(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-04
(54)【発明の名称】多軸超音波ウェッジワイヤボンディング
(51)【国際特許分類】
B23K 20/10 20060101AFI20240927BHJP
H01M 50/505 20210101ALI20240927BHJP
H01M 50/516 20210101ALI20240927BHJP
H01M 50/566 20210101ALI20240927BHJP
H01M 50/522 20210101ALI20240927BHJP
H01M 50/503 20210101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
B23K20/10
H01M50/505
H01M50/516
H01M50/566
H01M50/522
H01M50/503
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024515400
(86)(22)【出願日】2022-09-30
(85)【翻訳文提出日】2024-05-02
(86)【国際出願番号】 US2022077331
(87)【国際公開番号】W WO2023056409
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】17/449,729
(32)【優先日】2021-10-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515301041
【氏名又は名称】アティエヴァ、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カルピト、ドギーリー エム．
(72)【発明者】
【氏名】ウィーバー、ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】ゴティエ、ジャン－フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】ホーキンス、ジェイムズ
【テーマコード（参考）】
4E167
5H043
【Ｆターム（参考）】
4E167AA01
4E167AA02
4E167BE02
4E167BE06
4E167DA04
5H043AA03
5H043AA13
5H043AA19
5H043CA21
5H043HA17D
5H043HA17F
5H043HA36D
5H043HA36F
5H043JA12D
5H043JA12F
5H043JA13D
5H043JA13F
5H043KA08D
5H043KA08F
5H043LA02D
5H043LA02F
(57)【要約】
一般的な態様では、電気デバイスアセンブリ（例えば、バッテリモジュール）が、第１電気的接触表面、第２電気的接触表面、及び長手方向軸に沿って延在するリボンワイヤを含むことができる。リボンワイヤは、第１部分、第２部分、及び第３部分を含むことができる。リボンワイヤの第１部分は、第１ウェッジボンドを介して第１電気的接触表面と結合され得る。リボンワイヤの第２部分は、第２ウェッジボンドを介して第２電気的接触表面と結合され得る。リボンワイヤの第３部分は、第１部分及び第２部分の間に延在することができる。第１部分は、リボンワイヤの長手方向軸に交差する第１幅を有することができ、第３部分は、長手方向軸に交差する第２幅を有することができ、第１幅は、第２幅より大きい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電気的接触表面；第２電気的接触表面；及び
長手方向軸に沿って延在するリボンワイヤ
を備え、
前記リボンワイヤは、
第１ウェッジボンドを介して前記第１電気的接触表面と結合される第１部分；
第２ウェッジボンドを介して前記第２電気的接触表面と結合される第２部分；及び
前記第１部分及び前記第２部分の間に延在する第３部分
を含み、
前記リボンワイヤの前記第１部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第１幅を有し、
前記リボンワイヤの前記第３部分は、前記長手方向軸に交差する第２幅を有し、前記第１幅は、前記第２幅より大きい、
電気デバイスアセンブリ。
【請求項2】
前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第３幅を有し、前記第３幅は、前記第２幅におおよそ等しい、請求項１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項3】
前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第３幅を有し、前記第３幅は、前記第１幅におおよそ等しい、請求項１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項4】
前記第１電気的接触表面上の前記第１ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に円形である、請求項１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項5】
前記第２電気的接触表面上の前記第２ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に円形である、請求項４に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項6】
前記第１電気的接触表面及び前記第２電気的接触表面はそれぞれ、バッテリモジュールのバスバー、又は、前記バッテリモジュールの電気化学セルの端部に位置する端子の１つにそれぞれ含まれる、請求項１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項7】
前記電気化学セルの前記端子は、前記電気化学セルのリム又はキャップのうちの一方を含む、請求項６に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項8】
前記リボンワイヤには、銅リボンワイヤが含まれる、請求項１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項9】
電気的接触表面；及びウェッジボンドを介して前記電気的接触表面と結合される部分を含むリボンワイヤ
を備え、
ここで、前記電気的接触表面上の前記ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に同心円状パターンを定義する、
電気デバイスアセンブリ。
【請求項10】
前記リボンワイヤの前記部分は、前記リボンワイヤの第１部分であり；前記リボンワイヤは、長手方向軸に沿って延在し；
前記リボンワイヤは、ワイヤループを形成する第２部分を含み、前記リボンワイヤの前記第１部分及び前記リボンワイヤの前記第２部分は、電気的に連続しており；
前記リボンワイヤの前記第１部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第１幅を有し；かつ
前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第２幅を有し、前記第１幅は、前記第２幅より大きい、
請求項９に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項11】
前記電気的接触表面は、バッテリモジュールのバスバー、又は、前記バッテリモジュールの電気化学セルの端部に位置する端子の１つに含まれる、請求項９に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項12】
前記電気化学セルの前記端子は、前記電気化学セルのリム又はキャップのうちの一方を含む、請求項１１に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項13】
前記リボンワイヤには、銅リボンワイヤが含まれる、請求項９に記載の電気デバイスアセンブリ。
【請求項14】
ウェッジボンダヘッドを通じてリボンワイヤを給送する段階；電気的接触表面の上方に前記ウェッジボンダヘッドを位置決めする段階、前記電気的接触表面は、平面内に配置される；
前記リボンワイヤの第１表面が前記電気的接触表面に接触するように、かつ、前記ウェッジボンダヘッドのウェッジが前記リボンワイヤの前記第１表面の反対側の前記リボンワイヤの第２表面に接触するように、前記ウェッジボンダヘッドを下げる段階；及び
前記リボンワイヤ及び前記電気的接触表面の間にウェッジボンドを形成する段階、前記ウェッジボンドを形成する前記段階は、
前記ウェッジを前記リボンワイヤに接触させた状態で前記ウェッジボンダヘッドの超音波トランスデューサを作動させる段階；及び
前記ウェッジを前記リボンワイヤに接触させた状態で前記ウェッジボンダヘッドを回転させる段階
を有する、
を備える方法。
【請求項15】
前記超音波トランスデューサを作動させる段階は、前記ウェッジボンダヘッドを回転させるときに前記超音波トランスデューサを作動させる段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記超音波トランスデューサを作動させる段階は、複数の超音波トランスデューサを作動させる段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有し；かつ第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸に対して垂直である、超音波振動軸を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有し；かつ前記複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸と非平行である、超音波振動軸を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有し；かつ前記複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸と平行である、超音波振動軸を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項22】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有する、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０２１年１０月１日に出願された「ＭＵＬＴＩ－ＡＸＩＳ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＷＥＤＧＥ ＷＩＲＥ ＢＯＮＤＩＮＧ」と題する米国特許出願第１７／４４９，７２９号に基づく優先権を主張するものであり、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本願は、２０２１年１０月１日に出願された「ＭＵＬＴＩ－ＡＸＩＳ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＷＥＤＧＥ ＷＩＲＥ ＢＯＮＤＩＮＧ」と題する米国特許出願第１７／４４９，７２９号に基づく優先権を主張するものであり、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
本明細書は、ウェッジワイヤボンディングに関する。
【背景技術】
【0003】
近年、世界は、主に化石燃料から取得される電力の使用から、より持続可能なエネルギー源への移行を始めている。この変化が起こる１つの領域は、車両内の車載エネルギー蓄積装置を動力源とする電気モータの使用を伴う。車両メーカは、バスバー及び電気化学セルの端子などのバッテリパックの構成要素を電気的に相互接続するために使用されるウェッジワイヤボンドの質を向上させることを含む、そのようなバッテリパックなどのエネルギー蓄積装置の性能を含むそのような車両の効率及び実用性を増大させることを目指している。
【発明の概要】
【0004】
一般的な態様では、電気デバイスアセンブリ（例えば、バッテリモジュール）が、第１電気的接触表面、第２電気的接触表面、及び長手方向軸に沿って延在するリボンワイヤを含むことができる。リボンワイヤは、第１ウェッジボンドを介して前記第１電気的接触表面と結合される第１部分を含むことができる。リボンワイヤは、第２ウェッジボンドを介して前記第２電気的接触表面と結合される第２部分も含むことができる。リボンワイヤは更に、前記第１部分及び前記第２部分の間に延在する第３部分を含むことができる。リボンワイヤの第１部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第１幅を有することができ、リボンワイヤの第３部分は、長手方向軸に交差する第２幅を有することができ、第１幅は、第２幅より大きい。
【0005】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第３幅を有し、前記第３幅は、前記第２幅におおよそ等しい。
【0006】
前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第３幅を有することができ、前記第３幅は、前記第１幅におおよそ等しい。
【0007】
前記第１電気的接触表面上の前記第１ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に円形であってよい。前記第２電気的接触表面上の前記第２ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に円形であってよい。
【0008】
前記第１電気的接触表面及び前記第２電気的接触表面はそれぞれ、バッテリモジュールのバスバー、又は、前記バッテリモジュールの電気化学セルの端部に位置する端子の１つにそれぞれ含まれてよい。前記電気化学セルの前記端子は、前記電気化学セルのリム又はキャップのうちの一方を含むことができる。前記リボンワイヤには、銅リボンワイヤが含まれてよい。
【0009】
別の一般的な態様では、電気デバイスアセンブリ（例えば、バッテリモジュール）が、電気的接触表面、及び、ウェッジボンドを介して前記電気的接触表面と結合される部分を含むリボンワイヤを含むことができる。前記電気的接触表面上の前記ウェッジボンドの金属間化合物が、少なくとも部分的に同心円状パターンを定義することができる。
【0010】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、前記リボンワイヤの前記部分は、前記リボンワイヤの第１部分であってよい。前記リボンワイヤは、長手方向軸に沿って延在することができる。前記リボンワイヤは、ワイヤループを形成する第２部分を含むことができる。前記リボンワイヤの前記第１部分及び前記リボンワイヤの前記第２部分は、電気的に連続していてよい。前記リボンワイヤの前記第１部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第１幅を有することができる。前記リボンワイヤの前記第２部分は、前記リボンワイヤの前記長手方向軸に交差する第２幅を有することができ、前記第１幅は、前記第２幅より大きい。
【0011】
前記電気的接触表面は、バッテリモジュールのバスバー、又は、前記バッテリモジュールの電気化学セルの端部に位置する端子の１つに含まれ得る。前記電気化学セルの前記端子は、前記電気化学セルのリム又はキャップのうちの一方を含むことができる。前記リボンワイヤには、銅リボンワイヤが含まれてよい。
【0012】
別の一般的な態様では、方法が、ウェッジボンダヘッドを通じてリボンワイヤを給送する段階、及び、電気的接触表面の上方に前記ウェッジボンダヘッドを位置決めする段階、前記電気的接触表面は、平面内に配置される、を含むことができる。方法は更に、前記リボンワイヤの第１表面が前記電気的接触表面に接触するように、かつ、前記ウェッジボンダヘッドのウェッジが前記リボンワイヤの前記第１表面の反対側の前記リボンワイヤの第２表面に接触するように、前記ウェッジボンダヘッドを下げる段階を含むことができる。方法は、前記リボンワイヤ及び前記電気的接触表面の間にウェッジボンドを形成する段階も含むことができる。前記ウェッジボンドを形成する段階は、前記ウェッジを前記リボンワイヤに接触させた状態で前記ウェッジボンダヘッドの超音波トランスデューサを作動させる段階、及び、前記ウェッジを前記リボンワイヤに接触させた状態で前記ウェッジボンダヘッドを回転させる段階を含むことができる。
【0013】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、前記超音波トランスデューサを作動させる段階は、前記ウェッジボンダヘッドを回転させるときに前記超音波トランスデューサを作動させる段階を含むことができる。
【0014】
前記超音波トランスデューサを作動させる段階は、複数の超音波トランスデューサを作動させる段階を含むことができる。前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸に対して垂直である、超音波振動軸を有することができる。
【0015】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、前記複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸と非平行である、超音波振動軸を有することができる。前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。
【0016】
前記複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、前記複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して平行であり、かつ、前記第１超音波トランスデューサの前記超音波振動軸と平行である、超音波振動軸を有することができる。前記複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、前記電気的接触表面の前記平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】例示的なウェッジワイヤボンダを示すブロック図である。
【0018】
【0019】
【図3A】多軸超音波ウェッジボンディングを使用して形成されるウェッジボンドを含む例示的なウェッジボンディングされたリボンワイヤを概略的に示す図である。
【図3B】多軸超音波ウェッジボンディングを使用して形成されるウェッジボンドを含む例示的なウェッジボンディングされたリボンワイヤを概略的に示す図である。
【0020】
【図4A】バッテリモジュールにおいて実装される多軸超音波ウェッジボンディングを使用して形成されるウェッジワイヤボンドを有するウェッジボンディングされたリボンワイヤを含む例示的なバッテリモジュールを概略的に示す図である。
【図4B】バッテリモジュールにおいて実装される多軸超音波ウェッジボンディングを使用して形成されるウェッジワイヤボンドを有するウェッジボンディングされたリボンワイヤを含む例示的なバッテリモジュールを概略的に示す図である。
【図4C】バッテリモジュールにおいて実装される多軸超音波ウェッジボンディングを使用して形成されるウェッジワイヤボンドを有するウェッジボンディングされたリボンワイヤを含む例示的なバッテリモジュールを概略的に示す図である。
【0021】
【図5】多軸超音波ウェッジボンディングを使用してウェッジワイヤボンドを形成するための例示的なウェッジボンダヘッドを示す図である。
【0022】
【図6】例示的な超音波トランスデューサの配置を概略的に示す図である。
【0023】
【図7】例示的な方法を示すフローチャートである。
【0024】
様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本明細書では、複数の軸に沿った超音波振動を使用したウェッジワイヤボンドの形成を対象にしたシステム及び技術の例について説明するものであり、これは、多軸超音波ウェッジボンディング、又は、多軸超音波を使用したウェッジボンディングと呼ばれることがある。幾つかの実装では、ウェッジワイヤボンドを形成することは、ボンドの形成中に、ワイヤボンダヘッドに含まれる１つ又は複数の超音波トランスデューサの作動と並行して（例えば、それと同時に）ワイヤボンダヘッドを回転させることを含むことができる。本明細書で説明する主題は、バッテリモジュールなどの対応する電気デバイスアセンブリの性能を向上させることができる。例えば、関連付けられるウェッジワイヤボンドの電気抵抗が低減する結果として、個々の電気的接触表面（例えば、バッテリモジュールのバスバー及び／又は電気化学セルの端子）への電気的相互接続の導電性を増大させることができる。そのような抵抗の低減は、ボンド面積が増大する結果として、かつ／又は、ボンドワイヤ材の、対応する電気的接触表面、例えば、バッテリモジュールの電気化学セルの端子又はバスバー、への付着性の向上に起因して、達成され得る。別の言い方をすれば、本明細書で説明する手法を使用して形成されるウェッジワイヤボンドは、現在の手法を使用して形成されるウェッジワイヤボンドより大きいボンド（例えば、接触）面積、及び／又は、それより低い単位面積あたりの抵抗を有することができる。
【0026】
本明細書における例は、ボンドワイヤ（例えば、リボンワイヤ）を対応する電気的接触表面に付着させるか又は超音波溶接するために多軸超音波を使用してウェッジワイヤボンドを形成することについて言及する。本明細書で使用するとき、多軸超音波には、面内超音波及び／又は面外超音波が含まれ得る。面内超音波は、ウェッジワイヤボンドが形成される電気的接触表面と平行である、かつ／又は、それと同一面内にある、振動軸を持つ超音波トランスデューサによって実装され得る。面外超音波は、対応するウェッジワイヤボンドが形成される電気的接触表面と非平行である（例えば、それに対して垂直であるか又はそれと非ゼロの角度をなす）振動軸を持つ超音波トランスデューサによって実装され得る。例示的な実装では、４０ｋＨｚから１６０ｋＨｚの範囲の振動周波数を持つ超音波トランスデューサが使用され得る。
【0027】
本明細書における例は、それぞれの長手方向軸に沿って延在するボンドワイヤ（例えば、リボンワイヤ）について言及する。本明細書で使用するとき、ボンドワイヤは、任意の数の異なる幾何学的形状を有することができ、それぞれの導電性を有する１つ又は複数の材料を含むことができる。例えば、ボンドワイヤは、各々がそれぞれの導電性を有する複数の層を有する多層ボンドワイヤであってよい。幾つかの実装では、ボンドワイヤは、長方形の断面を有し、かつ、１つ又は複数の層を有する、リボンワイヤであってよく、これは、銅、アルミニウム、銅の合金、アルミニウムの合金などのような１つ又は複数の導電材料を含むことができる。本明細書で使用するとき、ボンドワイヤの長手方向軸は、ボンドワイヤの長さに沿って延在するボンドワイヤの中線として定義され得る。例えば、所与のボンドワイヤが平坦かつ直線的な構成をとる場合は、その長手方向軸又は中線は、直線であることになる。しかしながら、ボンドワイヤが非平坦かつ／又は非直線的な構成（例えば、曲線状又は円弧状の構成）をとる場合は、長手方向軸又は中線は、ボンドワイヤの構成又は形状に適合することになり、したがって、直線に沿って位置付けられないことがある。
【0028】
本明細書における例は、少なくとも部分的に円形であるウェッジボンドの金属間化合物について言及する。本明細書で使用するとき、金属間化合物は、電気的接触表面上のボンドワイヤの超音波スクラブの結果として形成される金属化合物である。本明細書で使用するとき、円形は、形状が曲線状であることを意味し、ワイヤボンド内のボンドワイヤの上面上に観察され得る、かつ／又は、ボンドワイヤ及び対応する下層の電気的接触表面の間に形成される金属間化合物中に観察され得る、同心の曲線状又は円形パターン及び部分的な曲線状又は円形パターンなどを含むことができる。したがって、そのような金属間化合物は、少なくとも部分的に形状が円形又は曲線状であるパターンを電気的接触表面上に有する金属間化合物であってよい。
【0029】
本明細書における例は、ワイヤループについて言及する。本明細書で使用するとき、ワイヤループは、リボンワイヤの、２つのウェッジワイヤボンドの間に延在する部分である。例えば、ワイヤループは、第１ウェッジワイヤボンド及びその対応する電気的接触表面を第２ウェッジワイヤボンド及びその対応する電気的接触表面と電気的に接続することができる。実装では、ワイヤループは、平坦であってもよいし、曲線状であってもよいし、円弧状であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
【0030】
本明細書における例は、電気化学セルについて言及する。本明細書で使用するとき、電気化学セルは、化学反応から電気エネルギーを生成するか、又は電気エネルギーを使用して化学反応を引き起こすか、又はその両方を行うデバイスである。電気化学セルは、エネルギーを蓄積してそれを使用時に送出するための電解質及び２つの電極を含むことができる。幾つかの実装では、電気化学セルは、再充電可能セルであってよい。例えば、電気化学セルは、リチウムイオンセルであってよい。幾つかの実装では、電気化学セルは、放電時にガルバニセルの役割を果たすことができ、充電時に電解槽の役割を果たすことができる。電気化学セルは、電極ごとに少なくとも１つの端子を有することができる。端子、又はその少なくとも一部分は、電解槽の一方の端部に位置決めされ得る。例えば、電気化学セルが円筒形状を有する場合は、端子のうちの一方がセルの端部の中心に設けられてよく、円筒を形成する缶は、他方の端子を構成し、したがって、端部にも存在することができる。角柱形状を含むがこれに限定されない、電気化学セルの他の形状が使用され得る。
【0031】
本明細書における例は、バッテリモジュールについて言及し、これは、充電、蓄積、及び使用中に、複数の電気化学セルを保持及び管理するように構成された個々の構成要素である。このバッテリモジュールが１つ又は複数の負荷（例えば、電気モータ）の唯一の電源として意図されてもよいし、１つより多くの、同じ又は異なるタイプのバッテリモジュールが使用されてもよい。２つ又はそれより多くのバッテリモジュールが、別個に又はより大きいエネルギー蓄積ユニットの一部として、システムに実装され得る。例えば、バッテリパックは、２つ又はそれより多くの、同じ又は異なるタイプのバッテリモジュールを含むことができる。バッテリモジュールが、電気化学セルにおける電気エネルギーの充電、蓄積、及び／又は使用を管理するための制御回路を含んでもよいし、バッテリモジュールが外部の構成要素によって制御されてもよい。例えば、バッテリ管理システムが１つ又は複数の回路基板（例えば、プリント回路基板）上に実装され得る。
【0032】
本明細書における例は、バスバーについて言及し、ここで、対応するバッテリモジュールが少なくとも１つのバスバーを有することができる。バスバーは、導電性であり、充電時に電気化学セルに対して、又は放電時にセルから電気を伝えるために使用される。バスバーは、導電性材料（例えば、金属）で作られており、電気化学セルの特性及び用途を考慮した好適な寸法を有する。幾つかの実装では、バスバーは、アルミニウム（例えば、アルミニウム合金）を含む。バスバーは、バッテリモジュールの形状及び用途に応じて、平面的（例えば、平坦）であってもよいし、１つ又は複数の屈曲部を有してもよい。
【0033】
本明細書における例は、上部又は下部について言及することがある。これら及び同様の表現は、視点の明示的又は恣意的な概念に基づき、相対的に物事又は態様を識別する。すなわち、これらの用語は、説明を目的として使用される例示に過ぎず、必ずしも考えられる唯一の位置及び方向などを示すものではない。
【0034】
図１は、例示的なウェッジワイヤボンダ（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｅｒ）１００を示すブロック図である。ワイヤボンダ１００は、多軸超音波を使用して、例えば、本明細書で説明する手法を使用して、ウェッジワイヤボンドを形成するために使用され得る。ワイヤボンダ１００は、例として挙げたものであり、他の構成を有するワイヤボンダが、本開示に係る多軸超音波を使用してウェッジワイヤボンドを形成するために使用され得る。図１に示すように、ワイヤボンダ１００は、ウェッジボンダヘッド１０２、回転モータ１０４、ワイヤ給送（又はワイヤ供給）デバイス１０６、１つ又は複数の面内（例えば、ＸＹ平面）超音波トランスデューサ１０８、及び１つ又は複数の直交又は面外（例えば、Ｚ軸）超音波トランスデューサ１１０を含む。
【0035】
この例では、回転モータ１０４を使用して、ウェッジワイヤボンドの形成中に、かつ、ボンダをボンディング部位間で移動するように配向することで、例えば、リボンワイヤを適切に給送してウェッジワイヤボンド間に相互接続ワイヤループを形成するために、ウェッジボンダヘッド１０２を回転させることができる。例示的な実装では、回転モータ１０４は、ステッピングモータ、サーボモータ、及び／又は、例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラなどのプログラム可能な制御デバイスによって回転角度が制御され得る他のモータであってよい。例えば、回転モータ１０４は、例えば、図２に示すような、時計回り方向及び／又は反時計回り方向に選択可能に（例えば、プログラム可能に）回転することができる。ワイヤボンダ１００のワイヤ給送部１０６は、ワイヤ、例えば、ワイヤスプール供給部からのリボンワイヤを、ウェッジボンダヘッド１０２のワイヤガイドを通じて供給することができ、その結果、ワイヤは、ウェッジの下に給送されて、ウェッジボンドの形成のためにワイヤが位置決めされる。
【0036】
例示的なワイヤボンダ１００では、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８は、ウェッジワイヤボンドが形成されている電気的接触表面によって定義される平面と平行であるか又はそれと同一面内にあるそれぞれの軸に沿ってウェッジボンダヘッド１０２のウェッジの超音波振動を提供するために、ウェッジボンダヘッド１０２に含まれてもよいし、それと結合されてもよい。１つ又は複数の直交又は面外トランスデューサ１１０も、ウェッジボンダヘッド１０２に含まれてもよいし、それと結合されてもよい。１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８と比較して、１つ又は複数の直交又は面外トランスデューサ１１０は、ウェッジボンドが形成されている電気的接触表面の平面と非平行であるそれぞれの軸、例えば、電気的接触表面の平面に対して直交であるか又はそれと非ゼロの角度をなす軸、に沿って超音波振動を提供することができる。
【0037】
図２は、多軸超音波を使用した、例えば、図１に示すウェッジワイヤボンダ１００を使用した、ウェッジワイヤボンドの形成のためのワイヤボンド作業２００の例を示す図である。したがって、例示及び説明を目的として、図１を更に参照しながら図２について説明する。しかしながら、幾つかの実装では、他の構成を有するワイヤボンダが、多軸超音波を使用してウェッジワイヤボンドを形成するために使用され得る。この例では、ワイヤボンダ１００のウェッジが、ウェッジ１００ａとして図２に概略的に示されている。図２は、リボンワイヤ２０２の端部からの側面図で示すリボンボンドワイヤ（リボンワイヤ又はワイヤ）２０２、及び、電気化学セル２１０の、バッテリモジュールに含まれ得る部分も示す。図２には、ボンディング作業２００の議論における参照のために、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸も示されている。図２には、ウェッジ１００ａ（又は関連付けられるウェッジボンダヘッド）の時計回りの回転及びウェッジ１００ａの反時計回りの回転をそれぞれ示す矢印２０４及び２０６も示されている。
【0038】
例示的な実装では、リボンワイヤ２０２は、導電表面とも呼ばれることがある別個の電気的接触表面の間に電気的接続を形成するというその用途に適するように（例えば、ワイヤボンド及び関連付けられるワイヤループを形成する結果として）成形され得る。すなわち、幾つかの実装では、リボンワイヤ２０２は、別個の導電表面の間に電気的接続を形成するために使用されてよく、これらの導電表面のうちの少なくとも１つにおけるウェッジワイヤボンドが、多軸超音波を使用して形成される。実装では、導電表面が互いに実質的に平行で（例えば、同一平面上又は平行な平面内に）あってもよいし、導電表面が異なる方向に配向されてもよい。別の例として、導電表面が基準レベルに対して実質的に同じレベル（例えば、同一平面上）に位置決めされてもよいし、導電表面が基準レベルに対して異なるレベル（例えば、非同一平面上）に位置決めされてもよい。
【0039】
幾つかの実装では、リボンボンドワイヤ２０２の形状は、リボンワイヤ２０２が、関連付けられる導電表面を電気的に接続するように設置されるプロセスから生じることがある。例えば、リボンワイヤ２０２は最初、ストック材料としてスプール上に保持されてよく、好適な長さのリボンワイヤ２０２が、２つ又はそれより多くの導電表面の間に電気的接続を形成するように設置されてよく、それによって、例えば、導電表面上に形成されるそれぞれのウェッジボンドの間に１つ又は複数の適切なワイヤループを含むなど、それらの表面を接続するのに適した形状をとってよい。この特定の実装に応じて、リボンワイヤ２０２は、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、及び／又はそれらの組み合わせを含むことができる。幾つかの実装では、リボンワイヤ２０２は、互いに接合された（例えば、積層された、加締められた、接着剤でくっ付けられたなど）異なる材料の層を含む多層リボンワイヤであってよい。
【0040】
図２の例では、ボンディング作業２００は、リボンワイヤ２０２をバッテリモジュールの電気化学セル２０８の一部分に電気的に接合することを伴う。ここでは、簡単にするために、電気化学セル２０８の端部２１０のみが示されている。幾つかの実装では、端部２１０は、電気化学セル２０８の上部と呼ばれることがある。例えば、電気化学セル２０８は、活物質を保持するための缶（不図示）を含むことができ、端部２１０は、缶の開口部を密閉するキャップで形成されてよい。
【0041】
電気化学セル２０８は、複数の端子を有することができる。ここでは、端子２１２が、端部２１０の中心に位置決めされた構造体として示されている。例えば、端子２１２は、電気化学セル２０８の正端子であってよい。ここでは、端部２１０に含まれるリム２１４が、電気化学セル２０８の別の端子の少なくとも一部である。例えば、リム２１４（及び缶の下部を含む缶材料の残りの部分）は、電気化学セル２０８の負端子として機能してよい。そのような手法では、端子２１２及びリム２１４は、互いに電気的に絶縁していてよい。
【0042】
ボンディング作業２００は、１つ又は複数のツールの使用を含むことができる。本明細書で説明するような幾つかの実装では、ワイヤボンダ１００（図１）のウェッジボンダヘッド１０２などのワイヤボンディングヘッドが使用され得る。上述したように、ワイヤボンディングヘッドは、ウェッジ１００ａを含むことができる。ウェッジ１００ａは、リボンワイヤ２００を端子２１２又はリム２１４に接合するために使用され得る。この例では、端子２１２へのウェッジワイヤボンドの形成が示されている。実装では、ウェッジ１００ａは、金属で作られてよい。幾つかの実装では、ウェッジ１００ａ（例えば、図１に示すように、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０を使用する）は、リボンワイヤ２０２が端子２１２の材料と接合する（例えば、超音波溶接して金属間化合物を形成する）ように、リボンワイヤ２０２に多軸超音波振動を加えることができる。例えば、端子２１２は、鋼又は別の金属を含むことができる。
【0043】
幾つかの実装では、リボンワイヤ２０２は、電気化学セル２０８のリム２１４にウェッジボンディングされ得る。そのような実装では、リボンワイヤは、リム２１４に対して任意の適切な配向を有することができる。例えば、幾つかの実装では、リボンワイヤ２０２の配向（例えば、リボンワイヤ２０２の長手方向軸又は中線）は、リム２１４に対して実質的に放射状であってよい。他の実装では、リボンワイヤ２０２は、リム２１４に対して実質的に接線方向に配向され得る。更に他の実装では、リム２１４に対するリボンワイヤ２０２の他の配向が使用され得る。
【0044】
図２に示すように、この例では、リボンワイヤ２０２の下面（第１表面）が端子２１２に接触しており、一方、ウェッジボンダヘッド１０２のウェッジ１００ａは、リボンワイヤ２０２の上面（第２表面）に接触しており、ウェッジ１００ａは、例えば、Ｙ軸に沿って、リボンワイヤ２０２に適切な量の圧力を加える。ウェッジ１００ａによってリボンワイヤ２０２に加えられる圧力の量は、この特定の実装に依存することになる。
【0045】
図２に示すボンディング作業２００では、リボンワイヤ２０２の第１表面を端子２１２に接触させた状態で、かつ、ウェッジ１００ａをリボンワイヤ２０２の第２表面に接触させた状態で、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８（図１）、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０（図１）を作動させることができる。更に、ボンディング作業２００では、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０（図１）が作動している間に、ウェッジ１００ａを（例えば、図１の対応するウェッジボンダヘッド１０２と併せて）、回転モータ１０４（図１）を使用して、矢印２０４で示すように時計回りに回転させることができる、及び／又は、矢印２０６で示すように反時計回りに回転させることができる。
【0046】
そのような手法では、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８（図１）は、（例えば、端子２１４の表面に対して平行であるか又はそれと同一面内にある）図２の基準軸、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸で示すＸＹ平面内でウェッジ１００ａの超音波振動を提供することができる。更に、そのような実装では、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０（図１）は、（例えば、端子２１４の表面に対して垂直である）Ｚ軸に沿って、又は、端子２１４の表面と非ゼロの角度をなす（例えば、それと平行ではない）軸に沿って、ウェッジ１００ａの超音波振動を提供することができる。
【0047】
幾つかの実装では、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０（図１）が作動している間に、ウェッジ１００ａを回転させることができる。他の実装では、ウェッジ１００ａが第１位置にある状態で、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０を作動させ、次に、図２に示すように、ウェッジ１００ａが回転し、かつ、依然としてリボンワイヤ２０２に接触している間に、それを停止させ、次に、ウェッジ１００ａが第２の回転位置にある状態で、それを再作動させることができる。このプロセスは次に、ウェッジ１００ａの追加の位置について繰り返されてよい。更に他の実装では、ウェッジ１００ａが回転している間、及び／又は、ウェッジ１００ａが異なる位置に静止している間に、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０を順次作動及び停止させることができる。ウェッジ１００ａの回転、及び、１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８、及び／又は、１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０の作動のこの特定の組み合わせは、この特定の実装に依存することになる。
【0048】
図３Ａ及び図３Ｂは、本開示に係る多軸超音波を使用して形成されるウェッジボンドを含む例示的なウェッジボンディングされたリボンワイヤを概略的に示す図である。明確かつ簡単にするために、図３Ａ及び図３Ｂには、図３Ａ及び図３Ｂのウェッジボンドが形成され得る対応する下層の電気的接触表面が示されていない。本明細書で説明するように、そのような電気的接触表面はそれぞれ、バスバーの一部であって（例えば、それに含まれて）もよいし、端子又は電気化学セルの一部であってもよい。他の実装では、他の電気的接触表面とのウェッジボンドが、本明細書で説明する手法を用いて多軸超音波で形成され得る。
【0049】
図３Ａを参照すると、リボンワイヤ３００が示されており、ここで、リボンワイヤ３００は、部分３０２ａ、部分３０２ｂ、及び部分３０２ｃを含む。図３Ａに示すように、リボンワイヤ３００は概して、長手方向軸Ｌに沿って延在することができる。図３Ａの例では、リボンワイヤ３００の部分３０２ａは、ウェッジボンド３１０を用いて、対応する下層の導電表面３１５と結合されてよく、一方、部分３０２ｂは、（例えば、図２のリボンワイヤ２０６及び端子２１２と同様の配置などで）ウェッジボンド３２０を用いて、対応する下層の導電表面３２５と結合されてよい。図３Ａの例では、部分３０２ａのウェッジボンド３１０は、ワイヤボンディングウェッジの回転を含む、多軸超音波を使用してウェッジボンドを形成するための本明細書で説明する手法を使用して形成される。対照的に、部分３０２ｂのウェッジボンド３２０は、ワイヤボンディングウェッジを回転させることなく形成される。幾つかの実装では、面内トランスデューサ及び面外トランスデューサの両方が、ウェッジボンド３２０を形成するために使用され得る。
【0050】
図３Ａの例では、ウェッジボンド３１０の金属間化合物３１２（例えば、リボンワイヤ３００及び対応する導電表面の間に形成される金属間化合物のパターン）が概略的に示されている。図３Ａに示すように、ウェッジボンド３１０の破線は、ウェッジボンド３１０の外周を示すことができる。図３Ａに示すように、金属間化合物３１２は、少なくとも部分的に円形である。すなわち、リボンワイヤ３００の第１部分３０２及び対応する導電表面の間に形成される金属間化合物３１２は、図示のように、円形又は曲線状の形状、例えば、同心円状に形成され得る。そのような円形の金属間化合物は、ウェッジがリボンワイヤ３００の部分３０２ａに接触しながら回転する際に、ワイヤボンディングウェッジの歯から少なくとも部分的に生じることがある。
【0051】
ウェッジボンド３１０と比較して、ウェッジボンド３２０は、ウェッジボンド３１０及び３２０を形成するために使用されるワイヤボンディングウェッジ上の歯のパターンに合う金属間化合物３２２を含むことができ、ここで、そのような歯は、リボンワイヤ３００と整合（係合など）して、ワイヤボンディング作業中にそれを所定の位置に保持する。図３Ａに示すように、この例では、金属間化合物３２２は、ダイヤモンド形である。他の実装では、円、正方形、三角形、星などのような他の形状が使用され得る。
【0052】
リボンワイヤ３００の部分３０２ｃは、部分３０２ａ及び部分３０２ｂの間にワイヤループを形成することができる。すなわち、リボンワイヤの部分３０２ｃは、ウェッジボンド３１０及びウェッジボンド３２０の間に延在する（それらを電気的に接続する）ことができ、それらの対応する電気的接触表面を電気的に接続することができる。
【0053】
図３Ａに示すように、リボンワイヤ３００の部分３０２ａは、長手方向軸Ｌに交差する第１幅Ｗ１を有することができ、一方、リボンワイヤ３００の部分３０２ｃは、長手方向軸Ｌに交差する第２幅Ｗ２を有することができる。この例では、第１幅Ｗ１は、ウェッジボンド３１０の形成中のリボンワイヤ材の広がりに起因して、第２幅Ｗ２より大きい。図３Ａに更に示すように、リボンワイヤ３００の部分３０２ｂは、長手方向軸Ｌに交差する第３幅Ｗ３を有することができ、ここで、第３幅Ｗ３は、部分３０２ｃの第２幅Ｗ２に実質的に、おおよそ、又はほぼ等しい。
【0054】
図３Ｂを参照すると、リボンワイヤ３５０が示されており、ここで、リボンワイヤは、部分３５２ａ、部分３５２ｂ、及び部分３５２ｃを含む。リボンワイヤ３００と同様に、リボンワイヤ３５０は、長手方向軸Ｌ１に沿って延在することができる。図３Ｂの例では、リボンワイヤ３００の部分３５２ａは、ウェッジボンド３６０を用いて、対応する導電表面と結合されるものとして示されており、一方、部分３５２ｂは、ウェッジボンド３７０を用いて、対応する導電表面と結合されるものとして示されている。図３Ｂの例では、ウェッジボンド３６０及び３７０の両方が、ワイヤボンディングウェッジの回転を含む、多軸超音波を使用してウェッジボンドを形成するための本明細書で説明する手法を使用して形成される。したがって、ウェッジボンド３６０及び３７０は、図３Ａのウェッジボンド３１０に関して上述したような、少なくとも部分的に形状が円形又は曲線状であるそれぞれの金属間化合物３６２及び３７２を有するものとして示されている。
【0055】
図３Ｂの例では、リボンワイヤ３５０の部分３５２ｃは、部分３５２ａ及び部分３５２ｂの間にワイヤループを形成することができる。すなわち、リボンワイヤ３５０の部分３５２ｃは、ウェッジボンド３６０及びウェッジボンド３７０の間に延在する（それらを電気的に接続する）ことができ、それらの対応する電気的接触表面を電気的に接続することができる。
【0056】
図３Ｂに示すように、リボンワイヤ３５０の部分３５２ａは、長手方向軸Ｌ１に交差する第１幅Ｗ１ａを有することができ、リボンワイヤ３５０の部分３５２ｃは、長手方向軸Ｌ１に交差する第２幅Ｗ２ａを有することができ、部分３５２ｂは、長手方向軸Ｌ１に交差する第３幅Ｗ３ａを有することができる。この例では、第１幅Ｗ１ａ及び第３幅Ｗ３ａは、ウェッジボンド３６０及び３７０の形成中のリボンワイヤ材の広がりに起因して、両方とも第２幅Ｗ２ａより大きい。この例では、第１幅Ｗ１ａ及び第３幅Ｗ３ａは、実質的に等しくてよい。
【0057】
図４Ａから図４Ｃは、多軸超音波を使用して形成されるウェッジボンドを有するウェッジボンディングされたリボンワイヤを含む例示的なバッテリモジュール４００ａ、４００ｂ、及び４００ｃ（例えば、バッテリモジュールの一部分）をそれぞれ概略的に示す図である。図４Ａから図４Ｃの例の説明を簡単にするために、図３Ａのボンドワイヤ３００又は図３Ｂのボンドワイヤ３５０と同様の構成を有するボンドワイヤが、それぞれの同じ参照番号で参照される。この表記は説明を目的として使用されているに過ぎず、所与のリボンワイヤの配置（例えば、その長さ、対応する接触表面に対するその配向など）及びそれに関連付けられるウェッジボンドは、この特定の実装に依存することになることが理解されるであろう。更に、図４Ａから図４Ｃに示すボンドワイヤ接続は、例として挙げたものであり、他の接続が、他の構成及びウェッジボンドを有するボンドワイヤを使用して形成され得る。
【0058】
図４Ａを参照すると、バッテリモジュール４００ａは、バスバー４０５ａ及び電気化学セル４１０ａを含む。電気化学セル４１０ａは、端子４１２ａ及びリム４１４ａを含む。図４Ａに示すように、バスバー４０５ａは、（図３Ｂに示すような）リボンワイヤ３５０及びそれに関連付けられるウェッジボンドを介して端子４１２ａと電気的に結合される。
【0059】
図４Ｂを参照すると、バッテリモジュール４００ｂは、バスバー４０５ｂ、電気化学セル４１０ｂ、及び電気化学セル４１０ｃを含む。電気化学セル４１０ｂは、端子４１２ｂ及びリム４１４ｂを含み、一方、電気化学セル４１０ｃは、端子４１２ｃ及びリム４１４ｃを含む。図４Ｂに示すように、バスバー４０５ｂは、（図３Ａに示すような）リボンワイヤ３００を介して電気化学セル４１０ｂのリム４１４ｂと電気的に結合され、ここで、ウェッジボンド３１０と一致するウェッジボンドがバスバー４０５ｂ上に形成され、ウェッジボンド３２０と一致するウェッジボンドがリム４１４ｂ上に形成される。他の実装では、図３Ｂに示すようなリボンワイヤ３５０が、バスバー４０５ｂをリム４１４ｂと電気的に結合するために使用され得る。図４Ｂにも示すように、電気化学セル４１０ｂの端子４１２ｂは、（図３Ｂに示すような）リボンワイヤ３５０及びそれに関連付けられるウェッジボンドを介して電気化学セル４１０ｃの端子４１２ｃと電気的に結合される。
【0060】
図４Ｃを参照すると、バッテリモジュール４００ｃは、バスバー４０５ｃ、電気化学セル４１０ｄ、及び電気化学セル４１０ｄを含む。電気化学セル４１０ｄは、端子４１２ｄ及びリム４１４ｄを含み、一方、電気化学セル４１０ｅは、端子４１２ｅ及びリム４１４ｅを含む。図４Ｂに示すように、バスバー４０５ｂは、（図３Ｂに示すような）それぞれのリボンワイヤ３５０及びそれらに関連付けられるウェッジボンドを介して電気化学セル４１０ｄの端子４１２ｄ及び電気化学セル４１０ｅの端子４１２ｅと電気的に結合される。図４Ｃに更に示すように、電気化学セル４１０ｄのリム４１４ｄは、リボンワイヤ４５０を介して電気化学セル４１０ｅのリム４１４ｅと電気的に結合され、ここで、リボンワイヤ４５０は、図３Ａに示すウェッジボンド３２０などのウェッジボンドを使用してリム４１４ｄ及び４１４ｅにウェッジボンディングされ得る。他の実装では、図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示すようなリボンワイヤ３００又はリボンワイヤ３５０が、リム４１４ｄをリム４１４ｅと電気的に結合するために使用され得る。
【0061】
図５は、本明細書で説明する手法に係る多軸超音波を使用してリボンワイヤ５０２とのウェッジワイヤボンドを形成するための例示的なウェッジボンダヘッド５００を示す図である。ワイヤボンダヘッド５００及び／又はリボンワイヤ５０２は、本明細書における他の部分で説明する１つ又は複数の他の例と共に使用され得る。ワイヤボンダヘッド５００は、ワイヤガイド５０４を含む。ワイヤガイド５０４は、ボンディング作業中にリボンワイヤ５０２をガイド（例えば、給送）するために使用される。ワイヤガイド５０４は、金属又は合成材料を含むがこれに限定されない１つ又は複数の材料で作られてよい。リボンボンドワイヤ５０２の供給５０６が、ワイヤガイド５０４を通過するものとして示されている。幾つかの実装では、リボンワイヤ５０２の供給５０６は、スプール５０８から提供され得る。例えば、スプール５０８は、リボンワイヤ５０２の供給５０６を連続的又は断続的に取得することが可能となるように、かつ、リボンワイヤ５０２が、例えば、電気化学セル、バスバー、又はボンディング用の他の電気的接触表面に対して特定の配向を有するように、ワイヤボンダヘッド５００に対して回転可能に吊るされてよい。
【0062】
ワイヤボンダヘッド５００は、ウェッジ５１０を含む。ウェッジ５１０は、本明細書で説明する電気的接触表面などの電気的接触表面（不図示）にリボンボンドワイヤ５０２を接合するために使用され得る。例示的な実装では、ウェッジ５１０は金属で作られてよい。
【0063】
ワイヤボンダヘッド５００は、カッタ５１２も含む。カッタ５１２は、ボンディング前、ボンディング中、又はボンディング後にリボンワイヤ５０２を切断するために使用され得る。例えば、カッタ５１２は、金属で作られてよい。
【0064】
図５の矢印５２４及び５２６でも示すように、ワイヤボンダヘッド５００は、時計回り方向及び／又は反時計回り方向にそれぞれ回転することができる。そのような回転は、図１に関して説明した回転モータ１０４などの回転モータを使用して実行され得る。ワイヤボンダヘッド５００の回転は、図３Ａ及び図３Ｂに示すようなウェッジボンド３１０、３６０、及び３７０などのウェッジボンドを形成しながら実行され得る。
【0065】
図６は、本明細書で説明するウェッジワイヤボンダなどのウェッジワイヤボンダにおいて多軸超音波振動を実装することができる複数の超音波トランスデューサの例示的な配置６００を概略的に示す図である。図６に示すように、配置６００は、複数の超音波トランスデューサ６１０、６２０、６３０、６４０、及び６５０を使用して実装され得る。図６に示すように、トランスデューサ６１０から６５０は、それぞれの超音波軸６１２、６２２、６３２、６４２、及び６５２を用いて動作することができる。図６の例では、トランスデューサ６１０、６２０、６３０、及び６４０は、図１の１つ又は複数の面内トランスデューサ１０８などの面内トランスデューサと呼ばれることがある。すなわち、それらのそれぞれの超音波振動軸６１２、６２２、６３２、及び６４２は、対応するウェッジボンドが形成されている電気的接触表面の平面（例えば、図２に関して説明したようなＸＹ平面）内に又はそれに対して平行に配置される。
【0066】
更に、図６の例では、トランスデューサ６５０は、図１の１つ又は複数の面外トランスデューサ１１０などの面外（例えば、直交）トランスデューサと呼ばれることがある。すなわち、超音波振動軸６５２は、（例えば、図２に関して説明したようなＺ軸に沿って）対応するウェッジボンドが形成されている電気的接触表面に対して（ページの内外で）垂直であるか又はそれと非ゼロの角度をなす。
【0067】
図６は、超音波トランスデューサの特定の構成を示すが、他の構成及び／又は変形例が考えられる。例えば、図６の各超音波トランスデューサは、複数のトランスデューサを含むことができる。幾つかの実装では、より少ない又は追加の超音波トランスデューサが使用され得る。例えば、例示的な実装では、トランスデューサ６１０及び６３０が省略されてよく、その結果、トランスデューサ６２０及び６４０の垂直な超音波軸６２２及び６４２が面内に実装され、トランスデューサ６５０の超音波軸６５３が面外に実装される。
【0068】
図７は、方法７００の例を示す。方法７００は、本明細書の他の部分で説明する１つ又は複数の他の例と共に使用され得る。図示よりも多い又は少ない操作が実行され得る。別段の指示がない限り、２つ又はそれより多くの操作が異なる順序で実行され得る。説明を目的として、少なくとも図１、図２、及び図５を更に参照しながら方法７００について説明する。幾つかの実装では、方法７００は、他の構成を有するウェッジワイヤボンディングツールを使用して実装され得る。
【0069】
操作７０２では、方法７００は、ウェッジボンダヘッドのボンディングウェッジ、例えば、ウェッジ５１０（図５）の下にリボンワイヤを給送するために、ワイヤガイド５０４（図５）を通じてリボンワイヤを給送する段階を含むことができる。操作７０４では、方法７００は、ウェッジボンドが多軸超音波を用いて形成されるべき電気的接触表面の上方にウェッジボンダヘッドを位置決めする段階、ここで、電気的接触表面は、平面（例えば、図２のＸＹ平面）内に配置される、を含む。操作７０６では、方法は、リボンワイヤの第１表面が電気的接触表面に接触するように、かつ、ウェッジボンダヘッドのウェッジがリボンワイヤの第１表面の反対側のリボンワイヤの第２表面に接触するように、ウェッジボンダヘッドを下げる段階を含む。そのような配置は、例えば、図２に示されている。
【0070】
操作７０８では、方法７００は、多軸超音波を用いてリボンワイヤ及び電気的接触表面の間にウェッジワイヤボンドを形成する段階を含み、ウェッジボンドの形成中のウェッジボンダヘッドの回転を含む。方法７００のウェッジボンドを形成する段階は、操作７０８ａで、ウェッジをリボンワイヤに接触させた状態でウェッジボンダヘッドの超音波トランスデューサを作動させる段階、及び、操作７０８ｂで、ウェッジをリボンワイヤの第２表面（上面）に接触させた状態でウェッジボンダヘッドを回転させる段階を含む。
【0071】
幾つかの実装では、操作７０８ａで超音波トランスデューサを作動させる段階は、ウェッジボンダヘッドを回転させるときに超音波トランスデューサを作動させる段階を含むことができる。更に、幾つかの実装では、操作７０８ａで超音波トランスデューサを作動させる段階は、複数の超音波トランスデューサを作動させる段階を含むことができる。ある実装では、複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、第２超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。更に、この例では、複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行であり、かつ、第１超音波トランスデューサの超音波振動軸に対して垂直である、超音波振動軸を有することができる。
【0072】
別の実装では、複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行であり、かつ、第１超音波トランスデューサの超音波振動軸と非平行である、超音波振動軸を有することができる。更に、この例では、複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。
【0073】
更に別の実装では、複数の超音波トランスデューサのうちの第１超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行である超音波振動軸を有することができ、複数の超音波トランスデューサのうちの第２超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して平行であり、かつ、第１超音波トランスデューサの超音波振動軸と平行である、超音波振動軸を有することができる。そのような実装では、関連付けられるウェッジボンダヘッドの回転、及び、第１及び第２トランスデューサの超音波振動軸の対応する回転の結果として、多軸超音波が達成され得る。更に、この例では、複数の超音波トランスデューサのうちの第３超音波トランスデューサが、電気的接触表面の平面に対して垂直である超音波振動軸を有することができる。
【0074】
操作７１０では、ゼロ、１つ又は複数の操作が実行され得る。幾つかの実装では、方法７００は、例えば、操作７０２から７０８ｂを実行した後、操作７１０で終了することができる。幾つかの実装では、操作７０２から７０８ｂのうちの幾つか又は全てが、同じ又は異なる電気的接触表面の間に別の電気的接続を形成すること、又は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂのリボンワイヤ３００及び３５０に関して論じたように、ウェッジワイヤボンド間にワイヤループ（例えば、操作７０２及び７０４）を形成すること、に関する操作７１０で実行され得る。幾つかの実装では、別のタイプの相互接続が形成されてよく、これは、操作７０２から７０８ｂの同じ電気化学セル及び／又はバスバー、又は、別の電気化学セル及び／又はバスバーに対する追加的に形成されたウェッジワイヤボンドであってよい。
【0075】
本明細書を通じて使用する「実質的に」、「ほぼ」、及び「おおよそ」という用語は、例えば、処理のばらつきに起因する小さい変動について記述及び説明するために使用される。例えば、それらは、±５％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±２％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±１％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±０．５％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±０．２％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±０．１％より小さいかそれに等しいこと、例えば、±０．０５％より小さいかそれに等しいことを指すことがある。また、本明細書で使用するとき、「ａ」又は「ａｎ」などの不定冠詞は「少なくとも１つ」を意味する。
【0076】
上記の概念及び以下でより詳細に論じる追加の概念の全ての組み合わせが（そのような概念が相互に矛盾しないことを条件として）、本明細書で開示する本発明の主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の最後に現れる特許請求の範囲に係る主題の全ての組み合わせが、本明細書で開示する本発明の主題の一部であると考えられる。
【0077】
幾つかの実装について説明してきた。とは言え、本明細書の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な修正が行われ得ることが理解されるであろう。
【0078】
加えて、図に示す論理フローは、望ましい結果を達成するために、示した特定の順序、又は連続した順序を必要としない。加えて、他のプロセスが提供されてよく、又は説明したフローからプロセスが排除されてよく、説明したシステムに他の構成要素が追加されてよく、又は説明したシステムから他の構成要素が削除されてよい。したがって、他の実装が以下の特許請求の範囲に記載の範囲内に含まれる。
【0079】
説明した実装の特定の特徴が、本明細書で説明するように示されてきたが、今や多くの修正、置換、変更、及び均等物が当業者には思い浮かぶであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、これらの実装の範囲に含まれる全てのそのような修正及び変更を包含するように意図されていることが理解されるべきである。それらは限定ではなく単なる例として提示されており、形態及び詳細の様々な変更が行われてよいことを理解されたい。相互に排他的な組み合わせを除き、本明細書で説明する装置及び／又は方法の任意の部分が任意の組み合わせで組み合わされてよい。本明細書で説明する実装は、説明した異なる実装の機能、構成要素、及び／又は特徴の様々な組み合わせ及び／又は副次的組み合わせを含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】