(57)【要約】【課題】チップのワークへの食い込みによるワークの変形を抑制することができる超音波接合装置及び超音波接合方法を提供することである。【解決手段】この課題を解決するための超音波接合装置は、ワークに対し超音波振動を与える振動付与手段と、ワークの温度を検出する温度検出手段と、振動付与手段の超音波振動を制御する制御手段とを有する。制御手段は、温度検出手段により検出された温度が所定温度を超えた場合に、超音波振動をパルス制御により制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対し超音波振動を与える振動付与手段と、
ワークの温度を検出する温度検出手段と、
前記振動付与手段の超音波振動を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が所定温度を超えた場合に、前記超音波振動をパルス制御により制御する
超音波接合装置。
【請求項２】
ワークに対し超音波振動を与え、
予め定められた条件が満たされた場合に、前記超音波振動をパルス制御により制御する
超音波接合方法。
【請求項３】
ワークの温度を検出し、
検出された温度が所定温度を超えた場合に、前記超音波振動をパルス制御により制御する
請求項２に記載の超音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波接合装置及び超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接合部材と被接合部材とを接合する方法として、超音波接合が知られている。例えば、特許文献１に示されるように、超音波接合では、接合部材と被接合部材とを加圧しつつ、超音波振動を加えることで部材同士が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０７９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波接合では、超音波振動を部材（ワーク）に加えるためのチップが、部材に接触する。接合部材と被接合部材の接触面においては、振動により摩擦熱が発生する。この熱によりワークが軟化するため、チップがワークに食い込むことがある。そして、チップがワークへ食い込むことにより、ワークに、くびれ形状が発生してしまう。このように、超音波接合による接合では、チップの食い込みによるワークの変形が発生するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ワークに対し超音波振動を与える振動付与手段と、ワークの温度を検出する温度検出手段と、前記振動付与手段の超音波振動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が所定温度を超えた場合に、前記超音波振動をパルス制御により制御する超音波接合装置である。
この超音波接合装置では、超音波振動による摩擦熱で、ワークの温度が所定温度を超えると、超音波振動の発生がパルス制御により制御される。このため、温度上昇が抑制され、ワークの軟化を抑制することができる。したがって、チップのワークへの食い込みによるワークの変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、チップのワークへの食い込みによるワークの変形を抑制することができる超音波接合装置及び超音波接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態にかかる超音波接合装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】比較例にかかる超音波接合におけるワークの温度推移を示すグラフである。
【図３】ワークに発生した、くびれ部を示す図である。
【図４】実施の形態にかかる超音波接合におけるワークの温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる超音波接合装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、超音波接合装置１は、超音波振動子１０と、チップ２０と、温度センサ３０と、制御部４０とを有する。超音波接合装置１を用いた接合では、チップ２０とアンビル５０の間に、ワーク（すなわち接合部材５１及び被接合部材５２）を挟み、チップ２０を加圧した状態でチップ２０を超音波振動させる。これにより、チップ２０側の部材である接合部材５１の被接合部材５２との接合面が、アンビル５０にて固定された被接合部材５２の接合面と接した状態で振動する。その結果、接合部材５１と被接合部材５２とが接合する。
【０００９】
チップ２０は、超音波振動子１０の超音波振動により振動し、接合部材５１（ワーク）に、超音波振動を伝達する。チップ２０は、図示しない加圧装置により加圧され、接合部材５１をアンビル５０上の被接合部材５２に向けて押圧する。超音波振動子１０は、制御部４０の制御信号により駆動して振動する。チップ２０及び超音波振動子１０は、ワークに対し超音波振動を与える振動付与手段の一例である。
【００１０】
温度センサ３０は、ワークの温度を検出する。温度センサ３０は、例えば、接合部材５１におけるチップ２０周辺の温度を検出する。温度センサ３０は、検出した温度情報を制御部４０に出力する。温度センサ３０は、ワークの温度を検出する温度検出手段の一例である。
【００１１】
制御部４０は、振動付与手段の超音波振動を制御する制御手段の一例であり、超音波振動子１０に制御信号を出力し、超音波振動子１０の超音波振動を制御する。制御部４０は、例えば、図示しないＣＰＵを備え、このＣＰＵが、プログラムを実行することにより制御を行う。本実施の形態では、超音波接合装置１は、超音波振動をパルス制御することにより、ワークの温度がワークの軟化する温度（以下、軟化温度という）まで上昇することを抑制する。すなわち、本実施の形態では、超音波接合装置１は、ワークの温度が軟化温度に到達する前に、超音波振動をパルス制御する。このため、制御部４０は、温度センサ３０により検出された温度が所定温度を超えた場合に、超音波振動をパルス制御により制御する。この所定温度は、より具体的には、例えば、軟化温度近傍の温度であって、軟化温度未満の所定の温度である。なお、パルス制御とは、超音波振動の発生と停止を繰り返すよう制御することをいう。
【００１２】
ここで、比較例における超音波接合について説明する。図２は、比較例にかかる超音波接合におけるワークの温度推移を示すグラフである。超音波接合においては、超音波振動が開始されてから時刻ｔ１までの間に、接合部材５１と被接合部材５２の接合面において新生面が形成される。そして、その後、時刻ｔ２までの間に、接合部材５１と被接合部材５２の接合が行われる。これらの期間、図２に示すように、比較例にかかる超音波接合では、ワークの温度はワークの軟化温度を超えて上昇する。その結果、軟化したワーク（接合部材５１）に、加圧されたチップ２０が食い込み、図３に示すように、くびれ形状に変形した部分である、くびれ部が発生する。くびれ部の発生は、応力の集中や、局部の発熱などといった問題を引き起こし得る。このため、このような変形を抑制することが求められる。
【００１３】
次に、本実施の形態にかかる超音波接合による温度推移について示す。図４は、本実施の形態にかかる超音波接合におけるワークの温度推移を示すグラフである。本実施の形態では、上述の通り、ワークの温度が軟化温度に到達する前に、超音波振動は、継続的な発生状態から、断続的な発生状態へと移行する。このため、図４に示すように、ワークの温度は軟化温度に到達せず、ワークの軟化を抑制することができる。つまり、摩擦熱の発生が抑制され、ワークの軟化が発生しにくくなる。この結果、チップ２０のワークへの食い込みによるワークの変形を抑制することができる。すなわち、図３に示したような、くびれ部の発生を抑制することができる。
【００１４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の制御に加え、接合時間を短くすることで、チップ２０の食い込みを抑制してもよい。また、冷却装置を用いて、ワークの温度上昇を抑制してもよいし、加圧力を小さくすることでワークの変形を抑制してもよい。
【符号の説明】
【００１５】
１    超音波接合装置
１０    超音波振動子
２０    チップ
３０    温度センサ
４０    制御部
５０    アンビル
５１    接合部材
５２    被接合部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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