JP2012161767A - 共振器の支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振器に特殊な加工を施さなくとも、共振器の任意の位置をクランプして該共振器を固有振動数がずれないように支持することができる技術を提供する。
【解決手段】共振器７に当接する当接部材２１ａおよび共振器７を当接部材２１ａに押圧する押圧部材２１ｂにクランプされて共振器７が支持されるが、押圧部材２１ｂは、該押圧部材２１ｂの本体部２１ｄに設けられた緩衝構造部２１ｆの押圧部２１ｅが共振器７の第１被支持部４１に接触して共振器７を押圧するため、支持装置４４に共振器７の振動が伝達するのが抑制されて、共振器７および支持装置４４が一体的に振動するのが防止されるため、従来のように、共振器７にフランジ構造やリブなどを形成する特殊な加工を施さなくとも、共振器７の任意の位置をクランプして共振器７を固有振動数がずれないように支持することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、共振器をクランプして支持するクランプ手段を備える共振器の支持装置に関する。

従来、超音波振動を利用した装置として、重ね合わされた複数の対象物に超音波振動を印加して対象物どうしを接合する接合装置や、カッターなどの切断工具に超音波振動を印加して対象物を切断する切断装置、やすりなどの研磨工具に超音波振動を印加して対象物を研磨する研磨装置などが知られている。これらの超音波振動を利用した装置は、一般的に、共振器および該共振器に連結して設けられた振動子を備えており、共振器の固有振動数に合わせた振動子の振動に共振器が共振することで、振動子の振動が増幅されて共振器から対象物に超音波振動が効率よく印加される。

ところで、振動子が連結された共振器を支持する際、共振器を単にクランプ手段によりクランプして支持すると、共振器の振動がクランプ手段に伝達されて共振器およびクランプ手段が一体的に振動するため、共振器の固有振動数は簡単に変動する。したがって、クランプ手段による共振器の支持態様によっては、共振器の固有振動数が大きくずれて共振器が設計上の所定の固有振動数で共振しないおそれがあるので、固有振動数がずれないように共振器をクランプ支持して共振器を所定の固有振動数で安定して振動させるための種々の対策が講じられている。

例えば、特許文献１に記載の装置では、共振器の中心軸上のノーダルポイント（最小振動振幅点）に相当する位置の共振器の外周上に、ノーダルポイントを中心に所定幅に削り出された凸部が共振器と一体的に形成されており、該凸部が機械的に強靭にクランプされて共振器が支持されることで、共振器の振動がクランプ手段に伝達するのが防止されて、共振器の固有振動数がずれるのが防止される。

また、特許文献２に記載の装置では、共振器の中心軸上のノーダルポイントに相当する位置の外周上に、所謂、フランジ構造が共振器と一体的に形成されており、該フランジ構造がクランプされて共振器が支持されることで、共振器の振動がクランプ手段に伝達するのが防止されて、共振器の固有振動数がずれるのが防止される。

特許第２５８３３９８号公報（段落００１８，００１９，００２１，００２２，００２４、図２，３など） 特開平９−５７４６６号公報（段落０００７〜００１０、図４，８など）

上記した従来の装置では、クランプ手段により固有振動数がずれないように共振器をクランプするために、共振器のノーダルポイントに相当する位置の外周上に正確に凸部やフランジ構造を形成する必要があるため、共振器を形成するのに高い加工精度が要求され、共振器の製造コストの増大を招いていた。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、共振器に特殊な加工を施さなくとも、共振器の任意の位置をクランプして該共振器を固有振動数がずれないように支持することができる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明にかかる共振器の支持装置は、共振器をクランプして支持するクランプ手段を備える共振器の支持装置において、前記クランプ手段は、前記共振器に当接する当接部材と、前記共振器を前記当接部材に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、本体部と、前記本体部に設けられた緩衝構造部とを有し、前記緩衝構造部が前記共振器に接触して該共振器を押圧することを特徴としている（請求項１）。

また、前記緩衝構造部は、前記押圧部材にスリットが設けられることにより形成されたスプリング構造を有し、前記スプリング構造は、前記共振器を押圧する方向にばね力を有することを特徴としている（請求項２）。

また、前記緩衝構造部は、前記押圧部材に空洞が設けられることにより形成された振動板構造を有し、前記振動板構造の振動面は、前記共振器を押圧する方向にほぼ直交して形成されていることを特徴としている（請求項３）。

また、前記緩衝構造部は、弾性部材により形成されていてもよい（請求項４）。

また、前記クランプ手段は、前記当接部材および前記押圧部材と、前記当接部材と前記押圧部材とを連結する連結部材とにより形成されたトグル機構をさらに備え、前記トグル機構のロック状態において、前記当接部材および前記押圧部材により前記共振器をクランプすることを特徴としている（請求項５）。

また、前記共振器を加熱する加熱手段と、前記クランプ手段を冷却する冷却手段とをさらに備えていてもよい（請求項６）。

請求項１に記載の発明によれば、共振器に当接する当接部材と、共振器を当接部材に押圧する押圧部材とにクランプされることにより共振器が支持されるが、押圧部材は、該押圧部材の本体部に設けられた緩衝構造部が共振器に接触して該共振器を押圧するため、緩衝構造部により共振器の振動がクランプ手段に伝達するのが抑制されて、共振器およびクランプ手段が一体的に振動するのが防止されるため、共振器に特殊な加工を施さなくとも、共振器の任意の位置をクランプして該共振器を固有振動数がずれないように支持することができる。

したがって、従来のように共振器に特殊な加工を施さなくとも、クランプ手段が有する押圧部材が共振器と接触する部分に緩衝構造部を設けるだけで、共振器を固有振動数がずれないようにクランプ支持することができるため、共振器の製造コストの大幅な削減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、押圧部材にスリットを設けることで、共振器を押圧する方向にばね力を有するスプリング構造を緩衝構造部に容易に形成することができるため実用的である。

請求項３に記載の発明によれば、押圧部材に空洞を設けることで、振動面が共振器を押圧する方向にほぼ直交して形成された振動板構造を、緩衝構造部に容易に形成することができるため実用的である。

請求項４に記載の発明によれば、緩衝構造部が弾性部材により形成されることで、弾性部材の弾性により、より効率よく共振器の振動がクランプ手段に伝達されるのを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、当接部材および押圧部材と、当接部材および押圧部材を連結する連結部材とにより形成されたトグル機構のロック状態において、当接部材および押圧部材により共振器がクランプされるため、当接部材および押圧部材をねじやボルトで固定することによる共振器のクランプと比較すると簡単にワンタッチで共振器をクランプ支持することができる。

請求項６に記載の発明によれば、加熱手段により共振器が加熱されたときに、冷却手段によりクランプ手段が冷却されるため、加熱された共振器から熱が伝導することでクランプ手段が昇温するのを防止することができる。

本発明の第１実施形態たる共振器の支持装置を備える接合装置を示す図である。 共振器の一例を示す図である。 共振器の支持装置を示す図であって、（ａ）は分解図、（ｂ）は（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大図である。 共振器が支持装置に支持された状態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 共振器の支持装置の第２実施形態を示す図である。 図５の共振器の支持装置の異なる状態を示す図である。 共振器の支持装置の第３実施形態を示す図であって、（ａ）は要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 共振器の支持装置の第４実施形態を示す図である。

＜第１実施形態＞
この発明の第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態たる共振器の支持装置を備える接合装置を示す図である。図２は共振器を一例を示す図である。図３は共振器の支持装置を示す図であって、（ａ）は分解図、（ｂ）は（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大図である。図４は共振器が支持装置に支持された状態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。

（接合装置の構成）
図１に示す接合装置１００は、チップ２３や電子部品などの対象物を、基板２４やウエハなどの被実装物の所定の位置に超音波振動により接合する。例えば、ＧａＡｓやＳｉなどの半導体の接合面に金属バンプ２３ａを有するチップ２３と、金属バンプ２４ａを有する基板２４とが超音波振動が印加されることにより接合され、チップ２３が基板２４の所定の位置に接合される。なお、チップ２３は後述する共振器７の保持手段４０の保持面に保持され、基板２４は後述するステージ１０の上面（載置面）に載置される。

図１に示すように、接合装置１００は、接合機構２７と、ステージテーブル１２を有する実装機構２８と、位置認識部２９と、搬送部３０と、制御装置３１とを備えている。

接合機構２７は、上下駆動機構２５とヘッド部２６とを備え、上下駆動機構２５は上下駆動モータ１とボルト・ナット機構２とにより、共振器支持部６を上下ガイド３でガイドしながら上下動する。そして、接合機構２７はフレーム３４に結合され、フレーム３４はヘッド部２６の加圧中心の周辺を囲むように配設された４本の支柱１３により架台３５と連結されている。なお、支柱１３およびフレーム３４の一部は図示省略されている。

共振器支持部６は、ヘッド逃がしガイド５で上下方向にガイドされ、自重をキャンセルするための自重カウンター４に牽引された状態でボルト・ナット機構２に連結されている。そして、この共振器支持部６に、共振器７を有するヘッド部２６が結合されている。

また、共振器支持部６には圧力センサ３２が設けられており、圧力センサ３２は、共振器７とステージ１０との間に挟持されたチップ２３、基板２４などの接合対象物への加圧力を検出する。そして、圧力センサ３２により検出された接合対象物に対する加圧力が制御装置３１にフィードバックされ、当該フィードバック値に基づいて上下駆動機構２５が制御されることで、両接合対象物への加圧力が制御される。また、共振器支持部６は、リニアセンサなどにより形成される共振器部高さ検出手段３６を備えており、これによりヘッド部２６の高さが検出される。

共振器支持部６に結合されたヘッド部２６は、共振器７と、振動子８と、チップ２３を吸着保持する保持手段４０と、共振器７を支持する支持装置４４とを備えている。

共振器７は、鉄やチタン、ステンレスなどの金属により形成された一般的なものであり、振動子８が発生する超音波振動に共振するものであって、共振器７のほぼ中央の位置と、両端位置とが最大振幅点となるように、共振周波数の一波長の長さで形成されている。このように構成すれば、最大振幅点から１／４波長離れた位置それぞれが最小振幅点（ノーダルポイント）に相当する。また、共振器７は、断面形状が円形状である円柱状に形成されている。

振動子８は、共振器７の中心軸と同軸に共振器７の一端に連結されている。また、振動子８は、制御装置３１により制御されて共振器７の固有振動数とほぼ同じ振動数で振動し、共振器７は、振動子８の振動に共振して、その中心軸の方向に振動する。

保持手段４０は、最大振幅点である共振器７のほぼ中央の位置における外周下面に、熱硬化型樹脂などの接着剤により取着されて、チップ２３や電子部品などの接合対象物を保持面に保持する。また、保持手段４０は、チップ２３や電子部品などの接合対象物を保持面に吸着保持できるように、真空吸着機構（図示省略）を備えている。なお、チップ２３などの接合対象物を保持する構成としては真空吸着機構に限らず、静電吸着機構、機械式のチャック機構など、対象物を保持できる機構であればどのような構成であってもよい。また、接合対象物を保持手段４０に直接貼付けることにより接合対象物が保持手段４０に保持されるようにしてもよい。

また、保持手段４０を、超硬タングステンカーバイト、セラミック、ダイヤモンドなど、金属以外の部材により形成してもよく、このように構成した保持手段４０を、エポキシ系の接着剤や、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属ろうなどによって共振器７に接着してもよい。

また、共振器７の最小振幅点に相当する位置の外周に凹状の溝が形成されて、共振器７の外周面より内側に埋没した外周面を有する第１被支持部４１および第２被支持部４２が形成されている。そして、凹状に形成された第１被支持部４１および第２被支持部４２が、それぞれ支持装置４４が有する第１クランプ手段２１および第２クランプ手段２２にクランプされて、共振器７は支持装置４４に支持される。

なお、この実施形態では、第１被支持部４１および第２被支持部４２は、共振器７の中心軸にほぼ直交する断面形状が八角形状に形成されているが、第１被支持部４１および第２被支持部４２の断面形状は、八角形状に限らず、円形状やその他の多角形状であってもよい。また、第１被支持部４１および第２被支持部４２が形成される位置は、共振器７の最小振幅点ｆ１、ｆ３に限られるものではなく、共振器７の任意の位置に第１被支持部４１および第２被支持部４２を形成すればよい。また、第１被支持部４１および第２被支持部４２は、必ずしも上記したような共振器７の外周に形成された凹状の溝により形成される必要はなく、共振器７の任意の位置の外周上に凸状に第１被支持部４１および第２被支持部４２を形成してもよいし、共振器７の任意の位置の外周面を加工を施さずに第１被支持部４１および第２被支持部としてもよく、第１被支持部４１および第２被支持部４２は、共振器７の使用態様および支持態様に応じて、適宜、共振器７の任意の位置に任意の形状で形成すればよい。

また、支持装置４４の基部２０は共振器支持部６に固定されており、共振器支持部６が上下駆動機構２５により上下に駆動されることで、支持装置４４に支持された共振器７が上下動し、チップ２３および基板２４などの接合対象物が加圧される。

なお、保持手段４０を、上記した材質のうち、比較的硬度の高い、ガラス、超硬タングステンカーバイト、セラミックやダイヤモンドなどで形成すれば、共振器７を音響特性の優れた材質、例えばチタン合金により形成するとよい。また、保持手段４０を、硬度の高い材質で形成すれば、共振器７を安価な材質、例えばＡｌにより形成してもよい。

支持装置４４の構成および動作については後で詳細に説明する。

実装機構２８は、被実装物としての基板２４が載置されるステージ１０と、ステージ１０を上下方向（図１中の矢印Ｚ方向）にほぼ直交する水平面内で移動するステージテーブル１２とを備えている。

ステージ１０は、基板２４をステージ１０の上面に吸着保持するため真空吸着機構（図示省略）を備えている。また、基板２４やウエハなどの被実装物をステージ１０の上面に保持する構成としては真空吸着機構に限らず、静電吸着機構や、機械式のチャック機構など、被実装物を保持できる機構であればどのような構成であってもよい。また、被実装物をステージ１０上に載置するだけでもよい。

ステージテーブル１２は、平行・回転移動自在な移動軸を備え、ステージ１０をヘッド部２６に対して相対的に移動することで、ステージ１０の上面に保持された基板２４の、保持手段４０に保持されたチップ２３に対する相対的な位置を調整する。なお、この実施形態では、後述する上下マーク認識手段１４により読取られたチップ２３および基板２４の金属バンプ２３ａ，２４ａ（アライメントマーク）の相対的な位置関係に基づいてステージテーブル１２が制御装置３１により制御されて、チップ２３と基板２４との相対的な位置調整が行われる。

位置認識部２９は、対向配置されたチップ２３と基板２４の間に挿入されて、チップ２３および基板２４にそれぞれ設けられた位置認識用のアライメントマーク（金属バンプ２３ａ，２４ａ）を光学的に読取る上下マーク認識手段１４と、チップ２３、基板２４および共振器７の振幅を検出する振幅検出器３３と、上下マーク認識手段１４および振幅検出器３３を水平面内および上下方向に移動させる認識手段移動テーブル１５とを備えている。なお、上下マーク認識手段１４は、ミラーやプリズムで構成される、周知の２視野光学系レンズと、２視野光学系レンズを介してその上下に隔離して配置されたチップ２３および基板２４を撮像するＣＣＤカメラとを備えている（図示省略）。

搬送部３０は、チップ２３を搬送するチップ供給装置１６およびチップトレイ１７と、基板２４を搬送する基板搬送装置１８および基板搬送コンベア１９とを備えている。

制御装置３１は、ヘッド部２６を介してチップ２３および基板２４に加えられる加圧力や、振動子８へ印加される電圧および電流を調整してチップ２３および基板２４に加えられる超音波振動エネルギーの大きさなどを制御する。また、制御装置３１は、共振器部高さ検出手段３６によるヘッド部２６の高さ位置の検出信号に基づいて上下駆動機構２５を制御し、ヘッド部２６の図１中の矢印Ｚ方向の高さを調節する。また、制御装置３１は、接合装置１００全体の制御を行うための操作パネル（図示省略）を備えている。

（支持装置の構成）
支持装置４４の構成について、主に図３および図４を参照して説明する。図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、支持装置４４は、基部２０と、第１クランプ手段２１および第２クランプ手段２２とを備え、基部２０が共振器支持部６に固定されてることで支持装置４４は接合装置１００に配設される。

第１クランプ手段２１および第２クランプ手段２２は、それぞれ共振器７に当接する当接部材２１ａ，２２ａと、共振器７を当接部材２１ａ，２２ａに押圧する押圧部材２１ｂ，２２ｂとを備えている。なお、第１クランプ手段２１および第２クランプ手段２２の構成はほぼ同一であるため、以下では第１クランプ手段２１の構成の説明のみ行い、第２クランプ手段２２の構成の説明ついては、その構成の説明を省略する。

当接部材２１ａは、共振器７に設けられた第１被支持部４１の外周面の一部に確実に当接することができるように、鉄やステンレス（ＳＵＳ３０４）などの金属からなる板状の部材に、第１被支持部４１の外周面の一部の外形とほぼ一致する形状を有する凹状の当接部２１ｃが形成されたものであり、凹状の当接部２１ｃの開口側が基部２０とは反対方向を向くようにボルトなどの固定手段により基部２０に固定される。

押圧部材２１ｂは、当接部材２１ａと同じ材質の略Ｌ字形状の板状部材からなる本体部２１ｄを有し、本体部２１ｄの先端に、共振器７の第１被支持部４１の外周面に接触する押圧部２１ｅを有する緩衝構造部２１ｆが設けられている。この実施形態では、押圧部２１ｅは、共振器７に設けられた第１被支持部４１の外周面の一部に確実に接触して共振器７を押圧することができるように、押圧部材２１ｂの本体部２１ｄの先端側の内側の隅部が切り落とされることで、第１被支持部４１の外周面の一部の外形とほぼ一致する形状を有するように形成されている。

緩衝構造部２１ｆには、押圧部２１ｅを挟んだ両側から互い違いに押圧部２１ｅと略平行に形成されたスリット２１ｇが設けられることにより形成されたスプリング構造２１ｈが設けられており、スプリング構造２１ｈは、押圧部２１ｅにより共振器７の第１被支持部４１の外周面を押圧する方向にばね力を有している（図３（ｂ）参照）。

このように構成すると、第１被支持部４１が当接部材２１ａの当接部２１ｃに当接するように共振器７が配置された状態で、２つの押圧部材２１ｂを、それぞれの押圧部２１ｅが内側を向くように凹状の当接部２１ｃの開口の両側に配置することにより、それぞれの押圧部２１ｅを共振器７の第１被支持部４１に接触させて、共振器７を挟むように２つの押圧部材２１ｂを当接部材２１ａにボルト４３により固定すると、２つの押圧部２１ｅにより共振器７が当接部２１ｃに押圧されるため、第１被支持部４１が当接部２１ｃおよび２つの押圧部２１ｅにより３方向からクランプされて、共振器７が第１クランプ手段２１によりクランプ支持される（図４（ｂ）参照）。

なお、板状の部材により形成される当接部材２１ａおよび押圧部材２１ｂの厚みは、支持装置４４によりクランプ支持される共振器７の大きさや、共振器７に設けられる第１被支持部４１および第２被支持部４２の形状や幅に応じて、適宜、決定すればよい。

また、この実施形態では、共振器７に設けられた第１被支持部４１および第２被支持部４２は、共振器７が支持装置４４にクランプされて支持されたときに、保持手段４０の保持面とステージ１０の上面とがほぼ平行となるように、断面形状が多角（八角）形状に形成されている。したがって、共振器７の第１被支持部４１および第２被支持部４２を、支持装置４４によりクランプ支持するだけで、保持手段４０の保持面を、ステージ１０の上面に対向配置することができる。

このとき、共振器７の外周上に保持手段４０を複数設けると共に、共振器７を、ボルト４３を緩めることで共振器７の中心軸を回転の中心として回転可能に構成し、第１被支持部４１および第２被支持部４２の断面形状を、共振器７が支持装置４４にクランプ支持されたときに、いずれか一つの保持手段４０の保持面とステージ１０の上面とがほぼ平行となるように形成すれば、ボルト４３を緩めて、共振器７の中心軸を中心に共振器７を回転させることによって、例えば、保持手段４０の保持面が劣化した場合に、ステージ１０の上面に対向する保持面が劣化した保持手段４０を、簡単に他の保持手段４０に交換することができる。

また、支持装置４４の基部２０と共振器支持部６との連結部分に、一般的に使用される周知の倣い機構などの平面調整機構を設けることにより、支持装置４４に支持された共振器７の保持手段４０の保持面と、ステージ１０の上面との傾きをより精度よく一致させることができる。

（接合動作）
次に、接合装置１００における、チップ２３を基板２４の所定の位置に超音波振動により接合する接合動作の一例について説明する。

まず、接合対象物としてのチップ２３および被実装物としての基板２４の供給が行われる。チップ２３は、チップ供給装置１６によりチップトレイ１７から共振器７に取着された保持手段４０に供給されて吸着保持される。また、基板２４は、基板搬送装置１８により基板搬送コンベア１９からステージ１０に供給されて吸着保持される。

次に、それぞれの接合面が対向するように保持されたチップ２３と基板２４との間に上下マーク認識手段１４が認識手段移動テーブル１５により挿入されて、対向保持されたチップ２３および基板２４にそれぞれ設けられたアライメントマーク（金属バンプ２３ａ，２４ａ）の位置が上下マーク認識手段１４により検出される。そして、上下マーク認識手段１４により読取られたチップ２３および基板２４のアライメントマークの相対的な位置関係に基づいて、チップ２３の位置を基準としてステージテーブル１２が平行・回転移動されて基板２４の位置が調整されて、チップ２３と基板２４との相対的な位置調整が行われる。

続いて、チップ２３および基板２４の相対的な位置が整合された状態（金属バンプ２３ａ，２４ａの位置が合わされた状態）で、認識手段移動テーブル１５により上下マーク認識手段１４が退避されると共に、上下駆動機構２５によりヘッド部２６の下降が開始され、チップ２３と基板２４とが接近される。そして、チップ２３の金属バンプ２３ａと基板２４の金属バンプ２４ａとが接触することによる圧力センサ３２からの検出信号に基づき、チップ２３と基板２４とが共振器７およびステージ１０との間に挟持されたことが検出されると、所定の加圧力がチップ２３および基板２４に加えられると共に超音波振動が印加されて、金属バンプ２３ａ，２４ａどうしが接合される。

このとき、制御装置３１により、振動子８に印加される電流値および電圧値から導出される超音波振動エネルギー、共振器７の共振振幅、チップ２３および基板２４に対する加圧力などの監視と制御が行われる。なお、接合処理を終了するタイミングは、目的とされる接合面積で接合されるために必要な加圧力、超音波振動エネルギーおよび接合時間を予め求めておき、予め求めたそれぞれの値に達したときに接合処理を終了すればよい。

この実施形態では、一例として、振動子８の発信周波数は４０ｋＨｚに設定され、振動子８への印加電圧は０Ｖ〜１０Ｖの範囲内に設定されている。また、この実施形態では、一例として、チップ２３と基板２４との間の相対的な振動振幅の大きさが０．１μｍ〜０．５μｍ程度の振幅となるように構成されているが、相対的な振動振幅の大きさは、接合対象物および被実装物の種類（材質、機能など）や接触面積などに応じて適宜変更すればよい。

そして、チップ２３および基板２４の接合が終了して接合処理が完了すると共振器７によるチップ２３の吸着が解除され、ヘッド部２６が上方へ復帰移動される。最後に、チップ２３が実装された状態で、ステージ１０上に保持された基板２４が基板搬送装置１８により基板搬送コンベア１９へ排出されて一連の接合処理が終了する。なお、基板２４へ接合されるチップ２３の数は１つに限られず、複数のチップ２３を基板２４へ連続的に接合してもよい。

以上のように、この実施形態によれば、共振器７に当接部２１ｃが当接する当接部材２１ａと、共振器７を当接部材２１ａに押圧する押圧部材２１ｂとにクランプされることにより共振器７が支持されるが、押圧部材２１ｂは、該押圧部材２１ｂの本体部２１ｄに設けられた緩衝構造部２１ｆ（スプリング構造２１ｈ）の押圧部２１ｅが共振器７の第１および第２被支持部４１，４２に接触して該共振器７を押圧するため、支持装置４４に伝達される共振器７の振動は緩衝構造部２１ｆのスプリング構造２１ｈにより吸収され、支持装置４４に共振器７の振動が伝達するのが抑制されて、共振器７および支持装置４４が一体的に振動するのが防止されるため、従来のように、共振器７にフランジ構造やリブなどを形成する特殊な加工を施さなくとも、共振器７の任意の位置をクランプして該共振器７を固有振動数がずれないように支持することができる。

したがって、従来のように共振器７に特殊な加工を施さなくとも、第１および第２クランプ手段２１，２２が有する押圧部材２１ｂ，２２ｂが共振器７と接触する部分に緩衝構造部２１ｆを設けるだけで、固有振動数がずれないように共振器７をクランプ支持することができるため、共振器７の製造コストの大幅な削減を図ることができる。

ところで、従来では、超音波振動する共振器に直接接触して共振器をクランプ支持すると、共振器とクランプ手段との接触部分が摩擦により融着したり、共振器の振動伝達方向への振動により、共振器のクランプ手段との接触面が一方向に波打つため、クランプ手段に支持された共振器が振動伝達方向に移動し、クランプ手段による共振器の支持位置に位置ずれが生じたりするおそれがあるため、共振器に凸部やフランジ構造などの振動減衰構造を一体的に形成し、共振器の振動が十分に減衰された状態の当該凸部やフランジ構造をクランプすることにより共振器を支持することが当業者の技術常識であった。

しかしながら、上記したように、従来の技術常識を鑑みれば想到するのが困難であった、超音波振動する共振器を直接クランプして支持することがこの実施形態の最も大きな特徴である。このように構成すると、共振器に振動減衰構造としての凸部やフランジ構造を形成する必要がなくなるため、共振器設計の自由度を大幅に向上することができる。

また、押圧部材２１ｂ，２２ｂにスリット２１ｇを設けることで、共振器７を押圧する方向にばね力を有するスプリング構造２１ｈを緩衝構造部２１ｆに容易に形成することができるため実用的である。

また、接合装置１００において超音波振動により接合対象物と被実装物とを接合する際、図示省略されたヒータなどにより共振器７を加熱して接合対象物および被実装物を加熱する場合に、加熱された共振器７から支持装置４４に伝熱されて押圧部材２１ｂ，２２ｂが高温になっても、緩衝構造部２１ｆの構造による振動吸収機能は劣化することがないため、高温状態の共振器７を支持装置４４により支持した状態で、上記した接合動作を適正に実行することができる。

＜第２実施形態＞
この発明の第２実施形態について図５および図６を参照して説明する。図５は共振器の支持装置の第２実施形態を示す図である。図６は図５の共振器の支持装置の異なる状態を示す図である。この実施形態が上記した第１実施形態と異なる点は、図５に示すように、第１クランプ手段１２１がトグル機構２００を備える点である。その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号および相当符号を付すことにより、その構成および動作の説明は省略する。また、この実施形態では、第２クランプ手段は第１クランプ手段１２１と同一のトグル機構２００を備えるが、その構成および動作は第１クランプ手段１２１が備えるトグル機構２００の構成および動作と同一であるため、その構成および動作の説明は、第１クランプ手段１２１が備えるトグル機構２００の構成および動作を説明することにより省略する。

また、図５に示すように、支持装置１４４は、基部１２０に固定配置された当接部材１２１ａの両側にそれぞれほぼ同一の構成を有するトグル機構２００を備えており、以下では、一方のトグル機構２００の構成および動作の説明を行うことにより、他方のトグル機構２００の構成および動作については、同一符号を付すことにより、その構成および動作の説明は省略する。

トグル機構２００は、連結ピン２０１により軸支された当接部材１２１ａおよび押圧部材１２１ｂと、当接部材１２１ａおよび押圧部材１２１ｂを連結する連結部材２０２とにより形成されている。すなわち、押圧部材１２１ｂは、スリット１２１ｇが設けられることにより形成されたスプリング機構１２１ｈを有する緩衝構造部１２１ｆが、共振器７に接触して押圧するために内側に向けられて当接部材１２１ａに軸支されている。

また、連結部材２０２は、操作レバー２０３が設けられた第１連結体２０２ａおよび第２連結体２０２ｂの一端どうしが連結ピン２０２ｃにより軸支されて形成されており、第１連結体２０２ａの他端は、当接部材１２１ａが固定配置された基部１２０に連結ピン２０４により軸支され、第２連結体２０２ｂの他端は、押圧部材１２１ｂの緩衝構造部１２１ｆの外側部分に延設された連結片に連結ピン２０５により軸支されている。

このように構成すると、図５に示すアンロック状態において、当接部材１２１ａの当接部１２１ｃに当接するように共振器７が配置された状態で、操作レバー２０３が同図中の矢印方向に操作されてトグル機構２００がロック状態に切換えられると、図６に示すように、押圧部材１２１ｂの２つの押圧部１２１ｅにより共振器７が当接部１２１ｃに押圧されるため、共振器７が当接部１２１ｃおよび２つの押圧部２１ｅにより３方向からクランプされて、共振器７が第１クランプ手段１２１によりクランプ支持される。

このように構成すると、図６に示すロック状態において、操作レバー２０３が同図中の矢印方向に操作されてトグル機構２００がアンロック状態に切換えられると、図５に示すように、押圧部材１２１ｂの２つの押圧部１２１ｅによる共振器７の当接部１２１ｃへの押圧状態が解除されるため、第１クランプ手段１２１による共振器７の支持状態が解除されて、共振器７を支持装置１４４から取り外すことができる。

以上のように、この実施形態では、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができると共に、以下の効果を奏することができる。すなわち、当接部材１２１ａおよび押圧部材１２１ｂと、当接部材１２１ａおよび押圧部材１２１ｂを連結する連結部材２０２とにより形成されたトグル機構２００のロック状態において、当接部材１２１ａおよび押圧部材１２１ｂにより共振器７がクランプされるため、図３および図４に示す、当接部材２１ａおよび押圧部材２１ｂをボルト４３で固定することにより共振器７をクランプ支持する第１クランプ手段２１の構成と比較すると、図５および図６に示す、この実施形態の第１クランプ手段１２１では、簡単にワンタッチで共振器７をクランプ支持することができると共に、共振器７を支持装置１４４から取り外すことができる。

このとき、押圧部材１２１ｂの緩衝構造部１２１ｆが有するスプリング構造１２１ｈの押圧部１２１ｅが共振器７に接触して共振器７がクランプ支持されて、スプリング構造１２１ｈにより、共振器７の振動の支持装置１４４への伝達が抑制されるため、共振器７を第１クランプ手段１２１によりクランプ支持する際に、第１クランプ手段１２１による共振器７のクランプ位置に多少の位置ずれが生じても、共振器７は適正に所定の固有振動数で共振することができる。

また、第１クランプ手段１２１では、トグル機構２００がロック状態に移行することにより、スプリング構造１２１ｈの押圧部１２１ｅが共振器７に接触して共振器７がクランプ支持されるため、図３および図４に示す第１クランプ手段２１のように、ボルト４３の締め付け状態を調整することにより第１クランプ手段２１による共振器７のクランプ状態を微調整することができない。しかしながら、トグル機構２００がロック状態に移行してスプリング構造１２１ｈの押圧部１２１ｅが共振器７に接触する際に、スプリング構造１２１ｈが共振器７を押圧する方向に弾性変形することで共振器７のクランプ状態が微調整される。

したがって、トグル機構２００がロック状態に移行した際に第１クランプ手段１２１によりクランプされるべき対象物の設計上の大きさと、共振器７の第１クランプ手段１２１によりクランプされる部分の大きさとに多少の製造誤差が生じても、第１クランプ手段１２１により共振器７を適正にクランプ支持することができる。

また、図６に示すように、共振器７を支持した状態の支持装置１４４が上下駆動機構２５により下降する際に、操作レバー２０３の下方に固定配置される係止部材を有する冶具（図示省略）をさらに備えていてもよい。このように構成すると、支持装置１４４の下降に伴い、操作レバー２０３の下方に固定配置された係止部材が操作レバー２０３の下側に係止し、支持装置１４４をさらに下降させることにより、係止部材が係止した操作レバー２０３が図６中矢印方向に移動するため、支持装置１４４のロック状態を冶具により解除することができる。

また、冶具が有する係止部材が、図５に示すように、アンロック状態において、当接部１２１ｃに当接するように共振器７が配置された状態の支持装置１４４が上下駆動機構２５により上昇する際に、操作レバー２０３の上方に固定配置されるようにするとよい。このように構成すると、支持装置１４４の上昇に伴い、操作レバー２０３の上方に固定配置された係止部材が操作レバー２０３の上側に係止し、支持装置１４４をさらに上昇させることにより、係止部材が係止した操作レバー２０３が図５中矢印方向に移動するため、冶具により支持装置１４４を共振器７を支持した状態でロック状態とすることができる。したがって、このように構成された冶具を用いることにより、必要に応じて共振器７を簡単に自動で交換することができる。

＜第３実施形態＞
この発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。図７は共振器の支持装置の第３実施形態を示す図であって、（ａ）は要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。この実施形態が上記した第１および第２実施形態と異なる点は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、支持装置２４４の第１クランプ手段２２１が有する押圧部材２２１ｂの緩衝構造部２２１ｆが、空洞２２１ｇが設けられることにより形成された振動板構造２２１ｈを備えている点である。その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号および相当符号を付すことにより、その構成および動作の説明は省略する。

また、この実施形態では、第２クランプ手段は第１クランプ手段２２１と同一の振動板構造２２１ｈを備えるが、その構成および動作は第１クランプ手段２２１が備える振動板構造２２１ｈの構成および動作と同一であるため、その構成および動作の説明は、第１クランプ手段２２１が備える振動板構造２２１ｈの構成および動作を説明することにより省略する。以下では、第１クランプ手段２２１が有する２つの押圧部材２２１ｂのうち、一方の押圧部材２２１ｂの構成および動作の説明を行うことにより、他方の押圧部材２２１ｂの構成および動作については、その構成および動作の説明は省略する。

押圧部材２２１ｂは、上記した第１および第２実施形態と同様に、本体部２２１ｄの先端に、共振器７の第１被支持部４１の外周面に接触する押圧部２２１ｅを有する緩衝構造部２２１ｆが設けられている。

緩衝構造部２２１ｆには、本体部２２１ｄを構成する板状部材の両面側から互い違いに押圧部２２１ｅと略平行に形成された空洞２２１ｇが設けられることにより形成された振動板構造２２１ｈが設けられている。振動板構造２２１ｈは、空洞２２１ｇが押圧部２２１ｅと略平行に設けられることにより形成された振動板２２１ｉを有しており、振動板２２１ｉの振動面２２１ｊは、押圧部２２１ｅが共振器７を押圧する方向にほぼ直交して形成されている。

このように構成すると、押圧部材２２１ｂは、該押圧部材２２１ｂの本体部２２１ｄに設けられた緩衝構造部２２１ｆ（振動板構造２２１ｈ）の押圧部２２１ｅが共振器７の第１被支持部４１に接触して該共振器７を押圧するため、支持装置２４４に伝達される共振器７の振動は緩衝構造部２２１ｆの振動板構造２２１ｈにより吸収され、支持装置２４４への共振器７の振動の伝達が抑制されて、共振器７および支持装置２４４が一体的に振動するのが防止されるため、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、押圧部材２２１ｂに空洞２２１ｇを設けることで、振動面２２１ｊが共振器７を押圧する方向にほぼ直交して形成された振動板構造２２１ｈを、緩衝構造部２２１ｆに容易に形成することができるため実用的である。

＜第４実施形態＞
この発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。図８は共振器の支持装置の第４実施形態を示す図である。この実施形態が上記した第１実施形態と異なる点は、図８に示すように、支持装置４４の第１クランプ手段２１が有する当接部材２１ａに、送風口口３０１および排気口３０２を両端に有する通気穴３０３が設けられており、送風手段（図示省略）から送風口３０１に冷却用の空気が供給されて、供給された空気が排気口３０２から排気されることにより、第１クランプ手段２１が冷却される点である。また、この実施形態では、図示省略されたヒータ（本発明の「加熱手段」に相当）により共振器７が加熱されることにより、上記した接合動作において接合対象が加熱されるように構成されている。なお、第１クランプ手段２１に形成される送風口３０１および排気口３０２の位置や、通気穴３０３の第１クランプ手段２１への配設態様や配設数は、図８に示す例に限られるものではなく、第１クランプ手段２１の大きさや形状に応じて、適宜、通気穴３０３の第１クランプ手段２１への配設態様および配設数を変更すればよい。

また、その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことにより、その構成および動作の説明は省略する。また、この実施形態では、第２クランプ手段２２は第１クランプ手段２１と同一の通気穴３０３を備えるが、その構成および動作は第１クランプ手段２１が備える通気穴３０３の構成および動作と同一であるため、その構成および動作の説明は、第１クランプ手段２１が備える通気穴３０３の構成および動作を説明することにより省略する。

以上のように、送風手段および通気穴３０３により本発明の「冷却手段」が構成されており、第１クランプ手段２１は空冷されるが、液冷用の穴を当接部材２１ａに形成し、形成された液冷用の穴に冷却用の水や油などの液体を供給することにより、第１クランプ手段２１を液冷してもよい。また、ペルチェ素子などの冷却素子により第１クランプ手段２１を冷却してもよく、第１クランプ手段２１を確実に冷却できる手段であれば、本発明の「冷却手段」をどのように構成してもよい。

このように構成すると、ヒータなどの加熱手段により共振器７が加熱されたときに、冷却手段により第１クランプ手段２１を冷却することにより、加熱された共振器７から熱が伝導することで第１クランプ手段２１や基部２０が昇温するのを防止することができるため、加熱された共振器７の熱が接合装置１００の共振器支持部６に伝導するのを防止することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて上記した実施形態において説明した各構成をどのように組合わせてもよい。例えば、緩衝構造部２１ｆ、１２１ｆ、２２１ｆを、ウレタンゴムやシリコンゴム、樹脂などの弾性部材により形成してもよい。このように構成すると、緩衝構造部２１ｆ，１２１ｆ，２２１ｆが弾性部材により形成されることで、弾性部材の弾性により、より効率よく共振器７の振動がクランプ手段に伝達されるのを防止することができる。

また、緩衝構造部が備える緩衝構造としては上記した例に限るものではなく、ダイアフラム型のエアシリンダなどを緩衝構造部に設けてもよい。また、上記したスプリング構造２１ｈ、１２１ｈを形成するスリット２１ｇ、１２１ｇの形成数や、上記した振動板構造２２１ｈを形成する空洞２２１ｇの形成数は、上記した例に限られるものではなく、１つであってもよいし、３つ以上形成してもよく、要は、共振器７の振動の支持装置への伝達が確実に抑制されればよい。

また、共振器の形状、材質、大きさなどは、上記した例に限らず、どのようなものであってもよく、共振器の中心軸方向の長さは、共振器の共振周波数の一波長の長さに限らず、どのような長さであってもよい。また、支持装置４４，１４４，２４４による共振器の支持位置は、上記した例のように２箇所に限られず、例えば、共振周波数の半波長の長さを有する共振器を支持する際には、共振器の１箇所を支持するのみでもよく、共振器の長さや大きさに応じて、支持装置４４，１４４，２４４による共振器の支持位置の数を増やすなどして、適宜、変更すればよい。

また、クランプ手段が備える当接部材および押圧部材の個数は上記した例に限らず、それぞれ少なくとも１つあればよく、それぞれ２個以上設けてももちろんよい。

そして、共振器をクランプして支持するクランプ手段を備える共振器支持装置に本発明を広く適用することができる。

７…共振器
２１，１２１，２２１…第１クランプ手段
２２…第２クランプ手段
２１ａ，２２ａ，１２１ａ…当接部材
２１ｂ，２２ｂ，１２１ｂ，２２１ｂ…押圧部材
２１ｄ，２２１ｄ…本体部
２１ｆ，１２１ｆ，２２１ｆ…緩衝構造部
２１ｇ，１２１ｇ…スリット
２１ｈ，１２１ｈ…スプリング構造
４４，１４４，２４４…支持装置
２００…トグル機構
２０２…連結部材
２２１ｇ…空洞
２２１ｈ…振動板構造
２２１ｊ…振動面
３０１…送風口（冷却手段）
３０２…排気口（冷却手段）
３０３…通気穴（冷却手段）

Claims (6)

1. 共振器をクランプして支持するクランプ手段を備える共振器の支持装置において、
   前記クランプ手段は、
   前記共振器に当接する当接部材と、
   前記共振器を前記当接部材に押圧する押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、本体部と、前記本体部に設けられた緩衝構造部とを有し、前記緩衝構造部が前記共振器に接触して該共振器を押圧する
   ことを特徴とする共振器の支持装置。
2. 前記緩衝構造部は、前記押圧部材にスリットが設けられることにより形成されたスプリング構造を有し、前記スプリング構造は、前記共振器を押圧する方向にばね力を有することを特徴とする請求項１に記載の共振器の支持装置。
3. 前記緩衝構造部は、前記押圧部材に空洞が設けられることにより形成された振動板構造を有し、前記振動板構造の振動面は、前記共振器を押圧する方向にほぼ直交して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の共振器の支持装置。
4. 前記緩衝構造部は、弾性部材により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の共振器の支持装置。
5. 前記クランプ手段は、
   前記当接部材および前記押圧部材と、前記当接部材と前記押圧部材とを連結する連結部材とにより形成されたトグル機構をさらに備え、前記トグル機構のロック状態において、前記当接部材および前記押圧部材により前記共振器をクランプすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の共振器の支持装置。
6. 前記共振器を加熱する加熱手段と、前記クランプ手段を冷却する冷却手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の共振器の支持装置。

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