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KR20180040691A - 초음파 진동 접합 장치 - Google Patents

초음파 진동 접합 장치 Download PDF

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KR20180040691A
KR20180040691A KR1020187007581A KR20187007581A KR20180040691A KR 20180040691 A KR20180040691 A KR 20180040691A KR 1020187007581 A KR1020187007581 A KR 1020187007581A KR 20187007581 A KR20187007581 A KR 20187007581A KR 20180040691 A KR20180040691 A KR 20180040691A
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bonding
bonding tool
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아키히로 이치노세
요시히토 야마다
Original Assignee
도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 리드선 들뜸을 확실히 해소하여 리드선을 기판 상에 고정밀도로 접합할 수 있는, 초음파 진동 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은, 맞닿음 선단부(4t)로부터 리드선(12) 상의 인가부(12p)에 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 처리를 실행하는 본딩 툴(4)과, 회전 동작이 가능한 1쌍의 압박 롤러(23, 33)를 갖는 1쌍의 압박 기구(20, 30)를 구비한다. 1쌍의 압박 기구(20, 30)는, 본딩 툴(4)에 의한 초음파 진동 처리의 실행 시에, 리드선(12) 상에 있어서의 인가부의 양측을 1쌍의 압박 롤러(23, 33)에 의하여 압박하는 압박 처리를 실행하고, 상기 초음파 진동 처리의 비실행 시에, 1쌍의 압박 롤러(23, 33)에 의한 회전 동작을 실행시켜, 리드선(12)을 압박하면서 리드선(12) 상을 이동하는, 이동 처리를 실행한다.

Description

초음파 진동 접합 장치
본 발명은, 가압식 초음파 진동 접합 장치에 관한 것이며, 예를 들어, 얇은 두께의 기판 상에, 도전성을 갖는 리드선을 초음파 진동 접합하는 경우에 적용되는, 초음파 진동 접합 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 와이어 하니스에 있어서의 중간 조인트 접합의 방법으로서, 가압식 초음파 진동 접합 기술이 채용되고 있다. 당해 초음파 진동 접합 기술에서는, 소정의 부재에 워크를 배치하고, 당해 워크에 대하여 압박하면서 초음파 진동을 인가한다. 당해 압박과 초음파 진동의 에너지에 의하여, 워크는 소정의 부재와 강력하게 접합된다.
또한, 반도체의 분야에 있어서도, 전자 부품을 실장할 때 가압식 초음파 진동 접합 기술이 채용되며, 이와 같은 기술로서, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 가압식 초음파 진동 접합 장치를 들 수 있다.
일본 특허 공개 제2011-9262호 공보
도 6 및 도 7은, 특허문헌 1에서 개시된 종래의 가압식 초음파 진동 접합 장치(200)의 문제점을 지적하는 설명도이다. 도 6은, 초음파 진동 처리 시에 있어서의 압박 부재(29 및 39)가 리드선(12)을 압박하고 있는 상태를, 도 7은, 초음파 진동 처리 후의 상태를 각각 도 1의 X축 방향에서 본 확대도이다. 도 6 및 도 7 각각에 있어서 XYZ 직교 좌표계를 나타내고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)에 의하여 압박력 P4로 압박하면서, 맞닿음 선단부(4t)로부터 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p)에 초음파 진동(X축 방향을 따른 진동)을 인가함으로써, 초음파 진동 처리를 실행하고 있다.
한편, 압박 부재(29 및 39)는, 도시하지 않은 실린더에 연결되어 있다. 압박 부재(29 및 39)는, 실린더로부터의 압박력(F29 및 F39)에 의하여, 도 1의 Z축 방향(-Z 방향)으로 이동하여, 기판 테이블(10)측에 압박을 인가한다. 즉, 압박 부재(29 및 39)는, 초음파 진동 처리의 실행 시에, 초음파 접합 포인트(12p)(인가부)의 양측에 존재하는, 리드선(12)의 가압부(W29 및 W39)를 압박력(F29 및 F39)으로 압박하는 압박 처리를 행한다. 이 압박 처리에 의하여 리드선(12)에 리드선 들뜸(휨)이 발생하는 현상을 억제하고 있다.
상술한 초음파 진동 접합 처리 시에 있어서 선형 리드선(12)을 평면으로 본 경우(상측 방향(+Z측)에서 본 경우), 당해 리드선(12)의 연장 설치 방향으로, 압박 부재(29)에 의한 가압부(W29)(Y 방향의 폭 10㎜ 정도), 간극(Δ29)(1㎜ 정도), 초음파 접합 포인트(12p)(맞닿음 선단부(4t)의 Y 방향의 폭), 간극(Δ39)(1㎜ 정도), 압박 부재(39)에 의한 가압부(W39)(Y 방향의 폭 10㎜)가 존재하게 된다. 즉, 리드선(12) 상에 있어서, 맞닿음 선단부(4t)의 단부로부터 양측의 압박 부재(29 및 39) 각각의 단부까지, 각각 1㎜ 정도의 간극 거리를 갖는 간극(Δ29 및 Δ39)이 반드시 발생한다. 또한, 초음파 접합 포인트(12p)의 간격을 비교적 넓게 설정한 경우, 서로 인접하는 한쪽 및 다른 쪽 초음파 접합 포인트(12p) 사이에 있어서 한쪽 가압부(W29(W39))와 다른 쪽 가압부(W39(W29)) 사이에도 간극(이하, 「접합 포인트 간 간극」이라고 약기)이 발생한다.
리드선(12) 상에 있어서, 상술한 간극 Δ29 및 Δ39가 형성되는 영역(리드선 간극 형성 영역), 그리고 접합 포인트 간 간극이 형성되는 영역(접합 포인트 간 형성 영역)에는, 압박 부재(29 및 39)에 의한 압박 처리도 본딩 툴(4)에 의한 접합 처리도 실행되지 않기 때문에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 리드선(12)의 리드선 간극 형성 영역(Δ29 및 Δ39)에 리드선 들뜸(12u)(휨)이 발생할 가능성이 있음과 함께, 상기 접합 포인트 간 형성 영역에 있어서도 휨이 발생할 가능성이 있다.
이와 같이, 초음파 진동 처리의 실행 시에, 압박 부재(29 및 39)에 의하여 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p)의 양 옆을 압박하는 형태의 종래 초음파 진동 접합 장치(200)에 있어서도, 압박 부재(29 및 39)와 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t) 사이의 리드선(12) 상에 상기 리드선 간극 형성 영역이 반드시 존재하기 때문에, 리드선 들뜸(12u)을 확실히 해소할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하여, 리드선 들뜸을 확실히 해소하여 리드선을 기판 상에 고정밀도로 접합할 수 있는, 초음파 진동 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 초음파 진동 접합 장치는, 기판을 적재하는 기판 테이블과, 상기 기판 상에, 도전성을 갖는 리드선을 배치한 상태에서, 상기 기판 테이블측에 소정의 압력을 가하면서, 맞닿음 선단부로부터 상기 리드선 상의 인가부에 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 처리를 실행하는 본딩 툴과, 회전 동작이 가능한 제1 및 제2 압박 롤러를 갖는 제1 및 제2 압박 기구를 구비하고, 상기 제1 및 제2 압박 기구는, 상기 본딩 툴에 의한 상기 초음파 진동 처리의 실행 시에, 상기 리드선 상에 있어서의 상기 인가부의 양측을 상기 제1 및 제2 압박 롤러에 의하여 압박하는 압박 처리를 실행하고, 상기 본딩 툴에 의한 상기 초음파 진동 처리의 비실행 시에, 상기 제1 및 제2 압박 롤러에 의한 회전 동작을 실행시켜, 상기 리드선을 압박하면서 상기 리드선 상을 이동하는, 이동 처리를 실행한다.
본 발명에 있어서의 초음파 진동 접합 장치는, 본딩 툴에 의한 초음파 진동 처리 시에, 제1 및 제2 압박 기구는 압박 처리를 실행하기 때문에, 초음파 진동 처리 시의 리드선이 휜다는, 리드선 들뜸을 억제할 수 있다. 그러나, 초음파 진동 처리 시에 있어서, 본딩 툴과 제1 및 제2 압박 롤러 사이에 간극이 발생하기 때문에, 리드선에 있어서의 당해 간극 아래의 리드선 틈 형성 영역에 휨이 발생하여 상기 리드선 들뜸이 발생할 가능성이 남는다.
그래서, 본원 발명의 초음파 진동 접합 장치는, 본딩 툴에 의한 초음파 진동 처리의 비실행 시에, 제1 및 제2 압박 기구는, 리드선을 압박하면서 리드선 상을 이동하는 이동 처리를 실행함으로써, 제1 및 제2 압박 롤러 중 적어도 한쪽 압박 롤러에 의하여 상기 리드선 간극 부분 상을 압박할 수 있어, 상기 리드선 들뜸을 확실히 해소하여 리드선을 기판 상에 고정밀도로 접합할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의하여, 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명에 있어서의 실시 형태인 가압식 초음파 진동 접합 장치의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2는 기판 테이블 상에 유리 기판이 배치되고, 유리 기판 상에 리드선이 접합된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치에 의한 초음파 진동 처리의 실행 시의 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치에 의한 초음파 진동 처리의 비실행 시의 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 종래의 초음파 진동 접합 장치의 문제점을 지적하는 설명도이다.
도 7은 종래의 초음파 진동 접합 장치의 문제점을 지적하는 설명도이다.
본 발명은, 얇은 두께의 기판 상에, 도전성을 갖는 리드선을 초음파 진동 접합하기 위한 가압식 초음파 진동 접합 장치에 관한 발명이다. 또한, 기판의 두께는, 예를 들어 2㎜ 이하 정도이다. 이하, 본 발명을, 그 실시 형태를 도시하는 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.
<실시 형태>
(전체 구성)
도 1은, 본 발명에 있어서의 실시 형태인 가압식 초음파 진동 접합 장치(100)의 전체 구성을 도시하는 설명도이다. 도 1은, 초음파 진동 접합 장치(100)를 비스듬히 상방에서 본 사시도이다. 또한, 도 1 및 이후에 도시하는 도면 2 내지 도 4에 XYZ 직교 좌표계를 나타내고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 초음파 진동 접합 장치(100)는, (전동)실린더(1), 맞닿음 선단부(4t)를 갖는 본딩 툴(4), 진동 혼부(6), 압박 기구(20, 30) 및 후술하는 기판 테이블(10)(도 1에서는 도시하지 않음)을 구비하고 있다.
실린더(1)는 본딩 툴(4)에 연결되어 있으며, 실린더(1)의 구동력(압박력)(F1)은, 본딩 툴(4)에 전달되어, 본딩 툴(4)의 구동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 실린더(1)는, 본딩 툴(4)을 Z축 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 또한, 실린더(1)는, 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)를 통하여 리드선(12)에 대하여 소정의 압력을 인가할 수 있다. 또한, 리드선(12)의 구성 재료로서, 예를 들어 알루미늄이 생각된다.
또한, 본딩 툴(4)은, 도시하지 않은 홀더에 의하여 지지되어 있으며, 당해 홀더 내부에 있어서 본딩 툴은 상하 방향으로 가이드되고 있다. 본딩 툴(4)에 있어서의 기판 테이블(10)측의 선단부에는 맞닿음 선단부(4t)가 배치되어 있다. 또한, 본딩 툴(4)에는, 진동 혼부(6)가 접속되어 있으며, 도시하지 않은 초음파 진동자에서 발생한 초음파 진동(UV)은, 진동 혼부(6)를 통하여 본딩 툴(4)에 전달된다.
또한, 맞닿음 선단부(4t)는, 본딩 툴(4)의 선단에 형성되며, 초음파 진동 접합 처리 시에, 워크(리드선(12))에 맞닿는 부분이다. 맞닿음 선단부(4t)에 있어서의 리드선(12)과의 맞닿음면에는, 예를 들어, 소정의 패턴의 제1 요철 형상이 형성되어 있고, 당해 제1 요철 형상의 면에는, 제1 요철 형상보다 더 작은 복수의 제2 요철 형상이 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치(100)는, 본딩 툴(4)에 연결된 실린더(1)의 양 측면(Y 방향측의 면)이 접합판(25 및 35)을 개재하여 압박 기구(20 및 30)(의 실린더(21 및 31))와 연결됨으로써, 본딩 툴(4)과 압박 기구(20 및 30)가 일체적으로 구성된다.
압박 기구(20)(제1 압박 기구)는 (전동)실린더(21), 압박 부재(22) 및 압박 롤러(23)에 의하여 구성되며, 압박 롤러(23)(제1 압박 롤러)는 압박 부재(22)의 회전축(22j)을 중심으로 한 회전 동작이 가능하다. 마찬가지로 하여, 압박 기구(30)(제2 압박 기구)는 (전동)실린더(31), 압박 부재(32) 및 압박 롤러(33)에 의하여 구성되며, 압박 롤러(33)(제2 압박 롤러)는 압박 부재(32)를 중심으로 한 회전 동작이 가능하다.
압박 부재(22 및 32)는 실린더(21 및 31)에 연결되어 있다. 이 때문에, 실린더(21)로부터의 구동력(압박력)(F22)은 압박 부재(22)를 통하여 압박 롤러(23)에 전달되어, 압박 롤러(23)를 Z축 방향(-Z 방향)으로 이동시킬 수 있다. 또한, 실린더(21)는, 압박 롤러(23)를 통하여 리드선(12)에 대하여 소정의 압력을 인가할 수 있다. 마찬가지로 하여, 실린더(31)로부터의 구동력(압박력)(F32)은 압박 부재(32)를 통하여 압박 롤러(33)에 전달되어, 압박 롤러(33)를 Z축 방향(-Z 방향)으로 이동시킬 수 있고, 또한 실린더(31)는, 압박 롤러(33)를 통하여 리드선(12)에 대하여 소정의 압력을 인가할 수 있다.
또한, 압박 롤러(23 및 33)는, 예를 들어, 고무 등의 탄성체로 구성되어 있으며, 압박 롤러(23 및 33)에 의한 리드선(12)의 압박에 의하여, 리드선(12)에 손상을 주는 것을 방지하고 있다.
또한, 본딩 툴(4)과 압박 기구(20 및 30) 등이 일체화되어 이루어지는 초음파 진동 접합 장치(100)에는 도시하지 않은 구동부가 연결되어 있으며, 초음파 진동 접합 장치(100)를 장치 조작 방향(DR100)을 따라 이동시키는 이동 처리를 실행할 수 있다.
(유리 기판)
도 2는, 기판 테이블(10) 상에 유리 기판(11)이 배치되고, 유리 기판(11) 상에 리드선(12)이 접합된 상태를 도시하는 사시도이다.
동 도면에 도시하는 바와 같이, 기판 테이블(10) 상에는, 표면에 태양 전지 박막(11g)이 형성된 유리 기판(11)이 설치되고, 유리 기판(11)의 태양 전지 박막(11g) 상에 리드선(12)이 설치된다. 또한, 도시는 생략하였지만, 기판 테이블(10) 상면에는, 적어도 하나 이상의 구멍이 천공되어 있으며, 당해 구멍을 통한 진공 흡착에 의하여, 유리 기판(11)은 기판 테이블(10)에 고정된다.
초음파 진동 처리의 실행 시에는, 유리 기판(11)(의 태양 전지 박막(11g) 상)에, 도전성을 갖는 리드선(12)이 배치된 상태로 된다. 이 상태에서, 실린더(1)로부터의 구동력(F1)에 의하여, 본딩 툴(4)은 기판 테이블(10)측을 향한 소정의 압력을 리드선(12)에 가하면서, 초음파 진동자에서 발생하고 진동 혼부(6)를 통하여 얻어지는 초음파 진동(UV)이, 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)로부터 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p) 상에 인가됨으로써, 리드선(12)을 유리 기판(11)에 접합하는 초음파 진동 처리가 실행된다.
(초음파 진동 접합 동작)
도 3 및 도 4는, 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치에 의한 초음파 진동 처리의 실행 시 및 비실행 시의 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 구체적으로는, 도 3은, 당해 압박 기구(20 및 30)에 의하여 리드선(12)을 압박하고 있는 압박 처리를 도시하고, 도 4는, 압박 기구(20 및 30)의 압박 롤러(23 및 33)의 회전 동작에 의한 이동 처리를 도시하고 있다. 도 3 및 도 4는 모두, 초음파 진동 접합 장치(100)를 가로 방향(X 방향측)에서 본 확대도이다. 또한, 도 3 및 도 4에 있어서 태양 전지 박막(11g)의 도시를 생략하였다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치(100)를 사용한, 가압식 초음파 진동 접합 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 기판 테이블(10) 상에 태양 전지 박막(11g)이 표면에 형성된 얇은 두께의 유리 기판(11)을 설치한다. 그리고, 기판 테이블(10)에 형성된 구멍(도시하지 않음)을 통한 진공 흡착에 의하여, 유리 기판(11)을 기판 테이블(10)에 고정시킨다.
다음으로, 도시를 생략한 릴에는, 도전성을 갖는 박막의 리드선(12)이 선회되어 있다. 당해 릴로부터 리드선(12)을 인출하고, 당해 인출한 리드선(12)을 유리 기판(11)(의 태양 전지 박막(11g)) 상의 소정의 부위에 배치한다.
다음으로, 실린더(21 및 31)의 압박력(F22 및 F32)에 의하여, 압박 기구(20 및 30)의 압박 롤러(23 및 33)가 리드선(12)에 대하여 압박(기판 테이블(10)측으로 압박)하는 압박 처리를 실행한다. 여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 압박 롤러(23 및 33)는, 가압식 초음파 진동 접합이 실시되는 초음파 접합 포인트(12p)를 사이에 두도록 리드선(12)을 압박한다. 즉, 압박 롤러(23 및 33)는, 리드선(12)에 있어서의 초음파 진동 UV의 인가부인 초음파 접합 포인트(12p)의 양 옆을, 기판 테이블(10)측에 압박한다.
그리고, 압박 롤러(23 및 33)에 의하여 리드선(12)을 압박하고 있는 상태에서, 실린더(1)의 구동력 F1에 의하여, 리드선(12)을 향하여 본딩 툴(4)을 하강시킨다. 또한, 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)가 리드선(12)에 맞닿으면, 실린더(1)의 구동력 F1에 의하여, 당해 리드선(12)에 대하여 기판 테이블(10)측에 소정의 압력을 가한다.
상술한 바와 같이, 압박 기구(20 및 30)의 압박 처리에 의하여 리드선(12)을 압박 롤러(23 및 33)에 의하여 압박하고, 본딩 툴(4)이 리드선(12)에 소정의 압력을 인가하고 있는 상태로 한 후, 초음파 진동자에 초음파 진동(UV)을 발생시킨다. 당해 발생한 초음파 진동(UV)은, 진동 혼부(6)를 통하여, 본딩 툴(4)에 전달된다. 그리고, 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)는, 소정의 진동수(예를 들어 20 내지 40㎑)·진폭(10㎛ 이하이며, 예를 들어 유리 기판(11)에 대한 손상 방지의 관점에서 4, 5㎛ 정도)의 초음파 진동(UV)을 행한다.
여기서, 초음파 진동(UV)의 진동 방향은, 예를 들어 Y축 방향에 평행인 방향(즉, 리드선(12)의 연장 설치 방향)이어도, X축에 평행인 방향(즉, 리드선(12)의 폭 보행)이어도 된다. 이와 같이, 본딩 툴(4)을 사용한 초음파 진동 처리를 행함으로써, 초음파 진동(UV)은 맞닿음 선단부(4t)를 통하여 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p)에 인가된다.
이와 같이, 리드선(12)을 압박 롤러(23 및 33)에 의하여 압박하면서, 리드선(12)에 대하여 본딩 툴(4)(맞닿음 선단부(4t))을 사용한 가압식 초음파 진동 처리동을 실행함으로써, 리드선(12)이 유리 기판(11)에 접합된다.
음파 진동 접합 시의 선형 리드선(12)을 평면으로 본 경우(상측 방향에서 본 경우), 도 3에 도시한 바와 같이, 리드선(12)의 연장 설치 방향(Y 방향)으로, 압박 기구(20)의 압박 롤러(23), 압박 롤러(23)와 맞닿음 선단부(4t) 사이의 간극(ΔS2)(1㎜ 정도), 초음파 진동 접합 시공부(맞닿음 선단부(4t)의 Y 방향의 폭), 맞닿음 선단부(4t)와 압박 롤러(33) 사이의 간극(ΔS3)(1㎜ 정도), 압박 기구(30)의 압박 롤러(33)가 존재하게 된다.
당해 압박 기구(20 및 30)의 압박 처리는, 압박 롤러(23 및 33)에 의한 리드선(12)에 대한 압력이 얇은 두께의 유리 기판(11)에 손상을 주지 않을 정도의 크기로 실행되며, 유리 기판(11)의 재질이나 두께에 따라 상이하지만, 예를 들어 10㎏ 정도의 압력으로 설정된다. 또한, 압박 기구(20 및 30)의 압박 롤러(23 및 33)는, 리드선(12)에만 맞닿으며, 압박 시에 유리 기판(11)(태양 전지 박막(11g))에는 접하는 일은 없다.
이와 같이, 압박 기구(20 및 30)의 압박 롤러(23 및 33)의 압박 처리에 의하여 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p)의 양 옆을 압박하면서, 본딩 툴(4)에 의한 리드선(12)의 초음파 접합 포인트(12p)에 있어서의 유리 기판(11)의 접합이 행해진다.
또한, 압박 롤러(23 및 33)에 의하여 리드선(12)을 가압함으로써, 유리 기판(11)을 기판 테이블(10)에 대하여 압박하게도 된다. 따라서, 기판 테이블(10)에 대한 유리 기판(11)의 고정이 보다 견고한 것으로 되어, 리드선(12)에 대한 가압식 초음파 진동 접합을 실시할 때, 유리 기판(11)이 기판 테이블(10)에 대하여 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 유리 기판(11)의 고정이 견고해지면, 리드선(12)만을 초음파 진동시킬 수 있다. 즉, 본딩 툴(4)에 의한 초음파 진동 에너지를, 유리 기판(11)과 리드선(12)의 접촉부에 있어서의 마찰 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다. 따라서, 초음파 진동에 의한 리드선(12)과 유리 기판(11)의 접합을, 보다 단시간에 보다 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.
그러나, 압박 롤러(23 및 33)와 초음파 접합 포인트(12p) 사이에는 간극(ΔS2 및 ΔS3)이 존재하기 때문에, 리드선(12)에 있어서, 이 간극(ΔS2 및 ΔS3)의 형성 영역(이하, 「리드선 간극 형성 영역」이라 칭함) 내에 있어서, 도 7에서 도시한 간극(Δ29 및 Δ39)과 마찬가지의 이유에서, 리드선(12)에 리드선 들뜸(휨)이 발생할 가능성이 남는다. 또한, 초음파 접합 포인트(12p)의 간격을 비교적 넓게 설정한 경우, 상기 접합 포인트 간 형성 영역 내에 있어서 리드선(12)에 리드선 들뜸이 발생할 가능성이 있다.
다음으로, 초음파 진동 접합 장치(100)는, 초음파 진동 처리의 비실행 시에 행하는 압박 기구(20 및 30)의 이동 처리를 실행한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실린더(1)로부터의 구동력 F1에 의하여, 본딩 툴(4)을 Z축 방향(+Z 방향)으로 이동시켜, 기판 테이블(10)측으로부터 들뜬 상태로 한다. 즉, 초음파 진동 접합 장치(100)는, 리드선(12)을 유리 기판(11)에 대하여 접합하는 초음파 진동 처리의 실행 후에는 실린더(1)의 구동력 F1에 의하여 본딩 툴(4)을 상측 방향으로 이동시켜, 리드선(12)과의 접촉 상태를 해방한다.
한편, 압박 기구(20 및 30)의 압박 롤러(23 및 33)에 의한 리드선(12)에 대한 압력은, 얇은 두께의 유리 기판(11)을 손상을 주지 않을 정도로, 또한 리드선(12) 상에서 회전축(22j 및 23j)를 중심으로 한 압박 롤러(23 및 33)에 의한 회전 동작(회전 방향 R23 및 R33)을 실행시켜, 리드선(12)을 압박하면서 본딩 툴(4)과 함께 리드선(12) 상을 압박 기구(20 및 30)의 이동이 가능한 상태로 설정된다.
상기 상태에서, 초음파 진동 접합 장치(100)에 연결된 도시하지 않은 구동부에 의하여, 초음파 진동 접합 장치(100)를 장치 조작 방향 DR100을 따라 이동시키는 이동 처리를 실행한다. 또한, 구동부를 설치하는 일 없이, 유리 기판(11)을 진공 흡착 고정하고 있는 기판 테이블(10)을 장치 조작 방향(DR100)을 따라 이동시킴으로써, 기판 테이블(10)과의 관계에 있어서 상대적으로 초음파 진동 접합 장치(100)에 의한 장치 조작 방향(DR100)을 따른 이동 처리를 실행하도록 해도 된다.
즉, 압박 롤러(23 및 33)에 의한 회전 동작에 의하여 장치 조작 방향(DR100)을 따라, 압박 롤러(23 및 33)가 리드선(12) 상을 이동하는 것에 의한, 초음파 진동 접합 장치(100)의 이동 처리를 실행한다. 그리고, 초음파 진동을 인가할 다음 초음파 접합 포인트(12p)의 상방에 본딩 툴(4)의 맞닿음 선단부(4t)가 위치하는 상태에서 이동 처리를 정지시킨다.
그 결과, 이동 처리 중에, 압박 롤러(23 및 33) 중 한쪽 압박 롤러가 반드시 상술한 리드선(12)의 상기 리드선 간극 형성 영역(ΔS2 및 ΔS3에 대응하는 영역) 상을 압박하면서 이동하기 때문에, 가령, 상술한 초음파 진동 처리의 실행 시에 리드선(12)의 상기 리드선 간극 형성 영역에 리드선 들뜸이 발생한 경우에도, 상기 한쪽 압박 롤러에 의한 압박에 의하여 상기 리드선 들뜸을 확실히 해소할 수 있다. 마찬가지로 하여, 접합 포인트 간 형성 영역에 리드 들뜸이 발생한 경우에도, 당해 리드 들뜸을 확실히 해소할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치(100)의 압박 기구(20 및 30)(제1 및 제2 압박 기구)는, 본딩 툴(4)에 의한 초음파 진동 처리의 실행 후에 있어서, 리드선(12)을 압박하면서 압박 롤러(23 및 33)가 리드선(12)(직전의 초음파 진동 처리의 실행 시에 있어서의 리드선 간극 형성 영역 리드선 간극 형성 영역을 포함함) 상을 이동하는 이동 처리를 실행하고 있다.
이 때문에, 초음파 진동 접합 장치(100)의 이동 처리 시에, 압박 롤러(23 및 33)(제1 및 제2 압박 롤러) 중 적어도 한쪽 압박 롤러에 의하여 상기 리드선 간극 형성 영역 및 상기 접합 포인트 간 형성 영역 상을 압박할 수 있다. 그 결과, 초음파 진동 접합 장치(100)의 이동 처리 시에, 리드선(12)에 발생하는 리드선 들뜸을 확실히 해소하여, 리드선(12)을 유리 기판(11) 상에 고정밀도로 접합할 수 있는 효과를 발휘한다.
(제어부)
도 5는, 초음파 진동 접합 장치(100)의 제어계를 모식적으로 도시하는 블록도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 초음파 진동 접합 장치(100)는 제어부(15)를 더 갖고 있으며, 제어부(15)에 있어서, 실린더(1, 21 및 31), 구동부(16) 및 초음파 진동자(17)의 구동을 제어하고 있다. 또한, 구동부(16)는 초음파 진동 접합 장치(100) 전체를 장치 조작 방향(DR100)으로 이동시키는 이동 처리를 실행하고, 초음파 진동자(17)는 진동 혼부(6)를 통하여 본딩 툴(4)에 초음파 진동(UV)을 부여하는 초음파 진동 처리를 실행한다.
제어부(15)는, 실린더(21 및 31)의 구동을 제어함으로써, 압박 롤러(23 및 33)의 압박력(F22 및 F23)을 가변으로 제어할 수 있음과 함께, 구동부(16)를 제어함으로써 초음파 진동 접합 장치(100)의 장치 조작 방향(DR100)을 따른 이동 처리를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(15)는, 실린더(1)를 구동 제어하여 본딩 툴(4)로의 Z축 방향을 따른 구동력(F1)을 제어하고, 초음파 진동자(17)를 제어하여 본딩 툴(4)의 초음파 진동 처리를 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(15)는, 예를 들어, 유저로부터의 지시에 따라, 본딩 툴(4)에 의한 초음파 진동 접합 처리의 조건(진동수, 진폭, 가압력)을 가변으로 제어할 수 있다.
한편, 유리 기판(11)의 재질 및 두께, 태양 전지 박막(11g) 재질 및 두께, 그리고 초음파 진동 접합 처리의 조건에 따라, 압박 기구(20 및 30)에 의한 유리 기판(11)에 대한 압박력을 변화시킬 필요가 있다. 그래서, 제어부(15)는, 유저로부터의 지시에 따라, 실린더(21 및 31)를 통한 압박 기구(20 및 30)에 의한 압박력(F23 및 F33)을 가변으로 제어한다. 구체적으로는, 제어부(15)에, 각 정보(유리 기판(11) 자체 및 태양 전지 박막(11g)를 구성하는 각 막의 재질 및 두께, 그리고 초음파 진동 접합 처리의 조건 등)가 입력된 경우에, 미리 설정되어 있는 정보 테이블과 상기 각 정보로부터 결정되는 압박력에 의하여, 압박 기구(20 및 30)의 압박력(F23 및 F33)을 제어할 수 있다. 여기서, 당해 정보 테이블에는, 상기 각 정보에 대하여 일의적으로 압박력이 규정되어 있다.
상술한 바와 같이, 제어부(15)의 제어에 의하여 압박 기구(20 및 30)의 실린더(21 및 31)를 구동함으로써, 초음파 진동 처리의 실행 시 및 실행 후 각각에 있어서, 초음파 진동 접합 처리의 조건에 따라, 압박 롤러(23 및 33)의 압박력(F22 및 F23)을 적절히 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어부(15)에 의한 제어에 의하여, 압박 기구(20 및 30)에 의한 압박력(F23 및 F33), 그리고 본딩 툴(4)에 의한 초음파 진동 접합 처리의 조건 등을 가변으로 제어한다. 따라서, 유리 기판(11) 및 태양 전지 박막(11g)의 두께·소재 등에 따라, 압박 기구(20 및 30)에 의한 압박력(F23 및 F33), 구동부(16)의 구동 내용, 그리고 본딩 툴(4)(실린더(1), 초음파 진동자(17))에 의한 초음파 진동 접합 처리의 조건을, 적절히 변경할 수 있다.
그 결과, 본 실시 형태의 초음파 진동 접합 장치(100)는, 유리 기판(11)(태양 전지 박막(11g)을 포함함)에 영향을 주는 일 없이, 리드선(12)에 있어서의 상기 리드선 들뜸의 발생 가능성을 확실히 해소하면서, 리드선(12)을 유리 기판(11) 상에 접합하도록, 압박력(F2 및 F33), 구동부(16)의 구동 내용, 그리고 초음파 진동 접합 처리의 조건을, 적절히 변경할 수 있다.
또한, 상기 효과는, 제어부(15)에 의하여 적어도 압박 기구(20 및 30)에 의한 압박력(F23 및 F33)을 제어함으로써 얻을 수 있다.
(그 외)
상술한 실시 형태에서는, 리드선(12)이 형성되는 기판으로서 유리 기판(11)을 나타냈지만, 유리 기판(11) 대신, 세라믹, 실리콘, 에폭시 등의 얇은 두께의 부재로 기판을 구성해도 된다. 또한, 도전성을 갖는 리드선(12)의 구성 재료로서 알루미늄을 나타냈지만, 다른 도전성을 갖는 재료를 구성 재료로서 채용해도 된다.
또한, 초음파 진동 접합 장치(100)는, 본딩 툴(4)과 압박 기구(20 및 30)가 일체적으로 형성된 구성을 나타냈지만, 본딩 툴(4)과 압박 기구(20 및 30)를 서로 분리하여 초음파 진동 접합 장치를 구성해도 된다. 이 경우, 본딩 툴(4)과 압박 기구(20 및 30)는 서로 독립적으로 이동 처리를 행하게 된다. 또한, 실린더(1, 21 및 31)로서는 전동 실린더를 나타냈지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상술한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석된다.
1, 21, 31: 실린더
4: 본딩 툴
4t: 맞닿음 선단부
6: 진동 혼부
10: 기판 테이블
11: 유리 기판
12: 리드선
15: 제어부
16: 구동부
17: 초음파 진동자
20, 30: 압박 기구
23, 33: 압박 롤러

Claims (2)

  1. 기판(11)을 적재하는 기판 테이블(10)과,
    상기 기판 상에, 도전성을 갖는 리드선(12)을 배치한 상태에서, 상기 기판 테이블측에 소정의 압력을 가하면서, 맞닿음 선단부(4t)로부터 상기 리드선 상의 인가부(12p)에 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동 처리를 실행하는 본딩 툴(4)과,
    회전 동작이 가능한 제1 및 제2 압박 롤러(23, 33)를 갖는 제1 및 제2 압박 기구(20, 30)를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 압박 기구는,
    상기 본딩 툴에 의한 상기 초음파 진동 처리의 실행 시에, 상기 리드선 상에 있어서의 상기 인가부의 양측을 상기 제1 및 제2 압박 롤러에 의하여 압박하는 압박 처리를 실행하고,
    상기 본딩 툴에 의한 상기 초음파 진동 처리의 비실행 시에, 상기 제1 및 제2 압박 롤러에 의한 회전 동작을 실행시켜, 상기 리드선을 압박하면서 상기 리드선 상을 이동하는, 이동 처리를 실행하는,
    초음파 진동 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 압박 기구를 제어하는 제어부(15)를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 압박 롤러에 의한 압박력을 가변으로 제어하는 것을 특징으로 하는,
    초음파 진동 접합 장치.
KR1020187007581A 2015-09-29 2015-09-29 초음파 진동 접합 장치 Active KR102100067B1 (ko)

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