DE60003761T2

DE60003761T2 - Ultraschallverbindungswerkzeug

Info

Publication number: DE60003761T2
Application number: DE60003761T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fukuoka-shi Sato; Seiya Fukuoka-shi Nakai
Original assignee: Ultex Corp
Current assignee: Ultex Corp
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: KR20010049965A; TW460345B; US6247628B1; EP1074330B1; CN1173796C; DE60003761D1; KR100374077B1; EP1074330A2; EP1074330A3; CA2314733A1; CN1282644A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschallschwingwerkzeug zum Verbinden übereinanderliegender Abschnitte einer Vielzahl von Elementen, die miteinander durch Ultraschallschwingungen verbunden werden sollen, wobei sie aus Metallen hergestellt sind.
[Beschreibung des Standes der Technik]
Ein mit Schwingungen arbeitendes Schweißgerät ist aus der US 3 752 380 bekannt. 25 zeigt die Trägerstruktur eines Werkzeuges mit einem Halter, der in der Patentveröffentlichung US 5 603 444 offenbart ist. In 25 bezeichnet die Bezugsziffer 251 ein Ultraschallhorn mit einer Länge, die gleich der Wellenlänge der Resonanzfrequenz ist (Länge vom Punkt f13 der maximalen Schwingungsamplitude zum Punkt f17 der maximalen Schwingungsamplitude), 252 Verbindungsarbeitsabschnitte, die von dem Ultraschallhorn 251 in dem mittleren Punkt f15 der maximalen Schwingungsampltidue des Ultraschallhorns 251 nach außen hervorstehen, 253 einen runden stangenartigen Verstärker mit einer Länge gleich der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz (Länge vom Punkt f11 der maximalen Schwingungsamplitude zum Punkt f13 der maximalen Schwingungsamplitude), 254 einen zylindrischen Trägerabschnitt, der von dem Verstärker 253 an dem mittleren Punkt f12 der minimalen Schwingungsamplitude des Verstärkers 253 hervorsteht, 255 einen runden stangenartigen Verstärker, der zu dem Verstärker 253 symmetrisch ist und ein Länge hat, die gleich der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz ist (Länge vom Punkt f17 der maximalen Schwingungsamplitude zum Punkt f19 der maximalen Schwingungsamplitude), 256 einen zylindrischen Trägerabschnitt, der symmetrisch zu dem Trägerabschnitt 254 ist und von dem Verstärker 255 an dem mittleren Punkt f18 der minimalen Schwingung des Verstärkers 255 hervorsteht, 257 einen Transducer, 258 einen Halter, 259 und 260 zylindrische Klemmenabschnitte, die einen Schlitz in einem Teil der Wand haben und von beiden Endabschnitten des Halters 258 nach unten hervorstehen, 261 einen Montagetisch, der rechts unterhalb des Verbindungsarbeitsabschnittes 252 angeordnet ist und 262 und 263 eine Vielzahl von Elementen, die miteinander verbunden werden sollen, welche aus Metallen hergestellt sind. Die Verstärker 253 und 255 sind koaxial zu beiden Enden des Ultraschallhorns 251 durch nicht gezeigte Schrauben ohne Köpfe verbunden, und der Transducer 257 ist koaxial mit dem Endabschnitt des Verstärkers 253 durch eine nicht gezeigte Schraube ohne Kopf verbunden. Während der Trägerabschnitt 254 in das Innere des Klemmenabschnittes 259 eingesetzt ist und der Trägerabschnitt 256 in die Innenseite des Klemmenabschnittes 260 eingesetzt ist, sind die Klemmenabschnitte 259 und 260 durch nicht gezeigte Bolzen befestigt, um die Breite der Schlitze zu verengen und die Trägerabschnitte 254 bzw. 256 von außen her zu halten. Der Halter 258 ist an einer Kolbenstange befestigt, welche ein vertikal bewegbarer Ausgabeabschnitt einer Druckeinheit, so wie einem Luftzylinder, ist. Die Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, sind auf dem Montagetisch 261 in einer solchen Weise angeordnet, daß sie sich einer über dem anderen befinden. In diesem Zustand wird der Halter 258 durch den Luftzylinder nach unten bewegt, der Verbindungsarbeitsbereich 252 und der Montagetisch 261 halten die Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, durch Druck, Ultraschallschwingung wird von dem Transducer 257 auf das Ultraschallhorn 251 durch den Verstärker 253 übertragen, der Verbindungsarbeitsabschnitt 252 schwingt in einer Richtung, die durch einen Pfeil X gezeigt ist, diese Schwingung wird von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 252 zu den Elementen 262 und 263, die verbunden werden sollen, übertragen, die Kontaktabschnitte der Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, schwingen in einer horizontalen Richtung, während sie von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 252 und dem Montagetisch 261 gepreßt werden, Reibungswärme wird zwischen den Kontaktabschnitten erzeugt und die Kontaktabschnitte der Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, werden dadurch aktiviert und miteinander verbunden.
Die obige Trägerstruktur des Werkzeuges des Standes der Technik US 5 603 444 jedoch ist derart, daß die Verstärker 253 und 255 eine Länge haben, die gleich der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz ist, die an beiden Enden des Ultraschallhorns 251 angeschlossen sind, der eine Länge hat, die gleich der Wellenlänge der Resonanzfrequenz ist, und die zylindrischen Trägerabschnitte 254 und 256 der Verstärker 253 und 255 werden durch die Klemmenabschnitte 259 bzw. 260 des Halters 258 gehalten. Das heißt, da die zylindrischen Trägerabschnitte 254 und 256 von den zylindrischen Klemmenabschnitten 259 bzw. 260 gehalten werden, muß der Abstand zwischen dem Trägerabschnitt 254 und dem anderen Trägerabschnitt 256 wenigstens die Summe aus der Wellenlänge und der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz sein, um für die Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, einen Arbeitsraum sicherzustellen, der so weit wie möglich ist. Daher, wenn der Verbindungsarbeitsabschnitt 252 und der Montagetisch 262 die Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, durch Druck halten, gibt es eine Möglichkeit, daß das Ultraschallhorn 251 und die Verstärke 253 und 255 sich nach oben in eine Bogenform krüm men, mit den Trägerabschnitten 254 und 256 als Verbindungen. Wenn sie sich krümmen, geht der Schwingungszustand, das heißt, der Resonanzzustand, verloren, was einen Verbindungsfehler hervorruft. Um diese Problem zu lösen, entwickelte der jetzige Anmelder ein plattenartiges Ultraschallhorn 271, das in 26 gezeigt ist, und benutzte es anstelle des obigen Ultraschallhorns 251. Wenn jedoch die Elemente 262 und 263, die miteinander verbunden werden sollen, ein Halbleiterchip und eine Schaltkarte sind und der Halbleiterchip auf der Oberfläche der Schaltkarte durch Ultraschallschwingungsverbindung angebracht wird, ist das Basisgewicht, das auf jedem Löthöcker (Elektrode) des Halbleiterchips aufgebracht wird, begrenzt. Da die Anzahl der Löthöcker gering ist, ist es schwierig, das Verbindungsgewicht zum Zeitpunkt des Verbindens zu steuern, wenn das Verbindungsgewicht (das Gewicht, das für die Verbindung erforderlich ist), das erhalten wird, indem die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips mit dem Basisgewicht multipliziert wird, geringer ist als das Gesamtgewicht der Verstärker 253 und 255 und des Ultraschallhorns 271. Andererseits, wenn die Anzahl der Löthöcker groß ist und das Verbindungsgewicht hoch ist, kann ein Verbindungsfehler auftreten, daß das Ultraschallhorn 251 und die Verstärker 253 und 255 sich krümmen und einige der Löthöcker des Halbleiterchips nicht richtig mit den Kontaktflächen (Elektroden) der Schaltkarte verbunden werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallschwingungsverbindungswerkzeug zur Verfügung zu stellen, das leichtgewichtig gemacht werden kann und das den Abstand zwischen Trägerabschnitten verringern kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zum Verbinden überlagerter Abschnitte einer Vielzahl von Elementen, die miteinander verbunden werden sollen, welche aus Metallen hergestellt sind, durch Ultraschallschwingung zur Verfügung gestellt, welches die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zum Verbinden überlagerter Abschnitte einer Vielzahl aus Elementen, die miteinander verbunden werden sollen, welche aus Metallen hergestellt sind, durch Ultraschallschwingung zur Verfügung gestellt, welches einen quadratstangenartigen Hornkörper aufweist, wobei das Quadratartige durch gegenüberliegende Vorder- und Rückflächen und ge genüberliegende untere und obere Flächen gebildet ist, Verbindungsarbeitsabschnitte, die auf der oberen und/oder unteren Oberfläche des Hornkörpers an dem zentralen Punkt der maximalen Schwingungsamplitude des Hornkörpers vorgesehen sind, und hakenartige Trägerabschnitte, die von der vorderen und der rückwärtigen Fläche des Hornkörpers an den beiden Punkten minimaler Schwingungsamplitude hervorstehen, die um denselben Abstand an beiden Seiten von den Verbindungsarbeitsabschnitten getrennt sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die beiden Flächen, auf denen die beiden Verbindungsarbeitsabschnitte des quadratstangenartigen Hornkörpers vorgesehen sind, senkrecht zu den beiden Flächen sind, auf denen die Trägerabschnitte des quadratstangenartigen Hornkörpers vorgesehen sind, kann ein weiter Arbeitsraum für die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, sichergestellt werden, ohne daß er durch die Trägerabschnitte verengt wird, selbst wenn die Trägerabschnitte auf dem quadratstangenartigen Hornkörper an den nächsten beiden Punkten minimaler Schwingungsamplitude vorgesehen sind, die um denselben Abstand von den Verbindungsarbeitsabschnitten auf beiden Seiten getrennt sind. Wenn das Werkzeug von dem Halter an beiden Seiten gehalten wird, kann der Abstand zwischen den Trägerabschnitten gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt werden. Da die Länge des Werkzeuges auf die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt werden kann, wird das Werkzeug klein und leichtgewichtig.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem jeder der Trägerabschnitte einen dicken Wurzelabschnitt aufweist, der mit dem Hornkörper verbunden ist, einen dünnen zwischengelegten Abschnitt, der sich von dem Wurzelabschnitt in Richtung auf den Endabschnitt des Hornkörpers erstreckt, ohne den Hornkörper zu berühren, einen dicken hervorstehenden Abschnitt, der sich von dem zwischengelegten Abschnitt nach außen erstreckt, und einen Endabschnitt, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt zu berühren. Daher absorbiert der dünne zwischengelegten Abschnitt Schwingung, die von dem Wurzelabschnitt zum Endabschnitt zum Zeitpunkt des Verbindens übertragen wird, und Ultraschallschwingung, die von dem Transducer erzeugt wird, wird von dem Werkzeug zu den Verbindungsarbeitsabschnitten in effizienter Weise und richtig übertragen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem die Endabschnitte ein Durchgangsloch zum Auf nehmen eines Bolzens haben. Daher können die Endabschnitte direkt durch Bolzen an dem Halter befestigt werden, so daß die Befestigungsarbeit des Werkzeuges vereinfacht wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem die Endabschnitte einen Ausnehmungsabschnitt zum Aufnehmen des Kopfabschnittes eines Bolzens haben, der größer ist als das Durchgangsloch zum Aufnehmen eines Bolzens. Da der Kopfabschnitt des Bolzens in dem Ausnehmungsabschnitt aufgenommen wird, steht der Bolzen nicht von dem Endabschnitt hervor und verengt nicht den Arbeitsraum für die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem die Trägerabschnitte asymmetrisch um die Schwingungsrichtung des Hornkörpers als eine lineare Symmetrieachse auf dem Hornkörper vorgesehen sind. Daher wird die Masse des Werkzeuges klein, die Steuerung des Gewichtes, das zum Zeitpunkt des Verbindens aufgebracht werden soll, wird einfach, und selbst kleine Elemente können mit Ultraschallschwingung gut miteinander verbunden werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem jeder der Trägerabschnitte einen dicken Wurzelabschnitt aufweist, der von dem Ort des Punktes der minimalen Schwingungsamplitude des Hornkörpers hervorsteht, einen dünnen zwischengelegten Abschnitt, der sich von dem Wurzelabschnitt in Richtung auf den Endabschnitt des Hornkörpers erstreckt, ohne den Hornkörper zu berühren, einen dicken hervorstehenden Abschnitt, der nach außen von dem zwischengelegten Abschnitt hervorsteht, und einen Endabschnitt, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt in Richtung auf den zwischengelegten Abschnitt des Hornkörpers erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt zu berühren. Daher, selbst wenn die Positionen der Punkte minimaler Schwingungsamplitude aus ihren theoretischen Positionen verschoben sind, absorbieren die zwischengelegten Abschnitte Schwingung von den Wurzelabschnitten zu den Endabschnitten, nicht nur das Werkzeug, sondern auch der Halter zum Halten des Werkzeuges und die Druckeinheit zum vertikalen Betreiben des Halters bekommen keine Risse, und selbst kleine Elemente können mit Ultraschallschwingung gut miteinander verbunden werden.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem jeder der Trägerabschnitte eine Befestigungsfläche parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt des Hornkörpers hat. Daher wird die Befestigungsarbeit des Werkzeuges einfach.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem jeder der Trägerabschnitte eine Befestigungsfläche senkrecht zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt des Hornkörpers hat. Daher können die Trägerabschnitte an dem Halter durch Bolzen auf einer Vorderseite befestigt werden, so daß es einfacher gemacht wird, das Werkzeug zu befestigen.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, welches Trägerabschnitte aufweist, die von den Positionen der Punkte minimaler Schwingungsamplitude des Hornkörpers hervorstehen, und geneigte Flächen, die auf den Trägerabschnitten als Befestigungsflächen gebildet sind. Daher wird die Befestigungsposition des Werkzeuges an dem Halter genau, und Elemente können mit Ultraschallschwingung gut miteinander verbunden werden.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallverbindungswerkzeug zur Verfügung gestellt, bei dem geneigte Flächen als die unteren Befestigungsflächen der Trägerabschnitte gebildet sind, und die oberen Befestigungsflächen der Trägerabschnitte sind als ebene Flächen parallel zu den Verbindungsarbeitsabschnitten des Hornkörpers gebildet. Daher wird Gewicht zum Zeitpunkt des Verbindens auf die Trägerabschnitte in einer vertikalen Richtung gegeben, ohne eine Komponente zu erzeugen, und die Trägerabschnitte erhalten keine externe Kraft, welche sie in eine Schwingungsrichtung bewegt.
Die oberen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schaubild, das in typischer Weise das Werkzeug und Ultraschallschwingung der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Werkzeuges und Klemmen der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Schaubild, um typischerweise das Ultaschallverbinden der ersten Ausführungsform zu erläutern;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Schnittansicht, welche die Befestigung des Werkzeuges der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer fünften Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer siebten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges gemäß einer achten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Vorderseite eines Halters gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die die Rückseite des Halters der neunten Ausführungsform zeigt;
15 ist eine Vorderansicht einer Ultraschallverbindungsvorrichtung gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
16(a) ist eine Vorderansicht eines Werkzeuges gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 16(b) ist davon eine Seitenansicht;
17 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Werkzeuges und einer Trägereinheit gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine Draufsicht auf das Werkzeug der zwölften Ausführungsform;
19 ist eine Vorderansicht des Werkzeuges der zwölften Ausführungsform;
20 ist eine Vorderansicht der Anordnung aus Werkzeug und Trägereinheit der zwölften Ausführungsform;
21 ist eine Ansicht der Anordnung von der rechten Seite her des Werkzeuges und der Trägereinheit der zwölften Ausführungsform;
22 ist eine Vorderansicht der Ultraschallverbindungsvorrichtung der zwölften Ausführungsform;
23 ist eine Vorderansicht der Anordnung aus Werkzeug und Trägereinheit gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 ist eine Vorderansicht der Anordnung aus einem Werkzeug und Trägereinheit gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
25 ist ein Schaubild, das in typischer Weise die Trägerstruktur eines Werkzeuges des Standes der Technik durch einen Halter zeigt; und
26 ist ein Schaubild, das typischerweise die Trägerstruktur eines anderen Werkzeuges des Standes der Technik durch einen Halter zeigt.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt das Aussehen eines Werkzeuges 1, 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Werkzeug 1 und der Ultraschallschwingung, 3 zeigt das Werkzeug 1 und die Klemmen 15 und 4 zeigt, daß das Werkzeug 1 an einem Halter 25 befestigt ist. In 1 bezeichnet Bezugsziffer 1 ein Werkzeug, das "Ultraschallhorn" genannt wird, 2 einen quadratstangenartigen Hornkörper des Werkzeuges 1, 3 und 4 Verbindungsarbeitsabschnitte, die von der oberen und unteren Fläche des Hornkörpers 2 hervorstehen, 5, 6, 7 und 8 hakenartige Trägerabschnitte, im wesentlichen wie ein Buchstabe S, die von der vorderen und der rückwärtigen Seite des Hornkörpers 2 nach außen hervorstehen, und 9 und 10 Schraubenlöcher, die in den Mittelabschnitten der rechten und linken Endfläche des Hornkörpers 2 gebildet sind. Das Werkzeug 1 ist als ein einziger Körper gebildet, der den Hornkörper 2, Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4, Trägerabschnitte 5 bis 8 und Schraubenlöcher 9 und 10 aufweist, und ist aus einem Material mit ausgezeichneten akustischen Eigenschaften hergestellt, wie Titanlegierung oder gehärtetes Eisen.
In 2 hat der Hornkörper 2 eine Länge gleich der Wellenlänge der Resonanzfrequenz der Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 übertragen wird, welcher in 4 gezeigt ist (Länge von dem Punkt f1 maximaler Schwingungsamplitude zu dem Punkt f5 maximaler Schwingungsamplitude). Die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4 stehen nach außen von dem Hornkörper 2 am mittleren Punkt f3 maximaler Schwingungsamplitude des Hornkörpers 2 hervor und sind quadratisch. Die Trägerabschnitte 5 bis 8 sind hakenartig und stehen von dem Hornkörper 2 an den beiden Punkte f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude nach außen hervor, die um denselben Abstand von den Verbindungsarbeitsabschnitten 3 und 4 auf beiden Seiten getrennt sind. Der Trägerabschnitt 5 weist einen plattenartigen dicken Wurzelabschnitt 5a auf, der mit dem Hornkörper 2 verbunden ist und sich gerade voran von dem Hornkörper 2 erstreckt, einen plattenartigen dünnen zwischengelegten Abschnitt 5b, der sich im wesentlichen unter einem rechten Winkel von dem Wurzelabschnitt 5a krümmt und sich in Richtung auf den linken Endabschnitt des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den Hornkörper 2 zu berühren, einen plattenartigen dicken hervorstehenden Abschnitt 5c, der sich von dem zwischengelegten Abschnitt 5b im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und nach vorn erstreckt, und einen plattenartigen dicken Endabschnitt 5d, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt 5c im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und sich in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt 5b zu berühren. Der Trägerabschnitt 6 weist einen plattenartigen dicken Wurzelabschnitt 6a auf, der mit dem Hornkörper 2 verbunden ist, und sich gerade rückwärts von dem Hornkörper 2 erstreckt, einen plattenartigen dünnen zwischengelegten Abschnitt 6b, der sich im wesentlichen unter einem rechten Winkel von dem Wurzelabschnitt 6a krümmt und sich in Richtung auf den linken Endabschnitt des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den Hornkörper 2 zu berühren, einen plattenartigen dicken hervorstehenden Abschnitt 6c, der sich von dem zwischengelegten Abschnitt 6b im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und nach hinten hervorsteht und einen plattenartigen dicken Endabschnitt 6d, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt 6c im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und sich in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt 6b zu berühren. Der Trägerabschnitt 7 weist einen plattenartigen dicken Wurzelabschnitt 7a auf, der mit dem Hornkörper 2 verbunden ist und gerade vorwärts von dem Hornkörper 2 hervorsteht, einen plattenartigen zwischengelegten Abschnitt 7b, der sich im wesentlichen unter einem rechten Winkel von dem Wurzelabschnitt 7a krümmt und sich in Richtung auf den rechten Endabschnitt des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den Hornkörper 2 zu berühren, einen plattenartigen dicken hervorstehenden Abschnitt 7c, der sich von dem zwischengelegten Abschnitt 7b im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und nach vorn hervorsteht und einen plattenartigen dicken Endabschnitt 7d, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt 7c im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und sich in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt 7b zu berühren. Der Trägerabschnitt 8 weist einen plattenartigen dicken Wurzelabschnitt 8a auf, der mit dem Hornkörper 2 verbunden ist und gerade rückwärts von dem Hornkörper 2 hervorsteht, einen plattenartigen dünnen zwischengelegten Abschnitt 8b, der sich im wesentlichen unter einem rechten Winkel von dem Wurzelabschnitt 8a krümmt und sich in Richtung auf den rechten Endabschnitt des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den Hornkörper 2 zu berühren, einen plattenartigen dicken hervorstehenden Abschnitt 8c, der sich von dem zwischengelegten Abschnitt 8b im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und nach hinten hervorsteht, und einen plattenartigen dicken Endabschnitt 8d, der sich von dem hervorstehenden Abschnitt 8c im wesentlichen unter einem rechten Winkel krümmt und sich in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers 2 erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt 8b zu berühren.
In 3 bezeichnet die Bezugsziffer 15 eine Klemme, die an den Trägerabschnitten 5 bis 8 befestigt ist, aus einer Metallstange hergestellt, mit einer größeren Höhe als die vertikale Breite jeder der Trägerabschnitte 5 bis 8, und sie hat ein Durchgangsloch 16, das sich zu der oberen und unteren Fläche erstreckt, Ausnehmungsabschnitte 17 und 18, die in der oberen und unteren Fläche gebildet sind, größer als und konzentrisch zu dem Durchgangsloch 16, und einen weggeschnittenen Abschnitt 19, der in einer Seitenfläche gebildet ist. Das Durchgangsloch 16 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts eines Bolzens 22, der in 4 gezeigt ist. Die weggeschnittenen Abschnitte 19 nehmen die Endabschnitte 5d bis 8d der Trägerabschnitte 5 bis 8 auf, um zu verhindern, daß die Endabschnitte 5d bis 8d in einer vertikalen Richtung rissig werden. Der Ausnehmungsabschnitt 18 nimmt den Kopfbereich des Bolzens 2 auf, der in 4 gezeigt ist. Die Klemmen 15 sind auf jeweilige Endabschnitte 5d bis 8d aufgepaßt, indem die weggeschnittenen Abschnitte 19 von der Außenseite her an die Endabschnitte 5d bis 8d angepaßt sind, jedoch sind sie außer Kontakt mit den Wurzelabschnitten 5a bis 8a und den zwischengelegten Abschnitten 5b bis 8b. Die Klemmen 15 können an die Trägerabschnitte 5 bis 8 in einer solchen Weise angepaßt werden, daß die Klemmen 15 nicht durch ihr eigenes Gewicht von den Trägerabschnitten 5 bis 8 abfallen, wenn der Hornkörper 2 von Hand angehoben wird. Wenn die Klemmen 15 durch ihr eigenes Gewicht von den Trägerabschnitten 5 bis 8 abfallen, ist das Anpassen von Klemmen 15 und Trägerabschnitten 5 bis 8 das Beste.
Wie man die Ultraschallschwingungsverbindung durchführt, wird hiernach mit Bezug auf 4 beschrieben. Das Ausgangsende des Transducers 20 ist koaxial mit einem Ende des Werkzeuges 1 durch eine Schraube 21 ohne Kopf verbunden. Ein Ende des Hornkörpers 2 wird in Kontakt mit dem Ausgangsende des Transducers 20 durch diese Verbindung gebracht. Der Transducer 20 erzeugt die Ultraschallschwingung aus vertikalen Wellen mit einer vorbestimmten Frequenz mit elektrischer Energie, die von einem nicht gezeigten Ultraschallwellengenerator erhalten wird, und gibt sie aus. Die Klemmen 15 sind auf jeweilige Trägerabschnitte 5 bis 8 aufgepaßt, und der Bolzen 20 ist fest in ein Schraubenloch gebracht, das in der unteren Fläche des Halters 25 gebildet ist, um einen Hohlraum 26 von dem Ausnehmungsabschnitt 18 der Klemme 15 durch das Durchgangsloch und den Ausnehmungsabschnitt 17. Die obere Fläche der Klemme 15 ist durch diese Befestigung in Kontakt mit der unteren Fläche des Halters 25 gebracht. Das Werkzeug 1 wird von dem Halter 25 auf beiden Seiten in einer solchen Weise gehalten, daß es von dem Halter 25 abhängt. Der Halter 25 ist an einer Kolbenstange befestigt, welcher ein vertikal bewegbarer Ausgabeabschnitt einer Druckeinheit, so wie einem Luftzylinder, ist. Der Hohlraum 26 ist in der unteren Fläche des Halters 25 als ein Fluchtbereich für die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4 gebildet. Eine Vielzahl von Elementen 28 und 29, die miteinander verbunden werden sollen, sind auf dem Montagetisch 27 angeordnet, der sich rechts unterhalb des Verbindungsarbeitsabschnittes 4 befindet, in einer solchen Weise angeordnet, daß sie sich aufeinander befinden. In diesem Zustand wird der Halter 25 durch den Betrieb des Luftzylinders nach unten in eine Richtung bewegt, die durch einen Pfeil Y angezeigt ist, der Verbindungsarbeitsabschnitt 4 und der Montagetisch 27 halten die Elemente 28 und 29, die miteinander verbunden werden sollen, durch Druck, Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 ausgegeben wird, wird auf das Werkzeug 1 übertragen, der Verbindungsarbeitsabschnitt 4 schwingt in einer Richtung, die durch einen Pfeil X angezeigt ist, die Schwingung wird von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 4 zu den Elementen 28 und 29, die miteinander verbunden werden sollen, übertragen, und die Kontaktabschnitte der Elemente 28 und 29 schwingen in einer horizontalen Richtung, werden aktiviert und miteinander verbunden, während sie durch den Verbindungsarbeitsabschnitt 4 und den Montagetisch 27 gepreßt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4 auf der oberen und unteren Fläche des quadratstangenartigen Hornkörpers 2 an dem Punkt f3 der zentralen maximalen Schwingungsamplitude vorgesehen, und die Trägerabschnitte 5 und 8 sind auf der vorderen und rückwärtigen Fläche des quadratstangenartigen Hornkörpers 2 an den nächsten beiden Punkten f2 und f4 minimalen Schwingungsamplitude vorgesehen, die um denselben Abstand auf beiden Seiten von den Verbindungsarbeitsabschnitten 3 und 4 getrennt sind. Das heißt, die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4 sind auf zwei Flächen vorgesehen, die senkrecht zu den Flächen sind, auf denen die Trägerabschnitte 5 bis 8 des quadratstangenartigen Hornkörpers vorgesehen sind. Daher, wenn die Trägerabschnitte 5 bis 8 auf dem quadratstangenartigen Hornkörper 2 an den engsten beiden Punkten f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude vorgesehen sind, die um denselben Abstand auf beiden Seiten von den Verbindungsarbeitsabschnitten 3 und 4 getrennt sind, verengen die Trägerabschnitte 5 bis 8 den Arbeitsraum für die Elemente 28 und 29, die miteinander verbunden werden sollen, nicht, so daß es möglich gemacht wird, einen großen Arbeitsraum si cherzustellen. Wenn das Werkzeug 1 durch den Halter 25 auf beiden Seiten gehalten wird, ist der Abstand zwischen den beiden Trägerabschnitten 5 und 7, das heißt, der Trägerabstand zwischen dem Wurzelabschnitt 5a und dem Wurzelabschnitt 7a gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz gesetzt. Daher kann die Länge des Werkzeuges 1 auf die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt werden, die minimal ist, wenn das Werkzeug 1 auf beiden Seiten gehalten wird. Als ein Ergebnis, wenn der Verbindungsarbeitsabschnitt 4 und der Montagetisch 27 durch Druck die Elemente 28 und 29 halten, die miteinander verbunden werden sollen, wird der Halteabstand des Werkzeuges 1 in bezug auf den Halter 25 kürzer als der herkömmliche Halteabstand, die in 25 oder 26 gezeigt ist, und das Werkzeug 1 wird kaum gekrümmt.
Da die Länge des Werkzeuges 1 auf die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt werden kann, wird das Werkzeug 1 klein und leicht. Zum Beispiel, wenn die Elemente 28 und 29, die miteinander verbunden werden sollen, ein Halbleiterchip und eine Schaltkarte sind, und der Halbleiterchip auf der Schaltkarte durch Ultraschallschwingungsverbindung angebracht wird, ist es leicht, das Gewicht, das zum Verbinden aufgebracht werden soll, zum Zeitpunkt des Verbindens zu steuern, selbst wenn das Gewicht, das zum Verbinden aufgebracht werden soll, gering ist, da die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips klein ist. Selbst wenn die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips groß ist und das Gewicht, das für das Verbinden aufgebracht werden soll, hoch ist, tritt Durchbiegung, die einen schlechten Einfluß auf die Oberflächenmontage des Halbleiterchips auf der Schaltkarte ausübt, in dem Werkzeug 1 nicht auf, und alle die Höcker des Halbleiterchips und alle die Kontaktflächen der Schaltkarte werden richtig miteinander verbunden, da der Halteabstand gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz gesetzt ist.
Die Trägerabschnitte 5 bis 8 stehen von dem Hornkörper 2 im wesentlichen wie ein Buchstabe S hervor, und die Wurzelabschnitte 5a bis 8a, die hervorstehenden Abschnitte 5c bis 8c und die Endabschnitte 5d bis 8d sind dick gemacht, jedoch sind die zwischengelegten Abschnitte 5b bis 8b, welche die Wurzelabschnitte 5a bis 8a mit den hervorstehenden Abschnitten 5c bis 8c verbinden, dünn gemacht. Das heißt, in den Trägerabschnitten 5 bis 8 sind die zwischengelegten Abschnitte 5b bis 8b parallel zu der Übertragungsrichtung der Schwingung und dünner als die Wurzelabschnitte 5a bis 8a, die hervorstehenden Abschnitte 5c bis 8c und die Endabschnitte 5d bis 8d. Daher, selbst wenn die Punkte f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude leicht außerhalb des Ortes der Wurzelabschnitte 5a bis 8a liegen und die Wurzelabschnitte 5a bis 8a durch Gewicht vibrieren, das zum Zeitpunkt der Verbindung angelegt ist, absorbieren die zwischengelegten Abschnitte 5b bis 5b Schwingung, die von den Wurzelabschnitten 5a bis 8a zu den Endabschnitten 5d bis 8d übertragen wird. Demgemäß kann Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 erzeugt wird, in effizienter und genauer Weise von dem Werkzeug 1 zu den Verbindungsarbeitsabschnitten 3 und 4 übertragen werden.
Da der Kopfabschnitt des Bolzens 22 in dem Ausnehmungsabschnitt der Klemme 15 untergebracht ist, steht der Bolzen 5 nicht von der Klemme 15 nach unten hervor. Daher verengt der Bolzen 22 den Arbeitsraum für die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, nicht.
5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt das Aussehen eines Werkzeuges 30 und 6 zeigt, daß das Werkzeug 30 an dem Halter 25 befestigt ist. Diese Werkzeug 30 ist gekennzeichnet durch Endabschnitte 5e bis 8e, die den obigen Endabschnitten 5d bis 8d entsprechen. Die Endabschnitte 5e bis 8e sind wie dickere Platten als die Endabschnitte 5d bis 8d gebildet. Durchgangslöcher 5f bis 8f, die den Durchgangslöchern 16 entsprechen, und Ausnehmungsabschnitte 5g bis 8g und 5h bis 8h, die den obigen Ausnehmungsabschnitten 17 und 18 entsprechen, sind in den jeweiligen Endabschnitten 5e bis 8e gebildet. Ein Hohlraum 31, der dem obigen Hohlraum 26 entspricht, ist in dem Halter 25 gebildet. Der Hohlraum 31 ist groß genug als ein Fluchtraum für den Hornkörper 2, die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4, die Wurzelabschnitte 5a bis 8a, die zwischengelegten Abschnitte 5b bis 8b und die hervorstehenden Abschnitte 5c bis 8c. Wie in 6 gezeigt, sind die Bolzen 22 in Schraubenlöcher fest eingesetzt, die in der unteren Fläche des Halters 25 gebildet sind, um den Hohlraum 32 von den Ausnehmungsabschnitten 5h bis 8h durch die Durchgangslöcher 5f bis 8f, wodurch die oberen Flächen der Endabschnitte 5e bis 8e in Kontakt mit der unteren Fläche des Halters 25 gebracht werden, und das Werkzeug 30 wird von dem Halter 25 an beiden Seiten mit den vier Trägerabschnitten 5 bis 8 in einer Weise abgehängt gehalten, ohne Kontakt zwischen dem Halter 25 und dem Hornkörper 2, den Verbindungsarbeitsabschnitten 3 und 4, den Wurzelabschnitten 5a bis 8a, den zwischengelegten Abschnitten 5b bis 8b und den hervorstehenden Abschnitten 5c bis 8c. Bei der Struktur dieser zweiten Ausführungsform, da die Endabschnitte 5e bis 8e an dem Halter 25 durch die Bolzen 22 befestigt sind, können die Klemmen, die in 3 gezeigt sind, weggelassen werden, und der Befestigungsvorgang für das Werkzeug 30 an dem Halter 25 wird einfach. In 5 sind die Ausnehmungsabschnitte 5h, 6h und 8h nicht veranschaulicht, jedoch sind sie dieselben wie der Ausnehmungsabschnitt 7h. Der Hornkörper 2, die Verbindungsarbeitsabschnitte 3 und 4, die Wurzelabschnitte 5a bis 8a, die zwischengelegten Abschnitte 5b bis 8b, die hervorstehenden Abschnitte 5c bis 8c und die Schraubenlöcher 9 und 10 sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Werkzeuge 1 und 30 der obigen Ausführungsformen sind so lang wie die Wellenlänge der Resonanzfrequenz, können aber ein Vielfaches der Wellenlänge sein.
In 4 ist der Transducer 20 direkt mit einem Ende des Werkzeugs 1 verbunden. Jedoch kann ein Verstärker, so lang wie die Hälfte der Wellenlänge oder ein Vielfaches der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz an beiden Enden des Werkzeuges 1 angebracht sein, und der Transducer 20 kann koaxial mit einem Ende einer der Verstärker verbunden sein. Das heißt, der Transducer 20 kann mit einem Ende des Werkzeugs 1 durch den Verstärker verbunden sein.
In 4 ist der Hohlraum 26 gebildet um zu verhindern, daß der Verbindungsarbeitsabschnitt 3 in Kontakt mit dem Halter 25 kommt. Wenn die Dicke L der Klemme 5 von dem weggeschnittenen Abschnitt 19, wie in 3 gezeigt, größer gemacht wird als die Höhe des Verbindungsarbeitsabschnittes 3, kann der Hohlraum 26 weggelassen werden.
7 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer dritten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung. In 7 ist das Werkzeug 31 als ein einziger Körper gebildet, der aus einem Material hergestellt ist, welches ausgezeichnete akustische Eigenschaften hat, so wie eine Aluminium- oder Titanlegierung oder gehärtetes Eisen, und weist einen Hornkörper 32, einen Verbindungsarbeitsabschnitt 33, Trägerabschnitte 34, Verbindungsabschnitte 37 und Schraubenlöcher 41 auf. Der Hornkörper 32 ist wie eine Stange geformt, mit einer Länge, die gleich der Wellenlänge der Resonanzfrequenz der Ultraschallschwingung ist, die von dem Transducer 20 übertragen wird (Länge von dem Punkt f1 maximaler Schwingungsamplitude zu dem Punkt f5 maximaler Schwingungsamplitude). Die vertikale Breite H des Hornkörpers 32 ist länger als dessen Querbreite D. Der Verbindungsarbeitsabschnitt 33 steht von dem Hornkörper 32 am mittleren Punkt f3 maximaler Schwingungsamplitude des Hornkörpers 2 hervor, kann aber mit der Außenfläche des Hornkörpers 32 fluchten oder nach innen zurückgesetzt sein.
Die Trägerabschnitte 34 sind auf dem Hornkörper 32 asymmetrisch um die Schwingungsrichtung X des Hornkörpers 32 als eine lineare Symmetrieachse vorgesehen. Das heißt, die Trägerabschnitte 34 sind auf derselben Seite des Hornkörpers 32 angeordnet, und die oberen Flächen der Trägerabschnitte 34 sind als ebene Befestigungsflächen 35 parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet. Befestigungslöcher 34 werden benutzt, um das Werkzeug 31 an einem Halter 71 zu befestigen, der in 13 gezeigt ist, und sind als Schraubenlöcher gebildet, die in den Trägerabschnitten 34 von den Befestigungsflächen 35 in Richtung auf den Hornkörper 32 gebildet sind. Die Verbindungsabschnitte 37 werden benutzt, um den Hornkörper 32 mit den Befestigungsabschnitten 34 ohne Kontakt zu verbinden und sind wie eine Krampe geformt, mit einem dicken Wurzelabschnitt 38, dicken Endabschnitt 39 und dünnem zwischengelegten Abschnitt 40. Die Krampenformen der Verbindungsabschnitte 37 sind bisymmetrisch zueinander, und der rechte und linke Abschnitt kann in dieselbe Richtung wiesen. Die Wurzelabschnitte 38 sind wie ein Platte geformt, die gerade nach außen von dem Hornkörper 32 in einer Richtung senkrecht zu der Schwingungsrichtung X des Hornkörpers 32 hervorstehen, an den Punkten f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude, die um denselben Abstand auf sowohl der rechten als auch der linken Seite von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 getrennt sind. Die Endabschnitte 39 sind wie eine Platte geformt, die gerade von einem Ende des Befestigungsabschnittes 34 in eine Richtung senkrecht zu der Schwingungsrichtung X des Hornkörpers 32 hervorsteht. Die zwischengelegten Abschnitte 40 verbinden die Wurzelabschnitte 38 und die Endabschnitte 39 und sind wie eine Platte parallel zu der Schwingungsrichtung X des Hornkörpers 32 geformt. Die Schraubenlöcher 41 sind Befestigungslöcher zum Befestigen des Transducers oder eines nicht gezeigten Verstärkers an dem Hornkörper 32 durch eine Schraube 43 ohne Kopf und sind in den Mittelabschnitten der rechten und linken Endfläche des Hornkörpers 32 gebildet.
8 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 31 der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Werkzeug 1 der ersten Ausführungsform in den Positionen der Trägerabschnitte 34, Befestigungsflächen 45 und Befestigungslöcher 46. Das heißt, die Trägerabschnitte 34 der vierten Ausführungsform sind seitlich in bezug auf den Verbindungsarbeitsabschnitt 33 bei der vierten Ausführungsform angeordnet, wohingegen die Trägerabschnitte 34 auf einer Seite gegenüber dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 bei der dritten Ausführungsform angeordnet sind. Die Befestigungsflächen 45, die den Befestigungsflächen 35 entsprechen, sind in einer Richtung senkrecht zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet, und die Befestigungslöcher 46, die den Befestigungslöchern 36 entsprechen, sind in einer Richtung parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet.
9 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer fünften Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 31 der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem Werkzeug 31 der dritten Ausführungsform in den Positionen von Befestigungsflächen 47 und Befestigungslöchern 48. Das heißt, die Befestigungsflächen 47, die den obigen Befestigungsflächen 35 entsprechen, sind in einer Richtung senkrecht zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet, und die Befestigungslöcher 48, die den obigen Befestigungslöchern 36 entsprechen, sind in einer Richtung parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet. Die Befestigungslöcher 48 können die Schraubenlöcher der dritten Ausführungsform oder Durchgangslöcher sein.
10 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 31 der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Werkzeug 31 der vierten Ausführungsform in den Positionen von Befestigungsflächen 49 und Befestigungslöchern 50. Das heißt, die Befestigungsflächen 49, die den obigen Befestigungsflächen 45 entsprechen, sind in einer Richtung parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet, und die Befestigungslöcher 50, die den Befestigungslöchern 66 entsprechen, sind in einer Richtung senkrecht zu dem Verbindungsabschnitt 38 gebildet. Die Befestigungslöcher 50 können die Schraubenlöcher der vierten Ausführungsform oder Durchgangslöcher sein.
11 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer siebten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung. Die Werkzeuge 31 der dritten bis sechsten Ausführungsformen werden benutzt, wenn die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, Metalle sind, wohingegen das Werkzeug 31 der siebten Ausführungsform benutzt wird, wenn die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, Kunstharze sind. Daher unterscheidet sich das Werkzeug 31 der siebten Ausführungsform von den Werkzeugen 31 der dritten bis sechsten Ausführungsform in der Position eines Verbindungsarbeitsabschnittes 51. Das heißt, in dem Werkzeug 31 der siebten Ausführungsform ist der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 auf einer Endfläche ohne ein Schraubenloch 41 des Werkzeuges 31 der dritten Ausführungsform vorgesehen. Der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 kann mit einer Endfläche des Hornkörpers 32 fluchten oder nach innen versetzt sein.
12 zeigt ein Werkzeug 31 gemäß einer achten Ausführungsform, jedoch nicht der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 31 der achten Ausführungsform wird benutzt, wenn die Elemente, die miteinander verbunden werden sollen, Kunstharze sind, wie bei der siebten Ausführungsform, unterscheidet sich aber von dem Werkzeug 31 der siebten Ausführungsform in den Positionen der Befestigungsflächen 47 und der Befestigungslöcher 48. Das heißt, in dem Werkzeug 31 der achten Ausführungsform ist der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 auf einer Endfläche ohne ein Schraubenloch 41 des Werkzeugs 31 der fünften Ausführungsform vorgesehen.
13 und 14 zeigen einen Halter 71 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 13 hat der Halter 71 ein Paar Befestigungslöcher 72 in beiden stangenartigen Endabschnitten und wird durch einen Luftzylinder 84 in eine der Druckrichtungen A, B und C bewegt, welcher die Druckeinheit einer Ultraschallverbindungsvorrichtung 81 ist, die in 15 gezeigt ist. Der Abstand zwischen dem Paar der Befestigungslöcher 72 ist derselbe wie der Abstand zwischen dem Paar der Befestigungslöcher 36, 46, 48 oder 50 des Werkzeuges 31, das in den 7 bis 12 gezeigt ist. Wie in 14 gezeigt, ist die untere Fläche um die Befestigungslöcher 72 des Halters 71 als eine flache Befestigungsfläche 73 gebildet, und Positionierabschnitte 74 sind auf einem Seitenabschnitt der Befestigungsfläche 73 gebildet. Die Druckrichtung A wird in dem Halter 71 erzeugt, indem eine Kolbenstange 85, die das Ausgangsende der Druckeinheit, die in 15 gezeigt ist, ist, mit der oberen Fläche des Halters 71 verbunden wird, die Druckrichtung B wird in dem Halter 71 erzeugt, indem die Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, mit der Seitenfläche des Halters 71 verbunden wird, und die Druckrichtung C wird in dem Halter 71 erzeugt, indem die Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, mit der Endfläche des Halters 71 verbunden wird.
15 zeigt die Ultraschallverbindungsvorrichtung 81 gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 15 hat ein Vorrichtungskörper 82 einen Arbeitsraum 83, der in seinem vorderen unteren Abschnitt in die Richtungen nach vorn, links und rechts offen ist, und der Luftzylinder 84 als eine Druckeinheit in seinem oberen inneren Abschnitt zum Definieren eines Abschnittes oberhalb des Arbeitsraumes 83. Das untere Ende der Kolbenstange 85, das von dem Luftzylinder 84 nach unten ragt, ist in dem Arbeitsraum 83 angeordnet. Der Halter 71, der in 13 gezeigt ist, ist an dem unteren Ende der Kolbenstange 85 befestigt, die in dem Arbeitsraum 83 angeordnet ist, und das Werkzeug 31 der 7 bis 12 ist auf dem Halter 71 eingerichtet. Der untere Abschnitt des Vorrichtungskörpers 82 zum Definieren eines Abschnittes hinter dem Arbeitsraum 83 ist auf einem Batholithen 86 eingerichtet, der eine Basis zum Einrichten der Ultraschallverbindungsvorrichtung 81 in einer Produktionslinie oder dergleichen bildet. Ein Montagetisch 87 ist auf der oberen Fläche des Batholithen 86 zum Definieren eines Abschnittes unterhalb des Arbeitsraumes 83 eingebaut.
Wie die Ultraschallverbindung durchgeführt wird, wenn das Werkzeug 31 der dritten bis achten Ausführungsform und der Halter 71 der neunten Ausführungsform in der Ultraschallverbindungsvorrichtung 81 der zehnten Ausführungsform benutzt werden, wird hiernach beschrieben. Wenn das Werkzeug 31 der dritten Ausführungsform oder der sechsten Ausführungsform benutzt wird, wird die obere Fläche, die die Druckrichtung H des Halters 71 ist, der in 13 gezeigt ist, mit dem unteren Ende der Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, verbunden. In diesem Fall ist die Kolbenstange 85 in der Mitte zwischen den Befestigungslöchern 72, die in 13 gezeigt sind, angeordnet, die Befestigungslöcher 72, die in 13 gezeigt sind, sind in einer vertikalen Richtung angeordnet, die parallel zu der vertikalen Bewegungsrichtung der Kolbenstange 85 ist, die in 15 gezeigt ist und die Befestigungsflächen 73, die in 13 gezeigt sind, sind parallel zu der ebenen oberen Fläche des Montagetisches 87 eingerichtet, der in 15 gezeigt ist.
In diesem Zustand befinden sich die Befestigungsflächen 35, die in 7 gezeigt sind, oder die Befestigungsflächen 49, die in 10 gezeigt sind, unter der Befestigungsfläche 73, die in 13 gezeigt ist, die Befestigungsabschnitte 34, die in 7 oder 10 gezeigt sind, liegen gegen die Positionierabschnitte 74, die in 14 gezeigt sind, an, und die Befestigungslöcher 36, die in 7 gezeigt sind, oder die Befestigungslöcher 50, die in 10 gezeigt sind, sind mit den Befestigungslöchern 72 ausgerichtet, die in 13 gezeigt sind. Bolzen 75, die in 13 gezeigt sind, befestigen den Halter 71, der in 13 gezeigt ist, an den Befestigungsabschnitten 34, die in 7 oder 10 gezeigt sind, durch die Befestigungslöcher 72 und die Befestigungslöcher 36, die in 7 gezeigt sind, oder die Befestigungslöcher 50, die in 10 gezeigt sind. Dadurch wird der Verbindungsarbeitsabschnitt 33 des Werkzeuges 31, der in 7 oder 10 gezeigt ist, parallel zu der oberen Fläche des Montagetisches 87, der in 15 gezeigt ist, und die obere Fläche des Montagetisches 87 befindet sich rechts unterhalb des Verbindungsarbeitsabschnittes 33. Das Werkzeug 31, das in 7 oder 10 gezeigt ist, und der Transducer 20 werden miteinander durch die Schrauben 43 ohne Kopf verbunden. Ein Ende des Hornkörpers 32 und das Ausgangsende des Transducers 20 werden durch diese Verbindung miteinander in Kontakt gebracht.
Wenn das Werkzeug 31 der vierten Ausführungsform oder er fünften Ausführungsform benutzt wird, wird das untere Ende der Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, an der vorderen Fläche oder der rückwärtigen Fläche befestigt, welche die Druckrichtung B des Halters 71 ist, der in 13 gezeigt ist, so daß er sich in der Mitte zwischen den Befestigungslöchern 72 befindet, die Befestigungslöcher 72, die in 13 gezeigt sind, sind in einer Richtung senkrecht zu der vertikalen Bewegungsrichtung der Kolbenstange 85 angeordnet, die in 15 gezeigt ist, und die Befestigungsfläche 73, die in 13 gezeigt ist, ist senkrecht zu der oberen Fläche des Montagetisches 87 eingerichtet, der in 15 gezeigt ist. In diesem Zustand befinden sich die Befestigungsflächen 45, die in 8 gezeigt sind, oder die Befestigungsflächen 47, die in 9 gezeigt sind, unter der Befestigungsfläche 73, die in 13 gezeigt ist, die Bolzen 75, die in 13 din 8 oder 9 gezeigt sind, durch die Befestigungslöcher 72 und die Befestigungslöcher 46, die in 8 gezeigt sind, oder die Befestigungslöcher 48, die in 9 gezeigt sind. Somit wird der Verbindungsarbeitsabschnitt 33 des Werkzeuges 31, das in 8 oder 9 gezeigt ist, parallel zu der oberen Fläche des Montagetisches 87, der in 15 gezeigt ist, und die obere Fläche des Montagetisches 87 befindet sich rechts unterhalb des Verbindungsarbeitsabschnittes 33. Das Werkzeug 31, das in 8 oder 9 gezeigt ist, und der Transducer 20 werden miteinander durch die Schraube 43 ohne Kopf verbunden, wie bei dem obigen Werkzeug 31.
Danach wird ein Vielzahl von Elemente 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, die aus Metallen hergestellt sind, auf dem Montagetisch 87 in einer solchen Weise angeordnet, daß sie aufeinandergelegt werden. In diesem Zustand wird der Halter 71 durch den Betrieb des Luftzylinders 84 nach unten in eine Richtung bewegt, die durch den Pfeil Y in 15 gezeigt ist, der Verbindungsarbeitsabschnitt 33 und den Montagetisch 87 halten die Elemente 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, durch Druck, Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 ausgegeben wird, wird zu dem Werkzeug 31 übertragen, der Verbindungsarbeitsabschnitt 33 schwingt in eine Richtung, die durch den Pfeil X angezeigt ist, diese Schwingung wird von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 zu den Elementen 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, übertragen, und die Kontaktflächen der Elemente 91 und 92 schwingen in einer horizontalen Richtung und werden aktiviert und mit einander verbunden, während sie von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 und dem Montagetisch 87 gepreßt werden.
Wenn das Werkzeug 31 der siebten Ausführungsform oder der achten Ausführungsform benutzt wird, wird das untere Ende der Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, an der Endfläche befestigt, welche die Druckrichtung C des Halters 71, der in 13 gezeigt ist, ist, derart, daß sie sich in der Mitte der Endfläche befindet, die Befestigungslöcher 72, die in 13 gezeigt sind, werden in einer Richtung senkrecht zu der vertikalen Bewegungsrichtung der Kolbenstange 85, die in 15 gezeigt ist, angeordnet, und die Befestigungsfläche 73, die in 13 gezeigt ist, wird senkrecht zu der oberen Fläche des Montagetisches 87 eingerichtet, der in 15 gezeigt ist. In diesem Zustand befinden sich die Befestigungsflächen 35, die in 11 gezeigt sind, oder die Befestigungsflächen 47, die in 12 gezeigt sind, unter der Befestigungsfläche 73, die in 13 gezeigt ist, die Bolzen 75, die in 13 gezeigt sind, befestigen den Halter 71, der in 13 gezeigt ist, an den Trägerabschnitten 34, die in 11 oder 12 gezeigt sind, durch die Befestigungslöcher 72 und die Befestigungslöcher 36, die in 11 gezeigt sind, oder die Befestigungslöcher 48, die in 12 gezeigt sind. Dadurch wird der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 des Werkzeugs 31, das in 11 oder 12 gezeigt ist, parallel zu der oberen Fläche des Montagetisches 87, der in 15 gezeigt ist, und die obere Fläche des Montagetisches 87 befindet sich rechts unterhalb des Verbindungsarbeitsabschnittes 51. Das Werkzeug 31, das in 11 oder 12 gezeigt ist, und der Transducer 20 werden miteinander durch die Schraube 43 ohne Kopf verbunden, wie bei dem obigen Werkzeug 31.
Danach wird eine Vielzahl von Elementen 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, hergestellt aus Kunstharzen, auf die Oberseite des Montagetisches 87 in einer solchen Weise gebracht, daß sie aufeinander liegen. In diesem Zustand wird der Halter 71 nach unten in eine Richtung bewegt, die in 15 durch den Pfeil Y angezeigt wird, durch die Operation des Luftzylinders 84, der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 und der Montagetisch 87 halten die Elemente 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, durch Druck, Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 ausgegeben wird, wird zu dem Werkzeug 31 übertragen, der Verbindungsarbeitsabschnitt 51 schwingt in eine Richtung, die durch den Pfeil X angezeigt ist, diese Schwingung wird von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 51 zu den Elementen 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, übertragen, und die Kontaktflächen der Elemente 91 und 92 schwingen in eine vertikale Richtung und werden miteinander verbunden, während sie durch den Verbindungsarbeitsabschnitt 51 und den Montagetisch 87 gepreßt werden.
Wenn das Werkzeug 31 durch den Halter 71 auf beiden Seiten gehalten wird, kann der Halteabstand zwischen dem Wurzelabschnitt 38 und dem andere Wurzelabschnitt 38 gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt werden. Daher wird das Werkzeug 31 klein und leichtgewichtig. Zum Beispiel, wenn das Werkzeug 31 aus einer der dritten bis sechsten Ausführungsformen benutzt wird, die Elemente 91 und 92, die miteinander verbunden werden sollen, ein Halbleiterchip und eine Schaltkarte sind und der Halbleiterchip auf der Schaltkarte durch Ultraschallverbindung oberflächenmontiert wird, ist es einfach, das Gewicht, das für die Verbindung aufgegeben werden soll, zum Zeitpunkt der Verbindung zu steuern, selbst wenn Gewicht, das für die Verbindung aufgegeben werden soll, gering ist, da die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips klein ist. Selbst wenn die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips groß ist und das Gewicht, das für die Verbindung aufgegeben werden soll, hoch ist, tritt keine Durchbiegung auf, die einen schlechten Einfluß auf die Oberflächenmontage des Halbleiterchips auf die Schaltkarte hat, in dem Werkzeug 31 auf, und alle die Löthöcker des Halbleiterchips und alle die Kontaktflächen der Schaltkarte werden gut miteinander verbunden, da der Trageabstand gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz eingestellt ist.
Da die dicken Wurzelabschnitte 38 und die dicken Endabschnitte 39 der Verbindungsabschnitte 37 miteinander durch die dünnen zwischengelegten Abschnitte 40 verbunden sind, absorbieren die dünnen zwischengelegten Abschnitte 40 Schwingung, die von den Wurzelabschnitten 38 zu den Endabschnitten 39 übertragen wird, selbst wenn die Positionen der Punkte f2 und f4 der minimalen Schwingungsamplitude des Werkzeugs 31 in Bezug auf die Wurzelabschnitte 38 aus ihren theoretischen Positionen verschoben sind, und die Wurzelabschnitte 38 vibrieren durch Gewicht, das zum Zeitpunkt des Verbindens auf das Werkzeug 31 aufgegeben wird. Daher kann Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 erzeugt wird, von dem Werkzeug 31 zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 oder 51 in effizienter Weise und genau übertragen werden, und weder das Werkzeug 31 noch der Halter 71 oder der Zylinderkolben 85 werden rissig.
Bei der obigen dritten bis zehnten Ausführungsform wird eine Vielzahl von Elementen, die miteinander verbunden werden sollen, auf dem Montagetisch 87 angeordnet und dann durch den Verbindungsarbeitsabschnitt 33 und den Montagetisch 87 gepreßt. Wie in 16(a) gezeigt, ist ein Saugloch 101 in dem Verbindungsarbeitsabschnitt 33 gebildet, um ein Element 91, das in 15 gezeigt ist, an den Verbindungsarbeitsabschnitt 33 durch die Saugwirkung einer Saugeinrichtung anzuziehen, das andere Element 92, das in 15 gezeigt ist, wird auf dem Montagetisch 87 gebracht, und das Element 91 wird über das Element 92 gelegt und durch das Absenken des Werkzeugs 31 gepreßt, hervorgerufen durch die Abwärtsbewegung des Luftzylinders 84. Bei dieser elften Ausführungsform ist ein Schlauchverbindungsabschnitt 102 auf der Außenfläche des Werkzeuges 31 gebildet, und ein Saugdurchlaß 103, der mit dem Saugloch 101 und dem Schlauchverbindungsabschnitt 102 kommuniziert, ist in dem Werkzeug 31 gebildet. Wenn das Element 91, das an den Verbindungsarbeitsabschnitt 33 angezogen wird, so klein wie ein Halbleiterchip ist, kann ein Verbindungschip 104 mit einem kleinen Saugloch 105 an den Verbindungsarbeitsabschnitt 13 gelötet werden. Die Verbindungsabschnitte 37 sind durch Schlitze 106 aufgeteilt, Heizlöcher 107 sind an den Punkten f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude des Werkzeugs 31 (siehe 7) gebildet, und das Werkzeug 31 wird mit einer elektrischen Heizeinrichtung geheizt, die in die Heizerlöcher 107 eingesetzt ist, so daß es möglich gemacht wird, die Vielzahl von Elementen miteinander zu verbinden, durch Bindeenergie, die durch Ultraschallschwingung erzeugt wird und Bindeenergie, die durch den elektrischen Heizer erzeugt wird. In diesem Fall werden die Schlitze 106 als ein Ausweg für die Verdrahtung des elektrischen Heizers benutzt. Weggeschnittene Abschnitte 108 können in dem Werkzeug 31 gebildet werden, um den Schwingungsausgleich zu verbessern. Das Werkzeug 31, das in 16(a) gezeigt ist, wird eingebaut, wie es in 16(b) gezeigt ist.
Eine Einengung, wie sie durch eine virtuelle Linie L2 in 7 gezeigt ist, kann in dem zwischengelegten Abschnitt des Werkzeuges 31 gebildet werden, der sich zwischen einem Paar der Wurzelabschnitte 38 befindet, um die Schwingungsamplitude zu vergrößern.
Ein Verbindungsarbeitsabschnitt 33, gezeigt durch eine virtuelle Linie L3 in 8, kann auf der oberen und unteren Fläche des Werkzeuges 31 gebildet werden.
Die 17 bis 22 zeigen eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine Explosionsansicht eines Werkzeugs 111 und seiner Trägereinheit, 18 ist eine Draufsicht auf das Werkzeug 111, 19 ist eine Vorderansicht des Werkzeuges 111, 20 ist eine Vorderansicht des Werkzeuges 111, wie es von der Trägereinheit gehalten wird, 21 ist eine Ansicht des Werkzeuges 111 von der rechten Seite, wie es von der Trägereinheit gehalten wird, und 22 ist eine Vorderansicht einer Ultraschallverbindungsvorrichtung.
Das Werkzeug 111 und seine Trägereinheit werden hiernach mit Bezug auf 17 beschrieben werden. Bei dieser zwölften Ausführungsform ist das Werkzeug 111 als ein einzelner Körper gebildet, der aus einem Material hergestellt ist, das ausgezeichnete akustische Eigenschaften hat, so wie eine Aluminium- oder Titanlegierung oder gehärtetes Eisen, und weist einen Hornkörper 112, Verbindungsarbeitsabschnitte 113, Trägerabschnitte 114, schräg liegende Flächen 115, Verbindungsabschnitte 116, Wurzelabschnitte 117, Endabschnitte 118, zwischengelegten Abschnitte 119 und Verbindungsabschnitte 120 auf. Der Hornkörper 112 ist wie eine Stange geformt, mit einer Länge, die gleich der Wellenlänge der Resonanzfrequenz von Ultraschallschwingung ist, welche von dem Transducer 20 übertragen wird (Länge von dem Punkt maximaler Schwingungsamplitude zu dem Punkt f5 maximaler Schwingungsamplitude). Die Verbindungsabschnitte 120 sind Schraubenlöcher, gebildet in den Mittelabschnitten der linken und rechten Endfläche des Hornkörpers 112, zum Anbringen des Transducers 20 oder eines nicht gezeigten Verstärkers koaxial zu dem Werkzeug 111 durch eine Schraube 136 ohne Kopf. Einengungen 112a sind in dem zwischengelegten Abschnitt des Hornkörpers 112 gebildet, die sich zwischen den Wurzelabschnitten befinden, um die Schwingungsamplitude durch das Werkzeug 111 zu vergrößern. Die Einengungen 112a brauchen nicht gebildet zu werden.
Obere und untere Klemmen 121 und 122 sind voneinander in einer solchen Weise getrennt, daß sie die Trägerabschnitte 114 von einer vertikalen Richtung halten können. Die obere Klemme 121 ist als ein einziger Körper gebildet, der aus einem auf Eisen basierenden Material hergestellt ist und Greifabschnitte 124, schräg liegende Flächen 125 und einen Verbindungsabschnitt 126 aufweist. Die Greifabschnitte 124 ragen nach unten von den vier Ecken der oberen Klemme 121 an Positionen, die den Trägerabschnitten 114 entsprechen. Die unteren Flächen der Greifabschnitte 124 sind als die ebenen geneigten Flächen 125 gebildet, die in Kontakt mit den oberen geneigten Flächen 115 der Trägerabschnitte 114 in Kontakt kommen sollen. Der Verbindungsabschnitt 126 ist ein Schraubenloch, gebildet in der Mitte der oberen Klemme 121, zum Befestigen der oberen Klemme 121 an der Kolbenstange 145 des Luftzylinders 144 als der Druckeinheit der Ultraschallverbindungsvorrichtung 141, die in 22 gezeigt ist.
Die unteren Klemmen 122 bestehen aus vorderen und rückwärtigen Klemmen, wobei jede von ihnen als ein einziger Körper gebildet ist, der aus einem auf Eisen basierenden Material hergestellt ist und Greifabschnitte 128 und geneigte Flächen 129 aufweist. Die Greifabschnitte 128 jeder der unteren Klemmen 122 ragt von dem rechten und linken Endabschnitt der unteren Klemme 122 an Positionen nach oben, die den Trägerabschnitten 114 entsprechen. Die obere Fläche des Greifabschnittes 128 ist als die ebene geneigte Fläche 129 gebildet, die mit der unteren geneigten Fläche 115 des Trägerabschnitts 114 in Kontakt kommen soll.
Die obere und untere Klemme 121 und 122 sind mit Federhakenabschnitten 131 und 132 jeweils zum Festmachen elastischen Materials 133 versehen. Die elastischen Materialien 133 zwingen die obere und untere Klammer 121 und 122 in eine Richtung, daß sie einander annähern, und sie sind aus Spulenfedern gebildet. Die oberen Enden der elastischen Materialien 133 werden von den Federhakenabschnitten 131 der oberen Klammer 131 gefangen, und die unteren Enden der elastischen Materialien 133 werden durch die Federhakenabschnitte 132 der unteren Klammern 122 gefangen, wodurch die elastischen Materialien 133 die obere Klammer 121 mit den unteren Klammern 122 verbindet.
Mit Bezug auf 18 und 19 werden Einzelheiten des Werkzeugs 111 hiernach beschrieben. Die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 sind auf den Außenflächen des Hornkörpers 112 an der Position des zentralen Punktes f3 maximaler Schwingungsamplitude des Hornkörpers 112 angeordnet, und die Trägerabschnitte 114 sind auf den Außenflächen des Hornkörpers 112 an den Positionen der Punkte f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude angeordnet, die auf beiden Seiten um denselben Abstand von dem Punkt f3 der maximalen Schwingungsamplitude getrennt sind. Die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 sind auf der oberen und unteren Fläche des Hornkörpers 112 vorgesehen, und die Trägerabschnitte 114 sind auf der vorderen und rückwärtigen Fläche des Hornkörpers 112 vorgesehen, so daß die Flächen der Verbindungsarbeitsabschnitte 113 senkrecht zu den Flächen der Trägerabschnitte 114 sind. Die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 können mit der oberen und unteren Fläche des Hornkörpers 112 fluchten oder von diesen nach innen versetzt sein. Wenn sie von der oberen und unteren Fläche des Hornkörpers 112 hervorstehen, ist es optimal, da die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 Produkte kontaktieren, die miteinander verbunden werden sollen, und Flächen um die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 des Hornkörpers 112 sind nicht im Kontakt mit den Produkten, wenn die Produkte, die miteinander verbunden werden sollen, dünn sind. Die virtuelle Linie L1 zeigt eine Wellenform, die die Verlagerung der Schwingungsamplitude angibt.
Die Trägerabschnitte 114 sind auf dem Hornkörper 112 symmetrisch um eine lineare Symmetrieachse L5 vorgesehen, die parallel zu der Schwingungsrichtung X des Werkzeugs 111 ist. Das heißt, die Trägerabschnitte 114 sind auf der vorderen und rückwärtigen und rechten und linken Fläche des Hornkörpers 112 symmetrisch zueinander angeordnet, und die oberen und unteren Flächen der Trägerabschnitte 114 sind in die ebenen geneigten Flächen 115 in bezug auf die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 als Befestigungsflächen gebildet. Die Verbindungsarbeitsabschnitte 116 verbinden den Hornkörper 112 mit den Trägerabschnitten 114 ohne Kontakt und sind wie eine Krampe geformt, mit einem Wurzelabschnitt 117, einem Endabschnitt 118 und einem zwischengelegten Abschnitt 119. Die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 haben eine ebene Fläche parallel zu der Schwingungsrichtung X. Die obere rechte und linke geneigte Fläche 115 schneiden einander an einem bestimmten Punkt P1 auf einer Senkrechten L6, die durch den Punkt f3 der minimalen Schwingungsamplitude läuft, und Winkel Θ1, die durch die Senkrechte L6 und die obere rechte und linke geneigte Fläche 115 gebildet werden, sind dieselben. Die untere rechte und linke geneigte Fläche 115 schneiden einander in einem anderen Punkt P2 auf der Senkrechten L6, und Winkel Θ2, die von der unteren rechten und linken geneigten Fläche 115 und der Senkrechten L6 gebildet werden, sind dieselben. Die Senkrechte L6 ist senkrecht zu der linearen Symmetrieachse L5.
Die Krampenformen der Verbindungsabschnitte 116 sind in Richtung nach vorn und hinten und in Richtung nach rechts und links symmetrisch, jedoch können sowohl der rechte als auch der linke Verbindungsabschnitt 116 in dieselbe Richtung weisen. Die Wurzelabschnitte 117 sind wie eine dicke Platte geformt, die gerade nach außen in eine Richtung senkrecht zu der Schwingungsrichtung X von dem Hornkörper 112 an den Positionen der Punkte f2 und f4 minimaler Schwingungsamplitude hervorstehen, die um denselben Abstand von dem Verbindungsarbeitsabschnitte 113 auf beiden Seiten getrennt sind. Die Endabschnitte 118 sind wie eine dicke Platte geformt, die gerade von einem Ende des Trägerabschnittes 114 in eine Richtung senkrecht zu der Schwingungsrichtung X hervorstehen. Die zwischengelegten Abschnitte 119 verbinden die Wurzelabschnitte 117 und die Endabschnitte 118 und sind wie eine dünne Platte parallel zu der Schwingungsrichtung X geformt.
Wie das Werkzeug 111 auf der oberen und unteren Klemme 121 und 122 eingerichtet wird, wird hiernach beschrieben. Zunächst wird die obere Klemme 121 aus dem Zustand, der in 17 gezeigt ist, umgedreht und auf einen nicht gezeigten Werktisch gebracht. Das heißt, die obere Klammer 121, die auf dem Werktisch angeordnet ist, ist so angeordnet, daß die vier Greifabschnitte 124 nach oben weisen. In diesem Zustand wird das Werkzeug 111 aus dem Zustand, der in 17 gezeigt ist, umgedreht, und die geneigten Flächen 115 der vier Trägerabschnitte 114 werden auf die geneigten Flächen 125 der vier Greifabschnitte der oberen Klemme 121 gebracht. Während die vier Trägerabschnitte 114 auf den vier Greifabschnitten 124 liegen, sind die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 und die Verbindungsabschnitte 116 des Werkzeugs 111 nicht in Kontakt mit der oberen Klemme 121.
Danach werden die beiden unteren Klemmen 122 aus den Zustand, wie er in 17 gezeigt ist, umgedreht, und die geneigten Flächen 129 der Greifabschnitte 128 der zwei unteren Klemmen 122 werden auf die geneigten Flächen 115 der vier Trägerabschnitte 114 des Werkzeugs 111 gebracht. Während die vier Greifabschnitte 128 auf den vier Trägerabschnitten 114 liegen, sind die Verbindungsarbeitsabschnitte 113 und die Verbindungsabschnitte 116 des Werkzeugs 111 nicht in Kontakt mit den unteren Klemmen 122.
Weiter, während die Trägerabschnitte 114 des Werkzeugs 111 auf den Greifabschnitten 124 der oberen Klemme 121 liegen, liegen die Greifabschnitte 128 der unteren Klemmen 122 auf den Trägerabschnitten 114 des Werkzeugs 111, die geneigten Flächen 125 der oberen Klemme 121 sind in Kontakt mit den geneigten Flächen 115 des Werkzeugs 111, und die geneigten Flächen 129 der unteren Klemmen 12 sind in Kontakt mit den geneigten Flächen 115 des Werkzeugs 111, die vier elastischen Materialien 133 sind von den Federhakenabschnitten 131 und 132 der oberen und unteren Klemmen 121 und 122 festgehalten.
Während die vier elastischen Materialien 133 von den vier Federhakenabschnitten 131 und 132 festgehalten sind, sind die elastischen Materialien 133 von dem Werkzeug 111 und der oberen und unteren Klemme 121 und 122 getrennt, die elastischen Materialien erzeugen eine Federkraft in einer Kontraktionsrichtung, und die Federkraft zwingt die oberen und unteren Klemmen 121 und 122 in eine Richtung, daß sie sich aneinander annähern. Dadurch, wie in 20 und 21 gezeigt, halten die oberen und die unteren Klemmen 121 und 122 das Werkzeug 111 durch eine elastische Funktion in einer solchen Weise, daß sie das Werkzeug 111 zwischen sich einschließen. In 20 befindet sich der untere Verbindungsarbeitsabschnitte 113 des Werkzeugs 111 unterhalb der unteren Flächen der unteren Klemmen 122.
Die Ultraschallverbindungsvorrichtung 141, welche die oberen und unteren Klemmen 121 und 122 zum Halten des Werkzeuges 111, wie in 20 und 21 gezeigt, benutzt, durch die elastische Funktion der elastischen Materialien 133, wird mit Bezug auf 22 beschrieben. Der Vorrichtungskörper 142 der Ultraschallverbindungsvorrichtung 141 hat einen Arbeitsraum 143, der in seinem vorderen unteren Abschnitt in Richtung nach vorn, links und rechts offen ist, und ein Luftzylinder 144 als eine Druckeinheit befindet sich in seinem oberen inneren Abschnitt zum Definieren eines Abschnittes oberhalb des Arbeitsraumes 143. Das untere Ende einer Kolbenstange 145, die von dem Luftzylinder 144 nach unten ragt, ist in dem Arbeitsraum 143 angeordnet.
Die obere und untere Klemme 121 und 122 zum Halten des Werkzeuges 111, das in 20 gezeigt ist, durch die elastische Funktion der elastischen Materialien 133 sind an dem unteren Ende der Kolbenstange 145 befestigt, die in dem Arbeitsraum 143 angeordnet ist. Der untere Abschnitt des Vorrichtungskörpers 142 zum Definieren eines Abschnittes hinter dem Arbeitsraum 143 ist auf einem Batholithen aufgebaut, der eine Basis zum Einrichten der Ultraschallverbindungsvorrichtung 141 in einer Produktionslinie oder dergleichen bildet. Ein Montagetisch 147 ist auf der Oberseite des Batholithen 146 zum Definieren eines Abschnittes unterhalb des Arbeitsraums 143 aufgebaut.
Wie das Ultraschallverbinden unter Verwendung der Ultraschallverbindungsvorrichtung 141 durchgeführt wird, wird hiernach beschrieben. Die obere und untere Klemme 121 und 122, die das Werkzeug 111 halten, sind an dem unteren Ende der Kolbenstange 144 angebracht, und das Werkzeug 111 und der Transducer 20 sind miteinander durch eine Schraube 136 ohne Kopf verbunden. Ein Ende des Werkzeugs 111 und das Ausgangsende des Transducers 20 werden miteinander durch diese Verbindung in Kontakt gebracht. Eine Vielzahl von Elementen 151, die miteinander verbunden werden sollen, welche aus Metallen hergestellt sind, werden auf den Montagetisch 147 in einer solchen Weise gebracht, daß sie aufeinander liegen.
In diesem Zustand wird der Halter 171 durch die Operation des Luftzylinders 144 nach unten in eine Richtung bewegt, die durch den Pfeil Y in 20 angezeigt wird, der Verbindungsarbeitsabschnitte 113 und der Montagetisch 147 halten die Elemente 151 und 152, die mitein ander verbunden werden sollen, durch Druck, Ultraschallschwingungsausgabe von den Transducer 20 wird zu dem Werkzeug 111 übertragen, der Verbindungsarbeitsabschnitt 113 schwingt in eine Richtung, die durch den Pfeil X angezeigt ist, diese Schwingung wird von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 113 zu den Elemente 151 und 152 übertragen, und die Kontaktflächen der Elemente 151 und 152 schwingen in einer horizontalen Richtung und werden aktiviert und miteinander verbunden, während sie von dem Verbindungsarbeitsabschnitt 113 und dem Montagetisch 147 gepreßt werden.
Bei der Struktur der zwölften Ausführungsform halten die obere und untere Klemme 121 und 122 die Trägerabschnitte 114 des Werkzeugs 111 aus einer vertikalen Richtung durch die elastische Funktion der elastischen Materialien 133, während die geneigten Flächen 115 und die geneigten Flächen 125 miteinander im Kontakt sind und geneigten Flächen 115 und die geneigten Flächen 129 miteinander in Kontakt sind. Daher kann das Positionieren des Werkzeugs 111 in bezug auf die obere und untere Klemme 121 und 122 genau durch die Keilfunktion der geneigten Flächen 115, 125 und 129 durchgeführt werden, die miteinander in Kontakt sind, und die Elemente 151 und 152 können gut miteinander verbunden werden.
Selbst wenn die Positionen der Punkte f2 und f4 der minimalen Schwingungsamplitude des Werkzeugs 11 mit bezug auf die Wurzelabschnitte 117 aus ihren theoretischen Positionen durch Gewicht, das auf das Werkzeug 111 durch die obere Klemme 121 zum Zeitpunkt des Verwindens aufgegeben wird, verschoben werden, und die Wurzelabschnitte 117 schwingen, absorbieren die zwischengelegten Abschnitte 119 Schwingung von den Wurzelabschnitten 117 in Richtung auf die Endabschnitte 118. Daher kann Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 20 erzeugt wird, von dem Werkzeug 111 zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt 113 in effizienter Weise und genau übertragen werden, und nicht nur das Werkzeug 111, sondern auch die obere und untere Klemme 121 und 122, die elastischen Materialien 133 und der Zylinderkolben 45 werden keine Risse bekommen.
Wenn das Werkzeug 111 von dem Halter 171 an beiden Seiten gehalten wird, kann der Halteabstand zwischen den beiden Wurzelabschnitten 117 gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz gesetzt werden, und das Werkzeug 111 wird klein und leichtgewichtig. Wenn zum Beispiel die Elemente 151 und 152, die verbunden werden sollen, ein Halbleiterchip und eine Schaltkarte sind, und der Halbleiterchip durch Ultraschallverbinden auf der Schaltkarte angebracht wird, ist es leicht, das Gewicht, das zur Verbindung aufgebracht wird, zum Zeitpunkt des Verbindens zu steuern, selbst wenn das Gewicht, das zum Verbinden aufgebracht werden soll, gering ist, da die Anzahl von Löthöckern des Halbleiterchips klein ist. Selbst wenn die Anzahl der Löthöcker des Halbleiterchips groß ist und das Gewicht, das für die Verbindung aufgegeben wird, hoch ist, tritt keine Durchbiegung in dem Werkzeug 111 auf, was einen schlechten Einfluß beim Oberflächenmontieren des Halbleiterchips auf der Schaltkarte ausübt, und alle die Löthöcker des Halbleiterchips und alle die Kontaktflächen der Schaltkarte sind gut miteinander verbunden, da der Halteabstand gleich oder kürzer als die Wellenlänge der Resonanzfrequenz gesetzt ist.
23 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 23 gezeigt, sind Armabschnitte 155 auf der oberen Klemme 121 in einer solchen Weise vorgesehen, daß sie sich nach unten erstrecken, die unteren Klemmen 122 sind an den Armabschnitten 155 durch nicht gezeigte Führungen in einer solchen Weise befestigt, daß sie sich in einer vertikalen Richtung bewegen können, elastische Materialien 157 sind in Spalte zwischen die Federn aufnehmenden Abschnitten 156 eingebracht, welche sich nach innen von den Armabschnitten 155, und den unteren Klemmen 122 in einem zusammengezogenen Zustand erstrecken, die unteren Enden der elastischen Materialien 157 berühren die die Federn aufnehmenden Abschnitte 156 und die oberen Enden der elastischen Materialien 157 berühren die unteren Klemmen 122.
In diesem Zustand erzeugen die elastischen Materialien 157 Federkraft in eine Ausdehnungsrichtung, welche die obere und untere Klemme 121 und 22 in eine Richtung zwingt, daß sie sich einander annähern. Dadurch berühren die geneigten Flächen 115 und die geneigten Flächen 125 einander, die geneigten Flächen 115 und die geneigten Flächen 129 berühren einander, die obere und untere Klemme 121 und 122 halten das Werkzeug 111 durch eine elastische Funktion in einer solchen Weise, daß sie das Werkzeug 111 zwischen sich einschließen, der untere Verbindungsarbeitsabschnitt 113 des Werkzeugs 111 befindet sich unterhalb den unteren Flächen der die Feder aufnehmenden Abschnitte 156, das Positionieren des Werkzeugs 111 mit bezug auf die obere und untere Klemme 121 und 122 kann genau durch die Keilfunktion der geneigten Flächen 115, 125 und 129 ausgeführt werden, die einander wie bei der zwölften Ausführungsform berühren, und die Elemente 151 und 152 können gut miteinander verbunden werden.
24 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 24 gezeigt, bei der vierzehnten Ausführungsform, wenn die oberen Flächen der Trägerabschnitte 114 als ebene Flächen 161 parallel zu den Verbindungsarbeitsabschnitten 113 gebildet sind und die unteren Flächen der Trägerabschnitte 114 als geneigte Flächen 125 gebildet sind, die unteren Flächen der Greifabschnitte 124 der oberen Klemme 121 als ebene Flächen 162 gebildet sind, die den ebenen Flächen 161 der Trägerabschnitte 114 gebildet sind, und geneigte Flächen 129 sind auf den unteren Klemmen 122 gebildet. In dem Fall der vierzehnten Ausführungsform wird Gewicht auf die Trägerabschnitte 114 des Werkzeugs 111 von der oberen Klemme 121 in einer vertikalen Richtung aufgegeben, ohne eine schräge Komponente zu erzeugen, die Trägerabschnitte 114 empfangen keine schräge äußere Kraft, daß sie sich in eine Schwingungsrichtung X bewegen, und die Steuerung des Gewichtes, das zum Verbinden angelegt wird, kann zur Zeit der Verbindung sehr leicht durchgeführt werden.
Die Neigungsrichtungen der geneigten Flächen 115 können entgegengesetzt zu den Neigungsrichtungen der 17 sein, so daß die vertikale Breite des Trägerabschnittes 114 nach und nach von der Mitte in Richtung auf die beiden Enden des Werkzeugs 111 zunimmt.
In diesem Fall sind die Neigungsrichtungen der geneigten Flächen 128 und 129 in Kontakt mit den geneigten Flächen 115, die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, denjenigen der 17 entgegengesetzt. Die geneigten Flächen 117 können auf der oberen oder unteren Fläche der Trägerabschnitte 114 gebildet sein, und geneigte Flächen, die den geneigten Flächen 115 der Trägerabschnitte 114 entsprechen, können entweder auf der oberen oder der unteren Klemme 121 und 122 gebildet sein. Wenn zum Beispiel die oberen Flächen der Trägerabschnitte 114 als die geneigten Flächen 115 gebildet sind und die unteren Flächen der Trägerabschnitte 114 als ebene Flächen parallel zu den Verbindungsarbeitsabschnitten 113 gebildet sind, sind die geneigten Flächen 125 auf der oberen Klemme 121 und die oberen Flächen der Greifabschitte der unteren Klemmen 122 als ebene Flächen gebildet, entsprechend den ebenen Flächen der Trägerabschnitte 114.
Bei den obigen Ausführungsformen ist das Werkzeug 1, 31 oder 111 so lang wie die Wellenlänge der Resonanzfrequenz. Es kann so lang sein wie ein Vielfaches der Wellenlänge.
Bei den obigen Ausführungsformen ist der Transducer 20 direkt mit einem Ende des Werkzeuges verbunden. Der Transducer 20 kann an dem Werkzeug 1, 31 oder 111 durch einen nicht gezeigten Verstärker befestigt sein, der eine Länge gleich der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz oder ein Mehrfaches der Hälfte der Wellenlänge hat. In diesem Fall sind das Werkzeug 1, 31 oder 111 und der Verstärker koaxial miteinander durch eine Schraube ohne Kopf verbunden, entsprechend der Schraube 136 ohne Kopf, die in 17 gezeigt ist. Dies kann auch auf das Werkzeug 1, 31 oder 111 angewendet werden, welches ein Ultraschallhorn aufweist, mit den Verbindungsarbeitsabschnitten 3, 4, 33 oder 113 und einem Verstärker, der die Trägerabschnitte 114 hat. In diesem Fall sind das Ultraschallhorn und der Verstärker koaxial miteinander durch eine Schraube ohne Kopf verbunden, die der Schraube 136 ohne Kopf entspricht.
Ein Spalt, Loch oder Schlitz kann in den zwischengelegten Abschnitten 5b bis 8b, 40 oder 119 gebildet sein, um den Vibrationsausgleich anzupassen.
Das Werkzeug 1, 31 oder 111 umfaßt die Verbindungsarbeitsabschnitte 3, 4, 33 oder 113, die Trägerabschnitte 5 bis 8, 34 oder 114 und die Verbindungsabschnitte 37 oder 117 jeweils als einen einzelnen Körper. Jedoch können das Werkzeug 111, die Verbindungsarbeitsabschnitte 3, 4, 33 oder 113 und die Trägerabschnitte 5 bis 8, 34 oder 114/Verbindungsabschnitte 37 oder 117 getrennt ausgebildet sein, und die Verbindungsarbeitsabschnitte 3, 4, 33 oder 113 und die Trägerabschnitte 5 bis 8, 34 oder 114/Verbindungsabschnitte 37 oder 117 können in das Werkzeug 1, 31 oder 111 geschraubt werden.

Claims

Ultraschallverbindungswerkzeug (1, 30, 31, 111), das aufweist: einen quadratstangenartigen Hornkörper (2, 32, 112), wobei das Quadratartige durch gegenüberliegende Vorder- und Rückflächen und gegenüberliegende obere und untere Flächen gebildet ist; einen Verbindungsarbeitsabschnitt (3, 4, 33, 113), der jeweils auf der unteren Fläche und/oder unteren Flächen des Hornkörpers (2, 31, 112) an dem zentralen Punkt (f3) maximaler Schwingungsamplitude vorgesehen ist; und Halteabschnitte (5, 6, 7, 8, 34, 114), die von wenigstens der Vorder- oder der Rückfläche des Hornkörpers (2, 32, 112) an zwei Punkten (f2, f4) minimaler Schwingungsamplitude hervorstehen, welche mit demselben Abstand auf beiden Seiten vom Verbindungsarbeitsabschnitte (3, 4, 33, 113) getrennt sind.
Ultraschallverbindungswerkzeug (1, 30, 111) nach Anspruch 1, das aufweist: die quadratstangenartigen Hornkörper (2, 112); die Verbindungsarbeitsabschnitte (3, 4, 113), die auf den oberen und unteren Flächen des Hornkörpers (2, 112) vorgesehen sind; und die Halteabschnitte (5, 6, 7, 8, 114), die von der Vorder- und Rückfläche des Hornkörpers (2, 112) hervorstehen.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 2, bei dem jeder der Halteabschnitte (5, 6, 7, 8, 114) einen dicken Wurzelabschnitt (5a, 6a, 7a, 8a, 117), der mit dem Hornkörper (2, 31, 112) verbunden ist, einen dünnen zwischengelegten Abschnitt (5b, 6b, 7b, 8b, 119), der sich von dem Wurzelabschnitt in Richtung auf den Endabschnitt des Hornkörpers (2, 112) erstreckt, ohne den Hornkörper zu berühren, einen dicken hervorstehenden Abschnitt (5c, 6c, 7c, 8c), der von dem zwischengelegten Abschnitt nach außen hervorsteht, und einen Endabschnitt (5d, 6d, 7d, 8d, 118), der sich von dem hervorstehenden Abschnitt in Richtung auf die Mitte des Hornkörpers (2, 112) erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt zu berühren, aufweist.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 3, bei dem der Endabschnitt (5d, 6d, 7d, 8d) ein Durchgangsloch (5f, 6f, 7f, 8f) zum Unterbringen eines Bolzens hat.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 4, bei dem der Endabschnitt einen Ausnehmungsabschnitt (5g, 6g, 7g, 8g) zum Unterbringen eines Kopfabschnittes eines Bolzens hat, der größer ist als das Durchgangsloch (5f, 6f, 7f, 8f) zum Unterbringen eines Bolzens.
Ultraschallverbindungswerkzeug (31) nach Anspruch 1, das Halteabschnitte (34) aufweist, die lediglich auf der Vorder- oder Rückseite des Hornkörpers (32) vorgesehen sind, derart, daß die Halteabschnitte (34) asymmetrisch um die Schwingungsrichtung (X) des Hornkörpers (32) als eine lineare Symmetrieachse vorgesehen sind.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 6, bei dem jeder der Halteabschnitte (34) einen dicken Wurzelabschnitt (38), der von der Position des Punktes (f2, f4) minimaler Schwingungsamplitude des Hornkörpers (32) hervorsteht, einen dünnen zwischengelegten Abschnitt (40), der sich von dem Wurzelabschnitt (38) in Richtung auf den Endabschnitt (39) des Hornkörpers (34) erstreckt, ohne den Hornkörper (32) zu berühren, einen dicken vorstehenden Abschnitt, der nach außen von dem zwischengelegten Abschnitt (40) hervorsteht, und einen Endabschnitt (39), der sich von dem vorstehenden Abschnitt zu der Mitte des Hornkörpers (32) hin erstreckt, ohne den zwischengelegten Abschnitt (40) zu berühren, aufweist.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 3 oder 7, bei dem der zwischengelegte Abschnitt (5b, 6b, 7b, 8b, 40, 119) dünner ist als der Wurzelabschnitt (5a, 6a, 7a, 8a, 38, 117) und/oder der vorstehende Abschnitt (5c, 6c, 7c, 8c).
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, bei dem jeder der Halteabschnitte (34) eine Befestigungsfläche (35, 49) parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt (33) des Hornkörpers (32) hat.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 6, 7, bei dem jeder der Halteabschnitte (34) eine Befestigungsfläche (45) senkrecht zu dem Verbindungsarbeitsabschnitt (33) des Hornkörpers (32) hat.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 3, bei dem jeder der Halteabschnitte (114) eine geneigte Fläche (115) hat, die auf jedem der Halteabschnitte (114) als eine Befestigungsfläche gebildet ist.
Ultraschallverbindungswerkzeug nach Anspruch 11, bei dem die geneigte Fläche (115) als eine untere Befestigungsfläche bei jedem der Halteabschnitte (114) gebildet ist und eine obere Befestigungsfläche jedes der Halteabschnitte (114) als eine flache Fläche parallel zu dem Verbindungsarbeitsabschitt (113) des Hornkörpers (112) gebildet ist.
Ultraschallverbindungsvorrichtung (141, 81), die das Ultraschallverbindungswerkzeug (1, 30, 31) einer der vorangehenden Ansprüche aufweist.