JP3791424B2

JP3791424B2 - Ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method

Info

Publication number: JP3791424B2
Application number: JP2002038116A
Authority: JP
Inventors: 元和徳丸
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003243451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品や電極接合用ワイヤなどのボンディング対象物に超音波振動を作用させて被接合面にボンディングする超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板の電極などの被接合面にボンディングする方法として、超音波ボンディングを用いる方法が知られている。この方法は、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品に超音波振動を与え、接合面を微小に振動させて摩擦を生じさせることにより接合面を密着させるものである。この超音波ボンディングでは、振動付与手段である振動子を備えたボンディングツールによって電子部品に荷重と超音波振動を作用させる。
【０００３】
超音波ボンディングにおいて品質の安定したボンディングを効率よく行うためには、振動子の駆動周波数をボンディングツールの振動系の固有振動周波数と一致させて機械共振させることにより、強力な振動を発生させることが望ましい。この機械共振を発生する共振周波数はボンディングツール毎に異なるため、各個体毎に共振周波数を求める必要がある。この共振周波数検出は一般にボンディングツールが空中にある無負荷状態において振動子を駆動することにより検出される。そしてボンディング動作が開始される際には、この共振周波数が振動子の自走周波数として設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、振動子とボンディングツールにより構成される振動系の共振周波数はボンディング時の荷重負荷によって大きく変動する場合があり、実際のボンディング過程においてボンディングツールに押圧荷重が負荷された負荷状態における共振周波数が上述の無負荷状態の共振周波数と大きく異なって周波数追従可能範囲から外れたり、所望の振動モード以外の周波数に誤って追従することがあった。
【０００５】
このため、ボンディング動作開始後に変動する共振周波数に振動子の駆動周波数を追従させることができず、ボンディングが行えなかったり、所望の振動モード以外の周波数に誤って追従した結果、ボンディング不良が発生するという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、荷重負荷によって振動子の共振周波数が大きく変化した場合にあっても、所望の振動モードの共振周波数に確実に追従し、安定したボンディングを行うことができる超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の超音波ボンディング装置は、接合対象物に荷重と超音波振動を作用させながら被接合面に圧着する電子部品のボンディング装置であって、前記接合対象物に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記接合対象物を介して被接合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆動するための電力を供給する振動子駆動部と、この振動子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示するための駆動周波数信号を出力する駆動周波数信号出力部と、前記ボンディングツールが無荷重状態で振動子を駆動する空中発振時における共振周波数を示す基本周波数および前記ボンディングツールに前記押圧手段による押圧荷重が負荷された負荷状態で振動子を駆動する負荷発振時における負荷共振周波数と押圧荷重との関係を記憶する記憶手段と、ボンディング動作における前記振動子の駆動開始時に前記駆動周波数信号出力部から出力される駆動周波数信号の周波数を、前記基本周波数と当該ボンディング動作における前記押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定する駆動開始時周波数設定手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の超音波ボンディング方法は、接合対象物に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記接合対象物を介して被接合面に対して押圧する押圧手段と、前記ボンディングツールに超音波振動を付与する振動子と、この振動子を駆動するための電力を供給する振動子駆動部と、この振動子駆動部に対して前記振動子の駆動周波数を指示するための駆動周波数信号を出力する駆動周波数信号出力部とを備えた超音波ボンディング装置による超音波ボンディング方法であって、前記ボンディングツールが無荷重状態で振動子を駆動する空中発振時における共振周波数を示す基本周波数および前記ボンディングツールに前記押圧手段による押圧荷重が負荷された負荷状態で振動子を駆動する負荷発振時における負荷共振周波数と押圧荷重との関係を記憶手段に記憶させておき、ボンディング動作における前記振動子の駆動開始時に前記駆動周波数信号出力部から出力される駆動周波数信号の周波数を、前記基本周波数と当該ボンディング動作における前記押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定する。
【０００９】
本発明によれば、無荷重状態での共振周波数を示す基本周波数および負荷状態での負荷発振時における負荷共振周波数と押圧荷重との関係を記憶手段に記憶させておき、ボンディング動作における振動子の駆動開始時に駆動周波数信号出力部から出力される駆動周波数信号の周波数を、基本周波数と当該ボンディング動作における押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定することにより、荷重負荷によって振動子の共振周波数が大きく変化した場合にあっても、所望の振動モードの共振周波数に確実に追従し、安定したボンディングを行うことができる。
【００１０】
【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超音波ボンディング装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の駆動周波数信号出力処理のフローチャート、図３は本発明の一実施の形態のボンディング装置の周波数オフセットデータの説明図、図４は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置によるボンディング動作時振動子駆動処理のフローチャート、図５は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング方法における振動子駆動タイミングを示すチャート図、図６は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。
【００１１】
まず図１を参照して超音波ボンディング装置の構成を説明する。図１においてボンディングステージ１上には基板２が載置されている。被接合面である基板２上面には、接合対象物である電子部品３が超音波ボンディングにより実装される。ボンディングステージ１の上方にはボンディング機構４が配設されている。ボンディング機構４は、ヘッド駆動部１２に駆動される昇降機構部９によって昇降する昇降ブロック８に、ボンディングツール７を保持させた構造となっている。
【００１２】
ボンディングツール７は横方向に細長形状のホーン５の端部に振動子６を装着して構成されており、振動子６を駆動することによりボンディングツール７には超音波振動が付与される。ホーン５の中央部下面には、下方に突出した接合作用部５ａが設けられており、電子部品３の上面に接合作用部５ａを当接させて吸着孔（図示省略）から真空吸引することにより、接合作用部５ａに電子部品３を保持する。
【００１３】
振動子６を駆動することにより、ホーン５には超音波の縦振動が付与され、接合作用部５ａを介して、電子部品３に超音波振動が伝達される。ホーン５は、振動子６によって生じる定在波振動の節に相当する位置を、保持部材８ａによって両持ち支持されており、ホーン５に誘起された振動が昇降ブロック８に伝達されることによるロスを極力防止するようになっている。
【００１４】
接合作用部５ａに電子部品３を吸着保持させた状態で、昇降機構部９を駆動することによりボンディングツール７は下降し、電子部品３は基板２に対して所定荷重で押圧される。そしてこの状態で振動子６を駆動することにより、電子部品３は荷重と超音波振動の作用によって被接合面である基板２に圧着される。昇降機構部９は、ボンディングツール７を電子部品３を介して基板２に押圧する押圧手段となっている。
【００１５】
次に振動子６を駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御系について説明する。本実施の形態に示す超音波ボンディング装置は、位相同期ループ型の周波数追従機能を備えており、振動子６の電圧と電流の位相差が所定の大きさになるように振動子６の駆動周波数を制御することにより、振動子６の発生する超音波振動の振動数をボンディングツール７の共振周波数に追従させることができるようになっている。
【００１６】
上記のように周波数追従機能を備えている場合にあっても、駆動開始時にはボンディングツールごとに駆動周波数を指示する必要があるため、振動子６の駆動を開始する際の駆動周波数（自走周波数）が予め設定される。この自走周波数としては、一般にボンディングツールに荷重負荷が作用していない空中発振時の共振周波数が用いられる。この無負荷状態の共振周波数は、各個別のボンディングツールに固有の基本周波数としての性格を有するものであり、各品種・各固体毎にデータとして登録される。
【００１７】
本実施の形態の超音波ボンディング装置では、上述の基本周波数のデータとともに、ボンディングツールに押圧荷重が負荷された負荷状態で振動子を駆動する負荷発振時における負荷共振周波数と押圧荷重との関係を示すデータを併せて記憶手段に記憶させておき、振動子の駆動開始時に駆動周波数信号出力部から出力される駆動周波数（自走周波数）を、基本周波数と当該ボンディング動作における押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定するようにしている。
【００１８】
まず、振動子６の駆動回路について説明する。振動子駆動部１０は振動子６に超音波振動を発生させるドライバであり、駆動電圧Ｖおよび駆動周波数ｆが指令されることにより、これらの指令に応じて振動子６を駆動するための電力を供給する。ここで駆動電圧Ｖ、駆動周波数ｆは、振動子６から出力される超音波振動のパワー、周波数をそれぞれ決定する指令パラメータである。駆動電圧Ｖは、制御部１６の駆動電圧指示部１６ｆから指示され、駆動周波数ｆは、駆動周波数信号出力部１８から駆動周波数信号として振動子駆動部１０に対して指示される。
【００１９】
検出部１３は、振動子駆動部１０により駆動された振動子６の２つの接続端子間の電圧を検出することにより振動子６の駆動電圧（ＵＳＶ）を検出するとともに、抵抗の両端間の電圧を検出することにより振動子６の駆動電流（ＵＳＩ）を検出する。位相比較部１５は、検出部１３で検出された電圧と電流の位相を比較する。この比較結果は駆動周波数信号出力部１８に対して出力される。
【００２０】
そして駆動周波数信号出力部１８が振動子駆動部１０に対して駆動周波数信号を指令する際には、指令周波数信号出力部１７から出力される指令周波数に、上述の比較結果（電圧と電流の位相差）に応じた補正分（補正周波数）を加味した駆動周波数の信号を指令する。ここではアナログ回路によって位相差に略比例した補正周波数を出力させ、この補正周波数を指令周波数に加味するようにしている。この位相同期ループ回路により、振動子駆動部１０はボンディングツール７の共振周波数に追従した駆動周波数の電力を振動子６に対して供給する。
【００２１】
ここで指令周波数とは駆動周波数を決定する際の基準データであり、前述の基本周波数ｆ０に基づいて予め設定されている。この指令周波数の設定においては、２種類の設定パターンを選択できるようになっている。すなわち、指令周波数として基本周波数ｆ０そのものを用いる場合と、基本周波数ｆ０に後述する周波数オフセットを加算した周波数を指令周波数として用いる場合とがあり、必要に応じて使い分けができるようになっている。本実施の形態では、指令周波数として基本周波数ｆ０に周波数オフセットを加算する設定パターンについて説明する。
【００２２】
この指令周波数の指示は、制御部１６の周波数指示部１６ｅが駆動パラメータ記憶部２３から基本周波数ｆ０や周波数オフセットなどのデータを読み取り、指令周波数信号出力部１７に対して指示することによって行われる。そして指令周波数信号出力部１７は、この周波数指示部１６ｅの指示に従って駆動周波数信号出力部１８に対して指令周波数信号を出力する。ここでは、指令周波数信号出力部１７は、前述のように指令周波数として基本周波数ｆ０に周波数オフセットを加算した周波数を駆動周波数信号出力部１８に対して出力する。
【００２３】
なお駆動周波数信号出力部１８が振動子駆動部１０に対して駆動周波数信号を出力する際には、異なる複数の出力モードの中から選択指示された出力モードに従って出力することができるようになっている。これらの出力モードには、上述の位相同期ループ回路を閉じた状態で周波数追従を行わせるための出力モード（第１モード）と、位相同期ループ回路を開放して周波数追従機能をオフ状態にする出力モード（第２モード）とが含まれる。これらの出力モードの指示は、制御部１６のモード指示部１６ｄによって行われる。
【００２４】
ここで、上記駆動周波数を指令する駆動周波数出力信号と、出力モードとの関連について図２を参照して説明する。図２は駆動周波数信号出力部１８によって駆動周波数信号を振動子駆動部１０に対して出力する際の駆動周波数信号出力処理を示している。
【００２５】
まず、指令周波数信号出力部１７から指令周波数信号を、およびモード指示部１６ｄから出力モードの指示を読み込む（ＳＴ１）。次いで出力モードを判別する（ＳＴ２）。ここで第１モードならば、指令周波数と同じ周波数の信号を駆動周波数信号として振動子駆動部１０に対して出力する（ＳＴ３）。
【００２６】
また、第２モードならば、次の処理を行う。まず、位相比較部１５の比較結果を読み込む（ＳＴ４）。そして比較結果に基づいて、補正周波数を求める（ＳＴ５）。すなわち、電圧と電流の位相差に対応した補正周波数を駆動周波数信号出力部１８に記憶された周波数追従用の補正データから求め、そして指令周波数にこの補正分を加えた補正後周波数の信号を駆動周波数信号として出力する（ＳＴ６）。このように出力モードの指定を行うことにより、周波数追従機能のオンオフを選択することができるようになっている。
【００２７】
次に制御系を説明する。制御部１６はボンディング動作を全体制御するボンディング制御手段であり、以下の各部で説明される処理機能を備えている。ヘッド駆動指示部１６ａは、昇降機構部９を駆動するヘッド駆動部１２を制御する。検出値書込処理部１６ｂは、検出部１３の検出データを検出値記憶部２４に書き込むための処理を行う。検出部１３によって検出された電圧および電流のアナログデータは、変換部１４によって実効値に変換され、さらにデジタルデータに変換される。検出値書込処理部１６ｂは、これらのデジタルデータをデータ処理することにより、所定のデータ形式でデータを検出値記憶部２４に書き込む。
【００２８】
演算部１６ｃは、検出値記憶部２４に記憶されたデータを処理するための演算などの各種演算処理を行う。モード指示部１６ｄは、プログラム記憶部２２に記憶されたボンディング動作プログラムに基づき、駆動周波数信号出力部１８に対して出力モードを指示する。周波数指示部１６ｅは、駆動パラメータ記憶部２３に記憶された各種パラメータの中から周波数パラメータを読み出して、指令周波数信号出力部１７に対して必要な周波数を指示する。駆動電圧指示部１６ｆは、振動子駆動部１０に対し駆動電圧Ｖを指示する。周波数計測部１６ｇは、振動子６の駆動電圧ＵＳＶの周波数をカウントすることにより、振動子駆動部１０により駆動された振動子６の基本周波数や負荷共振周波数を実測する。
【００２９】
操作・入力部２０はキーボードやマウスなどの入力手段であり、操作コマンド入力やデータ入力を行う。表示部２１はＣＲＴなどの表示パネルであり、データ入力時、操作時の案内画面を表示する。プログラム記憶部２２は、ボンディング動作や、基本周波数検出処理などの各種動作プログラム、処理プログラムを記憶する。
【００３０】
駆動パラメータ記憶部２３は、ボンディングツールを空中で発振させたときの共振周波数を示す基本周波数ｆ０、後述する周波数オフセットデータ、駆動電圧Ｖ、振動子駆動時間ｔなど、振動子６を駆動してボンディング動作や各種処理を実行する上で使用される各種の駆動パラメータを記憶する。駆動パラメータ記憶部２３は、基本周波数ｆ０および負荷共振周波数と押圧荷重との関係を記憶する記憶手段となっている。検査値記憶部２４は、検出部１３によって検出された電流、電圧の検出データを記憶する。
【００３１】
次に図３を参照して、周波数オフセットデータについて説明する。周波数オフセットデータは、負荷共振周波数と押圧荷重との関係に基づいて定められるデータであり、実測または経験値を用いた近似計算により求められる。実測は、周知の周波数カウンタ等を接続することにより行ってもよいが、周波数計測部１６ｇを用いて行うと、より簡便で望ましい。この周波数オフセットデータが与えられることにより、各種のボンディング条件における共振周波数を予め推定して、この推定された共振周波数を自走周波数として用いることができるようになっている。本実施の形態では、周波数オフセットデータは２種類のデータ形式で記憶される。
【００３２】
すなわち、図３（ａ）に示すように、ボンディング荷重（Ｌ１，Ｌ２・・）ごとに実測の負荷共振周波数（ｆ１，ｆ２・・）および基本共振周波数との差（周波数オフセットα１，α２，・・）を予め記憶させたデータテーブルとして記憶する方式を用いてもよく、また図３（ｂ）に示すように、所定の荷重範囲内（Ｌ（ａ）〜Ｌ（ｂ））においてボンディング荷重Ｌと負荷共振周波数ｆとの関係を経験値に基づいて直線近似する近似式（ｆ＝Ｆ（ｆ０，ｋＬ）、ｆ０：基本周波数、ｋ：直線の傾き）の型式で記憶させる方式とを併用している。
【００３３】
データテーブル方式では、ボンディング荷重が指定されれば対応する周波数オフセット値が直ちに求められるという利点がある。また、近似式を用いる方式では、あるボンディング荷重範囲内であれば、共振周波数を実測することなく、自走周波数を設定できるという利点がある。
【００３４】
次に図４、図５を参照して、ボンディング動作時の振動子駆動処理について説明する。まず、振動子駆動パラメータを、パラメータ記憶部２３から読み取る（ＳＴ２１）。これにより、基本周波数ｆ０、周波数オフセットデータ、駆動電圧Ｖおよび振動子駆動時間ｔが読み取られる。次いで振動子６の駆動開始に際し、駆動周波数信号の出力モードとして第１モードを指示する（ＳＴ２２）。これにより、駆動周波数信号出力部１８が振動子駆動部１０に対して駆動周波数信号を出力する際には、第１モードにしたがって、指令周波数信号出力部１７から出力された指令周波数と同じ周波数の信号が出力される。
【００３５】
すなわち、駆動周波数信号出力部１８から振動子駆動部１０に対して基本周波数ｆ０に周波数オフセットαを加算した駆動周波数ｆが出力され、この駆動周波数ｆおよび駆動電圧Ｖにて振動子６が駆動される（ＳＴ２３）。図５（ａ）は、駆動開始のタイミングを示しており、押圧荷重が上昇して所定ボンディング荷重Ｌで安定したタイミングｔ０にて、このボンディング荷重Ｌに対応した周波数オフセットα（図３参照）を基本周波数ｆ０に加算した駆動周波数ｆにて駆動が開始される。ここで、指令周波数信号出力部１７は、ボンディング動作における振動子６の駆動開始時に駆動周波数信号出力部１８から出力される駆動周波数信号の周波数を、基本周波数ｆ０と当該ボンディング動作における押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定する駆動開始時周波数設定手段となっている。
【００３６】
そしてこの駆動状態において、検出部１３により電流Ｉを検出し（ＳＴ２４）、予めしきい値電流として設定された所定電流値以上の電流が検出されたか否かを判定する（ＳＴ２５）。ここで、所定電流値に到達していなければ振動子６が安定した駆動状態にないと判断し、（ＳＴ２３）に戻って上述の駆動周波数ｆでの振動子６の駆動を継続し、また所定電流値に到達している場合には位相同期ループによる周波数追従機能が正常に作動する状態にあると判断して、モード指示部１６ｄによって駆動周波数信号の出力モードとして第２モードを指示する（ＳＴ２６）。
【００３７】
これにより、駆動周波数信号出力部１８が振動子駆動部１０に対して駆動周波数信号を出力する際には、第２モードにしたがって、指令周波数信号出力部１７から出力された指令周波数に位相比較部１５の比較結果に基づく補正分を加えた補正後周波数が駆動周波数信号として出力されるようになる。
【００３８】
すなわち、検出部１３によって検出された電流と電圧との間の位相差に応じた補正を加えた駆動周波数にて振動子６を駆動する（ＳＴ２７）。この後、振動子駆動時間ｔがタイムアップしたか否かを判定し（ＳＴ２８）、タイムアップを確認したならば振動子６の駆動を停止する（ＳＴ２９）。これにより、ボンディング動作が終了する。
【００３９】
図６は、同一の振動子６を用いてボンディングを行った場合の、検出部１３によって検出された電圧と電流に基づいて求められたインピーダンスＺと駆動周波数ｆとの関係を示すグラフである。ここで、極小のインピーダンスＺを与える周波数は、共振周波数を示している。図６（ａ）は、押圧荷重を変動させた場合の共振周波数の変動を示している。
【００４０】
すなわち、無負荷状態におけるインピーダンスＺは破線に示すグラフで表され、このときの共振周波数は基本周波数ｆ０となる。この振動子６を、ボンディング荷重Ｌで使用した場合には、インピーダンスＺは実線に示すグラフで表され、このときの負荷共振周波数ｆ１は、基本周波数ｆ０に前述の周波数オフセットαを加算した値となっている。
【００４１】
このように振動子６の駆動開始に際して、ボンディング荷重Ｌに対応した周波数オフセットαを加算して負荷共振周波数に相当する自走周波数にて駆動を開始することにより、位相同期ループによる周波数追従可能範囲が限定されている場合にあっても、追従対象の共振周波数に駆動周波数を正しく追従させることができる。以上により、振動子６の駆動に要する電力の伝達損失を極小にすることができる。
【００４２】
すなわち、図６（ａ）に示すように、基本周波数ｆ０を自走周波数とした場合において、追従可能範囲［０］の範囲内に負荷共振周波数ｆ１が含まれず正常な発振ができないような場合にあっても、周波数オフセットαを加算することにより変更された追従可能範囲［１］には負荷共振周波数ｆ１が含まれるようになり、確実な周波数追従が実現される。
【００４３】
また、振動子６とボンディングツール７とで構成される振動系の特性によっては、図６（ｂ）に示すように、正しい追従対象の負荷共振周波数ｆ１以外にも副次の共振周波数ｆ’１が存在する場合がある。このような場合に前述のように基本周波数ｆ０を自走周波数とすると、追従可能範囲［０］に副次の共振周波数ｆ’１が含まれている場合には、本来追従対象としていない共振周波数に追従してしまい、正しい発振状態が得られない。このような場合にあっても、周波数オフセットαを加算することにより、共振周波数ｆ’を含まない追従可能範囲［１］に負荷共振周波数ｆ１が含まれるようになり、確実な周波数追従が実現される。
【００４４】
また、ボンディング動作開始直後において振動子６に正常に電流が流れない不整定時間においては、第１モードによって常に指令周波数通りの駆動周波数によって振動子６が駆動される。したがって、振動子６に電流が流れない不整定時間において位相同期ループが閉じていることによる不規則発振が発生せず、不規則発振に起因する動作エラーを排除して、正常なボンディング動作を実行することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、無荷重状態での共振周波数を示す基本周波数および負荷状態での負荷発振時における負荷共振周波数と押圧荷重との関係を記憶手段に記憶させておき、ボンディング動作における振動子の駆動開始時に駆動周波数信号出力部から出力される駆動周波数信号の周波数を、基本周波数と当該ボンディング動作における押圧荷重に対応した負荷共振周波数とに基づいて設定することにより、荷重負荷によって振動子の共振周波数が大きく変化した場合にあっても、所望の振動モードの共振周波数に確実に追従し、安定したボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の駆動周波数信号出力処理のフローチャート
【図３】本発明の一実施の形態のボンディング装置の周波数オフセットデータの説明図
【図４】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置によるボンディング動作時振動子駆動処理のフローチャート
【図５】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング方法における振動子駆動タイミングを示すチャート図
【図６】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
２基板
３電子部品
５ホーン
６振動子
７ボンディングツール
１０振動子駆動部
１３検出部
１５位相比較部
１６制御部
１６ｄモード指示部
１７指令周波数信号出力部
１８駆動周波数信号出力部
２３駆動パラメータ記憶部
２４検出値記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic bonding apparatus and an ultrasonic bonding method for bonding an object to be bonded by applying ultrasonic vibration to a bonding target such as an electronic component or an electrode bonding wire.
[0002]
[Prior art]
As a method for bonding an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate, a method using ultrasonic bonding is known. In this method, ultrasonic vibration is applied to the electronic component while pressing the electronic component against the surface to be joined, and the joining surface is brought into close contact by causing the joining surface to vibrate minutely to generate friction. In this ultrasonic bonding, a load and ultrasonic vibration are applied to an electronic component by a bonding tool including a vibrator as a vibration applying unit.
[0003]
In order to efficiently perform bonding with stable quality in ultrasonic bonding, it is possible to generate strong vibration by mechanically resonating the drive frequency of the vibrator with the natural vibration frequency of the vibration system of the bonding tool. desirable. Since the resonance frequency for generating the mechanical resonance is different for each bonding tool, it is necessary to obtain the resonance frequency for each individual. This resonance frequency detection is generally detected by driving the vibrator in a no-load state where the bonding tool is in the air. When the bonding operation is started, this resonance frequency is set as the free-running frequency of the vibrator.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the resonance frequency of the vibration system composed of the vibrator and the bonding tool may fluctuate greatly depending on the load applied during bonding, and the resonance frequency in a load state in which a pressing load is applied to the bonding tool during the actual bonding process. In some cases, the resonance frequency is significantly different from the above-described resonance frequency in the no-load state, and is out of the frequency followable range or erroneously follows a frequency other than the desired vibration mode.
[0005]
For this reason, the drive frequency of the vibrator cannot be made to follow the resonance frequency that fluctuates after the bonding operation starts, and bonding cannot be performed, or as a result of incorrectly following a frequency other than the desired vibration mode, bonding failure occurs. There was a problem.
[0006]
Accordingly, the present invention provides an ultrasonic bonding apparatus and an ultrasonic bonding device that can reliably follow the resonance frequency of a desired vibration mode and perform stable bonding even when the resonance frequency of the vibrator greatly changes due to a load. An object is to provide a sonic bonding method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic bonding apparatus according to claim 1, wherein the bonding apparatus is an electronic component that is bonded to a surface to be bonded while applying a load and ultrasonic vibration to a bonding target, and a bonding tool that contacts the bonding target; A pressing unit that presses the bonding tool against the surface to be bonded via the object to be bonded, a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool, and a vibration that supplies electric power for driving the vibrator. A slave drive unit, a drive frequency signal output unit that outputs a drive frequency signal for instructing the drive frequency of the transducer to the transducer drive unit, and the bonding tool drives the transducer in a no-load state. A vibrator in a load state in which a pressing load by the pressing means is applied to the bonding tool and a fundamental frequency indicating a resonance frequency during air oscillation Storage means for storing the relationship between the load resonance frequency and the pressing load at the time of driving load oscillation, and the frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit at the start of driving of the vibrator in the bonding operation, Drive start frequency setting means for setting based on a fundamental frequency and a load resonance frequency corresponding to the pressing load in the bonding operation.
[0008]
The ultrasonic bonding method according to claim 2, wherein a bonding tool that comes into contact with an object to be bonded, a pressing unit that presses the bonding tool against a surface to be bonded via the object to be bonded, and an ultrasonic wave applied to the bonding tool. A vibrator for applying vibration, a vibrator driving unit that supplies power for driving the vibrator, and a driving frequency signal for instructing the driving frequency of the vibrator to the vibrator driving unit is output. An ultrasonic bonding method using an ultrasonic bonding apparatus provided with a driving frequency signal output unit, wherein the bonding tool drives a vibrator in a no-load state and a fundamental frequency indicating a resonance frequency during air oscillation and the bonding tool Load resonance during load oscillation that drives the vibrator in a load state in which a pressing load is applied by the pressing means The relationship between the wave number and the pressing load is stored in the storage means, and the frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit at the start of driving of the vibrator in the bonding operation is set to the basic frequency and the bonding operation. Is set based on the load resonance frequency corresponding to the pressing load.
[0009]
According to the present invention, the basic frequency indicating the resonance frequency in the no-load state and the relationship between the load resonance frequency and the pressing load at the time of load oscillation in the load state are stored in the storage means, and the vibration of the vibrator in the bonding operation is stored. By setting the frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit at the start of driving based on the fundamental frequency and the load resonance frequency corresponding to the pressing load in the bonding operation, the resonance of the vibrator due to the load load Even when the frequency changes greatly, it is possible to reliably follow the resonance frequency of the desired vibration mode and perform stable bonding.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of drive frequency signal output processing of the ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of frequency offset data of the bonding apparatus according to the embodiment of the invention, FIG. 4 is a flowchart of the vibrator driving process during bonding operation by the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the invention, and FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the driving frequency and the impedance of the ultrasonic bonding apparatus according to one embodiment of the present invention.
[0011]
First, the configuration of the ultrasonic bonding apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a substrate 2 is placed on the bonding stage 1. On the upper surface of the substrate 2 that is the bonded surface, the electronic component 3 that is the bonding target is mounted by ultrasonic bonding. A bonding mechanism 4 is disposed above the bonding stage 1. The bonding mechanism 4 has a structure in which a bonding tool 7 is held in an elevating block 8 that is moved up and down by an elevating mechanism unit 9 driven by a head driving unit 12.
[0012]
The bonding tool 7 is configured by attaching a vibrator 6 to the end of a horn 5 that is elongated in the lateral direction. Driving the vibrator 6 gives ultrasonic vibration to the bonding tool 7. The lower surface of the central portion of the horn 5 is provided with a bonding operation portion 5a protruding downward. By bringing the bonding operation portion 5a into contact with the upper surface of the electronic component 3 and vacuuming it from an adsorption hole (not shown). The electronic component 3 is held in the joining portion 5a.
[0013]
By driving the vibrator 6, longitudinal vibrations of ultrasonic waves are applied to the horn 5, and the ultrasonic vibrations are transmitted to the electronic component 3 through the bonding action part 5 a. The horn 5 is supported at both ends by a holding member 8 a at a position corresponding to a node of standing wave vibration generated by the vibrator 6, and loss caused by transmission of vibration induced in the horn 5 to the lifting block 8. Is to prevent as much as possible.
[0014]
In a state where the electronic component 3 is attracted and held by the bonding operation portion 5a, the elevating mechanism unit 9 is driven to lower the bonding tool 7, and the electronic component 3 is pressed against the substrate 2 with a predetermined load. Then, by driving the vibrator 6 in this state, the electronic component 3 is pressure-bonded to the substrate 2 that is the surface to be joined by the action of the load and ultrasonic vibration. The elevating mechanism unit 9 is a pressing unit that presses the bonding tool 7 against the substrate 2 via the electronic component 3.
[0015]
Next, a drive circuit that drives the vibrator 6 and a control system that controls the drive circuit will be described. The ultrasonic bonding apparatus shown in the present embodiment has a frequency tracking function of a phase locked loop type, and the driving frequency of the vibrator 6 so that the phase difference between the voltage and current of the vibrator 6 becomes a predetermined magnitude. By controlling the above, the frequency of the ultrasonic vibration generated by the vibrator 6 can be made to follow the resonance frequency of the bonding tool 7.
[0016]
Even when the frequency tracking function is provided as described above, since it is necessary to instruct the driving frequency for each bonding tool at the start of driving, the driving frequency (free-running frequency when driving the vibrator 6 is started). ) Is preset. As the free-running frequency, a resonance frequency at the time of air oscillation in which no load is applied to the bonding tool is generally used. The resonance frequency in the no-load state has a characteristic as a fundamental frequency unique to each individual bonding tool, and is registered as data for each type and each solid.
[0017]
In the ultrasonic bonding apparatus according to the present embodiment, the relationship between the load resonance frequency and the pressing load at the time of load oscillation that drives the vibrator in a load state in which the pressing load is applied to the bonding tool together with the data on the basic frequency described above. The data shown is also stored in the storage means, and the drive frequency (self-running frequency) output from the drive frequency signal output unit at the start of driving of the vibrator is set to the basic frequency and the load corresponding to the pressing load in the bonding operation. The frequency is set based on the resonance frequency.
[0018]
First, the drive circuit for the vibrator 6 will be described. The vibrator drive unit 10 is a driver that causes the vibrator 6 to generate ultrasonic vibrations. When the drive voltage V and the drive frequency f are commanded, the power for driving the vibrator 6 according to these commands is obtained. Supply. Here, the drive voltage V and the drive frequency f are command parameters that respectively determine the power and frequency of the ultrasonic vibration output from the vibrator 6. The drive voltage V is instructed from the drive voltage instruction unit 16f of the control unit 16, and the drive frequency f is instructed from the drive frequency signal output unit 18 to the vibrator drive unit 10 as a drive frequency signal.
[0019]
The detecting unit 13 detects the driving voltage (USV) of the vibrator 6 by detecting the voltage between the two connection terminals of the vibrator 6 driven by the vibrator driving unit 10, and the voltage between both ends of the resistor. By detecting this, the drive current (USI) of the vibrator 6 is detected. The phase comparison unit 15 compares the voltage and current phases detected by the detection unit 13. The comparison result is output to the drive frequency signal output unit 18.
[0020]
When the drive frequency signal output unit 18 instructs the vibrator drive unit 10 to issue a drive frequency signal, the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 is compared with the comparison result (the voltage and current levels). A signal having a drive frequency that takes into account a correction amount (correction frequency) according to the phase difference is commanded. Here, a correction frequency approximately proportional to the phase difference is output by an analog circuit, and this correction frequency is added to the command frequency. With this phase-locked loop circuit, the vibrator driving unit 10 supplies power to the vibrator 6 with a driving frequency that follows the resonance frequency of the bonding tool 7.
[0021]
Here, the command frequency is reference data for determining the drive frequency, and is set in advance based on the basic frequency f0. In setting the command frequency, two types of setting patterns can be selected. That is, there are a case where the basic frequency f0 itself is used as the command frequency and a case where a frequency obtained by adding a frequency offset described later to the basic frequency f0 is used as the command frequency, which can be selectively used as necessary. In the present embodiment, a setting pattern for adding a frequency offset to the basic frequency f0 as a command frequency will be described.
[0022]
The instruction of the command frequency is performed when the frequency instruction unit 16e of the control unit 16 reads data such as the basic frequency f0 and the frequency offset from the drive parameter storage unit 23 and instructs the command frequency signal output unit 17 to instruct the command frequency. The command frequency signal output unit 17 outputs a command frequency signal to the drive frequency signal output unit 18 in accordance with the instruction from the frequency instruction unit 16e. Here, the command frequency signal output unit 17 outputs the frequency obtained by adding the frequency offset to the basic frequency f0 as the command frequency to the drive frequency signal output unit 18 as described above.
[0023]
When the driving frequency signal output unit 18 outputs a driving frequency signal to the vibrator driving unit 10, it can output in accordance with an output mode selected and instructed from a plurality of different output modes. Yes. These output modes include an output mode (first mode) for performing frequency tracking with the above-described phase-locked loop circuit closed, and opening the phase-locked loop circuit to turn off the frequency tracking function. The output mode (second mode) is included. These output mode instructions are given by the mode instruction section 16d of the control section 16.
[0024]
Here, the relationship between the drive frequency output signal for instructing the drive frequency and the output mode will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a drive frequency signal output process when the drive frequency signal output unit 18 outputs a drive frequency signal to the vibrator drive unit 10.
[0025]
First, a command frequency signal is read from the command frequency signal output unit 17 and an output mode command is read from the mode command unit 16d (ST1). Next, the output mode is determined (ST2). Here, in the first mode, a signal having the same frequency as the command frequency is output to the vibrator drive unit 10 as a drive frequency signal (ST3).
[0026]
In the second mode, the following processing is performed. First, the comparison result of the phase comparison unit 15 is read (ST4). Based on the comparison result, a correction frequency is obtained (ST5). That is, the correction frequency corresponding to the phase difference between the voltage and current is obtained from the correction data for frequency tracking stored in the drive frequency signal output unit 18, and the corrected frequency signal obtained by adding this correction to the command frequency is driven. Output as a frequency signal (ST6). By specifying the output mode in this way, it is possible to select on / off of the frequency tracking function.
[0027]
Next, the control system will be described. The control unit 16 is a bonding control unit that controls the entire bonding operation, and includes processing functions described in the following units. The head drive instruction unit 16 a controls the head drive unit 12 that drives the lifting mechanism unit 9. The detection value writing processing unit 16 b performs processing for writing the detection data of the detection unit 13 in the detection value storage unit 24. The analog data of the voltage and current detected by the detection unit 13 are converted into effective values by the conversion unit 14 and further converted into digital data. The detected value writing processing unit 16b performs data processing on these digital data, thereby writing data in the detected value storage unit 24 in a predetermined data format.
[0028]
The calculation unit 16 c performs various calculation processes such as a calculation for processing the data stored in the detection value storage unit 24. Based on the bonding operation program stored in the program storage unit 22, the mode instruction unit 16d instructs the drive frequency signal output unit 18 in the output mode. The frequency instruction unit 16 e reads out the frequency parameter from the various parameters stored in the drive parameter storage unit 23 and instructs the command frequency signal output unit 17 about the necessary frequency. The drive voltage instruction unit 16 f instructs the drive voltage V to the vibrator drive unit 10. The frequency measuring unit 16g measures the fundamental frequency and the load resonance frequency of the vibrator 6 driven by the vibrator driving unit 10 by counting the frequency of the driving voltage USV of the vibrator 6.
[0029]
The operation / input unit 20 is an input means such as a keyboard and a mouse, and inputs operation commands and data. The display unit 21 is a display panel such as a CRT, and displays a guidance screen during data input and operation. The program storage unit 22 stores various operation programs and processing programs such as bonding operations and basic frequency detection processing.
[0030]
The drive parameter storage unit 23 drives the vibrator 6 for bonding such as a basic frequency f0 indicating a resonance frequency when the bonding tool is oscillated in the air, frequency offset data described later, drive voltage V, and vibrator drive time t. Various drive parameters used for executing operations and various processes are stored. The drive parameter storage unit 23 is a storage unit that stores the relationship between the fundamental frequency f0, the load resonance frequency, and the pressing load. The inspection value storage unit 24 stores current and voltage detection data detected by the detection unit 13.
[0031]
Next, frequency offset data will be described with reference to FIG. The frequency offset data is data determined based on the relationship between the load resonance frequency and the pressing load, and is obtained by an actual calculation or an approximate calculation using an empirical value. The actual measurement may be performed by connecting a well-known frequency counter or the like, but it is more convenient and desirable to use the frequency measurement unit 16g. By giving this frequency offset data, the resonance frequency under various bonding conditions can be estimated in advance, and this estimated resonance frequency can be used as a free-running frequency. In the present embodiment, the frequency offset data is stored in two types of data formats.
[0032]
That is, as shown in FIG. 3A, for each bonding load (L1, L2,...), The difference between the actually measured load resonance frequency (f1, f2,...) And the basic resonance frequency (frequency offset α1, α2,. .) May be used as a data table stored in advance, and as shown in FIG. 3B, the bonding load L within a predetermined load range (L (a) to L (b)). And an approximate expression (f = F (f0, kL), f0: fundamental frequency, k: slope of the straight line) that approximates the relationship between the resonance frequency f and the load resonance frequency f based on empirical values. ing.
[0033]
The data table method has an advantage that if a bonding load is specified, a corresponding frequency offset value can be obtained immediately. Further, the method using the approximate expression has an advantage that the free-running frequency can be set without actually measuring the resonance frequency within a certain bonding load range.
[0034]
Next, the vibrator driving process during the bonding operation will be described with reference to FIGS. First, vibrator drive parameters are read from the parameter storage unit 23 (ST21). Thereby, the fundamental frequency f0, frequency offset data, drive voltage V, and transducer drive time t are read. Next, when the driving of the vibrator 6 is started, the first mode is instructed as an output mode of the driving frequency signal (ST22). Thus, when the drive frequency signal output unit 18 outputs a drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, the same frequency as the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 according to the first mode. A signal is output.
[0035]
That is, the driving frequency f obtained by adding the frequency offset α to the basic frequency f0 is output from the driving frequency signal output unit 18 to the vibrator driving unit 10, and the vibrator 6 is driven by the driving frequency f and the driving voltage V. (ST23). FIG. 5A shows the drive start timing, and the frequency offset α (see FIG. 3) corresponding to the bonding load L is obtained at the timing t0 when the pressing load increases and is stabilized at the predetermined bonding load L. Driving is started at a driving frequency f added to the basic frequency f0. Here, the command frequency signal output unit 17 corresponds the frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit 18 at the start of driving of the vibrator 6 in the bonding operation to the basic frequency f0 and the pressing load in the bonding operation. The driving start frequency setting means is set based on the load resonance frequency.
[0036]
In this driving state, the detection unit 13 detects the current I (ST24), and determines whether a current equal to or greater than a predetermined current value set in advance as a threshold current is detected (ST25). Here, if the predetermined current value has not been reached, it is determined that the vibrator 6 is not in a stable driving state, the process returns to (ST23), and the driving of the vibrator 6 at the driving frequency f described above is continued. If the current value has been reached, it is determined that the frequency tracking function by the phase-locked loop is operating normally, and the mode indication unit 16d instructs the second mode as the drive frequency signal output mode (ST26). ).
[0037]
Thereby, when the drive frequency signal output unit 18 outputs a drive frequency signal to the vibrator drive unit 10, the phase comparison unit is added to the command frequency output from the command frequency signal output unit 17 according to the second mode. The corrected frequency obtained by adding the correction amount based on the 15 comparison results is output as the drive frequency signal.
[0038]
That is, the vibrator 6 is driven at a drive frequency to which correction according to the phase difference between the current and voltage detected by the detection unit 13 is added (ST27). Thereafter, it is determined whether or not the vibrator driving time t has expired (ST28), and if the time has been confirmed, the driving of the vibrator 6 is stopped (ST29). Thereby, the bonding operation is completed.
[0039]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the impedance Z obtained based on the voltage and current detected by the detection unit 13 and the driving frequency f when bonding is performed using the same vibrator 6. Here, the frequency that gives the minimum impedance Z indicates the resonance frequency. Fig.6 (a) has shown the fluctuation | variation of the resonant frequency at the time of changing a pressing load.
[0040]
That is, the impedance Z in the no-load state is represented by a graph indicated by a broken line, and the resonance frequency at this time is the fundamental frequency f0. When this vibrator 6 is used with the bonding load L, the impedance Z is represented by a graph shown by a solid line, and the load resonance frequency f1 at this time is a value obtained by adding the above-described frequency offset α to the basic frequency f0. It has become.
[0041]
As described above, when the vibrator 6 starts to be driven, the frequency offset α corresponding to the bonding load L is added and the driving is started at the free-running frequency corresponding to the load resonance frequency. Even when the drive frequency is limited, the drive frequency can correctly follow the resonance frequency to be tracked. As described above, the transmission loss of power required for driving the vibrator 6 can be minimized.
[0042]
That is, as shown in FIG. 6A, when the fundamental frequency f0 is a free-running frequency, the load resonance frequency f1 is not included in the followable range [0] and normal oscillation cannot be performed. Even in this case, the load resonance frequency f1 is included in the followable range [1] changed by adding the frequency offset α, and reliable frequency tracking is realized.
[0043]
Further, depending on the characteristics of the vibration system composed of the vibrator 6 and the bonding tool 7, as shown in FIG. 6B, in addition to the load resonance frequency f1 to be correctly followed, the secondary resonance frequency f′1. May exist. In this case, assuming that the fundamental frequency f0 is the free-running frequency as described above, if the secondary resonance frequency f′1 is included in the followable range [0], the resonance frequency that is not originally targeted for tracking. The correct oscillation state cannot be obtained. Even in such a case, by adding the frequency offset α, the load resonance frequency f1 is included in the followable range [1] not including the resonance frequency f ′, and reliable frequency tracking is realized. The
[0044]
In addition, during the indefinite time during which current does not normally flow through the vibrator 6 immediately after the start of the bonding operation, the vibrator 6 is always driven at the drive frequency according to the command frequency in the first mode. Therefore, irregular oscillation due to the phase-locked loop being closed does not occur during the irregular time when no current flows through the vibrator 6, and normal operation is performed by eliminating operation errors caused by irregular oscillation. can do.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, the basic frequency indicating the resonance frequency in the no-load state and the relationship between the load resonance frequency and the pressing load at the time of load oscillation in the load state are stored in the storage means, and the vibration of the vibrator in the bonding operation is stored. By setting the frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit at the start of driving based on the fundamental frequency and the load resonance frequency corresponding to the pressing load in the bonding operation, the resonance of the vibrator due to the load load Even when the frequency changes greatly, it is possible to reliably follow the resonance frequency of the desired vibration mode and perform stable bonding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of drive frequency signal output processing of the ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of frequency offset data of the bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart of vibrator driving processing during bonding operation by the ultrasonic bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a chart showing transducer drive timing in the ultrasonic bonding method of one embodiment. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the drive frequency and impedance of the ultrasonic bonding apparatus of one embodiment of the present invention.
2 Substrate 3 Electronic component 5 Horn 6 Vibrator 7 Bonding tool 10 Vibrator drive unit 13 Detection unit 15 Phase comparison unit 16 Control unit 16d Mode instruction unit 17 Command frequency signal output unit 18 Drive frequency signal output unit 23 Drive parameter storage unit 24 Detection value storage

Claims

An electronic component bonding apparatus that crimps a bonding target to a surface to be bonded while applying a load and ultrasonic vibration to the bonding target, a bonding tool that contacts the bonding target, and the bonding tool through the bonding target A pressing unit that presses against a surface to be bonded, a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool, a vibrator driving unit that supplies electric power for driving the vibrator, and the vibrator driving unit. A driving frequency signal output unit for outputting a driving frequency signal for instructing a driving frequency of the vibrator, a fundamental frequency indicating a resonance frequency at the time of aerial oscillation in which the bonding tool drives the vibrator without load, and Load resonance frequency at the time of load oscillation for driving the vibrator in a load state where the pressing load by the pressing means is applied to the bonding tool Storage means for storing the relationship between the pressing load and the frequency of the driving frequency signal output from the driving frequency signal output unit at the start of driving of the vibrator in the bonding operation, the basic frequency and the pressing in the bonding operation. An ultrasonic bonding apparatus comprising: drive start frequency setting means for setting based on a load resonance frequency corresponding to a load.

Bonding tool that comes into contact with the object to be bonded, pressing means for pressing the bonding tool against the surface to be bonded via the object to be bonded, a vibrator that applies ultrasonic vibration to the bonding tool, and the vibrator A transducer drive unit that supplies power for driving the drive, and a drive frequency signal output unit that outputs a drive frequency signal for instructing the transducer drive unit the drive frequency of the transducer An ultrasonic bonding method using a sonic bonding apparatus, wherein the bonding tool is loaded with a basic frequency indicating a resonance frequency during aerial oscillation in which an oscillator is driven without load and a pressing load applied by the pressing means to the bonding tool. The storage means stores the relationship between the load resonance frequency and the pressing load during load oscillation that drives the vibrator in the load state The frequency of the drive frequency signal output from the drive frequency signal output unit at the start of driving of the vibrator in the bonding operation is set to the basic frequency and the load resonance frequency corresponding to the pressing load in the bonding operation. An ultrasonic bonding method comprising: setting based on: