JP4151667B2 - Manufacturing method of physical quantity sensor and bonding apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、磁気や重力等の物理量の方位や向きを測定する物理量センサを製造する方法、及びこれに用いるボンディング装置に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a physical quantity sensor for measuring the azimuth and direction of a physical quantity such as magnetism and gravity, and a bonding apparatus used therefor.
近年、携帯電話機等の携帯端末装置には、ユーザの位置情報を表示させるGPS(Global Positioning System)機能を持つものが登場している。このGPS機能に加え、地磁気を正確に検出する機能や加速度を検出する機能を持たせることで、ユーザが携帯する携帯端末装置の三次元空間内の方位や向きあるいは移動方向の検知を行うことができる。
上述した機能を携帯端末装置に持たせるためには、磁気センサ、加速度センサ等の物理量センサを携帯端末装置に内蔵させることが必要となる。また、このような物理量センサにより三次元空間での方位や加速度を検知可能とするためには、物理量センサチップの設置面を傾斜させることが必要となる。
2. Description of the Related Art Recently, mobile terminal devices such as mobile phones have appeared that have a GPS (Global Positioning System) function for displaying user position information. In addition to this GPS function, by providing a function for accurately detecting geomagnetism and a function for detecting acceleration, it is possible to detect the azimuth, direction, or movement direction in the three-dimensional space of the mobile terminal device carried by the user. it can.
In order to provide the mobile terminal device with the functions described above, it is necessary to incorporate a physical quantity sensor such as a magnetic sensor or an acceleration sensor in the mobile terminal device. Further, in order to be able to detect the orientation and acceleration in the three-dimensional space by such a physical quantity sensor, it is necessary to incline the installation surface of the physical quantity sensor chip.
ここで、上述した物理量センサは、現在様々なものが提供されており、例えば、その1つとして、磁気を検出すると共に上述したものとは異なり設置面が傾斜しない磁気センサが知られている。この磁気センサは、基板の表面上に載置されて該表面に沿って互いに直交する2方向(X,Y方向)の外部磁界の磁気成分に対して感応する一方の磁気センサチップ(物理量センサチップ)と、基板の表面上に載置されて該表面に直交する方向(Z方向)の外部磁界の磁気成分に対して感応する他方の磁気センサチップとを有している。
そして、この磁気センサはこれら一対の磁気センサチップにより検出された磁気成分により、地磁気成分を3次元空間内のベクトルとして測定を行っている。
Here, various types of physical quantity sensors described above are currently provided. For example, a magnetic sensor that detects magnetism and does not tilt the installation surface is known as one of them. This magnetic sensor is mounted on the surface of a substrate and is one magnetic sensor chip (physical quantity sensor chip) that is sensitive to magnetic components of external magnetic fields in two directions (X and Y directions) orthogonal to each other along the surface. And the other magnetic sensor chip that is placed on the surface of the substrate and is sensitive to the magnetic component of the external magnetic field in the direction perpendicular to the surface (Z direction).
This magnetic sensor measures the geomagnetic component as a vector in a three-dimensional space using the magnetic component detected by the pair of magnetic sensor chips.
ところが、この磁気センサは、他方の磁気センサチップを基板の表面に対して垂直に立てた状態で載置していたため、厚み(Z方向に対する高さ)が増してしまう不都合がある。したがって、この厚みを極力小さくする意味においても、始めに説明したように設置面が傾斜する物理量センサ(例えば、特許文献1から3参照。)が好適に用いられている。
However, this magnetic sensor has the disadvantage that the thickness (height relative to the Z direction) increases because the other magnetic sensor chip is placed in a state of being perpendicular to the surface of the substrate. Therefore, in order to make the thickness as small as possible, a physical quantity sensor (see, for example,
さらに、この種の物理量センサとして、上記特許文献1に記載されているような加速度センサがある。この片側ビーム構造の加速度センサは、搭載基板に対して予め加速度センサチップ(物理量センサチップ)を傾斜させているため、センサパッケージングを搭載基板の表面上に載置したとしても、傾斜方向に応じた所定軸方向の感度を高く保ち、基板の表面に沿う方向を含む他軸方向の感度を低減することができる。
Further, as this type of physical quantity sensor, there is an acceleration sensor as described in
上述したように、物理量センサチップを相互に傾斜させた物理量センサは、厚みを極力なくして薄型化を図ることができると共に、傾斜に伴う各種の利点を有するので、今後の主流となるものである。 As described above, the physical quantity sensor in which the physical quantity sensor chips are inclined with respect to each other can be reduced in thickness while minimizing the thickness, and has various advantages associated with the inclination. .
この種の物理量センサは、例えば、図11に示すように、物理量センサチップ81,82と、物理量センサチップ81,82を外部に対して電気的に接続するための複数のリード83と、これらを一体的に固定する樹脂モールド部84とからなる。また、物理量センサチップ81,82は、樹脂モールド部84の下面(底面)84aに対して傾斜して配置されている。
上記記載の物理量センサ80を製造する際には、例えば、プレス加工等によりリードフレームのステージ部85,86を傾斜させておき、次いで、ステージ部85,86に物理量センサチップ81,82を搭載する。その後、ワイヤーボンディングにより物理量センサチップ81,82の表面に形成されたパッドとリード83とを電気的に接続するワイヤー87を配する。
For example, as shown in FIG. 11, this type of physical quantity sensor includes physical
When manufacturing the
このワイヤーボンディングを行う際は、ワイヤー87を吐出するキャピラリーの先端をリード83やパッドに押し当てて、熱及び超音波振動を加えながらワイヤー87の両端部をリード83及びパッドにそれぞれ接合する。上記ワイヤーボンディングは、通常ボールボンディング法により行われ、このボールボンディング法においては、通常リード83の表面に対してキャピラリーの向きを垂直に配した状態で接合することが好ましい。
しかしながら、ステージ部や物理量センサチップの表面は、リードの表面に対して傾斜しているため、上記ボールボンディング法によりワイヤーを接合した場合には、ワイヤーと物理量センサチップのパッドとの接合力が低下するという問題がある。
また、ワイヤーと物理量センサチップのパッドとの接合力低下を防止するためには、パッドの面積を大きく形成する必要があり、物理量センサチップや物理量センサの小型化が困難になるという問題がある。
However, since the surface of the stage part and the physical quantity sensor chip is inclined with respect to the surface of the lead, when the wire is joined by the ball bonding method, the bonding force between the wire and the pad of the physical quantity sensor chip is reduced. There is a problem of doing.
Further, in order to prevent a decrease in bonding force between the wire and the pad of the physical quantity sensor chip, it is necessary to increase the area of the pad, which makes it difficult to reduce the size of the physical quantity sensor chip or the physical quantity sensor.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、パッドの面積を大きくすることなく、ワイヤーと物理量センサチップのパッドとの接合力を向上させることができる物理量センサの製造方法及びこれに使用するボンディング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a physical quantity sensor manufacturing method capable of improving the bonding force between a wire and a pad of a physical quantity sensor chip without increasing the area of the pad. And it aims at providing the bonding apparatus used for this.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に係る発明は、表面に物理量センサチップを載置するステージ部と、その周囲に配される複数のリードを備えるフレーム部とを有すると共に前記ステージ部が前記フレーム部に対して傾斜したリードフレームを用い、前記ステージ部に載置された前記物理量センサチップと前記各リードとをウェッジボンディング法により相互に電気接続するボンディング装置であって、前記リードフレームを配する基台と、前記基台に対して移動可能に取り付けられると共に、前記各リードの表面と傾斜した前記物理量センサチップの表面とをワイヤーで電気接続するウェッジツールとを備え、該ウェッジツールに、前記リードの表面と略平行に形成され、前記リードの表面と共に前記ワイヤーを挟み込む第1の平坦面と、前記物理量センサチップの表面と略平行に形成され、前記物理量センサチップの表面と共に前記ワイヤーを挟み込む第2の平坦面とが設けられることを特徴とするボンディング装置を提案している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to
この発明に係るボンディング装置を用いて物理量センサチップと各リードとを電気的に接続する際には、予め物理量センサチップをリードフレームのステージ部の表面に配しておくと共に、物理量センサチップ及びステージ部をフレーム部に対して傾斜させておく。この状態においては、各リードの表面と物理量センサチップの表面とが相互に傾斜している。次いで、この傾斜状態を保持した状態でリードフレームをボンディング装置の基台に配する。 When the physical quantity sensor chip and each lead are electrically connected using the bonding apparatus according to the present invention, the physical quantity sensor chip is arranged on the surface of the stage portion of the lead frame in advance, and the physical quantity sensor chip and the stage The part is inclined with respect to the frame part. In this state, the surface of each lead and the surface of the physical quantity sensor chip are inclined with respect to each other. Next, the lead frame is placed on the base of the bonding apparatus while maintaining this inclined state.
その後、ウェッジツールの第2の平坦面と物理量センサチップの表面に形成されたボンディングパッドとの間に、ウェッジツールから吐出されるワイヤーの一端を挟み込む。そして、この状態において、熱や超音波振動を加えてワイヤーの一端をボンディングパッドに接合させる。
その後、ウェッジツールからワイヤーを吐出させながら、ウェッジツールを物理量センサチップの表面からリードの表面まで移動させる。そして、ウェッジツールの第1の平坦面とリードの表面との間に、ウェッジツールから吐出されるワイヤーの他端を挟み込む。この状態において、熱や超音波振動を加えてワイヤーの他端をリードの表面に接合させる。
Thereafter, one end of the wire discharged from the wedge tool is sandwiched between the second flat surface of the wedge tool and the bonding pad formed on the surface of the physical quantity sensor chip. In this state, heat or ultrasonic vibration is applied to bond one end of the wire to the bonding pad.
Thereafter, while discharging the wire from the wedge tool, the wedge tool is moved from the surface of the physical quantity sensor chip to the surface of the lead. Then, the other end of the wire discharged from the wedge tool is sandwiched between the first flat surface of the wedge tool and the surface of the lead. In this state, heat or ultrasonic vibration is applied to bond the other end of the wire to the surface of the lead.
なお、ワイヤーは、リードに接合した後にボンディングパッドに接合してもよい。すなわち、例えば、はじめに、第1の平坦面を利用してリードとワイヤーの一端とを接合させ、その後に、第2の平坦面を利用して物理量センサチップのボンディングパッドとワイヤーの他端とを接合させるとしても良い。
以上のように、ワイヤーを挟み込む際には、第2の平坦面と物理量センサチップの表面とが、また、第1の平坦面とリードの表面とが、それぞれ略平行に配されるため、ウェッジツールの各平坦面によりワイヤーの両端をそれぞれ物理量センサチップ及びリードの各表面に均一に押さえつけることができる。
Note that the wire may be bonded to the bonding pad after being bonded to the lead. That is, for example, first, the lead and one end of the wire are joined using the first flat surface, and then the bonding pad of the physical quantity sensor chip and the other end of the wire are joined using the second flat surface. It may be joined.
As described above, since the second flat surface and the surface of the physical quantity sensor chip and the first flat surface and the surface of the lead are arranged substantially in parallel when sandwiching the wire, the wedge Each flat surface of the tool can uniformly press both ends of the wire against each surface of the physical quantity sensor chip and the lead.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のボンディング装置において、前記第1の平坦面及び前記第2の平坦面から窪んで形成され、前記ワイヤーを配するガイド溝が、前記第1の平坦面及び前記第2の平坦面のそれぞれに沿う方向に延びてなることを特徴とするボンディング装置を提案している。 According to a second aspect of the present invention, in the bonding apparatus according to the first aspect of the present invention, a guide groove that is formed to be recessed from the first flat surface and the second flat surface, and the guide groove for arranging the wire is provided in the first flat surface. A bonding apparatus is proposed which extends in a direction along each of a flat surface and the second flat surface.
この発明に係るボンディング装置によれば、ワイヤーをガイド溝に入り込ませておくことにより、ウェッジツールを物理量センサチップとリードとの間で移動させても、ウェッジツールから吐出されるワイヤーを確実に第1の平坦面や第2の平坦面に配した状態に保持することができる。したがって、ワイヤーを物理量センサチップのボンディングパッドやリードの表面に接合する際に、ウェッジツールの第1の平坦面や第2の平坦面により、ワイヤーを確実にボンディングパッドやリードの表面に押さえつけることができる。
また、第1の平坦面及び第2の平坦面に対するワイヤーの位置がガイド溝により決められるため、ボンディングパッドやリードの表面に対するウェッジツールの位置を調整するだけで、ボンディングパッドやリードの表面に対するワイヤーの位置決めを容易に行うことができる。
According to the bonding apparatus according to the present invention, by inserting the wire into the guide groove, even if the wedge tool is moved between the physical quantity sensor chip and the lead, the wire discharged from the wedge tool can be reliably secured. It can hold | maintain in the state distribute | arranged to 1 flat surface and 2nd flat surface. Therefore, when the wire is bonded to the surface of the bonding pad or lead of the physical quantity sensor chip, the wire can be surely pressed against the surface of the bonding pad or lead by the first flat surface or the second flat surface of the wedge tool. it can.
In addition, since the position of the wire with respect to the first flat surface and the second flat surface is determined by the guide groove, the wire with respect to the surface of the bonding pad or lead can be simply adjusted by adjusting the position of the wedge tool with respect to the surface of the bonding pad or lead. Can be easily positioned.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のボンディング装置において、少なくとも前記リード及び前記物理量センサチップの各表面の近傍において、前記ウェッジツールを前記ガイド溝の長手方向に移動させることを特徴とするボンディング装置を提案している。
The invention according to
前述のように、ウェッジツールにガイド溝を形成しておくことにより、ワイヤーをウェッジツールから吐出させながら、ウェッジツールを物理量センサチップとリードとの間で移動させる際には、ワイヤーがガイド溝の長手方向に沿って移動することになる。そして、この発明に係るボンディング装置では、ウェッジツールの移動方向がガイド溝の長手方向に一致するため、ガイド溝内におけるワイヤーの移動方向とウェッジツールの移動方向とが異なることによってワイヤーに応力が発生することを防止できる。
なお、物理量センサチップやリードの表面にはワイヤーが接合されるため、これら物理量センサチップやリードの表面の近傍においてガイド溝内におけるワイヤーの移動方向とウェッジツールの移動方向とが異なると、前述した応力が特に大きくなる。したがって、前記接合部分の近傍において、ウェッジツールの移動方向をガイド溝の長手方向に一致させることにより、この大きな応力の発生を防止することができる。
As described above, by forming the guide groove in the wedge tool, when the wedge tool is moved between the physical quantity sensor chip and the lead while discharging the wire from the wedge tool, the wire is not in the guide groove. It moves along the longitudinal direction. In the bonding apparatus according to the present invention, since the movement direction of the wedge tool coincides with the longitudinal direction of the guide groove, stress is generated in the wire due to the difference between the movement direction of the wire in the guide groove and the movement direction of the wedge tool. Can be prevented.
Since the wire is bonded to the surface of the physical quantity sensor chip and the lead, the movement direction of the wire and the movement direction of the wedge tool in the guide groove are different in the vicinity of the surface of the physical quantity sensor chip and the lead as described above. The stress becomes particularly large. Therefore, in the vicinity of the joint portion, the large stress can be prevented from occurring by making the moving direction of the wedge tool coincide with the longitudinal direction of the guide groove.
請求項4に係る発明は、表面に物理量センサチップを載置するステージ部と、その周囲に配される複数のリードを備えるフレーム部とを有するリードフレームを用意する準備工程と、前記ステージ部を前記フレーム部に対して傾斜させるステージ傾斜工程と、前記ステージ部に前記物理量センサチップを接着する接着工程と、ウェッジボンディング法により前記各リードの表面と傾斜した前記物理量センサチップの表面とをワイヤーで電気接続する配線工程とを備え、前記配線工程では、前記ウェッジボンディング法に使用するウェッジツールの平坦面が、前記リード及び前記物理量センサチップの各表面に対して略平行に配された状態で、前記リード及び前記物理量センサチップの各表面と共に前記ワイヤーを挟み込むことを特徴とする物理量センサの製造方法を提案している。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a preparatory step of preparing a lead frame having a stage portion on which a physical quantity sensor chip is placed on a surface, and a frame portion having a plurality of leads arranged around the stage portion; A stage tilting step for tilting with respect to the frame portion, an adhering step for bonding the physical quantity sensor chip to the stage portion, and a surface of each lead and the surface of the physical quantity sensor chip tilted by a wedge bonding method with a wire. A wiring step for electrical connection, and in the wiring step, a flat surface of a wedge tool used for the wedge bonding method is arranged substantially parallel to each surface of the lead and the physical quantity sensor chip, An object characterized by sandwiching the wire together with each surface of the lead and the physical quantity sensor chip We propose a method for producing a quantity sensor.
この発明に係る物理量センサの製造方法によれば、配線工程において、物理量センサチップの表面に形成されたボンディングパッドにワイヤーの一端を接合する際には、ウェッジツールの一方の平坦面及び物理量センサチップの表面によりワイヤーの一端を挟み込む。また、リードにワイヤーの他端を接合する際には、ウェッジツールの他方の平坦面及びリードの表面によりワイヤーの他端を挟み込む。
以上のように、ワイヤーを挟み込む際には、ウェッジツールの各平坦面を物理量センサチップの表面に対して略平行に位置させるため、ウェッジツールの各平坦面によりワイヤーの両端をそれぞれ物理量センサチップ及びリードの各表面に均一に押さえつけることができる。
According to the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, when one end of the wire is joined to the bonding pad formed on the surface of the physical quantity sensor chip in the wiring step, one flat surface of the wedge tool and the physical quantity sensor chip One end of the wire is sandwiched by the surface of the wire. Further, when joining the other end of the wire to the lead, the other end of the wire is sandwiched between the other flat surface of the wedge tool and the surface of the lead.
As described above, when sandwiching the wire, in order to position each flat surface of the wedge tool substantially parallel to the surface of the physical quantity sensor chip, both ends of the wire are respectively connected to the physical quantity sensor chip and the flat surface of the wedge tool. It can be pressed evenly on each surface of the lead.
以上説明したように、請求項1及び請求項4に係る発明によれば、物理量センサチップと各リードとをワイヤーで電気接続する際には、このワイヤーの両端が、ウェッジツールの2つの平坦面によって、物理量センサチップ及びリードの各表面に均一と押さえつけられる。このため、物理量センサチップ及びリードの各表面とワイヤーとの接合力を向上させることができる。
また、従来のように、前記接合力を向上させるために、物理量センサチップのボンディングパッドを大きく形成する必要が無くなるため、物理量センサチップや物理量センサの小型化も図ることができる。
As described above, according to the first and fourth aspects of the invention, when the physical quantity sensor chip and each lead are electrically connected by a wire, both ends of the wire are two flat surfaces of the wedge tool. Thus, it is uniformly pressed against each surface of the physical quantity sensor chip and the lead. For this reason, the bonding strength between the physical quantity sensor chip and each surface of the lead and the wire can be improved.
Further, since it is not necessary to form a large bonding pad for the physical quantity sensor chip in order to improve the bonding force as in the prior art, the physical quantity sensor chip and the physical quantity sensor can be downsized.
また、請求項2に係る発明によれば、ボンディングパッドやリードの表面にワイヤーを接合させる際には、ワイヤーを確実にウェッジツールの各平坦面に配することができるため、ワイヤーを確実にボンディングパッドやリードの表面に押さえつけることができる。
さらに、各平坦面に対するワイヤーの位置がガイド溝により決められるため、ボンディングパッドやリードの表面に対するワイヤーの位置決めを容易に行うことができる。
Further, according to the invention according to claim 2, when bonding the wire to the surface of the bonding pad or the lead, the wire can be surely arranged on each flat surface of the wedge tool. It can be pressed against the surface of the pad or lead.
Furthermore, since the position of the wire with respect to each flat surface is determined by the guide groove, the wire can be easily positioned with respect to the surface of the bonding pad or the lead.
また、請求項3に係る発明によれば、ウェッジツールを物理量センサチップとリードとの間で移動させる際に、ウェッジツールの移動方向をガイド溝の長手方向に一致させることにより、ワイヤーがガイド溝に対してその長手方向に沿って移動しても、ワイヤーに応力が発生することを防止できるため、ワイヤーの損傷を防ぐことができる。
According to the invention of
図1から図10は、本発明の一実施形態を示しており、この実施の形態に係る磁気センサの製造方法及びボンディング装置は、相互に傾斜させた2つの磁気センサチップにより外部磁界の向きと大きさを測定する磁気センサ(物理量センサ)に適用されるものである。この磁気センサは、薄板状の銅材等からなる金属製薄板にプレス加工及びエッチング加工を施して形成されるリードフレームを用いて製造される。
図1に示すように、リードフレーム1は、平面視矩形の板状に形成された磁気センサチップ(物理量センサチップ)3,5を載置する2つのステージ部7,9と、ステージ部7,9を支持するフレーム部11と、各ステージ部7,9及びフレーム部11を相互に連結する連結リード13とを備えており、これらステージ部7,9、フレーム部11及び連結リード13は一体的に形成されている。
FIG. 1 to FIG. 10 show an embodiment of the present invention. A magnetic sensor manufacturing method and a bonding apparatus according to this embodiment are adapted to the direction of an external magnetic field by two magnetic sensor chips inclined with respect to each other. The present invention is applied to a magnetic sensor (physical quantity sensor) that measures the size. This magnetic sensor is manufactured using a lead frame formed by pressing and etching a thin metal plate made of a thin copper plate or the like.
As shown in FIG. 1, the
フレーム部11は、ステージ部7,9を囲むように平面視略矩形の枠状に形成された矩形枠部15と、この矩形枠部15の各辺15a〜15dから内方側に突出する複数のリード17とを備えている。
リード17は、矩形枠部15の各辺15a〜15dにそれぞれ複数設けられており、磁気センサチップ3,5のボンディングパッド(図示せず)と電気的に接続することを目的としたものである。
The
A plurality of
2つのステージ部7,9は、その表面7a,9aにそれぞれ磁気センサチップ3,5を載置するように平面視略矩形状に形成されており、矩形枠部15の互いに対向する一対の辺15b,15dに沿って並べて配されている。
また、相互に対向する2つのステージ部7,9の一端部7b,9bには、これら2つのステージ部7,9を相互に連結するステージ連結部21が2つ形成されている。これらステージ連結部21は、各ステージ部7,9の不要なぐらつきを防止するためのものであり、容易に変形可能となっている。
The two
Two
連結リード13は、矩形枠部15の各角部15e〜15hから各ステージ部7,9の他端部7c,9cに向けて突出しており、その一端部は、各ステージ部7,9の他端部7c,9c側の両端に位置する側端部に連結されている。ここで、各ステージ部7,9の側端部は、2つのステージ部7,9の配列方向に直交する各ステージ部7,9の幅方向の端部を示している。
各ステージ部7,9の他端部7c,9c側に位置する連結リード13の一端部には、易変形部23が形成されている。この易変形部23は、矩形枠部15の厚さ方向に直交する軸線L1を中心にステージ部7,9の向きを変化させるために、容易に変形可能に形成されている。ここで、各軸線L1は、2つのステージ部7,9の配列方向に直交している。
易変形部23は、例えば、予めフォトエッチング加工によりリードフレーム1の厚さ方向に窪む凹状の溝や、連結リード13の幅方向から切り欠いた切欠部等からなる。これら溝や切欠部は、例えば、金属製薄板にリードフレーム1を形成する際に同時に行えばよい。
The connecting
An easily
The easily
次に、このリードフレーム1を用いて磁気センサを製造する方法を説明する。
はじめに、上述したリードフレーム1を用意し(準備工程)、リードフレーム1にプレス加工を施すことにより、図2に示すように、軸線L1を中心にステージ部7,9の向きを変化させて矩形枠部15やリード17に対して傾斜させる(ステージ傾斜工程)。
このステージ傾斜工程においては、プレス加工によって連結リード13の易変形部23、及び、ステージ連結部21が変形することで、軸線L1を中心にステージ部7,9の向きが変化することになる。また、ステージ傾斜工程においては、ステージ部7,9の他端部7c,9cが矩形枠部15及びリード17に対して金属製薄板の厚さ方向にずれた位置に配される。このリードフレーム1では、ステージ部7,9が、矩形枠部15及びリード17に対して所定の角度で傾斜している。
Next, a method for manufacturing a magnetic sensor using the
First, the
In this stage inclination process, the direction of the
このステージ傾斜工程の後に、各ステージ部7,9の表面7a,9aに銀ペーストを介してそれぞれ磁気センサチップ3,5を接着する(接着工程)。なお、磁気センサチップ3,5の表面3a,5aには、リード17と電気接続する複数のボンディングパッド27,29が形成されており、これらボンディングパッド27,29は、軸線L1に沿って各ステージ部7,9の他端部7c,9c側に並べて配されている。
接着工程の終了後には、図3に示すように、ボンディング装置31を用いて、ウェッジボンディング法により磁気センサチップ3,5のボンディングパッド27,29と各リード17とを金属製のワイヤー(不図示)で電気的に接続する(配線工程)。
ここで使用するボンディング装置31は、リードフレーム1を配する基台33と、ボンディングパッド27,29とリード17との間にワイヤーを配するウェッジツール35とを備えている。
After this stage tilting step, the
After completion of the bonding process, as shown in FIG. 3, the
The
基台33は、その平坦面33aから突出する略楔状のステージ支持部37を設けて構成されている。ステージ支持部37には、基台33の平坦面33aに対して傾斜する一対の傾斜面37a,37bが形成されており、各傾斜面37a,37bにそれぞれステージ部7,9が配されるようになっている。
したがって、リードフレーム1を基台33に取り付けた状態においては、矩形枠部15及びリード17が基台33の平坦面33aに配されると共に、各ステージ部7,9がステージ支持部37の表面37a,37bに配されるため、矩形枠部15及び各リード17に対する各ステージ部7,9の傾斜状態を保持することができる。
なお、配線工程においては、ワイヤーボンディングに基づく熱や機械的応力が発生するため、この基台33は、これら熱や機械的応力に耐えうる金属から形成することが好ましい。
The
Therefore, in a state where the
In the wiring process, heat and mechanical stress based on wire bonding are generated. Therefore, the
ウェッジツール35は、その長手方向に延びる中心軸線L2が基台33の平坦面33aに対して略垂直となるように、すなわち、その先端部35aが磁気センサチップ3,5の表面3a,5aやリード17の表面17aに対向するように配されている。このウェッジツール35は、基台33に対して、その平坦面33aに沿う方向及び直交する方向に平行移動可能、かつ、ウェッジツール35の中心軸線L2を中心に回転可能となっている。
図4に示すように、ウェッジツール35の先端部35aには、中心軸線L2に略直交する第1の平坦面35bと、この第1の平坦面35bに対して傾斜する第2の平坦面35cとが互いに隣接して形成されている。これら2つの平坦面35b,35cの相互の傾斜角度は、各ステージ部7,9に配された磁気センサチップ3,5の表面3a,5aとリード17の表面17aとの相対的な傾斜角度と略等しくなっている。
The
As shown in FIG. 4, the
各平坦面35b,35cには、凹状のガイド溝37a,37bが各平坦面35b,35cから窪んでそれぞれ形成されており、各平坦面35b,35cに沿ってそれぞれ直線状に延びている。また、これら2つのガイド溝37a,37bは、2つの平坦面35b,35cの配列方向(GH方向)に沿う方向に延びており、相互に繋がっている。これらガイド溝37a,37bにはワイヤーが配されるようになっており、ワイヤーを2つの平坦面35b,35cの配列方向に沿って移動させる役割を果たすものである。
Recessed
各ガイド溝37a,37bの深さ寸法は、挿通孔39やワイヤーの直径よりも小さく形成されており、ワイヤーをガイド溝37a,37bに配した状態においては、ワイヤーの一部が各平坦面35b,35cから突出することになる。また、ウェッジツール35には、ワイヤーをウェッジツール35の側部35dから第1の平坦面35bまで導く挿通孔39が形成されており、第1の平坦面35bのガイド溝37aの端部に連結されている。
したがって、ウェッジツール35の側部35dから挿入されたワイヤーは、2つのガイド溝37a,37bに誘導されて、第1の平坦面35b及び第2の平坦面35c上を移動することができる。
The depth dimension of each
Therefore, the wire inserted from the
以上のように構成されたボンディング装置31を用いて前述した配線工程を行う。この配線工程においては、図5に示すように、はじめに、一方の磁気センサチップ5の表面5aに配されたボンディングパッド29に挿通孔39を介してウェッジツール35から吐出されるワイヤー41の一端を接合する。
The wiring process described above is performed using the
この際には、ワイヤー41を第2の平坦面35cのガイド溝37bに配した状態で、ウェッジツール35を中心軸線L2方向に移動させて、ウェッジツール35の第2の平坦面35cとボンディングパッド29とによりワイヤー41の一端を挟み込む。この状態においては、第2の平坦面35cと磁気センサチップ5の表面5aとが略平行に配されるため、ガイド溝37bに配されたワイヤー41を第2の平坦面35cによりボンディングパッド29の全体に均一に押さえつけることができる。そして、この状態において、熱や超音波振動を加えてワイヤー41の一端をボンディングパッド29に接合する。
At this time, in a state where the
ボンディングパッド29へのワイヤー41の接合が終了した後には、ウェッジツール35からワイヤー41を吐出させながら、ガイド溝37a,37bの長手方向(H方向)に沿って、一方の磁気センサチップ5の表面5aから離間するようにウェッジツール35を移動させる。この際には、ワイヤー41がガイド溝37a,37b内をその長手方向に沿って移動する。
そして、このウェッジツール35をステージ部9の他端部9cに隣接するリード17の先端部17cまで移動させ、図6(a)に示すように、このリード17の表面17aにウェッジツール35から吐出されるワイヤー41の他端を接合する。
After the bonding of the
Then, the
この際には、ワイヤー41を第1の平坦面35bのガイド溝37aに配した状態で、ウェッジツールを中心軸線L2方向に移動させて、ウェッジツール35の第1の平坦面35bとリード17の表面17aとによりワイヤー41の他端を挟み込む。この状態においては、第1の平坦面35bとリード17の表面17aとが略平行に配されるため、ガイド溝37aに配されたワイヤー41を第1の平坦面35bによりリード17の表面17aに均一に押さえつけることができる。そして、この状態において、熱や超音波振動を加えてワイヤー41の一端をリード17の表面17aに接合する。
その後、図6(b)に示すように、ワイヤー41をウェッジツール35から吐出させながらウェッジツール35をリード17の表面17aから離間させる。最後に、挿通孔39からのワイヤー41の供給を止めた状態で、ウェッジツール35をリード17の表面17aからさらに離間させることにより、ワイヤー41が切断され、一方の磁気センサチップ5のボンディングパッド29とリード17との電気接続が終了する。
At this time, in a state where the
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the
一方の磁気センサチップ5と各リード17との間にワイヤー41を配した後には、他方の磁気センサチップ3の各ボンディングパッド27と各リード17とを、前述と同様に、それぞれワイヤー41により電気接続する。なお、この電気接続を行う際には、第2の平坦面35cが他方の磁気センサチップ3の表面3aと略平行となるように、事前に中心軸線L2を中心にウェッジツールを180°回転させておく。
After the
上述した配線工程では、ガイド溝37a,37bの長手方向が軸線L1に直交した状態に保持して、ウェッジツール35からワイヤー41を吐出させながら、ウェッジツール35を基台33に対して平行移動させる。
このため、図7に示すように、ボンディングパッド27,29、及び、これとワイヤーで接続するリード17の先端部17cの相対位置が、ガイド溝37a,37bの長手方向に関して相互にずれている場合、すなわち、ボンディングパッド27,29及びリード17の先端部17cの配列方向が軸線L1に対して直交ではなく傾斜している場合には、これらボンディングパッド27,29とリード17の先端部17cとの間でウェッジツール35を直線的には移動させない。すなわち、この場合には、ワイヤーに応力が発生しないように、ボンディングパッド27,29及びリード17の表面17aの近傍において、ウェッジツール35を軸線L1に直交する図中の経路I,Jにそれぞれ合致させるようにガイド溝37a,37bの長手方向に移動させる。
In the wiring process described above, the
For this reason, as shown in FIG. 7, when the relative positions of the
ここで、ワイヤーに発生する応力とは、ガイド溝37a,37b内におけるワイヤーの移動方向とウェッジツール35の移動方向が異なることによって、ガイド溝37a,37b内に配されたワイヤーと、ガイド溝37a,37bからウェッジツール35の外方に延びるワイヤーとが相互に折り曲げられて発生するものである。また、ボンディングパッド27,29やリード17の先端部17cにはワイヤーの両端が接合されるため、ボンディングパッド27,29やリード17の先端部17cの近傍において、ガイド溝37a,37b内におけるワイヤーの移動方向とウェッジツール35の移動方向とが異なると、前述した応力が特に大きくなる。
Here, the stress generated in the wire is different from the movement direction of the wire in the
なお、ボンディングパッド27,29及びリード17の表面17aの近傍から離れた位置においては、経路I,Jを繋ぐ図中の経路Kに合致させるように、ウェッジツール35を斜めに移動させる。この斜めの移動は、ボンディングパッド27,29から磁気センサチップ3,5やリード17の表面3a,5a,17aから上方に離れた位置で行うことができるため、この移動の際には、ガイド溝37a,37b内におけるワイヤーの移動方向とウェッジツール35の移動方向とが異なっていてもワイヤーには応力が発生しない。
At a position away from the vicinity of the
上記配線工程の終了後には、リードフレーム1をボンディング装置31から取り外し、図8に示すように、一対の金型E,Fによりリードフレーム1を上下方向から挟み込む。一方の金型Eは平坦面E1を有しており、この平坦面E1に矩形枠部15やリード17が配される。他方の金型Fには表面F1から窪む複数の凹部F2が形成されており、一対の金型E,Fによりリードフレーム1の矩形枠部15を挟み込んだ状態においては、磁気センサチップ3,5と、各リードフレーム1のステージ部7,9及びリード17が凹部F2内に収容されることになる。
After completion of the wiring process, the
その後、金型E,Fの凹部F2及び平坦面E1により画定される樹脂形成空間に溶融した樹脂を射出し、磁気センサチップ3,5を樹脂の内部に埋める樹脂モールド部を形成する(モールド工程)。
このモールド工程においては、ステージ部7,9の全体が矩形枠部15に対して金属製薄板の厚さ方向にずれて配されているため、溶融樹脂をステージ部7,9の裏面7d,9d側にも容易に流し込むことができ、結果として、ステージ部7,9の裏面7d,9dと金型Eの平坦面E1との隙間にも溶融樹脂を容易に充填することができる。
Thereafter, the molten resin is injected into a resin forming space defined by the recesses F2 and the flat surface E1 of the molds E and F to form a resin mold portion that fills the
In this molding process, since the
上述したモールド工程を行うことにより、図9,10に示すように、磁気センサチップ3,5が、相互に傾斜した状態で樹脂モールド部49の内部に固定されることになる。なお、ここで用いる樹脂は、樹脂の流動によって磁気センサチップ3,5の傾斜角度が変化しないように、流動性の高い材質であることが好ましい。
最後に、矩形枠部15を切り落として連結リード13及びリード17を個々に切り分け、磁気センサ50の製造が終了する。
By performing the molding process described above, as shown in FIGS. 9 and 10, the
Finally, the
以上のように製造された磁気センサ50の樹脂モールド部49は、前述した矩形枠部15と同様の平面視略矩形状に形成されている。また、各リード17は、金属製のワイヤー41により磁気センサチップ3,5と電気的に接続されており、その裏面17bは、樹脂モールド部49の下面49a側に露出している。
The
磁気センサチップ3,5は、樹脂モールド部49の内部に埋まっており、樹脂モールド部49の下面49aに対して傾斜している。また、相互に対向する磁気センサチップ3,5の一端部3b,5bが樹脂モールド部49の上面49c側に向くと共に、その表面3a,5aが相互に鋭角に傾斜している。ここで鋭角とは、ステージ部7の表面7aと、ステージ部9の裏面9dとのなす角度θを示している。
The
磁気センサチップ3は、外部磁界の2方向の磁気成分に対してそれぞれ感応するものであり、これら2つの感応方向は、磁気センサチップ3の表面3aに沿って互いに直交する方向(A方向およびB方向)となっている。
また、磁気センサチップ5は、外部磁界の2方向の磁気成分に対して感応するものであり、これら2つの感応方向は、磁気センサチップ5の表面5aに沿って互いに直交する方向(C方向およびD方向)となっている。
ここで、A,C方向は各ステージ部7,9の軸線L1と平行な方向で、互いに逆向きとなっている。また、B,D方向は軸線L1に直交する方向で、互いに逆向きとなっている。
The
The
Here, the A and C directions are parallel to the axis L1 of the
さらに、磁気センサチップ3の表面3aに沿ってA,B方向により画定される平面(A−B平面)と、磁気センサチップ5の表面5aに沿ってC,D方向により画定される平面(C−D平面)とは、互いに鋭角な角度θで交差している。
なお、A−B平面とC−D平面とがなす角度θは、0°よりも大きく、90°以下であり、理論上では、0°よりも大きい角度であれば3次元的な地磁気の方位を測定できる。ただし、A−B平面あるいはC−D平面に対する垂直方向の地磁気ベクトル成分を最低限度以上の感度で感知し、誤差が少なくなるように地磁気ベクトルを演算するためには、角度θを20°以上とすることが好ましく、さらに誤差を減少させるためには30°以上とすることがさらに好ましい。
この磁気センサ50は、例えば、図示しない携帯端末装置内の基板に搭載され、この携帯端末装置では、磁気センサ50により測定した地磁気の方位を携帯端末装置の表示パネルに示すようになっている。
Furthermore, a plane defined by the A and B directions along the
Note that the angle θ formed by the AB plane and the CD plane is greater than 0 ° and not greater than 90 °. Theoretically, if the angle is greater than 0 °, the orientation of the three-dimensional geomagnetism Can be measured. However, in order to detect the geomagnetic vector component in the direction perpendicular to the AB plane or the CD plane with a sensitivity of a minimum level or more and to calculate the geomagnetic vector so as to reduce the error, the angle θ is set to 20 ° or more. It is preferable to set the angle to 30 ° or more in order to further reduce the error.
For example, the
上記のボンディング装置31及び磁気センサ50の製造方法によれば、磁気センサチップ3,5と各リード17とをワイヤー41で電気接続する際には、このワイヤー41の両端が、ウェッジツール35の2つの平坦面35b,35cによって、磁気センサチップ3,5のボンディングパッド27,29やリード17の表面17aに均一と押さえつけられる。このため、ボンディングパッド27,29及びリード17の表面17aとワイヤー41との接合力を向上させることができる。
また、従来のように、前記接合力を向上させるために、磁気センサチップ3,5のボンディングパッド27,29を大きく形成する必要が無くなるため、磁気センサチップ3,5や磁気センサ50の小型化も図ることができる。
According to the manufacturing method of the
Moreover, since it is not necessary to form the
ボンディングパッド27,29やリード17の表面17aにワイヤー41を接合させる際には、ワイヤー41を確実にウェッジツール35の各平坦面35b,35cに配することができるため、ワイヤー41を確実にボンディングパッド27,29やリード17の表面に押さえつけることができる。
また、ウェッジツール35の各平坦面35b,35cに対するワイヤー41の位置がガイド溝37a,37bにより決められるため、ボンディングパッド27,29やリード17の表面17aに対するワイヤー41の位置決めを容易に行うことができる。
When bonding the
Further, since the position of the
ウェッジツール35を磁気センサチップ3,5とリード17との間で移動させる際に、ウェッジツール35の移動方向をガイド溝37a,37bの長手方向に一致させることにより、ワイヤー41がガイド溝37a,37bに対してその長手方向に沿って移動しても、ワイヤー41に応力が発生することを防止できるため、ワイヤー41の損傷を防ぐことができる。
When the
なお、上記の実施の形態において、各ワイヤー41は、ボンディングパッド27,29に接合した後に、リード17の表面17aに接合されるとしたが、リード17の表面17aに接合した後にボンディングパッド27,29に接合してもよい。すなわち、例えば、ウェッジツール35の第1の平坦面35cを利用してリード17の表面17aにワイヤー41の一端とを接合させ、その後に、第2の平坦面35bを利用してボンディングパッド27,29にワイヤー41の他端とを接合させるとしても良い。
また、ウェッジツール35は、各平坦面35b,35cにガイド溝37a,37bを設けて構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともリード17の表面17aに略平行に配することができる第1の平坦面35b、及び、傾斜した磁気センサチップ3,5の表面3a,5aに略平行に配することができる第2の平坦面35cを備えていればよい。
In the above embodiment, each
Further, although the
さらに、ステージ傾斜工程は、リードフレーム1の準備工程の後に行われるとしたが、これに限ることはなく、リードフレーム1の準備工程と同時に行うとしても構わない。
また、ステージ傾斜工程の後に接着工程を行うとしたが、これに限ることはなく、接着工程の後にステージ傾斜工程を行うとしても構わない。
Furthermore, although the stage tilting process is performed after the
In addition, although the bonding process is performed after the stage tilting process, the present invention is not limited to this, and the stage tilting process may be performed after the bonding process.
さらに、接着工程において、磁気センサチップ3,5は、銀ペーストを介してステージ部7,9の表面7a,9aに接着されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも各ステージ部7,9に接着されればよい。
また、上記実施形態においては、2つのステージ部7,9を備えるリードフレーム1について述べたが、これに限ることはなく、1つ若しくは3つ以上のステージ部を備えるリードフレームに適用してもよい。すなわち、1つ若しくは3つ以上の磁気センサチップを備える磁気センサの製造方法や、この磁気センサの製造に使用するボンディング装置に適用してもよい。
Furthermore, in the bonding process, the
In the above embodiment, the
さらに、フレーム部11は、平面視略矩形の枠状に形成された矩形枠部15を備えるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも内方側に向けてリード17を突出させる枠体部を備えていればよい。すなわち、この枠体部は、例えば、平面視で円形状に形成されるとしても構わないし、3次元的な立体構造を持っていても構わない。
また、ステージ部7,9は、平面視で略矩形状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも磁気センサチップ3,5が表面7a,9aに接着可能に形成されていればよい。すなわち、ステージ部7,9は、例えば、平面視で円形、楕円形に形成されるとしてもよいし、厚さ方向に貫通する穴を設けたものや、網目状に形成したものとしても構わない。
Furthermore, although the
Further, the
さらに、樹脂モールド部49によって、磁気センサチップ3,5、リード17やステージ部7,9を一体的に固定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、パッケージとしての箱体の内部空間に磁気センサチップ3,5、リード17やステージ部7,9を収納し、これらを一体的に固定するとしても構わない。
また、本発明の実施形態では、3次元空間内の磁気方向を検出する磁気センサに適用して説明したが、これに限ることはなく、少なくとも3元空間内の方位や向きを測定する物理量センサであればよい。ここで物理量センサは、例えば、磁気センサチップの代わりに加速度の大きさや方向を検出する加速度センサチップを搭載した加速度センサであってもよい。
Furthermore, the
In the embodiment of the present invention, the description is applied to a magnetic sensor that detects a magnetic direction in a three-dimensional space. However, the present invention is not limited to this, and a physical quantity sensor that measures at least the azimuth and orientation in a three-dimensional space. If it is. Here, the physical quantity sensor may be, for example, an acceleration sensor equipped with an acceleration sensor chip that detects the magnitude and direction of acceleration instead of the magnetic sensor chip.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1・・・リードフレーム、3,5・・・磁気センサチップ(物理量センサチップ)、3a,5a・・・表面、7,9・・・ステージ部、7a,9a・・・表面、11・・・フレーム部、17・・・リード、17a・・・表面、31・・・ボンディング装置、33・・・基台、35・・・ウェッジツール、35b・・・第1の平坦面、35c・・・第2の平坦面、37a,37b・・・ガイド溝、41・・・ワイヤー、50・・・磁気センサ(物理量センサ)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リードフレームを配する基台と、前記基台に対して移動可能に取り付けられると共に、前記各リードの表面と傾斜した前記物理量センサチップの表面とをワイヤーで電気接続するウェッジツールとを備え、
該ウェッジツールに、前記リードの表面と略平行に形成され、前記リードの表面と共に前記ワイヤーを挟み込む第1の平坦面と、前記物理量センサチップの表面と略平行に形成され、前記物理量センサチップの表面と共に前記ワイヤーを挟み込む第2の平坦面とが設けられることを特徴とするボンディング装置。 A stage portion having a stage portion on which a physical quantity sensor chip is placed and a frame portion having a plurality of leads disposed around the stage portion, and wherein the stage portion is inclined with respect to the frame portion, and the stage portion is used. A bonding apparatus for electrically connecting the physical quantity sensor chip placed on the lead and the leads to each other by a wedge bonding method,
A base on which the lead frame is disposed, and a wedge tool that is movably attached to the base and electrically connects the surface of each lead and the surface of the inclined physical quantity sensor chip with a wire;
The wedge tool is formed substantially parallel to the surface of the lead, and is formed substantially parallel to the surface of the physical quantity sensor chip, a first flat surface sandwiching the wire together with the surface of the lead, and the physical quantity sensor chip And a second flat surface sandwiching the wire together with the surface.
前記ステージ部を前記フレーム部に対して傾斜させるステージ傾斜工程と、
前記ステージ部に前記物理量センサチップを接着する接着工程と、
ウェッジボンディング法により前記各リードの表面と傾斜した前記物理量センサチップの表面とをワイヤーで電気接続する配線工程とを備え、
前記配線工程では、前記ウェッジボンディング法に使用するウェッジツールの平坦面が、前記リード及び前記物理量センサチップの各表面に対して略平行に配された状態で、前記リード及び前記物理量センサチップの各表面と共に前記ワイヤーを挟み込むことを特徴とする物理量センサの製造方法。 A preparation step of preparing a lead frame having a stage portion on which a physical quantity sensor chip is placed on the surface and a frame portion including a plurality of leads arranged around the stage portion;
A stage tilting step of tilting the stage part with respect to the frame part;
Bonding step of bonding the physical quantity sensor chip to the stage part;
A wiring step of electrically connecting the surface of each lead and the inclined surface of the physical quantity sensor chip with a wire by a wedge bonding method;
In the wiring step, each of the lead and the physical quantity sensor chip is arranged in a state in which a flat surface of a wedge tool used for the wedge bonding method is arranged substantially parallel to each surface of the lead and the physical quantity sensor chip. A method of manufacturing a physical quantity sensor, wherein the wire is sandwiched together with a surface.
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