JP2001105159A

JP2001105159A - 超音波接合装置

Info

Publication number: JP2001105159A
Application number: JP27923499A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Kosuge; 太小菅
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】基材と、基材に接合する被接合物とを重ね合
わせ、その接合面を高周波で摺動させて接合させる超音
波接合装置において、接合された接合面の接合強度をテ
ストピースによる破壊試験で測定することなく、接合前
後に検出したチップの位置が予め規定された基準値内に
あるか否かを判別して接合状態の良否が判定できる超音
波接合装置を実現することを課題とする。【解決手段】チップ４の上方部に設置された位置変位
検出センサ５と、この位置変位検出センサ５により検出
されたチップ４の接合セッティング時における上下方向
の位置Ｌと予め規定した基準位置Ｌ１とを比較し、検出
された位置Ｌと基準位置Ｌ１との差分に応じて、チップ
４のセッティング状態の良否を判定する第１の判定手段
と、を備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波接合装置に
係り、特に接合品質の安定化を図る超音波接合装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂や金属の接合装置の一種
として、超音波接合装置が知られている。この接合装置
は、基材（第１ワーク）と、基材に接合する被接合物
（第２ワーク）とを重ね合わせ、その接合面を高周波で
摺動させることにより生じる摩擦及び摩擦熱を利用して
行われるものである。これは、接合面を高周波で摺動さ
せると、その摩擦及び摩擦熱により基材及び被接合物の
樹脂材が溶融するか、又は基材及び被接合物の金属材表
面の酸化物等が除去され、樹脂間又は金属間には強固な
接合強度が生じることによるものである。

【０００３】この超音波接合装置で接合された接合面の
接合強度は、テストピースによる破壊試験によらなけれ
ば測定することができない。このため、テストピースに
よる検査では、接合前のワーク間の重ね合わせ位置の変
化、チップの磨耗、チップへの溶接屑の付着等による接
合強度の変化を検知することができず、特に量産時等の
接合後の接合品質の合否判定を行う難しさがあった。従
って、接合工程の段階で品質の良否判別を行う要求に対
し、従来では超音波接合を行う際に被接合物を振動させ
るのに要した電力を測定し、その電力値が所定値内にあ
るか否かを判別することにより、接合品質の合否判定を
行う装置等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような超音波接合
時に要した電力の測定による接合品質の合否判定方法で
は、被接合物の酸化状態や汚れ具合、又は面粗度等の面
性状態が変化した場合、機械的インピーダンスが変化す
ることから、接合面間の摺動に要するエネルギが変化
し、振動子で消費される電力と、接合に用いられるエネ
ルギとの関係が変動してしまうという問題があった。こ
のため、電力値が同一でも接合に要するエネルギが異な
るため、接合強度が異なり接合後の接合品質の合否判定
が出来なかった。

【０００５】本発明は、このような問題を解決するもの
で、超音波接合前後に接合で用いられるチップの位置、
及びワーク間の変位量を、位置変位検出センサにより検
出し、この検出値が接合品質が確保できる規定値範囲内
にあるか否かを判別し、接合後の接合品質の良否を判定
し、さらにワーク間の重ね合わせによるセッティング位
置を光電センサ等で検出し、この重ね合わせセッティン
グ位置を接合品質が確保できる規定値内に駆動調整し、
接合品質の良否が判定できる超音波接合装置を実現する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、上下に重ね合わされた基材と被接合物と
に対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッティン
グを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、該チ
ップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接合す
る超音波接合装置において、前記チップの上方部に設置
された位置変位検出センサと、前記位置変位検出センサ
により検出された前記チップの接合セッティング時にお
ける上下方向の位置と予め規定した基準位置とを比較
し、比較結果に応じて、前記チップのセッティング状態
の良否を判定する第１の判定手段と、を備えてなること
を特徴とするものである。

【０００７】また、上下に重ね合わされた基材と被接合
物とに対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッテ
ィングを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、
該チップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接
合する超音波接合装置において、前記チップの上方部に
設置された位置変位検出センサと、前記位置変位検出セ
ンサにより検出された前記チップの接合セッティング時
における上下方向の位置と、該位置変位検出センサによ
り検出された超音波接合後における該チップの上下方向
の位置とを比較し、比較結果に応じて、超音波接合後の
接合状態の良否を判定する第２の判定手段と、を備えて
なることを特徴とするものである。

【０００８】また、上下に重ね合わされた基材と被接合
物とに対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッテ
ィングを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、
該チップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接
合する超音波接合装置において、前記基材に対する前記
被接合物の水平方向における重ね合わせ位置を検出する
重ね合わせ位置検出センサと、前記被接合物を水平方向
において駆動させる駆動手段とを備え、前記重ね合わせ
位置検出センサにより検出された重ね合わせ位置と、予
め規定された重ね合わせ基準位置とを比較し、比較結果
に応じて、前記駆動手段が前記被接合物を駆動させるこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、上下に重ね合わされた基材と被接合
物とに対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッテ
ィングを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、
該チップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接
合する超音波接合装置において、前記重ね合わせ位置検
出センサにより検出された前記基材と前記被接合物の重
ね合わせ位置が予め規定された重ね合わせ基準位置と一
致する場合、前記チップを前記被接合物に押圧させ、不
一致の場合は前記検出された重ね合わせ位置と前記重ね
合わせ基準位置とが一致するように、前記駆動手段によ
り該被接合物を駆動させ、前記チップの押圧後、前記第
１の判定手段により前記チップのセッティング状態が良
好と判定された場合、高周波振動による超音波接合を開
始し、不良と判定された場合は警告を行い、高周波振動
による超音波接合後、前記第２の判定手段により超音波
接合後の接合状態が良好と判定された場合、前記超音波
接合を完了し、不良と判定された場合は警告を行う制御
手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る超
音波接合装置を示す動作説明図、図２はワーク接合部の
詳細断面図、図３はチップ位置の検出値グラフ図であ
る。

【００１２】本超音波接合は、基材（第１ワーク）１
と、基材に接合する被接合物（第２ワーク）２とを重ね
合わせ、その接合面３０を高周波で摺動させることによ
り生じる摩擦及び摩擦熱を利用して行われる。この超音
波接合は、接合面３０を高周波で摺動させると、その摩
擦及び摩擦熱により、基材及び被接合物の樹脂材が溶融
するか、又は基材及び被接合物の金属材表面の酸化物等
の汚れが除去され、樹脂間又は金属間には強固な接合強
度が生じることによるものである。

【００１３】本第１の実施の形態に係る超音波接合装置
は、図１に示すように、安定化電源１６と発振器１５と
振動子１２とホーン１１とチップ４とアンビル３と位置
変位量検出センサ５と振動検出センサ６と良否判定装置
（制御部）１７と表示装置１８とを具備した超音波接合
マシーン１００により行われる。この超音波接合マシー
ン１００はアンビル３とローレット３１を有するチップ
４との間に第１ワーク１と接合すべき第２ワーク２とが
重ね合わせてセットされ、チップ４への加圧手段によっ
て第１ワーク１と第２ワーク２に一定の圧力Ｐが加えら
れた状態で、その接合面３０が高周波で水平方向に摺動
されることにより生じた摩擦及び摩擦熱が利用されて、
第１ワーク１と第２ワーク２とを接合するものである。

【００１４】この超音波接合マシーン１００には超音波
接合に伴うチップ４の上下方向の位置変位、即ちセンサ
下端からチップ４の上端までの間隔（Ｌ）を直接的に検
出し、検出信号（Ｌ）として出力する位置変位検出セン
サ５と、チップ４の高周波振動（図１に示すＶｃ）を直
接的に検出する振動検出センサ６とがチップ４の上部と
側面にそれぞれ設置され、各センサ５、６からの検出信
号が良否判定装置１７に送られ、超音波接合マシーン１
００による超音波接合がコントロールされている。

【００１５】安定化電源１６は発振器１５に定電圧を印
加し、発振器１５は振動子１２を駆動するものである。

【００１６】振動子１２は超音波を出力し、この出力が
ホーン１１により増幅されてチップ４が高周波で摺動さ
れるものである。

【００１７】良否判定装置（制御部）１７は位置変位検
出センサ５と振動検出センサ６からの検出信号を入力
し、検出信号に基づき接合前のセッティング状態の良否
判定、即ちチップ４の位置が良好であるか、チップ４と
被接合物２との押圧面への異物付着の有無による不良で
あるか、又はチップ４の押圧面の磨耗による不良である
かを判定すると共に、接合後の接合状態の良否判定、即
ちワーク１と２との接合状態が良好であるか否かを判定
し、良好の場合は、接合終了時に安定化電源１６を停止
するものである。

【００１８】表示装置１８は良否判定装置１７の判定結
果を表示するものである。

【００１９】本超音波接合装置による第１ワーク１と第
２ワーク２とのセッティングと各ワーク接合面３０の接
合状態の良否判定について、図２、図３に基づいて説明
する。

【００２０】第１ワーク１はアンビル３上に載置され、
この第１ワーク１の上面に第２ワーク２が重ね合わせら
れ、この第２ワーク２がチップ４により一定の加圧力Ｐ
で押圧されて、セッティングされている。チップ４の上
方部と側面部には、それぞれ位置変位検出センサ５と振
動検出センサ６が設置され、チップ４の上下方向の変位
量と左右方向の振動変位を検出している。

【００２１】位置変位検出センサ５による検出では、接
合前のセッティング状態においては、図２（ａ）と図３
（ａ）に示すように、正常状態ではチップ４の上面と位
置変位検出センサ５との間隔が予め規定したＬ１となる
が、チップ４の押圧面３１の磨耗による異常状態ではそ
の間隔が間隔Ｌ１よりも長いＬ２となる。従って、良否
判定装置１７では検出された間隔（Ｌ）と予め規定した
間隔（Ｌ１）との差分〔この場合は、（Ｌ２−Ｌ１）と
なる］を求め、更に、良否判定装置１７はこの差分が接
合状態を良好とする規定された基準値内にあるか否か
〔例えば、差分が０なら良好，図２（ａ）に示すＳ１の
ように差分が０より大きければ不良］が判別されて、接
合開始前のチップ４のセッティング状態の良否が判定さ
れる。又、チップ４の押圧面３１への異物４０の付着に
よる異常状態ではその間隔が間隔Ｌ１より短いＬ３とな
るため、良否判定装置１７は検出された間隔（Ｌ）と予
め規定した間隔（Ｌ１）との差分〔この場合は、（Ｌ３
−Ｌ１）となる］を求める。

【００２２】この差分が接合状態を良好とする規定され
た基準値内にあるか否か〔例えば、差分が０なら良好，
図２（ａ）に示すＳ２のように差分が０より小さい場合
は不良］が判別されて、接合開始前のチップ４のセッテ
ィング状態の良否が判定される。

【００２３】尚、接合開始前のチップ４のセッティング
状態が良好の場合は次の接合工程へ進み、不良の場合は
異物４０を除去するか、チップ４の交換又はチップ４の
設定距離を変更した後接合を開始する。

【００２４】次に、接合前が正常状態である場合に、接
合が開始され、その接合が終了した状態においては、図
２（ｂ）と図３に示すように、接合前のセッティング正
常状態におけるチップ４の上面と位置変位検出センサ５
との間隔Ｌ１が、接合後におけるチップ４の第２ワーク
２への押圧面の食い込み量Ｓ３と第２ワーク２の第１ワ
ーク１への潰し量Ｓ４により間隔Ｌ５（＝Ｌ1 ＋Ｓ３＋
Ｓ４）となる。良否判定装置１７は検出された間隔
（Ｌ）と予め規定した間隔（Ｌ１）との差分〔この場合
は、（Ｌ５−Ｌ１）となる］を求め、この差分から変位
量を検出する。この検出された変位量が接合状態を良好
とする規定された基準値内にあるか否かが判別されて、
ワーク１と２との接合状態の良否が判定される。

【００２５】接合状態が良好と判断された場合は、図２
（ｂ）と図３（ａ）に示すように、接合中、チップ４の
超音波振動に第２ワーク２が十分に追従でき、チップ４
の振幅量〔図２（ｂ）正常状態に示すＶｃ］と第２ワー
ク２の振幅量〔図２（ｂ）正常状態に示すＶｗ］とがほ
ぼ一致する。この場合、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示
すように、チップ４の第２ワーク２への押圧面の食い込
み量はＳ３となり、検出される間隔もＬ５（＝Ｌ1 ＋Ｓ
３＋Ｓ４）となる。そして良否判定装置１７ではこの検
出された変位量と予め規定した範囲（変位量基準値）と
を比較し、変位量が規定範囲内にあれば良好と判定す
る。この場合、例えば変位量（Ｓ３＋Ｓ４）を０．３と
し、規定範囲を０．２以上から０．５以下とすると、
（Ｓ３＋Ｓ４）は範囲内にあるので良好と判定される。

【００２６】一方、図２（ｂ）と図３（ｂ）に示すよう
に、チップ４の第２ワーク２への押圧面の状態が滑り易
くなっている場合等においては、接合中に、チップ４へ
の超音波振動による摺動でチップ４の振幅〔図２（ｂ）
異常状態に示すＶｃ］と第２ワーク２の振幅〔図２
（ｂ）異常状態に示すＶｗ］との間に滑りによる差が生
じ、第２ワーク２がチップ４によって長時間塑性変形さ
れ、食い込み量が増加する（この場合は、食い込み量Ｓ
３より大きい食い込み量Ｓ３ｂとする）と共に、第２ワ
ーク２の第１ワーク１への潰し量も不安定な状態（この
場合は、潰し量Ｓ４ｂとする）となり、このために図３
（ｂ）に示すように、間隔Ｌ５よりも大きい間隔Ｌ５ｂ
（＝Ｌ1 ＋Ｓ３ｂ＋Ｓ４ｂ）となってしまう。従って、
例えば、変位量（Ｓ３ｂ＋Ｓ４ｂ）が０．７であれば、
前述した規定範囲である０. ５以上となってしまうの
で、良否判定装置１７は不良と判定する。

【００２７】尚、この接合状態の良否判断は、図３に示
すように、接合が完了したと推定される予め定めた規定
時間（Ｔｐ）に行われ、この規定時間（Ｔｐ）における
距離に基づいて、距離が例えば図３（ａ）の曲線Ｌａに
示すＬ５にあれば良好であり、距離が例えば図３（ｂ）
の曲線Ｌｂに示すＬ５ｂにあれば不良と判断する。

【００２８】これにより、本超音波接合装置で接合され
た接合面の接合強度は、テストピースによる破壊試験で
判定することもなく、チップの位置を位置変位検出セン
サにより検出することにより、接合前後におけるチップ
の位置変位量が接合状態を良好とする規定値内にあるか
否かが判別されて、接合面の接合状態の良否が判定で
き、さらに位置変位検出センサにより検出された接合開
始前のチップ４の位置が予め規定した基準値内にあるか
否かが判別されて、チップ４のセッティング状態の良否
が判定できる。

【００２９】尚、チップの位置の検出により、板厚の異
なったワーク等がセットされても検知可能で、ワークを
誤ってセットすることを防止でき、しかもチップへの高
周波振動の検出により、接合加振状態が自動検知でき
る。

【００３０】次に、第２の実施の形態に係る超音波接合
装置について説明する。

【００３１】図４は本発明の第２の実施の形態に係る超
音波接合装置を示す説明図で、（ａ）はワークセッティ
ング上面図、（ｂ）はワークセッティング側面図であ
る。尚、本第２の実施の形態では第１の実施の形態と同
一の構成品についてはその説明を省略する。

【００３２】本第２の実施の形態に係る超音波接合装置
は、第１の形態に係る超音波接合装置における第１ワー
ク１の接合すべき第２ワーク２への重ね合わせ位置に関
し、この重ね合わせ位置を自動調整するもので、図４に
その装置の説明図を示す。

【００３３】第１ワーク１は、セッティング治具２１に
より、左右方向がそれぞれＸ１面、Ｘ２面で規定され、
前後方向がＹ０面で規定されて設置され、第２ワーク２
が、この第１ワーク１の上面に重ね合わせてセッティン
グされる。このセッティングは、制御部１７からの駆動
信号により重ね合わせ位置調整用シリンダ２２を駆動
し、セッティング治具２０を介して第２ワーク２を第１
ワーク１の上面に重ね合わせて行われる。

【００３４】この第２ワーク２の両側面には、この第２
ワーク２と同一高さに上限規定用光電センサ２３ａ，２
３ｂ（２３ａ；発光用、２３ｂ；受光用）と下限規定用
光電センサ２４ａ，２４ｂ（２４ａ；発光用、２４ｂ；
受光用）が設置され、第２ワーク２のセッティング位置
を検出し、規定値範囲内（上限と下限で規定）に、第２
ワーク２をセッティングするために用いられている。第
２ワーク２の先端部（Ｗｓ）が、下限規定用光電センサ
２４ａから下限規定用光電センサ２４ｂへの光線路を遮
った時に、これを示す遮蔽信号を制御部１７へ送信す
る。上限規定用光電センサ２３ａ，２３ｂも、また同じ
ように、第２ワーク２の先端部（Ｗｓ）が、上限規定用
光電センサ２３ａから上限規定用光電センサ２３ｂへの
光線路を遮った時に、これを示す遮蔽信号を制御部１７
へ送信する。

【００３５】第２ワーク２の第１ワーク１の上面への重
ね合わせ位置調整は、制御部１７の指示により、調整用
シリンダ２２で第２ワーク２をＰ５方向へセッティング
治具２０を介して押圧駆動させて行う。そして、この押
圧駆動において、下限規定用光電センサ２４ａ，２４ｂ
からの遮蔽信号が制御部１７に送信され、且つ上限規定
用光電センサ２３ａ，２３ｂからの遮蔽信号が検出され
ない時、第２ワーク２が規定された重ね合わせ位置にあ
ると判断し、調整用シリンダ２２を停止させて行われ
る。

【００３６】この上限規定用光電センサ２３ａ，２３ｂ
と下限規定用光電センサ２４ａ，２４ｂは、第１ワーク
と第２ワークの外径寸法の相違によって設置位置が変更
され、各種ワークの位置が調整されるようになってい
る。又、本実施の形態に係る超音波接合装置は、第１ワ
ークと第２ワークの２枚合わせにしているが、これにこ
だわることなく、第１ワークと第２ワークと第３ワーク
の３枚合わせ等の超音波接合にも、適用可能である。

【００３７】このワーク間の重ね合わせ位置を接合状態
が良好となる規定された基準値内に自動調整することに
より、ワークのセットの作業ミスを防止でき、接合強度
の低下を防ぎ、接合品質を向上させることができる。
尚、誤って異なったワークをセットする等の作業ミスが
自動で防止できる。

【００３８】次に、第３の実施の形態に係る超音波接合
装置について説明する。

【００３９】図５は本発明の第３の実施の形態に係る超
音波接合装置の自動調整システムの動作を示すフローチ
ャート説明図である。尚、本第３の実施の形態では第１
の実施の形態と同一の構成品についてはその説明を省略
する。

【００４０】本第３の実施の形態に係る超音波接合装置
は、第１の形態に係る超音波接合装置と第２の形態に係
る超音波接合装置とを組み合わせ、さらにこの組み合わ
せた制御を良否判定装置（制御部）１７に行わせるよう
にしたものである。この制御部１７の動作を図５のフロ
ーチャート説明図に示す。

【００４１】本実施の形態による自動制御されたフロー
チャートは、図５に示すように、ワークセッティング工
程（Ａ）と、接合開始工程（Ｂ）と、接合後の接合品質
検査工程（Ｃ）とに区分され、一貫して自動制御されて
いる。

【００４２】ワークセッティング工程（Ａ）では、アン
ビル３の上面に第１ワーク１を設置し、この第１ワーク
１の上面に第２ワーク２を、調整用シリンダ２２（図４
に示す）により、Ｐ５の方向に押圧駆動して重ね合わせ
る（ステップ５１）。この重ね合わされた位置が、接合
状態が良好となる規定された基準値内にあるか否かが光
電センサ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ（図４に示
す）の検出データから判別され（ステップ５２）、Ｏ
Ｋ、即ち重ね合わされた位置が、基準値内にある場合に
は次の接合チップ下降開始工程に進み（ステップ５
４）、ＮＧ、即ち重ね合わされた位置が、基準値内に無
い場合には制御部１７からの駆動信号により、調整用シ
リンダ２２（図４に示す）を更にＰ５方向に押圧駆動
し、第２ワーク２の第１ワーク１への重ね合わせ位置の
調整が行われる（ステップ５３）。

【００４３】接合開始工程（Ｂ）では、ステップ５４で
チップ４を規定位置まで下降させ、第２ワーク２をある
一定の加圧力Ｐで押圧する。この押圧されたチップ４の
位置が位置変位検出センサ５（図１、２に示す）により
検出され、チップ４の上面と位置変位検出センサ５との
距離Ｌとして算出される。この検出された距離Ｌが規定
された基準値内にあるか否かが、良否判定装置１７（図
１に示す）により判別され（ステップ５５）、ＯＫ、即
ち検出された距離Ｌが規定された基準値内にある場合に
は次の高周波振動開始工程に進み（ステップ５９）、Ｎ
Ｇ、即ち検出された距離Ｌが規定された基準値内に無い
場合にはチップ４の加圧力Ｐが加圧センサにより規定さ
れた基準値内にあるか否かが判別される（ステップ５
６）。この加圧力ＰがＯＫ、即ち検出された加圧力Ｐが
規定された基準値内にある場合にはチップ４と第２ワー
ク２との押圧面へ異物が付着しているか、またはチップ
４の押圧面が磨耗しているかによるため、良否判定装置
１７を通じて、表示装置１８にチップ・アンビル異常警
告が表示される（ステップ５８）。この表示により、安
定化電源１６を停止する等の処置がとられる。尚、この
場合、磨耗と異物付着によりそれぞれの表示形態を変え
るようにしても良い。

【００４４】又、加圧力ＰがＮＧ、即ち検出された加圧
力Ｐが規定された基準値内に無い場合にはレギュレータ
（図に示していない）により加圧力Ｐが調整される（ス
テップ５７）。接合前が正常状態である場合に、接合が
開始され、高周波振動開始後は、チップ４への高周波振
動の振動検出センサ６（図１に示す）による計測と（ス
テップ６０）、チップ４の位置変位検出センサ５による
変位量計測（ステップ６１）、及び接合時間計測が開始
される（ステップ６２）。

【００４５】接合後の接合品質検査工程（Ｃ）では、接
合後のチップ４の位置変位検出センサ５による変位量が
良否判定装置１７により、接合状態が良好となる規定さ
れた基準値内にあるか否かが判別され（ステップ６
３）、ＯＫ、即ち検出された変位量が規定された基準値
内にある場合には接合終了工程に進み（ステップ６
５）、安定化電源１６（図１に示す）を停止する。Ｎ
Ｇ、即ち検出された変位量が規定された基準値内に無い
場合には接合状態が不良と判断され、良否判定装置１７
を通じて、表示装置１８に接合ＮＧ警告が表示される
（ステップ６４）。この表示により、安定化電源１６を
停止する等の処置がとられる。

【００４６】これにより、本超音波接合装置では、接合
状態の良否の判定と、チップと第２ワークとの押圧面へ
の異物付着の有無の判定、及びチップの押圧面の磨耗の
有無の判定と、ワーク間の重ね合わせによるセッティン
グ位置調整とが、自動制御によりコントロールできるた
め、作業性の向上と量産性の向上、さらには接合品質の
向上を図ることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、超
音波接合装置において、接合された接合面の接合強度
は、テストピースによる破壊試験で判定することもな
く、チップの位置を位置変位検出センサにより検出する
ことにより、接合前においては、この検出量が接合状態
を良好とする規定された基準値内にあるか否かを判別
し、接合開始の良否が判定でき、接合後においては、ワ
ークの変位量が接合状態を良好とする規定された基準値
内にあるか否かを判別し、接合状態の良否が判定でき、
さらに本超音波接合装置の自動化により、作業性の向上
と接合品質の向上等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波接合装
置を示す動作説明図である。

【図２】ワーク接合部の詳細断面を示す断面図である。

【図３】チップ位置の検出値グラフ図を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る超音波接合装
置を示す説明図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る超音波接合装
置の自動調整システムの動作を示すフローチャート説明
図である。

【符号の説明】

１・・・第１ワーク２・・・第２ワーク３・・・アンビル４・・・チップ５・・・変位量検出センサ６・・・振動検出センサ１１・・・ホーン１２・・・振動子１５・・・発振器１６・・・安定化電源１７・・・良否判定装置１８・・・表示装置２０、２１・・・セッティング治具２２・・・ラップ量調整用シリンダ２３、２４・・・光電センサ４０・・・異物１００・・・超音波接合マシーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下に重ね合わされた基材と被接合物と
に対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッティン
グを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、該チ
ップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接合す
る超音波接合装置において、前記チップの上方部に設置された位置変位検出センサ
と、前記位置変位検出センサにより検出された前記チップの
接合セッティング時における上下方向の位置と予め規定
した基準位置とを比較し、比較結果に応じて、前記チッ
プのセッティング状態の良否を判定する第１の判定手段
と、を備えてなることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】上下に重ね合わされた基材と被接合物と
に対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッティン
グを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、該チ
ップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接合す
る超音波接合装置において、前記チップの上方部に設置された位置変位検出センサ
と、前記位置変位検出センサにより検出された前記チップの
接合セッティング時における上下方向の位置と、該位置
変位検出センサにより検出された超音波接合後における
該チップの上下方向の位置とを比較し、比較結果に応じ
て、超音波接合後の接合状態の良否を判定する第２の判
定手段と、を備えてなることを特徴とする超音波接合装
置。
【請求項３】上下に重ね合わされた基材と被接合物と
に対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッティン
グを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、該チ
ップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接合す
る超音波接合装置において、前記基材に対する前記被接合物の水平方向における重ね
合わせ位置を検出する重ね合わせ位置検出センサと、前
記被接合物を水平方向において駆動させる駆動手段とを
備え、前記重ね合わせ位置検出センサにより検出された
重ね合わせ位置と、予め規定された重ね合わせ基準位置
とを比較し、比較結果に応じて、前記駆動手段が前記被
接合物を駆動させることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項４】上下に重ね合わされた基材と被接合物と
に対し、該被接合物をチップで押圧して接合セッティン
グを行い、該チップを介して高周波振動を与えて、該チ
ップに押圧された前記被接合物と、前記基材とを接合す
る超音波接合装置において、前記重ね合わせ位置検出センサにより検出された前記基
材と前記被接合物の重ね合わせ位置が予め規定された重
ね合わせ基準位置と一致する場合、前記チップを前記被
接合物に押圧させ、不一致の場合は前記検出された重ね
合わせ位置と前記重ね合わせ基準位置とが一致するよう
に、前記駆動手段により該被接合物を駆動させ、前記チ
ップの押圧後、前記第１の判定手段により前記チップの
セッティング状態が良好と判定された場合、高周波振動
による超音波接合を開始し、不良と判定された場合は警
告を行い、高周波振動による超音波接合後、前記第２の判定手段に
より超音波接合後の接合状態が良好と判定された場合、
前記超音波接合を完了し、不良と判定された場合は警告
を行う制御手段を備えたことを特徴とする請求項１、請
求項２、及び請求項３記載の超音波接合装置。