所述被接合部件中的沿着所述高度方向的振动相关的信息，变更与所述接合工具的驱动相关的控制参数。
5.一种控制方法，包括：
通过加压力将被接合部件向高度方向的下侧按压，并且以向所述被接合部件传递沿与所述高度方向交叉的方向振动的超声波振动的状态驱动接合工具，从而将所述被接合部件接合；
在正在将所述被接合部件接合的状态下，检测所述被接合部件中的沿着所述高度方向的振动；以及
基于与所述被接合部件的沿着所述高度方向的振动相关的信息，变更与所述接合工具的驱动相关联的控制参数。
CN202110724506.7A 2020-10-07 2021-06-29 超声波接合装置、控制装置以及控制方法 Pending CN114289850A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-169683 2020-10-07
JP2020169683A JP2022061631A (ja) 2020-10-07 2020-10-07 超音波接合装置、制御装置及び制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114289850A true CN114289850A (zh) 2022-04-08

Family

ID=80931040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110724506.7A Pending CN114289850A (zh) 2020-10-07 2021-06-29 超声波接合装置、控制装置以及控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11370180B2 (zh)
JP (1) JP2022061631A (zh)
KR (1) KR20220046456A (zh)
CN (1) CN114289850A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1531044A (zh) * 2003-03-12 2004-09-22 株式会社瑞萨科技 超声波焊接装置及方法
CN102024722A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 株式会社新川 引线焊接装置及方法
CN102077334A (zh) * 2008-06-30 2011-05-25 株式会社新川 焊接装置
CN102099903A (zh) * 2008-07-16 2011-06-15 株式会社新川 焊接好坏判定方法，焊接好坏判定装置以及焊接装置
JP2012035299A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 超音波接合制御装置及び超音波接合制御方法
JP2012055907A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 超音波接合制御装置及び超音波接合制御方法
JP2016119374A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 富士通株式会社 ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法
CN105880825A (zh) * 2014-09-11 2016-08-24 深圳市华普森科技有限公司 组合盖帽的超声波焊接方法
CN106841384A (zh) * 2016-02-05 2017-06-13 摩尼特 超声波焊接品质判断装置及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02250261A (ja) 1989-03-22 1990-10-08 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ蓄電池用ペースト式電極の製造方法
JP2705423B2 (ja) * 1992-01-24 1998-01-28 株式会社日立製作所 超音波接合装置及び品質モニタリング方法
JP3027725B2 (ja) 1997-04-15 2000-04-04 松下電工株式会社 スイッチ装置
US6827247B1 (en) * 1999-12-08 2004-12-07 Asm Technology Singapore Pte Ltd. Apparatus for detecting the oscillation amplitude of an oscillating object
JP2005142537A (ja) 2003-10-15 2005-06-02 Bondotekku:Kk 縦振接合方法及び装置
JP2005294824A (ja) 2004-03-12 2005-10-20 Bondotekku:Kk 真空中での超音波接合方法及び装置
JP4303673B2 (ja) 2004-11-30 2009-07-29 富士通株式会社 共振器、超音波ヘッド及びそれを用いた超音波接合装置
JP7141306B2 (ja) 2018-10-26 2022-09-22 株式会社ダイヘン 接合装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1531044A (zh) * 2003-03-12 2004-09-22 株式会社瑞萨科技 超声波焊接装置及方法
CN102077334A (zh) * 2008-06-30 2011-05-25 株式会社新川 焊接装置
CN102099903A (zh) * 2008-07-16 2011-06-15 株式会社新川 焊接好坏判定方法，焊接好坏判定装置以及焊接装置
CN102024722A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 株式会社新川 引线焊接装置及方法
JP2012035299A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 超音波接合制御装置及び超音波接合制御方法
JP2012055907A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 超音波接合制御装置及び超音波接合制御方法
CN105880825A (zh) * 2014-09-11 2016-08-24 深圳市华普森科技有限公司 组合盖帽的超声波焊接方法
JP2016119374A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 富士通株式会社 ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法
CN106841384A (zh) * 2016-02-05 2017-06-13 摩尼特 超声波焊接品质判断装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
梁靖汶等: "《浅谈超声波焊接与U型端子压接》", 《汽车电器》 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220105693A1 (en) 2022-04-07
US11370180B2 (en) 2022-06-28
JP2022061631A (ja) 2022-04-19
KR20220046456A (ko) 2022-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102077334B (zh) 焊接装置
WO2018110417A1 (ja) ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
JP4546576B2 (ja) バンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置及び方法
KR101706491B1 (ko) 접합 상태 검사 방법
US8181527B2 (en) Method and apparatus for pass/fail determination of bonding and bonding apparatus
US7591409B2 (en) Semiconductor device bonding apparatus and method for bonding semiconductor device using the same
JP2010056106A (ja) ワイヤボンディング装置、これを用いたワイヤボンディング方法
US20030218050A1 (en) Bonding apparatus and bonding method having process for judging bonding state
CN113631315A (zh) 用于检测超声波发生器(sonotrode)与对应元件的接触发生或断开的方法
US11292211B1 (en) Ultrasonic bonding apparatus
CN114289850A (zh) 超声波接合装置、控制装置以及控制方法
JP2009190077A (ja) 接合良否検査方法および接合良否検査装置
JP7053357B2 (ja) 超音波接合装置
JP2011066191A (ja) 半導体装置の製造方法およびボンディング装置
JP3522906B2 (ja) 超音波接合方法および装置
KR101411937B1 (ko) 실시간 메탈 와이어 본딩 품질 검사 방법
KR101548949B1 (ko) 초음파 본딩 타입 메탈 와이어 본딩 장치
JP4234688B2 (ja) ボンディング方法およびボンディング装置
US20230364703A1 (en) Method for operating an ultrasonic connecting device
KR101489084B1 (ko) 고수위 경보용 음파센서
JP2023006251A (ja) ボンディング装置、制御方法、および、制御システム
JP2017216314A (ja) ボンディング装置、ボンディング方法及びプログラム
JP2023006286A (ja) ボンディング装置、検査方法、および、検査システム
JP2022185631A (ja) 超音波接合装置
JP3854857B2 (ja) 超音波振動発振器、及び部品接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220408