JP2007330851A - Horn for ultrasonic bonding, ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method - Google Patents

Horn for ultrasonic bonding, ultrasonic bonding apparatus and ultrasonic bonding method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a horn for ultrasonic bonding capable of suppressing occurring/scattering of a burr generated by pushing out a material of a material to be bonded from a gap between projection parts, reducing an amount of a transmission efficiency varied of energy relative to the material to be bonded by reducing variation of a shape by wearing of the projection part and prolonging a life to exchange of a tool. <P>SOLUTION: The horn 5 for ultrasonic bonding is constituted so as to be ultrasonic-vibrated in a predetermined vibration direction, has a plurality of projection parts 11 on a surface for pressurizing the material to be bonded, and ultrasonic-vibrates the material to be bonded while pressing it through the plurality of projection parts 11. The projection parts 11 are a hexagonal pyramid shape and are formed such that an opposed direction of a pair of opposed surfaces 11a, 11a becomes a direction perpendicular to a vibration direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波振動によって電子部品の金属端子等を重ね合わせて接合する超音波接合に用いられる超音波接合用ホーン、超音波接合装置及び超音波接合方法に関し、特に、超音波接合用ホーンの構造に関する。   The present invention relates to an ultrasonic bonding horn, an ultrasonic bonding apparatus, and an ultrasonic bonding method used for ultrasonic bonding in which metal terminals and the like of electronic components are overlapped and bonded by ultrasonic vibration, and in particular, an ultrasonic bonding horn. Related to the structure.

従来から、電子部品の電極を構成する金属端子等を配線基板等に接合するに際し、これらを重ね合わせた状態で被接合材を超音波振動させることにより接合する超音波接合が行われている（例えば、特許文献１参照。）。超音波接合に際しては、超音波接合装置に備えられ超音波振動可能に構成されるホーンが、被接合材を押圧しながら所定の周波数で超音波振動させる。このホーンによる被接合材の押圧と超音波振動により、接合面となる金属表面の酸化被膜等が除去されるとともに摩擦熱等による材料の塑性流動等が生じて接合が行われる。
かかるホーンには、その振動を被接合材に滑りを起こすことなく伝えるため、加圧側の面に、例えば角錐状の突起部が複数形成されている。つまり、超音波接合に際しては、超音波振動するホーンの突起部が被接合材の表面に食い込んだ状態となる。 Conventionally, when joining a metal terminal or the like constituting an electrode of an electronic component to a wiring board or the like, ultrasonic bonding has been performed in which the materials to be bonded are bonded by ultrasonic vibration in a state where they are superposed ( For example, see Patent Document 1.) In ultrasonic bonding, a horn provided in an ultrasonic bonding apparatus and configured to be capable of ultrasonic vibration causes ultrasonic vibration at a predetermined frequency while pressing a material to be bonded. By the pressing of the material to be joined by the horn and the ultrasonic vibration, the oxide film on the metal surface serving as the joining surface is removed, and plastic flow of the material due to frictional heat or the like is generated to perform joining.
In such a horn, a plurality of, for example, pyramid-shaped protrusions are formed on the pressure side surface in order to transmit the vibration without causing slippage in the material to be joined. That is, at the time of ultrasonic bonding, the projection portion of the horn that vibrates ultrasonically bites into the surface of the material to be bonded.

このようなホーンが用いられて行われる超音波接合においては、ホーンの突起部が被接合材を削ることにより、突起部と被接合材との間の隙間でバリが発生するという問題がある。このバリの発生を防止するための技術として、例えば、特許文献２に開示されているものがある。
特許文献２には、超音波接合の際に発生するバリの量は、ホーンの突起部が被接合材に食い込む程増加し、また、バリは、主に超音波振動の振動方向に対して垂直な方向に発生しているという観点から、ホーンの突起部の間に溝部を設けるとともに、振動方向に対して垂直な方向の溝部（以下「垂直溝部」という。）の幅あるいは深さを大きくとるホーンの構造が示されている。 In ultrasonic bonding performed by using such a horn, there is a problem that burrs are generated in the gap between the protrusion and the material to be bonded by the protrusion of the horn cutting the material to be bonded. As a technique for preventing the occurrence of this burr, there is one disclosed in Patent Document 2, for example.
In Patent Document 2, the amount of burrs generated during ultrasonic bonding increases as the projection of the horn bites into the material to be bonded, and the burrs are mainly perpendicular to the vibration direction of ultrasonic vibration. From the standpoint of occurrence in a directional direction, a groove is provided between the projections of the horn, and the width or depth of the groove in the direction perpendicular to the vibration direction (hereinafter referred to as “vertical groove”) is increased. The structure of the horn is shown.

確かに、突起部間に垂直溝部を設け、それについて他の溝部に比べて幅あるいは深さを大きくとることにより、突起部がすべて被接合材に食い込むことで垂直溝部から押し出されて発生するバリは抑制することができる。しかし、ホーンにおける突起部間の溝部の幅や深さを大きくすることでは、バリの量を低減させることはできるものの、その溝部が振動方向に対して垂直な方向であることから、バリ発生の抑制が十分であるとは言えない。
すなわち、図８に模式的に示すように、振動方向に対して垂直な方向（図８における左右方向）に発生するバリは、被接合材１０４の被押圧面１０４ａの部分において、ホーン１０５の押圧及び超音波振動による往復動により変形する材料が、往動・復動それぞれについて同じ場所となるホーン１０５の垂直溝部に対応する部分１０４ｂに溜まっていき、逃げ場のなくなった材料がホーン１０５の垂直溝部を通じて押し出されて外側にバリとして発生する。なお、図８において被押圧面１０４ａにマトリックス状に並ぶ複数の凹部１０４ｃは、ホーン１０５の突起部に対応する部分（押圧されて窪む部分）を示している。 Certainly, by providing a vertical groove between the protrusions and taking a larger width or depth than the other grooves, all the protrusions will bite into the material to be joined and will be pushed out of the vertical groove. Can be suppressed. However, increasing the width and depth of the groove between the protrusions of the horn can reduce the amount of burrs, but since the groove is perpendicular to the vibration direction, burrs are not generated. It cannot be said that suppression is sufficient.
That is, as schematically shown in FIG. 8, burrs generated in a direction perpendicular to the vibration direction (left and right direction in FIG. 8) are pressed by the horn 105 on the pressed surface 104 a of the bonded material 104. In addition, the material deformed by the reciprocating motion due to the ultrasonic vibration accumulates in the portion 104b corresponding to the vertical groove portion of the horn 105 which is the same place for each of the forward and backward movements, and the material having no escape space is the vertical groove portion of the horn 105. Extruded through and generated as burrs on the outside. In FIG. 8, a plurality of recesses 104c arranged in a matrix on the pressed surface 104a indicate portions corresponding to the protrusions of the horn 105 (pressed and recessed portions).

また、垂直溝部を有するホーンは、前記のとおり垂直溝部を通じて被接合材の材料が押し出されることから、突起部の高さ以上の深さで被接合材に食い込む状態が発生する場合があり、こうした場合、ホーンの垂直溝部の広さや深さを大きくすることによってはバリの発生を抑制することが困難となる。
また、ホーンの垂直溝部の幅を広くすることで、被接合材の材料が押し出されて発生するバリを抑制することができると考えられるが、特許文献２にも言及されているように、被接合材の固定が不十分となり被接合材の接合強度が低下することから、溝部の幅の広さにも限界がある。
このように、被接合材を押圧するホーンの垂直溝部から材料が押し出されて発生するバリは、その垂直溝部に対応する被接合材の部分から外側に繋がった状態で残存する可能性も高く、このようなバリ（いわゆるヒゲバリ）は、後に脱落して絶縁部位に乗ることで電気的な不具合を発生させる原因ともなる。 In addition, since the material of the material to be joined is pushed out through the vertical groove as described above, the horn having the vertical groove may bite into the material to be joined at a depth greater than the height of the protrusion. In this case, it is difficult to suppress the generation of burrs by increasing the width and depth of the vertical groove portion of the horn.
Further, it is considered that by increasing the width of the vertical groove portion of the horn, it is possible to suppress burrs that are generated when the material of the material to be joined is pushed out. Since the fixing of the bonding material becomes insufficient and the bonding strength of the material to be bonded decreases, there is a limit to the width of the groove.
In this way, the burr generated by the material being pushed out from the vertical groove portion of the horn that presses the material to be bonded is highly likely to remain in a state of being connected to the outside from the portion of the material to be bonded corresponding to the vertical groove portion, Such burrs (so-called bearded burrs) may cause an electrical failure by dropping off later and riding on the insulating portion.

この点、特許文献１に開示されているホーンは、ダイヤ目形状（四角錐形状）の突起部間の溝部が、ホーンの振動方向に対して斜め方向となるような構造であるため、前記のような繋がった状態のバリ（ヒゲバリ）の発生・飛散を抑制することができる。
すなわち、図９に模式的に示すように、ホーンの突起部１１１が、振動方向（図９における上下方向）に対してダイヤ目形状となるとともに突起部１１１間の溝部１１３が振動方向に対して斜め方向となるように配置される構造の場合、ホーンの超音波振動による往復動の往側と復側で発生する被接合材の変形が打ち消し合うこととなり、一方向（図９では左右方向）に被接合材の材料が逃げていく状態が抑制されることから、ヒゲバリの発生が抑制される。なお、図９において、溝部１１３における矢印は、突起部１１１を有するホーンによる被接合材の押圧及び超音波振動にともなう被接合材の材料の変形方向を示しており、白抜きの矢印はホーンが往側（図９において下側）に移動する場合の材料の変形方向を、黒塗りの矢印は同じく復側（同じく上側）の場合の材料の変形方向をそれぞれ示している。
特開２００３−１５４４６７号公報 特開２００５−８８０６７号公報 In this regard, the horn disclosed in Patent Document 1 has a structure in which the groove between the diamond-shaped (quadrangular pyramidal) protrusions is inclined with respect to the vibration direction of the horn. Generation | occurrence | production and scattering of the burr | flash (whisker) of the connected state can be suppressed.
That is, as schematically shown in FIG. 9, the projection 111 of the horn has a diamond shape with respect to the vibration direction (vertical direction in FIG. 9), and the groove 113 between the projections 111 corresponds to the vibration direction. In the case of a structure that is arranged in an oblique direction, the deformation of the material to be joined that occurs on the forward side and the backward side of the reciprocation due to the ultrasonic vibration of the horn cancels each other, and one direction (the left-right direction in FIG. 9) In addition, since the state where the material of the material to be joined escapes is suppressed, the occurrence of whirling is suppressed. In FIG. 9, the arrow in the groove 113 indicates the direction of deformation of the material to be joined due to the pressing of the material to be joined by the horn having the projection 111 and the ultrasonic vibration, and the white arrow indicates the direction of the horn. The direction of deformation of the material when moving to the forward side (lower side in FIG. 9), and the black arrow indicates the direction of deformation of the material when it is the reverse side (also upper side).
JP 2003-154467 A JP 2005-88067 A

しかし、特許文献１に示されているようなホーンの構造においては、次のような問題がある。
すなわち、図１０に示すように、ホーンの突起部１１１が振動方向（図１０における上下方向）に対してダイヤ目形状である場合（図１０上図（ａ）参照）、一対の対向する稜線１１１ａ・１１１ａが振動方向に直交することとなり、これら振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａの部分は摩耗しやすい部分となる。つまり、突起部１１１の摩耗は、ホーンの被接合材に対する押圧と超音波振動による摩擦によって突起部１１１が削られていくことで発生するものであるところ、振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａの部分は、被接合材に対して線で接触する部分となるため摩擦による負荷が大きく削られやすい部分となり摩耗しやすい部分となる。
摩耗による突起部１１１の変形としては、図１０下図（ａ）において薄墨部分で示すように、突起部１１１における振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａ部分が削られて平面状となる摩耗部１１５が生じることとなる。この稜線１１１ａ・１１１ａ部分で生じる摩耗部１１５は、突起部１１１が摩擦により削れることによるその高さの変位を大きくする。なお、図１０において（ａ）は突起部１１１の平面図を、（ｂ）は同じく側面図をそれぞれ示している。 However, the structure of the horn as shown in Patent Document 1 has the following problems.
That is, as shown in FIG. 10, when the projection 111 of the horn has a diamond shape with respect to the vibration direction (vertical direction in FIG. 10) (see FIG. 10A), a pair of opposing ridge lines 111a. 111a is orthogonal to the vibration direction, and the portions of the ridge lines 111a and 111a orthogonal to the vibration direction are easily worn. In other words, the wear of the protrusion 111 occurs when the protrusion 111 is scraped by friction between the horn pressed against the material to be joined and ultrasonic vibration, and the ridge lines 111a and 111a perpendicular to the vibration direction are generated. Since the portion is a portion that comes into contact with the material to be joined by a line, the load due to friction is large and the portion is easily scraped and becomes a portion that is easily worn.
As the deformation of the protrusion 111 due to wear, as shown by a thin ink portion in FIG. 10 (a), a wear portion 115 having a flat shape by cutting away the ridge lines 111a and 111a perpendicular to the vibration direction in the protrusion 111. Will occur. The wear portion 115 generated in the ridge lines 111a and 111a increases the displacement of the height due to the protrusion 111 being scraped by friction. 10A is a plan view of the protrusion 111, and FIG. 10B is a side view of the same.

このように、ホーンの突起部に摩耗部が生じると、ホーンの被接合材に対する係合状態（食い込み状態）が変化することから、ホーンと被接合材との間のエネルギー伝達効率が低下し、ホーンの被接合材に対する押圧力や振動数等の当初の設定条件の下では、ショット数（接合回数）の増加にともない接合強度を維持し確保することができなくなる。したがって、安定した接合品質を得るには、略一定の接合強度を確保する必要があるため、満足な接合強度が得られなくなる前にツールとしてのホーンを交換する必要が生じる。結果、ツール交換の頻度が高くなり、コストアップにつながる。
つまり、ショット数の増加にともなうエネルギーの伝達効率の変化（低下）を小さくし、当初の設定条件の下で長期にわたり接合強度を確保して安定した接合品質を得るためには、前述のような突起部の摩耗による形状変化（高さの変位など）を小さくする必要がある。 Thus, when a wear part arises in the protrusion part of a horn, since the engagement state (biting-in state) with respect to the to-be-joined material of a horn changes, the energy transmission efficiency between a horn and a to-be-joined material falls, Under the initial setting conditions such as the pressing force and vibration frequency of the horn to be bonded, the bonding strength cannot be maintained and secured as the number of shots (number of bondings) increases. Therefore, in order to obtain a stable bonding quality, it is necessary to ensure a substantially constant bonding strength, and therefore it is necessary to replace the horn as a tool before satisfactory bonding strength cannot be obtained. As a result, the frequency of tool replacement increases, leading to an increase in cost.
In other words, in order to reduce the change (decrease) in the energy transfer efficiency with the increase in the number of shots and to secure the bonding strength over a long period of time under the initial setting conditions, to obtain a stable bonding quality as described above, It is necessary to reduce the shape change (e.g., height displacement) due to the wear of the protrusions.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、突起部の間から被接合材の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部の摩耗による形状の変化を小さくすることで、被接合材に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる超音波接合用ホーンを提供することにある。   Accordingly, the problem to be solved by the present invention is that it is possible to suppress the generation and scattering of burrs caused by the extrusion of the material of the material to be joined from between the protrusions, and to reduce the change in shape due to wear of the protrusions Thus, an object of the present invention is to provide an ultrasonic bonding horn that can reduce the amount of change in energy transmission efficiency with respect to a material to be bonded and can extend the life until tool replacement.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

すなわち、請求項１においては、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、前記各突起部は、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向となるように形成されるものである。   That is, according to the first aspect, the ultrasonic vibration can be performed in a predetermined vibration direction, the surface to which the material to be bonded is pressed has a plurality of protrusions, and the material to be bonded is pressed through the plurality of protrusions. An ultrasonic bonding horn for ultrasonic vibration while the projections are formed in a hexagonal pyramid shape so that the opposing direction of a pair of opposing surfaces is perpendicular to the vibration direction. Is.

請求項２においては、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、前記各突起部は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されるものである。   In Claim 2, it is comprised so that ultrasonic vibration is possible to a predetermined vibration direction, it has a some projection part in the surface which pressurizes a to-be-joined material, and presses a to-be-joined material through these several projection parts. An ultrasonic bonding horn for ultrasonic vibration, wherein each of the protrusions has an even pyramid shape of four or more, and a facing direction of a pair of ridge lines facing each other is a direction perpendicular to the vibration direction. The ridge line portion is formed to be chamfered.

請求項３においては、前記複数の突起部は、互いの間に形成される溝部が、各突起部の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成されるものである。   According to a third aspect of the present invention, the plurality of protrusions are formed such that the grooves formed between the protrusions are formed in a plurality of continuous straight lines that intersect with each other along the shape of each protrusion. It is.

請求項４においては、請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを備える超音波接合装置であって、該超音波接合用ホーンを、前記振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材に押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合するものである。   In Claim 4, it is an ultrasonic joining apparatus provided with the ultrasonic bonding horn in any one of Claims 1-3, Comprising: This ultrasonic bonding horn can be ultrasonically vibrated in the said vibration direction. The material to be joined is ultrasonically bonded by being ultrasonically vibrated while being pressed against the material to be joined.

請求項５においては、請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを用いる超音波接合方法であって、被接合材を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合するものである。   In Claim 5, it is an ultrasonic-joining method using the ultrasonic bonding horn in any one of Claims 1-3, Comprising: By being ultrasonically vibrated, pressing a to-be-joined material, The material is ultrasonically bonded.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、突起部の間から被接合材の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部の摩耗による形状の変化を小さくすることができる。これにより、ホーンから被接合材に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, according to the present invention, it is possible to suppress the generation and scattering of burrs caused by the extrusion of the material of the material to be joined from between the protrusions, and to reduce the change in shape due to the wear of the protrusions. . As a result, the amount of change in energy transmission efficiency from the horn to the material to be joined can be reduced, and the life until tool replacement can be extended.

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、図１を用いて本実施形態に係る超音波接合装置１の概略構成について説明する。
図１に示すように、超音波接合装置１は、固定台（アンビルともいう。）２と、超音波接合用ホーン（以下単に「ホーン」という。）５とを備える。超音波接合装置１は、ホーン５を、所定の振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材４に押圧しつつ超音波振動させることにより、基材３とこれに重ね合わせた被接合材４とを超音波接合する。 Next, embodiments of the invention will be described.
First, a schematic configuration of the ultrasonic bonding apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the ultrasonic bonding apparatus 1 includes a fixed base (also referred to as an anvil) 2 and an ultrasonic bonding horn (hereinafter simply referred to as “horn”) 5. The ultrasonic bonding apparatus 1 is configured such that the horn 5 can be ultrasonically vibrated in a predetermined vibration direction, and is ultrasonically vibrated while being pressed against the material 4 to be bonded. The material 4 is ultrasonically bonded.

固定台２は、基材３を支持するための支持面２ａを有し、この支持面２ａ上に基材３を固定した状態で支持する。
ホーン５は、全体として略直方体状に構成されその一側に被接合材４を押圧する加圧面５ａを有する。ホーン５は、超音波発生源により所定の振動方向（図１における左右方向）に例えば数１０ｋＨｚの周波数で超音波振動可能に構成される。つまり、ホーン５には図示せぬ超音波発生源が接続され、この超音波発生源から電圧が供給されることにより、ホーン５が超音波振動する構成となっている。ホーン５の振動方向は、被接合材４の被押圧面４ａと平行な方向となる。
ホーン５は、アクチュエータ等の移動機構（図示略）により被接合材４の被押圧面４ａに対して近接離間方向に移動可能に設けられ、その加圧面５ａを被接合材４の被押圧面４ａに対して押圧可能に構成される。
また、ホーン５は、その加圧面５ａに、複数の突起部１１から構成される突起部群１０を有する。 The fixed base 2 has a support surface 2a for supporting the base material 3, and supports the base material 3 in a state of being fixed on the support surface 2a.
The horn 5 has a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole, and has a pressure surface 5a for pressing the material to be joined 4 on one side thereof. The horn 5 is configured to be capable of ultrasonic vibration at a frequency of, for example, several tens of kHz in a predetermined vibration direction (left-right direction in FIG. 1) by an ultrasonic wave generation source. That is, an unillustrated ultrasonic generation source is connected to the horn 5, and the horn 5 is ultrasonically vibrated when a voltage is supplied from the ultrasonic generation source. The vibration direction of the horn 5 is a direction parallel to the pressed surface 4 a of the bonded material 4.
The horn 5 is provided so as to be movable in the proximity and separation direction with respect to the pressed surface 4a of the workpiece 4 by a moving mechanism (not shown) such as an actuator, and the pressing surface 5a is pressed against the pressed surface 4a of the workpiece 4. It can be pressed against.
Moreover, the horn 5 has the projection part group 10 comprised from the several projection part 11 in the pressurization surface 5a.

かかる構成を備える超音波接合装置１において、固定台２上に支持される基材３に重ね合うように載置された被接合材４に対し、ホーン５が、突起部群１０を介して被押圧面４ａ側から押圧するとともに超音波振動する。
このホーン５による被接合材４に対する押圧と超音波振動により、基材３と被接合材４との接合面における金属表面の酸化被膜や付着した不純物等が除去されるとともに摩擦熱等による材料の塑性流動等が生じて超音波接合が行われる。この際、被接合材４の被押圧面４ａに突起部１１が食い込んだ状態で被接合材４がホーン５に対して固定されることにより、ホーン５の超音波振動が被接合材４に滑りを起こすことなく伝えられる。 In the ultrasonic bonding apparatus 1 having such a configuration, the horn 5 is pressed against the material to be bonded 4 placed so as to overlap the base material 3 supported on the fixed base 2 via the protruding portion group 10. While pressing from the surface 4a side, it vibrates ultrasonically.
The horn 5 is pressed against the workpiece 4 and ultrasonic vibrations to remove the oxide film on the metal surface and adhering impurities on the joining surface of the base material 3 and the workpiece 4, and the material caused by frictional heat and the like. Plastic bonding or the like occurs and ultrasonic bonding is performed. At this time, the bonded material 4 is fixed to the horn 5 in a state in which the protruding portion 11 bites into the pressed surface 4 a of the bonded material 4, so that the ultrasonic vibration of the horn 5 slips on the bonded material 4. It is reported without waking up.

このように、ホーン５は、超音波接合装置１において、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材４を加圧する加圧面５ａに複数の突起部１１を有し、これら複数の突起部１１を介して被接合材４を押圧しつつ超音波振動させる。
そして、本発明に係るホーン５は、その加圧面５ａに有する突起部群について以下に説明するような構造を備える。以下、各実施形態に即して説明する。 As described above, the horn 5 is configured to be capable of ultrasonic vibration in a predetermined vibration direction in the ultrasonic bonding apparatus 1, and has a plurality of protrusions 11 on the pressing surface 5 a that pressurizes the material to be bonded 4. The workpiece 4 is ultrasonically vibrated while being pressed through the projection 11.
And the horn 5 which concerns on this invention is equipped with a structure which is demonstrated below about the projection part group which has on the pressurization surface 5a. Hereinafter, description will be given in accordance with each embodiment.

第一実施形態について図２及び図３を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５において、各突起部１１は、六角錐形状でありその対向する一対（一組）の面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成されている。
図２及び図３に示すように、突起部群１０は、六角錐形状に形成される複数の同一形状の突起部１１が、平面視形状でいわゆるハニカム状に配置されて構成されている。そして、各突起部１１は、その六角錐形状において斜面を形成する六つの三角形の面のうち、一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向（図２における上下方向）に対して垂直方向（直交する方向）となるように形成される。
つまり、ここでいう「対向する面」とは、六角錐形状である突起部１１において、頂点（部）を介して向かい合う斜面同士、言い換えると、平面視形状である六角形状の中心点（六角錐形状の頂点）に対して平面視で互いに点対称となる位置にある斜面同士を意味し、また、これら対向する面の「対向方向」とは、対向する斜面同士の平面視における向かい合う方向を意味する。そして、六角錐形状である突起部１１において、一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように突起部１１が形成される。 A first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
In the horn 5 according to the present embodiment, each protrusion 11 has a hexagonal pyramid shape and is formed such that the opposing direction of a pair (one set) of opposing surfaces is perpendicular to the vibration direction of the horn 5. ing.
As shown in FIGS. 2 and 3, the protrusion group 10 is configured by a plurality of protrusions 11 having the same shape formed in a hexagonal pyramid shape and arranged in a so-called honeycomb shape in a plan view. And each projection part 11 has the opposing direction of a pair of opposing surface among the six triangular surfaces which form a slope in the hexagonal pyramid shape with respect to the vibration direction (vertical direction in FIG. 2) of the horn 5. It is formed so as to be in the vertical direction (direction orthogonal).
In other words, the “opposite surface” referred to here is a hexagonal pyramid center point (hexagonal pyramid) in the projection 11 having a hexagonal pyramid shape. It means the slopes that are point-symmetric with each other in plan view with respect to the vertex of the shape, and the “opposing direction” of these opposing faces means the facing direction of the opposing slopes in plan view To do. And in the projection part 11 which is a hexagonal pyramid shape, the projection part 11 is formed so that the opposing direction of a pair of opposing surface may become a perpendicular | vertical direction with respect to the vibration direction of the horn 5. FIG.

具体的には、図２において複数の突起部１１から代表して左上の突起部１１に薄墨部分で示すように、六角錐形状の突起部１１における一対の対向する面１１ａ・１１ａの対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向（図２における左右方向）となるように各突起部１１が形成され、これら突起部１１が平面視形状で同一方向となるように平面視形状でハニカム状に配置されて突起部群１０が構成される。
すなわち、平面視形状が六角形となる六角錐形状の各突起部１１が、平面視形状でハニカム状となるように平面方向（加圧面５ａの平面部に沿う方向）に配置されると、突起部群１０における各突起部１１の平面視形状は所定の方向に揃って同じ方向となり、その各突起部１１における対向する一対の面（前記１１ａ・１１ａ参照）が、ホーン５の振動方向に対して直交するように突起部群１０が形成される。 Specifically, as shown in FIG. 2 by representing the plurality of protrusions 11 in the upper left protrusion 11 as a thin ink portion, the opposing direction of the pair of opposing surfaces 11a and 11a in the hexagonal pyramidal protrusion 11 is The projections 11 are formed so as to be perpendicular to the vibration direction of the horn 5 (the left-right direction in FIG. 2), and the honeycombs have a planar view shape so that the projections 11 are in the same direction in the planar view shape. The protruding portion group 10 is configured in a shape.
That is, when each hexagonal pyramidal projection 11 having a hexagonal shape in plan view is arranged in a planar direction (a direction along the plane portion of the pressing surface 5a) so as to be a honeycomb shape in plan view, the projection The shape of each projection 11 in the group 10 in plan view is aligned in a predetermined direction and becomes the same direction, and a pair of opposing surfaces (see 11a and 11a) of each projection 11 are in relation to the vibration direction of the horn 5. The protruding portion group 10 is formed so as to be orthogonal to each other.

なお、全体として略直方体状のホーン５において方形状となる加圧面５ａの形状に合わせて突起部群１０が形成されることから、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部１１については、適宜途中で切断される場合もあり、この場合、六角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じる（図２及び図３の１１ｃ参照）。
また、突起部１１の六角錐形状は、側面が二等辺三角形で底面が正六角形である正六角錐形状となるように形成されているが、必ずしも正六角錐形状である場合に限定されず、また、その頂点部が丸め形状とされる略六角錐形状である場合も含まれる。 In addition, since the projection part group 10 is formed according to the shape of the pressurizing surface 5a which becomes a square shape in the substantially rectangular parallelepiped horn 5 as a whole, the projection part 11 located at the peripheral part of the pressurizing surface 5a is appropriately selected. In some cases, a part of the hexagonal pyramid shape (a shape cut in the middle) is generated (see 11c in FIGS. 2 and 3).
Further, the hexagonal pyramid shape of the protrusion 11 is formed so as to be a regular hexagonal pyramid shape whose side surface is an isosceles triangle and whose bottom surface is a regular hexagonal shape, but is not necessarily limited to a regular hexagonal pyramid shape, The case where the apex portion has a substantially hexagonal pyramid shape that is rounded is also included.

また、突起部１１間に形成される溝部１３は、平面部分を有する場合に限定されず、突起部１１の六角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。つまり、溝部１３として、隣り合う突起部１１間に間隔が隔てられることによる平面部分が設けられることなく、隣り合う突起部１１同士が隙間なく隣接する構成であってもよい。
本実施形態の突起部群１０は、例えば、ＮＣ加工等の方法を用いることにより形成することができる。 Moreover, the groove part 13 formed between the protrusion parts 11 is not limited to having a flat portion, and may be a V-shaped groove formed by the hexagonal pyramid-shaped inclined surfaces of the protrusion part 11. That is, the groove 13 may have a configuration in which the adjacent protrusions 11 are adjacent to each other without a gap without providing a planar portion due to the spacing between the adjacent protrusions 11.
The protrusion group 10 of the present embodiment can be formed by using a method such as NC processing, for example.

このように、突起部群１０の各突起部１１を、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成することにより、突起部１１の間から被接合材４の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部１１の摩耗による形状の変化を小さくすることができる。これにより、ホーン５から被接合材４に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。   Thus, each protrusion 11 of the protrusion group 10 is formed in a hexagonal pyramid shape so that the opposing direction of the pair of opposing surfaces is perpendicular to the vibration direction of the horn 5. Generation | occurrence | production and scattering of the burr | flash produced when the material of the to-be-joined material 4 is extruded from between the parts 11 can be suppressed, and the change of the shape by abrasion of the projection part 11 can be made small. Thereby, the variation | change_quantity of the transmission efficiency of the energy with respect to the to-be-joined material 4 from the horn 5 can be reduced, and it becomes possible to extend the lifetime until tool replacement.

すなわち、突起部１１を六角錐形状とするとともに、その対向する一対の面の対向方向をホーン５の振動方向に対して垂直方向とすることにより、ホーン５において突起部１１間に垂直溝部が形成されることがないので、ホーン５の超音波振動による往復動で変形する被接合材４の材料について、突起部１１間の溝部から押し出される量が低減されることから、ヒゲバリ等のバリの発生や飛散を抑制することができる。
また、突起部１１において六角錐形状のうち一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となることにより、突起部１１において摩耗しやすい部分となる振動方向に直交する部分が平面形状となるので、突起部１１が摩耗した状態であっても、初期からの形状の変化量が少なくなり、突起部の稜線部が振動方向に対して垂直な方向である場合と比較して、摩耗による突起部１１の形状変化を小さくすることができる。これにより、ホーン５の被接合材４に対する押圧力や振動数等の接合条件を一定とした場合であっても、接合強度の変化が小さくなり、結果的にホーンの耐久性が増し、ツール交換までの寿命を伸ばすことができる。
また、本実施形態では、突起部群１０を構成する突起部１１が、ホーン５の加圧面５ａの周縁部に位置する一部のものを除き、全て一対の対向する面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向である六角錐形状であるので、上記のような効果を最大限発揮することができる。 That is, the protrusion 11 has a hexagonal pyramid shape, and the opposing direction of the pair of opposing surfaces is perpendicular to the vibration direction of the horn 5, thereby forming a vertical groove between the protrusions 11 in the horn 5. Since the amount of material to be joined 4 that is deformed by reciprocating motion by the ultrasonic vibration of the horn 5 is pushed out from the groove between the protrusions 11, burrs such as whisker burr are generated. And scattering can be suppressed.
In addition, the opposing direction of the pair of opposing surfaces of the hexagonal pyramid shape in the protrusion 11 is perpendicular to the vibration direction of the horn 5, so that the protrusion 11 is orthogonal to the vibration direction that is likely to be worn. Since the projecting portion has a planar shape, the amount of change in shape from the initial stage is reduced even when the projection 11 is worn, and the ridge line portion of the projection is in a direction perpendicular to the vibration direction. In comparison, the change in shape of the protrusion 11 due to wear can be reduced. As a result, even when the bonding conditions such as the pressing force and vibration frequency of the horn 5 to the material to be bonded 4 are constant, the change in bonding strength is reduced, resulting in increased horn durability and tool replacement. Can extend lifespan.
Moreover, in this embodiment, except the one part in which the projection part 11 which comprises the projection part group 10 is located in the peripheral part of the pressurization surface 5a of the horn 5, all the opposing directions of a pair of opposing surface are the horns 5. Because of the hexagonal pyramid shape that is perpendicular to the vibration direction, it is possible to maximize the effects as described above.

第二実施形態について図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５においては、突起部群２０を構成する複数の突起部２１・２２は、互いの間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成される。
図４及び図５に示すように、本実施形態に係る突起部群２０は、第一実施形態の突起部１１と同様にして形成される突起部２１（以下「第一突起部２１」ともいう。）と、これら六角錐形状の突起部２１の間に形成される三角錐形状の突起部２２（以下「第二突起部２１」ともいう。）とを有する。
そして、図４に示すように、六角錐形状の第一突起部２１は、隣り合う第一突起部２１間において平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で向かい合うように（近接するように）形成される。つまり、図４に示す平面視において、例えば上下方向に隣り合う第一突起部２１同士の場合は、同じく平面視で上側に位置する第一突起部２１の平面視形状である六角形状の下側の頂点部と、同じく平面視で下側に位置する第一突起部２１の平面視形状である六角形状の上側の頂点部とが平面視で上下方向に向かい合うように形成される。図４に示す平面視において斜め方向に隣り合う第一突起部２１同士の場合についても同様にして、平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で斜め方向に向かい合うように形成される。
また、三角錐形状の第二突起部２２は、六角錐形状の頂点部を結ぶ直線の平面視形状が三角形状となる隣り合う三つの第一突起部２１の間における平面視で略三角形状となる空間に形成される。 A second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
In the horn 5 according to the present embodiment, the plurality of protrusions 21 and 22 constituting the protrusion group 20 include grooves 23a, 23b, and 23c formed between each other, and the protrusions 21 and 22 in plan view. A plurality of continuous straight lines are formed along the shape and intersecting each other.
As shown in FIGS. 4 and 5, the protrusion group 20 according to this embodiment is a protrusion 21 (hereinafter also referred to as “first protrusion 21”) formed in the same manner as the protrusion 11 of the first embodiment. And a triangular pyramid-shaped protrusion 22 (hereinafter also referred to as “second protrusion 21”) formed between the hexagonal pyramidal protrusions 21.
Then, as shown in FIG. 4, the hexagonal pyramidal first projections 21 are arranged so that the apexes of the hexagonal shape that are in plan view face each other in plan view between adjacent first projections 21 (proximity). Formed). That is, in the plan view shown in FIG. 4, for example, in the case of the first projecting portions 21 adjacent in the vertical direction, the lower side of the hexagonal shape that is the plan view shape of the first projecting portion 21 located on the upper side in the plan view. And the upper apex of the hexagonal shape, which is the shape in plan view of the first protrusion 21 located on the lower side in plan view, are formed so as to face each other in the vertical direction. Similarly, in the case of the first protrusions 21 adjacent to each other in the oblique direction in the plan view shown in FIG. 4, the vertices of the hexagonal shape that is the planar view shape are formed so as to face each other in the oblique direction. The
The triangular pyramid-shaped second protrusion 22 has a substantially triangular shape in a plan view between three adjacent first protrusions 21 in which the shape of a straight line connecting the apex portions of the hexagonal pyramid is a triangular shape. Formed in a space.

すなわち、突起部群２０を構成する第一突起部２１及び第二突起部２２は、これら突起部間において三方向に形成されるとともに互いに交差するように形成される連続する直線状の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃによって区画される部分にそれぞれ形成される。
つまり、六角錐形状の第一突起部２１が、第一実施形態と同様に形成されるとともに前記のとおり隣り合う二つの第一突起部２１間において平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で向かい合うように配置された状態で、その平面視形状に沿う三方向に、直線状の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが形成される。 That is, the first protrusion 21 and the second protrusion 22 constituting the protrusion group 20 are formed in three directions between the protrusions and are continuous linear grooves 23 a. It is formed in the part divided by 23b * 23c, respectively.
That is, the hexagonal pyramid-shaped first protrusions 21 are formed in the same manner as in the first embodiment and, as described above, between the two first protrusions 21 adjacent to each other, the hexagonal vertices of the hexagonal shape that are in plan view. Are arranged so as to face each other in plan view, linear grooves 23a, 23b, and 23c are formed in three directions along the plan view shape.

具体的には、図４に示すように、突起部群２０における溝部は、ホーン５の振動方向に対して平行方向（矢印Ｗ１方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ａと、第一突起部２１の平面視形状である六角形状の振動方向に対する一方の斜辺（第一突起部２１が正六角錐形状の場合、平面視で振動方向に対して６０°の角度をなす辺となる）に沿う方向（矢印Ｗ２方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ｂと、同じく他方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ３方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ｃとの三方向それぞれにおいて平行に複数形成される溝部から構成される。
つまり、複数の突起部２１・２２の間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃは、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となる。 Specifically, as shown in FIG. 4, the groove portion in the projection group 20 includes a plurality of groove portions 23 a that are linearly continuous in a direction parallel to the vibration direction of the horn 5 (see the arrow W1 direction), One hypotenuse with respect to the hexagonal vibration direction which is the planar view of one protrusion 21 (when the first protrusion 21 is a regular hexagonal pyramid, the side forms an angle of 60 ° with respect to the vibration direction in plan view) A plurality of groove portions 23b that are continuous in a direction along the direction (see the arrow W2 direction) and a plurality of groove portions 23c that are also continuous in a direction along the other hypotenuse (see the direction of the arrow W3) Each is composed of a plurality of grooves formed in parallel.
That is, the groove portions 23a, 23b, and 23c formed between the plurality of protrusions 21 and 22 are formed into a plurality of continuous straight lines that follow the shape of each protrusion 21 and 22 in plan view and intersect each other.

本実施形態に係る突起部群２０に関し、切削工具を直線状に走らせて行う切削加工により六角錐形状である第一突起部２１を形成しようとする場合、前述した溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃの三方向（矢印Ｗ１〜Ｗ３方向）に沿って切削工具を走らせて溝を入れることにより、これら三方向の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが形成されるとともに、六角錐形状の第一突起部２１、及びこの第一突起部２１よりも高さの低い（第一突起部２１が略正六角錐形状である場合、第一突起部２１の略半分の高さとなる）三角錐形状の第二突起部２２が形成されることとなる。
すなわち、三角錐形状である第二突起部２２は、第一実施形態の突起部１１と同様の突起部２１を本実施形態における配置で形成することにより、加工上、必然的に形成される突起部となる。
言い換えると、突起部群２０を構成する複数の突起部２１・２２を、互いの間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成することにより、簡易な加工方法を用いて六角錐形状の突起部２１を形成することができる。具体的には、本実施形態では、前述したように三方向の切削加工により突起部２１を形成することができる。 With respect to the protrusion group 20 according to the present embodiment, when the first protrusion 21 having a hexagonal pyramid shape is to be formed by cutting performed by running a cutting tool in a straight line, the three groove portions 23a, 23b, and 23c described above are formed. By running the cutting tool along the direction (arrows W1 to W3) and inserting the grooves, the groove portions 23a, 23b, and 23c in these three directions are formed, and the hexagonal pyramid-shaped first protrusion portion 21 and this A second projection 22 having a triangular pyramid shape is formed which is lower in height than the first projection 21 (if the first projection 21 has a substantially regular hexagonal pyramid shape, it is approximately half the height of the first projection 21). Will be.
That is, the second projection 22 having a triangular pyramid shape is a projection that is inevitably formed in processing by forming the projection 21 similar to the projection 11 of the first embodiment in the arrangement in the present embodiment. Part.
In other words, the groove portions 23a, 23b, and 23c formed between the plurality of protrusion portions 21 and 22 constituting the protrusion portion group 20 intersect each other while following the planar view shape of the protrusion portions 21 and 22. By forming so as to have a plurality of continuous straight lines, the hexagonal pyramidal protrusions 21 can be formed using a simple processing method. Specifically, in the present embodiment, the protrusion 21 can be formed by cutting in three directions as described above.

なお、本実施形態においても第一実施形態と同様、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部２１については、加圧面５ａの形状に合わせて途中で切断される場合、六角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じ（図４の２１ｃ参照）、突起部２１の六角錐形状は、必ずしも正六角錐形状である場合に限定されず、例えば、その頂点部が丸め形状とされる略六角錐形状である場合も含まれる。
また、突起部２１・２２間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃは、平面部分を有する場合に限定されず、突起部２１・２２の六角錐形状または三角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。 In this embodiment as well, as in the first embodiment, when the protrusion 21 located at the peripheral edge of the pressure surface 5a is cut in the middle according to the shape of the pressure surface 5a, a part of the hexagonal pyramid shape is obtained. (See 21c in FIG. 4), and the hexagonal pyramid shape of the protrusion 21 is not necessarily limited to a regular hexagonal pyramid shape. A case of a substantially hexagonal pyramid shape that is rounded is also included.
Further, the groove portions 23a, 23b, and 23c formed between the projecting portions 21 and 22 are not limited to the case of having a planar portion, and are formed by the inclined surfaces of the projecting portions 21 and 22 having a hexagonal pyramid shape or a triangular pyramid shape. It may be a V-shaped groove.

その他、本実施形態の突起部群２０においては、前述のとおり三角錐形状の第二突起部２２よりも大きい（高い）ことから、六角錐形状の第一突起部２１が被接合材４に対して主に作用する突起部となるので、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。   In addition, in the projection group 20 of this embodiment, since it is larger (higher) than the triangular pyramid-shaped second projection portion 22 as described above, the hexagonal pyramid-shaped first projection portion 21 is larger than the workpiece 4. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

第三実施形態について図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５において、各突起部３１は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されている。
図６及び図７に示すように、本実施形態において複数の突起部３１から構成される突起部群３０は、四以上の偶数角錐形状として四角錐形状の突起部３１が、ホーン５の振動方向に対してダイヤ目形状となるように、つまり対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成されるとともに、突起部３１間の溝部３３ａ・３３ｂが振動方向に対して斜め方向となるように配置されて構成されている。そして、各突起部３１は、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となる稜線部に面取部３４が形成されている。
つまり、ここでいう「対向する稜線部」とは、四角錐形状である突起部３１において、頂点（部）を介して向かい合う稜線部同士、言い換えると、平面視形状である菱形形状の中心点に対して平面視で互いに対称となる(平面視で一直線状となる)位置にある稜線部同士を意味し、また、これら対向する稜線部の「対向方向」とは、対向する稜線部同士の平面視における向かい合う方向（対向する稜線部が位置する平面視での直線方向）を意味する。そして、四角錐形状である突起部３１において、一対の対向する稜線部の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように突起部３１が形成される。 A third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
In the horn 5 according to the present embodiment, each protrusion 31 has an even pyramid shape of four or more, and the opposing direction of the pair of opposing ridge lines is perpendicular to the vibration direction of the horn 5 and the ridge line Is formed to be chamfered.
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, in the projection group 30 constituted by the plurality of projections 31 in this embodiment, the quadrangular pyramid-shaped projections 31 are the vibration directions of the horn 5. Are formed so that the opposing direction of the pair of opposing ridge line portions is perpendicular to the vibration direction of the horn 5, and the grooves 33a and 33b between the protrusions 31 are formed. Are arranged so as to be oblique to the vibration direction. Each projection 31 has a chamfered portion 34 formed at a ridge line portion that is perpendicular to the vibration direction of the horn 5.
That is, the “opposite ridge line part” here is a ridge line part facing each other through the apex (part) in the projection 31 having a quadrangular pyramid shape, in other words, a central point of the rhombus shape that is a planar view shape. On the other hand, it means the ridge line parts at positions that are symmetrical to each other in a plan view (straight line in a plan view), and the `` opposing direction '' of these opposing ridge line parts is the plane of the opposing ridge line parts. It means the direction facing (the linear direction in plan view where the opposing ridge line part is located). And in the projection part 31 which is a quadrangular pyramid shape, the projection part 31 is formed so that the opposing direction of a pair of opposing ridgeline part may become a perpendicular | vertical direction with respect to the vibration direction of the horn 5. FIG.

具体的には、図６に示すように、突起部群３０における溝部は、突起部３１の平面視形状であるダイヤ目形状の振動方向に対する一方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ４方向参照）に連続する直線状となる溝部３３ａと、同じく他方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ５方向参照）に連続する直線状となる溝部３３ｂとの二方向に形成される溝部から構成される。
つまり、複数の突起部３１の間に形成される溝部３３ａ・３３ｂは、各突起部３１の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となる。 Specifically, as shown in FIG. 6, the groove portion in the protrusion group 30 is continuous in a direction along one hypotenuse with respect to the vibration direction of the diamond shape that is a planar view shape of the protrusion 31 (see the arrow W4 direction). The groove portion 33a is formed in two directions, the groove portion 33a having a straight line shape and the groove portion 33b having a straight line shape that continues in the direction along the other hypotenuse (see the arrow W5 direction).
That is, the grooves 33a and 33b formed between the plurality of protrusions 31 are formed into a plurality of continuous straight lines that follow the shape of each protrusion 31 in plan view and intersect each other.

また、各突起部３１が有する面取部３４は、突起部３１において四角錐形状の対向する稜線部が、ホーン５の振動方向に対して平行方向となる平面部が形成されることにより構成される。
すなわち、ホーン５の振動方向に対してダイヤ目形状となるように形成される四角錐形状の突起部において摩耗しやすい部分となる振動方向に直交する稜線部分に、予め面取部３４が形成されることにより、突起部３１の摩耗による形状変化が小さくなる。つまり、ホーン５の超音波振動による摩擦を受けやすい稜線部分が予め面取りされることで、その部分の摩擦に対する機械的強度が増し、突起部３１の摩耗による形状変化が低減される。 Further, the chamfered portion 34 included in each protrusion 31 is configured by forming a planar portion in which the opposing ridge line portions of the quadrangular pyramid shape in the protrusion 31 are parallel to the vibration direction of the horn 5. The
That is, the chamfered portion 34 is formed in advance on the ridge line portion perpendicular to the vibration direction, which is a portion that is easily worn in the quadrangular pyramidal protrusion formed so as to have a diamond shape with respect to the vibration direction of the horn 5. As a result, a change in shape due to wear of the protrusion 31 is reduced. That is, by chamfering the ridge line portion that is susceptible to friction due to the ultrasonic vibration of the horn 5 in advance, the mechanical strength against the friction of the portion increases, and the shape change due to wear of the protrusion 31 is reduced.

かかる本実施形態においては、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、突起部群３０の各突起部３１を、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成することにより、該突起部３１間の溝部３３ａ・３３ｂが振動方向に対して斜め方向となることから、ホーン５の超音波振動による往復動の往側と復側で発生する被接合材４の変形が打ち消し合うこととなり、ヒゲバリ等のバリの発生や飛散を抑制することができる。また、突起部３１の摩耗による形状の変化を小さくすることができることから、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。
さらに、本実施形態においては、第二実施形態と同様に、突起部群３０を構成する複数の突起部３１を、互いの間に形成される溝部３３ａ・３３ｂが、各突起部３１の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成することにより、簡易な加工方法を用いて四角錐形状の突起部３１を形成することができる。 In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. That is, each protrusion 31 of the protrusion group 30 has an even pyramid shape of four or more, and the opposing direction of the pair of opposing ridge lines is perpendicular to the vibration direction, and the ridge lines are chamfered. As a result, the grooves 33a and 33b between the protrusions 31 are inclined with respect to the vibration direction. The deformation of the material 4 cancels out, and the generation and scattering of burrs such as whisker burr can be suppressed. Further, since the change in shape due to wear of the protrusion 31 can be reduced, it is possible to extend the life until tool replacement.
Further, in the present embodiment, as in the second embodiment, the plurality of protrusions 31 constituting the protrusion group 30 are formed by grooves 33a and 33b formed between the protrusions 31 in plan view. By forming a plurality of continuous straight lines that conform to the shape and intersect with each other, the quadrangular pyramid-shaped protrusions 31 can be formed using a simple processing method.

なお、本実施形態においても第一実施形態と同様、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部３１については、加圧面５ａの形状に合わせて途中で切断される場合、四角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じ（図６及び図７の３１ｃ参照）、突起部３１の四角錐形状は、必ずしも正四角錐形状である場合に限定されず、例えば、その頂点部が丸め形状とされる略四角錐形状である場合も含まれる。
また、突起部３１間に形成される溝部３３ａ・３３ｂは、平面部分を有する場合に限定されず、突起部３１の四角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。 In this embodiment as well, as in the first embodiment, when the protrusion 31 positioned at the peripheral edge of the pressure surface 5a is cut in the middle according to the shape of the pressure surface 5a, a part of the quadrangular pyramid shape is obtained. (See 31c in FIGS. 6 and 7), and the quadrangular pyramid shape of the protrusion 31 is not necessarily limited to a regular quadrangular pyramid shape. A case where the apex portion has a substantially quadrangular pyramid shape with a rounded shape is also included.
Further, the grooves 33a and 33b formed between the protrusions 31 are not limited to having a flat portion, and may be V-shaped grooves formed by the quadrangular pyramid-shaped inclined surfaces of the protrusions 31. .

また、本実施形態では、四以上の偶数角錐形状として四角錐形状の突起部３１の場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、六角錐形状や八角錐形状の突起部を、その対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成するとともに、その稜線部に面取部を形成する構成であってもよい。   Further, in the present embodiment, the case of the quadrangular pyramid-shaped protrusion 31 as an example of four or more even pyramids has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The facing direction of the pair of opposing ridge lines may be a direction perpendicular to the vibration direction of the horn 5 and a chamfer may be formed on the ridge line.

以上説明した各実施形態の突起部群を有するホーン５を用い、被接合材４を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材４を超音波接合する。これにより、超音波接合に際し、各実施形態おける効果を得ることができる。
なお、前述した各実施形態においては、ホーン５の加圧面５ａに形成される突起部群として説明したが、各実施形態における突起部群の構成は、固定台（アンビル）２の支持面２ａに複数の突起部を有する突起部群が形成されこの突起部群を介して基材３が支持される構成の場合、固定台２の支持面２ａの突起部群についても用いることができる。
つまり、前記各実施形態における突起部群の構成は、超音波接合装置１において、基材３を含み互いに接合される各被接合材に対し、その接合面と反対側の面（加圧面）に接する面に形成され、被接合材と係合するための突起部群であれば用いることができる。 Using the horn 5 having the protruding portion group of each embodiment described above, the material to be bonded 4 is ultrasonically bonded by oscillating ultrasonically while pressing the material to be bonded 4. Thereby, the effect in each embodiment can be acquired in ultrasonic bonding.
In each of the embodiments described above, the protrusion group formed on the pressure surface 5a of the horn 5 has been described. However, the structure of the protrusion group in each embodiment is provided on the support surface 2a of the fixed base (anvil) 2. In the case where a projection group having a plurality of projections is formed and the base material 3 is supported via the projection group, the projection group of the support surface 2a of the fixed base 2 can also be used.
In other words, the configuration of the protruding portion group in each of the above embodiments is such that, in the ultrasonic bonding apparatus 1, each material to be bonded including the base material 3 is bonded to the surface (pressure surface) opposite to the bonding surface. Any protrusion group that is formed on the contacting surface and engages with the material to be joined can be used.

本発明の一実施形態に係る超音波接合装置の概略図。1 is a schematic view of an ultrasonic bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 第一実施形態に係るホーンの平面図。The top view of the horn which concerns on 1st embodiment. 図２におけるＡ方向矢視図。The A direction arrow directional view in FIG. 第二実施形態に係るホーンの平面図。The top view of the horn which concerns on 2nd embodiment. （ａ）は図４におけるＢ−Ｂ端面図。（ｂ）は同じくＣ−Ｃ端面図。(A) is the BB end elevation in FIG. (B) is CC end view similarly. 第三実施形態に係るホーンの平面図。The top view of the horn which concerns on 3rd embodiment. 図６におけるＤ方向矢視図。The D direction arrow directional view in FIG. 振動方向に対して垂直な方向のバリの発生を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating generation | occurrence | production of the burr | flash of the direction perpendicular | vertical with respect to a vibration direction. 従来の突起部の形状及びホーンの振動による被接合材の変形を示す模式図。The schematic diagram which shows the deformation | transformation of the to-be-joined material by the shape of the conventional projection part, and the vibration of a horn. 突起部の稜線部の摩耗による変形を示す説明図。Explanatory drawing which shows the deformation | transformation by abrasion of the ridgeline part of a projection part.

符号の説明Explanation of symbols

１ 超音波接合装置
４ 被接合材
５ ホーン（超音波接合用ホーン）
１０・２０・３０ 突起部群
１１・２１・３１ 突起部
２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・３３ａ・３３ｂ 溝部
３４ 面取部
1 Ultrasonic bonding device 4 Material to be bonded 5 Horn (horn for ultrasonic bonding)
10, 20, 30 Protruding part group 11, 21, 31 Protruding part 23a, 23b, 23c, 33a, 33b Groove part 34 Chamfering part

Claims (5)

所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、
前記各突起部は、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向となるように形成されることを特徴とする超音波接合用ホーン。 An ultrasonic wave that is configured to be capable of ultrasonic vibration in a predetermined vibration direction, has a plurality of protrusions on a surface that pressurizes the material to be bonded, and causes ultrasonic vibration while pressing the material to be bonded through the plurality of protrusions. A joining horn,
Each of the protrusions has a hexagonal pyramid shape, and is formed so that the opposing direction of a pair of opposing surfaces thereof is perpendicular to the vibration direction. 所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、
前記各突起部は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されることを特徴とする超音波接合用ホーン。 An ultrasonic wave that is configured to be capable of ultrasonic vibration in a predetermined vibration direction, has a plurality of protrusions on a surface that pressurizes the material to be bonded, and causes ultrasonic vibration while pressing the material to be bonded through the plurality of protrusions. A joining horn,
Each of the protrusions has an even pyramid shape of four or more, and the opposing direction of the pair of opposing ridge lines is a direction perpendicular to the vibration direction and the ridge lines are chamfered. A horn for ultrasonic bonding. 前記複数の突起部は、互いの間に形成される溝部が、各突起部の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波接合用ホーン。   The plurality of protrusions are formed such that grooves formed between each other are formed in a plurality of continuous straight lines that intersect with each other along the planar shape of each protrusion. The ultrasonic bonding horn according to claim 1 or 2. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを備え、
該超音波接合用ホーンを、前記振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材に押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合することを特徴とする超音波接合装置。 A horn for ultrasonic bonding according to any one of claims 1 to 3,
The ultrasonic bonding is characterized in that the ultrasonic bonding horn is configured so as to be capable of ultrasonic vibration in the vibration direction and ultrasonically vibrates while being pressed against the material to be bonded. apparatus. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを用い、
被接合材を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合することを特徴とする超音波接合方法。
Using the ultrasonic bonding horn according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic bonding method comprising ultrasonically bonding a material to be bonded by ultrasonically vibrating the material to be bonded.
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