(57)【要約】【課題】突起部の間から被接合材の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部の摩耗による形状の変化を小さくすることで、被接合材に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる超音波接合用ホーンを提供すること。【解決手段】所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部１１を有し、これら複数の突起部１１を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーン５であって、前記各突起部１１は、六角錐形状でありその対向する一対の面１１ａ・１１ａの対向方向が前記振動方向に対して垂直方向となるように形成される。【選択図】図２
2007330851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、
前記各突起部は、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向となるように形成されることを特徴とする超音波接合用ホーン。
【請求項２】
所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、
前記各突起部は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されることを特徴とする超音波接合用ホーン。
【請求項３】
前記複数の突起部は、互いの間に形成される溝部が、各突起部の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波接合用ホーン。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを備え、
該超音波接合用ホーンを、前記振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材に押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合することを特徴とする超音波接合装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを用い、
被接合材を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合することを特徴とする超音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動によって電子部品の金属端子等を重ね合わせて接合する超音波接合に用いられる超音波接合用ホーン、超音波接合装置及び超音波接合方法に関し、特に、超音波接合用ホーンの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品の電極を構成する金属端子等を配線基板等に接合するに際し、これらを重ね合わせた状態で被接合材を超音波振動させることにより接合する超音波接合が行われている（例えば、特許文献１参照。）。超音波接合に際しては、超音波接合装置に備えられ超音波振動可能に構成されるホーンが、被接合材を押圧しながら所定の周波数で超音波振動させる。このホーンによる被接合材の押圧と超音波振動により、接合面となる金属表面の酸化被膜等が除去されるとともに摩擦熱等による材料の塑性流動等が生じて接合が行われる。
かかるホーンには、その振動を被接合材に滑りを起こすことなく伝えるため、加圧側の面に、例えば角錐状の突起部が複数形成されている。つまり、超音波接合に際しては、超音波振動するホーンの突起部が被接合材の表面に食い込んだ状態となる。
【０００３】
このようなホーンが用いられて行われる超音波接合においては、ホーンの突起部が被接合材を削ることにより、突起部と被接合材との間の隙間でバリが発生するという問題がある。このバリの発生を防止するための技術として、例えば、特許文献２に開示されているものがある。
特許文献２には、超音波接合の際に発生するバリの量は、ホーンの突起部が被接合材に食い込む程増加し、また、バリは、主に超音波振動の振動方向に対して垂直な方向に発生しているという観点から、ホーンの突起部の間に溝部を設けるとともに、振動方向に対して垂直な方向の溝部（以下「垂直溝部」という。）の幅あるいは深さを大きくとるホーンの構造が示されている。
【０００４】
確かに、突起部間に垂直溝部を設け、それについて他の溝部に比べて幅あるいは深さを大きくとることにより、突起部がすべて被接合材に食い込むことで垂直溝部から押し出されて発生するバリは抑制することができる。しかし、ホーンにおける突起部間の溝部の幅や深さを大きくすることでは、バリの量を低減させることはできるものの、その溝部が振動方向に対して垂直な方向であることから、バリ発生の抑制が十分であるとは言えない。
すなわち、図８に模式的に示すように、振動方向に対して垂直な方向（図８における左右方向）に発生するバリは、被接合材１０４の被押圧面１０４ａの部分において、ホーン１０５の押圧及び超音波振動による往復動により変形する材料が、往動・復動それぞれについて同じ場所となるホーン１０５の垂直溝部に対応する部分１０４ｂに溜まっていき、逃げ場のなくなった材料がホーン１０５の垂直溝部を通じて押し出されて外側にバリとして発生する。なお、図８において被押圧面１０４ａにマトリックス状に並ぶ複数の凹部１０４ｃは、ホーン１０５の突起部に対応する部分（押圧されて窪む部分）を示している。
【０００５】
また、垂直溝部を有するホーンは、前記のとおり垂直溝部を通じて被接合材の材料が押し出されることから、突起部の高さ以上の深さで被接合材に食い込む状態が発生する場合があり、こうした場合、ホーンの垂直溝部の広さや深さを大きくすることによってはバリの発生を抑制することが困難となる。
また、ホーンの垂直溝部の幅を広くすることで、被接合材の材料が押し出されて発生するバリを抑制することができると考えられるが、特許文献２にも言及されているように、被接合材の固定が不十分となり被接合材の接合強度が低下することから、溝部の幅の広さにも限界がある。
このように、被接合材を押圧するホーンの垂直溝部から材料が押し出されて発生するバリは、その垂直溝部に対応する被接合材の部分から外側に繋がった状態で残存する可能性も高く、このようなバリ（いわゆるヒゲバリ）は、後に脱落して絶縁部位に乗ることで電気的な不具合を発生させる原因ともなる。
【０００６】
この点、特許文献１に開示されているホーンは、ダイヤ目形状（四角錐形状）の突起部間の溝部が、ホーンの振動方向に対して斜め方向となるような構造であるため、前記のような繋がった状態のバリ（ヒゲバリ）の発生・飛散を抑制することができる。
すなわち、図９に模式的に示すように、ホーンの突起部１１１が、振動方向（図９における上下方向）に対してダイヤ目形状となるとともに突起部１１１間の溝部１１３が振動方向に対して斜め方向となるように配置される構造の場合、ホーンの超音波振動による往復動の往側と復側で発生する被接合材の変形が打ち消し合うこととなり、一方向（図９では左右方向）に被接合材の材料が逃げていく状態が抑制されることから、ヒゲバリの発生が抑制される。なお、図９において、溝部１１３における矢印は、突起部１１１を有するホーンによる被接合材の押圧及び超音波振動にともなう被接合材の材料の変形方向を示しており、白抜きの矢印はホーンが往側（図９において下側）に移動する場合の材料の変形方向を、黒塗りの矢印は同じく復側（同じく上側）の場合の材料の変形方向をそれぞれ示している。
【特許文献１】特開２００３−１５４４６７号公報
【特許文献２】特開２００５−８８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示されているようなホーンの構造においては、次のような問題がある。
すなわち、図１０に示すように、ホーンの突起部１１１が振動方向（図１０における上下方向）に対してダイヤ目形状である場合（図１０上図（ａ）参照）、一対の対向する稜線１１１ａ・１１１ａが振動方向に直交することとなり、これら振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａの部分は摩耗しやすい部分となる。つまり、突起部１１１の摩耗は、ホーンの被接合材に対する押圧と超音波振動による摩擦によって突起部１１１が削られていくことで発生するものであるところ、振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａの部分は、被接合材に対して線で接触する部分となるため摩擦による負荷が大きく削られやすい部分となり摩耗しやすい部分となる。
摩耗による突起部１１１の変形としては、図１０下図（ａ）において薄墨部分で示すように、突起部１１１における振動方向に直交する稜線１１１ａ・１１１ａ部分が削られて平面状となる摩耗部１１５が生じることとなる。この稜線１１１ａ・１１１ａ部分で生じる摩耗部１１５は、突起部１１１が摩擦により削れることによるその高さの変位を大きくする。なお、図１０において（ａ）は突起部１１１の平面図を、（ｂ）は同じく側面図をそれぞれ示している。
【０００８】
このように、ホーンの突起部に摩耗部が生じると、ホーンの被接合材に対する係合状態（食い込み状態）が変化することから、ホーンと被接合材との間のエネルギー伝達効率が低下し、ホーンの被接合材に対する押圧力や振動数等の当初の設定条件の下では、ショット数（接合回数）の増加にともない接合強度を維持し確保することができなくなる。したがって、安定した接合品質を得るには、略一定の接合強度を確保する必要があるため、満足な接合強度が得られなくなる前にツールとしてのホーンを交換する必要が生じる。結果、ツール交換の頻度が高くなり、コストアップにつながる。
つまり、ショット数の増加にともなうエネルギーの伝達効率の変化（低下）を小さくし、当初の設定条件の下で長期にわたり接合強度を確保して安定した接合品質を得るためには、前述のような突起部の摩耗による形状変化（高さの変位など）を小さくする必要がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、突起部の間から被接合材の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部の摩耗による形状の変化を小さくすることで、被接合材に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる超音波接合用ホーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
すなわち、請求項１においては、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、前記各突起部は、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向となるように形成されるものである。
【００１２】
請求項２においては、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材を加圧する面に複数の突起部を有し、これら複数の突起部を介して被接合材を押圧しつつ超音波振動させる超音波接合用ホーンであって、前記各突起部は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記複数の突起部は、互いの間に形成される溝部が、各突起部の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成されるものである。
【００１４】
請求項４においては、請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを備える超音波接合装置であって、該超音波接合用ホーンを、前記振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材に押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合するものである。
【００１５】
請求項５においては、請求項１〜請求項３の何れかに記載の超音波接合用ホーンを用いる超音波接合方法であって、被接合材を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材を超音波接合するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、突起部の間から被接合材の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部の摩耗による形状の変化を小さくすることができる。これにより、ホーンから被接合材に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、図１を用いて本実施形態に係る超音波接合装置１の概略構成について説明する。
図１に示すように、超音波接合装置１は、固定台（アンビルともいう。）２と、超音波接合用ホーン（以下単に「ホーン」という。）５とを備える。超音波接合装置１は、ホーン５を、所定の振動方向に超音波振動可能に構成し、被接合材４に押圧しつつ超音波振動させることにより、基材３とこれに重ね合わせた被接合材４とを超音波接合する。
【００１８】
固定台２は、基材３を支持するための支持面２ａを有し、この支持面２ａ上に基材３を固定した状態で支持する。
ホーン５は、全体として略直方体状に構成されその一側に被接合材４を押圧する加圧面５ａを有する。ホーン５は、超音波発生源により所定の振動方向（図１における左右方向）に例えば数１０ｋＨｚの周波数で超音波振動可能に構成される。つまり、ホーン５には図示せぬ超音波発生源が接続され、この超音波発生源から電圧が供給されることにより、ホーン５が超音波振動する構成となっている。ホーン５の振動方向は、被接合材４の被押圧面４ａと平行な方向となる。
ホーン５は、アクチュエータ等の移動機構（図示略）により被接合材４の被押圧面４ａに対して近接離間方向に移動可能に設けられ、その加圧面５ａを被接合材４の被押圧面４ａに対して押圧可能に構成される。
また、ホーン５は、その加圧面５ａに、複数の突起部１１から構成される突起部群１０を有する。
【００１９】
かかる構成を備える超音波接合装置１において、固定台２上に支持される基材３に重ね合うように載置された被接合材４に対し、ホーン５が、突起部群１０を介して被押圧面４ａ側から押圧するとともに超音波振動する。
このホーン５による被接合材４に対する押圧と超音波振動により、基材３と被接合材４との接合面における金属表面の酸化被膜や付着した不純物等が除去されるとともに摩擦熱等による材料の塑性流動等が生じて超音波接合が行われる。この際、被接合材４の被押圧面４ａに突起部１１が食い込んだ状態で被接合材４がホーン５に対して固定されることにより、ホーン５の超音波振動が被接合材４に滑りを起こすことなく伝えられる。
【００２０】
このように、ホーン５は、超音波接合装置１において、所定の振動方向に超音波振動可能に構成され、被接合材４を加圧する加圧面５ａに複数の突起部１１を有し、これら複数の突起部１１を介して被接合材４を押圧しつつ超音波振動させる。
そして、本発明に係るホーン５は、その加圧面５ａに有する突起部群について以下に説明するような構造を備える。以下、各実施形態に即して説明する。
【００２１】
第一実施形態について図２及び図３を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５において、各突起部１１は、六角錐形状でありその対向する一対（一組）の面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成されている。
図２及び図３に示すように、突起部群１０は、六角錐形状に形成される複数の同一形状の突起部１１が、平面視形状でいわゆるハニカム状に配置されて構成されている。そして、各突起部１１は、その六角錐形状において斜面を形成する六つの三角形の面のうち、一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向（図２における上下方向）に対して垂直方向（直交する方向）となるように形成される。
つまり、ここでいう「対向する面」とは、六角錐形状である突起部１１において、頂点（部）を介して向かい合う斜面同士、言い換えると、平面視形状である六角形状の中心点（六角錐形状の頂点）に対して平面視で互いに点対称となる位置にある斜面同士を意味し、また、これら対向する面の「対向方向」とは、対向する斜面同士の平面視における向かい合う方向を意味する。そして、六角錐形状である突起部１１において、一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように突起部１１が形成される。
【００２２】
具体的には、図２において複数の突起部１１から代表して左上の突起部１１に薄墨部分で示すように、六角錐形状の突起部１１における一対の対向する面１１ａ・１１ａの対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向（図２における左右方向）となるように各突起部１１が形成され、これら突起部１１が平面視形状で同一方向となるように平面視形状でハニカム状に配置されて突起部群１０が構成される。
すなわち、平面視形状が六角形となる六角錐形状の各突起部１１が、平面視形状でハニカム状となるように平面方向（加圧面５ａの平面部に沿う方向）に配置されると、突起部群１０における各突起部１１の平面視形状は所定の方向に揃って同じ方向となり、その各突起部１１における対向する一対の面（前記１１ａ・１１ａ参照）が、ホーン５の振動方向に対して直交するように突起部群１０が形成される。
【００２３】
なお、全体として略直方体状のホーン５において方形状となる加圧面５ａの形状に合わせて突起部群１０が形成されることから、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部１１については、適宜途中で切断される場合もあり、この場合、六角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じる（図２及び図３の１１ｃ参照）。
また、突起部１１の六角錐形状は、側面が二等辺三角形で底面が正六角形である正六角錐形状となるように形成されているが、必ずしも正六角錐形状である場合に限定されず、また、その頂点部が丸め形状とされる略六角錐形状である場合も含まれる。
【００２４】
また、突起部１１間に形成される溝部１３は、平面部分を有する場合に限定されず、突起部１１の六角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。つまり、溝部１３として、隣り合う突起部１１間に間隔が隔てられることによる平面部分が設けられることなく、隣り合う突起部１１同士が隙間なく隣接する構成であってもよい。
本実施形態の突起部群１０は、例えば、ＮＣ加工等の方法を用いることにより形成することができる。
【００２５】
このように、突起部群１０の各突起部１１を、六角錐形状でありその対向する一対の面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成することにより、突起部１１の間から被接合材４の材料が押し出されて生じるバリの発生・飛散を抑制することができるとともに、突起部１１の摩耗による形状の変化を小さくすることができる。これにより、ホーン５から被接合材４に対するエネルギーの伝達効率の変化量を低減させることができ、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。
【００２６】
すなわち、突起部１１を六角錐形状とするとともに、その対向する一対の面の対向方向をホーン５の振動方向に対して垂直方向とすることにより、ホーン５において突起部１１間に垂直溝部が形成されることがないので、ホーン５の超音波振動による往復動で変形する被接合材４の材料について、突起部１１間の溝部から押し出される量が低減されることから、ヒゲバリ等のバリの発生や飛散を抑制することができる。
また、突起部１１において六角錐形状のうち一対の対向する面の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となることにより、突起部１１において摩耗しやすい部分となる振動方向に直交する部分が平面形状となるので、突起部１１が摩耗した状態であっても、初期からの形状の変化量が少なくなり、突起部の稜線部が振動方向に対して垂直な方向である場合と比較して、摩耗による突起部１１の形状変化を小さくすることができる。これにより、ホーン５の被接合材４に対する押圧力や振動数等の接合条件を一定とした場合であっても、接合強度の変化が小さくなり、結果的にホーンの耐久性が増し、ツール交換までの寿命を伸ばすことができる。
また、本実施形態では、突起部群１０を構成する突起部１１が、ホーン５の加圧面５ａの周縁部に位置する一部のものを除き、全て一対の対向する面の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向である六角錐形状であるので、上記のような効果を最大限発揮することができる。
【００２７】
第二実施形態について図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５においては、突起部群２０を構成する複数の突起部２１・２２は、互いの間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成される。
図４及び図５に示すように、本実施形態に係る突起部群２０は、第一実施形態の突起部１１と同様にして形成される突起部２１（以下「第一突起部２１」ともいう。）と、これら六角錐形状の突起部２１の間に形成される三角錐形状の突起部２２（以下「第二突起部２１」ともいう。）とを有する。
そして、図４に示すように、六角錐形状の第一突起部２１は、隣り合う第一突起部２１間において平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で向かい合うように（近接するように）形成される。つまり、図４に示す平面視において、例えば上下方向に隣り合う第一突起部２１同士の場合は、同じく平面視で上側に位置する第一突起部２１の平面視形状である六角形状の下側の頂点部と、同じく平面視で下側に位置する第一突起部２１の平面視形状である六角形状の上側の頂点部とが平面視で上下方向に向かい合うように形成される。図４に示す平面視において斜め方向に隣り合う第一突起部２１同士の場合についても同様にして、平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で斜め方向に向かい合うように形成される。
また、三角錐形状の第二突起部２２は、六角錐形状の頂点部を結ぶ直線の平面視形状が三角形状となる隣り合う三つの第一突起部２１の間における平面視で略三角形状となる空間に形成される。
【００２８】
すなわち、突起部群２０を構成する第一突起部２１及び第二突起部２２は、これら突起部間において三方向に形成されるとともに互いに交差するように形成される連続する直線状の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃによって区画される部分にそれぞれ形成される。
つまり、六角錐形状の第一突起部２１が、第一実施形態と同様に形成されるとともに前記のとおり隣り合う二つの第一突起部２１間において平面視形状である六角形状の互いの頂点部が平面視で向かい合うように配置された状態で、その平面視形状に沿う三方向に、直線状の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが形成される。
【００２９】
具体的には、図４に示すように、突起部群２０における溝部は、ホーン５の振動方向に対して平行方向（矢印Ｗ１方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ａと、第一突起部２１の平面視形状である六角形状の振動方向に対する一方の斜辺（第一突起部２１が正六角錐形状の場合、平面視で振動方向に対して６０°の角度をなす辺となる）に沿う方向（矢印Ｗ２方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ｂと、同じく他方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ３方向参照）に連続する直線状となる複数の溝部２３ｃとの三方向それぞれにおいて平行に複数形成される溝部から構成される。
つまり、複数の突起部２１・２２の間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃは、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となる。
【００３０】
本実施形態に係る突起部群２０に関し、切削工具を直線状に走らせて行う切削加工により六角錐形状である第一突起部２１を形成しようとする場合、前述した溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃの三方向（矢印Ｗ１〜Ｗ３方向）に沿って切削工具を走らせて溝を入れることにより、これら三方向の溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが形成されるとともに、六角錐形状の第一突起部２１、及びこの第一突起部２１よりも高さの低い（第一突起部２１が略正六角錐形状である場合、第一突起部２１の略半分の高さとなる）三角錐形状の第二突起部２２が形成されることとなる。
すなわち、三角錐形状である第二突起部２２は、第一実施形態の突起部１１と同様の突起部２１を本実施形態における配置で形成することにより、加工上、必然的に形成される突起部となる。
言い換えると、突起部群２０を構成する複数の突起部２１・２２を、互いの間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが、各突起部２１・２２の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成することにより、簡易な加工方法を用いて六角錐形状の突起部２１を形成することができる。具体的には、本実施形態では、前述したように三方向の切削加工により突起部２１を形成することができる。
【００３１】
なお、本実施形態においても第一実施形態と同様、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部２１については、加圧面５ａの形状に合わせて途中で切断される場合、六角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じ（図４の２１ｃ参照）、突起部２１の六角錐形状は、必ずしも正六角錐形状である場合に限定されず、例えば、その頂点部が丸め形状とされる略六角錐形状である場合も含まれる。
また、突起部２１・２２間に形成される溝部２３ａ・２３ｂ・２３ｃは、平面部分を有する場合に限定されず、突起部２１・２２の六角錐形状または三角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。
【００３２】
その他、本実施形態の突起部群２０においては、前述のとおり三角錐形状の第二突起部２２よりも大きい（高い）ことから、六角錐形状の第一突起部２１が被接合材４に対して主に作用する突起部となるので、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
第三実施形態について図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態に係るホーン５において、各突起部３１は、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成されている。
図６及び図７に示すように、本実施形態において複数の突起部３１から構成される突起部群３０は、四以上の偶数角錐形状として四角錐形状の突起部３１が、ホーン５の振動方向に対してダイヤ目形状となるように、つまり対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成されるとともに、突起部３１間の溝部３３ａ・３３ｂが振動方向に対して斜め方向となるように配置されて構成されている。そして、各突起部３１は、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となる稜線部に面取部３４が形成されている。
つまり、ここでいう「対向する稜線部」とは、四角錐形状である突起部３１において、頂点（部）を介して向かい合う稜線部同士、言い換えると、平面視形状である菱形形状の中心点に対して平面視で互いに対称となる(平面視で一直線状となる)位置にある稜線部同士を意味し、また、これら対向する稜線部の「対向方向」とは、対向する稜線部同士の平面視における向かい合う方向（対向する稜線部が位置する平面視での直線方向）を意味する。そして、四角錐形状である突起部３１において、一対の対向する稜線部の対向方向が、ホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように突起部３１が形成される。
【００３４】
具体的には、図６に示すように、突起部群３０における溝部は、突起部３１の平面視形状であるダイヤ目形状の振動方向に対する一方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ４方向参照）に連続する直線状となる溝部３３ａと、同じく他方の斜辺に沿う方向（矢印Ｗ５方向参照）に連続する直線状となる溝部３３ｂとの二方向に形成される溝部から構成される。
つまり、複数の突起部３１の間に形成される溝部３３ａ・３３ｂは、各突起部３１の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となる。
【００３５】
また、各突起部３１が有する面取部３４は、突起部３１において四角錐形状の対向する稜線部が、ホーン５の振動方向に対して平行方向となる平面部が形成されることにより構成される。
すなわち、ホーン５の振動方向に対してダイヤ目形状となるように形成される四角錐形状の突起部において摩耗しやすい部分となる振動方向に直交する稜線部分に、予め面取部３４が形成されることにより、突起部３１の摩耗による形状変化が小さくなる。つまり、ホーン５の超音波振動による摩擦を受けやすい稜線部分が予め面取りされることで、その部分の摩擦に対する機械的強度が増し、突起部３１の摩耗による形状変化が低減される。
【００３６】
かかる本実施形態においては、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、突起部群３０の各突起部３１を、四以上の偶数角錐形状でありその対向する一対の稜線部の対向方向が前記振動方向に対して垂直方向であるとともに該稜線部が面取りされるように形成することにより、該突起部３１間の溝部３３ａ・３３ｂが振動方向に対して斜め方向となることから、ホーン５の超音波振動による往復動の往側と復側で発生する被接合材４の変形が打ち消し合うこととなり、ヒゲバリ等のバリの発生や飛散を抑制することができる。また、突起部３１の摩耗による形状の変化を小さくすることができることから、ツール交換までの寿命を伸ばすことが可能となる。
さらに、本実施形態においては、第二実施形態と同様に、突起部群３０を構成する複数の突起部３１を、互いの間に形成される溝部３３ａ・３３ｂが、各突起部３１の平面視形状に沿うとともに互いに交差する複数の連続する直線状となるように形成することにより、簡易な加工方法を用いて四角錐形状の突起部３１を形成することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においても第一実施形態と同様、加圧面５ａの周縁部に位置する突起部３１については、加圧面５ａの形状に合わせて途中で切断される場合、四角錐形状の一部の形状（途中で切断された形状）となるものが生じ（図６及び図７の３１ｃ参照）、突起部３１の四角錐形状は、必ずしも正四角錐形状である場合に限定されず、例えば、その頂点部が丸め形状とされる略四角錐形状である場合も含まれる。
また、突起部３１間に形成される溝部３３ａ・３３ｂは、平面部分を有する場合に限定されず、突起部３１の四角錐形状の斜面同士により形成されるＶ字状の溝であってもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、四以上の偶数角錐形状として四角錐形状の突起部３１の場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、六角錐形状や八角錐形状の突起部を、その対向する一対の稜線部の対向方向がホーン５の振動方向に対して垂直方向となるように形成するとともに、その稜線部に面取部を形成する構成であってもよい。
【００３９】
以上説明した各実施形態の突起部群を有するホーン５を用い、被接合材４を押圧しつつ超音波振動させることにより、被接合材４を超音波接合する。これにより、超音波接合に際し、各実施形態おける効果を得ることができる。
なお、前述した各実施形態においては、ホーン５の加圧面５ａに形成される突起部群として説明したが、各実施形態における突起部群の構成は、固定台（アンビル）２の支持面２ａに複数の突起部を有する突起部群が形成されこの突起部群を介して基材３が支持される構成の場合、固定台２の支持面２ａの突起部群についても用いることができる。
つまり、前記各実施形態における突起部群の構成は、超音波接合装置１において、基材３を含み互いに接合される各被接合材に対し、その接合面と反対側の面（加圧面）に接する面に形成され、被接合材と係合するための突起部群であれば用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波接合装置の概略図。
【図２】第一実施形態に係るホーンの平面図。
【図３】図２におけるＡ方向矢視図。
【図４】第二実施形態に係るホーンの平面図。
【図５】（ａ）は図４におけるＢ−Ｂ端面図。（ｂ）は同じくＣ−Ｃ端面図。
【図６】第三実施形態に係るホーンの平面図。
【図７】図６におけるＤ方向矢視図。
【図８】振動方向に対して垂直な方向のバリの発生を説明するための模式図。
【図９】従来の突起部の形状及びホーンの振動による被接合材の変形を示す模式図。
【図１０】突起部の稜線部の摩耗による変形を示す説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１    超音波接合装置
４    被接合材
５    ホーン（超音波接合用ホーン）
１０・２０・３０  突起部群
１１・２１・３１  突起部
２３ａ・２３ｂ・２３ｃ・３３ａ・３３ｂ  溝部
３４  面取部
【図１】
2007330851.tif 000003
【図２】
2007330851.tif 000004
【図３】
2007330851.tif 000005
【図４】
2007330851.tif 000006
【図５】
2007330851.tif 000007
【図６】
2007330851.tif 000008
【図７】
2007330851.tif 000009
【図８】
2007330851.tif 000010
【図９】
2007330851.tif 000011
【図１０】
2007330851.tif 000012