CN109526212B - 超声波接合用工具及超声波接合装置 - Google Patents

超声波接合用工具及超声波接合装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够良好地保持超声波振动处理后的被接合件的接合性的构造的超声波接合用工具。并且，作为有关本发明的超声波接合用工具的接合工具(4)在抵接前端部(4t)的突出区域(8)中具有多个突起部(80)。多个突起部(80)沿着作为突出区域(8)的长度方向的X方向按照长度方向间隔(DX)均等地形成，在X方向上位于最外侧的X方向最外突起部(80xe)从X方向上的突出区域(8)的端边隔开长度方向端边距离(EX)而配置。并且，多个突起部(80)以满足第1配置条件{0.349≤EX/DX≤0.510}的方式配置。

Description

超声波接合用工具及超声波接合装置
技术领域
本发明涉及超声波接合用工具，特别涉及在太阳能电池等制造中，用于利用超声波振动将电极线接合的超声波接合装置中的超声波接合用工具。
背景技术
作为向作为被接合件的工件加压(根据需要而加热)而传递超声波振动的先进金属工具，有一种超声波接合用工具，也被称作超声波接合用触头、超声波接合用变幅杆(horn)。
例如在专利文献1～专利文献4中公开了关于超声波接合用工具的材料、构造及使用超声波接合用工具的超声波接合装置的技术。在这些现有技术文献中，关于超声波接合用工具，表示了一种能实现对于被接合件的接合性的提高及接合强度的提高、以及低成本化的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－231402号公报
专利文献2：日本特开2005－297055号公报
专利文献3：日本特开2005－254323号公报
专利文献4：日本特开2005－177812号公报
发明内容
发明要解决的课题
通常上述超声波接合用工具的前端部具有在超声波振动的施加时与被接合件接触的突出区域，在该突出区域上形成有多个突起部。
另一方面，为了谋求对于被接合件的接合性及接合强度的提高、低成本化的实现，也有希望能够通过一次的超声波接合动作对被接合件处理大范围的接合区域。为了实现该希望，需要将突出区域形成得较宽，伴随着使突出区域变宽而多个突起部的形成数(以下称作“突起部形成数”)增加。
但是，如果使多个突起部中的突起部形成数过多，则必然在超声波接合后的被接合件的剥离强度中发生波动，有被接合件不能保持良好的接合性的问题。
在本发明中，目的是解决上述那样的问题，提供一种即使将突起部形成数变多也能够良好地保持超声波振动处理后的被接合件的接合性的构造的超声波接合用工具。
用来解决课题的手段
有关本发明的超声波接合用工具，是在超声波振动接合装置中使用的超声波接合用工具，所述超声波振动接合装置对配置在基板的表面上的被接合件从上方加压并施加超声波振动，将上述被接合件向上述基板的表面上接合，在上述超声波接合用工具的前端部，设置有在超声波振动的施加时与上述被接合件接触的突出区域；上述突出区域具有相互分离形成的多个凸部，上述多个凸部沿着第1方向按照第1间隔均等地形成，上述第1方向是上述突出区域的长度方向；上述多个凸部中的在上述第1方向上位于最外侧的第1方向最外凸部从上述第1方向上的上述突出区域的端部起隔开第1方向端部距离而配置；上述多个凸部配置为：当设上述第1间隔为DX，设上述第1方向端部距离为EX时，满足第1配置条件{0.349≤EX/DX≤0.510}。
发明效果
本发明的超声波接合用工具的突出区域具有沿着第1方向按照第1间隔均等地形成的多个凸部，多个凸部满足上述第1配置条件而配置。
因此，在使用本发明的超声波接合用工具的超声波振动处理时，能够将对被接合件赋予的载荷分布设定为波动较少的良好的分布，所以即使将作为多个突起的形成数的突起部形成数增多，也可以达到以下效果：抑制被接合件的剥离强度的波动，能够保持被接合件向基板的良好的接合性。
本发明的目的、特征、技术方案及优点根据以下的详细的说明和附图会变得更清楚。
附图说明
图1是表示在太阳能电池层叠膜上接合有具有导电性的引线(lead wire)的状态的立体图。
图2是表示使用作为实施方式的接合工具(bonding tool)的加压式的超声波接合装置的整体结构的说明图。
图3是表示作为实施方式的接合工具的前端把持部及抵接前端部的详细情况的说明图。
图4是表示实施方式的接合工具的突出区域的详细情况的说明图。
图5是表示图4所示的突起部的结构例的详细情况的说明图。
图6是示意地表示超声波接合装置的控制系统的块图。
图7是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第1实验结果的图表(其1)。
图8是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第1实验结果的图表(其2)。
图9是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第1实验结果的图表(其3)。
图10是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第2实验结果的图表(其1)。
图11是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第2实验结果的图表(其2)。
图12是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第2实验结果的图表(其3)。
图13是表示伸出率HR不满足第1配置条件的情况下的第3实验结果的图表(其1)。
图14是表示伸出率HR不满足第1配置条件的情况下的第3实验结果的图表(其2)。
图15是表示伸出率HR不满足第1配置条件的情况下的第3实验结果的图表(其3)。
图16是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第4实验结果的图表(其1)。
图17是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第4实验结果的图表(其2)。
图18是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第4实验结果的图表(其3)。
图19是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第4实验结果的图表(其4)。
图20是以表格形式表示在第1～第4实验结果中使用的突出区域的N的值和长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX的实际尺寸的说明图。
具体实施方式
<实施方式>
(整体结构)
图1是表示在基板工作台10上配置玻璃基板11、在作为玻璃基板11的最上层的太阳能电池薄膜11g上接合着具有导电性的引线12的状态的立体图。图2是表示使用作为本发明的实施方式的接合工具4的加压式的超声波接合装置100的整体结构的说明图，是将超声波接合装置100从斜上方观察的立体图。另外，在图1及图2以及以后表示的图3～图5中适当表示XYZ正交坐标系。
如图1及图2所示，超声波接合装置100具备(电动)缸(cylinder)1、接合工具4、振动变幅杆部6、推压机构20、30及基板工作台10(参照图1)。并且，作为本实施方式的超声波接合用工具的接合工具4具有前端把持部4h及抵接前端部4t。
缸1连结在接合工具4上，缸1的驱动力(推压力)F1被传递给接合工具4，能够控制接合工具4的驱动。具体而言，缸1能够使接合工具4沿着Z轴方向移动。进而，缸1能够经由接合工具4的抵接前端部4t对引线12施加规定的压力。另外，作为引线12的构成材料，例如可以考虑铝。
此外，接合工具4被未图示的支架支承，接合工具4在该支架内部被沿上下方向被导引。在接合工具4的基板工作台10侧的前端部配设有抵接前端部4t。此外，在接合工具4上连接着振动变幅杆部6，在图1及图2中，由未图示的超声波振子17(参照图6)产生的超声波振动UV经由振动变幅杆部6被传递给接合工具4。即，超声波振子17及振动变幅杆部6以从抵接前端部4t施加超声波振动的方式而作为将接合工具4驱动的超声波传递部发挥功能。
另外，抵接前端部4t形成在接合工具4的前端上，在最前端区域具有突出区域8，该突出区域8在超声波振动接合处理时与作为被接合件的引线12抵接。
(抵接前端部4t的突出区域8)
图3是表示作为本实施方式的接合工具4的前端把持部4h及抵接前端部4t的详细情况的说明图。在该图中，(a)表示正视图，(b)表示侧视图，(c)表示仰视图。
如图3所示，抵接前端部4t结合于前端把持部4h上，如图3(c)所示，作为抵接前端部4t的底部4tb的表面区域形成的突出区域8，在XY平面中形成为以X方向为长度方向的矩形状。
图4是表示作为实施方式的接合工具4的突出区域8的详细情况的说明图。在该图中，(a)表示仰视图，(b)表示沿着X方向的侧视图，(c)表示沿着Y方向的侧视图。另外，图4(a)表示图3(b)的突出区域8的关注区域P1的详细情况。
如图4及图3(c)所示，在突出区域8上具有多个突起部80(凸部)，该多个突起部80(凸部)相互分离而形成为沿着X方向(第1方向)有N(≧2)个、沿着与X方向正交的Y方向(第2方向)有M(≧2)个的N×M的矩阵状。在图4所示的例子中，表示了M＝3，N>3的情况。
并且，如图4(b)所示，多个突起部80中的沿着X方向形成的3组的N个突起部80分别沿着X方向按照长度方向间隔DX(第1间隔)均等地形成。并且，3组的N个突起部80中，在X方向上位于最外侧的X方向最外突起部80xe(第1方向最外凸部)分别从突出区域8的X方向上的端边8Lx(端部)起隔开长度方向端边距离EX(第1方向端部距离)而配置。
进而，如图4(c)所示，多个突起部80中的沿着Y方向形成的N组的3个突起部80分别沿着Y方向按照宽度方向间隔DY(第2间隔)均等地形成。并且，N组的3个突起部80中，在Y方向上位于最外侧的Y方向最外突起部80ye(第2方向最外凸部)分别从突出区域8的Y方向上的端边8Ly(端部)起隔开宽度方向端边距离EY(第2方向端部距离)而配置。
另外，长度方向间隔DX、长度方向端边距离EX、宽度方向间隔DY及宽度方向端边距离EY如图4所示那样以突起部80的中心位置80c为基准而设定。
进而，多个突起部80都满足由以下的(1)表示的第1配置条件和由以下的(2)表示的第2配置条件。
(1)第1配置条件{0.349≤EX/DX≤0.510}
(2)第2配置条件{0.349≤EY/DY≤0.510}
另外，上述的第1及第2配置条件设理想基准ST为“0.425”。并且，“0.349”是指相对于理想基准ST“0.425”的下限(0.425－0.425×0.18)，“0.510”是指相对于理想基准ST“0.425”的上限(0.425+0.425×0.2)。
即，伸出率HR(EX/DX或者EY/DY)以理想基准ST为中心，将下限设为“－18％”，将上限设为“+20％”而设定伸出率HR的容许范围。
图5是表示突起部80的结构例的详细情况的说明图。图5(a)表示俯视图，图5(b)表示侧视图。
如该图所示，突起部80的底部以平面观察呈边长为装接面尺寸d2的正方形状，中段部也以平面观察呈边长为前端面尺寸d1(<d2)的正方形状。并且，突起部80朝向－Z方向具有形成高度h1，从底部朝向中段部具有侧面部曲率k2，从中段部到顶部具有前端部曲率k1。
作为具体的尺寸，例如可以考虑前端面尺寸d1为0.22mm、装接面尺寸d2为0.47mm、形成高度h1为0.2mm、前端部曲率k1为0.075(1/mm)、侧面部曲率k2(1/mm)为0.125的尺寸设定。
此外，本实施方式的超声波接合装置100通过连结在接合工具4上的缸1的两侧面(X方向侧的面)经由接合板25及35与推压机构20及30(的缸21及31)连结，接合工具4和推压机构20及30一体地构成。
推压机构20(第1推压机构)由(电动)缸21、推压部件22及推压辊(roller)23构成，推压辊23(第1推压辊)能够进行以推压部件22的旋转轴22j为中心的旋转动作。同样，推压机构30(第2推压机构)由(电动)缸31、推压部件32及推压辊33构成，推压辊33(第2推压辊)能够进行以推压部件32的旋转轴32j为中心的旋转动作。
推压部件22及32连结在缸21及31上。因此，来自缸21的驱动力(推压力)F22经由推压部件22被传递给推压辊23，能够使推压辊23向Z轴方向(－Z方向)移动。进而，缸21能够经由推压辊23对引线12施加规定的压力。同样，来自缸31的驱动力(推压力)F32经由推压部件32被传递给推压辊33，能够使推压辊33向Z轴方向(－Z方向)移动，进而，缸31能够经由推压辊33对引线12施加规定的压力。
另外，推压辊23及33例如由橡胶等弹性体构成，通过由推压辊23及33进行的引线12的推压，防止给引线12带来损伤。
进而，在接合工具4与推压机构20及30等一体化而成的超声波接合装置100上连结着未图示的驱动部，能够执行使超声波接合装置100沿着装置操作方向DR100移动的移动处理。
(玻璃基板)
如图1所示，在基板工作台10上，设置有在表面上形成了太阳能电池薄膜11g的玻璃基板11，在玻璃基板11的太阳能电池薄膜11g上沿着X方向设置引线12。即，引线12的形成长方向为X方向(第1方向)，形成宽度方向为Y方向(第2方向)。
此外，虽然图示省略，但在基板工作台10上表面上穿设有至少一个以上的孔，通过经由该孔的真空吸附，将玻璃基板11固定到基板工作台10上。
在超声波振动处理的执行时，成为在(玻璃基板11的)太阳能电池薄膜11g上沿着X方向配置具有导电性的引线12的状态。在此状态下，执行超声波振动处理：通过来自缸1的驱动力F1，接合工具4一边向引线12施加朝向基板工作台10侧的规定的压力，一边通过将由超声波振子产生并经由振动变幅杆部6得到的超声波振动UV从接合工具4的抵接前端部4t的突出区域8向引线12的超声波接合点12p上施加，将引线12向玻璃基板11的太阳能电池薄膜11g接合。
(超声波振动处理)
以下，参照图1及图2，对使用本实施方式的超声波接合装置100的加压式的超声波振动处理的动作内容进行说明。
首先，在基板工作台10上，设置在表面上形成有太阳能电池薄膜11g的厚度薄的玻璃基板11。并且，通过经由设置在基板工作台10上的孔(未图示)的真空吸附，使玻璃基板11固定到基板工作台10上。
接着，在省略了图示的绕线轴上，卷绕着具有导电性的薄膜的引线12。从该绕线轴拉出引线12，将该拉出的引线12沿着X方向配置到太阳能电池薄膜11g上的规定的部位。
接着，通过缸21及31的推压力F22及F32，由推压机构20及30的推压辊23及33执行对引线12推压(向基板工作台10侧推压)的推压处理。
并且，在由推压辊23及33将引线12推压的状态下，通过缸1的驱动力F1，使接合工具4朝向引线12下降。进而，如果接合工具4的抵接前端部4t的突出区域8即多个突起部80抵接在引线12上，则通过缸1的驱动力F1，对该引线12向基板工作台10侧施加规定的压力。
在如上述那样通过推压机构20及30的推压处理将引线12用推压辊23及33推压，成为接合工具4将规定的压力施加在引线12上的状态之后，使超声波振子17产生超声波振动UV。该产生的超声波振动UV经由振动变幅杆部6向接合工具4传递。并且，接合工具4的抵接前端部4t的突出区域8进行规定的振动频率(例如20～40kHz)、振幅(10μm以下，例如从防止对于玻璃基板11的损伤的观点是4、5μm左右)的超声波振动UV。
这样，在将引线12配置在玻璃基板11的太阳能电池薄膜11g上的状态下，一面向基板工作台10侧施加规定的压力，一面驱动作为超声波接合用工具的接合工具4，以便通过具有振动变幅杆部6及超声波振子的超声波传递部，从具有多个突起部80的突出区域8对引线12上的超声波接合点(point)12p(施加部)施加超声波振动。
这里，超声波振动UV的振动方向例如可以考虑与X轴方向平行的方向(即，引线12的延伸设置方向)或与Y轴平行的方向(即，引线12的宽度方向)，但优选的是与Y轴平行的方向。这样，通过进行使用接合工具4的超声波振动处理，经由抵接前端部4t的突出区域8向引线12的超声波接合点12p施加超声波振动UV。
如上述那样，通过一边将引线12用推压辊23及33推压，一边对引线12执行使用接合工具4的加压式的超声波振动处理，将引线12接合到玻璃基板11上。
推压机构20及30的推压处理以由推压辊23及33对于引线12的压力不给厚度薄的玻璃基板11带来损伤之程度的大小执行，也取决于玻璃基板11(特别是太阳能电池薄膜11g)的材质及厚度，例如设定为10kg左右的压力。另外，推压机构20及30的推压辊23及33仅与引线12抵接，在推压时不会与玻璃基板11(太阳能电池薄膜11g)接触。
超声波接合装置100一边通过推压机构20及30的推压辊23及33的推压处理而推压引线12的超声波接合点12p的两侧，一边由接合工具4执行上述的超声波振动处理。
此外，通过由推压辊23及33将引线12推压，也将玻璃基板11相对于基板工作台10推压。因而，玻璃基板11相对于基板工作台10的固定变得更牢固，在实施对于引线12的加压式的超声波振动处理时，能够防止玻璃基板11相对于基板工作台10移动。
这样，如果玻璃基板11的固定变得牢固，则在由接合工具4进行的超声波振动处理的执行时，能够仅使引线12进行超声波振动。即，能够将由接合工具4带来的超声波振动能量效率良好地变换为玻璃基板11与引线12的接触部处的摩擦能量。因而，能够将通过超声波振动进行的引线12与玻璃基板11的接合在更短时间中效率更好地进行。
另一方面，在超声波振动处理时，由于在推压辊23及33与超声波接合点12p之间必定存在间隙，所以在引线12中，在该间隙的形成区域(以下称作“引线间隙形成区域”)内，有可能在引线12中发生引线浮起(挠曲)。此外，在将超声波接合点12p的间隔设定得比较宽的情况下，有可能在邻接的超声波接合点12p、12p间形成的作为引线12上的区域的接合点间形成区域内在引线12中发生引线浮起。
接着，超声波接合装置100执行在超声波振动处理的非执行时进行的推压机构20及30的移动处理。
通过来自缸1的驱动力F1，使接合工具4向Z轴方向(+Z方向)移动，成为从基板工作台10侧浮起的状态。即，超声波接合装置100在执行将引线12接合于玻璃基板11的超声波振动处理后，通过缸1的驱动力F1使接合工具4向上方移动，将与引线12的接触状态解除。
另一方面，由推压机构20及30的推压辊23及33对于引线12的压力为不给厚度薄的玻璃基板11带来损伤的程度，并且在引线12上执行以旋转轴22j及32j为中心的由推压辊23及33进行的旋转动作，成为能够一边将引线12推压一边与接合工具4一起在引线12上进行推压机构20及30的移动的状态。
在上述状态下，通过连结在超声波接合装置100上的未图示的驱动部，执行使超声波接合装置100沿着装置操作方向DR100移动的移动处理。另外，也可以不设置驱动部，而通过使真空吸附固定着玻璃基板11的基板工作台10沿着装置操作方向DR100移动，在与基板工作台10的关系中相对地执行由超声波接合装置100进行的沿着装置操作方向DR100的移动处理。
即，执行超声波接合装置100的移动处理：通过推压辊23及33的旋转动作，使推压辊23及33在引线12上沿着装置操作方向DR100移动。并且，在接合工具4的抵接前端部4t位于施加超声波振动的下个超声波接合点12p的上方的状态下将移动处理停止。
结果，在移动处理中，推压辊23及33中的一方的推压辊必定在上述引线12的上述引线间隙形成区域上一边推压一边移动。因此，即便是在上述的超声波振动处理的执行时在引线12的上述引线间隙形成区域中发生了引线浮起的情况，也能够通过上述一方的推压辊的推压将上述引线浮起可靠地消除。同样，即使是在上述接合点间形成区域中发生了导体浮起的情况，也能够将该导体浮起可靠地消除。
这样，本实施方式的超声波接合装置100的推压机构20及30(第1及第2推压机构)在由接合工具4进行的超声波振动处理的执行后，执行一边将引线12推压一边推压辊23及33在引线12(包括最近的超声波振动处理的执行时的引线间隙形成区域)上移动的移动处理。
因此，在超声波接合装置100的移动处理时，能够通过推压辊23及33(第1及第2推压辊)中的至少一方的推压辊在上述引线间隙形成区域及上述接合点间形成区域上进行推压。结果，在超声波接合装置100的移动处理时，将在引线12上发生的引线浮起可靠地消除，起到能够将引线12精度良好地接合到玻璃基板11上的效果。
(控制部)
图6是示意地表示超声波接合装置100的控制系统的块图。如该图所示，超声波接合装置100还具有控制部15，在控制部15中，控制缸1、21及31、驱动部16以及超声波振子17的驱动。另外，驱动部16执行使超声波接合装置100整体向装置操作方向DR100移动的移动处理，超声波振子17执行经由振动变幅杆部6向接合工具4施加超声波振动UV的超声波振动处理。
控制部15通过控制缸21及31的驱动，能够将推压辊23及33的推压力F22及F32可变地控制，并且通过控制驱动部16，能够控制超声波接合装置100的沿着装置操作方向DR100的移动处理。
进而，控制部15能够对缸1进行驱动控制，控制向接合工具4的沿着Z轴方向的驱动力F1，控制超声波振子17而控制接合工具4的超声波振动处理。因而，控制部15例如能够根据来自用户的指示而将由接合工具4进行的超声波振动接合处理的条件(振动频率、振幅、加压力)可变地控制。
另一方面，需要根据玻璃基板11的材质及厚度、太阳能电池薄膜11g的材质及厚度以及超声波振动接合处理的条件，来改变由推压机构20及30对于玻璃基板11的推压力。所以，控制部15根据来自用户的指示，将经由缸21及31的由推压机构20及30带来的推压力F22及F32可变地控制。具体而言，在向控制部15输入了各信息(玻璃基板11自身及构成太阳能电池薄膜11g的各膜的材质及厚度、以及超声波振动接合处理的条件等)的情况下，可以通过根据预先设定的信息表和上述各信息决定的推压力来控制推压机构20及30的推压力F22及F32。这里，在该信息表中，与上述各信息对应而唯一地规定了推压力。
如上述那样，通过由控制部15的控制将推压机构20及30的缸21及31驱动，在超声波振动处理的执行时及执行后，能够分别根据超声波振动接合处理的条件而适当控制推压辊23及33的推压力F22及F32。
这样，通过控制部15的控制，能够可变地控制推压机构20及30的推压力F22及F32以及由接合工具4进行的超声波振动接合处理的条件等。因而，能够根据玻璃基板11及太阳能电池薄膜11g的厚度、材料等，将推压机构20及30的推压力F22及F32、驱动部16的驱动内容、以及由接合工具4(缸1、超声波振子17)进行的超声波振动接合处理的条件。
结果，本实施方式的超声波接合装置100不会给玻璃基板11(包括太阳能电池薄膜11g)带来影响，而能够适当地变更推压力F22及F32、驱动部16的驱动内容以及超声波振动接合处理的条件，以在可靠地消除引线12中的上述引线浮起的发生可能性的同时，将引线12接合到玻璃基板11上。
另外，上述效果可以通过由控制部15至少控制推压机构20及30的推压力F22及F32来得到。
(本实施方式的效果)
(第1实验结果)
图7～图9是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第1实验结果(模拟结果)的图表，具体而言，设EX/DX为伸出率HR，是表示N＝17的情况下的17个突起部80的载荷分布的图表(其1～其3)。图7表示伸出率HR是理想基准ST的“0.425”的情况，图8表示伸出率HR是作为理想基准ST的上限值的“0.510”的情况，图9表示伸出率HR是作为理想基准ST的下限值的“0.349”的情况。
在图7～图9各自中，横轴表示17个突起部80的X方向上的形成位置R0～R16，形成位置R0及R16分别表示X方向最外突起部80xe的位置。纵轴表示载荷程度，在纵轴设基准载荷为“1”，表示相对于基准载荷的相对比。
发明者们判断，如果距基准载荷为±10％，即，如果形成位置R0～R16处的17个突起部80的超声波振动处理时的对于引线12的载荷分布满足{0.90～1.10}，则能够将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围内，判断为在超声波振动处理后的超声波接合点12p能够良好地保持作为被接合件的引线12向太阳能电池薄膜11g的接合性。
如图7的载荷分布线L1所示，在伸出率HR是理想基准ST的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R1、形成位置R15的载荷包含在“0.950”内，所以在超声波振动处理后的超声波接合点12p，也能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图8的载荷分布线L2所示，在伸出率HR是理想基准ST的上限的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R16的载荷稍稍低于“1.100”，所以也能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。此外，由于形成位置R0及R16的载荷是接近于“1.100”的值，所以也能够同时推测如果伸出率HR超过上限值“0.510”则有可能不能保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图9的载荷分布线L3所示，在伸出率HR是理想基准ST的下限的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R16的载荷为“0.9”，所以也能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。此外，由于形成位置R0及R16的载荷大约是“0.9”的值，所以也能够同时推测如果伸出率HR低于下限值“0.349”则有可能不能保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
这样，本实施方式的接合工具4中的沿着作为突出区域8的长度方向的X方向(第1方向)按照长度方向间隔DX(第1间隔)均等地形成的N个突起部80分别满足由长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX(第1方向端部距离)规定的上述第1配置条件而配置。
因此，如在图7～图9中表示的第1实验结果所示，在由使用本实施方式的接合工具4的超声波接合装置100进行的超声波振动处理时，能够将向引线12的超声波接合点12p施加的载荷分布抑制为波动较少的良好的分布。结果，具有本实施方式的接合工具4的超声波接合装置100即使使作为在接合工具4的突出区域8中形成的多个突起部80的形成数的突起部形成数变多，也抑制引线12的剥离强度的波动，起到能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
另外，在第1实验结果中，作为伸出率HR而表示了EX/DX的情况。给引线12向太阳能电池薄膜11g的接合性带来影响的，是突起部80的形成数较多(N>M)、作为突出区域8的长度方向(引线12的形成方向)的X方向上的引线12的剥离强度的波动。因而，只要X方向上的伸出率HR(EX/DX)满足上述第1配置条件，则基本上能够将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中。
另外，本实施方式的接合工具4的突出区域8除了上述第1配置条件以外，还满足伸出率HR为EY/DY的情况下的上述第2配置条件。因此，根据第1实验结果，通过除了X方向以外，在作为突出区域8的宽度方向的Y方向上，也可靠地将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中，起到能够可靠地保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
(第2实验结果)
图10～图12表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第2实验结果(模拟结果)的图表，具体而言，设EX/DX为伸出率HR，是表示伸出率HR为理想基准ST的“0.425”的情况下的突起部80的载荷分布的图表(其1～其3)。但是，在第2实验结果中，使作为沿着X方向配置的个数的N变化，图10表示N＝17的情况，图11表示N＝7的情况，图12表示N＝75的情况。
在图10中，横轴表示17个突起部80的形成位置R0～R16，形成位置R0及R16分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
在图11中，横轴表示7个突起部80的形成位置R0～R6，形成位置R0及R6分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
在图12中，横轴表示75个突起部80的形成位置R0～R74，形成位置R0及R74分别表示X方向最外突起部80xe的位置。另外，纵轴与图7～图9中表示的第1实验结果是同样的。
如图10的载荷分布线L4所示，在N＝17时伸出率HR是理想基准ST的情况下，由于在距基准载荷最远的形成位置R1、形成位置R15也稍稍超过“0.950”，所以在超声波振动处理后的超声波接合点12p能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图11的载荷分布线L5所示，在N＝7时伸出率HR是理想基准ST的情况下，由于在距基准载荷最远的形成位置R1、形成位置R5的载荷也稍稍超过“0.950”，所以能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图12的载荷分布线L6所示，在N＝75时伸出率HR是理想基准ST的情况下，由于在距基准载荷最远的形成位置R1、形成位置R73的载荷也稍稍超过“0.950”，所以能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
这样，本实施方式的接合工具4中的沿着作为突出区域8的长度方向的X方向形成的N个突起部80通过满足上述的第1配置条件，与X方向上的形成个数N无关而将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中，起到能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
此外，本实施方式的接合工具4中的突出区域8在伸出率HR是EY/DY的情况下也满足上述第2配置条件。因此，根据第2实验结果，通过在Y方向上也与Y方向上的形成个数M无关而可靠地将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中，可以期待能够可靠地保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
(第3实验结果)
图13～图15是表示伸出率HR不满足第1配置条件的情况下的第3实验结果(模拟结果)的图表，具体而言，是设EX/DX为伸出率HR而表示突起部80的载荷分布的图表(其1～其3)。图13表示N＝7的情况，图14表示N＝17的情况，图15表示N＝50的情况。
在图13中，横轴表示7个突起部80的形成位置R0～R6，形成位置R0及R6分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
在图14中，横轴表示17个突起部80的形成位置R0～R16，形成位置R0及R16分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
在图15中，横轴表示50个突起部80的形成位置R0～R49，形成位置R0及R49分别表示X方向最外突起部80xe的位置。另外，纵轴与在图7～图9及图10～图12中表示的第1及第2实验结果是同样的。
如图13的载荷分布线L7所示，在N＝7、伸出率HR为“0.688”、超过上限值“0.510”而不满足上述第1配置条件的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R6处的载荷超过“1.300”，所以不能保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图14的载荷分布线L8所示，在N＝17、伸出率HR为“0.625”、超过上限值“0.510”而不满足上述第1配置条件的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R16处的载荷达到“1.25”附近，所以不能保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图15的载荷分布线L9所示，在N＝50、伸出率HR为“0.600”、超过上限值“0.510”而不满足上述第1配置条件的情况下，由于距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R49处的载荷达到“1.20”，所以不能保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
这样，根据第3实验结果可知，在沿着作为本实施方式的突起区域8的长度方向的X方向形成的N个突起部80不满足上述第1配置条件的情况下，与其形成个数N无关，不能将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围内。
(第4实验结果)
图16～图19是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的第4实验结果(模拟结果)的图表，具体而言，设EX/DX为伸出率HR，是表示伸出率HR满足第1配置条件的情况下的突起部80的载荷分布的图表(其1～其4)。图16及图18表示N＝7的情况，图17及图19表示N＝75的情况。
在图16及图18中，横轴表示7个突起部80的形成位置R0～R6，形成位置R0及R6分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
在图17及图19中，横轴表示75个突起部80的形成位置R0～R74，形成位置R0及R74分别表示X方向最外突起部80xe的位置。
图20是将在第1～第4实验结果中使用的突出区域8的N的值和长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX的实际尺寸用表形式表示的说明图。
如图20所示，在N＝7的情况下，设长度方向间隔DX为0.85mm，设长度方向端边距离EX为0.361mm，实现了作为理想基准ST的“0.425”。在N＝17的情况下，设长度方向间隔DX为0.450mm，设长度方向端边距离EX为0.191mm，实现了作为理想基准ST的“0.425”。在N＝75的情况下，设长度方向间隔DX为1.00mm，设长度方向端边距离EX为0.425mm，实现了作为理想基准ST的“0.425”。
因而，图16及图18为设想了设长度方向间隔DX为0.85mm、设长度方向端边距离EX为0.361的实际尺寸值设定的情况下的理想基准ST＝0.425的情况下的上限值及下限值。即，图16及图18表示了长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX中的至少一个值从在图20中表示的N＝7的情况的实际尺寸值偏离而成为上限值及下限值的情况。
图17及图19为设想了设长度方向间隔DX为1.00mm、设长度方向端边距离EX为0.425的实际尺寸值设定的情况下的理想基准ST＝0.425的情况下的上限值及下限值。即，图17及图19表示了长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX中的至少一个值从在图20中表示的N＝75的情况的实际尺寸值偏离而成为上限值及下限值的情况。
另外，纵轴与在图7～图9、图10～图12及图13～图15中表示的第1、第2及第3实验结果是同样的。
如图16的载荷分布线L10所示，在N＝7、伸出率HR为“0.510”是上述第1配置条件的上限值的情况下，距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R6处的载荷是“1.100”，在超声波振动处理后的超声波接合点12p能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图17的载荷分布线L11所示，在N＝75、伸出率HR为“0.510”是上述第1配置条件的上限值的情况下，距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R74处的载荷是“1.100”，能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图18的载荷分布线L12所示，在N＝7、伸出率HR为“0.349”是上述第1配置条件的下限值的情况下，距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R6处的载荷是“0.900”，能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
如图19的载荷分布线L13所示，在N＝75、伸出率HR为“0.349”是上述第1配置条件的下限值的情况下，距基准载荷最远的形成位置R0、形成位置R74处的载荷是“0.900”，能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性。
这样，本实施方式的接合工具4的沿着作为突出区域8的长度方向的X方向形成的N个突起部80通过满足上述的第1配置条件，与长度方向间隔DX及长度方向端边距离EX的尺寸绝对值的大小无关而将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中，起到能够保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
此外，本实施方式的接合工具4中的突出区域8在伸出率HR为EY/DY的情况下也满足上述第2配置条件。因此，根据第4实验结果，在Y方向上也通过与宽度方向间隔DY及宽度方向端边距离EY的尺寸绝对值的大小无关而可靠地将引线12的剥离强度的波动抑制在容许范围中，可以期待能够可靠地保持引线12向太阳能电池薄膜11g的良好的接合性的效果。
(其他)
在上述的实施方式中，作为形成引线12的基板而表示了玻璃基板11，但也可以代替玻璃基板11而用陶瓷、硅、环氧等厚度薄的部件构成基板。此外，作为具有导电性的引线12的构成材料而表示了铝，但也可以采用其他的具有导电性的材料作为构成材料。
此外，超声波接合装置100表示了将接合工具4和推压机构20及30一体地形成的结构，但也可以将接合工具4和推压机构20及30相互分离而构成超声波振动接合装置。在此情况下，成为接合工具4和推压机构20及30相互独立地进行移动处理。此外，作为缸1、21及31而表示了电动缸，但并不限定于此。
详细地说明了发明，但上述的说明在全部的方面都是例示，并不将本发明限定于此。应理解的是能够不从本发明的权利要求书脱离而想到没有例示的无数的变形例。
标号说明
4 接合工具
4t 抵接前端部
8 突出区域
6 振动变幅杆部
10 基板工作台
11 玻璃基板
11g 太阳能电池薄膜
12 引线
15 控制部
16 驱动部
17 超声波振子
80 突起部
100 超声波接合装置

Claims (4)

1.一种超声波接合用工具(4)，该超声波接合用工具用于超声波振动接合装置，该超声波振动接合装置对配置在基板(11)的表面上的被接合件(12)从上方加压并施加超声波振动，而将上述被接合件向上述基板的表面上接合，其中，
在上述超声波接合用工具的前端部(4t)，设置有在超声波振动的施加时与上述被接合件接触的突出区域(8)；
上述突出区域具有相互不接触而分离形成的多个凸部(80)，上述多个凸部沿着第1方向按照每个第1间隔均等地形成，上述第1方向是上述突出区域的长度方向，上述突出区域不具有上述多个凸部之外的凸部；
上述多个凸部中的在上述第1方向上位于最外侧的第1方向最外侧凸部，从上述第1方向上的上述突出区域的端部起隔开第1方向端部距离而配置；
上述多个凸部配置为：当设上述第1间隔为DX，设上述第1方向端部距离为EX时，满足第1配置条件0.349≤EX/DX≤0.510。
2.如权利要求1所述的超声波接合用工具，其中，
上述多个凸部在上述突出区域上形成为沿着第1方向为N个、沿着与上述第1方向正交的第2方向为M个的N×M的矩阵状，其中N≥2，M≥2；
上述多个凸部沿着上述第2方向按照每个第2间隔均等地形成，上述多个凸部中的在上述第2方向上位于最外侧的第2方向最外侧凸部从上述第2方向上的上述突出区域的端部起隔开第2方向端部距离而配置；
上述多个凸部配置为：当设上述第2间隔为DY，设上述第2方向端部距离为EY时，还满足第2配置条件0.349≤EY/DY≤0.510。
3.如权利要求2所述的超声波接合用工具，其中，
上述被接合件包括沿着上述第1方向配置在上述基板上且具有导电性的引线，上述引线的形成长度方向为上述第1方向，形成宽度方向为上述第2方向；
上述多个凸部的N×M的矩阵满足N>M。
4.一种超声波接合装置，其中，
具备：
权利要求3所述的超声波接合用工具；
基板工作台(10)，载置上述基板；及
超声波传递部(6、17)，在将上述引线配置在上述基板上的状态下，驱动上述超声波接合用工具，以便从上述突出区域对上述引线上的施加部(12p)施加超声波振动。
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