超聲波接合裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一個實(shí)施方式的超聲波接合裝置具備超聲波振子、前端工具、超聲變幅桿和超聲波振蕩器。上述超聲波振子接受電壓而產(chǎn)生超聲波振動。前端工具將負(fù)荷和超聲波振動施加于接合對象物。上述超聲變幅桿將負(fù)荷和上述超聲波振子振蕩的超聲波振動向上述前端工具傳遞。上述超聲波振蕩器是具備振蕩電路并將從上述振蕩電路振蕩的電壓向上述超聲波振子供給的超聲波振蕩器，具備控制裝置，該控制裝置根據(jù)上述振蕩電路供給的電壓和電流來檢測電壓反射率并且以使上述電壓反射率最小的方式對上述振蕩電路振蕩的電壓的頻率進(jìn)行控制。
【專利說明】超聲波接合裝置
[0001] 本申請主張2013年3月19日申請的在先日本專利申請第2013 - 057284號的優(yōu) 先權(quán)，該在先申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明在此說明的多個實(shí)施方式全部涉及對接合對象物施加負(fù)荷和超聲波振動 而將接合對象物接合的超聲波接合裝置。

【背景技術(shù)】
[0003] 通過施加負(fù)荷和超聲波振動而將接合對象物接合的超聲波接合裝置中，具有： 對接合對象物施加振動和負(fù)荷的如端工具；向如端工具傳遞振動和負(fù)荷的超聲變幅桿 (ultrasonic horn);使超聲變幅桿機(jī)械振動的超聲波振子；以及向超聲波振子供給驅(qū)動電 力的超聲波振蕩器。
[0004] 在這種超聲波接合裝置中，超聲波振蕩器進(jìn)行利用PLL (Phase Locked Loop :鎖 相環(huán)）振蕩電路的頻率跟蹤（frequency tracking)控制。超聲波接合裝置中，希望能夠效 率良好地將接合對象物接合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠更加效率良好地將接合對象物接合的超聲波接 合裝置。
[0006] 實(shí)施方式的超聲波接合裝置具備：超聲波振子、前端工具、超聲變幅桿和超聲波振 蕩器。上述超聲波振子接受電壓而產(chǎn)生超聲波振動。前端工具向接合對象物施加負(fù)荷和超 聲波振動。上述超聲變幅桿將負(fù)荷和上述超聲波振子振蕩產(chǎn)生的超聲波振動向上述前端工 具傳遞。上述超聲波振蕩器是具備振蕩電路并將從上述振蕩電路振蕩的電壓向上述超聲波 振子供給的超聲波振蕩器，具備控制裝置，該控制裝置根據(jù)上述振蕩電路供給的電壓和電 流來檢測電壓反射率，并且以使上述電壓反射率最小的方式控制上述振蕩電路振蕩的電壓 的頻率。
[0007] 根據(jù)上述構(gòu)成，能夠?qū)⒔雍蠈ο笪镄柿己玫亟雍稀?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是表示第一實(shí)施方式的超聲波接合裝置的框圖。
[0009] 圖2是表示上述超聲波接合裝置的超聲波振蕩器的框圖。
[0010] 圖3A是表示上述超聲波振蕩器的動作的流程圖。
[0011] 圖3B是表示上述超聲波振蕩器的動作的流程圖。
[0012] 圖4是表示以使電壓反射率最小的方式控制上述超聲波振蕩器時的從上述超聲 波振蕩器振蕩的電壓的頻率與電壓反射率之間的關(guān)系的曲線圖。
[0013] 圖5是表示以使電壓反射率最小的方式控制上述超聲波振蕩器時的從上述超聲 波振蕩器振蕩的電壓的頻率與電壓反射率之間的關(guān)系的曲線圖。
[0014] 圖6A是表示第二實(shí)施方式的超聲波接合裝置的超聲波振蕩器的動作的流程圖。
[0015] 圖6B是表示第二實(shí)施方式的超聲波接合裝置的超聲波振蕩器的動作的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 用圖1?圖5說明第一實(shí)施方式的超聲波接合裝置。圖1是表示超聲波接合裝置 10的概略圖。如圖1所示，超聲波接合裝置10將接合對象物彼此相互接合。本實(shí)施方式 中，作為一例，超聲波接合裝置10將第一接合對象物5和第二接合對象物6接合。另外，相 互接合的接合對象物的數(shù)量不限于兩個。超聲波接合裝置10能夠?qū)⒍鄠€接合對象物相互 接合。
[0017] 超聲波接合裝置10具有載置第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合臺20、 前端工具30、加壓裝置40、超聲變幅桿50、超聲波振子60、超聲波振蕩器70和主體控制電 路部100。
[0018] 前端工具30能夠在與接合臺20之間將第一接合對象物5和第二接合對象物6挾 持。第一接合對象物5和第二接合對象物6當(dāng)被夾持在接合臺20與前端工具30之間時， 相互重疊配置。
[0019] 超聲變幅桿50與前端工具30連結(jié)，將從后述的超聲波振子60傳遞的振動向前端 工具30傳遞。加壓裝置40與超聲變幅桿50連結(jié)，能夠?qū)⒊曌兎鶙U50向接合臺20側(cè)加 壓。通過用加壓裝置40對超聲變幅桿50加壓，超聲變幅桿50所連結(jié)的前端工具30被向 接合臺20側(cè)加壓。由此，對在前端工具30與接合臺20之間挾持的第一接合對象物5和第 二接合對象物6施加負(fù)荷和振動。超聲波振子60具有壓電元件。超聲波振子60通過從后 述的超聲波振蕩器70施加的電壓而振動。
[0020] 超聲波振蕩器70向超聲波振子60施加電壓。圖2是表示超聲波振蕩器70的構(gòu) 成的框圖。如圖2所示，超聲波振蕩器70具有振蕩電路71、功率放大器72、輸出變壓器73、 電流檢測器74、信號變換器75、放大器76和運(yùn)算裝置77。
[0021] 振蕩電路71接受來自后述的主體控制電路部100的信號，振蕩電力。振蕩電路71 振蕩的電力通過功率放大器72和輸出變壓器73后，被施加到超聲波振子60。在輸出變壓 器73與超聲波振子60之間設(shè)置的電力傳遞路徑中，設(shè)有電流檢測器74。電流檢測器74檢 測流向超聲波振子60的電流值。
[0022] 電流檢測器74檢測出的檢測值被傳遞給信號變換器75。此外，在輸出變壓器73 與超聲波振子60之間設(shè)置的電力傳遞路徑與信號變換器75連接，向超聲波振子60施加的 電壓被輸入信號變換器75。
[0023] 信號變換器75根據(jù)電流檢測器74檢測出的電流值和如上述那樣施加的電壓值， 算出向超聲波振子60輸入的電力。進(jìn)而，根據(jù)算出的電力值，算出應(yīng)從振蕩電路71振蕩的 電力。作為應(yīng)從振蕩電路71振蕩的電力的信息的輸出控制信號經(jīng)由放大器76向振蕩電路 71傳遞。此外，信號變換器75將向超聲波振子60輸入的電壓、和電流檢測器74檢測出的 電流值的信息向運(yùn)算裝置77傳遞。
[0024] 運(yùn)算裝置77根據(jù)從信號變換器75傳遞的上述的電壓值以及電流值的信息，算出 電壓反射率Γ。對電壓反射率Γ進(jìn)行說明。超聲波振子60產(chǎn)生與輸入的電壓相應(yīng)的振 動。產(chǎn)生的振動向第一接合對象物5和第二接合對象物6傳遞，為了將該第一接合對象物5 和第二接合對象物6相互接合而被消耗。但是，該振動中未用于接合的振動被反射而返回 超聲波振子60。返回超聲波振子60的振動被變換為電壓，并且與從輸出變壓器73輸出的 電壓合成，施加到信號變換器75。電壓反射率Γ是指，被反射而返回超聲波振子60的電壓 值相對于從超聲波振蕩器70向超聲波振子60輸入的電壓值的比例。
[0025] 運(yùn)算裝置77生成以使電壓反射率Γ為最小值的方式控制從振蕩電路71振蕩的 電壓的頻率所用的控制信號，將該控制信號向振蕩電路71傳遞。振蕩電路71根據(jù)從運(yùn)算 裝置77發(fā)送的控制信號，以該控制信號所示的頻率振蕩。
[0026] 振蕩電路71如上述那樣根據(jù)從放大器76輸入的輸出控制信號、和從運(yùn)算裝置77 輸入的振蕩頻率，振蕩電力。
[0027] 主體控制電路部100對加壓裝置40的動作進(jìn)行控制，并且對振蕩電路71的驅(qū)動 開始和驅(qū)動停止進(jìn)行控制。
[0028] 接著，說明超聲波接合裝置10的動作。在第一接合對象物5和第二接合對象物6 未被載置在接合臺20上的狀態(tài)下，加壓裝置40不被驅(qū)動，前端工具30從接合臺20離開。
[0029] 通過未圖示的供給機(jī)構(gòu)，第一接合對象物5和第二接合對象物6被供給到接合臺 20上。此時，第一接合對象物5和第二接合對象物6以被接合時的姿勢被供給到接合臺20 上。
[0030] 當(dāng)?shù)谝唤雍蠈ο笪?和第二接合對象物6被供給到接合臺20上時，主體控制電路 部100驅(qū)動加壓裝置40。當(dāng)通過加壓裝置40將超聲變幅桿50向接合臺20加壓時，與超聲 變幅桿50連結(jié)的前端工具30向接合臺20移動。由此，第一接合對象物5和第二接合對象 物6被夾持在接合臺20與前端工具30之間并被輸入負(fù)荷。
[0031] 主體控制電路部100具有將第一接合對象物5和第二接合對象物6接合時所需要 的規(guī)定的負(fù)荷的信息，根據(jù)該信息，對加壓裝置40的動作進(jìn)行控制。當(dāng)向第一接合對象物 5和第二接合對象物6輸入規(guī)定的負(fù)荷時，主體控制電路部100進(jìn)行動作，以使振蕩電路71 的驅(qū)動開始。
[0032] 圖3A以及3B是表示超聲波振蕩器70的動作的流程圖。圖3A中，示出了在超 聲波振蕩器70的動作開始前進(jìn)行的主體控制電路部100的動作。如圖3A所示，步驟ST0 中，主體控制電路部100在驅(qū)動超聲波振蕩器70前，設(shè)定振蕩開始頻率f0、頻率節(jié)距寬度 (frequency-step width) df、超調(diào)次數(shù)（excessive number-〇f-times) N、頻率搜索范圍的 最大值fmax、頻率搜索范圍的最小值fmin和電壓反射率Γ的取得最大值Γ max。這些信 息例如通過作業(yè)者被輸入主體控制電路部100。
[0033] 振蕩開始頻率fO被預(yù)先決定。振蕩開始頻率fO是頻率搜索范圍的最小值fmin 和最大值fmax之間的值。頻率搜索范圍的最大值fmax是振蕩電路71振蕩的電壓的頻率 的最大值。該最大值fmax是振蕩電路71的固有的值，被預(yù)先確定。頻率搜索范圍的最小 值fmin是振蕩電路71振蕩的電壓的頻率的最小值。該最小值fmin是振蕩電路71的固有 的值，被預(yù)先確定。
[0034] 電壓反射率的最大值rmax理論上是1。這是因?yàn)?，被反射而返回超聲波振?0 的電壓的最大值是與從超聲波振蕩器70向超聲波振子60輸入的電壓相同的值。但是，由 于超聲波接合裝置10的結(jié)構(gòu)所引起的摩擦等要因，最大值r max有比1小的情況。最大值 Γ max能夠預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等得到。
[0035] 從主體控制電路部100發(fā)送驅(qū)動開始的信號時，前進(jìn)至步驟ST1。步驟ST1中，運(yùn) 算裝置77設(shè)定振蕩開始頻率f0作為振蕩頻率f。接著，前進(jìn)至步驟ST2。步驟ST2中，運(yùn) 算裝置77存儲Γmax作為電壓反射率Γ的比較用變量Γ0。接著，前進(jìn)至步驟ST3。
[0036] 步驟ST3中，振蕩電路71以振蕩開始頻率f0振蕩電壓。接著前進(jìn)至步驟ST4。步 驟ST4中，運(yùn)算裝置77檢測電壓反射率Γ。
[0037] 接著，前進(jìn)至步驟ST5。步驟ST5中，運(yùn)算裝置77比較在步驟ST4中檢測出的電 壓反射率Γ和比較用變量Γ0。若電壓反射率Γ在比較用變量Γ0以下，則前進(jìn)至步驟 ST6。
[0038] 步驟ST6中，作為比較用變量Γ0,存儲在步驟ST4中檢測出的電壓反射率Γ。此 夕卜，步驟ST6中，作為搜索目的值f limit，設(shè)定對在步驟ST1中設(shè)定的振蕩頻率f加上頻率 節(jié)距寬度df與超調(diào)次數(shù)N之積而得到的值。即，flimit = f+(NXdf)。另外，N>1。搜 索目的值flimit是將從振蕩電路71振蕩的頻率的增加向減少轉(zhuǎn)換時的目的值，或者是在 頻率減少的情況下向增加轉(zhuǎn)換時的目的值。即，從振蕩電路71振蕩的頻率達(dá)到搜索目的值 flimit時，將從振蕩電路71振蕩的頻率從增加向減少轉(zhuǎn)換?；蛘撸陬l率減少的情況下，向 增加轉(zhuǎn)換。
[0039] 對頻率節(jié)距寬度df和超調(diào)次數(shù)N進(jìn)行說明。頻率節(jié)距寬度df是將振蕩頻率相對 于上次振蕩頻率進(jìn)行變更時的差。即，在將頻率增加的情況下，對上次振蕩值增加頻率節(jié)距 寬度df。在將頻率減少的情況下，對上次振蕩值減少頻率節(jié)距寬度df。超調(diào)次數(shù)N是將頻 率節(jié)距寬度df增加的次數(shù)，或者是減少的次數(shù)。
[0040] 在步驟ST5中電壓反射率Γ在比較用變量Γ0以下的情況下，搜索目的值flimit 被更新。接著，前進(jìn)至步驟ST7。
[0041] 在步驟ST5中，若判定為電壓反射率Γ大于比較用變量Γ0,則前進(jìn)至步驟ST7。 在電壓反射率Γ大于比較用變量Γ0的情況下，搜索目的值flimit維持上次值。步驟ST7 中，作為振蕩頻率f，設(shè)定對在步驟ST1中設(shè)定的值加上頻率節(jié)距寬度df而得到的值。艮P， f = f + df。接著，前進(jìn)至步驟ST8。
[0042] 步驟ST8中，在步驟ST7中設(shè)定的下次的振蕩頻率f不在搜索目的值flimit以上 的情況即小于搜索目的值flimit的情況下，或者不在最大值fmax以上的情況即小于最大 值fmax的情況下，返回步驟ST3。
[0043] 所謂在步驟ST7中設(shè)定的下次的振蕩頻率f不在搜索目的值flimit以上的情況 即小于搜索目的值flimit的情況是指，處于使振蕩頻率的增加原樣地繼續(xù)的范圍內(nèi)。
[0044] 在步驟ST7中設(shè)定的下次的振蕩頻率f不在最大值fmax以上的情況即小于最大 值fmax的情況下，是判斷為振蕩電路71能夠振蕩的值。即，由于雖然下次振蕩的頻率繼續(xù) 增加但仍比振蕩電路71能夠振蕩的頻率小，所以反復(fù)進(jìn)行步驟ST3到步驟ST8的動作。
[0045] 若從步驟ST8返回到步驟ST3,則運(yùn)算裝置77作為振蕩頻率以使以步驟ST7所設(shè) 定的頻率進(jìn)行振蕩的方式向振蕩電路71發(fā)送頻率控制信號。振蕩電路71以從運(yùn)算裝置77 發(fā)送的頻率控制信號的頻率來振蕩電壓。
[0046] 在步驟ST8中，若判斷為在步驟ST7中設(shè)定的振蕩頻率f在搜索目的值flimit以 上、或者在步驟ST7中設(shè)定的振蕩頻率f在最大值fmax以上，則接下來前進(jìn)至步驟ST9。步 驟ST9以后的步驟記載于圖3B。如圖3B所示，步驟ST9中，對比較用變量Γ0存儲最大值 rmax。接著，前進(jìn)至步驟ST10。
[0047] 步驟ST10中，若判定為在步驟ST7中設(shè)定的振蕩頻率f在最大值fmax以上，則將 振蕩頻率f設(shè)定為最大值fmax。即，f = fmax。這是因?yàn)?，在步驟ST7中設(shè)定的振蕩頻率f 比最大值fmax大的情況下，振蕩電路71無法振蕩。另外，在步驟ST7中設(shè)定的振蕩頻率f 比最大值fmax小的情況下，作為振蕩頻率，維持在步驟ST7中設(shè)定的值。接著前進(jìn)至步驟 ST11。
[0048] 步驟ST11中，運(yùn)算裝置77以使以步驟ST7或步驟ST10中設(shè)定的頻率來振蕩電壓 的方式將頻率控制信號向振蕩電路71發(fā)送。振蕩電路71以從運(yùn)算裝置77發(fā)送的頻率控 制信號的頻率來振蕩電壓。接著，前進(jìn)至步驟ST12。
[0049] 步驟ST12中，運(yùn)算裝置77檢測相對于步驟ST11中從振蕩電路71振蕩的電壓的 電壓反射率Γ，將該值存儲。接著，前進(jìn)至步驟ST13。步驟ST13中，運(yùn)算裝置77比較在步 驟ST12中檢測出的電壓反射率Γ和比較用變量Γ0。電壓反射率Γ在比較用變量Γ0以 下的情況下，前進(jìn)至步驟ST14。
[0050] 步驟ST14中，運(yùn)算裝置77存儲在步驟ST12中檢測出的電壓反射率Γ，作為比較 用變量Γ0,即Γ〇 = Γ。此外，步驟ST14中，將搜索目的值flimit更新為從振蕩頻率f中 減去超調(diào)次數(shù)N與頻率節(jié)距寬度df之積而得到的值。即，flimit = f -（NXdf)。接著， 前進(jìn)至步驟ST15。步驟ST13中，在判斷為電壓反射率Γ大于比較用變量Γ0的情況下，也 前進(jìn)至步驟ST15。
[0051] 步驟ST15中，將振蕩頻率f更新為減去頻率節(jié)距寬度df而得到的值。即，f = f 一 df。接著，前進(jìn)至步驟ST16。步驟ST16中，運(yùn)算裝置77判定在步驟ST15中更新后的 振蕩頻率f是否在搜索目的值flimit以下，或者振蕩頻率f是否在最小值fmin以下。艮P， 判定是否f蘭flimit或f蘭fmin。在不滿足f蘭flimit或f蘭fmin的情況下，返回步 驟ST11，在滿足f蘭flimit或f蘭fmin的情況下，前進(jìn)至步驟ST17。另外，當(dāng)返回了步驟 ST11時，振蕩電路71以在步驟ST15中設(shè)定的頻率振蕩。
[0052] 步驟ST17中，若判定為在步驟ST15中設(shè)定的振蕩頻率f在最小值fmin以下，則 將振蕩頻率f設(shè)定為最小值fmin。即，f = fmin。這是因?yàn)?，在步驟ST15中設(shè)定的振蕩頻 率f比最小值fmin小的情況下，振蕩電路71無法振蕩。另外，在步驟ST15中設(shè)定的振蕩 頻率f比最小值fmin大的情況下，作為振蕩頻率，維持步驟ST15中設(shè)定的值。接著，返回 步驟ST2。
[0053] 圖4以及圖5是表不基于上述順序的、以使電壓反射率Γ最小的方式對振蕩電路 71進(jìn)行控制時電壓的頻率與電壓反射率Γ之間的關(guān)系的曲線圖。圖4示出了圖3A所示的 步驟ST1?ST8的動作下的電壓的振蕩狀態(tài)，示出了一邊將振蕩頻率f增加頻率節(jié)距寬度 df -邊檢測電壓反射率Γ的狀態(tài)。圖5示出了圖3B所示的步驟ST9?ST17的動作下的 電壓的振蕩狀態(tài)，示出了一邊將振蕩頻率f減少頻率節(jié)距寬度df-邊檢測電壓反射率Γ 的狀態(tài)。圖4以及圖5中，橫軸都表示頻率，隨著沿橫軸的箭頭（圖中附加符號200)前進(jìn)而 值變大，換言之，隨著向圖中右側(cè)前進(jìn)，值變大。縱軸表示電壓反射率Γ，隨著沿縱軸的箭頭 (圖中附加符號201)前進(jìn)而值變大，換言之，隨著向圖中上側(cè)前進(jìn)，值變大。
[0054] 運(yùn)算裝置77進(jìn)行圖3A所示的動作，從而如圖4所示那樣，超聲波振蕩器70將振 蕩頻率f持續(xù)增加頻率節(jié)距寬度df直到電壓反射率Γ成為最小。并且，電壓反射率Γ成 為最小時，將頻率增加到搜索目的值flimit。在通過了電壓反射率Γ成為最小的值之后， 在電壓反射率Γ增加的期間，電壓反射率Γ為最小值時所設(shè)定的搜索目的值flimit不被 更新，所以當(dāng)振蕩頻率f成為該搜索目的值flimit時，振蕩頻率f如圖5所示那樣減少頻 率節(jié)距寬度df減少。并且，電壓反射率Γ再次經(jīng)過最小并且電壓反射率Γ在以后相對于 上次檢測值不減少的情況下，搜索目的值flimit相對于電壓反射率Γ最小時所設(shè)定的值 不被更新。因此，當(dāng)振蕩頻率成為在電壓反射率Γ最小時設(shè)定的搜索目的值時，振蕩頻率 再次增加頻率節(jié)距寬度df。
[0055] 這樣，從超聲波振蕩器70振蕩的頻率反復(fù)進(jìn)行圖4、5所示的變化，在檢測出電壓 反射率Γ的峰值(極小值）后，也將振蕩頻率f增加或減少超調(diào)次數(shù)N次的頻率節(jié)距寬度 df，所以能夠判定上述的峰值是否是最小值。
[0056] 本實(shí)施方式中，如上述那樣，從振蕩電路71振蕩的電壓的頻率以使電壓反射率Γ 最小的方式被控制。電壓反射率Γ的值越小，振蕩電路71振蕩的電壓越能夠效率良好地 用于第一接合對象物5和第二接合對象物6彼此的接合。
[0057] 因此，不是如利用PLL振蕩電路的頻率跟蹤控制那樣僅以位相差進(jìn)行控制，而是 能夠?qū)崿F(xiàn)更反映實(shí)際接合狀態(tài)的狀況的控制，因此能夠提高超聲波振蕩器70的振蕩效率。 另外，這里所說的振蕩效率是指，超聲波振蕩器70振蕩的電壓中的、在第一接合對象物5和 第二接合對象物6的接合中所用的電壓的比例。
[0058] 在與上次檢測出的電壓反射率Γ進(jìn)行比較，比上次檢測出的電壓反射率Γ小的 情況下通過將搜索目的值更新，從而即使在由于某種影響而檢測出電壓反射率Γ的峰值 的情況下，也將振蕩頻率變更并繼續(xù)檢測電壓反射率Γ，所以能夠可靠地檢測極小值，能夠 以電壓反射率Γ的最小值附近的值振蕩電壓。
[0059] 電壓反射率Γ在上次檢測出的電壓反射率Γ以上的情況下不將搜索目的值更 新，從而在將振蕩頻率變更時，不會繼續(xù)增加或繼續(xù)減少，所以能夠檢測電壓反射率Γ的 最小值附近的值。
[0060] 用圖6A、6B說明第二實(shí)施方式的超聲波接合裝置。具有與第一實(shí)施方式相同的功 能的結(jié)構(gòu)附加與第一實(shí)施方式相同的符號而將說明省略。本實(shí)施方式中，主體控制電路部 100的動作和運(yùn)算裝置77的動作不同于第一實(shí)施方式。超聲波接合裝置10的結(jié)構(gòu)與第一 實(shí)施方式相同。對上述不同點(diǎn)具體說明。
[0061] 圖6A以及圖6B是表不本實(shí)施方式的超聲波振蕩器70的動作的流程圖。圖6A不 出到步驟ST8為止的步驟，圖6B示出步驟ST9以后的步驟。如圖6A所示，作為步驟ST0的 替代，使用步驟ST20。在步驟ST5與步驟ST6之間，具有步驟ST21、ST22、ST23的動作。在 步驟ST13與步驟ST14之間，具有步驟ST24、ST25、26的動作。
[0062] 電壓反射率Γ根據(jù)第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合狀態(tài)而變化。 艮P，在從超聲波振蕩器70振蕩某特定的頻率的情況下，對該特定的頻率的電壓反射率Γ對 應(yīng)于第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合狀態(tài)而變化。當(dāng)?shù)谝唤雍蠈ο笪?和第 二接合對象物6的接合進(jìn)展時，電壓反射率Γ降低并收斂。本實(shí)施方式中，設(shè)定電壓反射 率Γ的閾值，通過該閾值來判斷第一接合對象物5和第二接合對象物6彼此的接合的進(jìn)展 狀態(tài)，將超調(diào)次數(shù)和頻率節(jié)距寬度變更。
[0063] 如圖6A所示，步驟ST20是主體控制電路部100的動作。其信息與第一實(shí)施方式 同樣地例如由作業(yè)者輸入。步驟ST20中，主體控制電路部100設(shè)定頻率節(jié)距寬度dfl、df2。 頻率節(jié)距寬度dfl是電壓反射率Γ比上述閾值rth大的情況下使用的值。頻率節(jié)距寬度 df2是電壓反射率Γ在閾值rth以下的情況下使用的值。
[0064] 此外，步驟ST20中，主體控制電路部100設(shè)定超調(diào)次數(shù)N1、N2。超調(diào)次數(shù)N1用于 電壓反射率Γ比閾值rth大的情況。超調(diào)次數(shù)N2用于電壓反射率Γ在閾值rth以下 的情況。
[0065] 頻率節(jié)距寬度dfl、df2和超調(diào)次數(shù)N1、N2被設(shè)定為（NIXdfl) >(N2Xdf2)。另 夕卜，Nl > 1，N2> 1。本實(shí)施方式中，作為一例，頻率節(jié)距寬度dfl是與第一實(shí)施方式中使用 的頻率節(jié)距寬度df相同的值。本實(shí)施方式中，作為一例，超調(diào)次數(shù)N1是與第一實(shí)施方式中 使用的超調(diào)次數(shù)N相同的值。
[0066] 步驟ST20中，設(shè)定電壓反射率Γ的可取得的最大值rmax、上述的閾值rth、頻 率搜索范圍的最大值fmax、頻率搜索范圍的最小值fmin。rmax、fmax、fmin與第一實(shí)施方 式相同。
[0067] 步驟ST21?ST23是運(yùn)算裝置77的動作。運(yùn)算裝置77的動作在步驟ST5之后前 進(jìn)至步驟ST21。步驟ST21中，運(yùn)算裝置77判定電壓反射率Γ是否比閾值rth大。在電 壓反射率Γ比閾值Γ th大的情況下，表示第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合 未進(jìn)展到規(guī)定的狀態(tài)。電壓反射率Γ在閾值rth以下的情況下，表示第一接合對象物5 和第二接合對象物6的接合進(jìn)展得超過規(guī)定狀態(tài)。
[0068] 若判定為電壓反射率Γ比閾值rth大，則前進(jìn)至步驟ST22。若判斷為電壓反射 率Γ在閾值rth以下，則前進(jìn)至步驟ST23。步驟ST22中，作為超調(diào)次數(shù)而選擇N1，作為 頻率節(jié)距寬度而選擇dfl。步驟ST23中，作為超調(diào)次數(shù)而選擇N2,作為頻率節(jié)距寬度而選 擇df2。步驟ST22、ST23的處理后，前進(jìn)至步驟ST6。
[0069] 步驟ST24?ST26的動作是運(yùn)算裝置77的動作。步驟ST13之后，前進(jìn)至步驟 ST24。步驟ST24中，運(yùn)算裝置77判定電壓反射率Γ是否比閾值rth大。電壓反射率Γ 比閾值Γ th大的情況下，表示第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合未進(jìn)展到規(guī)定 的狀態(tài)。電壓反射率Γ在閾值rth以下的情況下，表示第一接合對象物5和第二接合對 象物6的接合進(jìn)展得超過規(guī)定狀態(tài)。
[0070] 若判定為電壓反射率Γ比閾值rth大，則前進(jìn)至步驟ST25。若判定為電壓反射 率Γ在閾值rth以下，則前進(jìn)至步驟ST26。步驟ST25中，作為超調(diào)次數(shù)而選擇N1，作為 頻率節(jié)距寬度而選擇dfl。步驟ST26中，作為超調(diào)次數(shù)而選擇N2,作為頻率節(jié)距寬度而選 擇df2。步驟ST25、ST26的處理之后，前進(jìn)至步驟ST14。
[0071] 因此，電壓反射率r在閾值rth以下的情況、即第一接合對象物5和第二接合對 象物6的接合狀態(tài)進(jìn)展得超過規(guī)定狀態(tài)的情況下，當(dāng)檢測出電壓反射率Γ的峰值(極小值） 時，相對于檢測出該峰值時的電壓的振蕩頻率，能夠使超調(diào)的頻域減小。
[0072] 第一接合對象物5和第二接合對象物6的接合狀態(tài)進(jìn)展得超過規(guī)定的狀態(tài)時，電 壓反射率Γ的變化有變小的傾向。因此，若檢測出電壓反射率Γ的峰值，則此時的電壓反 射率Γ成為略最小值，因此如上述那樣，通過使頻域減小，超聲波振蕩器70能夠在電壓反 射率Γ的最小值附近效率良好地振蕩電壓。
[0073] 第一及第二實(shí)施方式的步驟ST6中設(shè)定的搜索目的值是第一搜索目的值的一例。 第一、二實(shí)施方式的步驟ST14中設(shè)定的搜索目的值是第二搜索目的值的一例。第一、二實(shí) 施方式的運(yùn)算裝置77是控制裝置的一例。
[〇〇74] 說明了本發(fā)明的幾個實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示的，并不意欲 限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍 內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨中，并 包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍中。
【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波接合裝置，具備： 超聲波振子，接受電壓而產(chǎn)生超聲波振動； 前端工具，將負(fù)荷和超聲波振動向接合對象物施加； 超聲變幅桿，將負(fù)荷、和上述超聲波振子振蕩出的超聲波振動向上述前端工具傳遞；以 及 超聲波振蕩器，是具備振蕩電路并將從上述振蕩電路振蕩出的電壓向上述超聲波振子 供給的超聲波振蕩器，具備控制裝置，該控制裝置根據(jù)上述振蕩電路供給的電壓和電流來 檢測電壓反射率，并且以使上述電壓反射率最小的方式對上述振蕩電路振蕩的電壓的頻率 進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求1記載的超聲波接合裝置， 上述控制裝置， 使從上述振蕩電路振蕩的電壓的頻率相對于所設(shè)定的初始值增加或減少， 在檢測出的電壓反射率比上次檢測值小時，在使上述電壓的振蕩頻率增加的情況下設(shè) 定第一搜索目的值并使振蕩頻率增加到上述第一搜索目的值，并且檢測增加中的上述電壓 反射率，在使上述電壓的振蕩頻率減少的情況下設(shè)定第二搜索目的值并使振蕩頻率減少到 上述第二搜索目的值，并且檢測減少中的上述電壓反射率， 在到上述第一搜索目的值為止的振蕩頻率的增加中或到上述第二搜索目的值為止的 振蕩頻率的減少中檢測出的電壓反射率相對于在該電壓反射率之前剛剛檢測的電壓反射 率變大時，使檢測到上述剛剛之前的電壓反射率時的上述第一搜索目的值或第二搜索目的 值的更新中止， 從上述振蕩電路振蕩的頻率成為上述第一搜索目的值或上述第二搜索目的值時，在將 頻率增加的情況下以將頻率減少的方式進(jìn)行上述振蕩電路的控制，在將頻率減少的情況下 以將頻率增加的方式進(jìn)行上述振蕩電路的控制。
3. 如權(quán)利要求2記載的超聲波接合裝置， 上述第一搜索目的值是對上述振蕩頻率加上超調(diào)次數(shù)與頻率節(jié)距寬度之積而得到的 值，并且，上述第二搜索目的值是從上述振蕩頻率中減去上述超調(diào)次數(shù)與上述頻率節(jié)距寬 度之積而得到的值， 上述超調(diào)次數(shù)與上述頻率節(jié)距寬度的上述積，在上述電壓反射率成為閾值以下時，與 上述電壓反射率比上述閾值大時的上述積相比較而較小。
【文檔編號】B06B1/06GK104056768SQ201410080007
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】相澤隆博, 栗山升, 森三樹 申請人:株式會社東芝, 芝浦機(jī)械電子株式會社