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公開番号2025014671
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117425
出願日2023-07-19
発明の名称超音波振動接合装置
出願人株式会社TMEIC
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】被接合材に関する摩擦抵抗にバラツキが存在しても、超音波振動ホーンによる超音波振動動作によって被接合材を良好に接合することができる超音波振動接合装置を得る。
【解決手段】制御部1は制御信号として、出力情報SCを含む発振信号S12をコンバータ11に出力する。コンバータ11は発振信号S12に基づき超音波振動を超音波振動ホーン10に付与する。超音波振動ホーン10は当接先端部10tの底面から超音波振動を被接合材13に印加する超音波振動動作を実行する。発振信号S12を用いた制御部1による制御動作は、発振信号S12に含まれる出力情報SCが出力閾値WX以上になるまで超音波振動動作を継続する動作継続処理を含んでいる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
当接先端部から超音波振動を被接合材に印加する超音波振動動作を実行する超音波振動ホーンと、
前記超音波振動ホーンに前記超音波振動を付与するコンバータと、
前記超音波振動ホーンによる前記超音波振動動作を制御する制御動作を実行する制御部とを備え、
前記制御部は前記制御動作として前記コンバータに出力情報を含む制御信号を出力し、前記コンバータは前記制御信号に基づき前記超音波振動を前記超音波振動ホーンに付与し、前記出力情報は前記超音波振動が所定の周波数で振動するために必要な電気出力値であり、
前記制御動作は、前記出力情報が出力閾値以上になるまで前記超音波振動動作を継続する動作継続処理を含む、
超音波振動接合装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１記載の超音波振動接合装置であって、
前記コンバータは、前記超音波振動ホーンによる前記超音波振動動作の実行時に、前記被接合材に関する摩擦抵抗を示す摩擦抵抗情報を含むフィードバック信号を前記制御部に出力し、前記フィードバック信号は所定時間間隔で出力され、
前記制御部は、前記フィードバック信号の受信に応答して、前記フィードバック信号に含まれる前記摩擦抵抗情報に基づき前記出力情報を求め、新たに求めた前記出力情報を含む前記制御信号を出力する、
超音波振動接合装置。
【請求項３】
請求項２記載の超音波振動接合装置であって、
前記被接合材を載置するステージと、
前記超音波振動ホーンに対し前記ステージ側に向けて加圧する加圧動作を実行する加圧機構とをさらに備え、
前記制御動作は、
(a) 前記加圧動作を開始させるステップと、
(b) 前記当接先端部と前記被接合材との接触をトリガとして前記超音波振動動作を開始させるステップと、
(c) 前記フィードバック信号が示す前記摩擦抵抗情報に基づき、前記出力情報を算出するステップと、
(d) 前記ステップ(c)で算出された前記出力情報を含む前記制御信号を前記コンバータに出力するステップと、
(e) 前記出力情報が前記出力閾値以上になるまで前記ステップ(c)，(d)を繰り返し実行させるステップと、
(f) 前記出力情報が前記出力閾値以上になった後に実行され、前記加圧動作及び前記超音波振動動作を終了させるステップとを備える、
超音波振動接合装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波振動接合装置であって、
前記コンバータに発振信号を出力する超音波発振器をさらに備え、
前記超音波発振器は前記制御部を有し、
前記発振信号は前記制御信号として出力される、
超音波振動接合装置。
【請求項５】
請求項４記載の超音波振動接合装置であって、
前記超音波発振器はタイマーをさらに有し、
前記制御部は前記タイマーより時間情報を受け、前記超音波振動動作の処理時間を接合処理時間として認識し、前記接合処理時間を示す処理時間情報を外部に出力する、
超音波振動接合装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波振動動作を実行する超音波振動ホーンを有する超音波振動接合装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の超音波振動接合装置は、基板の表面上に配置された被接合材に対し、上方から加圧するとともに超音波振動ホーンから超音波振動を印加して、基板の表面上に被接合材を接合していた。このような超音波振動接合装置として例えば特許文献１で開示された超音波接合装置や特許文献２で開示された超音波振動接合装置がある。
【０００３】
従来の超音波振動接合装置は、超音波振動ホーンにて被接合材に超音波振動を印加する超音波振動動作を実行している。超音波振動動作を実行するためには、超音波発振器から電気信号である発振信号をコンバータに送り、コンバータにて電気信号を超音波振動に変換し、得られた超音波振動を超音波振動ホーンに付与していた。
【０００４】
超音波発振器は、設定した発振周波数で発振する発振信号をコンバータに出力している。発振信号は電圧、電流等の電気信号である。
【０００５】
従来の超音波振動接合装置は、所定方向に延在する接合面において、一定のピッチで複数の接合箇所にて接合する際に、接合できない第１の不良箇所や、接合材が破断する第２の不良箇所が発生する可能性があった。原因調査の結果、上述した第１及び第２の不良箇所が生じるのは、被接合材に関する摩擦抵抗が要因となることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２２－６１６３１号公報
国際公開第２０１８／０２５３６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の超音波振動接合装置は、超音波制御方式としてエネルギー制御方式を採用していた。すなわち、従来の超音波制御方式では、超音波発振器からの発振信号から算出される消費エネルギーが、予め設定されたエネルギー（閾値エネルギー）に達するまで超音波振動動作を継続する動作継続処理を採用していた。上述した消費エネルギー（Ｗ・ｓ）は、電気出力値（Ｗ(att)）と時間（ｓ(econd)）との積にて定義される。
【０００８】
図７は従来の超音波制御方式の制御内容を示すグラフである。同図において横軸は時間（ｍｓ）を示し、縦軸は電気出力値(Power(W))を示している。図７では２つの接合ケース（ｃａｓｅ１１，ｃａｓｅ１２）における出力情報ＳＣ１１及びＳＣ１２の経時変化を示している。
【０００９】
ここで、出力情報ＳＣ１１はｃａｓｅ１１において超音波振動ホーンに超音波振動動作を実行させるための電気出力値（Ｗ）であり、出力情報ＳＣ１２はｃａｓｅ１２において超音波振動ホーンに超音波振動動作を実行させるための電気出力値（Ｗ）である。
【００１０】
ｃａｓｅ１１は被接合材に関する摩擦抵抗が比較的小さい場合の出力情報ＳＣ１１の経時変化を示し、ｃａｓｅ１２は上記摩擦抵抗が比較的大きい場合の出力情報ＳＣ１２の経時変化を示している。「被接合材に関する摩擦抵抗」は、被接合材と超音波振動ホーンとの接触面（以下、単に「接触面」と表記する場合あり）及び被接合材と基板との接合面（以下、単に「接合面」と表記する場合あり）における総合的な摩擦抵抗となる。上記摩擦抵抗は、上記接触面における第１の摩擦抵抗及び上記接合面における第２の摩擦抵抗のうち小さい方の摩擦抵抗で決定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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