JP2004247397A - ワイヤボンディング用構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】一面にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体において、ワイヤボンディング面に傷が付くのを極力防止する。
【解決手段】ワイヤボンディング用構造体１０は、一面１５にワイヤボンディングされるようになっており、一面１５のうちワイヤボンディングされる部位は、当該一面１５から凹んだ面１５ａとなっている。それにより、ワイヤボンディング面１５ａは治具等との接触が起こりにくくなるため、ワイヤボンディング面１５ａに傷が付くのを極力防止することができる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディングされる面を有するワイヤボンディング用構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のワイヤボンディング用構造体は、一面にワイヤボンディングされるものであり、そのようなものとしては、例えば、半導体装置におけるリードフレーム、端子、半導体素子あるいは回路基板、さらには、これら半導体素子や回路基板を搭載し且つ当該搭載部品との間でワイヤボンディングを行うハウジング等が挙げられる。
【０００３】
具体的には、内燃機関用点火装置において端子と回路基板との間でワイヤボンディングを行っている例が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２１１５６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したリードフレームや端子あるいはハウジング等といったワイヤボンディング用構造体は、最終的には、装置の一部として組み込まれることが多く、ワイヤボンディング工程を行うまでに、他の部品との組付等の種々の工程に供される。
【０００６】
そのため、当該ワイヤボンディング工程の前の工程中に、治具との接触等により、ワイヤボンディング面が傷付き、ワイヤボンディングを行った場合、接合強度の確保が困難になる等の問題があった。
【０００７】
特に、ワイヤボンディング用構造体がアルミダイカスト部品である場合、ワイヤボンディング性を確保するために、ワイヤボンディング面の面粗さ等に厳しい要求があり、わずかな傷に対してもワイヤボンディング性を損なってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、一面にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体において、ワイヤボンディング面に傷が付くのを極力防止できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１５）にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体において、一面のうちワイヤボンディングされる部位は、当該一面から凹んだ面（１５ａ）となっていることを特徴とする。
【００１０】
それによれば、ワイヤボンディング用構造体においてワイヤボンディングされる面すなわちワイヤボンディング面を、凹んだ面としているため、当該ワイヤボンディング面に対して治具等との接触が起こりにくくなる。そのため、ワイヤボンディング面に傷が付くのを極力防止することができる。
【００１１】
特に、請求項２に記載の発明のように、ワイヤボンディング用構造体が、面粗さ等の要求が厳しいアルミダイカスト加工からなるものである場合、本発明は有効である。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態では、本発明のワイヤボンディング用構造体を、圧力検出装置におけるハウジングに適用したものとして説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る圧力センサ装置Ｓ１の全体概略断面図、図２は図１の上視平面図でありカバー６０を取り除いた状態で示してある。また、図３は図１中のハウジング１０単体を示す厚み方向の断面図、図４は図３の上視平面図である。
【００１５】
この圧力センサ装置Ｓ１は自動車の電子ブレーキ制御システムに適用され、ブレーキ油圧等を検出するものである。圧力センサ装置Ｓ１は、金属や樹脂等により成形された板状のハウジング１０を備えており、このハウジング１０は本例ではアルミダイカスト加工により成形されたものである。
【００１６】
図３および図４に示すように、ハウジング１０には一面（図３中の上面）１５側から他面（図３中の下面）１６側に貫通する複数個の貫通穴１１が形成されている。また、このハウジング１０はその他面側にて被測定部材であるアクチュエータＫ１（図６参照）上に搭載される。
【００１７】
ハウジング１０の他面１６側には樹脂などからなる位置決めピン１０ａが形成されており、この位置決めピン１０ａは被測定部材に設けられた穴に挿入される。そして、ハウジング１０は、その周辺部に形成されているネジ穴１２によりアクチュエータＫ１にネジ結合されるようになっている。
【００１８】
本例では、ハウジング１０の各貫通穴１１は７個形成されており、図２、図４に示すように、千鳥状に配置されている。また、図４に示すように、ハウジング１０においては、その周辺部および貫通穴１１の周囲を除く部位が他の部位よりも肉薄な肉薄部１０ｂとなっている。例えばハウジング１０の一面（図３中の上面）１５側においてこの肉薄部１０ｂの面と肉厚部の面とは約２ｍｍ以上の段差を有している。
【００１９】
また、図４に示すように、ハウジング１０の一面１５には、その周辺部に、後述する回路基板４０とワイヤボンディングするためのワイヤボンディング面１５ａが形成されている。ここで、このワイヤボンディング面１５ａ近傍の断面図を図５に示す。
【００２０】
図５に示すように、このワイヤボンディング面１５ａは、ワイヤボンディング用構造体としてのハウジング１０の一面１５からから凹んだ面となっている。このワイヤボンディング面１５ａは、ワイヤボンディング性を確保するために、面粗さを極力小さくしており、具体的には、研磨やメッキ等の表面処理を施すことによって、小さな面粗さを確保している。
【００２１】
また、ハウジング１０の各貫通穴１１にはセンシング部としての金属製のステム２０が挿入され固定されている。図６はこのステム２０の拡大断面を示す図である。また、図７はステム２０をダイアフラム２１側からみた図すなわち図６の上視図であり、さらに、図８はステム２０の軸方向に沿った断面を示す斜視図である。
【００２２】
図６〜図８に示すように、ステム２０は、有底中空円筒形状をなすものである。ステム２０を構成する金属材料には、具体的にＦｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、必要強度によっては析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料を選定し、形成できる。
【００２３】
ステム２０は、その一端側すなわち底部側に圧力の印加により歪み可能なダイアフラム２１を有し、その他端側にダイアフラム２１に圧力を導入するための開口部２２を有する。また、ダイアフラム２１の表面にはシリコン基板等の半導体基板からなる矩形板状のセンサチップ２３が低融点ガラス等の接着材２４を介して固定されている。
【００２４】
このセンサチップ２３は、ダイアフラム２１が歪んだときにその歪みを検出する歪みゲージ部として構成されている。例えば、シリコン基板に拡散抵抗を形成し、この拡散抵抗によってフルブリッジまたはハーフブリッジなどのブリッジ回路を形成し、ダイアフラム２１の歪みに基づく電気信号を出力可能としている。なお、図７に示すように、センサチップ２３には、ステム２０の軸回りの位置決めを行うための目視可能なマーク２３ａが形成されている。
【００２５】
また、図６に示すように、ステム２０のダイアフラム２１部分およびセンサチップ２３は貫通穴１１から突出してハウジング１０の一面側に露出している。一方、ステム２０の開口部２２側は、ハウジング１０の他面側に露出している。ただし、ステム２０の他端側の端面２２ａすなわち開口部２２の縁部２２ａはハウジング１０の他面よりも奥まって貫通穴１１の内部に位置している。
【００２６】
このように筒状のステム２０はその軸方向（長手方向）に沿って貫通穴１１に挿入されている。また、ステム２０は外面に段差部２５を有し、この段差部２５を介してダイアフラム２１側（一端側）が小径部２６、開口部２２側（他端側）が大径部２７となっている。ここで、図６や図８に示すように段差部２５の角部には面取りが施され、面取り部２５ａが形成されている。
【００２７】
そして、貫通穴１１の内面はステム２０の外形に対応した段付形状をなしている。すなわち貫通穴１１は段付内孔であり、ステム２０はその大径部２７において貫通穴１１に圧入されることでハウジング１０に固定されている。この貫通穴１１に対するステム２０の取付は次の図９に示すようにしてなされる。
【００２８】
図９に示すように、貫通穴１１においてハウジング１０の他面側からステム２０のダイアフラム２１側を挿入していく。そして、ステム２０の段差部２５が貫通穴１１の段部１１ａに当たって止まり位置決めがなされる。このようなステム２０における段差部２５の大きさは、小径部２６と大径部２７との直径の差にして１ｍｍ以上の差を持たせる程度の大きさとしている。
【００２９】
また、詳しくは図６に示すように、個々のステム２０におけるダイアフラム２１側（一端側）の外面すなわち小径部２６の外面と貫通穴１１の内面との間には隙間１３が設けられている。この隙間１３の大きさは例えば０．２ｍｍ以上とすることができる。
【００３０】
また、貫通穴１１の内部にはステム２０の他端側（開口部２２側）の端面２２ａに隣り合った位置にシール部材３０が設けられている。このシール部材３０は弾性を有し気密性に優れたものを用いることができる。本例ではシール部材３０としてＯリング３０を用いている。
【００３１】
そして、図６に示すように、ハウジング１０と共に複数個のステム２０を被測定部材Ｋ１へ搭載したときに、Ｏリング３０を介して被測定部材Ｋ１とステム２０の他端側の端面２２ａとの間がシールされるようになっている。これにより、被測定部材Ｋ１からの圧力Ｐはステム２０の開口部２２からダイアフラム２１の裏面に対して漏れなく印加されるようになっている。
【００３２】
また、図１、図２に示すように、ハウジング１０の一面上にはステム２０のセンサチップ２３から出力される信号を増幅したり調整したりするなど信号処理を行うための上記回路基板（本例ではプリント基板）４０が搭載されハウジング１０に固定されている。
【００３３】
回路基板４０には信号処理用のＩＣパッケージ４１やコンデンサ４２などが実装されている。そして、図２に示すように、ステム２０のセンサチップ２３は回路基板４０のパッド４３に対して、ワイヤボンディングにより形成されたアルミや金等のワイヤ５０により結線され電気的に接続されている。なお、図１ではワイヤ５０は省略してある。
【００３４】
ここで、回路基板４０とハウジング１０との固定は図示しない接着剤によりなされる。この接着剤は上記回路基板４０におけるパッド４３の直下には必ず存在させることが好ましい。これは、回路基板４０におけるパッド４３の部分を十分に固定し、ワイヤボンディングの超音波パワーを確実にワイヤ５０に伝えるためである。
【００３５】
また、図２に示すように、回路基板４０の周辺部には外部と接続するためのリードピン４４がはんだ４５などにより電気的・機械的に接続されている。こうして、センサチップ２３からの電気信号は回路基板４０にて処理され、リードピン４４を介して外部に出力される。
【００３６】
そして、図２に示すように、ハウジング１０のワイヤボンディング面１５ａと回路基板４０のパッド４０ａとは、アルミや金等からなるボンディングワイヤ５１により結線され、電気的に接続されている。
【００３７】
このボンディングワイヤ５１は、上記したステム２０のセンサチップ２３と回路基板４０のパッド４３とを結線するワイヤ５０と同時にワイヤボンディングされて形成されるものである。このボンディングワイヤ５１においては、ハウジング１０側が１ｓｔボンディング側、回路基板４０側が２ｎｄボンディング側でもよいし、あるいはその逆でも良い。
【００３８】
このように回路基板４０とハウジング１０とをボンディングワイヤ５１によって電気的に接続することにより、回路基板４０のアースが採られ、ＧＮＤ電位を確保することができる。
【００３９】
また、図１に示すように、回路基板４０の上は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂などからなるカバー６０により覆われており機械的な保護をなしている。このカバー６０は、ハウジング１０に対して圧入や接着などにより固定される。図１０はカバー６０で覆った状態を示す概略平面図である。
【００４０】
ここで、図１、図１０に示すように、リードピン４４は途中部で曲げられてカバー６０の上に重なるとともにカバー６０に近接して配置されている。これにより、リードピン４４が図１中の上方から押し付け力を受けてたわんだ場合に、リードピン４４がカバー６０に当たって支持される。そのため、リードピン４４における過大な変形を防止したり、リードピン４４におけるはんだ接合部の破損等が防止できる。
【００４１】
このような圧力センサ装置Ｓ１は例えば次のようにして製造される。切削加工やプレス加工等により形成された中空円筒状のステム２０に対し、低融点ガラスからなる接着材２４を印刷しこれを仮焼成する。そして接着材２４の上に半導体製造プロセスなどにより形成されたセンサチップ２３を組み付け、焼成することでステム２０にセンサチップ２３を固定する。
【００４２】
次に、アルミダイカスト加工により形成されたハウジング１０の各貫通穴１１に対して、上記図９に示すようにステム２０を圧入し固定する。このとき、上記図７に示したセンサチップ２３のマーク２３ａを画像認識などにより確認しながら、ステム２０の軸回りの位置決めを行う。それにより、ワイヤ５０による正確なワイヤボンディングが可能となる。
【００４３】
次に、ハウジング１０に回路基板４０を接着などにより組み付け固定する。その後、ワイヤボンディングすることにより、センサチップ２３と回路基板４０のパッド４３とをワイヤ５０にて結線するとともに、回路基板４０のパッド４０ａとハウジング１０のワイヤボンディング面１５ａとをボンディングワイヤ５１により結線する。
【００４４】
その後、カバー６０を組み付け、さらにリードピン４４を回路基板４０にはんだ付けする。こうして上記圧力センサ装置Ｓ１が完成する。
【００４５】
ところで、本実施形態によれば、一面１５にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体としてのハウジング１０において、一面１５のうちワイヤボンディングされるワイヤボンディング面１５ａが、当該一面１５から凹んだ面となっていることを主たる特徴としている。
【００４６】
それによれば、ハウジング１０におけるワイヤボンディング面１５ａを、凹んだ面としているため、上記した種々の製造工程中においてワイヤボンディング面１５ａに対して治具等との接触が起こりにくくなる。そのため、ワイヤボンディング面１５ａに傷が付くのを極力防止することができ、結果、ワイヤボンディング性すなわちワイヤボンディングにおける接合強度を確保することができる。
【００４７】
特に、本例では、ワイヤボンディング用構造体であるハウジング１０が、面粗さ等の要求が厳しいアルミダイカスト加工からなるものであるため、ワイヤボンディング面１５ａを凹まして傷つきにくくした構成は、有効である。
【００４８】
ちなみに、従来の圧力センサ装置におけるハウジング等、この種のワイヤボンディング用構造体では、ワイヤボンディング面は、その周囲の面と同一平面であった。また、ワイヤボンディング面がアルミや銅等のパッド等として構成される場合、その周囲の面よりも若干突出した面となっていた。そのため、従来では、ワイヤボンディング面が傷付きやすかった。
【００４９】
なお、本発明は上記ハウジング以外にも、一面にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体、例えば、端子やリードフレーム、回路基板等に適用することもできる。
【００５０】
その場合も、ワイヤボンディングが行われる面において、ワイヤボンディングされる部位を当該面から凹んだ面とすれば、外部物体との接触が防止され、傷付きを極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力センサ装置の全体概略断面図である。
【図２】図１の圧力センサ装置におけるカバーを取り除いた状態の上視図である。
【図３】図１中のハウジング単体を示す断面図である。
【図４】図３の上視平面図である。
【図５】ハウジングにおけるワイヤボンディング面の近傍の断面図である。
【図６】図１中のステムの拡大断面図である。
【図７】図６の上視図である。
【図８】ステムの一部断面斜視図である。
【図９】ハウジングの貫通穴に対するステムの取付の様子を示す断面図である。
【図１０】図１に示す圧力センサ装置におけるカバーをつけた状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０…ワイヤボンディング用構造体としてのハウジング、
１５…ハウジングの一面、１５ａ…ハウジングのワイヤボンディング面。

Claims (2)

1. 一面（１５）にワイヤボンディングされるようになっているワイヤボンディング用構造体において、
   前記一面のうち前記ワイヤボンディングされる部位は、当該一面から凹んだ面（１５ａ）となっていることを特徴とするワイヤボンディング用構造体。
2. アルミダイカスト加工により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング用構造体。

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