JP2001168142A - 超音波振動接合用ツール - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 適切な接合を図る。
【解決手段】 取付部４が共振器２に共振器２の振動方
向Ｘを線対称軸として非対称に設けられたことにより、
ツール１の質量が小さくなり、接合時における低加重の
制御がやりやすく、半導体チップのような小さな接合対
象部材が回路基板のような接合対象部材に超音波振動で
適切に接合される。
向Ｘを線対称軸として非対称に設けられたことにより、
ツール１の質量が小さくなり、接合時における低加重の
制御がやりやすく、半導体チップのような小さな接合対
象部材が回路基板のような接合対象部材に超音波振動で
適切に接合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の接合対象部
材を超音波振動で接合するツールに関する。
材を超音波振動で接合するツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平１１−３０７５８３号公報で開示
された超音波振動接合用ツールは、共振器が最大振動振
幅点の位置に接合作用面を有すると共に最小振動振幅点
の位置に取付部を連結部を介して有する。
された超音波振動接合用ツールは、共振器が最大振動振
幅点の位置に接合作用面を有すると共に最小振動振幅点
の位置に取付部を連結部を介して有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のツールは取
付部が共振器に共振器の振動方向を線対称軸として対称
に設けられた形状である。このため、ツールの質量が大
きくなり、接合時における低加重の制御がやりにくく、
小さいものを接合するときに接合のばらつきが発生する
可能性があった。又、前記従来のツールは連結部が共振
器より直線状に突出した形状である。しかし、接合時の
加重がツールに加わると、共振器の最小振動振幅点の位
置が理論上の位置よりずれ、共振器の振動が連結部を経
由して取付部に伝達され、共振器はもとよりツールを取
付けるホルダやホルダを昇降駆動する加圧機構ががたつ
き、接合のばらつきが発生する可能性があった。
付部が共振器に共振器の振動方向を線対称軸として対称
に設けられた形状である。このため、ツールの質量が大
きくなり、接合時における低加重の制御がやりにくく、
小さいものを接合するときに接合のばらつきが発生する
可能性があった。又、前記従来のツールは連結部が共振
器より直線状に突出した形状である。しかし、接合時の
加重がツールに加わると、共振器の最小振動振幅点の位
置が理論上の位置よりずれ、共振器の振動が連結部を経
由して取付部に伝達され、共振器はもとよりツールを取
付けるホルダやホルダを昇降駆動する加圧機構ががたつ
き、接合のばらつきが発生する可能性があった。
【０００４】そこで、本発明は適切な接合が図れる超音
波振動接合用ツールを提供するものである。
波振動接合用ツールを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】１つの発明にあっては、
取付部が共振器に共振器の振動方向を線対称軸として非
対称に設けられたことを特徴としている。この１つの発
明によれば、ツールの質量が小さくなり、接合時におけ
る低加重の制御がやりやすく、小さな接合対象部材でも
超音波振動で適切に接合することができる。もう１つの
発明にあっては、共振器と取付部との連結部が、共振器
の最小振動振幅点の位置より突出する共振器側厚肉部
と、取付部より突出する取付部側厚肉部と、双方の厚肉
部を繋ぐ薄肉部とからなるクランク形状に形成されたこ
とを特徴としている。このもう１つの発明によれば、共
振器の最小振動振幅点の位置が理論上の位置よりずれて
も、中間の薄肉部が共振器側厚肉部から取付部側厚肉部
側への振動を吸収し、共振器はもとよりツールを取付け
るホルダやホルダを昇降駆動する加圧機構ががたつきこ
とはなく、小さな接合対象部材でも超音波振動で適切に
接合することができる。又、上記２つの発明の何れにあ
っても、取付部が共振器の接合作用面と平行な取付面を
備えれば、共振器の取付作業が簡単となる。又、上記２
つの発明の何れにあっても、取付部が共振器の接合作用
面と交差する取付面を備えれば、取付部を手前側でホル
ダにボルトで締結することができ、共振器の取付作業が
より簡単となる。
取付部が共振器に共振器の振動方向を線対称軸として非
対称に設けられたことを特徴としている。この１つの発
明によれば、ツールの質量が小さくなり、接合時におけ
る低加重の制御がやりやすく、小さな接合対象部材でも
超音波振動で適切に接合することができる。もう１つの
発明にあっては、共振器と取付部との連結部が、共振器
の最小振動振幅点の位置より突出する共振器側厚肉部
と、取付部より突出する取付部側厚肉部と、双方の厚肉
部を繋ぐ薄肉部とからなるクランク形状に形成されたこ
とを特徴としている。このもう１つの発明によれば、共
振器の最小振動振幅点の位置が理論上の位置よりずれて
も、中間の薄肉部が共振器側厚肉部から取付部側厚肉部
側への振動を吸収し、共振器はもとよりツールを取付け
るホルダやホルダを昇降駆動する加圧機構ががたつきこ
とはなく、小さな接合対象部材でも超音波振動で適切に
接合することができる。又、上記２つの発明の何れにあ
っても、取付部が共振器の接合作用面と平行な取付面を
備えれば、共振器の取付作業が簡単となる。又、上記２
つの発明の何れにあっても、取付部が共振器の接合作用
面と交差する取付面を備えれば、取付部を手前側でホル
ダにボルトで締結することができ、共振器の取付作業が
より簡単となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
るツール１を示す。図１において、ツール１は、共振器
２、接合作用面３、取付部４、取付面５、取付孔６、連
結部７、共振器側厚肉部８、取付部側厚肉部９、薄肉部
１０、ねじ孔１１を備えた、アルミニウム又はチタンの
ような合金又は焼入れされた鉄等のような音響特性の良
い素材からなる単一ボディとして形成される。共振器２
は振動子１２から伝達された超音波振動の共振周波数の
１波長の長さ（最大振動振幅点ｆ１から最大振動振幅点
ｆ５までの長さ）を有する棒状である。共振器２の上下
幅Ｈは前後幅Ｄよりも大きい。接合作用面３は共振器２
における中央の最大振動振幅点ｆ３の位置で共振器２よ
り外側に突出しているが、共振器２の外側面と面一又は
共振器２の外側面より内側に窪んでいても良い。仮想線
Ｌ１は振動振幅の変位を示す波形である。
るツール１を示す。図１において、ツール１は、共振器
２、接合作用面３、取付部４、取付面５、取付孔６、連
結部７、共振器側厚肉部８、取付部側厚肉部９、薄肉部
１０、ねじ孔１１を備えた、アルミニウム又はチタンの
ような合金又は焼入れされた鉄等のような音響特性の良
い素材からなる単一ボディとして形成される。共振器２
は振動子１２から伝達された超音波振動の共振周波数の
１波長の長さ（最大振動振幅点ｆ１から最大振動振幅点
ｆ５までの長さ）を有する棒状である。共振器２の上下
幅Ｈは前後幅Ｄよりも大きい。接合作用面３は共振器２
における中央の最大振動振幅点ｆ３の位置で共振器２よ
り外側に突出しているが、共振器２の外側面と面一又は
共振器２の外側面より内側に窪んでいても良い。仮想線
Ｌ１は振動振幅の変位を示す波形である。
【０００７】取付部４は共振器２に共振器２の振動方向
Ｘを線対称軸として非対称に設けられる。つまり、取付
部４は共振器２の同一側に配置された一対の形態であっ
て、取付部４の上面は接合作用面３と平行な平坦な取付
面５として形成される。取付孔６はツール１を図７に示
すホルダ７１に取付けるための孔であって、取付面５よ
り共振器２側に向けて取付部４に形成されたねじ孔とし
て形成される。連結部７は共振器２と取付部４とを非接
触に連結するものであって、共振器側厚肉部８と取付部
側厚肉部９と薄肉部１０とよりなるクランク形状であ
る。連結部７のクランク形状は左右対象形状であるが、
左右同じ向きでも良い。共振器側厚肉部８は接合作用面
３より左右両側に等距離の最小振動振幅点ｆ２；ｆ４の
位置で共振器２より外側に共振器２の振動方向Ｘと直交
するようにまっすぐ突出する板状である。取付部側厚肉
部９は取付部４の一端より共振器２の振動方向Ｘと直交
するようにまっすぐ突出する板状である。薄肉部１０は
共振器側厚肉部８と取付部側厚肉部９とを繋ぐものであ
って、共振器２の振動方向Ｘと平行する方向の板状であ
る。ねじ孔１１は共振器２に振動子１２又は図外のブー
スタを無頭ねじ１３により同軸状に取付けるための取付
孔であって、共振器２の左右端面の中央部に形成され
る。振動子１２は図外の超音波発振器から受ける電気的
なエネルギーにより所定周波数を有する縦波の超音波振
動を発生して出力するものである。
Ｘを線対称軸として非対称に設けられる。つまり、取付
部４は共振器２の同一側に配置された一対の形態であっ
て、取付部４の上面は接合作用面３と平行な平坦な取付
面５として形成される。取付孔６はツール１を図７に示
すホルダ７１に取付けるための孔であって、取付面５よ
り共振器２側に向けて取付部４に形成されたねじ孔とし
て形成される。連結部７は共振器２と取付部４とを非接
触に連結するものであって、共振器側厚肉部８と取付部
側厚肉部９と薄肉部１０とよりなるクランク形状であ
る。連結部７のクランク形状は左右対象形状であるが、
左右同じ向きでも良い。共振器側厚肉部８は接合作用面
３より左右両側に等距離の最小振動振幅点ｆ２；ｆ４の
位置で共振器２より外側に共振器２の振動方向Ｘと直交
するようにまっすぐ突出する板状である。取付部側厚肉
部９は取付部４の一端より共振器２の振動方向Ｘと直交
するようにまっすぐ突出する板状である。薄肉部１０は
共振器側厚肉部８と取付部側厚肉部９とを繋ぐものであ
って、共振器２の振動方向Ｘと平行する方向の板状であ
る。ねじ孔１１は共振器２に振動子１２又は図外のブー
スタを無頭ねじ１３により同軸状に取付けるための取付
孔であって、共振器２の左右端面の中央部に形成され
る。振動子１２は図外の超音波発振器から受ける電気的
なエネルギーにより所定周波数を有する縦波の超音波振
動を発生して出力するものである。
【０００８】図２は本発明の第２実施形態に係るツール
１を示す。第２実施形態のツール１は取付部４と取付面
１５及び取付孔１６の位置が第１実施形態のツール１と
異なる。つまり、第２実施形態の取付部４は接合作用面
３に対し側方に配置されるが、第１実施形態の取付部４
は接合作用面３に対し反対側に配置されている。前記取
付面５に相当する取付面１５は接合作用面３と直交する
方向に形成され、前記取付孔６に相当する取付孔１６は
接合作用面３と平行する方向に形成される。
１を示す。第２実施形態のツール１は取付部４と取付面
１５及び取付孔１６の位置が第１実施形態のツール１と
異なる。つまり、第２実施形態の取付部４は接合作用面
３に対し側方に配置されるが、第１実施形態の取付部４
は接合作用面３に対し反対側に配置されている。前記取
付面５に相当する取付面１５は接合作用面３と直交する
方向に形成され、前記取付孔６に相当する取付孔１６は
接合作用面３と平行する方向に形成される。
【０００９】図３は本発明の第３実施形態に係るツール
１を示す。第３実施形態のツール１は取付面１７及び取
付孔１８の位置が第１実施形態のツール１と異なる。つ
まり、前記取付面５に相当する取付面１７は接合作用面
３と直交する方向に形成され、前記取付孔６に相当する
取付孔１８は接合作用面３と平行する方向に形成され
る。取付孔１８は第１実施形態のようにねじ孔であって
も、又は、貫通孔であっても実施可能である。
１を示す。第３実施形態のツール１は取付面１７及び取
付孔１８の位置が第１実施形態のツール１と異なる。つ
まり、前記取付面５に相当する取付面１７は接合作用面
３と直交する方向に形成され、前記取付孔６に相当する
取付孔１８は接合作用面３と平行する方向に形成され
る。取付孔１８は第１実施形態のようにねじ孔であって
も、又は、貫通孔であっても実施可能である。
【００１０】図４は本発明の第４実施形態に係るツール
１を示す。第４実施形態のツール１は取付面１９及び取
付孔２０の位置が第２実施形態のツール１と異なる。つ
まり、前記取付面１５に相当する取付面１９は接合作用
面３と平行する方向に形成され、前記取付孔１６に相当
する取付孔２０は接合作用面３と直交する方向に形成さ
れる。取付孔２０は第２実施形態のようにねじ孔であっ
ても、又は、貫通孔であっても実施可能である。
１を示す。第４実施形態のツール１は取付面１９及び取
付孔２０の位置が第２実施形態のツール１と異なる。つ
まり、前記取付面１５に相当する取付面１９は接合作用
面３と平行する方向に形成され、前記取付孔１６に相当
する取付孔２０は接合作用面３と直交する方向に形成さ
れる。取付孔２０は第２実施形態のようにねじ孔であっ
ても、又は、貫通孔であっても実施可能である。
【００１１】図５は本発明の第５実施形態に係るツール
１を示す。第１〜第４実施形態のツール１が接合対象部
材が金属である場合に用いられるのに対し、第５実施形
態のツール１は接合対象部材が合成樹脂である場合に用
いられることから接合作用面２１の位置が第１〜第４実
施形態のツール１と異なる。つまり、第５実施形態のツ
ール１は、接合作用面２１が第１実施形態のツール１の
１つのねじ孔１１を省略した一端面に設けられた形態で
ある。接合作用面２１は接合作用面３と同様に共振器２
の一端面と面一又は共振器２の一端面より内側に窪んで
いても良い。
１を示す。第１〜第４実施形態のツール１が接合対象部
材が金属である場合に用いられるのに対し、第５実施形
態のツール１は接合対象部材が合成樹脂である場合に用
いられることから接合作用面２１の位置が第１〜第４実
施形態のツール１と異なる。つまり、第５実施形態のツ
ール１は、接合作用面２１が第１実施形態のツール１の
１つのねじ孔１１を省略した一端面に設けられた形態で
ある。接合作用面２１は接合作用面３と同様に共振器２
の一端面と面一又は共振器２の一端面より内側に窪んで
いても良い。
【００１２】図６は本発明の第６実施形態に係るツール
１を示す。第６実施形態のツール１は第５実施形態と同
様に接合対象部材が合成樹脂である場合に用いられるも
であるが、取付面２２及び取付孔２３の位置が第５実施
形態のツール１と異なる。つまり、第６実施形態のツー
ル１は、接合作用面２１が第３実施形態のツール１の１
つのねじ孔１１を省略した一端面に設けられた形態であ
る。
１を示す。第６実施形態のツール１は第５実施形態と同
様に接合対象部材が合成樹脂である場合に用いられるも
であるが、取付面２２及び取付孔２３の位置が第５実施
形態のツール１と異なる。つまり、第６実施形態のツー
ル１は、接合作用面２１が第３実施形態のツール１の１
つのねじ孔１１を省略した一端面に設けられた形態であ
る。
【００１３】図７及び図８は本発明の第７実施形態に係
るホルダ７１を示す。図７において、ホルダ７１は棒状
の両端部に一対の取付孔７２を備え、図９に示す超音波
振動接合装置８１の加圧機構であるエアシリンダ８４に
よる加圧動作方向Ａ、加圧動作方向Ｂ、加圧動作方向Ｃ
の何れか１つを有する形態である。一対の取付孔７２の
間隔は図１〜図６のツール１における一対の取付孔６；
１６；１８；２０の間隔と同一である。図８にも示すよ
うに、ホルダ７１の取付孔７２周りの下面は平坦な取付
面７３として形成され、取付面７３の側部には位置決定
部７４が設けられる。加圧動作方向Ａは図９の加圧機構
の出力端であるピストンロッド８５がホルダ７１の上面
に連結されることでホルダ７１に設けられ、加圧動作方
向Ｂは図９のピストンロッド８５がホルダ７１の側面に
連結されることでホルダ７１に設けられ、加圧動作方向
Ｃは図９のピストンロッド８５がホルダ７１の端面に連
結されることでホルダ７１に設けられる。
るホルダ７１を示す。図７において、ホルダ７１は棒状
の両端部に一対の取付孔７２を備え、図９に示す超音波
振動接合装置８１の加圧機構であるエアシリンダ８４に
よる加圧動作方向Ａ、加圧動作方向Ｂ、加圧動作方向Ｃ
の何れか１つを有する形態である。一対の取付孔７２の
間隔は図１〜図６のツール１における一対の取付孔６；
１６；１８；２０の間隔と同一である。図８にも示すよ
うに、ホルダ７１の取付孔７２周りの下面は平坦な取付
面７３として形成され、取付面７３の側部には位置決定
部７４が設けられる。加圧動作方向Ａは図９の加圧機構
の出力端であるピストンロッド８５がホルダ７１の上面
に連結されることでホルダ７１に設けられ、加圧動作方
向Ｂは図９のピストンロッド８５がホルダ７１の側面に
連結されることでホルダ７１に設けられ、加圧動作方向
Ｃは図９のピストンロッド８５がホルダ７１の端面に連
結されることでホルダ７１に設けられる。
【００１４】図９は本発明の第８実施形態に係る超音波
振動接合装置８１を示す。図９において、装置本体８２
はその前側下部に前方及び左右に開放された作業空間８
３を有し、作業空間８３の上部を区画した装置本体８２
の上部分の内部には加圧機構としてのエアシリンダ８４
を有する。エアシリンダ８４の下方に突出するピストン
ロッド８５の下端は作業空間８３に配置される。この作
業空間８３に配置されたピストンロッド８５の下端には
図７のホルダ７１が取付けられ、ホルダ７１に図１〜図
６のツール１が取付けられる。又、作業空間８３の背部
を区画した装置本体８２の下部分は超音波振動接合装置
８１を製造ライン等に組付けるためのベースを構成する
定盤８６の上に設置される。この作業空間８３の下部分
を区画した定盤８６の上面には受台８７が設置される。
振動接合装置８１を示す。図９において、装置本体８２
はその前側下部に前方及び左右に開放された作業空間８
３を有し、作業空間８３の上部を区画した装置本体８２
の上部分の内部には加圧機構としてのエアシリンダ８４
を有する。エアシリンダ８４の下方に突出するピストン
ロッド８５の下端は作業空間８３に配置される。この作
業空間８３に配置されたピストンロッド８５の下端には
図７のホルダ７１が取付けられ、ホルダ７１に図１〜図
６のツール１が取付けられる。又、作業空間８３の背部
を区画した装置本体８２の下部分は超音波振動接合装置
８１を製造ライン等に組付けるためのベースを構成する
定盤８６の上に設置される。この作業空間８３の下部分
を区画した定盤８６の上面には受台８７が設置される。
【００１５】第１〜第６実施形態のツール１と第７実施
形態のホルダ７１とを第８実施形態の超音波振動接合装
置８１に用いた、超音波振動接合のやり方について説明
する。第１実施形態又は第４実施形態のツール１を用い
る場合は、図７のホルダ７１の加圧動作方向Ａである上
面と図９のピストンロッド８５の下端とが結合される。
その場合、ピストンロッド８５は図７の取付孔７２の間
の中央に配置され、図７の取付孔７２が図９のピストン
ロッド８５の昇降方向と平行な上下方向に向けられ、図
７の取付面７３が図９の受台８７の平坦な上面と平行す
るように設定される。
形態のホルダ７１とを第８実施形態の超音波振動接合装
置８１に用いた、超音波振動接合のやり方について説明
する。第１実施形態又は第４実施形態のツール１を用い
る場合は、図７のホルダ７１の加圧動作方向Ａである上
面と図９のピストンロッド８５の下端とが結合される。
その場合、ピストンロッド８５は図７の取付孔７２の間
の中央に配置され、図７の取付孔７２が図９のピストン
ロッド８５の昇降方向と平行な上下方向に向けられ、図
７の取付面７３が図９の受台８７の平坦な上面と平行す
るように設定される。
【００１６】その状態において、図１の取付面５又は図
４の取付面１９が図７の取付面７３に下方より重ね合さ
れ、図１又は図４の取付部４が図８の位置決定部７４に
突き当てられ、図１の取付孔６又は図４の取付孔２０と
図７の取付孔７２との位置が合せられる。そして、図７
のボルト７５が取付孔７２と図１の取付孔６又は図４の
取付孔２０とを介して図７のホルダ７１と図１又は図４
の取付部４とを締結する。これによって、図１又は図４
のツール１の接合作用面３が図９の受台８７の上面と平
行となり、接合作用面３の真下には受台８７の上面が位
置される。又、図１又は図４のツール１と振動子１２と
が無頭ねじ１３により結合される。この結合は共振器２
の一端と振動子１２の出力端とが接触した形態である。
４の取付面１９が図７の取付面７３に下方より重ね合さ
れ、図１又は図４の取付部４が図８の位置決定部７４に
突き当てられ、図１の取付孔６又は図４の取付孔２０と
図７の取付孔７２との位置が合せられる。そして、図７
のボルト７５が取付孔７２と図１の取付孔６又は図４の
取付孔２０とを介して図７のホルダ７１と図１又は図４
の取付部４とを締結する。これによって、図１又は図４
のツール１の接合作用面３が図９の受台８７の上面と平
行となり、接合作用面３の真下には受台８７の上面が位
置される。又、図１又は図４のツール１と振動子１２と
が無頭ねじ１３により結合される。この結合は共振器２
の一端と振動子１２の出力端とが接触した形態である。
【００１７】第２実施形態又は第３実施形態のツール１
を用いる場合は、図９のピストンロッド８５の下端が図
７のホルダ７１の加圧動作方向Ｂである前面又は後面に
取付孔７２の間の中央に位置するように取付られ、図７
の取付孔７２が図９のピストンロッド８５の昇降方向と
直交する前後方向に向けられ、図７の取付面７３が図９
の受台８７の上面と直交するように設定される。その状
態において、図２の取付面１５又は図３の取付面１７と
図７の取付面７３とが前後で重ね合され、図７のボルト
７５が取付孔７２と図２の取付孔１６又は図３の取付孔
１８と介して図７のホルダ７１と図２又は図３の取付部
４とを締結する。これによって、図２又は図３のツール
１の接合作用面３が図９の受台８７の上面と平行とな
り、接合作用面３の真下には受台８７の上面が位置され
る。又、図２又は図３のツール１と振動子１２とが無頭
ねじ１３により結合されることは前記と同様である。
を用いる場合は、図９のピストンロッド８５の下端が図
７のホルダ７１の加圧動作方向Ｂである前面又は後面に
取付孔７２の間の中央に位置するように取付られ、図７
の取付孔７２が図９のピストンロッド８５の昇降方向と
直交する前後方向に向けられ、図７の取付面７３が図９
の受台８７の上面と直交するように設定される。その状
態において、図２の取付面１５又は図３の取付面１７と
図７の取付面７３とが前後で重ね合され、図７のボルト
７５が取付孔７２と図２の取付孔１６又は図３の取付孔
１８と介して図７のホルダ７１と図２又は図３の取付部
４とを締結する。これによって、図２又は図３のツール
１の接合作用面３が図９の受台８７の上面と平行とな
り、接合作用面３の真下には受台８７の上面が位置され
る。又、図２又は図３のツール１と振動子１２とが無頭
ねじ１３により結合されることは前記と同様である。
【００１８】それから、受台８７の上には金属よりなる
複数の接合対象部材９１；９２が互いに重ね合されて搭
載される。その状態において、ホルダ７１がエアーシリ
ンダ８４の動作により図９の矢印Ｙ方向に下降し、接合
作用面３と受台８７とが接合対象部材９１；９２を加圧
保持すると共に、振動子１２から出力された超音波振動
が共振器２に伝達し、接合作用面３が矢印Ｘ方向に振動
し、この振動が接合作用面３から接合対象部材９１；９
２に伝達し、接合対象部材９１；９２の合せ面が接合作
用面３と受台８７とで加圧されたまま横方向に互い違い
に振動して活性化されつつ接合される。
複数の接合対象部材９１；９２が互いに重ね合されて搭
載される。その状態において、ホルダ７１がエアーシリ
ンダ８４の動作により図９の矢印Ｙ方向に下降し、接合
作用面３と受台８７とが接合対象部材９１；９２を加圧
保持すると共に、振動子１２から出力された超音波振動
が共振器２に伝達し、接合作用面３が矢印Ｘ方向に振動
し、この振動が接合作用面３から接合対象部材９１；９
２に伝達し、接合対象部材９１；９２の合せ面が接合作
用面３と受台８７とで加圧されたまま横方向に互い違い
に振動して活性化されつつ接合される。
【００１９】第５実施形態又は第６実施形態のツール１
を用いる場合は、図９のピストンロッド８５の下端が図
７のホルダ７１の加圧動作方向Ｃである端面に中央に位
置するように取付られ、図７の取付孔７２が図９のピス
トンロッド８５の昇降方向と直交する前後方向に向けら
れ、図７の取付面７３が図９の受台８７の上面と直交す
るように設定される。その状態において、図５の取付面
５又は図６の取付面１７と図７の取付面７３とが前後で
重ね合され、図７のボルト７５が取付孔７２と図５の取
付孔６又は図６の取付孔１８とを介して図７のホルダ７
１と図５又は図６の取付部４とを締結する。これによっ
て、図５又は図６のツール１の接合作用面２１が図９の
受台８７の上面と平行となり、接合作用面３の真下には
受台８７の上面が位置される。又、図５又は図６のツー
ル１と振動子１２とが無頭ねじ１３により結合されるこ
とは前記と同様である。
を用いる場合は、図９のピストンロッド８５の下端が図
７のホルダ７１の加圧動作方向Ｃである端面に中央に位
置するように取付られ、図７の取付孔７２が図９のピス
トンロッド８５の昇降方向と直交する前後方向に向けら
れ、図７の取付面７３が図９の受台８７の上面と直交す
るように設定される。その状態において、図５の取付面
５又は図６の取付面１７と図７の取付面７３とが前後で
重ね合され、図７のボルト７５が取付孔７２と図５の取
付孔６又は図６の取付孔１８とを介して図７のホルダ７
１と図５又は図６の取付部４とを締結する。これによっ
て、図５又は図６のツール１の接合作用面２１が図９の
受台８７の上面と平行となり、接合作用面３の真下には
受台８７の上面が位置される。又、図５又は図６のツー
ル１と振動子１２とが無頭ねじ１３により結合されるこ
とは前記と同様である。
【００２０】それから、受台８７の上には合成樹脂より
なる複数の接合対象部材９１；９２が互いに重ね合され
て搭載される。その状態において、ホルダ７１がエアー
シリンダ８４の動作により図９の矢印Ｙ方向に下降し、
接合作用面２１と受台８７とが接合対象部材９１；９２
を加圧保持すると共に、振動子１２から出力された超音
波振動が共振器２に伝達し、接合作用面２１が矢印Ｘ方
向に振動し、この振動が接合作用面２１から接合対象部
材９１；９２に伝達し、接合対象部材９１；９２の合せ
面が接合作用面２１と受台８７とで加圧されたまま縦方
向に互いに振動して接合される。
なる複数の接合対象部材９１；９２が互いに重ね合され
て搭載される。その状態において、ホルダ７１がエアー
シリンダ８４の動作により図９の矢印Ｙ方向に下降し、
接合作用面２１と受台８７とが接合対象部材９１；９２
を加圧保持すると共に、振動子１２から出力された超音
波振動が共振器２に伝達し、接合作用面２１が矢印Ｘ方
向に振動し、この振動が接合作用面２１から接合対象部
材９１；９２に伝達し、接合対象部材９１；９２の合せ
面が接合作用面２１と受台８７とで加圧されたまま縦方
向に互いに振動して接合される。
【００２１】そして、共振器２がホルダ７１に両支持形
態で取付けられた場合において、一方の共振器側厚肉部
８からもう一方の共振器側厚肉部８までの支持間距離が
共振周波数の１波長以内に設定でき、共振器２が小形で
軽量となる。例えば、第１〜第４実施形態のツール１を
用い、接合対象部材９１；９２が半導体チップと回路基
板であって、半導体チップを回路基板に超音波振動接合
により面実装したところ、半導体チップのバンプ数が少
ないことから、接合加重が低加重の場合でも、接合時に
おける接合加重の制御がやりやすかった。半導体チップ
のバンプ数が多く、接合加重が高加重の場合でも、支持
間距離が共振周波数の１波長以内に設定されたことによ
り、半導体チップの回路基板への面実装に悪影響を及ぼ
すような撓みが共振器２に発生せず、半導体チップの全
部のバンプと回路基板の全部のパッドとが適切に接合し
ていた。
態で取付けられた場合において、一方の共振器側厚肉部
８からもう一方の共振器側厚肉部８までの支持間距離が
共振周波数の１波長以内に設定でき、共振器２が小形で
軽量となる。例えば、第１〜第４実施形態のツール１を
用い、接合対象部材９１；９２が半導体チップと回路基
板であって、半導体チップを回路基板に超音波振動接合
により面実装したところ、半導体チップのバンプ数が少
ないことから、接合加重が低加重の場合でも、接合時に
おける接合加重の制御がやりやすかった。半導体チップ
のバンプ数が多く、接合加重が高加重の場合でも、支持
間距離が共振周波数の１波長以内に設定されたことによ
り、半導体チップの回路基板への面実装に悪影響を及ぼ
すような撓みが共振器２に発生せず、半導体チップの全
部のバンプと回路基板の全部のパッドとが適切に接合し
ていた。
【００２２】又、連結部７の共振器側厚肉部８と取付部
側厚肉部９とが薄肉部１０で連接された形態であるた
め、接合時にツール１に加重がかかることによって、共
振器側厚肉部８に対する共振器２の最小振動振幅点ｆ
２；ｆ４の位置が理論上の位置よりずれて、共振器側厚
肉部８が振動しても、中間の薄肉部１０が共振器側厚肉
部８から取付部側厚肉部９側への振動を吸収する。よっ
て、振動子１２で発生した超音波振動が共振器２から接
合作用面３；２１に効率良く適切に伝達でき、共振器２
はもとよりホルダ７１やシリンダピストン８５ががたつ
くことはなくなった。
側厚肉部９とが薄肉部１０で連接された形態であるた
め、接合時にツール１に加重がかかることによって、共
振器側厚肉部８に対する共振器２の最小振動振幅点ｆ
２；ｆ４の位置が理論上の位置よりずれて、共振器側厚
肉部８が振動しても、中間の薄肉部１０が共振器側厚肉
部８から取付部側厚肉部９側への振動を吸収する。よっ
て、振動子１２で発生した超音波振動が共振器２から接
合作用面３；２１に効率良く適切に伝達でき、共振器２
はもとよりホルダ７１やシリンダピストン８５ががたつ
くことはなくなった。
【００２３】各実施形態では共振器２を共振周波数の１
波長の長さとしたが、その整数倍でも良い。
波長の長さとしたが、その整数倍でも良い。
【００２４】各実施形態では共振器２の一端に振動子１
２を直接的に結合したが、共振器２に共振周波数の１／
２波長又は１／２波長の整数倍の長さを有する図外のブ
ースタを介在させて振動子１２を取付けても良い。この
場合、共振器２とブースタとがねじで同軸状に結合され
る。又、共振器２が接合作用面３又は接合作用面２１を
有する超音波ホーンと取付部４を有するブースタとによ
り構成される構造でも同様に適用できる。この場合、超
音波ホーンとブースタとがねじにより同軸状に結合され
る。
２を直接的に結合したが、共振器２に共振周波数の１／
２波長又は１／２波長の整数倍の長さを有する図外のブ
ースタを介在させて振動子１２を取付けても良い。この
場合、共振器２とブースタとがねじで同軸状に結合され
る。又、共振器２が接合作用面３又は接合作用面２１を
有する超音波ホーンと取付部４を有するブースタとによ
り構成される構造でも同様に適用できる。この場合、超
音波ホーンとブースタとがねじにより同軸状に結合され
る。
【００２５】各実施形態において、薄肉部１０にスロッ
トや穴又はスリットを形成して振動のバランスを調整す
ることも可能である。
トや穴又はスリットを形成して振動のバランスを調整す
ることも可能である。
【００２６】各実施形態では共振器２と接合作用面３；
２１と取付部４及び連結部７等を単一ボディとしたが、
共振器２と接合作用面３；２１と取付部４及び連結部７
等を別体に形成し、共振器２に接合作用面３と取付部４
及び連結部７をねじ固定しても良い。
２１と取付部４及び連結部７等を単一ボディとしたが、
共振器２と接合作用面３；２１と取付部４及び連結部７
等を別体に形成し、共振器２に接合作用面３と取付部４
及び連結部７をねじ固定しても良い。
【００２７】各実施形態では複数の接合対象部材を受台
８７に搭載した後に接合作用面３と受台８７とで加圧す
るようにしたが、図１０のａ図に示すように、接合作用
面３に吸引孔１０１を形成して、吸引手段による吸引動
作で接合作用面３に図９の一方の接合対象部材９１を吸
着し、図９の他方の接合対象部材９２を受台８７の上に
載せておき、エアーシリンダ８４の下降動作による共振
器２の下降により、接合対象部材９１を接合対象部材９
２に重ね合せつつ加圧する構造も適用できる。この場
合、共振器２の外側面にはホース接続部１０２が設けら
れ、共振器２の内部には吸引孔１０１とホース接続部１
０２とに連なる吸引通路１０３が形成される。又、接合
作用面３に吸着される接合対象部材９１が半導体チップ
のように小形の場合には、接合作用面３に小径の吸引孔
１０５を有する接合チップ１０４をろう付け等により接
合しても良い。又、連結部７をスリット１０６で分離
し、共振器２の最小振動振幅点ｆ２；ｆ４（図１参照）
の位置にヒータ用孔１０７を設け、ヒータ用孔１０７に
挿入装着した電熱ヒータで共振器２を加熱することによ
り、超音波振動による接合エネルギーと電熱ヒータによ
る接合エネルギーとの双方で複数の接合対象部材を接合
することも可能である。この場合、スリット１０６が電
熱ヒータの配線を逃げる隙間として用いられる。又、共
振器２には振動のバランスを良くするための切欠部１０
８が設けられることもある。図１０のａ図のツール１は
図１０のｂ図に示すように取付けられる。
８７に搭載した後に接合作用面３と受台８７とで加圧す
るようにしたが、図１０のａ図に示すように、接合作用
面３に吸引孔１０１を形成して、吸引手段による吸引動
作で接合作用面３に図９の一方の接合対象部材９１を吸
着し、図９の他方の接合対象部材９２を受台８７の上に
載せておき、エアーシリンダ８４の下降動作による共振
器２の下降により、接合対象部材９１を接合対象部材９
２に重ね合せつつ加圧する構造も適用できる。この場
合、共振器２の外側面にはホース接続部１０２が設けら
れ、共振器２の内部には吸引孔１０１とホース接続部１
０２とに連なる吸引通路１０３が形成される。又、接合
作用面３に吸着される接合対象部材９１が半導体チップ
のように小形の場合には、接合作用面３に小径の吸引孔
１０５を有する接合チップ１０４をろう付け等により接
合しても良い。又、連結部７をスリット１０６で分離
し、共振器２の最小振動振幅点ｆ２；ｆ４（図１参照）
の位置にヒータ用孔１０７を設け、ヒータ用孔１０７に
挿入装着した電熱ヒータで共振器２を加熱することによ
り、超音波振動による接合エネルギーと電熱ヒータによ
る接合エネルギーとの双方で複数の接合対象部材を接合
することも可能である。この場合、スリット１０６が電
熱ヒータの配線を逃げる隙間として用いられる。又、共
振器２には振動のバランスを良くするための切欠部１０
８が設けられることもある。図１０のａ図のツール１は
図１０のｂ図に示すように取付けられる。
【００２８】図１に仮想線Ｌ２で示すようなくびれ部を
一対の共振器側厚肉部８の間に位置する共振器２の中間
部に形成して振動振幅を増幅しても良い。
一対の共振器側厚肉部８の間に位置する共振器２の中間
部に形成して振動振幅を増幅しても良い。
【００２９】図２に仮想線Ｌ３で示すような接合作用面
３を形成し、共振器２の上下面に接合作用面３を設けて
も同様に適用できる。
３を形成し、共振器２の上下面に接合作用面３を設けて
も同様に適用できる。
【００３０】前記取付面１５；１７及び図５の取付面５
は接合作用面３；２１と直交したが、接合作用面３；２
１と平行以外で交差する角度を有すれば同様に適用でき
る。この場合、図７のホルダ７１が図９のピストンロッ
ド８５に取付けられることで、接合作用面３；２１が受
台８７の上面と平行となるように、図７の取付面７３の
角度は設定される。
は接合作用面３；２１と直交したが、接合作用面３；２
１と平行以外で交差する角度を有すれば同様に適用でき
る。この場合、図７のホルダ７１が図９のピストンロッ
ド８５に取付けられることで、接合作用面３；２１が受
台８７の上面と平行となるように、図７の取付面７３の
角度は設定される。
【図１】 本発明の第１実施形態を示す斜視図。
【図２】 本発明の第２実施形態を示す斜視図。
【図３】 本発明の第３実施形態を示す斜視図。
【図４】 本発明の第４実施形態を示す斜視図。
【図５】 本発明の第５実施形態を示す斜視図。
【図６】 本発明の第６実施形態を示す斜視図。
【図７】 本発明の第７実施形態を示す表側の斜視図。
【図８】 同第８実施形態を示す裏側の斜視図。
【図９】 本発明の第８実施形態を示す正面図。
【図１０】 本発明の第９実施形態を示し、ａ図は正面
図、ｂ図は側面図。
図、ｂ図は側面図。
１ ツール ２ 共振器 ３ 接合作用面 ４ 取付部 ５；１５；１７；１９ 取付面 ７ 連結部 ８ 共振器側厚肉部 ９ 取付部側厚肉部 １０ 薄肉部
Claims (4)
- 【請求項１】 取付部が共振器に共振器の振動方向を線
対称軸として非対称に設けられたことを特徴とする超音
波振動接合用ツール。 - 【請求項２】 共振器と取付部との連結部が、共振器の
最小振動振幅点の位置より突出する共振器側厚肉部と、
取付部より突出する取付部側厚肉部と、双方の厚肉部を
繋ぐ薄肉部とからなるクランク形状に形成されたことを
特徴とする超音波振動接合用ツール。 - 【請求項３】 取付部が共振器の接合作用面と平行な取
付面を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の超
音波振動接合用ツール。 - 【請求項４】 取付部が共振器の接合作用面と交差する
取付面を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の
超音波振動接合用ツール。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34544899A JP3430095B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 超音波振動接合用ツール |
| CA002314733A CA2314733A1 (en) | 1999-08-02 | 2000-07-31 | Ultrasonic vibration bonding tool |
| TW089115331A TW460345B (en) | 1999-08-02 | 2000-07-31 | Joining device by ultrasonic vibration |
| DE60003761T DE60003761T2 (de) | 1999-08-02 | 2000-08-01 | Ultraschallverbindungswerkzeug |
| EP00116595A EP1074330B1 (en) | 1999-08-02 | 2000-08-01 | Ultrasonic vibration bonding tool |
| US09/630,410 US6247628B1 (en) | 1999-08-02 | 2000-08-01 | Ultrasonic vibration bonding tool |
| KR10-2000-0044744A KR100374077B1 (ko) | 1999-08-02 | 2000-08-02 | 초음파진동 접합용 공구 |
| CNB00122624XA CN1173796C (zh) | 1999-08-02 | 2000-08-02 | 超声波振动接合用工具 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34544899A JP3430095B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 超音波振動接合用ツール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001168142A true JP2001168142A (ja) | 2001-06-22 |
| JP3430095B2 JP3430095B2 (ja) | 2003-07-28 |
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ID=18376671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34544899A Expired - Fee Related JP3430095B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-12-03 | 超音波振動接合用ツール |
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|---|---|
| JP (1) | JP3430095B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1273380A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-08 | Ultex Corporation | Resonator for ultrasonic wire bonding |
| JP2008117994A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 部品接合装置及び超音波ホーン |
| JP2008300891A (ja) * | 2008-09-17 | 2008-12-11 | Panasonic Corp | ボンディング装置およびボンディングツール |
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| JPH03114683A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-15 | Toyota Motor Corp | 超音波接合方法 |
| JPH06140475A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波ワイヤボンディング装置 |
| JPH0819877A (ja) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Hitachi Kasei Shoji Kk | 超音波接合装置 |
| JPH1022308A (ja) * | 1996-07-05 | 1998-01-23 | Arutekusu:Kk | 超音波振動接合チップ実装装置 |
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| JP2000017654A (ja) * | 1998-07-02 | 2000-01-18 | Matsuo Hodo Kk | 浅層地盤改良のための混合攪拌機 |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34544899A patent/JP3430095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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