(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極と可動重りを有する可動電極とを備えるマイクロマシニングセンサエレメントのウェッジワイヤボンディング部にリード線をウェッジワイヤボンディング法により取付ける方法において、
前記ウェッジワイヤボンディング部に、センサの検出軸とほぼ一致させる方向に超音波を当てることを特徴とするウェッジワイヤボンディング取付け方法。
【請求項２】
固定電極と可動重りを有する可動電極とを備えるマイクロマシニングセンサエレメントのウェッジワイヤボンディング部にリード線をウェッジワイヤボンディング法により取付ける方法において、
ウェッジワイヤボンディングするとき、固定電極と可動電極とに電圧を印加することを特徴とするウェッジワイヤボンディング取付け方法。
【請求項３】
ウェッジボンディングするとき、マイクロマシニングセンサエレメントを電検ピンで保持し、該電検ピンを介して前記固定電極と可動電極とに電圧を印加することを特徴とする請求項２記載のウェッジワイヤボンディング取付け方法。
【請求項４】
前記固定電極及び可動電極は、それぞれ電検ピンに電気的に接続される電圧印加端子部を有することを特徴とする、請求項３のウェッジワイヤボンディング取付け方法に用いられるマイクロマシニングセンサエレメント。
【請求項５】
電検ピン保持部を有することを特徴とする、請求項４記載のマイクロマシニングセンサエレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシニングセンサエレメント及びウェッジワイヤボンディング取付け方法であり、特に超音波を使用してリード線を接続するマイクロマシニングセンサエレメント及びウェッジワイヤボンディング取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固定電極と可動重りを有する可動電極とを備えたマイクロマシニングセンサエレメントが知られている。このセンサエレメントは、加速度を受けると可動電極の可動重りが移動して固定電極との間隔が変動する。この間隔の変動により、センサエレメントの静電容量が変化するため、外部回路で静電容量を測定すると、受けた加速度の大きさを知ることができる。
【０００３】
マイクロマシニングセンサエレメント１と外部回路４との接続に、ウェッジワイヤボンディング法を使用することが提案されている。ウェッジワイヤボンディング法は、図１に示すように、まず、器具（キャピラリ）８１が保持するワイヤ５、例えば金線、の先端を細いトーチ又は放電で溶かしてボール部５１を形成する（図１ａ、ｂ）。次に、ボール部５１を外部回路（ＡＳＩＣ、特定用途向けＩＣ）４に圧着する（ボールボンディング、図１ｃ）。キャピラリ８１は、ワイヤ５を保持しながらセンサエレメント１の位置まで移動し、ワイヤ５の側面をセンサエレメント１に熱圧着してくさび（ウェッジ）状にボンドしながらワイヤを切断する（ウェッジボンディング、図１ｄ〜ｆ）。その際、熱圧着する必要が有るため、キャピラリ８１との接着面を超音波エネルギーにより温度上昇させてワイヤ５をこすりつけていた。５０ＫＨｚ〜１５０ＫＨｚの超音波を使用し、当てる方向は特に考慮されておらず、通常、キャピラリ８１の動く方向に平行としていた（図２及び図４におけるＡ方向）。
【０００４】
しかしながら、マイクロマシニングセンサエレメント１は、図２及び図３に示すように、可動電極３に可動重り３２を有しており、そして、可動重り３２は、センサエレメント１の作動する方向には動きやすく、また、直交する方向には動きにくくするため、２本のカンチレバー３３で支持されていた。更に、センサエレメント１は、リードフレーム６にソフトグルー（ガラス７１入りのシリコン系接着剤）７を用いて取付けられており、ある程度動けるように固定されている。これは、リードフレーム６とセンサエレメント１との熱膨張係数が違うため、温度変化時にセンサエレメント１へストレスを加えないように対策しているからである。そのため、センサエレメント１に超音波を当てると、センサエレメント１は振動することとなり、そして、当てる方向がセンサエレメント１が作動する方向と直交する方向になると、可動重り３２は動きにくい方向に振動することとなり、超音波による無理な力が一部の場所に集中して働き、特に共振周波数に近い振動となると、よりエネルギーが増幅され、可動重り３２を支持するカンチレバー３３等にクラックや破損を発生させる場合が有った。
【０００５】
また、マイクロマシニングセンサエレメント１は、ある程度動けるようにリードフレーム６に固定されているため、ウェッジワイヤボンディングするとき、ターゲットとなるセンサエレメント１が動きやすくなり、キャピラリ８１により正確に圧着できないことも生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、マイクロマシニングセンサエレメントへのワイヤボンディング時における超音波エネルギーによるセンサエレメントのカンチレバーのクラックや破損を防止し、また、キャピラリと接合面が正確に圧着できるようにした、マイクロマシニングセンサエレメント及びウェッジワイヤボンディング取付け方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定電極と可動重りを有する可動電極とを備えるマイクロマシニングセンサエレメントのウェッジワイヤボンディング部にリード線をウェッジワイヤボンディング法により接続する方法において、前記ウェッジワイヤボンディング部に、センサの検出軸とほぼ一致させる方向に超音波を当てるウェッジワイヤボンディング取付け方法である。
【０００８】
また、本発明は、固定電極と可動重りを有する可動電極とを備えるマイクロマシニングセンサエレメントのウェッジワイヤボンディング部にリード線をウェッジワイヤボンディング法により接続する方法において、ウェッジワイヤボンディングするとき、固定電極と可動電極とに電圧を印加するウェッジワイヤボンディング取付け方法である。
【０００９】
そして、本発明は、上記のウェッジワイヤボンディング取付け方法において、ウェッジボンディングするとき、マイクロマシニングセンサエレメントを電検ピンで保持し、該電検ピンを介して固定電極と可動電極とに電圧を印加するウェッジワイヤボンディング取付け方法である。
【００１０】
更に、本発明は、上記のウェッジワイヤボンディング取付け方法に用いられるマイクロマシニングセンサエレメントであって、固定電極及び可動電極は、それぞれ電検ピンに電気的に接続される電圧印加端子部を有するマイクロマシニングセンサエレメントである。
【００１１】
また、本発明は、上記のマイクロマシニングセンサエレメントであって、電検ピン保持部を有するマイクロマシニングセンサエレメントである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の発明の実施の形態を説明する。
本発明のマイクロマシニングセンサエレメント及びウェッジワイヤボンディング取付け方法の実施例について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、ウェッジワイヤボンディング取付け方法の説明図である。図２は、ウェッジワイヤボンディング法によるセンサエレメントと外部回路との接続の上面説明図である。図３は、ウェッジワイヤボンディング法によるセンサエレメントと外部回路との接続の正面断面説明図である。図４は、実施例１のセンサエレメントの上面説明図である。図５は、実施例２のセンサエレメントの断面説明図である。図６は、実施例２における回路の説明図である。図７は、実施例３における回路の説明図である。
【００１３】
実施例１を説明する。本実施例は、マイクロマシニングセンサエレメントのウェッジワイヤボンディング部にリード線をウェッジワイヤボンディング法により取付ける方法であり、図１〜図４に示すように、センサエレメント１のウェッジワイヤボンディング部２１、３１に、センサの検出軸とほぼ一致させる方向に超音波を当てる。ボールボンディングは、従来と同様であり、まず、キャピラリ８１が保持するワイヤ５、例えば金線、の先端を細いトーチ又は放電で溶かしてボール５１を形成し、ボール５１を外部回路（ＡＳＩＣ、特定用途向けＩＣ）４のボールボンディング部４１に圧着する。次に、キャピラリ８１はワイヤ５を保持しながらセンサエレメント１の位置まで移動し、金線５の側面をセンサエレメント１に熱圧着してくさび（ウェッジ）状にボンドしながら金線５を切断する。熱圧着するために、キャピラリ８１との接着面を超音波エネルギーにより温度上昇させて金線５をこすりつけるが、本実施例においては、超音波の当てる方向はキャピラリ８１の動く方向に直交する方向（図４においてＢ方向）である。周波数は、従来と同様であり、５０ＫＨｚ〜１５０ＫＨｚの超音波を使用する。直交する方向は、エレメントの検出軸方向と同じであって、可動重り３２が加速度を受けて動く方向であるため、カンチレバー３３にクラックや破損等の悪影響を与えることはなく、また、固定電極２と可動電極３間の間隔が変化する方向であるため、スクイズフィルム効果（接近した板状体を離すには大きなエネルギーを必要とする。）により、ダンピングがかかりやすく、ｆ特性が下がる（約１００Ｈｚ以下）ため、共振を起こしにくくなり、悪影響を受けることはない。
【００１４】
実施例２を説明する。本実施例は、ウェッジワイヤボンディング時として説明するが、それ以外でも可能である。本実施例のマイクロマシニングセンサエレメント１は、図５及び図６に示すように、固定電極２ａ、２ｂと可動電極３とを備えている。固定電極２ａは、電圧印加端子部２２ａを有している。可動電極３は、可動重り３２及び電圧印加端子部３４を有している。ウェッジワイヤボンディング時に、電圧印加部材、例えば電検ピン９１、９２、を使用して両電圧印加端子部２２ａ、３４に電圧を印加すると、可動重り３２は、固定電極２ａ側に引寄せられる（図５矢印）ため、超音波の当てる方向が作動する方向に直交する方向であっても、共振することはなく、カンチレバー３３にクラックや破損を発生させることを少なくすることができ、また、センサエレメント１の動きを減少させることにより、ウェッジボンディングの正確な圧着を行うことができる。
なお、ここで使用する電検ピンとは、ウェッジワイヤボンディング時にセンサエレメント１を保持するもので、センサエレメント１の電圧印加端子部２２ａ、３４に電気的に接触して電圧を印加するものである。
【００１５】
実施例３を説明する。本実施例も、ウェッジワイヤボンディング時として説明するが、それ以外でも可能である。本実施例のマイクロマシニングセンサエレメントは、図７に示すように、センサエレメント１の固定電極２ａ、２ｂは、電検ピン保持部２３ａ、２３ｂを有している。一方の電検ピン保持部２３ａには、電検ピンの導電部９１ａが接続されており、可動電極３には、電検ピン９２が接続されている。センサエレメント１は、電検ピン保持部２３ａ、２３ｂに、電検ピンの導電部９１ａと絶縁部９１ｂとで保持されている。ウェッジワイヤボンディング時に、センサエレメント１は電検ピン保持部２３ａ、２３ｂを固定されているため、超音波の当てる方向がキャピラリの動く方向に平行であっても、振動量を減少させて、カンチレバー３４にクラックや破損を発生させることを少なくすることができ、また、センサエレメント１の動きを減少させることにより、ウェッジボンディングの正確な圧着を行うことができる。実施例２及び３において、電検ピン９１、９２は、センサエレメント１の動作テスト時等に使用するので、特別な部材を用意する必要はない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロマシニングセンサエレメントへのワイヤボンディング時における超音波エネルギーによるセンサエレメントのカンチレバーのクラックや破損を防止し、また、キャピラリと接合面が正確に圧着できるようにした、マイクロマシニングセンサエレメント及びウェッジワイヤボンディング取付け方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェッジワイヤボンディング法の説明図。
【図２】ウェッジワイヤボンディング法によるセンサエレメントと外部回路との接続の上面説明図。
【図３】ウェッジワイヤボンディング法によるセンサエレメントと外部回路との接続の正面断面説明図。
【図４】実施例１のセンサエレメントの上面説明図。
【図５】実施例２のセンサエレメントの断面説明図。
【図６】実施例２における回路説明図。
【図７】実施例３のセンサエレメントの説明図。
【符号の説明】
１  センサエレメント
２ａ、２ｂ  固定電極
２１ａ、２１ｂ  ウェッジワイヤボンディング部
２２ａ  電圧印加端子部
２３ａ、２３ｂ  電検ピン保持部
３  可動電極
３１  ウェッジワイヤボンディング部
３２  可動重り
３３  カンチレバー
３４  電圧印加端子部
４  外部回路
４１  ボールボンディング部、
５  リード線、金線
５１  ボール部
６  リードフレーム
７  接着剤
７１  ガラス
８１  キャピラリ
９１  電検ピン
９１ａ  導電部
９１ｂ  絶縁部
９２  電検ピン
【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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