JP3385916B2 - ワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法 - Google Patents
ワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法Info
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Description
続するワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】チップと、チップが搭載されたリードフ
レームやプリント基板などの基板をワイヤで接続するワ
イヤボンディングは、次のようにして行われる。まず、
キャピラリツールの下端部から下方へ導出されたワイヤ
の下端部とトーチとの間で電気的にスパークを発生さ
せ、ワイヤの下端部にボールを形成した後、キャピラリ
ツールを下降させてボールを基板に搭載されたチップの
上面にボンディングする。次いで、キャピラリツールを
一旦上方に移動させた後に、キャピラリツールの下端部
を所定の軌跡を描かせながら基板のパッドに向かって下
降させワイヤを基板にボンディングする。そしてワイヤ
ボンディング後には、チップやワイヤを保護するため、
樹脂封止が行われる。 【0003】樹脂封止が行われる前に、ワイヤボンディ
ングの状態を確認するための検査が行われ、正常なワイ
ヤボンディングが行われているか否かが検査される。こ
の検査を行うための基本的な要素としてワイヤの検出が
ある。すなわち、このワイヤの検出では、検査対象のワ
イヤが存在するか否か、およびワイヤの位置のばらつき
が許容される範囲内に収まっているか等が検出項目とな
る。このワイヤの位置のばらつきが大きい場合には、ワ
イヤ相互の短絡やボンディング部の剥離などの不良の発
生原因になるため、このワイヤボンディング後の検査で
はこれらの項目を高い信頼性で確実に検出できる方法が
求められる。 【0004】従来は、上記の検査は専ら検査員の目視に
より行われている実情にある。しかしながら、検査員の
目視による方法では、多大な検査時間と労力を要すると
ともに、検査員の技量の個人差のため信頼性の高い検査
を行うことが困難であった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】そこで、従来よりワイ
ヤボンディング後の検査を自動化する試みが様々なされ
てきたが、ワイヤの検査を画像認識による方法で自動化
する上では、次のような課題があるため、信頼性の高い
自動検査方法はまだ確立されていない実情にある。すな
わち、第1には、1つのチップは多数本(一般には数1
0本以上、場合によっては数100本)のワイヤがボン
ディングされているが、このように多数のワイヤが密集
してボンディングされている中で特定のワイヤを検出し
なければならないことである。第2には、それぞれのワ
イヤが平面視して微妙に異なる傾斜を有していることで
ある。第3には、ワイヤは高さが異なるチップと基板の
パッドを接続するものであるため、ボンディング後のワ
イヤの形状は立体的であり、カメラにより撮像した場合
には焦点が合わない部分が発生し、画面上でのワイヤの
太さが一定しないことである。 【0006】そこで本発明は、上記問題点を解消でき、
ワイヤボンディング後のワイヤの位置を正確に検出する
ことができるワイヤボンディングにおけるワイヤの検出
方法を提供することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ングにおけるワイヤの検出方法は、基板上に搭載された
チップのパッドと基板のパッドを接続するワイヤをカメ
ラで撮像し、この撮像結果を画像データとして画像記憶
部に記憶させ、ワイヤの画像を示す画面上に検出しよう
とするワイヤの投射平面上での傾斜角度に合わせてワイ
ヤの長手方向に沿う長尺のチェックエリアを設定し、チ
ェックエリアをワイヤを横断する方向に移動させながら
チェックエリア内のワイヤの画像の輝度データを求め、
この輝度データに基づいてワイヤの位置を検出するよう
にした。 【0008】 【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、画面
上に検出しようとするワイヤの投射平面上での傾斜角度
に合わせてワイヤの長手方向に沿う長尺のチェックエリ
アを設定し、チェックエリアをワイヤを横断する方向に
移動させて求めたチェックエリア内のワイヤの画像の輝
度データに基づいてワイヤの位置を検出するので、チェ
ックエリア内の背景画像部分を小さくでき、したがって
画像上のノイズを減少させることができ、またワイヤの
画像に焦点があっていない部分があってもワイヤの位置
を正確に検出することができる。 【0009】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施の形態のワイヤボン
ディングにおけるワイヤの検出装置の構成を示すブロッ
ク図、図2は同ワイヤボンディングが行われる基板の平
面図、図3、図4は同ワイヤの部分拡大画像図である。
まず、図1を参照してワイヤボンディングにおけるワイ
ヤの検出装置の構成を説明する。図1において、ステー
ジ1上には基板2が載置されている。基板2上にはチッ
プ4が搭載されている。基板2のパッド3とチップ4の
パッド5はワイヤ6によって接続されている。ステージ
1の上方にはXテーブル9及びYテーブル10より成る
可動テーブル11が配設されている。可動テーブル11
にはカメラ8が装着されている。カメラ8は可動テーブ
ル11によりX方向やY方向に水平移動し、チップ4と
基板2を接続するワイヤ6を撮像する。カメラ8の下方
には照明部7が装着されている。照明部7は撮像時にワ
イヤ6を上方より照明する。 【0010】カメラ8にはAD変換部12が接続されて
いる。AD変換部12はカメラ8に取り込まれた撮像デ
ータを画像データにAD変換する。画像記憶部13はA
D変換された画像データを記憶する。検査処理部14は
画像データに基づき、ワイヤ6の位置やワイヤ相互の距
離を検出する。記憶部15は、ボンディング座標デー
タ、ワイヤサイズなどワイヤボンディング時に使用した
データ及び検出されたデータや判定値などを記憶する。
表示部16は検査画面を表示するモニタである。 【0011】次に、図2を参照してワイヤボンディング
後の状態について説明する。図2において、基板2上に
は、チップ4が搭載されている。チップ4の上面には縁
部に沿って多数のパッド5が形成されている。また、基
板2上にはチップ4のそれぞれのパッド5に対応した位
置にパッド3が形成されている。チップ4のパッド5と
基板2のパッド3を接続するようにワイヤ6がボンディ
ングされている。チップ4のパッド5と基板2のパッド
3は同一平面上にはなく高度差があり、ボンディングさ
れた後のワイヤ6は立体的な形状となっている(図1参
照)。 【0012】図2に示すように、ワイヤ6は平面視した
状態ではそれぞれ異なる傾斜角度θ(θ1、θ2、θ
3、・・・)を有する直線であり、全体として放射状に
配列されている。20はカメラ8にて一度に撮像する視
野を示しており、この視野20上でワイヤ6の検出が行
われる。なお、図2ではワイヤ6はチップ4の各辺につ
いてそれぞれ4本、合計16本のワイヤがボンディング
されているが、実際には、上述したように1つのチップ
には一般に数10本以上、場合によっては数100本が
ボンディングされる。 【0013】このワイヤボンディングにおけるワイヤの
検出装置は上記のような構成より成り、次にワイヤの検
出方法について各図を参照して説明する。まず、図1に
示すようにチップ4が搭載された基板2がステージ1上
に載置される。次に可動テーブル11を駆動してカメラ
8を検出対象であるワイヤ6の上方に移動させる。次い
で照明部7を点灯してカメラ8によりワイヤ6を撮像す
る。撮像されたデータはAD変換部12を経て画像記憶
部13に送られ、画像データとして記憶される。 【0014】次に、この画像データは検査処理部14に
読み込まれる。次に、検査処理部14にて行われるワイ
ヤ6の検出処理について図3、図4を参照して説明す
る。なお、図3、図4では、多数本のワイヤ6やチェッ
クエリア21を区別するために、符号6、21に添字
a、b、cを付して6a、6b、6c、21a、21
b、21cで示している。図3、図4において、視野2
0は図2にて示す視野20に対応している。この視野2
0上では、ワイヤ6は光沢のある金属であることから、
高輝度の明像で観察される。また、ワイヤ6の背景であ
る基板2は暗緑色であって低輝度の暗像で観察される。 【0015】この視野20上に現れるワイヤ6は、記憶
部15に記憶されたボンディングデータにより予め特定
されている。すなわち、ワイヤ6が視野20上で存在す
ると予測されるXY座標位置や傾斜角度θ、ワイヤ6の
画面上での幅Wなどは記憶部15に記憶され既知となっ
ている。ここでは、図3に示すワイヤ6bが検出対象と
して特定されている場合を例にとって説明する。 【0016】まず、特定されたワイヤ6bを検出するた
めのチェックエリア21(21a、21b、21c)が
ボンディング座標データや傾斜角度θなどの既知データ
に基づき設定される。このチェックエリアの形状は、幅
方向寸法B・長手方向寸法Lの長尺の平行四辺形であ
り、検出しようとするワイヤ6bの長手方向に沿って、
ワイヤ6bの傾斜角度θに対応した傾斜角度を有するも
のとなっている。幅方向寸法Bは検出対象のワイヤの幅
Wにほぼ等しく、ワイヤの幅Wよりわずかに大きく設定
される。また、チェックエリア21の位置を表す代表点
Rとして、平行四辺形の2つの対角線の交点を用いてい
る(チェックエリア21a参照)。 【0017】チェックエリア21は、まず検出対象のワ
イヤ6bのボンディング座標データ上の位置を表す点
(以下、「座標データ点」という)P1に、チェックエ
リア21の代表点Rが一致するように設定される。図3
に示す21bはこのようにして設定されたチェックエリ
アを示す。 【0018】次に、チェックエリア21によりワイヤ6
を検出する方法について説明する。本実施の形態では、
ワイヤ6は明像で、背景画像は暗像で現れるため、チェ
ックエリア21とワイヤ6の位置の一致の度合いが大き
いほどチェックエリア21内の各画素の輝度の総計値V
は大きくなる。例えば図3に示すチェックエリア21b
はワイヤ6bを全く捉えていないため、輝度の総計値V
はきわめて小さい。また、チェックエリア21cではワ
イヤ6bがチェックエリアの大部分を占めているため輝
度の総計値Vはきわめて大きくなる。 【0019】したがって、チェックエリア21内の各画
素の輝度の総計値Vを算出し、最大の総計値Vを与える
チェックエリア21の代表点の位置を以てワイヤ6の位
置とすることができる。すなわち、輝度データとして輝
度の総計値Vを用い、この総計値Vに基づいてワイヤ6
の位置を検出することができる。なお、この場合の輝度
データとしては、適切なしきい値を設定して2値化され
たものを各画素について加え合わせて用いてもよく、ま
た各画素の輝度をそのまま表す多値データを各画素ごと
に加え合わせて用いてもよい。 【0020】次に、前記の最大の総計値Vを与える位置
を求めるために行われるサーチ動作について説明する。
サーチ動作は、チェックエリア21を座標データ点P1
を起点としてワイヤ6bを横断する方向(図3に示す矢
印a参照)に小刻みに往復移動させながら、総計値Vの
演算を繰り返し行い、演算結果を比較するものである。
チェックエリア21aは、チェックエリア21を図の右
方へ移動させた状態を、チェックエリア21cは図の左
方へ移動させた状態を示している。 【0021】サーチ動作は、図3に示すように、最初は
小さい移動幅D1でサーチエリア21を左右両方向に移
動させ、次いで移動幅をD2、D3へ徐々に大きくして
行われる。これにより、サーチ動作開始時にチェックエ
リア21内にワイヤ6が捉えられていない場合でも、サ
ーチ動作を継続することにより、チェックエリア21内
にワイヤ6が捉えられはじめ、捉えられるワイヤ6の画
像の割合が増大するにしたがって、輝度の総計値Vが増
大する。そして最大の総計値Vを与えるチェックエリア
21の位置が特定されたならば、この位置におけるチェ
ックエリア21の代表点Rを以て検出対象のワイヤ6b
の位置とする。 【0022】ところで、通常は検出対象のワイヤ6は座
標データ点の位置とは一致せず、座標データ点のどちら
かの方向にずれているのが普通である。しかしワイヤ6
が座標データ点からずれている方向は一般には特定され
ていないため、座標データ点のどちら側のワイヤ6が本
来の検出対象のワイヤ6であるかを特定することはでき
ない。このため、本実施の形態では、座標データ点によ
り近接したワイヤ6、言い換えればサーチ動作において
最初に検出されたワイヤ6を検出対象のワイヤ6とみな
している。図3に示す例では、ワイヤ6bはワイヤ6a
よりも座標データ点P1に近接しており、サーチ動作の
結果ワイヤ6bの方が先にチェックエリア21に捉えら
れるため、ワイヤ6bが検出対象のワイヤ6であると見
なされる。 【0023】このように、図3のワイヤ6の検出処理で
は、最初にチェックエリア21に捉えられたワイヤ6b
が検出する対象のワイヤ6であり、最大の総計値Vを与
えるチェックエリア21cの代表点Rがワイヤ6bの位
置P2として求められる。 【0024】次に、図4に示すように、同様の方法によ
りワイヤ6cの位置を検出する。まずワイヤ6cの座標
データ点P3にチェックエリア21eが設定される。次
いでワイヤ6cを検出するため、チェックエリア21を
矢印bの方向に小刻みに往復移動させて前述と同様のサ
ーチ動作を行う。21dはチェックエリアを図の右方へ
移動させた状態を、21fは左方へ移動させた状態を示
している。サーチ動作の結果、ワイヤ6cが最初にチェ
ックエリア21に捉えられて検出対象のワイヤとして特
定され、最大の総計値Vを与えるチェックエリア21f
の代表点Rが、ワイヤ6cの位置P4として求められ
る。 【0025】次に、各ワイヤ6の位置に基づいて、相隣
るワイヤ6相互の距離を演算する。図4では、ワイヤ6
bとワイヤ6cとの距離として、それぞれのワイヤ6の
位置P2およびP3の距離を演算することにより、ワイ
ヤ6相互の距離Lが得られる。 【0026】ワイヤ6を画像認識により検出するために
設定するチェックエリア21の形状を、前述のようにワ
イヤ6の長さ方向に沿う長尺のものとすることにより、
以下の効果を得ることができる。まずワイヤ6の幅Wよ
り幾分大きい幅Bを有するチェックエリア21を、ボン
ディング座標データ上のワイヤ6の傾斜角度θに応じて
傾斜させて設定するため、ワイヤ6とチェックエリア2
1の位置が一致した状態での、チェックエリア21内の
面積に占めるワイヤ6の画像の面積の割合はきわめて大
きくなり、したがってチェックエリア21内の背景画像
の割合は小さく、画像上のノイズを大幅に減少させるこ
とができる。 【0027】また、立体形状をしたワイヤ6を平面的に
撮像するため、得られたワイヤ6の画像には焦点が合わ
ずに輪郭がぼやけた部分が存在し、画面上でのワイヤ幅
Wは一定とはならない。すなわち焦点が合わない部分は
画面上では焦点が正常に合った部分と比べて太く表れる
という問題がある。この場合においてもチェックエリア
21の幅Bをワイヤ6の幅Wにほぼ等しいものとし、前
記と同様にチェックエリア21をワイヤ6の傾斜角度θ
に応じて傾斜させることにより、以下に説明する方法で
ワイヤ6の位置を正確に検出することができる。 【0028】焦点が合わずに画面上で太く現れた部分
は、ワイヤ6の画面上での幅はチェックエリア21より
大きいため、サーチ動作においてはある幅を持ってワイ
ヤ6を検出することになる。すなわち、輝度の総計値V
が次第に増加して最大となった位置(検出始め位置)か
ら総計値Vが減少し始める位置(検出終わり位置)まで
は、チェックエリア21はワイヤ6の画像の中に完全に
含まれるため総計値Vは最大値のまま一定となる。そこ
で、検出始め位置と検出終わり位置の中点を以てワイヤ
6の位置とすることにより、ワイヤ6の輪郭が画像上で
ぼやけていてもワイヤ6の位置を正確に検出することが
できる。 【0029】このように、画面上でのワイヤの位置の検
出を高い信頼性を以て行うことができ、ワイヤボンディ
ング後の検査において、従来の目視による検査方法と比
較して検査の効率と信頼性を大幅に向上させることがで
きる。 【0030】 【発明の効果】本発明によれば、画面上に検出しようと
するワイヤの投射平面上での傾斜に合わせてワイヤの長
手方向に沿う長尺のチェックエリアを設定するので、画
像上のノイズを大幅に減少させ、またワイヤの画像の焦
点が合わないことによる影響を減少させることができる
ので、画面上でのワイヤの位置の検出を高い信頼性を以
て行うことができる。したがって、ワイヤボンディング
後の検査において、従来の目視による検査方法と比較し
て検査の効率と信頼性を大幅に向上させることができ
る。
おけるワイヤの検出装置の構成を示すブロック図 【図2】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングが
行われる基板の平面図 【図3】本発明の一実施の形態のワイヤの部分拡大画像
図 【図4】本発明の一実施の形態のワイヤの部分拡大画像
図 【符号の説明】 2 基板 3 パッド 4 チップ 5 パッド 6 ワイヤ 6a ボール 7 照明部 8 カメラ 11 可動テーブル 13 画像記憶部 14 検査処理部 15 記憶部 16 表示部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】基板上に搭載されたチップのパッドと基板
のパッドを接続するワイヤをカメラで撮像し、この撮像
結果を画像データとして画像記憶部に記憶させ、ワイヤ
の画像を示す画面上に検出しようとするワイヤの投射平
面上での傾斜角度に合わせてワイヤの長手方向に沿う長
尺のチェックエリアを設定し、チェックエリアをワイヤ
を横断する方向に移動させながらチェックエリア内のワ
イヤの画像の輝度データを求め、この輝度データに基づ
いてワイヤの位置を検出することを特徴とするワイヤボ
ンディングにおけるワイヤの検出方法。
Priority Applications (1)
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JP15178297A JP3385916B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | ワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法 |
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JP15178297A Expired - Fee Related JP3385916B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | ワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法 |
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