CN109382580A - 超声波接合夹具、超声波接合方法和接合结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供超声波接合夹具、超声波接合方法和接合结构。超声波接合夹具包括多个突起和形成在该突起的基端之间的突起之间平面部，所述突起的位于振动方向的侧面具有锥形面，在所述锥形面中，所述突起的顶端处的切线相对于所述振动方向的斜度大于所述突起的基端处的切线相对于所述振动方向的斜度。

Description

超声波接合夹具、超声波接合方法和接合结构

技术领域

本发明涉及超声波接合夹具、超声波接合方法和接合结构。

背景技术

在超声波接合中，金属板与金属制的基材重叠地放置在支承台上。在该状态下，一边利用超声波接合夹具按压金属板，一边使超声波接合夹具以预定的频率沿着水平方向进行超声波振动。由此，超声波接合夹具的按压力和超声波振动作用于金属板与基材的对置面。其结果，除去金属表面的氧化物和其它污垢。此外，利用由按压力和超声波振动所产生的摩擦发热来进行金属原子之间的结合。

国际公开公报第2013/105361号(第9页、图2)中公开的触头(超声波接合夹具)在与电极层压件(金属板)抵接的加工面上具有配置成格子状的多个突起。在多个突起中的配置在最外周的突起的轮廓线上，以具有半径R的圆弧的方式设置倒角，所述圆弧在其一个方向的外部尺寸为A时，满足R≥A/6。由此，抑制了因超声波接合导致的电极层压件的破损。

在国际公开公报第2013/105361号的技术中，一边利用触头的加工面中的多个突起来按压电极层压件，一边在突起的顶端部咬入电极层压件的状态下实施超声波振动。因此，当突起相对于电极层压件相对振动时，利用由振动从突起的振动方向两侧的侧面作用的力，电极层压件成分(金属板成分)被朝向上方推升。因此，由振动产生且作用于电极层压件与基材的对置面的力变小。其结果，特别是在电极层压件为薄膜时，电极层压件与基材的接合强度下降。

发明内容

本发明的一个目的在于提供超声波接合夹具、超声波接合方法和接合强度高的接合结构，能够将由振动产生且作用于金属板与金属制的基材的对置面的力保持为较大的状态。

本发明一个方式的超声波接合夹具(本接合夹具)包括：多个突起；以及突起之间平面部，形成在所述突起的基端之间，所述突起的位于振动方向的侧面具有锥形面，在所述锥形面中，所述突起的顶端处的切线相对于所述振动方向的斜度大于所述突起的基端处的切线相对于所述振动方向的斜度。

在本接合夹具中，突起的位于振动方向的侧面具有锥形面。在该锥形面中，突起的顶端处的切线相对于突起的振动方向的斜度较大。由此，在突起的顶端咬入金属板的状态下，可以使突起的位于振动方向的侧面的顶端侧朝向上方推升金属板的成分的量较少。此外，在该锥形面中，突起的基端处的切线相对于突起的振动方向的斜度较小。由此，突起的位于振动方向的侧面的基端侧将金属板的成分朝向下方按压而使其扩展。因此，位于突起的振动方向的金属板的成分的隆起变少。其结果，突起之间平面部容易接触金属板的表面。由此，可以将由振动产生且作用于金属板与金属制的基材的对置面的力保持为较大的状态。

在本接合夹具中，优选的是，所述锥形面在所述突起的基端侧具有连续的曲率。由此，通过使突起的基端侧的锥形面具有连续的曲率，在突起的顶端咬入金属板的状态，在突起的位于振动方向的侧面的基端侧和金属板之间，容易使金属板的成分大致均匀地扩展。其结果，能够抑制突起的位于振动方向的侧面处的金属板成分的隆起。因此，能够使突起之间平面部更容易地接触金属板的表面。

在本接合夹具中，优选的是，所述突起的沿着所述振动方向的侧面具有锥形面。因此，由于突起的顶端变小，所以突起容易咬入金属板。此外，在突起的顶端咬入金属板的状态下，可以使金属板的成分从突起的位于振动方向的侧面和金属板之间，环绕进入到突起的沿着振动方向的侧面和金属板之间。因此，可以在突起的位于振动方向的侧面与金属板之间抑制金属板的成分的隆起。

在本接合夹具中，优选的是，所述突起具有矩形的断面。由此，突起的断面为矩形。因此，可以利用突起的位于振动方向的侧面(例如两个侧面)，容易地向金属板传递振动。并且，可以利用突起的沿着振动方向的侧面(例如两个侧面)，使由突起的咬入而形成于金属板的凹部的体积变小。

在本接合夹具中，优选的是，所述突起在顶端具有平坦面。由此，可以利用突起之间平面部和突起的顶端的平坦面来按压金属板。因此，可以使按压力大致均等地作用于金属板。

在本接合夹具中，优选的是，所述突起的位于所述振动方向的所述侧面的顶端与所述振动方向垂直。由此，突起的位于振动方向的侧面的顶端与振动方向垂直。因此，可以利用突起的位于振动方向的侧面(例如两个侧面)，更容易地向金属板传递振动。

本发明一个方式的超声波接合方法(本接合方法)包括如下步骤：使厚度大于所述突起的高度的金属板与基材重叠；利用本接合夹具，朝向所述基材按压所述金属板；以及使所述超声波接合夹具振动。

按照本接合方法，突起的顶端未贯穿金属板而未与基材接触。因此，可以保持加工时的金属板的强度。此外，可以使形成在突起的基端之间的突起之间平面部接触金属板的表面。因此，由按压力和振动产生的力作用于金属板的宽广区域。因此，可以将金属板和基材良好地接合。

本发明一个方式的接合结构(本接合结构)包括金属板与金属制的基材的接合部，所述接合部在所述金属板的表面具备有底状的凹部，所述凹部的相对的侧面具有锥形面，在所述锥形面中，所述凹部的开口端处的切线相对于所述金属板的表面的斜度小于所述凹部的底端处的切线相对于所述金属板的表面的斜度。

按照本接合结构，有底状的凹部未贯穿金属板。因此，金属板与基材的接合区域变大。此外，凹部的相对的侧面具有锥形面。此外，凹部的开口端处的切线相对于金属板表面的斜度，小于凹部的底端处的切线相对于金属板表面的斜度。因此，凹部的占有体积变小。其结果，可以提高金属板和基材的接合强度。

在本接合结构中，优选的是，所述金属板和所述基材在相邻的所述凹部之间接合。由此，不仅在凹部，而且在相邻的凹部之间将所述金属板和所述基材接合。由此，金属板和基材的接合区域(接合部)大致均匀地接合。因此，能够进一步提高金属板和基材的接合强度。

附图说明

图1表示本发明实施方式1的超声波接合的原理。

图2A是表示实施方式1的超声波接合夹具亦即头部的结构的侧视图，图2B是表示所述头部的从下方观察的结构的平面图。

图3是表示形成于所述头部的突起的形状的立体图。

图4是图2A的圈出部A的放大图，是表示所述突起的第一壁部和第二壁部的形状的主视图。

图5A是表示一边使所述突起振动一边利用所述头部按压金属箔来对金属箔和汇流条进行超声波接合的状态的主视断面图，图5B是相同状态的侧视断面图。

图6A～6C是表示实施方式1的超声波接合中的突起的第一壁部与金属箔成分的隆起之间的关系的主视断面图。

图7A～7C是表示实施方式1的超声波接合中的突起的第一壁部与金属箔成分的隆起之间的关系的侧视局部断面图，是在突起之间平面部的位置处剖切的侧视断面图。

图8A是表示实施方式1的金属箔和汇流条的超声波接合的状态的主视断面图，图8B是表示超声波接合后的接合部的结构的主视断面图，图8C是表示从上方观察的超声波接合后的接合部的结构的平面图。

图9A是利用实施方式1的超声波接合而形成于金属箔表面的凹部的从上方观察的结构的平面图，图9B是图9A的A-A断面处的凹部的主视断面图，图9C是图9B的B-B断面处的凹部的侧视断面图。

图10A是表示本发明实施方式2的突起的形状的平面图，图10B是表示突起的第一壁部和第二壁部的形状的主视图，图10C是表示突起的第一壁部和第二壁部的形状的侧视图。

图11A是表示本发明实施方式3的突起的形状的平面图，图11B是表示突起的第一壁部和第二壁部的形状的主视图。

附图标记说明

1 头部(超声波接合夹具)

2 主体部

3 突起

4 突起之间平面部

5 环状平面部

10 金属箔(金属板)

10a 对置面

10b 隆起

11 汇流条(基材)

11a 对置面

12 接合部

13 凹部

13a 底面

13b 第一侧面

13c 第二侧面

14 凹部之间平坦部

15 环状平坦部

31 第一壁部(锥形面)

32 第二壁部(锥形面)

33 突起端面

34 垂直面部

103 突起

131 第一壁部(锥形面)

132 第二壁部

203 突起

231 第一壁部(锥形面)

232 第二壁部(锥形面)

F1 力

F2、F3 按压力

G 微小间隙

L1～L4 切线

W1、W2 宽度尺寸

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

以下，对本发明的超声波接合夹具、超声波接合方法和接合结构的实施方式进行说明。

(实施方式1)

参照图1至图9，对实施方式1的超声波接合夹具进行说明。以下，将图2A的纸面身前侧和图2B的纸面上侧设为超声波接合夹具的正面侧(前方侧)。此外，以下有时将上、下、左、右方向设为从前方侧观察超声波接合夹具时的上、下、左、右方向。

如图1所示，在超声波接合中，将金制、银制或铜制等的作为层压件的金属箔10(金属板)与金属制的汇流条11(基材)重叠地放置在支承台40上。在该状态下，一边利用安装于超声波接合机的头部1(超声波接合夹具)按压金属箔10，一边使头部1以预定的频率沿着水平方向进行超声波振动(以下有时仅称为“振动”)。由此，头部1的按压力和超声波振动作用于金属箔10的与汇流条11对置的对置面10a和汇流条11的与金属箔10对置的对置面11a。其结果，除去金属表面的氧化物和其它污垢，此外，利用由按压力和超声波振动所产生的摩擦发热来进行金属原子之间的结合。另外，本实施方式中使用的超声波接合机是以预定的频率沿着水平方向进行直线往返振动的头部1这样的普通的超声波接合机。因此，省略了与超声波接合机的结构和动作等相关的详细说明和图示。

首先，对头部1的结构进行说明。如图2A和图2B所示，头部1是铝合金制品或钛合金制品等金属制品。头部1主要具有圆筒状的主体部2、多个突起3和突起之间平面部4。突起3从主体部2的下端面朝向下方突出。突起之间平面部4形成在相邻的突起3的基端之间。多个突起3以交错格子状配置在主体部2的下端面的内径侧。另外，在图2A中，突起3表示为沿着左右方向等间隔配置。在上述图2A中，仅示意性表示了配置在主体部2的下端面的前后方向大致中央的突起3(参照图2B)。此外，突起之间平面部4的宽度可以在突起3的水平方向的宽度的1/2～2倍的范围内，优选在突起3的水平方向的宽度的3/4～5/4倍的范围内。

此外，在主体部2的下端面的外径侧形成有环状平面部5。环状平面部5遍布全周未配置突起3。环状平面部5与上述突起之间平面部4形成在同一平面上。

如图2B所示，突起3沿着头部1的振动方向在左右方向上排列。突起3包括第一壁部31(锥形面)、第二壁部32(锥形面)和突起端面33。第一壁部31构成一对侧面，该一对侧面配置成沿着与振动方向大致垂直的方向延伸且沿着振动方向相对。第一壁部31是突起3的位于振动方向的侧面。第二壁部32构成一对侧面，该一对侧面配置成与振动方向大致平行地(沿着振动方向)延伸，并且沿着与振动方向大致垂直的方向相对。第二壁部32是突起3的位于与振动方向大致垂直的方向的侧面。突起端面33配置在突起3的顶端。突起端面33构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。

如此，突起3呈包括第一壁部31、第二壁部32和突起端面33的截头四棱锥形。突起3的与主体部2的下端面平行的断面为矩形。此外，突起3的高度H设定为小于金属箔10的厚度T(参照图8A)。另外，突起3的高度H可以在5～200μm的范围内，优选在20～70μm的范围内。突起3的高度H可以在金属箔10的厚度T的1/4～9/10倍的范围内，优选在金属箔10的厚度T的1/3～4/5倍的范围内。另外，突起3的第一壁部31和第二壁部32具有大致相同的结构。因此，以下对第一壁部31进行说明而省略了第二壁部32的说明。

如图2A和图3所示，第一壁部31具有朝向突起3的顶端(下方、突起端面33)而顶端变细的锥形。此外，如图4所示，在第一壁部31中，突起3的顶端(突起端面33)处的切线L1相对于振动方向的斜度大于突起3的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度。另外，切线L1、L2的斜度是指切线L1、L2相对于主体部2的下端面(突起之间平面部4)的倾斜度。

换句话说，第一壁部31具有朝向突起3的内侧凹陷的形状，即，具有内凸的凹形。另外，切线L1、L2的斜度是切线L1、L2相对于主体部2的下端面的角度的绝对值。此外，第一壁部31在突起3的顶端侧具有相对于振动方向大致垂直形成的垂直面部34。第一壁部31构成为随着从垂直面部34朝向基端，相对于振动方向的倾斜角度阶段性变大，该倾斜角度是突起3的第一壁部31与主体部2的下端面所呈角度中的突起3外侧的角度。由此，第一壁部31整体呈大致四分之一圆弧状。另外，上述第一壁部31相对于振动方向的倾斜角度也可以是突起3的第一壁部31与主体部2的下端面所呈角度中的突起3内侧的角度。此时，随着从垂直面部34朝向基端，倾斜角度阶段性变小。

接着，说明使用头部1来接合金属箔10和汇流条11的超声波接合方法。如图5A所示，在突起3咬入金属箔10的状态下，向突起3施加负荷和振动。由此，借助配置成沿着振动方向相对的第一壁部31，由负荷和振动产生的力F1大致沿着振动方向作用于金属箔10。此外，利用突起端面33，按压力F2沿着大致铅直方向作用于金属箔10。另外，如图5B所示，第二壁部32是与振动方向平行地延伸的面。因此，上述力F1几乎未利用与振动方向大致垂直地相对配置的一对第二壁部32而作用于金属箔10。利用突起端面33，沿着大致铅直方向作用有按压力F2。如此，利用突起3的突起端面33，按压力F2沿着大致铅直方向作用于金属箔10。由此，能够有效地向金属箔10传递超声波振动。因此，可以除去金属箔10和汇流条11的金属表面的氧化物和其它污垢。其结果，能够容易地进行金属原子之间的结合。

使用头部1来接合金属箔10和汇流条11时，首先，如图6A所示，突起3成为咬入金属箔10的状态。在该状态下，利用沿着振动方向相对配置的第一壁部31，力F1沿着大致振动方向作用于金属箔10。其结果，金属箔10的成分沿着第一壁部31被朝向上方(突起3的基端侧)推升。由此，金属箔10形成有隆起10b。在此，在第一壁部31中，突起3的顶端侧的垂直面部34形成为与振动方向大致垂直。因此，在突起3咬入金属箔10的状态下，可以抑制以使第一壁部31将金属箔10的成分朝向上方推升的方式作用的力。另外，当突起3咬入金属箔10时，利用突起3的振动，在第一壁部31与金属箔10的表面之间形成有图6A～图6C所示的微小间隙G。此外，力F1未实质性地作用于第二壁部32与金属箔10的表面之间，该第二壁部32构成与振动方向大致垂直地相对配置的侧面。因此，上述部分未形成金属箔10的成分的隆起10b和微小间隙G，或者是即使形成也小到可以忽视的程度(参照图7A～图7C)。

接着，如图6B所示，如果突起3进一步咬入金属箔10，则金属箔10的成分的隆起10b抵接于第一壁部31，该第一壁部31随着从突起3的顶端侧的垂直面部34朝向基端，相对于振动方向的倾斜角度阶段性变大。即，金属箔10的成分沿着第一壁部31扩展于金属箔10的表面(参照图6B)。即，随着突起3不断咬入金属箔10，能够使金属箔10的成分的隆起10b逐渐变小。由此，在突起3咬入金属箔10的状态下，突起之间平面部4不会被金属箔10的成分的隆起10b妨碍，而是能够抵接于金属箔10的表面(参照图6C)。

此外，如图6A～图6C所示，第一壁部31构成为随着从突起3的顶端侧的垂直面部34朝向基端，相对于振动方向的倾斜角度阶段性变大。由此，随着突起3不断咬入金属箔10，由负荷和振动产生的力F1作用于金属箔10的方向不仅可以朝向大致振动方向，而且可以朝向大致铅直方向。由此，可以使由第一壁部31产生的力F1和由突起端面33产生的按压力F2一起作用于金属箔10的大致铅直方向。此外，突起3的第一壁部31(和第二壁部32)构成为随着从顶端侧的垂直面部34朝向基端，相对于振动方向的倾斜角度阶段性变大。由此，在从图6A所示的状态转移至图6C所示的状态的过程中，突起3容易咬入金属箔10。

此外，如图7A所示，在突起3咬入金属箔10的状态下，如上所述，金属箔10的成分沿着第一壁部31被朝向上方推升，金属箔10形成有隆起10b。在此，第一壁部31具有朝向顶端(下方)而顶端变细的锥形。因此，如图7B所示，如果突起3进一步咬入金属箔10，则可以使沿着面积小的第一壁部31的顶端侧部分被朝向上方推升的金属箔10的成分，沿着面积大的第一壁部31的基端侧部分在金属箔10的表面扩展。即，随着突起3不断咬入金属箔10，可以有效地使金属箔10的成分的隆起10b变小。由此，在突起3咬入金属箔10的状态下，可以使突起之间平面部4不被金属箔10的成分的隆起10b妨碍，而是能够抵接于金属箔10的表面(参照图7C)。

在此，针对突起3以所希望的深度咬入金属箔10的状态，利用表示该状态的图6C进行详细说明。在突起之间平面部4抵接于金属箔10的表面的状态下，在第一壁部31的顶端侧，突起3的垂直面部34配置成与振动方向大致垂直。因此，力F1主要作用于振动方向。其结果，金属箔10的成分难以被朝向上方推升。此外，第一壁部31的基端侧相对于振动方向的斜度变小，以便使第一壁部31的基端侧和突起之间平面部4连续。因此，力F1与由突起之间平面部4产生的按压力F3协同动作，主要作用于大致铅直方向。其结果，力F3和力F1将金属箔10的成分的隆起10b朝向下方按压而使其扩展。

此外，如图8A所示，突起3的高度H设定为小于金属箔10的厚度T。因此，突起3未贯穿金属箔10。由此，在突起3咬入金属箔10的状态下，可以利用突起之间平面部4和环状平面部5来按压金属箔10的表面。因此，可以利用头部1的主体部2的下端面的宽广范围，向金属箔10和汇流条11传递按压力和超声波振动。

按照本实施方式，头部1一边按压金属箔10一边振动，该金属箔10具有比突起3的高度H大的厚度T。因此，突起3的顶端未贯穿金属箔10而未与汇流条11接触。因此，可以保持加工时的金属箔10的强度。此外，在第一壁部31中，突起3的顶端处的切线L1相对于振动方向的斜度大。因此，在突起3的顶端咬入金属箔10的状态下，可以使突起3的位于振动方向的第一壁部31的顶端侧朝向上方推升金属箔10的成分的量变少。此外，在第一壁部31中，突起3的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度小。因此，突起3的位于振动方向的第一壁部31的基端侧将金属箔10的成分朝向下方按压而使其扩展。因此，位于突起3的振动方向的金属箔10的成分的隆起10b变少。其结果，突起之间平面部4不会被金属箔10的成分的隆起10b妨碍，而是容易抵接于金属箔10的表面。由此，能够将由振动产生且作用于金属箔10与汇流条11的对置面10a、11a的力保持为较大的状态。其结果，能够有效地使由按压力和振动产生的力作用于金属箔10，从而能够将金属箔10和汇流条11良好地接合。

此外，在突起3中，突起3的沿着振动方向的第二壁部32具有与第一壁部31相同的锥形。因此，由于突起3的顶端变小，所以突起3容易咬入金属箔10。此外，在突起3的顶端咬入金属箔10的状态下，可以使金属箔10的成分从突起3的位于振动方向的第一壁部31和金属箔10之间，环绕进入到突起3的沿着振动方向的第二壁部32和金属箔10之间。因此，可以使与第一壁部31的基端侧抵接的金属箔10的成分的量变少。其结果，能够抑制沿着第一壁部31形成的金属箔10的成分的隆起10b。

此外，突起3的断面为矩形。因此，容易利用突起3的位于振动方向的第一壁部31向金属箔10传递振动。并且，可以利用突起3的沿着振动方向的第二壁部32，使由突起3的咬入而形成于金属箔10的后述的凹部13的体积变小。

此外，突起3的顶端的突起端面33成为与主体部2的下端面大致平行的平坦面。因此，可以利用突起之间平面部4和突起3的顶端的突起端面33来按压金属箔10。因此，可以使按压力大致均等地作用于金属箔10。

此外，在突起3中，在第一壁部31的顶端侧形成有垂直面部34。由此，位于振动方向的第一壁部31的顶端与振动方向大致垂直。因此，可以利用突起3的位于振动方向的第一壁部31，更容易地向金属箔10传递振动。

接着，说明使用头部1的超声波接合所形成的金属箔10与汇流条11的接合结构。如图8B和图8C所示，在由头部1按压的金属箔10的表面，形成有略微凹陷的圆形的接合部12。接合部12形成有：多个有底状的凹部13、形成在相邻的凹部13之间的凹部之间平坦部14、以及环状平坦部15。环状平坦部15是未形成凹部13的部分，在凹部13的外径侧形成为遍布全周。

此外，如图9A所示，凹部13包括矩形的底面13a、一对第一侧面13b和一对第二侧面13c。一对第一侧面13b沿着振动方向相对。一对第二侧面13c沿着与振动方向大致垂直的方向相对。另外，第二侧面13c的宽度尺寸W1仅比第一侧面13b的宽度尺寸W2大出上述微小间隙G的宽度尺寸。如上所述，利用突起3的振动，在第一壁部31和金属箔10的表面之间形成微小间隙G。

此外，如图9B和图9C所示，第一侧面13b和第二侧面13c具有朝向底面13a(下方)而顶端变细的锥形。此外，在第一侧面13b和第二侧面13c中，凹部13的开口端处的切线L4相对于金属箔10表面的斜度小于凹部13的底端处的切线L3相对于金属箔10表面的斜度。另外，切线L3、L4的斜度是指切线L3、L4相对于金属箔10(凹部之间平坦部14)的表面的倾斜度。此外，第一侧面13b和第二侧面13c中的凹部13底端侧形成为与金属箔10的表面大致垂直。此外，第一侧面13b和第二侧面13c随着从凹部13的底端朝向开口端，相对于金属箔10的表面的倾斜角度阶段性变大，该倾斜角度是凹部13的第一侧面13b和第二侧面13c与金属箔10的表面所呈角度中的凹部13外侧的角度。由此，第一侧面13b和第二侧面13c整体呈大致四分之一圆弧状。另外，上述第一侧面13b和第二侧面13c相对于金属箔10的表面的倾斜角度也可以是凹部13的第一侧面13b和第二侧面13c与金属箔10的表面所呈角度中的凹部13内侧的角度。此时，随着从凹部13的底端朝向开口端，倾斜角度阶段性变小。

按照本实施方式，有底状的凹部13未贯穿金属箔10。因此，金属箔10与汇流条11的接合区域变大。此外，凹部13的彼此相对的一对第一侧面13b和彼此相对的一对第二侧面13c具有锥形。此外，在第一侧面13b和第二侧面13c中，凹部13的开口端处的切线L4相对于金属箔10表面的斜度小于凹部13的底端处的切线L3相对于金属箔10表面的斜度。因此，接合部12中的凹部13的占有体积变小。其结果，能够提高金属箔10与汇流条11的接合强度。

此外，在相邻的凹部13之间亦即由头部1的突起之间平面部4按压形成的凹部之间平坦部14、以及由头部1的环状平面部5按压形成的环状平坦部15处，接合金属箔10和汇流条11。因此，在接合部12中，金属箔10与汇流条11的接合区域大致均匀地接合。其结果，能够进一步提高金属箔10与汇流条11的接合强度。

(实施方式2)

接着，参照图10A～10C对实施方式2的超声波接合夹具进行说明。另外，与上述实施方式所示的组成部分相同的组成部分采用相同的附图标记，并且省略了重复的说明。

如图10A所示，代替实施方式1所示的头部1的突起3，实施方式2的头部(超声波接合夹具)包括突起103。如图10A所示，突起103包括第一壁部131(锥形面)、第二壁部132和突起端面133。第一壁部131构成一对侧面，该一对侧面配置成沿着振动方向相对。第一壁部131是突起103的位于振动方向的侧面。第二壁部132构成一对侧面，该一对侧面与振动方向大致平行地延伸，并且配置成沿着与振动方向大致垂直的方向相对。第二壁部132是突起103的位于与振动方向大致垂直的方向的侧面。突起端面133配置在突起103的顶端。突起端面133构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。

如此，突起103呈包括第一壁部131、第二壁部132和突起端面133的梯形板状。突起端面133的与主体部2的下端面平行的断面为矩形。此外，如图10C所示，从振动方向观察，第一壁部131为矩形。此外，如图10B所示，从与振动方向垂直的方向观察，第一壁部131呈朝向突起103的顶端(下方)而顶端变细的锥形。另外，从与振动方向垂直的方向观察，第二壁部132是大致梯形的面，并且构成与主体部2的下端面(突起之间平面部4)大致垂直的面。

如图10B所示，在第一壁部131中，突起103的顶端处的切线L1相对于振动方向的斜度大于突起103的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度。另外，切线L1、L2的斜度是指切线L1、L2相对于主体部2的下端面(突起之间平面部4)的倾斜度。此外，在第一壁部131中，突起103的顶端侧形成为与振动方向大致垂直。此外，第一壁部131随着从突起3的顶端朝向基端，相对于振动方向的倾斜角度阶段性变大，该倾斜角度是突起103的第一壁部131与主体部2的下端面所呈角度中的突起103外侧的角度。由此，第一壁部131整体呈大致四分之一圆弧状。另外，上述第一壁部131相对于振动方向的倾斜角度也可以是突起103的第一壁部131与主体部2的下端面所呈角度中的突起103内侧的角度。此时，随着从突起3的顶端朝向基端，倾斜角度阶段性变小。

按照本实施方式，头部1一边按压金属箔10一边振动，该金属箔10具有比突起103的高度H大的厚度T。此外，在第一壁部131中，突起103的顶端处的切线L1相对于振动方向的斜度大。因此，在突起103的顶端咬入金属箔10的状态下，可以使突起103的位于振动方向的第一壁部131的顶端侧朝向上方推升金属箔10的成分的量变少。此外，在第一壁部131中，突起103的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度小。因此，突起103的位于振动方向的第一壁部131的基端侧将金属箔10的成分朝向下方按压而使其扩展。因此，位于突起103的振动方向的金属箔10的成分的隆起10b变少。其结果，突起之间平面部4不会被金属箔10的成分的隆起10b妨碍，而是容易抵接于金属箔10的表面。由此，可以将由振动产生且作用于金属箔10与汇流条11的对置面10a、11a的力保持为较大的状态。其结果，能够有效地使由按压力和振动产生的力作用于金属箔10，从而能够将金属箔10和汇流条11良好地接合。

此外，如图10A和图10C所示，突起103的前后方向的厚度从顶端到基端大致均匀。因此，能够提高突起103的强度。

(实施方式3)

接着，参照图11A和图11B，对实施方式3的超声波接合夹具进行说明。另外，与上述实施方式所示的组成部分相同的组成部分采用相同的附图标记，并且省略了重复的说明。

如图11A和图11B所示，代替实施方式1所示的头部1的突起3，实施方式3的头部(超声波接合夹具)具有突起203。如图11A和图11B所示，突起203包括第一壁部231(锥形面)、第二壁部232(锥形面)和突起端面233。第一壁部231构成一对侧面，该一对侧面沿着与振动方向大致垂直的方向延伸，并且配置成沿着振动方向相对。第一壁部231是突起203的位于振动方向的侧面。第二壁部232构成一对侧面，该一对侧面与振动方向大致平行地延伸，并且配置成沿着与振动方向大致垂直的方向相对。第二壁部232是突起203的位于与振动方向大致垂直的方向的侧面。突起端面233配置在突起203的顶端。突起端面233构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。如此，突起203呈包括第一壁部231、第二壁部232和突起端面233的截头四棱锥形。突起203的与主体部2的下端面平行的断面为矩形。另外，突起203的第一壁部231和第二壁部232具有大致相同的结构。因此，以下对第一壁部231进行说明而省略了第二壁部232的说明。

如图11B所示，第一壁部231具有朝向突起203的顶端(下方、突起端面233)而顶端变细的锥形。此外，第一壁部231在突起203的顶端处的切线L1相对于振动方向的斜度大于突起203的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度。另外，切线L1、L2的斜度是指切线L1、L2相对于主体部2的下端面(突起之间平面部4)的倾斜度。

此外，在第一壁部231中，突起203的顶端侧形成为与振动方向大致垂直。此外，第一壁部231为四分之一圆弧状，该四分之一圆弧状具有以随着从突起203的顶端朝向基端而相对于振动方向的倾斜角度逐渐变大的方式连续的曲率，该倾斜角度是突起203的第一壁部231与主体部2的下端面所呈角度中的突起203外侧的角度。另外，上述第一壁部231相对于振动方向的倾斜角度也可以是突起203的第一壁部231与主体部2的下端面所呈角度中的突起203内侧的角度。此时，随着从突起203的顶端朝向基端，倾斜角度逐渐变小。

按照本实施方式，头部1一边按压金属箔10一边振动，该金属箔10具有比突起203的高度H大的厚度T。此外，在第一壁部231中，突起203的顶端处的切线L1相对于振动方向的斜度大。因此，在突起203的顶端咬入金属箔10的状态下，可以使突起203的位于振动方向的第一壁部231的顶端侧朝向上方推升金属箔10的成分的量变少。此外，在第一壁部231中，突起203的基端处的切线L2相对于振动方向的斜度小。因此，突起203的位于振动方向的第一壁部231的基端侧将金属箔10的成分朝向下方按压而使其扩展。因此，位于突起203的振动方向的金属箔10的成分的隆起10b变少。其结果，突起之间平面部4不会被金属箔10的成分的隆起10b妨碍，而是容易抵接于金属箔10的表面。由此，可以将由振动产生且作用于金属箔10与汇流条11的对置面10a、11a的力保持为较大的状态。其结果，能够有效地使由按压力和振动产生的力作用于金属箔10，从而能够将金属箔10和汇流条11良好地接合。

此外，在第一壁部231中，至少突起203的基端侧具有连续的曲率。因此，在突起203的顶端咬入金属箔10的状态下，在突起203的位于振动方向的第一壁部231的基端侧与金属箔10之间，容易大致均匀地扩展金属箔10的成分。其结果，可以抑制沿着第一壁部231的金属箔10的成分的隆起10b。因此，可以使突起之间平面部4更容易地接触金属箔10的表面。

以上利用附图对本发明的实施方式进行了说明。本发明的技术的具体结构并不限定于上述实施方式。可以在不脱离本发明要旨的范围内，对上述实施方式进行变更，也可以追加其它结构或工序。

例如，在上述实施方式中，头部1的主体部2的形状并不限定于圆筒状，可以根据与金属箔进行超声波接合的基材的形状而自由地构成。此外，与金属箔进行超声波接合的基材并不限定于汇流条，可以自由选择，例如可以是各种端子或电缆。

此外，在上述实施方式中，突起3、103、203的高度H小于金属箔10的厚度T。但是并不限定于此，只要可以使头部的下端面的突起之间平面部和环状平面部与金属箔的表面抵接，并且突起3、103、203不贯穿金属箔，则突起3、103、203的高度H也可以与金属箔的厚度大致相同。

此外，多个突起3、103、203配置成交错格子状。代替于此，多个突起3、103、203也可以配置成棋盘格状。

此外，在上述实施方式中，突起3、103、203的与主体部2的下端面平行的断面为矩形。代替于此，突起3、103、203的上述断面也可以是圆弧形状。

也可以是突起3沿着头部1的振动方向在左右方向上排列，由第一壁部31(锥形面)、第二壁部32(锥形面)和突起3的顶端的突起端面33形成截头四棱锥形，并且与主体部2的下端面平行地剖切的断面呈断面矩形，该第一壁部31构成以与振动方向大致垂直(位于振动方向)的方式相对配置的侧面，该第二壁部32构成与振动方向大致平行地(沿着振动方向)相对配置的侧面，该突起端面33构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。

也可以是凹部13由矩形的底面13a、以与振动方向大致垂直的方式相对的第一侧面13b、以及与振动方向大致平行地相对的第二侧面13c构成。

也可以是突起103由第一壁部131(锥形面)、第二壁部132和突起103的顶端的突起端面133形成梯形板状，并且与主体部2的下端面平行地剖切的断面呈断面矩形，该第一壁部131构成以与振动方向大致垂直的方式相对配置的侧面，该第二壁部132构成与振动方向大致平行且彼此大致平行地相对配置的侧面，该突起端面133构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。

也可以是突起203由第一壁部231(锥形面)、第二壁部232(锥形面)和突起203的顶端的突起端面233形成截头四棱锥形，并且与主体部2的下端面平行地剖切的断面呈断面矩形，该第一壁部231构成以与振动方向大致垂直的方式相对配置的侧面，该第二壁部232构成与振动方向大致平行地相对配置的侧面，该突起端面233构成与主体部2的下端面大致平行的平坦面。

本发明的实施方式也可以是第一～第六超声波接合夹具、第一超声波接合方法和第一、第二接合结构。

第一超声波接合夹具具有多个突起，一边使形成在该突起的基端之间的突起之间平面部按压金属板一边振动，来接合所述金属板和金属制的基材，所述超声波接合夹具的特征在于，所述突起的至少位于振动方向的侧面呈锥形面，所述锥形面形成为使所述突起的顶端处的相对于所述突起的振动方向的切线的斜度大于所述突起的基端处的相对于所述突起的振动方向的切线的斜度。

第二超声波接合夹具在第一超声波接合夹具的基础上，其特征在于，所述锥形面至少在所述突起的基端侧具有连续的曲率。

第三超声波接合夹具在第一或第二超声波接合夹具的基础上，其特征在于，所述突起的沿着振动方向的侧面呈锥形面。

第四超声波接合夹具在第一～第三超声波接合夹具中的任意一个超声波接合夹具的基础上，其特征在于，所述突起为断面矩形。

第五超声波接合夹具在第一～第四超声波接合夹具中的任意一个超声波接合夹具的基础上，其特征在于，所述突起的顶端为平坦面。

第六超声波接合夹具在第一～第五超声波接合夹具中的任意一个超声波接合夹具的基础上，其特征在于，所述突起的位于振动方向的侧面的顶端与振动方向垂直。

第一超声波接合方法使用超声波接合夹具来接合金属板和金属制的基材，所述超声波接合夹具具有多个突起和形成在该突起的基端之间的突起之间平面部，所述突起的至少位于振动方向的侧面呈锥形面，所述锥形面形成为使所述突起的顶端处的相对于所述突起的振动方向的切线的斜度大于所述突起的基端处的相对于所述突起的振动方向的切线的斜度，所述超声波接合方法的特征在于，一边按压厚度大于所述突起的高度的所述金属板一边振动。

第一接合结构接合金属板和金属制的基材，其特征在于，在所述金属板的表面形成有呈有底状的凹部，所述凹部的相对的侧面的形状呈锥形面，所述锥形面形成为使所述凹部的开口端处的相对于所述金属板的表面的切线的斜度小于所述凹部的底端处的相对于所述金属板的表面的切线的斜度。

第二接合结构在第一接合结构的基础上，其特征在于，所述金属板和所述基材在相邻的所述凹部之间接合。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (9)

1.一种超声波接合夹具，其特征在于，包括：

多个突起；以及

突起之间平面部，形成在所述突起的基端之间，

所述突起的位于振动方向的侧面具有锥形面，

在所述锥形面中，所述突起的顶端处的切线相对于所述振动方向的斜度大于所述突起的基端处的切线相对于所述振动方向的斜度。

2.根据权利要求1所述的超声波接合夹具，其特征在于，所述锥形面在所述突起的基端侧具有连续的曲率。

3.根据权利要求1或2所述的超声波接合夹具，其特征在于，所述突起的沿着所述振动方向的侧面具有锥形面。

4.根据权利要求1或2所述的超声波接合夹具，其特征在于，所述突起具有矩形的断面。

5.根据权利要求1或2所述的超声波接合夹具，其特征在于，所述突起在顶端具有平坦面。

6.根据权利要求1或2所述的超声波接合夹具，其特征在于，所述突起的位于所述振动方向的所述侧面的顶端与所述振动方向垂直。

7.一种超声波接合方法，其特征在于，包括如下步骤：

使厚度大于权利要求1所述的超声波接合夹具的所述突起的高度的金属板与基材重叠；

利用所述超声波接合夹具，朝向所述基材按压所述金属板；以及

使所述超声波接合夹具振动。

8.一种接合结构，其特征在于，

包括金属板与金属制的基材的接合部，

所述接合部在所述金属板的表面具备有底状的凹部，

所述凹部的相对的侧面具有锥形面，

在所述锥形面中，所述凹部的开口端处的切线相对于所述金属板的表面的斜度小于所述凹部的底端处的切线相对于所述金属板的表面的斜度。

9.根据权利要求8所述的接合结构，其特征在于，所述金属板和所述基材在相邻的所述凹部之间接合。