JP2016203251A - Metal joining method and metal joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロー付けのような接合強度が得られる金属接合方法及び金属接合構造体に関する。 The present invention relates to a metal bonding method and a metal bonding structure capable of obtaining bonding strength such as brazing.
図8を参照し、特許文献1の要約、段落0036、図2で開示された回路基板の電極部と半導体装置の電極部とを互いに接合する方法について説明する。図8に示したように、回路基板101の電極部としてのパッド102と半導体装置としての半導体チップ103の電極部としての半田バンプ104とが上下で重ね合わされ、回路基板101と半導体チップ103との間に不活性ガスを吹き込みつつ、回路基板101と半導体チップ103との少なくとも一方に超音波振動を印加してパッド102と半田バンプ104とを互いに仮接合した後、半田バンプ104をリフローしてパッド102と半田バンプ104とを互いに接合している。
With reference to FIG. 8, a method for joining the electrode portion of the circuit board and the electrode portion of the semiconductor device disclosed in the summary of
しかしながら、特許文献1で開示された方法では、超音波振動でパッド102と半田バンプ104とを互いに仮接合した後、半田バンプ104を300℃以上の熱でリフローしてパッド102と半田バンプ104とを互いに半田付けしているので、ロー付けのような接合強度を得ることができない。
However, in the method disclosed in
図9は、特許文献1で開示された発明を利用して回路基板の上に半導体装置をダイボンド(半導体チップの固定)する場合について説明する。図9に示したように、回路基板111の表面に設けられた固定用金属部112と半導体装置113の裏面に設けられた固定用金属部114とがそれらの間にシート状又はフィルム状又は板状の固形に構成された半田115を介在させて上下で重ね合わされ、回路基板111と半導体装置113との間に不活性ガスを吹き込みつつ、回路基板111と半導体装置113との少なくとも一方に超音波振動を印加して固定用金属部112,114と半田115とを互いに仮接合した後、半田115を300℃以上の熱でリフローして固定用金属部112,114と半田115とを互いに接合して、回路基板111の上に半導体装置113をダイボンドする。
FIG. 9 illustrates a case where a semiconductor device is die-bonded (fixed on a semiconductor chip) on a circuit board using the invention disclosed in
しかしながら、図9に記載した方法では、超音波振動で固定用金属部112,114と半田115とを互いに仮接合した後、半田115を300℃以上の熱でリフローして固定用金属部112,114と半田115とを互いに接合しているので、ロー付けのような接合強度を得ることができない。
However, in the method described in FIG. 9, the
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、ロー付けのような接合強度が得られる金属接合方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide a metal joining method capable of obtaining joining strength such as brazing.
本発明は、接合対象部材が複数個の金属部材の間に接合材を挟んだ構成であり、この接合対象部材の上下の一方又は両方に弾性部材が配置され、この接合対象部材と弾性部材とが上下方向で加圧された状態において共振器が共振器の一端部に取り付けられた振動子から伝達された音波振動又は超音波振動に共振して上記加圧される方向に直交する横方向に振動することにより複数個の金属部材どうしが接合材で互いに接合されることを特徴とする。 The present invention is a structure in which a bonding target member sandwiches a bonding material between a plurality of metal members, and elastic members are arranged on one or both of the upper and lower sides of the bonding target member. In a state in which the resonator is pressurized in the vertical direction, the resonator resonates with the sonic vibration or ultrasonic vibration transmitted from the vibrator attached to one end of the resonator, and in the transverse direction perpendicular to the pressurized direction. A plurality of metal members are bonded to each other with a bonding material by vibration.
本発明は、金属製の接合材が拡散し合金化して複数個の金属部材を互いに接合するので、複数個の金属部材と接合材との接合部分にロー付けのような接合強度を得ることができ、複数個の金属部材における接合材の側に金の層を設ける必要のない、金属接合方法及び金属接合構造体を提供することができる。 In the present invention, since the metal bonding material is diffused and alloyed to bond the plurality of metal members to each other, it is possible to obtain a bonding strength such as brazing at a joint portion between the plurality of metal members and the bonding material. In addition, it is possible to provide a metal bonding method and a metal bonding structure that do not require a gold layer on the bonding material side of the plurality of metal members.
図1乃至4を参照し、発明を実施するための形態1乃至4に係る金属接合方法に用いられる接合対象部材1について説明する。
With reference to FIG. 1 thru | or 4, the to-
図1に示した接合対象部材1は、複数個の金属部材2,3の間に金属製の接合材4を挟んだ構造になっている。
The joining
図2に示した接合対象部材1は、回路基板5の上面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成する金属部材2と半導体装置6の下面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成する金属部材3との間に接合材4を挟んだ構造であって、複数個の金属部材2,3の間に接合材4を挟んだ構造になっている。
The
図3に示した接合対象部材1は、複数個の金属部材2,3の間に接合材4を挟み、複数個の金属部材3,7の間に金属製の接合材8を挟んだ構造になっている。
3 has a structure in which a
図4に示した接合対象部材1は、ヒートシンクとしての金属部材2と回路基板5の下面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成する金属部材3との間に接合材4を挟み、回路基板5の上面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成する金属部材3と半導体装置6の下面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成する金属部材7との間に接合材8を挟んだ構造であって、複数個の金属部材2,3の間に接合材4を挟み、複数個の金属部材3,7の間に接合材8を挟んだ構造になっている。図2に示した回路基板5が金属部材3を上面としての一表面に備えた構造であるに対し、図4に示した回路基板5が金属部材3を上下面としての二表面に備えた構造であることが相違する。
The joining
図1,2に示した発明を実施するための形態1,2に係る金属接合方法は、大気中の常温の状態において、接合対象部材1と接合対象部材1の上下に配置された弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14の接合ツール部15とで上下方向より加圧され、接合ツール部15が共振器14の一端部に結合された振動子16から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し矢印17で示した横方向に振動することよって、接合材4の原子に激しい自由運動が発生し、ついには接合材4の原子が励起状態となり、金属部材2と接合材4との界面部分並びに金属部材3と接合材4との界面部分のそれぞれが拡散して合金になり、接合材4が溶けて金属部材2,3間を接合する。そして、金属部材2,3が接合材4で互いに接合された後、加圧部13による加圧が停止し、その停止状態が0.1から数秒程度保持される。その後、加圧部13と共振器14とによる上下方向からの加圧が解除され、金属接合構造体となった接合対象部材1と弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14との間から取り出され、接合対象部材1と弾性部材11,12とが互いに分離され、接合対象部材1に対する1回の接合動作が終了する。
The metal joining method according to
図3,4に示した発明を実施するための形態3,4に係る金属接合方法は、大気中の常温の状態において、接合対象部材1と接合対象部材1の上下に配置された弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14の接合ツール部15とで上下方向より加圧され、接合ツール部15が共振器14の一端部に結合された振動子16から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し矢印17で示した横方向に振動することよって、接合材4の原子に激しい自由運動が発生し、ついには接合材4,8の原子が励起状態となり、金属部材2と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材8との界面部分、金属部材7と接合材8との界面部分のそれぞれが拡散して合金になり、接合材4,8が溶けて金属部材2,3間及び金属部材3,7間のそれぞれを接合する。そして、金属部材2,3が接合材4で互いに接合され、金属部材3,7が接合材8で互いに接合された後、加圧部13による加圧が停止し、その停止状態が0.1から数秒程度保持される。その後、加圧部13と共振器14とによる上下方向からの加圧が解除され、金属接合構造体となった接合対象部材1と弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14との間から取り出され、接合対象部材1と弾性部材11,12とが互いに分離され、接合対象部材1に対する1回の接合動作が終了する。尚、弾性部材11,12は接合対象部材1の上下の一方に配置されても適用可能である。
3 and 4, the metal joining method according to
図1乃至4に示した金属接合方法において、弾性部材11,12は接合対象部材1に対する金属粒子励起焼結用弾性部材と概念でき、弾性部材11,12は互いに同じ材料により構成されても又は異なる材料により構成されても適用可能であり、弾性部材11,12は接合対象部材1の上下の一方に配置されても適用可能であり、弾性部材11が接合対象部材1及び接合ツール部15から分離された構成、弾性部材11が接合対象部材1又は接合ツール部15に固定された構成のいずれでも適用可能であり、弾性部材12が接合対象部材1及び加圧部13から分離された構成、弾性部材12が接合対象部材1又は加圧部13に固定された構成のいずれでも適用可能である。
In the metal bonding method shown in FIGS. 1 to 4, the
図1乃至4に示した金属接合方法において、接合に作用するエネルギーが発生する層(レイヤ)は、加圧部13と接合ツール部15とによる加圧力と接合ツール部15による振幅との相関関係で決まる。よって、図1乃至4に示した金属接合方法では、接合に作用するエネルギーが金属部材2と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材8との界面部分、金属部材7と接合材8との界面部分のそれぞれに集中するように、加圧部13と接合ツール部15とによる加圧力と接合ツール部15による振幅とを制御することにより、金属部材2と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材8との界面部分、金属部材7と接合材8との界面部分のそれぞれが加圧と振動エネルギーとを受けて拡散して合金になり、金属部材2,3が接合材4で互いに接合され、金属部材3,7が接合材8で互いに接合される。
In the metal bonding method shown in FIGS. 1 to 4, the layer in which energy acting on the bonding is generated has a correlation between the pressure applied by the pressurizing
図1乃至4で示した金属接合方法において、音波振動を用いれば、ブロックの金属部材3と分厚い金属部材2との接合が可能になるため、電気伝導体の接合のみならず、三次元的な機械構造体の接合が可能になる、又、超音波接合で不可能な大面積の接合が可能になる。
In the metal bonding method shown in FIGS. 1 to 4, if sonic vibration is used, the
図1乃至4で示した金属部材2,3,7は、アルミニウム、銅、金、銀、ニッケル等の金属、アルミニウム、銅、金、銀、ニッケル等の以外の金属の表面にアルミニウム、銅、金、銀、ニッケル等の被膜を設けた金属、同種又は異種の金属でも適用可能である。金属部材2,3,7の形としては、図1乃至4で示したような板状に限定されるものはなく、接合される部分が互いに重ねあわせられて弾性部材11,12を介して加圧部13と接合ツール部15とで挟まれる形状であれば適用可能である。加圧部13と接合ツール部15とが金属部材2,3,7の重ねわされた部分を挟む部分は、平面又は曲面であっても、金属部材2,3,7の重ねわされた部分を挟む部分を面状に挟むことができる形であれば、適用可能である。
The
図2,4に示した回路基板5としては、アルミナセラミックス基板に銅回路をDCB(Direct Copper Bond)法にて接合したDCB基板でも、セラミックス基板の表面にアルミニウム回路を有するDBA(Direct Bonded Aluminum)基板でも、可撓性及び弾性を有する合成樹脂部材の表面に電線を有するFPC(Flexible printed circuit)でも適用可能である。回路基板がFPCの場合は、FPCの合成樹脂部材が弾性部材11,12の一方として機能するので、当該弾性部材11,12の一方を省略することができる。尚、図4において、回路基板5としてDCB基板を用いた場合、ヒートシンクとしての銅製の金属部材2と回路基板5としてのDCB基板の下面としての一表面の側の銅回路としての金属部材3との間に半田を主成分とした接合材4を挟み、DCB基板の上面としての一表面の側のとしての金属部材3と半導体装置6の下面としての一表面に設けられた電気回路の一部を構成するニッケルからなる金属部材7との間に半田を主成分とした接合材8を挟み、このように構成された接合対象部材1と接合対象部材1の上下に配置された弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14の接合ツール部15とで上下方向より加圧され、接合ツール部15が共振器14の一端部に結合された振動子16から伝達された音波振動に共振し矢印17で示した横方向に振動し、金属部材2,3間が接合材4で接合され、金属部材3,7間が接合材4で接合される。又、図4において、回路基板5としてDBA基板を用いた場合、銅板製の金属部材2とDBA基板の下面としての一表面に設けられたアルミニウム回路としての金属部材3との間に錫を主成分とした接合材4を挟み、DBA基板の上面としての一表面に設けられたアルミニウム回路としての金属部材3と銅板製の金属部材7との間に錫を主成分とした接合材8とを挟み、このように構成された接合対象部材1と接合対象部材1の上下に配置された弾性部材11,12とが加圧部13と共振器14の接合ツール部15とで上下方向より加圧され、接合ツール部15が共振器14の一端部に結合された振動子16から伝達された音波振動に共振し矢印17で示した横方向に振動し、金属部材2,3間が接合材4で接合され、金属部材3,7間が接合材4で接合される。このDBA基板に接合された銅板製の一方の金属部材7の表面にバスバーと呼ばれる端子が図6,7に示した金属接合装置21で弾性部材11,12を用いないで音波振動又は超音波振動により接合される。
The
図1乃至4に示した接合材4,8としては、シート状又はフィルム状又は板状又は箔状の固形になった金属又はペースト状の金属の何れかで構成される。上記シート状又はフィルム状又は板状又は箔状の固形になった接合材4,8としては、溶解温度が金属部材2,3の溶解温度以下の、例えば、錫、半田、アルミニウム等が適用可能である。接合材4,8が錫を主成分とする場合は、錫の純度が鉛フリー半田における錫の純度よりも高く、例えば、99.9%以上の高純度であって、金属接合方法により接合された接合対象部材1をホットプレートで400℃まで昇温させて強度を確認し、バーナーにおける1000℃以上の火炎で炙った後に、ドライバー等の工具で接合対象部材1を突っついても、接合対象部材1がばらばらに剥がれないことが確認でき、ロー付けのような接合強度が得られていることが確認できた。例えば、図1乃至4に示した金属接合方法において、金属部材2,3の一方がニッケル、金属部材2,3の他方が銅であって、錫を主成分とした接合材4を挟んでニッケルと銅との接合対象部材1を作った場合、接合対象部材1の耐熱は750℃以上であることが確認できた。又、錫を主成分とする接合材4,8で接合される金属部材2,3,7としては、銅以外の金属部材及びニッケル以外の金属部材であっても適用可能であり、銅以外金属部材の表面に銅の層を設けた構成でも適用可能であり、ニッケル以外の金属部材の表面にニッケルの層を設けた構成でも適用可能である。
The
図1乃至4に示した接合材4,8が半田を主成分とした場合は、鉛フリー半田であって、例えば、錫と銀と銅からなる又は錫と銀と銅ニッケルからなるシート状又はフィルム状又は板状の固形に構成されている。図1乃至4に示した金属接合方法において、半田を主成分とした接合材4を挟んでニッケルと銅との接合対象部材1を作った場合、接合後の接合対象部材1をホットプレートで400℃まで昇温させて強度を確認し、バーナーにおける1000℃以上の火炎で炙った後に、ドライバー等の工具で接合対象部材1を突っついても、接合対象部材1がばらばらに剥がれないことが確認でき、ロー付けのような接合強度が得られていることが確認できた。半田とニッケルとの界面部分が加圧と振動エネルギーとを受けて拡散して合金になることで、ニッケルの半田の側に金の層が不要になり、銅を半田でフラックス無しの常温で接合できることが確認でき、銅とニッケルとを半田でフラックス無しの常温で接合できることが確認できた。
When the
図1、2に示した金属接合方法において、半田ベーストを挟んで銅と銅との2層構造の接合対象部材1を作った場合、一般的に半田の溶解温度220℃であるに対し、上記作った接合対象部材1の耐熱は400℃以上であることが確認できた。
In the metal joining method shown in FIGS. 1 and 2, when the joining
上記ペースト状になった接合材4,8としては、分散剤や希釈剤等の有機材と金・銀・銅・アルミニウム等の電気抵抗率の小さな金属粒子とからなり、粘性を有する半溶融状の有機材の中に金属粒子を内蔵した、金属ナノペースト又は金属マイクロペースト又は半田ペースト等である。ペースト状に構成された接合材4,8の場合は、接合材4,8が上記加圧と上記横方向の振動による摩擦とを受け、接合材4,8中の分散剤や希釈剤等の有機材が蒸発し、接合材4,8中の金・銀・銅・アルミニウム又は半田等の電気抵抗率の小さな金属粒子がインゴット層に変化し、このインゴット層となった接合材4,8の原子に激しい自由運動が発生し、ついには接合材4,8の原子が励起状態となる。よって、金属部材2と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材4との界面部分、金属部材3と接合材8との界面部分、金属部材7と接合材8との界面部分のそれぞれが拡散して合金になり、接合材4が溶けて金属部材2,3間を接合し、接合材8が溶けて金属部材3,7間を接合する。
The
図1乃至4で示した弾性部材11,12は、テフロン(登録商標)又はシリコーン樹脂等からなるシート状又はフィルム状又は板状に構成されている。弾性部材11,12としては、接合時の熱に対する耐熱性を有すれば、テフロン(登録商標)やシリコーン樹脂以外の合成樹脂又はエラストマー等の弾性部材でも適用可能である。又、弾性部材11,12は互いに同じ材料により構成されても又は異なる材料により構成されても適用可能である。弾性部材11,12は、接合対象部材1と加圧部13と接合ツール部15とから分離された構成、接合対象部材1又は加圧部13と接合ツール部15とに固定された構成のいずれでも適用可能である。又、接合対象部材1が接合ツール部15の上に搭載された弾性部材11の上に重ね合わされ、その接合対象部材1の上に弾性部材12が重ね合わされても、又は、接合対象部材1と弾性部材11,12とからなる積層状になった物体が接合ツール部15の上に搭載されても適用可能である。弾性部材11,12の一方を使用しなくても適用可能であるが、加圧により変形する可能性の有る側に弾性部材を配置すれば好適である。
The
図1乃至4で示した金属接合方法を10kHzから20kHzの範囲中の或る1つの周波数に固定された音波振動で実験し、接合された接合対象部材1を調べたところ、接合対象部材1に、熱による反りや歪みが無いこと、残留応力及びウィスカも無いこと、ボイドも無いこと、接合材4の厚みは数μmであること、金属部材2,3,7としてのアルミニウム、銅、金、銀、ニッケルの接合が可能であること、接合時間は数秒の短時間であること、接合対象部材1への荷重も低くでき、接合材4,8の大気中での常温接合が数秒で可能になること等を確認できた。それは、音波振動による音エネルギーが、金属部材2と接合材4との界面部分からなる接合部分、金属部材3と接合材4との界面部分からなる接合部分、金属部材3と接合材8との界面部分からなる接合部分、金属部材7と接合材8との界面部分からなる接合部分のそれぞれの狭い薄い領域で瞬間的に、原子が励起し熱を発生させながら何かの反応が促進されているからと考えられる。又、競合各社の仕上りは熱が全体に発生して焼けているが、上記音波振動による音エネルギーを利用した接合では焼けが発生せず、奇麗な仕上がりであった。又、超音波振動を利用した場合は、音波振動よりも接合時間が長くなるものの、金属部材2,3,7としてのアルミニウム、銅、金、銀、ニッケルの接合が可能であること、接合対象部材1への荷重も低くでき、その結果、残留応力の発生も防げることも確認できた。
The metal joining method shown in FIGS. 1 to 4 was experimented with a sound wave fixed at a certain frequency in the range of 10 kHz to 20 kHz, and the joined
又、図4に示した金属部材2,3,7の大きさは、次の数値に限定されるものではないが、図4に示した発明を実施するための形態4に係る金属接合方法に使用した大きさを例示すると、金属部材2は1辺が30mmで別の1辺が40mmの方形で厚みが2mm、金属部材3は1辺が15mmの方形で厚みが500μm、金属部材7は1辺が6mmの方形で厚みが100μmであった。又、1個のヒートシンクとしての金属部材2に対し複数個の回路基板5を接合し、1個の回路基板5に対し複数個の半導体装置6を接合しても適用可能である。
Further, the size of the
図5を参照し、発明を実施するための形態5に係る金属接合方法について説明する。図5に示した金属接合方法は、ステップ501に示した音波振動又は超音波振動による接合ステップと、ステップ502に示した接合後による加熱ステップとから構成される。ステップ501に示した音波振動又は超音波振動による接合ステップは、図1乃至4に示した音波振動又は超音波振動による金属接合方法で接合されて金属接合構造体となった接合対象部材1を使用可能であるが、図1に示した音波振動又は超音波振動による金属接合方法で接合されて金属接合構造体となった接合対象部材1を例示した。ステップ502に示した接合後による加熱ステップおいて、金属部材2,3と錫を主成分とした接合材3とから金属接合構造体となった接合対象部材1に対し、常温と260℃とを数回繰り返したヒートサイクル処理と、700℃以上に加速加熱処理とを行う。このステップ502に示した加熱ステップでのヒートサイクル処理が終了した接合対象部材1を調べたところ、ドライバー等の工具で金属部材2,3の一方又は両方を突っついても、金属部材2,3と錫を主成分とした接合材4とが互いに剥がれないことを確認でき、ロー付けのような接合強度が得られていることが確認できた。
With reference to FIG. 5, the metal joining method which concerns on the
次に、図6,7を参照し、図1乃至4に示した発明を実施するための形態1乃至4に係る金属接合方法に用いられる金属接合装置21について説明する。
Next, a
図6に示した発明を実施するための形態6としての金属接合装置21の装置躯体部22には、作業空間部23が設けられる。装置躯体部22の作業空間部23よりも下部には、支持具24が設けられる。支持具24は前後及び下方に貫通する支持空間部25の左右両側に支持部26を備えている。支持具24には共振器27が設置される。共振器27は、接合ツール部28と被支持部29とを備えた構成である。共振器27は、一端から他端までの長さが振動子30から伝達された音波振動又は超音波振動の共振周波数の少なくとも1波長を有する直線的な棒状になっている。共振器27の長さ方向の両端部及び中央部には、最大振動振幅点が位置する。共振器27の長さ方向の中央部おける最大振動振幅点の位置する外面部には、接合ツール部28が設けられる。
A working
接合ツール部28は、共振器27の外側面より突出して設けられた場合又は共振器27の外側面と同一面に設けられた場合又は共振器27の外側面より窪んで設けられた場合のいずれでも適用可能である。共振器27の接合ツール部28より長さ方向の両側に存在する最小振動振幅点に位置する外面部には、被支持部29が設けられる。
The
共振器27の一端部には、振動子30が取り付けられる。共振器27と振動子30との間には、図示のされていないブースターを設けることも適用可能である。支持具24には共振器27の長さ方向が矢印17で示した左右方向に向けられ、共振器27の被支持部29以外の部分が支持具24に接触しないように支持空間部25に配置され、被支持部29が支持部26に支持されることにより、共振器27が支持具24に設置される。
A
装置躯体部22の作業空間部23よりも上部には、加圧機構31が設けられる。加圧機構31の出力部材32は、装置躯体部22の上部から作業空間部23に配置される。出力部材32の作業空間部23に配置された下部は、加圧機構31の駆動によって、作業空間部23の内部を直線的に昇降する。出力部材32の作業空間部23に配置された下部には、受止部40が設けられる。
A
図6に示した金属接合装置21では、加圧機構31と出力部材32と受止部40とが図1乃至4に示した加圧部13に相当し、共振器27が図1乃至4に示した共振器14に相当し、接合ツール部28が図1乃至4に示した接合ツール部15に相当し、振動子30が図1乃至4に示した振動子16に相当する。接合対象部材1を音波振動で接合する場合には、接合対象部材1を超音波振動で接合する場合よりも、共振器14が大型で重くなるが、図5に示した金属接合装置21は、大型で重い共振器27を上下方向に移動しない構造になっているとともに、接合ツール部28の上面の面積を接合対象部材1を超音波振動で接合する場合よりも広く形成することができ、接合ツール部28の上面の面積を広く形成することにより、接合対象部材1を音波振動で接合する装置として好適である。
In the
図6に示した金属接合装置21を用いた金属接合方法について説明する。先ず、出力部材32が上昇位置に停止し、接合ツール部28と受止部40とが互いに接合対象部材1と弾性部材11,12とからなる積層状になった物体の挿入可能な空間を形成して上下方向で対向した状態になっている。その状態において、接合ツール部28の上には、接合対象部材1と弾性部材11,12とからなる積層状になった物体が搭載され後、加圧機構31が駆動し、出力部材32が下降するのに伴って、接合対象部材1と弾性部材11,12とが接合ツール部28と接合ツール部37とで上下から挟まれて加圧され、共振器27が振動子30から伝達された音波振動に共振し、接合ツール部28が矢印17で示した横方向に振動し、接合対象部材1における複数個の金属部材と接合材とが上記加圧と上記横方向の振動による振動エネルギーを受けて互いに接合される。
A metal bonding method using the
その後、加圧機構31が駆動し、出力部材32が上昇するのに伴って、受止部40が弾性部材12から離れ、弾性部材11,12と接合構造体となった接合対象部材1とが接合ツール部28の上に残される。この接合ツール部28の上に残された弾性部材11,12と接合対象部材1とが接合ツール部28から取り出され、弾性部材11,12と接合対象部材1とが互いに分離され、金属接合装置21による接合対象部材1に対する1回の接合動作が終了する。
Thereafter, as the
図7に示した発明を実施するための形態7に係る金属接合装置21について説明する。図7に示した金属接合装置21は、加圧機構31の作業空間部23に配置された下部に支持具33、支持空間部34、支持部35、共振器36、接合ツール部37、被支持部38,振動子39が設けられ、装置躯体部22の作業空間部23よりも下部に受止部40が設けられる。図7に示した金属接合装置21では、加圧機構31と出力部材32と受止部40とが図1乃至4に示した加圧部13に相当し、共振器27が図1,2に示した共振器14に相当し、接合ツール部37が図1乃至4に示した接合ツール部15に相当し、振動子39が図1乃至4に示した振動子16に相当する。又、接合対象部材1を超音波振動で接合する場合には、接合対象部材1を音波振動で接合する場合よりも、共振器14が小型で軽くなるが、図7に示した金属接合装置21は、小型で軽い共振器36を上下方向に移動する構造になっているので、接合対象部材1を超音波振動で接合する装置に適している。
A
図7に示した金属接合装置21を用いた金属接合方法について説明する。先ず、出力部材32が上昇位置に停止し、接合ツール部37と受止部40とが互いに接合対象部材1と弾性部材11,12とからなる積層状になった物体の挿入可能な空間を形成して上下方向で対向した状態になっている。その状態において、受止部40の上には、接合対象部材1と弾性部材11,12とからなる積層状になった物体が搭載され後、加圧機構31が駆動し、出力部材32が下降するのに伴って、接合対象部材1と弾性部材11,12とが接合ツール部37と受止部40とで上下から挟まれて加圧され、共振器36が振動子39から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し、接合ツール部37が矢印17で示した横方向に振動し、接合対象部材1における複数個の金属部材が上記加圧と上記横方向の振動による振動エネルギーを受けて互いに接合される。
A metal bonding method using the
その後、加圧機構31が駆動し、出力部材32が上昇するのに伴って、接合ツール部37が弾性部材12から離れ、弾性部材11,12と接合構造体となった接合対象部材1とが受止部40の上に残される。この受止部40の上に残された弾性部材11,12と接合対象部材1とが受止部40から取り出され、弾性部材11,12と接合対象部材1とが互いに分離され、金属接合装置21による接合対象部材1に対する1回の接合動作が終了する。
Thereafter, as the
1 接合対象部材
2 金属部材
3 金属部材
4 接合材
5 回路基板
6 半導体装置
7 金属部材
8 接合材
11 弾性部材
12 弾性部材
13 加圧部
14 共振器
15 接合ルーツ部
16 振動子
17 振動方向を示した矢印
21 金属接合装置
22 装置躯体
23 作業空間部
24 支持具
25 支持空間部
26 支持部
27 共振器
28 接合ツール部
29 被支持部
30 振動子
31 加圧機構
32 出力部材
33 支持具
34 支持空間部
35 支持部
36 共振器
37 接合ツール部
38 被支持部
39 振動子
40 受止部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
The joining target member has a configuration in which a joining material is sandwiched between a plurality of metal members, and an elastic member is disposed on one or both of the upper and lower sides of the joining target member, and the joining target member and the elastic member are arranged in the vertical direction. In the pressurized state, the resonator resonates with the sonic vibration or ultrasonic vibration transmitted from the vibrator attached to one end of the resonator and vibrates in the lateral direction perpendicular to the pressurized direction. A metal joining method, wherein a plurality of metal members are joined together with a joining material.
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Cited By (5)
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JP2019058910A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-18 | 株式会社アルテクス | Joining method |
WO2022092291A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 茂 佐藤 | Bonding method, bonded semiconductor device and semiconductor member |
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-
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018103204A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 株式会社アルテクス | Multilayer Foil Metal Joining Method |
JP2019058910A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-18 | 株式会社アルテクス | Joining method |
WO2022092291A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 茂 佐藤 | Bonding method, bonded semiconductor device and semiconductor member |
JPWO2022092291A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | ||
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