(57)【要約】【課題】接合対象物をより一層効率よく接合する超音波接合装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る超音波接合装置は、電圧を受けて超音波を発生する超音波振動子と、荷重と超音波振動とを接合対象物に印加する先端ツールと、荷重と、前記超音波振動子が発振した超音波振動とを前記先端ツールに伝達する超音波ホーンと、超音波発振器とを備える。前記超音波発振器は、発振回路を備えて前記発振回路から発振された電圧を前記超音波振動子に供給する超音波発振器であって、前記発振回路が発振する電圧と電流とに基づいて電圧反射率を検出するととともに前記電圧反射率が最小になるように前記発振回路が発生する電圧の周波数を制御する制御手段を備える超音波発振器とを備える。【選択図】図１
2014180691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を受けて超音波振動を発生する超音波振動子と、
荷重と超音波振動とを接合対象物に印加する先端ツールと、
荷重と、前記超音波振動子が発振した超音波振動とを前記先端ツールに伝達する超音波ホーンと、
発振回路を備えて前記発振回路から発振された電圧を前記超音波振動子に供給する超音波発振器であって、前記発振回路が供給する電圧と電流とに基づいて電圧反射率を検出するととともに前記電圧反射率が最小になるように前記発振回路が発振する電圧の周波数を制御する制御手段を備える超音波発振器と
を具備することを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
ａ）前記発振回路から発振される電圧の周波数を、設定される初期値に対して増加、または、減少させ、
ｂ）検出された電圧反射率が前回検出値よりも小さい場合、前記電圧の発振周波数を増加させている場合は第１の探索目的値を設定して前記第１の探索目的値まで発振周波数を増加させるとともに増加中の前記電圧反射率を検出し、前記電圧の発振周波数を減少させている場合は第２の探索目的値を設定して前記第２の探索目的値まで発振周波数を減少させるとともに減少中の前記電圧反射率を検出し、
ｃ）前記第１の探索目的値までの発振周波数の増加中または前記第２の探索目的値までの発振周波数の減少中に検出された電圧反射率が、当該電圧反射率に対して直前に検出される電圧反射率に対して大きくなると、前記直前の電圧反射率を検出したときの前記第１の探索目的値または第２の探索目的値の更新を中止し、
ｄ）前記発振回路から発振される周波数が前記第１の探索目的値または前記第２の探索目的値になると、周波数を増加している場合は周波数を減少するように前記発振回路の制御をし、周波数を減少している場合は周波数を増加するように前記発振回路の制御をする
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記第１の探索目的値は、前記発振周波数に、行き過ぎ回数と周波数刻み幅との積を加えた値であり、かつ、前記第２の探索目的値は、前記発振周波数から前記行き過ぎ回数と前記周波数刻み幅との積を減じた値であり、
前記行き過ぎ回数と前記周波数刻み幅との前記積は、前記電圧反射率が閾値以下になると、前記電圧反射率が前記閾値より大きいときの前記積に比較して、小さくなる
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、荷重と超音波振動とを接合対象物に印加して、接合対象物を接合する超音波接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷重と超音波振動とを印加することにより接合対象物を接合する超音波接合装置では、接合対象物に振動と荷重とを印加する先端ツールと、先端ツールに振動と荷重とを伝達する超音波ホーンと、超音波ホーンを機械的に振動させる超音波振動子と、超音波振動子に駆動電力を供給する超音波発振器とを備えている。
【０００３】
この種の超音波接合装置では、超音波発振器は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振回路を用いた周波数追尾制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９１０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
接合対象物をより一層効率よく接合する超音波接合装置が求められている。
【０００６】
本発明の実施形態は、接合対象物をより一層効率よく接合する超音波接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る超音波接合装置は、電圧を受けて超音波を発生する超音波振動子と、荷重と超音波振動とを接合対象物に印加する先端ツールと、荷重と、前記超音波振動子が発振した超音波振動とを前記先端ツールに伝達する超音波ホーンと、超音波発振器とを備える。
【０００８】
前記超音波発振器は、発振回路を備えて前記発振回路から発振された電圧を前記超音波振動子に供給する超音波発振器であって、前記発振回路が発振する電圧と電流とに基づいて電圧反射率を検出するととともに前記電圧反射率が最小になるように前記発振回路が発生する電圧の周波数を制御する制御手段を備える超音波発振器とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る超音波接合装置を示すブロック図。
【図２】同超音波接合装置の超音波発振器を示すブロック図。
【図３Ａ】同超音波発振器の動作を示すフローチャート。
【図３Ｂ】同超音波発振器の動作を示すフローチャート。
【図４】電圧反射率が最小になるように同超音波発振器が制御されたときの超音波発振器から発振される電圧の周波数と電圧反射率との関係を示すグラフ。
【図５】電圧反射率が最小になるように同超音波発振器が制御されたときの超音波発振器から発振される電圧の周波数と電圧反射率との関係を示すグラフ。
【図６Ａ】第２の実施形態に係る超音波接合装置の超音波発振器の動作を示すフローチャート。
【図６Ｂ】第２の実施形態に係る超音波接合装置の超音波発振器の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の実施形態に係る超音波接合装置を、図１〜５を用いて説明する。図１は、超音波接合装置１０を示す概略図である。図１に示すように、超音波接合装置１０は、接合対象物どうしを互いに接合する。本実施形態では、一例として、超音波接合装置１０は、第１の接合対象物５と第２の接合対象物６とを接合する。なお、互いに接合する接合対象物の数は、２つに限定されない。超音波接合装置１０は、複数の接合対象物を互いに接合することができる。
【００１１】
超音波接合装置１０は、第１，２の接合対象物５，６が載置される接合ステージ２０と、先端ツール３０と、加圧装置４０と、超音波ホーン５０と、超音波振動子６０と、超音波発振器７０と、本体制御回路部１００とを備えている。
【００１２】
先端ツール３０は、接合ステージ２０との間に第１，２の接合対象物５，６を挟持可能である。第１，２の接合対象物５，６は、接合ステージ２０と先端ツール３０との間で挟持されるときには、互いに重ねられて配置される。
【００１３】
超音波ホーン５０は、先端ツール３０に連結されており、後述される超音波振動子６０から伝達された振動を、先端ツール３０に伝達する。加圧装置４０は、超音波ホーン５０に連結されており、超音波ホーン５０を接合ステージ２０側に向って加圧可能である。加圧装置４０によって超音波ホーン５０が加圧されることによって、超音波ホーン５０に連結された先端ツール３０が接合ステージ２０側に加圧される。このことによって、先端ツール３０と接合ステージ２０との間に挟持される第１，２の接合対象物５，６に荷重と振動とが印加される。超音波振動子６０は、圧電素子を備えている。超音波振動子６０は、後述される超音波発振器７０から印加される電圧によって、振動する。
【００１４】
超音波発振器７０は、超音波振動子６０に電圧を印加する。図２は、超音波発振器７０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、超音波発振器７０は、発振回路７１と、電力増幅器７２と、出力トランス７３と、電流検出器７４と、信号変換器７５と、増幅器７６と、演算装置７７とを備えている。
【００１５】
発振回路７１は、後述される本体制御回路部１００からの信号を受けて、電力を発振する。発振回路７１で発振された電力は、電力増幅器７２と出力トランス７３とを通って、超音波振動子６０に印加される。出力トランス７３と超音波振動子６０との間に設けられる電力伝達経路には、電流検出器７４が設けられている。電流検出器７４は、超音波振動子６０に流れる電流値を検出する。
【００１６】
電流検出器７４が検出した検出値は、信号変換器７５に伝達される。また、出力トランス７３と超音波振動子６０との間に設けられる電力伝達経路と信号変換器７５とが接続されており、超音波振動子６０に印加される電圧が信号変換器７５に入力される。
【００１７】
信号変換器７５は、電流検出器７４が検出した電流値と、上述のように印加される電圧値とに基づいて、超音波振動子６０に入力される電力を算出する。さらに、算出された電力値に基づいて、発振回路７１から発振すべき電力を算出する。発振回路７１から発振すべき電力の情報である出力制御信号は、増幅器７６を介して発振回路７１に伝達される。また、信号変換器７５は、超音波振動子６０に入力される電圧と、電流検出器７４が検出した電流値の情報を、演算装置７７に伝達する。
【００１８】
演算装置７７は、信号変換器７５から伝達された上述の電圧値および電流値の情報に基づいて、電圧反射率Γを算出する。電圧反射率Γについて説明する。超音波振動子６０は、入力された電圧に応じた振動を発生する。発生された振動は、第１，２の接合対象物５，６に伝達されて、これら第１，２の接合対象物５，６を互いに接合するために消費される。しかしながら、この振動のうち、接合に用いられなかったものは、反射されて超音波振動子６０に戻る。超音波振動子６０に戻った振動は、電圧に変換されるとともに、出力トランス７３から出力される電圧と合成されて、信号変換器７５に印加される。電圧反射率Γとは、超音波発振器７０から超音波振動子６０に入力される電圧値に対する、反射されて超音波振動子６０に戻った電圧値の割合である。
【００１９】
演算装置７７は、電圧反射率Γが最小値になるように、発振回路７１から発振される電圧の周波数を制御するための制御信号を生成し、発振回路７１に伝達する。発振回路７１は、演算装置７７から発信された制御信号に基づいて、当該制御信号が示す周波数で発振する。
【００２０】
発振回路７１は、上述のように、増幅器７６から入力される出力制御信号と、演算装置７７から入力される発振周波数とに基づいて、電力を発振する。
【００２１】
本体制御回路部１００は、加圧装置４０の動作を制御するとともに、発振回路７１の駆動開始と、駆動停止とを制御する。
【００２２】
次に、超音波接合装置１０の動作を説明する。接合ステージ２０上に第１，２の接合対象物５，６が載置されていない状態では、加圧装置４０は駆動されておらず、先端ツール３０は、接合ステージ２０から離れている。
【００２３】
図示しない供給手段によって、第１，２の接合対象物５，６が接合ステージ２０上に供給される。このとき、第１，２の接合対象物５，６は、接合されるときの姿勢で、接合ステージ２０上に供給される。
【００２４】
接合ステージ２０上に第１，２の接合対象物５，６が供給されると、本体制御回路部１００は、加圧装置４０を駆動する。加圧装置４０によって、超音波ホーン５０が接合ステージ２０に向って加圧されると、超音波ホーン５０に連結される先端ツール３０が接合ステージ２０に向って移動する。このことによって、第１，２の接合対象物５，６は、接合ステージ２０と先端ツール３０との間に挟持されるとともに、荷重が入力される。
【００２５】
本体制御回路部１００は、第１，２の接合対象物５，６を接合する際に必要な所定の荷重の情報を有しており、この情報に基づいて、加圧装置４０の動作を制御する。第１，２の接合対象物５，６に所定の荷重が入力されると、本体制御回路部１００は、発振回路７１の駆動を開始するべく、動作する。
【００２６】
図３Ａ，３Ｂは、超音波発振器７０の動作を示すフローチャートである。また、図３Ａでは、超音波発振器７０の動作が開始される前に行われる本体制御回路部１００の動作を示している。図３Ａに示すように、ステップＳＴ０では、本体制御回路部１００は、超音波発振器７０を駆動する前に、発振開始周波数ｆ０と、周波数刻み幅ｄｆと、行き過ぎ回数Ｎと、周波数探索範囲の最大値ｆｍａｘと、周波数探索範囲の最小値ｆｍｉｎと、電圧反射率Γの取り得る最大値Γｍａｘとを設定する。これらの情報は、例えば作業者によって本体制御回路部１００に入力される。
【００２７】
発振開始周波数ｆ０は、予め決定されている。発振開始周波数ｆ０は、周波数探索範囲の最小値ｆｍｉｎと最大値ｆｍａｘとの間の値である。周波数探索範囲の最大値ｆｍａｘは、発振回路７１が発振する電圧の周波数の最大値である。この最大値ｆｍａｘは、発振回路７１の固有の値であり、予め決まっている。周波数探索範囲の最小値ｆｍｉｎは、発振回路７１が発振する電圧の周波数の最小値である。この最小値ｆｍｉｎは、発振回路７１の固有の値であり、予め決まっている。
【００２８】
電圧反射率の最大値Γｍａｘは、理論上は、１である。これは、反射されて超音波振動子６０に戻った電圧の最大値は、超音波発振器７０から超音波振動子６０に入力される電圧と同じ値であるためである。しかしながら、超音波接合装置１０の構成に起因する摩擦などの要因によって、最大値Γｍａｘは、１より小さくなる場合がある。最大値Γｍａｘは、予め実験などによって得ることができる。
【００２９】
本体制御回路部１００から駆動開始の信号が発信されると、ステップＳＴ１に進む。ステップＳＴ１では、演算装置７７は、発振周波数ｆとして、発振開始周波数ｆ０を設定する。次に、ステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２では、演算装置７７は、電圧反射率Γの比較用変数Γ０として、Γｍａｘを格納する。次に、ステップＳＴ３に進む。
【００３０】
ステップＳＴ３では、発振回路７１は、発振開始周波数ｆ０で電圧を発振する。次にステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、演算装置７７は、電圧反射率Γを検出する。
【００３１】
次に、ステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では、演算装置７７は、ステップＳＴ４で検出された電圧反射率Γと、比較用変数Γ０とを比較する。電圧反射率Γが比較用変数Γ０以下であると、ステップＳＴ６に進む。
【００３２】
ステップＳＴ６では、比較用変数Γ０として、ステップＳＴ４で検出された電圧反射率Γを格納する。また、ステップＳＴ６では、探索目的値ｆｌｉｍｉｔとして、ステップＳＴ１で設定された発振周波数ｆに、周波数刻み幅ｄｆと行き過ぎ回数Ｎとの積を加えた値に設定する。つまり、ｆｌｉｍｉｔ＝ｆ＋（Ｎ×ｄｆ）となる。なお、Ｎ＞１である。探索目的値ｆｌｉｍｉｔは、発振回路７１から発振される周波数の増加を減少に転換する際の目的値、または、周波数が減少されている場合では増加に転換する際の目的値である。つまり、発振回路７１から発振される周波数が探索目的値ｆｌｉｍｉｔに達すると、発振回路７１から発振される周波数を、増加から減少に転換する。または、周波数が減少されている場合は、増加に転換する。
【００３３】
ここで、周波数刻み幅ｄｆと、行き過ぎ回数Ｎについて説明する。周波数刻み幅ｄｆは、発振周波数を前回発振周波数に対して変更する際の、差である。つまり、周波数を増加する場合は、前回発振値に対して周波数刻み幅ｄｆを増加する。周波数を減少する場合は、前回発振値に対して周波数刻み幅ｄｆを減少する。行き過ぎ回数Ｎは、周波数刻み幅ｄｆを増加する回数、または、減少する回数である。
【００３４】
探索目的値ｆｌｉｍｉｔは、ステップＳＴ５において電圧反射率Γが比較用変数Γ０以下である場合は、更新される。次に、ステップＳＴ７に進む。
【００３５】
ステップＳＴ５において、電圧反射率Γが比較用変数Γ０より大きいと判定すると、ステップＳＴ７に進む。つまり、電圧反射率Γが比較用変数Γ０より大きい場合は、探索目的値ｆｌｉｍｉｔは、前回値が維持される。ステップＳＴ７では、発振周波数ｆとして、ステップＳＴ１で設定された値に周波数刻み幅ｄｆを加えた値に設定する。つまり、ｆ＝ｆ＋ｄｆとする。次に、ステップＳＴ８に進む。
【００３６】
ステップＳＴ８では、ステップＳＴ７で設定された次の発振周波数ｆが、探索目的値ｆｌｉｍｉｔ以上でない場合すなわち探索目的値ｆｌｉｍｉｔ未満の場合、または最大値ｆｍａｘ以上でない場合すなわち最大値ｆｍａｘ未満の場合は、ステップＳＴ３に戻る。
【００３７】
ステップＳＴ７で設定された次の発振周波数ｆが探索目的値ｆｌｉｍｉｔ以上でない場合すなわち探索目的値ｆｌｉｍｉｔ未満の場合とは、発振周波数の増加をそのまま続ける範囲内にあるということである。
【００３８】
また、ステップＳＴ７で設定された次の発振周波数ｆが最大値ｆｍａｘ以上でない場合すなわち最大値ｆｍａｘ未満の場合は、発振回路７１が発振可能と判断される値である。つまり、次に発振する周波数は増加を続けるが、まだ発振回路７１の発振可能な周波数より小さいので、ステップＳＴ３からステップＳＴ８の動作を繰り返すことになる。
【００３９】
ステップＳＴ８からステップＳＴ３に戻ると、演算装置７７は、発振周波数として、ステップＳＴ７で設定された周波数で発振するよう、発振回路７１に周波数制御信号を発信する。発振回路７１は、演算装置７７から発信される周波数制御信号の周波数で電圧を発振する。
【００４０】
ステップＳＴ８において、ステップＳＴ７で設定された発振周波数ｆが探索目的値ｆｌｉｍｉｔ以上である、または、ステップＳＴ７で設定された発振周波数ｆが最大値ｆｍａｘ以上であると判断されると、次にステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ９以降のステップは、図３Ｂに記載されている。図３Ｂに示すように、ステップＳＴ９では、比較用変数Γ０に、最大値Γｍａｘを格納する。次に、ステップＳＴ１０に進む。
【００４１】
ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ７で設定された発振周波数ｆが最大値ｆｍａｘ以上であると判定されると、発振周波数ｆを最大値ｆｍａｘに設定する。つまり、ｆ＝ｆｍａｘとする。これは、ステップＳＴ７で設定された発振周波数ｆが最大値ｆｍａｘより大きい場合は、発振回路７１が発振することができないためである。なお、ステップＳＴ７で設定された発振周波数ｆが最大値ｆｍａｘより小さい場合は、発振周波数としてはステップＳＴ７で設定された値が維持される。次にステップＳＴ１１に進む。
【００４２】
ステップＳＴ１１では、演算装置７７は、ステップＳＴ７またはステップＳＴ１０で設定された周波数で電圧を発振するように、周波数制御信号を発振回路７１に発信する。発振回路７１は、演算装置７７から発信された周波数制御信号の周波数で電圧を発振する。次に、ステップＳＴ１２に進む。
【００４３】
ステップＳＴ１２では、演算装置７７は、ステップＳＴ１１で発振回路７１から発振された電圧に対する電圧反射率Γを検出し、この値を格納する。次に、ステップＳＴ１３に進む。ステップＳＴ１３では、演算装置７７は、ステップＳＴ１２で検出した電圧反射率Γを比較用変数Γ０と比較する。電圧反射率Γが比較用変数Γ０以下である場合は、ステップＳＴ１４に進む。
【００４４】
ステップＳＴ１４では、演算装置７７は、比較用変数Γ０として、ステップＳＴ１２で検出された電圧反射率Γを格納する、つまりΓ０＝Γとする。また、ステップＳＴ１４では、探索目的値ｆｌｉｍｉｔを、発振周波数ｆから、行き過ぎ回数Ｎと周波数刻み幅ｄｆとの積を減じた値に更新する。つまり、ｆｌｉｍｉｔ＝ｆ−（Ｎ×ｄｆ）とする。次に、ステップＳＴ１５に進む。ステップＳＴ１３において、電圧反射率Γが比較用変数Γ０より大きいと判断された場合も、ステップＳＴ１５に進む。
【００４５】
ステップＳＴ１５では、発振周波数ｆを、周波数刻み幅ｄｆ減じた値に更新する。つまり、ｆ＝ｆ−ｄｆとする。次に、ステップＳＴ１６に進む。ステップＳＴ１６では、演算装置７７は、ステップＳＴ１５で更新された発振周波数ｆが、探索目的値ｆｌｉｍｉｔ以下であるか、または、発振周波数ｆが、最小値ｆｍｉｎ以下であるか否かを判定する。つまり、ｆ≦ｆｌｉｍｉｔ、または、ｆ≦ｆｍｉｎであるかを判定する。ｆ≦ｆｌｉｍｉｔ、または、ｆ≦ｆｍｉｎを満たさない場合は、ステップＳＴ１１に戻り、ｆ≦ｆｌｉｍｉｔ、または、ｆ≦ｆｍｉｎを満たす場合は、ステップＳＴ１７に進む。なお、ステップＳＴ１１に戻ったときは、発振回路７１は、ステップＳＴ１５で設定された周波数で発振する。
【００４６】
ステップＳＴ１７では、ステップＳＴ１５で設定された発振周波数ｆが最小値ｆｍｉｎ以下であると判定されると、発振周波数ｆを最小値ｆｍｉｎに設定する。つまり、ｆ＝ｆｍｉｎとする。これは、ステップＳＴ１５で設定された発振周波数ｆが最小値ｆｍｉｎより小さい場合は、発振回路７１が発振することができないためである。なお、ステップＳＴ１５で設定された発振周波数ｆが最小値ｆｍｉｎより大きい場合は、発振周波数としてはステップＳＴ１５で設定された値が維持される。次に、ステップＳＴ２に戻る。
【００４７】
図４，５は、上述の手順による、電圧反射率Γが最小になるように発振回路７１が制御されたときの電圧の周波数と電圧反射率Γとの関係を示すグラフである。図４は、図３Ａに示すステップＳＴ１〜ＳＴ８までの動作による電圧の発振の状態を示しており、発振周波数ｆを周波数刻み幅ｄｆ増加しながら電圧反射率Γを検出している状態を示している。図５は、図３Ｂに示すステップＳＴ９〜ＳＴ１７の動作による電圧の発振の状態を示しており、発振周波数ｆを周波数刻み幅ｄｆ減少しながら電圧反射率Γを検出している状態を示している。図４，５では、共に、横軸は、周波数を示しており、横軸の矢印（図中符号２００を付す）に沿って進むにつれて値が大きくなる、言い換えると、図中右側に進むにつれて値が大きくなる。縦軸は、電圧反射率Γを示しており、縦軸の矢印（図中符号２０１を付す）に沿って進むにつれて値が大きくなる、言い換えると、図中上側に進むにつれて値が大きくなる。
【００４８】
演算装置７７が図３Ａに示す動作を行うことによって、図４に示すように、超音波発振器７０は、電圧反射率Γが最小になるまで発振周波数ｆを周波数刻み幅ｄｆ増加し続ける。そして、電圧反射率Γが最小になると、探索目的値ｆｌｉｍｉｔまで周波数を増加する。電圧反射率Γが最小になる値を通過した後は、電圧反射率Γが増加する間は、電圧反射率Γが最小値のときに設定された探索目的値ｆｌｉｍｉｔが更新されないため、発振周波数ｆがこの探索目的値ｆｌｉｍｉｔになると、発振周波数ｆは、図５に示すように、周波数刻み幅ｄｆ減少される。そして、再び、電圧反射率Γが最小を通過するとともに電圧反射率Γがその後前回検出値に対して減少しない場合は、探索目的値ｆｌｉｍｉｔは電圧反射率Γが最小のときに設定された値に対して更新されない。このため、発振周波数が、電圧反射率Γが最小のときに設定された探索目的値になると、発振周波数は再び周波数刻み幅ｄｆ増加されるようになる。
【００４９】
このように、超音波発振器７０から発振される周波数は、図４，５に示される変化を繰り返し、電圧反射率Γのピーク（極小値）を検出した後も、発振周波数ｆを、行き過ぎ回数Ｎ回分周波数刻み幅ｄｆ増加または減少するため、上述のピークが最小値であるか否かを判定することができる。
【００５０】
本実施形態では、上述のように、発振回路７１から発振される電圧の周波数は、電圧反射率Γが最小になるように制御される。電圧反射率Γは、値が小さくなるほど、発振回路７１が発振した電圧が、第１，２の接合対象物５，６どうしの接合に効率よく用いられていることを示す。
【００５１】
このため、ＰＬＬ発振回路を用いた周波数追尾制御のように位相差だけで制御するのではなく、より実際の接合状態の状況を反映した制御とできるので、超音波発振器７０の発振効率を向上することができる。なお、ここでいう発振効率とは、超音波発振器７０が発振する電圧のうち、第１，２の接合対象物５，６の接合に用いられる電圧の割合である。
【００５２】
また、前回検出された電圧反射率Γと比較し、前回検出された電圧反射率Γよりも小さい場合は探索目的値を更新することによって、何らかの影響により電圧反射率Γのピークを検出した場合であっても、発振周波数を変更して電圧反射率Γの検出を続けるので、確実に極小値を検出でき、電圧反射率Γの最小値の近傍の値で電圧を発振することができる。
【００５３】
また、電圧反射率Γが、前回検出された電圧反射率Γ以上の場合は探索目的値を更新しないことによって、発振周波数を変更する際、増加し続けること、または、減少し続けることがないので、電圧反射率Γの最小値の近傍の値を検出することができる。
【００５４】
次に、第２の実施形態に係る超音波接合装置を、図６Ａ,６Ｂを用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、本体制御回路部１００の動作と演算装置７７の動作が第１の実施形態に対して異なる。超音波接合装置１０の構造は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について、具体的に説明する。
【００５５】
図６Ａ，６Ｂは、本実施形態の超音波発振器７０の動作を示すフローチャートである。図６Ａは、ステップＳＴ８までのステップを示し、図６Ｂは、ステップＳＴ９以降のステップを示している。は、図６Ａに示すように、ステップＳＴ０に代えて、ステップＳＴ２０が用いられる。ステップＳＴ５とステップＳＴ６との間に、ステップＳＴ２１，ＳＴ２２，ＳＴ２３の動作を有する。ステップＳＴ１３とステップＳＴ１４との間に、ステップＳＴ２４，ＳＴ２５，２６の動作を有する。
【００５６】
電圧反射率Γは、第１，２の接合対象物５，６の接合の状態によって変化する。つまり、超音波発振器７０からある特定の周波数が発振された場合、この特定の周波数に対する電圧反射率Γは、第１，２の接合対象物５，６の接合状態に応じて変化する。第１，２の接合対象物５，６の接合が進行すると、電圧反射率Γが低下して収束する。本実施形態では、電圧反射率Γの閾値を設定し、この閾値によって第１，２の接合対象物５，６どうしの接合の進行状態を判断し、行き過ぎ回数と周波数刻み幅とを変更する。
【００５７】
図６Ａに示すように、ステップＳＴ２０は、本体制御回路部１００の動作である。これら情報は、第１の実施形態と同様に、例えば作業者によって入力される。ステップＳＴ２０では、本体制御回路部１００は、周波数刻み幅ｄｆ１，ｄｆ２を設定する。周波数刻み幅ｄｆ１は、電圧反射率Γが上述の閾値Γｔｈより大きい場合用いられる値である。周波数刻み幅ｄｆ２は、電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下の場合に用いられる値である。
【００５８】
また、ステップＳＴ２０では、本体制御回路部１００は、行き過ぎ回数Ｎ１，Ｎ２を設定する。行き過ぎ回数Ｎ１は、電圧反射率Γが閾値Γｔｈより大きい場合に用いられる。行き過ぎ回数Ｎ２は、電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下の場合に用いられる。
【００５９】
周波数刻み幅ｄｆ１，ｄｆ２と、行き過ぎ回数Ｎ１，Ｎ２は、（Ｎ１×ｄｆ１）＞（Ｎ２×ｄｆ２）となるように設定される。なお、Ｎ１＞１であり、Ｎ２＞１である。本実施形態では、一例として、周波数刻み幅ｄｆ１は、第１の実施形態で用いた周波数刻み幅ｄｆと同じ値である。本実施形態では、一例として、行き過ぎ回数Ｎ１は、第１の実施形態で用いた行き過ぎ回数Ｎと同じ値である。
【００６０】
また、ステップＳＴ２０では、電圧反射率Γの取りうる最大値Γｍａｘ、上述した閾値Γｔｈと、周波数探索範囲の最大値ｆｍａｘと、周波数探索範囲の最小値ｆｍｉｎとを設定する。Γｍａｘと、ｆｍａｘと、ｆｍｉｎとは、第１の実施形態と同じである。
【００６１】
ステップＳＴ２１〜ＳＴ２３は、演算装置７７の動作である。演算装置７７の動作は、ステップＳＴ５の次に、ステップＳＴ２１に進む。ステップＳＴ２１では、演算装置７７は、電圧反射率Γが、閾値Γｔｈより大きいか否かを判定する。電圧反射率Γが、閾値Γｔｈより大きい場合は、第１，２の接合対象物５，６の接合が所定の状態まで進行してないことを示している。電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下の場合は、第１，２の接合対象物５，６の接合が、所定状態を超えて進行していることを示している。
【００６２】
電圧反射率Γが閾値Γｔｈより大きいと判定されると、ステップＳＴ２２に進む。電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下であると判定されると、ステップＳＴ２３に進む。ステップＳＴ２２では、行き過ぎ回数としてＮ１が選択され、周波数刻み幅としてｄｆ１が選択される。ステップＳＴ２３では、行き過ぎ回数としてＮ２が選択され、周波数刻み幅としてｄｆ２が選択される。ステップＳＴ２２，ＳＴ２３の処理の次に、ステップＳＴ６に進む。
【００６３】
ステップＳＴ２４〜ＳＴ２６の動作は、演算装置７７の動作である。ステップＳＴ１３の次に、ステップＳＴ２４に進む。ステップＳＴ２４では、演算装置７７は、電圧反射率Γが、閾値Γｔｈより大きいか否かを判定する。電圧反射率Γが、閾値Γｔｈより大きい場合は、第１，２の接合対象物５，６の接合が所定の状態まで進行してないことを示している。電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下の場合は、第１，２の接合対象物５，６の接合が、所定状態を超えて進行していることを示している。
【００６４】
電圧反射率Γが閾値Γｔｈより大きいと判定されると、ステップＳＴ２５に進む。電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下であると判定されると、ステップＳＴ２６に進む。ステップＳＴ２５では、行き過ぎ回数としてＮ１が選択され、周波数刻み幅としてｄｆ１が選択される。ステップＳＴ２６では、行き過ぎ回数としてＮ２が選択され、周波数刻み幅としてｄｆ２が選択される。ステップＳＴ２５，ＳＴ２６の処理の次に、ステップＳＴ１４に進む。
【００６５】
このため、電圧反射率Γが閾値Γｔｈ以下である場合、つまり、第１，２の接合対象物５，６の接合状態が所定の状態を超えて進行している場合では、電圧反射率Γのピーク（極小値）が検出された場合、このピークが検出されたときの電圧の発振周波数に対して、行き過ぎる周波数域を小さくすることができる。
【００６６】
第１，２の接合対象物５,６の接合状態が、所定の状態を超えて進行すると、電圧反射率Γの変化は、小さくなる傾向にある。このため、電圧反射率Γのピークが検出されると、このときの電圧反射率Γが略最小値となるため、上述のように、周波数域を小さくすることによって、超音波発振器７０は、電圧反射率Γの最小値の近傍で効率よく電圧を発振することができる。
【００６７】
第１，２の実施形態のステップＳＴ６で設定される探索目的値は、第１の探索目的値の一例である。第１，２の実施形態のステップＳＴ１４で設定される探索目的値は、第２の探索目的値の一例である。第１，２の実施形態の演算装置７７は、制御手段の一例である。
【００６８】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１０…超音波接合装置、３０…先端ツール、５０…超音波ホーン、６０…超音波振動子、７０…超音波発振器、７１…発振回路、７７…演算装置（制御手段）、ｆｌｉｍｉｔ…探索目的値（第１の探索目的値、第２の探索目的値）、Γｔｈ…閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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