[发明专利]超声波振动接合装置

说明书

本发明涉及通过超声波振动将多个被接合构件的相互重叠的被接合部分进行接合的超声波振动接合装置。

关于超声波振动接合装置，譬如有一种日本发明专利公告1979-23349号中所公开的，把谐振器与发生超声波振动的振子的输出端结合，使装载台在接近谐振器的接合作用部的方向移动规定距离，用设于谐振器上的接合作用部和装载台把多个被接合构件的相互重叠的被接合部分以加压状态保持在它们之间，并通过从振子向接合作用部传递超声波振动，将被接合部分的重叠面之间加以接合。

采用这种超声波振动接合装置时，有时因为被接合构件的形状或材质等物理性质而不能使保持被接合构件时的压力过高，在这种场合，接合能量在重叠的被接合构件间的集中即要降低，易使接合强度产生波动。

在这种场合，考虑过提高超声波振动的能量，以稳定接合强度，但因附加设备庞大，难以立刻采用。

为此，本发明的目的在于提供一种超声波振动接合装置，该装置通过用谐振器和装载台夹住被接合构件而给被接合构件加热，即使不提高超声波振动能量也可使接合能量集中在被接合构件之间，可稳定接合强度，提高质量与可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案1是，一种超声波振动接合装置，使与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐振器和与其相对设置的装载台中一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台的最上部将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动，由此将被接合部分的重叠面之间加以接合，其特征在于，如设从振子传递到谐振器的谐振频率的波长为λ，则谐振器具有1/2λ的整数倍的长度，同时在两端具有最大振动振幅点，且在谐振器的位于两端最大振动振幅点之间的最小振动振幅点上或装载台最上部的一方或双方设有与之接触的电热器式加热器。采用上述结构，电热器式加热器与谐振器的位于两端最大振动振幅点之间的最小振动振幅点或装载台最上部的一方或双方接触，由此可将加热器产生的热量直接传递给谐振器或装载台。因此，当对多个被接合构件的相互重叠的被接合部分进行超声波振动接合时，通过使加热器发热，用谐振器和装载台将被接合构件夹住，使来自加热器的热量从谐振器的接合作用部或装载台的最上部直接传递到被接合构件，使超声波振动产生的接合能量和加热产生的接合能量都能有效地施加于被接合构件的被接合部分，从而即使不提高超声波振动的能量，也能使接合能量集中，使接合强度稳定。

技术方案2的发明是在将方案1的加热器设于谐振器上时，在谐振器的最小振动振幅点上形成加热器用孔，并在加热器用孔中插入电热器式加热器与之接触。采用上述结构，由于电热器式加热器插入在谐振器的最小振动振幅点上形成的加热器用孔，故加热器的安装性良好。

技术方案3的发明是在将方案1的加热器设于装载台的最上部时，将电热器式加热器设在装载台的最上部的内部。采用上述结构，由于电热器式加热器设于装载台最上部的内部，故加热器可以不与谐振器接触。

技术方案4的发明是一种超声波振动接合装置，使与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐振器和与其相对设置的装载台一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台的最上部将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动，由此将被接合部分的重叠面之间加以接合，其特征在于，在谐振器或装载台一方或双方设置加热器，同时将为了使装载台或谐振器一方或双方向相互接近的方向移动以及为了用装载台的最上部和谐振器的接合作用部对被接合部分作加压保持而对谐振器作两处支撑的支架的左右支架臂中的一个安装成可相对支架本体而沿谐振器的轴向移动的状态。采用上述结构，一方支架臂移动，可吸收来自加热器的传热导致的谐振器的伸缩，可以减轻超声波振动的能量损失。

以下是对附图的简单说明。

图1表示第1实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图是振子和谐振器的俯视图，b图是超声波振动的波形图、c图是振子和谐振器的侧视图。

图2表示第2实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图是振子和谐振器的侧视图，b图是超声波振动的波形图。

图3是第3实施例的超声波振动接合装置的立体图。

图4表示第4实施例的支撑构件，a图是主视图，b图是侧视图。

图5是第5实施例的立体图。

图6是第6实施例的立体图。

图7是第7实施例的立体图。

图8是第8实施例的立体图。

图9是第9实施例的局部切除侧视图。