特許 7561337 接合ツール、接合装置、及び、接合体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】接合ツール、接合装置、及び、接合体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/10 20060101AFI20240927BHJP

   H01L 21/607 20060101ALI20240927BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20240927BHJP

   H05K 3/32 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B23K20/10

H01L21/607 C

H01L21/60 311T

H05K3/32 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021040661

(22)【出願日】2021-03-12

(65)【公開番号】P2022140027

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】常政 慧

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１６１３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４７５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０１５１９９２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１２９１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３５８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１７７６００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２０／１０

Ｈ０１Ｌ ２１／６０７

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０５Ｋ ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被接合物と接合対象物とを接合するための接合ツールであって、
ホーンと、
前記ホーンの一端側に設けられ、前記ホーンに超音波振動を付与する超音波振動子と、
前記ホーンの前記一端側と、前記一端側とは反対側の他端側との間に設けられ、前記接合対象物を保持するノズル部と、
前記ノズル部を加熱するヒータ部と、
前記ノズル部と前記超音波振動子との間に設けられ、流体が流通される冷却部と、を備え、
前記冷却部は、
前記冷却部の端面に設けられ、前記流体を導入するための第１導入口及び第２導入口と、
第１スリット溝、及び、前記第２導入口に対して前記第１スリット溝より遠い位置に設けられる第２スリット溝を含む、長尺なスリット溝が前記ホーンの短手方向に複数並んで配置されたスリット溝列と、
前記第１導入口から延びて形成され、前記スリット溝列が有する複数の前記スリット溝のそれぞれに連通する第１スリット溝連通部と、
前記第２導入口から延びて形成され、前記スリット溝列が有する前記第１スリット溝を含む１以上の前記スリット溝のそれぞれと連通し、かつ、前記第２スリット溝とは連通しない第２スリット溝連通部と、を有する、
接合ツール。

【請求項2】

前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部は、複数の前記スリット溝の溝深さ方向に並んで設けられる、
請求項１に記載の接合ツール。

【請求項3】

前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部は、前記ホーンの長手方向に並んで設けられる、
請求項１に記載の接合ツール。

【請求項4】

複数の前記スリット溝のそれぞれは、前記ホーンの前記一端側と前記ホーンの前記反対側とに長尺な開口を有し、
前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部は、複数の前記スリット溝の前記開口の長手方向の中央より前記超音波振動子に近い位置に設けられる、
請求項１～３のいずれか１項に記載の接合ツール。

【請求項5】

前記第２スリット溝は、複数の前記スリット溝のうち前記第２導入口から最も遠い位置に設けられている、
請求項１～４のいずれか１項に記載の接合ツール。

【請求項6】

前記第１導入口及び前記第２導入口は、前記冷却部における同一の端面に設けられる、
請求項１～５のいずれか１項に記載の接合ツール。

【請求項7】

前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部は、前記開口の短手方向において前記冷却部を貫通していない、
請求項４に記載の接合ツール。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の接合ツールと、
保持部と、
前記接合ツールを昇降させることで、前記保持部に保持された前記被接合物と、前記接合ツールに保持された前記接合対象物とを前記接合ツールに接合させる昇降機構と、を備える、
接合装置。

【請求項9】

請求項８に記載の接合装置を用いて、前記接合対象物に超音波振動を付与し、且つ、前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部のそれぞれに前記流体が流通された状態で前記接合対象物を加熱しながら、前記被接合物に前記接合対象物を超音波接合することで接合体を製造する、
接合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被接合物と接合対象物とを接合するための接合ツール、当該接合ツールを備える接合装置、及び、当該接合装置を用いた接合体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、超音波振動等を用いて基板等の被接合物に電子部品等の接合対象物を接合する接合装置は、接合対象物を被接合物に接合するためのボンディングツール（接合ツール）を備える（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示されているボンディングツールは、超音波振動子と、当該超音波振動子からの超音波振動を伝達するホーンと、当該ホーンに設けられ、電子部品を保持する接合作用部（ノズル部）と、当該接合作用部を加熱するヒータと、を備える。

【0004】

これによれば、ボンディングツールによって電子部品を加熱しながら基板等に超音波接合できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５２８１５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

超音波振動子は、熱による影響を受けて劣化しやすい。そのため、特許文献１に開示されているボンディングツールが備えるホーンには、ヒータから超音波振動子への熱による影響を抑制するために、冷却部が設けられている。当該冷却部には、空気等の流体が流通するスリット形状の通気孔が複数設けられている。全ての通気孔は、縦穴を介して通気孔に空気を流通するための通気口と連通する構成になっている。

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されているボンディングツールでは、所望の冷却性能を得られないことがある。そのため、冷却性能のさらなる向上が望まれることがある。

【0008】

そこで、本開示は、冷却性能が向上した接合ツール、接合装置、及び、接合体の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様に係る接合ツールは、被接合物と接合対象物とを接合するための接合ツールであって、ホーンと、前記ホーンの一端側に設けられ、前記ホーンに超音波振動を付与する超音波振動子と、前記ホーンの前記一端側と、前記一端側とは反対側の他端側との間に設けられ、前記接合対象物を保持するノズル部と、前記ノズル部を加熱するヒータ部と、前記ノズル部と前記超音波振動子との間に設けられ、流体が流通される冷却部と、を備え、前記冷却部は、前記冷却部の端面に設けられ、前記流体を導入するための第１導入口及び第２導入口と、第１スリット溝、及び、前記第２導入口に対して前記第１スリット溝より遠い位置に設けられる第２スリット溝を含む、長尺なスリット溝が前記ホーンの短手方向に複数並んで配置されたスリット溝列と、前記第１導入口から延びて形成され、前記スリット溝列が有する複数の前記スリット溝のそれぞれに連通する第１スリット溝連通部と、前記第２導入口から延びて形成され、前記スリット溝列が有する前記第１スリット溝を含む１以上の前記スリット溝のそれぞれと連通し、かつ、前記第２スリット溝とは連通しない第２スリット溝連通部と、を有する。

【0010】

また、本開示の一態様に係る接合装置は、上記の接合ツールと、保持部と、前記接合ツールを昇降させることで、前記保持部に保持された前記被接合物と、前記接合ツールに保持された前記接合対象物とを前記接合ツールに接合させる昇降機構と、を備える。

【0011】

また、本開示の一態様に係る接合体の製造方法は、上記の接合装置を用いて、前記接合対象物に超音波振動を付与し、且つ、前記第１スリット溝連通部及び前記第２スリット溝連通部のそれぞれに前記流体が流通された状態で前記接合対象物を加熱しながら、前記被接合物に前記接合対象物を超音波接合することで接合体を製造する。

【0012】

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、冷却性能が向上した接合ツール等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施の形態に係る接合装置を示す概略側面図である。

【図2】図２は、実施の形態に係る接合ツールを示す概略斜視図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における、実施の形態に係る接合ツールの一例を示す断面図である。

【図4】図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線における、実施の形態に係る冷却部の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における、実施の形態に係る接合ツールの他の一例を示す断面図である。

【図6】図６は、図２のＩＶ－ＩＶ線における、実施の形態に係る接合ツールのさらに他の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、各接合ツールにおける表面温度の解析結果を示す図である。

【図8】図８は、比較モデルの接合ツールにおける各スリット溝の温度の解析結果を示す図である。

【図9】図９は、第１モデルの接合ツールにおける各スリット溝の温度の解析結果を示す図である。

【図10】図１０は、第２モデルの接合ツールにおける各スリット溝の温度の解析結果を示す図である。

【図11】図１１は、実施の形態に係る接合装置による接合体の製造方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示の実施の形態等の説明に先立ち、本開示に至った経緯について説明する。

【0016】

上記の「発明が解決しようとする課題」で説明したように、特許文献１に開示されているボンディングツール（接合ツール）では、所望の冷却性能が得られない場合がある。例えば、通気口近傍の通気孔よりも通気口から離れた位置に設けられた通気孔に多くの流体が流通し、各通気孔に均等に流体が分配されないので、通気口から離れた通気孔では所望の冷却性能が得られない場合がある。

【0017】

また、近年、大型の電子部品等を基板等に接合するためにボンディングツールを用いることが検討されている。そこで、大型の電子部品等に対応したボンディングツールの開発が行われているが、従来と同じ接合エネルギーでは接合力不足となることが懸念されている。従って、実装時の加熱温度の上限の引上げが必要となるが、超音波振動子の耐熱温度が制約条件となり、今まで以上の冷却性能をもたせないと加熱温度の上限の引上げを実現できない課題がある。

【0018】

特許文献１のボンディングツールのように、通気口から離れた通気孔において所望の冷却性能が得られない場合、大型の電子部品等に対応したボンディングツールの実現が困難である。そのため、大型の電子部品等に対応したボンディングツールを実現する観点からも、冷却性能が向上したボンディングツールの実現が望まれている。

【0019】

そこで、本願発明者は、冷却性能を向上することが可能な接合ツール等について鋭意検討を行い、以下に示す接合ツール等を創案した。

【0020】

以下では、本開示の実施の形態に係る接合装置等について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0021】

また、各図は、模式図であり、縮尺、寸法等必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

【0022】

また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。また、以下の実施の形態では、Ｚ軸プラス方向を上方とし、Ｚ軸マイナス方向を下方として記載する場合がある。

【0023】

また、本明細書において、同じなどの要素間の関係性を示す用語、および、長尺形状、矩形状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値、および、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

【0024】

（実施の形態）
［１．接合装置の構成］
まず、本実施の形態に係る接合装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る接合装置２００を示す概略側面図である。

【0025】

接合装置２００は、ディスプレイパネル等を生産するための部品実装システムであり、接合対象物３１０に超音波振動を付与し、且つ、接合対象物３１０を加熱しながら、被接合物３２０に接合対象物３１０を接合することで接合体３００を製造する装置である。具体的には、接合装置２００は、超音波振動する接合ツール１００を備え、接合ツール１００が有するノズル部１３０を超音波振動子１２０によって超音波振動させながら、ノズル部１３０が保持している接合対象物３１０を被接合物３２０の被接合面３２１（具体的には、上面）に実装することで接合体３００を製造する。

【0026】

接合対象物３１０としては、例えば、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）等のフレキシブル基板が例示される。

【0027】

被接合物３２０としては、例えば、ディスプレイパネル等の基板が例示される。

【0028】

接合体３００としては、例えば、電子部品が実装されたディスプレイパネルが例示される。

【0029】

なお、接合対象物３１０、被接合物３２０、及び、接合体３００は、上記の例に限定されない。

【0030】

接合装置２００は、昇降機構１０と、昇降部材２０と、保持部３０と、位置決めテーブル４０と、真空吸引源５０と、吸引管路５１と、振動子駆動部６０と、流体供給源７０と、コンピュータ８０と、接合ツール１００と、を備える。接合ツール１００は、ホーン１１０と、超音波振動子１２０と、ノズル部１３０と、ヒータ部１４０と、を備える。ホーン１１０は、冷却部１５０を備える。

【0031】

昇降機構１０は、接合ツール１００を昇降させる装置である。具体的には、昇降機構１０は、上下方向（本実施の形態では、Ｚ軸方向）に可動な装置であり、下方に接合ツール１００が取り付けられた昇降部材２０が接続されており、昇降部材２０を上下に移動させることで、接合ツール１００を上下させる。昇降機構１０は、接合ツール１００を昇降させることで、保持部３０に保持された被接合物３２０と、接合ツール１００に保持された接合対象物３１０とを接合ツール１００に接合させる。昇降機構１０は、例えば、シリンダである。

【0032】

昇降部材２０は、昇降機構１０及び接合ツール１００と接続された接続部材である。昇降部材２０は、例えば、下方に延びた４つの延出部２１を有し、４つの延出部２１で接合ツール１００と接続されている。

【0033】

保持部３０は、被接合物３２０が載置される台である。保持部３０は、例えば、図示しない真空吸引するための吸引口を有し、当該吸引口を介して被接合物３２０を真空吸引することで保持する。

【0034】

位置決めテーブル４０は、保持部３０が載置される台である。位置決めテーブル４０は、移動可能に構成されており、移動することで上面に位置する保持部３０を移動させる。位置決めテーブル４０は、例えば、多段型の移動テーブルであり、保持部３０に保持させた被接合物３２０を水平面内（本実施の形態では、ＸＹ平面内）及び上下方向に移動させる。位置決めテーブル４０の上方には、位置決めテーブル４０に固定された保持部３０、接合ツール１００、接合ツール１００と接続された昇降部材２０、及び、昇降部材２０が接続された昇降機構１０がこの順で位置する。

【0035】

真空吸引源５０は、空気を真空吸引する装置である。真空吸引源５０には、吸引管路５１が接続されている。

【0036】

吸引管路５１は、真空吸引源５０とノズル部１３０とを接続する管である。吸引管路５１は、例えば、ホーン１１０の内部を経由してノズル部１３０と接続されている。真空吸引源５０は、吸引管路５１内の空気を真空吸引することで、ノズル部１３０に接合対象物３１０を真空吸着させる。

【0037】

振動子駆動部６０は、超音波振動子１２０を振動させるための電源部である。例えば、振動子駆動部６０は、超音波振動子１２０と電気的に接続された電源回路であり、図示しない外部電源等からの電力を変換して超音波振動子１２０に供給することで超音波振動子１２０を振動させる。

【0038】

流体供給源７０は、ホーン１１０が備える冷却部１５０に冷却するための流体を供給する装置である。流体は、冷却部１５０を冷却することができればよく、液体、気体等、特に限定されない。本実施の形態では、流体は、空気（より具体的には、圧縮空気）であり、流体供給源７０は、空気を冷却部１５０に供給するためのガス供給源である。冷却部１５０には、流体供給源７０からの流体が流通される。

【0039】

流体供給源７０は、例えば、後述する第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０（例えば、図４を参照）のそれぞれに同一の流体を供給する。例えば、流体供給源７０は、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに圧縮空気を供給する。また、流体供給源７０は、例えば、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに同一の流量の流体を供給してもよいし、互いに異なる流量の流体を供給してもよい。

【0040】

コンピュータ８０は、接合装置２００の動作を制御するための制御装置（コンピュータ）である。コンピュータ８０は、昇降機構１０、位置決めテーブル４０、真空吸引源５０、振動子駆動部６０、流体供給源７０、及び、接合ツール１００と、無線通信可能に、又は、制御線等により有線通信可能に接続されており、各装置を制御する。コンピュータ８０は、各装置と通信するための通信インターフェース、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、信号の送受信をするための入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサ等で実現される。

【0041】

コンピュータ８０は、接合対象物３１０を被接合物３２０の被接合面３２１に接合する場合、保持部３０に被接合物３２０を保持させ、位置決めテーブル４０を制御することで接合対象物３１０を保持したノズル部１３０の下方に被接合面３２１を位置させる。被接合面３２１のうち接合対象物３１０が接合される箇所には、予め半田が塗布されている。

【0042】

コンピュータ８０は、位置決めテーブル４０を制御することで接合対象物３１０の下方に被接合面３２１を位置させた後に、昇降機構１０を制御することで昇降部材２０（つまり、接合ツール１００）を下降させ、接合対象物３１０を被接合面３２１に押し付ける。

【0043】

また、コンピュータ８０は、振動子駆動部６０、流体供給源７０、及び、ヒータ部１４０を制御することで、ヒータ部１４０によってノズル部１３０を加熱しつつ、且つ、流体供給源７０からの圧縮空気によって冷却部１５０を冷却させて超音波振動子１２０にヒータ部１４０からの熱が伝わらないようにしながら、超音波振動子１２０を作動させてホーン１１０に超音波振動子１２０からの超音波振動を付与する。これにより、ノズル部１３０は、加熱された状態で、接合対象物３１０を吸着したままホーン１１０の長手方向に振動する。したがって、接合対象物３１０には、ノズル部１３０から熱が伝えられた状態で、被接合面３２１への押付け力と超音波振動とが同時に作用する。そのため、接合対象物３１０は、半田によって被接合面３２１に効率よく接合される。

【0044】

［２．接合ツールの構成］
続いて、接合ツール１００の構成について、図２～図６を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態に係る接合ツール１００は、冷却部１５０に形成された複数のスリット溝１６０に流体を導入するためのスリット溝連通部の数及び長さ又は形状に特徴を有する。

【0045】

図２は、本実施の形態に係る接合ツール１００を示す概略斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における、本実施の形態に係る接合ツール１００の一例を示す断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線における、本実施の形態に係る冷却部１５０の一例を示す断面図である。なお、図２は、接合ツール１００が昇降部材２０に取り付けられている状態を示している。また、図３～図６は、接合ツール１００の断面を示しており、昇降部材２０等の図示を省略している。

【0046】

接合ツール１００は、被接合物３２０と接合対象物３１０とを接合するための接合ツールである。具体的には、接合ツールは、被接合物３２０に接合対象物３１０を超音波接合するための接合ツールである。接合ツール１００は、ホーン１１０と、超音波振動子１２０と、ノズル部１３０と、ヒータ部１４０と、冷却部１５０とを備える。

【0047】

ホーン１１０は、超音波振動子１２０で発生された超音波振動をノズル部１３０に伝達するための超音波ホーンである。ホーン１１０は、長尺形状（言い換えると、棒状）である。本実施の形態では、ホーン１１０は、Ｘ軸方向に延在している。

【0048】

ホーン１１０は、例えば、金属等の弾性を有する材料から構成されている。ホーン１１０は、昇降部材２０に連結されており、水平方向に延びた姿勢が維持されている。

【0049】

ホーン１１０の長手方向（本実施の形態では、Ｘ軸方向）の中間部には、ホーン１１０の両側面から側方に張り出した４つの連結部１１３が設けられている。４つの連結部１１３のそれぞれには、上下方向に貫通したボルト孔が設けられている。当該ボルト孔には、下方から連結ボルト（不図示）が挿入される。当該連結ボルトは、昇降部材２０の延出部２１の下面に開口した螺子穴に螺入される。これにより、ホーン１１０は、昇降部材２０に取り付けられている。

【0050】

ホーン１１０の両端部は、それぞれ自由端である。超音波振動子１２０は、ホーン１１０の２つの自由端のうちの一端側（本実施の形態では、Ｘ軸プラス方向側に位置する端部側）に取り付けられており、ヒータ部１４０は、超音波振動子１２０とは反対側の他端側（本実施の形態では、Ｘ軸マイナス方向側に位置する端部側）に取り付けられている。言い換えると、一端側は、ホーン１１０の長手方向における超音波振動子１２０が配置される側であり、他端側は、ホーン１１０の長手方向におけるヒータ部１４０が配置される側である。ノズル部１３０は、ホーン１１０の一端側と、一端側とは反対側の他端側との間に設けられる。例えば、ノズル部１３０は、ホーン１１０の長手方向における中央部に配置されている。ノズル部１３０と超音波振動子１２０との間に位置するホーン１１０の一部には、冷却部１５０が設けられている。

【0051】

冷却部１５０は、ホーン１１０に設けられ、ヒータ部１４０からの熱が超音波振動子１２０に伝達することを抑制するための冷却機構である。冷却部１５０は、複数のスリット溝１６０を有する。

【0052】

スリット溝１６０には、流体供給源７０からの圧縮空気等の流体が供給される。これにより、冷却部１５０は、スリット溝１６０に流体が流入されることで冷却される。スリット溝１６０は、ヒータ部１４０からの熱が超音波振動子１２０に伝達することを抑制するための冷却溝である。

【0053】

複数のスリット溝１６０は、ホーン１１０の冷却部１５０に形成された長尺なスリット形状の溝である。複数のスリット溝１６０のそれぞれは、いずれもＹ軸方向に冷却部１５０を貫通する貫通孔である。複数のスリット溝１６０のそれぞれは、複数のスリット溝１６０のそれぞれの溝深さ方向（本実施の形態では、Ｙ軸方向）に冷却部１５０を貫通している。

【0054】

複数のスリット溝１６０は、ホーン１１０の短手方向（本実施の形態では、Ｚ軸方向）に複数並んで設けられたスリット溝列である。複数のスリット溝１６０は、開口１６１の短手方向（本実施の形態では、Ｚ軸方向）に並んで設けられるとも言える。例えば、本実施の形態では、複数のスリット溝１６０は、ホーン１１０の長手方向と直交する方向（本実施の形態では、Ｚ軸方向）に並んで配置されている。

【0055】

複数のスリット溝１６０のそれぞれは、長尺な開口１６１を有するスリット形状の溝である。複数のスリット溝１６０のそれぞれは、ホーン１１０の一端側とホーン１１０の反対側とに長尺な開口１６１を有するとも言える。本実施の形態では、開口１６１は、いずれもホーン１１０の長手方向（Ｘ軸方向）に長尺な矩形状である。つまり、本実施の形態では、開口１６１の短手方向は、いずれもＺ軸方向である。開口１６１の短手方向（スリット幅方向とも記載する）は、昇降機構１０の動作（昇降）方向（Ｚ軸方向）に平行な方向である。また、本実施の形態では、スリット幅方向は、ノズル部１３０とホーン１１０との並び方向（Ｚ軸方向）に平行な方向でもある。

【0056】

複数のスリット溝１６０は、第１スリット溝１６２、及び、第２導入口１８１に対して第１スリット溝１６２より遠い位置に設けられる第２スリット溝１６３を含む。本実施の形態では、第１スリット溝１６２は、Ｚ軸プラス側から２つめのスリット溝１６０であるがこれに限定されず、第２導入口１８１から最も遠い位置に設けられているスリット溝１６０以外のスリット溝１６０であればよい。また、本実施の形態では、第２スリット溝１６３は、複数のスリット溝１６０のうち第２導入口１８１から最も遠い位置に設けられているがこれに限定されない。なお、本実施の形態では、５つのスリット溝１６０が形成されている例について図示しているが、スリット溝１６０の数は２以上であれば特に限定されない。

【0057】

また、図３及び図４に示すように、ホーン１１０（より具体的には、冷却部１５０）は、第１スリット溝連通部１７０、第１導入口１７１、第２スリット溝連通部１８０及び第２導入口１８１を有する。

【0058】

第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、流体供給源７０からの流体を冷却部１５０に流通させるために冷却部１５０内に設けられる孔である。第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向（本実施の形態では、Ｙ軸方向）に並んで設けられる。第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向に一直線上に設けられる。

【0059】

第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、Ｚ軸方向に沿って直線状に設けられる。第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、Ｚ軸方向に沿った直線状の形状を有するとも言える。第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、互いに平行に設けられる。また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、開口１６１の短手方向においてホーン１１０（より具体的には、冷却部１５０）を貫通していない。

【0060】

第１スリット溝連通部１７０は、第１導入口１７１と、第１スリット溝１６２及び第２スリット溝１６３を含む複数のスリット溝１６０のそれぞれとを連通する孔である。第１スリット溝連通部１７０は、開口１６１の短手方向（Ｚ軸方向）に延在している。第１スリット溝連通部１７０は、第１導入口１７１から延びて形成され、複数のスリット溝１６０のそれぞれに連通する。

【0061】

また、第１スリット溝連通部１７０は、複数のスリット溝１６０のうち第１導入口１７１から最も離れたスリット溝１６０（本実施の形態では、最もＺ軸マイナス方向側に位置する第２スリット溝１６３）まで到達している。また、第１スリット溝連通部１７０は、例えば、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）が一定な孔である。第１スリット溝連通部１７０の断面視形状は、例えば、矩形状である。内径は、例えば、図４におけるＹ軸方向の長さである。

【0062】

このような第１スリット溝連通部１７０は、複数のスリット溝１６０のそれぞれに流体供給源７０からの流体を供給可能である。

【0063】

第１導入口１７１は、第１スリット溝連通部１７０を介して複数のスリット溝１６０のそれぞれと連通し、複数のスリット溝１６０のそれぞれに流体供給源７０から供給された流体を導入するための開口である。第１導入口１７１は、冷却部１５０における開口１６１の短手方向の端面１５１（本実施の形態では、Ｚ軸マイナス方向側の端面１５１）に設けられている。第１導入口１７１は、例えば、開口１６１よりも開口が大きい。

【0064】

第２スリット溝連通部１８０は、第２導入口１８１と、第１スリット溝１６２及び第２スリット溝１６３のうち第１スリット溝１６２を含む１以上のスリット溝１６０のそれぞれとを連通する孔である。第２スリット溝連通部１８０は、開口１６１の短手方向に延在している。第２スリット溝連通部１８０は、例えば、第２導入口１８１から延びて形成され、複数のスリット溝１６０が有する第１スリット溝１６２を含む１以上のスリット溝１６０のそれぞれを連通し、かつ、第２スリット溝１６３とは連通していない。第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０のうち第２導入口１８１から最も離れたスリット溝１６０（本実施の形態では、最もＺ軸マイナス方向側に位置する第２スリット溝１６３）まで到達していないとも言える。

【0065】

第２スリット溝連通部１８０は、Ｚ軸方向の長さ（孔の深さ）が第１スリット溝連通部１７０より短いとも言える。第２スリット溝連通部１８０が連通するスリット溝１６０の数は、第１スリット溝連通部１７０が連通するスリット溝１６０の数より少ない。

【0066】

また、第２スリット溝連通部１８０は、例えば、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）がＺ軸方向に沿って一定な孔である。第２スリット溝連通部１８０の断面視形状は、例えば、矩形状である。

【0067】

このような第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０のうち、第２導入口１８１と第１スリット溝１６２との間に設けられるスリット溝１６０（本実施の形態では、第１スリット溝１６２を含む、Ｚ軸プラス側の２つのスリット溝１６０）のそれぞれに流体供給源７０からの流体を供給可能である。言い換えると、第２スリット溝連通部１８０は、第２スリット溝１６３には流体供給源７０からの流体を供給不可能である。第２スリット溝連通部１８０は、第１スリット溝１６２より第２スリット溝１６３側のスリット溝１６０（本実施の形態では、第２スリット溝１６３を含む、Ｚ軸マイナス側の３つのスリット溝１６０）には流体供給源７０からの流体を供給不可能である。

【0068】

第２導入口１８１は、第２スリット溝連通部１８０を介して複数のスリット溝１６０のうち第２導入口１８１から第１スリット溝１６２までのそれぞれと連通し、当該それぞれに流体供給源７０から供給された流体を導入するための開口である。第２導入口１８１は、冷却部１５０における開口１６１の短手方向の端面１５１（本実施の形態では、Ｚ軸マイナス方向側の端面１５１）に設けられている。第２導入口１８１は、例えば、開口１６１よりも開口が大きい。第２導入口１８１は、例えば、第１導入口１７１と大きさが同じであるが、互いに異なっていてもよい。第２導入口１８１は、第２スリット溝連通部１８０を介して複数のスリット溝１６０のうち第２導入口１８１から第１スリット溝１６２までのそれぞれと連通している。

【0069】

図３に示すように、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、複数のスリット溝１６０の開口１６１の長手方向の中央より超音波振動子１２０に近い位置に配置される。第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、当該中央と超音波振動子１２０との間であって、超音波振動子１２０に近い位置に配置されてもよい。また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、例えば、ホーン１１０の内部では互いに連通していない。また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向に並んで設けられる。また、例えば、第１導入口１７１及び第２導入口１８１は、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向に並んで設けられる。

【0070】

図４に示すように、ホーン１１０の端面（具体的には、冷却部１５０の端面１５１）には、流体供給源７０からの流体を導入するための第１導入口１７１及び第２導入口１８１が設けられている。本実施の形態では、第１導入口１７１及び第２導入口１８１は、冷却部１５０における同一の端面１５１に設けられるがこれに限定されない。

【0071】

また、超音波振動子１２０が配置される凹部１１２のＸ軸マイナス方向側の端部は、例えば、複数のスリット溝１６０の少なくとも１つと連通していてもよい。超音波振動子１２０のＸ軸マイナス方向側の端部は、例えば、スリット溝１６０を形成するための一部として構成されてもよい。なお、凹部１１２は、複数のスリット溝１６０のそれぞれと連通しないように設けられてもよい。

【0072】

超音波振動子１２０は、ホーン１１０の長手方向におけるホーン１１０の一端側に設けられ、ホーン１１０に振動を付与する超音波振動子である。超音波振動子１２０は、振動子駆動部６０からの電力の供給を受けて作動し、ホーン１１０に超音波振動を付与する。

【0073】

超音波振動子１２０から超音波振動が与えられたホーン１１０は、長手方向に振動（縦振動）し、ホーン１１０に定在波が生じさせる。

【0074】

ホーン１１０の両端部は、それぞれ自由端であるので、それぞれホーン１１０に生じた定在波の腹となる。ホーン１１０は、超音波振動子１２０から付与された超音波振動の振動数に応じて、２つの腹（つまり、２つの自由端）の間に定在波の節を１つ有する基本振動、又は、当該２つの腹の間に複数（例えば、２つ）の節を有する倍振動の振動モードを生じる。例えば、超音波振動子１２０からホーン１１０に付与される超音波振動によって、ホーン１１０に基本振動の振動モードの定在波が生じる。

【0075】

なお、実際の設計過程では、任意の共振周波数（超音波振動子１２０が発振する振動数）、ホーン１１０の材料の特性（ヤング率、密度等）及び形状等から、所望の振動をホーン１１０に生じさせるためのホーン１１０のサイズ（長さ）が決定される。本実施の形態では、ホーン１１０は、棒状（より具体的には、略直方体）である。

【0076】

冷却部１５０のサイズは、ホーン１１０のサイズ、任意の共振周波数、冷却部１５０の形状等から、超音波振動子１２０の耐温度を満足する冷却性能を確保できるサイズが決定される。

【0077】

超音波振動子１２０は、冷却部１５０に設けられた凹部１１２に嵌合されて配置されている。

【0078】

ノズル部１３０は、ホーン１１０の一端側と、当該一端側とは反対側の他端側の間に設けられ接合対象物３１０を保持するノズルである。具体的には、ノズル部１３０は、接合対象物３１０を吸着し、被接合物３２０に接合する。また、本実施の形態では、ノズル部１３０は、ホーン１１０の長手方向の中央部であり、且つ、ホーン１１０の下側で、ホーン１１０に取り付けられている。

【0079】

ノズル部１３０は、真空吸引源５０と吸引管路５１を介して接続されている。これにより、真空吸引源５０が作動されることで、ノズル部１３０は、接合対象物３１０を真空吸着する。

【0080】

なお、本実施の形態では、ノズル部１３０の形状は、平面視で格子状の吸引口が形成された平板状であるが、特に限定されない。

【0081】

ヒータ部１４０は、ノズル部１３０を加熱するためのヒータである。本実施の形態では、ヒータ部１４０は、ホーン１１０の端部（上記した他端側）に配置されており、ホーン１１０を介してノズル部１３０を加熱する。

【0082】

なお、冷却部１５０に設けられるスリット溝連通部の並び方向は、スリット溝１６０の溝深さ方向に限定されない。冷却部１５０の他の一例について、図５を参照しながら説明する。図５は、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における、本実施の形態に係る接合ツール１００の他の一例を示す断面図である。

【0083】

図５に示すように、接合ツール１００のホーン１１０（より具体的には、冷却部１５０）は、第１スリット溝連通部１７０ａ、第１導入口１７１ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ、第２導入口１８１ａ、第３スリット溝連通部１９０及び第３導入口１９１を有する。

【0084】

第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０は、例えば、ホーン１１０の長手方向（本実施の形態では、Ｘ軸方向）に並んで設けられる。また、例えば、第１導入口１７１ａ、第２導入口１８１ａ及び第３導入口１９１は、ホーン１１０の長手方向に並んで設けられる。なお、ホーン１１０の長手方向に並んで設けられるスリット溝連通部の数は３つに限定されず、２つ以上であればよい。

【0085】

第１スリット溝連通部１７０ａ、第１導入口１７１ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第２導入口１８１ａのそれぞれは、図４に示す第１スリット溝連通部１７０、第１導入口１７１、第２スリット溝連通部１８０及び第２導入口１８１のそれぞれと設けられる位置以外は同様の構成であり、説明を省略する。

【0086】

第３スリット溝連通部１９０は、第３導入口１９１と、第１スリット溝１６２、第２スリット溝１６３及び第３スリット溝１６４のうち第１スリット溝１６２及び第３スリット溝１６４を含む２以上のスリット溝１６０のそれぞれとを連通する孔である。第３スリット溝連通部１９０は、開口１６１の短手方向に延在している。第３スリット溝連通部１９０は、第３導入口１９１から延びて形成され、複数のスリット溝１６０が有する第１スリット溝１６２及び第３スリット溝１６４を含む２以上のスリット溝１６０のそれぞれを連通し、かつ、第２スリット溝１６３とは連通していない。

【0087】

また、第３スリット溝連通部１９０は、複数のスリット溝１６０のうち第３導入口１９１から最も離れたスリット溝１６０（本実施の形態では、最もＺ軸マイナス方向側に位置する第２スリット溝１６３）まで到達していない。第３スリット溝連通部１９０は、Ｚ軸方向の長さが、第１スリット溝連通部１７０ａより短く、かつ、第２スリット溝連通部１８０ａより長い。また、第３スリット溝連通部１９０は、例えば、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）がＺ軸方向に沿って一定な孔である。第３スリット溝連通部１９０の断面視形状は、例えば、矩形状である。

【0088】

このような第３スリット溝連通部１９０は、複数のスリット溝１６０のうち、第３導入口１９１と第３スリット溝１６４との間に設けられるスリット溝１６０（本実施の形態では、第１スリット溝１６２及び第３スリット溝１６４を含む、Ｚ軸プラス側の３つのスリット溝１６０）のそれぞれに流体供給源７０からの流体を供給可能である。言い換えると、第３スリット溝連通部１９０は、第２スリット溝１６３には流体供給源７０からの流体を供給不可能である。第３スリット溝連通部１９０は、第３スリット溝１６４より第２スリット溝１６３側のスリット溝１６０（本実施の形態では、第２スリット溝１６３を含む、Ｚ軸マイナス側の２つのスリット溝１６０）には流体供給源７０からの流体を供給不可能である。

【0089】

なお、第３スリット溝１６４は、Ｚ軸方向において、第１スリット溝１６２及び第２スリット溝１６３の間に設けられるスリット溝である。本実施の形態では、第３スリット溝１６４は、Ｚ軸プラス側から３つめのスリット溝であるがこれに限定されず、第２導入口１８１から最も遠い位置に設けられているスリット溝と第１スリット溝１６２との間に設けられるスリット溝であればよい。なお、図５の例では、５つのスリット溝１６０が設けられている例について図示しているが、スリット溝１６０の数は３以上であれば特に限定されない。

【0090】

第３導入口１９１は、第３スリット溝連通部１９０を介して複数のスリット溝１６０のうち第３導入口１９１から第３スリット溝１６４までの２以上のスリット溝１６０のそれぞれと連通し、当該それぞれに流体供給源７０から供給された流体を導入するための開口である。第３導入口１９１は、冷却部１５０における開口１６１の短手方向の端面１５１（本実施の形態では、Ｚ軸マイナス方向側の端面１５１）に設けられている。第３導入口１９１は、例えば、開口１６１よりも開口が大きい。第３導入口１９１は、例えば、第１導入口１７１及び第２導入口１８１と大きさが同じであるが、互いに異なっていてもよい。第３導入口１９１は、第３スリット溝連通部１９０を介して複数のスリット溝１６０のうち第３導入口１９１から第３スリット溝１６４までのスリット溝１６０のそれぞれと連通している。

【0091】

第１導入口１７１ａ、第２導入口１８１ａ及び第３導入口１９１のそれぞれは、例えば、冷却部１５０における同一の端面１５１に設けられるがこれに限定されない。

【0092】

第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０は、例えば、超音波振動子１２０側からこの順に設けられる。第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０のうち、Ｚ軸方向の長さが最も長い第１スリット溝連通部１７０ａが、超音波振動子１２０に最も近い位置に設けられる。また、第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０のうち、Ｚ軸方向の長さが最も短い第２スリット溝連通部１８０ａが、ヒータ部１４０に最も近い位置に設けられる。

【0093】

第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０は、例えば、等間隔に配置されるが、これに限定されない。また、第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０は、例えば、ホーン１１０の長手方向に一直線状に設けられるが、例えば、ジグザグ状に設けられてもよい。なお、冷却部１５０が有するスリット溝連通部の配置はこれに限定されない。例えば、第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０のうち、Ｚ軸方向の長さが最も短い第２スリット溝連通部１８０ａが、超音波振動子１２０に最も近い位置に設けられてもよい。

【0094】

なお、冷却部１５０に設けられるスリット溝連通部の数及び形状は、これに限定されない。冷却部１５０のさらに他の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、図３は、図２のＩＶ－ＩＶ線における、実施の形態に係る接合ツール１００のさらに他の一例を示す断面図である。

【0095】

図６に示すように、接合ツール１００のホーン１１０（より具体的には、冷却部１５０）は、第１スリット溝連通部１７０ｂ及び第１導入口１７１ｂを有する。つまり、冷却部１５０は、１つのスリット溝連通部を有する。

【0096】

第１スリット溝連通部１７０ｂは、第１導入口１７１ｂと、第１スリット溝１６２及び第２スリット溝１６３を含む複数のスリット溝１６０のそれぞれとを連通する孔である。第１スリット溝連通部１７０ｂは、開口１６１の短手方向（Ｚ軸方向）に延在している。第１スリット溝連通部１７０ｂは、第１導入口１７１ｂから延びて形成され、複数のスリット溝１６０のそれぞれに連通する。また、第１スリット溝連通部１７０ｂは、複数のスリット溝１６０のうち第１導入口１７１ｂから最も離れたスリット溝１６０（本実施の形態では、最もＺ軸マイナス方向側に位置する第２スリット溝１６３）まで到達している。

【0097】

第１スリット溝連通部１７０ｂは、例えば、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）がＺ軸方向に沿って一定ではない孔である。第１スリット溝連通部１７０ｂは、例えば、第２スリット溝１６３における大きさ（例えば、内径）が、第１導入口１７１ｂに対して第２スリット溝１６３より近い位置に設けられる第１スリット溝１６２における大きさ（例えば、内径）より小さい。

【0098】

第１スリット溝連通部１７０ｂは、例えば、第１導入口１７１ｂから遠ざかる（第１導入口１７１ｂからＺ軸マイナス方向に進む）につれて大きさが段階的に小さくなるように設けられてもよい。例えば、第１スリット溝連通部１７０ｂは、Ｚ軸方向に隣り合うスリット溝１６０の間において、大きさが小さくなるような段差部１７２を有する。段差部１７２は、例えば、周上（例えば、円周上）に設けられる。段差部１７２は、第１スリット溝連通部１７０ｂにおいて、第１内径を有する部分と、当該第１の内径より小さい第２の内径を有する部分とを接続する接続部であるとも言える。

【0099】

段差部１７２は、例えば、第１導入口１７１ｂから第２スリット溝１６３に向けて流れる流体の一部をスリット溝１６０に流す、例えば、Ｚ軸マイナス方向に流れる流体の一部を当該Ｚ軸マイナス方向と直交する方向に流す機能を有する。段差部１７２は、例えば、Ｚ軸方向に隣り合うスリット溝１６０の間のそれぞれに設けられる。第１スリット溝連通部１７０ｂの断面視形状は、例えば、階段状である。

【0100】

このような第１スリット溝連通部１７０ｂは、複数のスリット溝１６０のそれぞれに流体供給源７０からの流体を供給可能である。第１スリット溝連通部１７０ｂは、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）がＺ軸方向に沿って一定である場合に比べて、各スリット溝１６０により均等に流体を流すことができる。

【0101】

なお、第１スリット溝連通部１７０ｂは、例えば、第１導入口１７１ｂから遠ざかる（第１導入口１７１ｂからＺ軸マイナス方向に進む）につれて大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）が小さくなるように設けられてもよい。第１スリット溝連通部１７０ｂは、例えば、第１導入口１７１ｂから遠ざかるにつれ漸次縮径するように設けられてもよい。第１スリット溝連通部１７０ｂの断面視形状は、例えば、テーパ状であってもよい。

【0102】

第１導入口１７１ｂは、第１スリット溝連通部１７０ｂを介して複数のスリット溝１６０のそれぞれと連通し、複数のスリット溝１６０のそれぞれに流体供給源７０から供給された流体を導入するための開口である。第１導入口１７１ｂは、冷却部１５０における開口１６１の短手方向の端面１５１（本実施の形態では、Ｚ軸マイナス方向側の端面１５１）に設けられている。第１導入口１７１ｂは、例えば、開口１６１よりも開口が大きい。第１導入口１７１ｂの大きさは、例えば、第１スリット溝連通部１７０ｂにおける大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）が最大となる大きさと同じであってもよい。

【0103】

なお、第１スリット溝連通部１７０ｂは、１つであることに限定されず、複数設けられてもよい。第１スリット溝連通部１７０ｂが複数設けられる場合、第１スリット溝連通部１７０ｂのＺ軸方向の長さは、互いに異なっていてもよいし、互いに同じであってもよい。複数の第１スリット溝連通部１７０ｂの少なくとも１つは、第１導入口１７１ｂから最も離れたスリット溝１６０（本実施の形態では、最もＺ軸マイナス方向側に位置する第２スリット溝１６３）まで到達していればよい。

【0104】

［３．冷却性能］
続いて、上記のように構成された冷却部１５０を備える接合ツール１００における冷却性能について、図７～図１０を参照しながら説明する。図７は、各接合ツール１００における表面温度の解析結果（シミュレーション結果）を示す図である。冷却部１５０に設けられるスリット溝１６０は、５つである（図２等を参照）とする。

【0105】

比較モデルは、５つのスリット溝１６０のそれぞれに連通するスリット溝連通部であって、大きさ（ＸＹ平面上の大きさであり、例えば内径）が一定であるスリット溝連通部を１つ有する構成の冷却部を示すモデルである。第１モデルは、図４に示す第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０を有する構成の冷却部１５０を示すモデルである。第２モデルは、図５に示す第１スリット溝連通部１７０ａ、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０を有する構成の冷却部１５０を示すモデルである。第３モデルは、図６に示す第１スリット溝連通部１７０ｂを有する構成の冷却部１５０を示すモデルである。比較モデルと第３モデルとは、スリット溝連通部の位置及び数が同じであり、スリット溝連通部の形状（例えば、断面形状）が異なる。

【0106】

また、図２に示すように、Ａ点は、ホーン１１０のＸ軸プラス側の端面の表面上（具体的には、冷却部１５０のＸ軸プラス側の端面の表面上であり、超音波振動子１２０が取り付けられる面上）の点であり、Ｂ点は、ノズル部１３０のＺ軸マイナス側の表面上の点であり、Ｃ点は、ホーン１１０のＸ軸マイナス側の端面の表面上の点である。Ａ点の温度が下がるほど冷却性能が高いことを意味する。

【0107】

また、出口流速平均は、流体供給源７０から冷却部１５０に流体を供給したときの、５つのスリット溝１６０の開口１６１それぞれから排出される流体の流速の平均値を示す。出口流速平均が高いことは、複数のスリット溝１６０のそれぞれに、より均等に流体が供給されていることを示す。

【0108】

図７に示すように、比較モデルに対して、第１モデル、第２モデル及び第３モデルともＡ点における温度が低下しており、冷却性能が向上していることがわかる。また、Ｂ点及びＣ点の温度は、各モデルともほぼ同じ温度である。つまり、第１モデル、第２モデル及び第３モデルは、ノズル部１３０の表面の温度を低下させることなく、Ａ点の温度を低下させることができている。

【0109】

出口流速平均は、比較モデルに対して、第１モデル、第２モデル及び第３モデルとも速い。特に、第１モデル及び第２モデルは、比較モデルに対して流速が速い。第１モデル、第２モデル及び第３モデルは、比較モデルに比べて各スリット溝に流体が均等に分配されるようになった結果、Ａ点の温度が比較モデルより低下しているものと考えられる。また、第３モデルは、各スリット溝１６０の出口流速の差が縮小（つまり、出口流速の平均化）することにより、出口流速平均の上昇は小さいものの、Ａ点の温度が低下しているものと考えられる。

【0110】

続いて、比較モデル、第１モデル及び第２モデルにおける各スリット溝１６０の温度の解析結果（シミュレーション結果）について、図８～図１０を参照しながら説明する。図８は、比較モデルの接合ツールにおける各スリット溝の温度の解析結果を示す図である。

【0111】

スリット位置は、流体の導入口から最も近いスリット溝１６０を１段目とし、当該導入口から最も遠いスリット溝１６０を５段目として記載している。また、ＭＡＸ．温度は、平面視におけるスリット溝１６０の領域内の最大温度を示し、ＡＶＧ．温度は、平面視におけるスリット溝１６０の領域内の平均温度を示す。

【0112】

図８に示すように、比較モデルでは、１段目から５段目に向かうにつれ、スリット溝１６０における温度が低下している。５段目のスリット溝１６０、つまり導入口から最も遠いスリット溝１６０の温度は低下しているが、１段目のスリット溝１６０、つまり導入口から最も近いスリット溝１６０の温度は５段目に比べて低下していない。言い換えると、比較モデルでは、導入口から最も遠いスリット溝１６０における冷却性能が高く、導入口から最も近いスリット溝１６０における冷却性能が低い。例えば、５段目のスリット溝１６０と、１段目のスリット溝１６０との温度差は、およそ４度もある。

【0113】

これは、導入口から導入された流体が導入口から遠い位置に設けられるスリット溝１６０に主に流通されるためである。言い換えると、比較モデルでは、導入口から導入された流体が導入口から近い位置に設けられるスリット溝１６０には流通されにくい。

【0114】

このように、比較モデルでは、流体供給源７０からの流体が各スリット溝１６０に均等に分配されないことにより、十分な冷却性能が得られないことがある。

【0115】

図９は、第１モデルの接合ツール１００における各スリット溝１６０の温度の解析結果（シミュレーション結果）を示す図である。

【0116】

図９に示すように、第１モデルでは、比較モデルに比べて各スリット溝１６０の温度が全体的に低くなっている。これは、２つのスリット溝連通部を設けたことにより流体の流速が上がったためであると考えられる。また、第２スリット溝連通部１８０は、比較モデルでは十分な冷却性能が得られにくい１段目及び２段目のスリット溝１６０に主に流体を流通させることができるので、１段目及び２段目のスリット溝１６０の温度を効果的に下げることができる。第１モデルでは、例えば、５段目のスリット溝１６０と、１段目のスリット溝１６０との温度差は、およそ２度しかない。

【0117】

このように、第１モデルでは、第２スリット溝連通部１８０が設けられることで、流体供給源７０からの流体が各スリット溝１６０に均等に分配されるようになり、比較モデルに比べて冷却性能が向上する。

【0118】

図１０は、第２モデルの接合ツール１００における各スリット溝１６０の温度の解析結果（シミュレーション結果）を示す図である。

【0119】

図１０に示すように、第２モデルでは、第１モデルに比べて各スリット溝１６０の温度が全体的にさらに低くなっている。これは、３つのスリット溝連通部を設けたことにより流体の流速がさらに上がったためであると考えられる。また、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０は、比較モデルでは十分な冷却性能が得られにくい１段目～３段目のスリット溝１６０に主に流体を流通させることができるので、１段目～３段目のスリット溝１６０の温度を効果的に下げることができる。第２モデルでは、例えば、５段目のスリット溝１６０と、１段目のスリット溝１６０との温度差は、１度未満と極めて小さい。

【0120】

このように、第２モデルでは、第２スリット溝連通部１８０ａ及び第３スリット溝連通部１９０が設けられることで、流体供給源７０からの流体が各スリット溝１６０にさらに均等に分配されるようになり、比較モデルに比べてさらに冷却性能が向上する。これにより、超音波振動子１２０が熱により劣化することを抑制することができる。また、ヒータ部１４０の温度を上昇させることも可能となる。例えば、冷却部１５０の温度が超音波振動子１２０の耐熱温度となるまで、ヒータ部１４０の温度を上昇させることが可能となる。これにより、例えば、大型の電子部品等を基板等に接合するときに接合エネルギーが不足し、接合力不足となることを抑制することができる。つまり、大型の電子部品等に対応した接合ツール１００を実現することができる。

【0121】

［４．接合体の製造方法］
続いて、接合装置２００を用いた接合体３００の製造方法について説明する。

【0122】

図１１は、本実施の形態に係る接合装置２００による接合体３００の製造方法を示すフローチャートである。図１１では、図３及び図４に示す第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０を有する接合装置２００における製造方法を示すが、図５及び図６に示すスリット溝連通部を有する接合装置２００における製造方法も同様である。

【0123】

図１１に示すように、まず、保持部３０で被接合物３２０を保持する（ステップＳ１０１）。例えば、保持部３０は、図示しない搬送アーム等によって保持部３０に載置された被接合物３２０を真空吸着することで保持する。

【0124】

次に、ノズル部１３０で接合対象物３１０を保持する（ステップＳ１０２）。昇降機構１０は、例えば、ＸＹ平面を移動可能なステージ等に固定されている。コンピュータ８０は、当該ステージ、昇降機構１０、及び、真空吸引源５０を制御することで、ノズル部１３０に接合対象物３１０を真空吸着させる。

【0125】

次に、超音波振動子１２０で接合対象物３１０に超音波振動を付与し、且つ、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに流体が供給された状態で接合対象物を加熱する（ステップＳ１０３）。より具体的には、超音波振動子１２０を用いてホーン１１０をホーン１１０の長手方向に超音波振動させることで、ホーン１１０に接続されたノズル部１３０に保持された接合対象物３１０をホーン１１０の長手方向に超音波振動させる。

【0126】

また、ステップＳ１０３において、ヒータ部１４０でノズル部１３０を加熱する。より具体的には、ヒータ部１４０によってホーン１１０及びノズル部１３０を介してノズル部１３０に保持された接合対象物３１０を加熱する。このとき、コンピュータ８０の制御により、流体供給源７０から第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに流体が供給される。

【0127】

コンピュータ８０は、例えば、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに同じ期間、流体供給源７０からの流体を供給する。例えば、第１導入口１７１を介した第１スリット溝連通部１７０への流体の供給の開始、及び、第２導入口１８１を介した第２スリット溝連通部１８０への流体の供給の開始は、同じタイミングで行われてもよい。また、例えば、第１導入口１７１を介した第１スリット溝連通部１７０への流体の供給の停止、及び、第２導入口１８１を介した第２スリット溝連通部１８０への流体の供給の停止は、同じタイミングで行われてもよい。

【0128】

次に、被接合物３２０に接合対象物３１０を超音波接合することで接合体３００を製造する（ステップＳ１０４）。より具体的には、接合対象物３１０を被接合面３２１に押し付けた状態で接合対象物３１０をホーン１１０の長手方向に超音波振動させる。これにより、接合対象物３１０には被接合面３２１への押し付け力と超音波振動とが同時に作用し、接合対象物３１０は、被接合面３２１に接合される。

【0129】

なお、ステップＳ１０４においても、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに流体が供給されている。

【0130】

以上説明したように、接合装置２００は、接合対象物３１０に超音波振動を付与し、且つ、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに流体が供給された状態で接合対象物３１０を加熱しながら、被接合物３２０に接合対象物３１０を超音波接合することで接合体３００を製造する。

【0131】

［５．効果等］
以上説明したように、本実施の形態に係る接合ツール１００は、被接合物３２０と接合対象物３１０とを接合するための接合ツール１００である。接合ツール１００は、ホーン１１０と、ホーン１１０の一端側（例えば、Ｘ軸プラス側）に設けられ、ホーン１１０に超音波振動を付与する超音波振動子１２０と、ホーン１１０の一端側と、一端側とは反対側の他端側（例えば、Ｘ軸マイナス側）との間に設けられ、接合対象物３１０を保持するノズル部１３０と、ノズル部１３０を加熱するヒータ部１４０と、ノズル部１３０と超音波振動子１２０との間に設けられ、流体が流通される冷却部１５０とを備える。そして、冷却部１５０は、冷却部１５０の端面１５１に設けられ、流体を導入するための第１導入口１７１及び第２導入口１８１と、第１スリット溝１６２、及び、第２導入口１８１に対して第１スリット溝１６２より遠い位置に設けられる第２スリット溝１６３を含む、長尺なスリット溝１６０がホーン１１０の短手方向（例えば、Ｚ軸方向）に複数並んで配置されたスリット溝列と、第１導入口１７１から延びて形成され、スリット溝列が有する複数のスリット溝１６０のそれぞれに連通する第１スリット溝連通部１７０と、第２導入口１８１から延びて形成され、スリット溝列が有する第１スリット溝１６２を含む１以上のスリット溝１６０のそれぞれと連通し、かつ、第２スリット溝１６３とは連通しない第２スリット溝連通部１８０とを有する。

【0132】

これにより、第１スリット溝連通部１７０のみであれば流体が供給されにくい第１スリット溝１６２を含む１以上のスリット溝１６０に、第２スリット溝連通部１８０を介して流体を供給することができる。つまり、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０により、１つのスリット溝連通部により流体を供給する場合に比べて、複数のスリット溝１６０のそれぞれに流体を均等に分配することができる。よって、本実施の形態によれば、冷却性能が向上した接合ツール１００を実現することができる。

【0133】

また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向（例えば、Ｙ軸方向）に並んで設けられてもよい。

【0134】

これにより、複数のスリット溝１６０の溝深さ方向における一端から他端にわたって流体を供給しやすくなる。スリット溝１６０の溝深さ方向は、平面視において、ヒータ部１４０から超音波振動子１２０に向かう熱の伝達方向と交差する。よって、ヒータ部１４０から超音波振動子１２０に熱が伝達されることを効果的に抑制することができる。

【0135】

また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、ホーン１１０の長手方向（例えば、Ｘ軸方向）に並んで設けられてもよい。

【0136】

これにより、寸法に余裕があるホーン１１０の長手方向にスリット溝連通部を設けることができるので、スリット溝連通部の設置位置の自由度が増す。また、スリット溝連通部の数を容易に増やすことができる。

【0137】

また、複数のスリット溝１６０のそれぞれは、ホーン１１０の一端側とホーン１１０の反対側とに長尺な開口１６１を有する。そして、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、複数のスリット溝１６０の開口１６１の長手方向（例えば、Ｘ軸方向）の中央より超音波振動子１２０に近い位置に設けられる。

【0138】

これにより、耐熱温度に制約がある超音波振動子１２０に近い領域を冷却することができるので、ヒータ部１４０からの熱が超音波振動子１２０に伝達されることを効果的に抑制することができる。

【0139】

また、第２スリット溝１６３は、複数のスリット溝１６０のうち第２導入口１８１から最も遠い位置に設けられている。

【0140】

これにより、第２スリット溝連通部１８０が第２導入口１８１から最も遠い位置に配置されている第２スリット溝１６３に流体を供給する場合よりも、複数のスリット溝１６０の全体に流体を行き渡らせやすくすることができる。なお、第１スリット溝連通部１７０を２つ設けることによる、流体の分配の均等化への効果は少ない。第１スリット溝連通部１７０を２つ設ける構成は、本実施の形態には含まれない。

【0141】

また、第１導入口１７１及び第２導入口１８１は、冷却部１５０における同一の端面１５１に設けられる。

【0142】

これにより、第１導入口１７１及び第２導入口１８１が冷却部１５０の互いに異なる端面に設けられている場合よりも簡易な構成で複数のスリット溝１６０の全体に流体を行き渡らせやすくすることができる。

【0143】

また、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０は、開口１６１の短手方向（例えば、Ｚ軸方向）において冷却部１５０を貫通していない。

【0144】

これにより、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０が冷却部１５０を貫通している場合よりも複数のスリット溝１６０の全体に流体を行き渡らせやすくすることができる。

【0145】

また、以上説明したように、本実施の形態に係る接合装置２００は、体上記の接合ツール１００と、保持部３０と、接合ツール１００を昇降させることで、保持部３０に保持された被接合物３２０と、接合ツール１００に保持された接合対象物３１０とを接合ツール１００に接合させる昇降機構１０とを備える。

【0146】

これにより、接合装置２００は、ホーン１１０の超音波振動子１２０が熱により劣化することをより抑制することができる。

【0147】

また、以上説明したように、接合体３００の製造方法は、上記の接合装置２００を用いて、接合対象物３１０に超音波振動を付与し、且つ、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０のそれぞれに流体が供給された状態で接合対象物３１０を加熱しながら、被接合物３２０に接合対象物３１０を超音波接合することで接合体３００を製造する。

【0148】

これにより、超音波振動子１２０の熱による劣化をより抑制し、且つ、被接合物３２０に接合対象物３１０を超音波接合できる。

【0149】

（その他の実施の形態）
以上、本実施の形態に係る接合装置等について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

【0150】

例えば、上記実施の形態における第１導入口及び第２導入口は、冷却部における互いに異なる端面に設けられていてもよい。

【0151】

また、上記実施の形態では、第１スリット溝連通部及び第２スリット溝連通部のそれぞれに対して導入口が設けられる例について説明したが、これに限定されない。例えば、冷却部には、第１スリット溝連通部及び第２スリット溝連通部に対して１つの導入口が設けられ、さらに当該導入口と第１スリット溝連通部及び第２スリット溝連通部とを連通する分岐部（分岐経路）が設けられてもよい。

【0152】

また、上記実施の形態では、図４に示すように、複数のスリット溝連通部（例えば、第１スリット溝連通部１７０及び第２スリット溝連通部１８０）が複数のスリット溝の溝深さ方向（Ｙ軸方向）に一直線上に設けられる例について説明したが、これに限定されない。複数のスリット溝連通部は、複数のスリット溝の溝深さ方向に沿って設けられていればよく、例えば、ジグザグ状に設けられてもよい。また、複数のスリット溝の溝深さ方向に３つ以上のスリット溝連通部が設けられてもよい。３つ以上のスリット溝連通部は、少なくとも第１スリット溝連通部及び第２スリット溝連通部を含み、３つ以上のスリット溝連通部のそれぞれは断面視において互いにＺ軸方向の長さが異なっていてもよいし、少なくとも２つのスリット溝連通部のＺ軸方向の長さが同じであってもよい。

【0153】

また、上記実施の形態では、開口の短手方向は、Ｚ軸方向だったが、これに限定されない。例えば、開口の短手方向は、Ｙ軸方向でもよい。この場合、スリット溝は、ホーンのＺ軸方向の端部に形成された開口を有し、溝深さ方向がＺ軸方向でもよい。

【0154】

また、例えば、上記実施の形態では、複数のスリット溝それぞれの形状は、ＸＹ平面内において長方形であるが、これに限定されない。例えば、複数のスリット溝それぞれの形状は、ＸＹ平面内において、正方形、平行四辺形、台形等の四角形、又は、扇状等、任意の形状でもよい。

【0155】

また、上記実施の形態では、複数のスリット溝のそれぞれは、Ｚ軸方向においてスリット幅が一定であるが、これに限定されない。例えば、複数のスリット溝のうち少なくとも１つのスリット溝は、Ｚ軸方向において他のスリット溝とスリット幅が異なっていてもよい。また、例えば、開口の形状は、長方形に限定されず、平行四辺形、台形等の四角形、又は、扇状等、任意の形状でもよい。

【0156】

また、上記実施の形態では、複数のスリット溝のそれぞれは、開口から溝深さ方向に開口と同じ形状となるように形成されているが、例えば、テーパ状等、それぞれ開口から溝深さ方向に開口と異なる形状となるように形成されていてもよい。

【0157】

また、例えば、上記実施の形態では、コンピュータの構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、或いは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

【0158】

また、コンピュータの構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

【0159】

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等が含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又は、ＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）も同じ目的で使うことができる。

【0160】

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0161】

本開示に係る接合ツールは、ディスプレイパネルを生産する部品実装装置等が有する、基板に部品を超音波接合する接合装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0162】

１０ 昇降機構
２０ 昇降部材
２１ 延出部
３０ 保持部
４０ テーブル
５０ 真空吸引源
５１ 吸引管路
６０ 振動子駆動部
７０ 流体供給源
８０ コンピュータ
１００ 接合ツール
１１０ ホーン
１１２ 凹部
１１３ 連結部
１２０ 超音波振動子
１３０ ノズル部
１４０ ヒータ部
１５０ 冷却部
１５１ 端面
１６０ スリット溝
１６１ 開口
１６２ 第１スリット溝
１６３ 第２スリット溝
１６４ 第３スリット溝
１７０、１７０ａ、１７０ｂ 第１スリット溝連通部
１７１、１７１ａ、１７１ｂ 第１導入口
１７２ 段差部
１８０、１８０ａ 第２スリット溝連通部
１８１、１８１ａ 第２導入口
１９０ 第３スリット溝連通部
１９１ 第３導入口
２００ 接合装置
３００ 接合体
３１０ 接合対象物
３２０ 被接合物
３２１ 被接合面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】