(57)【要約】  【課題】超音波振動接合装置における保持部とヒータをホーンの構造が複雑にならないように配設することを目的とする。  【解決手段】超音波振動を発生する振動子９Ａと、ホーン９Ｂと、このホーン９Ｂに備えられ接合対象物を保持する保持部３とを備える超音波実装ツール６０と、ホーン９Ｂに形成されたヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂに通されるヒータ１２Ａ，１２Ｂと、超音波実装ツール６０を支持する支持部材１１とを備え、保持部３に保持された接合対象物１００を、被接合対象物１０２に押圧しながらホーン９Ｂを振動することにより、接合対象物１００を被接合対象物１０２に接合する超音波振動接合装置１において、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂは、ホーン９Ｂの支持部材１１により支持される位置と保持部３との間に形成する。【選択図】  図１
2008078272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を発生する振動子と、ホーンと、このホーンに備えられ接合対象物を保持する保持部とを備える超音波実装ツールと、
上記ホーンに形成されたヒータ挿通孔に通されるヒータと、
上記超音波実装ツールを支持する支持部材と、
を備え、
上記保持部に保持された上記接合対象物を、被接合対象物に押圧しながら上記ホーンを振動することにより、上記接合対象物を上記被接合対象物に接合する超音波振動接合装置において、
上記ヒータ挿通孔は、上記ホーンの上記支持部材により支持される位置と上記保持部との間に形成される、
ことを特徴とする超音波振動接合装置。
【請求項２】
前記保持部は、前記ホーンの振動の腹部に配設され、
前記支持部材は、前記ホーンの振動の節部であって、前記保持部が配設される上記腹部の隣の節部において前記超音波実装ツールを支持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動接合装置。
【請求項３】
前記ヒータ挿通孔は、前記ヒータの前記ヒータ挿通孔に通されている部分に対して隙間を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の超音波振動接合装置。
【請求項４】
前記ホーンは、このホーンを前記支持部材に取り付ける取付部材が挿通する取付部材挿通孔と、前記接合対象物を前記保持部に吸引するために前記保持部に形成される吸引孔とが形成され、
前記ヒータ挿通孔は、上記取付部材挿通孔と上記吸引孔との略中央に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波振動接合装置。
【請求項５】
超音波振動を発生する振動子と、ホーンと、このホーンに備えられ接合対象物を保持する保持部とを備える超音波実装ツールと、
上記ホーンに形成されたヒータ挿通孔に通されるヒータと、
上記超音波実装ツールを支持する支持部材と、
を備え、
上記保持部に保持された上記接合対象物を、被接合対象物に押圧しながら上記ホーンを振動することにより、上記接合対象物を上記被接合対象物に接合する超音波振動接合装置において、
上記ヒータ挿通孔は、上記ホーンの上記支持部材により支持される位置と上記ホーンの自由端との間に形成される、
ことを特徴とする超音波振動接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップ等の電子部品を電気配線基板に接合する手段の一つとして、超音波振動接合装置を用いる手段が知られている。この超音波振動接合装置は、電子部品を電気配線基板に押圧しながら超音波振動により電気配線基板に対して並行振動させる。そして、この並行振動により電子部品と電気配線基板との間に発生する摩擦により、電子部品を電気配線基板に接合するものである。
【０００３】
超音波振動接合装置は、振動の発生源である超音波振動子の振動を電子部品に伝達するホーンを有し、このホーンに電子部品を保持し、電気配線基板に対して押圧しながら振動させる構成になっている。
【０００４】
ホーンは、超音波振動に対して共振し振動が増幅されるように、振動の半波長の整数倍の長さに形成されている。ホーンの振動を効率よく電子部品に伝達するように、ホーンの中で振動が一番大きくなる振動の腹部に対応する位置に、電子部品を保持する保持部が設けられている。また、ホーンは、ホーンの中で振動が一番小さくなる振動の節部に対応する位置において、超音波振動接合装置の本体部に対して支持されている。節部は振動の振幅が小さいため、本体部に対する相対移動量が小さく、この節部でホーンを支持することにより、ホーンの支持を確実に行うことができる。
【０００５】
ところで、電子部品と電気配線基板との間に熱を加えることにより、電子部品と電気配線基板との接合時間の短縮と接合強度の強化が図られることが一般に知られている。そのため、電子部品と電気配線基板との間を加熱する目的でホーンにヒータが備えられることがある。
【０００６】
例えば、特許文献１に開示されている超音波振動接合装置では、ホーンの腹部に電子部品を保持する保持部を備え、節部において、ホーンを本体部に対して支持している。そして、ヒータと保持部とを、ホーンの太さ方向に並べて配設する構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３６８７６３８号公報（図２等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般にホーンは、２ｃｍ前後の太さの柱状体を呈するものである。そして、保持部には電子部品を、空気を吸引することにより保持するための構成として吸引孔等の構成が備えられている。そのため、太さ方向において、保持部およびヒータを両者の構造が干渉しないように設けることとすると、特許文献１に記載されるように、保持部やヒータの構造が複雑になるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、保持部とヒータを、ホーンの構造が複雑にならないように配設した超音波振動接合装置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】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明の超音波振動接合装置は、超音波振動を発生する振動子と、ホーンと、このホーンに備えられ接合対象物を保持する保持部とを備える超音波実装ツールと、ホーンに形成されたヒータ挿通孔に通されるヒータと、超音波実装ツールを支持する支持部材とを備え、保持部に保持された接合対象物を、被接合対象物に押圧しながらホーンを振動することにより、接合対象物を被接合対象物に接合する超音波振動接合装置において、ヒータ挿通孔は、ホーンの支持部材により支持される位置と保持部との間に形成されることとする。
【００１１】
超音波振動接合装置をこのような構成にすることにより、保持部とヒータをホーンの構造が複雑にならないように配設することができる。
【００１２】
また、他の発明は、上述の発明に加え、保持部は、ホーンの振動の腹部に配設され、支持部材は、ホーンの振動の節部であって、保持部が配設される腹部の隣の節部において超音波実装ツールを支持することとする。
【００１３】
超音波振動接合装置をこのような構成とすることにより、ヒータ挿通孔、保持部および支持部の配設、および構成等の自由度が高くなることに加えて、保持部をホーンの振動の腹部に配設することにより、接合対象物に振動を効果的に与えることができる。また、支持部材によるホーンの支持位置を振動の節部に配設することにより、超音波実装ツールの支持を安定的に行うことができる。さらに、保持部が配設される腹部と支持部材が超音波実装ツールを支持する節部とは隣り合うものであるため、接合対象物に対する振動を効果的に与えることができ、かつ、超音波実装ツールの支持を安定的に行うことができる最小の間隔となっている。すなわち、ヒータ挿通孔、保持部および支持部材による超音波実装ツールの支持位置の配設、および構成等の自由度が高いことに加えて、超音波振動接合装置の大型化を抑えながら、接合対象物に対する振動を効果的に与えることができ、かつ、超音波実装ツールの支持を安定的に行うことができる。
【００１４】
また、他の発明は、上述の発明に加え、ヒータ挿通孔は、ヒータのヒータ挿通孔に通されている部分に対して隙間を有することとする。
【００１５】
超音波振動接合装置をこのような構成とすることにより、ヒータに伝わるホーンの振動による応力を弱めることができる。
【００１６】
また、他の発明は、上述の発明に加え、ホーンは、このホーンを支持部材に取り付ける取付部材が挿通する取付部材挿通孔と、接合対象物を保持部に吸引するために保持部に形成される吸引孔とが形成され、ヒータ挿通孔は、取付部材挿通孔と吸引孔との略中央に形成されていることとする。
【００１７】
超音波振動接合装置のヒータ挿通孔を、取付部材挿通孔と吸引孔との間の略中央に形成することで、ヒータ挿通孔と取付部材挿通孔との間隔、およびヒータ挿通孔と吸引孔との間隔を十分にとることができる。そのため、各孔を形成する孔開け加工の作業がし易くなる。
【００１８】
上述の課題を解決するため、本発明の超音波振動接合装置は、超音波振動を発生する振動子と、ホーンと、このホーンに備えられ接合対象物を保持する保持部とを備える超音波実装ツールと、ホーンに形成されたヒータ挿通孔に通されるヒータと、超音波実装ツール支持する支持部材とを備え、保持部に保持された接合対象物を、被接合対象物に押圧しながらホーンを振動することにより、接合対象物を被接合対象物に接合する超音波振動接合装置において、ヒータ挿通孔は、ホーンの支持部材により支持される位置とホーンの自由端との間に形成されることとする。
【００１９】
超音波振動接合装置をこのような構成にすることにより、保持部とヒータをホーンの構造が複雑にならないように配設することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、保持部とヒータをホーンの構造が複雑にならないように配設された超音波振動接合装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１および図２を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る超音波振動接合装置１について説明する。
【００２２】
図１は、超音波振動接合装置１の全体の構成および、この超音波振動接合装置１を用いて、接合対象物であるＩＣチップ１００を被接合対象物であるフレキシブル基板１０１に接合する工程で使用される装置の概略を説明するための図である。図２は、超音波振動接合装置１に備えられる振動装置２の構成を示す図である。
【００２３】
超音波振動接合装置１は、供給装置２００からＩＣチップ１００の供給を受け、供給されたＩＣチップ１００をフレキシブル基板１０１に接合する。
【００２４】
先ず、図１を参照しながら、超音波振動接合装置１が、供給装置２００からＩＣチップ１００の供給を受ける供給工程の概略を説明する。また、これに併せて、供給装置２００の構成を説明する。
【００２５】
超音波振動接合装置１にＩＣチップ１００の供給を行う供給装置２００の構成は、概略以下のようになっている。この供給装置２００は、複数のＩＣチップ１００を載置するＩＣチップ載置台２０１と、このＩＣチップ載置台２０１の上に載置されるＩＣチップ１００を超音波振動接合装置１に供給する供給機構２０２とを備えている。
【００２６】
なお、以下の説明において、ＩＣチップ１００が置かれている面に平行な面を水平面とし、これに直交する方向を上下方向として説明を行う。また、図１の紙面の表面側を前側（前方）、裏面側を後側（後方）とし、前方側から後方側に向かって右手側を右側（右方）、左手側を左側（左方）として説明を行なう。すなわち、図１において、Ｘ方向が上下方向、Ｙ方向が左右方向になっている。
【００２７】
ＩＣチップ１００は、容器Ｐに収容された状態で、ＩＣチップ載置台２０１の上に載置される。容器Ｐ内には、複数のＩＣチップ１００が収容され、供給装置２０２は、容器ＰからＩＣチップ１００を一つずつ超音波接合装置１に供給する。また、ＩＣチップ１００は、ダイシングされたウエハとして複数形成され、ウエハの状態で、ＩＣチップ載置台２００の上に載置されている場合もある。あるいは、ＩＣチップ１００を、ＩＣチップ載置台２０１の上を、図示を省略するベルトコンベア等の搬送機構により前方から後方に向かって移動と停止を繰り返しながら間欠的に搬送し、この搬送されるＩＣチップ１００を、供給機構２０２により１つずつ超音波振動接合装置１に供給するようにしても良い。
【００２８】
供給機構２０２は、アーム２０３と、アーム２０３の回転動作を行う回転機構２０３Ａと、アーム２０３の上下移動を行う上下駆動部２０４を有している。アーム２０３は、回転機構２０３Ａを介して、上下駆動部２０４から下方に伸びるアーム支持ロッド２０５に取り付けられている。アーム駆動部２０４内には、アーム支持ロッド２０５を上下方向に駆動する図示を省略するモータ（あるいはエアシリンダまたは油圧シリンダ等）が備えられている。そして、このモータ（図示省略）により、アーム支持ロッド２０５が、上下方向に変位することにより、アーム２０３が上下方向に移動する。
【００２９】
回転機構２０３Ａは、内部に、アーム支持ロッド２０５に対して固定される不図示のモータと、回転軸が互いに直交する不図示の一対のかさ歯車とを備えている。一対のかさ歯車（不図示）のうち、一方のかさ歯車（不図示）はモータ（不図示）の出力軸に軸支され、他方のかさ歯車（不図示）はアーム２０３を軸支している。この回転機構２０３Ａのモータ（不図示）が駆動されると、一対のかさ歯車（不図示）により、アーム２０３は、アーム支持ロッド２０５の周りに水平面内で回転すると共に、アーム２０３自身が、水平方向に沿う方向の軸を中心に自転する。
【００３０】
アーム２０３の先端部には、ＩＣチップ載置台２０１上に置かれるＩＣチップ１００を、空気の吸引により取り上げるピックアップ２０６が備えられている。ピックアップ２０６のＩＣチップ載置台２０１に対向する下面部２０６Ａには、図示を省略する空気吸引装置により空気の吸い込みが行われる図示を省略する吸引孔が形成されている。そして、この吸引孔（図示省略）による空気の吸い込み力によりＩＣチップ１００をＩＣチップ載置台２０１から取り上げる構成になっている。
【００３１】
以上のように構成される供給装置２００は、次のようにして、ＩＣチップ１００を超音波振動接合装置１に供給する。
【００３２】
先ず、ＩＣチップ載置台２０１にあるＩＣチップ１００を、ピックアップ２０６の下面部２０６Ａに吸引する。つまり、アーム駆動部２０４によりアーム支持ロッド２０５を下方に変位させ、ＩＣチップ１００に、ピックアップ２０６の下面部２０６Ａを近接して対向させる。そして、ピックアップ２０６の下面部２０６Ａに形成される吸引孔（図示省略）の空気の吸い込み力によりＩＣチップ１００を吸着する。
【００３３】
続いて、ピックアップ２０６にＩＣチップ１００を吸着した状態で、アーム駆動部２０４によりアーム支持ロッド２０５を上方に変位させる。これに併せて、回転機構２０３Ａより、アーム２０３を、アーム支持ロッド２０５の周りに水平方向に回転し、ピックアップ２０６を超音波振動接合装置１側に移動する。また、同時に、アーム２０３を、水平方向に沿う方向の軸を中心に自転し、ＩＣチップ１００を吸着したピックアップ２０６を上下反転させ、ＩＣチップ１００を吸着する下面部２０６Ａを上方に向ける。
【００３４】
本実施の形態においては、供給装置２００は、超音波振動接合装置１に対して、左前方に位置するように配設され、ピックアップ２０６がＩＣチップ１００を吸着した位置から、アーム２０３を、アーム支持ロッド２０５の周りに水平方向に９０度、超音波振動接合装置１側に回転し、アーム２０３を、水平方向に沿う方向の軸を中心に１８０度自転させ、ピックアップ２０６を上下反転すると、ＩＣチップ１００が、後述する保持部としての接合工具部３に対向するように構成されている。
【００３５】
ＩＣチップ載置台２０１は、容器Ｐ内に収容されているＩＣチップ１００が、一つずつ順に、ピックアップ２０６に吸引されるように、図示を省略する駆動機構により前後左右に移動するように構成されている。
【００３６】
接合工具部３には、後述するように、ピックアップ２０６と同様に、空気の吸い込み孔である吸引孔３Ａ（図２参照）が形成されている。そして、この吸引孔３Ａにおいては、図示を省略する空気吸引装置により空気の吸い込みが行われ、この空気の吸引によりＩＣチップ１００を吸着する構成になっている。なお、接合工具部３は、空気の吸引によりＩＣチップ１００を吸着する構成の他、ＩＣチップ１００をチャック機構により把持する構成としたり、磁気力により着磁する構成とするものでもよい。
【００３７】
ピックアップ２０６に吸着されたＩＣチップ１００を、接合工具部３に近接または接触させて対向させた状態で、ピックアップ２０６のＩＣチップ１００を吸着する吸引力を弱める。そうすると、接合工具部３の吸引力により、ＩＣチップ１００は、ピックアップ２０６から接合工具部３側に吸着させられる。
【００３８】
ところで、ＩＣチップ１００は、フレキシブル回路基板１０１に接合する側が上方に向けられた状態で、ＩＣチップ載置台２０１に置かれている。したがって、回転機構２０３Ａによりピックアップ２０６を上下反転させることで、ピックアップ２０６に吸着されているＩＣチップ１００は、フレキシブル回路基板１０１に接合する側が下方に向くことになる。そして、この向きで、ＩＣチップ１００を接合工具部３に吸着すると、フレキシブル回路基板１０１に接合する側が、フレキシブル回路基板１０１側に向いていることになる。
【００３９】
以上のようにして、供給装置２００から超音波振動接合装置１に、ＩＣチップ１００が供給される。
【００４０】
次に、超音波振動接合装置１の構成について簡単に説明する。
【００４１】
超音波振動接合装置１は、図１に示されるように、フレキシブル回路基板１０１が載置されるフレキシブル回路基板載置台（以下、「ＦＰＣ載置台」と記載する。）４、およびＩＣチップ１００をフレキシブル回路基板１０１に対して押圧するとともに振動させる押圧振動装置５を備えている。ＦＰＣ載置台４と押圧振動装置５は、共に架台６に対して取り付けられている。押圧振動装置５については、図示を省略する支持部材により架台６に対して取り付けられている。
【００４２】
ＦＰＣ載置台４には、供給装置２００の後側を通って、ＦＰＣ載置台４の上面に供給される帯状を呈するフレキシブル回路基板１０１を、左方から右方に向かって移動と停止を繰り返しながら、間欠的に搬送する図示を省略する搬送装置が備えられている。
【００４３】
ＦＰＣ載置台４に載置されるフレキシブル回路基板１０１は、例えば、ポリミド等のフレキシブルな薄い樹脂フィルムを基材とするいわゆるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ  ｏｒ  Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）用テープ上に、銅箔等により配線や電極端子等が形成されている。具体的には、図３に示すように、複数の同一の単位基板１０２が連続して形成されている帯状を呈している。そして各単位基板１０２には、表面に、予め所定の配線パターン１０２ａと電極端子１０２ｂが形成されている。なお、フレキシブル回路基板１０１の両側には、搬送装置（図示省略）に備えつけられる送りギアに係合するパーフォレーション１０１ａが形成されている。
【００４４】
ＩＣチップ１００を単位基板１０２に重ねたときに、単位基板１０２の電極端子１０２ｂと、ＩＣチップ１００側の図示を省略する電極端子とが互いに接触して重なるように、電極端子１０２ｂとＩＣチップ１００側の電極端子（図示省略）は配設されている。そして、単位基板１０２の電極端子１０２ｂにＩＣチップ１００の電極端子（図示省略）が重なるようにした状態で、後述するように、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して押圧しながら振動させることで、単位基板１０２の電極端子１０２ｂとＩＣチップ１００の電極端子（図示省略）とが互いに接合される。すなわち、ＩＣチップ１００がフレキシブル回路基板１０１に接合され、ＣＯＦを構成する。
【００４５】
押圧振動装置５は、振動装置２と昇降装置７を有している。
【００４６】
振動装置２は、超音波実装ツール６０等を備えている。この超音波実装ツール６０は、超音波振動を発振する振動素子８を含む振動子９Ａおよびホーン９Ｂからなる。振動素子８は、例えば、圧電セラミックス等の圧電素子に直流電圧を加えたときのピエゾ効果により超音波振動を発振する構成となっている。なお、振動素子８は、磁気歪効果により超音波振動を発振する構成のものでもよい。
【００４７】
超音波実装ツール６０は、全体として左右方向に長い四角柱体を呈し、鉄合金、銀合金、銅合金、チタン合金、アルミ合金等の材料から多孔質でなく緻密に形成される。ホーン９Ｂの長手方向の長さは、振動素子８から入力された振動が、ホーン９を伝播する際の波長の１．０倍の長さに設定されている。振動子９Ａも、鉄合金、銀合金、銅合金、チタン合金、アルミ合金等の高密度の材料から形成される。振動子９Ａの長手方向の長さは、振動素子８から発振される振動の０．５倍の長さに設定されている。すなわち、超音波実装ツール６０は、全体として、振動素子８から発振される振動の１．５倍の長さに構成されている。
【００４８】
振動子９Ａとホーン９Ｂを多孔質でなく緻密に形成することにより、振動の減衰を抑え、ホーン９Ｂに振動を伝達することができる。また、ホーン９Ｂの長さを、この超音波実装ツール６０を伝播する振動の波長の半波長の整数倍に設定することにより、ホーン９Ｂに入力された振動がホーン９Ｂ内で共振するため振動が増幅される。なお、ホーン９Ｂは、四角柱に限らず円柱体、あるいは６角柱体を呈するようにしてもよい。
【００４９】
本実施の形態においては、ホーン９Ｂは、上述したように、振動素子８の振動の波長の１．０倍の長さ設定しているが、これに限らず０．５倍、１．５倍、２．０倍等に設定することができる。
【００５０】
超音波実装ツール６０は、ホーン９Ｂが、昇降装置７から下方に伸びる振動装置支持ロッド１０に対してホーン支持腕１１を介して取り付けられることにより、超音波振動接合装置１に対して支持されている。すなわち、ホーン支持腕１１は、超音波実装ツール６０を超音波振動接合装置１に対して支持する支持部材となる。ホーン支持腕１１は、振動装置支持ロッド１０の下端部において、振動装置支持ロッド１０に固定されている。
【００５１】
ホーン支持腕１１は、上下方向に伸びる２本の支持柱１１Ａと支持柱１１Ｂ、およびこの２本の支持柱１１Ａ，１１Ｂを繋ぐ取付杆１１Ｃを有する略コ字型を呈している。ホーン支持腕１１は、取付杆１１Ｃにより振動装置支持ロッド１０に取り付けられる。ホーン９Ｂは、支持柱１１Ａ，１１Ｂに対して取り付けられる。
【００５２】
ホーン９Ｂの下側面には、供給装置２００から供給されるＩＣチップ１００を保持する接合工具部３が備えられている。支持柱１１Ａ，１１Ｂは、接合工具部３の左右方向の両側において、ホーン９Ｂに取り付けられている。
【００５３】
接合工具部３と支持柱１１Ａ，１１Ｂとの間には、２本のヒータ１２Ａ，１２Ｂが備えられている。このヒータ１２Ａ，１２Ｂは、前後方向に伸びる円柱体（図２（Ｂ）参照）を呈している。ヒータ１２Ａ，１２Ｂは、ホーン９Ｂを前後方向に貫通するようにして配置されている。ホーン９Ｂを前後方向に貫通するヒータ１２Ａ，１２Ｂは、ヒータ支持腕１３に支持されている。このヒータ支持腕１３は、ホーン支持腕１１の取付杆１１Ｃの下面に対して取り付けられている。
【００５４】
昇降装置７は、図示を省略するモータ（あるいはエアシリンダまたは油圧シリンダ等）により、振動装置支持ロッド１０を上下に移動することで、この振動装置支持ロッド１０にホーン支持腕１１を介して取り付けられる超音波実装ツール６０を上下方向に昇降するように構成されている。超音波実装ツール６０には、上述したように、振動子９Ａ、ホーン９Ｂ、ヒータ１２Ａ，１２Ｂ、ヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持するヒータ支持腕１３等が取り付けられ、振動装置２が構成されている。したがって、振動装置支持ロッド１０を上下に移動することは、振動装置２を上下方向に昇降することになる。
【００５５】
次に、以上のように構成される超音波振動装置１により、ＩＣチップ１００をフレキシブル基板１０１に接合する工程について、その概略を説明する
【００５６】
先ず、昇降装置７により超音波実装ツール６０（振動装置２）を上方に移動させた状態で、供給装置２００から、接合工具部３にＩＣチップ１００の供給を受ける。そして、供給されたＩＣチップ１００を、吸引孔３Ａの空気の吸い込みにより吸引し、接合工具部３に保持する。続いて、昇降装置７の振動装置支持ロッド１０を下方に下げて超音波実装ツール６０（振動装置２）を下方に移動させ、ＦＰＣ載置台４上に載置されるフレキシブル回路基板１０１の単位基板１０２の電極１０２ｂに、ＩＣチップ１００の電極部（図示省略）を当接させる。なお、フレキシブル回路基板１０１は、超音波実装ツール６０（振動装置２）を下方に移動させたときに、ＩＣチップ１００の電極部（図示省略）に、単位基板１０２の電極端子１０２ｂが当接するように、その配設位置が設定されている。なお、昇降装置７により、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して押圧するのに換えて、昇降装置７とは別に、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して押圧する押圧機構を備えてもよい。押圧機構には、例えば、エアシリンダ等により構成する。
【００５７】
ＩＣチップ１００の電極部（図示省略）と単位基板１０２の電極端子１０２ｂとが当接した状態で、昇降装置７は、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して軽く押圧し、ＩＣチップ１００から単位基板１０２に対して押圧力を作用させる。そして、振動素子８により超音波実装ツール６０を振動させ、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して左右方向に往復振動させる。このように、ＩＣチップ１００の電極部（図示省略）と単位基板１０２の電極端子１０２ｂとの間に押圧力を作用させている状態で、ＩＣチップ１００を単位基板１０２に対して左右方向に往復振動させることにより、ＩＣチップ１００側の電極部（図示省略）と単位基板１０２側の電極端子１０２ｂの間に摩擦が発生する。この摩擦により、ＩＣチップ１００側の電極部（図示省略）と単位基板１０２側の電極端子１０２ｂとが固相接合する。
【００５８】
上述のＩＣチップ１００側の電極部（図示省略）と単位基板１０２側の電極端子１０２ｂとを摩擦することに併せて、ヒータ１２Ａ，１２Ｂにより、摩擦部分を加熱することにより、ＩＣチップ１００側の電極部（図示省略）と単位基板１０２側の電極端子１０２ｂとが接合する速さが増し、また、接合強度が向上する。
【００５９】
そして、ＩＣチップ１００の単位基板１０２への接合が完了した後、接合工具部３へのＩＣチップ１００の吸引を停止し、昇降装置７を駆動して超音波実装ツール６０（振動装置２）を上方に移動させる。ＩＣチップ１００は、単位基板１０２に接合されているため、単位基板１０２側に残る。すなわち、単位基板１０２へのＩＣチップ１００の接合が完了する。
【００６０】
次いで、フレキシブル回路基板１０１を単位基板１０２の長さ１０２Ｌ分だけ後方に搬送する。この搬送により、先ほどＩＣチップ１００が接合された単位基板１０２の前方側の隣に在る単位基板１０２が、接合工具部３の真下の位置に配設されることになる。この後、上述した、ＩＣチップ１００をフレキシブル基板１０１に接合する工程を繰り返し、フレキシブル回路基板１０１の単位基板１０２上に順次ＩＣチップ１００を接合していく。そして、各単位基板１０２にＩＣチップ１００が接合されたフレキシブル回路基板１０１から、ＩＣチップ１００が接合された単位基板１０２を切り出す。この切り出された単位基板１０２はそれぞれ、１つの電気製品等の回路部品として使用がされることになる。
【００６１】
次に、図２を参照しながら、振動装置２の構成についてさらに詳しく説明する。
【００６２】
図２（Ａ）は、振動装置２を前面から見た正面図であり、図２（Ｂ）は、振動装置２を下方から見た底面図である。また、図２（Ｃ）は、振動子９Ａ及びホーン９Ｂすなわち超音波実装ツール６０を伝播する振動について、超音波実装ツール６０の左右方向の位置と振幅との関係を示す図である。図２（Ｃ）の横軸は、超音波実装ツール６０の左右方向の位置に対応し、縦軸は、各位置における振幅を示す。
【００６３】
振動素子８によって発振し、ホーン９Ｂに入力された振動は、ホーン９Ｂの左右方向へ振動する縦波としてホーン９Ｂを伝播する。図２（Ｃ）において振幅を横軸（位置）方向に対して直交する方向に示しているが、この振幅は、ホーン９Ｂの各位置における左右方向の変位量（振幅）に相当する。したがって、振幅の大きな位置に対応するホーン９Ｂの位置では左右方向の変位量が大きく、また振幅の小さな位置に対応するホーン９Ｂの位置では左右方向の変位量が小さい。振幅が最大となる部分、すなわち、図２（Ｃ）の波形の山の頂部および谷部となる腹部Ｍに対応するホーン９Ｂの位置は左右方向の変位量が最も大きい。逆に、振幅が０となる部分、すなわち、図２（Ｃ）の波形が横軸と交差する部分である節部Ｓに対応するホーン９Ｂの位置は左右方向の変位量が最も小さい。
【００６４】
本実施の形態に示すホーン９Ｂは、ホーン９Ｂを伝播する振動の波長に対して１.０倍の長さに設定されている。例えば、振動素子８が４０ｋＨｚの超音波振動を発振し、ホーン９Ｂが、鉄合金（音波の伝達速度約５０００ｍ／ｓ）から形成される場合には、ホーン９Ｂの左右方向の長さは、概ね１２０ｍｍとなる。このように、ホーン９Ｂの長さを、ホーン９Ｂを伝播する振動の半波長の整数倍とすることで、ホーン９Ｂを伝播する振動が共振し、振動が増幅される。なお、ホーン９Ｂの太さは、１０〜５０ｍｍ四方の太さに設定することで、ホーン９Ｂが太くなり過ぎないようにしながら、すなわち、振動装置２の大型化を抑えながら、振動の伝播の効率を良好なものとすることができる。本実施の形態では、１６ｍｍ四方に設定されている。
【００６５】
本実施の形態においては、振動素子８は、振動子９Ａの左端から１／４波長の長さの範囲に配設されている。振動素子８から発振された振動は、振動子９Ａを介してホーン９Ｂに伝達され、ホーン９Ｂ内で共振して図２（Ｃ）に示す振幅の振動として、ホーン９Ｂを伝播する。
【００６６】
接合工具部３は、ホーン９Ｂの左端から０．５波長の距離の位置に配設されている。接合工具部３は、下方に突出する台座部３Ｂと、この台座部３Ｂを通ってホーン９Ｂを上下に貫通する吸引孔３Ａを備えている。台座部３Ｂの下面部は水平面に平行な平面部３Ｃに形成されている。
【００６７】
吸引孔３Ａは、図示を省略する空気吸引装置に繋がり、下方から上方に向かって空気が吸い込まれるように吸引が行われる。したがって、供給装置２００からＩＣチップ１００が接合工具部３に供給されると、吸引孔３Ａの空気の吸い込み力により、供給されたＩＣチップ１００を台座部３Ｂの平面部３Ｃに吸着して保持する。
【００６８】
ホーン９Ｂは、左端から１／４波長と３／４波長の位置において、ホーン支持腕１１の支持柱１１Ａ，１１Ｂに対してねじ１４Ａ，１４Ｂにより取り付けられる。ねじ１４Ａ，１４Ｂは、ホーン９Ｂを上下方向に貫通するねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂに通され、先端側の一部がホーン９Ｂの上面から突出する。そして、ホーン９Ｂの上面から突出したねじ１４Ａ，１４Ｂの先端側の一部に支持柱１１Ａ，１１Ｂがそれぞれねじ結合されることで、ホーン９Ｂがホーン支持腕１１に取り付けられる。すなわち、超音波実装ツール６０が、ホーン支持腕１１に取り付けられる。
【００６９】
ホーン支持腕１１の支持柱１１Ａ，１１Ｂがホーン９Ｂに取り付けられる位置であるホーン９Ｂの左端から１／４波長と３／４波長の位置は、振動の節部Ｓに対応する位置である。この節部は上述したように左右方向の振幅が最小になる位置であり、この節部Ｓに対応するホーン９Ｂの位置の変位量は他の節部Ｓに対応していない位置（腹部Ｍおよび腹部Ｍと節部Ｓの間）に比べて小さい。したがって、この節部Ｓに対応する位置において、ホーン支持腕１１がホーン９Ｂを支持することで、ホーン９Ｂの振動がホーン支持腕１１側へ伝わる量を小さくすることができる。
【００７０】
これに対して、例えば、腹部Ｍに対応する部位において、ホーン支持腕１１がホーン９Ｂを支持した場合には、ホーン支持腕１１が腹部Ｍの左右方向への振動とともに振動する。そのため、ホーン９Ｂの振動が超音波振動接合装置１側に伝わり、超音波振動接合装置１の全体が振動してしまう問題が生じる。したがって、節部Ｓに対応する位置において、ホーン９Ｂをホーン支持腕１１で支持することにより、このような問題の発生を抑えることができる。
【００７１】
吸引孔３Ａとねじ挿通孔１５Ａとの間、および吸引孔３Ａとねじ挿通孔１５Ｂとの間には、それぞれ、ホーン９Ｂを前後方向に貫通し、ヒータ１２Ａ，１２Ｂを挿通するヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂが形成されている。ヒータ挿通孔１６Ａは、ねじ挿通孔１５Ａと吸引孔３Ａとの略中央に形成され、また、ヒータ挿通孔１６Ｂについても、ねじ挿通孔１５Ｂと吸引孔３Ａとの略中央に形成されている。
【００７２】
ヒータ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂに通され、ヒータ支持腕１３により支持されている。なお、ヒータ１２Ａ，１２Ｂは、例えば、図示を省略する電源部に接続される導電線１７Ａ，１７Ｂにより通電され発熱するニクロム線等の発熱体（図示省略）をセラミックスの内部に埋め込んだセラミックスヒータとする。なお、ヒータ１２Ａ，１２Ｂは、金属シース（パイプ）の中にニクロム線等の発熱体を配置しその周囲を絶縁物（酸化マグネシウム等）で固めたシーズヒータやカートリッジヒータ、あるいは発熱体の周囲をシリコンゴムで被覆した構造のシリコンヒータを用いてもよい。
【００７３】
ヒータ支持腕１３は、このヒータ支持腕１３をホーン支持腕１１に対して固定する取付杆１３Ａと、この取付杆１３Ａの左右に設けられるヒータ支持板１３Ｂ，１３Ｃから構成される。ヒータ支持板１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ、取付杆１３Ａの前後に２つずつ、前後一対として設けられている。そして、ヒータ支持板１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ、下方の先端部がホーン９Ｂの前後に位置している。すなわち、ホーン９Ｂは、前後一対のヒータ支持板１３Ｂの間と、同じく前後一対のヒータ支持板１３Ｃの間に配設されている。
【００７４】
ホーン９Ｂの前後に配設されるヒータ支持板１３Ｂには、ホーン９Ｂに形成されたヒータ挿通孔１６Ａに対向する位置にヒータ支持孔１３Ｄが形成されている。また、同じくホーン９Ｂの前後に配設されるヒータ支持板１３Ｃにも、ホーン９Ｂに形成されたヒータ挿通孔１６Ｂに対向する位置にヒータ支持孔１３Ｅが形成されている。
【００７５】
そして、ヒータ１２Ａは、前後部分をヒータ支持孔１３Ｄに挿通されヒータ支持板１３Ｂに支持された状態で、ヒータ挿通孔１６Ａに挿通されている。また、ヒータ１２Ｂも、前後部分をヒータ支持孔１３Ｅに挿通されヒータ支持板１３Ｃに支持された状態で、ヒータ挿通孔１６Ｂに挿通されている。なお、ヒータ１２Ａはヒータ支持孔１３Ｄに対して耐熱接着剤等により固定され、ヒータ１２Ａが、ヒータ支持孔１３Ｄから抜け落ちないように構成されている。また、ヒータ１２Ｂについても、ヒータ支持孔１３Ｅに対して耐熱接着剤等により固定され、ヒータ１２Ｂが、ヒータ支持孔１３Ｅから抜け落ちないように構成されている。なお、ヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持するヒータ支持孔１３Ｄ，１３Ｅは、ヒータ１２Ａ，１２Ｂが抜け落ちない構造であれば、貫通孔としなくてもよい。
【００７６】
ホーン９Ｂに形成されたヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂは、ここに挿通されるヒータ１２Ａ，１２Ｂに対して隙間が形成される大きさに形成されている。隙間の大きさは、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂが形成される位置におけるホーン９Ｂの左右方向の振動の大きさ、すなわち変位量以上に形成されている。
【００７７】
ヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持するヒータ支持腕１３は、超音波振動接合装置１に対して固定されるホーン支持腕１１に対して固定されている。したがって、ヒータ１２Ａ，１２Ｂは、超音波振動接合装置１に対して固定されていることになる。一方、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂが形成される位置は、ホーン９Ｂの節部Ｓではないため、超音波振動接合装置１に対して左右方向に振動する。
【００７８】
したがって、ヒータ１２Ａ，１２Ｂとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとの間に隙間がない場合には、ヒータ１２Ａ，１２Ｂに、ホーン９Ｂとヒータ支持腕１３との間で左右方向に押し曲げる応力が作用してしまい、ヒータ１２Ａ，１２Ｂが折れてしまう等の損傷を受ける虞がある。
【００７９】
これに対して、上述のように、ヒータ１２Ａ，１２Ｂとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとの間に隙間を設けることにより、ホーン９Ｂが左右方向に振動してもヒータ１２Ａ，１２Ｂに、ヒータ１２Ａ，１２Ｂを押し曲げる応力が作用してしまうことを防ぐことができる。
【００８０】
ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂと、ここに挿通されるヒータ１２Ａ，１２Ｂとの隙間の大きさは、上記のように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂ部分におけるホーン９Ｂの左右方向の変位量以上に形成した場合には、振動するホーン９Ｂがヒータ１２Ａ，１２Ｂに衝突することがない。そのため、ホーン９Ｂがヒータ１２Ａ，１２Ｂを押し曲げる応力を完全に無くすことができる。
【００８１】
これに対し、ホーン９Ｂとヒータ支持腕１３との間に作用するヒータ１２Ａ，１２Ｂを押し曲げる応力が、ヒータ１２Ａ，１２Ｂが損傷しない程度であれば、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとヒータ１２Ａ，１２Ｂとの隙間は、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂ部分におけるホーン９Ｂの左右方向の変位量未満とし、ホーン９Ｂがヒータ１２Ａ，１２Ｂに多少衝突してもよい。ヒータ１２Ａ，１２Ｂとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとの間にまったく隙間を設けない場合には、ホーン９Ｂの振動がそのままヒータ１２Ａ，１２Ｂに及ぶことになり、ヒータ１２Ａ，１２Ｂに大きな押し曲げる応力が作用することになるが、隙間を形成することで、この押し曲げ応力を軽減することができる。
【００８２】
ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂは、吸引孔３Ａに対して左右方向であって、吸引孔３Ａとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間の略中央に形成されている。ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを吸引孔３Ａに対して左右方向、すなわち、ホーン９Ｂの長さ方向に配設することにより、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、吸引孔３Ａから離れた位置に形成することができる。ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、吸引孔３Ａから離れた位置に形成することにより、吸引孔３Ａおよびヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂをホーン９Ｂに形成する孔開け加工の作業が容易になる。
【００８３】
すなわち、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂと吸引孔３Ａとを互いに上下方向に配設した場合には、ホーン９Ｂの太さ（本実施の形態においては１６ｍｍ）の制限を受け、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂと吸引孔３Ａとの間の間隔を広く確保することができない。そのため、ホーン９Ｂの太さ内に吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを配設するためには、吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとが互いに干渉しないように、相互に迂回させる等の複雑な構造とすることが余儀なくされる。
【００８４】
これに対し、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを吸引孔３Ａの左右に配設する構成にした場合には、吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとの間の間隔Ｌ１，Ｌ１を広く確保することができる。したがって、吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとを相互に迂回するような複雑な構成を採る必要がなく、ホーン９Ｂの構造を簡単なものとすることができる。間隔Ｌ１，Ｌ１を広く確保することにより、吸引孔３Ａおよびヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを形成する孔開け加工の作業が行い易くなる。つまり、間隔Ｌ１，Ｌ１が狭いときには、吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂの間の各隔壁１８，１８の厚さが薄くなり、孔開け作業に際し、隔壁１８，１８が割れてしまう虞がある。ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを吸引孔３Ａの左右に配設することで、隔壁１８，１８の厚さを厚くすることができ、孔開け加工作業が容易になる。
【００８５】
また、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂは、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂに対しても、左右方に配設している。そのため、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間の間隔Ｌ２，Ｌ２を広く確保することができる。すなわち、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂと間の隔壁１９，１９の厚さを厚くすることができる。したがって、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂを形成する孔開け加工の作業が容易になる。
【００８６】
間隔Ｌ２，Ｌ２を広く確保し隔壁１９，１９を厚くすることにより、上記のように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂを形成する孔開け加工の作業が容易になるという効果に加えて、さらに、次の効果がある。
【００８７】
ホーン９Ｂのねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂが形成される節部Ｓにおいては、ホーン９Ｂの振動による応力が強く作用する。したがって、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間隔Ｌ２，Ｌ２を狭くして、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間の隔壁１９，１９を薄くすると、振動により作用する応力により隔壁１９，１９が割れて破損してしまう虞がある。間隔Ｌ２，Ｌ２を広く確保し隔壁１９を厚くすることにより、振動による応力により隔壁１９が割れて破損してしまうことを防ぐことができる。
【００８８】
本実施の形態においては、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂと吸引孔３Ａの略中央に形成する例を示している。このように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂと吸引孔３Ａの略中央に配設することにより、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂ、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂおよび吸引孔３Ａのそれぞれの孔開け加工の作業を容易に行うことができる。つまり、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂをねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂあるいは吸引孔３Ａのいずれかに偏った位置に形成すると、間隔Ｌ１と間隔Ｌ２のうち狭い方の孔開け加工の作業の困難性が増す。したがって、例えば、偏りの程度により加工精度を変える必要性が生じることがある。しかしながら、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂと吸引孔３Ａの略中央に形成することにより、各孔を同じ加工精度で形成することができる。
【００８９】
しかしながら、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを形成する位置は、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂと吸引孔３Ａの略中央には限らない。表１に、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂと吸引孔３Ａとの間隔Ｌ１，Ｌ１に対する孔開け加工のし易さを観点とした適正さを示す。また、表２に、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間隔Ｌ２，Ｌ２に対する孔開け加工のし易さと、隔壁１９，１９に作用するホーン９Ｂの振動による応力に対する強度を観点とした適正さを示す。
【００９０】
【表１】
2008078272.tif 000003
【表２】
2008078272.tif 000004
【００９１】
なお、振動素子８の振動周波数が４０ｋＨｚであり、ホーン９Ｂが鉄合金の場合は、音波の伝達速度は約５０００ｍ／ｓであるので、１／１００波長の長さは、約１．２５ｍｍ、１／４０波長の長さは、約３．１２５ｍｍ、１／２０波長の長さは、約６．２５ｍｍとなる。
【００９２】
表１および表２は、上記の観点に対する適正の程度を○、△、×で表わしている。○印は適正であり、孔開け加工がし易く、隔壁１９に作用するホーン９Ｂの振動による応力に対する強度が確保できることを示す。×印は不適性であり、孔開け加工が難しく、また、隔壁１９に作用するホーン９Ｂの振動による応力に対する強度が確保できないことを示す。△印はなんとか孔開け加工をすることができ、また、ホーン９Ｂの振動による応力に対する強度も通常の使用状況では問題がない程度を示す。
【００９３】
表１および表２から、隔壁１８と隔壁１９との厚さ、すなわち、間隔Ｌ１と間隔Ｌ２を、それぞれ１／２０波長以上の長さ（厚さ）になるように、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂ、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂおよび吸引孔３Ａを形成すると、孔開け加工を容易に行うことができ、さらに、隔壁１９に作用する応力に対する強度を確保することができる。なお、具体的には、間隔Ｌ１，Ｌ２は、ホーン９Ｂが鉄合金の場合は、それぞれ、３ｍｍ以上離れていることが好ましく、６ｍｍ以上離れていることがより好ましい。
【００９４】
なお、孔開け加工を適正に行える間隔Ｌ１、また、孔開け加工を適正に行えると共に隔壁１９に作用する応力に対する強度が確保できる間隔Ｌ２は、ホーン９Ｂの材質、ホーン９Ｂを伝播する振動の周波数等により適宜に設定される。
【００９５】
ところで、上述したように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを、吸引孔３Ａに対して左右方向であって、吸引孔３Ａとねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂとの間に形成することで、吸引孔３Ａとヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとの間の間隔を広く確保することができる。そのため、ヒータ１２Ａ，１２Ｂの大型化を図ることもできる。
【００９６】
（第２の実施の形態）
図４および図５に、本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動接合装置３０を示す。
【００９７】
第１の実施の形態に係る超音波振動接合装置１のホーン９Ｂは、ホーン９Ｂを伝播する振動の波長の１.０倍の長さに設定しているのに対し、第２の実施の形態に係る超音波振動接合装置３０のホーン３１Ｂは、波長の０.５倍の長さに設定されている。
【００９８】
図４および図５において、第１の実施の形態と同様の部材および構成については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略することとする。
【００９９】
図４は、超音波振動接合装置３０を用いて、接合対象物であるＩＣチップ１００を被接合対象物であるフレキシブル基板１０１に接合する工程の概略を示す図である。図５は、超音波振動接合装置３０における振動装置３２の構成を示す図である。図５（Ａ）は、振動装置３２を前面から見た正面図であり、図５（Ｂ）は、振動装置３２を下方から見た底面図である。また、図５（Ｃ）は、ホーン３１Ｂを伝播する振動について、ホーン３１Ｂの左右方向の位置と振幅との関係を示す図である。図５（Ｃ）の横軸は、ホーン３１Ｂの左右方向の位置に対応し、縦軸は、各位置における振幅を示す。
【０１００】
上述したように、超音波振動接合装置３０においては、ホーン３１Ｂの左右方向の長さが、ホーン３１Ｂを伝播する振動の波長の０.５倍の長さに設定されている。すなわち、ホーン３１Ｂが鉄合金から形成され、振動素子８が４０ｋＨｚの超音波振動を発振するので、ホーン３１Ｂの長さは、概ね６２.５ｍｍに設定されている。また、ホーン３１Ｂの太さは約１６ｍｍ四方に設定されている。この第２の実施の形態においては、振動素子８、ホーン３１Ｂ、および振動素子８を保持し、振動素子８で発生した振動をホーン３１Ｂに伝達する振動子３１Ａを備えて超音波実装ツール６１が構成されている。
【０１０１】
第１の実施の形態の超音波振動接合装置１における超音波実装ツール６０は、ホーン９Ｂが接合工具部３を挟んで左右の両側において、ホーン支持腕１１により超音波振動接合装置１に対して支持されていた。超音波実装ツール６１は、ホーン３１Ｂが、第１の実施の形態のホーン９Ｂよりの左右方向の長さが短いので重量が軽い。そのため、超音波実装ツール６１は、ホーン３１Ｂの左端から１／４波長の位置にある節部Ｓの一個所だけで、振動装置支持ロッド１０に対して直接支持されている。なお、接合工具部３は、ホーン３１Ｂの左端の位置にある腹部Ｍの位置配設されている。
【０１０２】
ホーン３１Ｂには、振動装置支持ロッド１０に支持される位置において、ねじ３３により振動装置支持ロッド１０に対して取り付けられている。ねじ３３は、ホーン３１Ｂを上下方向に貫通するねじ挿通孔３４に通され、先端側の一部がホーン３１Ｂの上面から突出する。そして、超音波実装ツール６１は、ホーン３１Ｂの上面から突出したねじ３３の先端側の一部が、振動装置支持ロッド１０に対してねじ結合することで、振動装置支持ロッド１０に取り付けられる。なお、ホーン３１Ｂの節部Ｓに対応する部位において、超音波実装ツール６１を振動装置支持ロッド１０に対して支持することで、ホーン３１Ｂの振動が振動装置支持ロッド１０側へ伝わる量が小さくなる。
【０１０３】
ヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持するヒータ支持腕１３は、支持杆１３Ａの右側の側端面において、振動装置支持ロッド１０に対して直接取り付けられている。
【０１０４】
この第２の実施の形態における超音波振動接合装置３０においては、ヒータ挿通孔１６Ａの左側には、第１の実施の形態におけるねじ挿通孔１５Ａに相当する孔はない。そのため、ヒータ挿通孔１６Ａは、吸引孔３Ａとの間隔、すなわち間隔Ｌ３が１／２０波長以上になるように配設する。一方、ヒータ挿入孔１６Ｂは、吸引孔３Ａとねじ挿通孔３４に対してそれぞれ１／２０波長以上となるように配設する。すなわち、間隔Ｌ１とＬ２を１／２０波長以上になるように配設する。このように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂ、吸引孔３Ａ、ねじ挿通孔３４を配設することにより、各孔の孔開け加工の作業を容易に行うことができる。また、隔壁１９に作用するホーン９Ｂの振動による応力に対する強度を確保することができる。
【０１０５】
上記の各実施の形態に示す超音波振動接合装置１および超音波振動接合装置３０においては、吸引孔３Ａを挟んだ両側の節部Ｓの内側、すなわち、吸引孔３Ａを挟んで１／４波長以内に、ねじ挿通孔１５Ａ，１５Ｂ、ねじ挿通孔３４、およびヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂを形成している。そのため、ホーン９Ｂ、およびホーン３１Ｂを支持する位置とヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持する位置を接合工具部３側に偏倚させることとになり、超音波振動接合装置１、および超音波振動接合装置３０の小型化を図ることができる。
【０１０６】
上述した各実施の形態においては、接合対象物をＩＣチップ１００としたが、接合対象物は、ＩＣチップに限らず、ＩＣチップ以外の抵抗素子、発光等の電子部品でもよい。また、被接合対象物を、ＩＣチップ１００が接合されＣＯＦとなるフレキシブル基板１０１としたが、フレキシブル基板１０１はＣＯＦを構成するものに限られない。また、フレキシブル基板１０１の他に、エボキシ樹脂等により構成されるプリント基板を被接合対象物としてもよい。また、接合対象物と被接合対象物は、上記のように、電子部品とフレキシブル基板あるいはプリント配線板に限らず、例えば、金属部品同士であったり、あるいはプラスチック部品同士であってもよい。
【０１０７】
（変形例１）
図６に、本発明の第１の実施の形態に係る超音波振動接合装置１における振動装置２の部分を変形した振動装置６２の構成を示す。
【０１０８】
図１および図２に示す第１の実施の形態に係る超音波振動接合装置１と同様の部材および構成については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略することとする。振動装置２と比べて、主に、超音波実装ツール６０を振動装置支持ロッド１０に支持する構造およびヒータ１２Ａ，１２Ｂを支持する構造が異なる。
【０１０９】
超音波実装ツール６０は、支持部材としてのホーン支持腕６３と２本の支持ねじ６４，６５により、振動装置支持ロッド１０に対して支持されている。ホーン支持腕６３は、左右方向に長い直方体を呈し、左右の２箇所に前後に貫通する孔部６６，６７が形成されている。なお、ホーン支持腕１１は、振動装置支持ロッド１０の下端部において、振動装置支持ロッド１０に固定されている。
【０１１０】
孔部６６，６７は、略直方体状に、ホーン支持腕６３を前後方向に貫通している。そして、ホーン支持腕６３の孔部６６，６７が形成されている上下の部分は、肉薄の薄板部６８，６９となっている。
【０１１１】
ホーン９Ｂの左端から１／４波長と３／４波長の節部Ｓの位置には、支持ねじ６４，６５がねじ結合するネジ孔７０，７１が形成されている。ホーン支持腕６３の孔部６６の左側と孔部６７の右側には、それぞれ、ホーン９Ｂのネジ孔７０，７１に対向する位置に、支持ねじ６４，６５が挿通されるネジ挿通孔７２，７３が形成されている。したがって、支持ねじ６４，６５をホーン支持腕６３の上側からホーン９Ｂ側に通し、支持ねじ６４，６５を、それぞれ、ネジ孔７０，７１にねじ結合することにより、超音波実装ツール６０が、支持ねじ６４，６５およびホーン支持腕６３を介して、振動装置支持ロッド１０に対して支持される。
【０１１２】
ネジ孔７０，７１を上記のように配設することにより、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１と間の隔壁（図２の隔壁１９，１９に相当）の厚さを厚くすることができる。したがって、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１を形成する孔開け加工の作業が容易になる。
【０１１３】
ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１と間の隔壁を厚くすることにより、上記のように、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１を形成する孔開け加工の作業が容易になるという効果に加えて、さらに、次の効果がある。
【０１１４】
ホーン９Ｂのネジ孔７０，７１が形成される節部Ｓにおいては、ホーン９Ｂの振動による応力が強く作用する。したがって、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１との間隔を狭くして、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１との間の隔壁を薄くすると、振動により作用する応力により該隔壁が割れて破損してしまう虞がある。ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂとネジ孔７０，７１との間隔を広く確保し該隔壁を厚くすることにより、振動による応力により該隔壁が割れて破損してしまうことを防ぐことができる。
【０１１５】
ホーン９Ｂの接合工具部３の反対側の上面には、接合工具部３と対向する位置に、突起部７４が形成されている。突起部７４の上面は矩形の平面に形成されている。突起部７４の上面の前後方向の幅は、ホーン９Ｂの前後方向の幅と同一になっている。すなわち、突起部７４の上面の前後方向の幅は、ホーン９Ｂの前後方向の幅一杯に形成されている。
【０１１６】
突起部７４とホーン支持腕６３との間には、軸受部材７５が配設されている。この接合工具受体７５は、ホーン支持腕６３に対して固定され、突起部７４に対しては、非固定になっている。超音波実装ツール６０は、突起部７４とホーン支持腕６３との間に接合工具受体７５を挟み込んだ状態で、ホーン支持腕１１に対して、支持ねじ６４，６５により支持される。
【０１１７】
接合工具受体７５は、直方体を呈し、突起部７４の上面に当接する面は、突起部７４の矩形の上面と同一形状であり、突起部７４の上面と接合工具受体７５とは、互いに全面に亘って当接している。
【０１１８】
貫通孔６６，６７は、上下方向において、接合工具受体７５に重ならない位置に形成されている。すなわち、貫通孔６６，６７は、接合工具受体７５の左右の上方に形成されている。また、上述したように、ホーン支持腕６３の貫通孔６６，６７の上下は薄板部６８，６９になっている。そのため、ホーン支持腕６３と突起部７４との間に、接合工具受体７５が挟み込まれた状態で、支持ねじ６４，６５をネジ孔７０，７１に締め込むと、薄板部６８，６９は、中央側寄りから外側（ホーン支持腕６３の左右端側）に向かって下方に撓む。すなわち、薄板部６８，６９は、板ばねの役目を果たす。そのため、ホーン支持腕６３と接合工具受体７５の上面との当接部に作用する力が、該当接部の左右側だけに集中してしまうことを防ぐことができる。したがって、昇降装置７が、接合工具部３に保持されたＩＣチップ１００を、単位基板１０２に押圧する際、昇降装置７等の押圧力が、ホーン支持腕６３から接合工具受体７５に確実に伝わる。そして、この押圧力は、突起部７４に伝わり、突起部７４の下方に位置する接合工具部３が、ＩＣチップ１００を、単位基板１０２に対して押圧する。
【０１１９】
また、薄板部６８，６９が板ばねの役目を果たすため、支持ねじ６４，６５のネジ孔７０，７１への締め込み力が、左右で異なったとしても、ホーン支持腕６３と接合工具受体７５の上面との当接部に作用する。その結果、接合工具受体７５を、ホーン支持腕６３と突起部７４との間に挟み込む力の左右方向における強さの均一化が図られる。
【０１２０】
また、突起部７４を設けることにより、昇降装置７等の押圧力を突起部７４で集中して受けることができる。そして、この突起部７４は、接合工具部３と対向する位置に設けられているため、接合工具部３に対して、押圧力が効率よく伝達される。突起部７４と接合工具受体７５とは、上述したように非固定であるので、振動素子８の発振する振動によりホーン９Ａが左右方向に振動するときには、ホーン９Ｂは、突起部７４の部分において、接合工具受体７５に対して摺動する。
【０１２１】
なお、振動装置６３においては、接合工具部３に、前後方向に長い矩形の平面部３Ｄを有する台座部３Ｅが設けられ、この台座部３Ｅの平面部３ＤにＩＣチップ１００が保持される。  平面部３Ｄは前後方向に長いため、前後方向に長いＩＣチップ１００を保持するのに適する。
【０１２２】
吸引孔３Ａは、接合工具受体７５およびホーン支持腕６３を上下に貫通し、振動装置支持ロッド１０の中を通り、振動装置支持ロッド１０側面に貫けている。側面に貫けた吸引孔３Ａに、図示を省略する空気吸引装置が接続される。
【０１２３】
ホーン９Ｂの前後には、ヒータ支持板７６が備えられている。このヒータ支持板７６は、ねじ７８によりホーン支持腕６３に取り付けられている。ヒータ支持板７６には、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂに対向する位置に、ヒータ支持孔７７が形成されている。このヒータ支持孔７７にヒータ１２Ａ，１２Ｂが通され、支持されている。ヒータ１２Ａ，１２Ｂと、ヒータ支持板７６とは、ヒータ１２Ａとヒータ支持孔７７との間、およびヒータ１２Ｂとヒータ支持孔７７との間を耐熱接着剤等により固定している。ヒータ支持孔をヒータが抜け落ちない構造とし、ヒータを接着剤等により固定しなくても良い。
【０１２４】
接合工具部３の右端部には、熱電対７９が備えられ、接合工具部３の温度を検出する。この熱電対７９により検出された温度に基づき、ヒータ１２Ａ，１２Ｂの温度制御を行う。熱電対７９を、接合対象物であるＩＣチップ１００と被接合対象物であるフレキシブル基板１０１の接合部の近傍である接合工具部３に備えることにより、該接合部の接合温度の検出精度を高くすることができる。
【０１２５】
（変形例２）
図７に、本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動接合装置３０における振動装置３２の部分を変形した振動装置８０の構成を示す。
【０１２６】
図４および図５に示す第２の実施の形態に係る超音波振動接合装置３０と同様の部材および構成については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略することとする。
【０１２７】
振動装置３２と比べて、主に、超音波実装ツール６１を振動装置支持ロッド１０に支持する構造およびヒータ８１のホーン３１Ｂへの挿通位置が異なる。
【０１２８】
超音波実装ツール６１は、支持部材としてのホーン支持腕８２と支持ねじ８３により、振動装置支持ロッド１０に対して支持されている。ホーン支持腕８２は、振動装置支持ロッド１０の下端部において固定され、振動装置支持ロッド１０の右側に延設されている。
【０１２９】
ホーン３１Ｂには、ホーン３１Ｂの左端から１／４波長の位置である節部Ｓの位置に、支持ねじ８３がねじ結合するねじ孔８４が形成されている。ホーン支持腕８２の略中央部には、ホーン３１Ｂのねじ孔８４に対向する位置に、支持ねじ８３が挿通されるねじ挿通孔８５が形成されている。したがって、支持ねじ８３をホーン支持腕８２の上側からホーン３１Ｂ側に通し、支持ねじをねじ８４にねじ結合することにより、超音波実装ツール６１が、支持ねじ８３およびホーン支持腕８２を介して振動装置支持ロッド１０に対して支持される。
【０１３０】
ホーン３１Ｂの接合工具部３の反対側の上面には、接合工具部３と対向する位置に、突起部８６が形成されている。突起部８６の上面は矩形の平面に形成されている。突起部８６の上面の前後方向の幅は、ホーン３１Ｂの前後方向の幅と同一になっている。すなわち、突起部８６の上面の前後方向の幅は、ホーン３１Ｂの前後方向の幅一杯に形成されている。
【０１３１】
また、突起部８６とホーン支持腕８２との間には、軸受部材８７が配設されている。この接合工具受体８７は、ホーン支持腕８２に対して固定され、突起部８６に対しては、非固定になっている。超音波実装ツール６１は、突起部８６とホーン支持腕８２との間に軸受部材８７を挟み込んだ状態で、ホーン支持腕８２に対して、支持ねじ８３により支持される。
【０１３２】
突起部８６と接合工具受体８７とは、上述したように非固定であるので、振動素子８の発振する振動によりホーン３１Ｂが左右方向に振動するときには、ホーン３１Ｂは、突起部８６の部分において、接合工具受体８７に対して摺動する。
【０１３３】
なお、振動装置８０においては、接合工具部３に、前後方向に長い矩形の平面部３Ｄを有する台座部３Ｅが設けられ、この台座部３Ｅの平面部３ＤにＩＣチップ１００が保持される。  平面部３Ｄは前後方向に長いため、前後方向に長いＩＣチップ１００を保持するのに適する。
【０１３４】
吸引孔３Ａは、接合工具受体８７およびホーン支持腕８２を上下に貫通し、振動装置支持ロッド１０の中を通り、振動装置支持ロッド１０の側面に貫けている。側面に抜けた吸引孔３Ａに、図示を省略する空気吸引装置が接続されている。
【０１３５】
ホーン３１Ｂには、ねじ孔８４を挟む吸引孔３Ａの反対側に、ヒータ挿通孔８９が形成される。ホーン支持腕８２には、ヒータ支持板９０が設けられる。ヒータ支持板９０は、ホーン３１Ｂの前後に位置するようにホーン支持腕８２に設けられる。ヒータ８１は、ヒータ挿通孔８９に挿通された状態で、ヒータ支持板９０に形成されるヒータ支持孔９１に通され、ヒータ支持板９０に支持される。ヒータ８１とヒータ支持板９０とは、ヒータ８１とヒータ支持孔９１との間を耐熱接着剤等により固定している。
【０１３６】
ヒータ挿通孔８９をねじ孔８４を挟んで吸引孔３Ａの反対側、すなわち、ホーン３１Ｂの振動の自由端側に形成したため、吸引孔３Ａ、ねじ孔８４、ヒータ挿通孔８９の相互の間隔を十分確保することができる。超音波振動接合装置３０をこのような構成にすることにより、保持部３とヒータ８１をホーン３１Ｂの構造が複雑にならないように配設することができる。そのため、各孔の孔開け加工の作業を容易に行うことができ、また、各孔の間の隔壁に作用する、ホーン３１Ｂの振動による応力に対する強度を確保することができる。
【０１３７】
接合工具部３の右端部には、上述の変形例１と同様に熱電対７９が備えられ、接合工具部３の温度を検出する。この熱電対７９により検出された温度に基づき、ヒータ９１の温度制御を行う。熱電対７９を、接合対象物であるＩＣチップ１００と被接合対象物であるフレキシブル基板１０１の接合部の近傍である接合工具部３に備えることにより、該接合部の接合温度の検出精度を高くすることができる。
【０１３８】
ヒータ１２Ａ，１２Ｂ，８１の形状を円筒状として例示したが、ヒータ１２Ａ，１２Ｂ，８１の形状は、板状でも良い。ヒータ１２Ａ，１２Ｂ，８１の形状を板状あるいは短冊状とすることにより、ヒータ挿通孔１６Ａ，１６Ｂ，８９は、矩形となる。ヒータの長さ方向と直交する断面形状が矩形（例えば、厚さ３ｍｍで巾１０ｍｍ）となる板状ヒータを、その矩形の長辺を振動の伝播方向とし、即ち、ヒータの厚み方向を上下方向とすることにより、ヒータ挿通孔による振動の反射が少なくなり、振動の減少および副次振動の発生を小さくすることができる。この形状のヒータの加熱能力は、大よそ直径が６ｍｍの円筒状ヒータに相当する。そして、振動の反射と、副次振動は、大よそ半分に減少する。板状ヒータの形状は、巾が２５ｍｍ以下であれば配設することが可能である。また、その厚さは、ヒータの加熱能力が断面積に大よそ比例するので、巾の１/２以下で２ｍｍ以上がてきしている。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる超音波振動接合装置およびこの超音波振動接合装置にＩＣチップを供給する供給装置の全体を示し、超音波振動接合装置を用いて、接合対象物であるＩＣチップをフレキシブル基板に接合する工程の概略を説明するための図である。
【図２】図１に示す超音波振動接合装置に備えられる振動装置の構成を示す図であり、（Ａ）は、振動装置の正面図であり、（Ｂ）は振動装置の底面図であり、（Ｃ）は、ホーンにおける位置とホーンを伝播する振動の振幅との関係を示す図である。
【図３】図１に示す超音波振動接合装置によって、ＩＣチップが接合されるフレキシブル回路基板の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる超音波振動接合装置およびこの超音波振動接合装置にＩＣチップを供給する供給装置の全体を示し、超音波振動接合装置を用いて、接合対象物であるＩＣチップをフレキシブル基板に接合する工程の概略を説明するための図である。
【図５】図４に示す超音波振動接合装置に備えられる振動装置の構成を示す図であり、（Ａ）は、振動装置の正面図であり、（Ｂ）は振動装置の底面図であり、（Ｃ）は、ホーンにおける位置とホーンを伝播する振動の振幅との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る超音波振動接合装置における振動装置の部分の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動接合装置における振動装置の部分の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１  …  超音波振動接合装置
３  …  接合工具部（保持部）
３Ａ  …  吸引孔
９Ａ  …  振動子
９Ｂ，３１Ｂ  …  ホーン
１１，６３，８２  …  ホーン支持腕（支持部材）
１２Ａ，１２Ｂ，８１  …  ヒータ
１４Ａ，１４Ｂ，６４，６５，８３  …  ねじ（取付部材）
１６Ａ，１６Ｂ，８９  …  ヒータ挿通孔
６０  …  超音波実装ツール
１００  …  ＩＣチップ（接合対象物）
１０１  …  フレキシブル回路基板（被接合対象物）
【図１】
2008078272.tif 000005
【図２】
2008078272.tif 000006
【図３】
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【図４】
2008078272.tif 000008
【図５】
2008078272.tif 000009
【図６】
2008078272.tif 000010
【図７】
2008078272.tif 000011