超声波振动接合方法技术

一种能提高作业性能及防止连接不良和防止树脂破坏的超声波振动接合方法。使被接合部３ｂ与被接合部４ｂ重合，并使基部３ａ成为共振器１的接合作用部１ａ侧，基部４ａ作为承受台２侧，用共振器１和承受台２对第１构件３和第２构件４有弹性地加压，利用从振动器１７传递至共振器１的超声波振动将被接合部３ｂ与被接合部４ｂ相接合，从而能提高作业性能及能防止连接不良和树脂破坏。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用从振动器传递给共振器的超声波振动将第1构件的金属制的被接合部与第2构件的金属制的被接合部相接合的。众所周知，在电路基片上表面安装半导体装置的被称为倒装片及裸片等的IC片及被称为BGA的LSI组件时，历来采用。该方法是将IC片及LSI组件表面所设的金或焊锡之类的凸头与电路基片表面所设的金或焊锡之类的凸头重合，IC片及LSI组件成为共振器的接合作用部侧，而电路基片作为超声波振动接合装置的承受台侧，IC片或LSI组件与电路基片由共振器和承受台加压夹持。在该状态下，利用从振动器传递到共振器的超声波振动，将第1构件的被接合部与第2构件的被接合部相接合。但是，IC片、LSI组件及电路基片等的第1、第2构件的厚度存在公差范围内的误差，由于该误差，在接合过程中会发生第1、第2构件的被接合部分相互接合强度弱的部分，接合强度弱的部分在接合后有时会发生剥离。因此，本专利技术的目的在于，提供一种能防止第1、第2构件的被接合部在接合后发生剥离的。根据权利要求1的专利技术，其特征在于，使设于第1构件基部的金属制的被接合部与第2构件的金属制的被接合部相重合，并且，使所述第1构件的基部位于共振器的接合作用部侧，使所述第2构件位于承受台侧，在该状态下用所述共振器和所述承受台对所述第1构件和所述第2构件施加弹性压力，利用从振动器传递给所述共振器的超声波振动使所述第1构件的被接合部与所述第2构件的被接合部相接合。根据权利要求2的专利技术，其特征在于，权利要求1中的共振器用加压机构的保持架支承两端。根据权利要求3的专利技术，其特征在于，权利要求1中的第1构件的基部是合成树脂制成的。根据权利要求4的专利技术，其特征在于，权利要求3中的合成树脂具有挠性。根据权利要求5的专利技术，其特征在于，权利要求1中的第2构件具有设有第2构件的被接合部的基部，该第2构件的基部位于承受台侧。根据权利要求6的专利技术，其特征在于，权利要求1中的共振器的接合作用部与第1构件的基部之间夹有缓冲构件。根据权利要求7的专利技术，其特征在于，权利要求6中的第1构件的基部对冲击是脆弱的。根据权利要求8的专利技术，其特征在于，权利要求6中的第2构件具有设有第2构件的被接合部的基部，该第2构件的基部位于承受台侧。根据权利要求9的专利技术，其特征在于，权利要求6中的缓冲构件呈至少能与共振器的接合作用部的整个面及第1构件的基部的整个面接触的层状。根据权利要求10的专利技术，其特征在于，权利要求6中的缓冲构件设于共振器的接合作用部。根据权利要求11的专利技术，其特征在于，权利要求6中的缓冲构件设于第1构件的基部。根据权利要求12的专利技术，其特征在于，权利要求1中的第2构件具有设有第2构件的被接合部的基部，该第2构件的基部位于承受台侧，第1构件与第2构件中间夹着电气绝缘性的粘接剂重合，当所述第1构件的被接合部与所述第2构件的被接合部因来自共振器的超声波振动而接合时，所述粘接剂由于超声波振动而从第1构件的被接合部与第2构件的被接合部之间被挤压到所述第1构件的基部与所述第2构件的基部之间，该粘接剂将所述第1构件的基部与所述第2构件的基部相粘接。根据权利要求13的专利技术，其特征在于，权利要求2中的粘接剂是热硬化性的。根据权利要求14的专利技术，其特征在于，权利要求12中的粘接剂是非热硬化性的。附图中，附图说明图1为本专利技术实施形态1的超声波振动接合装置的纵剖视图。图2为示出本专利技术实施形态1的接合方法的工序图。图3为示出本专利技术实施形态2的接合方法的工序图。图4为示出本专利技术实施形态3的接合方法的工序图。图5为示出本专利技术实施形态4的接合方法的工序图。图6为示出本专利技术实施形态5的接合方法的工序图。以下说明实施形态1。图1示出了将使用于接合方法的超声波振动接合装置纵向剖切后的剖面。在该图1中，装置本体11在其前侧下部设有向前方和左右敞开的作业空间12。在区划作业空间12上部的装置本体11的内部设有作为加压机构的气缸13。在向气缸13的下方伸出的活塞杆13a的下端，通过连接构件15安装有保持架14。在气缸13两侧的装置本体11的内部有一对弹簧片16，弹簧片16和保持架14上连接着类似螺旋弹簧的弹性构件20。弹性构件20的作用是对保持架14施加向上的弹性力，尤其是在气缸13未从图之外的压力空气供给回路得到上升动作用的压力空气的状态下，利用上述弹性力防止保持架14因自重而下落，将保持架14保持在上升极限位置。保持架14在作业空间12的上侧内部，以两端支承的横置状态保持由钛等有良好声学特性材料构成的棒状共振器1。在共振器1的一端同轴状结合着声学变换器或磁致伸缩变换器之类的振动器17。在该状态下，振动器因从超声波振荡器18经电线19收到的电能而发生超声波振动。共振器1做成与从振动器17传递来的频率所决定的共振频率匹配的形状。共振器1在两端有共振频率的最小振动振幅点，至少在中央有共振频率的最大振动振幅点，并有从其中央的外周面凸出的接合作用部1a。接合作用部1a至少具有与图2的步骤201所示的第1构件3的基部3a大致相同形状的平坦的表面。共振器1以其存在于中央的最大振动振幅点与两端的最小振动振幅点之间的、凸出于最小振动振幅点外周面的两个环状支承部1b插入安装在保持架14的相对峙的顶端部的形态，被安装在保持架14上。共振器1也有做成单一体的，但也可以做成在设有接合作用部1a的棒(horn)的两端通过无头螺栓同轴状连接设有支承部1b的两个增强器的复合体。保持架14在气缸13作用下向承受台2作下降动作，共振器1就在下侧面与承受台2的平坦的上侧面保持平行的情况下向承受台2侧下降。承受台2设置在区划作业空间12的背部的装置本体11的下侧部分之上。超声波振动接合装置例如组装在半导体装置的表面安装等的制造流水线上时，所述下侧部分设置在构成所述制造流水线的基座的底板上。图2为示出本专利技术实施形态1的接合方法的工序图。在图2中，第1构件3例如在IC片或LSI组件之类对冲击脆弱的陶瓷等的基部3a的表面，设有由金或焊锡构成的凸头即金属制的被接合部3b。第2构件4在表面安装第1构件3用的、例如作为印刷基片之类的电路基片的基部4a的表面，设有金或焊锡构成的凸头即金属制的被接合部4b。如同被接合部3b是金时被接合部4b也是金的，被接合部3b是焊锡时被接合部4b也是焊锡的那样，被接合部3b与被接合部4b用相同材料形成时接合强度最好，但在利用超声波振动可以互相接合的范围，也可以是不同的材料。在该实施形态1下实施接合方法，首先如图2的步骤201所示，在接合作用部1a的下表面与承受台2的上表面之间形成规定的空间。该规定空间具有夹着粘接剂重合的第1、第2构件3、4可出入的宽度。即，通过切换图外的压力空气供给回路的空气供给路径，驱使图1所示的气缸13的活塞杆13a向内缩，接合作用部1a在与从振动器17向共振器1传递超声波振动的传递方向正交的方向向上方离开承受台2的方向移动规定距离之后，活塞杆13a停止，接合作用部1a停止在上升极限，从而形成上述规定空间。在设定了该规定空间的状态下，在承受台2上放置夹有粘接剂的第1、第2构件3、4。此时，被接合部3b、4b夹着粘接剂5相互对应，并且基部3a成为共振器1的接合作用部1a侧，而基部4a为承受台2侧。此外，在被接合部3b、4b的周围存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振动接合方法，其特征在于，使设于第１构件基部的金属制的被接合部与第２构件的金属制的被接合部相重合，并且，使所述第１构件的基部位于共振器的接合作用部侧，使所述第２构件位于承受台侧，在该状态下用所述共振器和所述承受台对所述第１构件和所述第２构件有弹性地施加压力，利用从振动器传递至所述共振器的超声波振动使所述第１构件的被接合部与所述第２构件的被接合部相接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤茂，
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]