JP2002067162A - ボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波振動を高効率で伝達可能な振動伝達部
材の支持位置を設定し、接合対象物と被接合部材との接
合を確実に行い、しかも装置全体の小型化が可能なボン
ディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置を提
供すること。 【解決手段】 ボンディングヘッド１０ａの振動伝達部
材１を超音波振動の１波長をλとしてλ／２の長さを有
する第１の振動伝達部１ａ、第１の振動伝達部１ａと振
動子２の間に結合されλ／４の長さを有する第２の振動
伝達部１ｂ、第１の振動伝達部１ａの他端に結合されλ
／４の長さを有する第３の振動伝達部１ｃから構成し、
振動伝達部材１を支持固定する第１の支持部材３ａ及び
第２の支持部材３ｂを第１の振動伝達部１ａの両端を支
持する超音波振動の節の位置に設ける。また、第１の振
動伝達部１ａにおける超音波振動の腹の位置に押圧部材
４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディングヘッ
ド及びこれを備えたボンディング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属や合成樹脂等の接合対象物と
被接合物材とを超音波振動により接合する超音波溶接装
置としては、例えば、実公昭４０−３６３１号公報に開
示されている。この超音波溶接装置は、両端に設けられ
た振動子と、この振動子に結合された２つの超音波ホー
ンと、２つの超音波ホーンに挟まれて結合された１つの
超音波溶接用つづみ型チップと、この溶接用チップに一
体に取り付けられた支持具などを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波溶接装置
は、２つの超音波ホーンを支持体がそれぞれ支持するの
で安定はしているものの、振動子、超音波ホーン、超音
波溶接用つづみ型チップなどの個々の構成部品が多く、
また、一体に加工することができないので作業工数も多
くなり、また、装置全体が大型化してしまうため小型化
を図ることが望まれている。

【０００４】そこで、本発明によるボンディングヘッド
及びこれを備えたボンディング装置は、従来の超音波溶
接装置に数々の改良を試みてなされたものであって、接
合対象物に対して超音波振動を高効率で伝達可能な振動
伝達部材を２箇所以上の支持位置で設定して高荷重の場
合でも安定して振動伝達がなされ、しかも、接合対象物
と被接合部材との接合が確実で装置全体の小型化が可能
なボンディングヘッド及びこれを備えたボンディング装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、超音波振動を
印加して接合対象物と被接合部材とを接合するボンディ
ングヘッドであって、超音波振動を発生する振動子と、
該振動子に結合されて前記超音波振動を前記接合対象物
に伝達する振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定
する支持部材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音
波振動の１波長をλとして超音波振動の進行方向におけ
るλ／２の長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の
振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進行方向に
おけるλ／４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第
１の振動伝達部の他端に結合されて前記進行方向におけ
るλ／４の長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前
記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して
超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及び
第２の支持部材でなり、前記第１の振動伝達部における
超音波振動の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧
する押圧部材を有するものである。

【０００６】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向におけるλ／２の
長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部
と前記振動子間に結合されて前記進行方向におけるλ／
４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝
達部の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の
長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持部材
は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波振動
の節の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の支持
部材でなり、前記第３の振動伝達部における超音波振動
の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押圧部
材を有するものである。

【０００７】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向におけるλ／２の
長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部
の一端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さ
を有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他
端であって該第１の振動伝達部と前記振動子間に結合さ
れて前記進行方向における３λ／４の長さを有する第３
の振動伝達部とを有し、前記支持部材は、前記第１の振
動伝達部の両端を支持して超音波振動の節の位置に設け
られた第１の支持部材及び第２の支持部材でなり、前記
第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に前記
接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するもので
ある。

【０００８】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向におけるλの長さ
を有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の一
端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有
する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端で
あって該第１の振動伝達部と前記振動子間に結合されて
前記進行方向におけるλ／４の長さを有する第３の振動
伝達部とを有し、前記支持部材は、前記第１の振動伝達
部の両端を支持して超音波振動の節の位置に設けられた
第１の支持部材及び第２の支持部材でなり、前記第１の
振動伝達部における超音波振動の腹の位置に前記接合対
象物に当接して押圧する押圧部材を有するものである。

【０００９】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向におけるλの長さ
を有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前
記振動子間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の
長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部
の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さ
を有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持部材は、
前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波振動の節
の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の支持部材
と、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との間の
超音波振動の節の位置に設けられた第３の支持部材とで
なり、前記第３の支持部材を前記第１の支持部材及び第
２の支持部材に対して各々前記進行方向におけるλ／２
の距離を隔てて設け、前記第３の振動伝達部における超
音波振動の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧す
る押圧部材を有するものである。

【００１０】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向における５λ／４
の長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達
部の前記振動子と対向する側の端部に結合されて前記進
行方向におけるλ／４の長さを有する第２の振動伝達部
とを有し、前記支持部材は、前記振動子を支持して超音
波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材と、前記
第１の振動伝達部の前記振動子と対向する側の端部を支
持して超音波振動の節の位置に設けられた第２の支持部
材とでなり、前記第１の振動伝達部における超音波振動
の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押圧部
材を有するものである。

【００１１】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向における３λ／２
の長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達
部と前記振動子間に結合されて前記進行方向におけるλ
／４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振動
伝達部の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／４
の長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持部
材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波振
動の節の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の支
持部材でなり、前記第１の振動伝達部における超音波振
動の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押圧
部材を有するものである。

【００１２】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向における３λ／２
の長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達
部と前記振動子間に結合されて前記進行方向における３
λ／４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振
動伝達部の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／
４の長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持
部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波
振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の
支持部材でなり、前記第１の振動伝達部における超音波
振動の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押
圧部材を有するものである。

【００１３】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向における３λ／２
の長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達
部と前記振動子間に結合されて前記進行方向におけるλ
／４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振動
伝達部の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／４
の長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持部
材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波振
動の節の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の支
持部材でなり、前記第１の振動伝達部における超音波振
動の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押圧
部材を有し、前記第１の振動伝達部に前記第２の振動伝
達部側から前記押圧部材に向けて絞り込まれた第１の絞
り込み部及び前記第３の振動伝達部側から前記押圧部材
に向けて絞り込まれた第２の絞り込み部を設けたもので
ある。

【００１４】また、本発明は、超音波振動を印加して接
合対象物と被接合部材とを接合するボンディングヘッド
であって、超音波振動を発生する振動子と、該振動子に
結合されて前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する
振動伝達部材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部
材とを備え、前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１
波長をλとして超音波振動の進行方向におけるλ／２の
長さを有する第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部
と前記振動子間に結合されて前記進行方向におけるλ／
４の長さを有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝
達部の他端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の
長さを有する第３の振動伝達部とを有し、前記支持部材
は、前記第１の振動伝達部の両端を支持して超音波振動
の節の位置に設けられた第１の支持部材及び第２の支持
部材でなり、前記第１の振動伝達部における超音波振動
の腹の位置に前記接合対象物に当接して押圧する押圧部
材を有し、前記第１の振動伝達部は四角柱状であって超
音波振動の進行方向に垂直な方向おける断面積が前記第
２の振動伝達部及び第３の振動伝達部より小であるもの
である。

【００１５】また、前記第１の振動伝達部は、前記接合
対象物を押圧する方向における大きさが前記第２の振動
伝達部及び第３の振動伝達部に等しく、前記接合対象物
に対して平行な方向における大きさが前記第２の振動伝
達部及び第３の振動伝達部より小であるものである。

【００１６】また、前記押圧部材は、前記接合対象物を
吸引して吸着する吸着口を有するものである。

【００１７】また、前記押圧部材は、前記接合対象物を
加熱する加熱機構を有するものである。

【００１８】また、本発明によるボンディング装置は、
超音波振動を印加して接合対象物と被接合部材とを接合
するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドを
保持し前記ボンディングヘッドと前記接合対象物とを互
いに圧接して押圧力を付与する圧接機構とを有し、前記
ボンディングヘッドは、請求項１乃至請求項９のうちい
ずれか１記載のボンディングヘッドであるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるボンディング
ヘッド及びこれを備えたボンディング装置の実施の形態
について、図１乃至図１３を参照して説明する。

【００２０】本発明の第１の実施の形態としてのボンデ
ィングヘッドについて、図１（ａ）、（ｂ）及び図２
（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１（ａ）は、
本発明によるボンディングヘッドの第１の実施の形態を
示す正面図、図１（ｂ）は、（ａ）に示すボンディング
ヘッドの振動モードを示す図、図２（ａ）は、図１
（ａ）に示すボンディングヘッドが備える押圧部材を示
す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す押圧部材を
前面から見た側面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す
押圧部材を後面から見た側面図である。

【００２１】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
ボンディングヘッド１０ａは、所定の周波数の超音波振
動を発生する１つの振動子２と、振動子２と結合され
て、この振動子２が発生する超音波振動を接合対象物２
２（図１３に図示）に伝達する振動伝達部材１と、振動
伝達部材１を２ヶ所支持固定する支持部材３（第１の支
持部材３ａ及び第２の支持部材３ｂ）と、接合対象物２
２（図１３に図示）を押圧して振動子２からの超音波振
動を印加し、接合対象物２２と被接合部材２３（図１３
に図示）との接合を行う押圧部材４とを有する。

【００２２】図１及び図１３に示すように、振動子２
は、例えばＰＺＴ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ：圧
電）素子等からなり、ケーブル１４を介して発振器１８
から所定の周波数の電圧が印加されて超音波振動を発生
する。また、振動子２の超音波振動の進行方向ｕにおけ
る全長は、超音波振動の１波長λに対してλ／２で設定
されている。なお、ボンディングヘッド１０ａは、広義
には発振器１８及びケーブル１４をその構成に含むもの
として説明する。また、発振器１８から印加される電圧
の周波数は、６０ｋＨｚに設定されており、通常２０ｋ
Ｈｚ程度の周波数が使用されるこの種のボンディング装
置において高い周波数になっている。

【００２３】振動伝達部材１は、ジュラルミン、ステン
レス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属からなり、中
実で長手状に形成され、断面形状が円形である。

【００２４】振動伝達部材１の全長は、振動子２が発生
する超音波振動の進行方向ｕの共振長、すなわち超音波
振動の半波長（λ／２）の整数倍に設定されている。本
実施の形態では、振動伝達部材１は、全長がλ／２の２
倍、すなわちλに設定され、振動伝達部材１全体が小型
化されている。なお、振動伝達部材１の形状は、超音波
の振動方向ｕにおける全長を共振長である超音波振動の
半波長（λ／２）の整数倍の長さに設定すれば、断面形
状については矩形状や三角形状等、種々の形状に形成可
能である。

【００２５】図１（ａ）に示すように、支持部材３によ
り振動伝達部材１は、超音波振動の進行方向ｕにおける
λ／２の長さの位置で支持される第１の振動伝達部１ａ
と、第１の振動伝達部１ａと振動子２との間に結合され
て超音波振動の進行方向ｕにおける長さがλ／４である
第２の振動伝達部１ｂと、第１の振動伝達部１ａの他
端、すなわち振動子２と対向する側の端部に結合されて
超音波振動の進行方向ｕにおける長さがλ／４である第
３の振動伝達部１ｃとを有し、全体が一体に形成され、
振動子２が発生する超音波振動に共振可能である。

【００２６】図１３にも示すように、支持部材３は、固
定部材１９を介して振動伝達部材１を圧接機構１５に対
して支持固定する部材であり、ジュラルミン、ステンレ
ス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属で形成されてい
る。また、支持部材３は、第１の振動伝達部１ａの両端
を支持する状態に複数、すなわち、第１の実施の形態で
は２ヶ所に設けられており、第１の振動伝達部１ａと第
２の振動伝達部１ｂとの境界部近傍に設けられた第１の
支持部材３ａと、第１の振動伝達部１ａと第３の振動伝
達部１ｃとの境界部近傍に設けられた第２の支持部材３
ｂとからなる。図１（ｂ）に示すように、第１の支持部
材３ａ及び第２の支持部材３ｂは、振動子２が発生する
超音波振動の振幅が０となる節の位置、いわゆるノーダ
ル・ポイントに設けられており、振動伝達部材１が伝達
する超音波振動の伝播に影響を及ぼさない。

【００２７】押圧部材４は、略直方体状に形成され、超
硬、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン等の金属でなり、
図１３に示すように、接合対象物２２と対向する位置に
設けられており、振動伝達部材１の外部から突出して垂
下状に設けられている。押圧部材４は、第１の振動伝達
部１ａにおける振動子２が発生する超音波振動の腹の位
置、すなわち超音波振動の振幅が最大（又は最小）にな
る位置に設けられ、接合対象物２２に当接して押圧可能
で、超音波振動を高効率で印加する。

【００２８】また、図２（ａ）乃至（ｃ）に示すよう
に、押圧部材４は、接合対象物２２に当接する下面側に
形成され接合対象物２２を吸引して吸着する吸着口４ａ
と、押圧部材４の一側面（この場合、前面）上に開口す
る吸引口４ｃと、吸着口４ａ及び吸引口４ｃを連通する
ダクト４ｂとを有し、吸引機構（図示せず）により吸引
口４ｃから吸引すれば接合対象物２２を押圧部材４の下
面に対して吸引しながら押圧することが可能であり、接
合対象物２２の位置ずれを防止して接合対象物２２と被
接合部材２３との接合を高精度に行うことができる。

【００２９】また、押圧部材４は、接合対象物２２を加
熱する加熱機構を有する。加熱機構は、押圧部材４の側
面上に設けられた複数のヒータ（シートヒータ）５から
なる。本実施の形態では、ヒータ（シートヒータ）５
は、押圧部材４の前面及び後面に互いに対向して設けら
れており、一対の電極５ａから給電されて発熱する。な
お、押圧部材４の前面側に設けられたヒータ（シートヒ
ータ）５には、切り欠き５ｂが形成されており、吸引口
４ｃを避けて取り付けられている。

【００３０】押圧部材４をヒータ（シートヒータ）５に
より加熱した状態で接合対象物２２に当接させることに
より、接合対象物２２を加熱して軟化させることが可能
であり、接合対象物２２と被接合部材２３との接合効率
を向上することができる。

【００３１】なお、第１の振動伝達部１ａ、第２の振動
伝達部１ｂ、第３の振動伝達部１ｃ、第１の支持部材３
ａ、第２の支持部材３ｂ及び押圧部材４は、各々別体と
して形成したものを溶接、螺子及び接着剤等により互い
に結合して一体化してもよく、各部材の一部又は全てを
一体の部材として形成する構成としてもよい。

【００３２】本発明による第１の実施の形態としてのボ
ンディングヘッド１０ａは、以下のような効果を奏す
る。

【００３３】振動伝達部材１の超音波振動の進行方向
ｕにおける全長がλに設定されており、全体が小型化さ
れている。

【００３４】振動伝達部材１を支持固定する支持部材
３及び押圧部材４は、振動伝達部材１の全長（λ）の範
囲内に配置され、押圧部材４は、互いにλ／２の距離を
隔てて設けられた第１の支持部材３ａと第２の支持部材
３ｂとの間に位置しているため、接合対象物２２に付与
する押圧力が均一化される。また、振動伝達部材１に高
荷重が付加された場合であっても、振動伝達部材１のた
わみや変形が抑止可能で超音波振動を高効率で印加する
ことができる。

【００３５】第１の支持部材３ａ及び第２の支持部材
３ｂは、超音波振動の伝播に影響を及ぼさないノーダル
・ポイントに設けられ、それぞれ振動伝達部材１の両端
から均等な距離（λ／４）を隔てた位置に設けられ、一
方の側に振動子２が設けられているものの、振動伝達部
材１が片持支持とならないのでバランスよく保持され、
接合対象物２２への押圧力を均一にすることができる。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態としての
ボンディングヘッドについて、図３（ａ）及び図３
（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第２の実施の形態を示す正面
図、図３（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。なお、本発明による第２の
実施の形態乃至第１１の実施の形態は、第１の実施の形
態と構成及び機能が同一である点については詳細な説明
を省略し、以下の説明では相違点を中心に説明する。ま
た、図３乃至図１３に示す本発明による第２の実施の形
態乃至第１１の実施の形態において、図１（ａ）及び
（ｂ）に示す第１の実施の形態としてのボンディングヘ
ッドと同一の構成又は機能を有する部分には同一の符号
を付している。

【００３７】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、
本発明による第２の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｂは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すボンデ
ィングヘッド１０ａと押圧部材４を設ける位置のみが異
なるものであり、他の部分については同一になってい
る。

【００３８】ボンディングヘッド１０ｂは、第３の振動
伝達部１ｃにおける振動子２が発生する超音波振動の腹
の位置、すなわち超音波振動の振幅が最大（又は最小）
になる位置に押圧部材４が設けられ、接合対象物２２
（図１３に図示）に当接して押圧可能である。

【００３９】本発明による第２の実施の形態としてのボ
ンディングヘッド１０ｂにおいても、第１の実施の形態
としてのボンディングヘッド１０ａと同一の作用効果を
得ることができる。

【００４０】すなわち、 振動伝達部材１の超音波振動の進行方向ｕにおける全
長がλに設定されており、全体が小型である。

【００４１】振動伝達部材１を支持固定する支持部材
３及び押圧部材４は、振動伝達部材１の全長（λ）の範
囲内に配置され、押圧部材４は、互いにλ／２の距離を
隔てて設けられた第１の支持部材３ａと第２の支持部材
３ｂのうち、第２の支持部材３ｂとλ／４の距離を隔て
て配置されているため、接合対象物２２に付与する押圧
力が均一化される。また、振動伝達部材１に高荷重が付
加された場合であっても、振動伝達部材１のたわみや変
形が抑止可能で超音波振動を高効率で印加することがで
きる。

【００４２】第１の支持部材３ａ及び第２の支持部材
３ｂは、超音波振動の伝播に影響を及ぼさないノーダル
・ポイントに設けられ、それぞれ振動伝達部材１の両端
から均等な距離（λ／４）を隔てた位置に設けられ、一
方の側に振動子２が設けられているものの、振動伝達部
材１が片持支持とならないのでバランスよく保持され、
接合対象物２２への押圧力を均一にすることができる。

【００４３】次に、本発明の第３の実施の形態としての
ボンディングヘッドについて、図４（ａ）及び図４
（ｂ）を参照して説明する。図４（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第３の実施の形態を示す正面
図、図４（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００４４】図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、
本発明による第３の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｃは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すボンデ
ィングヘッド１０ａと第３の振動伝達部１ｃの振動子２
が発生する超音波振動の進行方向ｕにおける長さ及び振
動子２を設ける位置が異なるものであり、他の部分は同
一である。

【００４５】ボンディングヘッド１０ｃの振動伝達部材
１は、振動子２が発生する超音波振動の進行方向ｕにお
ける全長がλ／２の３倍、すなわち３λ／２に設定され
ている。また、振動伝達部材１は、超音波振動の進行方
向ｕにおけるλ／２の長さを有する第１の振動伝達部１
ａと、第１の振動伝達部１ａの一端に結合され超音波振
動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有する第２の振
動伝達部１ｂと、第１の振動伝達部１ａの他端、すなわ
ち第２の振動伝達部１ｂと対向する側の端部であって第
１の振動伝達部１ａと振動子２との間に結合され、超音
波振動の進行方向ｕにおける３λ／４の長さを有する第
３の振動伝達部１ｃとを有する。したがって、ボンディ
ングヘッド１０ｃは、超音波振動の進行方向ｕにおける
長さを大きく設定した第３の振動伝達部１ｃ側に振動子
２を設けて、加熱機構としてのヒータ（シートヒータ）
５（図２（ａ）乃至（ｃ）参照）によって加熱される押
圧部材４の余熱が伝播して振動子２に悪影響を与えるこ
とを防止可能なものである。

【００４６】ボンディングヘッド１０ｃにおいても、振
動伝達部材１を支持固定する支持部材３及び押圧部材４
は、振動伝達部材１の全長（３λ／２）の範囲内に配置
され、押圧部材４は、互いにλ／２の距離を隔てて設け
られた第１の支持部材３ａと第２の支持部材３ｂとの間
に配置されている。したがって、振動伝達部材１は、接
合対象物２２に当接して押圧する押圧部材４の極めて近
傍で圧接機構１５に対して設けられているため、第３の
振動伝達部１ｃが３／４λの長さを有していても押圧部
材４へのたわみなどの影響を及ぼすものではなく、確実
に保持されているので、押圧部材４が接合対象物２２に
付与する押圧力を均一化することが可能である。また、
接合対象物２２に比較的大きな押圧力を付与しても振動
伝達部材１のたわみや変形を抑止可能であり、超音波振
動を高効率で印加することができる。

【００４７】次に、本発明による第４の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図５（ａ）及び図５
（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第４の実施の形態を示す正面
図、図５（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００４８】図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、
本発明による第４の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｄは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すボンデ
ィングヘッド１０ａと第１の振動伝達部１ａの振動子２
が発生する超音波振動の進行方向ｕにおける長さ及び振
動子２を設ける位置が異なるものであり、他の部分につ
いては同一である。

【００４９】ボンディングヘッド１０ｄの振動伝達部材
１は、振動子２が発生する超音波振動の進行方向ｕにお
ける全長がλ／２の３倍、すなわち３λ／２に設定され
ている。また、振動伝達部材１は、超音波振動の進行方
向ｕにおけるλの長さを有する第１の振動伝達部１ａ
と、第１の振動伝達部１ａの一端に結合され超音波振動
の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有する第２の振動
伝達部１ｂと、第１の振動伝達部１ａの他端、すなわち
第２の振動伝達部１ｂと対向する側の端部であって第１
の振動伝達部１ａと振動子２との間に結合され、超音波
振動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有する第３の
振動伝達部１ｃとを有する。

【００５０】図５に示すように、振動伝達部材１を支持
固定する支持部材３及び押圧部材４は、振動伝達部材１
の全長（３λ／２）の範囲内に配置され、押圧部材４
は、互いにλの距離を隔てて設けられた第１の支持部材
３ａと第２の支持部材３ｂとの間に配置され、第１の振
動伝達部１ａにおける振動子２が発生する超音波振動の
腹の位置（超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる
位置）のうち、第１の支持部材３ａ側に押圧部材４が設
けられており、第１の支持部材３ａとλ／４の距離を隔
てて設けられている。したがって、振動伝達部材１は、
接合対象物２２に当接して押圧する押圧部材４の極めて
近傍で圧接機構１５に対して設けられており、押圧部材
４が接合対象物２２に付与する押圧力を均一化すること
が可能である。また、接合対象物２２に比較的大きな押
圧力を付与しても振動伝達部材１のたわみや変形を抑止
して超音波振動を高効率で印加可能である。また、振動
子２は、第３の振動伝達部１ｃ側に設けられ、超音波振
動の進行方向ｕにおける長さを大きく設定した第１の振
動伝達部１ａ上であって、第１の支持部材３ａ側に設け
られた押圧部材４との距離が大であることから、加熱機
構としてのヒータ（シートヒータ）５（図２（ａ）乃至
（ｃ）参照）によって加熱される押圧部材４の余熱が伝
播して振動子２に悪影響を与えることを防止することが
できる。

【００５１】次に、本発明による第５の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図６（ａ）及び図６
（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第５の実施の形態を示す正面
図、図６（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００５２】図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、
本発明による第５の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｅは、振動子２が発生する超音波振動の進行方
向ｕにおける全長がλ／２の３倍、すなわち３λ／２に
設定された振動伝達部材１を有する。また、振動伝達部
材１は、超音波振動の進行方向ｕにおけるλの長さを有
する第１の振動伝達部１ａと、第１の振動伝達部１ａと
振動子２との間に結合され、超音波振動の進行方向ｕに
おけるλ／４の長さを有する第２の振動伝達部１ｂと、
第１の振動伝達部１ａの他端、すなわち振動子２と対向
する側の端部に結合され超音波振動の進行方向ｕにおけ
るλ／４の長さを有する第３の振動伝達部１ｃとを有す
る。

【００５３】また、図６に示すように、支持部材３は、
第１乃至第３の支持部材３ａ〜３ｃを有しており、高荷
重のものであってもたわみ等を生ずることがなく、安定
して確実に保持することができるものである。この支持
部材３は、図５に示す第１の支持部材３ａ及び第２の支
持部材３ｂとの間でλ／２の位置に第３の支持部材３ｃ
を設けたものである。したがって、振動伝達材１は、全
長（３λ／２）の範囲内に設けられた第１の支持部材３
ａ乃至第３の支持部材３ｃによって３点で堅固に支持固
定が可能である。第１の支持部材３ａ、第２の支持部材
３ｂ及び第３の支持部材３ｃは、それぞれ振動子２が発
生する超音波振動の振幅が０となる節の位置、いわゆる
ノーダル・ポイントに設けられており、振動伝達部材１
が伝達する超音波振動を減衰させることがない。

【００５４】押圧部材４は、第３の振動伝達部１ｃにお
ける振動子２が発生する超音波振動の腹の位置、すなわ
ち超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる位置に固
着され、接合対象物２２（図１３に図示）に当接して押
圧可能になっている。したがって、ボンディングヘッド
１０ｅは、振動伝達部材１の先端部（振動子２と対向す
る側の端部）に押圧部材４が配置されて加熱機構として
のヒータ（シートヒータ）５（図２（ａ）乃至（ｃ）参
照）によって加熱される押圧部材４の余熱が伝播して振
動子２に悪影響を与えることを防止可能である。

【００５５】また、振動伝達部材１は、第１の支持部材
３ａ乃至第３の支持部材３ｃによって堅固に支持固定さ
れることから、接合対象物２２に比較的大きな押圧力が
付与された場合でも振動伝達部材１のたわみや変形を抑
止する効果が高く、超音波振動をより安定な状態で印加
することができる。

【００５６】次に、本発明による第６の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図７（ａ）及び図７
（ｂ）を参照して説明する。図７（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第６の実施の形態を示す正面
図、図７（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００５７】図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、
本発明による第６の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｆは、発生する超音波振動の進行方向ｕにおけ
る全長がλ／２に設定された振動子２と、この超音波振
動の進行方向ｕにおける全長がλ／２の３倍、すなわち
３λ／２に設定された振動伝達部材１とを有する。ま
た、振動伝達部材１は、超音波振動の進行方向ｕにおけ
る５λ／４の長さを有する第１の振動伝達部１ａと、第
１の振動伝達部１ａの振動子２と対向する側の端部に結
合され超音波振動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを
有する第２の振動伝達部１ｄとを有し、振動子２は、振
動伝達部材１（第１の振動伝達部１ａ）の一端に結合さ
れている。

【００５８】また、振動伝達部材１を支持固定する支持
部材３は、振動子２を支持する状態に設けられた第１の
支持部材３ａと、第１の振動伝達部１ａの振動子２と対
向する側の端部を支持する状態、すなわち第１の振動伝
達部１ａと第２の振動伝達部１ｄとの境界部近傍に設け
られた第２の支持部材３ｂとからなる。第１の支持部材
３ａ及び第２の支持部材３ｂは、それぞれ振動子２が発
生する超音波振動の振幅が０となる節の位置、いわゆる
ノーダル・ポイントに固着されており、振動子２の後端
部及び振動伝達部材１（第２の振動伝達部１ｄ）の先端
部から各々均等な距離（λ／４）を隔てた位置に設けら
れている。

【００５９】また、押圧部材４は、第１の振動伝達部１
ａにおける振動子２が発生する超音波振動の腹の位置、
すなわち超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる位
置に設けられ、接合対象物２２（図１３に図示）に当接
して押圧可能である。また、押圧部材４は、第１の支持
部材３ａ及び第２の支持部材３ｂから各々均等な距離
（３λ／４）を隔てた位置に設けられている。

【００６０】したがって、ボンディングヘッド１０ｆ
は、第１の支持部材３ａ及び第２の支持部材３ｂによっ
て、振動伝達部材１及び振動子２を含めた全長が均一に
保持され、この全長の中央部に配置された押圧部材４に
よって接合対象物２２（図１３に図示）を均一に押圧す
ることができる。

【００６１】次に、本発明による第７の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図８（ａ）及び図８
（ｂ）を参照して説明する。図８（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第７の実施の形態を示す正面
図、図８（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００６２】図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、
本発明による第７の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｇは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すボンデ
ィングヘッド１０ａと第１の振動伝達部１ａの振動子２
が発生する超音波振動の進行方向ｕにおける長さが異な
るものであり、他の部分は同一である。この第７の実施
の形態は、振動伝達部材１の全長を２λとしているので
ボンディングヘッド１０ｇが大型化するけれども、加熱
機構としてのヒータ（シートヒータ）５（図２（ａ）乃
至（ｃ）参照）によって加熱される押圧部材４の余熱が
伝播して振動子２に悪影響を与えることを防止可能なも
のである。

【００６３】ボンディングヘッド１０ｇの振動伝達部材
１は、振動子２が発生する超音波振動の進行方向ｕにお
ける全長がλ／２の４倍、すなわち２λに設定されてい
る。また、振動伝達部材１は、超音波振動の進行方向ｕ
における３λ／２の長さを有する第１の振動伝達部１ａ
と、第１の振動伝達部１ａと振動子２との間に結合さ
れ、超音波振動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有
する第２の振動伝達部１ｂと、第１の振動伝達部１ａの
他端、すなわち振動子２と対向する側の端部に結合され
超音波振動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有する
第３の振動伝達部１ｃとを有する。したがって、ボンデ
ィングヘッド１０ｇは、第１の振動伝達部１ａの超音波
振動の進行方向ｕにおける長さを大きく設定することに
より、加熱機構としてのヒータ（シートヒータ）５（図
２（ａ）乃至（ｃ）参照）により加熱される押圧部材４
の余熱が振動子２に悪影響を与えることを防止可能であ
る。

【００６４】ボンディングヘッド１０ｇにおいては、振
動伝達部材１を支持固定する支持部材３及び押圧部材４
は、振動伝達部材１の全長（２λ）の範囲内に配置さ
れ、押圧部材４は、互いに３λ／２の距離を隔てて設け
られた第１の支持部材３ａと第２の支持部材３ｂとの間
に配置されている。また、押圧部材４は、第１の振動伝
達部１ａにおける振動子２が発生する超音波振動の腹の
位置（超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる位
置）のうち、第２の支持部材３ｂ（又は第１の支持部材
３ａ）側に設けられており、第２の支持部材３ｂ（又は
第１の支持部材３ａ）とλ／４の距離を隔てて設けられ
ている。したがって、振動伝達部材１は、接合対象物２
２に当接して押圧する押圧部材４の極めて近傍で圧接機
構１５に対して固着されており、振動伝達部材１を長尺
に形成しても押圧部材４が接合対象物２２に付与する押
圧力を均一化することが可能である。また、接合対象物
２２に比較的大きな押圧力を付与しても振動伝達部材１
のたわみや変形を抑止して超音波振動を高効率で印加す
ることができる。

【００６５】次に、本発明による第８の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図９（ａ）及び図９
（ｂ）を参照して説明する。図９（ａ）は、本発明によ
るボンディングヘッドの第８の実施の形態を示す正面
図、図９（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘッドの
振動モードを示す図である。

【００６６】図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、
本発明による第８の実施の形態としてのボンディングヘ
ッド１０ｈは、第７の実施の形態に示す振動伝達部材１
の第２の振動伝達部１ｂの長さを３／４λとし、また、
押圧部材４の位置を変えたものである。

【００６７】ボンディングヘッド１０ｈの振動伝達部材
１は、振動子２が発生する超音波振動の進行方向ｕにお
ける全長がλ／２の５倍、すなわち５λ／２に設定され
ている。また、振動伝達部材１は、超音波振動の進行方
向ｕにおける３λ／２の長さを有する第１の振動伝達部
１ａと、第１の振動伝達部１ａと振動子２との間に結合
され、超音波振動の進行方向ｕにおける３λ／４の長さ
を有する第２の振動伝達部１ｂと、第１の振動伝達部１
ａの他端、すなわち振動子２と対向する側の端部に結合
され超音波振動の進行方向ｕにおけるλ／４の長さを有
する第３の振動伝達部１ｃとを有する。したがって、ボ
ンディングヘッド１０ｈは、第１の振動伝達部１ａ、第
２の振動伝達部１ｂの超音波振動の進行方向ｕにおける
長さを大きく設定することにより、加熱機構としてのヒ
ータ（シートヒータ）５（図２（ａ）乃至（ｃ）参照）
によって加熱される押圧部材４の余熱が伝播して振動子
２に悪影響を与えることを防止可能である。

【００６８】ボンディングヘッド１０ｈにおいては、振
動伝達部材１を支持固定する支持部材３及び押圧部材４
は、振動伝達部材１の全長（５λ／２）の範囲内に配置
され、押圧部材４は、互いに３λ／２の距離を隔てて設
けられた第１の支持部材３ａと第２の支持部材３ｂとの
間に配置されている。また、押圧部材４は、第１の振動
伝達部１ａにおける振動子２が発生する超音波振動の腹
の位置（超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる位
置）に設けられており、第１の支持部材３ａ及び第２の
支持部材３ｂから各々均等な距離（３λ／４）を隔てた
位置に設けられている。

【００６９】したがって、ボンディングヘッド１０ｈ
は、振動伝達部材１が長尺であっても、第１の支持部材
３ａ及び第２の支持部材３ｂの中央部に配置された押圧
部材４によって接合対象物２２（図１３に図示）を均一
に押圧することができる。

【００７０】次に、本発明による第９の実施の形態とし
てのボンディングヘッドについて、図１０（ａ）及び図
１０（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）は、本発
明によるボンディングヘッドの第９の実施の形態を示す
正面図、図１０（ｂ）は、（ａ）に示すボンディングヘ
ッドの振動モードを示す図である。

【００７１】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すよう
に、本発明による第９の実施の形態としてのボンディン
グヘッド１０ｉは、振動子２が発生する超音波振動の進
行方向ｕにおける全長がλ／２の４倍、すなわち２λに
設定された振動伝達部材１を有する。また、振動伝達部
材１は、超音波振動の進行方向ｕにおける３λ／２の長
さを有する第１の振動伝達部１ａと、第１の振動伝達部
１ａと振動子２との間に結合され、超音波振動の進行方
向ｕにおけるλ／４の長さを有する第２の振動伝達部１
ｂと、第１の振動伝達部１ａの他端、すなわち振動子２
と対向する側の端部に結合され超音波振動の進行方向ｕ
におけるλ／４の長さを有する第３の振動伝達部１ｃと
を有する。

【００７２】また、振動伝達部材１を支持固定する支持
部材３は、第１の振動伝達部１ａの両端を支持する状態
で複数設けられており、第１の振動伝達部１ａと第２の
振動伝達部１ｂとの境界部近傍に設けられた第１の支持
部材３ａと、第１の振動伝達部１ａと第３の振動伝達部
１ｃとの境界部近傍に設けられた第２の支持部材３ｂと
からなる。したがって、第１の支持部材３ａ及び第２の
支持部材３ｂは、振動伝達部材１の全長（２λ）の範囲
内に配置され、互いに３λ／２の距離を隔てて設けられ
ている。また、図９（ｂ）に示すように、第１の支持部
材３ａ及び第２の支持部材３ｂは、振動子２が発生する
超音波振動の振幅が０となる節の位置、いわゆるノーダ
ル・ポイントに固着されており、振動伝達部材１が伝達
する超音波振動を減衰させることがない。

【００７３】押圧部材４は、第１の振動伝達部１ａにお
ける振動子２が発生する超音波振動の腹の位置、すなわ
ち超音波振動の振幅が最大（又は最小）になる位置に設
けられ、接合対象物２２（図１３に図示）に当接して押
圧可能である。したがって、押圧部材４は、第１の支持
部材３ａと第２の支持部材３ｂとの間に設けられてお
り、本実施の形態では、第１の支持部材３ａ及び第２の
支持部材３ｂから各々均等な距離（３λ／４）を隔てた
位置に設けられている。

【００７４】また、第１の振動伝達部１ａには、第２の
振動伝達部１ｂ側から押圧部材４に向けて傾斜し、絞り
込まれた第１の絞り込み部１１ａと、第３の振動伝達部
１ｃ側から押圧部材４に向けて傾斜し、絞り込まれた第
２の絞り込み部１１ｂが形成されている。第１の絞り込
み部１１ａ及び第２の絞り込み部１１ｂは、振動子２が
発生する超音波振動を押圧部材４に向けて収束するもの
であり、超音波振動が進行方向ｕに沿って進行しながら
第１の絞り込み部１１ａ及び第２の絞り込み部１１ｂで
反射を繰り返して収束され、押圧部材４から接合対象物
２２（図１３に図示）に対して強力な超音波振動を印加
することができる。

【００７５】したがって、ボンディングヘッド１０ｉ
は、振動伝達部材１が長尺であっても、振動伝達部材１
を均等に支持固定することが可能であり、第１の支持部
材３ａ及び第２の支持部材３ｂの中央部に配置された押
圧部材４によって接合対象物２２（図１３に図示）を均
一に押圧した状態において、収束された強力な超音波振
動を印加することができる。

【００７６】次に、本発明の第１０の実施の形態として
のボンディングヘッドについて、図１１（ａ）、（ｂ）
及び図１２（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１
１（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの第１０
の実施の形態を示す正面図、図１１（ｂ）は、（ａ）に
示すボンディングヘッドの振動モードを示す図、図１２
（ａ）は、図１１（ａ）に示すボンディングヘッドの平
面図、図１２（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ及びＣ−
Ｃ断面図、図１２（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面
図である。

【００７７】図１１（ａ）、（ｂ）及び図１２（ａ）乃
至（ｃ）に示すように、本発明による第１０の実施の形
態としてのボンディングヘッド１０ｊは、図１（ａ）及
び図１（ｂ）に示すボンディングヘッド１０ａと振動伝
達部材１の形状のみが異なるものであり、他の部分につ
いては同一になっている。

【００７８】ボンディングヘッド１０ｊの振動伝達部材
１は、全体が四角柱状に形成されており、振動子２が発
生する超音波振動の進行方向ｕにおける全長がλ／２の
２倍、すなわちλに設定されている。また、振動伝達部
材１は、超音波振動の進行方向ｕにおけるλ／２の長さ
を有する第１の振動伝達部１ａと、第１の振動伝達部１
ａと振動子２との間に結合されて超音波振動の進行方向
ｕにおける長さがλ／４である第２の振動伝達部１ｂ
と、第１の振動伝達部１ａの他端、すなわち振動子２と
対向する側の端部に結合されて超音波振動の進行方向ｕ
における長さがλ／４である第３の振動伝達部１ｃとを
有し、第１の振動伝達部１ａにおける振動子２が発生す
る超音波振動の腹の位置、すなわち超音波振動の振幅が
最大（又は最小）になる位置に押圧部材４を有する。

【００７９】図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第
１の振動伝達部１ａの超音波振動の進行方向ｕに垂直な
方向における断面積は、第２の振動伝達部１ｂ及び第３
の振動伝達部１ｃの超音波振動の進行方向ｕに垂直な方
向における断面積より小に設定されており、振動子２が
発生する超音波振動の振幅は、薄肉に形成された第１の
振動伝達部１ａによって増幅され、押圧部材４から接合
対象物２２（図１３に図示）に対して強力な超音波振動
を印加することができる。

【００８０】また、第１の振動伝達部１ａの接合対象物
２２を押圧する方向Ｐにおける大きさｌは、第２の振動
伝達部１ｂ及び第３の振動伝達部１ｃの前記押圧する方
向Ｐにおける大きさｌに等しく、第１の振動伝達部１ａ
の接合対象物２２に対して平行な方向における大きさ
ｍ’は、第２の振動伝達部１ｂ及び第３の振動伝達部１
ｃの接合対象物２２に対して平行な方向における大きさ
ｍより小に設定されている。したがって、第１の振動伝
達部１ａを第２の振動伝達部１ｂ及び第３の振動伝達部
１ｃに対して薄肉に形成しても、第１の振動伝達部１ａ
の接合対象物２２と対向する位置、すなわち第１の振動
伝達部１ａの下面側に垂下状に突出して設けられた押圧
部材４は、第１の支持部材３ａ及び第２の支持部材３ｂ
より内側に埋没せず、接合対象物２２に対して十分に当
接することができる。

【００８１】なお、第１の振動伝達部１ａの超音波振動
の進行方向ｕに垂直な方向における断面積を第２の振動
伝達部１ｂ及び第３の振動伝達部１ｃの断面積より小に
設定すれば、第１の振動伝達部１ａ、第２の振動伝達部
１ｂ及び第３の振動伝達部１ｃの形状については任意に
設定可能であり、第１の振動伝達部１ａのみを四角柱状
に形成し、第２の振動伝達部１ｂ及び第３の振動伝達部
１ｃについては円柱状であってもよい。

【００８２】ボンディングヘッド１０ｊにおいても、振
動伝達部材１を支持固定する支持部材３及び押圧部材４
は、振動伝達部材１の全長（λ）の範囲内に配置され、
押圧部材４は、互いにλ／２の距離を隔てて設けられた
第１の支持部材３ａと第２の支持部材３ｂとの間に位置
しているため、接合対象物２２に付与する押圧力が均一
化される。また、振動伝達部材１に高荷重が付加された
場合であっても、振動伝達部材１のたわみや変形が抑止
可能で超音波振動を高効率で印加することができる。

【００８３】次に、本発明による第１１の実施の形態と
してのボンディング装置について、図１３を参照して説
明する。図１３は、本発明による第１１の実施の形態と
してのボンディング装置を示す模式図である。なお、本
発明による第１１の実施の形態としてのボンディング装
置が備えるボンディングヘッドは、本発明による第１の
実施の形態としてのボンディングヘッド１０ａ乃至第１
０の実施の形態としてのボンディングヘッド１０ｊのう
ち、いずれか１を使用可能であるが、以下の説明では、
第１の実施の形態としてのボンディングヘッド１０ａを
備えたボンディング装置について説明する。

【００８４】図１３に示すように、ボンディング装置２
０は、接合対象物２２及びこの接対象物２２が接合され
る被接合部材２３が載置される載置台としての位置決め
テーブル１６と、接合対象物２２に超音波振動を印加し
て接合対象物２２と被接合部材２３とを接合するボンデ
ィングヘッド１０ａと、ボンディングヘッド１０ａを保
持し、このボンディングヘッド１０ａと接合対象物２２
とを互いに圧接して押圧力を付与する圧接機構１５と、
位置決めテーブル１６、圧接機構１５及びボンディング
ヘッド１０ａが備える発振器１８を制御する制御部１７
とを有する。

【００８５】載置台としての位置決めテーブル１６は、
テーブル上に載置される接合対象物２２及び被接合部材
２３を所定の位置に位置決め可能であり、制御部１７か
らの制御信号に基づいて矢印ｘ方向及びｙ方向（図１３
の紙面に垂直な方向）に移動自在である。接合対象物２
２及び被接合部材２３としては、ＩＣチップ等の電子部
品と基板、金属や合成樹脂製の板状部材同士等が好適で
ある。

【００８６】圧接機構１５は、モータ等を有しボンディ
ングヘッド１０ａを矢印ｚ方向に移動して位置決めする
駆動部１５ａと、モータ、エアシリンダ及び油圧シリン
ダ等からなり、ロッド１５ｃの突出量を可変してボンデ
ィングヘッド１０ａによる接合対象物２２の押圧力を加
減する荷重機構部１５ｂ等からなり、ロッド１５ｃの先
端部に固定部材１９を介してボンディングヘッド１０ａ
が支持固定されている。また、ボンディングヘッド１０
ａは、振動子２が発生する超音波振動の節の位置（ノー
ダル・ポイント）に設けられた第１の支持部材３ａ及び
第２の支持部材３ｂにより固定部材１９を介して圧接機
構１５に固定されている。なお、駆動部１５ａの移動量
及び荷重機構部１５ｂによるロッド１５ｃの突出量は、
制御部１７からの制御信号に基づいて動作制御されてい
る。

【００８７】制御部１７は、マイクロコンピュータ等か
らなり、あらかじめ設定された情報や各種センサ（図示
せず）からの情報に基づいて、位置決めテーブル１６、
駆動部１５ａ、荷重機構１５ｂ及び発振器１８等の動作
制御を行う。

【００８８】次に、上記の構成からなるボンディング装
置２０の動作について説明する。ボンディング装置２０
は、以下の〜のように動作する。

【００８９】載置台としての位置決めテーブル１６上
に接合対象物２２及び被接合部材２３が載置されると、
制御部１７は、位置決めテーブル１６を矢印ｘ方向及び
ｙ方向（図１３における紙面に垂直な方向）に移動し
て、接合対象物２２及び被接合部材２３を所定の位置に
位置決めする。

【００９０】この状態で、駆動部１５ａが動作してロ
ッド１５ｃの先端部に固着されたボンディングヘッド１
０ａが矢印ｚ方向に下降して所定の高さに位置決めされ
る。続いて荷重機構部１５ｂが動作し、ボンディングヘ
ッド１０ａの押圧部材４が接合対象物２２に当接して一
定の圧力で押圧すると同時に、発振器１８が動作して超
音波振動が印加されて接合対象物２２と被接合部材２３
との接合が行われる。この駆動部１５ａ、荷重機構部１
５ｂ及び発振器１８の動作制御は、制御部１７の制御信
号に基づいて行われる。

【００９１】駆動部１５ａが再び動作して、ボンディ
ングヘッド１０ａが矢印ｚ方向に上昇し、続いて載置台
としての位置決めテーブル１６が動作して接合対象物２
２及び被接合部材２３を次の接合位置に位置決めし、
の動作を繰り返し行う。

【００９２】接合対象物２２と被接合部材２３との接
合が全て完了すると、駆動部１５ａが動作して、ボンデ
ィングヘッド１０ａが矢印ｚ方向に上昇し、接合対象物
２２及び被接合部材２３が外部に取り出される。

【００９３】このとき、ボンディング装置２０は、本発
明による第１の実施の形態としてのボンディングヘッド
１０ａを備えていることから、振動伝達部材１が押圧部
材４の極めて近傍で圧接機構１５に対して設けられてお
り、押圧部材４が接合対象物２２に付与する押圧力を均
一化することが可能であり、接合対象物２２に比較的大
きな押圧力を付与しても振動伝達部材１のたわみや変形
を抑止して超音波振動を高効率で印加することができ
る。また、振動伝達部材１は、小型化されていることか
ら、ボンディング装置２０全体の小型化を達成すること
ができる。

【００９４】なお、本発明は、各実施の形態の構成に限
らず、第１の実施の形態乃至第１１の実施の形態に記載
の構成を適宜組み合わせたものであってもよい。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるボン
ディングヘッド及びこれを備えたボンディング装置によ
れば、接合対象物に対して超音波振動を高効率で伝達可
能な振動伝達部材の支持位置が具体的に設定され、接合
対象物と被接合部材との接合を確実に行い、装置全体の
小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第１の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図２】（ａ）は、図１（ａ）に示すボンディングヘッ
ドが備える押圧部材を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）に
示す押圧部材を前面から見た側面図、（ｃ）は、（ａ）
に示す押圧部材を後面から見た側面図である。

【図３】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第２の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図４】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第３の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図５】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第４の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図６】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第５の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図７】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第６の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図８】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第７の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図９】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッドの
第８の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に示
すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図１０】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッド
の第９の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）に
示すボンディングヘッドの振動モードを示す図である。

【図１１】（ａ）は、本発明によるボンディングヘッド
の第１０の実施の形態を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）
に示すボンディングヘッドの振動モードを示す図であ
る。

【図１２】（ａ）は、図１１（ａ）に示すボンディング
ヘッドの平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ及び
Ｃ−Ｃ断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図
である。

【図１３】本発明による第１１の実施の形態としてのボ
ンディング装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 振動伝達部材 １ａ 第１の振動伝達部 １ｂ 第２の振動伝達部 １ｃ 第３の振動伝達部 １ｄ 第２の振動伝達部（第６の実施の
形態） ２ 振動子 ３ 支持部材 ３ａ 第１の支持部材 ３ｂ 第２の支持部材 ３ｃ 第３の支持部材 ４ 押圧部材 ４ａ 吸着口 ４ｂ ダクト ４ｃ 吸引口 ５ ヒータ（シートヒータ） ５ａ 電極 ５ｂ 切り欠き １０ａ〜１０ｊ ボンディングヘッド １１ａ 第１の絞り込み部 １１ｂ 第２の絞り込み部 １４ ケーブル １５ 圧接機構 １５ａ 駆動部 １５ｂ 荷重機構部 １５ｃ ロッド １６ 位置決めテーブル（載置台） １７ 制御部 １８ 発振器 １９ 固定部材 ２０ ボンディング装置 ２２ 接合対象物 ２３ 被接合部材

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 喜伸 東京都羽村市栄町３−１−５ 株式会社カ イジョー内 (72)発明者 中島 憲彦 東京都羽村市栄町３−１−５ 株式会社カ イジョー内 (72)発明者 副島 潤一郎 東京都羽村市栄町３−１−５ 株式会社カ イジョー内 Ｆターム(参考） 4E067 BF02 BF04 CA01 DC04 4F211 AD03 AD05 AG03 TA01 TC03 TD11 TJ21 TJ30 TN22 TN23 TQ01 TQ05 TQ10

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向におけるλ／２の長さを有する
   第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動子
   間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有
   する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端に
   結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する
   第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
2. 【請求項２】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向におけるλ／２の長さを有する
   第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動子
   間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有
   する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端に
   結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する
   第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第３の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
3. 【請求項３】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向におけるλ／２の長さを有する
   第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の一端に結合
   されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する第２
   の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端であって該
   第１の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進行
   方向における３λ／４の長さを有する第３の振動伝達部
   とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
4. 【請求項４】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向におけるλの長さを有する第１
   の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の一端に結合され
   て前記進行方向におけるλ／４の長さを有する第２の振
   動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端であって該第１
   の振動伝達部と前記振動子間に結合されて前記進行方向
   におけるλ／４の長さを有する第３の振動伝達部とを有
   し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
5. 【請求項５】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向におけるλの長さを有する第１
   の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動子間に
   結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する
   第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端に結合
   されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する第３
   の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材と、前記第１の支持部材と前記第２の
   支持部材との間の超音波振動の節の位置に設けられた第
   ３の支持部材とでなり、前記第３の支持部材を前記第１
   の支持部材及び第２の支持部材に対して各々前記進行方
   向におけるλ／２の距離を隔てて設け、 前記第３の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
6. 【請求項６】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向における５λ／４の長さを有す
   る第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の前記振動
   子と対向する側の端部に結合されて前記進行方向におけ
   るλ／４の長さを有する第２の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記振動子を支持して超音波振動の節
   の位置に設けられた第１の支持部材と、前記第１の振動
   伝達部の前記振動子と対向する側の端部を支持して超音
   波振動の節の位置に設けられた第２の支持部材とでな
   り、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
7. 【請求項７】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向における３λ／２の長さを有す
   る第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動
   子間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを
   有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端
   に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有す
   る第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
8. 【請求項８】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向における３λ／２の長さを有す
   る第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動
   子間に結合されて前記進行方向における３λ／４の長さ
   を有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他
   端に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有
   する第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有するこ
   とを特徴とするボンディングヘッド。
9. 【請求項９】 超音波振動を印加して接合対象物と被接
   合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
   前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
   材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
   え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
   て超音波振動の進行方向における３λ／２の長さを有す
   る第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動
   子間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを
   有する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端
   に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有す
   る第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
   て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
   び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
   前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有し、前
   記第１の振動伝達部に前記第２の振動伝達部側から前記
   押圧部材に向けて絞り込まれた第１の絞り込み部及び前
   記第３の振動伝達部側から前記押圧部材に向けて絞り込
   まれた第２の絞り込み部を設けたことを特徴とするボン
   ディングヘッド。
10. 【請求項１０】 超音波振動を印加して接合対象物と被
    接合部材とを接合するボンディングヘッドであって、 超音波振動を発生する振動子と、該振動子に結合されて
    前記超音波振動を前記接合対象物に伝達する振動伝達部
    材と、該振動伝達部材を支持固定する支持部材とを備
    え、 前記振動伝達部材は、前記超音波振動の１波長をλとし
    て超音波振動の進行方向におけるλ／２の長さを有する
    第１の振動伝達部と、該第１の振動伝達部と前記振動子
    間に結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有
    する第２の振動伝達部と、該第１の振動伝達部の他端に
    結合されて前記進行方向におけるλ／４の長さを有する
    第３の振動伝達部とを有し、 前記支持部材は、前記第１の振動伝達部の両端を支持し
    て超音波振動の節の位置に設けられた第１の支持部材及
    び第２の支持部材でなり、 前記第１の振動伝達部における超音波振動の腹の位置に
    前記接合対象物に当接して押圧する押圧部材を有し、前
    記第１の振動伝達部は四角柱状であって超音波振動の進
    行方向に垂直な方向おける断面積が前記第２の振動伝達
    部及び第３の振動伝達部より小であることを特徴とする
    ボンディングヘッド。
11. 【請求項１１】 前記第１の振動伝達部は、前記接合対
    象物を押圧する方向における大きさが前記第２の振動伝
    達部及び第３の振動伝達部に等しく、前記接合対象物に
    対して平行な方向における大きさが前記第２の振動伝達
    部及び第３の振動伝達部より小であることを特徴とする
    請求項１０記載のボンディングヘッド。
12. 【請求項１２】 前記押圧部材は、前記接合対象物を吸
    引して吸着する吸着口を有することを特徴とする請求項
    １乃至請求項１１のうちいずれか１記載のボンディング
    ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記押圧部材は、前記接合対象物を加
    熱する加熱機構を有することを特徴とする請求項１乃至
    請求項１２のうちいずれか１記載のボンディングヘッ
    ド。
14. 【請求項１４】 超音波振動を印加して接合対象物と被
    接合部材とを接合するボンディングヘッドと、前記ボン
    ディングヘッドを保持し前記ボンディングヘッドと前記
    接合対象物とを互いに圧接して押圧力を付与する圧接機
    構とを有し、 前記ボンディングヘッドは、請求項１乃至請求項１３の
    うちいずれか１記載のボンディングヘッドであることを
    特徴とするボンディング装置。