超音波接合装置およびその制御方法、並びに超音波接合の接合検査装置およびその接合検査方法
【課題】代用特性でなく、製品の接触抵抗を直接測定でき、この接触抵抗に基づいて短時間で精度高く接合状態を判定し、その判定結果を振動制御部へフィードバックすることができる超音波接合装置を提供する。
【解決手段】超音波振動を与えるホーン３０とアンビル２０との間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置１であって、振動制御部７０と接合検査部８０とを有する制御装置６０を備え、接合検査部８０は、ホーン３０とアンビル２０間に電圧を印加する電圧印加部８２と、ホーン３０とアンビル２０間の印加電圧を測定する電圧計８３と、ホーン３０とアンビル２０間に流れる電流を測定する電流計８４と、電圧計８３および電流計８４の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路８１と、を備えている。
【解決手段】超音波振動を与えるホーン３０とアンビル２０との間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置１であって、振動制御部７０と接合検査部８０とを有する制御装置６０を備え、接合検査部８０は、ホーン３０とアンビル２０間に電圧を印加する電圧印加部８２と、ホーン３０とアンビル２０間の印加電圧を測定する電圧計８３と、ホーン３０とアンビル２０間に流れる電流を測定する電流計８４と、電圧計８３および電流計８４の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路８１と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の被接合材の接合面を重ね合わせ、加圧しながら超音波振動を与えることにより固相接合する超音波接合装置およびその制御方法、並びに超音波接合の接合検査装置およびその接合検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波接合装置は、支持部材としてのアンビルと、超音波振動を与えるホーンとの間に２枚の金属板を挟んで加圧し、２枚の金属板の接触面に平行に超音波振動を与え、振動による摩擦熱で界面間の酸化物等を破壊して新生面を出すことにより接合を行う装置である。たとえば、特許文献１には、高周波振動の振幅を接合状態の代用特性として用いて、接合面の面性状等によらずに精度良く接合状態を検知しうる技術が開示されている。
【０００３】
この超音波接合装置による接合状態は固相接合となり、溶融による脆い金属間化合物の生成が少ないため、特に異種金属間の接合に適している。たとえば、リチウムイオン二次電池の電極タブを接合する場合には、負極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）、正極タブの材質は銅（Ｃｕ）であり、異種金属の接合となる。
【０００４】
電極タブの接合においては、荷重印加時に破断しないように、一定以上の接合部強度を保つ必要がある。その接合強度の検査方法としては、次の３つの方法を単独または組合せて行っている。第１は、生産と同条件にてテストピースに接合を行い、引張試験にて接合強度を測定する方法である。第２は、超音波接合時に振動子に印加した電力（電圧×電流）を測定する方法であり、電力の積分値（エネルギー）が予め決めた一定値以上であれば、強度良と判断する。第３は、超音波接合時に振動子に印加した電力（電圧×電流）を測定する方法であり、電力の最大値（ピークパワー）が予め決めた一定値以上であれば、強度良と判断する。
【０００５】
また、電極タブの接合は、電極として電流通路という機能を果たすため、電気抵抗を一定以下に保つ必要がある。その電気抵抗の検査方法としては、次の２つの方法がある。第１は、生産と同条件にてテストピースに接合を行い、電圧を印加して電流を測定し、これらより電気抵抗値を測定する方法である。第２は、製品に測定プローブを接続し、電圧を印加して電流を測定し、これらにより電気抵抗値を測定する方法である。
【特許文献１】特開平６−９９２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の超音波接合における接合強度の検査方法において、第１の方法は破壊検査であるため、生産時の製品を検査することができないという問題があった。また、第２および第３の方法は代用特性による判定であるため、判定精度に劣り、誤判定の可能性があるという問題があった。
【０００７】
一方、電気抵抗の検査方法において、第１の方法はテストピースを対象とするため、生産時の製品を検査することができないという問題があった。また、第２の方法は測定プローブの接続が必要であるため、検査に時間がかかり、大量生産時に全数検査を行えないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、代用特性でなく、製品の電気抵抗を直接測定でき、この電気抵抗に基づいて短時間で精度高く接合状態を判定し、その判定結果を振動制御部へフィードバックすることができる超音波接合装置およびその制御方法、並びに超音波接合の接合検査装置およびその接合検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置において、振動制御部と接合検査部とを有する制御装置を備え、前記接合検査部は、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のような本発明に係る超音波接合装置によれば、制御装置に電圧印加部、電圧計、電流計、および電気抵抗測定回路を備えた接合検査部を有するので、代用特性でなく、製品の電気抵抗を直接測定することができ、この電気抵抗に基づいて短時間で接合状態を精度高く判定することができる。したがって、この判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正することにより、良好な接合状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
まず、本発明に係る超音波接合装置、および超音波接合の接合検査装置について説明する。
【００１３】
図１は超音波接合装置の全体構成を示すブロック図である。図２はホーンへの電圧印加部の正極取付け部位を示す模式図である。図３（ａ）は超音波接合装置における被接合材を挟んだ状態での抵抗測定状況を示す概念図、図３（ｂ）は基本抵抗の測定状況を示す概念図である。
【００１４】
図１から図３を参照して、超音波接合装置１は装置本体１０と、これに備えられた制御装置６０とからなっている。装置本体１０は、２枚の被接合材（板状部材）５１、５２を挟持するアンビル２０とホーン３０と呼ばれる接合工具を備えている。たとえば、リチウムイオン二次電池の電極タブを接合する場合、負極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）、正極タブの材質は銅（Ｃｕ）であり、異種金属の接合となる。
【００１５】
アンビル２０は、接合する２枚の板状部材（たとえば、負極タブと正極タブ）５１、５２を載置する台座（支持部材）であって、その挟持面には複数の突起２２が形成されている。
【００１６】
ホーン３０は、アンビル２０に対する相対的な位置を適宜調整可能であり、ホーン本体３３の延出端側にホーンチップ３１が突設されている。このホーンチップ３１には、たとえば、圧電振動子等の振動子４１により発振された超音波振動がブースター４２を介して伝達され、その挟持面にも複数の突起３２が形成されている。
【００１７】
また、ホーン３０には、これを挟持方向の後方（上方）から押圧する不図示の加圧手段が備えられている。すなわち、超音波接合時には、加圧手段によりホーン３０がアンビル２０に載置された板状部材５１、５２を一定の圧力で加圧しながら、振動子４１がブースター４２を介してホーン３０に超音波振動を発生させる。
【００１８】
さらに、ホーン３０の節部（ノード）３４には、該節部３４を上方から支持する不図示の補強部材（ノーダルサポート）が備えられている。この節部３４には、電圧印加部８２の正極が取り付けられている。一方、電圧印加部８２の負極はアンビル２０の適宜部位に取り付けられる。
【００１９】
すなわち、超音波接合装置１は、ホーン３０による超音波振動で２枚の板状部材５１、５２に往復直線運動を生じさせ、板状部材５１、５２の接触面が擦り合わされることにより、部材表面の酸化皮膜等の不純物を除去して新生な金属面を露出させて接触させるとともに、その際に発生する摩擦熱により板状部材５１、５２を固相接合するものである。
【００２０】
制御装置６０には、記憶した接合条件に基づいて振動子４１の振動状態を制御する振動制御部７０と、記憶した抵抗値に基づいてホーン３０への電圧印加を制御する接合検査部（接合検査装置）８０と、が備えられている。
【００２１】
振動制御部７０には、発振制御回路７１、パワーモジュール７２、および電力モニタ７３が備えられている。発振制御回路７１には初期接合条件が入力され、発振制御回路７１は、記憶した接合条件に基づいて、パワーモジュール７２に電流・電圧値を指示する。パワーモジュール７２は、発振制御回路７１から指示された電流・電圧値で振動子４１を振動させ、振動子４１の作動電力は電力モニタ７３によりモニタリングされて、発振制御回路７１へとフィードバックされる。
【００２２】
接合検査部（接合検査装置）８０には、電気抵抗測定回路８１、電圧印加部８２、電圧計８３、電流計８４、および表示装置８５が備えられている。電気抵抗測定回路８１には初期抵抗値が入力される。電気抵抗測定回路８１は、記憶した抵抗値に基づいて電圧印加部８２へ印加電圧を指示する。また、電気抵抗測定回路８１は、電圧計８３および電流計８４の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する。電圧印加部８２は、電気抵抗測定回路８１の指示に基づいて、アンビル２０およびホーン３０に電圧を印加する。電圧計８２は、アンビル２０およびホーン３０に印加された電圧を測定し、その測定値を電気抵抗測定回路８１へとフィードバックする。電流計８３は、アンビル２０およびホーン３０に流れる電流を測定し、その測定値を電気抵抗測定回路８１へとフィードバックする。そして、表示装置８４はＣＲＴや液晶表示装置等の画像表示装置であり、後述するフローに基づいて抵抗基準値に基づく良（ＯＫ）／不良（ＮＧ）の判定結果が表示される（図７参照）。
【００２３】
なお、電気抵抗の測定プローブは、ホーン３０およびアンビル２０に埋め込む構造としてもよいし、別体として取り外し可能に設けてもよい。特に、測定プローブをホーン３０およびアンビル２０に埋め込む構造を採用すれば、工具交換時に、電圧印加線を工具（ホーン３０およびアンビル２０）に取り付ける作業が不要になる。
【００２４】
発振制御回路７１と電気抵抗測定回路８１とは電気的に接続され、発振制御回路７１から電気抵抗測定回路８１へ接合シーケンス情報を発信し、電気抵抗測定回路８１から発振制御回路７１へ接合条件の修正指示を発信する。ここで、「接合シーケンス情報」とは、接合が現在どの状態にあるかの情報であり、アイドル、ホーン下降、スクイズ、発振中、ホールド、およびホーン上昇の各状態が挙げられる。
【００２５】
以上のように構成された超音波接合装置１によれば、制御装置６０に電圧印加部８２、電圧計８３、電流計８４、および電気抵抗測定回路８１を備えた接合検査部８０を有するので、代用特性でなく、製品の電気抵抗（接合抵抗）を直接測定でき、この接合抵抗に基づいて短時間で接合状態を精度高く判定することができる。したがって、接合検査部（接合検査装置）８０の判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正することにより、良好な接合状態を得ることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法について説明する。
【００２７】
図４（ａ）は被接合材を挟んだ状態での抵抗測定の計算方法を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の計算方法を示す概念図である。図５は面粗度と接触抵抗と超音波接合との関係を示す説明図である。図６は超音波接合装置の動作状態を示すタイムチャートである。図７は超音波接合装置の制御方法を示すフローチャートである。図８は図７における抵抗測定のフローチャートである。
【００２８】
まず、図４を参照して、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法の前提概念として、被接合材を挟んだ状態での抵抗測定および基本抵抗の測定について説明する。
【００２９】
図４（ｂ）のように、電圧印加部８２の正極をホーン３０へ、負極をアンビル２０へ接続し、予め被接合材を挟まない状態でホーン３０とアンビル２０間に圧力を加え、電圧を印加して電圧・電流値を測定する。測定抵抗＝印加電圧÷測定電流により抵抗値を算出し、これを基本抵抗とする。この基本抵抗は、ホーン導体抵抗Ａと工具接触抵抗Ｂとアンビル導体抵抗Ｃとの和である。
【００３０】
一方、図４（ａ）のように、測定抵抗は生産時に測定する抵抗であり、ホーン３０とアンビル２０との間に被接合材５１、５２を挟んだ状態で測定され、接合抵抗と基本抵抗とを加算して求められる。また、接合抵抗は、上板導体抵抗Ｘと材料接触抵抗Ｙと下板導体抵抗Ｚとの和である。すなわち、接合抵抗＝測定抵抗−基本抵抗で算出される。
【００３１】
また、図５を参照して、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法の前提概念として、抵抗上限および抵抗下限について説明する。
【００３２】
予め面粗度の異なる三種類の被接合材を用意して、接触抵抗を測定する（図４参照）。被接合材の面粗度が大きい場合には部材表面が凸凹で接触面積が小さくなるため、接合前の部材間の接触抵抗が大きくなり、その結果、超音波接合は弱くなり、接合時間は遅くなる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、接合低下・接合抵抗増加が発生する。
【００３３】
一方、被接合材の面粗度が小さい場合には部材表面が滑らかで接触面積が大きくなるため、接合前の部材間の接触抵抗が小さくなり、その結果、超音波接合は強くなり、接合時間は速くなる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、凝着、亀裂が発生する。ここで、「凝着」とは、接合条件が強く、被接合材料が工具に接着してしまう状態をいい、「亀裂」とは、接合条件が強く、被接合材料に穴が開く状態をいう。
【００３４】
面粗度が中程度である通常の被接合材の場合には、接触抵抗および超音波接合も中程度になる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、接合強度低下・接合抵抗増加が発生しない。
【００３５】
これらの考察から、面粗度が大と中との境界となる接触抵抗値を図７のフローチャートにおける抵抗上限とする。また面粗度が中と小との境界となる接触抵抗値を図７のフローチャートにおける抵抗下限とする。
【００３６】
図６を参照して、超音波接合装置１の動作タイムチャートを説明する。
【００３７】
超音波接合装置１の接合シーケンスは、1)アイドル、2)ホーン下降、3)スクイズ、4)発振、5)ホールド、6)ホーン上昇の各工程によって構成される。アイドル工程では、ホーン３０は原位置（初期位置）に待機している。接合開始によりホーン下降工程となり、ホーン３０が原位置から下降端まで下降する。スクイズ工程では、超音波発振前にホーン３０とアンビル２０とで被接合材を加圧している。発振工程では、振動子４１の振動がブースター４２を介してホーン３０に伝達され、ホーン３０が被接合材の接触面と平行に往復振動している。ホールド工程では、超音波発振終了後にホーン３０とアンビル２０とで被接合材を加圧している。接合終了によりホーン上昇工程となり、ホーン３０が下降端から原位置まで上昇する。そして、再びアイドル工程へと移行する。
【００３８】
図７を参照して、超音波接合装置１の制御方法は、まず、超音波接合装置１の接合シーケンスが「スクイズ」工程にあるか否かを判断する（ステップ１；以下、「Ｓ１」のように表記する。）。
【００３９】
ステップ１において、「スクイズ」工程にあると判断されると、接合検査部（接合検査装置）８０の電気抵抗測定回路８１が抵抗測定を行う（Ｓ２）。
【００４０】
図８を参照して、抵抗測定（Ｓ２）を開始すると、電気抵抗測定回路８１が電圧印加部８２にアンビル２０とホーン３０間への電圧印加を指示する（Ｓ２１）。次に、電流計８３に電流測定が指示され、その測定値が電気抵抗測定回路８１に入力される（Ｓ２２）。さらに、電気抵抗測定回路８１は、印加電圧を測定電流（電流測定値）で割って測定抵抗を算出する（Ｓ２３）。そして、電気抵抗測定回路８１が電圧印加部８２にアンビル２０とホーン３０間への電圧印加の終了を指示する（Ｓ２４）。さらに、電気抵抗測定回路８１が電流計８３に電流測定の終了を指示して（Ｓ２５）、抵抗測定を終了し、図７のステップ３へと移行する。
【００４１】
そして、図８のフローで得られた測定抵抗から基本抵抗を差し引いて接触抵抗を求める（Ｓ３）。ここで、基本抵抗は図４（ｂ）の計算方法で求められる。
【００４２】
次に、ステップ３で求めた接触抵抗が電気抵抗測定回路８１に記憶した抵抗下限より小さいか（接触抵抗＜抵抗下限）否かを判断する（Ｓ４）。
【００４３】
ステップ４において、接触抵抗が抵抗下限以上である場合（接触抵抗≧抵抗下限）には、接触抵抗が抵抗上限を超えるか（接触抵抗＞抵抗上限）否かを判断する（Ｓ５）。一方、接触抵抗が抵抗下限未満である場合（接触抵抗＜抵抗下限）には、振動子４１の振幅低下を指示（たとえば、振幅を予め決めた生産条件から１０％下げる指示）するか、または／および振動子４１の発振時間の短縮を指示した後（Ｓ６）、ステップ８へと移行する。
【００４４】
ステップ５において、接触抵抗が抵抗上限以下である場合（接触抵抗≦抵抗上限）には、ステップ８へと移行する。一方、接触抵抗が抵抗上限を超える場合（接触抵抗＞抵抗上限）には、振動子４１に振幅増加を指示（たとえば、振幅を予め決めた生産条件から１０％上げる指示）するか、または／および発振時間の延長を指示した後（Ｓ７）、ステップ８へと移行する。
【００４５】
このように本発明に係る超音波接合装置１の制御方法は、スクイズ工程中にホーン３０とアンビル２０間に電圧を印加し、ホーン３０とアンビル２０間に印加された電圧の測定値と、ホーン３０とアンビル２０間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出している。そして、接触抵抗が抵抗下限未満である場合（接触抵抗＜抵抗下限）には、振動子４１の振幅低下を指示するか、または／およびホーン３０の発振時間の短縮を指示し（Ｓ６）、接触抵抗が抵抗下限以上である場合（接触抵抗≧抵抗下限）には、振動子４１の振幅増加を指示するか、または／および発振時間延長を指示して（Ｓ７）、電気抵抗測定回路８１から発振制御回路７１へ接合条件の修正指示を発信してフィードバック制御する。すなわち、接合検査部（接合検査装置）８０の判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正するので、初期状態の接触抵抗が小さく、超音波接合の進捗が速い場合、過接合（凝着・亀裂）を抑制することができ、また初期状態の接触抵抗が大きく、超音波接合の進捗が遅い場合、接合不足（強度不足、電気抵抗過大）を抑制することができる。
【００４６】
以下のステップ８からステップ１３までは、本発明に係る超音波接合装置１の制御方法として実施されるが、本発明に係る超音波接合の接合検査方法として単独で実施することもできる。
【００４７】
ステップ８では、超音波接合装置１の接合シーケンスが「ホールド」工程にあるか否かを判断する。ステップ１３において、「ホールド」工程であると判断されると、図８のフローのＳ２１〜Ｓ２５に従って、抵抗測定を行う（Ｓ９）。そして、得られた測定抵抗から基本抵抗を差し引いて接触抵抗を求める（Ｓ１０）。ここで、基本抵抗は図４（ｂ）の計算方法で求められる。
【００４８】
次に、接合抵抗が電気抵抗測定回路８１に記憶した抵抗基準値以下（接合抵抗≦抵抗基準値）であるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００４９】
ステップ１１において、接合抵抗が抵抗基準値以下である場合（接合抵抗≦抵抗基準値）には表示装置８４に良（ＯＫ）判定を表示装置８５に出力し（Ｓ１２）、接合抵抗が抵抗基準値を超える場合（接合抵抗＞抵抗基準値）には不良（ＮＧ）判定を表示装置８５に出力する（Ｓ１３）。
【００５０】
このように本発明に係る超音波接合装置１の制御方法および超音波接合の接合検査方法は、超音波発振終了後の加圧状態である「ホールド」工程中に、ホーン３０とアンビル２０間に電圧印加し、ホーン３０とアンビル２０間に印加された電圧の測定値と、ホーン３０とアンビル２０間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、接触抵抗が抵抗基準値以下である場合（接合抵抗≦抵抗基準値）にはＯＫ判定し、抵抗基準値を超える場合（接合抵抗＞抵抗基準値）にはＮＧ判定する接合検査を行うので、製品の接合抵抗を直接測定できる。また、超音波接合装置１の接合シーケンス中に短時間で検査が行えるので、生産中に製品の接合抵抗の全数検査が行える。さらに、代用特性でなく、製品の接合抵抗を直接測定するため、判定精度がよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】超音波接合装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ホーンへの電圧印加部の正極取付け部位を示す模式図である。
【図３】（ａ）は超音波接合装置における被接合材を挟んだ状態での抵抗測定状況を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の測定状況を示す概念図である。
【図４】（ａ）は被接合材を挟んだ状態での抵抗測定の計算方法を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の計算方法を示す概念図である。
【図５】面粗度と接触抵抗と超音波接合との関係を示す説明図である。
【図６】超音波接合装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図７】超音波接合装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図７における抵抗測定のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 超音波接合装置、
１０ 装置本体、
２０ アンビル、
３０ ホーン、
３１ 接合チップ、
３４ 節部、
５１、５２ 被接合材、
６０ 制御装置、
７０ 振動制御部、
８０ 接合検査部、
８１ 電気抵抗測定回路、
８２ 電圧印加部、
８３ 電圧計、
８４ 電流計。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の被接合材の接合面を重ね合わせ、加圧しながら超音波振動を与えることにより固相接合する超音波接合装置およびその制御方法、並びに超音波接合の接合検査装置およびその接合検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波接合装置は、支持部材としてのアンビルと、超音波振動を与えるホーンとの間に２枚の金属板を挟んで加圧し、２枚の金属板の接触面に平行に超音波振動を与え、振動による摩擦熱で界面間の酸化物等を破壊して新生面を出すことにより接合を行う装置である。たとえば、特許文献１には、高周波振動の振幅を接合状態の代用特性として用いて、接合面の面性状等によらずに精度良く接合状態を検知しうる技術が開示されている。
【０００３】
この超音波接合装置による接合状態は固相接合となり、溶融による脆い金属間化合物の生成が少ないため、特に異種金属間の接合に適している。たとえば、リチウムイオン二次電池の電極タブを接合する場合には、負極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）、正極タブの材質は銅（Ｃｕ）であり、異種金属の接合となる。
【０００４】
電極タブの接合においては、荷重印加時に破断しないように、一定以上の接合部強度を保つ必要がある。その接合強度の検査方法としては、次の３つの方法を単独または組合せて行っている。第１は、生産と同条件にてテストピースに接合を行い、引張試験にて接合強度を測定する方法である。第２は、超音波接合時に振動子に印加した電力（電圧×電流）を測定する方法であり、電力の積分値（エネルギー）が予め決めた一定値以上であれば、強度良と判断する。第３は、超音波接合時に振動子に印加した電力（電圧×電流）を測定する方法であり、電力の最大値（ピークパワー）が予め決めた一定値以上であれば、強度良と判断する。
【０００５】
また、電極タブの接合は、電極として電流通路という機能を果たすため、電気抵抗を一定以下に保つ必要がある。その電気抵抗の検査方法としては、次の２つの方法がある。第１は、生産と同条件にてテストピースに接合を行い、電圧を印加して電流を測定し、これらより電気抵抗値を測定する方法である。第２は、製品に測定プローブを接続し、電圧を印加して電流を測定し、これらにより電気抵抗値を測定する方法である。
【特許文献１】特開平６−９９２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の超音波接合における接合強度の検査方法において、第１の方法は破壊検査であるため、生産時の製品を検査することができないという問題があった。また、第２および第３の方法は代用特性による判定であるため、判定精度に劣り、誤判定の可能性があるという問題があった。
【０００７】
一方、電気抵抗の検査方法において、第１の方法はテストピースを対象とするため、生産時の製品を検査することができないという問題があった。また、第２の方法は測定プローブの接続が必要であるため、検査に時間がかかり、大量生産時に全数検査を行えないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、代用特性でなく、製品の電気抵抗を直接測定でき、この電気抵抗に基づいて短時間で精度高く接合状態を判定し、その判定結果を振動制御部へフィードバックすることができる超音波接合装置およびその制御方法、並びに超音波接合の接合検査装置およびその接合検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る超音波接合装置は、超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置において、振動制御部と接合検査部とを有する制御装置を備え、前記接合検査部は、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のような本発明に係る超音波接合装置によれば、制御装置に電圧印加部、電圧計、電流計、および電気抵抗測定回路を備えた接合検査部を有するので、代用特性でなく、製品の電気抵抗を直接測定することができ、この電気抵抗に基づいて短時間で接合状態を精度高く判定することができる。したがって、この判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正することにより、良好な接合状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
まず、本発明に係る超音波接合装置、および超音波接合の接合検査装置について説明する。
【００１３】
図１は超音波接合装置の全体構成を示すブロック図である。図２はホーンへの電圧印加部の正極取付け部位を示す模式図である。図３（ａ）は超音波接合装置における被接合材を挟んだ状態での抵抗測定状況を示す概念図、図３（ｂ）は基本抵抗の測定状況を示す概念図である。
【００１４】
図１から図３を参照して、超音波接合装置１は装置本体１０と、これに備えられた制御装置６０とからなっている。装置本体１０は、２枚の被接合材（板状部材）５１、５２を挟持するアンビル２０とホーン３０と呼ばれる接合工具を備えている。たとえば、リチウムイオン二次電池の電極タブを接合する場合、負極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）、正極タブの材質は銅（Ｃｕ）であり、異種金属の接合となる。
【００１５】
アンビル２０は、接合する２枚の板状部材（たとえば、負極タブと正極タブ）５１、５２を載置する台座（支持部材）であって、その挟持面には複数の突起２２が形成されている。
【００１６】
ホーン３０は、アンビル２０に対する相対的な位置を適宜調整可能であり、ホーン本体３３の延出端側にホーンチップ３１が突設されている。このホーンチップ３１には、たとえば、圧電振動子等の振動子４１により発振された超音波振動がブースター４２を介して伝達され、その挟持面にも複数の突起３２が形成されている。
【００１７】
また、ホーン３０には、これを挟持方向の後方（上方）から押圧する不図示の加圧手段が備えられている。すなわち、超音波接合時には、加圧手段によりホーン３０がアンビル２０に載置された板状部材５１、５２を一定の圧力で加圧しながら、振動子４１がブースター４２を介してホーン３０に超音波振動を発生させる。
【００１８】
さらに、ホーン３０の節部（ノード）３４には、該節部３４を上方から支持する不図示の補強部材（ノーダルサポート）が備えられている。この節部３４には、電圧印加部８２の正極が取り付けられている。一方、電圧印加部８２の負極はアンビル２０の適宜部位に取り付けられる。
【００１９】
すなわち、超音波接合装置１は、ホーン３０による超音波振動で２枚の板状部材５１、５２に往復直線運動を生じさせ、板状部材５１、５２の接触面が擦り合わされることにより、部材表面の酸化皮膜等の不純物を除去して新生な金属面を露出させて接触させるとともに、その際に発生する摩擦熱により板状部材５１、５２を固相接合するものである。
【００２０】
制御装置６０には、記憶した接合条件に基づいて振動子４１の振動状態を制御する振動制御部７０と、記憶した抵抗値に基づいてホーン３０への電圧印加を制御する接合検査部（接合検査装置）８０と、が備えられている。
【００２１】
振動制御部７０には、発振制御回路７１、パワーモジュール７２、および電力モニタ７３が備えられている。発振制御回路７１には初期接合条件が入力され、発振制御回路７１は、記憶した接合条件に基づいて、パワーモジュール７２に電流・電圧値を指示する。パワーモジュール７２は、発振制御回路７１から指示された電流・電圧値で振動子４１を振動させ、振動子４１の作動電力は電力モニタ７３によりモニタリングされて、発振制御回路７１へとフィードバックされる。
【００２２】
接合検査部（接合検査装置）８０には、電気抵抗測定回路８１、電圧印加部８２、電圧計８３、電流計８４、および表示装置８５が備えられている。電気抵抗測定回路８１には初期抵抗値が入力される。電気抵抗測定回路８１は、記憶した抵抗値に基づいて電圧印加部８２へ印加電圧を指示する。また、電気抵抗測定回路８１は、電圧計８３および電流計８４の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する。電圧印加部８２は、電気抵抗測定回路８１の指示に基づいて、アンビル２０およびホーン３０に電圧を印加する。電圧計８２は、アンビル２０およびホーン３０に印加された電圧を測定し、その測定値を電気抵抗測定回路８１へとフィードバックする。電流計８３は、アンビル２０およびホーン３０に流れる電流を測定し、その測定値を電気抵抗測定回路８１へとフィードバックする。そして、表示装置８４はＣＲＴや液晶表示装置等の画像表示装置であり、後述するフローに基づいて抵抗基準値に基づく良（ＯＫ）／不良（ＮＧ）の判定結果が表示される（図７参照）。
【００２３】
なお、電気抵抗の測定プローブは、ホーン３０およびアンビル２０に埋め込む構造としてもよいし、別体として取り外し可能に設けてもよい。特に、測定プローブをホーン３０およびアンビル２０に埋め込む構造を採用すれば、工具交換時に、電圧印加線を工具（ホーン３０およびアンビル２０）に取り付ける作業が不要になる。
【００２４】
発振制御回路７１と電気抵抗測定回路８１とは電気的に接続され、発振制御回路７１から電気抵抗測定回路８１へ接合シーケンス情報を発信し、電気抵抗測定回路８１から発振制御回路７１へ接合条件の修正指示を発信する。ここで、「接合シーケンス情報」とは、接合が現在どの状態にあるかの情報であり、アイドル、ホーン下降、スクイズ、発振中、ホールド、およびホーン上昇の各状態が挙げられる。
【００２５】
以上のように構成された超音波接合装置１によれば、制御装置６０に電圧印加部８２、電圧計８３、電流計８４、および電気抵抗測定回路８１を備えた接合検査部８０を有するので、代用特性でなく、製品の電気抵抗（接合抵抗）を直接測定でき、この接合抵抗に基づいて短時間で接合状態を精度高く判定することができる。したがって、接合検査部（接合検査装置）８０の判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正することにより、良好な接合状態を得ることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法について説明する。
【００２７】
図４（ａ）は被接合材を挟んだ状態での抵抗測定の計算方法を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の計算方法を示す概念図である。図５は面粗度と接触抵抗と超音波接合との関係を示す説明図である。図６は超音波接合装置の動作状態を示すタイムチャートである。図７は超音波接合装置の制御方法を示すフローチャートである。図８は図７における抵抗測定のフローチャートである。
【００２８】
まず、図４を参照して、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法の前提概念として、被接合材を挟んだ状態での抵抗測定および基本抵抗の測定について説明する。
【００２９】
図４（ｂ）のように、電圧印加部８２の正極をホーン３０へ、負極をアンビル２０へ接続し、予め被接合材を挟まない状態でホーン３０とアンビル２０間に圧力を加え、電圧を印加して電圧・電流値を測定する。測定抵抗＝印加電圧÷測定電流により抵抗値を算出し、これを基本抵抗とする。この基本抵抗は、ホーン導体抵抗Ａと工具接触抵抗Ｂとアンビル導体抵抗Ｃとの和である。
【００３０】
一方、図４（ａ）のように、測定抵抗は生産時に測定する抵抗であり、ホーン３０とアンビル２０との間に被接合材５１、５２を挟んだ状態で測定され、接合抵抗と基本抵抗とを加算して求められる。また、接合抵抗は、上板導体抵抗Ｘと材料接触抵抗Ｙと下板導体抵抗Ｚとの和である。すなわち、接合抵抗＝測定抵抗−基本抵抗で算出される。
【００３１】
また、図５を参照して、本発明に係る超音波接合装置の制御方法および超音波接合の接合検査方法の前提概念として、抵抗上限および抵抗下限について説明する。
【００３２】
予め面粗度の異なる三種類の被接合材を用意して、接触抵抗を測定する（図４参照）。被接合材の面粗度が大きい場合には部材表面が凸凹で接触面積が小さくなるため、接合前の部材間の接触抵抗が大きくなり、その結果、超音波接合は弱くなり、接合時間は遅くなる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、接合低下・接合抵抗増加が発生する。
【００３３】
一方、被接合材の面粗度が小さい場合には部材表面が滑らかで接触面積が大きくなるため、接合前の部材間の接触抵抗が小さくなり、その結果、超音波接合は強くなり、接合時間は速くなる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、凝着、亀裂が発生する。ここで、「凝着」とは、接合条件が強く、被接合材料が工具に接着してしまう状態をいい、「亀裂」とは、接合条件が強く、被接合材料に穴が開く状態をいう。
【００３４】
面粗度が中程度である通常の被接合材の場合には、接触抵抗および超音波接合も中程度になる。したがって、生産時の接合条件で接合を行った場合には、接合強度低下・接合抵抗増加が発生しない。
【００３５】
これらの考察から、面粗度が大と中との境界となる接触抵抗値を図７のフローチャートにおける抵抗上限とする。また面粗度が中と小との境界となる接触抵抗値を図７のフローチャートにおける抵抗下限とする。
【００３６】
図６を参照して、超音波接合装置１の動作タイムチャートを説明する。
【００３７】
超音波接合装置１の接合シーケンスは、1)アイドル、2)ホーン下降、3)スクイズ、4)発振、5)ホールド、6)ホーン上昇の各工程によって構成される。アイドル工程では、ホーン３０は原位置（初期位置）に待機している。接合開始によりホーン下降工程となり、ホーン３０が原位置から下降端まで下降する。スクイズ工程では、超音波発振前にホーン３０とアンビル２０とで被接合材を加圧している。発振工程では、振動子４１の振動がブースター４２を介してホーン３０に伝達され、ホーン３０が被接合材の接触面と平行に往復振動している。ホールド工程では、超音波発振終了後にホーン３０とアンビル２０とで被接合材を加圧している。接合終了によりホーン上昇工程となり、ホーン３０が下降端から原位置まで上昇する。そして、再びアイドル工程へと移行する。
【００３８】
図７を参照して、超音波接合装置１の制御方法は、まず、超音波接合装置１の接合シーケンスが「スクイズ」工程にあるか否かを判断する（ステップ１；以下、「Ｓ１」のように表記する。）。
【００３９】
ステップ１において、「スクイズ」工程にあると判断されると、接合検査部（接合検査装置）８０の電気抵抗測定回路８１が抵抗測定を行う（Ｓ２）。
【００４０】
図８を参照して、抵抗測定（Ｓ２）を開始すると、電気抵抗測定回路８１が電圧印加部８２にアンビル２０とホーン３０間への電圧印加を指示する（Ｓ２１）。次に、電流計８３に電流測定が指示され、その測定値が電気抵抗測定回路８１に入力される（Ｓ２２）。さらに、電気抵抗測定回路８１は、印加電圧を測定電流（電流測定値）で割って測定抵抗を算出する（Ｓ２３）。そして、電気抵抗測定回路８１が電圧印加部８２にアンビル２０とホーン３０間への電圧印加の終了を指示する（Ｓ２４）。さらに、電気抵抗測定回路８１が電流計８３に電流測定の終了を指示して（Ｓ２５）、抵抗測定を終了し、図７のステップ３へと移行する。
【００４１】
そして、図８のフローで得られた測定抵抗から基本抵抗を差し引いて接触抵抗を求める（Ｓ３）。ここで、基本抵抗は図４（ｂ）の計算方法で求められる。
【００４２】
次に、ステップ３で求めた接触抵抗が電気抵抗測定回路８１に記憶した抵抗下限より小さいか（接触抵抗＜抵抗下限）否かを判断する（Ｓ４）。
【００４３】
ステップ４において、接触抵抗が抵抗下限以上である場合（接触抵抗≧抵抗下限）には、接触抵抗が抵抗上限を超えるか（接触抵抗＞抵抗上限）否かを判断する（Ｓ５）。一方、接触抵抗が抵抗下限未満である場合（接触抵抗＜抵抗下限）には、振動子４１の振幅低下を指示（たとえば、振幅を予め決めた生産条件から１０％下げる指示）するか、または／および振動子４１の発振時間の短縮を指示した後（Ｓ６）、ステップ８へと移行する。
【００４４】
ステップ５において、接触抵抗が抵抗上限以下である場合（接触抵抗≦抵抗上限）には、ステップ８へと移行する。一方、接触抵抗が抵抗上限を超える場合（接触抵抗＞抵抗上限）には、振動子４１に振幅増加を指示（たとえば、振幅を予め決めた生産条件から１０％上げる指示）するか、または／および発振時間の延長を指示した後（Ｓ７）、ステップ８へと移行する。
【００４５】
このように本発明に係る超音波接合装置１の制御方法は、スクイズ工程中にホーン３０とアンビル２０間に電圧を印加し、ホーン３０とアンビル２０間に印加された電圧の測定値と、ホーン３０とアンビル２０間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出している。そして、接触抵抗が抵抗下限未満である場合（接触抵抗＜抵抗下限）には、振動子４１の振幅低下を指示するか、または／およびホーン３０の発振時間の短縮を指示し（Ｓ６）、接触抵抗が抵抗下限以上である場合（接触抵抗≧抵抗下限）には、振動子４１の振幅増加を指示するか、または／および発振時間延長を指示して（Ｓ７）、電気抵抗測定回路８１から発振制御回路７１へ接合条件の修正指示を発信してフィードバック制御する。すなわち、接合検査部（接合検査装置）８０の判定結果を振動制御部へフィードバックして接合条件を修正するので、初期状態の接触抵抗が小さく、超音波接合の進捗が速い場合、過接合（凝着・亀裂）を抑制することができ、また初期状態の接触抵抗が大きく、超音波接合の進捗が遅い場合、接合不足（強度不足、電気抵抗過大）を抑制することができる。
【００４６】
以下のステップ８からステップ１３までは、本発明に係る超音波接合装置１の制御方法として実施されるが、本発明に係る超音波接合の接合検査方法として単独で実施することもできる。
【００４７】
ステップ８では、超音波接合装置１の接合シーケンスが「ホールド」工程にあるか否かを判断する。ステップ１３において、「ホールド」工程であると判断されると、図８のフローのＳ２１〜Ｓ２５に従って、抵抗測定を行う（Ｓ９）。そして、得られた測定抵抗から基本抵抗を差し引いて接触抵抗を求める（Ｓ１０）。ここで、基本抵抗は図４（ｂ）の計算方法で求められる。
【００４８】
次に、接合抵抗が電気抵抗測定回路８１に記憶した抵抗基準値以下（接合抵抗≦抵抗基準値）であるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００４９】
ステップ１１において、接合抵抗が抵抗基準値以下である場合（接合抵抗≦抵抗基準値）には表示装置８４に良（ＯＫ）判定を表示装置８５に出力し（Ｓ１２）、接合抵抗が抵抗基準値を超える場合（接合抵抗＞抵抗基準値）には不良（ＮＧ）判定を表示装置８５に出力する（Ｓ１３）。
【００５０】
このように本発明に係る超音波接合装置１の制御方法および超音波接合の接合検査方法は、超音波発振終了後の加圧状態である「ホールド」工程中に、ホーン３０とアンビル２０間に電圧印加し、ホーン３０とアンビル２０間に印加された電圧の測定値と、ホーン３０とアンビル２０間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、接触抵抗が抵抗基準値以下である場合（接合抵抗≦抵抗基準値）にはＯＫ判定し、抵抗基準値を超える場合（接合抵抗＞抵抗基準値）にはＮＧ判定する接合検査を行うので、製品の接合抵抗を直接測定できる。また、超音波接合装置１の接合シーケンス中に短時間で検査が行えるので、生産中に製品の接合抵抗の全数検査が行える。さらに、代用特性でなく、製品の接合抵抗を直接測定するため、判定精度がよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】超音波接合装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ホーンへの電圧印加部の正極取付け部位を示す模式図である。
【図３】（ａ）は超音波接合装置における被接合材を挟んだ状態での抵抗測定状況を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の測定状況を示す概念図である。
【図４】（ａ）は被接合材を挟んだ状態での抵抗測定の計算方法を示す概念図、（ｂ）は基本抵抗の計算方法を示す概念図である。
【図５】面粗度と接触抵抗と超音波接合との関係を示す説明図である。
【図６】超音波接合装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図７】超音波接合装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図７における抵抗測定のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 超音波接合装置、
１０ 装置本体、
２０ アンビル、
３０ ホーン、
３１ 接合チップ、
３４ 節部、
５１、５２ 被接合材、
６０ 制御装置、
７０ 振動制御部、
８０ 接合検査部、
８１ 電気抵抗測定回路、
８２ 電圧印加部、
８３ 電圧計、
８４ 電流計。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置において、
振動制御部と接合検査部とを有する制御装置を備え、
前記接合検査部は、
前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、
前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、
前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、
を備えていることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記接合検査部の判定結果に基づいて接合条件を修正すべく、前記電気抵抗測定回路が前記振動制御部の発振制御回路に電気的に接続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装置。
【請求項３】
前記電圧印加部の正極が前記ホーンの節部に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記ホーンとアンビルに、測定プローブが埋め込まれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波接合装置。
【請求項５】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置の制御方法において、
超音波発振前の加圧状態であるスクイズ工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗下限より小さい場合には、前記ホーンの振幅低下、または／および発振時間の短縮を指示し、
接触抵抗が抵抗下限より大きい場合には、前記ホーンの振幅増加、または／および発振時間延長を指示して、フィードバック制御することを特徴とする超音波接合装置の制御方法。
【請求項６】
超音波発振終了後の加圧状態であるホールド工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗基準値以下である場合には良と判定し、抵抗基準値を超える場合には不良と判定する接合検査を行うことを特徴とする請求項５に記載の超音波接合装置の制御方法。
【請求項７】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合の接合検査装置であって、
前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、
前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、
前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、
を備えていることを特徴とする超音波接合の接合検査装置。
【請求項８】
前記電圧印加部の正極が前記ホーンの節部に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項９】
前記ホーンとアンビルに、測定プローブが埋め込まれていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項１０】
超音波接合装置の制御装置内に備えられていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項１１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合の接合検査方法において、
超音波発振終了後の加圧状態であるホールド工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗基準値以下である場合には良と判定し、抵抗基準値を超える場合には不良と判定することを特徴とする超音波接合の接合検査方法。
【請求項１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置において、
振動制御部と接合検査部とを有する制御装置を備え、
前記接合検査部は、
前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、
前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、
前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、
を備えていることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記接合検査部の判定結果に基づいて接合条件を修正すべく、前記電気抵抗測定回路が前記振動制御部の発振制御回路に電気的に接続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装置。
【請求項３】
前記電圧印加部の正極が前記ホーンの節部に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記ホーンとアンビルに、測定プローブが埋め込まれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波接合装置。
【請求項５】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合装置の制御方法において、
超音波発振前の加圧状態であるスクイズ工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗下限より小さい場合には、前記ホーンの振幅低下、または／および発振時間の短縮を指示し、
接触抵抗が抵抗下限より大きい場合には、前記ホーンの振幅増加、または／および発振時間延長を指示して、フィードバック制御することを特徴とする超音波接合装置の制御方法。
【請求項６】
超音波発振終了後の加圧状態であるホールド工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗基準値以下である場合には良と判定し、抵抗基準値を超える場合には不良と判定する接合検査を行うことを特徴とする請求項５に記載の超音波接合装置の制御方法。
【請求項７】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合の接合検査装置であって、
前記ホーンとアンビル間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記ホーンとアンビル間の印加電圧を測定する電圧計と、
前記ホーンとアンビル間に流れる電流を測定する電流計と、
前記電圧計および電流計の各測定値から接触抵抗を算出して接合状態を判定する電気抵抗測定回路と、
を備えていることを特徴とする超音波接合の接合検査装置。
【請求項８】
前記電圧印加部の正極が前記ホーンの節部に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項９】
前記ホーンとアンビルに、測定プローブが埋め込まれていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項１０】
超音波接合装置の制御装置内に備えられていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の超音波接合の接合検査装置。
【請求項１１】
超音波振動を与えるホーンとアンビルとの間に２枚の被接合材を挟んで加圧し、これらの被接合材の接触面に平行に超音波振動を加えて固相接合する超音波接合の接合検査方法において、
超音波発振終了後の加圧状態であるホールド工程中に、前記ホーンとアンビル間に電圧を印加し、
前記ホーンとアンビル間に印加された電圧の測定値と、前記ホーンとアンビル間に流れた電流の測定値と、から接触抵抗を算出し、
接触抵抗が抵抗基準値以下である場合には良と判定し、抵抗基準値を超える場合には不良と判定することを特徴とする超音波接合の接合検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４２７３９（Ｐ２００８−１４２７３９Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３２３４２（Ｐ２００６−３３２３４２）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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