專利名稱：超聲波振動接合用工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用超聲波振動將由多種金屬組成的接合對象構(gòu)件的重合部分進行接合的工具。
圖25表示日本特許第2911394號公報公開的對工具支架的支承結(jié)構(gòu)。在圖25中，251是具有諧振頻率1個波長的長度(從最大諧振振幅點f13至最大振動振幅點f17的長度)的超聲波喇叭(horn)，252是在超聲波喇叭251上中央的最大振動振幅點f15處由超聲波喇叭251向外凸出的接合作用部，253是具有諧振頻率1／2波長的長度(從最大振動振幅點f11至最大振動振幅點f13的長度)的圓棒狀增壓器，254是在增壓器253上中央的最小振動振幅點f12處由增壓器253向外凸出的筒狀支承部，255是與增壓器255形狀對稱的具有諧振頻率1／2波長的長度(從最大振動振幅點f17至最大振動振幅點f19的長度)的圓棒狀增壓器，256是與支承部254形狀對稱、在增壓器255上中央的最小振動振幅點f18處由增壓器255向外凸出的筒狀支承部，257是振子，258是支架，259和260是由支架258兩端部向下凸出的筒狀且在周壁一部分上具有狹縫的夾持部，261是放置在接合作用部252正下方的支承臺，262和263是由多種金屬組成的接合對象構(gòu)件。在超聲波喇叭251的兩端，分別通過未圖示的無頭螺釘與增壓器253、255同軸狀結(jié)合，振子257通過未圖示的無頭螺釘與一個增壓器253的端部同軸狀結(jié)合。在將支承部254插入夾持部259內(nèi)部、支承部256插入夾持部260內(nèi)部的狀態(tài)下，用未圖示的螺栓緊固夾持部259、260，以減小狹縫的寬度，從而將支承部254、256從外周面夾持住。支架258被安裝在氣缸之類加壓機構(gòu)的可直線狀升降驅(qū)動的輸出部、即活塞桿上。在支承臺上，接合對象構(gòu)件262、263相互重合地搭載。在此狀態(tài)下，通過氣缸使支架258下降，接合作用部252和支承臺261對接合對象構(gòu)件262、263進行加壓后保持，與此同時，超聲波振動從振子257經(jīng)由增壓器253傳遞到超聲波喇叭251，接合作用部252沿箭頭X方向振動，該振動從接合作用部252傳遞到接合對象構(gòu)件262、263，接合對象構(gòu)件262、263的接合面在由接合作用部252和支承臺261加壓的狀態(tài)下，沿橫向彼此不同地振動，通過在它們的接合面上產(chǎn)生的磨擦熱，使接合對象構(gòu)件262、263的接合面活性化并結(jié)合。
然而，上述傳統(tǒng)的工具支承結(jié)構(gòu)采用以下雙支承形態(tài)在具有諧振頻率1個波長的長度的超聲波喇叭251的兩側(cè)與具有諧振頻率1／2波長的長度的增壓器253、255結(jié)合，用支架258上的筒狀夾持部259、260將該增壓器253、255的筒狀支承部254、256保持住。即，因筒狀支承部254、256被筒狀夾持部259、260夾持著，故為了盡可能確保對于接合對象構(gòu)件262、263的一個較寬敞的作業(yè)空間，從一個支承部254至另一個支承部256的支承點間距最小也應具有諧振頻率1個波長和1／2波長相加后的長度。因此，在接合作用部252和支承臺261對接合對象構(gòu)件262、263進行加壓保持后，有可能會使超聲波喇叭251和增壓器253、255以支承部254、256為節(jié)點向上形成弧狀撓曲。并且，一旦產(chǎn)生這種撓曲，就會使振動狀態(tài)、即諧振狀態(tài)發(fā)生異常，造成接合不良。為解決這一問題，本發(fā)明人發(fā)明了圖26所示的板狀超聲波喇叭271，用這種超聲波喇叭代替前述超聲波喇叭251進行了試用。但是，當接合對象構(gòu)件262、263是一種半導體芯片和回路基板，且要將半導體芯片用超聲波振動接合方法安裝在回路基板上時，規(guī)定了半導體芯片每1個隆起點(電極)的基本加重。然而，在因隆起點數(shù)少而造成半導體芯片的接合加重(接合所需的加重)、即隆起點數(shù)×基本加重低于增壓器253、255和超聲波喇叭271的總重量時，即處于低加重時，難以進行接合時的接合加重控制。反之，在因隆起點數(shù)多而造成接合加重處于高加重的場合，會產(chǎn)生上述撓曲，有可能出現(xiàn)所謂接合不勻的現(xiàn)象，即半導體芯片有的隆起點與回路基板的接合處(pad電極)正確接合，而有的則不接合。
為此，本發(fā)明的目的在于提供可實現(xiàn)輕量化和兩支承點間距縮短的工具。
本發(fā)明是一種用超聲波振動將由多種金屬組成的接合對象構(gòu)件的重合部分接合用的超聲波喇叭，其特征在于，包括方棒狀的喇叭本體、設(shè)在喇叭本體上中央的最大振動振幅點處的上側(cè)面和下側(cè)面的接合作用部、在從接合作用部向兩側(cè)離開相同尺寸的2個最小振動振幅點處從喇叭本體的前后側(cè)面凸出的彎曲狀支承部。采用本發(fā)明，因接合作用部和支承部設(shè)置在方棒狀喇叭本體相互交叉的2個面上，故即使將支承部在從接合作用部向兩側(cè)離開相同尺寸的最接近的兩個最小振動振幅點處設(shè)于方棒狀喇叭本體上，也不會因支承部而減小對于接合對象構(gòu)件的作業(yè)空間，可確保寬敞的作業(yè)空間。又，在以雙支承形態(tài)將超聲波喇叭安裝在支架上的場合，可將支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)。由于超聲波喇叭的長度可縮短為諧振頻率的1個波長，因此，可使超聲波喇叭小型輕量化。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部包括與喇叭本體連接的厚壁的根基部、從根基部開始以與喇叭本體非接觸的形態(tài)向喇叭本體端部一側(cè)延伸的薄壁中間部、從中間部向外凸出的厚壁的膨出部以及從膨出部開始以與中間部非接觸的形態(tài)向喇叭本體的中央一側(cè)延伸的前端部。在接合時，薄壁的中間部吸收要從根基部向前端部一側(cè)傳遞的振動，可使由振子產(chǎn)生的超聲波振動高效正確地從超聲波喇叭傳遞到接合作用部。
又，本發(fā)明的特征在于，前端部具有插入螺栓用的貫通孔，可使用螺栓將前端部直接緊固在支架上，簡化了超聲波喇叭的安裝作業(yè)。
又，本發(fā)明的特征在于，前端部具有比插入螺栓用的貫通孔大的收納螺栓頭部用的凹部，由于將螺栓頭部收納在凹部內(nèi)，因此，螺栓不從前端部凸出，不會因螺栓而減小對于接合對象構(gòu)件的作業(yè)空間。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部以喇叭本體的振動方向為線對稱軸而非對稱地設(shè)在喇叭本體上。采用本發(fā)明，可使工具的質(zhì)量減小，便于接合時進行低加重控制，即使是很小的接合對象構(gòu)件，也可利用超聲波振動來進行高質(zhì)量接合。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部包括從喇叭本體的最小振動振幅點位置凸出的厚壁的根基部、從根基部開始以與喇叭本體非接觸的形態(tài)向喇叭本體端部一側(cè)延伸的薄壁的中間部、從中間部向外凸出的厚壁的膨出部以及從膨出部開始以與中間部非接觸的形態(tài)向喇叭本體的中間部一側(cè)延伸的前端部。即使工具的最小振動振幅點偏離了理論上的位置，中間部也可吸收從根基部向前端部傳遞的振動，使安裝著工具的支架和升降驅(qū)動支架的加壓機構(gòu)不會產(chǎn)生晃動，即使是很小的接合對象構(gòu)件，也可利用超聲波振動來進行高質(zhì)量接合。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部具有與喇叭本體的接合作用面平行的安裝面，便于工具的安裝作業(yè)。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部具有與喇叭本體的接合作用面交叉的安裝面，可在身邊用螺栓將支承部緊固在支架上，更加便于工具的安裝作業(yè)。
又，本發(fā)明的特征在于，具有從喇叭本體的最小振動振幅點位置凸出的支承部以及在支承部上作為安裝面形成的斜面。采用本發(fā)明，可將工具正確地安裝在支架上，即使是很小的接合對象構(gòu)件，也可利用超聲波振動進行高質(zhì)量接合。
又，本發(fā)明的特征在于，支承部下側(cè)的安裝面形成斜面，支承部上側(cè)的安裝面形成與喇叭本體的接合作用面平行的平坦面。在接合時加重沿垂直方向施加在支承部上，不會產(chǎn)生斜向的分力，支承部不會受到沿振動方向移動的那種外力。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖2是第1實施形態(tài)的工具和超聲波振動的模式圖。
圖3是第1實施形態(tài)的工具和夾持器的立體圖。
圖4是說明第1實施形態(tài)的超聲波振動接合的模式圖。
圖5是本發(fā)明第2實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖6是第2實施形態(tài)的工具安裝狀態(tài)的剖視圖。
圖7是本發(fā)明第3實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖8是本發(fā)明第4實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖9是本發(fā)明第5實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖10是本發(fā)明第6實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖11是本發(fā)明第7實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖12是本發(fā)明第8實施形態(tài)的工具的立體圖。
圖13是本發(fā)明第9實施形態(tài)的支架表面的立體圖。
圖14是第9實施形態(tài)的支架里側(cè)的立體圖。
圖15是本發(fā)明第10實施形態(tài)的超聲波振動接合裝置的主視圖。
圖16是本發(fā)明第11實施形態(tài)的工具，其中，圖a為主視圖，圖b為側(cè)視圖。
圖17是本發(fā)明第12實施形態(tài)的工具和支承裝置的分解立體圖。
圖18是第12實施形態(tài)的工具的俯視圖。
圖19是第12實施形態(tài)的工具的主視圖。
圖20是第12實施形態(tài)的工具和支承裝置的組合主視圖。
圖21是第12實施形態(tài)的工具和支承裝置的組合右視圖。
圖22是第12實施形態(tài)的超聲波振動接合裝置的主視圖。
圖23是本發(fā)明第13實施形態(tài)的工具和支承裝置的組合主視圖。
圖24是本發(fā)明第14實施形態(tài)的工具和支承裝置的組合主視圖。
圖25是對傳統(tǒng)工具的支架的支承結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖26是對另一傳統(tǒng)工具的支架的支承結(jié)構(gòu)模式圖。
發(fā)明的實施形態(tài)圖1-圖4為本發(fā)明的第1實施形態(tài)，其中，圖1表示工具1的外觀，圖2表示工具1與超聲波振動的關(guān)系，圖3表示工具1與夾持器15，圖4表示將工具1安裝在支架25上的狀態(tài)。在圖1中，1是稱為超聲波喇叭的工具，2是工具1的方棒狀喇叭本體，3和4分別是從喇叭本體2的上下側(cè)面向外凸出的接合作用部，5，6，7，8分別是從喇叭本體2的前后側(cè)面向外凸出的略呈S形彎曲的支承部，9和10分別是在喇叭本體2的左右端面中央部形成的螺孔。工具1是由鈦等合金或淬火后的鐵等音響特性良好的材料組成的單一物體，包括喇叭本體2、接合作用部3和4、支承部5～8、螺孔9和10。
在圖2中，喇叭本體2具有從圖4的振動子20傳遞的超聲波振動的諧振頻率1個波長的長度(從最大振動振幅點f1至最大振動振幅點f5的長度)。接合作用部3、4在喇叭本體2上中央的最大振動振幅點f3處從喇叭本體2向外凸出，呈四方形。支承部5～8在從接合作用部3、4向兩側(cè)離開相同尺寸的兩個最小振動振幅點f2、f4處從喇叭本體2向外凸出，呈彎曲狀。支承部5包括與喇叭本體2連接并從喇叭本體2以與其前側(cè)垂直的狀態(tài)筆直凸出的板狀厚壁根基部5a、從根基部5a開始略直角狀彎曲且以與喇叭本體2非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的右端部一側(cè)延伸的板狀薄壁中間部5b、從中間部5b開始略直角狀彎曲并向前側(cè)凸出的板狀厚壁膨出部5c、以及從膨出部5c開始略直角彎曲并以與中間部5b非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的中央一側(cè)延伸的板狀厚壁前端部5d。支承部6包括與喇叭本體2連接并從喇叭本體2以與后側(cè)垂直的狀態(tài)筆直凸出的板狀厚壁根基部6a、從根基部6a開始略直角狀彎曲并以與喇叭本體2非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的右端部一側(cè)延伸的板狀薄壁中間部6b、從中間部6b開始略直角狀彎曲并向后凸出的板狀厚壁膨出部6c、以及從膨出部6c開始略直角狀彎曲并以與中間部6b非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的中央一側(cè)延伸的板狀厚壁前端部6d，支承部7包括與喇叭本體2連接并從喇叭本體2以與前側(cè)垂直的狀態(tài)筆直凸出的板狀厚壁根基部7a、從根基部7a開始略直角狀彎曲并以與喇叭本體2非接觸的形態(tài)向喇叭2的左端部一側(cè)延伸的板狀薄壁中間部7b、從中間部7b開始略直角狀彎曲并向前凸出的板狀厚壁膨出部7c、以及從膨出部7c開始略直角狀彎曲并以與中間部7b非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的中央一側(cè)延伸的板狀厚壁前端部7d。支承部8包括與喇叭本體2連接并從喇叭本體2以與后側(cè)垂直的狀態(tài)筆直凸出的板狀厚壁根基部8a、從根基部8a開始略直角狀彎曲并以與喇叭本體2非接觸的形態(tài)向喇叭2的左端部一側(cè)延伸的板狀薄壁中間部8b、從中間部8b開始略直角狀彎曲并向后凸出的板狀厚壁膨出部8c、以及從膨出部8c開始略直角狀彎曲后以與中間部8b非接觸的形態(tài)向喇叭本體2的中央一側(cè)延伸的板狀厚壁前端部8d。
在圖3中，15是分別裝在支承部5～8上的夾持器。各夾持器15由高度大于支承部5～8上下寬度的金屬棒形成，具有貫通上下側(cè)面的貫通孔16、在上下側(cè)面與貫通孔16同心狀凹部且比貫通孔16大的凹部17和18、在一個側(cè)面形成的缺口部19。貫通孔16具有比圖4的螺栓22的螺紋部外徑大的孔徑。缺口部19是不晃動地分別收容支承部5～8的前端部5d～8d的部分。凹部18是容納圖4的螺栓22頭部的部分。并且，通過將缺口部19分別從外側(cè)嵌入前端部5d～8d，使各夾持器15雖然分別安裝在前端部5d～8d上，但各自與根基部5a～8a和中間部5b～8b形成非接觸的形態(tài)。關(guān)于各夾持器15在支承部5～8上的安裝，當然也可以嵌合成在用手拿起喇叭本體2時夾持器15不會因自重而從支承部5～8上脫落的狀態(tài)，但如果嵌合成夾持器15會因自重而從支承部5～8中脫落的狀態(tài)，則此時夾持器15在支承部5～8上的安裝為最佳狀態(tài)。
參照圖4說明超聲波變振動接合的方法。在工具1的一端通過無頭螺釘21與振子20的輸出端同軸狀結(jié)合。這種結(jié)合是喇叭本體2的一端與振子20的輸出端接觸的形態(tài)。振子20依靠從未圖示的超聲波振蕩器接受的電能，產(chǎn)生并輸出具有所定頻率的縱波超聲波振動。又，將夾持器15嵌入各支承部5～8，螺栓22從各夾持器15的凹部18經(jīng)過貫通孔16和凹部17而在凹部26的周圍與在支架25下側(cè)面形成的螺孔緊固。這種緊固雖然是各夾持器15的上側(cè)面與支架25的下側(cè)面接觸的形態(tài)，但工具1是以脫離支架25的懸浮狀態(tài)，以雙支承形態(tài)保持在支架25上。支架25被安裝在氣缸之類加壓機構(gòu)的可直線升降驅(qū)動的輸出部、即活塞桿上。為了避開接合作用部3、4，凹部26在支架25的下側(cè)面形成。在位于接合作用部4正下方的支承臺27上，搭載著多個相互重疊的接合對象構(gòu)件28、29。在此狀態(tài)下，支架25由于氣缸的動作而沿箭頭Y方向下降，接合作用部4和支承臺27對接合對象構(gòu)件28、29作加壓保持，與此同時，從振子20輸出的超聲波振動傳遞到超聲波喇叭1，接合作用部4沿箭頭X方向振動，該振動從接合作用部4傳遞到接合對象構(gòu)件28、29，接合對象構(gòu)件28、29的重合面在由接合作用部4和支承臺27加壓的狀態(tài)下，沿橫向彼此不同地振動，在活性化的同時被接合。
采用第1實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)，接合作用部3、4設(shè)置在方棒狀的喇叭本體2上中央的最大振動振幅點f3處的上下側(cè)面，在從接合作用部3、4向兩側(cè)離開相同尺寸的最靠近的兩個最小振動振幅點f2、f4處的方棒狀喇叭本體2的前后側(cè)面設(shè)置支承部5～8，即，在方棒狀喇叭本體2的相互交叉的兩面方向設(shè)置接合作用部3、4和支承部5～8，因此，即使支承部5～8在從接合作用部3、4向兩側(cè)離開相同尺寸的最靠近的兩個最小振動振幅點f2、f4處設(shè)置在方棒狀喇叭本體2上，也不會因支承部5～8而減小對于接合對象構(gòu)件28、29的作業(yè)空間，可確保寬敞的作業(yè)空間。并且，在以雙支承形態(tài)將工具1安裝在支架25上的場合，可以將從一個支承部5至另一個支承部7的支承點間距、即從根基部5a至根基部7a的支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)。由此，工具1的長度就可以規(guī)定為雙支承形態(tài)的最小尺寸、即諧振頻率的1個波長。其結(jié)果，在接合作用部4和支承臺27對接合對象構(gòu)件28、29進行加壓保持時，工具1被雙支承在支架25上的支承點間距小于圖25和圖26所示的傳統(tǒng)的支承點間距，工具1不易發(fā)生撓曲。
由于工具1的長度可縮短到諧振頻率的1個波長，可使工具1小型輕量化。例如，當接合對象構(gòu)件28、29為半導體芯片和回路基板，且通過超聲波振動接合在回路基板上安裝半導體芯片時，即使由于半導體芯片的隆起點數(shù)少而使接合加重為低加重時，也很容易進行接合時的接合加重控制。即使是半導體芯片的隆起點較多、接合加重為高加重時，由于將支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)，工具1不會產(chǎn)生對半導體芯片在回路基板上的安裝有不良影響的撓曲，從而使半導體芯片的全部隆起點與回路基板的全部接合處都能作高質(zhì)量接合。
支承部5～8從喇叭本體2略呈S字形凸出，根基部5a～8a、膨出部5c～8c及前端部5d～8d為厚壁，而連接根基部5a～8a與膨出部5a～8c的中間部5b～8b形成薄壁。即，在支承部5～8上，中間部5b～8b與振動的傳遞方向平行，并且厚度小于根基部5a～8a、膨出部5c～8c及前端部5d～8d。因此，在接合時，即使因加重造成相對于根基部5a～8a的最小振動振幅點f2、f4的位置稍有偏離而使根基部5a～8a振動，也可由中間部5b～8b吸收從根基部5a～8a傳向前端部5d～8d的振動。由此，可將由振子20產(chǎn)生的超聲波振動從超聲波喇叭1高效正確地傳遞到接合作用部3、4。
由于將螺栓22的頭部收納在夾持器15的凹部18內(nèi)，因此，螺栓22不會從夾持器15向下凸出，不會因螺栓22而減小對于接合對象構(gòu)件的作業(yè)空間。
圖5和圖6是本發(fā)明的第2實施形態(tài)。其中，圖5表示工具30的外觀，圖6表示將工具30安裝在支架25上的狀態(tài)。該工具30的特點在于相當于前述前端部5d～8d的前端部5e～8e。前端部5e～8e的板壁比前端部5d～8d更厚。在前端部5e～8e上，各自形成有相當于前述貫通孔16的貫通孔5f～8f、相當于前述凹部17、18的凹部5g～8g、5h～8h。又，在支架25上，形成相當于前述凹部26的凹部31。凹部31的尺寸可以使喇叭本體2、接合作用部3和4、根基部5a～8a、中間部5b～8b以及膨出部5c～8c避讓。并且，如圖6所示，通過將螺栓22從凹部5h～8h經(jīng)過貫通孔5f～8f而在凹部31的周圍與在支架25的下側(cè)面形成的螺孔緊固，使前端部5e～8e的上側(cè)面與支架25的下側(cè)面接觸，喇叭本體2、接合作用部3和4、根基部5a～8a、中間部5b～8b及膨出部5c～8c與支架25非接觸，使工具30在懸浮狀態(tài)下通過4個支承部5～8以雙支承形態(tài)保持在支架25上。采用該第2實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)，因可用螺栓22將前端部5e～8e緊固在支架25上，故可省略圖3的夾持器15，便于工具30在支架25上的安裝作業(yè)。在圖5中，未圖示的凹部5h、6h、8h與凹部7h相同。喇叭本體2、接合作用部3和4、根基本5a～8a、中間部5b～8b、膨出部5c～8c及螺孔9和10與第1實施形態(tài)相同。
在上述各實施形態(tài)中，工具1和30的長度為諧振頻率的1個波長，但也可以是其整倍數(shù)。
在圖4中，振子20直接與工具1的一端結(jié)合，但也可在工具1的兩端安裝具有諧振頻率1／2波長或1／2波長整數(shù)倍長度的增壓器，并將振子20同軸狀地與這些增壓器中一個增壓器的一端結(jié)合，即，即使是通過增壓器將振子20與工具1的一端結(jié)合也同樣可以。
在上述圖4中，形成有凹部26，使接合作用部3不與支架25接觸，但若將從圖3的缺口部19開始的夾持器15的厚度L設(shè)定為大于接合作用部3的高度H，則可省略凹部26。
圖7表示本發(fā)明第3實施形態(tài)的工具1。在圖7中，工具31是由鋁或鈦之類的合金或者淬火后的鐵等音響特性良好的材料組成的單一物體，包括喇叭本體32、接合作用面33、支承部34、連接部37和螺釘41。喇叭本體32呈棒狀，具有從振子20傳遞的超聲波振動的諧振頻率1個波長的長度(從最大振動振幅點f1至最大振動振幅點f5的長度)。喇叭本體32的上下寬度H大于前后寬度D。接合作用面33在喇叭本體32上中央的最大振動振幅點f3的位置處從喇叭本體32向外凸出，但也可以與喇叭本體32的外側(cè)面處于同一平面或是從喇叭本體32的外側(cè)面向內(nèi)凹陷。
支承部34以喇叭本體32的振動方向X為線對稱軸，非對稱性地設(shè)置在喇叭本體32上。即、支承部34為配置在喇叭本體32同一側(cè)的一對形態(tài)，支承部34的上側(cè)面就是與接合作用面33平行的平坦的安裝面35。安裝孔36用于將工具31安裝在圖13所示的支架71上，是從安裝面35面向喇叭本體32在支承部34上形成的螺釘。連接部37用于將喇叭本體32和安裝部34非接觸式連接，呈曲柄形狀，由厚壁的根基部38、厚壁的前端部39和薄壁的中間部40組成。連接部37的曲柄形狀為左右對稱，但也可是左右同向，根基部38呈板狀，在與接合作用面33相隔等距離的左右兩側(cè)的最小振動振幅點f2、4的位置上，以與喇叭本體32的振動方向X垂直的狀態(tài)從喇叭本體32向外側(cè)筆直凸出。前端部39呈板狀，以與喇叭本體32的振動方向X垂直的狀態(tài)從安裝部34的一端筆直凸出。中間部40用于連接根基部38和前端部39，呈與喇叭本體32的振動方向X平行的板狀。螺孔41是通過無頭螺釘43將振子20或未圖示的增壓器同軸狀安裝在喇叭本體32上用的安裝孔，位于喇叭本體32的左右端面的中央部。
圖8表示本發(fā)明第4實施形態(tài)的工具31。第4實施形態(tài)的工具31的支承部34、安裝面45和安裝孔46的位置與第1實施形態(tài)的工具31不同。即，第4實施形態(tài)的支承部34相對于接合作用面33配置在側(cè)方，但第3實施形態(tài)的支承部34相對于接合作用面33配置在相反側(cè)。相當于上述安裝面35的安裝面45在與接合作用面33垂直的方向形成，相當于上述安裝孔36的安裝孔46在與接合作用面33平行的方向形成。
圖9表示本發(fā)明第5實施形態(tài)的工具31。第5實施形態(tài)的工具31的安裝面47和安裝孔48的位置與第3實施形態(tài)的工具31不同。即，相當于上述安裝面35的安裝面47在與接合作用面33垂直的方向形成，相當于上述安裝孔36的安裝孔48在與接合作用面平行的方向形成。安裝孔48可以是第3實施形態(tài)的螺孔，也可以是貫通孔。
圖10表示本發(fā)明第6實施形態(tài)的工具31。第6實施形態(tài)的工具31的安裝面49和安裝孔50的位置與第4實施形態(tài)的工具31不同。即，相當于上述安裝面45的安裝面49在與接合作用面33平行的方向形成，相當于上述安裝孔46的安裝孔50在與接合作用面33垂直的方向形成。安裝孔50可以是第4實施形態(tài)的螺孔，也可以是貫通孔。
圖11表示本發(fā)明第7實施形態(tài)的工具31。第3～第6實施形態(tài)的工具31用于接合對象構(gòu)件是金屬的場合，而第7實施形態(tài)的工具31用于接合對象構(gòu)件是合成樹脂的場合，因此，接合作用面51的位置與第3～第6實施形態(tài)的工具31不同。即，第7實施形態(tài)的工具31的接合作用面51設(shè)置在第3實施形態(tài)的工具31省略了1個螺孔41的一端面上。接合作用面51可以與喇叭本體32的一端面處于同一平面或從喇叭本體32的一端面向內(nèi)凹陷。
圖12表示本發(fā)明第8實施形態(tài)的工具31。第8實施形態(tài)的工具31與第7實施形態(tài)一樣，用于接合對象構(gòu)件是合成樹脂的場合，但安裝面47和安裝孔48的位置與第7實施形態(tài)的工具31不同。即，第8實施形態(tài)的工具31的接合作用面51設(shè)置在第5實施形態(tài)的工具31省略了1個螺孔41的一端面上。
圖13和圖14表示本發(fā)明第9實施形態(tài)的支架71。在圖13中，支架71在棒狀的兩端部具有一對安裝孔72，由圖15所示的超聲波振動接合裝置81的作為加壓機構(gòu)的氣缸84產(chǎn)生加壓動作方向A、加壓動作方向B、加壓動作方向C中的任一個方向。一對安裝孔72的間隔與圖7～圖12的工具31上一對安裝孔36、46、48、50的間隔相同。又如圖14所示，支架71的安裝孔72周圍的下側(cè)面作為平坦的安裝面73，在安裝面73的側(cè)部設(shè)有定位部74。通過將圖15的作為加壓機構(gòu)輸出端的活塞桿85與支架71的上側(cè)面連接，在支架71上形成加壓動作方向A。通過將圖15的活塞桿85與支架71的側(cè)面連接，在支架71上形成加壓動作方向B，通過將圖15的活塞桿85與支架71的端面連接，在支架71上形成加壓動作方向C。
圖15表示本發(fā)明第10實施形態(tài)的超聲波振動接合裝置。在圖15中，裝置本體82的前側(cè)下部具有向前方和左右敞開的作業(yè)空間83，在劃分作業(yè)空間83上部的裝置本體82上部的內(nèi)部，具有用作加壓機構(gòu)的氣缸84。向氣缸84下方凸出的活塞桿85的下端配置在作業(yè)空間83內(nèi)。在配置在該作業(yè)空間83內(nèi)的活塞桿85的下端裝有圖13的支架71，在支架71上裝有圖7～圖12的工具1。又，劃分作業(yè)空間83背部的裝置本體82的下部被設(shè)置在平臺86上，該平臺86構(gòu)成在生產(chǎn)流水線上組裝超聲波振動接合裝置81用的基座。在劃分該作業(yè)空間83下部的平臺86的上側(cè)面設(shè)有支承臺87。
下面說明在第10實施形態(tài)的超聲波振動接合裝置81中使用第3～第8實施形態(tài)的工具31和第9實施形態(tài)的支架71的超聲波振動接合方法。在使用第3實施形態(tài)或第6實施形態(tài)的工具31時，圖13的支架71的處于加壓動作方向A的上側(cè)面與圖15的活塞桿85的下端結(jié)合。此時，活塞桿85配置在圖13的安裝孔72間的中央，圖13的安裝孔72設(shè)定為面向與圖15的活塞桿85的升降方向平行的上下方向，圖13的安裝面73設(shè)定為與圖15的支承臺87的平坦的上側(cè)面平行。
在此狀態(tài)下，圖7的安裝面35或圖10的安裝面49從下方與圖13的安裝面73重合，圖7或圖10的安裝部34與圖14的定位部74抵接，圖7的安裝孔36或圖10的安裝孔50與圖13的安裝孔72的位置重合。并且，圖13的螺栓75經(jīng)過安裝孔72及圖7的安裝孔36或圖10的安裝孔50，將圖13的支架71與圖7或圖10的安裝部34緊固。由此，圖7或圖10的工具31的接合作用面33與圖15的支承臺87的上側(cè)面平行，支承臺87的上側(cè)面位于接合作用面33的正下方。又，圖7或圖10的工具31和振子20通過無頭螺釘43結(jié)合。這一結(jié)合形態(tài)是喇叭本體32的一端與振子20的輸出端接觸。
在使用第4實施形態(tài)或第5實施形態(tài)的工具31時，圖15的活塞桿85的下端被安裝在圖13的支架71處于加壓動作方向B的前側(cè)面或后側(cè)面的安裝孔72間的中央位置，圖13的安裝孔72面向與圖15的活塞桿85的升降方向垂直的前后方向，圖13的安裝面73被設(shè)定為與圖15的支承臺87的上側(cè)面垂直的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，圖8的安裝面45或圖9的安裝面47與圖13的安裝面73前后重合，圖13的螺栓75經(jīng)過安裝孔72及圖8的安裝孔46或圖9的安裝孔48，將圖13的支架71與圖8或圖9的支承部34緊固。由此，圖8或圖9的工具31的接合作用面33與圖15的支承臺87的上側(cè)面平行，支承臺87的上側(cè)面位于接合作用面3的正下方。又，與上述一樣，圖8或圖9的工具31和振子20通過無頭螺釘43結(jié)合。
接著，在支承臺87上相互重疊搭載由金屬構(gòu)成的多個接合對象構(gòu)件91、92。在此狀態(tài)下，支架71通過氣缸84的動作沿圖9的箭頭Y方向下降，接合作用面33和支承臺87將接合對象構(gòu)件91、92加壓保持，與此同時，從振子20輸出的超聲波振動傳遞到工具31，使接合作用面33沿箭頭X方向振動，該振動從接合作用面33傳遞到接合對象構(gòu)件91、92，接合對象構(gòu)件91、92的對合面在被接合作用面33和支承臺87加壓的狀態(tài)下，沿橫向彼此不同地振動，在活性化的同時被接合。
在使用第7實施形態(tài)或第8實施形態(tài)的工具31時，圖15的活塞桿85的下端被安裝在圖13的支架71處于加壓動作方向C的端面的中央位置，圖13的安裝孔72面向與圖15的活塞桿85的升降方向垂直的前后方向，圖13的安裝面73被設(shè)定為與圖15的支承臺87的上側(cè)面垂直的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，圖11的安裝面35或圖12的安裝面47與圖13的安裝面73前后重合，圖13的螺栓75經(jīng)過安裝孔72和圖11的安裝孔36或圖12的安裝孔48，將圖13的支架71與圖11或圖12的支承部34緊固。由此，圖11或圖12的工具31的接合作用面51與圖15的支承臺87的上側(cè)面平行，支承臺87的上側(cè)面位于接合作用面51的正下方。又，與上述一樣，圖11或圖12的工具31和振子20通過平頭螺釘43結(jié)合。
接著，在支承臺87上相互重疊搭載由合成樹脂構(gòu)成的多個接合對象構(gòu)件91、92。在此狀態(tài)下，支架71通過氣缸84的動作沿圖15的箭頭Y方向下降，接合作用面51和支承臺87將接合對象構(gòu)件91、92加壓保持，與此同時，從振子20輸出的超聲波振動傳遞到工具31，使接合作用面51沿箭頭X方向振動，該振動從接合作用面51傳遞到接合對象構(gòu)件91、92，接合對象構(gòu)件91、92的對合面在接合作用面51和支承臺87的加壓狀態(tài)下，沿縱向相互振動接合。
在工具31以雙支承形態(tài)安裝在支架71上時，可將從一個根基部38至另一個根基部38的支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)，使工具31小型輕量化。例如，使用第3～第6實施形態(tài)的工具31，在接合對象構(gòu)件91、92為半導體芯片和回路基板、通過超聲波振動接合在回路基板上安裝半導體芯片時，即使由于半導體芯片的隆起點數(shù)少，導致接合加重是低加重，也很容易進行接合時的接合加重控制。即使在半導體的隆起點數(shù)較多、接合加重是高加重的場合，通過將支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)，就不會在工具31上產(chǎn)生對半導體芯片在回路基板上的安裝有不良影響的撓曲，可使半導體芯片的全部隆起點與回路基板的全部接合處高質(zhì)量地接合。
又，由于利用薄壁的中間部40將連接部37的厚壁根基部38與厚壁前端部39連接，因此，即使因接合時對工具31加重而導致相對于根基部38的工具31的最小振動振幅點f2、f4的位置偏離理論上的位置、使根基部38振動，薄壁的中間部40也能吸收從根基部38傳向前端部39一側(cè)的振動。由此，由振子20產(chǎn)生的超聲波振動可高效正確地從工具31傳遞到接合作用面33、51，不用說工具31，連支架71和活塞桿85也不會晃動。
在第3～第10實施形態(tài)中，是將多個接合對象構(gòu)件搭載在支承臺87之后由接合作用面33和支承臺87加壓的，但也可如圖16的圖a所示，采用如下的結(jié)構(gòu)，在接合作用面33上形成吸引孔101，由吸引裝置的吸引動作將圖15的一個接合對象構(gòu)件91吸在接合作用面33上，預先將圖15的另一個接合對象構(gòu)件92放在支承臺87上，由氣缸84的下降動作使工具31下降，由此一邊使接合對象構(gòu)件91與接合對象構(gòu)件92重合一邊進行加壓。在該第11實施形態(tài)中，在工具31的外側(cè)面設(shè)有軟管連接部102，在工具31的內(nèi)部形成使吸引孔101與軟管連接部102連通的吸引通路103。又，當吸在接合作用面33上的接合對象構(gòu)件91是半導體芯片那樣的小物件時，也可通過釬焊等方法將具有小徑的吸引孔105的接合芯片104與接合作用面33接合。又，還可采取以下方法，用狹縫106將連接部37分離，在工具31的最小振動振幅點f2、f4(參照圖7)的位置上設(shè)置加熱器用孔107，用插入安裝在加熱器用孔107內(nèi)的電熱器將工具31加熱，利用超聲波振動的接合能量和電熱器的接合能量雙方將多個接合對象構(gòu)件接合。在此場合，狹縫106用作為供電熱器配線避讓的間隙。又，為了保持良好的振動平衡，在工具31上還可設(shè)置缺口部108。將圖16的圖a的工具31安裝成圖b所示的形態(tài)。
也可在位于一對根基部38之間的工具31的中間部形成圖7的虛線L2所示的縮頸部，以增大振動振幅。
也可形成如圖8的虛線L3所示的接合作用面33，在工具31的上下側(cè)面設(shè)置接合作用面33。
圖17～圖22是本發(fā)明的第12實施形態(tài)。其中，圖17表示將工具111及其支承裝置分解后的外觀，圖18表示工具111的上側(cè)面，圖19表示工具111的正面，圖20表示用支承裝置支承工具111后的正面，圖21表用支承裝置支承工具111后的右側(cè)面，圖22表示超聲波接合裝置的正面。
參照圖17說明工具111及其支承裝置。在該第12實施形態(tài)中，工具111是由鋁或鈦之類的合金或者淬火后的鐵等音響特性良好的材料組成的單一物體，包括喇叭本體112、接合作用面113、支承部114、斜面115、連接部116、根基部117、前端部118、中間部119和結(jié)合部120。喇叭本體112呈棒狀，具有從振子20傳遞的超聲波振動的諧振頻率1個波長的長度(從最大振動振幅點f1至最大振動振幅點f5的長度)。結(jié)合部120是通過無頭螺釘136將振子20或未圖示的增壓器同軸狀安裝在工具111上用的螺孔，位于喇叭本體112的左右端面的中央部。為了在工具111上增大振動振幅，在位于根基部118之間的喇叭本體112的中間部形成縮頸部112a，但也可不設(shè)置縮頸部112a。
上下夾持器121、122分割成可從上下方向支承部114的形態(tài)。上夾持器121是由鐵質(zhì)材料組成的單一物體，包括把持部124、斜面125、結(jié)合部126。把持部124以其位置與支承部144對應的狀態(tài)從上夾持器121的四個角部向下凸出。把持部124的下側(cè)面形成平坦的斜面125，以與支承部114上側(cè)的斜面¨5接觸。結(jié)合部126是將上夾持器121安裝到圖22所示的超聲波振動接合裝置141的加壓機構(gòu)、即氣缸144的活塞桿145上用的螺孔，位于上夾持器121的中央部。
下夾持器122是由鐵質(zhì)材料組成的單一物體，被分割為前后兩部分，各部分包括把持部128和斜面129。各下夾持器122的把持部128以位置與支承部114對應的狀態(tài)從各下夾持器122的左右端部向上凸出。把持部128的上側(cè)面形成平坦的斜面129，以與支承部114下側(cè)的斜面115接觸。
在上下夾持器121、122上，安裝著勾掛彈性體133的彈簧勾掛部131、132。彈性體133向使上下夾持器121、122相互靠近的方向施力，由螺旋彈簧形成。彈性體133的上端掛在上夾持器121的彈簧勾掛部131上，彈性體133的下端掛在下夾持器122的彈簧勾掛部132上，由此，彈性體133將上夾持器121與下夾持器122連接。
參照圖18和圖19詳細說明工具111。接合作用面113被配置在喇叭本體112上中央的最大振動振幅點f3位置的喇叭本體112的外側(cè)面，支承部114被配置在從最大振動振幅點f3向左右兩側(cè)等距離離開的最小振動振幅點f2、f4位置的喇叭本體112的外側(cè)面。接合作用面113設(shè)置在喇叭本體112的上下側(cè)面，支承部114設(shè)置在喇叭本體112的前后側(cè)面，即，接合作用面113和支承部114相互垂直地設(shè)在喇叭本體112上。接合作用面113既可以與上下側(cè)面處于同一平面，也可以從上下側(cè)面凹部陷，但若如圖那樣，從喇叭本體112的上下側(cè)面凸出，則在接合較薄的接合對象品時，接合作用面113與接合對象品接觸，而喇叭112的接合作用面113周圍的面不與接合對象品接觸，故為最佳方案。虛線L1為表示振動振幅變位的波形。
支承部114以與工具111的振動方向X平行的線對稱軸L5為中心對稱地設(shè)置在喇叭本體112上。即，支承部114對稱地配置在喇叭本體112的前后左右，支承部114的上下側(cè)面作為安裝面，形成相對于接合作用面113傾斜的平坦斜面115。連接部116用于非接觸式地連接喇叭本體112和支承部114，呈曲柄狀，由根基部117、前端部118和中間部119構(gòu)成。接合作用面113是與振動振幅點f3平行的平坦面。位于上側(cè)的左右斜面115在通過最小振動振幅點f3的垂線L6上的某一個點P1處交叉，這些上側(cè)左右的斜面115與垂線L6形成的角度θ1相同。位于下側(cè)的左右斜面115在垂線L6上的又一個點P2處交叉，這些下側(cè)左右的斜面115與垂線L6形成的角度θ2相同。垂線L6與線對稱軸L5垂直相交。
連接部116的曲柄形狀是前后左右對稱的形狀，但也可是左右同一方向。根基部117呈厚壁的板狀，在從接合作用面113向左右兩側(cè)等距離離開的最小振動振幅點f2、f4位置處，從喇叭本體112與振動方向X垂直地向外側(cè)筆直凸出。前端部118呈厚壁的板狀，從支承部114的一端與振動方向X垂直地筆直凸出。中間部119用于連接根基部117和前端部118，是與振動方向X平行的薄壁板狀。
下面，對在上下夾持器121、122上組裝工具111的場合進行說明。首先，將上夾持器121從圖17的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過來放在未圖示的作業(yè)臺上。即，放在作業(yè)臺上的夾持器121最好是使4個把持部124面向上方。在此狀態(tài)下，將工具111從圖17的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過來，將4處支承部114上的斜面115放在上夾持器121上的4處把持部124的斜面125上。在這樣將4處支承部114放在4處把持部124上的狀態(tài)下，工具111的接合作用面113和連接部116與上夾持器121為非接觸狀態(tài)。
然后將2個下夾持器122從圖17的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過來，將2個下夾持器122上的合計2個處把持部128的斜面129放在工具111上的4處支承部114的斜面115上。在這樣將4處把持部128放在4處支承部114的狀態(tài)下，工具111的接合作用部113和連接部116與下夾持器122為非接觸狀態(tài)。
再在上夾持器121的把持部124上載放工具111的支承部114，在工具111的支承部114上載放下夾持器122的把持部128，上夾持器121的斜面125與工具111的斜面115接觸，下夾持器122的斜面129與工具111的斜面接觸，在此狀態(tài)下，將4個彈性體133勾掛在上下夾持器121、122的彈簧勾掛部131、132上。
在這樣將4個彈性體133勾掛在4個部位的彈簧勾掛部131、132的狀態(tài)下，彈性體133與工具111和上下夾持器121、122隔離，彈性體133產(chǎn)生收縮方向的彈力，這種彈力向使下上下夾持器121、122相互靠近的方向施力。由此，如圖20和圖21所示，在彈性作用下，上下夾持器121、122將工具111夾持住。在圖20中，工具111下側(cè)的接合作用面113從下夾持器122的下側(cè)面向下凸出。
參照圖22說明超聲波振動接合裝置141，該超聲波振動接合裝置141采用圖20和圖21所示的利用彈性體133的彈性夾持工具111的上下夾持器121、122。超聲波振動接合裝置141的裝置本體142的前側(cè)下部具有前方和左右敞開的作業(yè)空間143，在劃分作業(yè)空間143上部的裝置本體142的上部內(nèi)部，設(shè)有作為加壓機構(gòu)的氣缸144。向氣缸144下方凸出的活塞桿145的下端配置在作業(yè)空間143內(nèi)。
在配置在作業(yè)空間143內(nèi)的活塞桿145的下端，安裝著利用彈性體133的彈性夾持圖20的工具111的上下夾持器121、122。劃分作業(yè)空間143背部的裝置本體142的下部被設(shè)置在平臺146上，該平臺146構(gòu)成在生產(chǎn)流水線等組裝超聲波振動接合裝置141用的基座。劃分作業(yè)空間143下部的平臺146的上側(cè)面設(shè)有支承臺147。
下面，說明采用超聲波振動接合裝置141的超聲波振動接合方法。裝有工具111的上下夾持器121、122安裝在活塞桿145的下端，工具111與振子20通過無頭螺釘136結(jié)合。該結(jié)合的形態(tài)是工具111的一端與振子20的輸出端接觸。又，在支承臺147上相互重疊搭載由金屬組成的多個接合對象構(gòu)件151、152。
在此狀態(tài)下，通過氣缸144的動作使支架171沿圖20的箭頭Y方向下降，接合作用面113和支承臺147將接合對象構(gòu)件151、152加壓保持，與此同時，從振子20輸出的超聲波振動傳遞到工具111，接合作用面113沿箭頭X方向振動，該振動從接合作用面113傳遞到接合對象構(gòu)件151、152，接合對象構(gòu)件151、152的對合面在接合作用面113和支承臺147加壓狀態(tài)下，沿橫向彼此不同地振動，在活性化的同時進行接合。
采用第12實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)，在彈性體133的彈性作用下，并在斜面115與斜面125相互接觸、斜面115與斜面129相互接觸的狀態(tài)下，上下夾持器121、122從上下方向把持工具111的支承部114。因此，在相互接觸的斜面115、125、129楔形的作用下，可正確地進行工具111對上下夾持器121、122的定位，可將接合對象構(gòu)件151、152高質(zhì)量接合。
在接合時，通過從上夾持器121對工具111實施加重，即使工具111的最小振動振幅點f2、f4相對于根基部117的位置偏離理論位置，即使根基部117振動，也能由中間部119吸收從根基部117傳向前端部118的振動。由此，由振子20產(chǎn)生的超聲波振動可從工具111高效正確地傳遞到接合作用面113，不用說工具111，連上下夾持器121、122、彈性體133和氣缸活塞桿145也不會晃動。
在工具111以雙支承形態(tài)安裝在支架171上時，可將一個根基部117至另一個根基部117的支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)，可使工具111小型輕量化。例如，當接合對象構(gòu)件151、152是半導體芯片和回路基板、通過超聲波振動接合方法將半導體芯片安裝到回路基板上時，即使因半導體芯片的隆起點數(shù)少而導致接合加重是低加重，也容易進行接合時的接合加重控制。即使半導體芯片的隆起點較多、接合加重是高加重的場合，通過將支承點間距設(shè)定在諧振頻率的1個波長以內(nèi)，也不會在工具111上產(chǎn)生對半導體芯片在回路基板上的安裝有不良影響的撓曲，可將半導體芯片的全部隆起點與回路基板的全部接合處高質(zhì)量地接合。
圖23表示本發(fā)明的第13實施形態(tài)。如圖23所示，在第13實施形態(tài)中，在上夾持器121上向下延伸臂部155，在臂部155上，通過未圖示的引導器安裝著可上下方向移動的下夾持器122，在從臂部155向內(nèi)側(cè)凸狀設(shè)置的彈簧支座156與下夾持器122之間的間隙中配置有壓縮狀態(tài)的彈性體157，彈性體157的下端與彈簧支座156接觸，彈性體157的上端與下夾持器122接觸。
在此狀態(tài)下，彈性體157產(chǎn)生伸展方向的彈力，該彈力向使上下夾持器121、122相互靠近的方向施力。由此，斜面115與斜面125接觸，斜面115與斜面129接觸，上下夾持器121、122在彈性作用下將工具111夾持住，工具111下側(cè)的接合作用面113從彈簧支架156的下側(cè)面向下凸出，與第12實施形態(tài)一樣，在相互接觸的斜面115、125、129楔形的作用下，可正確地進行工具111對上下夾持器121、122的定位，可將接合對象構(gòu)件151、152高質(zhì)量接合。
圖24表示本發(fā)明的第14實施形態(tài)。如圖24所示，在第14實施形態(tài)中，將支承部114的上側(cè)面做成與接合作用面113平行的平坦面161，將支承部114的下側(cè)面做成斜面115，在這種場合，上夾持器121的把持部124的下側(cè)面做成與支承部114的平坦面161對應的平坦面162，并在下夾持器122上形成斜面129。在第14實施形態(tài)中，來自上夾持器121的加重不會產(chǎn)生斜向的分力，而是沿垂直方向施加于工具111的支承部114，支承部114不會受到沿振動方向X移動的斜向外力，容易對接合時的接合加重實行最佳控制。
斜面115的傾斜也可與圖17的傾斜反向，即，從工具111的中央側(cè)開始向兩端側(cè)延伸，支承部114的上下寬度逐漸放大。在此場合，與反向的斜面115接觸的斜面125、129的傾斜也與圖17呈反向。又，將斜面115設(shè)在支承部114的上側(cè)面或下側(cè)面，將對應于支承部114的斜面115的斜面設(shè)在上下夾持器121、122中的任1個上也同樣可以適用。例如，將支承部114的上側(cè)面做成斜面115、將支承部114的下側(cè)面做成與接合作用面113平行的平坦面時，在上夾持器121上形成斜面125，在下夾持器122的把持部128的上側(cè)面形成與支承部114的平坦面對應的平坦面。
在各實施形態(tài)中，是將工具1、31、111規(guī)定為諧振頻率1個波長的長度，但也可以是其整倍數(shù)。
在各實施形態(tài)中，是振子20直接與工具111的一端結(jié)合，但也可在工具1、31、111和振子20之間設(shè)置具有諧振頻率1／2波長或1／2波長整倍數(shù)長度的未圖示增壓器。此時，使用相當于圖17的無頭螺釘136的無頭螺釘將工具1、31、111與增壓器同軸狀結(jié)合。又，即使工具1、31、111采用具有接合作用面3、4、33、113的超聲波喇叭和具有支承部114的增壓器組成的結(jié)構(gòu)，也同樣適用。在此場合，通過相當于無頭螺釘136的無頭螺釘將超聲波喇叭與增壓器同軸狀結(jié)合。
也可在中間部5b～8b、40、119上形成槽、孔或狹縫來調(diào)整振動的平衡。
可以將工具1、31、111、接合作用面3、4、33、113、支承部5～8、34、114以及連接部37、116等做成單一物體，也可將工具1、33、111與接合作用面3、4、33、113、支承部5～8、34、114以及連接部37、116等制成分體結(jié)構(gòu)，用螺釘將接合作用面3、4、33、114、支承部5～8、34、114以及連接部37、116固定在工具1、31、111上。
權(quán)利要求
1．一種超聲波振動接合用工具，其特征在于，包括方棒狀的喇叭本體、設(shè)在喇叭本體上中央的最大振動振幅點處的上側(cè)面和下側(cè)面的接合作用部以及在從接合作用部向兩側(cè)離開相同尺寸的兩個最小振動振幅點處從喇叭本體的前后側(cè)面凸出的彎曲狀支承部。
2．如權(quán)利要求1所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，支承部包括與喇叭本體連接的厚壁的根基部、從根基部開始以與喇叭本體非接觸的形態(tài)向喇叭本體的端部一側(cè)延伸的薄壁的中間部、從中間部向外凸出的厚壁的膨出部以及從膨出部開始以與中間部非接觸的形態(tài)向喇叭本體的中央一側(cè)延伸的前端部。
3．如權(quán)利要求2所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，前端部具有插入螺栓用的貫通孔。
4．如權(quán)利要求3所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，前端部具有比插入螺栓用的貫通孔大的螺栓頭部收納用的凹部。
5．一種超聲波振動接合用工具，其特征在于，支承部以喇叭本體的振動方向為線對稱軸而非對稱地設(shè)置在喇叭本體上。
6．如權(quán)利要求5所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，支承部包括從喇叭本體的最小振動振幅點位置凸出的厚壁的根基部、從根基部開始以與喇叭本體非接觸的形態(tài)向喇叭本體的端部一側(cè)延伸的薄壁的中間部、從中間部向外凸出的厚壁的膨出部以及從膨出部開始以與中間部非接觸的形態(tài)向喇叭本體的中間一側(cè)的前端部延伸。
7．如權(quán)利要求5所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，支承部具有與喇叭本體的接合作用面平行的安裝面。
8．如權(quán)利要求1所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，支承部具有與喇叭本體的接合作用面交叉的安裝面。
9．一種超聲波振動接合用工具，其特征在于，具有從喇叭本體的最小振動振幅點向外凸出的支承部和在支承部上作為安裝面形成的斜面。
10．如權(quán)利要求9所述的超聲波振動接合用工具，其特征在于，斜面作為支承部下側(cè)的安裝面形成，支承部上側(cè)的安裝面作為與喇叭本體的接合作用面平行的平坦面形成。
全文摘要
一種超聲波振動接合用的工具,包括:方棒狀的喇叭本體、在喇叭本體上中央的最大振動振幅點處從上側(cè)面和下側(cè)面凸出的接合作用部以及在從接合作用部向兩側(cè)離開相同尺寸的兩個最小振動振幅點處從喇叭本體的前后側(cè)面凸出的彎曲狀支承部,可進行高質(zhì)量的接合。
文檔編號B23K20/10GK1282644SQ0012262
公開日2001年2月7日 申請日期2000年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月2日
發(fā)明者佐藤茂, 中居誠也 申請人:株式會社厄泰克斯