超声波振动接合用工具制造技术

一种超声波振动接合用的工具，包括：方棒状的喇叭本体、在喇叭本体上中央的最大振动振幅点处从上侧面和下侧面凸出的接合作用部以及在从接合作用部向两侧离开相同尺寸的两个最小振动振幅点处从喇叭本体的前后侧面凸出的弯曲状支承部，可进行高质量的接合。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
超声波振动接合用工具本专利技术涉及利用超声波振动将由多种金属组成的接合对象构件的重合部分进行接合的工具。图25表示日本特许第2911394号公报公开的对工具支架的支承结构。在图25中，251是具有谐振频率1个波长的长度(从最大谐振振幅点f13至最大振动振幅点f17的长度)的超声波喇叭(horn)，252是在超声波喇叭251上中央的最大振动振幅点f15处由超声波喇叭251向外凸出的接合作用部，253是具有谐振频率1／2波长的长度(从最大振动振幅点f11至最大振动振幅点f13的长度)的圆棒状增压器，254是在增压器253上中央的最小振动振幅点f12处由增压器253向外凸出的筒状支承部，255是与增压器255形状对称的具有谐振频率1／2波长的长度(从最大振动振幅点f17至最大振动振幅点f19的长度)的圆棒状增压器，256是与支承部254形状对称、在增压器255上中央的最小振动振幅点f18处由增压器255向外凸出的筒状支承部，257是振子，258是支架，259和260是由支架258两端部向下凸出的筒状且在周壁一部分上具有狭缝的夹持部，261是放置在接合作用部252正下方的支承台，262和263是由多种金属组成的接合对象构件。在超声波喇叭251的两端，分别通过未图示的无头螺钉与增压器253、255同轴状结合，振子257通过未图示的无头螺钉与一个增压器253的端部同轴状结合。在将支承部254插入夹持部259内部、支承部256插入夹持部260内部的状态下，用未图示的螺栓紧固夹持部259、260，以减小狭缝的宽度，从而将支承部254、256从外周面夹持住。支架258被安装在气缸之类加压机构的可直线状升降驱动的输出部、即活塞杆上。在支承台上，接合对象构件262、263相互重合地搭载。在此状态下，通过气缸使支架258下降，接合作用部252和支承台261对接合对象构件262、263进行加压后保持，与此同时，超声波振动从振子257经由增压器253传递到超声波喇叭251，接合作用部252沿箭头X方向振动，该振动从接合作用部252传递到接合对象构件262、263，接合对象构件262、263的接合面在由接-->合作用部252和支承台261加压的状态下，沿横向彼此不同地振动，通过在它们的接合面上产生的磨擦热，使接合对象构件262、263的接合面活性化并结合。然而，上述传统的工具支承结构采用以下双支承形态：在具有谐振频率1个波长的长度的超声波喇叭251的两侧与具有谐振频率1／2波长的长度的增压器253、255结合，用支架258上的筒状夹持部259、260将该增压器253、255的筒状支承部254、256保持住。即，因筒状支承部254、256被筒状夹持部259、260夹持着，故为了尽可能确保对于接合对象构件262、263的一个较宽敞的作业空间，从一个支承部254至另一个支承部256的支承点间距最小也应具有谐振频率1个波长和1／2波长相加后的长度。因此，在接合作用部252和支承台261对接合对象构件262、263进行加压保持后，有可能会使超声波喇叭251和增压器253、255以支承部254、256为节点向上形成弧状挠曲。并且，一旦产生这种挠曲，就会使振动状态、即谐振状态发生异常，造成接合不良。为解决这一问题，本专利技术人专利技术了图26所示的板状超声波喇叭271，用这种超声波喇叭代替前述超声波喇叭251进行了试用。但是，当接合对象构件262、263是一种半导体芯片和回路基板，且要将半导体芯片用超声波振动接合方法安装在回路基板上时，规定了半导体芯片每1个隆起点(电极)的基本加重。然而，在因隆起点数少而造成半导体芯片的接合加重(接合所需的加重)、即隆起点数×基本加重低于增压器253、255和超声波喇叭271的总重量时，即处于低加重时，难以进行接合时的接合加重控制。反之，在因隆起点数多而造成接合加重处于高加重的场合，会产生上述挠曲，有可能出现所谓接合不匀的现象，即半导体芯片有的隆起点与回路基板的接合处(pad电极)正确接合，而有的则不接合。为此，本专利技术的目的在于提供可实现轻量化和两支承点间距缩短的工具。本专利技术是一种用超声波振动将由多种金属组成的接合对象构件的重合部分接合用的超声波喇叭，其特征在于，包括：方棒状的喇叭本体、设在喇叭本体上中央的最大振动振幅点处的上侧面和下侧面的接合作用部、在从接合作用部向两侧离开相同尺寸的2个最小振动振幅点处从喇叭本体的前后侧面凸出的弯曲状支承部。采用本专利技术，因接合作用部和支承部设置在方棒状喇-->叭本体相互交叉的2个面上，故即使将支承部在从接合作用部向两侧离开相同尺寸的最接近的两个最小振动振幅点处设于方棒状喇叭本体上，也不会因支承部而减小对于接合对象构件的作业空间，可确保宽敞的作业空间。又，在以双支承形态将超声波喇叭安装在支架上的场合，可将支承点间距设定在谐振频率的1个波长以内。由于超声波喇叭的长度可缩短为谐振频率的1个波长，因此，可使超声波喇叭小型轻量化。又，本专利技术的特征在于，支承部包括：与喇叭本体连接的厚壁的根基部、从根基部开始以与喇叭本体非接触的形态向喇叭本体端部一侧延伸的薄壁中间部、从中间部向外凸出的厚壁的膨出部以及从膨出部开始以与中间部非接触的形态向喇叭本体的中央一侧延伸的前端部。在接合时，薄壁的中间部吸收要从根基部向前端部一侧传递的振动，可使由振子产生的超声波振动高效正确地从超声波喇叭传递到接合作用部。又，本专利技术的特征在于，前端部具有插入螺栓用的贯通孔，可使用螺栓将前端部直接紧固在支架上，简化了超声波喇叭的安装作业。又，本专利技术的特征在于，前端部具有比插入螺栓用的贯通孔大的收纳螺栓头部用的凹部，由于将螺栓头部收纳在凹部内，因此，螺栓不从前端部凸出，不会因螺栓而减小对于接合对象构件的作业空间。又，本专利技术的特征在于，支承部以喇叭本体的振动方向为线对称轴而非对称地设在喇叭本体上。采用本专利技术，可使工具的质量减小，便于接合时进行低加重控制，即使是很小的接合对象构件，也可利用超声波振动来进行高质量接合。又，本专利技术的特征在于，支承部包括：从喇叭本体的最小振动振幅点位置凸出的厚壁的根基部、从根基部开始以与喇叭本体非接触的形态向喇叭本体端部一侧延伸的薄壁的中间部、从中间部向外凸出的厚壁的膨出部以及从膨出部开始以与中间部非接触的形态向喇叭本体的中间部一侧延伸的前端部。即使工具的最小振动振幅点偏离了理论上的位置，中间部也可吸收从根基部向前端部传递的振动，使安装着工具的支架和升降驱动支架的加压机构不会产生晃动，即使是很小的接合对象构件，也可利用超声波振动来进行高质量接合。-->又，本专利技术的特征在于，支承部具有与喇叭本体的接合作用面平行的安装面，便于工具的安装作业。又，本专利技术的特征在于，支承部具有与喇叭本体的接合作用面交叉的安装面，可在身边用螺栓将支承部紧固在支架上，更加便于工具的安装作业。又，本专利技术的特征在于，具有从喇叭本体的最小振动振幅点位置凸出的支承部以及在支承部上作为安装面形成的斜面。采用本专利技术，可将工具正确地安装在支架上，即使是很小的接合对象构件，也可利用超声波振动进行高质量接合。又，本专利技术的特征在于，支承部下侧的安装面形成斜面，支承部上侧的安装面形成与喇叭本体的接合作用面平行的平坦面。在接合时加重沿垂直方向施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振动接合用工具，其特征在于，包括：方棒状的喇叭本体、设在喇叭本体上中央的最大振动振幅点处的上侧面和下侧面的接合作用部以及在从接合作用部向两侧离开相同尺寸的两个最小振动振幅点处从喇叭本体的前后侧面凸出的弯曲状支承部。

【技术特征摘要】
JP 1999-8-2 218854/99;JP 2000-7-27 227813/00;JP 191．一种超声波振动接合用工具，其特征在于，包括：方棒状的喇叭本体、设在喇叭本体上中央的最大振动振幅点处的上侧面和下侧面的接合作用部以及在从接合作用部向两侧离开相同尺寸的两个最小振动振幅点处从喇叭本体的前后侧面凸出的弯曲状支承部。2．如权利要求1所述的超声波振动接合用工具，其特征在于，支承部包括：与喇叭本体连接的厚壁的根基部、从根基部开始以与喇叭本体非接触的形态向喇叭本体的端部一侧延伸的薄壁的中间部、从中间部向外凸出的厚壁的膨出部以及从膨出部开始以与中间部非接触的形态向喇叭本体的中央一侧延伸的前端部。3．如权利要求2所述的超声波振动接合用工具，其特征在于，前端部具有插入螺栓用的贯通孔。4．如权利要求3所述的超声波振动接合用工具，其特征在于，前端部具有比插入螺栓用的贯通孔大的螺栓头部收纳用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤茂，中居诚也，
申请(专利权)人：株式会社厄泰克斯，
类型：发明
国别省市：JP[日本]