JP4073175B2 - ボンディング装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの組立工程において、被ボンディング部品となるＩＣチップ上のパッド（電極）と、このＩＣチップが貼着されている被ボンディング部品となるリードフレーム等に形成された外部リードとをボンディングワイヤ等で接続するボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣチップ上のパッド（電極）と外部リードとを接続するボンディング装置としては、図９に示すようなワイヤボンディング装置が知られている。
【０００３】
図９に示すように、ワイヤボンディング装置は、カメラヘッド１ａ、光学レンズ１ｂ（以下レンズという）等を備えた撮像手段としてのカメラ１と、キャピラリ２ａが先端に装着されたボンディングアーム２と、ボンディングアーム２を上下に駆動するボンディングヘッド３と、ボンディングアーム２及びボンディングヘッド３からなるボンディング手段及び撮像手段を搭載してＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動させて位置決めする位置決め手段としてのＸＹテーブル４と、キャピラリ２ａ及びボンディングアーム２等からなるボンディングヘッド３によるボンディング作業が行なわれるボンディングステージ７を有する搬送装置５とを備えており、ボンディングステージ７は、複数のＩＣチップ６が長手方向に並べて貼着されたリードフレームＬ／Ｆ等を加熱するヒータ７ａを有している。
【０００４】
また、図９に示すように、ワイヤボンディング装置は、カメラ１からの撮像信号を受ける画像処理装置３０と、画像処理装置３０からの出力を受けるモニタ９と、マイクロプロセッサを含む制御装置１０と、ＸＹテーブル４を手動にて移動させるための信号を制御装置１０に出力するマニピュレータ１７と、制御装置１０からの指令信号に応じてボンディングヘッド３及びＸＹテーブル４への駆動信号を発する駆動装置１１とが設けられている。また、制御装置１０には操作スイッチ１８が接続されている。
【０００５】
図９及び図１０に示すように、ワイヤボンディング装置は、作業開始に際して加熱されているボンディングステージ７上に搬送装置５によりリードフレームＬ＼Ｆが搬入され、且つ、最先のＩＣチップ６がボンディング作業位置に位置決めされる。この状態で、上記ボンディングアーム２及びＸＹテーブル４を作動させて最先のＩＣチップ６に関するボンディング作業が行われる。ＩＣチップ６は、例えば、正方形にしてその上面外周に沿って多数のパッド６ａが並設され、リードフレームＬ＼Ｆに形成されたランド部１４に貼着されている。そして、リードフレームＬ＼Ｆには、これらパッド６ａ各々に対応するリード２０が設けられている。
【０００６】
次に、ボンディング作業に先立ち予め行われるセルフティーチに関して説明する。セルフティーチは、ボンディング対象たるパッド６ａ及びリード２０上の各ボンディング位置等に関する各種条件の設定を行うものである。
【０００７】
図９に示すように、オペレータは、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させて、モニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点ＯをＩＣチップ６上の少なくとも１個所の定点に合わせ、また、２点で目合わせを行う場合は、図９及び図１０に示すように、クロスライン９ａの交点Ｏをセルフティーチにより設定するＩＣチップ６上の２個所の定点に合わせ、このときのＸＹテーブル４の位置を第１基準点ａ及び第２基準点ｂとする。なお、オペレータがマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４上のカメラ１を移動させて、モニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点ＯをＩＣチップ上の定点、パッドの中心点、リードの中心点等に合わせる操作を、以後、目合わせと称する。図９から明らかなように、カメラ１の光学レンズ１ｂの位置とＸＹテーブルの座標の位置とは異なるものであり、モニタ９の画面上からみた場合が目合わせであり、そのときのＸＹテーブルの位置座標が第１基準点ａ又は第２基準点ｂである。
【０００８】
そして、ＩＣチップ６上の定点におけるＸＹテーブル４の第１基準点ａ及び第２基準点ｂの位置座標が制御装置１０内のメモリ（記憶装置）に記憶され、また、ＸＹテーブル４の第１基準点ａ及び第２基準点ｂでのモニタ９上のウインド９ｂ内のＩＣチップ６の定点を中心とする画像が基準パターン（図９で示すモニタ９上のウインド９ｂ）として画像処理装置３０のメモリ（記憶装置）に記憶される。
【０００９】
次に、前述した第１基準点ａ及び第２基準点ｂにおける目合わせは、ＩＣチップ６の目合わせであるが、それに加えてリードフレームＬ／Ｆ上の０個所又は１個所以上に目合わせを行う必要がある。図１０に示すように、パッドが２点、リードが１点の場合、セルフティーチによりリードフレームＬ／Ｆ上の１個所の定点に合わせ、このときのＸＹテーブル４の位置を第３基準点ｃとする。
【００１０】
そして、ＸＹテーブル４の第３基準点ｃの位置座標が制御装置１０内のメモリに記憶され、また、ＸＹテーブル４の第３基準点ｃでのモニタ９上のウインド９ｂ内のリードフレームＬ／Ｆ上の定点を中心とする画像が基準パターンとして画像処理装置３０のメモリに記憶される。
【００１１】
前述したように、全てのパッド６ａ及びリード２０の目合わせを行い、ボンディング点の位置座標を制御装置１０内のメモリに記憶する。
【００１２】
次に、ボンディング装置によるワイヤボンディングの動作について説明する。
【００１３】
ワイヤボンディング作業では、最初に、ＩＣチップ６、リード２０のずれ量の検出が行われる。
【００１４】
図１０に示すように、リードフレームＬ／Ｆ上に複数のＩＣチップ６が長手方向に導電性の接合材で並べて貼着されたＩＣチップ６の位置は、貼着されるべき所定の位置に対してずれた位置となっている場合がある（図１０の破線で示す６’がＩＣチップ６の所定の位置であり、前述した第１基準点ａ及び第２基準点ｂもセルフティーチで予め設定された定点として存在する）。また、搬送装置５でリードフレームＬ／Ｆをボンディングステージ７上に搬送したとき、ボンディングステージ７上でのリードフレームＬ／Ｆの位置が、Ｘ方向にばらつくことがある。
【００１５】
このためワイヤボンディング作業を行う前に、セルフティーチで設定されたＩＣチップ６上の２個所の定点の位置を検出して、ＩＣチップ６の所定の位置に対するずれ量を算出する。
【００１６】
ＩＣチップ６のずれ量の算出は、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１を第１基準点ａ及び第２基準点ｂに移動して、ＸＹテーブル４の移動完了後カメラ１でＩＣチップ６を撮像し、その撮像信号を画像処理装置３０に入力して画像認識を行い、第１基準点ａ及び第２基準点ｂからのＩＣチップ６上の定点（図１０に示す、ａ’、ｂ’）までの各ずれ量（図１０のΔＸａ、ΔＹａ及びΔＸｂ、ΔＹｂ）を求める。前記ずれ量のデータに基づき予め記憶された各パッド６ａのボンディング位置座標を演算して、ＩＣチップ６のボンディングすべきパッド６ａの位置を算出する。
【００１７】
また、第２ボンディング点となるリード２０の位置もリードフレームＬ／Ｆ上の１個所の定点であるｃ’の位置を検出して、リードフレームＬ／Ｆ上の所定の位置に対するずれ量を算出する。すなわち、リードフレームＬ／Ｆのずれ量は、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１をセルフティーチで予め設定された第３基準点ｃに移動して、第３基準点ｃからリードフレームＬ／Ｆ上の定点であるｃ’までのずれ量を求める。このずれ量に基づき予め記憶されたリード２０のボンディング位置座標を演算してリード２０の位置を求める。
【００１８】
以上説明したＩＣチップ６のパッド６ａ及びリード２０の各位置を検出後、ＸＹテーブル４を作動してボンディングアーム２の先端にボールが形成されたワイヤが挿通されたキャピラリ２ａをボンディング位置座標に基づきパッド６ａの直上に位置決めして、図９に示すボンディングヘッド３によりボンディングアーム２を駆動しキャピラリ２ａを下降させ、パッド６ａ上のボールを押しつぶして熱圧着ボンディングを行う。このとき、図示しない超音波励振手段を用いてキャピラリ２ａを励振することも行われる。
【００１９】
この第１ボンディング点への接続が終わると、ボンディングアーム２の昇降動作及びＸＹテーブル４の動作が適時行われ、所定のループコントロールに従ってワイヤが引き出され、第１ボンディング点に対すると同様にしてリード２０上の第２ボンディング点へのボンディングが行われ、ワイヤがリード２０上に圧接される。その後、ボンディングアーム２を所定の高さまで上昇させる過程でワイヤのカットが行われ、一組のパッド６ａ及びリード２０の接続が完了する。以後、ＩＣチップ６に設けられた各パッド６ａとこれらに対応して配設された各リード２０について上記の一連の動作が繰り返される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のワイヤボンディング装置では、ワイヤボンディングを行う際に、セルフティーチで前もつて設定されている第１基準点ａ、第２基準点ｂ及び第３基準点ｃにＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１を移動してＸＹテーブル４の移動完了後、カメラ１で被ボンディング部品となるＩＣチップ６及びリードフレームＬ／Ｆを撮像し、その撮像信号を画像処理装置３０に入力して画像処理を行い、第１基準点ａ、第２基準点ｂ及び第３基準点ｃの各基準点からＩＣチップ６上の定点（この場合ａ’、ｂ’となる）及びリードフレームＬ／Ｆ上の定点（この場合ｃ’となる）までの各ずれ量を求め、前記ずれ量に基づいて予め記憶されているパッド６ａ及びリード２０のボンディング位置座標の補正を行い、補正した各パッドの位置及び各リード２０の位置にワイヤをボンディング接続する。
【００２１】
しかしながら、ＩＣチップ６上の定点（この場合ａ’、ｂ’となる）がカメラ１の視野外となった場合や、ＩＣチップ６の表面の定点（この場合ａ’、ｂ’となる）付近のパターンのコントラストが変化してカメラ１の画像が基準パターン（この場合ウインド９ｂ）と異なる場合には、画像処理装置３０によるＩＣチップ６上の定点（この場合ａ’、ｂ’となる）までのずれ量の検出ができない場合がある。すなわち、ＩＣチップ６の表面の定点付近のパターンのコントラストが著しく変化している場合には、基準パターンとの同一性が失われるので画像処理装置３０は、それを認識できないからである。したがって、画像処理装置３０がこのようなずれ量を検出できない場合には、ワイヤボンディング装置は、エラー信号を外部に発して動作を停止する。この場合のエラー処理として、オペレータは、マニピュレータ１７を操作して検出できなかった定点に目合わせを行う。
【００２２】
しかしながら、オペレータは、例えば、ＩＣチップ６上の定点とされているパッドの目合わせ位置を忘れたり、指定のパッドでなく、他のパッドに目合わせしてしまう場合がある。特に、オペレータが交代したときには、そのような事態が生じやすく、オペレータが指定以外のパッドに目合わせすると、間違ったずれ量が検出され、パッドの位置が正確に算出されないため、ボンディング動作でボールの位置がパッド中心よりずれてしまい、ボールとＩＣチップ６の配線パターンとがショートして、ＩＣチップの不良を誘発するおそれがある。
【００２３】
そこで、本発明は、目合わせ時に前もって記憶されたＩＣチップ上の定点の画像を参照画像としてモニタに表示することにより、オペレータが参照画像を見ながら正確な位置に目合わせを行うことができるボンディング装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるボンディング装置は、被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載されて前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を画像データとして切り出す画像切り出し手段と、前記画像切り出し手段からの画像データを受けて前記被ボンディング部品の画像を記憶する画像記憶手段と、前記撮像手段からの撮像信号に前記画像記憶手段から読み出した画像データを重畳する画像重畳手段と、前記画像重畳手段からの映像信号を表示する表示手段とからなるボンディング装置であって、セルフティーチ時に、前記位置決め手段は、被ボンディング部品のずれ量を検出するために被ボンディング部品上に設定した目合わせ点の位置を基準点として記憶し、前記画像記憶手段は、前記基準点での前記撮像手段の前記撮像信号から前記画像切り出し手段で切り出された画像データを参照画像として記憶し、前記画像記憶手段に記憶された参照画像と同種の被ボンディング部品のボンディング時に、前記位置決め手段が前記基準点に移動した後、前記画像重畳手段は、前記撮像手段からの撮像信号に前記画像記憶手段に記憶した参照画像を重畳して前記表示手段に出力するものである。
【００２５】
また、本発明によるボンディング装置の前記画像切り出し手段は、前記撮像手段からの被ボンディング部品上の前記目合わせ点を含んだ撮像信号より指定範囲内を画像データとして切り出しするものである。
【００２６】
また、本発明によるボンディング装置の前記画像記憶手段は、セルフティーチ時に前記位置決め手段の前記基準点での前記撮像手段の前記撮像信号から前記画像切り出し手段で切り出された画像データに目合わせ用マークを付して参照画像として記憶するものである。
【００２７】
また、本発明によるボンディング装置の前記画像重畳手段は、前記画像記憶手段に記憶した参照画像を前記表示手段の指定の位置に表示するものである。
【００２８】
また、本発明によるボンディング装置は、ボンディング時に被ボンディング部品上の前記目合わせ点に目合わせした位置での前記撮像手段からの撮像信号を画像データに変換して該変換された画像データと、前記画像記憶手段に記憶された前記参照画像との一致度を検出する一致度検出手段を有するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明によるボンディング装置の実施の形態について説明する。なお、図９及び図１０に示す従来のワイヤボンディング装置と同一の構成及び機能を有する部分については、同じ符号を用いて説明する。図１は、本発明によるボンディング装置の構成を示すブロック図、図２は、図１に示す画像認識装置の回路構成をブロック図、図３は、画像重畳回路の構成をブロック図、図４は、モニタのモニタ表示エリア上での画像重畳回路のスイッチ回路を制御する制御信号と、モニタ上に表示されるＤ／Ａコンバータのアナログ信号との関係を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明によるボンディング装置は、先端に取り付けられたレンズ１ｂ及び撮像素子が内蔵されたカメラヘッド１ａを有して、被ボンディング部品の撮像を行う撮像手段としてのカメラ１と、ボンディングアーム２の先端に取り付けられたキャピラリ２ａ等を含むボンディング手段としてのボンディングヘッド３と、カメラ１及びボンディングヘッド３をＸ方向及びＹ方向の二次元方向に移動可能な位置決め手段としてのＸＹテーブル４と、カメラ１によって撮像される被ボンディング部品としてのＩＣチップ６を搭載したリードフレームＬ／Ｆをボンディングステージ７へ搬送する搬送装置５と、カメラ１からの出力を受けて画像認識を行う画像認識手段としての画像認識装置８と、この画像認識装置８からの出力を受ける表示手段としてのモニタ９と、駆動手段としての駆動装置１１への制御信号を生成するマイクロプロセッサ及び情報を記憶するメモリ（記憶装置）を含む制御装置１０と、ＸＹテーブル４を手動にて移動させるための信号を制御装置１０に出力するマニピュレータ１７と、制御装置１０からの指令信号に応じてボンディングヘッド３及びＸＹテーブル４への駆動信号を発する駆動手段としての駆動装置１１とが設けられており、制御装置１０には、操作スイッチ１８が接続されている。
【００３１】
図２に示すように、画像認識装置８は、クロック信号生成回路８ａと、クロック信号生成回路８ａからのクロック及び制御回路８ｆからの信号によりカメラ１に水平及び垂直同期信号などのカメラ制御信号を出力するカメラ制御信号生成回路８ｂと、カメラ１からの撮像信号を増幅する増幅器８ｃと、増幅器８ｃから出力される信号をサンプリングして多値化のデジタル値（画像データ）に変換する変換器８ｅと、変換器８ｅから出力される画像データから指定された範囲（例えば、本発明による実施の形態によれば、制御回路８ｆで指定された水平方向及び垂直方向の切り出し開始時間及び切り出し終了時間により変換器８ｅから出力される画像データの切り出しを行う。）の画像データを切り出す画像切り出し手段としての画像切り出し回路８ｋと、変換器８ｅから出力される画像データと基準パターンとのマッチング等の画像認識を行ってずれ量を検出する画像処理回路８ｄと、画像切り出し回路で切り出された参照画像のデータ及びＩＣチップ６等の定点のずれ量検出用の基準パターン等を記憶する画像記憶手段としての画像メモリ８ｇと、画像メモリ８ｇの書き込み、読み出し等の制御を行う画像メモリ制御回路８ｑと、画像処理回路８ｄ、カメラ制御信号生成回路８ｂ、画像メモリ８ｇ等の制御を行うマイクロコンピュータを内蔵した制御回路８ｆと、増幅器８ｃからの映像信号に画像メモリ８ｇより読み出した画像データの重畳を行う画像重畳手段としての画像重畳回路８ｐと、制御回路８ｆからの制御信号によりモニタ９への表示信号を切り替え制御する表示制御回路８ｍと、制御装置１０との通信を行う入出力回路８ｈよりなる。
【００３２】
図３に示すように、画像重畳回路８ｐは、スイッチ回路及びＤ／Ａコンバータとからなり、Ｄ／Ａコンバータは、画像メモリ８ｇより読み出した画像データをアナログ信号に変換して、スイッチ回路の入力端子（Ｂ）に出力する。また、スイッチ回路の一方の入力端子（Ａ）には増幅器８ｃからの映像信号が入力される。スイッチ回路は、画像メモリ制御回路８ｑから入力端子（Ｃ）に入力される制御信号により、入力端子（Ａ）、（Ｂ）の入力信号を選択して出力端子（Ｏ）に信号を出力するように構成されている。
【００３３】
また、図４には、モニタ９のモニタ表示エリア上での前記画像重畳回路８ｐのスイッチ回路を制御する制御信号と、モニタ９上に表示されるＤ／Ａコンバータのアナログ信号との関係が示されており、図４に示すように、制御信号としての水平制御信号における時間ＴｈｓよりＴｈｅ間、及び垂直制御信号での時間ＴｖｓよりＴｖｅ間をハイレベル信号‘１’をスイッチ回路の入力端子（Ｃ）に入力することにより、画像メモリ８ｇ上の参照画像のアナログ信号がスイッチ回路より出力される。
【００３４】
また、水平制御信号におけるＴｈｓからＴｈｅまでの時間及び垂直制御信号でのＴｖｓからＴｖｅまでの時間を変えることにより、画像メモリ８ｇより読み出した参照画像をモニタ表示エリアの任意の位置に表示することができる。なお、参照画像をモニタ９のモニタ表示エリア上の任意の位置に表示する制御は、操作スイッチ１８の操作により制御装置１０からの制御信号を画像認識装置８の制御回路８ｆが受けて、制御回路８ｆより制御信号が画像メモリ制御回路８ｑに出力されて画像メモリ制御回路８ｑにより行われる。
【００３５】
また、図２に示すように、画像認識装置８の画像処理回路８ｄは、変換器８ｅから出力される画像データと画像メモリ８ｇに記憶した参照画像のデータとのマッチングを行うことができる。したがって、この画像処理回路８ｄによりカメラ１からの撮像信号の画像データと、画像メモリ８ｇに記憶した参照画像のデータとのマッチング処理により一致度を検出することができる。
【００３６】
また、図１に示す制御装置１０のメモリは、以下に説明するセルフティーチ、ずれ量の検出等の各動作をつかさどる制御プログラムを内蔵している。
【００３７】
以下に、本発明によるボンディング装置におけるＩＣチップ６等の定点のずれ量を検出するための、各種の条件を設定するセルフティーチについて説明する。図５は、ＩＣチップの定点のずれ量を検出するための条件を設定するセルフティーチの流れを示すフローチャートである。なお、本発明によるボンディング装置のＩＣチップ６等の定点のずれ量の検出は、画像認識装置８により自動でずれ量の検出を行うフルオートモード又は、オペレータがマニピュレータ１７を操作してずれ量の検出を行うセミオートモードにより行うことが可能となっている。以後、画像認識装置８により自動でずれ量の検出を行うことをフルオートモードと称し、また、オペレータがマニピュレータ１７を操作してずれ量の検出を行うことをセミオートモードと称する。
【００３８】
最初に、オペレータは、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをセミオートモード用のＩＣチップ６上の定点としての第１目合わせ点（図８に示すａ）に目合わせをする（図５のステップＳ１）。
【００３９】
図８に示すように、図１に示すＸＹテーブル４の位置におけるセミオートモード用の第１基準点をａとすると、これにＩＣチップ６上の定点としての第１目合わせ点が相当し、また、セミオートモード用の第２基準点ｂは、ＩＣチップ６上の定点としての第２目合わせ点に相当する。セミオートモード用の第１基準点ａ及び第２基準点ｂは、ＸＹテーブル４上の位置座標としてのものであって、図１に示すモニタ９のウインド９ｂに示す基準パターンとは異なるものである。
【００４０】
図５に示すように、第１目合わせ点（図８に示すａ）の目合わせ完了後に図１に示す操作スイッチ１８を押して制御装置１０に目合わせ完了を通知する。制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をセミオート用第１基準点（図８に示すａ）として制御装置１０内のメモリに記憶する。また、セミオート用第１基準点（図８に示すａ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が第１目合わせ点（図８に示すａ）の参照画像として画像認識装置８の画像メモリ８ｇに記憶される（ステップＳ２）。そして、図２に示す制御回路８ｆは、画像メモリ８ｇに記憶された参照画像のクロスライン９ａの交点Ｏに相当する位置を中心に目合わせマーク用のデータを画像メモリ８ｇに書き込む（ステップＳ３）。
【００４１】
次に、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをフルオートモード用のＩＣチップ６上の定点としての第１検出点（図８に示すＤ）に目合わせをする（ステップＳ４）。
【００４２】
フルオートモードでは、図８に示すように、ＩＣチップ６の外周を囲む各辺の枠内にＸＹテーブル４の移動によりモニタ９の画面上のウインド９ｂを位置させてそのウインド９ｂのクロスライン９ａの交点ＯのＸＹテーブル４の位置をフルオートモード用の第１基準点とし、クロスライン９ａの交点ＯのＩＣチップ６の位置をＩＣチップ上の定点としての第１検出点Ｄとしている。また、図８に示すように、ＩＣチップ６の外周を囲む各辺の枠内にＸＹテーブル４の移動によりモニタ９の画面上のウインド９ｂを位置させてそのウインド９ｂのクロスライン９ａの交点ＯのＸＹテーブル４の位置をフルオートモード用の第２基準点とし、クロスライン９ａの交点ＯのＩＣチップ６の位置をＩＣチップ上の定点としての第２検出点Ｅとしている。すなわち、セミオートモード用の定点としての目合わせ点との相違は、フルオートモード用の定点としての検出点が、図８に示すように、ウインド９ｂの枠がＩＣチップ６の外周を囲む各辺の枠内になるように設定されていることである。これは、ウインド９ｂの一部又は全部が、ＩＣチップ６の外周を囲む各辺の枠をはみ出すように設定される場合には、ＩＣチップ６が貼着されている接着剤などの影響によって検出精度に影響を及ぼすことを避けるためである。
【００４３】
次に、図５に示すように、第１検出点（図８に示すＤ）の目合わせ完了後に操作スイッチ１８を押して制御装置１０に目合わせ完了を通知する。制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をフルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）として制御装置１０内のメモリに、また、フルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が基準パターンとして画像認識装置８の画像メモリ８ｇにそれぞれ記憶される（ステップＳ５）。なお、図８に示すように、セミオートモード用の第１目合わせ点ａとフルオートモード用の第１検出点Ｄとは、異なる位置で設定されているが、これをＩＣチップ６上の同じ点（位置）に設定することも可能である。セミオートモード用の第２目合わせ点ｂとフルオートモード用の第２検出点Ｅについても同様である。
【００４４】
次に、オペレータは、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをセミオートモード用のＩＣチップ６上の定点としての第２目合わせ点（図８に示すｂ）に目合わせをする（ステップＳ６）。第２目合わせ点（図８に示すｂ）の目合わせ完了後に操作スイッチ１８を押して、制御装置１０に目合わせ完了を通知する。制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をセミオート用第２基準点（図８に示すｂ）として制御装置１０内のメモリに記憶する。また、セミオート用第２基準点（図８に示すｂ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が第２目合わせ点（図８に示すｂ）の参照画像として画像認識装置８の画像メモリ８ｇに記憶される（ステップＳ７）。そして、図２に示す制御回路８ｆは、画像メモリ８ｇに記憶された参照画像のクロスライン９ａの交点Ｏに相当する位置を中心に目合わせマーク用のデータを画像メモリ８ｇに書き込む（ステップＳ８）。
【００４５】
次に、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをフルオートモード用のＩＣチップ６上の定点としての第２検出点（図８に示すＥ）に目合わせをする（ステップＳ９）。フルオートモード用の第２検出点（図８に示すＥ）の目合わせ完了後に操作スイッチ１８を押して制御装置１０に目合わせ完了を通知する。制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をフルオート用第２基準点（図８に示すＥ）として制御装置１０内のメモリに、また、フルオートモード用の第２基準点（図８に示すＥ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が基準パターンとして画像認識装置８の画像メモリ８ｇにそれぞれ記憶する（ステップＳ１０）。
【００４６】
以上の操作により、セミオートモード及びフルオートモードによるＩＣチップ６の定点の検出用データ等の設定に関するセルフティーチが終了する。
【００４７】
次に、オペレータは、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをセミオートモード用のリード上の定点としての第３目合わせ点（図８に示すｃ）に目合わせをする。第３目合わせ点（図８に示すｃ）の目合わせ完了後に操作スイッチ１８を押して、制御装置１０に目合わせ完了を通知する。制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をセミオート用第３基準点（図８に示すｃ）として制御装置１０内のメモリに記憶する。また、セミオート用第３基準点（図８に示すｃ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が第３目合わせ点（図８に示すｃ）の参照画像として画像認識装置８の画像メモリ８ｇに記憶される。そして、制御回路は画像メモリ８ｇに記憶された参照画像のクロスライン９ａの交点Ｏに相当する位置を中心に目合わせマーク用のデータを画像メモリ８ｇに書き込む。
【００４８】
次に、カメラ１からの撮像信号による画像をモニタ９にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏをフルオートモード用のリード上の定点としての第３検出点（図８に示すＦ）に合わせる。第３検出点（図８に示すＦ）の目合わせ完了後に操作スイッチ１８を押して制御装置１０に目合わせ完了を通知する。なお、フルオートモード用のリード上の定点としての第３検出点（図８に示すＦ）についても、図８に示すように、ウインド９ｂ内の画像が基準パターンとして記憶される。
【００４９】
制御装置１０は、操作スイッチ１８が押されたことを確認後、ＸＹテーブル４の位置座標をフルオートモード用第３基準点（図８に示すＦ）として制御装置１０内のメモリに、また、フルオートモード用第３基準点（図８に示すＦ）のモニタ９上のウインド９ｂ内の画像が基準パターンとして画像認識装置８の画像メモリ８ｇにそれぞれ記憶される。
【００５０】
次に、モニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏにマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてリード２０又はパッド６ａ上の所定位置、すなわちボンディングを行うべき位置に可能な限り正確に合わせ、この目合わせが完了した時点で、ＸＹテーブル４の位置をボンディング点の位置座標として制御装置１０内のメモリに記憶する。
【００５１】
以下、予め設定された数又は全てのパッド６ａ及びリード２０の目合わせを行い、ボンディング点の位置座標を制御装置１０内のメモリに記憶する。
【００５２】
以上で、ワイヤボンディング動作を行うための、位置座標の設定、画像データの設定等のセルフティーチが終了する。
【００５３】
次に、ボンディング装置によるワイヤボンディングの動作におけるフルオートモードのずれ量の検出でのエラー停止時のオペレータによるずれ量の検出について図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
図６に示すように、ＩＣチップ６のずれ量の検出は、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１をフルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）に移動し（ステップＳ２０）、ＸＹテーブル４の移動完了後、カメラ１でＩＣチップ６を撮像してその撮像信号を画像認識装置８に入力する（ステップＳ２１）。画像認識装置８は、カメラ１からの撮像信号を画像データに変換し、変換した画像データと、フルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）の基準パターンとのマッチング処理を画像処理回路８ｄ（図２に図示）で行って、フルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）からのずれ量を算出する（ステップＳ２２）。この場合のずれの現象は、図１０に示すように、ＩＣチップ６’からＩＣチップ６のようにずれている場合であり、このずれている場合のずれ量を算出するものである。
【００５５】
次に、ステップＳ２２によるマッチング処理でのマッチング率が所定の基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。マッチング率が所定の基準値以上の場合は、ずれ量の検出は正常であると判断して、検出したずれ量を記憶して（ステップＳ２４）、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１をステップＳ３２のフルオートモード用第２基準点（図８に示すＥ）に移動する。マッチング率が所定の基準値未満の場合は、ずれ量の検出は異常であると判断して、エラー信号を出力して動作を停止する（ステップＳ２５）。
【００５６】
次に、オペレータは、ボンディング装置から出力されているエラー信号を解除して、操作スイッチ１８を操作して検出モードをフルオートモードよりセミオートモードに切り替える（ステップＳ２６）。
【００５７】
ボンディング装置がセミオートモードに切り替えられると、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１はフルオートモード用第１基準点（図８に示すＤ）よりセミオート用第１基準点（図８に示すａ）に移動する（ステップＳ２７）。ＸＹテーブル４が移動完了後、画像認識装置８は画像メモリ８ｇに記憶された第１目合わせ点（図８に示すａ）の参照画像を読み出して、画像重畳回路８ｐでカメラ１からの映像信号に重畳して表示制御回路８ｍに出力し、モニタ９に参照画像を重畳した画像を表示する（ステップＳ２８）。図７は、参照画像を重畳した画像をモニタに表示した一例を示す図である。なお、操作スイッチ１８を操作して参照画像をモニタ９上の任意の位置に表示することができる。
【００５８】
次に、オペレータは、モニタ９上の参照画像を見ながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点Ｏを第１目合わせ点（図８に示すａ）に目合わせをする（ステップＳ２９）。オペレータは、操作スイッチ１８を操作して目合わせ完了スイッチを押し、このスイッチが押された後に画像認識装置８の画像処理回路８ｄは変換器８ｅから出力される画像データと画像メモリ８ｇに記憶したセミオートモード用第１基準点（図８に示すａ）の参照画像の画像データとのマッチングを行い、カメラ１からの撮像信号の画像データと、画像メモリ８ｇに記憶したセミオートモード用第１基準点（図８に示すａ）における参照画像の画像データとの一致度を検出する。検出した一致度は、モニタ９上に表示される（ステップＳ３０）。この時、一致度を制御装置１０に出力して、一致度が基準値以上であるかを判定して、基準値以下の場合は、オペレータに警告するようにしてもよい。
【００５９】
制御装置１０は、セミオートモード用第１基準点（図８に示すａ）からのＸＹテーブル４の移動量をずれ量として記憶する（ステップＳ３１）。
【００６０】
次に、ＸＹテーブル４上に搭載されたカメラ１は、セミオートモード用第２基準点（図８に示すｂ）に移動する。なお、ステップＳ２４からの移行の場合は、フルオートモード用第２基準点（図８に示すＥ）に移動する（ステップＳ３２）。ＸＹテーブル４の移動後に操作スイッチ１８によりフルオートモードに切り替えて、フルオートモードによるずれ量検出動作を再開する。また、セミオートモードによりオペレータがモニタ９上の参照画像を見ながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル４を移動させてモニタ９の画面上に設けられているクロスライン９ａの交点を第２目合わせ点（図８に示すｂ）に合わせるようにしてもよい。
【００６１】
前記ずれ量のデータに基づき予め記憶された各パッド６ａのボンディング位置座標を演算して、ＩＣチップ６のボンディングすべきパッド６ａの位置を算出する。
【００６２】
また、第２ボンディング点となるリード２０の位置もリードフレームＬ／Ｆ上の１個所の定点の位置を検出して、リードフレームＬ／Ｆ上の所定の位置に対するずれ量を算出する。算出したずれ量に基づき予め記憶されたリード２０のボンディング位置座標を演算して、リード２０の位置を求める。
【００６３】
算出されたパッド６ａ及びリード２０の位置座標より、ＩＣチップ６に設けられた各パッド６ａとこれらに対応して配設された各リード２０についてのワイヤボンディングの動作を行う。
【００６４】
以上により、フルオートモードで検出できなかった場合にセミオートモードに切り替えることにより、オペレータが参照画像を見ながら目合わせをして正しい位置に目合わせをすることができる。
【００６５】
なお、本発明によるボンディング装置は、ワイヤボンディング装置について述べたが、テープボンディング装置におけるＩＣチップ、テープキャリア上のリードの位置検出等にも適用できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるボンディング装置によれば、予め、被ボンディング部品の目合わせすべき定点の近傍の画像を画像情報として登録し、前記画像情報を用いて被ボンディング部品の定点の目合わせ時に、登録した画像情報をモニタ上に表示することにより、オペレータは表示された画像を参照して正確に目合わせを行うことができるため、ボンディング不良の発生を防止することができる。
【００６７】
また、本発明によるボンディング装置によれば、オペレータが交代しても表示された画像を参照して正確に目合わせを行うことができるため、ボンディング装置の稼働率が向上し、ボンディング工程における半導体デバイスの生産数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるボンディング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す画像認識装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】 画像認識装置の画像重畳回路の構成を示すブロック図である。
【図４】 画像重畳回路のスイッチ回路を制御する制御信号とモニタ上に表示されるＤ／Ａコンバータのアナログ信号との関係を示す図である。
【図５】 ＩＣチップの定点のずれ量を検出するための条件を設定するセルフティーチのフローチャートを示す図である。
【図６】 フルオートモードのずれ量の検出でのエラー停止時のオペレータによるずれ量の検出のフローチャートを示す図である。
【図７】 参照画像を重畳した画像をモニタに表示した一例を示す図である。
【図８】 リードフレームに貼着されたＩＣチップの位置を示し、セルフティーチにおける目合わせ点、検出点を示す図である。
【図９】 従来のワイヤボンディング装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 リードフレームに貼着されたＩＣチップの位置を示し、基準点からのＩＣチップの定点のずれ量を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ／Ｆ リードフレーム
１ カメラ
１ａ カメラヘッド
１ｂ 光学レンズ（レンズ）
２ ボンディングアーム
２ａ キャピラリ
３ ボンディングヘッド
４ ＸＹテーブル
５ 搬送装置
６ ＩＣチップ
６ａ パッド
７ ボンディングステージ
７ａ ヒータ
８ 画像認識装置
８ａ クロック信号生成回路
８ｂ カメラ制御信号生成回路
８ｃ 増幅器
８ｄ 画像処理回路
８ｅ 変換器
８ｆ 制御回路
８ｇ 画像メモリ
８ｈ 入出力回路
８ｋ 画像切り出し回路
８ｍ 表示制御回路
８ｐ 画像重畳回路
８ｑ 画像メモリ制御回路
９ モニタ
９ａ クロスライン
９ｂ ウインド
１０ 制御装置
１１ 駆動装置
１４ ランド部
１７ マニピュレータ
１８ 操作スイッチ
２０ リード
３０ 画像処理装置

Claims (5)

  1. 被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、
    前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、
    前記位置決め手段に搭載されて前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段からの撮像信号を画像データとして切り出す画像切り出し手段と、
    前記画像切り出し手段からの画像データを受けて前記被ボンディング部品の画像を記憶する画像記憶手段と、
    前記撮像手段からの撮像信号に前記画像記憶手段から読み出した画像データを重畳する画像重畳手段と、
    前記画像重畳手段からの映像信号を表示する表示手段とからなるボンディング装置であって、
    セルフティーチ時に、前記位置決め手段は、被ボンディング部品のずれ量を検出するために被ボンディング部品上に設定した目合わせ点の位置を基準点として記憶し、前記画像記憶手段は、前記基準点での前記撮像手段の前記撮像信号から前記画像切り出し手段で切り出された画像データを参照画像として記憶し、
    前記画像記憶手段に記憶された参照画像と同種の被ボンディング部品のボンディング時に、前記位置決め手段が前記基準点に移動した後、前記画像重畳手段は、前記撮像手段からの撮像信号に前記画像記憶手段に記憶した参照画像を重畳して前記表示手段に出力すること
    を特徴とするボンディング装置。
  2. 前記画像切り出し手段は、前記撮像手段からの被ボンディング部品上の前記目合わせ点を含んだ撮像信号より指定範囲内を画像データとして切り出しすることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
  3. 前記画像記憶手段は、セルフティーチ時に前記位置決め手段の前記基準点での前記撮像手段の前記撮像信号から前記画像切り出し手段で切り出された画像データに目合わせ用マークを付して参照画像として記憶することを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
  4. 前記画像重畳手段は、前記画像記憶手段に記憶した参照画像を前記表示手段の指定の位置に表示することを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
  5. ボンディング時に被ボンディング部品上の前記目合わせ点に目合わせした位置での前記撮像手段からの撮像信号を画像データに変換して該変換された画像データと、前記画像記憶手段に記憶された前記参照画像との一致度を検出する一致度検出手段を有することを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
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