(57)【要約】【課題】回路基板の電極と電子部品の金属端子を超音波接合する。【解決手段】回路基板２０の電極５の直下に金属部材４を充填した貫通孔による空間部分を設ける。金属部材４の下端面は、回路基板２０の下側に露出している。電極５にリード端子１０を置くとともに、金属部材４の下端面をアンビル３０によって上側に押圧し、リード端子１０の表面を超音波ホーン１５で下側に押圧することにより、リード端子１０と電極５の接合界面に適当な圧力を加える。この状態で超音波接合ヘッド１を駆動すると、電極５が金属部材４を介してアンビル３０により安定的に固定されているため、振幅ロスが抑制されてリード端子１０と電極５の接合界面が融結して超音波接合される。【選択図】図１
2016054180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、
前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、
前記空間部分を満たす金属部材と、
を備えた電子回路基板と、
前記所定位置において、前記配線部材と超音波接合する金属端子を有する電子部品と、
を備えたことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記金属端子は、アルミニウムを主成分とする金属により構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記電子部品は、二次電池であり、前記電子回路基板は、前記二次電池の保護回路基板である、
ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記配線部材と前記金属端子は、異なる種類の金属である、
ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記金属部材で満たされた前記空間部分は、前記所定位置に複数箇所設けられており、前記配線部材と前記金属端子は、当該複数箇所にて直接接合している、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記基板の他の面には、他の配線部材が形成されており、
前記金属部材は、前記一方の面の側に形成された配線部材と、前記他の配線部材とを導通する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記金属部材は、電気化学反応を用いて形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記金属部材は、外部から前記空間部分に挿入されて形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置。
【請求項９】
基板と、前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、前記空間部分を満たす金属部材と、を備えた電子回路基板と、電子部品の金属端子を接合する電子装置製造方法であって、
前記配線部材の前記所定位置に前記金属端子を配置する配置ステップと、
前記所定位置にて、前記金属端子の表面に当てた第１の押圧部材と、前記金属部材の端面に当てた第２の押圧部材で押圧することにより、前記金属端子と前記配線部材の接触面を加圧する加圧ステップと、
前記加圧された状態で前記第１の押圧部材を超音波振動させて、前記金属端子と前記配線部材を前記接触面にて接合する接合ステップと、
を有することを特徴とする電子装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置、及び電子装置製造方法に関し、例えば、回路基板に電子部品を接合するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、携帯電話、携帯型音楽プレーヤ、デジタルカメラなどのウェアラブルなデジタル電子機器が人気を集めている。
これらウェアラブルな機器では、電池の軽量化、薄型化、及び高エネルギー密度化が望まれており、一般にリチウムイオン電池が用いられている。
これらリチウムイオン電池は、過充電や過放電、過大電流などを防止する必要があり、リチウムイオン電池に保護回路を接続してパッケージにしたリチウムイオン電池パッケージとして提供されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、電解質などを含む蓄電部と、これをラミネートシートにより包む外装ケース、及び蓄電部の電極から引き出された正極リード端子と負極リード端子などから構成されている。
正極リード端子は、アルミニウム箔などで構成され、負極リード端子はニッケル箔などで構成され、何れも厚さは０．１ｍｍ以下程度である。
一方、保護回路は、表面に酸化防止用のメッキが施された銅配線による回路パターンが形成された回路基板上に各種電子部品を配置して構成されている。
そして、リチウムイオン電池から引き出された正極、及び負極のリード端子は、保護回路基板の電極部分に半田付けされている。
【０００４】
ところで、アルミニウムは直接半田付けすることができないため、従来は、正極リード端子の先端にニッケル板を接合しておき、当該ニッケル板を回路基板に半田付けしていた。そのため、製造コストがかかるという問題があった。
そこで、本願発明者は、社内技術として、正極リード端子を超音波接合により回路基板に直接接合しようと試みた。超音波接合は、異種金属間でも接合可能である。
【０００５】
しかし、電極部分に正極リード端子を配置して、正極リード端子の上から超音波振動を印加しても接合界面に適切に超音波振動が加えられず、超音波接合できないという問題が発生した。
これは、回路基板の表面が硬質で滑らかに仕上げられていることにより回路基板の裏側から回路基板を固定しているステージ治具と回路基板の間に滑りが発生したり、あるいは、回路基板の樹脂の可とう性（微量の弾性）により振動が吸収されたりすることにより振幅ロスが発生することが原因だと推察される。
なお、電極を超音波接合により接合する技術として特許文献１の「有機電解液二次電池」があるが、これはボタン型電池の構造に関するものであり、基板上の配線にリード端子を超音波接合する本願の電池には利用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１２９２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、回路基板の電極と電子部品の金属端子を超音波接合することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）請求項１に記載の発明では、基板と、前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、前記空間部分を満たす金属部材と、を備えた電子回路基板と、前記所定位置において、前記配線部材と超音波接合する金属端子を有する電子部品と、を備えたことを特徴とする電子装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記金属端子は、アルミニウムを主成分とする金属により構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記電子部品は、二次電池であり、前記電子回路基板は、前記二次電池の保護回路基板である、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記配線部材と前記金属端子は、異なる種類の金属である、ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の電子装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記金属部材で満たされた前記空間部分は、前記所定位置に複数箇所設けられており、前記配線部材と前記金属端子は、当該複数箇所にて直接接合している、ことを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記基板の他の面には、他の配線部材が形成されており、前記金属部材は、前記一方の面の側に形成された配線部材と、前記他の配線部材とを導通する、ことを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記金属部材は、電気化学反応を用いて形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置を提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記金属部材は、外部から前記空間部分に挿入されて形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置を提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、基板と、前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、前記空間部分を満たす金属部材と、を備えた電子回路基板と、電子部品の金属端子を接合する電子装置製造方法であって、前記配線部材の前記所定位置に前記金属端子を配置する配置ステップと、前記所定位置にて、前記金属端子の表面に当てた第１の押圧部材と、前記金属部材の端面に当てた第２の押圧部材で押圧することにより、前記金属端子と前記配線部材の接触面を加圧する加圧ステップと、前記加圧された状態で前記第１の押圧部材を超音波振動させて、前記金属端子と前記配線部材を前記接触面にて接合する接合ステップと、を有することを特徴とする電子装置製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、超音波振動の振幅ロスを低減することにより、回路基板の電極と電子部品の金属端子を超音波接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態を説明するための図である。
【図２】変形例を説明するための図である。
【図３】変形例を説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態を説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態で超音波接合を行う工程を説明するための図である。
【図６】変形例を説明するための図である。
【図７】変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）実施形態の概要
第１の実施の形態（図１）では、回路基板２０の電極５の直下に金属部材４を充填した貫通孔による空間部分を設ける。金属部材４の下端面は、回路基板２０の下側に露出している。
電極５にリード端子１０を置いた状態で、金属部材４の下端面をアンビル３０によって上側に押圧し、リード端子１０の表面を超音波ホーン１５で下側に押圧することにより、リード端子１０と電極５の接合界面に適当な圧力を加える。
このように、接合対象である電極５とリード端子１０とを、柔軟な樹脂基板を介さずに、金属材料を介して、又は直接、超音波ホーン１５とアンビル３０で挟み込んでいる。
【００１２】
この状態で超音波接合ヘッド１を駆動すると、電極５が金属部材４を介してアンビル３０により安定的に固定されているため、振幅ロスが抑制されてリード端子１０と電極５の接合界面が融結して超音波接合される。
このようにして半田付けが困難なアルミニウム又はアルミニウム合金のリード端子１０を回路基板２０の電極５に超音波接合により直接接合することができる。
【００１３】
また、第２の実施の形態（図４）では、電極５の直下の貫通孔による空間部分を電極５で充填せずに電極５を底とする有底孔とし、ここにアンビル３０を挿入して電極５の下面をアンビル３０の上端面で直接固定する。
超音波ホーン１５とアンビル３０でリード端子１０と電極５の接合界面を圧しながら超音波接合ヘッド１を駆動すると、振幅ロスが抑制されてリード端子１０と電極５が超音波接合される。
【００１４】
（２）実施形態の詳細
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態を説明するための図である。
回路基板２０は、例えば、リチウムイオン電池パッケージに含まれる電池本体の保護回路が形成された電子回路基板であって、リチウムイオン電池の過充電などを防止する。
回路基板２０は、基板２、配線３、及び基板２に固定され、配線３に接続する図示しない抵抗体やコンデンサなどの各種電子部品から構成されている。
【００１５】
基板２は、ガラス布基材エポキシ樹脂などの絶縁体によって構成されており、電極５の直下に金属部材４で埋められた貫通孔による空間部分が形成されている。
ここで、貫通孔は、基板において配線部材（配線３）の所定位置（電極５の位置）から基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分として機能しており、金属部材４は、この空間部分を満たす金属部材として機能している。
【００１６】
なお、以下では、回路基板２０のリード端子１０（リード線）を接合する面の側を上側、これに対向する側を下側とする。
金属部材４は、基板２に貫通孔を上側から下側に向かって形成した後、例えば、貫通孔内で金属を電解メッキにて厚くしていく（電鋳）などの電気化学反応を用いて形成される。本実施の形態では、金属材料として銅を用いたが、他の金属材料でもよい。
このように、貫通孔は、金属部材４を金属コアとするブラインドビアとなっている。
【００１７】
なお、ビアとは、回路基板２０の裏面や内部に多層配線する場合に、これらを電気的に結合するためのメッキ層（貫通電極）が形成された孔であって、貫通孔によるスルーホールビアや非貫通孔によるブラインドビアなどがある。
また、貫通孔をドリルによって上側から下側に向かって穿孔すると配線３を形成する側である基板２の上側の面の開口部が良好に形成される。
【００１８】
金属部材４の下端面は、基板２の下側の面よりも突出しており、アンビル３０の上端面を金属部材４の下端面に当接させ、アンビル３０で金属部材４を上側に直接押圧できるようになっている。
なお、アンビル３０は、超音波接合機のステージ治具であり、ステンレスなどの金属材料によって構成されている。
【００１９】
金属部材４の下端面は、メッキしてあってもよいし、あるいは、銅が露出していてもよい。
金属部材４の下端面と、アンビル３０の上端面は、共に平坦に形成されており、アンビル３０を金属部材４に当接させた際に、両端面が良好に密着するようになっている。
又は、アンビル３０の上端面に適度な凹凸を設けて金属部材４とアンビル３０の間の摩擦を増やし、これによって、金属部材４を固定してもよい。
【００２０】
配線３は、回路パターンを構成する銅配線であって、接着剤によって基板２の表面に接着されている。配線３は、基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材として機能している。
そして、配線３の表面には、銅の酸化防止の保護膜として、厚さ０．１〜２μｍのニッケル層と、更にその上の厚さ０．０１〜０．１μｍの金層がメッキにより形成されている。
配線３の所定位置の部分は、リード端子１０と接合する電極５となっており、リード端子１０と接合しやすい形状に形成されている。配線３は、接着剤によって基板２の全表面に貼付けられている金属薄（銅）をエッチングし形成される。
電極５は、金属部材４を電解メッキ（電鋳）により製作することにより、金属部材４の上端部分と配線３が一体化し、形成される。
また、配線３の他の形成方法として、アディティブ法またはセミアディティブ法が有り、金属部材４を製作した後に配線３と電極５を同時にメッキで形成する方法もある。
また、配線３のその他の形成方法として、基板２の全面に金属薄（銅）を接着貼り付け後、金属部材４を製作し、その後、金属薄層（銅）をエッチングすることにより、配線３と電極５を同時に形成する方法もある。
【００２１】
リード端子１０は、リチウムイオン電池の正極リード端子であって、厚さ０．１ｍｍ以下程度の箔状のアルミニウム、又はアルミニウム合金により構成されている。このように、金属端子は、アルミニウムを主成分とする金属により構成されている。
なお、図示しないが、ニッケル箔などで形成された負極のリード端子もリチウムイオン電池から引き出されている。
【００２２】
超音波接合ヘッド１は、先端側に行くほど断面積が小さくなるテーパを有する超音波ホーン１５を有している。
超音波接合ヘッド１は、波線の矢線で示したように、超音波ホーン１５をリード端子１０と電極５の接合界面（接触面）に平行な方向、及び垂直な方向、及びこれらを合成した方向に超音波振動させることができる。
超音波ホーン１５の先端は平坦に形成されており、この先端の面から接合対象物に超音波振動が印加される。
【００２３】
このように構成された回路基板２０において、超音波接合は、次のようにして行われる。
まず、アンビル３０の上端面に金属部材４の下端面が当接するように回路基板２０を設置する。
次に、回路基板２０の電極５にリチウムイオン電池のリード端子１０を配置（載置）する。この工程は、配線部材の前記所定位置に前記金属端子を配置する配置ステップに対応している。
【００２４】
そして、リード端子１０の接合予定箇所の上面に超音波ホーン１５の先端を当接させて押圧し、超音波ホーン１５とアンビル３０によってリード端子１０と配線３の接触面を所定の圧力にて加圧する。
この工程は、所定位置にて、金属端子の表面に当てた第１の押圧部材（超音波ホーン１５）と前記金属部材の端面に当てた第２の押圧部材（アンビル３０）で押圧することにより、金属端子と配線部材の接触面を加圧する加圧ステップに対応している。
【００２５】
このように圧力を加えた状態で超音波接合ヘッド１を駆動すると、電極５が剛性を有する金属部材４を介してアンビル３０に密着固定されていることにより超音波ロスの発生が抑制され、超音波接合ヘッド１による振幅がリード端子１０と電極５の接合界面を中心として発生する。
【００２６】
この振動の振幅摩擦により、リード端子１０の表面の酸化膜（アルミニウムの酸化膜、即ち不動態皮膜）が破壊されて新生面が露出し、電極５の金層と密着する。
そして、アルミニウム、金の双方の原子の拡散及び再結晶が促進され、アルミニウムと金の界面において２種の金属が融結する。
この工程は、加圧された状態で第１の押圧部材を超音波振動させて、金属端子と配線部材を接触面にて接合する接合ステップに対応している。
その結果、強固な圧接部が形成され、リード端子１０と電極５が超音波接合する。
なお、回路基板２０に超音波接合したリチウムイオン電池は、所定位置において、配線部材と超音波接合する金属端子を有する電子部品として機能している。
また、配線部材と金属端子は、異なる種類の金属となっている。
【００２７】
更に、図示しないが、負極のリード端子が接合する電極部分でも貫通孔内に金属部材４が形成されており、負極のリード端子と当該電極部分も超音波接合により接続する。
このように、負極のリード端子を半田付けせずに、正極のリード端子１０と負極のリード端子を同時に、又は連続する工程で超音波接合することにより製造コストを低減することができる。
以上の工程により正極、負極のリード端子が回路基板２０に超音波接合したウェアラブル機器用電池は、保護回路と共に絶縁材料で構成されたケース内の所定位置に収納されて電池パックとなる。このようにして電子回路基板と電子部品からなる電子装置が完成する。
【００２８】
本実施の形態では、電極５の直下部分の基板２を貫通孔により取り除き、この空間部分を金属部材４で満たして、これをアンビル３０で固定するため、本来電極５に発生する滑りによる超音波ロスを抑制し、超音波接合ヘッド１の発生する振動のエネルギーをリード端子１０と電極５が当接する領域（接合界面）に集中させることができる。
【００２９】
そして、電極５の表面に酸化しない金層が形成されているため、アルミニウムの新生面と金の接合界面の密着性が向上し、接合界面における融結を効率的に促進するとともに、剥離強度の高い接合を実現することができる。
このように金属部材４を形成したことにより、接合の強度が高い超音波接合を安定して行うことができる。
【００３０】
なお、超音波ホーン１５やアンビル３０の少なくとも一方にヒータを設置してこれらの温度を上昇させ、これによってリード端子１０と電極５の接合界面を加熱すると、更に確実に安定した超音波接合を実現することができる。
【００３１】
また、本実施の形態では、基板２の上側の面に配線３が設置されていたが、更に基板２の下側の面、あるいは、基板２の中の層の面に配線３を配線した多層基板とすることもできる。
この場合、金属部材４をビアの貫通電極とし、金属部材４を介して他の層の配線３に給電するように構成することができる。
このように回路基板２０が多層基板の場合、基板の他の面（下側の面、又は基板２の中の層の面）には、他の配線部材が形成されており、金属部材は、一方の面の側に形成された配線部材と、他の配線部材とを導通している。
【００３２】
なお、本実施の形態では、アルミニウムを主成分とする箔でリード端子１０を構成したが、これは金属の種類を限定するものではなく、ニッケル、金、銅など他の種類の金属箔であってもよい。
また、本実施の形態では、配線３の表面にニッケル及び金の層が形成されているが、超音波接合は異種金属間の接合が可能であるが、配線３の表面に銅が露出している場合、表面には銅の酸化被膜が厚く形成されるため、表面が銅配線のままであっては、超音波接合は不可能である。
そこで、配線３に銅のみを使用する場合、銅が露出している場合、表面には銅の酸化被膜が厚く形成されるため、銅が露出しないように樹脂膜（レジスト膜）を事前に形成することにより、酸化被膜が形成されることを防ぐことができ、かつ超音波接合時に超音波振動によりレジスト膜が除去されて、銅の新生面が露出し、リード端子１０と接合することが可能である。
【００３３】
また、本実施の形態では、ウェアラブル機器用電池としてリチウムイオン電池を用いたが、他の種類の二次電池であってもよい。
更に、本実施の形態では、リチウムイオン電池を保護回路基板に接合する場合を例に説明したが、本技術は、リード端子１０を有する他の電子部品を何らかの機能を有する回路基板に接合する場合に広く適用することができる。
【００３４】
次に第１の実施の形態の各種変形例について説明する。
図２（ａ）は、電極５の接合面積を大きくした例である（第１の変形例）。
本変形例では、基板２の貫通孔は、側面がテーパ状に形成されており、電極５に近づくにつれて断面積が広くなるようになっている。
金属部材４は、当該貫通孔の形状に合わせて電極５側で広がるテーパ形状に形成されているため、電極５の直下に位置する金属部材４の断面積は、先に説明した実施の形態の場合よりも広くなっている。
【００３５】
これにより、超音波ホーン１５からの超音波振動を受ける金属部材４の断面積が大きくなり、より大きな接合面積を得ることができる。
このため、より強固な信頼性の高い接合が得られると共に接合部分での接触抵抗の低減も期待できる。
なお、超音波ホーン１５の先端の面積を大きくすると共に超音波接合ヘッド１の出力を大きくするとより効果的である。
【００３６】
図２（ｂ）は、電極５の接合面積を大きくするとともに、アンビル３０との接触面積も大きくした例である（第２の変形例）。
本変形例では、貫通孔の断面積を上面側と下面側の両端で先に説明した実施の形態よりも広くしており、従って金属部材４の上端側と下端側の断面積も先に説明した実施の形態よりも広くなっている。
【００３７】
本変形例では、金属部材４の下端面とアンビル３０の上端面が当接する部分の面積が広くなるため、より効果的に金属部材４を固定できる。これによって振幅ロスをより低減することができ、超音波接合をより良好に行うことができる。
また、電極５の直下の金属部材４（銅）の体積が増えるため、リード端子１０を銅板に接合する状況により近くなり、通常の超音波接合に近い状況で接合を行うことができる。
【００３８】
図２（ｃ）は、金属部材７を貫通孔に挿入した例である（第３の変形例）。
基板２の貫通孔の内壁には、配線３から下側の面に至る銅メッキが施されており、スルーホールビアとなっている。
金属部材７は、スルーホールビアの内径に適合する外径を有する円柱状の金属ピンであり、配線３と同様に銅で構成されている。
より詳細には、金属部材７の外径は、スルーホールビアの内径よりも若干大きく設定されており、金属部材７は、スルーホールビアに圧入されて、しまりばめにて固定されるようになっている。
このように、金属部材は、外部から空間部分に挿入されて形成されている。
【００３９】
スルーホールビアの内周面は、基板２の電極５と同様にニッケル及び金によってメッキされており、金属部材７の側面及び上端面も同様にニッケル及び金によってメッキされている。
スルーホールビアの内周面と金属部材７の外周面は、共に金メッキにより酸化されないため、挿入による物理的接触により良好に電気を導通することができる。
【００４０】
このため、リード端子１０を金属部材７の上端面の金層に超音波接合すると、リード端子１０から配線３に電力を供給することができる。
回路基板２０を多層基板とし、当該スルーホールビアにて各層の配線３に電力を供給するように構成することもできる。
なお、金属部材７の上端面に配線３を配線する構造でもよい。
【００４１】
図３（ａ）は、アルミニウムにて配線を行った例である（第４の変形例）。
本変形例では、配線３がアルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されている。
アルミニウム配線は、大気中で酸化アルミニウムの被膜による不動態皮膜が形成されるため、表面に金などによる保護膜を形成していない。ただし、配線３と同様に酸化防止用の有機材料膜を形成してもよい。
また、貫通孔を満たす金属部材４もアルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されている。
【００４２】
本変形例で、リード端子１０と配線３の接合界面に超音波振動を印加すると、リード端子１０の不動態皮膜と電極５の不動態皮膜が破壊され、リード端子１０側のアルミニウムの新生面と電極５側のアルミニウムの新生面が融結する。
このように、本変形例では、アルミニウムを主成分とする配線及びリード端子を超音波接合することができる。
【００４３】
図３（ｂ）は、複数箇所にて超音波接合を行う例である（第５の変形例）。
配線３には、近接して２つの電極５ａ、５ｂが設けられている。
これら電極５ａ、５ｂの下には、それぞれ貫通孔が形成されており、これら貫通孔は、それぞれ、金属部材４ａ、４ｂで埋められている。
【００４４】
アンビル３０ａ、３０ｂは、電極５ａ、５ｂの間隔と同じ間隔に一体に形成されており、超音波接合時には、それぞれ金属部材４ａ、４ｂの下端面に設置される。
超音波接合ヘッド１は、電極５ａ、５ｂの間隔と同じ間隔に設けられた超音波ホーン１５ａ、１５ｂを有しており、それぞれ、電極５ａ、５ｂの位置にて、リード端子１０をアンビル３０ａ、３０ｂの方に押圧する。
この状態で超音波接合ヘッド１を駆動すると、リード端子１０が電極５ａ、５ｂの２カ所にて同時に超音波接合される。
【００４５】
なお、単一の超音波ホーン１５で電極５ａ、５ｂを順次超音波接合するように構成することもできるが、本変形例のように同時に接合することにより効率を高めることができる。
また、基板２に電極５ａから電極５ｂにかけて大きな空間部を設けてこれを単一の金属部材４で埋めることもできるが、本変形例のように個別の貫通孔を金属部材４ａ、４ｂで埋めることにより材料費を節約することができる。
【００４６】
なお、電極５を３カ所設けるなど、更に多くの箇所で超音波接合してもよい。
このように、本変形例では、リード端子１０に対して複数箇所の電極５にて超音波接合するため、より強固で確実な接合を行うことができる。
また、本変形例では、金属部材で満たされた空間部分が所定位置に複数箇所設けられており、配線部材と金属端子は、当該複数箇所にて直接接合している。
【００４７】
以上に説明した実施形態、及び各変形例では、電極５の裏面側のアンビル３０が接する位置に金属部材４を埋め込んだ貫通孔があるように予め基板回路設計を行って制作する。
これによりアンビル３０と、金属部材４（金属部材７）による裏側電極と
が直接接触して固定されるためリード端子１０と電極５の接触面の摩擦係数が大きくなり、これに超音波振動が加わると当該接触面に超音波振幅による滑りが発生するため、超音波振動時間を短縮しつつ効率的な超音波溶接が可能となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態を説明するための図である。
回路基板２０は、第１の実施の形態と同様に基板２に貫通孔が形成されているが、第２の実施の形態では、当該貫通孔に金属部材４が充填されていず、空間のままとなっている。
ここで、貫通孔は、基板において配線部材の所定位置（電極５の位置）から基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分として機能している。
このように、貫通孔は、配線３を底とする有底孔（ブラインドビア）となっている。
この有底孔は、まず、基板２に貫通孔を形成し、その後、接着剤によって基板２の全表面に貼付けられている金属薄層をエッチングすることにより形成される。
そして、配線３の貫通孔に露出する部分は、メッキされるか、又は露出状態となっている。
回路基板２０の他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
アンビル３０の先端部分３１は、外径が貫通孔の内径と等しく形成されており、貫通孔に挿入できるようになっている。
より詳細には、先端部分３１の外径は、貫通孔の内径よりも若干小さく形成されており、貫通孔にすきまばめにてスムーズに挿入できるようになっている。
【００５０】
また、先端部分３１の先端は電極５の裏面に接触するように平坦に形成されるとともに、アンビル３０の側面には、基板２の下側の面と当接する段差部３２が形成されている。
この段差部３２は、先端部分３１の挿入量を規制するストッパ（規制手段）として機能しており、段差部３２が基板２の下側面に当接するまで先端部分３１を貫通孔に挿入すると、先端部分３１の先端面が配線３の下側の面に適度な摩擦係数となるような圧力で直接接触するようになっている。
他の構成は第１の実施の形態と同様であり、超音波接合ヘッド１によってリード端子１０と電極５が超音波接合される。
【００５１】
図５は、本実施の形態において、超音波接合を行う工程を説明するための図である。
まず、図５（ａ）に示したように、基板２に貫通孔２１を形成する。この貫通孔は、基板２の上側の面から下側の面に向かってドリルであける。これにより、基板２の上側の面の開口部が良好に形成される。
次に、図５（ｂ）に示したように、基板２の上側の全面に接着剤で金属薄を貼り付け後、エッチングによって配線３を形成する。これにより貫通孔２１は、配線３を底面とする有底孔となる。
【００５２】
次に、図５（ｃ）に示したように、アンビル３０の段差部３２が基板２の下側の面に当接するまで、アンビル３０の先端部分３１を貫通孔２１に挿入する。この状態でアンビル３０の先端が電極５に当節する。
そして、リード端子１０を電極５に配置する。この工程は、配線部材の所定位置に金属端子を配置する配置ステップに対応している。
【００５３】
そして、超音波ホーン１５をリード端子１０に当てて、リード端子１０の表面を押圧する。
この工程は、所定位置にて、金属端子の表面に当てた第１の押圧部材（超音波ホーン１５）と、空洞部に挿入した第２の押圧部材（アンビル３０）で押圧することにより、金属端子と配線部材の接触面を加圧する加圧ステップに対応する。
【００５４】
この工程により、電極５とリード端子１０の接合界面が加圧されると共に、先端部分３１の上端面が配線３の下側の面に密着し、電極５がアンビル３０によって固定される。
この密着と先端部分３１の剛性により、超音波振動印加時に、先端部分３１と有底孔との間に発生する滑りによる超音波振幅ロスの発生を抑制することができる。
【００５５】
次に、超音波ホーン１５で押圧しつつ超音波接合ヘッド１を駆動し、リード端子１０と電極５を超音波接合する。
この工程は、加圧された状態で第１の押圧部材を超音波振動させて、金属端子と配線部材を接触面にて接合する接合ステップに対応している。
この工程では、先端部分３１の働きにより超音波振動がリード端子１０と配線３の接合界面を中心に作用するため、接合強度の高い超音波接合を電極５とリード端子１０の間に実現することができる。
【００５６】
その後、図５（ｄ）に示したように、超音波ホーン１５とアンビル３０を取り除いて回路基板２０に対するリード端子１０の取り付けが完了する。
なお、アンビル３０と超音波ホーン１５の少なくとも一方にヒータを設置して、これにより有底孔を加熱すると、更に確実に安定した超音波接合が可能となる。
【００５７】
次に、第２の実施の形態の変形例について説明する。
図６（ａ）は、複数箇所にて超音波接合を行った例である（第６の変形例）。
配線３には、近接して２つの電極５ａ、５ｂが設けられている。
これら電極５ａ、５ｂの下には、それぞれ貫通孔が形成されており、これら貫通孔は、空間部分となっている。このため、これら貫通孔は、電極５ａ、５ｂを底とする有底孔となっている。
【００５８】
アンビル３０ａ、３０ｂは、電極５ａ、５ｂの間隔と同じ間隔に一体に形成されており、アンビル３０ａ、３０ｂの先端側には、それぞれ、電極５ａ、５ｂの有底孔に挿入される先端部分３１ａ、３１ｂが形成されている。
アンビル３０ａ、３０ｂの側面には、先端部分３１ａ、３１ｂの挿入量を規制する段差部３２が形成されている。
【００５９】
超音波接合ヘッド１は、電極５ａ、５ｂと同間隔の超音波ホーン１５ａ、１５ｂを有している。
アンビル３０ａ、３０ｂを基板２の有底孔に挿入した状態でリード端子１０を電極５ａ、５ｂの上に置き、その上から超音波ホーン１５ａ、１５ｂで加圧して超音波接合ヘッド１を駆動すると、電極５ａ、５ｂが、それぞれリード端子１０と同時に超音波接合する。
このように本変形例では、リード端子１０を複数の箇所で同時に超音波接合することができる。
なお、３カ所以上超音波接合するように構成することもできる。
このように、本変形例では、空間部分が所定位置に複数箇所設けられており、配線部材と金属端子は、当該複数箇所にて直接接合している。
【００６０】
図６（ｂ）は、多層配線した例である（第７の変形例）。
回路基板２０では、基板２の上側の面と下側の面に配線３が形成されている。
基板２に形成された貫通孔は、電極５を底とする有底孔となっており、有底孔の内周面は、電極５から下側の配線３に至るまで金属層が形成されている。
【００６１】
先端部分３１の外径は、金属層が形成された有底孔の内径と等しく形成されており、有底孔に挿入することができる。
配線３の側面には、下側の配線３に当接して先端部分３１の挿入量を先端部分３１の先端が電極５に接する量に規制する段差部３２が形成されている。
【００６２】
電極５は、先端部分３１により固定されるため、電極５にリード端子１０を置いて超音波ホーン１５によりリード端子１０を電極５に超音波接合することができる。
超音波接合後、リード端子１０に供給される電流は、有底孔の金属層を介して下側の面の配線３にも供給される。
なお、基板２の中間の層の面に有底孔の金属層と接続する配線３を形成し、より多層の回路基板２０とすることもできる。
本変形例では、基板の他の面（基板２の下の面）には、他の配線部材が形成されており、空間部分の側面には金属層（銅メッキ）が形成されており、金属層は、一方の面の側に形成された配線部材と、他の配線部材とを導通している。
【００６３】
図６（ｃ）は、アルミニウムなどで配線３を構成した例である（第８の変形例）。
基板２の上側の面にはアルミニウム、又はアルミニウム合金により配線３が構成されている。他の構成は、第２の実施の形態と同様である。
本変形例でも第２の実施の形態と同様に、有底孔に先端部分３１を挿入し、リード端子１０の上から超音波ホーン１５で超音波振動を印加することにより、リード端子１０と配線３を超音波接合することができる。
【００６４】
図７の各図は、基板２がリードフィンガーを有する場合を説明するための図である。
図７（ａ）は、回路基板２０を上側から見た図である。
基板２の上には、基板２の端部に至る配線３が形成されており、リード端子１０は、基板２の端部にて配線３の上に配置されて超音波接合される。配線３の幅は、リード端子１０の幅よりも広く設定されている。
配線３のうちリード端子１０が設置された領域が電極５で所謂リードフィンガーを構成している。
【００６５】
図７（ｂ）は、配線３の中心線における回路基板２０の断面図（Ａ−Ａ）である。
基板２の端部には、空間部分４０が形成されている。空間部分４０は、電極５の直下において、リード端子１０とほぼ同じ幅で配線３の方向を長手方向とする切り込みとして形成されている。
空間部分４０の幅は、配線３の幅よりも狭いため、配線３の幅と空間部分４０の幅の差分の部分が配線３の貼り付けしろとなっている。
【００６６】
図７（ｃ）は、回路基板２０にアンビル３０と超音波接合ヘッド１をセットしたところを示している。
アンビル３０の先端部分３１は、上端部が長方形状の平坦面となっており、空間部分４０に挿入されて電極５の下面に当接する。
アンビル３０の側面には、基板２の下側の面に当接して先端部分３１の挿入量を規制する段差部３２が設けられており、これによって先端部分３１の挿入量が適当な量に調節される。
【００６７】
超音波ホーン１５は、先端部分３１の上端面と同様の長方形状の平坦面に形成された、より大きな先端面を有している。
超音波ホーン１５は、リード端子１０と電極５を下方（電極５の下面が当接するアンビル方向）に加圧し、この状態で超音波接合ヘッド１を駆動すると、リード端子１０と電極５が超音波接合する。
本変形例では、大面積の電極５を短時間で超音波接合でき、かつ、接合強度も大きい。
リードフィンガーは、半導体素子でよく使用されるため、本変形例は半導体素子のワイヤボンディングに使用することができる。
【００６８】
以上に説明した各実施例と各変形例により、次のような効果を得ることができる。
（１）金属箔によって形成されたリード端子１０を金属の種類によらず電極５に超音波接合できるため、リード端子１０がアルミニウムなどの半田付けできない材質で構成されている場合であっても電極５に直接接合することができる。
（２）半田付けの必要がないため、半田を使用するための仲介材料費や工数の削減を図ることができる。
（３）電極５の下面を金属部材４（第１の実施の形態）やアンビル３０の先端部分３１（第２の実施の形態）で固定することにより振動漏れを効果的に抑制することができ、超音波振動を接合界面に効率よく印加することができる。
（４）リード端子１０に半田付け用のニッケル板を接合する必要がないため、落下時などの衝撃や加速度が電池パッケージに作用した場合であっても、ニッケル板の質量によってリード端子１０が破損したり、曲がって損傷することがない。
（５）衝撃や加速に対する耐性が大きいため、ウェアラブル機器用電池に適している。
【００６９】
以上に説明した第２の実施形態や変形例により、次のように構成することも可能である。
（第１の構成）基板と、前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、を備えた電子回路基板と、前記所定位置において、前記配線部材と超音波接合する金属端子を有する電子部品と、を備えたことを特徴とする電子装置を提供する。
（第２の構成）前記金属端子は、アルミニウムを主成分とする金属により構成されていることを特徴とする第１の構成の電子装置。
（第３の構成）前記電子部品は、二次電池であり、前記電子回路基板は、前記二次電池の保護回路基板であることを特徴とする第１の構成、又は第２の構成に記載の電子装置。
（第４の構成）前記配線部材と前記金属端子は、異なる種類の金属であることを特徴とする第１の構成、第２の構成、又は第３の構成に記載の電子装置。
（第５の構成）前記空間部分は、前記所定位置に複数箇所設けられており、前記配線部材と前記金属端子は、当該複数箇所にて直接接合していることを特徴とする第１の構成から第４の構成までのうちの何れか１の構成の電子装置。
（第６の構成）前記基板の他の面には、他の配線部材が形成されており、前記空間部分の側面には金属層が形成されており、前記金属層は、前記一方の面の側に形成された配線部材と、前記他の配線部材とを導通することを特徴とする第１の構成から第５の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の電子装置。
（第７の構成）基板と、前記基板の一方の面の側に金属によって形成された配線部材と、前記基板において前記配線部材の所定位置から前記基板の他方の面に至る領域に形成された空間部分と、を備えた電子回路基板と、電子部品の金属端子を接合する電子装置製造方法であって、前記配線部材の前記所定位置に前記金属端子を配置する配置ステップと、前記所定位置にて、前記金属端子の表面に当てた第１の押圧部材と、前記空洞部に挿入した第２の押圧部材で押圧することにより、前記金属端子と前記配線部材の接触面を加圧する加圧ステップと、前記加圧された状態で前記第１の押圧部材を超音波振動させて、前記金属端子と前記配線部材を前記接触面にて接合する接合ステップと、を有することを特徴とする電子装置製造方法。
【符号の説明】
【００７０】
１  超音波接合ヘッド
２  基板
３  配線
４  金属部材
５  電極
１０  リード端子
１５  超音波ホーン
２１  貫通孔
２０  回路基板
３０  アンビル
３１  先端部分
３２  段差部
【図１】
2016054180.tif 000003
【図２】
2016054180.tif 000004
【図３】
2016054180.tif 000005
【図４】
2016054180.tif 000006
【図５】
2016054180.tif 000007
【図６】
2016054180.tif 000008
【図７】
2016054180.tif 000009