JP5275917B2

JP5275917B2 - Pressure ultrasonic vibration bonding method and pressure ultrasonic vibration bonding apparatus

Info

Publication number: JP5275917B2
Application number: JP2009148417A
Authority: JP
Inventors: 章男吉田; 正久小倉; 忠御手洗; 大悟水川
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: JP2011009261A

Description

この発明は、加圧式超音波振動接合方法および加圧式超音波振動接合装置に関する発明であり、たとえば、薄厚の基体上に導電性を有するリード線を超音波振動接合する場合に適用される。 The present invention relates to a pressure-type ultrasonic vibration bonding method and a pressure-type ultrasonic vibration bonding apparatus, and is applied to, for example, ultrasonic vibration bonding of a conductive lead wire on a thin substrate.

従来より、たとえばワイヤーハーネスにおける中間ジョイント接合の方法として、加圧式超音波振動接合が採用されている。当該加圧式超音波振動接合では、所定の部材にワークを配置し、当該ワークに対して押圧しながらの超音波振動を印加する。当該押圧と超音波振動とのエネルギーにより、ワークは所定の部材と強力に接合される。 Conventionally, for example, as a method of joining an intermediate joint in a wire harness, pressurized ultrasonic vibration joining has been adopted. In the pressurization type ultrasonic vibration bonding, a workpiece is placed on a predetermined member, and ultrasonic vibration is applied while pressing the workpiece. The workpiece is strongly bonded to a predetermined member by the energy of the pressing and ultrasonic vibration.

また、半導体の分野においても、電子部品を実装する際に加圧式超音波振動接合技術が採用されることもある（たとえば、特許文献１参照）。 Also in the field of semiconductors, a pressure-type ultrasonic vibration joining technique may be employed when mounting electronic components (see, for example, Patent Document 1).

特開２００４−６５７０号公報JP 2004-6570 A

ところで、たとえば２ｍｍ以下の薄厚のガラスのような基体に対して、そのガラス基体にクラックなどの損傷を与えずに、薄膜の導電性を有するリード線を接合する要請が高まってきている。当該接合の方法として、半田やペーストを利用した方法も考えられるが、簡易な接合方法、コスト低減、省エネルギーや常温での接合の観点から、加圧式超音波振動接合が採用されることが期待される。 By the way, there is an increasing demand for bonding a thin-film conductive lead to a substrate such as a thin glass having a thickness of 2 mm or less without damaging the glass substrate such as cracks. As a bonding method, a method using solder or paste may be considered. However, from the viewpoint of a simple bonding method, cost reduction, energy saving, and bonding at room temperature, it is expected that pressurized ultrasonic vibration bonding is adopted. The

しかしながら、たとえば、基体に対してリード線を配置し、当該リード線に圧力を加えながら超音波振動を印加すると、接合力バラツキが生じたり、接合力の低下が生じたり、接合までの時間に長時間を要するなどの弊害が生じる。 However, for example, when a lead wire is placed on the substrate and ultrasonic vibration is applied while applying pressure to the lead wire, bonding force variation occurs, bonding force decreases, or the time until bonding is long. There are harmful effects such as taking time.

そこで、本発明は、薄厚の基体に対してリード線を接合する際に加圧式超音波振動接合を利用したとしても、接合力バラツキを抑制し、接合力の低下を防止し、さらに結合までの時間を短時間とすることができる、加圧式超音波振動接合方法および加圧式超音波振動接合装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention suppresses the bonding force variation, prevents a decrease in the bonding force, even if the pressure type ultrasonic vibration bonding is used when bonding the lead wire to the thin substrate, and further reduces the bonding force. An object of the present invention is to provide a pressure-type ultrasonic vibration bonding method and a pressure-type ultrasonic vibration bonding apparatus that can shorten the time.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の加圧式超音波振動接合方法は、（Ａ）薄厚の基体を所定のテーブルに設置する工程と、（Ｂ）前記基体上に、導電性のリード線を配置させる工程と、（Ｃ）前記所定テーブル側に圧力を加えながら前記リード線上に超音波振動を印加することにより、前記基体に前記リード線を接合する工程とを、備えており、前記工程（Ｃ）は、前記リード線に対する前記圧力を少なくとも２段階で増加させる工程である。
そして、前記工程（Ｃ）は、（Ｃ−１）前記リード線に対する前記圧力を第一の圧力値まで増加させる工程と、（Ｃ−２）前記工程（Ｃ−１）の後、前記リード線に前記超音波振動を印加し、第一の所定の期間、前記リード線に対する前記圧力の上昇を停止する工程と、（Ｃ−３）前記第一の所定の期間後に、前記リード線に前記超音波振動を印加しながら、前記リード線に対する前記圧力を、前記第一の圧力値より大きい第二の圧力値まで上昇する工程とを、備えている。
そして、前記工程（Ｃ）は、（Ｃ−４）前記工程（Ｃ−３）の後、前記リード線に対する前記圧力を前記第二の圧力値に第二の所定期間保ちながら、前記リード線に前記超音波振動を印加する工程を、さらに備えている。
そして、前記超音波振動を印加する部材は、ボンディングツールであり、（Ｄ）前記工程（Ｃ）の前に、前記ボンディングツールを前記リード線に向けて下降させる工程を、さらに備えており、前記工程（Ｄ）は、（Ｄ−１）前記リード線上面からの高さが所定の高さとなるまで、前記ボンディングツールを第一の速さで下降させる工程と、（Ｄ−２）前記工程（Ｄ−１）の後、前記リード線上面に到達するまで、前記ボンディングツールを、第一の速さより遅い第二の速さで下降させる工程とを、備えている。
そして、前記ボンディングツールの先端部は、第一の凹凸形状と、当該第一の凹凸形状の面において、前記第一の凹凸形状より小さな複数の第二の凹凸形状とが、形成されており、前記工程（Ｃ−２）は、前記第一の所定の期間内において、前記リード線に対して、前記第一の凹凸形状および前記第二の凹凸形状を転写させる工程である。 In order to achieve the above object, the pressurization type ultrasonic vibration joining method according to claim 1 of the present invention includes (A) a step of placing a thin substrate on a predetermined table, and (B) a step on the substrate. And (C) joining the lead wire to the substrate by applying ultrasonic vibration on the lead wire while applying pressure to the predetermined table side. The step (C) is a step of increasing the pressure on the lead wire in at least two stages.
The step (C) includes (C-1) a step of increasing the pressure on the lead wire to a first pressure value, and (C-2) the lead wire after the step (C-1). Applying the ultrasonic vibration to the lead wire for a first predetermined period, and stopping the pressure increase with respect to the lead wire; and (C-3) after the first predetermined period, Increasing the pressure on the lead wire to a second pressure value greater than the first pressure value while applying sonic vibration.
Then, in the step (C), (C-4) after the step (C-3), while maintaining the pressure on the lead wire at the second pressure value for a second predetermined period, The method further includes the step of applying the ultrasonic vibration.
The member that applies the ultrasonic vibration is a bonding tool, and further includes (D) a step of lowering the bonding tool toward the lead wire before the step (C), Step (D) includes: (D-1) lowering the bonding tool at a first speed until the height from the upper surface of the lead wire reaches a predetermined height; and (D-2) the step ( A step of lowering the bonding tool at a second speed slower than the first speed until the top surface of the lead wire is reached after D-1).
And the front-end | tip part of the said bonding tool is formed with the first concavo-convex shape and a plurality of second concavo-convex shapes smaller than the first concavo-convex shape on the surface of the first concavo-convex shape, The step (C-2) is a step of transferring the first uneven shape and the second uneven shape to the lead wire within the first predetermined period.

また、本発明に係る請求項２に記載の加圧式超音波振動接合装置は、薄厚の基体を設置する所定のテーブルと、前記基体上に導電性を有するリード線を配置した状態で、前記所定テーブル側に所定の圧力を加えながら前記リード線上に超音波振動を印加するボンディングツールと、前記ボンディングツールの駆動を制御する駆動部とを、備えており、前記駆動部は、前記リード線に対する前記圧力を少なくとも２段階で増加させる圧力制御を、前記ボンディングツールに対して実施する。
そして、前記駆動部は、前記リード線に対する前記圧力を第一の圧力値まで増加させ、前記第一の圧力値に到達した後、第一の所定の期間、前記リード線に対する前記圧力の上昇を停止し、前記第一の所定の期間後に、前記リード線に対する前記圧力を、前記第一の圧力値より大きい第二の圧力値まで上昇する前記圧力制御を、前記ボンディングツールに対して実施する。
そして、前記ボンディングツールが前記リード線に対して前記超音波振動を印加している状態において、前記駆動部は、前記リード線に対する前記圧力を、前記第二の圧力値で、第二の所定期間保持する前記圧力制御を、前記ボンディングツールに対して実施する。
そして、前記駆動部は、前記リード線上面からの高さが所定の高さとなるまで、前記ボンディングツールを第一の速さで下降させ、前記所定の高さから前記リード線上面に到達するまで、前記ボンディングツールを、第一の速さより遅い第二の速さで下降させるように、前記ボンディングツールの下降動作も制御する。
前記ボンディングツールの先端部は、第一の凹凸形状と、当該第一の凹凸形状の面において、前記第一の凹凸形状より小さな複数の第二の凹凸形状とが、形成されており、前記第一の所定の期間内において、前記リード線に対して、前記第一の凹凸形状および前記第二の凹凸形状を転写させる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pressure ultrasonic vibration welding apparatus according to the present invention, wherein the predetermined table in which a thin base is installed and a conductive lead wire is disposed on the base. A bonding tool that applies ultrasonic vibrations to the lead wire while applying a predetermined pressure to the table side; and a drive unit that controls driving of the bonding tool, the drive unit including the lead wire with respect to the lead wire Pressure control for increasing the pressure in at least two steps is performed on the bonding tool.
The drive unit increases the pressure on the lead wire to a first pressure value, and after reaching the first pressure value, increases the pressure on the lead wire for a first predetermined period. Stop and, after the first predetermined period, the pressure control for increasing the pressure on the lead wire to a second pressure value greater than the first pressure value is performed on the bonding tool.
Then, in a state where the bonding tool is applying the ultrasonic vibration to the lead wire, the drive unit sets the pressure on the lead wire at the second pressure value for a second predetermined period. The holding pressure control is performed on the bonding tool.
Then, the drive unit lowers the bonding tool at a first speed until the height from the upper surface of the lead wire reaches a predetermined height, and until it reaches the upper surface of the lead wire from the predetermined height. The lowering operation of the bonding tool is also controlled so that the bonding tool is lowered at a second speed slower than the first speed.
The tip portion of the bonding tool is formed with a first concavo-convex shape and a plurality of second concavo-convex shapes smaller than the first concavo-convex shape on the surface of the first concavo-convex shape, The first uneven shape and the second uneven shape are transferred to the lead wire within one predetermined period.

本発明では、加圧式超音波振動接合に際して、リード線に対する圧力を少なくとも２段階で増加させる。したがって、２段階目以降の圧力ステップではリード線に対するボンディングツールの見かけ上の圧力低下を抑制できるので、接合に必要な圧力をリード線に印加させることが可能となる。これにより、短時間でリード線を基体に接合されることができ、かつ、リード線に対する基体への接合力低下を防止でき、さらには、接合力のバラツキも抑制できる。 In the present invention, the pressure applied to the lead wire is increased in at least two stages during the pressure type ultrasonic vibration bonding. Therefore, since the pressure drop of the bonding tool with respect to the lead wire can be suppressed in the second and subsequent pressure steps, the pressure necessary for bonding can be applied to the lead wire. As a result, the lead wire can be bonded to the substrate in a short time, a decrease in the bonding force to the substrate with respect to the lead wire can be prevented, and variations in bonding force can also be suppressed.

本発明に係る加圧式超音波振動接合装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pressurization type ultrasonic vibration joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るボンディングツールの圧力制御方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pressure control method of the bonding tool which concerns on this invention. 本発明に係るボンディングツールの速さ制御方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the speed control method of the bonding tool which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention. 本発明に係る加圧式超音波振動接合装置（特にボンディングツール）の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus (especially bonding tool) which concerns on this invention.

本発明は、薄厚の基体上に導電性を有するリード線を超音波振動接合することができる、加圧式超音波振動接合方法および加圧式超音波振動接合装置に関する発明である。本願発明では、基体は、基板または上面に所定の薄膜（クロムや透明性導電膜など）が形成された基板のことである。また、当該基体の厚さは、たとえば２ｍｍ以下程度である。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 The present invention relates to a pressure-type ultrasonic vibration bonding method and a pressure-type ultrasonic vibration bonding apparatus capable of ultrasonically bonding a conductive lead wire on a thin substrate. In the present invention, the base is a substrate or a substrate having a predetermined thin film (such as chromium or a transparent conductive film) formed on the upper surface. Further, the thickness of the substrate is, for example, about 2 mm or less. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.

＜実施の形態＞
図１は、本発明に係る加圧式超音波振動接合装置１００の構成を示す図である。図１は、加圧式超音波振動接合装置１００を横方向から見た図である。 <Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pressurized ultrasonic vibration bonding apparatus 100 according to the present invention. FIG. 1 is a view of the pressurized ultrasonic vibration bonding apparatus 100 as seen from the lateral direction.

図１に示すように、加圧式超音波振動接合装置１００は、電動シリンダー１、支柱部（シャフト）２、カップリング３、ロッド４、当接先端部５、振動ホーン部６、ホルダー７、超音波振動子８、圧力計（歪ゲージ）９、および所定のテーブル（たとえばアンビル）１０を、各々備えている。 As shown in FIG. 1, the pressurized ultrasonic vibration bonding apparatus 100 includes an electric cylinder 1, a column (shaft) 2, a coupling 3, a rod 4, a contact tip 5, a vibration horn 6, a holder 7, and a super A sonic transducer 8, a pressure gauge (strain gauge) 9, and a predetermined table (for example, anvil) 10 are provided.

なお、ロッド４および当接先端部５から成る構造体を、ボンディングツール４．５と称する。また、図１における図面上下方向がｙ軸方向であり、図１における図面左右方向がｘ軸方向である。また、他の図面で使用するｘ軸、ｙ軸は、図１で示したｘ軸、ｙ軸と同じ方向である。また、他の図面において、ｘ軸とｙ軸とに共に直交するｚ軸を図示する場合もある。 A structure including the rod 4 and the contact tip 5 is referred to as a bonding tool 4.5. 1 is the y-axis direction, and the horizontal direction in FIG. 1 is the x-axis direction. Further, the x-axis and y-axis used in other drawings are the same directions as the x-axis and y-axis shown in FIG. In other drawings, a z-axis that is orthogonal to both the x-axis and the y-axis may be illustrated.

電動シリンダー（駆動部と把握できる）１は、ボンディングツール４，５の駆動を制御することができる。具体的に、電動シリンダー１は、ボンディングツール４，５を、ｙ軸方向に移動させることができる。さらに、電動シリンダー１は、当接先端部５を介してリード線１２に対して所定の圧力を印加させることができる。なお、支柱部２は、電動シリンダー１に連接されている。したがって、当該電動シリンダー１の駆動力は、支柱部２に伝達される。 The electric cylinder (which can be grasped as a drive unit) 1 can control the driving of the bonding tools 4 and 5. Specifically, the electric cylinder 1 can move the bonding tools 4 and 5 in the y-axis direction. Furthermore, the electric cylinder 1 can apply a predetermined pressure to the lead wire 12 via the contact tip 5. Note that the support column 2 is connected to the electric cylinder 1. Therefore, the driving force of the electric cylinder 1 is transmitted to the column portion 2.

カップリング３は、支柱部２とロッド４とを接続する部分である。電動シリンダー１からの動力は、支柱部２を介してロッド４へと伝達される。 The coupling 3 is a part that connects the support column 2 and the rod 4. The power from the electric cylinder 1 is transmitted to the rod 4 via the support column 2.

また、ロッド４は、ホルダー７により支持されており、当該ホルダー７内部においてロッド４は上下方向にガイドされている。当該ロッド４における所定のテーブル１０側の先端部には、当接先端部５が配設されている。また、ロッド４には、振動ホーン６が接続されており、超音波振動子８で発生した超音波振動は、振動ホーン６を介してロッド４に伝達される。 The rod 4 is supported by a holder 7, and the rod 4 is guided in the vertical direction inside the holder 7. A contact tip portion 5 is disposed at the tip portion of the rod 4 on the predetermined table 10 side. A vibration horn 6 is connected to the rod 4, and the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 8 is transmitted to the rod 4 through the vibration horn 6.

なお、当接先端部５は、超音波振動接合処理の際に、ワーク（リード線１２）に当接される部分である。当該当接先端部５におけるリード線１２との当接面には、所定のパターンの第一の凹凸形状が形成されており、当該第一の凹凸形状の面には、さらに第一の凹凸形状より小さな複数の第二の凹凸形状が形成されている。 The contact tip 5 is a part that is in contact with the workpiece (lead wire 12) during the ultrasonic vibration bonding process. A first concavo-convex shape of a predetermined pattern is formed on the contact surface of the contact tip 5 with the lead wire 12, and the first concavo-convex shape is further formed on the surface of the first concavo-convex shape. A plurality of smaller second uneven shapes are formed.

所定のテーブル１０上には、薄厚の基体１１が設置される。また、図示は省略しているが、所定のテーブル１０上面には、少なくとも１以上穴が穿設されており、当該穴を介した真空吸着により、基体１１は所定のテーブル１０に固定される。 A thin substrate 11 is installed on a predetermined table 10. Although not shown, at least one or more holes are formed on the upper surface of the predetermined table 10, and the base 11 is fixed to the predetermined table 10 by vacuum suction through the holes.

なお、基体１１は、セラミック、シリコン、ガラスやエポキシなどの薄厚（２ｍｍ以下）の部材である。または、基体１１は、これらの部材上（所定のテーブル１０への非載置側上）に所定の薄膜が形成された部材である。また、基体１１に加圧式超音波接合されるリード線１２は、たとえばアルミニウムや銅などの薄膜（１００μｍ程度）の部材であり、所定の線幅（図１のｘ方向の幅）を有する線状の形状を有する。 The base 11 is a thin (2 mm or less) member such as ceramic, silicon, glass, or epoxy. Alternatively, the base 11 is a member in which a predetermined thin film is formed on these members (on the non-mounting side on the predetermined table 10). Further, the lead wire 12 to be ultrasonically bonded to the base 11 is a thin film member (about 100 μm) such as aluminum or copper, for example, and has a linear shape having a predetermined line width (width in the x direction in FIG. 1). It has the shape of

基体１１上に導電性を有する線状のリード線１２が配置された状態で、電動シリンダー１からの駆動力によりボンディングツール４，５は、所定のテーブル１０側に向かう所定の圧力をリード線１２に加えながら、当該ボンディングツール４，５は、当該リード線１２上に超音波振動子８で発生した超音波振動を印加する。 In a state where the conductive linear lead wire 12 is disposed on the base 11, the bonding tools 4 and 5 cause the lead wire 12 to apply a predetermined pressure toward the predetermined table 10 by the driving force from the electric cylinder 1. In addition, the bonding tools 4 and 5 apply ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 8 on the lead wire 12.

加圧式超音波振動接合装置１００では、カップリング２内において圧力計９が配設されている。より具体的には、圧力計９は、支柱部２とロッド４との接続部に配設されている。当該圧力９は、ボンディングツール４，５がリード線１２を押圧する圧力値を測定することができる。 In the pressurized ultrasonic vibration bonding apparatus 100, a pressure gauge 9 is disposed in the coupling 2. More specifically, the pressure gauge 9 is disposed at a connection portion between the support column 2 and the rod 4. The pressure 9 can measure a pressure value at which the bonding tools 4 and 5 press the lead wire 12.

＜電動シリンダー１によるボンディングツール４，５の制御＞
電動シリンダー１は、ボンディングツール４，５のｙ軸方向の変位、ボンディングツール４，５のｙ軸方向の速さ、およびボンディングツール４，５がリード線１２を押圧する圧力値の各々を、制御することができる。 <Control of bonding tools 4 and 5 by electric cylinder 1>
The electric cylinder 1 controls the displacement of the bonding tools 4 and 5 in the y-axis direction, the speed of the bonding tools 4 and 5 in the y-axis direction, and the pressure value at which the bonding tools 4 and 5 press the lead wire 12. can do.

＜圧力制御＞
まず、電動シリンダー１による、ボンディングツール４，５に対する圧力制御について説明する。 <Pressure control>
First, the pressure control with respect to the bonding tools 4 and 5 by the electric cylinder 1 will be described.

圧力計９から出力される測定結果である圧力値は、随時電動シリンダー１に入力される。これにより、電動シリンダー１は、ボンディングツール４，５がリード線１２に印加している圧力値を常にモニターすることができる。電動シリンダー１は、当該モニターしている圧力値を使用して、ボンディングツール４，５がリード線１２に印加する圧力の制御である圧力制御を、当該ボンディングツール４，５に対して実施する。 A pressure value that is a measurement result output from the pressure gauge 9 is input to the electric cylinder 1 as needed. Thereby, the electric cylinder 1 can always monitor the pressure value applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5. The electric cylinder 1 performs pressure control, which is control of the pressure applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5, on the bonding tools 4 and 5 using the monitored pressure value.

本実施の形態では、ボンディングツール４，５がリード線１２に対して超音波振動を印加させるとともに、電動シリンダー１は、下記の圧力制御をボンディングツール４，５に対して実施する。具体的に、電動シリンダー１は、当該リード線１２に対する圧力を少なくとも２段階で増加させる圧力制御を、当該ボンディングツール４，５に対して実施する。 In the present embodiment, the bonding tools 4 and 5 apply ultrasonic vibration to the lead wire 12, and the electric cylinder 1 performs the following pressure control on the bonding tools 4 and 5. Specifically, the electric cylinder 1 performs pressure control on the bonding tools 4 and 5 to increase the pressure on the lead wire 12 in at least two stages.

たとえば、電動シリンダー１による２段階で圧力を増加させる圧力制御を、図２を用いて説明する。ここで、図２の縦軸は、ボンディングツール４，５がリード線１２を押圧する圧力値であり、図２の横軸は、時間である。 For example, pressure control for increasing the pressure in two steps by the electric cylinder 1 will be described with reference to FIG. Here, the vertical axis in FIG. 2 is a pressure value at which the bonding tools 4 and 5 press the lead wire 12, and the horizontal axis in FIG. 2 is time.

当該２段階で圧力を増加させる圧力制御では、まず、ボンディングツール４，５がリード線１２に向けて下降し、時間Ｔ０でボンディングツール４，５が当該リード線１２に当接する。 In the pressure control for increasing the pressure in the two stages, first, the bonding tools 4 and 5 are lowered toward the lead wire 12, and the bonding tools 4 and 5 are brought into contact with the lead wire 12 at time T0.

その後、ボンディングツール４，５によるリード線１２に対する圧力が、増加していく。圧力が増加することにより、時間Ｔ１にボンディングツール４，５によるリード線１２に対する圧力が、第一の圧力Ｐ１に到達したとする。 Thereafter, the pressure applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 increases. It is assumed that the pressure on the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 reaches the first pressure P1 at time T1 due to the increase in pressure.

圧力計９が当該第一の圧力Ｐ１の到達を検知すると、当該検知を受けて超音波振動子８が、超音波を発生する。つまり、前記検知のタイミングにおいて、ボンディングツール４，５は、リード線１２に対する超音波振動の印加を開始する。これにより、ボンディングツール４，５は、リード線に１２に圧力と超音波振動とを印加する。当該記載から分かるように、圧力計９から送信される測定値は、制御部（または制御部を含む電動シリンダー１）だけでなく、超音波振動子８も受信する。 When the pressure gauge 9 detects the arrival of the first pressure P1, the ultrasonic transducer 8 generates an ultrasonic wave in response to the detection. That is, at the detection timing, the bonding tools 4 and 5 start applying ultrasonic vibration to the lead wire 12. As a result, the bonding tools 4 and 5 apply pressure and ultrasonic vibration to the lead wires 12. As can be seen from the description, the measurement value transmitted from the pressure gauge 9 is received not only by the control unit (or the electric cylinder 1 including the control unit) but also by the ultrasonic transducer 8.

さて、圧力が当該第一の圧力値Ｐ１に達して、上記超音波振動を印加している状態において、第一の所定の期間（たとえば３０ｍｓ）、ボンディングツール４，５によるリード線１２への圧力増加を停止する（具体的には、電動シリンダー１がボンディングツール４，５の駆動を停止するので、圧力増加動作だけでなく圧力減少動作も行われない）。 Now, in a state where the pressure reaches the first pressure value P1 and the ultrasonic vibration is applied, the pressure applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 for a first predetermined period (for example, 30 ms). The increase is stopped (specifically, since the electric cylinder 1 stops driving the bonding tools 4 and 5, not only the pressure increase operation but also the pressure decrease operation is not performed).

ここで、当該第一の所定の期間内において、ボンディングツール４，５によるリード線１２への圧力増加を停止し、当該圧力を第一の圧力値Ｐ１で一定に維持しようとしても、超音波振動によるリード線１２の変形により、リード線１２に印加されるボンディングルーツ４，５からの圧力は、図２に示すように少し低下する。 Here, even if the pressure increase to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 is stopped within the first predetermined period and the pressure is kept constant at the first pressure value P1, the ultrasonic vibration Due to the deformation of the lead wire 12 due to the above, the pressure from the bonding roots 4 and 5 applied to the lead wire 12 slightly decreases as shown in FIG.

さて、第一の所定の期間後に（時間Ｔ２から）、上記リード線１２に対する超音波振動印加状態を維持しながら、ボンディングツール４，５は、リード線１２に対する圧力を、第一の圧力値Ｐ１より大きい第二の圧力値Ｐ２まで上昇する。 Now, after the first predetermined period (from time T2), the bonding tools 4 and 5 set the pressure to the lead wire 12 to the first pressure value P1 while maintaining the ultrasonic vibration application state to the lead wire 12. The pressure rises to a larger second pressure value P2.

そして、上記リード線１２への超音波振動印加状態を維持しながら、ボンディングツール４，５は、当該リード線１２に対する圧力を第二の圧力値Ｐ２で第二の所定期間（時間Ｔ３まで）保持する。 Then, while maintaining the ultrasonic vibration application state to the lead wire 12, the bonding tools 4 and 5 hold the pressure on the lead wire 12 at the second pressure value P2 for a second predetermined period (until time T3). To do.

ここで、第一の所定期間内において既にリード線１２は、押圧するロッド４の先端に配設された当接先端部５の凹凸形状が転写されるほど大きく変形している。したがって、第二の所定期間内におけるリード線１２の変形量は、非常に小さい程度のものとなる。したがって、第二の所定期間内における当該非常に小さい変形量に起因した、リード線における見かけ上の圧力低下は、図２に示すように、非常に緩やかで非常に小さい圧力減少程度のものに留まる。 Here, in the first predetermined period, the lead wire 12 has already been deformed so much that the uneven shape of the contact tip portion 5 disposed at the tip of the rod 4 to be pressed is transferred. Therefore, the deformation amount of the lead wire 12 within the second predetermined period is very small. Therefore, the apparent pressure drop in the lead wire due to the very small amount of deformation within the second predetermined period is very gradual and remains at a very small pressure drop as shown in FIG. .

なお、第二の圧力値Ｐ２は、基体１１にリード線１２を加圧式超音波接合するのに必要とされる圧力値であり、第一の圧力値Ｐ１は、当該必要とされる圧力値より少し小さい。また、各圧力値Ｐ１，Ｐ２は、薄厚の基体１１の損傷防止の観点を考慮して決定されるべきであり、基体１１やリード線１２の材質や厚さにも依る。たとえば、２ｍｍ以下のガラス基体１１に１００μｍ程度のアルミニウムリード線１２を接合する場合には、第一の圧力値Ｐ１として０．１０〜０．１５ＭＰａ、第二の圧力値Ｐ２として０．１５〜０．２０ＭＰａを採用できる。 The second pressure value P2 is a pressure value required for pressurizing ultrasonic bonding of the lead wire 12 to the base 11, and the first pressure value P1 is based on the required pressure value. A little small. The pressure values P1 and P2 should be determined in consideration of the prevention of damage to the thin substrate 11, and depend on the material and thickness of the substrate 11 and the lead wire 12. For example, when an aluminum lead wire 12 of about 100 μm is bonded to a glass substrate 11 of 2 mm or less, the first pressure value P1 is 0.10 to 0.15 MPa, and the second pressure value P2 is 0.15 to 0. .20 MPa can be employed.

なお、上記図２と異なり、第二の圧力値Ｐ２での圧力をリード線１２にある期間印加した後に、当該第二の圧力値Ｐ２より大きな第三の圧力値（３段目の圧力増加ステップ）をリード線１２にある期間だけ印加するように、電動シリンダー１はボンディングツール４，５の圧力制御を行っても良い。このように、３段以上の圧力増加ステップ（順次段階的に圧力を増加させる）を適用する場合には、最終圧力ステップを、基体１１にリード線１２を加圧式超音波接合するのに必要とされる圧力値とすることが望ましい。 Unlike FIG. 2 described above, after applying the pressure at the second pressure value P2 to the lead wire 12 for a certain period of time, a third pressure value larger than the second pressure value P2 (third-stage pressure increasing step). ) May be applied to the lead wire 12 for a certain period of time so that the electric cylinder 1 may control the pressure of the bonding tools 4 and 5. Thus, when applying three or more steps of pressure increase (increase the pressure step by step), the final pressure step is necessary to pressurize ultrasonically the lead wire 12 to the substrate 11. It is desirable that the pressure value be

＜下降制御＞
さて、ボンディングツール４，５がリード線１２に当接するまでの間において、電動シリンダー１は、ボンディングツール４，５の下降動作を制御する。当該下降動作の制御を、図３を用いて説明する。ここで、図３の縦軸は、リード線１２の当接位置（リード線１２の上面）をゼロとしたボンディングツール４，５のｙ軸方向の変位であり、図２の横軸は、時間である。 <Descent control>
The electric cylinder 1 controls the lowering operation of the bonding tools 4 and 5 until the bonding tools 4 and 5 come into contact with the lead wire 12. The control of the descending operation will be described with reference to FIG. Here, the vertical axis in FIG. 3 is the displacement in the y-axis direction of the bonding tools 4 and 5 with the contact position of the lead wire 12 (the upper surface of the lead wire 12) being zero, and the horizontal axis in FIG. It is.

当該下降動作では、まず、リード線１２上面からボンディングツール４，５の先端部までの高さが所定の高さＹ１となるまで、ボンディングツールを第一の速さＶ１で、等速で下降させる。ここで、所定の高さＹ１として、たとえば１ｍｍである。 In the lowering operation, first, the bonding tool is lowered at the first speed V1 at a constant speed until the height from the upper surface of the lead wire 12 to the tip of the bonding tools 4 and 5 reaches a predetermined height Y1. . Here, the predetermined height Y1 is, for example, 1 mm.

次に（つまり、所定の高さＹ１に到達した後）、当該所定の高さＹ１からボンディングツール４，５がリード線１２上面に到達するまで（時間ｔＮまで）、ボンディングツール４，５を第二の速さＶ２で、等速で下降させる。ここで、第二の速さＶ２は、第一の速さＶ１より遅い。 Next (that is, after reaching the predetermined height Y1), the bonding tools 4, 5 are moved from the predetermined height Y1 until the bonding tools 4, 5 reach the upper surface of the lead wire 12 (until time tN). Lower at a constant speed at a second speed V2. Here, the second speed V2 is slower than the first speed V1.

上述した各ボンディングツール４，５の変位、速さおよびリード線１２に対する当接圧力の各制御シーケンスは、所定のプログラムがインストールされた制御部を用いて実現される。つまり、当該制御シーケンスを実現する上記各ステップ（ボンディングツール４，５の段階的圧力増加ステップおよび段階的速さ変更ステップ）を含むプログラムを作成し、当該プログラムを制御部（図示せず）にインストールし、当該制御部が当該プログラムに従って電動シリンダー１を制御することにより実現される。 Each control sequence of the displacement and speed of each of the bonding tools 4 and 5 and the contact pressure with respect to the lead wire 12 is realized by using a control unit in which a predetermined program is installed. That is, a program including the above steps (steps of increasing pressure and steps of changing speed of bonding tools 4 and 5) for realizing the control sequence is created, and the program is installed in a control unit (not shown). And it implement | achieves because the said control part controls the electric cylinder 1 according to the said program.

なお、当該制御部は、電動シリンダー１に組み込まれていても良く、別構成であっても良い。ここで、前記別構成である場合には、圧力計９から随時送信される圧力値は、制御部が受信し、制御部は受信した圧力値をモニターし、上記シーケンスを実行する。そして、制御部からの制御信号を受信した電動シリンダー１が、当該制御信号に従って、上記圧力制御および速度制御をボンディングツール４，５に対して実施する。 In addition, the said control part may be integrated in the electric cylinder 1, and another structure may be sufficient as it. Here, in the case of the separate configuration, the control unit receives the pressure value transmitted from the pressure gauge 9 as needed, and the control unit monitors the received pressure value and executes the above sequence. And the electric cylinder 1 which received the control signal from a control part implements the said pressure control and speed control with respect to the bonding tools 4 and 5 according to the said control signal.

＜動作説明＞
次に、加圧式超音波振動接合装置１００を用いた、加圧式超音波振動接合方法の動作について説明する。なお、以下の動作説明では、ボンディングツール４，５がリード線１２に対して印加する圧力を２段階（３段階以上で無く）で増加させる場合について言及する。また、プログラムがインストールされた制御部は、電動シリンダー１内に配設されている場合について言及する。 <Description of operation>
Next, the operation of the pressure ultrasonic vibration bonding method using the pressure ultrasonic vibration bonding apparatus 100 will be described. In the following description of the operation, a case where the pressure applied by the bonding tools 4 and 5 to the lead wire 12 is increased in two stages (not three or more stages) will be mentioned. Further, the case where the control unit in which the program is installed is arranged in the electric cylinder 1 will be described.

まず、所定のテーブル１０上に、薄厚の基体１１を設置する。そして、所定のテーブル１０に設けられた穴（図示せず）を介した真空吸着により、基体１１を所定のテーブル１０に固定させる。 First, a thin substrate 11 is set on a predetermined table 10. Then, the substrate 11 is fixed to the predetermined table 10 by vacuum suction through a hole (not shown) provided in the predetermined table 10.

図示を省略しているリールには、導電性を有する薄膜のリード線１２が巻き付けられている。所定のテーブル１０に基体１１を固定した後、当該リールからリード線１２を引き出し、当該引き出したリード線１２を基体１１上の所定の箇所に配置させる。 A thin film lead wire 12 having conductivity is wound around a reel (not shown). After fixing the base body 11 to the predetermined table 10, the lead wire 12 is pulled out from the reel, and the lead wire 12 thus pulled out is arranged at a predetermined position on the base body 11.

次に、電動シリンダー１は、制御部においてインストールされた所定のプログラムに従い、下記のようにボンディングツール４，５の動作を制御する。なお、以下のボンディングツール４，５の動作については、図１におけるボンディングツール４，５、基体１１およびリード線１２の周辺の構成を示す拡大図を用いて説明する。 Next, the electric cylinder 1 controls the operation of the bonding tools 4 and 5 as follows according to a predetermined program installed in the control unit. The following operations of the bonding tools 4 and 5 will be described with reference to enlarged views showing configurations around the bonding tools 4 and 5, the substrate 11, and the lead wires 12 in FIG. 1.

まずはじめに、電動シリンダー１は、リード線１２上面から当接先端部５の端部までの高さが所定の高さＹ１（ここでは１ｍｍ）となるまで、ボンディングツール４，５を第一の速さＶ１（たとえば、Ｖ１＝２５０ｍｍ／ｓ）で、等速で下降させる（図３および図４参照）。 First, the electric cylinder 1 moves the bonding tools 4 and 5 to the first speed until the height from the upper surface of the lead wire 12 to the end of the contact tip 5 reaches a predetermined height Y1 (here, 1 mm). At V1 (for example, V1 = 250 mm / s), it is lowered at a constant speed (see FIGS. 3 and 4).

そして、当接先端部５の端部の変位位置が、リード線１２上面からの高さ１ｍｍに到達する。するとそれ以降、電動シリンダー１は、当接先端部５の端部がリード線１２上面に到達するまで、ボンディングツール４，５を第二の速さＶ２で、等速で下降させる（図３および図５参照）。ここで、図３を用いて説明したように、第二の速さＶ２は、第一の速さＶ１よりも遅い。たとえば、第二の速さＶ２は、５ｍｍ／ｓである。 Then, the displacement position of the end of the contact tip 5 reaches a height of 1 mm from the upper surface of the lead wire 12. Thereafter, the electric cylinder 1 lowers the bonding tools 4 and 5 at the second speed V2 at a constant speed until the end of the contact tip 5 reaches the upper surface of the lead wire 12 (see FIG. 3 and FIG. 3). (See FIG. 5). Here, as described with reference to FIG. 3, the second speed V2 is slower than the first speed V1. For example, the second speed V2 is 5 mm / s.

さて、ボンディングツール４，５がリード線１２に当接される（図２のＴ０参照）と、次に、電動シリンダー１、上記所定のプログラムに従い、図２で示したボンディングツール４，５の圧力制御（２段階圧力増加制御）を開始する。なお、上記の通り、制御部を有する電動シリンダー１は、圧力計９から送信される圧力値（測定値）を随時モニターしており、当該モニター結果参照しながら、圧力制御を実行する。 When the bonding tools 4 and 5 are brought into contact with the lead wires 12 (see T0 in FIG. 2), the pressure of the bonding tools 4 and 5 shown in FIG. Control (two-stage pressure increase control) is started. Note that, as described above, the electric cylinder 1 having the control unit monitors the pressure value (measured value) transmitted from the pressure gauge 9 as needed, and executes pressure control while referring to the monitoring result.

まず、ボンディングツール４，５がリード線１２に対して及ぼす圧力が第一の圧力値Ｐ１に到達するまで線形的に当該圧力を増加させるように、電動シリンダー１はボンディングツール４，５に対して圧力制御を行う。ここで、図２を用いて説明したように、第一の圧力Ｐ１到達のタイミングにおいて（図２の時間Ｔ１において）、超音波振動子８は超音波振動の発生を開始する。これにより、振動ホーン６を介して超音波振動はボンディングツール４，５に伝達され、リード線１２に対する加圧式超音波振動（振動数：２０〜４０ＫＨｚ、振幅：（４〜１０μｍ）が開始される。 First, the electric cylinder 1 is applied to the bonding tools 4 and 5 so that the pressure exerted on the lead wires 12 by the bonding tools 4 and 5 linearly increases until the pressure reaches the first pressure value P1. Perform pressure control. Here, as described with reference to FIG. 2, at the timing when the first pressure P1 is reached (at time T1 in FIG. 2), the ultrasonic transducer 8 starts to generate ultrasonic vibration. Thereby, the ultrasonic vibration is transmitted to the bonding tools 4 and 5 through the vibration horn 6, and pressurization type ultrasonic vibration (frequency: 20 to 40 KHz, amplitude: (4 to 10 μm)) with respect to the lead wire 12 is started. .

ここで、図６，７，８，９では、線状のリード線１２の延設方向に超音波振動が行われる場合を図示している。しかし、線状のリード線１２の線幅方向（図６，７，８，９の図面表裏方向）に超音波振動が行われても良い。 Here, FIGS. 6, 7, 8, and 9 illustrate a case where ultrasonic vibration is performed in the extending direction of the linear lead wire 12. However, ultrasonic vibration may be performed in the line width direction of the linear lead wire 12 (the front and back sides of the drawing in FIGS. 6, 7, 8, and 9).

ボンディングツール４，５がリード線１２を押圧する圧力が第一の圧力値Ｐ１に達し、リード線１２に対する上記超音波振動の印加を開始したとする。すると、ボンディングツール４，５は、リード線１２に超音波振動を印加しながら、時間Ｔ１から第一の所定の期間（たとえば３０ｍｓ）、リード線１２に対する圧力の上昇を停止する（図２，７参照）。 It is assumed that the pressure with which the bonding tools 4 and 5 press the lead wire 12 reaches the first pressure value P1 and the application of the ultrasonic vibration to the lead wire 12 is started. Then, the bonding tools 4 and 5 stop increasing the pressure on the lead wire 12 from time T1 for a first predetermined period (for example, 30 ms) while applying ultrasonic vibration to the lead wire 12 (FIGS. 2 and 7). reference).

なお、電動シリンダー１によるボンディングツール４，５の圧力制御を第一の所定期間停止（つまり、圧力上昇制御も圧力下降制御も行わず）したとしても、上記のように、加圧式超音波振動によりリード線１２に変形が生じ、見かけ上の圧力が低下する。 Even if the pressure control of the bonding tools 4 and 5 by the electric cylinder 1 is stopped for the first predetermined period (that is, neither the pressure increase control nor the pressure decrease control is performed), as described above, the pressure ultrasonic vibration is applied. The lead wire 12 is deformed, and the apparent pressure is reduced.

さて、第一の所定の期間後、リード線１２に超音波振動を印加しながら、ボンディングツール４，５によるリード線１２に対する圧力増加を再開する。ここで、ボンディングツール４，５は、リード線１２に対する圧力が、第一の圧力値Ｐ１より大きい第二の圧力値Ｐ２に達するまで、圧力上昇を行う（図２，８参照）。 Now, after the first predetermined period, the pressure increase on the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 is resumed while applying ultrasonic vibration to the lead wire 12. Here, the bonding tools 4 and 5 increase the pressure until the pressure on the lead wire 12 reaches the second pressure value P2 that is larger than the first pressure value P1 (see FIGS. 2 and 8).

圧力値が第二の圧力値Ｐ２に達した後、ボンディングツール４，５は、リード線１２に対する超音波振動印加を継続しつつ、当該リード線１２に対する圧力を当該第二の圧力Ｐ２に、時間Ｔ２から第二の所定期間（たとえば、５００ｍｓ程度）保つ（図２，９参照）。 After the pressure value reaches the second pressure value P2, the bonding tools 4 and 5 continue to apply ultrasonic vibration to the lead wire 12 while the pressure on the lead wire 12 is changed to the second pressure P2. A second predetermined period (for example, about 500 ms) is maintained from T2 (see FIGS. 2 and 9).

このように、所定テーブル１０側に圧力を加えながらリード線１２上に超音波振動を印加することにより、基体１１にリード線１２が接合される。 Thus, the lead wire 12 is joined to the base 11 by applying ultrasonic vibration on the lead wire 12 while applying pressure to the predetermined table 10 side.

なお、リード線１２を基体１１に対して接合した後は、電動シリンダー１の駆動力によりボンディングツール４，５を上方向に移動させる。また、リード線１２の他の場所と基体１１とを新たに超音波振動接合させる場合は、ボンディングツール４，５もしくは基体１１を移動させた後、上記動作を繰り返し行う。 After bonding the lead wire 12 to the base body 11, the bonding tools 4 and 5 are moved upward by the driving force of the electric cylinder 1. In addition, when the ultrasonic vibration bonding is newly performed between the other portion of the lead wire 12 and the substrate 11, the above operation is repeated after the bonding tools 4 and 5 or the substrate 11 are moved.

次に、加圧式超音波振動接合装置１００および上記加圧式超音波振動接合方法の効果を、問題点を提示しつつ説明する。 Next, effects of the pressurizing ultrasonic vibration bonding apparatus 100 and the pressurizing ultrasonic vibration bonding method will be described while presenting problems.

まず、問題点を説明する。 First, the problem will be described.

ボンディングツール４，５がリード線１２に及ぼす圧力を、所定の圧力値まで上昇し、当該所定の圧力値到達後に、これ以降の圧力増加動作を完全に行わないとする。この場合、上記でも説明したように、リード線１２に変形が生じ、圧力制御は停止したとしても、ボンディングツール４，５がリード線１２に印加する見かけ上の圧力は低下する。当該見かけ上の圧力が低下した状態で加圧式超音波接合を実施した場合に、次のような問題が生じる。つまり、リード線１２が基体１１に接合されるまでに長時間の加圧式超音波振動処理が必要となり、また、リード線１２に対する基体１１への接合力が低下し、また、複数接続の場合に各接合点において接合力がばらつく。 It is assumed that the pressure exerted on the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 is increased to a predetermined pressure value, and the subsequent pressure increasing operation is not performed completely after reaching the predetermined pressure value. In this case, as described above, even if the lead wire 12 is deformed and the pressure control is stopped, the apparent pressure applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 is reduced. When pressurization type ultrasonic bonding is performed in a state where the apparent pressure is reduced, the following problem occurs. That is, a long-time pressure ultrasonic vibration treatment is required until the lead wire 12 is joined to the base body 11, and the joining force to the base body 11 with respect to the lead wire 12 is reduced. The joining force varies at each joining point.

そこで、本実施の形態では、基体１１にリード線１２を接合する際に、リード線１２に超音波振動を印加しながら、当該リード線１２に対する圧力を少なくとも２段階で増加させるように、ボンディングツール４，５の駆動を制御している。 Therefore, in the present embodiment, when bonding the lead wire 12 to the base 11, a bonding tool is applied so that the ultrasonic wire is applied to the lead wire 12 and the pressure on the lead wire 12 is increased in at least two stages. 4 and 5 are controlled.

したがって、２段階目以降の圧力ステップではリード線１２に対するボンディングツール４，５の見かけ上の圧力低下を抑制できるので、接合に必要な圧力をリード線１２に印加させることが可能となる。これにより、短時間でリード線１２を基体１１に接合されることができ、かつ、リード線１２に対する基体１１への接合力低下を防止でき、さらには、接合力のバラツキも抑制できる。 Therefore, since the apparent pressure drop of the bonding tools 4 and 5 with respect to the lead wire 12 can be suppressed in the second and subsequent pressure steps, it is possible to apply the pressure necessary for bonding to the lead wire 12. Thereby, the lead wire 12 can be joined to the base body 11 in a short time, and a reduction in the joining force to the base body 11 with respect to the lead wire 12 can be prevented, and further, the variation in joining force can be suppressed.

高速のみボンディングツール４，５を下降させ、リード線１２に当接させた場合には、ボンディングツール４，５の衝撃力により薄厚の基体１１が損傷することがある。 When the bonding tools 4 and 5 are lowered only at high speed and brought into contact with the lead wires 12, the thin base 11 may be damaged by the impact force of the bonding tools 4 and 5.

そこで、本実施の形態では、ボンディングツール４，５をリード線１２に当接させる際に、図３に示すように、はじめは高速でボンディングツール４，５を下降させ、その後低速に切り替え、当該低速でボンディングツール４，５をリード線１２当接させている。 Therefore, in the present embodiment, when the bonding tools 4 and 5 are brought into contact with the lead wires 12, as shown in FIG. 3, the bonding tools 4 and 5 are first lowered at a high speed, and then switched to a low speed. The bonding tools 4 and 5 are brought into contact with the lead wire 12 at a low speed.

したがって、低速状態でボンディングツール４，５がリード線１２に当接されるので、当該当接時に薄厚の基体１１に損傷が生じることを抑制できる。なお、所定の高さまでは高速でボンディングツール４，５を下降させている。よって、ボンディングツール４，５の下降開始からリード線１２当接までの時間が短時間とすることが可能となる。 Accordingly, since the bonding tools 4 and 5 are brought into contact with the lead wire 12 in a low speed state, it is possible to suppress the thin base 11 from being damaged during the contact. Note that the bonding tools 4 and 5 are lowered at a predetermined height at high speed. Therefore, the time from the start of the lowering of the bonding tools 4 and 5 to the contact of the lead wire 12 can be shortened.

なお、ボンディングツール４，５を駆動する駆動部をエアシリンダーとすることも可能である。しかしながら、エアシリンダーを採用した場合には、ボンディングツール４，５の圧力制御は低精度となる。また、エアシリンダーを採用し、当該圧力制御の低精度を抑制することも可能であるが、この場合には、当該圧力制御に要する時間がかなり長時間となる。つまり、リード線１２を基体１１に接合するまでに長時間要することとなり、効率的でない。また、エアシリンダーを採用した場合には、ボンディングツール４，５が激しくリード線１２と当接することとなり、当該当接の際に基体１１が損傷を受ける。さらに、エアシリンダーを採用した場合には、当該駆動部全体が大型化し、結果として加圧式超音波振動装置自身も大型化となる。 In addition, the drive part which drives the bonding tools 4 and 5 can also be made into an air cylinder. However, when the air cylinder is employed, the pressure control of the bonding tools 4 and 5 becomes low accuracy. It is also possible to employ an air cylinder to suppress the low accuracy of the pressure control, but in this case, the time required for the pressure control is considerably long. That is, it takes a long time to join the lead wire 12 to the base 11, which is not efficient. Further, when the air cylinder is employed, the bonding tools 4 and 5 abruptly come into contact with the lead wire 12, and the base body 11 is damaged during the contact. Furthermore, when an air cylinder is employed, the entire drive unit is enlarged, and as a result, the pressurized ultrasonic vibration device itself is also enlarged.

そこで、本実施の形態では、ボンディングツール４，５を駆動する駆動部として、電動シリンダー１を採用している。 Therefore, in the present embodiment, the electric cylinder 1 is employed as a drive unit that drives the bonding tools 4 and 5.

したがって、電動によりボンディングツール４，５を駆動できるので、高精度にボンディングツール４，５の圧力制御を行うことができる。さらに、電動シリンダー１はエアシリンダーよりも小サイズである。しがたって、加圧式超音波振動装置の大型化も抑制することができる。 Therefore, since the bonding tools 4 and 5 can be driven electrically, the pressure control of the bonding tools 4 and 5 can be performed with high accuracy. Furthermore, the electric cylinder 1 is smaller than the air cylinder. Therefore, an increase in size of the pressurized ultrasonic vibration device can be suppressed.

また、本実施の形態では、圧力計９を配設し、ボンディングツール４，５がリード線１２に付加する圧力を随時モニターし、当該モニター結果に基づいてボンディングツール４，５の圧力制御を行っている。 In the present embodiment, the pressure gauge 9 is provided, the pressure applied to the lead wire 12 by the bonding tools 4 and 5 is monitored as needed, and the pressure control of the bonding tools 4 and 5 is performed based on the monitoring result. ing.

このように、リード線１２の印加されている実際の圧力をモニターしながらの圧力制御が可能となるので、ボンディングツール４，５の精密な圧力制御が可能となる。したがって、リード線１２と基体１１との接合力を安定化させることができる。 In this way, pressure control can be performed while monitoring the actual pressure applied to the lead wire 12, so that precise pressure control of the bonding tools 4 and 5 is possible. Therefore, the bonding force between the lead wire 12 and the base body 11 can be stabilized.

１電動シリンダー
２支柱部
３カップリング
４ロッド
５当接先端部
６振動ホーン部
７ホルダー
８超音波振動子
９圧力計
１０所定のテーブル
１１基体
１２リード線
１００加圧式超音波振動接合装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric cylinder 2 Support | pillar part 3 Coupling 4 Rod 5 Contact tip part 6 Vibration horn part 7 Holder 8 Ultrasonic vibrator 9 Pressure gauge 10 Predetermined table 11 Base 12 Lead wire 100 Pressurization type ultrasonic vibration joining apparatus

Claims

(A) installing a thin substrate on a predetermined table;
(B) disposing a conductive lead wire on the substrate;
(C) joining the lead wire to the base by applying ultrasonic vibration on the lead wire while applying pressure to the predetermined table side,
The step (C)
Ri step der to increase the pressure on the lead in at least two stages,
The step (C)
(C-1) increasing the pressure on the lead wire to a first pressure value;
(C-2) After the step (C-1), applying the ultrasonic vibration to the lead wire, and stopping the increase of the pressure on the lead wire for a first predetermined period;
(C-3) After the first predetermined period, while applying the ultrasonic vibration to the lead wire, the pressure on the lead wire is increased to a second pressure value larger than the first pressure value. And a process of
The step (C)
(C-4) After the step (C-3), applying the ultrasonic vibration to the lead wire while maintaining the pressure on the lead wire at the second pressure value for a second predetermined period. And more
The member for applying the ultrasonic vibration is:
A bonding tool,
(D) Before the step (C), further comprising a step of lowering the bonding tool toward the lead wire,
The step (D)
(D-1) lowering the bonding tool at a first speed until the height from the upper surface of the lead wire reaches a predetermined height;
(D-2) a step of lowering the bonding tool at a second speed slower than the first speed until reaching the upper surface of the lead wire after the step (D-1). ,
The tip of the bonding tool is
In the surface of the first uneven shape and the first uneven shape, a plurality of second uneven shapes smaller than the first uneven shape are formed,
The step (C-2)
The step of transferring the first uneven shape and the second uneven shape to the lead wire within the first predetermined period.
A pressure-type ultrasonic vibration joining method.

A predetermined table on which a thin substrate is installed;
  A bonding tool for applying ultrasonic vibration on the lead wire while applying a predetermined pressure to the predetermined table side in a state where the conductive lead wire is disposed on the base body,
  A drive unit for controlling the drive of the bonding tool,
  The drive unit is
  Performing pressure control on the bonding tool to increase the pressure on the lead in at least two stages;
  The drive unit is
  Increasing the pressure on the lead wire to a first pressure value, and after reaching the first pressure value, stop increasing the pressure on the lead wire for a first predetermined period of time, Performing the pressure control on the bonding tool to increase the pressure on the lead wire to a second pressure value greater than the first pressure value after a predetermined period of time;
  In the state where the bonding tool is applying the ultrasonic vibration to the lead wire, the drive unit is
  The pressure control for maintaining the pressure on the lead wire at the second pressure value for a second predetermined period is performed on the bonding tool,
  The drive unit is
  The bonding tool is lowered at a first speed until the height from the upper surface of the lead wire reaches a predetermined height, and the bonding tool is moved from the predetermined height until reaching the upper surface of the lead wire. The lowering operation of the bonding tool is also controlled so as to lower at a second speed slower than the first speed,
  The tip of the bonding tool is
  In the surface of the first uneven shape and the first uneven shape, a plurality of second uneven shapes smaller than the first uneven shape are formed,
  Transferring the first uneven shape and the second uneven shape to the lead wire within the first predetermined period;
A pressure-type ultrasonic vibration bonding apparatus.

The drive unit is
Electric cylinder,
The pressurization type ultrasonic vibration bonding apparatus according to claim 2.

A pressure gauge that measures the pressure applied by the bonding tool to the lead wire,
The drive unit is
Monitoring the pressure gauge measurement results,
The pressurized ultrasonic vibration bonding apparatus according to claim 3.