(57)【要約】【課題】絶縁被覆線の金属線と電極を安定して接合できる絶縁被覆線の接合方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、第１の電極１２と第２の電極とを金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線１１によって導通させる絶縁被覆線の接合方法であって、前記絶縁被覆線１１を第１の電極１２上に載置する工程（ａ）と、前記絶縁被覆線から金属線を露出させる工程（ｂ）と、前記露出した金属線及び前記第１の電極にわたる第１のバンプを形成することで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｃ）と、を具備する絶縁被覆線の接合方法である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極とを金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線によって導通させる絶縁被覆線の接合方法であって、
前記絶縁被覆線を第１の電極上に載置する工程（ａ）と、
前記絶縁被覆線から金属線を露出させる工程（ｂ）と、
前記露出した金属線及び前記第１の電極にわたる第１のバンプを形成することで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記工程（ｂ）は、前記絶縁被覆線をツールの先端により前記第１の電極に押し付けることで、前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させる工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記工程（ｂ）では、超音波ホーンと、前記超音波ホーンに対して超音波を供給する超音波振動子を備えたボンディング装置を用い、前記超音波ホーンに前記ツールを保持させ、前記ツールに超音波振動を印加することにより前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させ、
前記工程（ｃ）では、前記ボンディング装置を用い、前記超音波ホーンにワイヤが挿通されたキャピラリを保持させ、前記キャピラリ先端から突出したワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することによって放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤ先端部を溶融させて前記第１のバンプを形成する
ことを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記工程（ａ）は、ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第１の位置に載置し、前記キャピラリの先端から絶縁被覆線を繰り出しながら前記キャピラリを第２の位置に移動させることで、前記絶縁被覆線を前記第１の電極上に載置する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記工程（ａ）の前に、
ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第２の電極上に載置し、前記絶縁被覆線をツールの先端により前記第２の電極に押し付けることで、前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させる工程と、
前記露出した金属線及び前記第２の電極にわたる第２のバンプを形成することで、前記金属線を前記第２の電極に電気的に接続する工程とを有し、
前記工程（ａ）は、前記キャピラリの先端から絶縁被覆線を繰り出しながら前記キャピラリを移動させることで、前記絶縁被覆線を前記第１の電極上に載置する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記工程（ａ）は、ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された前記絶縁被覆線を前記第１の電極に加圧力で押し当てる工程であり、
前記工程（ｂ）は、前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを検出し、その後、前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆を前記密着部の外に移動させ、前記絶縁被覆線から前記絶縁被覆を剥離する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項７】
ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第１の電極に加圧して押し当てる工程（ａ）と、
前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを検出する工程（ｂ）と、
前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆を前記密着部の外に移動させ、前記絶縁被覆線から前記絶縁被覆を剥離する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の剥離方法。
【請求項８】
請求項７に記載の絶縁被覆線の剥離方法を用いて前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離した後に、前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すとともに、前記超音波ホーンを超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｄ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項９】
ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線と第１の電極との密着部で、前記絶縁被覆線の絶縁被覆が剥離されて露出した金属線を前記キャピラリで前記第１の電極に押し当てる工程（ｃ）と、
前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すとともに、前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記工程（ｄ）の後に、前記超音波振動を停止し、前記キャピラリにより前記密着部の前記金属線を前記第１の電極に加圧しながら前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すことで、前記金属線と前記第１の電極との合金層を成長させて接合強度を高める工程（ｅ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一項において、
前記工程（ｄ）または前記工程（ｅ）の後に、
前記金属線及び前記第１の電極にわたるバンプを形成することで、前記金属線を前記第１の電極に前記バンプによって電気的に接続する工程（ｆ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
【請求項１２】
第１の電極と、
前記第１の電極上に配置され、金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線と、
前記絶縁被覆線及び前記第１の電極にわたって形成された第１のバンプと、
を具備し、
前記第１の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第１の電極が前記第１のバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記絶縁被覆線の一端は前記有機物で被覆されており、
前記絶縁被覆線から露出した金属線は、前記絶縁被覆線の一端より他端側に位置することを特徴とする接続構造。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、
第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された前記絶縁被覆線と、
前記絶縁被覆線及び前記第２の電極の上に形成された第２のバンプと、
を具備し、
前記第２の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第２の電極が前記第２のバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。
【請求項１５】
第１の電極と、
前記第１の電極上に配置され、金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線と、
を具備し、
前記第１の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第１の電極は、前記金属線と前記第１の電極との間で成長した合金層によって接合されていることを特徴とする接続構造。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか一項において、
前記第１の電極が配置された基板を有し、
前記基板は、医療用分野に用いられる電子部品の基板であることを特徴とする接続構造。
【請求項１７】
絶縁被覆線を繰り出し、導電性を有するキャピラリと、
前記キャピラリを保持する超音波ホーンと、
前記超音波ホーンに保持された前記キャピラリを上下移動させる機構と、
前記超音波ホーンに超音波振動を印加する超音波振動子と、
前記超音波振動子に超音波を発振する超音波発振器と、
前記絶縁被覆線の金属線を接合する第１の電極と前記キャピラリとの間に前記金属線を介して電流を流す電流源と、
前記電極と前記金属線と前記キャピラリの間の抵抗値を検出する抵抗検出器と、
前記機構、前記超音波発振器、前記電流源及び抵抗検出器を制御する制御部と、
を具備することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記制御部は、前記キャピラリの先端から繰り出された前記絶縁被覆線を前記機構により前記電極に加圧して押し当て、前記超音波ホーンを前記超音波発振器により超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを前記抵抗検出器により検出した後に、前記キャピラリと前記第１の電極との間に前記電流源により電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離するように制御することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記制御部は、前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離した後に、前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に前記電流源により電流を流すとともに、前記超音波ホーンを前記超音波発振器により超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続するように制御することを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁被覆線の接合方法、接続構造、絶縁被覆線の剥離方法及びボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ワイヤボンディングは金属の裸線で行われるが、高密度配線における短絡防止や、医療分野で人体に直接触れるデバイスの配線などでは、有機物で絶縁被覆された金属線である絶縁被覆線が用いられる。【０００３】
医療器の分野に用いられる電子部品として例えば体内埋め込み型センサー、体内埋込型ＢＭＩ(brain-machine interface)装置などがある。このセンサーのように人体に直接触れる製品の場合に、センサーの電極に線材を接合しようとすると、金属製の線材が人体へ影響を与えないように線材を絶縁被膜で被覆した絶縁被覆線を用いる必要がある。しかし、被覆がある事で、絶縁被覆線の先端の被覆を剥がしてから絶縁被覆線とセンサーの電極との接合を行う必要があり、その接合は難しくなる。【０００４】
医療器の分野以外の半導体分野の製品（デバイス）の電極への配線においても、絶縁被覆線を電極に高品質、高生産性でボンディングする必要がある。そのデバイスの電極に絶縁被覆線の先端を接合しようとすると、医療器の分野と同様に被覆を剥がしてから接合を行う必要がある。【０００５】
上述したように被覆を剥がしてから接合を行う理由は次のとおりである。絶縁被覆線の先端の被覆を剥がさずに、絶縁被覆線の先端を電極に接合すると、電極と絶縁被覆線との接合強度が弱かったり、電気的導通が十分に取れないなどの製品不良が発生したり、製品としての安定性に欠けることがあるからである。【０００６】
そこで、従来は、絶縁被覆線の先端の被覆を事前に剥がしてから電極に接合する方法が取られていた。例えば半導体分野では、図１７に示すように、絶縁被覆線１０１の先端にレーザーを照射したり、絶縁被覆線１０１の先端をヒーターに接触させて被覆を溶かすことで、中の芯線（金属線）１０１ａを露出させ、その芯線１０１ａを電極１０２に接合していた。【０００７】
例えば、デバイスをヒータプレート上に設置し、加熱による超音波熱圧着ボンディングを行うことがある。デバイスを加熱することで、ボンディングツールで加圧された絶縁被覆線の絶縁被覆を流動化させて接合面から除去する。さらに加熱を併用することによる超音波熱圧着ボンディングで接合品質と時間を短縮する。【０００８】
しかし、絶縁被覆が流動化するまで加熱（数百度以上）すると、複数の絶縁被覆線をボンディングする際に、先にボンディングした絶縁被覆線が加熱され続けて被覆が溶けてしまう。また、ヒーター温度が低すぎると、絶縁被覆を十分に除去できず、接合不良が発生する。また、熱に弱いデバイスは十分に加熱することができず、高熱容量のデバイスでは、加熱と冷却に時間がかかり、生産性が著しく低下してしまう。【０００９】
上記の方法は接合強度が確保される一方、接合を行う装置に被覆除去専用のレーザーやヒーターを搭載する必要がある（例えば特許文献１参照）。これらの機能を搭載する事で装置自体が大きくなり、装置コストも増加する。また、被覆の材質によってはヒーターの熱で除去する事が困難な場合もある。また、被覆除去のための熱を加える工程による絶縁被覆線のダメージも懸念される。【００１０】
また、電極との接合部以外の部分の絶縁被覆線の被覆が剥がれてしまうと、絶縁状態が維持できなくなるため、絶縁被覆線の先端の被覆を安定して剥がす高度な技術が必要とされていた。また、電極との接合部以外の部分の絶縁被覆線の被覆が剥がれないようにしつつ電極と金属線とを確実に電気的に接合することが難しいことがある。【００１１】
また、前述した医療器の分野では、絶縁被覆線の先端の被覆を剥がす作業、絶縁被覆線の先端と電極との接合作業を人の手で行っていることも多い。そのため、生産性が著しく悪くなり、製品を小型化する事も困難であるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−２８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の一態様は、絶縁被覆線の金属線と電極を安定して接合できる絶縁被覆線の接合方法を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、レーザーやヒーターを用いなくても、絶縁被覆線の被覆を剥がして電極に安定して接合できる絶縁被覆線の接合方法、接続構造またはボンディング装置を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、電極との接合部の絶縁被覆線の被覆を安定して剥離できる絶縁被覆線の剥離方法またはボンディング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下に本発明の種々の態様について説明する。
［１］第１の電極と第２の電極とを金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線によって導通させる絶縁被覆線の接合方法であって、
前記絶縁被覆線を第１の電極上に載置する工程（ａ）と、
前記絶縁被覆線から金属線を露出させる工程（ｂ）と、
前記露出した金属線及び前記第１の電極にわたる第１のバンプを形成することで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００１５】
［２］上記［１］において、
前記工程（ｂ）は、前記絶縁被覆線をツールの先端により前記第１の電極に押し付けることで、前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させる工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００１６】
［３］上記［２］において、
前記工程（ｂ）では、超音波ホーンと、前記超音波ホーンに対して超音波を供給する超音波振動子を備えたボンディング装置を用い、前記超音波ホーンに前記ツールを保持させ、前記ツールに超音波振動を印加することにより前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させ、
前記工程（ｃ）では、前記ボンディング装置を用い、前記超音波ホーンにワイヤが挿通されたキャピラリを保持させ、前記キャピラリ先端から突出したワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することによって放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤ先端部を溶融させて前記第１のバンプを形成する
ことを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００１７】
［４］上記［１］乃至［３］のいずれか一項において、
前記工程（ａ）は、ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第１の位置に載置し、前記キャピラリの先端から絶縁被覆線を繰り出しながら前記キャピラリを第２の位置に移動させることで、前記絶縁被覆線を前記第１の電極上に載置する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００１８】
［５］上記［１］乃至［３］のいずれか一項において、
前記工程（ａ）の前に、
ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第２の電極上に載置し、前記絶縁被覆線をツールの先端により前記第２の電極に押し付けることで、前記絶縁被覆線から前記金属線を露出させる工程と、
前記露出した金属線及び前記第２の電極にわたる第２のバンプを形成することで、前記金属線を前記第２の電極に電気的に接続する工程とを有し、
前記工程（ａ）は、前記キャピラリの先端から絶縁被覆線を繰り出しながら前記キャピラリを移動させることで、前記絶縁被覆線を前記第１の電極上に載置する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００１９】
［６］上記［１］において、
前記工程（ａ）は、ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された前記絶縁被覆線を前記第１の電極に加圧力で押し当てる工程であり、
前記工程（ｂ）は、前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを検出し、その後、前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆を前記密着部の外に移動させ、前記絶縁被覆線から前記絶縁被覆を剥離する工程であることを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００２０】
［７］ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線を第１の電極に加圧して押し当てる工程（ａ）と、
前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを検出する工程（ｂ）と、
前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆を前記密着部の外に移動させ、前記絶縁被覆線から前記絶縁被覆を剥離する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の剥離方法。【００２１】
［８］上記［７］に記載の絶縁被覆線の剥離方法を用いて前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離した後に、前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すとともに、前記超音波ホーンを超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｄ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００２２】
［９］ボンディング装置のキャピラリの先端から繰り出された絶縁被覆線と第１の電極との密着部で、前記絶縁被覆線の絶縁被覆が剥離されて露出した金属線を前記キャピラリで前記第１の電極に押し当てる工程（ｃ）と、
前記キャピラリと前記第１の電極との間に電流を流して前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すとともに、前記ボンディング装置の超音波ホーンを超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
［１０］上記［８］または［９］において、
前記工程（ｄ）の後に、前記超音波振動を停止し、前記キャピラリにより前記密着部の前記金属線を前記第１の電極に加圧しながら前記金属線と前記第１の電極との間に電流を流すことで、前記金属線と前記第１の電極との合金層を成長させて接合強度を高める工程（ｅ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。
［１１］上記［８］乃至［１０］のいずれか一項において、
前記工程（ｄ）または前記工程（ｅ）の後に、
前記金属線及び前記第１の電極にわたるバンプを形成することで、前記金属線を前記第１の電極に前記バンプによって電気的に接続する工程（ｆ）を有することを特徴とする絶縁被覆線の接合方法。【００２３】
［１２］第１の電極と、
前記第１の電極上に配置され、金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線と、
前記絶縁被覆線及び前記第１の電極にわたって形成された第１のバンプと、
を具備し、
前記第１の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第１の電極が前記第１のバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。【００２４】
［１３］上記［１２］において、
前記絶縁被覆線の一端は前記有機物で被覆されており、
前記絶縁被覆線から露出した金属線は、前記絶縁被覆線の一端より他端側に位置することを特徴とする接続構造。【００２５】
［１４］上記［１２］または［１３］において、
第２の電極と、
前記第２の電極上に配置された前記絶縁被覆線と、
前記絶縁被覆線及び前記第２の電極の上に形成された第２のバンプと、
を具備し、
前記第２の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第２の電極が前記第２のバンプによって電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。【００２６】
［１５］第１の電極と、
前記第１の電極上に配置され、金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線と、
を具備し、
前記第１の電極上に位置する前記絶縁被覆線から露出した金属線と前記第１の電極は、前記金属線と前記第１の電極との間で成長した合金層によって接合されていることを特徴とする接続構造。
［１６］上記［１２］乃至［１５］のいずれか一項において、
前記第１の電極が配置された基板を有し、
前記基板は、医療用分野に用いられる電子部品の基板であることを特徴とする接続構造。【００２７】
［１７］絶縁被覆線を繰り出し、導電性を有するキャピラリと、
前記キャピラリを保持する超音波ホーンと、
前記超音波ホーンに保持されたキャピラリを上下移動させる機構と、
前記超音波ホーンに超音波振動を印加する超音波振動子と、
前記超音波振動子に超音波を発振する超音波発振器と、
前記絶縁被覆線の金属線を接合する第１の電極と前記キャピラリとの間に前記金属線を介して電流を流す電流源と、
前記電極と前記金属線と前記キャピラリの間の抵抗値を検出する抵抗検出器と、
前記機構、前記超音波発振器、前記電流源及び抵抗検出器を制御する制御部と、
を具備することを特徴とするボンディング装置。【００２８】
［１８］上記［１７］において、
前記制御部は、前記キャピラリの先端から繰り出された前記絶縁被覆線を前記機構により前記電極に加圧して押し当て、前記超音波ホーンを前記超音波発振器により超音波振動させることで、前記絶縁被覆線と前記第１の電極との密着部で前記絶縁被覆線の金属線を介して前記キャピラリと前記第１の電極が導通状態となったことを前記抵抗検出器により検出した後に、前記キャピラリと前記第１の電極との間に前記電流源により電流を流して前記密着部の前記金属線を加熱することで、前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離するように制御することを特徴とするボンディング装置。
［１９］上記［１８］において、
前記制御部は、前記絶縁被覆線の前記絶縁被覆を剥離した後に、前記密着部の前記金属線と前記第１の電極との間に前記電流源により電流を流すとともに、前記超音波ホーンを前記超音波発振器により超音波振動させて前記キャピラリを通して前記金属線と前記第１の電極に超音波振動を加えることで、前記金属線を前記第１の電極に電気的に接続するように制御することを特徴とするボンディング装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様は、絶縁被覆線の金属線と電極を安定して接合できる絶縁被覆線の接合方法を提供することができる。
また、本発明の一態様は、レーザーやヒーターを用いなくても、絶縁被覆線の被覆を剥がして電極に安定して接合できる絶縁被覆線の接合方法、接続構造またはボンディング装置を提供することができる。
また、本発明の一態様は、電極との接合部の絶縁被覆線の被覆を安定して剥離できる絶縁被覆線の剥離方法またはボンディング装置を提供することができる。
なお、本明細書において、「ボンディング装置」とは、本発明を適用できる種々のボンディング装置を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための上面図、（Ｂ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図２】本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための上面図、（Ｂ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための上面図、（Ｂ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は図２に示す専用ツールの具体例を示す斜視図である。
【図６】電極に絶縁被覆線の先端をバンプで接合した状態の例を示す側面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための上面図、（Ｂ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図８】本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための側面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための図、（Ｂ）は本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合状態の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の一態様に係る医療用の分野に用いられる電子部品の基板を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一態様に係る半導体分野に用いられる基板を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す接続構造の効果を説明するための斜視図である。
【図１３】本発明の一態様に係るワイヤボンディング装置を模式的に示す図である。
【図１４】図１３に示すワイヤボンディング装置の動作を詳細に説明するための模式図である。
【図１５】図１４に示す動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】ウエッジボンド装置の一部を模式的に示す構成図である。
【図１７】従来の半導体分野の製品の電極に絶縁被覆線の先端を接合する方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３２】
［第１の実施形態］
図１〜図４は、本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための図である。
【００３３】
まず、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、被覆が剥がされていない絶縁被覆線１１を電子部品または基板の電極（第１の電極ともいう）１２上に載置または設置する。これは、人の手によって行われてもよいし、機械によって行われてもよい。なお、絶縁被覆線１１は金属線が有機物で被覆された絶縁被覆線である。金属線の材質は、金、銀、銅、プラチナ、ステンレス、タングステン、ロジウム、イリジュウムである。また、有機物の材質は、ポリアミド系（例えばポリアミド、ポリアミドイミド）、ポリエステル系（例えばポリエステル、ポリエステルイミド）、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、フッ素系樹脂系（例えばＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ）である。また、基板は、医療用の分野に用いられる電子部品等の基板、医療用の分野以外の半導体分野に用いられる基板などを含む。医療用の分野に用いられる電子部品としては、体内埋め込み型センサー、体内埋込型ＢＭＩ装置などが挙げられる。
【００３４】
次に、図２に示すように、専用ツール１３の先端により絶縁被覆線１１の一端１１ａより他端側を電極１２に押し付け、専用ツール１３を前後に移動させ被覆を剥がす。他の方法として専用ツール１３の上部（図示せず）には超音波振動が印加できるように超音波ホーン（図示せず）が取り付けられており、超音波振動で被覆を剥がす方法でもよい。この超音波振動により被覆面の一部に熱が加わり溶ける効果と専用ツールの先端で剥がす効果により被覆面が剥がれる。
その後、専用ツール１３の先端を絶縁被覆線１１から外す。これにより、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、絶縁被覆線１１の被覆が剥がされ、絶縁被覆線１１の一端１１ａより他端側の金属線１４が露出される。この時、絶縁被覆線１１は電極１２に弱い力で接合された「仮止め状態」となり、絶縁被覆線１１の表面には若干の亀裂が入り、絶縁被覆線１１の中の金属線（芯線）１４が剥きだしとなる。
【００３５】
図２に示す工程は、キャピラリを専用ツール１３に交換したワイヤボンディング装置（図示せず）を用いて行われるとよい。つまり、専用ツール１３は、通常のワイヤボンディング装置で使用するキャピラリ（ワイヤをツール内部に通して使用するもの）ではなく、電極１２上に設置した絶縁被覆線１１の上面を圧接するようなタンピングツールを使用するとよい。なお、専用ツール１３は、金属製またはセラミックス製のツールを使用するとよい。また、ワイヤボンディング装置は、公知のワイヤボンディング装置を用いるとよいが、例えば、ワイヤボンディング装置は、超音波ホーンと、前記超音波ホーンに対して超音波を供給する超音波振動子を備え、前記超音波ホーンに専用ツール１３を保持させ、専用ツール１３に超音波振動を印加することにより絶縁被覆線１１から金属線１４を露出させることが可能となる。
【００３６】
また、専用ツール１３の先端は、絶縁被覆線１１から金属線１４を露出させることができる程度の形状があればよいので、種々の形状を用いることができるし、また絶縁被覆線及び電極の材質や寸法に合わせて様々な形状を使用することができる。具体例としては、図５（Ａ）に示すように専用ツール１３ａの先端１０ａが網目状の部分（複数の尖った部分）を有していてもよいし、図５（Ｂ）に示すように専用ツール１３ｂの先端１０ｂが十字形状の部分を有していてもよいし、図５（Ｃ）に示すように専用ツール１３の先端１０が四角形状の部分を有していてもよい。なお、本実施形態では、図５（Ｃ）に示す専用ツール１３を用いている。
【００３７】
この後、ワイヤボンディング装置（図示せず）を用い、超音波ホーンに金、銀、銅、プラチナなどの金属製のワイヤが挿通されたキャピラリを保持させ、ワイヤをキャピラリから繰り出し、キャピラリ先端から突出したワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することによってスパーク放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤ先端部を溶融させてボールを作成し、そのボールを図３に示す電極１２上に仮止めされた絶縁被覆線１１の上から押し付けワイヤを切り離す。これにより、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、金属線１４が露出した絶縁被覆線１１と電極１２をバンプ（第１のバンプともいう）１５によって直接接合する。金属製のボールからなるバンプ１５を使用する事により、絶縁被覆線１１と電極１２の接触部分が絶縁されていたとしても、被覆に若干の亀裂が入っていれば、そこから露出した金属線１４と電極１２との電気的導通を確保する事が可能となる。これとともに、絶縁被覆線１１と電極１２との接合強度が増し、安定した接合状態を保つ事が可能となり、安定した電気的導通を確保することができる。なお、バンプ１５の材質は、金、銀、銅、プラチナ等である。
【００３８】
このようにして得られた図４（Ａ），（Ｂ）に示す接続構造は、絶縁被覆線１１及び電極１２の上にはバンプ１５が形成され、電極１２上に位置する絶縁被覆線１１から露出した金属線１４と電極１２がバンプ１５によって電気的に接続されたものである。絶縁被覆線１１の一端１１ａは有機物で被覆されており、絶縁被覆線１１の一端１１ａより他端側から露出した金属線と電極１２がバンプ１５によって電気的に接続されている。
【００３９】
なお、図４に示すバンプ１５を形成するワイヤボンディング装置は、図２に示す工程で用いられるワイヤボンディング装置と同じ装置を用いることも可能であるし、別の装置を用いることも可能である。例えば、ワイヤボンディング装置に取り付けるツールをキャピラリから変更する事で、図４に示すバンプ形成工程と図２に示す工程の動作を同一のワイヤボンディング装置で行う事も可能となる。
【００４０】
また、本実施形態では、図４に示すように絶縁被覆線１１と電極１２を接合したバンプ１５から絶縁被覆線１１の一端１１ａが露出しているが、図６に示すように絶縁被覆線１１と電極１２を接合したバンプ１５から絶縁被覆線１１の先端が露出しないようにしてもよい。
図６に示す接合方法は専用冶具を用いることなく通常のワイヤボンディング装置のキャピラリを用いて絶縁被覆線１１を電極に押し付け引きちぎることで、絶縁被覆線１１の先端の被覆が剥がされ、絶縁被覆線１１の先端の金属線を露出させ、絶縁被覆線１１の先端と電極１２をバンプ１５によって直接接合し、そのバンプ１５から絶縁被覆線１１の先端を露出させないようにしてもよい。
バンプ１５の形成方法は、図４に示すバンプ１５の形成方法と同様である。詳細には、キャピラリに通す線を絶縁被覆線から金、銀、銅、プラチナなどの金属ワイヤに交換して、ワイヤに放電を与えてボールを作成して絶縁被覆線１１の上から押し付けワイヤを切り離すことで、図４の接合と同様の接合ができる（図６参照）。
この方法であれば、ワイヤボンディング装置のキャピラリを用いるので専用冶具を使うことなく接合できる利点がある。
【００４１】
本実施形態によれば、レーザーやヒーターを用いなくても、絶縁被覆線１１の被覆を剥がして電極１２に安定して接合することができる。つまり、ワイヤボンディング装置の接合ツールを付け替える事で全ての動作を行う事が可能なため、レーザーユニット、ヒーターユニットなどの被覆を剥がす為の大掛かりな機械構造を必要とせず、絶縁被覆線１１の被覆を剥がして電極１２に安定して接合することができる。
【００４２】
また、接合前に被覆を剥がす工程を必要としないため、操作の簡易化及び高速化を実現できる。
【００４３】
また、被覆を完全に除去していなくても電極１２と絶縁被覆線１１を金属製のバンプ１５で接合する事により、金属線１４と電極１２との電気的導通、及び接合強度の両面を確保でき、製品の安定化につながる。
【００４４】
また、被覆を必要以上に除去しないため、医療器の分野に用いられる製品に使用しても人体への影響を少なくできる。また、人が行っていた作業を機械により自動化する事で、生産性の向上、品質の向上、製品の品質のばらつきの抑制、製品の小型化が可能となる。
【００４５】
［第２の実施形態］
図７及び図８は、本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための図であり、図１〜図４と同一部分には同一符号を付す。
【００４６】
まず、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ワイヤボンディング装置（図示せず）のキャピラリ２１の先端から繰り出された絶縁被覆線１１を第１の位置に載置または固定し、キャピラリ２１の先端から絶縁被覆線１１を繰り出しながらキャピラリ２１を第２の位置に移動させることで、被覆が剥がされていない絶縁被覆線１１を電子部品の第１の電極１２上に載置する。
【００４７】
次に、図８に示すように、専用ツール１３の先端により絶縁被覆線１１を第１の電極１２に押し付ける。
【００４８】
その後の工程は図示していないが、専用ツール１３の先端を絶縁被覆線１１から外す。これにより、絶縁被覆線１１の被覆が剥がされ、絶縁被覆線１１の金属線が露出される。この時、絶縁被覆線１１は第１の電極１２に弱い力で接合された「仮止め状態」となり、絶縁被覆線１１の表面には若干の亀裂が入り、絶縁被覆線１１の中の金属線（芯線）が剥きだしとなる。
【００４９】
この後、ワイヤボンディング装置（図示せず）によって金、銀、銅、プラチナなどの金属製のワイヤを用いて作成したボールを、第１の電極１２上に仮止めされた絶縁被覆線１１の上から押し付けることで、金属線が露出した絶縁被覆線１１と第１の電極１２をバンプによって直接接合する。
この後、上記の第１の位置に載置または固定された絶縁被覆線１１の端部側の露出した金属線と第２の電極とをバンプによって接合してもよい（図示せず）。
【００５０】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
図９（Ａ）は、本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための図である。
【００５２】
まず、ワイヤボンディング装置（図示せず）のキャピラリ（図示せず）の先端から繰り出された絶縁被覆線１１を電子部品の第１の電極（第２の電極ともいう）２２上に載置または固定する。
【００５３】
次に、絶縁被覆線１１を図５（Ｃ）に示す専用ツール１３の先端１０により第１の電極２２に押し付け、専用ツール１３の先端を絶縁被覆線１１から外すことにより、絶縁被覆線１１から金属線を露出させ、第１の電極２２上に絶縁被覆線１１を仮止めする。
【００５４】
この後、ワイヤボンディング装置（図示せず）によって金属製のワイヤを用いて作成したボールを、第１の電極２２上に仮止めされた絶縁被覆線１１の上から押し付けることで、金属線が露出した絶縁被覆線１１と第１の電極２２を第１のバンプ（第２のバンプともいう）２５によって直接接合する。これにより、絶縁被覆線１１の中の金属線が第１の電極２２に電気的に接続される。
【００５５】
次に、キャピラリの先端から絶縁被覆線１１を繰り出しながらキャピラリを第２の電極（第１の電極ともいう）３２上に移動させることで、絶縁被覆線１１を第２の電極３２上に載置または固定する。
【００５６】
次に、絶縁被覆線１１を図５（Ｃ）に示す専用ツール１３の先端１０により第２の電極３２に押し付け、専用ツール１３の先端を絶縁被覆線１１から外すことにより、絶縁被覆線１１から金属線を露出させ、第２の電極３２上に絶縁被覆線１１を仮止めする。
【００５７】
この後、ワイヤボンディング装置（図示せず）によって金属製のワイヤを用いて作成したボールを、第２の電極３２上に仮止めされた絶縁被覆線１１の上から押し付けることで、金属線が露出した絶縁被覆線１１と第２の電極３２を第２のバンプ（第１のバンプともいう）３５によって直接接合する。これにより、絶縁被覆線１１の中の金属線が第２の電極３２に電気的に接続される。
【００５８】
このようにして得られた図９（Ａ）に示す接続構造は次のとおりである。第１の電極２２上に絶縁被覆線１１の一端が配置され、絶縁被覆線１１の一端及び第１の電極２２の上には第１のバンプ２５が形成されている。第１の電極２２上に位置する絶縁被覆線１１から露出した金属線は第１の電極２２と第１のバンプ２５によって電気的に接続されている。第２の電極３２上に絶縁被覆線１１の他端が配置され、絶縁被覆線１１の他端及び第２の電極３２の上には第２のバンプ３５が形成されている。第２の電極３２上に位置する絶縁被覆線１１から露出した金属線は第２の電極３２と第２のバンプ３５によって電気的に接続されている。
【００５９】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、絶縁被覆線１１を第１の電極２２上に載置または固定する際、及び絶縁被覆線１１を第２の電極３２上に載置または固定する際に、ワイヤボンディング装置のキャピラリを用いているが、これらを人の手によって行ってもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、図９（Ａ）に示すように第１の電極２２と第２の電極３２との間の絶縁被覆線１１を直線形状としているが、これに限定されるものではなく、図９（Ｂ）に示すように第１の電極２２と第２の電極３２との間の絶縁被覆線１１をループ形状としてもよい。
【００６２】
［第４の実施形態］
図１０は、本発明の一態様に係る医療用の分野に用いられる電子部品の基板を示す斜視図である。
【００６３】
この医療用製品の基板は第１の基板１６及び第２の基板２６を有し、第１の基板１６上には複数の第１の電極２２が配置され、第２の基板２６上には複数の第２の電極３２が配置されている。第１の電極２２及び第２の電極３２それぞれは、ボンディングパッドである。
【００６４】
第１の電極２２と第２の電極３２は、絶縁被覆線１１、第１及び第２のバンプ２５，３５によって電気的に接続されている。なお、第１の電極２２と第２の電極３２との接続方法及び接続構造は、第１乃至第３の実施形態のいずれかのものを用いることが可能である。
【００６５】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
［第５の実施形態］
図１１は、本発明の一態様に係る半導体分野に用いられる基板を示す斜視図である。半導体用製品とは、半導体分野に用いられる電子部品等をいう。
【００６７】
この半導体製品の基板は第１の基板３６及び第２の基板４６を有し、第１の基板３６上には複数の第１の電極４２が配置され、第２の基板４６上には複数の第２の電極５２が配置されている。
【００６８】
第１の電極４２と第２の電極５２は、絶縁被覆線１１、第１のバンプ（図示せず）及び第２のバンプ５５によって電気的に接続されている。なお、第１の電極４２と第２の電極５２との接続方法及び接続構造は、第１乃至第３の実施形態のいずれかのものを用いることが可能である。
【００６９】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
また、第１の電極４２と第２の電極５２との電気的接続を、被覆されていない金属線ではなく絶縁被覆線１１を用いる理由は、電極間のピッチが狭くなると図１２に示すように絶縁被覆線１１が若干倒れただけで隣の絶縁被覆線１１に接触してしまうことがあるからである。このように隣の絶縁被覆線１１に接触した場合、被覆されていない金属線を用いているとショートしてしまうが、絶縁被覆線１１を用いれば絶縁が保たれるからである。
【００７１】
［第６の実施形態］
図１３は、本発明の一態様に係るワイヤボンディング装置を模式的に示す図であり、図１〜図４と同一部分には同一符号を付す。
【００７２】
図１３のワイヤボンディング装置は絶縁被覆線１１をボンディングする装置である。この装置は、絶縁被覆線１１を繰り出すボンディングツールとしてのキャピラリ６１を有し、キャピラリ６１は超硬合金やサーメットのような硬い導電性を有する材料で作られており、キャピラリ６１の中央には絶縁被覆線１１を通す貫通穴が形成されている。
【００７３】
キャピラリ６１は、超音波ホーン６２の先端部の取り付け穴にはめ込まれ、図示せぬネジ等で締結されることによって保持されている。また、ワイヤボンディング装置は、超音波ホーン６２に保持されたキャピラリ６１を上下移動させる機構を有し、この機構はモータ６３の動力を用いた図に示されていない機構である。この機構によって超音波ホーン６２を矢印６４の方向に上下動させることができる。これにより、超音波ホーン６２に取り付けられたキャピラリ６１を、第１の電極１２に押し当てたり、離したりすることができる。また、上記の機構により、キャピラリ６１を矢印６５の方向に所定の加圧力で第１の電極１２に押し当てることができる。
【００７４】
超音波ホーン６２には超音波振動を印加する超音波振動子６６が取り付けられており、超音波振動子６６には超音波を発振する超音波発振器６９が接続されている。詳細には、超音波振動子６６には振動子正電極６７と振動子負電極６８が接続されており、振動子正電極６７と振動子負電極６８は超音波発振器６９に電気的に接続されている。超音波発振器６９から振動子正電極６７と振動子負電極６８に正弦波電圧が印加されることで、超音波振動子６６が駆動され、それにより、超音波振動子６６が超音波振動する。詳細には、この超音波振動の振動周波数は超音波ホーン６２の固有振動と一致するように制御され、超音波ホーン６２の共振により振動振幅が増幅され、キャピラリ６１の先端部に機械的加工のための超音波振動を与えることができる。
【００７５】
また、ワイヤボンディング装置は、絶縁被覆線１１の金属線を接合する電極（第１の電極ともいう）１２とキャピラリ６１との間に金属線を介して電流を流す定電流源７０を有し、この定電流源７０は電流ＯＮ／ＯＦＦ機能と電流値可変機能を有している。第１の電極１２に電気的に接続された通電正電極７１と、振動子負電極６８と共通の通電負電極７２は、定電流源７０に電気的に接続されている。これにより、矢印７４で示すように第１の電極１２から絶縁被覆線１１の金属線、キャピラリ６１及び超音波ホーン６２に一定の通電電流を流すことができる。
【００７６】
また、ワイヤボンディング装置は、第１の電極１２と絶縁被覆線１１の金属線とキャピラリ６１の間の抵抗値を検出する抵抗検出器７３を有している。この抵抗検出器７３は定電流源７０の両極に電気的に接続されている。抵抗検出器７３は、通電正電極７１と通電負電極７２との間の抵抗値をモニタし、両電極間の絶縁破壊を起点として定電流源７０から電流を供給するために機能させる。
【００７７】
また、ワイヤボンディング装置は、上記の超音波ホーン６２を円弧移動させる機構、超音波発振器６９、定電流源７０及び抵抗検出器７３を制御する制御部としてのコントローラ７５を有している。コントローラ７５からの指令によって超音波発振器６９により超音波振動子６６を超音波振動させることができる。また、コントローラ７５からの指令によって定電流源７０により第１の電極１２からキャピラリ６１に電流を流すことができる。抵抗検出器７３はコントローラ７５に第１の電極１２とキャピラリ６１との間の絶縁破壊を伝える。さらに、コントローラ７５がモータ６３を制御することで、超音波ホーン６２を上下動させることができ、矢印６５のようにキャピラリ６１を動かして絶縁被覆線１１を第１の電極１２に加圧することができる。
【００７８】
次に、上記のワイヤボンディング装置の動作について説明しつつ絶縁被覆線の接合方法についても説明する。
まず、ボンディングツールとしてのキャピラリ６１の先端から繰り出された絶縁被覆線１１は第１の電極１２に所定の加圧力で押し当てられる。この時点では、絶縁被覆線１１の絶縁被覆は破壊されず、導電性を持つキャピラリ６１と、同じく導電性を持つ第１の電極１２の間の電気的絶縁は維持される。次いで、超音波ホーン６２を超音波振動させることで、キャピラリ６１と絶縁被覆線１１の接触点、および、絶縁被覆線１１と第１の電極１２との間の密着部に対して、超音波振動による高頻度の繰り返し応力が加えられ、両接点の絶縁被覆に亀裂が生じ、絶縁被覆に部分的な破壊が生じる。これにより、絶縁被覆線１１と第１の電極１２との密着部で絶縁被覆線１１の金属線（芯線）を介してキャピラリ６１と第１の電極１２が導通状態となる。絶縁状態から導通状態への変化は、抵抗検出器７３で検出され、コントローラ７５に伝達される。
【００７９】
この後、抵抗検出器７３から導通状態を伝達されたコントローラ７５は定電流源７０に指令し、この定電流源７０は第１の電極１２に設置された通電正電極７１から、超音波ホーン６２に設置された通電負電極７２まで、予め設定された電流を流し始める。通電正電極７１から第１の電極１２までと、通電負電極７２からキャピラリ６１の先端までの抵抗値を可能な限り低く構成することで、その抵抗値に対して、キャピラリ６１と絶縁被覆線１１内の金属線（芯線）との接触部と、その金属線と第１の電極１２との接触部との間の相対的な抵抗値が高くなり、電力損失が集中する結果、局所的に高いジュール熱が発生し、加熱される。これにより、絶縁被覆線１１と第１の電極１２との密着部の外に絶縁被覆を移動させ、絶縁被覆線１１から絶縁被覆を剥離する。
【００８０】
詳細に説明すると、この絶縁破壊直後の加熱によって、絶縁被覆線１１と第１の電極１２の接合面周囲の、熱可塑性有機物で構成される絶縁被覆が流動化する。ここで、適切な加圧と超音波振動を加えることで、流動化した絶縁被覆は、分散することなく、接合面の外縁に押しやられ、熱と加圧と超音波振動の相互作用により、接合面から接合の障害となる有機物、酸化物、水分等が除去され、清浄な接合面が形成される。このようにして絶縁被覆線１１から絶縁被覆を剥離する。
【００８１】
次に、通電電流値、超音波振動振幅、加圧力を切り替えて、接合工程に移行する。一例として、通電電流値を下げ、超音波振動を増加、加圧力を漸増して、絶縁被覆線１１内の金属線と第１の電極１２の表面との超音波固相接合を行う。これにより、絶縁被覆線１１内の金属線が第１の電極１２に電気的に接続される。
【００８２】
金属線と第１の電極１２との接合が完了したら、超音波振動を停止し、加圧を維持したまま、一定時間通電電流を増加することで、接合部を加熱し、金属線と第１の電極１２との合金層を成長させ、より強固な接合状態を達成する。また、通電電流により、温度や加熱時間を制御することで、接合面の合金層と周辺金属の再結晶過程で結晶粒の大きさをコントロールし、接合強度をさらに向上させることが可能である。
【００８３】
なお、本実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
絶縁被覆線１１から絶縁被覆を剥離した後に、上記のように絶縁被覆線１１内の金属線と第１の電極１２の表面との超音波固相接合を行うのではなく、図４に示す工程を行う。つまり、上記の方法で絶縁被覆線１１から絶縁被覆を剥離した後に、キャピラリ６１を第１の電極１２から移動させ、他の超音波ホーン（図示せず）に金、銀、銅、プラチナなどの金属製のワイヤが挿通されたキャピラリ（図示せず）を保持させ、ワイヤをキャピラリから繰り出し、キャピラリ先端から突出したワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することによってスパーク放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤ先端部を溶融させてボールを作成し、そのボールを第１の電極１２上に仮止めされた絶縁被覆線１１の上から押し付けワイヤを切り離す。これにより、金属線が露出した絶縁被覆線１１と第１の電極１２を図示せぬバンプ（第１のバンプともいう）によって直接接合する。
【００８４】
また、上記のように金属線と第１の電極１２との合金層を成長させ、より強固な接合状態を達成した後に、金属線及び第１の電極１２にわたるバンプ（図示せず）を形成することで、金属線を第１の電極１２にバンプによってさらに電気的に接続してもよい。
【００８５】
図１４は、図１３に示すワイヤボンディング装置の動作を詳細に説明するための模式図であり、本発明の一態様に係る絶縁被覆線の接合方法を説明するための図である。図１５は、図１４に示す動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００８６】
図１５に示す最初のツール下降段階８１では、ボンディングツール軌跡７７に示すように絶縁被覆線１１を通したキャピラリ（ツール）６１が第１の電極１２のボンディング点に向かって下降する。詳細には、ツール先端からワイヤリングの斜め反対方向に絶縁被覆線１１が出たツール６１を矢印８８のように第１の電極１２に向かってワイヤリングの斜め方向に下降させる（図１４（Ａ）参照）。キャピラリ６１の着地時の衝撃の緩和および安定化のため、キャピラリ６１の下降速度は一定の低速で行われる。
【００８７】
次に、キャピラリ６１の着地を検出したら、絶縁破壊工程８２に移行する。やや弱めの加圧力７８と、強めの超音波パワー（超音波振動振幅７９）で大振幅の超音波振動を加えることにより接合前の絶縁被覆線１１の芯線（金属線）の変形を抑えつつ、絶縁被覆を傷つけ、速やかな絶縁破壊に至らせる。詳細には、絶縁被覆線１１をツール６１で第１の電極１２に押し当てて、超音波ホーンでツール６１を超音波振動させて、絶縁被覆を破る（図１４（Ｂ）参照）。抵抗検出器７３により少ない電流による抵抗値変化で絶縁状態８０を検出することによって接合前の意図しない加熱や、絶縁破壊時のキャピラリ６１の表面の電食発生を抑制する。
【００８８】
次いで、部分的に絶縁被覆が破れた絶縁被覆線１１を介して、キャピラリ６１と第１の電極１２との導通状態８０を抵抗検出器７３により検出したら、接合面浄化活性化工程８３に移行する。低めの加圧力７８を継続し超音波振動振幅７９を抑えた状態で高めの通電電流８４を流し、絶縁被覆線１１がキャピラリ６１の先端と第１の電極１２の接合面に接する部分を素早く加熱する。つまり、第１の電極１２からツール６１に電流を流し、ツール６１で第１の電極１２に押し当てられた絶縁被覆線１１の金属線（芯線）部分にジュール熱を発生させる（図１４（Ｃ）参照）。それにより、その熱と超音波振動で絶縁被覆を流動化して接合面の外側に押し出すとともに、その他の有機物や水分を接合面から同時に除去して、次の接合動作に備えて清浄な接合面を形成しつつ、加熱により接合部のヤング率を下げ、接合面の分子運動を活発化して、第１の電極１２の表面を活性化させる。加熱部の絶縁被覆を構成する熱可塑性有機物を流動化させる温度（数百度）になるよう通電電流値と通電時間を設定することで、加熱不足による被覆残りや、過熱による必要以上の被覆除去、さらには被覆の炭化による接合の障害となる不純物の発生を回避する。また、加圧力７８と超音波振動振幅７９を抑えることで、接合前の絶縁被覆線の金属芯線の変形を抑え、加工余地を残すことで、接合時に、より多くの加圧力と超音波振動振幅を使用して強固な接合が可能となる。
【００８９】
接合面の浄化が完了したら、接合工程８５に移行する。接合工程８５では、超音波振動振幅７９を増加させ、通電電流８４を下げることで、超音波熱圧着の条件を形成する。つまり、超音波熱圧着で絶縁被覆線１１の金属線（芯線）と第１の電極１２を接合する（図１４（Ｃ）参照）。加圧力７８も漸次増加させることで、絶縁被覆線１１の芯線変形時のキャピラリ１１の追従下降遅れによる加圧抜けを抑制し、接合を安定化する。
【００９０】
超音波接合が完了したら、拡散成長工程８６に移行する。加圧力７８を維持したまま、超音波振動を遮断し、通電電流８４で保熱することで、接合部の芯線と第１の電極１２の合金層が拡散成長し、より強固な接合状態が実現する。その際、過熱による絶縁被覆線１１のダメージを回避しつつ、接合面の合金層と周辺金属の再結晶過程で結晶粒の大きさをコントロールし、接合強度をさらに向上させるために、通電電流値と通電時間を最適に設定する。別言すれば、接合面が形成され、十分な絶縁被覆線１１の金属線（芯線）の変形が得られたら、超音波振動を停止し、加圧と通電加熱で接合面の合金層を最適な結晶粒の大きさで成長させる（図１４（Ｄ）参照）。
【００９１】
図５に示すように、拡散成長工程８６後、すべての接合プロセスが完了したら、ツール上昇段階８７に移行する。ボンディングツール軌跡７７に示すようにキャピラリ１１を上昇させる。詳細には、通電を停止し、矢印８９のワイヤリング方向にツール６１を上昇・移動させて、絶縁被覆線１１のループを形成する（図１４（Ｅ）参照）。
【００９２】
先端から絶縁被覆線１１を繰り出しながら、ツール６１を矢印９２のように第２の電極９０に向かってワイヤリングの斜め方向に下降させる（図１４（Ｆ）参照）。
【００９３】
絶縁被覆線１１をツール６１で第２の電極９０に押し当てて、超音波ホーンでツール６１を超音波振動させて、絶縁被覆を破る（図１４（Ｇ）参照）。
【００９４】
抵抗検出器でツール６１と第２の電極９０の絶縁破壊を検出したら、第２の電極９０からツール６１に矢印のように電流を流し、ツール６１で第２の電極９０に押し当てられた絶縁被覆線１１の金属線（芯線）部分にジュール熱を発生させ、その熱と超音波振動で絶縁被覆を流動させて接合面の外側に押しやる。さらに超音波熱圧着で絶縁被覆線１１の金属線（芯線）と第２の電極９０を接合する（図１４（Ｈ）参照）。
【００９５】
接合面が形成され、十分な絶縁被覆線１１の金属線（芯線）の変形が得られたら、超音波振動を停止し、加圧と通電加熱で接合面の合金層を最適な結晶粒の大きさで成長させる（図１４（Ｉ）参照）。
【００９６】
通電を停止し、ワイヤリング方向にツール６１を矢印９３のように少し斜めに上昇させて、ツール６１と一体のカットクランプ９４で絶縁被覆線１１をクランプする（図１４（Ｊ）参照）。
【００９７】
絶縁被覆線１１をクランプしたまま、ワイヤリング方向にツールを矢印９５のように上昇・移動させて、接合面の境界で絶縁被覆線１１を引きちぎる（図１４（Ｋ）参照）。
【００９８】
上記のワイヤボンディング装置の動作は、コントローラ７５によって制御される。
【００９９】
本実施形態によれば、絶縁被覆線１１を電極１２にボンディングする際に、接合の障害となる接合面の絶縁被覆を効果的に除去でき、高品質かつ高生産性のボンディング方法を実現できる。さらに、既存のボンディングプロセスの多くを利用でき、ワイヤボンディング装置の構成を変えることなく実現できるため、低コストで、汎用性の高い方法であるという利点もある。
【０１００】
また、本実施形態では、さらに以下の効果も有する。
（１）熱源などをボンディングツールやワーク周囲に追加する必要がないため、従来のワイヤボンディング装置をそのまま使用できる。また、作業エリアを狭めることもない。
（２）加圧、超音波振動、通電電流のパワー、時間のパラメータを調整することで、接合プロセスにおける、絶縁破壊、接合面浄化活性化、接合、拡散成長の各プロセスを分離し、個別に最適化することが可能となる。
【０１０１】
（３）定電流通電によるジュール熱で相対抵抗値が高い接合点が自己発熱するため、低熱容量で昇温、冷却が素早く行われる。その結果、最小の加熱領域と短時間の加熱が可能となり、絶縁被覆のダメージを最小化できる。
（４）通電加熱の電源を定電流制御することで、発熱部の温度を安定化し、加熱不足による被覆残りや過熱による被覆へのダメージを回避できる。また、正確な通電時間の設定や、通電電流値の可変機能はさらなる被覆線接合の最適化をもたらす。
【０１０２】
（５）通電加熱による領域と時間を限定した局所加熱は、ヒータプレートによるデバイスの加熱なしに、超音波熱圧着が可能となる。超音波のみの加熱に対して、超音波熱圧着は、接合面のヤング率を低下し、接合を阻害する水分を除去する効果があり、接合で生じる合金層の拡散成長を促進し、強固な接合ができる。また、超音波振幅を抑えることにより、ツールダメージを軽減し、ツールの長寿命化により、ツール交換に伴う生産性の低下とランニングコストの上昇を抑制できる。総合的に、熱圧着と超音波接合に対して、超音波熱圧着はワイヤとデバイスへのダメージを軽減できる。
【０１０３】
（６）接合プロセスに被覆線除去プロセスを組み込んだ本実施形態は、予め被覆線の接合個所の被覆を除去する方法に対して、複雑な機構部を必要とせず、工程を単純化でき、生産性が著しく高い。
（７）通電加熱は領域と時間を最小化することで、被覆除去や接合に必要な部分だけの局所加熱が可能となる。この効果は、被覆線へのダメージ抑制のみならず、接合対象に対する以下の効果が得られる。
(a)熱に弱い材料、例えば、樹脂ベースのフィルムやフレキシブル基板、割れやすいセラミック基板を用いることができる。その理由は、全体を加熱しないため、接合部だけを十分に加熱することができるからである。
(b)熱伝導性が悪い材料、例えば樹脂基板を用いることができる。その理由は、接合部をベース材を通して加熱せず、直接加熱するため、昇温が早く、周囲が断熱特性も持つため、より加熱効率が向上するためである。
(c)熱容量が大きな基板を用いることができ、ヒートシンクに搭載されたパワーデバイスに適用できる。その理由は、非効率な全体加熱を行わず、局所加熱で超音波熱圧着をするためである。その結果、より品質の高い接合が可能となる。
【０１０４】
また、従来の接合方法に対して以下の効果を有する。
（１）超音波による固相接合は、スポット溶接や抵抗溶接のように材料を溶かさないため、加圧力や電流値のパラメータの設定範囲が広い。また、金属を溶かさないため、金属蒸気によるヒュームの発生を防止できる。また、超音波接合アシストの加熱のみなので、大電流を必要としない。
（２）超音波振動のみの接合に対して、熱による表面活性化と接合部のヤング率低下による相互攪拌、および、合金層の成長により接合強度を向上できる。また、熱アシストにより、材料軟化、超音波振動振幅の抑制で、摩擦による発塵を防止できる。
（３）既存の設備をほぼそのまま使用可能なため、低コスト化を実現できる。
【０１０５】
［第７の実施形態］
図１６は、ウエッジボンド装置の一部を模式的に示す構成図であり、図１３と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０６】
ウエッジボンドでは、ウエッジボンディングツール９１を使用する。これ以外の構成は図１３に示すワイヤボンディング装置と同様であり、ボンディングプロセスも同様である。
【０１０７】
本実施形態においても第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
なお、第１乃至第７の実施形態は互いに組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０，１０ａ，１０ｂ…専用ツールの先端
１１…絶縁被覆線
１１ａ…絶縁被覆線の一端
１２…第１の電極
１３，１３ａ，１３ｂ…専用ツール
１４…金属線（芯線）
１５…バンプ（第１のバンプ）
１６，３６…第１の基板
２１…キャピラリ
２２，４２…第１の電極
２５…第１のバンプ
２６，４６…第２の基板
３２，５２…第２の電極
３５，５５…第２のバンプ
６１…キャピラリ
６２…超音波ホーン
６３…モータ
６４，６５…矢印
６６…超音波振動子
６７…振動子正電極
６８…振動子負電極
６９…超音波発振器
７０…定電流源
７１…通電正電極
７２…通電負電極
７３…抵抗検出器
７４…矢印
７５…コントローラ
７７…ボンディングツール軌跡
７８…加圧力
７９…超音波振動振幅
８０…導通状態または絶縁状態
８１…ツール下降段階
８２…絶縁破壊工程
８３…接合面浄化活性化工程
８４…通電電流
８５…接合工程
８６…拡散成長工程
８７…ツール上昇段階
８８，８９，９２，９３，９５…矢印
９０…第２の電極
９１…ウエッジボンディングツール
９４…カットクランプ
１０１…絶縁被覆線
１０１ａ…芯線（金属線）
１０２…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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