(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合部材を支持するアンビルと、
前記アンビルとの間で前記被接合部材を狭持しつつ、超音波振動により前記被接合部材を接合するホーンと、
前記超音波振動の出力を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記超音波振動の開始から前記被接合部材の接合の完了までの接合期間に、前記超音波振動の開始から所定時間を経過する前の前記出力又は前記被接合部材の沈み込み量の少なくともいずれか一方の変動量を検出し、
前記変動量が第１閾値より高い場合には前記被接合部材の接合が不良であると、前記接合期間内に判定し、
前記接合期間に、前記超音波振動の開始から所定時間を経過した後の前記出力又は前記沈み込み量の何れか一方の傾きを検出し、
前記傾きが第３閾値より低い場合には、前記被接合部材の接合が不良であると判定し、
前記変動量は、第１単位時間あたりの前記出力又は前記沈み込み量の変化量であり、
前記傾きは、第２単位時間あたりの前記出力又は前記沈み込み量の変化量であり、
前記第１単位時間は、前記第２単位時間よりも短い
ことを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波接合装置において、
前記コントローラは、
前記超音波振動の開始直後の前記変動量を検出する
ことを特徴とする超音波接合装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波接合装置において、
前記コントローラは、
前記第１閾値よりも低い第２閾値と前記変動量とを比較し、
前記変動量が前記第１閾値以下、かつ、前記第２閾値より高い場合には、前記出力の条件を変更し、前記被接合部材を接合する
ことを特徴とする超音波接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波発振を用いた合成樹脂材の加工処理において、特許文献１に開示された超音波接合装置が知られている。この超音波接合装置は、正常に合成樹脂材間の接合が行われたときの発振時間とそのとき超音波発振器から出力された負荷電流とで形成した基準波形パターンとの組み合わせを記憶部に複数記憶させておく。比較判定装置により実際の接合作業により得た負荷電流と発振時間との関係から第１波形パターンを作成する。第１波形パターンの発振時間は、負荷電流が初期電流値の状態から次に初期電流値となるまでの時間である。そして、比較判定装置は、第１波形パターンの発振時間に対応する基準波形パターンを記憶部から読み出し、第１波形パターンと比較することにより接合状態の良否を管理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の超音波接合装置では、基準波形パターンとの比較対象となる第１波形パターンの発振時間を、接合開始から接合完了までの時間としているため、接合が完了するまで接合状態の良否を判定できない、という問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、接合を完了する前に、被接合部材の接合の良否を判定できる超音波接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、超音波振動の開始から被接合部材の接合の完了までの接合期間に、超音波振動の出力値又は被接合部材の沈み込み量の少なくともいずれか一方の変動量を検出し、変動量が第１閾値より高い場合には被接合部材の接合が不良であると、接合期間内に判定することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記の変動量は、接合期間中、被接合部材の接合状態の良否に応じて異なる特性で推移するため、当該変動量を検出することで、被接合部材の接合の完了前に接合の不良を判定できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る超音波接合装置のブロック図である。
【図２】図２は、沈み込み量と被接合部材の接合強度との関係をグラフ示す。
【図３】図３は、超音波振動装置の出力（エネルギー）と沈み込み量との関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、アンビルとホーンとの間に被接合部材１１、１２が接合されているときの状態を示す概要図であって、図４（ａ）は異物が挟まれていない場合の概要図を示し、図４（ｂ）は異物が挟まれている場合の概要図を示す。図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、時間に対する被接合部材の沈み込み量と出力値の特性を示したグラフであって、図４（ｃ）は異物が挟まれていない場合の特性を示し、図４（ｂ）は異物が挟まれている場合の特性を示す。
【図５】図５は時間に対するパワー出力換算値（Ｖ）の特性を示すグラフである。
【図６】図６は図５のグラフのうち、０．００（秒）〜０．０５（秒）を拡大しつつ、超音波振動の出力値を変動量（Δｔ）で表したグラフである。
【図７】図７は、図５のグラフのうち、０．０５（秒）〜０．０６（秒）を拡大したグラフである。
【図８】図８は、時間に対するコラップス出力換算値（Ｖ）の特性を示すグラフである。
【図９】図９は、図８のグラフのうち、０．００（秒）〜０．０５（秒）を拡大しつつ、沈み込み量を変動量（Δｔ）で表したグラフである。
【図１０】図１０は、図８のグラフのうち、０．０５（秒）〜０．０６（秒）を拡大したグラフである。
【図１１】図１１は、コントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態に係るコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る超音波接合装置のブロック図である。本実施形態に係る超音波接合装置は、超音波振動により、被接合部材を加熱しつつ圧着させる装置である。被接合部材は、２枚以上の部材である。超音波接合装置は、例えば、電池モジュールの製造工程において、集電箔とタブ（電極）とを接合する際に用いられる。なお、被接合部材は、集電箔及びタブに限らず、他の部材であってもよい。
【００１１】
図１に示すように、超音波接合装置は、本体１、アンビル２、ホーン３、電源４、発振器５、ブースター６、エンコーダ７、及びコントローラ８を備えている。本体１は、図１に図示されていない超音波接合装置の各種部品及び当該各種部品を主要する筐体を有している。アンビル２は、被接合部材１１、１２を支持する支持台である。
【００１２】
ホーン３は、アンビル２とホーン３との間に被接合部材１１、１２を狭持させた状態で、超音波振動により被接合部材１１、１２を接合する。ホーン３は、ブースター６により増幅されたエネルギーよって、振動する。また、ホーン３は、アンビル２に近づくように下降し、被接合部材１１、１２に対して圧力を加える。そして、ホーン３が加圧した状態で下降し、超音波振動より被接合部材１１、１２を振動させる。そして、被接合部材１１、１２の界面（接触面）の摩擦により、被接合部材１１と被接合部材１２は接合される。
【００１３】
電源４は、超音波振動装置の電力源であり、外部電源である。発振器５は、電源４から供給される電気エネルギーを、振動子を介して運動エネルギーに変換する装置である。発振器５は、振動子を数μｍオーダで振動させる。発振器５で発振した振動はブースター６に出力される。
【００１４】
ブースター６は、発振器５から出力された振動を増幅させて、数十μｍの振幅をもつ振動にする。ブースター６は、増幅した振動をホーン３に伝える。エンコーダ７は、ホーン３の位置を検出することで、ホーン３が下降したときのホーン３の変位量を検出する。エンコーダ７の検出結果は、コントローラ８に出力される。
【００１５】
コントローラ８は、発振器５を制御することで、ホーン３による超音波振動の出力を制御する。超音波振動の出力は、超音波振動装置から被接合部材１１、１２への出力（エネルギー）であって、超音波振動の出力値と、振動の出力時間より決まる。コントローラ８は、被接合部材１１、１２の接合中、超音波振動の出力値をモニタリングすることで、エネルギーを管理している。コントローラ８は、接合の開始から終了までのエネルギーを予め設定する。コントローラ８は、管理するエネルギーが設定エネルギーに到達した時に、接合が完了したと判定し、ホーン３を上昇させて、振動を停止させる。
【００１６】
コントローラ８は、被接合部材１１、１２の接合中、エンコーダ７の検出結果に基づき、ホーン３の沈み込み量（変位量）を同時にモニタリングしている。ホーン３の沈み込み量は、ホーン３の初期の位置から、ホーン３が下降した距離である。
【００１７】
コントローラ８は、被接合部材１１、１２の接合の完了時に、被接合部材１１、１２の沈み込み量から、被接合部材１１、１２の接合の状態を判定する。
【００１８】
図２に、沈み込み量と被接合部材１１、１２の接合強度との関係をグラフ示す。図２において、横軸は、接合完了時の沈み込み量を示し、縦軸は接合強度を示している。図２は、被接合部材１１、１２の多数のサンプルについて、接合完了時の沈み込み量と、接合強度をプロットしている。実線のグラフは、プロットされたサンプルのデータの近似線を示している。
【００１９】
図２に示すように、接合強度は沈み込み量に比例している。またサンプルの破壊試験を行ったところ、接合強度が一定値以下では、被接合部材１１、１２の接合分が剥がれた。また、接合強度が過剰に高い場合には、接合部分に亀裂が発生した。接合強度と沈み込み量は比例関係にあるため、接合強度の適正範囲を規定することで、沈み込み量の適正範囲が定まる。接合強度の適正範囲は、接合部分が剥がれず、かつ、接合分に亀裂が発生しない接合強度の範囲である。沈み込み量の適正範囲の下限値（Ｄａ）は接合部分の適正範囲の下限値に対応し、沈み込み量の適正範囲の上限値（Ｄｂ）は接合部分の適正範囲の上限値に対応する。
【００２０】
そして、コントローラ８は、接合完了時の被接合部材１１、１２の沈む込み量が適正範囲内（図２のＤａからＤｂの範囲内）に入るように、超音波振動の出力を制御している。
【００２１】
ここで、被接合部材１１、１２の沈み込み量と超音波振動の出力（エネルギー）との関係について、図３及び図４を用いて説明する。
【００２２】
図３は、超音波振動装置の出力（エネルギー）と沈み込み量との関係を示すグラフである。図３において、菱形のマークは、被接合部材１１、１２の多数のサンプルについて、接合完了時の沈み込み量とエネルギーをプロットした点を表している。被接合部材１１、１２の接合が正常に行われた場合には、図３に示すように、沈み込み量はエネルギーに比例する。
【００２３】
しかしながら、被接合部材１１と被接合部材１２との間に異物が混入した場合には、エネルギーと沈み込み量との関係は、正常時とは異なる関係になる。図４（ａ）及び（ｂ）は、アンビル２とホーン３との間に被接合部材１１、１２が接合されているときの状態を示す概要図である。図４（ａ）は、被接合部材１１と被接合部材１２との間に異物が挟まれていない場合の概要図を示し、図４（ｂ）は、被接合部材１１と被接合部材１２との間に異物が挟まれている場合の概要図を示す。なお、被接合部材１１、１２を接合する際、ホーン３と被接合部材１２と間には、当て板１３が配置されている。当て板１３は、被接合部材１１、１２と同様な金属製の部材である。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、被接合部材１１と被接合部材１２との間には、異物１４が混入している。例えば、電池モジュールの製造工程に超音波接合装置を用いた場合に、可能性の高い異物１４として、樹脂製フィルムが挙げられる。樹脂製フィルムの膜厚は数十μｍから数百μｍである。異物１４が混入した場合には、被接合部材１１、１２の表面において、摩擦係数が低下する。
【００２５】
図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、時間に対する被接合部材１１、１２の沈み込み量と出力値の特性を示したグラフである。出力値は、被接合部材１１、１２に
加わっている振動の大きさを示す。図４（ｃ）は、被接合部材１１と被接合部材１２との間に異物が挟まれていない場合の特性を示し、図４（ｂ）は、被接合部材１１と被接合部材１２との間に異物が挟まれている場合の特性を示す。また、ｃ１、ｄ１は沈み込み量の特性のグラフであり、ｃ２、ｄ２は出力値の特性のグラフである。なお、グラフｃ２及びグラフｄ２の面積部分がエネルギーを表す。
【００２６】
異物１４が被接合部材１１、１２の間に混入せず、被接合部材１１、１２の接合が正常である場合には、時間の経過に伴って、出力値は上昇し、沈み込み量も高くなる。一方、異物が被接合部材１１、１２の間に混入している場合には、摩擦係数が低下しているため、正常値と比較して、出力値は十分に上昇せず、沈み込み量も低い。特に、接合開始の直後（約０．０２秒の間）は、出力値が上昇せずに、沈み込み量の変動量も小さい。
【００２７】
上記のように、異物が被接合部材１１、１２の間に混入した場合には、沈み込み量が低くなる。そのため、被接合部材１１、１２の接合の良否判定として、以下の方法が考えられる。まず、設定されたエネルギー分の超音波振動が被接合部材１１、１２に加えられて、被接合部材１１、１２の接合が終了する。接合が終了した後に、被接合部材１１、１２の沈み込み量を評価する。そして、沈み込み量が不十分な場合には、接合が不良であると判定する。
【００２８】
このような判定方法は、接合の完了後に接合状態を判定しているため、接合が完了するまで、異物が被接合部材１１、１２に混入された状態となる。そして、被接合部材１１、１２に異物が挟まれた状態で、超音波振動による接合が継続されると、ホーン３等の工具の表面がダメージを受け、工具の寿命が短くなる。また、被接合部材１１、１２の接合の品質も低下する。よって、異物の発見は、被接合部材１１、１２の接合の完了前であって、可能な限り早い段階がよい。
【００２９】
本実施形態において、コントローラ８は、超音波振動の開始から被接合部材の接合の完了までの接合時間の間に、超音波振動の出力値又は被接合部材１１、１２の沈み込み量の少なくともいずれか一方の変動量を検出する。そして、コントローラ８は、変動量の検出結果から、接合時間内に、被接合部材１１、１２の接合の状態を判定している。
【００３０】
超音波振動の出力値の変動量又は被接合部材１１、１２の沈み込み量の変動量は、接合の初期段階で、異物の混入の有無によって異なる特性で推移する。まず、超音波振動の出力値の変動量の特性について、図５〜図７までのグラフを用いて説明する。図５は、時間に対するパワー出力換算値（Ｖ）の特性を示すグラフである。パワー出力換算値は、ホーン３から被接合部材１１、１２に加わる超音波振動の大きさを、発振器５への入力電圧に換算した値である。
【００３１】
図６は、図５のグラフのうち、０．００（秒）〜０．０５（秒）を拡大しつつ、超音波振動の出力値を変動量（Δｔ）で表したグラフである。超音波振動の出力値が所定の周期でサンプリングされた場合に、変動量（Δｔ）は、１周期当たりの出力値の変動量をパーセントで表した値である。
【００３２】
図７は、図５のグラフのうち、０．０５（秒）〜０．０６（秒）を拡大したグラフである。図７の縦軸は、図５の縦軸と同様に、パワー出力換算値を示す。
【００３３】
図５〜図７のグラフにおいて、「リファレンス」は、異物が混入していない状態のグラフである。「グリス付着」は異物として、油脂などのグリスが付着したときのグラフである。「セパ挟み込み」は、異物としてセパレータが、被接合部材１１、１２間に挟まれたときのグラフである。
【００３４】
図６に示すように、接合の初期段階（例えば０秒から０．０６秒）のうち、前半期間（０秒から０．０５秒までの間）で、異物が混入していない場合に、出力値の変動量は大きく変化しない。一方、グリスが付着した場合、又は、セパレータが挟み込まれた場合に、出力値の変動量は、リファレンスよりも高くなる。このような出力値の変動量の変化は、接合の初期段階であり、特に０秒から０．０２秒までの間で、顕著に表れる。
【００３５】
図７に示すように、接合の初期段階のうち、後半の期間（０．０５秒から０．０６秒までの間）で、異物が混入していない場合に、出力変換値は、一定の大きな傾きで推移する。一方、グリスが付着した場合、又は、セパレータが挟み込まれた場合に、出力変換値は、リファレンスの傾きよりも小さい傾きで推移する。出力変換値の傾きを出力値の変動量とすると、グリスが付着した場合の変動量、及び、セパレータが挟み込まれた場合の変動量は、リファレンスの変動量よりも低くなる。
【００３６】
次に、被接合部材１１、１２の沈み込み量の変動量の特性について、図８〜図１０までのグラフを用いて説明する。図８は、時間に対するコラップス出力換算値（Ｖ）の特性を示すグラフである。コラップス（沈み込み量）出力換算値は、被接合部材１１、１２の沈み込み量を、発振器５への入力電圧に換算した値である。
【００３７】
図９は、図８のグラフのうち、０．００（秒）〜０．０５（秒）を拡大しつつ、沈み込み量を変動量（Δｔ）で表したグラフである。超音波振動の出力値が所定の周期でサンプリングされた場合に、変動量（Δｔ）は、１周期当たりの沈み込み量の変動量をパーセントで表した値である。
【００３８】
図１０は、図８のグラフのうち、０．０５（秒）〜０．０６（秒）を拡大したグラフである。図１０の縦軸は、図８の縦軸と同様に、コラップス出力換算値を示す。なお、図８〜図１０において、「リファレンス」、「グリス付着」、及び「セパ挟み込み」は図５〜図７と同様である。
【００３９】
図９に示すように、接合の初期段階（例えば０秒から０．０６秒）のうち、前半期間（０秒から０．０５秒までの間）で、異物が混入していない場合に、沈み込み量の変動量は大きく変化しない。一方、グリスが付着した場合、又は、セパレータが挟み込まれた場合に、沈み込み量の変動量は、リファレンスよりも高くなる。このような沈み込み量の変動量の変化は、接合の初期段階であり、特に０秒から０．０２秒までの間で、顕著に表れる。
【００４０】
図１０に示すように、接合の初期段階のうち、後半の期間（０．０５秒から０．０６秒までの間）で、異物が混入していない場合に、出力変換値は、一定の大きな傾きで推移する。一方、グリスが付着した場合、又は、セパレータが挟み込まれた場合に、出力変換値は、リファレンスの傾きよりも小さい傾きで推移する。出力変換値の傾きを、沈み込み量の変動量とすると、グリスが付着した場合の変動量、及び、セパレータが挟み込まれた場合の変動量は、リファレンスの変動量はよりも低くなる。
【００４１】
すなわち、接合の初期段階で、超音波振動の出力値の変動量は、異物が混入されているか否かに応じて異なる特性を示す。また、接合の初期段階のうち、前半期間（０秒から０．０５秒までの間）の出力値の変動量と、後半期間の出力値の変動量は、期間に応じた異なる特性で推移する。被接合部材１１、１２の沈み込み量の変動量も、同様に推移する。そのため、以下に説明するように、接合の初期段階における変動量の推移を検出することによって、接合の初期段階で、接合の良否を判定できる。
【００４２】
図１１を用いて、コントローラ８による接合の良否の判定制御を説明する。図１１は、コントローラ８の判定制御のフローチャートである。
【００４３】
被接合部材１１、１２がアンビル２に配置された状態で、コントローラ８による制御が開始する。ステップＳ１にて、コントローラ８は、超音波振動の出力エネルギーを設定する。また、コントローラ８は、発振器５への入力電圧を検出することで、超音波振動の出力値を検出する。コントローラ８は、被接合部材１１、１２を接合中、リアルタイムで、出力値に対するフィードバック制御を行っている。コントローラ８は、出力値の検出を、所定の周期で行っている。コントローラ８は、検出した出力値のデータを、メモリ（図示しない）に記録している。なお、コントローラ８による出力値の検出は、図１１に示す制御フローの実行中、周期的に実行されている。
【００４４】
ステップＳ２にて、コントローラ８は、出力値の変動量を演算する。変動量（Δｔ）は、下記式（１）で演算される。
【００４５】
【数１】
0006519153.tif 000002
ただし、Ｐｔは、時間ｔで検出された今回出力値であり、Ｐｔ−１は、時間ｔ−１で検出された前回出力値である。時間ｔ−１と時間ｔとの間隔は、出力値のサンプリング周期である。
【００４６】
すなわち、コントローラ８は、超音波振動の出力のフィードバック値を検出しつつ、式（１）を用いた演算により、出力値の変動量（Δｔ）を検出している。
【００４７】
ステップＳ３にて、コントローラ８は、変動量（Δｔ）と前半判定閾値とを比較する。前半判定閾値は、接合の初期段階の前半期間において、接合の不良を判定するための閾値であって、予め設定されている。前半判定閾値は、例えば２００パーセント以上の値に設定されている。
【００４８】
そして、変動量（Δｔ）が前半判定閾値より高い場合には、ステップＳ１０にて、コントローラ８は、被接合部材１１、１２の接合が不良であると、判定する。
【００４９】
一方、変動量（Δｔ）が前半判定閾値以下である場合には、ステップＳ４にて、コントローラ８は、接合開始時点からの経過時間が第１判定期間に達したか否かを判定する。第１判定期間は、接合の初期段階の前半期間に合うように予め設定されている。また、第１判定期間は、接合状態の判定制御を切り替えるタイミングを定めている。図６又は図９に示した、前半期間の変動量の特性は、接合される被接合部材１１、１２の材質、形状等、又は、混入の可能性の高い異物の材質、形状等により変わる。そのため、第１判定期間は、被接合部材１１、１２及び混入の可能性のある異物に応じて設定されればよい。
【００５０】
経過時間が第１判定期間に達していない場合には、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２からステップＳ４までの制御フローが、前半期間内に実行される。これにより、コントローラ８は、前半期間内では、変動量（Δｔ）と前半判定閾値とを比較し、変動量（Δｔ）が前半判定閾値以下である場合には接合が良好であると判定し、変動量（Δｔ）が前半判定閾値より高い場合には接合が不良であると判定する。
【００５１】
経過時間が第１判定期間に達した場合には、ステップＳ５にて、コントローラ８は、出力値の変動量として、傾きを演算する。
【００５２】
ここで、前半判定期間で演算される変動量と、後半判定期間で演算される変動量の違いについて説明する。前半判定期間の変動量は、式（１）で示される変動量でる。一方、後半判定期間の変動量は、傾きであって、単位時間あたりの出力値の変動量という点では、前半判定期間の変動量と同様である。しかしながら、変動量を演算する際の時間条件が異なっており、前半判定期間で演算される変動量の単位時間は、後半判定期間で演算される変動量の単位時間よりも短い時間に設定されている。
【００５３】
ステップＳ６にて、コントローラ８は傾きと後半判定閾値とを比較する。後半判定閾値は、接合の初期段階の後半期間において、接合の不良を判定するための閾値であって、予め設定されている。
【００５４】
傾きが後半判定閾値より低い場合には、ステップＳ１０にて、コントローラ８は、被接合部材１１、１２の接合が不良であると、判定する。
【００５５】
一方、傾きが後半判定閾値以上である場合には、ステップＳ７にて、コントローラ１０は、接合の不良判定を終了して、接合制御を継続する。ステップＳ８にて、コントローラ８は、出力エネルギーが設定エネルギーに到達した時に、接合が完了したと判定し、振動を停止させる。
【００５６】
ステップＳ１０にて、被接合部材１１、１２の接合が不良であると判定した場合には、コントローラ８は、超音波振動を中断するように、発振器５を制御する。これにより、被接合部材１１、１２の接合が完了する前に、接合の不良が判定され、超音波振動におる接合を終了させることができる。
【００５７】
上記の説明では、超音波振動の出力値の変動量に基づいて、接合状態を判定したが、以下の要領で、被接合部材１１、１２の沈み込み量の変動量に基づいて、接合の不良を判定してもよい。
【００５８】
沈み込み量の変動量を用いて接合の不良を判定する際の制御フローは、上記のステップＳ１〜Ｓ１０と基本的に同様であるが、以下の点で異なる。
【００５９】
ステップＳ１にて、コントローラ８は、超音波振動の出力値の代わりに、エンコーダ７の検出値から、被接合部材１１、１２の沈み込み量を検出する。ステップＳ３の制御フローにおける、前半判定閾値は、前半期間において、異物が混入した場合の沈み込み量の変動量（Δｔ）に応じて、設定されている。同様に、ステップＳ６の制御フローにおける、後半判定閾値は、後半期間において、異物が混入した場合の沈み込み量の変動量（傾き）に応じて、設定されている。
【００６０】
また、本実施形態において、コントローラ８は、超音波振動の出力値の変動量、又は、沈み込み量の変動量のいずれかの変動量に限らず、両方の変動量を用いて、接合不良を判定してもよい。このとき、コントローラ８は、超音波振動の出力値の変動量で設定された接合不良条件、及び、沈み込み量の変動量で設定された接合不良条件を、共に満たす場合に、接合不良と判定する。あるいは、コントローラ８は、超音波振動の出力値の変動量で設定された接合不良条件、及び、沈み込み量の変動量で設定された接合不良条件のいずれか一方の条件を満たす場合に、接合不良と判定してもよい。なお接合不良条件は、ステップＳ３の制御フローで「Ｎｏ」を満たす場合の条件であり、又は、ステップＳ６の制御フローで「Ｎｏ」を満たす場合の条件である。
【００６１】
本実施形態では、超音波振動の開始から被接合部材１１、１２の接合の完了までの接合期間に、超音波振動の出力又は被接合部材１１、１２の沈み込み量の少なくともいずれか一方の変動量を検出し、当該変動量が前半判定閾値（本発明の「第１閾値」に相当）より高い場合には被接合部材１１、１２の接合が不良であると、接合時間内に判定する。これにより、接合開始後の短期間に接合の不良を検知することができる。その結果として、接合工程を早急に中止して、工具表面のダメージ等を防止でき、また生産性も向上する。
【００６２】
また本実施形態では、超音波振動の開始直後の変動量を検出し、当該変動量に基づいて、被接合部材１１、１２の接合状態を判定する。これにより、接合開始の直後に接合の不良を検知することができる。
【００６３】
また本実施形態では、超音波振動の開始から前半判定時間（本発明の「所定の期間」に相当）を経過した後の超音波振動の出力又は被接合部材１１、１２の沈み込み量の何れか一方の傾きを検出し、傾きが後半判定閾値値（本発明の「第３閾値」に相当）より低い場合には、被接合部材の接合が不良であると判定する。これにより、被接合部材１１、１２の接続状態の判定を、異なる閾値を用いて、複数回行うことができる。その結果として、判定精度を高めることができる。
【００６４】
また本実施形態では、超音波振動の開始から前半判定時間を経過するまでは、式（１）で示される変動量と前半判定閾値とを比較し、超音波振動の開始から前半判定時間を経過した後は、変動量（傾き）と後半判定閾値とを比較し、比較結果に応じて、被接合部材１１、１２の接合状態を判定する。これにより、被接合部材１１、１２の接続状態の判定を、異なる閾値を用いて、複数回行うことができる。その結果として、判定精度を高めることができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、超音波振動の出力値の変動量と、被接合部材１１、１２の沈み込み量の変動量とをそれぞれ用いた場合の接合状態の判定制御を説明したが、沈み込み量は、圧力のバラツキ等の外乱の影響を受けやすいため、外乱の影響を防ぐためには、出力値（フィードバック値）の変動量を用いるとよい。
【００６６】
《第２実施形態》
発明の他の実施形態に係る超音波振動装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラ８による判定制御の制御フローを一部追加している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
【００６７】
図１２は、コントローラ８の判定制御のフローチャートである。ステップＳ１１〜ステップＳ１３の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ１〜ステップＳ３の制御フローと同様であり、ステップＳ１６〜ステップＳ２２の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ４〜ステップＳ１０の制御フローと同様である。
【００６８】
変動量（Δｔ）が前半判定閾値以下である場合（ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップＳ１４にて、コントローラ８は、変動量と出力変更閾値とを比較する。出力変動閾値は、超音波振動の出力条件を変更するための判定閾値であって、予め設定されている。出力変動閾値は、前半判定閾値よりも低い値に設定されており、例えば５０％以上の値である。
【００６９】
変動量が出力変更閾値より高い場合には、ステップＳ１５にて、コントローラ８は、超音波振動の出力が前回値より大きくなるように、発振器５の増幅又は電源４から発振器５への入力電圧を高める。
【００７０】
一方、変動量が出力変更閾値より以下である場合には、ステップＳ１６に進む。
【００７１】
微小な異物（例えば油脂）が、被接合部材１１又は被接合部材１２に付着した場合には、被接合部材１１、１２の振動により、微小な異物を被接合部材１１、１２から除去し、接合を継続すれば、歩留まりを向上できる。そのため、本実施形態では、コントローラ８は、超音波振動により除去可能な異物が混入しているか否かを判定し、除去可能な異物が混入していると判定した場合には、より微小異物が除去できるように、超音波振動の出力を上げる。そして、除去可能な異物が混入したか否かの判定では、上記のステップＳ１４の判定に相当する。
【００７２】
本実施形態では、超音波振動の開始から被接合部材１１、１２の接合の完了までの接合期間に、超音波振動の出力又は被接合部材１１、１２の沈み込み量の少なくともいずれか一方の変動量を検出し、当該変動量が前半判定閾値以下、かつ、出力変更閾値（本発明の「第２閾値」に相当）より高い場合には、超音波振動の出力条件を変更し（出力を前回値より高くし）、被接合部材を接合する。これにより、本実施形態では、接合工程において、微小な異物を除去した上で、被接合部材１１、１２を接合できる。その結果として、歩留まりを向上できる。
【００７３】
１１…正極
１…本体
２…アンビル
３…ホーン
４…電源
５…発振器
６…ブースター
７…エンコーダ
８…コントローラ
１１、１２…被接合部材
１３…板
１４…異物
【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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