JP6861017B2 - 超音波接合方法および接合体 - Google Patents

Description

本発明は、超音波接合方法および接合体に関する。

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。

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。

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。

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。

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）。

特開２０１４−２１３３６６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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接合体。

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