JP2004268091A - 超音波振動接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により適切に接合する。
【解決手段】電極２０が上方に向けられた格好で、回路基板１９が受台１５の上面に接触した形態で搭載され、電極２０の上には被覆電線１６の電線１７の下部を覆う被覆体１８の下面が接触した形態で被覆電線１６に搭載された後、共振器８の接合作用部１０が下降し、被覆電線１６と回路基板１９とが接合作用部１０と受台１５とで加圧挟持され、共振器８が振動子より伝達された超音波振動に共振することにより、接合作用部１０が矢印Ｙの加圧方向と直交する矢印Ｘの方向に最大振動振幅を以って振動し、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接合作用部１０から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに接合される。
【選択図】 図２
【解決手段】電極２０が上方に向けられた格好で、回路基板１９が受台１５の上面に接触した形態で搭載され、電極２０の上には被覆電線１６の電線１７の下部を覆う被覆体１８の下面が接触した形態で被覆電線１６に搭載された後、共振器８の接合作用部１０が下降し、被覆電線１６と回路基板１９とが接合作用部１０と受台１５とで加圧挟持され、共振器８が振動子より伝達された超音波振動に共振することにより、接合作用部１０が矢印Ｙの加圧方向と直交する矢印Ｘの方向に最大振動振幅を以って振動し、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接合作用部１０から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに接合される。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波振動接合方法として、第１部材の金属製の被接合部と第２部材の金属製の被接合部とがそれらの間に電気絶縁性の接着剤を介在させて重ね合わされた格好で、第１部材と第２部材とが互いに重ね合わされ、この重ね合わされた第１部材と第２部材とが共振器の接合作用部と受台とで加圧挟持され、振動子から共振器に伝達された超音波振動により接合作用部が第１部材の金属製の被接合部と第２部材の金属製の被接合部とを互いに接触させて接合することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２８４２６号公報（第１頁、要約、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例は平坦に形成された接合作用部と平坦に形成された受台とで第１部材と第２部材とを加圧挟持する方法であるので、合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により接合した場合、共振器の接合作用部が被覆電線の横幅を全体的に平坦に押えるだけであり、複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを適切に接合することができなかったという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により適切に接合することができる超音波振動接合方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された１つの被覆電線における電線と当該被覆電線と別の合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵されたもう１つの被覆電線における電線または表面に電極を有する回路基板における電極とが互いに対応する格好で、上記１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが互いに重ね合わされ、この重ね合わされた１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが共振器の接合作用部と受台とで加圧挟持され、振動子から共振器に伝達された超音波振動により接合作用部が１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とを互いに接触させて接合することによって、接合作用部と１つの被覆電線の電線との間に挟まれた被覆体ならびに１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極との間に挟まれた被覆体の双方が押圧力と横振動を受けつつ横に押しやられ、１つの被覆電線の電線と複数の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とが互いに接触した後に接合作用部から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに接合されるので、１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とを超音波振動により適切に接合することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の第１一実施形態であって、図１は接合工程を示し、図２は超音波振動接合装置を縦方向に切断した断面を示す。
【０００８】
図１を参照し、接合方法に使用する超音波振動接合装置の構造を説明する。装置本体１はその前側下部において前方及び左右に開放された作業空間２を備える。作業空間２の上部を区画した装置本体１の内部には加圧機構としてのエアシリンダ３を有する。エアシリンダ３の下方に突出するピストンロッド４の下端にはホルダ５がホルダ５の左右方向中央より上方に突出するように設けられた連結部６で装着される。ホルダ５は左右方向で相対峙するように左右端部から下方に突出する取付部７を有する。ホルダ５は作業空間２の上側内部にチタン等のような良好な音響特性を有する材料からなる棒状の共振器８を両端支持の横置き状態で保持する。
【０００９】
共振器８は両端に共振周波数の最小振動振幅点を有し、少なくとも中央に共振周波数の最大振動振幅点を有し、その中央の外周面より突出する接合台座９を有する。接合台座９は一方の接合対象部材である被覆電線１６の横幅と同等か同等程度に広い横幅を有する。接合台座９は下面に複数の接合作用部１０を被覆電線１６における複数の電線１７と左右方向で対応する位置に備える。接合作用部１０における接合台座９の下面からの高さは被覆電線１６における電線１７の上部を覆う被覆体１８の厚さよりも小さい。各接合作用部１０の下面は各電線１７と同等か同等程度に広い横幅および奥行（図２の紙面の表裏方向の寸法）を有する平坦面になっている。共振器８は中央の最大振動振幅点と両端の最小振動振幅点との間に存在する２つの最小振動振幅点の外周面より突出する環状の支持部１１を有する。２つの支持部１１がホルダ５の取付部７に挿入されかつ装着されることで、共振器８がホルダ５に両端支持の横置き状態で取り付けられる。共振器８は単一体に形成される場合もあるが、接合作用部１０を有するホーンの両端に支持部１１を有する２つのブースタが同軸状に無頭ねじを介して連結された複合体に形成しても良い。共振器８の一端には音響変換器又は磁歪変換器のような振動子１２が同軸状に結合された状態において、振動子１２が超音波発振器１３から電線１４を通して受けた電気的なエネルギーにより超音波振動を発生することにより、共振器８が振動子１２から伝達された周波数によって決まる共振周波数に共振して超音波振動する。
【００１０】
作業空間２の背部を区画した装置本体１の下側部分は超音波装置を例えば半導体装置の表面実装等のような製造ラインに組付けるためのベースを構成する定盤であって、当該装置本体１の下側部分には受台１５を備える。受台１５は他方の接合対象部材である回路基板１９よりも広い平坦な上面を有する。そして、ホルダ５がエアシリンダ３により受台１５に向けて下降動作することにより、共振器８における接合作用部１０の下面が受台１５の平坦な上面と平行を保ちつつ受台１５の側に下降する。１６はフラットケーブルのような被覆電線であって、帯状に形成された金属からなる複数の電線１７が帯状に形成された合成樹脂製の被覆体１８で覆われた形態である。被覆電線１６は図２の紙面における表裏の方向に長い帯状であって、被覆電線１６の横幅は図２における左右方向の寸法である。１９は回路基板であって、回路基板１９の表面に被覆電線１６の電線１７と接合するための金属からなる複数の電極２０を備える。
【００１１】
図２を参照し、実施形態の接合方法について説明する。図２のａ図に示すように、超音波振動接合装置におけるエアシリンダ３のピストンロッド４が縮小駆動し、接合作用部１０が振動子１２から共振器８への超音波振動の伝達方向と直交する方向で受台１５より上方に離れる方向に所定距離移動した後に、ピストンロッド４が停止し、接合作用部１０が上昇限度に停止したことにより、接合作用部１０の下面と受台１５の上面との間には２つの接合対象である被覆電線１６と回路基板１９とを出し入れ可能な所定空間が形成された状態において、受台１５には被覆電線１６と回路基板１９とが互いに重ね合わされた形態で搭載される。具体的には、電極２０が上方に向けられた格好で、回路基板１９が受台１５の上面に接触した形態で搭載され、電極２０の上には被覆電線１６の電線１７の下部を覆う被覆体１８の下面が接触した形態で被覆電線１６に搭載される。この被覆電線１６が回路基板１９に搭載された場合、被覆電線１６における複数の電線１７と回路基板１９における複数の電極２０とが対向されている。
【００１２】
次に、図２のｂ図に示すように、ピストンロッド４が伸長駆動して下降することにより、接合作用部１０が下降し、被覆電線１６と回路基板１９とが接合作用部１０と受台１５とで加圧される。この加圧後、又は、加圧以前のうちの何れかにおいて、高周波エネルギーが超音波発振器１３から振動子１２に供給され、振動子１２が超音波振動を発生し、共振器８が振動子１２より伝達された超音波振動に共振する。これにより、接合作用部１０がエアシリンダ３による矢印Ｙの加圧方向と直交する矢印Ｘの方向に最大振動振幅を以って振動する。係る超音波振動により、複数の接合作用部１０と複数の電線１７との間に挟まれた被覆体１８ならびに複数の電線１７と複数の電極２０との間に挟まれた被覆体１８の双方が押圧力と横振動を受けつつ横に押しやられ、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接触した後、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接合作用部１０から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに非溶解接合される。
【００１３】
前記実施形態では１つの被覆電線１６の電線１７と回路基板１９の電極２０とを接合したが、図３および図４に示すように、１つの被覆電線１６の電線１７ともう１つの被覆電線２１の電線２２とを接合しても同様に適用することができる。例えば、図３に示すように、被覆電線１６と被覆電線２１とが互いに交差するように重ね合わせられた格好で接合作用部１０と受台１５とで加圧されたまま接合作用部１０が電線１７と電線２２を互いに接触させて接合する。図４に示すように、被覆電線１６の一端部と被覆電線２１の一端部とが互いに平行するように重ね合わせられた格好で接合作用部１０と受台１５とで加圧されたまま接合作用部が電線１７と電線２２を互いに接触させて接合する。図３および図４における符号２３は被覆電線２１の被覆体である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の超音波振動による接合方法を示す工程図
【図２】第１実施形態に使用する超音波振動接合装置を示す模式図。
【図３】第２実施形態の２つの被覆電線を交差状に接合した形態を示す斜視図。
【図４】第２実施形態の２つの被覆電線を重ね合わせ状に接合した形態を示す斜視図。
【符号の説明】
８ 共振器
１０ 接合作用部
１６ 被覆電線
１７ 電線
１９ 回路基板
２０ 電極
２１ 被覆電線
２２ 電線
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波振動接合方法として、第１部材の金属製の被接合部と第２部材の金属製の被接合部とがそれらの間に電気絶縁性の接着剤を介在させて重ね合わされた格好で、第１部材と第２部材とが互いに重ね合わされ、この重ね合わされた第１部材と第２部材とが共振器の接合作用部と受台とで加圧挟持され、振動子から共振器に伝達された超音波振動により接合作用部が第１部材の金属製の被接合部と第２部材の金属製の被接合部とを互いに接触させて接合することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２８４２６号公報（第１頁、要約、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例は平坦に形成された接合作用部と平坦に形成された受台とで第１部材と第２部材とを加圧挟持する方法であるので、合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により接合した場合、共振器の接合作用部が被覆電線の横幅を全体的に平坦に押えるだけであり、複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを適切に接合することができなかったという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された複数の被覆電線における電線どうし、または、被覆電線の電線と回路基板の電極とを超音波振動により適切に接合することができる超音波振動接合方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された１つの被覆電線における電線と当該被覆電線と別の合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵されたもう１つの被覆電線における電線または表面に電極を有する回路基板における電極とが互いに対応する格好で、上記１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが互いに重ね合わされ、この重ね合わされた１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが共振器の接合作用部と受台とで加圧挟持され、振動子から共振器に伝達された超音波振動により接合作用部が１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とを互いに接触させて接合することによって、接合作用部と１つの被覆電線の電線との間に挟まれた被覆体ならびに１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極との間に挟まれた被覆体の双方が押圧力と横振動を受けつつ横に押しやられ、１つの被覆電線の電線と複数の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とが互いに接触した後に接合作用部から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに接合されるので、１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とを超音波振動により適切に接合することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の第１一実施形態であって、図１は接合工程を示し、図２は超音波振動接合装置を縦方向に切断した断面を示す。
【０００８】
図１を参照し、接合方法に使用する超音波振動接合装置の構造を説明する。装置本体１はその前側下部において前方及び左右に開放された作業空間２を備える。作業空間２の上部を区画した装置本体１の内部には加圧機構としてのエアシリンダ３を有する。エアシリンダ３の下方に突出するピストンロッド４の下端にはホルダ５がホルダ５の左右方向中央より上方に突出するように設けられた連結部６で装着される。ホルダ５は左右方向で相対峙するように左右端部から下方に突出する取付部７を有する。ホルダ５は作業空間２の上側内部にチタン等のような良好な音響特性を有する材料からなる棒状の共振器８を両端支持の横置き状態で保持する。
【０００９】
共振器８は両端に共振周波数の最小振動振幅点を有し、少なくとも中央に共振周波数の最大振動振幅点を有し、その中央の外周面より突出する接合台座９を有する。接合台座９は一方の接合対象部材である被覆電線１６の横幅と同等か同等程度に広い横幅を有する。接合台座９は下面に複数の接合作用部１０を被覆電線１６における複数の電線１７と左右方向で対応する位置に備える。接合作用部１０における接合台座９の下面からの高さは被覆電線１６における電線１７の上部を覆う被覆体１８の厚さよりも小さい。各接合作用部１０の下面は各電線１７と同等か同等程度に広い横幅および奥行（図２の紙面の表裏方向の寸法）を有する平坦面になっている。共振器８は中央の最大振動振幅点と両端の最小振動振幅点との間に存在する２つの最小振動振幅点の外周面より突出する環状の支持部１１を有する。２つの支持部１１がホルダ５の取付部７に挿入されかつ装着されることで、共振器８がホルダ５に両端支持の横置き状態で取り付けられる。共振器８は単一体に形成される場合もあるが、接合作用部１０を有するホーンの両端に支持部１１を有する２つのブースタが同軸状に無頭ねじを介して連結された複合体に形成しても良い。共振器８の一端には音響変換器又は磁歪変換器のような振動子１２が同軸状に結合された状態において、振動子１２が超音波発振器１３から電線１４を通して受けた電気的なエネルギーにより超音波振動を発生することにより、共振器８が振動子１２から伝達された周波数によって決まる共振周波数に共振して超音波振動する。
【００１０】
作業空間２の背部を区画した装置本体１の下側部分は超音波装置を例えば半導体装置の表面実装等のような製造ラインに組付けるためのベースを構成する定盤であって、当該装置本体１の下側部分には受台１５を備える。受台１５は他方の接合対象部材である回路基板１９よりも広い平坦な上面を有する。そして、ホルダ５がエアシリンダ３により受台１５に向けて下降動作することにより、共振器８における接合作用部１０の下面が受台１５の平坦な上面と平行を保ちつつ受台１５の側に下降する。１６はフラットケーブルのような被覆電線であって、帯状に形成された金属からなる複数の電線１７が帯状に形成された合成樹脂製の被覆体１８で覆われた形態である。被覆電線１６は図２の紙面における表裏の方向に長い帯状であって、被覆電線１６の横幅は図２における左右方向の寸法である。１９は回路基板であって、回路基板１９の表面に被覆電線１６の電線１７と接合するための金属からなる複数の電極２０を備える。
【００１１】
図２を参照し、実施形態の接合方法について説明する。図２のａ図に示すように、超音波振動接合装置におけるエアシリンダ３のピストンロッド４が縮小駆動し、接合作用部１０が振動子１２から共振器８への超音波振動の伝達方向と直交する方向で受台１５より上方に離れる方向に所定距離移動した後に、ピストンロッド４が停止し、接合作用部１０が上昇限度に停止したことにより、接合作用部１０の下面と受台１５の上面との間には２つの接合対象である被覆電線１６と回路基板１９とを出し入れ可能な所定空間が形成された状態において、受台１５には被覆電線１６と回路基板１９とが互いに重ね合わされた形態で搭載される。具体的には、電極２０が上方に向けられた格好で、回路基板１９が受台１５の上面に接触した形態で搭載され、電極２０の上には被覆電線１６の電線１７の下部を覆う被覆体１８の下面が接触した形態で被覆電線１６に搭載される。この被覆電線１６が回路基板１９に搭載された場合、被覆電線１６における複数の電線１７と回路基板１９における複数の電極２０とが対向されている。
【００１２】
次に、図２のｂ図に示すように、ピストンロッド４が伸長駆動して下降することにより、接合作用部１０が下降し、被覆電線１６と回路基板１９とが接合作用部１０と受台１５とで加圧される。この加圧後、又は、加圧以前のうちの何れかにおいて、高周波エネルギーが超音波発振器１３から振動子１２に供給され、振動子１２が超音波振動を発生し、共振器８が振動子１２より伝達された超音波振動に共振する。これにより、接合作用部１０がエアシリンダ３による矢印Ｙの加圧方向と直交する矢印Ｘの方向に最大振動振幅を以って振動する。係る超音波振動により、複数の接合作用部１０と複数の電線１７との間に挟まれた被覆体１８ならびに複数の電線１７と複数の電極２０との間に挟まれた被覆体１８の双方が押圧力と横振動を受けつつ横に押しやられ、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接触した後、複数の電線１７と複数の電極２０とが互いに接合作用部１０から伝達された横方向に振動する超音波振動により互いに非溶解接合される。
【００１３】
前記実施形態では１つの被覆電線１６の電線１７と回路基板１９の電極２０とを接合したが、図３および図４に示すように、１つの被覆電線１６の電線１７ともう１つの被覆電線２１の電線２２とを接合しても同様に適用することができる。例えば、図３に示すように、被覆電線１６と被覆電線２１とが互いに交差するように重ね合わせられた格好で接合作用部１０と受台１５とで加圧されたまま接合作用部１０が電線１７と電線２２を互いに接触させて接合する。図４に示すように、被覆電線１６の一端部と被覆電線２１の一端部とが互いに平行するように重ね合わせられた格好で接合作用部１０と受台１５とで加圧されたまま接合作用部が電線１７と電線２２を互いに接触させて接合する。図３および図４における符号２３は被覆電線２１の被覆体である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の超音波振動による接合方法を示す工程図
【図２】第１実施形態に使用する超音波振動接合装置を示す模式図。
【図３】第２実施形態の２つの被覆電線を交差状に接合した形態を示す斜視図。
【図４】第２実施形態の２つの被覆電線を重ね合わせ状に接合した形態を示す斜視図。
【符号の説明】
８ 共振器
１０ 接合作用部
１６ 被覆電線
１７ 電線
１９ 回路基板
２０ 電極
２１ 被覆電線
２２ 電線
Claims (1)
- 合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵された１つの被覆電線における電線と当該被覆電線と別の合成樹脂製の被覆体に電線の内蔵されたもう１つの被覆電線における電線または表面に電極を有する回路基板における電極とが互いに対応する格好で、上記１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが互いに重ね合わされ、この重ね合わされた１つの被覆電線ともう１つの被覆電線または回路基板とが共振器の接合作用部と受台とで加圧挟持され、振動子から共振器に伝達された超音波振動により接合作用部が１つの被覆電線の電線ともう１つの被覆電線の電線または回路基板の電極とを互いに接触させて接合することを特徴とする超音波振動接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003062354A JP2004268091A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 超音波振動接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003062354A JP2004268091A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 超音波振動接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004268091A true JP2004268091A (ja) | 2004-09-30 |
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ID=33124298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003062354A Pending JP2004268091A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 超音波振動接合方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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