KR102397667B1 - 초음파 진동 접합 장치 - Google Patents

초음파 진동 접합 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102397667B1
KR102397667B1 KR1020207009721A KR20207009721A KR102397667B1 KR 102397667 B1 KR102397667 B1 KR 102397667B1 KR 1020207009721 A KR1020207009721 A KR 1020207009721A KR 20207009721 A KR20207009721 A KR 20207009721A KR 102397667 B1 KR102397667 B1 KR 102397667B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
pressing
ultrasonic bonding
lowering
bonding
Prior art date
Application number
KR1020207009721A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200044954A (ko
Inventor
요시히토 야마다
아키히로 이치노세
Original Assignee
도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Publication of KR20200044954A publication Critical patent/KR20200044954A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102397667B1 publication Critical patent/KR102397667B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67138—Apparatus for wiring semiconductor or solid state device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/746—Joining plastics material to non-plastics material to inorganic materials not provided for in groups B29C66/742 - B29C66/744
    • B29C66/7465—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H01L21/607—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation involving the application of mechanical vibrations, e.g. ultrasonic vibrations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/922—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9221—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force or the mechanical power

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은, 초음파 접합용 헤드부에 있어서의 하강 동작 및 가압 동작의 제어를 비교적 간단하게 행할 수 있는, 초음파 진동 접합 장치의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(6)에 연결되며, 초음파 접합용 헤드부(6)에 대해 가압하는 가압 동작을 실행하는 에어 실린더(4)와, 초음파 접합용 헤드부(6) 및 에어 실린더(4)를 일괄하여 하강시키는 하강 동작을 포함하는 승강 동작을 실행하는 승강용 서보 모터(2)를 서로 분리된 부품으로서 갖고 있다.

Description

초음파 진동 접합 장치
본 발명은, 가압식 초음파 진동 접합 장치에 관한 것이며, 예를 들어 얇은 기판 상에 도전성을 갖는 전극을 초음파 접합하는 경우에 적용되는, 초음파 진동 접합 장치에 관한 것이다.
종래, 박막계 태양 전지용 기판 상면에 집전용 전극선을 배치한 후, 기판에 전극선을 접합하는 공정에 있어서, 기판 상에 배치된 전극선에 압력을 가하면서 초음파를 인가하는 초음파 접합 처리를 실행하는 초음파 진동 접합 장치를 사용하고 있었다. 이와 같은 초음파 진동 접합 장치로서 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 가압식 초음파 진동 접합 장치가 있다.
도 9는 종래의 가압식 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 9에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 수평 방향(X 방향)으로 이동 가능한 1헤드 주행 프레임(81)에 있어서, XZ 평면을 갖는 측면에 승강·가압용 서보 모터(82)가 고정된다.
나사축(21)의 상단(+Z 방향)은 승강·가압용 서보 모터(82)에 설치되고, 나사축(21)의 하단은, 도시하지 않은 너트를 통해 승강·가압용 슬라이더(83)에 접속되는 양태로, 승강·가압용 슬라이더(83)에 설치된다.
이와 같은 구성에 있어서, 승강·가압용 서보 모터(82)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시키면, 승강·가압용 슬라이더(83)를 하방(-Z 방향)으로 이동시키는 하강 동작을 행할 수 있다.
한편, 승강·가압용 서보 모터(82)에 의해 나사축(21)을 제2 회전 방향(제1 회전 방향과 반대의 회전 방향)으로 회전시키면, 승강·가압용 슬라이더(83)를 상방(+Z 방향)으로 이동시키는 상승 동작을 행할 수 있다.
승강·가압용 슬라이더(83)의 하부에 초음파 접합용 헤드부(86)가 설치된다. 초음파 접합용 헤드부(86)는 헤드 형성 방향(Y 방향)으로 연장되어 형성되며, 선단부에 초음파 접합부(16a)를 갖고 있다.
초음파 접합용 헤드부(86)는, 초음파 접합부(16a)로부터 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
또한, 승강·가압용 슬라이더(83)는, 그 상부에 압력 센서(87)를 갖고 있다. 압력 센서(87)로서는 예를 들어 변형 게이지가 생각된다. 압력 센서(87)는, 초음파 접합용 헤드부(86)가, 기판 상에 배치되는 전극선 등의 접합 대상물을 압박하는 가압용 압박력을 측정 압력값으로서 검출할 수 있다.
이와 같이, 초음파 접합용 헤드부(86)는 승강·가압용 슬라이더(83)에 고정되어 있기 때문에, 승강·가압용 서보 모터(82)는 초음파 접합용 헤드부(86)를 동작 대상으로 하여 승강 동작(상승 동작+하강 동작)과 가압 동작을 행할 수 있다.
즉, 초음파 접합부(16a)가 접합 대상물과 접촉하고 있지 않은 접합부 무접촉 기간에 있어서, 승강·가압용 서보 모터(82)는 초음파 접합용 헤드부(86)에 대한 승강 동작을 행하고, 초음파 접합부(16a)가 접합 대상물과 접촉하고 있는 접합부 접촉 기간에 있어서, 승강·가압용 서보 모터(82)는 초음파 접합용 헤드부(86)에 대한 가압 동작을 행한다.
상술한 승강·가압용 서보 모터(82)의 하강 동작 및 상승 동작, 그리고 초음파 접합용 헤드부(86)의 초음파 진동 동작은, 도시하지 않은 제어부의 제어 하에서 실행된다.
이와 같은 구성의 종래의 초음파 진동 접합 장치는, 제어부의 제어 하에서 이하의 스텝 1 내지 스텝 4가 실행된다.
스텝 1: 초음파 접합용 헤드부(86)의 초음파 접합부(16a)가 상기 접합 대상물의 인가부의 상방에 위치하도록 배치한다.
스텝 2: 승강·가압용 서보 모터(82)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시켜, 승강·가압용 슬라이더(83) 및 초음파 접합용 헤드부(86)를 하방으로 이동시키는 하강 동작을 실행시킨다.
스텝 3: 압력 센서(87)에 의해 접합 대상물의 인가부에 초음파 접합용 헤드부(86)의 초음파 접합부(16a)의 하방 선단부가 접촉하는 접합부 접촉 상태가 검출되면, 초음파 접합용 헤드부(86)에 의한 가압용 압박력이 원하는 압력값이 되도록 승강·가압용 서보 모터(82)의 구동 내용을 제어한다.
스텝 4: 압력 센서(87)에 의해 가압용 압박력이 원하는 압력값이 된 것이 인식되면, 초음파 접합용 헤드부(86)에 초음파 진동 동작을 실행시킨다.
또한, 스텝 3에 있어서, 압력 센서(87)에 의해 검출된 측정 압력값이 "0"으로부터 상승함으로써, 상기 접합부 접촉 상태를 검출할 수 있다.
또한, 스텝 4에 있어서, 압력 센서(87)에 의해 검출된 측정 압력값이 원하는 압력값을 나타낼 때, 가압용 압박력이 원하는 압력값이 되었음을 인식할 수 있다.
상기 접합부 접촉 상태로 된 후에는, 초음파 접합용 헤드부(86)의 초음파 접합부(16a)에 의해, 접합 대상물은 가압용 압박력으로 가압되게 된다.
일본 특허 공개 제2011-9261호 공보
이와 같이, 종래의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(86)의 승강 동작(상승 동작 및 하강 동작)과, 초음파 접합용 헤드부(86)에 가압용 압박력을 부여하는 가압 동작을, 동일한 승강·가압용 서보 모터(82)를 구동시킴으로써 행하고 있었다.
이 때문에, 승강·가압용 서보 모터(82)의 구동 제어가 비교적 곤란해지는 문제점이 있었다. 구체적으로는, 압력 센서(87)를 사용하여, 상기 접합부 접촉 상태의 유무를 검출하는 처리(스텝 3), 및, 가압용 압박력이 원하는 압력값이 된 것을 검출하는 처리(스텝 4)가 필요해진다. 이와 같이, 종래의 초음파 진동 접합 장치는, 압력 센서(87)를 사용한 2종류의 검출 처리를 행하는 만큼, 승강·가압용 서보 모터(82)의 구동 제어가 곤란해지는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 초음파 접합용 헤드부에 있어서의 하강 동작 및 가압 동작의 제어를 비교적 간단하게 행할 수 있는, 초음파 진동 접합 장치의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 있어서의 초음파 진동 접합 장치는, 접합 대상물을 적재하는 테이블과, 초음파 접합부로부터 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 동작을 실행하는 초음파 접합용 헤드부와, 상기 초음파 접합용 헤드부에 연결되며, 상기 초음파 접합용 헤드부에 대해 상기 테이블측을 향하여 가압하는 가압 동작을 실행하는 가압 기구와, 상기 초음파 접합용 헤드부 및 상기 가압 기구를 일괄하여 하강시키는 하강 동작을 실행하는 하강 기구와, 상기 초음파 접합용 헤드부에 의한 상기 초음파 진동 동작, 상기 가압 기구에 의한 상기 가압 동작 및 상기 하강 기구에 의한 상기 하강 동작을 제어하는 제어 동작을 실행하는 제어부를 더 구비한다.
청구항 1에 기재된 본원 발명인 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부에 대해 가압용 압박력을 부여하는 가압 동작을 실행하는 가압 기구와, 초음파 접합용 헤드부를 하강시키는 하강 동작을 실행하는 하강 기구를 갖고 있기 때문에, 초음파 접합용 헤드부를 동작 대상으로 한 하강 동작 및 가압 동작을 각각 개별로 실행할 수 있다.
그 결과, 본원 발명의 초음파 진동 접합 장치는, 제어부의 제어 하에서 하강 동작 및 가압 동작을 비교적 간단하게 실행하여, 접합 대상물에 대한 초음파 접합 처리를 행할 수 있다.
또한, 가압 기구는 초음파 접합용 헤드부를 하강시키는 기능을 필요로 하지 않기 때문에, 항상 일정한 가압용 압박력으로 가압 동작을 실행할 수 있다. 이 때문에, 가압 기구는, 가압용 압박력을 측정하는 압력 센서를 마련하지 않고, 정밀도가 높은 가압용 압박력으로 설정할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1인 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 2는 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치의 구조의 일부를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 1에서 도시한 에어 실린더의 내부 상태를 모식적으로 도시하는 설명도(첫째)이다.
도 5는 도 1에서 도시한 에어 실린더의 내부 상태를 모식적으로 도시하는 설명도(둘째)이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2인 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 7은 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 8은 접합 대상물의 구체적 구성을 도시하는 설명도이다.
도 9는 종래의 가압식 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 10은 3개의 초음파 접합용 헤드부를 갖는, 종래의 가압식 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
<실시 형태 1>
(기본 구성)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1인 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 2는 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치의 구조의 일부를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 1 및 도 2 각각에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다. 도 1은 XZ 평면으로부터 본 정면도에 상당하고, 도 2는 YZ 평면으로부터 본 측면도에 상당한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수평 방향(X 방향)으로 이동 가능한 1헤드 주행 프레임(1)에 있어서, XZ 평면을 갖는 측면에 승강용 서보 모터(2)가 고정된다.
나사축(21)의 상단(+Z 방향)은 승강용 서보 모터(2)에 설치되고, 나사축(21)의 하단은, 도시하지 않은 너트를 통해 승강용 슬라이더(3)에 접속되는 양태로, 승강용 슬라이더(3)에 설치된다.
이와 같은 구성에 있어서, 승강용 서보 모터(2)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시키면, 승강용 슬라이더(3)를 하방(-Z 방향)으로 이동시키는 하강 동작을 행할 수 있다.
한편, 승강용 서보 모터(2)에 의해 나사축(21)을 제2 회전 방향(제1 회전 방향과 반대의 회전 방향)으로 회전시키면, 승강용 슬라이더(3)를 상방(+Z 방향)으로 이동시키는 상승 동작을 행할 수 있다.
이와 같이, 승강용 서보 모터(2)는, 상술한 하강 동작을 행하는 하강 기구와, 상술한 상승 동작을 행하는 상승 기구를 겸한 승강 기구로서 기능한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 승강용 슬라이더(3)의 XZ 평면을 갖는 측면에 에어 실린더(4)가 직접 설치된다.
에어 실린더(4)의 피스톤 로드(23)의 선단부에 가압용 슬라이더(5)가 연결된다. 또한, 에어 실린더(4)는 내부에 후에 상세하게 설명하는 위치 검출부(7)를 갖고 있다.
그리고, 가압용 슬라이더(5)의 하방 영역에 초음파 접합용 헤드부(6)가 설치된다. 초음파 접합용 헤드부(6)는, 초음파 혼(16) 및 초음파 진동자(17)를 주요 구성부로서 포함하고 있고, 초음파 혼(16)의 선단 부분이 초음파 접합부(16a)로 되어 있다.
초음파 접합용 헤드부(6)는, 초음파 진동자(17) 및 초음파 혼(16)의 순으로 헤드 형성 방향(Y 방향)으로 연장되어 형성되고, 초음파 혼(16)의 선단부에 초음파 접합부(16a)를 갖고 있다.
초음파 접합용 헤드부(6)는, 초음파 진동자(17)에 초음파 진동 UV를 발생시키고, 초음파 혼(16)을 통해 초음파 접합부(16a)에 초음파 진동 UV를 전달함으로써, 초음파 접합부(16a)로부터 초음파 진동을 접합 대상물의 인가부에 인가하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
또한, 접합 대상물로서는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 테이블(30) 상에 적재된 유리 기판(31)과, 유리 기판(31)의 상면 상에 배치된 선형 전극(33)이 생각된다. 전극(33)의 상면의 소정 개소가 인가부가 되고, 초음파 접합용 헤드부(6)에 의한 초음파 진동 동작에 의해, 전극(33)의 인가부에서, 전극(33)과 유리 기판(31)의 초음파 접합을 도모할 수 있다. 또한, 유리 기판(31)은 태양 전지 패널 등이 기판으로서 사용할 수 있다.
(제어부)
도 3은 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는 제어부(15)를 더 갖고 있다. 제어부(15)는 승강용 서보 모터(2), 에어 실린더(4), 초음파 접합용 헤드부(6) 내의 초음파 진동자(17) 및 구동부(19)의 구동을 제어하는 제어 동작을 실행한다.
또한, 구동부(19)는 1헤드 주행 프레임(1)을 수평 방향으로 이동시키는 이동 처리를 실행하고, 초음파 진동자(17)는 초음파 혼(16)을 통해 초음파 접합부(16a)에 초음파 진동 UV를 부여하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
제어부(15)는, 승강용 서보 모터(2)의 구동을 제어함으로써, 승강용 서보 모터(2)에 의한 -Z 방향으로의 압박력 F1을 제어할 수 있고, 에어 실린더(4)를 제어함으로써, -Z 방향으로의 압박력 F2를 제어할 수 있다. 이때, 압박력 F1 및 F2는 「F1>F2」의 관계를 만족시킨다.
초음파 접합용 헤드부(6)는, 가압용 슬라이더(5), 피스톤 로드(23), 및 에어 실린더(4)를 통해 승강용 슬라이더(3)와 연결되어 있다. 이 때문에, 승강용 서보 모터(2)의 구동에 의해 실행되는 하강 동작 시에 발생하는 -Z 방향의 압박력 F1은, 초음파 접합용 헤드부(6)를 동작 대상으로 한 하강 동작에 있어서의 하강용 압박력이 된다.
초음파 접합용 헤드부(6)는, 가압용 슬라이더(5) 및 피스톤 로드(23)를 통해 에어 실린더(4)와 연결되어 있다. 이 때문에, 에어 실린더(4)의 피스톤 로드(23)에 전달되는 -Z 방향의 압박력 F2는, 테이블(30)측을 향하여 초음파 접합용 헤드부(6)에 부여되는 가압용 압박력이 된다. 이와 같이, 가압용 압박력은 에어 실린더(4)의 피스톤 로드(23)로부터 초음파 접합용 헤드부(6)에 부여된다.
제어부(15)는, 구동부(19)를 제어함으로써 1헤드 주행 프레임(1)의 수평 방향을 따른 이동 처리를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(15)는, 초음파 진동자(17)를 제어하여 초음파 접합용 헤드부(6)의 초음파 진동 동작을 제어할 수 있다.
이와 같은 구성의 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 제어부(15)의 제어 하에서 이하의 스텝 S1 내지 S4를 포함하는 초음파 접합 처리를 실행할 수 있다. 즉, 제어부(15)는 스텝 S1 내지 S4를 포함하는 제어 동작을 실행하고 있다.
스텝 S1: 초음파 접합용 헤드부(6)의 초음파 접합부(16a)가 상기 접합 대상물의 인가부의 상방에 위치하도록 배치한다.
스텝 S2: 에어 실린더(4)에 압박력 F2로 가압 동작을 실행시킨다.
스텝 S3: 승강용 서보 모터(2)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시켜, 승강용 슬라이더(3), 에어 실린더(4), 가압용 슬라이더(5) 및 초음파 접합용 헤드부(6)를 하방으로 이동시키는 하강 동작을 실행시킨다. 하강 동작은 압박력 F1로 실행된다.
또한, 압박력 F1 및 압박력 F2는 미리 설정되어 있고, 초음파 접합 처리의 실행 중에 있어서, 압박력 F1 및 압박력 F2는, 「F1>F2」를 만족시키고, 또한, 각각 일정한 압력값이 되도록 제어된다.
스텝 S4: 위치 검출부(7)에 의해, 접합 대상물의 인가부에 초음파 접합용 헤드부(6)의 초음파 접합부(16a)의 하방 선단부가 접촉하는 접합부 접촉 상태가 검출되면, 초음파 접합용 헤드부(6)에 초음파 진동 동작을 실행시킨다.
이와 같이, 제어부(15)는, 스텝 S4에 있어서, 상기 접합부 접촉 상태의 인식을 트리거로 하여, 초음파 접합용 헤드부(6)에 초음파 진동 처리를 실행시키고 있다.
도 4 및 도 5는 에어 실린더(4)의 내부 상태를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 4는 접합부 무접촉 기간의 상황, 도 5는 접합부 접촉 상태 후의 상황을 도시하고 있다. 도 4 및 도 5 각각에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 접합부 무접촉 기간에는, 에어 실린더(4)는 승강용 서보 모터(2)로부터 압박력 F1로 하강되면서, 에어 실린더(4) 자신에 의한 압박력 F2의 가압 동작이 가능한 상태로 되어 있다. 이때, 초음파 접합부(16a)는 접속 대상물과 접촉하고 있지 않기 때문에, 에어 실린더(4)의 하방의 소정 위치에서 피스톤(25)의 위치가 고정된다.
따라서, 에어 실린더(4)의 측면에 마련된 위치 검출부(7)에 의해, 피스톤(25)이 상기 소정 위치에 존재하는 것이 검출된 기간이 접합부 무접촉 기간이 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 접합부 접촉 상태로 된 후에는 초음파 접합부(16a)의 하방 선단부가 접합 대상물과 맞닿기 때문에, 에어 실린더(4)는 하강하지 않고 정지한다.
이때, 압박력 F1>압박력 F2이기 때문에, 이 압력차(F1-F2)에 의해 피스톤(25)이 소정 위치로부터 상승한다.
따라서, 에어 실린더(4)의 측면에 마련된 위치 검출부(7)에 의해, 피스톤(25)이 상기 소정 위치로부터 상승한 것이 검출되면, 접합부 접촉 상태로 되었음을 인식할 수 있다.
(효과)
이와 같이, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 에어 실린더(4) 내에 있어서의 피스톤(25)의 높이 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 위치가, 소정 위치인지 소정 위치보다 높은 위치에 있는지를 검출 가능한 위치 검출부(7)를 마련함으로써, 스텝 S3의 실행 후에 있어서 상기 접합부 접촉 상태의 유무를 신속하게, 또한 정확하게 인식할 수 있다.
그 결과, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 스텝 S4에 있어서, 상기 접합부 접촉 상태의 인식을 트리거로 하여 초음파 진동 동작을 실행함으로써, 접합 대상물의 인가부에 있어서의 초음파 접합 처리를 완료할 수 있기 때문에, 초음파 접합 처리에 요하는 동작 시간의 단축화를 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 에어 실린더(4) 내에 위치 검출부(7)를 마련한다는 비교적 간단한 구성으로 상기 접합부 접촉 상태의 유무를 정확하게 검출할 수 있다.
따라서, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 종래의 초음파 진동 접합 장치와 같이 압력 센서를 사용하여 상기 접합부 접촉 상태의 유무를 검출할 필요는 없다.
또한, 위치 검출부(7)는, 에어 실린더(4) 내에 일반적으로 구비되어 있어, 압력 센서 등에 비해 비교적 저렴하게 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(6)에 대해, 가압용 압박력인 압박력 F2를 부여하는 가압 동작을 실행하는 가압 기구인 에어 실린더(4)와, 초음파 접합용 헤드부(6)를 하강시키는 하강 동작을 실행하는 하강 기구로서 기능하는 승강용 서보 모터(2)를 서로 분리된 부품으로서 갖고 있다.
이 때문에, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(6)를 동작 대상으로 한 하강 동작 및 가압 동작 각각의 실행을 개별로 제어할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 하강 동작 및 가압 동작 각각의 실행을 개별로 제어할 수 있기 때문에, 제어부(15)의 제어 하에서 초음파 접합용 헤드부(6)를 동작 대상으로 한 하강 동작 및 가압 동작을 비교적 간단하게 실행하여, 접합 대상물에 대한 초음파 접합 처리를 행할 수 있다.
또한, 접합 대상물로서는, 전술한 바와 같이, 유리 기판(31)과, 유리 기판(31) 상에 배치되는 전극(33)이 상정된다.
또한, 에어 실린더(4)는 초음파 접합용 헤드부(6)를 하강시키는 기능을 필요로 하지 않기 때문에, 초음파 접합 처리의 개시 당초부터 항상 일정한 압박력 F2로 가압 동작을 실행할 수 있다. 이 때문에, 원하는 압력값이 되도록, 압박력 F2를 미리 설정해 둘 수 있다. 따라서, 에어 실린더(4)는, 압력 센서를 별도로 마련하지 않고, 압박력 F2의 압력값을 고정밀도로 원하는 압력값으로 설정할 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치는, 가압 기구로서 에어 실린더(4)를 채용함으로써, 비교적 저렴하게 가압 기구를 구성할 수 있다.
<실시 형태 2>
(기본 구성)
도 6은 본 발명의 실시 형태 2인 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 6에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 수평 방향(X 방향)으로 이동 가능한 3헤드 주행 프레임(11)에 있어서, XZ 평면을 갖는 측면에 승강용 서보 모터(2X)가 고정된다.
나사축(21)의 상단(+Z 방향)은 승강용 서보 모터(2X)에 설치되고, 나사축(21)의 하단은, 도시하지 않은 너트를 통해 공통 승강용 슬라이더(13)에 접속되는 양태로, 공통 승강용 슬라이더(13)에 설치된다.
이와 같은 구성에 있어서, 승강용 서보 모터(2X)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시키면, 공통 승강용 슬라이더(13)를 하방(-Z 방향)으로 이동시키는 하강 동작을 행할 수 있다.
한편, 승강용 서보 모터(2X)에 의해 나사축(21)을 제2 회전 방향(제1 회전 방향과 반대의 회전 방향)으로 회전시키면, 공통 승강용 슬라이더(13)를 상방(+Z 방향)으로 이동시키는 상승 동작을 행할 수 있다.
이와 같이, 승강용 서보 모터(2X)는, 상술한 하강 동작을 행하는 하강 기구와, 상술한 상승 동작을 행하는 상승 기구를 겸한 승강 기구로서 기능한다.
공통 승강용 슬라이더(13)의 XZ 평면을 갖는 측면에 3개의 에어 실린더(41 내지 43)가 설치된다.
3개의 에어 실린더(41 내지 43)에 대응하여 3개의 가압용 슬라이더(51 내지 53)가 마련되고, 에어 실린더(4i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 피스톤 로드(23)의 선단부에 가압용 슬라이더(5i)가 연결된다. 또한, 에어 실린더(41 내지 43)는 각각 내부에 위치 검출부(7)를 갖고 있다. 또한, (i=1 내지 3 중 어느 것)은, 정확하게는, (i=1 내지 3 중, 임의의 어느 것)을 의미한다.
3개의 가압용 슬라이더(51 내지 53)에 대응하여 3개의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)가 마련되고, 가압용 슬라이더(5i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 하방 영역에 초음파 접합용 헤드부(6i)가 설치된다. 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)는, 각각, 실시 형태 1의 초음파 접합용 헤드부(6)와 마찬가지로, 초음파 혼(16)(초음파 접합부(16a)) 및 초음파 진동자(17)를 주요 구성부로서 포함하고 있다.
초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)는 각각, 초음파 진동자(17) 및 초음파 혼(16)의 순으로 헤드 형성 방향(Y 방향)으로 연장되어 형성되고, 선단부에 초음파 접합부(16a)를 갖고 있다.
초음파 접합용 헤드부(61)의 초음파 접합부(16a), 초음파 접합용 헤드부(62)의 초음파 접합부(16a), 및 초음파 접합용 헤드부(63)의 초음파 접합부(16a)는, X 방향을 따라서 간격 d6마다 균등하게 배치된다.
초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)는, 각각 초음파 진동자(17)에 초음파 진동 UV를 발생시키고, 초음파 혼(16)을 통해 초음파 접합부(16a)에 초음파 진동 UV를 전달함으로써, 초음파 접합부(16a)로부터 초음파 진동을 접합 대상물의 인가부에 인가하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
(제어부)
도 7은 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 실시 형태 2에 있어서, 제어부(15X)는, 승강용 서보 모터(2X), 에어 실린더(41 내지 43), 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63) 각각 내의 초음파 진동자(17) 및 구동부(19X)의 구동을 제어하는 제어 동작을 실행하고 있다.
또한, 구동부(19X)는 3헤드 주행 프레임(11)을 수평 방향으로 이동시키는 이동 처리를 실행한다. 또한, 초음파 접합용 헤드부(6i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 초음파 진동자(17)는 초음파 혼(16)을 통해 초음파 접합부(16a)에 초음파 진동 UV를 부여하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
제어부(15X)는, 승강용 서보 모터(2X)의 구동을 제어함으로써, 승강용 서보 모터(2X)에 의한 -Z 방향으로의 압박력 F1을 제어할 수 있고, 에어 실린더(41 내지 43) 각각을 제어함으로써, 에어 실린더(41 내지 43) 각각의 -Z 방향으로의 압박력 F2(F21 내지 F23)를 제어할 수 있다. 압박력 F1 및 F2는 「F1>F2」의 관계를 만족시킨다.
초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)는, 가압용 슬라이더(51 내지 53), 에어 실린더(41 내지 43)의 피스톤 로드(23), 및 에어 실린더(41 내지 43)를 통해 공통 승강용 슬라이더(13)와 연결되어 있다. 이 때문에, 승강용 서보 모터(2X)의 구동에 의해 실행되는 하강 동작 시에 발생하는 -Z 방향의 압박력 F1은, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)에 공통의 하강 동작에 있어서의 하강용 압박력이 된다.
초음파 접합용 헤드부(6i)(i=1 내지 3 중 어느 것)는, 가압용 슬라이더(5i) 및 에어 실린더(4i)의 피스톤 로드(23)를 통해 에어 실린더(4i)와 연결되어 있기 때문에, 압박력 F2i는, 에어 실린더(4i)에 의해 초음파 접합용 헤드부(6i)에 부여되는 가압용 압박력이 된다. 또한, 압박력 F21 내지 F23은 「F21=F22=F23(=F2)」을 만족시키도록 설정된다.
제어부(15X)는, 구동부(19X)를 제어함으로써 3헤드 주행 프레임(11)의 수평 방향을 따른 이동 처리를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(15X)는, 초음파 접합용 헤드부(6i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 초음파 진동자(17)를 제어하여 초음파 접합용 헤드부(6i)의 초음파 진동 동작을 제어할 수 있다.
이와 같은 구성의 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 제어부(15X)의 제어 하에서 이하의 스텝 S11 내지 S14를 포함하는 초음파 접합 처리를 실행할 수 있다. 즉, 제어부(15X)는 스텝 S11 내지 S14를 포함하는 제어 동작을 실행하고 있다.
스텝 S11: 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)의 초음파 접합부(16a)가, 3개의 상기 접합 대상물의 인가부의 상방에 위치하도록 배치한다.
스텝 S12: 에어 실린더(41 내지 43)에 압박력 F21 내지 F23으로 가압 동작을 실행시킨다.
스텝 S13: 승강용 서보 모터(2X)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시켜, 공통 승강용 슬라이더(13), 에어 실린더(41 내지 43), 가압용 슬라이더(51 내지 53) 및 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 일괄하여 하방으로 이동시키는 복수 일괄 하강 동작을 실행시킨다. 이때, 승강용 서보 모터(2X)는 -Z 방향의 압력값이 압박력 F1이 되도록 제어된다.
스텝 S14: 에어 실린더(4i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 위치 검출부(7)에 의해, 접합 대상물의 인가부에 초음파 접합용 헤드부(6i)의 초음파 접합부(16a)의 하방 선단부가 접촉하는 접합부 접촉 상태의 유무가 검출된다. 그리고, 모든 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)에 있어서 접합부 접촉 상태가 검출되는 전체 접합부 접촉 상태가 인식되면, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63) 각각에 초음파 진동 동작을 실행시킨다.
에어 실린더(4i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 측면에 마련된 위치 검출부(7)에 의해, 실시 형태 1과 마찬가지로, 에어 실린더(4i) 내의 피스톤(25)이 상기 소정 위치로부터 상승한 것이 검출되면, 초음파 접합용 헤드부(6i)에 관한 접합부 접촉 상태를 인식할 수 있다.
따라서, 에어 실린더(41 내지 43)의 모든 위치 검출부(7)가 접합부 접촉 상태를 검출하면, 제어부(15X)는 전체 접합부 접촉 상태를 인식할 수 있다.
(효과)
이와 같이, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 에어 실린더(41 내지 43) 각각에 위치 검출부(7)를 마련함으로써, 스텝 S13의 실행 후에 있어서 상기 전체 접합부 접촉 상태를 신속하게, 또한 정확하게 인식할 수 있다.
그 결과, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 스텝 S14에 있어서, 상기 전체 접합부 접촉 상태의 인식을 트리거로 하여 초음파 진동 처리를 실행함으로써, 3개소의 접합 대상물의 인가부에 있어서의 초음파 접합을 신속하게 행하여, 동작 시간의 단축을 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 에어 실린더(41 내지 43) 내에 위치 검출부(7)를 마련한다는 비교적 간단한 구성으로 상기 전체 접합부 접촉 상태의 인식을 정확하게 행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)에 대해 가압용 압박력인 압박력 F21 내지 F23을 부여하는 가압 동작을 실행하는 가압 기구인 에어 실린더(41 내지 43)와, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 일체적으로 하강시키는 복수 일괄 하강 동작을 실행하는 하강 기구로서 기능하는 승강용 서보 모터(2X)를 서로 분리된 부품으로서 갖고 있다.
이 때문에, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 동작 대상으로 한 하강 동작 및 가압 동작 각각의 실행을 개별로 제어할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 하강 동작 및 가압 동작을 각각 개별로 실행할 수 있기 때문에, 제어부(15X)의 제어 하에서 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 동작 대상으로 한 하강 동작 및 가압 동작을 비교적 간단하게 실행하여, 접합 대상물에 대한 초음파 접합 처리를 행할 수 있다.
또한, 에어 실린더(41 내지 43)는 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 하강시키는 기능을 필요로 하지 않기 때문에, 항상 일정한 압박력 F21 내지 F23으로 가압 동작을 실행할 수 있다. 이 때문에, 원하는 압력값이 되도록, 압박력 F21 내지 F23을 미리 설정해 둘 수 있다. 따라서, 에어 실린더(41 내지 43)는 각각, 압력 센서를 별도로 마련하지 않고, 압박력 F21 내지 F23 각각을 원하는 압력값으로 정확하게 설정할 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 가압 기구로서 에어 실린더(41 내지 43)를 채용함으로써, 비교적 저렴하게 가압 기구를 구성할 수 있다.
게다가, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는 이하의 특징을 갖고 있다. 실시 형태 2는, 승강 기구인 승강용 서보 모터(2X)를 하나로 억제하면서, 복수의 가압 기구로서, 3개의 에어 실린더(41 내지 43)를 갖고 있다. 에어 실린더(41 내지 43)는, 복수의 초음파 접합용 헤드부인 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)에 대응하여 마련된다.
따라서, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 1단위의 승강용 서보 모터(2X)가 실행하는 하강 동작에 의해, 3개의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63) 및 3개의 에어 실린더(41 내지 43)에 대해 일괄하여 복수 일괄 하강 동작을 실행할 수 있다.
이 때문에, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 승강용 서보 모터(2X)의 수를 증가시키지 않는 비교적 소규모의 구성으로 3개의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 갖는 구성을 실현할 수 있다.
이하, 상기 효과에 대하여 상세하게 설명한다. 도 10은 3개의 초음파 접합용 헤드부를 갖는, 종래의 가압식 초음파 진동 접합 장치의 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 10에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 수평 방향(X 방향)으로 이동 가능한 3헤드 주행 프레임(91)에 있어서, XZ 평면을 갖는 측면에 3개의 승강·가압용 서보 모터(821 내지 823)가 고정된다. 그리고, 승강·가압용 서보 모터(821 내지 823)에 대응하여 승강·가압용 슬라이더(831 내지 833)가 마련된다.
나사축(21)의 상단(+Z 방향)은 승강·가압용 서보 모터(82i)(i=1 내지 3 중 어느 것)에 설치되고, 나사축(21)의 하단은, 도시하지 않은 너트를 통해 승강·가압용 슬라이더(83i)에 접속되는 양태로, 승강·가압용 슬라이더(83i)에 설치된다.
이와 같은 구성에 있어서, 승강·가압용 서보 모터(82i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시키면, 승강·가압용 슬라이더(83i)를 하방(-Z 방향)으로 이동시키는 하강 동작을 행할 수 있다.
한편, 승강·가압용 서보 모터(82i)에 의해 나사축(21)을 제2 회전 방향(제1 회전 방향과 반대의 회전 방향)으로 회전시키면, 승강·가압용 슬라이더(83i)(i=1 내지 3 중 어느 것)를 상방(+Z 방향)으로 이동시키는 상승 동작을 행할 수 있다. 승강·가압용 슬라이더(831 내지 833)에 대응하여 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863)가 마련된다.
승강·가압용 슬라이더(83i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 하부에 초음파 접합용 헤드부(86i)가 설치된다. 초음파 접합용 헤드부(86i)는 헤드 형성 방향(Y 방향)으로 연장되어 형성되며, 선단부에 초음파 접합부(16a)를 갖고 있다.
초음파 접합용 헤드부(861 내지 863)는 각각, 초음파 접합부(16a)로부터 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 동작을 실행한다.
또한, 승강·가압용 슬라이더(831 내지 833)는 상부에 압력 센서(871 내지 873)를 갖고 있다. 압력 센서(871 내지 873)로서는 예를 들어 변형 게이지가 생각된다. 압력 센서(87i)(i=1 내지 3 중 어느 것)는, 초음파 접합용 헤드부(86i)가 접합 대상물을 압박하는 가압용 압박력을 측정 압력값으로서 검출할 수 있다.
상술한 승강·가압용 서보 모터(821 내지 823) 각각의 하강 동작 및 상승 동작, 그리고 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863) 각각의 초음파 진동 동작은, 도시하지 않은 제어부의 제어 하에서 실행된다.
이와 같은 구성의 종래의 초음파 진동 접합 장치는, 제어부의 제어 하에서 이하의 스텝 11 내지 스텝 14가 실행된다.
스텝 11: 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863)의 초음파 접합부(16a)가 3개의 상기 접합 대상물의 인가부의 상방에 위치하도록 배치한다.
스텝 12: 승강·가압용 서보 모터(82i)(i=1 내지 3 중 어느 것)의 구동에 의해 나사축(21)을 제1 회전 방향으로 회전시켜, 승강·가압용 슬라이더(83i) 및 초음파 접합용 헤드부(86i)를 하방으로 이동시키는 하강 동작을 실행시킨다.
스텝 13: 압력 센서(87i)(i=1 내지 3 중 어느 것)에 의해, 접합 대상물의 인가부에 초음파 접합용 헤드부(86i)의 초음파 접합부(16a)가 접촉하는 접합부 접촉 상태의 유무가 검출되면, 초음파 접합용 헤드부(86i)에 의한 가압용 압박력이 원하는 압력값이 되도록 승강·가압용 서보 모터(82i)의 구동 내용을 제어한다.
스텝 14: 승강·가압용 서보 모터(821 내지 823)의 가압용 압박력이 모두 원하는 압력값이 된 것을 확인한 후, 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863) 각각에 초음파 진동 동작을 실행시킨다.
이와 같이, 종래의 초음파 진동 접합 장치에서는, 3개의 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863)를 마련하는 경우, 초음파 접합용 헤드부(861 내지 863)에 대응하여 3개의 승강·가압용 서보 모터(821 내지 823)를 마련할 필요가 있었다.
한편, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치에서는, 가압 기구(에어 실린더(41 내지 43)와 승강 기구(승강용 서보 모터(2X))를 분리하여 마련하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 3개의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 마련해도, 승강 기구로서 1단위의 승강용 서보 모터(2X)로 억제하고, 가압 기구로서 에어 실린더의 수만 증가시키는 양태로 구성할 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 복수의 초음파 접합용 헤드부로서 3개의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 갖고 있기 때문에, 단일 초음파 접합용 헤드부를 갖는 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치에 비해, 접합 대상물의 인가부가 복수 존재하는 경우, 복수의 인가부 모두에 대한 초음파 접합 처리를 조기에 완료할 수 있다.
이하, 이 점을 상세하게 설명한다. 도 8은 접합 대상물의 구체적 구성을 도시하는 설명도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 유리 기판(31)의 상면 상에 X 방향을 따라서 2개의 선형 전극(33)이 배치된다. 2개의 전극(33)에 있어서 복수의 인가부인 복수의 초음파 인가 영역(35)이 설정된다. 복수의 초음파 인가 영역(35)은 X 방향을 따라서 간격 d35로 균등하게 마련된다.
여기서, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63) 간의 형성 간격 d6과 복수의 초음파 인가 영역(35) 간의 간격 d35 사이에 「d6=3·d35」의 관계가 성립한다고 가정한다.
이 경우, 상술한 스텝 S11에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 초음파 접합용 헤드부(61)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P1의 상방, 초음파 접합용 헤드부(62)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P2의 상방, 초음파 접합용 헤드부(63)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P3의 상방에 위치하도록 배치한다.
인가 위치 P1, P2 및 P3은, 3개의 초음파 인가 영역(35)마다의 간격으로 배치되는 인가 위치이기 때문에, 인가 위치 P1 내지 P2, P2 내지 P3 간은 각각 형성 간격 d6이 된다.
그 후, 상술한 스텝 S12 내지 S14를 실행함으로써, 스텝 S11 내지 S14를 포함하는 1회의 초음파 접합 처리에 의해, 3개소의 초음파 인가 영역(35)(인가 위치 P1 내지 P3)에 대해 유리 기판(31)과 전극(33)의 초음파 접합을 행할 수 있다.
다음 초음파 접합 처리 시, 승강용 서보 모터(2X)를 구동하여 상승 동작을 행하여, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 상승시켜 전체 접합부 접촉 상태로부터 개방한다. 그 후, 새롭게 실행되는 스텝 S11에 있어서, 구동부(19X)를 제어하여 3헤드 주행 프레임(11)을 +X 방향을 따라서 간격 d35만큼, 이동시킨다.
그렇게 하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 초음파 접합용 헤드부(61)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P11의 상방, 초음파 접합용 헤드부(62)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P12의 상방, 초음파 접합용 헤드부(63)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P13의 상방에 위치하도록 배치된다.
그 후, 상술한 스텝 S12 내지 S14를 실행함으로써, 스텝 S11 내지 S14를 포함하는 2회째의 초음파 접합 처리에 의해, 3개소의 초음파 인가 영역(35)(인가 위치 P11 내지 P13)에 대해 유리 기판(31)과 전극(33)의 초음파 접합을 행할 수 있다.
또한, 다음 초음파 접합 처리 시, 승강용 서보 모터(2X)를 구동하여 상승 동작을 행하여, 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 상승시켜 전체 접합부 접촉 상태로부터 개방한다. 그 후, 새롭게 실행되는 스텝 S11에 있어서, 3헤드 주행 프레임(11)을 +X 방향을 따라서 간격 d35만큼, 이동시킨다.
그렇게 하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 초음파 접합용 헤드부(61)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P21의 상방, 초음파 접합용 헤드부(62)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P22의 상방, 초음파 접합용 헤드부(63)의 초음파 접합부(16a)가 인가 위치 P23의 상방에 위치하도록 배치된다.
그 후, 상술한 스텝 S12 내지 S14를 실행함으로써, 스텝 S11 내지 S14를 포함하는 3회째의 초음파 접합 처리에 의해, 3개소의 초음파 인가 영역(35)(인가 위치 P21 내지 P23)에 대해 유리 기판(31)과 전극(33)의 초음파 접합을 행할 수 있다.
그 결과, 3회의 초음파 접합 처리에 의해, 간격 d35로 연속하여 마련된 9개소의 초음파 인가 영역(35)에 대해 유리 기판(31)과 전극(33)의 초음파 접합을 행할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 승강 기구인 승강용 서보 모터(2X)를 1단위로 억제한 비교적 간단하고 저렴한 구성으로, 실시 형태 1의 초음파 진동 접합 장치에 비해, 실질적으로 3배의 속도로 초음파 접합 처리를 실행할 수 있는 효과를 발휘한다.
그 결과, 실시 형태 2의 초음파 진동 접합 장치는, 접합 대상물에 대해 모든 초음파 접합 처리가 완료되는 택트 타임의 단축화를 도모할 수 있다.
<기타>
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일없이 상정될 수 있는 것으로 이해된다.
1: 1헤드 주행 프레임
2, 2X: 승강용 서보 모터
3: 승강용 슬라이더
4, 41 내지 43: 에어 실린더
5, 51 내지 53: 가압용 슬라이더
6, 61 내지 63: 초음파 접합용 헤드부
7: 위치 검출부
11: 3헤드 주행 프레임
13: 공통 승강용 슬라이더
16: 초음파 혼
16a: 초음파 접합부
17: 초음파 진동자
30: 테이블
31: 유리 기판
33: 전극

Claims (6)

  1. 접합 대상물(31, 33)을 적재하는 테이블(30)과,
    초음파 접합부(16a)로부터 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 동작을 실행하는 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)와,
    상기 초음파 접합용 헤드부에 연결되며, 상기 초음파 접합용 헤드부에 대해 상기 테이블측을 향하여 가압하는 가압 동작을 실행하는 가압 기구(41 내지 43)와,
    상기 초음파 접합용 헤드부 및 상기 가압 기구를 일괄하여 하강시키는 하강 동작을 실행하는 하강 기구(2X)와,
    상기 초음파 접합용 헤드부에 의한 상기 초음파 진동 동작, 상기 가압 기구에 의한 상기 가압 동작 및 상기 하강 기구에 의한 상기 하강 동작을 제어하는 제어 동작을 실행하는 제어부(15)를 구비하고,
    상기 초음파 접합용 헤드부는 복수의 초음파 접합용 헤드부(61 내지 63)를 포함하고,
    상기 가압 기구는, 상기 복수의 초음파 접합용 헤드부에 대응하여 마련되는, 복수의 가압 기구(41 내지 43)를 포함하고, 상기 복수의 가압 기구는 각각 상기 복수의 초음파 접합용 헤드부 중 대응하는 초음파 접합용 헤드부에 대하여 상기 가압 동작을 실행하고,
    상기 하강 기구(2X)가 실행하는 상기 하강 동작은, 상기 복수의 초음파 접합용 헤드부 및 상기 복수의 가압 기구를 일괄하여 하강시키는 복수 일괄 하강 동작을 포함하는, 초음파 진동 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 기구는 에어 실린더를 포함하고, 상기 에어 실린더는 피스톤 로드를 통해 상기 초음파 접합용 헤드부에 연결되고,
    상기 에어 실린더의 피스톤 로드로부터 상기 초음파 접합용 헤드부에 가압용 압박력이 부여되는, 초음파 진동 접합 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하강 기구는 하강용 압박력(F1)으로 상기 하강 동작을 실행하고,
    상기 가압 기구는 상기 가압용 압박력(F2, F21 내지 F23)으로 상기 가압 동작을 실행하고,
    상기 하강용 압박력은 상기 가압용 압박력보다도 커지도록 설정되고,
    상기 제어부가 실행하는 상기 제어 동작은,
    (a) 상기 초음파 접합용 헤드부의 상기 초음파 접합부가 상기 접합 대상물의 인가부의 상방에 위치하도록 배치하는 스텝과,
    (b) 상기 가압 기구에 상기 가압 동작을 실행시키는 스텝과,
    (c) 상기 하강 기구에 상기 하강 동작을 실행시키는 스텝과,
    (d) 상기 접합 대상물의 인가부에 상기 초음파 접합부가 접촉하는 접합부 접촉 상태의 인식을 트리거로 하여, 상기 초음파 접합용 헤드부에 상기 초음파 진동 동작을 실행시키는 스텝을 포함하는, 초음파 진동 접합 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어 실린더는, 내부의 피스톤의 위치를 검지하는 위치 검출부(7)를 더 갖는 초음파 진동 접합 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 대상물은,
    유리 기판(31)과,
    상기 유리 기판 상에 배치되는 전극(33)을 포함하는, 초음파 진동 접합 장치.
  6. 삭제
KR1020207009721A 2018-09-20 2018-09-20 초음파 진동 접합 장치 KR102397667B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/034713 WO2020059061A1 (ja) 2018-09-20 2018-09-20 超音波振動接合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200044954A KR20200044954A (ko) 2020-04-29
KR102397667B1 true KR102397667B1 (ko) 2022-05-16

Family

ID=69887024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207009721A KR102397667B1 (ko) 2018-09-20 2018-09-20 초음파 진동 접합 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11214017B2 (ko)
EP (1) EP3654368A4 (ko)
JP (1) JP6763090B1 (ko)
KR (1) KR102397667B1 (ko)
CN (1) CN111201591B (ko)
AU (1) AU2018422116B2 (ko)
TW (1) TWI741293B (ko)
WO (1) WO2020059061A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114178671A (zh) * 2021-12-21 2022-03-15 上海骄成超声波技术股份有限公司 一种晶体管超声波焊接方法及焊接装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352523B1 (ko) * 1999-06-16 2002-09-12 가부시키가이샤 아루테쿠스 초음파진동 접합장치
JP2006086345A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Murata Mfg Co Ltd 超音波接合方法および超音波接合装置
JP2007141972A (ja) 2005-11-15 2007-06-07 Bondtech Inc 加圧方法およびこの方法を用いた接合方法並びにこの接合方法により作成されるデバイス並びに加圧装置およびこの装置を用いた接合装置
JP2009246185A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Toray Eng Co Ltd 超音波接合装置および超音波接合方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA775779B (en) * 1976-10-08 1978-05-30 Ex Cell O Corp Carton sealing method and apparatus
DE29713448U1 (de) * 1997-07-29 1997-10-23 Spaichingen Gmbh Maschf Vorrichtung zur Ultraschallbearbeitung von Werkstücken
DE20019000U1 (de) * 2000-11-08 2001-01-18 Spaichingen Gmbh Maschf Vorrichtung zur Ultraschallbearbeitung von Werkstücken
JP5275917B2 (ja) 2009-06-23 2013-08-28 東芝三菱電機産業システム株式会社 加圧式超音波振動接合方法および加圧式超音波振動接合装置
JP5476891B2 (ja) * 2009-09-29 2014-04-23 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 超音波フリップチップ実装方法および超音波実装装置
DE102014112675B4 (de) * 2013-09-06 2021-06-10 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Ultraschall-Schweißsystem, Ultraschall-Schweißverfahren und computerlesbare Speichervorrichtung zur adaptiven Prozesssteuerung mithilfe eines Soll-Kinematikprofils beim Zusammenschweissen von mehreren polymeren Werkstücken
CN105172128B (zh) * 2015-08-28 2018-02-09 武汉泰宇汽车零部件有限公司 多焊头超声波焊接机
KR102100067B1 (ko) * 2015-09-29 2020-04-10 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 초음파 진동 접합 장치
CN108000909B (zh) * 2017-12-13 2024-02-09 广州明森科技股份有限公司 一种非接触智能卡制造生产线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352523B1 (ko) * 1999-06-16 2002-09-12 가부시키가이샤 아루테쿠스 초음파진동 접합장치
JP2006086345A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Murata Mfg Co Ltd 超音波接合方法および超音波接合装置
JP2007141972A (ja) 2005-11-15 2007-06-07 Bondtech Inc 加圧方法およびこの方法を用いた接合方法並びにこの接合方法により作成されるデバイス並びに加圧装置およびこの装置を用いた接合装置
JP2009246185A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Toray Eng Co Ltd 超音波接合装置および超音波接合方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6763090B1 (ja) 2020-09-30
US20200156328A1 (en) 2020-05-21
WO2020059061A1 (ja) 2020-03-26
EP3654368A4 (en) 2021-03-17
AU2018422116A1 (en) 2020-04-09
KR20200044954A (ko) 2020-04-29
CN111201591B (zh) 2023-02-21
CN111201591A (zh) 2020-05-26
AU2018422116A9 (en) 2021-05-13
JPWO2020059061A1 (ja) 2020-12-17
TW202012087A (zh) 2020-04-01
AU2018422116B2 (en) 2021-05-27
TWI741293B (zh) 2021-10-01
EP3654368A1 (en) 2020-05-20
US11214017B2 (en) 2022-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7331208B2 (en) Die cushion controller
KR102201628B1 (ko) 위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치
KR101825272B1 (ko) 서보프레스, 제어방법 및 프로그램을 격납한 기록매체
JP2006225042A (ja) 加工ステーション
KR102397667B1 (ko) 초음파 진동 접합 장치
JP2012174822A (ja) マウンタ装置の加圧制御ヘッド
JP3685615B2 (ja) 直動型プレスの振動成形方法
JP5002229B2 (ja) 型締め装置
JP6537308B2 (ja) サーボプレス、制御方法およびプログラム
CN105909624B (zh) 一种电液混合伺服系统
JPH04100697A (ja) プレス装置
KR102363722B1 (ko) 초음파 접합 방법
JP3791995B2 (ja) 直動型プレスの絞り成形加工制御装置及びその方法
CN207403218U (zh) 一种左右活动工作台同步移动的液压机
JP3418264B2 (ja) リードフレームのディプレス加工装置およびその制御方法
JP3821550B2 (ja) サーボプレスの金型保護装置及びその方法
JP4444671B2 (ja) プレスブレーキによる折曲げ加工方法及びプレスブレーキ
JP3887610B2 (ja) インナーリードボンディング装置
JPH11291100A (ja) サーボプレスの金型プリロードセッティング装置
JP2001252798A (ja) サーボプレスの下死点探査装置
CN110901079A (zh) 夹紧机构、焊接机、夹紧力的控制方法及装置
JP2002001596A (ja) サーボプレスの下死点探査装置
JP6035755B2 (ja) プレス加工方法
JP2003025040A (ja) トランスファ装置の原点確認装置
JPH06297525A (ja) 竪形型締装置のレベリング制御装置およびその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant