JPH03183527A - 超音波接合装置 - Google Patents

超音波接合装置

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JPH03183527A
JPH03183527A JP1323632A JP32363289A JPH03183527A JP H03183527 A JPH03183527 A JP H03183527A JP 1323632 A JP1323632 A JP 1323632A JP 32363289 A JP32363289 A JP 32363289A JP H03183527 A JPH03183527 A JP H03183527A
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JP
Japan
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ultrasonic vibration
time
ultrasonic
pressing
displacement
Prior art date
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JP1323632A
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English (en)
Inventor
Teruo Igarashi
五十嵐　照夫
Katsumi Miyaki
宮木　克己
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、超音波振動により２つの部材を接合する超音
波接合装置に関する。
Ｂ、従来の技術 例えば半導体チップ（第Ｉの部材）を基板（第２の部材
）に接合するに当たり、フィルム状接着剤が仮付けされ
た半導体チップの電極を基板上の電極に押圧しつつ超音
波振動を与える方法が考えられる。この場合、押圧によ
る荷重と超音波振動とにより、半導体チップを介してフ
ィルム状接着剤に超音波エネルギーが加わってこれが発
熱溶融し、半導体チップ上の電極が基板上の電極に接合
される。この超音波エネルギーは、押圧時に接着剤に作
用する荷重と、超音波振動の振幅と、超音波振動の周波
数との積に比例する。
第１３図（ｂ）は、上述した超音波接合を行う際のフィ
ルム状接着剤の温度変化を示し、Ｔｏは接着剤が溶は始
める温度を、Ｔ１は接着剤が焦げ始める温度をそれぞれ
示している。ここで、接着剤が焦げると接合強度が弱く
なるため、超音波接合を行うに当っては、接着剤の温度
をＴ工以下に保持する必要がある。
今、一定の荷重で半導体チップを基板に押圧しつつ、振
幅ξ、（第Ｉ３図（ａ））の超音波振動を与えた場合、
接着剤の温度はＱ４で示す如く上昇し、時間ｔ０経過後
に溶融温度Ｔ。に達する。その後５温度は更に上昇し、
温度Ｔ１に達する前に超音波振動が解除されると下降し
始め、Ｔ、で凝固を開始する。
次に、上述と同様の荷重で振幅ξ１よりも小さい振幅ξ
２（第Ｉ３図（ａ））の超音波振動を与えた場合につい
て説明する。このときの超音波振動の周波数は上述と同
様とする。この場合には。
振幅が小さくなった分だけ超音波振動によるエネルギー
が上述よりも減少し、接合開始から接着剤の温度はＱ２
で示す如く上述よりも緩やかに上昇して時間ｔ１経過後
に溶融温度Ｔ。に達する。その後、温度は更に上昇し、
温度Ｔ１に達する前に超音波振動が解除されると下降し
始め、Ｔｏで凝固を開始する。
Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した２例は、いずれもエネルギーが
一定であるため、それぞれ次のような問題がある。すな
わち、超音波振動の振幅を大きくしてエネルギーを上げ
た前者（Ｑよ）の場合には、接着剤の温度がＴｏとＴｏ
との間に保持される時間ｔ２が後者より短く、このため
接着剤が十分に溶融せず半導体チップの基板への接合強
度が弱くなる。一方、後者（Ｑ２）の場合には、接着剤
の温度がＴｏとＴ、との間で保持される時間１．が前者
と比人で長くなるので接着剤が十分に溶融し、接着強度
については問題はないが、接合に長時間を要する。
本発明の技術的課題は、超音波接合を行う際、接合開始
時には上記エネルギーを大きくし、その後は小さくする
ように制御することにより信頼性の高い接合を効率よく
行うことにある。
０１課題を解決するための手段 一実施例を示す第１Ａ図、第５図および第８図により説
明すると、本発明は、振動子６と、この振動子６を超音
波振動させるための電気信号を発生する超音波発振器９
（４０）と、超音波振動を第１の部材２３に伝送する超
音波振動伝送体７と、この超音波振動伝送体７により第
工の部材２３を第２の部材２（に押圧する押圧手段４　
（３２゜３３）とを備え、第１の部材２３に超音波振動
を与えつつ押圧することにより、第１の部材２３を第２
の部材２工に接合する超音波接合装置に適用される。
そして請求項１の発明は、第１Ａ図に示すように、接合
開始時は第１の部材２３に高エネルギーを与え、所定時
間経過後はこのエネルギーを低下させるため超音波振動
の振幅１時間に応して小さくする制御手段１０を備える
。
また請求項２の発明は、第５図に示すように、超音波振
動伝送体７の押圧方向の変位を検出する変位検出手段４
１と、接合開始時は第１の部材２３に高エネルギーを与
え、所定時間経過後はこのエネルギーを低下させるべく
変位検出手段４１の出力に基づいて上記変位を制御する
制御手段３８とを備える。
さらに請求項３の発明は、第８図に示すように、押圧時
に第Ｉの部材２３に作用する荷重を検出する荷重検出手
段５Ｙと、接合開始時は第１の部材２３に高エネルギー
を与え、所定時間経過後はこのエネルギーを低下させる
べく荷重検出手段５１の出力に基づいて荷重を時間に応
して小さくする制御手段５２とを備える。
Ｒ０作用 請求項１の発明において、制御手段１０は、超音波振動
の振幅を時間に応じて小さくする。そのため、接合開始
時は第１の部材２３に高エネルギーが与えられ、接合時
間が短縮する。所定時間経過後はこのエネルギーが低く
なり、例えば接着剤２２が不所望に高温にならずに１分
に接合される。
また請求項２の発明において、変位検出手段４１は、超
音波振動伝送体７の押圧方向の変位を検出し、制御手段
３８は、接合開始時は第１の部材２３に高エネルギーを
与え、所定時間経過後はこのエネルギーを低下させるよ
うに変位を制御する。これにより、同様な作用が得られ
る。
さらに請求項３の発明において、荷重検出手段５１は、
押圧時に第１の部組２３に作用する荷重を検出し、制御
手段５２は、接合開始時は第１−の部材２３に高エネル
ギーを与え、所定時間経過後はこのエネルギーを低下さ
せるように荷重を時間に応じて小さくする。
なお５本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。
Ｆ、実施例 以下、本発明を半導体チップと基板との接合に用いられ
る超音波接合装置に適用した場合について説明する。
一第１の実施例− 第１Ａ図〜第４図は請求項１の発明に係る超音波接合装
置を説明するもので、第１Ａ図は超音波発振器９の電気
信号の振幅を制御して超音波振動エネルギーを調節する
装置の全体構成を示す。空圧源１からの圧縮空気は、切
換弁２を介して、枠体３の上部に固着された空圧シリン
ダ４に導かれるようになっている。切換弁２は、この圧
縮空気をシリンダ４に導く連通位置Ａと、圧縮空気を遮
断する遮断位置Ｂとに切換可能とされる。シリンダ４の
ピストンロット４ａ先端にはケース５が接続され、この
ケース５に振動子６および超音波振動伝送体７が保持さ
れている。なお８は、シリンダ４に導かれる圧力を制御
する圧力制御弁であり、４ｂは、伸長したピストンロッ
ド４ａを初期位置に駆動するための戻りばねである。
振動子６は、制御回路（制御手段）ＩＯに制御される超
音波発振器９に接続されている。この超音波発振器９は
、第２図に示すように制御端子ＶＣＯＮ、０Ｎ−ＯＦＦ
を有し、端子０Ｎ−ＯＦＦに制御回路１０からのオン・
オフ信号が入力されるとともに、端子ＶＣＯＮに制御回
路】Ｏから電圧が印加される。そしてオン信号が入力さ
れているときに電圧が印加されると、その電圧に応じた
振幅の電気信号を発生する。この電圧と振幅とは、例え
ば比例関係となっている。振動子６は、この超音波発振
器９からの電気信号を超音波振動に変換する。
制御回路】−Ｏにはまた、操作部材１１−および上述の
切換弁２が接続され、切換弁２を切換制御することによ
りシリンダ４の伸縮制御を行う。操作部材１１は、超音
波接合を行う際の各種データ（後で詳述する）を入力す
るものである。
超音波振動伝送体７の・下方に配置された受台１２（第
１Ａ図）上には、電極２１ａが形成された基板（第２の
部材）２１が載置され、この電極２１ａに熱可塑性の導
電性フィルム状接着剤２２を介して半導体チップ（第Ｉ
の部材）２３の電極２３ａが接合される。
次に、第３図および第４図を参照しつつ実施例の動作を
説明する。
半導体チップ２３の接合を行うにあたり、第１Ｂ図に示
すようにまず基板２１を、その電極２１ａが超音波振動
伝送体７の押圧面７ａと対向するように受台１２上に載
置し、次いで半導体チップ２３を、その電極２３ａが電
極２１ａと対向するように押圧面７ａと基板２１との間
に配置する。電極２３ａの下面には導電性フィルム状接
着剤２２が仮付けされているものとする。この状態で例
えば電源が投入されると制御回路１０内で第３図のプロ
グラムが起動される。このプログラムは、制御回路１０
にて行われる超音波接合処理の手順を示しており、起動
後、各データの入力待ちとなる。
入力されるデータは、超音波発振器９による電気信号の
初期振幅ξ、１、この電気信号の振幅をξ８、に保持す
る時間ｔｘｔ、時間ｔ４□経過後の振幅ξ１□（ξ１．
〉ξ、２）、電気信号の振幅をξ１□に保持する時間Ｌ
工２および時間ｔ□２経過後に半導体チップ２３を押圧
する時間ｔ工、である。これらのデータは、接合を行う
半導体チップ２３の材質や厚さおよび導電性フィルム状
接着剤２２の組成や厚さ等によりその最適値が予め求め
られており、これらの値が操作部材１１の操作により入
力される。
制御回路１０は、ステップＳ１で入力されたデータを読
み込む。
ここで、第４図（ａ）は、超音波発振器９により発生し
た電気信号の振幅の時間的変化を示し、第４図（ｂ）は
、導電性フィルム状接着剤２２の温度の時間的変化を示
している。以下、この第４図（ａ）、（ｂ）も参照して
説明する。
データ入力後、開始操作を行うとステップＳ２に進み、
ステップＳ２では、切換弁２を連通位置穴に切換え、超
音波発振器９の端子０Ｎ−ＯＦＦにオン信号を出力する
とともに端子Ｖ　Ｃ６Ｎに所定電圧を印加して振幅ξ８
．の電気信号を発生せしめる（第４図の時点Ｐ１□）。
切換弁２の切換動作により空圧源（からの圧縮空気がシ
リンダ４に導かれてピストンロッド４ａが伸長し、ケー
ス５に保持された振動子６および超音波振動伝送体７が
一体に下降し、超音波振動伝送体７の押圧面７ａが半導
体チップ２３を基板２１に押圧する。詳しくは、導電性
フィルム状接着剤２２が仮付けされた半導体チップ２３
の電極２３ａを基板２↓の電極２１ａに押圧する。同時
に、超音波発振器９により発生した振幅ξ１、の電気信
号は、振動子６により機械的な超音波振動に変換され、
この超音波振動が超音波振動伝送体７により拡大されて
半導体チンプ２３および導電性フィルム状接着剤２２に
伝送される。
これにより、導電性フィルム状接着剤２２に所定のエネ
ルギーが加わってこれが発熱し、第４図（ｂ）に示すよ
うにその温度が急激に上昇し、溶融温度Ｔ。に達すると
溶融を開始する。ステップＳ３では、時点Ｐ□、から時
間ｔ工、が経過するまで待ち、経過後、ステップＳ４に
進む。ステップＳ４では端子Ｖ　ＣＯＮに印加する電圧
を下げ、超音波発振器９からの電気信号の振幅をξ１□
よりも小さい値ξ１□とする（時点Ｐ１□）。これによ
り、導電性フィルム状接着剤２２に加わるエネルギーが
減少し、その温度が温度Ｔ。とＴ１との間で一定に保持
される。ここで、ＴＩは導電性フィルム状接着剤２２が
焦げる温度である。
その後、ステップＳ５で時点Ｐ　ｌ　２から時間ｔ１□
が経過するまで待ち、経過後、ステップＳ６で端子０Ｎ
−ＯＦＦにオフ信号を出力して超音波振動を解除する（
時点Ｐ、３）。これにより導電性フィルム状接着剤２２
の温度が下降し、溶融温度Ｔ。
を下回ると凝固を開始する。その後、ステップＳ７で時
点Ｐ□、から時間ｔ□３が経過するまで待ち、経過後、
ステップＳ８で切換弁２を遮断位置Ｂに切換えて処理を
終了させる。この時間・ｔｘ’ａは、接着剤２２が完全
に凝固する温度Ｔ２まで下がる時間よりも長く設定され
る。切換弁２の遮断位置Ｂへの切換えに伴って、ばね４
ｂのばね力により超音波振動伝送体７が上昇して初期位
置に戻る。
以上の手順によれば１時点Ｐ□、からＰ工２の間は、超
音波振動の振幅ξ、２が太きいため接着剤２２の温度が
Ｔ。とＴ、との間の温度、すなわち接着剤２２が溶けか
つ焦げない温度まで急激に上昇し、時点Ｐ　Ｉ□から１
）、Ｊでは、振幅が５１２と小さいので。
温度が′ｒｏと１゛工との間で時間Ｌ□２だけ保持され
る。
この時間Ｌ１□は、接着剤が完全に溶融するのに十分な
時間である。したがって以上りこよれば、接着強度を低
ドすることなく、しかも短い時間で接合を行うことがで
きる。
なお以上では、超音波振動の振幅を２段階り二制御する
ようにしたが、この制御の方式は、使用する接着剤の材
質や強度等により、種々考えられる。
すなわち、３段階以上に制御１、でもよいし、あるいは
段階的ではなく滑らかに減少させるようにしてもよい。
一第２の実施例− 次に、第５図〜第７図に基づいて、超音波振動伝送体７
の変位を制御して超音波振動゛エネルギーを調節する第
２の実施例を説明する。
第５図は請求項２の発明に係る超音波接合装置の全体構
成を示し５、第１Ａ図と同様な箇所には同一の符″ｒ￥
を付しである。
固定面に取付けられた保持枠３１の」二部にはモータ３
２が設置され、このモータ３２の出力軸にねじ捧３３の
一端が接続されている。ねじ捧３３は、移動台３４に取
付けられた３個のナソ１−３５を螺合貫通して下方に延
在し、他端が保持枠３１のＴ；部に同転可能に軸支され
ている。移動台３４はＩ：　’ｌ；のナツト３５が固定
面の直進ガイド３１ａに停会されて回転止めされている
。したがって、モータ３２の駆動力によりねじ捧３３が
回転すると、移動台３４は上下に移動する。移動台３４
にはまた、ｊ二部の２箇所にブラケッ１−３６．３７が
それぞれ取付けられ、ブラケット３６に上述の振動子Ｇ
が、ブラケット３７に超音波振動伝送体７がそれぞれ保
持されている。
千−夕３２は、制御回路３８に制御されるモータ駆動回
路３９に接続され、モータ駆動回路３９は、制御回路３
８からの指令に基づいてモータ３２によりねじ捧３３を
回転駆動する。制御回路３８にはまた、超音波発振器４
０およびエンコーダ（変位検出手段）４１が接続され、
超音波発振器４０は、制御回路３８からのオン信号に応
答して一定振幅の電気信号を発生する。エンコーダ４１
は、モータ３２の駆！！ｌｌＩ量に応じた数のパルスイ
ａ７ンを発生して制御回路３８に入力し、制御回路：３
８は、このパルス信弼の数をカウントして超音波信号伝
送体７の押圧方向の変位を演算する。この変位は、超音
波振動伝送体７が最上部に位置したときを零とした場合
の変位であり、超音波振動伝送体７が下降するほど変位
は大きくなる。２次に、第６図および第７図に基づいて
本実施例の動作を説明する。
Ｌ述と同様に基板２１を、その電極２１．　ａが超音波
振動伝送体７と対向するように受台１２−ヒに載置し１
次いで半導体チップ２３を、その電極２３ａがｆｆｉ極
２１ａと対向するように押圧面７ａと基板２１との間に
配置する。この状態で電源が投入されると第６図のプロ
グラムが起動され、上述と同様にデータの入力待ちとな
る。本実施例では超音波振動伝送体７の変位を制御して
超音波振動エネルギーを調節するものであり、入力され
るデータは、初期変位１．２１、この初期変位で押圧を
行う時間ｔｚｔ、時間ｔ２１経過後の変位Ｌ２□および
変位１，２．で押圧する時間ｔ２□である。これらのブ
タは操作部材１■の操作によって入力され、ステップ５
ｌ−１−で制御回路３８に読み込まれる。
次いで開始操作がなされるとステップｓ１２に進み、超
音波振動伝送体７の変位を初期変位Ｌ２□とすへく、モ
ータ駆動回路３９を介してモータ３２によりねじ捧３３
を所定方向に回転させてステップＳ１３に進む。ねじ捧
３３の回転により移動台３４が下降し、これに伴って振
動子６および超音波振動伝送体７が一体に下降する。そ
の結果押圧面７ａにより、導電性フィルム状接着剤２２
が仮付けされた半導体チップ２３の電極２３ａが基板２
１の電極２１ａに押圧される。ステップＳ１３では、変
位が■、２１となるまで待ち、Ｌ　ｚ　、となるとステ
ップＳ　］、　４でモータ３２を停止してステップＳ１
５に進む。変位がＬ　２１となったか否かは、エンコー
ダ４１のパルス信号の数が所定値に達したか否かにより
判断する。
ここで、第７図（ａ）は、導電性フィルム状接着剤２２
の温度の時間的変化を、第７図（ｂ）は超音波振動伝送
体７の変位（破線）および半導体チップ２３に作用する
荷重（実線）の時間的変化を示している。
制御回路３８は、第７図（ａ）の時点Ｐ２１で超音波発
振器４０にオン信号を出力して所定振幅の電気信号を発
生せしめる（ステップ５１５）。この電気信号は、振動
子６で機械的な超音波振動に変換され、超音波振動伝送
体７を介して半導体チップ２３および導電性フィルム状
接着剤２２に伝送される。これにより導電性フィルム状
接着剤２２に所定のエネルギーが加わり、第７図（ａ）
に破線で示すようにその温度が時点Ｐ２□から急激に上
昇し、温度Ｔ。に達すると溶融を開始する。
また、温度の上昇に伴って導電性フィ°ルム状接着剤２
２が柔らかくなるため、導電性フィルム状接着剤２２に
作用する荷重は第７図（ｂ）に実線で示す如く減少する
。これに伴って接着剤２２に加わるエネルギーが減少し
、接着剤２２の温度上昇が抑制され、第７図（ａ）の如
くＴ。とＴ□の間で保持される。
ステップ８１６では、時点Ｐ２１から時間ｔ２□が経過
するまで待ち、経過後、ステップＳ１７に進む。この時
間ｔ２□は、接着剤２２が完全に溶融する時間だけ温度
Ｔ。とＴ工との間で保持される時間が設定される。ステ
ップＳ１７では、超音波発振器４０にオフ信号を出力し
て発振を解除するとともに、変位を仕上変位Ｌ２□とす
べくモータ３２によりねじ捧３３を駆動して超音波振動
伝送体７をさらに下降させる（時点Ｐ２□）。次にステ
ップ８１８で変位がＬ２□になるまで待ち、Ｌ２□にな
ると（時点Ｐ２．）ステップＳ１９でモータ３２を停止
させる。時点Ｐ２□での超音波振動伝送体７の下降によ
り導電性フィルム状接着剤２２に作用する荷重は図示の
如く上昇し、変位がＬ２□に達すると、その後は一定と
なる。
次いでステップＳ２０で時点Ｐ２□から時間ｔ２２が経
過するまで待ち、経過後、ステップＳ２１でモータ３２
を駆動して超音波振動伝送体７を初期位置まで上昇させ
て処理を終了させる（時点Ｐ２４）。この時間ｔ２２は
、接着剤２２が完全に凝固する時間、すなわち完全凝固
温度Ｔ２（第７図（ａ））に達する時間より長く設定さ
れる。
以上の手順によれば、超音波振動および初期変位Ｌ２．
による荷重により接着剤２２に所定のエネルギーが加わ
り、その温度は時点Ｐ２１から急激に上昇してＴ。とＴ
１との間の温度に達する。この温度上昇に伴って接着剤
２２が徐々に柔らかくなるので荷重は徐々に減少し、こ
のため上述のエネルギーが減少して接着剤２２の温度は
Ｔ。とＴ１との間で所定時間だけ保持される。この所定
時間は、接着剤が完全に溶融するのに十分な時間であり
、この所定時間が確保されるように時間ｔ２□が予め設
定される。したがって以上によれば、上述と同様に接着
強度を低下することなく、しかも接合時間を短縮するこ
とができる。また本実施例では、仕上変位Ｌ２□にて接
着剤２２を凝固させるようにしたので、当初接着剤２２
の厚さにバラツキがあっても、接合後の厚さを一定にす
ることができる。
なお以上では、時点Ｐ２□からＰ２□までは変位が一定
となるように制御したが、接着剤の材質や量によって適
宜変化させるようにしてもよい。
−第３の実施例− 次に、第８図〜第（２図に基づいて本発明の第３の実施
例を説明する。
第８図は請求項３の発明に係る超音波接合装置の全体構
成を示しており、受台１２の下部には。
上述の半導体チップ２３および導電性フィルム状接着剤
２２に作用する荷重を検出するロードセル（荷重検出手
段）５１が設けられ、このロードセル５１の検出結果は
制御回路５２に入力されるようになっている。その他の
構成は第５図と同様であり説明を省略する。
第９図および第１０図は、制御回路５２内で行われる接
合処理手順であり、電源投入によってこのプログラムが
起動されデータの入力待ちとなる。
本実施例では、接着剤２２に作用させる荷重を制御して
超音波振動エネルギーを調節するものであり、入力され
るデータは、初期荷重Ｆ０、この初期荷重Ｆ１より小さ
い荷重Ｆ２、荷重をＦ□からＦ２に減少させ、さらにこ
のｌ？２で保持する時間ｔ、１、仕上変位り、および変
位Ｌ１で保持する時間ｔｙ２である。これらのデータは
、操作部材１］−の操作で人力され、ステップＳ３１で
制御回路５２に読み込まれる。
ステップＳ３２では、接着剤２２に初期荷重Ｆ１を与え
るべくモータ３２によりねじ捧３３を回転させ、超音波
振動伝送体７を下降させる。これにより上述と同様に超
音波振動伝送体７の押圧面７ａにより半導体チップ２３
の電極２３ａが基板２１の電極２１ａに押圧される。ス
テップＳ３３では、導電性フィルム状接着剤２２に作用
する荷重をロードセル５１の信号から読み込んで。
これがＦｌとなるまで待ち、Ｆ工に達するとステップＳ
３４でモータ３２を停止させる。
ここで、第１１図（ａ）は導電性フィルム状接着剤２２
の温度の時間的変化を示し、第１１図（１））は接着剤
２２に作用する荷重（実線）および超音波振動伝送体７
の変位（破線）を示している。
制御回路５２は、第１１図（ａ）の時点■）４、で超音
波発振器４０にオン信吟を出力し、所定振幅の電気信月
を発生せしめる（ステップ５３５）。
ステップ３３６において、時点Ｐ１、から時間Ｌｖ、が
経過したか否かを判定する。ステップＳ３６が否定され
るとステップＳ３８で荷重がＦ。
以１；か否かをロードセル５１の出力から判定する。
ステップＳ３８が否定されると、ステップＳ３７に進ん
でモータ３２を駆動してからステップ８３６に戻る。ス
テップＳ３８が肯定されるとステップＳ３９でモータ３
２を停止してステップ８３６へ戻る。ステップ３３６が
肯定されるとステップＳ４０に進む。この荷重制御は、
予め設定されたパターンに従って行われる。これにより
導電性フィルム状接着剤２２に所定のエネ゛ルギーが加
わり、第１１図（ａ）に破線で示すように温度が急激に
上昇し、温度Ｔ。に達すると溶融を開始する７第１１図
（ｂ）でば、時間ｔｉｔが経過する前に荷重がＦ２に達
し、その後、時間ｔ３１が経過するまで背教をＦ２に保
持した例を示している。荷重の減少に従ってエネルギー
が減少し、Ｆ２に近づくにつれて接着剤の温度上昇が抑
制され、第１１図（ａ）Ｌ：示す如くＴ。に達するとエ
ネルギーがほぼ一定となり、ｒｏとＴ、の間の温度で保
持される。荷重をド２で一定に制御すると接着剤２２の
溶融によって超音波伝送体７の変位が下降するから第１
１図（ｂ）では変位が大きくなっていく。
その後、ステップＳ４０で超音波発振器４０に４７７１
４号を出力し、超音波振動を解除する（時点Ｐ３２）と
ともに、ステップＳ４１で超音波振動伝送体７の変位を
仕１−変位Ｌ１とすにくモータ３２を駆動する。ステッ
プ５４２（第１０図）では、変位がＬ工となったか否か
をエンコーダ４１の出力から判断し、否定されると肯定
されるまで待ち、肯定されるとステップＳ４３でモータ
３２を停止させてステップＳ４４に進む。ステップＳ４
４では、時点Ｐ　３２から時間ｔ、よが経過するまで待
ち、経過後、ステップＳ４５で超音波振動伝送体７を初
期位置に駆動して処理を終了させる。
塩４二の手順によれば、時点Ｐ３１から導電性フィルム
状接着剤２２の温度が急激に一■−昇する。その後、荷
重をＦ２で保持することにより、温度がＴ。
とＴよとの間で接着剤が完全に溶融するのに十分な時間
だけ保持される。したがって以上によれば、上述と同様
、接着強度を低下することなく、接合時間を短くするこ
とができる。
また、超音波振動を解除した（時点Ｐ３□）後は、超音
波振動伝送体７の変位を仕上げ変位■、１とするように
したので、上述と同様に接着剤２２の厚さを一定とする
ことができる。
なお以上では、荷重をＦ２に低下させた後は、一定に制
御するようにしたが、例えば第１２図（ｂ）に示すよう
な荷重制御を行えば、第１２図（ａ）に示すように接着
剤２２の温度をＴｏとＴ１の間で一定とすることができ
る。
また以上の第１−〜第３の実施例では、基板２】−の電
極２１ａに導電性フィルム状接着剤２２を介して半導体
チップ２３の電極２３ａを接合する場合について説明し
たが、その他の部材の接合、例えば超音波探触子に用い
られる音響レンズに超音波振動付加用の圧電体を接合す
るような場合にも本発明を適用できる。また、接着剤２
２を用いず。
熱可塑性樹脂に同種の樹脂を接合する際にも用いること
ができる。
Ｇ０発明の効果 請求項１の発明によれば、第１の部材に超音波振動を与
えることにより第２の部材と接合するにあたり、接合開
始時は第１の部材に高エネルギーを与え、所定時間経過
後はエネルギーを低下させるために超音波振動の振幅を
時間に応して小さくするようにしたので、例えば両部材
の接着媒体である接着剤の温度を溶融温度まで速やかに
上昇させ、かつその溶融時間を充分にとることができ、
これにより接合強度を低下させることなく接合時間を短
縮させることができる。
また請求項２の発明によれば、超音波振動伝送体の変位
を制御することにより、接合開始時は第■の部材に高エ
ネルギーを与え、所定時間経過後はエネルギーを低下さ
せるようにしたので、上述と同様な効果が得られる。
さらに請求項３の発明によれば、第１の部材に作用する
荷重を制御することにより、接合開始時は第１の部材に
高エネルギーを与え、所定時間経過後はエネルギーを低
下させるようにしたので。
上述と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】 第１Ａ図〜第４図は本発明の第Ｉの実施例を示し、第１
Ａ図は請求項１の発明に係る超音波接合装置の全体構成
図、第１Ｂ図はその部分拡大図、第２図は超音波発振器
の構成を説明する図、第３図は処理手順のフローチャー
ト、第４図（ａ）は超音波振動の振幅の時間的変化を示
す図、第４図（ｂ）は接着剤の温度の時間的変化を示す
図である。 第５図〜第７図は本発明の第２の実施例を示し、第５図
は請求項２の発明に係る超音波接合装置の全体構成図、
第６図は処理手順のフローチャート。 第７図（ａ）は接着剤の温度および超音波振動の振幅の
時間的変化を示す図、第７図（ｂ）は超音波振動伝送体
の変位および荷重の時間的変化を示す図である。 第８図〜第１０図は本発明の第３の実施例を示し、第８
図は請求項３の発明に係る超音波接合装置の全体構成図
、第９図および第１０図は処理手順のフローチャート、
第１１図（ａ）は接着剤の温度の時間的変化を示す図、
第１１図（ｂ）は荷重および超音波振動伝送体の変位の
時間的変化を示す図、第１２図（ａ）、（ｂ）は変形例
を示し、第１１図（ａ）、（ｂ）に相当する図である。 第■３図（ａ）、（ｂ）は従来の超音波接合における超
音波振動の振幅と接着剤温度の時間的変化をそれぞれ示
す図である。 工：空圧源　　　　　２：切換弁 ４ニジリンダ　　　　６：振動子 ７：超音波振動伝送体 ９．４０：超音波発振器 １０．３８，５２：制御回路 １１：操作部材　　　　　２１：基板 ２１ａ：電極　２２：導電性フィルム状接着剤２３：半
導体チップ　　２３ａ：電極 ３２：モータ　　　　　　３３：ねじ捧３９：モータ駆
動回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）振動子と、この振動子を超音波振動させるための電
    気信号を発生する超音波発振器と、前記超音波振動を第
    １の部材に伝送する超音波振動伝送体と、この超音波振
    動伝送体により前記第１の部材を第２の部材に押圧する
    押圧手段とを備え、前記第１の部材に前記超音波振動を
    与えつつ押圧することにより、第１の部材を第２の部材
    に接合する超音波接合装置において、 接合開始時は前記第１の部材に高エネルギーを与え、所
    定時間経過後は該エネルギーを低下させるために前記超
    音波振動の振幅を時間に応じて小さくする制御手段を備
    えることを特徴とする超音波接合装置。 ２）振動子と、この振動子を超音波振動させるための電
    気信号を発生する超音波発振器と、前記超音波振動を第
    １の部材に伝送する超音波振動伝送体と、この超音波振
    動伝送体により前記第１の部材を第２の部材に押圧する
    押圧手段とを備え、前記第１の部材に前記超音波振動を
    与えつつ押圧することにより、第１の部材を第２の部材
    に接合する超音波接合装置において、 前記超音波振動伝送体の押圧方向の変位を検出する変位
    検出手段と、 接合開始時は前記第１の部材に高エネルギーを与え、所
    定時間経過後は該エネルギーを低下させるべく前記変位
    検出手段の出力に基づいて前記変位を制御する制御手段
    とを備えることを特徴とする超音波接合装置。 ３）振動子と、この振動子を超音波振動させるための電
    気信号を発生する超音波発振器と、前記超音波振動を第
    １の部材に伝送する超音波振動伝送体と、この超音波振
    動伝送体により前記第１の部材を第２の部材に押圧する
    押圧手段とを備え、前記第１の部材に前記超音波振動を
    与えつつ押圧することにより、第１の部材を第２の部材
    に接合する超音波接合装置において、 前記押圧時に前記第１の部材に作用する荷重を検出する
    荷重検出手段と、 接合開始時は前記第１の部材に高エネルギーを与え、所
    定時間経過後は該エネルギーを低下させるべく前記荷重
    検出手段の出力に基づいて前記荷重を時間に応じて小さ
    くする制御手段とを備えることを特徴とする超音波接合
    装置。
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