JP3324468B2 - Thermocompression device and thermocompression method for work - Google Patents
Thermocompression device and thermocompression method for workInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品などのワ
ークを熱圧着するワークの熱圧着装置および熱圧着方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work thermocompression device and a thermocompression method for thermocompression bonding a work such as an electronic component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子部品などのワークを基板にボンディ
ングする方法として、熱圧着による方法が知られてい
る。この方法は、熱圧着ツールにワークを保持させて基
板表面に押圧するとともに、ワークを加熱することによ
りワークを基板に半田付けや樹脂接着剤により接着する
ものである。ここで、加熱は熱圧着ツールに内蔵された
ヒータにより行われるが、良好な圧着品質を得るために
は、熱圧着過程でのワークの温度を所定の経時温度変化
パターン、すなわち加熱プロファイルにしたがって制御
する必要がある。2. Description of the Related Art As a method for bonding a work such as an electronic component to a substrate, a method using thermocompression bonding is known. In this method, a work is held by a thermocompression bonding tool and pressed against the surface of a substrate, and the work is heated to bond the work to the substrate by soldering or a resin adhesive. Here, the heating is performed by a heater built in the thermocompression bonding tool, but in order to obtain good crimping quality, the temperature of the workpiece in the thermocompression bonding process is controlled according to a predetermined temporal temperature change pattern, that is, a heating profile. There is a need to.
【０００３】従来より、ヒータの温度制御には一般にＰ
ＩＤ制御やＰＩ制御が用いられる。ＰＩＤ制御では、Ｐ
（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各要素に対応した
制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）が設定され、ヒー
タの温度制御においては加熱プロファイルに従って各Ｐ
ＩＤパラメータが設定される。Conventionally, the temperature of a heater has generally been controlled by P
ID control and PI control are used. In PID control, P
Control parameters (PID parameters) corresponding to the elements (proportional), I (integral), and D (differential) are set. In heater temperature control, each P
An ID parameter is set.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のワ
ークの熱圧着装置では、ＰＩＤパラメータを設定するに
際し、実際にヒータを駆動して加熱し、実際の温度上昇
を温度検出手段により検出しながら試行錯誤により適切
なＰＩＤパラメータを求めることが行われていた。この
ためＰＩＤパラメータ設定に長時間の試行錯誤による作
業と手間を要し、また試行時の不適切なパラメータ設定
によりヒータが過熱して焼損することがあるなどの問題
点があった。However, in the conventional thermocompression bonding apparatus for workpieces, when setting the PID parameters, the heater is actually driven and heated, and trial and error is performed while detecting the actual temperature rise by the temperature detecting means. To obtain an appropriate PID parameter. Therefore, there is a problem in that setting and setting of the PID parameter requires a lot of work and time by trial and error, and the heater may be overheated and burned due to improper parameter setting at the time of the trial.
【０００５】そこで本発明は、ＰＩＤパラメータの設定
作業を容易にして設定時間を短縮し、ＰＩＤパラメータ
設定時のヒータの焼損が生じないワークの熱圧着装置お
よび熱圧着方法を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermocompression bonding apparatus and a thermocompression bonding method for a work in which the setting work of PID parameters is facilitated to shorten the setting time and burnout of a heater does not occur when setting PID parameters. I do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１記載のワークの
熱圧着装置は、熱圧着ツールを介してワークを加熱する
ヒータと、加熱プロファイルに従ってヒータの加熱を制
御するヒータ制御部と、前記ヒータを含む制御系の特性
を同定する伝達関数を記憶する記憶部と、前記加熱プロ
ファイルに基づいて温度指令を与えた場合の熱圧着ツー
ルの温度変化を前記伝達関数を用いて演算するシミュレ
ーション部と、このシミュレーション部による演算結果
を前記加熱プロファイルと共にグラフィック表示する出
力手段とを備えた。According to a first aspect of the present invention, there is provided a thermocompression bonding apparatus for a work, wherein the heater heats the work via a thermocompression tool, a heater control section controls heating of the heater in accordance with a heating profile, and the heater. A storage unit that stores a transfer function that identifies the characteristics of a control system including a simulation unit that calculates a temperature change of a thermocompression bonding tool when a temperature command is given based on the heating profile using the transfer function, Output means for graphically displaying the calculation result by the simulation unit together with the heating profile.
【０００７】請求項２記載のワークの熱圧着方法は、ヒ
ータ制御部によりヒータをＰＩＤ制御し、このヒータに
より熱圧着ツールを介してワークを加熱することにより
ワークを熱圧着する熱圧着方法であって、前記ヒータを
含む制御系の特性を同定する伝達関数を計算する工程
と、この伝達関数を記憶部に記憶させる工程と、前記熱
圧着ツールの温度変化を前記伝達関数を用いてシミュレ
ーション部により演算する工程と、この演算結果を加熱
プロファイルと共にグラフィック表示する工程と、この
グラフィック表示に基いてヒータ制御部のＰＩＤパラメ
ータを設定する工程とを含む。A second aspect of the present invention is a thermocompression bonding method in which a heater control section controls a PID of a heater, and the heater heats the workpiece through a thermocompression tool to thermocompress the workpiece. Calculating a transfer function for identifying the characteristics of the control system including the heater, storing the transfer function in a storage unit, and calculating a temperature change of the thermocompression bonding tool using the transfer function by a simulation unit. It includes a step of calculating, a step of graphically displaying the result of the calculation together with the heating profile, and a step of setting PID parameters of the heater control unit based on the graphic display.
【０００８】本発明によれば、ヒータを含む制御系の特
性を同定する伝達関数を求めておき、熱圧着ツールの温
度変化をこの伝達関数を用いてシミュレーション部によ
り演算し、この演算結果を加熱プロファイルと共にグラ
フィック表示することにより、シミュレーション結果を
視覚的に把握してヒータ温度制御のＰＩＤパラメータの
設定を容易にかつ効率よく行うことができる。According to the present invention, a transfer function for identifying characteristics of a control system including a heater is obtained, and a temperature change of a thermocompression bonding tool is calculated by a simulation unit using the transfer function. By graphically displaying the profile together with the profile, it is possible to easily and efficiently set the PID parameter of the heater temperature control by visually grasping the simulation result.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワー
クの熱圧着装置の斜視図、図２は同ワークの熱圧着装置
の熱圧着ヘッドの正面図、図３は同ワークの熱圧着装置
の制御系の構成を示すブロック図、図４は同ワークの熱
圧着装置のヒータ制御部の構成を示すブロック図、図５
は同ワークの熱圧着装置のシミュレーション部のブロッ
ク図、図６は同ワークの熱圧着装置のワークの温度変化
を示すグラフ、図７は同ワークの熱圧着装置の表示部の
メニュー画面、図８は同ワークの熱圧着装置のシミュレ
ーション結果を示す画面、図９は同ワークの熱圧着装置
の全体操作を示すフロー図、図１０は同ワークの熱圧着
装置の伝達関数設定処理のフロー図、図１１は同ワーク
の熱圧着装置のＰＩＤパラメータ設定処理のフロー図で
ある。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a thermocompression bonding apparatus for a work according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a thermocompression bonding head of the thermocompression bonding apparatus for the work, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a heater control unit of the thermocompression bonding apparatus for the work.
FIG. 6 is a block diagram of a simulation section of the thermocompression bonding apparatus of the work, FIG. 6 is a graph showing a temperature change of the work of the thermocompression bonding apparatus of the work, FIG. 7 is a menu screen of a display section of the thermocompression bonding apparatus of the work, FIG. Is a screen showing a simulation result of the thermocompression bonding apparatus for the work, FIG. 9 is a flowchart showing the overall operation of the thermocompression bonding apparatus for the work, and FIG. 10 is a flowchart of a transfer function setting process of the thermocompression bonding apparatus for the work. 11 is a flowchart of a PID parameter setting process of the thermocompression bonding apparatus for the work.
【００１０】まず図１を参照してワークの熱圧着装置の
構造を説明する。図１において、基台１上には可動テー
ブル２が配設されている。可動テーブル２はＸ軸モータ
３およびＹ軸モータ４を備えている。可動テーブル２上
には基板５およびワークである電子部品６の供給部７が
配設されている。First, the structure of a work thermocompression bonding apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a movable table 2 is arranged on a base 1. The movable table 2 has an X-axis motor 3 and a Y-axis motor 4. On the movable table 2, a supply section 7 for a substrate 5 and an electronic component 6 as a work is arranged.
【００１１】基台１上にはフレーム８が立設されてい
る。フレーム８の上部には熱圧着ヘッドの昇降テーブル
９が装着されている。昇降テーブル９の下端部には熱圧
着ヘッド１１が装着されている。昇降テーブル９が駆動
すると熱圧着ヘッド１１は上下動し、熱圧着ヘッド１１
の先端に装着された熱圧着ツール１２により電子部品６
を真空吸着する。熱圧着ヘッド１１の上下動と、可動テ
ーブル２の水平移動を組み合わせることにより、熱圧着
ヘッド１１は供給部７より電子部品６を真空吸着してピ
ックアップし、電子部品６を基板５上に押圧して熱圧着
する。A frame 8 stands on the base 1. An elevating table 9 of a thermocompression bonding head is mounted on an upper portion of the frame 8. A thermocompression head 11 is attached to the lower end of the lifting table 9. When the elevating table 9 is driven, the thermocompression bonding head 11 moves up and down, and the thermocompression bonding head 11 is moved.
Electronic component 6 by thermocompression bonding tool 12 attached to the tip of
Is vacuum-adsorbed. By combining the vertical movement of the thermocompression bonding head 11 and the horizontal movement of the movable table 2, the thermocompression bonding head 11 vacuum-adsorbs and picks up the electronic component 6 from the supply unit 7 and presses the electronic component 6 onto the substrate 5. Thermocompression bonding.
【００１２】次に図２を参照して熱圧着ヘッドについて
説明する。昇降テーブル９の先端の熱圧着ヘッド１１
は、ヒータ１３を内蔵している。ヒータ１３は熱圧着ツ
ール１２に真空吸着されて保持された電子部品６を加熱
する。熱圧着ツール１２には温度センサ１４が備えられ
ており、温度センサ１４はヒータ１３により加熱された
熱圧着ツール１２の温度を計測することにより、熱圧着
ツール１２に保持された電子部品６の温度を間接的に計
測する。Next, the thermocompression bonding head will be described with reference to FIG. Thermocompression bonding head 11 at the tip of lifting table 9
Incorporates a heater 13. The heater 13 heats the electronic component 6 held by being vacuum-sucked on the thermocompression bonding tool 12. The thermocompression tool 12 is provided with a temperature sensor 14. The temperature sensor 14 measures the temperature of the thermocompression tool 12 heated by the heater 13, so that the temperature of the electronic component 6 held by the thermocompression tool 12 is measured. Is measured indirectly.
【００１３】次に図３を参照してワークの熱圧着装置の
制御系の構成を説明する。図３において、制御部２０は
ワークの熱圧着装置全体の動作を制御する。ＰＩＤパラ
メータ記憶部２１は、ＰＩＤ制御に用いられるＰ、Ｉ、
Ｄ各要素の制御パラメータを記憶する。加熱プロファイ
ル記憶部２２は、ワークの種類に応じて設定される温度
の経時変化パターン、すなわち加熱プロファイルを記憶
する。測定温度記憶部２３は、ヒータ系の伝達関数を計
算するための昇温データ採取時の測定温度を記憶する。
伝達関数計算部２４は、前記昇温データに基いてヒータ
系の伝達関数を計算する。シミュレーション部２５は伝
達関数計算部２４によって計算された伝達関数を記憶
し、伝達関数によってモデル化されたヒータを含む制御
系のシミュレーションを行う。したがって、シミュレー
ション部２５は、伝達関数を記憶する記憶部ともなって
いる。Next, the configuration of a control system of the thermocompression bonding apparatus for a workpiece will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a control unit 20 controls the operation of the entire thermocompression bonding apparatus for a work. The PID parameter storage unit 21 stores P, I,
D Store control parameters for each element. The heating profile storage unit 22 stores a temporal change pattern of the temperature set according to the type of the work, that is, a heating profile. The measured temperature storage unit 23 stores the measured temperature at the time of collecting the temperature rise data for calculating the transfer function of the heater system.
The transfer function calculator 24 calculates a transfer function of the heater system based on the temperature increase data. The simulation unit 25 stores the transfer function calculated by the transfer function calculation unit 24 and simulates a control system including a heater modeled by the transfer function. Therefore, the simulation unit 25 is also a storage unit that stores the transfer function.
【００１４】２６は各部のデータや信号の授受を行うイ
ンターフェイスである。表示部２７は、加熱プロファイ
ルやシミュレーションの結果をグラフィック表示する。
したがって、表示部２７は出力手段となっている。操作
部２８はキーボードなどであり、操作指示やＰＩＤパラ
メータなどを入力する。ヒータ制御部３０は、ヒータ１
３の駆動を制御する。ヒータ１３の温度は熱圧着ツール
１２に装着された温度センサ１４によって検出され、ヒ
ータ制御部３０にフィードバックされる。Reference numeral 26 denotes an interface for transmitting and receiving data and signals of each unit. The display unit 27 graphically displays the heating profile and the result of the simulation.
Therefore, the display unit 27 is an output unit. The operation unit 28 is a keyboard or the like, and inputs operation instructions, PID parameters, and the like. The heater control unit 30 controls the heater 1
3 is controlled. The temperature of the heater 13 is detected by a temperature sensor 14 mounted on the thermocompression bonding tool 12 and fed back to the heater control unit 30.
【００１５】次に図４を参照してヒータ制御部３０につ
いて説明する。図４において、破線で囲まれた範囲がヒ
ータ制御部３０である。給電部３２はヒータ１３に発熱
用の電力（ｈ）を供給する。ヒータ１３により加熱され
た熱圧着ツール１２の温度（以下、「ヒータ温度」と略
記する）は、温度センサ１４によってフィードバックさ
れる。ヒータ温度はアンプ３３によって増幅されＡ／Ｄ
変換部３４によってデジタル信号に変換され、加熱プロ
ファイルによって定められた指令温度（ｂ）との差、す
なわち偏差（ｆ）としてＰＩＤ制御部３５にフィードバ
ック信号（ｅ）としてフィードバックされる。またフィ
ードバック信号（ｅ）は、昇温データ（ｃ）としてイン
ターフェイス２６を介して測定温度記憶部２３へ送られ
る。Next, the heater control unit 30 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a range surrounded by a broken line is the heater control unit 30. The power supply unit 32 supplies electric power (h) for heat generation to the heater 13. The temperature of the thermocompression bonding tool 12 heated by the heater 13 (hereinafter abbreviated as “heater temperature”) is fed back by the temperature sensor 14. The heater temperature is amplified by the amplifier 33 and the A / D
The signal is converted into a digital signal by the conversion unit 34, and is fed back to the PID control unit 35 as a difference from the command temperature (b) determined by the heating profile, that is, a deviation (f) as a feedback signal (e). The feedback signal (e) is sent to the measured temperature storage unit 23 via the interface 26 as the temperature rise data (c).
【００１６】ＰＩＤ制御部３５は、指令温度（ｂ）とフ
ィードバック信号（ｅ）の偏差（ｆ）に基いてＰＩＤ制
御により給電部３２に対して操作量（ｇ）を出力する。
これにより、ヒータ温度は加熱プロファイルに従って制
御される。ＰＩＤ制御部３５のＰＩＤパラメータは、制
御部２０からインターフェイス２６を介して送られてく
るデータ（ａ）によって設定される。切換スイッチ３６
は、制御部２０よりの指令をＰＩＤ制御部３５を介さず
に直接給電部３２に伝達するためのスイッチであり、制
御部２０からの切り換え信号（ｄ）によってＯＮ／ＯＦ
Ｆが切り換わる。このスイッチ３６は、後述するように
伝達関数を求めるための昇温データ採取時に用いられ
る。The PID control unit 35 outputs an operation amount (g) to the power supply unit 32 by PID control based on the deviation (f) between the command temperature (b) and the feedback signal (e).
Thus, the heater temperature is controlled according to the heating profile. The PID parameter of the PID control unit 35 is set by data (a) sent from the control unit 20 via the interface 26. Switch 36
Is a switch for directly transmitting a command from the control unit 20 to the power supply unit 32 without passing through the PID control unit 35, and is turned ON / OF by a switching signal (d) from the control unit 20.
F switches. This switch 36 is used at the time of temperature rise data collection for obtaining a transfer function as described later.
【００１７】ここで、図４にて鎖線枠で囲まれた範囲
（符号３７を付している）はＰＩＤ制御部３５から操作
量が与えられることにより、ヒータ温度のデータをフィ
ードバック出力するヒータ系３７とみなすことができ
る。ここでＰＩＤ制御部３５の伝達関数はＰＩＤ制御伝
達関数として既知のものであり、伝達関数中のＰＩＤパ
ラメータを定めることにより、その特性が同定される。
従って、ヒータ系３７の特性を同定する伝達関数Ｇ
（ｓ）を求めることにより、ヒータ１３を含む制御系全
体の特性が同定される。即ち、ヒータ系３７の伝達関数
Ｇ（ｓ）が求まれば、ＰＩＤ制御部３５のＰＩＤパラメ
ータをシミュレーションパラメータとして、ヒータ温度
の経時変化をシミュレーションによって近似的に推定す
ることができる。In FIG. 4, a range (indicated by reference numeral 37) surrounded by a chain line frame is a heater system which feeds back the heater temperature data by receiving an operation amount from the PID control unit 35. 37. Here, the transfer function of the PID control unit 35 is known as a PID control transfer function, and its characteristics are identified by determining a PID parameter in the transfer function.
Therefore, the transfer function G for identifying the characteristics of the heater system 37
By calculating (s), the characteristics of the entire control system including the heater 13 are identified. That is, if the transfer function G (s) of the heater system 37 is obtained, it is possible to approximately estimate the temporal change of the heater temperature by simulation using the PID parameter of the PID control unit 35 as a simulation parameter.
【００１８】図５は、このシミュレーションのモデルを
示しており、３５’はＰＩＤ制御部３５を伝達関数を用
いて表したシミュレーションのモデルであり、Ｇ（ｓ）
３７’は前述のヒータ系３７を伝達関数Ｇ（ｓ）を用い
て表したモデルである。一般にヒータの伝達関数Ｇ
（ｓ）としては、（数１）で表されるような、１次おく
れ要素とむだ時間要素を合成した形の伝達関数が用いら
れる。FIG. 5 shows a model of this simulation. Reference numeral 35 'denotes a simulation model in which the PID control unit 35 is represented using a transfer function.
37 'is a model representing the above-described heater system 37 using a transfer function G (s). Generally, the transfer function G of the heater
As (s), a transfer function in the form of a combination of a first-order delay element and a dead time element, as represented by (Equation 1), is used.
【００１９】[0019]
【数１】 (Equation 1)
【００２０】（数１）に示すように、一般的にヒータの
伝達関数Ｇ（ｓ）は、むだ時間＋１次おくれ系とされ、
時定数Ｔ、むだ時間τ、比例ゲインＫの３つの定数によ
って近似される。この伝達関数Ｇ（ｓ）を用いた近似モ
デルによるステップ応答は、図６に示すグラフによって
表される。図６は、所定パターンの操作量が与えられた
ときのヒータ温度のグラフに相当し、図６に示すＴ、
τ、Ｋが伝達関数Ｇ（ｓ）の時定数Ｔ、むだ時間τ、比
例ゲインＫに対応している。したがって、これらの定数
が求まれば伝達関数Ｇ（ｓ）を特定することができる。
これらの定数は、給電部３２に所定パターンの操作量を
与えたときのヒータの温度変化を検出して昇温データを
採取することにより求められる。すなわち、所定パター
ンに従ってヒータ１３に給電し、そのときのヒータ温度
の変化を計測することによりヒータ系の伝達関数Ｇ
（ｓ）を求めることができる。As shown in (Equation 1), generally, the transfer function G (s) of the heater is a dead time + 1-order delayed system,
It is approximated by three constants: a time constant T, a dead time τ, and a proportional gain K. The step response by the approximation model using the transfer function G (s) is represented by a graph shown in FIG. FIG. 6 corresponds to a graph of the heater temperature when an operation amount of a predetermined pattern is given.
τ and K correspond to the time constant T, the dead time τ, and the proportional gain K of the transfer function G (s). Therefore, if these constants are obtained, the transfer function G (s) can be specified.
These constants are obtained by detecting a change in the temperature of the heater when a predetermined amount of operation is given to the power supply unit 32 and collecting the temperature rise data. That is, power is supplied to the heater 13 in accordance with a predetermined pattern, and a change in the heater temperature at that time is measured, whereby the transfer function G of the heater system is obtained.
(S) can be obtained.
【００２１】次に図７、図８を参照して表示部２７につ
いて説明する。図７において、図面４０にはメニュー画
面が表示されており、この画面４０上にて選択メニュー
として「伝達関数設定」４１、「ＰＩＤ設定」４２、
「ボンディング作業」４３および「終了」４４を選択す
ることができる。図８はシミュレーション時の画面を示
しており、画面４０’上には、シミュレーション結果を
示すグラフィック画面４５、「保存」４６、「標準設
定」４７、「設定呼出」４８および「終了」４９の選択
用のアイコンが設けられている。グラフィック画面４５
には、加熱プロファイルを示す折れ線ｂ、シミュレーシ
ョン結果を示す温度グラフｃ，ｄが表示される。またグ
ラフィック画面４５とともに４５ａに示すＰＩＤパラメ
ータ（表示されたグラフｃ，ｄに対応するもの）が表示
される。Next, the display section 27 will be described with reference to FIGS. In FIG. 7, a menu screen is displayed on the drawing 40. On this screen 40, “transfer function setting” 41, “PID setting” 42,
“Bonding operation” 43 and “end” 44 can be selected. FIG. 8 shows a screen at the time of simulation. On a screen 40 ', a graphic screen 45 showing the simulation result, "save" 46, "standard setting" 47, "setting recall" 48, and "end" 49 are selected. Icons are provided. Graphic screen 45
Displays a polygonal line b indicating a heating profile and temperature graphs c and d indicating simulation results. A PID parameter (corresponding to the displayed graphs c and d) shown at 45a is displayed together with the graphic screen 45.
【００２２】このワークの熱圧着装置は上記のような構
成より成り、次に動作を図９〜図１１のフローに沿って
説明する。まず図９において、圧着装置を起動すること
により、表示部２７にメニュー画面が表示される（ＳＴ
１）。次にメニュー画面上で入力する（ＳＴ２）ことに
より、ＳＴ３にて、「伝達関数設定」（ＳＴ３ａ）、
「ＰＩＤ設定」（ＳＴ３ｂ）、「ボンディング作業」
（ＳＴ３ｃ）、および「終了」（ＳＴ３ｄ）のいずれか
が選択される。これによりＳＴ４にて、ＳＴ３での選択
に応じてそれぞれ伝達関数設定処理（ＳＴ４ａ）、ＰＩ
Ｄパラメータ設定処理（ＳＴ４ｂ）、ボンディング作業
処理（ＳＴ４ｃ）、および終了処理（ＳＴ４ｄ）が行わ
れる。The thermocompression bonding apparatus for a workpiece has the above-described configuration. Next, the operation will be described with reference to the flow charts of FIGS. First, in FIG. 9, a menu screen is displayed on the display unit 27 by activating the crimping device (ST).
1). Next, by inputting on the menu screen (ST2), in ST3, "transfer function setting" (ST3a),
“PID setting” (ST3b), “bonding work”
(ST3c) or one of “end” (ST3d) is selected. Thereby, in ST4, the transfer function setting processing (ST4a) and PI
D parameter setting processing (ST4b), bonding work processing (ST4c), and end processing (ST4d) are performed.
【００２３】次にＳＴ３にて伝達関数設定処理を選択し
た場合の処理フローについて、図１０を参照して説明す
る。まず切換スイッチ３６を切換えてＰＩＤ制御をＯＦ
Ｆにする。これにより、制御部２０からの給電部３２へ
の指令はＰＩＤ制御部３５を介さずに直接給電部３２へ
伝達される。次いで、制御部２０から所定の操作量が給
電部３２に与えられることによりヒータ１３に給電が開
始され（ＳＴ１２）、ヒータ１３は発熱し昇温する。こ
の昇温過程のヒータ温度は温度センサ１４によって測定
され（ＳＴ１３）、測定された昇温データは測定温度記
憶部２３へ送られ記憶される。Next, a processing flow when the transfer function setting processing is selected in ST3 will be described with reference to FIG. First, the changeover switch 36 is switched to perform PID control OF
Change to F. Thereby, the command from the control unit 20 to the power supply unit 32 is directly transmitted to the power supply unit 32 without passing through the PID control unit 35. Next, when a predetermined operation amount is given to the power supply unit 32 from the control unit 20, power supply to the heater 13 is started (ST12), and the heater 13 generates heat and rises in temperature. The heater temperature in the heating process is measured by the temperature sensor 14 (ST13), and the measured heating data is sent to and stored in the measured temperature storage unit 23.
【００２４】次に伝達関数を求めるのに必要十分な昇温
データを得るための所定時間が経過したか否かが判断さ
れ（ＳＴ１５）、所定時間が経過したならば給電が停止
される（ＳＴ１６）。次に測定温度記憶部２３より昇温
データが伝達関数計算部２４へ送られ、ここで伝達関数
Ｇ（ｓ）の各定数が算出される。次いで、このデータは
シミュレーション部２５に送られ、前記伝達関数Ｇ
（ｓ）が設定され記憶される。Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed for obtaining sufficient temperature rise data necessary for obtaining a transfer function (ST15). If the predetermined time has elapsed, power supply is stopped (ST16). ). Next, the temperature rise data is sent from the measured temperature storage unit 23 to the transfer function calculation unit 24, where each constant of the transfer function G (s) is calculated. Next, this data is sent to the simulation unit 25, and the transfer function G
(S) is set and stored.
【００２５】次に図１１を参照して、ＰＩＤパラメータ
設定処理について説明する。「ＰＩＤ設定」を選択する
と、まずＰＩＤ設定画面が表示され（ＳＴ２１）、加熱
プロファイル記憶部２２より加熱プロファイルのデータ
が読み取られ（ＳＴ２２）、グラフィック画面上に加熱
プロファイルが表示される。この後、現時点でＰＩＤパ
ラメータ記憶部２２に記憶されているＰＩＤパラメータ
に基いてシミュレーションが実行され（ＳＴ２３）、シ
ミュレーション結果がグラフィック画面上に表示される
（ＳＴ２４）。ここで、新たな操作入力があるか否かが
判断され（ＳＴ２５）、操作入力があったならば、以下
に説明するステップへ進む。Next, the PID parameter setting process will be described with reference to FIG. When "PID setting" is selected, first, a PID setting screen is displayed (ST21), the data of the heating profile is read from the heating profile storage unit 22 (ST22), and the heating profile is displayed on the graphic screen. Thereafter, a simulation is executed based on the PID parameters currently stored in the PID parameter storage unit 22 (ST23), and the simulation result is displayed on a graphic screen (ST24). Here, it is determined whether or not there is a new operation input (ST25). If there is an operation input, the process proceeds to the steps described below.
【００２６】画面に表示されたシミュレーション結果が
加熱プロファイルと十分な一致を示していない場合に
は、ＰＩＤパラメータの修正を行う（ＳＴ２６）。これ
によりＳＴ２３に戻り、修正されたＰＩＤパラメータに
基いて再びシミュレーションが行われ、新たなシミュレ
ーション結果がグラフィック表示される。そして、シミ
ュレーション結果のグラフが、加熱プロファイルと満足
のゆく一致を示すようになるまでＰＩＤパラメータの修
正を繰り返す。このとき、シミュレーション結果が同一
画面上で加熱プロファイルのグラフ上に重ねて表示され
るため、ＰＩＤパラメータの変更がシミュレーション結
果に及ぼす影響や、シミュレーション結果と加熱プロフ
ァイルの一致の度合いを視覚的に把握することができ、
したがって、パラメータ設定作業を容易にし、試行回数
を減少させて最適なＰＩＤパラメータを効率よく設定す
ることができる。If the simulation result displayed on the screen does not sufficiently match the heating profile, the PID parameters are corrected (ST26). As a result, the process returns to ST23, where the simulation is performed again based on the corrected PID parameters, and a new simulation result is graphically displayed. The modification of the PID parameters is repeated until the simulation result graph shows a satisfactory match with the heating profile. At this time, since the simulation result is superimposed on the graph of the heating profile on the same screen, the influence of the change in the PID parameter on the simulation result and the degree of coincidence between the simulation result and the heating profile are visually grasped. It is possible,
Therefore, the parameter setting operation is facilitated, and the number of trials is reduced, so that the optimum PID parameter can be set efficiently.
【００２７】既に標準設定されたＰＩＤパラメータを適
用する場合には、、標準設定の選択を行う（ＳＴ２
７）。これにより、ヒータ制御部３０のＰＩＤパラメー
タは標準パラメータに設定され、ＳＴ２３に戻って標準
のＰＩＤパラメータに基いてシミュレーションが実行さ
れる。また、以前に設定されたＰＩＤパラメータを検索
して適用する場合には、「設定呼出」を選択する（ＳＴ
２９）ことにより、登録されたＰＩＤパラメータの選択
名のリストが表示される（ＳＴ３０）。この中から適切
な設定を選択すると（ＳＴ３１）、ヒータ制御部３０の
ＰＩＤパラメータはリストより選択されたＰＩＤパラメ
ータに設定され（ＳＴ３２）、このＰＩＤパラメータに
基いて再シミュレーションが実行される。When applying the PID parameters which have already been set as standard, the standard setting is selected (ST2).
7). Thereby, the PID parameter of the heater control unit 30 is set to the standard parameter, and the process returns to ST23 to execute the simulation based on the standard PID parameter. To retrieve and apply previously set PID parameters, select “call setting” (ST
29), a list of registered names of the registered PID parameters is displayed (ST30). When an appropriate setting is selected from these (ST31), the PID parameter of the heater control unit 30 is set to the PID parameter selected from the list (ST32), and the re-simulation is executed based on the PID parameter.
【００２８】シミュレーションの結果を保存する場合に
は、「保存」を選択すると（ＳＴ３３）、現時点でシミ
ュレーションが行われたＰＩＤパラメータがＰＩＤパラ
メータ記憶部２１に記憶されるとともに、ヒータ制御部
３０のＰＩＤパラメータとして設定され、上記と同様に
これらのＰＩＤパラメータに基いて再シミュレーション
が実行される。また、「終了」を入力することにより
（ＳＴ３６）、ＰＩＤパラメータ設定処理を終了する。When the result of the simulation is to be stored, if "Save" is selected (ST33), the PID parameter simulated at the present time is stored in the PID parameter storage unit 21 and the PID parameter of the heater control unit 30 is stored. The parameters are set as parameters, and the re-simulation is executed based on these PID parameters as described above. By inputting "end" (ST36), the PID parameter setting process ends.
【００２９】上記説明のように、給電部３２やフィード
バック系を含めたヒータ系をモデル化して伝達関数Ｇ
（ｓ）でおきかえ、このモデルをＰＩＤ制御部３５のモ
デルと組み合わせてヒータ温度のシミュレーションを行
うことにより、ヒータ１３に実際に給電することなくヒ
ータ温度の経時変化を推定することができる。この場
合、ヒータ１３に給電する必要がないので、試行時の不
適切なパラメータ設定によってヒータを過熱・焼損する
ことがない。As described above, the heater system including the power supply unit 32 and the feedback system is modeled to transfer the transfer function G
By replacing the model with (s) and simulating the heater temperature by combining this model with the model of the PID control unit 35, it is possible to estimate a change over time in the heater temperature without actually supplying power to the heater 13. In this case, since there is no need to supply power to the heater 13, the heater is not overheated or burned out due to improper parameter settings at the time of trial.
【００３０】このようにして、対象電子部品６に対応し
た加熱プロファイルに基いて適切なＰＩＤパラメータが
設定されたならば、「ボンディング作業」（ＳＴ３ｃ）
を選択する。これにより、ボンディング作業処理（ＳＴ
４ｃ）に移行し、熱圧着ヘッド１１は供給部７より電子
部品６をピックアップし、基板５上に搭載する。その
後、熱圧着ヘッド１１は電子部品６を所定荷重にて所定
時間基板５上に押圧する。このとき、電子部品６を加熱
する熱圧着ツール１２は、電子部品６に対応した加熱プ
ロファイルに従って温度が制御されるので、良好な熱圧
着を行うことができる。なお、本実施の形態ではＰＩＤ
制御を例にとって説明したが、これに限定されず他のヒ
ータ制御方法を用いる場合でも本発明を適用することが
できる。When the appropriate PID parameters are set based on the heating profile corresponding to the target electronic component 6 in this manner, the "bonding work" (ST3c)
Select Thereby, the bonding work process (ST
4c), the thermocompression head 11 picks up the electronic component 6 from the supply unit 7 and mounts it on the substrate 5. Thereafter, the thermocompression bonding head 11 presses the electronic component 6 onto the substrate 5 with a predetermined load for a predetermined time. At this time, the temperature of the thermocompression bonding tool 12 for heating the electronic component 6 is controlled according to the heating profile corresponding to the electronic component 6, so that good thermocompression bonding can be performed. In the present embodiment, the PID
Although the control has been described as an example, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied even when another heater control method is used.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、ヒータを含む制御系を
同定する伝達関数を求めておき、ワークの温度変化をこ
の伝達関数を用いてシミュレーション部により演算し、
この演算結果を加熱プロファイルと共にグラフィック表
示するようにしたので、ヒータに実際に給電してヒータ
を昇温させることなくヒータ温度のシミュレーションを
行なって、ヒータ温度の経時変化を推定することができ
る。このとき、ヒータは昇温しないので、試行時の不適
切なパラメータ設定によってヒータを過熱・焼損するこ
とがない。また、シミュレーション結果が加熱プロファ
イルのグラフ上に重ねて表示されるので、ＰＩＤパラメ
ータの変更がシミュレーション結果に及ぼす影響や、シ
ミュレーション結果と加熱プロファイルの一致の度合い
を視覚的に把握することができ、したがって試行回数を
減少させて最適なＰＩＤパラメータを効率よく設定する
ことができる。According to the present invention, a transfer function for identifying a control system including a heater is obtained, and a temperature change of a work is calculated by a simulation unit using the transfer function.
Since the calculation result is graphically displayed together with the heating profile, the heater temperature can be simulated without actually supplying power to the heater to elevate the temperature of the heater, thereby estimating a temporal change in the heater temperature. At this time, since the temperature of the heater does not rise, the heater is not overheated or burned due to improper parameter setting at the time of trial. In addition, since the simulation result is superimposed on the graph of the heating profile, the influence of the change of the PID parameter on the simulation result and the degree of coincidence between the simulation result and the heating profile can be visually grasped. By reducing the number of trials, the optimum PID parameter can be set efficiently.
【図１】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
斜視図FIG. 1 is a perspective view of a work thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
熱圧着ヘッドの正面図FIG. 2 is a front view of a thermocompression bonding head of the thermocompression bonding apparatus for a work according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
制御系の構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system of the work thermocompression bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
ヒータ制御部の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a heater control unit of the work thermocompression bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
シミュレーション部のブロック図FIG. 5 is a block diagram of a simulation unit of the thermocompression bonding apparatus for a work according to the embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
ワークの温度変化を示すグラフFIG. 6 is a graph showing a temperature change of a work of the thermocompression bonding apparatus for a work according to one embodiment of the present invention.
【図７】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
表示部のメニュー画面を示す図FIG. 7 is a diagram showing a menu screen of a display unit of the work thermocompression bonding apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図８】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
シミュレーション結果の画面を示す図FIG. 8 is a view showing a screen of a simulation result of the work thermocompression bonding apparatus according to the embodiment of the present invention;
【図９】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置の
全体操作を示すフロー図FIG. 9 is a flowchart showing the entire operation of the work thermocompression bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置
の伝達関数設定処理のフロー図FIG. 10 is a flowchart of a transfer function setting process of the work thermocompression bonding apparatus according to the embodiment of the present invention;
【図１１】本発明の一実施の形態のワークの熱圧着装置
のＰＩＤパラメータ設定処理のフロー図FIG. 11 is a flowchart of a PID parameter setting process of the work thermocompression bonding apparatus according to one embodiment of the present invention.
６ 電子部品 １１ 圧着ヘッド １２ 熱圧着ツール １３ ヒータ １４ 温度センサ ２０ 制御部 ２５ シミュレーション部 ２７ モニター ３０ ヒータ制御部 ３２ 給電部 ３５ ＰＩＤ制御部 ３７ ヒータ系 6 Electronic Components 11 Crimping Head 12 Thermocompression Tool 13 Heater 14 Temperature Sensor 20 Control Unit 25 Simulation Unit 27 Monitor 30 Heater Control Unit 32 Power Supply Unit 35 PID Control Unit 37 Heater System
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−129412（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−164224（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343888（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−64118（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−198148（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−133705（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−51780（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−121146（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−77939（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 23/00 B23K 3/00 H01L 21/52 H01L 21/60 H01L 21/603 H05K 3/34 H05K 13/04 Continuation of front page (56) References JP-A-3-129412 (JP, A) JP-A-3-164224 (JP, A) JP-A-5-343888 (JP, A) JP-A-9-64118 (JP) JP-A-9-198148 (JP, A) JP-A-10-133705 (JP, A) JP-A-11-51780 (JP, A) JP-A-11-121146 (JP, A) 5-77939 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05D 23/00 B23K 3/00 H01L 21/52 H01L 21/60 H01L 21/603 H05K 3/34 H05K 13 / 04
Claims (2)
ータと、加熱プロファイルに従ってヒータの加熱を制御
するヒータ制御部と、前記ヒータを含む制御系の特性を
同定する伝達関数を記憶する記憶部と、前記加熱プロフ
ァイルに基づいて温度指令を与えた場合の熱圧着ツール
の温度変化を前記伝達関数を用いて演算するシミュレー
ション部と、このシミュレーション部による演算結果を
前記加熱プロファイルと共にグラフィック表示する出力
手段とを備えたことを特徴とするワークの熱圧着装置。1. A heater for heating a workpiece via a thermocompression bonding tool, a heater control unit for controlling heating of the heater in accordance with a heating profile, and a storage unit for storing a transfer function for identifying characteristics of a control system including the heater. A simulation unit that calculates a temperature change of the thermocompression bonding tool using the transfer function when a temperature command is given based on the heating profile; and an output unit that graphically displays a calculation result by the simulation unit together with the heating profile. And a thermocompression bonding apparatus for a workpiece.
ヒータにより熱圧着ツールを介してワークを加熱するこ
とによりワークを熱圧着する熱圧着方法であって、前記
ヒータを含む制御系の特性を同定する伝達関数を計算す
る工程と、この伝達関数を記憶部に記憶させる工程と、
前記熱圧着ツールの温度変化を前記伝達関数を用いてシ
ミュレーション部により演算する工程と、この演算結果
を加熱プロファイルと共にグラフィック表示する工程
と、このグラフィック表示に基づいてヒータ制御部の制
御パラメータを設定する工程とを含むことを特徴とする
ワークの熱圧着方法。2. A thermocompression bonding method in which a heater is controlled by a heater control section, and the work is heated by a heater through a thermocompression bonding tool to thermocompression-bond the work, wherein a characteristic of a control system including the heater is determined. Calculating a transfer function to be identified; storing the transfer function in a storage unit;
Calculating the temperature change of the thermocompression bonding tool by the simulation unit using the transfer function, graphically displaying the calculation result together with the heating profile, and setting the control parameters of the heater control unit based on the graphic display And a method for thermocompression bonding of a work.
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| JPH11121508A JPH11121508A (en) | 1999-04-30 |
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