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JP6861017B2 - Ultrasonic bonding method and bonding - Google Patents

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JP6861017B2 JP2016225123A JP2016225123A JP6861017B2 JP 6861017 B2 JP6861017 B2 JP 6861017B2 JP 2016225123 A JP2016225123 A JP 2016225123A JP 2016225123 A JP2016225123 A JP 2016225123A JP 6861017 B2 JP6861017 B2 JP 6861017B2
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Description

本発明は、超音波接合方法および接合体に関する。 The present invention relates to ultrasonic bonding methods and bonded bodies.

異種材料の接合方法としては、超音波接合方法が知られている。 An ultrasonic bonding method is known as a method for bonding dissimilar materials.

超音波接合方法は、重ねた被接合材に超音波振動を与え、被接合材の一方または両方を振動させ、その際に被接合材間で生じる摩擦力により急激に発熱させて被接合部材を局所的に溶融させて接合する接合法である。 In the ultrasonic bonding method, ultrasonic vibration is applied to the stacked materials to be bonded, one or both of the materials to be bonded are vibrated, and the frictional force generated between the materials to be bonded causes abrupt heat generation to generate the members to be bonded. This is a bonding method in which the material is locally melted and bonded.

具体的には、重ね合わせた被接合材を上下から超音波ホーンとアンビルにより挟み、加圧しつつ、ホーンを超音波振動により往復直線運動させる。 Specifically, the superposed material to be joined is sandwiched between an ultrasonic horn and an anvil from above and below, and while pressurizing, the horn is reciprocated linearly by ultrasonic vibration.

これにより、被接合材の接触面間の摩擦によって酸化膜等の不純物が除去されて、接合材の新生面同士が相互に接触して凝着核が形成され、その凝着核から接合領域が拡大されて固相接合される。 As a result, impurities such as an oxide film are removed by friction between the contact surfaces of the material to be joined, and the new surfaces of the material come into contact with each other to form adhesion nuclei, and the bonding region expands from the adhesion nuclei. Is solid-phase bonded.

ところで、超音波接合方法では、超音波ホーンの振動を被接合材に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達するために、超音波ホーンの加圧面に複数の角錐状等の突起部を形成するなどして凹凸部を設けている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, in the ultrasonic bonding method, in order to efficiently transmit the vibration of the ultrasonic horn to the material to be bonded without causing slippage, a plurality of pyramid-shaped protrusions are formed on the pressure surface of the ultrasonic horn. The uneven portion is provided by forming or the like (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−213366号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-213366

ところが、従来の技術では、例えば、接合材がアルミニウム(Al)で構成されている場合には、接合時において超音波ホーンにAlが凝着し易く、超音波ホーンの加工面の凹凸部の溝にAlが凝着し、接合後に超音波ホーンに被接合材が貼り付いてしまう虞があった。 However, in the conventional technique, for example, when the bonding material is made of aluminum (Al), Al easily adheres to the ultrasonic horn at the time of bonding, and the groove of the uneven portion of the processed surface of the ultrasonic horn is formed. Al adhered to the ultrasonic horn, and there was a risk that the material to be bonded would stick to the ultrasonic horn after bonding.

このように超音波ホーンに被接合材が貼り付いた場合には、Al等を溶解するために薬品等を用いる必要があり、除去作業に手間が掛るという問題があった。 When the material to be bonded adheres to the ultrasonic horn in this way, it is necessary to use a chemical or the like to dissolve Al or the like, and there is a problem that the removal work is troublesome.

さらに、超音波ホーンに被接合材が貼り付いた場合に備えて、予備の超音波ホーンを用意する必要が有り、コストが嵩むという難点があった。 Further, it is necessary to prepare a spare ultrasonic horn in case the material to be joined adheres to the ultrasonic horn, which has a problem that the cost increases.

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、超音波ホーンと被接合材との貼り付きを回避することができ、コストを低減することのできる超音波接合方法および接合体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is an ultrasonic bonding method and a bonded body capable of avoiding adhesion between an ultrasonic horn and a material to be bonded and reducing costs. Is to provide.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の超音波接合方法は、第1被接合材の接合部位と第2被接合材の接合部位とを対向させて、第1の超音波ホーンとアンビルとの間に挟み込む工程と、前記第1の超音波ホーンを加圧しつつ超音波振動させて、前記第1被接合材の接合部位と前記第2被接合材の接合部位との界面に凝着核を形成する工程と、前記凝着核により仮接合された状態で、前記第1被接合材と前記第2被接合材とを第2の超音波ホーンと前記アンビルとの間に挟み込む工程と、前記第2の超音波ホーンを加圧しつつ超音波振動させて、前記第1被接合材の接合部位と前記第2被接合材の接合部位との界面において塑性流動領域を拡大して本接合する工程と、を有し、前記第1の超音波ホーンは、加圧面に突起部を備え、前記凝着核は、前記突起部に対応して形成され、前記第2の超音波ホーンの前記第1被接合材または前記第2被接合材と接触する加圧面は、振動方向と直交する方向の断面縁部が円滑な曲線部を有するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ultrasonic bonding method according to claim 1 is to make the bonding portion of the first material to be bonded and the bonding portion of the second material to be opposed to face each other with the first ultrasonic horn. In the step of sandwiching between the anvil and the first ultrasonic horn, ultrasonic vibration is performed while pressurizing the first ultrasonic horn, and the first ultrasonic horn is bonded to the interface between the first bonded portion and the second bonded portion. A step of forming a nucleus and a step of sandwiching the first material to be bonded and the second material to be bonded between the second ultrasonic horn and the anvil in a state of being temporarily bonded by the adhesion nucleus. Then, the second ultrasonic horn is ultrasonically vibrated while being pressurized to expand the plastic flow region at the interface between the bonding portion of the first material to be bonded and the bonding portion of the second material to be bonded. possess and bonding, the said first ultrasonic horn is provided with a protrusion on the pressure surface, the adhesion nuclei are formed corresponding to the projections, of the second ultrasonic horn The pressure surface in contact with the first material to be bonded or the second material to be bonded is characterized in that the cross-sectional edge portion in the direction orthogonal to the vibration direction has a smooth curved portion .

請求項1に記載した超音波接合方法によれば、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材とが圧接するのは、界面に凝着核を形成する工程のみであるため、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材との貼り付きを有効に回避することができる。そのため、従来のように超音波ホーンに貼り付いた被接合材を除去する作業が不要となり、超音波ホーンに被接合材が貼り付いた場合に備えて、予備の超音波ホーンを用意する必要が無く、コストを低廉化することができる。 According to the ultrasonic bonding method according to claim 1, the first ultrasonic horn and the first material to be bonded or the second material to be bonded are pressure-welded only in the step of forming adhesion nuclei at the interface. Therefore, it is possible to effectively prevent the first ultrasonic horn from sticking to the first material to be bonded or the second material to be bonded. Therefore, it is not necessary to remove the material to be joined to the ultrasonic horn as in the conventional case, and it is necessary to prepare a spare ultrasonic horn in case the material to be joined is stuck to the ultrasonic horn. Therefore, the cost can be reduced.

また、凝着核により仮接合された状態で、第1被接合材と第2被接合材とを第2の超音波ホーンとアンビルとの間に挟み込み、第2の超音波ホーンを加圧しつつ超音波振動させて、第1被接合材の接合部位と第2被接合材の接合部位との界面において塑性流動領域を拡大するので、接合強度を向上させることができる。 Further, in a state of being temporarily bonded by the adhesion nucleus, the first material to be bonded and the second material to be bonded are sandwiched between the second ultrasonic horn and the anvil, and the second ultrasonic horn is pressurized. Since the plastic flow region is expanded at the interface between the joint portion of the first material to be joined and the joint portion of the second material to be joined by ultrasonic vibration, the joint strength can be improved.

請求項2に記載の超音波接合方法は、請求項1記載の発明について、前記第1の超音波ホーンは、前記第1被接合材または前記第2被接合材と接触する加圧面に複数の凹凸部が形成されていることを特徴とする。 The ultrasonic bonding method according to claim 2, wherein, according to the invention according to claim 1, the first ultrasonic horn is a plurality of pressure surfaces that come into contact with the first material to be bonded or the second material to be bonded. It is characterized in that an uneven portion is formed.

これにより、第1の超音波ホーンの振動を被接合材に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達して、界面に凝着核を短時間で形成することができるので、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材との貼り付きを有効に回避することができる。 As a result, the vibration of the first ultrasonic horn can be efficiently transmitted to the material to be joined without causing slippage, and adhesion nuclei can be formed at the interface in a short time. It is possible to effectively prevent the ultrasonic horn from sticking to the first material to be joined or the second material to be joined.

請求項3に記載の超音波接合方法は、請求項2記載の発明について、前記凹凸部は、前記加圧面に形成される複数の角錐状または円錐状の突起部および該突起部間に形成される谷部とで構成されることを特徴とする。 In the ultrasonic bonding method according to claim 3, in the invention according to claim 2, the uneven portion is formed between a plurality of pyramidal or conical protrusions formed on the pressure surface and between the protrusions. It is characterized by being composed of a valley.

これにより、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材の表面に、凹凸部を容易に食い込ませることができ、より短時間で界面に凝着核を形成して、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材との貼り付きをより有効に回避することができる。 As a result, the uneven portion can be easily bitten into the surface of the first ultrasonic horn and the first material to be joined or the second material to be joined, and adhesion nuclei are formed at the interface in a shorter time. It is possible to more effectively avoid sticking of the first ultrasonic horn to the first material to be joined or the second material to be joined.

請求項4に記載の超音波接合方法は、請求項3記載の発明について、前記突起部の先端の向きは、所定方向に傾斜していることを特徴とする。 The ultrasonic bonding method according to claim 4 is characterized in that, with respect to the invention according to claim 3, the direction of the tip of the protrusion is inclined in a predetermined direction.

これにより、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材の表面に、凹凸部をより確実に食い込ませることができ、より短時間で界面に凝着核を形成して、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材との貼り付きをより有効に回避することができる。 As a result, the uneven portion can be more reliably bitten into the surface of the first ultrasonic horn and the first material to be joined or the second material to be joined, and adhesion nuclei are formed at the interface in a shorter time. , It is possible to more effectively avoid sticking of the first ultrasonic horn to the first material to be joined or the second material to be joined.

請求項5に記載の超音波接合方法は、請求項1記載の発明について、前記円滑な曲線部は、円弧の一部または楕円の一部で構成されていることを特徴とする。 The ultrasonic bonding method according to claim 5 is characterized in that, with respect to the invention according to claim 1 , the smooth curved portion is composed of a part of an arc or a part of an ellipse.

これにより、円滑な曲線部を比較的容易に形成することができ、コストを低減することができる。 As a result, a smooth curved portion can be formed relatively easily, and the cost can be reduced.

請求項6に記載の超音波接合方法は、請求項1から請求項5の何れかに記載の発明について、前記第1の超音波ホーンに印加される第1のエネルギーE1と、前記第2の超音波ホーンに印加される第2のエネルギーE2との関係は、E1<E2であることを特徴とする。 The ultrasonic bonding method according to claim 6 comprises the first energy E1 applied to the first ultrasonic horn and the second energy E1 according to the invention according to any one of claims 1 to 5. The relationship with the second energy E2 applied to the ultrasonic horn is characterized in that E1 <E2.

これにより、第1の超音波ホーンに比較的弱いエネルギーE1を印加して、第1の超音波ホーンと第1被接合材または第2被接合材との貼り付きをより有効に回避すると共に、第2の超音波ホーンにより大きなエネルギーE2を印加して、第1被接合材の接合部位と第2被接合材の接合部位との界面における塑性流動領域をより確実に拡大して、接合強度を一層向上させることができる。 As a result, a relatively weak energy E1 is applied to the first ultrasonic horn to more effectively prevent the first ultrasonic horn from sticking to the first material to be joined or the second material to be joined. A large amount of energy E2 is applied to the second ultrasonic horn to more reliably expand the plastic flow region at the interface between the joint portion of the first joint material and the joint portion of the second joint material, thereby increasing the joint strength. It can be further improved.

請求項7に記載の接合体は、請求項1から請求項6の何れか1項に記載の超音波接合方法によって接合された接合体であって、前記第1被接合材または前記第2被接合材の表面において、前記第1の超音波ホーンおよび前記第2の超音波ホーンが圧接された部位には、前記第1の超音波ホーンによるドット状の第1の圧痕の少なくとも一部の上に、前記第2の超音波ホーンによる線状の第2の圧痕が重ねて形成されていることを特徴とする。 Assembly according to claim 7 is the joined body joined by ultrasonic bonding method according to claim 1 to any one of claims 6, wherein the first material to be joined or the second object On the surface of the bonding material, the portion where the first ultrasonic horn and the second ultrasonic horn are pressure-welded is above at least a part of the dot-shaped first indentation by the first ultrasonic horn. In addition, the linear second indentation by the second ultrasonic horn is formed in an overlapping manner.

これにより、ドット状の第1の圧痕の少なくとも一部の上に、線状の第2の圧痕が重ねて形成されているか否かを外観で確認することにより、被接合材同士が、凝着核により仮接合された状態であるのか、界面における塑性流動領域を拡大して本接合した状態であるのかを容易に判別することができる。 As a result, by visually confirming whether or not the linear second indentation is formed on at least a part of the dot-shaped first indentation, the materials to be joined adhere to each other. It is possible to easily determine whether the state is temporarily joined by the nucleus or the state is mainly joined by expanding the plastic flow region at the interface.

本発明によれば、超音波ホーンと被接合材との貼り付きを回避し、コストを低減することのできる超音波接合方法および接合体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic bonding method and a bonded body that can avoid sticking between the ultrasonic horn and the material to be bonded and reduce the cost.

本発明に係る超音波接合方法における超音波接合工程の流れを示す工程図である。It is a process diagram which shows the flow of the ultrasonic bonding process in the ultrasonic bonding method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波接合方法を適用する超音波接合機の適用順を示す模式的説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the application order of the ultrasonic bonding machine which applies the ultrasonic bonding method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波接合方法の前段工程に適用される第1の超音波接合機の概略構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the schematic structure of the 1st ultrasonic bonding machine applied to the pre-stage process of the ultrasonic bonding method which concerns on this invention. 前段工程に適用される第1の超音波接合機が備える第1の超音波ホーンの構成例を示す断面図(a)〜(d)である。It is sectional drawing (a)-(d) which shows the structural example of the 1st ultrasonic horn provided in the 1st ultrasonic bonding machine applied to the pre-stage process. 前段工程に適用される第1の超音波接合機が備える第1の超音波ホーンの構成例を示す平面図(a)、(b)である。It is a plan view (a), (b) which shows the structural example of the 1st ultrasonic horn provided in the 1st ultrasonic bonding machine applied to the pre-process. 前段工程で第1被接合材と第2被接合材の界面に形成される凝着核の構成例を示す側方断面図(a)およびA−A線断面図(b)である。It is a side sectional view (a) and AA line sectional view (b) which show the structural example of the adhesion nucleus formed at the interface of the 1st joint material and the 2nd joint material in the pre-stage process. 本発明に係る超音波接合方法の後段工程に適用される第2の超音波接合機の概略構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the schematic structure of the 2nd ultrasonic bonding machine applied to the post-process of the ultrasonic bonding method which concerns on this invention. 後段工程に適用される第2の超音波接合機が備える第2の超音波ホーンの構成例を示す斜視図(a)、(b)である。It is a perspective view (a), (b) which shows the structural example of the 2nd ultrasonic horn provided in the 2nd ultrasonic bonding machine applied to the post-step process. 後段工程で第1被接合材と第2被接合材の界面に形成される塑性流動領域の構成例を示す側方断面図(a)およびB−B線断面図(b)である。It is a side sectional view (a) and BB line sectional view (b) which show the structural example of the plastic flow region formed at the interface of a 1st joint material and a 2nd joint material in a post-step process. 一般的な超音波接合方法を適用した接合体の比較例の外観に係る撮像図(a)、(b)および本発明に係る超音波接合方法を適用した接合体の外観に係る撮像図(c)である。Imaging views (a) and (b) relating to the appearance of a comparative example of a bonded body to which a general ultrasonic bonding method is applied, and imaging views (c) relating to the appearance of a bonded body to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied. ).

以下、本発明に係る超音波接合方法について図1〜図10を参照して説明する。 Hereinafter, the ultrasonic bonding method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

(超音波接合工程の概要)
図1は、本発明に係る超音波接合方法における超音波接合工程の流れを示す工程図、図2は、本発明に係る超音波接合方法を適用する超音波接合機1A、1Bの適用順を示す模式的説明図である。
(Outline of ultrasonic bonding process)
FIG. 1 is a process diagram showing the flow of an ultrasonic bonding process in the ultrasonic bonding method according to the present invention, and FIG. 2 shows the order of application of ultrasonic bonding machines 1A and 1B to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied. It is a schematic explanatory drawing which shows.

なお、図1の工程図に示すように、超音波接合工程は、第1工程S1と第2工程S2から成る前段工程(1度打ち工程)と、第3工程S3と第4工程S4から成る後段工程(2度打ち工程)とで構成される。 As shown in the process diagram of FIG. 1, the ultrasonic joining process includes a pre-stage process (single-strike process) consisting of the first process S1 and the second process S2, and a third process S3 and a fourth process S4. It is composed of a post-stage process (double striking process).

まず、図1および図2に示すように、超音波接合方法の第1工程S1では、アルミニウム等で構成される第1被接合材M1の接合部位と、同じくアルミニウム等で構成される第2被接合材M2の接合部位とを対向させて、第1の超音波接合機1Aが備える第1の超音波ホーンH1とアンビルA1との間に挟み込んで固定する。なお、第1の超音波接合機1A等の構成例については後述する。 First, as shown in FIGS. 1 and 2, in the first step S1 of the ultrasonic bonding method, a bonding portion of the first material to be bonded M1 made of aluminum or the like and a second coating made of aluminum or the like are also used. The bonding material M2 is opposed to the bonding portion, and is sandwiched and fixed between the first ultrasonic horn H1 and the anvil A1 provided in the first ultrasonic bonding machine 1A. A configuration example of the first ultrasonic bonding machine 1A and the like will be described later.

次いで、超音波接合方法の第2工程S2では、第1の超音波ホーンH1を圧力F1で加圧しつつD1方向に超音波振動させて、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位との界面150に凝着核Cを形成させる(図6参照)。これにより、第1被接合材M1と第2被接合材M2とは、凝着核Cにより仮接合された状態となる。 Next, in the second step S2 of the ultrasonic bonding method, the first ultrasonic horn H1 is ultrasonically vibrated in the D1 direction while being pressurized by the pressure F1 to be bonded to the bonding portion of the first material to be bonded M1. Adhesive nuclei C are formed at the interface 150 of the material M2 with the bonding portion (see FIG. 6). As a result, the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2 are temporarily joined by the adhesion nucleus C.

次に、図1および図2に示すように、超音波接合方法の第3工程S3では、凝着核Cにより仮接合された状態で、第1被接合材M1と第2被接合材M2とを第2の超音波接合機1Bが備える第2の超音波ホーンH2とアンビルA1との間に挟み込んで固定する。なお、第2の超音波接合機1B等の構成例については後述する。 Next, as shown in FIGS. 1 and 2, in the third step S3 of the ultrasonic bonding method, the first bonded material M1 and the second bonded material M2 are temporarily bonded by the adhesion nucleus C. Is sandwiched and fixed between the second ultrasonic horn H2 provided in the second ultrasonic joining machine 1B and the anvil A1. A configuration example of the second ultrasonic bonding machine 1B and the like will be described later.

次いで、超音波接合方法の第4工程S4では、第2の超音波ホーンH2を圧力F2で加圧しつつD1方向に超音波振動させて、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位との界面150において塑性流動領域50(図9参照)を拡大して本接合して、接合体500(図10(c)参照)を得る。 Next, in the fourth step S4 of the ultrasonic bonding method, the second ultrasonic horn H2 is ultrasonically vibrated in the D1 direction while being pressurized by the pressure F2 to be bonded to the bonding portion of the first material to be bonded M1. The plastic flow region 50 (see FIG. 9) is enlarged and main-bonded at the interface 150 of the material M2 with the bonding portion to obtain a bonded body 500 (see FIG. 10 (c)).

なお、凝着核C、塑性流動領域50等の詳細については後述する。 Details of the adhesion nucleus C, the plastic flow region 50, and the like will be described later.

また、第1の超音波ホーンH1に印加される第1のエネルギーE1と、第2の超音波ホーンH2に印加される第2のエネルギーE2との関係は、E1<E2である。 Further, the relationship between the first energy E1 applied to the first ultrasonic horn H1 and the second energy E2 applied to the second ultrasonic horn H2 is E1 <E2.

例えば、第1のエネルギーE1を50J程度、第2のエネルギーE2を1200J程度とするとよい。即ち、第2のエネルギーE2を第1のエネルギーE1の20〜30倍程度とするとよい。 For example, the first energy E1 may be about 50 J and the second energy E2 may be about 1200 J. That is, the second energy E2 may be about 20 to 30 times the first energy E1.

また、図2に示す例では、第1被接合材M1が上側、第2被接合材M2が下側となっているが、これには限定されず、両者の上下位置が逆であってもよい。 Further, in the example shown in FIG. 2, the first material to be joined M1 is on the upper side and the second material to be joined M2 is on the lower side, but the present invention is not limited to this, and even if the vertical positions of the two are reversed. Good.

(第1の超音波接合機について)
図3〜図6を参照して本発明に係る超音波接合方法の前段工程に適用される第1の超音波接合機の概略構成等について説明する。
(About the first ultrasonic bonding machine)
A schematic configuration of a first ultrasonic bonding machine applied to the pre-stage step of the ultrasonic bonding method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

ここで、図3は、本発明に係る超音波接合方法の前段工程に適用される第1の超音波接合機1Aの概略構成を示す概略構成図である。 Here, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of a first ultrasonic bonding machine 1A applied to a pre-stage step of the ultrasonic bonding method according to the present invention.

図3に示す第1の超音波接合機1Aは、概略的には電源3と、振動子2と、超音波接合機本体15とから構成されている。 The first ultrasonic bonding machine 1A shown in FIG. 3 is roughly composed of a power supply 3, an oscillator 2, and an ultrasonic bonding machine main body 15.

電源3は、超音波接合機本体15が備える第1の超音波ホーンH1を振動させる振動子2等を駆動させる交流電源である。 The power supply 3 is an AC power supply that drives an oscillator 2 or the like that vibrates the first ultrasonic horn H1 included in the ultrasonic bonding machine main body 15.

超音波接合機本体15は、第1の超音波ホーンH1とアンビルA1とを備える。 The ultrasonic bonding machine main body 15 includes a first ultrasonic horn H1 and an anvil A1.

そして、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位とを対向させた状態で、第1の超音波ホーンH1とアンビルA1とによって挟み込み、第1の超音波ホーンH1を圧力F1で加圧しつつ振動子2によって生成されるD1方向の超音波振動を伝搬させて、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位との界面150に凝着核Cを形成させる(図6参照)。 Then, with the joint portion of the first material to be joined M1 and the joint portion of the second material to be joined M2 facing each other, the first ultrasonic horn H1 and the anvil A1 sandwich the joint portion, and the first ultrasonic horn H1 The ultrasonic vibration in the D1 direction generated by the vibrator 2 is propagated while pressurizing with the pressure F1 to stick to the interface 150 between the joint portion of the first joint material M1 and the joint portion of the second joint material M2. Nucleation C is formed (see FIG. 6).

これにより、第1被接合材M1と第2被接合材M2とは、凝着核Cにより仮接合された状態となる。 As a result, the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2 are temporarily joined by the adhesion nucleus C.

(第1の超音波ホーンについて)
次に、図4および図5を参照して、第1の超音波ホーンH1の構成例について説明する。
(About the first ultrasonic horn)
Next, a configuration example of the first ultrasonic horn H1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4(a)〜(d)は、第1の超音波接合機1Aが備える第1の超音波ホーンH1a〜H1dの構成例を示す断面図、図5(a)、(b)は、第1の超音波接合機1Aが備える第1の超音波ホーンH1a、H1bの構成例を示す平面図である。 4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views showing a configuration example of the first ultrasonic horns H1a to H1d included in the first ultrasonic bonding machine 1A, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) are the first. It is a top view which shows the structural example of the 1st ultrasonic horns H1a and H1b provided in 1 ultrasonic bonding machine 1A.

図4(a)および図5(a)に示す第1構成例に係る第1の超音波ホーンH1aは、第1被接合材M1または第2被接合材M2と接触する加圧面60に複数の凹凸部が形成されている。 The first ultrasonic horn H1a according to the first configuration example shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a) has a plurality of pressure surfaces 60 in contact with the first material to be joined M1 or the second material to be joined M2. An uneven portion is formed.

より具体的には、凹凸部は、加圧面60に形成される複数(図5(a)に示す例では16個)の角錐状または円錐状の突起部10aおよび突起部10a間に形成される谷部30aとで構成される。なお、突起部10aの先端部は先鋭な形状とされている。 More specifically, the uneven portion is formed between a plurality of pyramidal or conical protrusions 10a and protrusions 10a formed on the pressure surface 60 (16 in the example shown in FIG. 5A). It is composed of a valley portion 30a. The tip of the protrusion 10a has a sharp shape.

なお、第1の超音波ホーンH1aは、第1被接合材M1、第2被接合材M2の材質等に応じてアルミ合金、チタン合金などで形成される。 The first ultrasonic horn H1a is made of an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, depending on the materials of the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2.

また、第1の超音波ホーンH1aの突起部10aの先端の向き(θ1)は、水平な加圧面60に対して略垂直方向となっている。 Further, the direction (θ1) of the tip of the protrusion 10a of the first ultrasonic horn H1a is substantially perpendicular to the horizontal pressure surface 60.

このような構成により、第1構成例に係る第1の超音波ホーンH1aは、圧接される第1被接合材M1の表面に確実に食い込み、第1の超音波ホーンH1aの超音波振動を第1被接合材M1に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達して、界面150に凝着核Cを短時間で形成することができる。従って、第1の超音波ホーンH1aと第1被接合材M1との貼り付きを有効に回避することができる。 With such a configuration, the first ultrasonic horn H1a according to the first configuration example surely bites into the surface of the first material to be joined M1 to be pressure-welded, and the ultrasonic vibration of the first ultrasonic horn H1a is generated. 1 Adhesive nuclei C can be formed at the interface 150 in a short time by efficiently transmitting to the material M1 to be bonded without causing slippage. Therefore, sticking of the first ultrasonic horn H1a and the first material to be joined M1 can be effectively avoided.

図4(b)および図5(b)に示す第2構成例に係る第1の超音波ホーンH1bでは、凹凸部は、加圧面60に形成される複数(図5(b)に示す例では16個)の角錐状または円錐状の突起部10bおよび突起部10b間に形成される谷部30bとで構成される。なお、突起部10bの先端部は面取りされた形状とされている。 In the first ultrasonic horn H1b according to the second configuration example shown in FIGS. 4 (b) and 5 (b), a plurality of uneven portions are formed on the pressure surface 60 (in the example shown in FIG. 5 (b)). It is composed of 16) pyramidal or conical protrusions 10b and valleys 30b formed between the protrusions 10b. The tip of the protrusion 10b has a chamfered shape.

なお、第1の超音波ホーンH1bは、第1被接合材M1、第2被接合材M2の材質等に応じてアルミ合金、チタン合金などで形成される。 The first ultrasonic horn H1b is made of an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, depending on the materials of the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2.

また、第1の超音波ホーンH1bの突起部10bの先端の向き(θ1)は、水平な加圧面60に対して略垂直方向となっている。 Further, the direction (θ1) of the tip of the protrusion 10b of the first ultrasonic horn H1b is substantially perpendicular to the horizontal pressure surface 60.

このような構成により、第2構成例に係る第1の超音波ホーンH1bは、圧接される第1被接合材M1の表面に食い込み、第1の超音波ホーンH1bの超音波振動を第1被接合材M1に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達して、界面150に凝着核Cを短時間で形成することができる。従って、第1の超音波ホーンH1bと第1被接合材M1との貼り付きを有効に回避することができる。 With such a configuration, the first ultrasonic horn H1b according to the second configuration example bites into the surface of the first material to be joined M1 to be pressure-welded, and the first ultrasonic vibration of the first ultrasonic horn H1b is applied. Adhesive nuclei C can be formed at the interface 150 in a short time by efficiently transmitting to the bonding material M1 without causing slippage. Therefore, sticking of the first ultrasonic horn H1b and the first material to be joined M1 can be effectively avoided.

図4(c)に示す第3構成例に係る第1の超音波ホーンH1cでは、凹凸部は、加圧面60に形成される複数の角錐状または円錐状の突起部10cおよび突起部10c間に形成される谷部30cとで構成される。なお、突起部10cの先端部は先鋭な形状とされると共に、各突起部10cの先端の向き(θ2)は、水平な加圧面60に対して右下方向に例えば60°程度の角度を有している。 In the first ultrasonic horn H1c according to the third configuration example shown in FIG. 4C, the uneven portion is formed between the plurality of pyramidal or conical protrusions 10c and the protrusions 10c formed on the pressure surface 60. It is composed of a valley portion 30c to be formed. The tip of the protrusion 10c has a sharp shape, and the direction (θ2) of the tip of each protrusion 10c has an angle of, for example, about 60 ° in the lower right direction with respect to the horizontal pressure surface 60. doing.

なお、第1の超音波ホーンH1cは、第1被接合材M1、第2被接合材M2の材質等に応じてアルミ合金、チタン合金などで形成される。 The first ultrasonic horn H1c is made of an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, depending on the materials of the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2.

このような構成により、第1構成例に係る第1の超音波ホーンH1cは、圧接される第1被接合材M1の表面により確実に食い込み、第1の超音波ホーンH1cの超音波振動を第1被接合材M1に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達して、界面150に凝着核Cを短時間で形成することができる。従って、第1の超音波ホーンH1cと第1被接合材M1との貼り付きを有効に回避することができる。 With such a configuration, the first ultrasonic horn H1c according to the first configuration example surely bites into the surface of the first material to be joined M1 to be pressure-welded, and the ultrasonic vibration of the first ultrasonic horn H1c is generated. 1 Adhesive nuclei C can be formed at the interface 150 in a short time by efficiently transmitting to the material M1 to be bonded without causing slippage. Therefore, sticking of the first ultrasonic horn H1c and the first material to be joined M1 can be effectively avoided.

図4(d)に示す第4構成例に係る第1の超音波ホーンH1dでは、凹凸部は、加圧面60に形成される複数の角錐状または円錐状の突起部10d、10eおよび突起部10d、10e間等に形成される谷部30d、30eとで構成される。 In the first ultrasonic horn H1d according to the fourth configuration example shown in FIG. 4 (d), the uneven portions are a plurality of pyramidal or conical protrusions 10d and 10e and protrusions 10d formed on the pressure surface 60. It is composed of valleys 30d and 30e formed between 10e and the like.

なお、突起部10d、10eの先端部は先鋭な形状とされると共に、突起部10dの先端の向き(θ3)は、水平な加圧面60に対して右下方向に例えば60°程度の角度を有し、突起部10eの先端の向き(θ4)は、水平な加圧面60に対して左下方向に例えば60°程度の角度を有している。 The tips of the protrusions 10d and 10e have a sharp shape, and the direction (θ3) of the tips of the protrusions 10d is an angle of, for example, about 60 ° in the lower right direction with respect to the horizontal pressure surface 60. The direction (θ4) of the tip of the protrusion 10e has an angle of, for example, about 60 ° in the lower left direction with respect to the horizontal pressure surface 60.

なお、第1の超音波ホーンH1dは、第1被接合材M1、第2被接合材M2の材質等に応じてアルミ合金、チタン合金などで形成される。 The first ultrasonic horn H1d is made of an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like, depending on the materials of the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2.

このような構成により、第4構成例に係る第1の超音波ホーンH1dは、圧接される第1被接合材M1の表面により確実に食い込み、第1の超音波ホーンH1dの超音波振動を第1被接合材M1に対して、滑りを起こすことなく効率的に伝達して、界面150に凝着核Cを短時間で形成することができる。従って、第1の超音波ホーンH1dと第1被接合材M1との貼り付きを有効に回避することができる。 With such a configuration, the first ultrasonic horn H1d according to the fourth configuration example surely bites into the surface of the first material to be joined M1 to be pressure-welded, and the ultrasonic vibration of the first ultrasonic horn H1d is generated. 1 Adhesive nuclei C can be formed at the interface 150 in a short time by efficiently transmitting to the material M1 to be bonded without causing slippage. Therefore, sticking of the first ultrasonic horn H1d and the first material to be joined M1 can be effectively avoided.

また、第1から第4構成例に係る第1の超音波ホーンH1a〜H1dによれば、従来のように超音波ホーンに貼り付いた被接合材を除去する作業が不要となり、超音波ホーンH1a〜H1dに被接合材が貼り付いた場合に備えて、予備の超音波ホーンを用意する必要が無く、コストを低廉化することができる。 Further, according to the first ultrasonic horns H1a to H1d according to the first to fourth configuration examples, the work of removing the material to be joined attached to the ultrasonic horn as in the conventional case becomes unnecessary, and the ultrasonic horn H1a It is not necessary to prepare a spare ultrasonic horn in case the material to be joined adheres to H1d, and the cost can be reduced.

ここで、図6を参照して、第1の超音波ホーンH1(H1a〜H1d)によって形成される凝着核Cの構成例について説明する。 Here, a configuration example of the adhesion nucleus C formed by the first ultrasonic horns H1 (H1a to H1d) will be described with reference to FIG.

図6(a)は、前段工程で第1被接合材M1と第2被接合材M2の界面150に形成される凝着核Cの構成例を示す側方断面図、図6(b)は、そのA−A線断面図である。 FIG. 6A is a side sectional view showing a configuration example of the adhesion core C formed at the interface 150 between the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2 in the previous step, and FIG. 6B is a side sectional view. , A cross-sectional view taken along the line AA.

図6(b)に示すように、第1被接合材M1と第2被接合材M2の界面150に形成される凝着核Cは、例えば図5(a)または図5(b)に示す超音波ホーンH1a、H1bの加圧面60に形成される縦横16個の角錐状または円錐状の突起部10a、10bの位置に対応して、縦横に計16個に亘って形成されている。 As shown in FIG. 6 (b), the adhesion core C formed at the interface 150 between the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2 is shown in, for example, FIG. 5 (a) or FIG. 5 (b). A total of 16 pieces are formed in the vertical and horizontal directions corresponding to the positions of the 16 pyramidal or conical protrusions 10a and 10b formed on the pressure surface 60 of the ultrasonic horns H1a and H1b.

なお、界面150における凝着核Cの形成数は、第1の超音波ホーンH1の突起部10a等の数によって増減できることは勿論である。 Needless to say, the number of adherent nuclei C formed at the interface 150 can be increased or decreased depending on the number of protrusions 10a and the like of the first ultrasonic horn H1.

また、凝着核Cの大きさ(容量)、深さ(高さ)等は、第1の超音波ホーンH1に印加する第1のエネルギーE1の量の増減によって制御することができる。 Further, the size (capacity), depth (height), etc. of the adherent nucleus C can be controlled by increasing or decreasing the amount of the first energy E1 applied to the first ultrasonic horn H1.

(第2の超音波接合機について)
図7を参照して本発明に係る超音波接合方法の後段工程に適用される第2の超音波接合機1Bの概略構成について簡単に説明する。
(About the second ultrasonic bonding machine)
The schematic configuration of the second ultrasonic bonding machine 1B applied to the subsequent step of the ultrasonic bonding method according to the present invention will be briefly described with reference to FIG. 7.

第2の超音波接合機1Bの全体構成は、第1の超音波接合機1Aと同様であるので、同一符号を付して、重複した説明は省略する。 Since the overall configuration of the second ultrasonic bonding machine 1B is the same as that of the first ultrasonic bonding machine 1A, the same reference numerals are given and duplicate description will be omitted.

第2の超音波接合機1Bと第1の超音波接合機1Aとの相違点は、超音波接合機本体15が第1の超音波ホーンH1に代えて、第2の超音波ホーンH2を備える点にある。 The difference between the second ultrasonic bonding machine 1B and the first ultrasonic bonding machine 1A is that the ultrasonic bonding machine main body 15 is provided with a second ultrasonic horn H2 instead of the first ultrasonic horn H1. At the point.

そして、凝着核Cにより仮接合された状態で、第1被接合材M1と第2被接合材M2とを第2の超音波ホーンH2とアンビルA1との間に挟み込み、第2の超音波ホーンH2を圧力F2で加圧しつつ振動子2によって生成されるD1方向の超音波振動を伝搬させて、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位との界面150において、第1被接合材M1と第2被接合材M2を構成する材料(Al等)とを超音波振動により撹拌して塑性流動領域を拡大(図9参照)し、本接合する。 Then, in a state of being temporarily bonded by the adhesion nucleus C, the first material to be bonded M1 and the second material to be bonded M2 are sandwiched between the second ultrasonic horn H2 and the anvil A1, and the second ultrasonic wave is generated. While pressurizing the horn H2 with the pressure F2, the ultrasonic vibration in the D1 direction generated by the vibrator 2 is propagated, and the interface 150 between the joint portion of the first joint material M1 and the joint portion of the second joint material M2. In, the first material to be bonded M1 and the material (Al or the like) constituting the second material to be bonded M2 are stirred by ultrasonic vibration to expand the plastic flow region (see FIG. 9), and this bonding is performed.

これにより、本発明に係る超音波接合方法を適用した接合体500(図10(c)参照)を得ることができる。 As a result, a bonded body 500 (see FIG. 10 (c)) to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied can be obtained.

(第2の超音波ホーンについて)
次に、図8を参照して、第2の超音波ホーンH2の構成例について説明する。
(About the second ultrasonic horn)
Next, a configuration example of the second ultrasonic horn H2 will be described with reference to FIG.

図8(a)、(b)は、後段工程に適用される第2の超音波接合機1Bが備える第2の超音波ホーンH2の構成例を示す斜視図である。 8 (a) and 8 (b) are perspective views showing a configuration example of a second ultrasonic horn H2 included in the second ultrasonic bonding machine 1B applied to the subsequent process.

第2の超音波ホーンH2の第1被接合材M1と接触する加圧面70は、振動方向D1と直交する方向の断面縁部が円滑な曲線部20を有するように構成されている。 The pressure surface 70 in contact with the first material to be joined M1 of the second ultrasonic horn H2 is configured so that the cross-sectional edge portion in the direction orthogonal to the vibration direction D1 has a smooth curved portion 20.

より具体的には、円滑な曲線部20は、円弧(例えば、200R等)の一部または楕円の一部で構成される。 More specifically, the smooth curved portion 20 is composed of a part of an arc (for example, 200R or the like) or a part of an ellipse.

ここで、図8(a)に示す第1構成例では、第2の超音波ホーンH2aの下面の長手方向に延びる1つの円滑な曲線部20を有している。 Here, the first configuration example shown in FIG. 8A has one smooth curved portion 20 extending in the longitudinal direction of the lower surface of the second ultrasonic horn H2a.

また、図8(b)に示す第2構成例では、第2の超音波ホーンH2bの下面の長手方向に延びる2つの円滑な曲線部20a、20bを有している。 Further, the second configuration example shown in FIG. 8B has two smooth curved portions 20a and 20b extending in the longitudinal direction of the lower surface of the second ultrasonic horn H2b.

なお、図8(a)、(b)に示す構成例には限定されず、第2の超音波ホーンH2の下面に、長手方向に延びる3つ以上の円滑な曲線部を形成するようにしてもよい。 The configuration is not limited to the configuration examples shown in FIGS. 8A and 8B, and three or more smooth curved portions extending in the longitudinal direction are formed on the lower surface of the second ultrasonic horn H2. May be good.

図9(a)は、後段工程で第1被接合材M1と第2被接合材M2の界面150に形成される塑性流動領域50の構成例を示す側方断面図、図9(b)は、そのB−B線断面図である。 9 (a) is a side sectional view showing a configuration example of a plastic flow region 50 formed at the interface 150 between the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2 in the subsequent step, and FIG. 9 (b) is a side sectional view. , Is a sectional view taken along line BB.

図9(b)に示すように、第1被接合材M1と第2被接合材M2の界面150の略中央には比較的幅広の塑性流動領域50aが形成される。 As shown in FIG. 9B, a relatively wide plastic flow region 50a is formed at substantially the center of the interface 150 between the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2.

または、図示は省略するが、界面150の中央から縁部に向かって徐々に薄くなるグラデーション状の塑性流動領域50が形成される場合もあると推測される。 Alternatively, although not shown, it is presumed that a gradation-like plastic flow region 50 that gradually becomes thinner from the center of the interface 150 toward the edge may be formed.

このように、凝着核Cにより仮接合された状態から、第2の超音波ホーンH2を加圧しつつ超音波振動させて、第1被接合材M1の接合部位と第2被接合材M2の接合部位との界面150において、第1被接合材M1と第2被接合材M2とを構成する材料(Al等)を超音波振動により撹拌して塑性流動領域50を拡大しているので、接合強度を向上させることができる。 In this way, from the state of being temporarily joined by the adhesion nucleus C, the second ultrasonic horn H2 is pressurized and ultrasonically vibrated to cause the joining portion of the first material to be joined M1 and the second material to be joined M2. At the interface 150 with the joint portion, the material (Al or the like) constituting the first material to be bonded M1 and the second material to be bonded M2 is stirred by ultrasonic vibration to expand the plastic flow region 50, so that the plastic flow region 50 is expanded. The strength can be improved.

また、第2の超音波ホーンH1の加圧面70は、振動方向D1と直交する方向の断面縁部が円滑な曲線部20を有するので、界面150において塑性流動領域50を拡大して本接合する工程において、第2の超音波ホーンH1と第1被接合材M1とが貼り付く事態を回避することができる。 Further, since the pressure surface 70 of the second ultrasonic horn H1 has a curved portion 20 whose cross-sectional edge in the direction orthogonal to the vibration direction D1 is smooth, the plastic flow region 50 is expanded at the interface 150 and finally joined. In the process, it is possible to avoid a situation in which the second ultrasonic horn H1 and the first material to be joined M1 stick to each other.

さらに、円滑な曲線部20は、円弧の一部または楕円の一部で構成できるので、比較的容易に形成することができ、コストを低減することができる。 Further, since the smooth curved portion 20 can be formed of a part of an arc or a part of an ellipse, it can be formed relatively easily and the cost can be reduced.

(超音波接合方法を適用した接合体の外観的特徴について)
図10を参照して、比較例に係る接合体の外観的特徴と、本発明に係る超音波接合方法を適用した接合体の外観的特徴とについて説明する。
(About the appearance characteristics of the bonded body to which the ultrasonic bonding method is applied)
With reference to FIG. 10, the external features of the bonded body according to the comparative example and the external features of the bonded body to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied will be described.

図10(a)、(b)は、一般的な超音波接合方法を適用した接合体の比較例の外観に係る撮像図、図10(c)は、本発明に係る超音波接合方法を適用した接合体の外観に係る撮像図(c)である。 10 (a) and 10 (b) are imaging views relating to the appearance of a comparative example of a bonded body to which a general ultrasonic bonding method is applied, and FIG. 10 (c) is an ultrasonic bonding method according to the present invention. It is an image (c) which concerns on the appearance of the bonded body.

図10(a)に示す比較例は、例えば図4(a)に示すような複数の角錐状または円錐状の突起部を有する超音波ホーンを用いて第1被接合材M1と第2被接合材M2の超音波接合を1度打ちで行った場合の第1被接合材M1側の外観を示す。 In the comparative example shown in FIG. 10A, for example, an ultrasonic horn having a plurality of pyramidal or conical protrusions as shown in FIG. 4A is used to bond the first material M1 and the second material to be bonded. The appearance of the first material to be bonded M1 side when ultrasonic bonding of the material M2 is performed once is shown.

図10(a)を見ると分かるように、第1被接合材M1の表面には、複数の角錐状または円錐状の突起部を有する超音波ホーンのドット状の圧痕200が残されている。 As can be seen from FIG. 10A, dot-shaped indentations 200 of an ultrasonic horn having a plurality of pyramidal or conical protrusions are left on the surface of the first material to be joined M1.

また、図10(b)に示す比較例は、例えば図8(a)に示すような下面の長手方向に延びる1つの円滑な曲線部を有する超音波ホーンを用いて第1被接合材M1と第2被接合材M2の超音波接合を1度打ちで行った場合の第1被接合材M1側の外観を示す。 Further, in the comparative example shown in FIG. 10B, for example, an ultrasonic horn having one smooth curved portion extending in the longitudinal direction of the lower surface as shown in FIG. 8A is used with the first material to be bonded M1. The appearance of the first material to be bonded M1 side when the second material to be bonded M2 is ultrasonically bonded once is shown.

図10(b)を見ると分かるように、第1被接合材M1の表面には、第1被接合材M1の長手方向に延びる線状の圧痕300が残されている。 As can be seen from FIG. 10B, linear indentations 300 extending in the longitudinal direction of the first material to be joined M1 are left on the surface of the first material to be joined M1.

一方、図10(c)は、本発明に係る超音波接合方法を適用した接合体500の外観を示している。 On the other hand, FIG. 10C shows the appearance of the bonded body 500 to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied.

図10(c)を見ると分かるように、本発明に係る超音波接合方法によって接合された接合体500では、第1被接合材M1の表面において、第1の超音波ホーンH1および第2の超音波ホーンH2が圧接された部位には、第1の超音波ホーンH1によるドット状の第1の圧痕200の少なくとも一部の上に、第2の超音波ホーンH2による線状の第2の圧痕300が重ねて形成されている。 As can be seen from FIG. 10 (c), in the bonded body 500 bonded by the ultrasonic bonding method according to the present invention, the first ultrasonic horn H1 and the second ultrasonic horn H1 and the second ultrasonic horn H1 and the second ultrasonic horn H1 are formed on the surface of the first material to be bonded. At the site where the ultrasonic horn H2 is pressure-welded, a linear second indentation by the second ultrasonic horn H2 is placed on at least a part of the dot-shaped first indentation 200 by the first ultrasonic horn H1. Indentations 300 are formed on top of each other.

これにより、ドット状の第1の圧痕200の少なくとも一部の上に、線状の第2の圧痕300が重ねて形成されているか否かを外観で確認することにより、被接合材M1、M2同士が、前段工程のみを行った凝着核Cにより仮接合された状態(即ち、図10(a)に示す状態)であるのか、後段工程まで実施して界面における塑性流動領域を拡大して本接合した状態であるのかを容易に判別することができる。 As a result, by visually confirming whether or not the linear second indentation 300 is formed on at least a part of the dot-shaped first indentation 200, the materials to be joined M1 and M2 Whether they are temporarily joined by the cohesive nucleus C that has been subjected to only the first step (that is, the state shown in FIG. 10A), the second step is carried out to expand the plastic flow region at the interface. It is possible to easily determine whether the state is in the main bonded state.

また、前段工程を経ずに、後段工程のみを行った状態(即ち、図10(b)に示す状態)との識別を行うことができ、前段工程→後段工程という2つの工程を行わなかった接合不良を容易に判定することができる。 Further, it is possible to distinguish from the state in which only the post-stage process is performed (that is, the state shown in FIG. 10B) without going through the pre-stage process, and the two steps of the pre-stage process → the post-stage process are not performed. Bonding defects can be easily determined.

(その他)
本発明に係る超音波接合方法を行う際において、第1の超音波ホーンH1による超音波接合および第2の超音波ホーンH2による超音波接合の実行時に、第1被接合材M1および第2被接合材M2を所定温度に加熱するようにしてもよい。
(Other)
In performing the ultrasonic bonding method according to the present invention, when the ultrasonic bonding by the first ultrasonic horn H1 and the ultrasonic bonding by the second ultrasonic horn H2 are performed, the first material to be bonded M1 and the second material to be bonded are executed. The bonding material M2 may be heated to a predetermined temperature.

また、本発明に係る超音波接合方法を適用する第1被接合材M1および第2被接合材M2の構成材料はAlに限らず、Sn、Ag、Au等を用いてもよい。 Further, the constituent materials of the first material to be bonded M1 and the second material to be bonded M2 to which the ultrasonic bonding method according to the present invention is applied are not limited to Al, and Sn, Ag, Au and the like may be used.

また、図2では、第1の超音波ホーンH1を備える第1の超音波接合機1Aによって前段工程を実施し、第2の超音波ホーンH2を備える第2の超音波接合機1Bによって後段工程を実施する場合を例示したが、これには限定されず、例えば超音波ホーンを交換可能な超音波接合機を用いる場合には、第1の超音波ホーンH1で前段工程を実施した後、第2の超音波ホーンH2に交換して後段工程を実施するようにしてもよい。 Further, in FIG. 2, the first step is performed by the first ultrasonic bonding machine 1A provided with the first ultrasonic horn H1, and the second step step is performed by the second ultrasonic bonding machine 1B provided with the second ultrasonic horn H2. However, the case is not limited to this, and for example, when an ultrasonic bonding machine capable of exchanging an ultrasonic horn is used, after performing the pre-stage step with the first ultrasonic horn H1, the first step is performed. The ultrasonic horn H2 may be replaced with the ultrasonic horn H2 to carry out the subsequent step.

1A…第1の超音波接合機
1B…第2の超音波接合機
A1…アンビル
H1(H1a〜H1d)…第1の超音波ホーン
H2(H2a、H2b)…第2の超音波ホーン
2…振動子
3…電源
10(10a〜10e)…突起部
15…超音波接合機本体
20…曲線部
50(50a)…塑性流動領域
150…界面
C…凝着核
M1…第1被接合材
M2…第2被接合材
200…第1の圧痕
300…第2の圧痕
500…接合体
1A ... 1st ultrasonic bonding machine 1B ... 2nd ultrasonic bonding machine A1 ... Anvil H1 (H1a to H1d) ... 1st ultrasonic horn H2 (H2a, H2b) ... 2nd ultrasonic horn 2 ... Vibration Child 3 ... Power supply 10 (10a-10e) ... Protrusion portion 15 ... Ultrasonic bonding machine main body 20 ... Curved portion 50 (50a) ... Plastic flow region 150 ... Interface C ... Adhesive nucleus M1 ... First material to be bonded M2 ... First 2 Material to be bonded 200 ... First indentation 300 ... Second indentation 500 ... Bonded body

Claims (7)

第1被接合材の接合部位と第2被接合材の接合部位とを対向させて、第1の超音波ホーンとアンビルとの間に挟み込む工程と、
前記第1の超音波ホーンを加圧しつつ超音波振動させて、前記第1被接合材の接合部位と前記第2被接合材の接合部位との界面に凝着核を形成する工程と、
前記凝着核により仮接合された状態で、前記第1被接合材と前記第2被接合材とを第2の超音波ホーンと前記アンビルとの間に挟み込む工程と、
前記第2の超音波ホーンを加圧しつつ超音波振動させて、前記第1被接合材の接合部位と前記第2被接合材の接合部位との界面において塑性流動領域を拡大して本接合する工程と、
を有し、
前記第1の超音波ホーンは、加圧面に突起部を備え、
前記凝着核は、前記突起部に対応して形成され、
前記第2の超音波ホーンの前記第1被接合材または前記第2被接合材と接触する加圧面は、振動方向と直交する方向の断面縁部が円滑な曲線部を有するように構成されていることを特徴とする超音波接合方法。
A process of making the joint portion of the first material to be joined and the joint portion of the second material to be opposed to each other and sandwiching them between the first ultrasonic horn and the anvil.
A step of forming adhesion nuclei at the interface between the joint portion of the first material to be joined and the joint portion of the second material to be joined by ultrasonically vibrating the first ultrasonic horn while applying pressure.
A step of sandwiching the first material to be joined and the second material to be joined between the second ultrasonic horn and the anvil in a state of being temporarily joined by the adhesion nucleus.
The second ultrasonic horn is ultrasonically vibrated while being pressurized to expand the plastic flow region at the interface between the joint portion of the first material to be joined and the joint portion of the second material to be joined. Process and
Have a,
The first ultrasonic horn has a protrusion on the pressurized surface and has a protrusion.
The adherent nucleus is formed corresponding to the protrusion and is formed.
The pressure surface of the second ultrasonic horn that comes into contact with the first material to be bonded or the second material to be bonded is configured so that the cross-sectional edge portion in the direction orthogonal to the vibration direction has a smooth curved portion. ultrasonic bonding method characterized by there.
前記第1の超音波ホーンは、前記第1被接合材または前記第2被接合材と接触する加圧面に複数の凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波接合方法。 The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the first ultrasonic horn is formed with a plurality of uneven portions on a pressure surface in contact with the first material to be bonded or the second material to be bonded. Bonding method. 前記凹凸部は、前記加圧面に形成される複数の角錐状または円錐状の突起部および該突起部間に形成される谷部とで構成されることを特徴とする請求項2に記載の超音波接合方法。 The super-superimposition according to claim 2, wherein the uneven portion is composed of a plurality of pyramidal or conical protrusions formed on the pressure surface and valleys formed between the protrusions. Ultrasonic bonding method. 前記突起部の先端の向きは、所定方向に傾斜していることを特徴とする請求項3に記載の超音波接合方法。 The ultrasonic bonding method according to claim 3, wherein the direction of the tip of the protrusion is inclined in a predetermined direction. 前記円滑な曲線部は、円弧の一部または楕円の一部で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波接合方法。The ultrasonic bonding method according to claim 1, wherein the smooth curved portion is formed of a part of an arc or a part of an ellipse. 前記第1の超音波ホーンに印加される第1のエネルギーE1と、前記第2の超音波ホーンに印加される第2のエネルギーE2との関係は、E1<E2であることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の超音波接合方法。A claim characterized in that the relationship between the first energy E1 applied to the first ultrasonic horn and the second energy E2 applied to the second ultrasonic horn is E1 <E2. The ultrasonic bonding method according to any one of claims 1 to 5. 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の超音波接合方法によって接合された接合体であって、A bonded body bonded by the ultrasonic bonding method according to any one of claims 1 to 6.
前記第1被接合材または前記第2被接合材の表面において、前記第1の超音波ホーンおよび前記第2の超音波ホーンが圧接された部位には、前記第1の超音波ホーンによるドット状の第1の圧痕の少なくとも一部の上に、前記第2の超音波ホーンによる線状の第2の圧痕が重ねて形成されていることを特徴とする接合体。 On the surface of the first material to be joined or the second material to be joined, a dot shape formed by the first ultrasonic horn is formed at a portion where the first ultrasonic horn and the second ultrasonic horn are pressure-contacted. A joint body characterized in that a linear second indentation by the second ultrasonic horn is superposed on at least a part of the first indentation of the above.
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