(57)【要約】【課題】金属接合部に超音波振動を集中して印加することができる技術を提供する。【解決手段】両基板１０，２０は、両金属接合部１１，２１が当接した状態で両基板１０，２０の肉薄の段部１２，２２の形成部分を重ねて配置され、段部１２，２２の形成部分において、ヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２２が挟持され加圧された状態で超音波振動が印加されて両金属接合部１１，２１が接続される。したがって、両基板１０，２０の肉薄部分においてヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２１が挟持されることにより、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面と金属接合部１１，２１との間に介在する基板１０，２０の厚みが薄いので、基板１０，２０の肉薄部分に超音波振動が分散するのを防止でき、金属接合部１１，２１に超音波振動を集中して印加することができる。【選択図】図１
2014072270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、
前記超音波振動を印加する工程の前に、
前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分を他の部分よりも肉薄に形成する工程と、
前記第１の基板の肉薄部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程と
を含むことを特徴とする接続方法。
【請求項２】
第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、
前記超音波振動を印加する工程の前に、
前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分に、前記第１の金属接合部が露出する第１の貫通穴を形成する工程と、
前記第１の貫通穴に前記第１の押圧体を挿入して前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程と
を含むことを特徴とする接続方法。
【請求項３】
第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、
前記超音波振動を印加する工程の前に、
前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分に、第１の柱状体を形成する工程と、
前記第１の柱状体の形成部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程と
を含むことを特徴とする接続方法。
【請求項４】
前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分を他の部分よりも肉薄に形成する工程と、
前記第２の基板の肉薄部分において前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含む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接続方法。
【請求項５】
前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分に、前記第２の金属接合部が露出する第２の貫通穴を形成する工程と、
前記第２の貫通穴に前記２の押圧体を挿入して前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含む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接続方法。
【請求項６】
前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分に、第２の柱状体を形成する工程と、
前記第２の柱状体の形成部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含む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接続方法。
【請求項７】
前記第１および第２の基板の前記両金属接合部間に、第３の金属接合部が形成された第３の基板を挟持する工程と、
前記第３の基板における前記第１および第２の基板の前記両金属接合部による挟持部分に、前記第３の金属接合部と該第３の金属接合部が露出する第３の貫通穴を形成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接続方法。
【請求項８】
前記第１および第２の基板の前記両金属接合部間に第３の基板を挟持する工程と、
前記第３の基板における前記第１および第２の基板の前記両金属接合部による挟持部分に、前記第３の基板の両主面それぞれにその両端面がそれぞれ露出する金属材料による第３の柱状体を形成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接続方法。
【請求項９】
前記第１および第２の基板として、剛性または可撓性を有する有機基板に、前記第１および第２の金属接合部として電気接続用の電極パターンを形成したものを準備することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部どうしを加圧しながら超音波振動を印加することにより接続する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波振動を印加することにより金属接合部を有する基板どうしを接続する技術が知られている。例えば、特許文献１に記載の接合装置では、ホーンに吸着保持されたフレキシブル基板の金メッキ電極と、可動テーブルに設けられた基板ホルダに載置されたガラス基板の金メッキ電極とが位置合わせされる。そして、フレキシブル基板がガラス基板に対してホーンにより押圧されて加圧された状態で超音波振動が印加されることで、フレキシブル基板の金メッキ電極とガラス基板の金メッキ電極とが接合されて接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１７９３２号公報（段落００２３〜００２７、図１〜３など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波振動を利用した金属接続では、金属接合部どうしが当接した状態の両基板に加圧しながら超音波振動が印加されることで、酸化膜やゴミ、埃などが除去されて金属接合部の接合界面に生成される新生面どうしが結合する。すなわち、接合強度を向上して両基板の金属接合部どうしを良好に接続するためには、超音波振動により擦りあわされて金属接合部の接合界面に生成される新生面の面積を増大させる必要がある。したがって、両基板の金属接合部どうしが接触する接合界面に超音波振動が確実に印加されなければならない。
【０００５】
ところが、少なくとも一方の基板が金属と比較すると軟らかい樹脂などの材質で形成されていると、印加された超音波振動が軟らかい材質で形成された基板内に吸収されるので、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、両基板の金属接合部が接触する接合界面に印加される超音波振動が基板内に吸収されることにより減少し、両基板の金属接合部が例えばＣｕなどの硬い材質で形成されている場合に、金属接合部に新生面が十分に生成されず接合不良を招くおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、超音波振動を金属接合部に集中させて、金属接合部に超音波振動を集中して印加することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明にかかる接続方法は、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、前記超音波振動を印加する工程の前に、前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分を他の部分よりも肉薄に形成する工程と、前記第１の基板の肉薄部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とを含むことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
また、本発明にかかる接続方法は、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、前記超音波振動を印加する工程の前に、前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分に、前記第１の金属接合部が露出する第１の貫通穴を形成する工程と、前記第１の貫通穴に前記第１の押圧体を挿入して前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とを含むことを特徴としている（請求項２）。
【０００９】
また、本発明にかかる接続方法は、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部を、第１および第２の押圧体それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、前記両金属接合部を接続する接続方法において、前記超音波振動を印加する工程の前に、前記第１の基板における前記第１の金属接合部の形成部分に、第１の柱状体を形成する工程と、前記第１の柱状体の形成部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とを含むことを特徴としている（請求項３）。
【００１０】
また、前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分を他の部分よりも肉薄に形成する工程と、前記第２の基板の肉薄部分において前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含んでもよい（請求項４）。
【００１１】
また、前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分に、前記第２の金属接合部が露出する第２の貫通穴を形成する工程と、前記第２の貫通穴に前記２の押圧体を挿入して前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含んでもよい（請求項５）。
【００１２】
また、前記第２の基板における前記第２の金属接合部の形成部分に、第２の柱状体を形成する工程と、前記第２の柱状体の形成部分において、前記両押圧体により前記両金属接合部を挟持する工程とをさらに含んでもよい（請求項６）。
【００１３】
また、前記第１および第２の基板の前記両金属接合部間に、第３の金属接合部が形成された第３の基板を挟持する工程と、前記第３の基板における前記第１および第２の基板の前記両金属接合部による挟持部分に、前記第３の金属接合部と該第３の金属接合部が露出する第３の貫通穴を形成する工程とをさらに含んでもよい（請求項７）。
【００１４】
また、前記第１および第２の基板の前記両金属接合部間に第３の基板を挟持する工程と、前記第３の基板における前記第１および第２の基板の前記両金属接合部による挟持部分に、前記第３の基板の両主面それぞれにその両端面がそれぞれ露出する金属材料による第３の柱状体を形成する工程とをさらに含んでもよい（請求項８）。
【００１５】
また、前記第１および第２の基板として、剛性または可撓性を有する有機基板に、前記第１および第２の金属接合部として電気接続用の電極パターンを形成したものを準備してもよい（請求項９）。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜３の発明によれば、第１の基板における第１の金属接合部の形成部分が他の部分よりも肉薄に形成されたり、第１の金属接合部の形成部分に当該第１の金属接合部が露出する第１の貫通穴が形成されたり、第１の金属接合部の形成部分に例えば金属材料による第１の柱状体が形成される。また、第１および第２の基板は、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部が当接した状態で両基板の金属接合部が形成された部分が重ねられて配置される。そして、第１の基板の肉薄部分や第１の柱状体の形成部分において両押圧体により両金属接合部が挟持されたり、第１の貫通穴に第１の押圧体が挿入されて両押圧体により両金属接合部が挟持された状態で超音波振動が印加されて両金属接合部が接続される。
【００１７】
したがって、第１の基板の肉薄部分において両押圧体により両金属接合部が挟持されていれば、当該肉薄部分を押圧する押圧体と金属接合部との間に介在する基板の厚みが薄いので、例えば樹脂製の基板の肉厚部分に超音波振動が分散して吸収されるのを防止でき、基板の肉薄部分を介して金属接合部に超音波振動を集中して印加することができる。また、第１の貫通穴に第１の押圧体が挿入されて両押圧体により両金属接合部が挟持されていれば、第１の金属接合部を第１の押圧体が直接押圧しているので、金属接合部に直接超音波振動を集中して印加することができる。また、第１の基板の第１の柱状体の形成部分において両押圧体により両金属接合部が挟持されていれば、第１の柱状体が第１の基板を形成する材料よりも硬い金属、熱硬化性樹脂、超硬質プラスチックなどの材料で形成されていると、第１の柱状体の形成部分を押圧する押圧体から超音波振動が伝達性の良い第１の柱状体を介して金属接合部に印加されるので、超音波振動を集中して金属接合部に印加することができる。
【００１８】
請求項４〜６の発明では、第２の基板における第２の金属接合部の形成部分が他の部分よりも肉薄に形成されたり、第２の金属接合部の形成部分に当該第２の金属接合部が露出する第２の貫通穴を形成されたり、第２の金属接合部の形成部分に例えば金属材料による第２の柱状体が形成される。したがって、第２の基板の肉薄部分や第２の柱状体の形成部分において両押圧体により両金属接合部が挟持されたり、第２の貫通穴に２の押圧体が挿入されて両押圧体により両金属接合部が挟持されることにより、第１および第２の両基板において基板内に超音波振動が吸収されるのが抑制されるので、金属接合部に超音波振動をより集中的に印加することができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、第１および第２の基板の両金属接合部間に、第３の金属接合部が形成された第３の基板が挟持される。第３の基板における第１および第２の基板の両金属接合部による挟持部分には、第３の金属接合部と該第３の金属接合部が露出する第３の貫通穴が形成されている。そのため、第１および第２の基板の両金属接合部を押圧する両押圧体から伝達される超音波振動が第３の基板内に吸収されるのが第３の貫通穴により抑制される。したがって、第１および第２の基板の両金属接合部が第３の貫通穴および第３の金属接合部を介して両押圧体により挟持されて超音波振動が印加されることによって、第１および第２の金属接合部が、それぞれ第３の金属接合部に接合されるので、第１および第２の金属接合部を第３の金属接合部を介して確実に接続することができる。
【００２０】
請求項８の発明によれば、第１および第２の基板の両金属接合部間に第３の基板が挟持される。第３の基板における第１および第２の基板の両金属接合部による挟持部分には、第３の基板の両主面それぞれにその両端面がそれぞれ露出する金属材料による第３の柱状体が形成されている。そのため、第１および第２の基板の両金属接合部を押圧する両押圧体から伝達される超音波振動が第３の基板内に吸収されるのが、超音波振動が第３の柱状体を伝達することにより抑制される。したがって、第１および第２の基板の両金属接合部が第３の柱状体を介して両押圧体により挟持されて超音波振動が印加されることにより、第１および第２の金属接合部が、それぞれ第３の基板の両主面に露出する第３の柱状体の両端面に接合されるので、第１および第２の金属接合部を第３の柱状体を介して確実に接続することができる。
【００２１】
請求項９の発明によれば、超音波振動を印加するだけでは接合しづらい、ガラスエポキシ基板などの剛性を有する有機基板や、ポリイミドなどにより形成されたフレキシブル基板などの可撓性を有する有機基板に、第１および第２の金属接合部として電気接続用の電極パターンを形成したものを確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図２】図１に示す基板の斜視図である。
【図３】図２に示す基板の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図５】図４に示す基板の斜視図である。
【図６】図５に示す基板の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図８】図７に示す基板の変形例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す基板のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図１１】図１０に示す基板の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【図１４】基板の変形例を示す図である。
【図１５】基板の変形例を示す図である。
【図１６】接合装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
この発明の第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態にかかる接続方法を示す図、図２は図１に示す基板の斜視図、図３は図２に示す基板の変形例を示す斜視図である。
【００２４】
図１に示す接合装置１は、ヘッド２（本発明の「第１の押圧体」に相当）およびアンビル３（本発明の「第２の押圧体」に相当）を備え、第１および第２の基板１０，２０それぞれに形成された第１および第２の金属接合部１１，２１を、ヘッド２およびアンビル３それぞれの押圧面により挟持して加圧した状態で超音波振動を印加し、両金属接合部１１，２１を接合して接続するものである。接合装置１では、剛性を有するガラスエポキシ基板や可撓性を有するポリイミド製のフレキシブル基板などの有機基板、セラミック基板、ウエハなどの基板に形成された金属接合部どうしがを超音波振動により接合される。
【００２５】
また、接合装置１には、ヘッド２を矢印Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動し、アンビル３を矢印Ｘ，Ｙ方向に駆動する駆動機構（図示省略）が設けられている。また、両基板１０，２０は基板保持機構（図示省略）に保持されており、基板保持機構が駆動することにより両基板１０，２０は矢印Ｘ，Ｙ方向に位置調整される。したがって、ヘッド２が矢印Ｘ，Ｙ，θ方向に、アンビル３が矢印Ｘ，Ｙ方向に駆動機構によりそれぞれ駆動され、両基板１０，２０が基板保持機構により矢印Ｘ，Ｙ方向に位置調整されることにより、ヘッド２、アンビル３および両基板１０，２０の相対的な位置がアライメントされる。また、ヘッド２が矢印Ｚ方向に駆動機構により駆動されることによって、金属接合部１１，２１が形成された部分を重ねて配置された両基板１０，２０の当該重合部分がヘッド２およびアンビル３により挟持されて加圧される。
【００２６】
また、ヘッド２またはアンビル３に圧力センサ（図示省略）が設けられており、ヘッド２とアンビル３との間に挟持された両基板１０，２０への加圧力が圧力センサにより検出される。したがって、圧力センサにより検出された基板１０，２０に対する加圧力に基づいて、ヘッド２を矢印Ｚ方向に駆動する駆動機構がフィードバック制御されることにより、両基板１０，２０に対する加圧力が制御される。
【００２７】
なお、ヘッド２およびアンビル３を駆動する駆動機構は、サーボモータやリニアモータ、ステッピングモータ、エアシリンダ等の周知のアクチュエータにより構成することができる。また、ヘッド２およびアンビル３に設けられる移動軸の構成については上記した例に限られるものではなく、アンビル３が矢印Ｚ，θ方向に駆動されるように構成されてもよく、ヘッド２およびアンビル３に矢印Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ方向の移動軸がどのように組み合わされて設けられていてもよい。
【００２８】
また、両基板１０，２０それぞれがヘッド２およびアンビル３の押圧面に吸着等により保持される構成としてもよい。この場合には、ヘッド２およびアンビル３を駆動機構により駆動することによって、ヘッド２およびアンビル３それぞれに保持された基板１０，２０どうしの相対的な位置をアライメントすることができる。
【００２９】
また、ヘッド２は共振器により構成されており、ヘッド２は、ヘッド２に連結された振動子（図示省略）の超音波振動に共振して超音波振動する。そして、両基板１０，２０がヘッド２の押圧面とアンビル３の押圧面との間に挟持され加圧された状態でヘッド２が超音波振動することにより、両基板１０，２０に超音波振動が印加される。なお、アンビル３を共振器により構成してもよく、ヘッド２およびアンビル３の両方を共振器により構成してもよい。
【００３０】
次に接合装置１において実行される基板１０，２０に形成された金属接合部１１，２１の接続処理の一例について説明する。
【００３１】
まず、この実施形態では、第１および第２の基板１０，２０として、可撓性を有するポリイミド製のフレキシブル基板に、第１および第２の金属接合部１１，２１として電気接続用の電極パターンが形成されたものが準備される。例えば、両基板１０，２０は、それぞれ、１０μｍ〜６０μｍの厚みを有するポリイミドフィルムに、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等により８μ〜４０μｍの厚みの金属接合部１１，２１が形成されることにより構成される。また、図１および図２に示すように、両基板１０，２０それぞれにおける金属接合部１１，２１が形成された部分である一端部が、断面Ｌ字状の段部１２，２２（肉薄部分）が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成される。
【００３２】
次に、図１に示すように、両基板１０，２０は、両金属接合部１１，２１が当接した状態で段部１２，２２の部分を重ねて配置される。続いて、重ねて配置された段部１２，２２の部分において、ヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２１が挟持されて加圧される。そして、両金属接合部１１，２１がヘッド２およびアンビル３により挟持されて加圧された状態でヘッド２が超音波振動し、ヘッド２から超音波振動が両金属接合部１１，２１に印加されることにより、両金属接合部１１，２１が接合して接続される。
【００３３】
なお、図３に示すように、基板１０，２０の段部１２，２２側の主面に金属接合部１１，２１が形成されていてもよい。
【００３４】
以上のように、この実施形態では、第１の基板１０における第１の金属接合部１１の形成部分が、段部１２が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成され、第２の基板２０における第２の金属接合部２１の形成部分が、段部２２が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成されている。そして、両基板１０，２０は、両金属接合部１１，２１が当接した状態で両基板１０，２０の肉薄の段部１２，２２の形成部分を重ねて配置され、段部１２，２２の形成部分において、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面により両金属接合部１１，２２が挟持され加圧された状態で超音波振動が印加されて両金属接合部１１，２１が接続される。
【００３５】
したがって、両基板１０，２０の肉薄の段部１２，２２部分においてヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２１が挟持されていれば、当該肉薄部分を押圧するヘッド２およびアンビル３の両押圧面と金属接合部１１，２１との間に介在する基板１０，２０の厚みが薄いので、基板内において超音波振動が伝達される距離が短く、基板１０，２０の肉厚部分に超音波振動が分散して吸収されるのを防止でき、金属接合部１１，２１に超音波振動を集中して印加することができる。
【００３６】
また、基板１０，２０の少なくとも一方の金属接合部１１，２１の形成部分が、段部１２，２２等が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成されていれば上記した効果を奏することができるが、この実施形態では、両基板１０，２０の金属接合部１１，２１の形成部分が、それぞれ段部１１，２１が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成されている。したがって、両基板１０，２０の肉厚部分に超音波振動が分散して吸収されるのを防止でき、金属接合部１１，２１に超音波振動をより集中的に印加することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
この発明の第２実施形態について図４〜図６を参照して説明する。図２は本発明の第２実施形態にかかる接続方法を示す図、図５は図４に示す基板の斜視図、図６は図５に示す基板の変形例を示す断面図である。
【００３８】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図４および図５に示すように、両基板１０，２０の金属接合部１１，２１の形成部分が、それぞれ凹部１３，２３（肉薄部分）が形成されることにより他の部分よりも肉薄に形成されている点である。そして、両基板１０，２０は、肉薄の凹部１３，２３の形成部分において、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面により挟持されて加圧される。その他の構成は上記した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の説明は省略する。
【００３９】
なお、図６に示すように、基板１０，２０の凹部１３，２３内に金属接合部１１，２１が形成されていてもよい。
【００４０】
この実施形態でも上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
この発明の第３実施形態について図７〜図９を参照して説明する。図７は本発明の第３実施形態にかかる接続方法を示す図、図８は図７に示す基板の変形例を示す斜視図、図９は図８に示す基板のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００４２】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図７３に示すように、第１および第２の両基板１０，２０における第１および第２の金属接合部１１，２１の形成部分に、それぞれ金属接合部１１，２１が露出する第１および第２の貫通穴１４，２４が形成されている点である。そして、基板１０の貫通穴１４にヘッド２が挿入され、基板２０の貫通穴２４にアンビル３が挿入されて、ヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２１が挟持され加圧される。その他の構成は上記した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の説明は省略する。
【００４３】
なお、図７に示す基板１０，２０では、各基板１０，２０の一方の主面に金属接合部１１，２１が形成されているが、図８および図９に示すように、各基板１０，２０内に金属接合部１１，２１が形成されていてもよい。
【００４４】
以上のようにこの実施形態では、第１の基板１０における第１の金属接合部１１の形成部分に、当該第１の金属接合部１１が露出する貫通穴１４が形成され、第２の基板２０における第２の金属接合部２１の形成部分に、当該第２の金属接合部２１が露出する第２の貫通穴２４が形成されている。また、両基板１０，２０は、両金属接合部１１，２１が当接した状態で両基板１０，２０の貫通穴１４，２４の形成部分を重ねて配置される。そして、貫通穴１４にヘッド２が挿入され、貫通穴２４にアンビル３が挿入されて、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面により両金属接合部１１，２１が挟持され加圧された状態で超音波振動が印加されて両金属接合部１１，２１が接続される。
【００４５】
したがって、基板１０の貫通穴１４にヘッド２が挿入され、基板２０の貫通穴２４にアンビル３が挿入されて、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面により両金属接合部１１，２１が挟持されていれば、両金属接合部１１，２１をヘッド２およびアンビル３の押圧面が直接押圧しているので、金属接合部１１，２１に超音波振動を直接的に集中して印加することができる。
【００４６】
また、基板１０，２０の少なくとも一方の金属接合部１１，２１の形成部分に、貫通穴１４，２４が形成されていれば上記した効果を奏することができるが、この実施形態では両基板１０，２０の金属接合部１１，２１の形成部分に、それぞれ貫通穴１４，２４が形成されている。したがって、金属接合部１１，２１に直接超音波振動をより集中的に印加することができる。
【００４７】
＜第４実施形態＞
この発明の第４実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は本発明の第４実施形態にかかる接続方法を示す図、図１１は図１０に示す基板の変形例を示す断面図である。
【００４８】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図１０に示すように、第１および第２の基板１０，２０における第１および第２の金属接合部１１，２１の形成部分に、金属材料による第１および第２の柱状体１５，２５が形成されている点である。そして、両基板１０，２０は、柱状体１５，２５の形成部分においてヘッド２およびアンビル３の両押圧面により挟持されて加圧される。その他の構成は上記した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の説明は省略する。
【００４９】
柱状体１５，２５は、例えば、各基板１０，２０の所定位置に形成されたビア孔にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ等の導体ペーストが充填されることにより形成される。また、柱状体１５，２５は、例えばビア孔に上記した材料等によるビアフィルめっきが施されることにより形成される。また、柱状体１５，２５は、例えば上記した材質の金属や真ちゅう等による金属ピンをビア孔等に埋設することにより形成してもよい。また、柱状体１５，２５は、各基板１０，２０を形成する材質よりも硬い熱硬化性樹脂や硬質プラスチック等により形成してもよい。また、各基板１０，２０に形成される柱状体１５，２５の本数は図４に示す数に限定されるものではなく金属接合部１１，２１の大きさ（面積）等に応じて適宜形成される柱状体１５，２５の本数を調整すればよい。また、図１０に示す例では、各柱状体１５，２５の金属接合部１１，２１と反対側の端面が各基板１０，２０の一主面に露出するように構成されているが、当該各端面が各基板１０，２０の一主面に露出しないように構成してもよい。このように構成すると、各基板１０，２０の一主面に露出する各柱状体１５，２５の端面に外部の他の回路パターンが接触することにより金属接合部１１，２１が他の回路と短絡するのを防止することができる。なお、柱状体１５，２５の形状は、円柱状や楕円柱状、角柱状など、どのような形状であってもよい。
【００５０】
なお、図１１に示すように、基板１０，２０の凹部１３，２３や段部１２，２２が形成された肉薄部分に柱状体１５，２５が形成されていてもよい。
【００５１】
以上のように、この実施形態では、第１の基板１０における第１の金属接合部１１の形成部分に、金属材料による第１の柱状体１５が形成され、第２の基板２０における第２の金属接合部２１の形成部分に、金属材料による第２の柱状体２５が形成されている。また、両基板１０，２０は、両金属接合部１１，２１が当接した状態で両基板１０，２０の柱状体１５，２５の形成部分を重ねて配置される。そして、柱状体１５，２５の形成部分において、ヘッド２およびアンビル３の両押圧面により両金属接合部１１，２２が挟持され加圧された状態で超音波振動が印加されて両金属接合部１１，２１が接続される。
【００５２】
したがって、両基板１０，２０の柱状体１５，２５の形成部分においてヘッド２およびアンビル３により両金属接合部１１，２１が挟持されていれば、各柱状体１５，２５の形成部分を押圧するヘッド２から超音波振動が、伝達性の良い金属性の柱状体１５，２５を介して金属接合部１１，２１に集中して印加されるので、金属接合部１１，２１に超音波振動を集中的に印加することができる。
【００５３】
また、基板１０，２０の少なくとも一方の金属接合部１１，２１の形成部分に柱状体１５，２５が形成されていれば上記した効果を奏することができるが、この実施形態では、両基板１０，２０の金属接合部１１，２１の形成部分に、それぞれ柱状体１５，２５が形成されている。したがって、金属接合部１１，２１に超音波振動をより集中して印加することができる。
【００５４】
＜第５実施形態＞
この発明の第５実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は本発明の第５実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【００５５】
この実施形態が上記した第２実施形態と異なるのは、図１２に示すように、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１間に、第３の金属接合部３１が形成された第３の基板３０が挟持されている点である。また、第３の基板３０における両基板１０，２０の金属接合部１１，２１による挟持部分に、第３の金属接合部３１と該金属接合部３１が露出する第３の貫通穴３４が形成されている。その他の構成は上記した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の説明は省略する。
【００５６】
以上のように、この実施形態では、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１間に、第３の金属接合部３１が形成された第３の基板３０が挟持される。第３の基板３０における第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１による挟持部分には、第３の金属接合部３１と該第３の金属接合部３１が露出する第３の貫通穴３４が形成されている。
【００５７】
そのため、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１を押圧するヘッド２から伝達される超音波振動が第３の基板３０内に吸収されるのが第３の貫通穴３４により抑制される。したがって、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１が第３の貫通穴３４および第３の金属接合部３１を介してヘッド２およびアンビル３の両押圧面により挟持されて超音波振動が印加されることによって、第１および第２の金属接合部１１，２１が、それぞれ第３の金属接合部３１に接合されるので、第１および第２の金属接合部１１，２１を第３の金属接合部３１を介して確実に接続することができる。
【００５８】
＜第６実施形態＞
この発明の第６実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は本発明の第６実施形態にかかる接続方法を示す図である。
【００５９】
この実施形態が上記した第２実施形態と異なるのは、図１３に示すように、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１間に第３の基板３０が挟持されている点である。また、第３の基板３０における両基板１０，２０の金属接合部１１，２１による挟持部分に、第３の基板３０の両主面それぞれにその両端面が露出する金属材料による第３の柱状体３５が形成されている。その他の構成は上記した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の説明は省略する。なお、柱状体３５は、上記した柱状体１５，２５と同様に形成することができ、上記した柱状体１５，２５と同様に、基板１０，２０の金属接合部１１，２１の大きさ等に応じて、適宜、最適な本数の柱状体３５を基板３０に形成すればよい。また、上記した柱状体１５，２５と同様に、基板３０に段部や凹部により形成された肉薄部分に柱状体３５が形成されていてもよい。
【００６０】
以上のように、この実施形態では、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１間に第３の基板３０が挟持される。第３の基板３０における第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１による挟持部分には、第３の基板３０の両主面それぞれにその両端面がそれぞれ露出する金属材料による第３の柱状体３５が形成されている。
【００６１】
そのため、第１および第２の基板１０，２０の両金属接合部１１，２１を押圧するヘッド２から伝達される超音波振動が第３の基板３０内に吸収されるのが、超音波振動が第３の柱状体３５を伝達することにより抑制される。したがって、第１および第２の基板１０の両金属接合部１１，２１が第３の柱状体３５を介してヘッド２およびアンビル３により挟持されて超音波振動が印加されることにより、第１および第２の金属接合部１１，２１が、それぞれ第３の基板３０の両主面に露出する第３の柱状体３５の両端面に接合されるので、第１および第２の金属接合部１１，２１を第３の柱状体３５を介して確実に接続することができる。
【００６２】
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、例えば、基板１０，２０，３０を、それぞれ、ガラスエポキシ基板などの剛性を有する有機基板により構成してもよいし、剛性を有する有機基板および可撓性を有する有機基板を混在させてもよい。すなわち、超音波振動を印加するだけでは接合しづらい、ガラスエポキシ基板などの剛性を有する有機基板や、ポリイミドなどにより形成されたフレキシブル基板などの可撓性を有する有機基板に、第１および第２の金属接合部として電気接続用の電極パターンが形成されたものを確実に接合することができる。
【００６３】
また、図１４の基板の変形例に示すように、両基板１０，２０のうち、いずれか一方の基板１０において、基板１０の端部から金属接合部１１が延出して設けられることにより金属接合部１１が舌状に形成されていてもよい。また、図１５の基板の変形例に示すように、両基板１０，２０のうち、いずれか一方の基板１０のみに、上記した段部や凹部、貫通穴、柱状体が形成されていてもよい。また、上記した第１〜第６実施形態において説明した基板１０，２０，３０をどのように組み合わせてもよく、段部が形成された基板と貫通穴が形成された基板とを組み合わせたり、凹部が形成された基板と柱状体が形成された基板とを組み合わせたり、貫通穴が形成された基板と柱状体が形成された基板とを組み合わせたりしてもよい。具体的には、例えば、上記した第５、第６実施形態では、第２実施形態で説明した凹部１３，２３が形成された基板１０，２０を例に挙げて説明したが、第１、第３、第４実施形態でそれぞれ説明した、段部１２，２２、貫通穴１４，２４、柱状体１５，２５が形成された基板１０，２０を採用しても同様の効果を奏することができる。そして、段部１２，２２、凹部１３，２３、貫通穴１４，２４、柱状体１５，２５は、各基板１０，２０の少なくともいずれか一方に形成されていればよい。
【００６４】
また、図１６に示すように、複数の金属接合部１１，２１が同時にまとめて接続されるように接合装置１のヘッド２およびアンビル３を構成してもよい。図１６は接合装置の要部拡大図であって、複数の金属接合部１１，１２どうしが当接するように重ね合わされた両基板１０，２０が、ホーン２およびアンビル３により挟持された位置における断面図である。図１６に示す例では、両基板１０，２０それぞれに段部１２，２２が形成され、段部１２，２２が形成された肉薄部分に複数の金属接合部１１，１２が形成されている。また、ホーン２およびアンビル３には、各金属接合部１１，１２に対応する位置に複数の凸部２ａ，３ａが形成されている。そして、各凸部２ａ，３ａにより各金属接合部１１，１２が挟持された状態で超音波振動が印可されることにより、各金属接合部１１，１２どうしが接合されて接続される。
【００６５】
また、図１６に示す例のように、基板１０，２０の段部１２，２２や凹部が形成されて薄肉の部分がホーン２およびアンビルそれぞれの凸部２ａ，３ａにより挟持されて加圧されると、各凸部２ａ，３ａの先端が基板１０，２０の薄肉部分に食い込むので、各凸部２ａ，３ａの先端が、各金属接合部１１，２１近傍まで到達するか、もしくは、各金属接合部１１，２１の裏面側に接触する。したがって、ホーン２から超音波振動が各金属接合部１１，２１に対して集中的に効率よく伝達されるので、各金属接合部１１，２１を確実に接合して接続することができる。
【００６６】
そして、第１および第２の基板それぞれに形成された第１および第２の金属接合部どうしを加圧しながら超音波振動を印加することにより接続する技術に本発明を広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２…ヘッド（第１の押圧体）
３…アンビル（第２の押圧体）
１０，２０，３０…基板
１１，２１，３１…金属接合部
１２，２２…段部（肉薄部分）
１３，２３…凹部（肉薄部分）
１４，２４，３４…貫通穴
１５，２５，３５…柱状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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