JPH04233245A - 半導体チップと導体リード・フレームの検査及び位置合せのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスをリー
ド・フレーム上に位置決めするための方法及び装置に関
し、より詳しくは、チップをＴＡＢ方式のリード・フレ
ーム上に高速且つ高精度で位置決め及びボンディングす
ることのできる方法及びシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テープ式自動ボンディング（ｔａｐｅ　
ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｂｏｎｄｉｎｇ：　ＴＡＢ）方式
のマイクロエレクトロニクスのパッケージング法におい
ては、半導体のチップを、１組の（即ち複数本の）ビー
ム・リードによって、回路ボード基板に接続するように
している（なお、それら１組のビーム・リードのことを
、１つの「リード・フレーム」という）。それらビーム
・リードはポリマー製の基材の上に取付けてあり、この
ポリマー製の基材をＴＡＢテープと呼んでいる。このＴ
ＡＢテープの１コマごとに個別に１つずつのリード・フ
レームを設けるようにしてある。各々のリード・フレー
ムは、個々のビーム・リードを、チップの接続電極の位
置に位置合せするための内側リード・ボンド領域と、そ
のチップを回路ボード基板に電気的に接続するための外
側リード・ボンド領域とを含んでいる。チップとリード
・フレームとの接続を好適に行なうために、内側リード
・ボンド領域において、個々のビーム・リードを、加熱
式ボンディング・ヘッド（サーモード）を用いてチップ
の接続電極に押し付け、熱圧着ボンディングを行なうよ
うにしている。

【０００３】このＴＡＢ方式の技術は、リード本数の多
数化、並びにリード間隔の狭小化の方向へ向かって進ん
でいる。今日では、ＴＡＢ方式におけるリードの寸法は
、リードの幅が約千分の２インチ（約５０マイクロメー
トル）程度、リード中心間の間隔が約千分の４インチ（
約１００マイクロメートル）程度となっている。そして
、半導体を工業的に製造する場合には、適切な位置合せ
を可能とするために、チップをリード・フレーム上にお
いて位置決めするときに光学的な位置合せ技法を採用せ
ざるを得なくなっている。

【０００４】この技術分野には、自動物品検査システム
、ないし自動チップ位置決め機械等の具体例が数えきれ
ないほど多く存在している。シャーら（Ｓｈａｈ　ｅｔ
　ａｌ．　）に対して付与された米国特許第４７５９０
７３号には、チップを４たび回転させて、そのチップの
各辺を次々とボンディングして行くようにしたワイヤ・
ボンダが開示されている。これは、チップを１たび回転
させるごとに、その回転の後にそのチップ上の目印領域
の位置判定を行ない、その目印領域に関連させてそのチ
ップの位置の再調節を行なうようにしたものである。ま
た、アーノルド（Ａｒｎｏｌｄ）に対して付与された米
国特許第４７３８０２５号には、チップと回路ボードと
の双方を観察可能なものとしておき、そして観察ヘッド
を校正することにより、位置決め部材がチップの位置決
めを行ない、そのチップを、回路ボード上の適正な位置
において適正な向きとすることができるようにした自動
チップ位置決めシステムが記載されている。

【０００５】これらのシャーらの特許ないしアーノルド
の特許における視検システムは、それほど複雑精緻なも
のではないが、それらと比べてより洗練された視検シス
テムが、テスカら（Ｔｅｓｕｋａ　ｅｔ　ａｌ．　）に
対して付与された米国特許第４８５１９０２号に記載さ
れている。そのシステムは、検査対象ユニットのメッキ
品質を判定するための視覚検査装置として使用するもの
である。これでは、ＩＣのフレームから反射する反射光
から画像を捕捉するようになっている。そして、この捕
捉画像を利用して、記憶させてある基準画像とこの捕捉
画像との間の位置的な誤差を補正するようにしている。 このシステムには、反射光方式の視検システムであるこ
とに関連した大きな問題が付随しており、それは、検査
対象表面の反射率のばらつきに極めて影響され易いとい
うことである。

【０００６】また、これと同様の視検システムが、レイ
（Ｒａｙ　）に対して付与された米国特許第４６８８９
３９号にも記載されている。ただしそのシステムは、チ
ップ上のハンダ・バンプの検査を目的としたものである
。チップの上方に、そのチップに近接してリング・ライ
トを配置し、このリング・ライトの光を、そのチップの
周囲の全ての方向から、ある１つの角度をもって照射す
るようにしている。これによって、ハンダ・バンプはそ
の光を上方へ反射するが、そのチップのハンダ・バンプ
以外の部分は、その光を他の方向へ拡散する。ここでも
また光の反射率が、ハンダ・バンプから反射した反射光
と、チップのその他の表面部分から反射した反射光とを
区別することに対して、大きな影響を及ぼす要因となっ
ている。

【０００７】その他の画像システムも、以下に列挙する
短所のうちの１つないし幾つかを持ったものとなってい
る。即ち、それらの短所として、先ず、システムの解像
度に関する性能が、撮像用電子回路のピクセル（画素）
の大きさによって制約されていることが挙げられる。次
に、比較対象として記憶しておく画像を、「標準」デバ
イスないし「標準」基板をスキャニングして得なければ
ならないことがある。また、システムが検査対象ユニッ
トを検査する際には、全体的な観点からの検査とならざ
るを得ず、従って、記憶させてある基準画像とは一致し
ない、画像中の明確な細部特徴を、具体的にそれと明示
することができないことがある。更には視検システムが
、完全なグレイ・スケール情報を用いたものとなっては
おらず、２値化画像の画素の解析を利用したものとなっ
ていることが挙げられる。これらの短所のうちの１つな
いし幾つかを持った従来例としては、以下のものがある
。即ち、米国特許第４４８１６６４号（Ｌｉｎｇｅｒ　
ｅｔ　ａｌ．　）、同第４５００２０２号（Ｓｍｉｔｈ
　）、同第４５５５７９８号（Ｂｒｏａｄｂｅｎｔ，　
Ｊｒ．）、同第４５７８８１０号（Ｍａｃｆａｒｌａｎ
ｅ　ｅｔ　ａｌ．　）、同第４４５０５７９号（Ｎａｋ
ａｓｈｉｍａ　ｅｔ　ａｌ．）、それに同第４８１１４
１０号（Ａｍｉｒ　ｅｔ　ａｌ．　）等を挙げることが
できる。

【０００８】チップ／ＴＡＢリード・フレーム用の複雑
精緻な画像システムを構成するためには、チップ位置決
め／ＴＡＢテープ移動を行なう機械に、多次元の自由度
を持たせておく必要があり、さもなくば、チップをリー
ドフレームに対して正確に位置決めしてボンディングす
ることはできない。この種の機械を設計する際には、機
械の複数の可動部材を精密且つ再現可能に移動させるこ
とができるように、それら可動部材のための位置基準（
ｄａｔｕｍ　）を定めることが必要とされる。従来例に
おいて、組込式の校正機構を使用するということが示さ
れているが、そのように構成した機械は、夫々の基準面
（ｄａｔｕｍ　ｓｕｒｆａｃｅｓ）がその他の可動部材
からは独立しているという弱点を持っている。従って、
何らかの原因で校正用データが「オフ」になったならば
、システムの全体が動作不能になってしまうことにもな
る。また、複数の可動部材を備えたシステムでは、複数
の位置基準を、互いに独立した固定構造のものとするの
ではなく、複数の可動部材の間で位置基準が相互に関連
付けられていることが好ましい。

【０００９】デバイス用の画像システムに関する種々の
特徴を示している従来例には、以下のものがある。即ち
、米国特許第４２３６３０６号（Ｈｕｇ　ｅｔ　ａｌ．
）、同第４５０７６０５号（Ｇｅｒｓｅｌ）、同第４５
１６６７３号（Ｋａｓｈｉｈａｒａ　ｅｔ　ａｌ．）、
同第４６０６１１７号（Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａ
ｌ．）、同第４６７５９９３号（Ｈａｒｏｄａ）、同第
４６７７２５８号（Ｋａｗａｓｈｉｍａ　ｅｔ　ａｌ．
）、同第４６８３６４４号（Ｔａｎｇｅ　ｅｔ　ａｌ．
）、同第４８０３３５８号（Ｋａｔｏ　ｅｔ　ａｌ．　
）、同第４８１３５８８号（Ｓｒｉｖａｓｔａｖａｅｔ
　ａｌ．　）、同第４８４３６９５号（Ｄｏｅ　ｅｔ　
ａｌ．）、それに、ＩＢＭ技術開示会報（ＩＢＭ　Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔ
ｉｎ　）の、第３０巻、第３号（１９８７年８月）の第
１１９７〜第１１９９頁（Ｖｏｌ．　３０，　Ｎｏ．　
３，　Ａｕｇｕｓｔ　１９８７，　ｐｐ．　１１９７−
１１９９　（Ｈｕｔｓｏｎ）　）と、同第３２巻、第１
１号（１９９０年４月）の第４５９及び第４６０頁（Ｖ
ｏｌ．　３２，　Ｎｏ．　１１，　Ａｐｒｉｌ　１９９
０，　ｐｐ．　４５９，４６０　（Ｃｉｐｏｌｌａ　ｅ
ｔ　ａｌ．）　）を挙げることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
、半導体チップ上の接続電極パタンをＴＡＢリード・フ
レームに位置合せするための、改良した位置合せ方法を
提供することにある。本発明の更なる目的は、撮像シス
テムの画素の解像度（即ち、撮像システム内の個々のセ
ンサの間の離隔寸法）によってその精度が制約されるこ
とがないようにした、改良したチップ／ＴＡＢリード・
フレーム位置合せ方法を提供することにある。本発明の
更なる目的は、使用する撮像システムが関係部材の反射
率の影響を受けることがないようにした、チップをＴＡ
Ｂリード・フレームに位置合せするための改良した方法
を提供することにある。本発明の更なる目的は、複数の
可動部材に複数の移動自由度を持たせ、しかもそれら可
動部材の各々の持つ移動基準軸が、その他の可動部材の
基準でもあるようにした、改良したチップ位置決め機械
を提供することにある。

【００１１】

【発明の概要】ここに説明する方法は、第１可動支持部
材で保持した電子デバイス上の接続電極パタンと、第２
可動支持部材で保持したリード・フレーム上のボンド箇
所パタンとを位置合せするための方法である。この方法
は、以下のステップを含んでいる。即ち、（ａ）チップ
の接続電極パタンのモデルと、リード・フレームのボン
ド箇所パタンのモデルとを作成して記憶しておくステッ
プ、（ｂ）前記電子デバイスと前記リード・フレームと
を撮像するステップ、（ｃ）前記電子デバイス上の接続
電極の位置を判定し、且つ、前記接続電極パタン・モデ
ルの位置姿勢を調節して、撮像した接続電極画像の位置
姿勢との間に最良の一致が得られるようにするステップ
、（ｄ）撮像して得たリード・フレーム画像上の各々の
ボンド箇所の位置を判定し、且つ、前記ボンド箇所モデ
ルの位置姿勢を調節して、それら撮像して得たボンド箇
所画像の位置姿勢との間に最良の一致が得られるように
するステップ、（ｅ）前記位置姿勢調節したボンド箇所
モデルの位置姿勢と、前記位置姿勢調節した接続電極パ
タン・モデルの位置姿勢との間の、位置姿勢の差分を検
出するステップ、それに（ｆ）前記第１可動支持部材並
びに前記第２可動支持部材が前記ボンディング位置へ移
動する際に、該第１可動支持部材の位置姿勢並びに該第
２可動支持部材の位置姿勢を調節して前記位置姿勢の差
分を減少させるようにするための信号を発生するステッ
プを含んでいる。また、ここに説明する機械は、以上の
方法を実行するための機械であって、この機械の３つの
主要可動部材の各々に、その可動部材の移動が調節自在
ではない次元軸を割当て、しかも移動が調節自在でない
その次元軸に対しては、その他の可動部材を校正自在と
したものである。

【００１２】

【実施例】　　図１に関し、ＴＡＢテープ１０は、供給
リール１２から供給され、間欠送り機構１４の中を通り
、巻取りリール１６に巻取られるようにしてある。この
間欠送り機構１４の詳細は、本願の基礎米国出願と同時
に出願された、本願の基礎米国出願の同時係属出願であ
り、その発明の名称を「テープ式自動ボンディング用フ
ィーダ」（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉ
ｎｇ　Ｆｅｅｄｅｒ　）とした、チポーラら（Ｃｉｐｏ
ｌｌａ　ｅｔａｌ．）による、米国特許出願第５４６４
９６号に説明されている。

【００１３】要約して説明するならば、間欠送り機構１
４は、可動アセンブリであるグリッパ・アセンブリ１６
と固定アセンブリであるジョー・アセンブリ１８とを含
んでいる。可動グリッパ・アセンブリ１６はプラットフ
ォームに取付けてあり、このプラットフォームを更に、
双方向回転モータ２２（図にはその一部分だけを示した
）に連結したスライダ・プレート２０に取付けてある。 モータ２２がスライダ・プレート２０を駆動することに
よって、スライダ・プレート２０が、図中に矢印２４で
示した方向に往復動する。可動グリッパ・アセンブリ１
６には窓部２６を設けてあり、この窓部２６の中におい
て、ＴＡＢテープ１０上のリード・フレームの撮像と、
チップのボンディングとを行なえるようにしてある。

【００１４】間欠送りを行なう際には、可動グリッパ・
アセンブリ１６に備えた複数のグリッパ部材（把持部材
）を開いた状態で、モータ２２によって、スライダ２０
を図中の左方へ移動させる。このスライダ２０の移動に
よって、可動グリッパ・アセンブリ１６は、図中の左側
へ１コマ分、単位移動させられる。このとき、固定ジョ
ー・アセンブリ１８は閉じた状態にしておき、それによ
ってＴＡＢテープ１０の移動を防止し、可動グリッパ・
アセンブリ１６の左方への移動につられてＴＡＢテープ
１０が移動してしまうことがないようにしておく。スラ
イダ・プレート２０が左方の移動限界点へ到達したなら
ば、可動グリッパ・アセンブリ１６のグリッパ部材を閉
じ状態にして、ＴＡＢテープ１０の両側の側縁部を把持
させる一方で、固定ジョー・アセンブリ１８に備えた複
数のジョー部材を開かせる。この段階で、窓部２６の中
には新たなリード・フレームが位置している。この新た
なリード・フレームを、スライダ・プレート２０を駆動
することによって、図中の右側へ１コマ分の単位移動を
させて、図１に示したボンディング位置へ移動させるよ
うにする。

【００１５】後の説明において更に詳述するが、可動グ
リッパ・アセンブリ１６が右方の移動限界点へ到達した
ならば、窓部２６の中のリード・フレームの撮像を行な
う。撮像したリード・フレームの位置がずれていると判
定したならば、モータ２２へ信号を送出して、スライダ
・プレート２０の（従ってＴＡＢテープ１０の）精密位
置調節を行なうようにしており、この精密位置調節は、
ＴＡＢテープ１０の移動方向であるＸ軸方向の位置調節
である（図１の右上隅に描いた移動方向軸を参照された
い）。従って、ＴＡＢテープ１０の位置は、Ｘ軸方向へ
は、粗調節と精密調節との両方が可能となっている。一
方、ＴＡＢテープ１０の位置は、Ｙ軸方向には制約して
いるため、そのＹ軸方向の位置調節のための手段は備え
ていない。

【００１６】既に述べたように、ＴＡＢテープ１０上の
個々のリード・フレームを、間欠送り機構１４によって
単位移動させて、窓部２６の中へ移動させたならば、そ
のリード・フレームの上にチップを位置付けて、そのリ
ード・フレームにボンディングすることができるように
してある（１つのリード・フレームに２個以上のチップ
をボンディングすることもある）。ボンディングするた
めのチップは、ワッフル形状の（即ち溝を格子状に形成
した）保持部材であるワッフル・ホルダ２８から取り出
すようにしており、１枚のワッフル・ホルダ２８上に複
数個の半導体チップを、所定位置に並べて載置するよう
にしている。そして、複数枚のワッフル・ホルダ２８を
可動テーブル３０の上に取付けてあり、この可動テーブ
ル３０によって、各々のワッフル・ホルダ２８を、真空
式ヘッド３２の直下に適切に位置させることができるよ
うにしている。

【００１７】チップを真空式ヘッド３２に吸引させた状
態で、この真空式ヘッド３２を機構３４によって単位移
動させることにより、そのチップを真空式サーモード３
６の上に置くことのできる位置へ、この真空式ヘッド３
２を移動させるようにしている。そして、真空式ヘッド
３２が、真空式サーモード３６の上方の適切な位置へき
たならば、この真空式サーモード３６の真空源をオン状
態とする一方、ヘッド３２の真空源を遮断してオフとす
ることによって、そのチップがサーモード３６へ受け渡
されるようにする。この時点で、窒素ガスの噴流を吹き
付けることによって、チップ（不図示）の表面に付着し
ているゴミ等を吹き払うようにしても良い。

【００１８】チップが真空式サーモード３６の上に載せ
られたときには、そのチップの接続電極パタンが上向き
となるように、チップの向きを定めてある。従って、続
いて真空式サーモード３６を、窓部２６の直下のボンデ
ィング位置へ移動させたときには、この真空式サーモー
ド３６の上面に載っているチップの向きは、窓部２６の
中に位置しているリード・フレームにボンディングする
のに適した向きとなっている。

【００１９】真空式サーモード３６には、複数のモータ
式駆動機構アセンブリを付設してあり、それらモータ式
駆動機構アセンブリによって、このサーモード３６の、
複数の軸方向への移動を制御するようにしている。即ち
、先ず、このサーモード３６は、Ｘ軸方向とＹ軸方向と
の夫々へ調節自在に移動させることができるようにして
あり、これらの方向への調節移動は、互いに直交するよ
うに配設した一対の回転駆動モータ３８（図には一方だ
けを示した）によって行なっている。Ｘ軸移動用の回転
駆動モータ３８は、スライダ・プレート４０（このスラ
イダ・プレート４０の上にサーモード３６を取付けてあ
る）に連結してある。従って、このモータ３８によって
、制御ユニットがこのモータ３８へ供給する制御信号に
従った、Ｘ軸方向のサーモード３６の精密な位置決めを
行なうことができるようになっている。また、Ｙ軸方向
のサーモード３６の位置決めも、スライダ・プレート４
２に連結したもう１つのモータ３８により、同様にして
行なえるようにしている。更には、第３のモータ４４に
よって、サーモード３６の、Ｚ軸を中心とした回転位置
を制御するようにしている。更に、一対の空圧式アクチ
ュエータ４６によって、サーモード３６をＺ軸方向に上
昇及び下降させるようにしてあり、ただしこの上昇及び
下降は、一定の上方位置と一定の下方位置との間でのみ
行なうようにしたものである。従って、サーモード３６
は、そのＸ軸方向の平行移動、Ｙ軸方向の平行移動、並
びにＺ軸を中心とした回転動は、いずれも調節自在なも
のとしてあるが、一方、そのＺ軸方向の平行移動は、リ
アルタイムでは調節することのできない、一定の上方位
置と一定の下方位置との間で行なうものとしてある。 このように、サーモード３６の上方位置を一定の固定し
た位置としてあるため、この上方位置にあるサーモード
３６の上に載せられたチップの接続電極パタンは、その
Ｚ軸方向の位置が、ばらつくことなく、窓部２６の直下
の既知の位置となるようになっている。

【００２０】図１に示した状態では、サーモード３６は
、間欠送り機構１４に対して図中左側に位置しており、
しかもＺ軸方向移動の上限位置に位置している。サーモ
ード３６がこの位置にあるときに、真空式ヘッド３２か
らこのサーモード３６へチップの受渡しを行なう。 続いてこのサーモード３６を、Ｚ軸方向の下方位置まで
下降させ、そこからＹ軸方向に沿って図中右方へ平行移
動させて視検位置へ移動させ、そこから更に、窓部２６
の直下の位置へ移動させ、そしてそこから上方へ平行移
動させて、そのＺ軸方向の上方位置まで移動させる。以
上の移動において、サーモード３６が、図１に示した位
置から窓部２６の直下の位置まで移動する間に、モータ
３８及び４４によって、このサーモード３６の位置調節
を行ない、チップの接続電極パタンと窓部２６の中に位
置しているリード・フレームとの間の一致が得られるよ
うにしている。

【００２１】間欠送り機構１４の、図中右側に示してあ
るのは、第２のサーモード４８であり、このサーモード
４８は図示の如く、間欠送り機構１４の上面より高い位
置に配設してある。このサーモード４８は、チップをリ
ード・フレームにボンディングする際の加熱アンビルと
しての機能を果たすこともでき、また、ボンディングす
るための第２の半導体チップをＴＡＢテープ１０の上面
へ搬送する、もう１つの真空式サーモードとしての機能
を果たすこともできるものである。後者の用途に用いる
場合には、更なるワッフル・ホルダと真空式チップ受渡
し機構とを備えるようにする（それらは図１には示して
いない）。このサーモード４８の構造の詳細については
、本願の基礎米国出願の譲受人に対して譲渡されている
、米国特許第４８７５６１４号（Ｃｉｐｏｌｌａ　ｅｔ
　ａｌ．）の中に記載されている。同米国特許の教示は
この言及を持って本明細書に包含するものとする。

【００２２】サーモード４８は、ピッチ（前後端の上下
揺動）、ヨー（前後端の左右揺動）及びロール（左右端
の上下揺動）の夫々について遊動可能に構成してある。 これによって、ボンディングするためのチップを裏面に
あてたリード・フレームに、このサーモード４８を確実
に接触させることができるようになっている。更にサー
モード４８は、スライダ・プレート５０に取付けること
によってＹ軸方向への移動を調節自在に行なえるように
してあると共に、モータ駆動式スピンドル５２に連結す
ることによって、Ｚ軸を中心とした回転も調節自在に行
なえるようにしてある。サーモード４８はＸ軸方向には
位置が固定されており、それゆえ、サーモード４８のこ
のＸ軸方向位置に合せるように、間欠送り機構１４と下
方の真空式サーモード３６の、夫々のＸ方向位置を制御
するようにしている。

【００２３】真空式サーモード４８はその内部に複数の
スプリング部材（不図示）を備えており、また、プログ
ラマブル・モータ５４によって、このサーモード４８を
Ｚ軸方向へ移動可能にしてある。このサーモード４８の
Ｚ軸方向の移動量を調節することによって、その複数の
内部スプリング部材から、窓部２６の中に位置している
リード・フレームへ、そのリード・フレームとその下に
位置しているチップの接続電極パタンとを好適に熱圧着
ボンディングする付勢力が印加されるようにしている。

【００２４】３台のビデオ・カメラ６０、６２、及び６
４を、夫々、サーモード３６と、窓部２６と、サーモー
ド４８とに焦点を合わせるようにして備えている（ただ
しサーモード３６については、視検位置にあるサーモー
ド３６に対して焦点が合うようにしてある）。これらの
カメラ６０、６２、及び６４の各々が、制御システム（
図３）へ画像入力を供給し、そしてこの制御システムが
、それらの画像入力に応答して、機械を作動させるよう
にしている。図３に示すように、カメラ６０、６２、及
び６４からの出力はビデオ処理装置７０へ入力し、そし
てこのビデオ処理装置７０の出力は、バス７２を介して
中央処理装置（ＣＰＵ）７４へ接続するようにしてある
。ＣＰＵ７４には、ボンド箇所（接続箇所）のモデルと
、接続電極パタンのモデルとの両方を記憶させてある。 それらのうち、ボンド箇所モデルは、各々のビーム・リ
ードのボンド箇所と、そのボンド箇所のその他全てのボ
ンド箇所に対する相対的な関係とを、数学的に表わした
ものである。同様に、接続電極パタン・モデルは、チッ
プ上の、各々の接続電極と、その接続電極のその他全て
の接続電極に対する相対的な関係とを、厳密に表わした
ものである。これらのモデルと、撮像したボンド箇所並
びに接続電極パタンとの間の比較を行ない、また、それ
らのモデルの位置姿勢を調節して、撮像したボンド箇所
並びに接続電極パタンとの間の最良の一致が得られるよ
うにすることによって、本発明の精密制御を可能として
いる。

【００２５】ＣＰＵ７４からの複数の出力を供給するこ
とによって、本発明の様々な構成要素を制御するように
している。即ち、それら複数の出力のうちの１つをＩ／
Ｏインターフェース７６を介して供給することによって
、サーモード３６とそれに付随したアセンブリの位置決
め動作を制御する。また、ＣＰＵ７４からのそれら出力
のうちの別の１つをＩ／Ｏインターフェース７８を介し
て供給することによって、サーモード４８とそれに付随
したアセンブリの位置を制御する。更に、ＣＰＵ７４か
らのそれら出力のうちの第３のものを、Ｉ／Ｏインター
フェース８０を介して供給することによって、間欠送り
機構１４に備えたジョー部材とグリッパ部材とを作動さ
せるための夫々の空圧機器の双方を制御すると共に、更
にモータ・コントローラ８２を介して、ＴＡＢテープ１
０を１コマ分移動させるためのモータ２２を制御する。

【００２６】図２には、ＴＡＢテープ１０、サーモード
３６、及びサーモード４８の間の相対的な配置を模式図
で示してある。半導体チップ１００は、図示の如く、接
続電極を上に向けた姿勢でサーモード３６の上に載せら
れている。ＣＰＵ７４に記憶させてある接続電極パタン
・モデルが表わしているのは、このチップ１００の表面
の接続電極パタンである。更に詳しく説明すると、この
接続電極パタン・モデルは、チップ１００の表面の各接
続電極の相対的な配置を精密に表わしているのである。 しかしながら、ときとして、製造の際の異常のために、
チップ１００の表面の接続電極パタンが接続電極パタン
・モデルによって示されているパタンとは一致していな
いこともあり、更には、チップ１００がサーモード３６
の上に真っ直ぐに置かれていないために、チップ１００
の位置姿勢が、接続電極パタン・モデルの位置姿勢とは
（平行移動と回転との双方に関して）ずれていることも
ある。それらのずれは、ボンディング作業を開始する以
前に補正しておかねばならない。更には、チップのずれ
が余りに大きいことが発見された場合、または、接続電
極パタンの中の、ある接続電極が欠落していることが発
見された場合、或いは、ある接続電極がその本来あるべ
き位置からずれた位置に形成されていた場合等には、そ
のチップを除外して、別のチップを代わりに用いるよう
にしなければならない。

【００２７】図２において、サーモード３６の右側に図
示したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、このサーモード３６が
、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には位置を調節自在としてあり
、またＺ軸を中心とした回転も調節自在としてあるが、
ただし、Ｚ軸方向には調節自在に移動させることはでき
ず、また、Ｘ軸を中心とした回転とＹ軸を中心とした回
転もできないことを表わしたものである。既述の如く、
サーモード３６は上方位置と下方位置との間を移動させ
ることができるが、それら上方位置と下方位置とは固定
した位置であって調節自在ではない。同様にして、サー
モード４８が、Ｙ軸方向及びＺ軸方向には調節自在であ
るが、Ｘ軸方向には調節自在でないことも図示してある
。

【００２８】図示の如く、ＴＡＢテープ１０の上には、
複数のリード・フレーム１０２が形成されている。それ
ら複数のリード・フレーム１０２の１つ１つが、複数本
のビーム・リード１０４を含んでおり、それらビーム・
リード１０４は開口部１０６の中へ向かって延出してい
る。各々のビーム・リード１０４には、ボンド箇所を設
けてあり、このボンド箇所に、チップ１００上に形成さ
れている接続電極のうちの１つが圧着される。ＣＰＵ７
４に記憶させてあるボンド箇所モデルは、リード・フレ
ームが「完全」なものであるとの前提に立って、各々の
ビーム・リード１０４と、そのビーム・リードのボンド
箇所の位置とを表わしている。しかしながら、周知の如
く、ときとしてリード・フレームは、取扱いの不備、な
いしは製造時の異常によって、折り曲げられたり、ある
いはその他の変形を生じていることがある。そこで、撮
像したリード・フレームを、ボンド箇所のモデルと比較
することによって、その種の異常リード・フレームを検
出して、分別することができるようにしている。

【００２９】図中のＴＡＢテープ１０の右側の２本の軸
によって示したように、このＴＡＢテープ１０は、Ｘ次
元（即ちＸ軸方向）へは調節自在に移動させることがで
きるが、Ｙ次元（即ちＹ軸方向）へは調節自在に移動さ
せることができない。従ってこの図２から分かるように
、このチップ位置決め／ボンディング・システムの複数
の要素は、その各々が、その要素を調節自在とすること
のできない次元を持っている。このようにしてあること
によって、このシステムのそれら種々の要素の間に位置
制御機能を分配しつつ、しかも、調節自在な位置制御機
能が重複することが避けられるようになっている。

【００３０】以下に、図１のチップ位置決め／ボンディ
ング・システムの詳細な動作について、図３に示した制
御システムと関連させて詳しく説明することにする。な
お、このシステムが動作している間に実行される様々な
機能については、図１４〜図３２に示したフローチャー
トを用いて説明する。また更に、図１４〜図３２のそれ
らのフローチャートについては、図４〜図１３にも関連
させて説明するようにし、これは、その動作中の様々な
時点において実行される機能を視覚的に理解する助けと
するためである。

【００３１】図１４に関して説明すると、リード・フレ
ーム・ルーチンを開始したならば、先ず最初に、次のＴ
ＡＢリード・フレームを、窓部２６の中のボンディング
位置へ、送り移動させる（ボックス２００）。そして、
そのリード・フレームをカメラ６２（図１）で撮像し、
そうして得たリード・フレーム画像をディジタル化して
記憶する（ボックス２０１）。このリード・フレーム画
像を得る際には、リード・フレームを下方から照明する
ことによって、各々のビーム・リードが陰影形象として
撮像されるようにする（そのようになるのは、撮像カメ
ラ６２へ入る照明光をビーム・リードが遮光するからで
ある）。続いて、そのリード・フレームの中央を通過す
る、全く遮光されない照明光を測光して、「明部」の明
るさ値を判定する（ボックス２０２）。次に、この明部
の明るさ値にユーザ指定の定数を乗じることによってス
レショルド値を算出する（ボックス２０４）。このスレ
ショルド値は、後にこのアルゴリズムの中で、ディジタ
ル化画像のスキャニングを実行してビーム・リードの位
置を判定する際に使用するものである。

【００３２】このビーム・リードの位置判定動作は、図
４を参照することによって、より良く理解することがで
きる。図４は、複数本のビーム・リード１０４の画素表
示を図示したものである。ＣＰＵによって、検査対象帯
状領域１０５を定めるようにしており、この検査対象帯
状領域１０５は、個々のビーム・リード１０４に対して
直交する方向に延在し、且つ、それらビーム・リード１
０４の、最終的に半導体チップ上の個々の接続電極にボ
ンディングされる部分を包含するように定めるものであ
る。検査対象帯状領域１０５は、一例としては、図示の
如く、画素５個分の幅と、リード・フレームの一辺の全
長を包含し得る長さとを持ったものとする。このリード
・フレームの残りの３つの辺に対しても、これと同じ検
査対象帯状領域を夫々に定めるようにする。更に、矩形
検査領域１０７を定めるようにしており、この矩形検査
領域１０７は、図４に示した具体例では、画素５個分の
幅と画素５個分の長さとを持つものとしてある。当業者
には明らかなように、これらの検査対象帯状領域１０５
と矩形検査領域１０７とは、実際に「矩形の形状」を持
っているのではなく、それらは、ディジタル化画像中の
該当する複数の画素を包含する領域を画成している、記
憶してあるデータである。図４のように図示したのは、
説明を分かり易くするために、そのように表わしたまで
である。

【００３３】検査対象帯状領域並びに矩形検査領域を定
めたならば（ボックス２０６）、谷部（即ち強度の極小
部）を検出するための核（カーネル）である谷部検出核
を用いて、コンボリューション・サブルーチンを実行す
る（ボックス２０８）。この谷部検出核は、図４の矩形
検査領域１０７の中に示したとおりであり、連続した複
数の画素に割当てた一連の複数の値から成るものである
。図示の具体例では、連続した５個の画素に対して夫々
「−２」、「−１」、「０」、「＋１」、及び「＋２」
の値を割当ててある。本リード・フレーム・ルーチンの
目的の１つに、複数本のビーム・リード１０４の、各々
の中心位置（即ちボンド箇所）を判定するということが
ある。

【００３４】次に図１５に関し、図示のコンボリューシ
ョン・サブルーチンを開始したならば、先ず、谷部検出
核１０７を、関連領域（即ち検査対象帯状領域１０５）
の中の先頭の画素に重ね合わせる。これは即ち、矩形検
査領域１０７の中のクロスハッチングを施した画素を、
撮像した画素１０８の上に重ね合わせるということであ
る。続いて、各々が互いに重ね合わされている、その下
側の撮像画素のグレイ・スケール値と、その上側の核画
素の値とを掛け合わせて（ボックス２１２）積を算出し
、そうして得られた夫々の積を加え合せる。谷部検出核
１０７の中には２５個の画素が含まれているため、乗算
を２５回実行した後に、それによって得られた２５個の
積の全てを加え合せて累算した合計値を得ることになる
。この合計値を、コンボリューション処理済画像フレー
ム・バッファ（不図示）の中の試験対象撮像画素１０８
に割当てる。

【００３５】ここまできたならば（ボックス２１６）、
谷部検出核１０７をピクセル１個分移動させて撮像画素
１０９へ移した上で、以上のプロセスを反復して実行す
る。矩形検査領域が検査対象帯状領域１０５の終端へ到
達したならば、その矩形検査領域を最初の位置へ戻し、
更に下方へ画素の列の１列分移動させた上で、以上のプ
ロセスを反復して実行し、そして、検査対象帯状領域の
中の全ての画素について、このコンボリューション演算
処理が完了するまで、これを続ける。

【００３６】この谷部検出処理動作の作用を理解するた
めには、次のように考えれば良い。即ち、中心撮像画素
の両側における明るさ値の変化率の大きさが等しくその
方向が逆であれば、その中心撮像画素に割当てられる値
は「０」になる。例えば、その画素の右側において明る
さ値の勾配が離れるに従って上昇する勾配となっており
、また、その画素の左側においても離れるに従って上昇
している場合には、夫々の積の値が互いに相殺されるた
め、その最終的な演算結果は「０」になる。一方、明る
さ値が、明るい値から暗い値へ急激に低下している場合
には、その中心撮像画素に大きな負の値が割当てられる
。一方これと反対に、明るさ値が、暗い値からそれより
はるかに明るい値へ上昇しているときには、その中心撮
像画素に割当てられる値は大きな正の数になる。こうし
て割当てて画像フレーム・バッファの中に記憶させたコ
ンボリューション演算値を、続いて、各々のビーム・リ
ード１０４の中心位置（即ちボンド箇所）を判定するた
めに使用する。

【００３７】図１６に示した、リード・フレーム・ルー
チンの続きの部分においては、検査対象画素（例えば画
素１０８（図４））を選択する（ボックス２２０）。そ
して先ず最初に、選択したその検査対象画素のグレイ・
スケール値をスレショルド値と比較するテストを行ない
（ボックス２２２）、そのグレイ・スケール値がスレシ
ョルド値より小さいか否かを判定する（グレイ・スケー
ル値がスレショルド値より小さかったならば、それは陰
影領域、即ちビーム・リード領域へ入ったことを表わし
ているのである）。その判定結果が「否」であったなら
ば、次の画素を選択した上で（ボックス２２４）、この
試験を反復して実行する。一方、その判定の結果、その
グレイ・スケール値がスレショルド値より小さかったな
らば、その検査対象画素の左隣の画素のコンボリューシ
ョン演算値を読み出して、それを「Ｓｍ」と名付ける（
ボックス２２６）。更に、検査対象画素のコンボリュー
ション演算値を読み出して、それを「Ｓｐ」と名付ける
（ボックス２２８）。続いて判定ボックス２３０に記し
た検査を行なう。即ち、先ず最初に、コンボリューショ
ン演算値Ｓｍが負である（＜０）かを調べ、そして次に
、Ｓｐの値が正ないし「０」であるかを調べる。このア
ンド条件（即ち双方が共に真である条件）が成り立って
いたならば、それは、この検査対象画素の左隣の画素と
この検査対象画素との間において、明るさ値の勾配の方
向が変化していることを表わしているのである。一方、
このアンド条件が成り立っていなかったならば、次の画
素を選択した上で、この試験を反復して実行する。

【００３８】このアンド条件が成り立っていた場合には
、本リード・フレーム・ルーチンはボックス２３２へ進
み、そこでは、値Ｓｍと値Ｓｐとの間で内挿処理を実行
してそれらの値の間において、明るさ値の勾配が「０」
になる点を高精度で求めるようにしている。このステッ
プを実行することによって、撮像システムの基本的な制
約を克服しており、即ち、このシステムが、個々の画素
の大きさより更に微細な位置判別を行なえるようにして
いる。たとえ高解像度の撮像システムを採用した場合で
あっても、画素の大きさはそれでも尚、達成可能な寸法
的解像度に対する制約要因を成すものである。従って、
以上に説明したように、先ずコンボリューション・ステ
ップを実行し、続いて論理条件試験を行ない、その後に
内挿処理を行なうようにしたことによって、この画像処
理ルーチンは、これまで存在していた、画素に関係した
システムに対する制約を克服しているのである。

【００３９】こうして「０」勾配の位置を検出したなら
ば、その位置の座標を、それに対応したビーム・リード
の中心位置とする（ボックス２３４）。このシステムは
、続いて、この検査対象帯状領域の中の、次のビーム・
リードの中心位置の予測を行ない（ボックス２３６）、
この予測には、ボンド箇所モデルを用いると共に、最新
のＮ個の、ビーム・リード中心位置に関する予測中心位
置と実際に検出した実測中心位置との間の中心間距離の
、平均値を用いるようにしている（ここではＮ個のビー
ム・リード中心位置が既に検出されているものとする）
。ここまできたならば、先に説明した試験とそれに続く
コンボリューション演算値どうしの比較とを、ボックス
２４０、２４４、２４６、及び２４８において再び実行
する。もし（ボックス２４２に示すように）複数の画素
を選択して処理したが、それらのいずれもが、そのグレ
ー・スケール値がスレショルド値より小さいことを示し
ていた場合は、ビーム・リードが欠落しているものと推
定されることから、検査対象画素を５個試験した後には
処理を中止するようにしている。このとき、この処理手
順では、新たなＴＡＢリード・フレームを１コマ分単位
移動させて、ボンディング位置へ移動させるようにして
おり、このようにするのは、現在、このボンディング位
置にあるリード・フレームは損傷していると推定される
からである。また、不良品が幾つか連続して発生した場
合には、オペレータに対して、それに対処すべき旨の注
意を発するようにしている。

【００４０】次に図１８に関して説明する。ここでは、
ボックス２４８に記してある条件が満たされたものとす
る。そうした場合、内挿処理を実行して「０」勾配の位
置を求め（ボックス２５０）、その求めた位置を、次の
ビーム・リードの中心位置とする（ボックス２５２）。 この段階で、そのビーム・リードに関する予測中心位置
と実際に検出された実測中心位置との間に誤差があれば
それを記録する。（ここで誤差を記録するのは、図１７
のボックス２３６に記してあるようにして利用するため
である）。

【００４１】図１９に示したように、この処理手順では
、続いて、Ｎ個のビーム・リード中心位置が既に検出さ
れているか否かを判定し（ボックス２５６）、判定の結
果が「否」であった場合には、図１７のボックス２３６
へ戻って、そこから、このプログラムの実行を続行する
。一方、Ｎ個のビーム・リード中心位置が既に検出され
ていたならば、このプログラムでは、続いて、このとき
の検査対象帯状領域の中の、全てのビーム・リード中心
位置の検出が完了しているか否かを調べる（ボックス２
５８）。もしそれが完了していなかったならば、最新の
Ｎ個の、ビーム・リード中心位置の予測中心位置と実測
中心位置との間の誤差の平均値を求めた上で（ボックス
２６０）、このプログラムはボックス２３６へ戻る。 一方、このときの検査対象帯状領域の中の、全てのビー
ム・リード中心位置の検出が完了していたならば、続い
てこのプログラムは、全ての検査対象帯状領域に対する
探索が完了しているか否かを調べ（ボックス２６２）、
もしそれが完了していなかったならば、このプログラム
は、次の検査対象帯状領域に対して、以上と同じ処理を
繰り返して実行する（ボックス２６４）。

【００４２】全ての検査対象帯状領域の探索が完了した
ならば、続いて、リード・フレームの中心位置と角度と
を算出する。そのための詳細な計算式は表１に示すとお
りである。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１の式は、その概略を説明すると、以下
の処理を行なうものである。先ず、測定して得られたボ
ンド箇所の位置の平均値を算出することによって、リー
ド・フレームの各辺の中心位置を求める（ボックス２６
６）。次に、こうして求めた各辺の中心位置の平均値を
算出することによって、リード・フレームの概略中心位
置を得る（ボックス２６８）。続いて、リード・フレー
ムの互いに向かい合った辺の中心位置どうしを直線で結
び（ボックス２７０）、そして、撮像したリード・フレ
ーム画像上のそれら２本の連結直線と、ボンド箇所モデ
ル上のそれらに対応する２本の直線との間の、夫々の角
度差を測定する。そして、測定したそれら２つの測定値
の平均値を算出することによって、撮像したリード・フ
レーム画像とボンド箇所モデルとの間の相対的な角度を
求め、求めたその角度を、撮像したリード・フレーム画
像の角度とする。

【００４５】次に、リード・フレーム画像の概略中心位
置に対して、中心位置のずれの影響をなくすための補正
を加え、補正したその新たな中心位置を、リード・フレ
ーム画像の中心位置とする（ボックス２７６）。続いて
、ボンド箇所モデルの位置姿勢を変更して、ボンド箇所
モデルの中心位置と角度とを、撮像したリード・フレー
ム画像の中心位置と角度とに合せるようにする（ボック
ス２７８）。以上の処理によって、リード・フレームの
「最良の一致」が得られるようにしており、これは基本
的に、リード・フレームの中の夫々のビーム・リードの
位置誤差のうちの最大の誤差を、可及的に小さくするも
のである。このアルゴリズムは続いて、ボンド箇所モデ
ルの中の各々のボンド箇所と、測定して得た各々のビー
ム・リード中心位置との間の差分を判定し、その位置の
差分を、それに対応したビーム・リード中心値に、ボン
ド箇所誤差の値として割当てておくようにしている。

【００４６】ここで、このプログラムは、ボンド箇所モ
デルと、撮像したリード・フレーム画像とをより精密に
位置合せするための、精密位置決め処理手順を起動する
。この精密位置決め処理手順を開始したならば、先ず最
初に、リード・フレームの各辺において、ボンド箇所誤
差のうちの最大値を求める。これは基本的に、検査対象
帯状領域の各々を検査して、その検査対象帯状領域の中
で、測定して得られたビーム・リード中心位置のうち、
ボンド箇所モデルの中のボンド箇所から最も大きく外れ
ているのはどのビーム・リード中心位置であるかを発見
するというものである（ボックス２８２）。

【００４７】続いてこのプログラムは、リード・フレー
ムの中の夫々のビーム・リードの、高さ方向の位置のば
らつきに起因した、ボンド箇所誤差の増大分の補正を行
なう（ボックス２８４）。これについては、図５を参照
することによって、より良く理解することができ、同図
は、複数本のビーム・リード１０４をカメラ６２で撮像
しているところを示したものである。説明の都合上、こ
こでは、ビーム・リード１１０が折れ曲がっていて、そ
の他のビーム・リード１０４が位置している平面よりも
下方にあるものとする。先ず、カメラ６２の焦点平面ｆ
１は、ビーム・リード１０４が位置している平面に一致
させてある。従って、カメラ６２から見たときには、ビ
ーム・リード１１０の位置は、光線１１１と焦点平面ｆ
１との交点にあるように見え、そのため、ビーム・リー
ド１１０は、その実際の水平位置から距離ｄだけずれて
見える。この種の誤差の特質として、検査対象帯状領域
の中心位置から離れる距離に正比例して、その誤差が増
大するということがある。この種の誤差は更に、撮像カ
メラからの距離に関連して、増大ないし減少するもので
もある。この種の誤差は、平均化／当てはめ法によって
、識別し、また減少させることができる。

【００４８】続いて、ボックス２８２で求めた最大ボン
ド箇所誤差が最小になるように、ボンド箇所モデルを平
行移動させる。このときボンド箇所モデルを平行移動さ
せる移動量は、リード・フレームの向かい合った２辺に
おける、正の最大誤差と負の最大誤差との平均値に等し
くする。このようにしてモデルの平行移動を実行したな
らば、リード・フレームの各辺ごとに、その最大ボンド
箇所誤差を再度計算し直す（ボックス２８８）。

【００４９】ここまでを実行した上で、なお残存してい
るボンド箇所誤差は、撮像したリード・フレーム画像の
回転に起因したものであると推定される。それゆえ、リ
ード・フレーム画像中に認められる最大ボンド箇所誤差
の方向へ、ボンド箇所モデルを小さな回転量だけ回転さ
せる。この回転方向は、最大誤差を減らす方向として定
めたものである（ボックス２９０）。この小回転を行な
った後に、リード・フレームの各辺ごとに、その最大ボ
ンド箇所誤差を再度計算し直す（ボックス２９２）。続
いて、その小回転によって、最大誤差が増大したか否か
を判定する（ボックス２９４）（図２２参照）。もし、
最大誤差が増大していなかったならば、プログラムをボ
ックス２９０へ戻し、再度この単位回転量の回転を行な
う。

【００５０】一方、判定の結果、その単位回転量の回転
を行なったために最大誤差が増大したことが判明した場
合には、その回転を行なう前のもとの状態へ戻し（ボッ
クス２９６）、そして、状態を戻すことによって得られ
た、リード・フレーム画像上の最大ボンド箇所誤差を、
ユーザが選択したスレショルド値と比較する（ボックス
２９８）。もしその最大ボンド箇所誤差が、そのスレシ
ョルド値より大きかったならば（ボックス３００）、新
たなリード・フレームを、１コマ分単位移動させてボン
ディング位置へ送る。一方、その最大ボンド箇所誤差が
、ユーザが選択したそのスレショルド値より小さかった
ならば、リード・フレーム中心位置に関する、予測中心
位置と実測中心位置との間の中心位置誤差を記録した上
で（ボックス３０２）、それまでにＭ個のリード・フレ
ームの検出を完了しているか否かを判定する（ボックス
３０４）。もしＭ個のリード・フレームの検出が行なわ
れていたならば、それらＭ個のリード・フレームの中心
位置誤差の平均値を算出して（ボックス３０６）間欠送
り距離を修正し（ボックス３０８）、それによって間欠
送り機構が、次のリード・フレームを１コマ分、単位移
動させる際に、そのリード・フレームを適切なボンディ
ング位置（即ち図１の窓部２６の中）へ、より近付ける
ことができるようにする。更に、検査対象帯状領域１０
５の位置を、ＴＡＢテープ１０の送り移動方向と直交す
る方向（即ちＹ軸方向）へずらすことによって、ビーム
・リードの検査を、それらビーム・リードのボンド箇所
により近接した位置で行なえるようにもしている。

【００５１】以上の説明から分かるように、ＴＡＢテー
プ１０の間欠送り距離と、検査対象帯状領域１０５のＹ
軸方向の位置とを、この処理手順の実行中に検出した位
置決め誤差に相当する量の補正を加えることにより、継
続的に更新するようにしている。このようにした結果、
ともすれば累積する傾向のある位置誤差を、継続的に修
正して、機械が中断なく処理を続けることができるよう
になっている。

【００５２】一方、検出を完了したリード・フレームの
個数が、まだＭ個に達していなかった場合には、このプ
ログラムはボックス３０６と３０８をスキップして省略
し、図２３以降に示した、チップ移動、並びにチップ位
置決めのためのサブルーチンへ進む。

【００５３】次に図２３を参照し、また併せて図１も参
照しつつ、チップ移動制御サブルーチンについて説明す
ることにする。先ず、真空式ピックアップ３１を、チッ
プ・テーブルから離れる方向へ移動させ（ボックス３１
２）、そしてサーモード３６を、そのサーモード３６の
下方位置まで下降させる（ボックス３１４）。続いてチ
ップ・テーブルを新たなチップ位置へ移動させ（ボック
ス３１６）、真空式ピックアップ３１をチップ・テーブ
ルに近接した位置へ戻す（ボックス３１８）。真空式ピ
ックアップ３１が、１つのワッフル・ホルダの中のある
１つのチップの真上にきたならば、この真空式ピックア
ップの３１の真空状態をオンにして（ボックス３２０）
、そのチップをワッフル・ホルダから取り上げ、そして
、そのチップをこのピックアップの真空式ヘッド３２の
下端面に吸引保持しておく。続いて、この真空式ヘッド
３２を、そこにチップを吸着させたまま、サーモード３
６の真上に位置合せし、その後、サーモード３６をその
上方位置へ上昇させる（ボックス３２２）。この時点に
おいて、ピックアップのヘッド３２の真空状態をオフに
する一方で、サーモード３６へ供給されている方の真空
をオンにする。これによってチップはヘッド３２からサ
ーモード３６へ受け渡される（ボックス３２４）。 続いてサーモード３６をチップ用カメラ６０の視野の中
へ移動させ（ボックス３２６）、チップの画像をディジ
タル化して記憶する（ボックス３２８）。続いて、サー
モード３６を下降させ、更に、リード・フレームの公称
位置へと移動させる（ボックス３３０）。

【００５４】図２４以降は、チップ検査／位置決めルー
チンの更なる細部特徴を示したものである。先ず最初に
、ボンド箇所エンハンスメント核を用いて、チップ画像
に関するコンボリューション・サブルーチンを実行する
（ボックス３３２）。この動作は、図６〜図９を参照す
ることによって、より良く理解することができる。図６
から分かるように、チップ１１２は、サーモード３６上
に載せられている。このチップ１１２の上面に形成され
ている各々の接続電極領域は、導電性を有する「バンプ
」として形成されており、この「バンプ」は、膨出形状
であって、チップ１１２の上面より一段上に突出してい
る。

【００５５】このルーチンにおける、これより説明する
機能にとって重要なことは、接続電極バンプ１１４の各
々を精密に撮像することができるようにしておき、それ
によって、チップ１１２の位置と、このチップ１１２の
接続電極用バンプの位置との双方を、明確に認識できる
ようにしておくということである。これを達成するため
に、複数の側方照明光源１１６を備え、それら側方照明
光源１１６の各々を、チップ１１２の角部の近くに配置
するようにしている。それら各々の光源１１６から照射
される光線は、チップ１１２の上面に平行で、接続電極
１１４の上面をかすめるようにしてある。このようにし
た結果、接続電極１１４の上面に入射した光以外は、（
矢印１１８で明示したように）上方へ反射することがな
いようになっている。照明光線はチップ１１２の表面に
対して略々平行としてあるため、光線がチップ１１２の
表面で反射して撮像用カメラへ入射することは、殆ど、
或いは全くないようになっている。

【００５６】図７は、４×４の画素で撮像した膨出形状
の接続電極１１４の、エンハンスメント処理を施す前の
画像を示したものである。この接続電極１１４の反射光
量のばらつきの原因は、接続電極の形成不良による場合
もあり、また、接続電極の全表面に亙る反射率のばらつ
きによる場合もあり、或いは、反射光となる元の光が４
つの光源から来た光であって、それらの光源までの距離
が各々異なっているという事実による場合もあり、更に
は、その他の原因によることもある。

【００５７】このチップの接続電極の像に対してエンハ
ンスメント処理を施すためには、ボンド箇所エンハンス
メント核を使用するようにしており、この核の一例を図
８に示した。コンボリューション・サブルーチンにおい
ては、このボンド箇所エンハンスメント核を、チップ１
１２の上面のディジタル化画像に重ね合わせ、そして各
重ね合わせの下側の画像画素を、その画像画素の上に重
ねた核画素が示している値で修正し、この修正して得た
全ての値の合計値を求めるようにしている。続いて、こ
の合計値を、この核の中心に位置している中心画素に割
当て、そして、この核を右側へ画素１個分移動させて、
以上の処理を反復実行するようにしている。

【００５８】このボンド箇所エンハンスメント核を次々
と移動させて、その画像の全ての画素の上を通過させた
後には、それらの画像画素のコンボリューション処理が
完了しており、また、接続電極の画像を形成している画
像画素は、大幅にエンハンスメントされている。チップ
の上面から反射する光は、たとえあったとしても非常に
僅かでしかないため、接続電極の画像を形成している画
像画素の間の領域は、暗領域のまま残されることになる
。更に、これと併せて理解しておくべきこととして、均
一背景に対して行なうコンボリューション演算処理の結
果として、背景からの寄与分は殆ど全て除去されるとい
うことがある。このコンボリューション・サブルーチン
の詳細は、図１５に示したものと同じである。また、エ
ンハンスメント処理を施した画素による接続電極の画像
を図９に示した。

【００５９】以上のボンド箇所エンハンスメント・ルー
チンを完了したならば、次にチップの「回転中心」を求
める。一般的に、チップの接続電極パタンの配列を定め
る際には、そのチップの姿勢を判別することができるよ
うに、そのチップの１箇所に固有の配列を持たせるよう
にしている。これについては、図１０を参照すれば容易
に理解することができ、同図は、複数の接続電極１１４
を備えたチップ１１２の平面図を示したものである。こ
のチップ１１２は、その左下隅を固有の接続電極パタン
としたものであり、その部分を拡大して同図の右側に示
してある。この左下隅の部分は、図から分かるように、
接続電極１１６の位置を、チップに対する固有の位置と
してあり、この接続電極１１６の位置によって、チップ
の回転中心を検出することのできる領域を定めている。 実際には、回転中心は破線の円１１８で示した位置にあ
り、この回転中心は、本質的には、そこを中心としてチ
ップ１１２の画像の角位置を測定及び調節することがで
きるようにした、仮想上の点である。

【００６０】回転中心の位置を判定し、且つ、その位置
を中心とした、チップ画像の角度を判定するためには、
先ず、チップ回転中心の検査対象矩形領域１２０の位置
を計算により定めるようにする（図２４、ボックス３３
４）。続いて、回転中心パタン検出核１２２（図１０）
を使用して、回転中心１１８の位置を判定する。この回
転中心パタン検出核１２２は、撮像した接続電極の画像
１１６、１２４、及び１２６の夫々の中心に位置する各
々の画素には「１」の値を割当て、また回転中心１１８
の、その中心に位置する画素には「−１」の値を割当て
たものである。撮像したパタンからは、その中のどこに
接続電極１１６、１２４、及び１２６の夫々の正確な中
心が位置しているのかが分からないため、この回転中心
パタン検出核１２２を用いてそれらの特徴部分の識別を
行なうようにしているのである。即ち先ず、この回転中
心パタン検出核１２２を検査対象矩形領域１２０に重ね
合わせるようにし、この重ね合わせは、この矩形領域１
２０の左上隅から開始する（ボックス３３６）。そして
、重ね合わせの下側の接続電極パタン画像の画素の値に
、その上に重なっている核の画素の値を夫々に掛け合わ
せ（ボックス３３８）、そうして得られた、この核の中
の各々の画素についての積の値を累算して、それらの合
計値を算出する。

【００６１】各々の画素についての演算が完了するごと
に、この検査処理を行なうべき画素がまだ他にあるか否
かを判定する（ボックス３４２）。この検査処理を行な
うべき画素がまだ他にあった場合には、このプログラム
はボックス３４４へ進み、最新に得られた合計値が、こ
れまでに記録しておいた合計値のうちの最大の値である
か否かを判定する。もしそうであったならば、その最新
に検査処理した画素の座標値を、暫定的に回転中心の座
標値とする（ボックス３４６）。続いてこのプログラム
はボックス３３６へ戻り、次の画素の検査処理を行なう
。このようにして、各々の画素を検査処理するごとに、
回転中心の画素の更新処理を行なうようにしているため
、この回転中心パタン検出核を用いた演算処理の結果得
られる値の内、最大の値の画素の位置が示されるように
なっている。

【００６２】検査対象矩形領域の中の最後の画素の検査
処理が完了し、それによって回転中心の判定がなされた
ならば、このプログラムは図２５のボックス３４８へ進
む。そこでは、図１１に示すように、チップ角度検出核
１２３を、エンハンスメント処理したチップ画像の上に
重ね合わせ、しかものその際に、このチップ角度検出核
１２３の回転中心１３０を、先に判定したチップの回転
中心に重ねるようにする。この核１２３の画素の値は、
この核の３つの隅の各々において、１つの接続電極に対
応した一対の画素に「１」の値を割当ててある以外は、
全て「０」としてある。続いて、このチップ角度検出核
１２３を小角度だけ回転させた上で（ブロック３５０）
、このチップ角度検出核１２３の夫々の値と、その重ね
合わせの下のエンハンスメント処理済画像の夫々の画素
の値とを掛け合わせる（ボックス３５２）。それらの乗
算によって得られた各々の積の値を累算して合計値を算
出した上で（ボックス３５４）、チップ角度検出核１２
３の回転量がその許容最大回転量に達しているか否かを
判定する。もし許容最大量に達していなかったならば、
最新に記録したばかりの合計値が、記録してあるうちの
最大の合計値であるか否かを判定し、それが最大値であ
ったならば（ボックス３６２）、チップ角度検出核１２
３がこれまでに回転した総回転量であるそのときのチッ
プ角度に、その合計値を割当てるようにする。

【００６３】ここでプログラムは反復し、即ち、チップ
角度検出核を、先ず、一方の回転方向へその最大回転角
度まで回転させて行き、続いて、他方の回転方向へその
最大回転角度まで回転させて行きながら、以上の処理を
繰り返して実行する。双方の最大回転量に到達したとき
には、チップ角度に対して割当てた夫々の合計値のうち
の最大値が、撮像したチップ画像の角度を表わしている
。そこで、次に、接続電極パタン・モデルの回転中心の
位置と角度とを調節して、それらを、以上のようにして
判定した、エンハンスメント処理済の接続電極パタン画
像の回転中心の位置と角度とに一致させる。これによっ
て、接続電極パタン・モデルの位置姿勢が、撮像したチ
ップ画像の接続電極の位置姿勢に合うように定められる
。

【００６４】この段階まできたならば、チップ画像中の
夫々の接続電極の中心位置を判定することが必要となる
。この接続電極の中心位置判定は、撮像したリード・フ
レーム画像中の夫々のビーム・リードの中心位置を求め
るために先に使用した方法と同様の方法で行なうように
しており、それについて、以下に図２６〜図３１を参照
して説明する。

【００６５】図２６に示すように、先ず、全てのボンド
箇所（ただしチップの接続電極のボンド箇所）に対応し
た複数の検査対象帯状領域の位置を、計算によって定め
るようにする。これについては、図１２を参照すれば視
覚的に理解することができ、同図は、２本の検査対象帯
状領域１３４と１３６が、チップの接続電極１１４を包
含するように設定されているところを示したものである
。この処理手順では更に、接続電極の中心位置の判定の
ために、矩形検査領域１３８（図１３）を使用するよう
にしている。この処理手順がリード・フレームのボンド
位置検出アルゴリズムとは異なる点は、チップの各接続
電極１１４を、明部領域として撮像するという点である
。尚、先に述べたように、ビーム・リードの各々は暗部
領域として撮像した。そのように、明るい、高反射率の
画像に基づいて、画素寸法以下の位置判定を行なうよう
にすることは回避すべきであり、その理由は、そのよう
にした場合には、画像の光強度が変化したときに、それ
によって位置の決定値が大きく変わってしまう恐れがあ
るからである。それゆえ、接続電極のボンド箇所の中心
位置を求めるために用いるこのアルゴリズムは、一対の
接続電極１１４の間の暗部の中心位置を、勾配検出核を
使用して求めるという方法によるものとしている。隣接
する接続電極どうしの間の中心位置が検出されれば、そ
れによって接続電極の中心位置も、非常に良好な精度を
もって判定することができる。

【００６６】接続電極の中心位置判定の手順を開始した
ならば、先ず最初に、検査対象帯状領域を計算によって
定め（ボックス３６２）、続いて、図４に示したものと
同じ勾配検出核を使用してコンボリューション・サブル
ーチンを実行する。このコンボリューション・サブルー
チンは、図１５に示したものと同一である。このコンボ
リューション・サブルーチンを実行完了したならば（ボ
ックス３６３）、先頭の２つのボンド箇所の間に位置す
る最初の「暗部」である谷部の画素の位置を、接続電極
パタン・モデルに基づいて予測する。そして、位置を予
測したこの画素を、第１番目の検査対象画素とする（ボ
ックス３６４）。続いて、この検査対象画素のコンボリ
ューション処理によって得られたデータ値と、その画素
の左隣の画素のコンボリューション処理によって得られ
たデータ値とを読み出し、それらのデータ値を夫々「Ｓ
ｐ」及び「Ｓｍ」とする（ボックス３６６、ボックス３
６８）。それらのデータ値に対して勾配試験を行ない（
ボックス３７０）、そしてその試験の結果、図中に示し
たアンド条件が満たされていないことが判明した場合に
は、この検査対象画素の近隣の画素を対象として、同じ
この勾配試験を行なう（ボックス３７４）。勾配試験の
アンド条件が満たされないまま、勾配試験を行なった画
素の個数が５個に達したならば（ボックス３７６）、接
続電極に関する何らかの問題が存在しているのであり、
それゆえ、このプログラムは図２８のボックス４００へ
進み、そこでチップの除去を行ない、そして再び最初か
らこのプログラムの実行を開始する。

【００６７】一方、勾配試験のアンド条件が満たされた
ならば、ＳｍとＳｐとの間において内挿処理を行なうこ
とによって、明るさ値の変化を表す勾配が「０」になる
位置を高精度で検出する（ボックス３７２）。続いてこ
のプログラムは、暗部を表わす谷部をなす極小値として
既に発見されているものが、他にもあるか否かを判別し
（ボックス３７８）、もし存在していたならば、新たに
検出した極小値の最も近くに位置している画素の光強度
値が、以前に検出した極小値の最も近くに位置している
画素の光強度値より小さいか否かを判定する（ボックス
３８０）。このステップは、２つの接続電極の間に２つ
ないしそれ以上の極小値が発見された場合に備えたもの
である。こうして判定した、光強度値が最小となる極小
値を、真の中点とする（ボックス３８２）。この試験処
理が完了した画素の個数が５個に達するまでは（ボック
ス３８４）、このプログラムはボックス３７０へ戻って
以上の処理を反復実行する。

【００６８】以上の試験処理を完了した画素の個数が、
５個に達したならば（ボックス３８４）、最初の２つの
接続電極の間の中点について、その予測中点位置と実測
中点位置との間の誤差を記録する（ボックス３８６）。 そしてこの誤差の値を「平均予測」誤差とする。続いて
このプログラムは、次の谷部の位置の予測を行なった上
で（ボックス３８８）、次の検査対象画素を選択する（
図２８のボックス３９０）。これに続くボックス３９２
、３９４、及び３９６では、上で説明した勾配検出試験
を再度実行する。ここでもまた、この勾配試験の条件が
満たされないまま、試験を完了した画素の個数が５個に
達したならば（ボックス３９８）、そのチップをチップ
・テーブルへ戻すようにしている（ボックス４００）。 一方、この勾配試験の条件が満たされたならば、Ｓｍと
Ｓｐとの間において内挿処理を行なって勾配が「０」に
なる位置を求める（ボックス４０２）。こうして得た極
小値を、そのときの２つの接続電極の間の中点とし（ボ
ックス４０４）、そして、この中点の予測位置と実測位
置との間の誤差を記録する（ボックス４０６）。

【００６９】続いてこのプログラムは図２９へ進み、そ
こでは、検出したボンド箇所中心位置の個数がＮ個に達
したか否かを調べ（ボックス４０８）、もし達していな
かったならば、プログラムは図２７のボックス３８８へ
戻る。一方、検出したボンド箇所中心位置の個数がＮ個
に達していたならば、現在の検査対象帯状領域の中の全
てのボンド箇所中心位置の検出が既に完了しているか否
かを調べ（ボックス４１０）、もし完了していなければ
、最新のＮ個の、谷部中心位置の予測位置と実測位置と
の間の誤差の平均値を算出し、そして算出したその平均
値を、平均予測誤差の値とする。続いてこのプログラム
は図２７のボックス３８８へ戻り、そこからの処理を反
復して実行する。

【００７０】１つの検査対象帯状領域の中の全てのボン
ド箇所中心位置の検出が完了し、しかもそのとき、全て
の検査対象帯状領域における探索が完了したのであった
ならば（ボックス４１４）、プログラムは続いて図３０
へ進む。一方、まだ探索を行なわねばならない検査対象
帯状領域が残っていたならば（ボックス４１６）、プロ
グラムは図示の如く処理を反復して実行する。

【００７１】次に図３０について説明すると、同図は「
測定した谷部位置の当てはめ処理」ルーチンを図示した
ものである。このルーチンの目的とするところは、撮像
したチップ画像の中心と角度とを求めることにある。 この目的を達成するために、先ず、チップの各辺におけ
る測定して得られた谷部位置の平均値を算出することに
よって各辺の中心位置を求め（ボックス４１８）、続い
て、そうして求めた各辺の中心位置の平均値を算出する
ことによってチップの概略中心位置を得るようにしてい
る（ボックス４２０）。次に、チップの互いに向かい合
った２辺の中心位置どうしを夫々に直線で結び、それら
２本の直線とボンド箇所モデル上のそれらに対応した２
本の直線との間の夫々の角度を測定する。更に、それら
角度測定値の平均値を算出することによって、チップと
ボンド箇所モデルとの間の角度値を求め、こうして求め
た角度値を、そのチップの、チップ角度値であるとする
（ボックス４２２）。

【００７２】続いて、ボックス４２０及びボックス４２
２に示すようにして決定した、このチップの概略中心位
置に対し、チップとボンド箇所モデルとの間の角度値を
用いて補正を加える（ボックス４２４）。これに関して
は再度表１を参照されたい。次に、こうして補正したチ
ップ中心位置と角度とに合わせて、チップ接続電極モデ
ルの姿勢を定める（ボックス４２６）。続いて、そのチ
ップ接続電極モデルの中の夫々のボンド箇所と、測定し
たチップの夫々の接続電極中心位置との間の位置のずれ
の大きさを判定する。これによって、最大ボンド箇所誤
差を判定し、それを、ユーザが選択したスレショルド値
と比較する（ボックス４２８、ボックス４３０）。

【００７３】比較したその最大ボンド箇所誤差が、その
スレショルド値を超えていることが判明したならば（図
３１のボックス４３２）、そのチップをチップ・テーブ
ルへ戻すようする（ボックス４３４）。一方、その最大
ボンド箇所誤差がスレショルド値を超えていなかったな
らば、チップ中心位置の予測位置と実測位置との間の誤
差を記録する（ボックス４３６）。続いて、検出処理を
完了したチップの個数がＭ個に達しているか否かを判定
し、もし達していたならば、それまでに記録したＭ個の
チップにおけるチップ中心位置誤差の平均値を算出する
（ボックス４４０）。

【００７４】続いて、プログラムはボックス４４２へ進
み、そこでは、チップ並びにＴＡＢテープを上方のサー
モード４８に対して位置合わせするのに必要な、それら
チップ並びにＴＡＢテープの移動量を決定するための演
算処理を行なう。これまでの説明から明らかなように、
この時点においては、リード・フレームのボンド箇所モ
デルは、撮像したリード・フレームの画像に対して位置
合せがなされており、また、チップの接続電極モデルは
、撮像したチップの接続電極の画像に対して位置合せが
なされている。従って、それら２つのモデルの間の相対
位置を調べることによって、ボンディング実行時にチッ
プの位置とＴＡＢテープの位置とを一致させるための、
チップの平行移動量及び回転量、並びにＴＡＢテープの
平行移動量を決定することができる。更に加えて、上方
のサーモード４８をチップ及びテープの上に精密に位置
合せするために必要な、このサーモード４８の平行移動
量及び回転量も、併せて決定するようにしている。

【００７５】ここまできたならば、制御システムは、上
下２つのサーモード３６、４８と、ＴＡＢテープ１０と
を然るべく移動させる（図３２、ボックス４４６）。こ
れに続いて、下方サーモード３６をその上方位置（ボン
ディング位置）へ移動させる（ボックス４４８）。次に
、上方サーモード４８を下方へ移動させ、チップ及びＴ
ＡＢテープに合わせて当接させ（ボックス４５０）、そ
してボンディングが行なわれる状態にする（ボックス４
５２）。ボンディングが終了したならば、上方サーモー
ド４８をその休止位置へ戻し（ボックス４５４）、更に
、下方サーモード３６にチップを吸着させている真空を
解除した上で、下方サーモード３６を下降させて、ボン
ディングの完了したチップとリード・フレームとの結合
体から離すようにする（ボックス４５６）。

【００７６】

【発明の効果】以上に説明したシステム並びに方法によ
れば、±２マイクロメートルの位置精度を達成すること
ができ、しかも、１個のチップの位置決めとボンディン
グとを約６秒で行なうことができる。しかも、撮像シス
テムが採用している画素の寸法が、２５マイクロメート
ル四方のものであるにもかかわらず、これらの位置精度
並びに作業速度が得られるのである。

【００７７】　　以上の説明は、あくまでも本発明の具
体例を説明したものであることを理解されたい。当業者
であれば、本発明から逸脱することなく、種々の別実施
態様ないし変更実施態様を構成することができよう。そ
の一例を挙げるならば、本明細書では説明を分かり易く
するために、モデルの数を２つとしたもの（即ち、リー
ド・フレームにはボンド箇所モデルを使用し、チップに
は接続電極パタン・モデルを使用するようにしたもの）
を説明したが、全てのボンド箇所と接続電極を包含させ
た、ただ１つのモデルを使用するようにすることも可能
である。本発明は、そうした態様をはじめとして、請求
項の範囲内にある、あらゆる別実施態様、変更態様、並
びにその他の実施態様を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んだチップ位置決め／ボンディ
ング・マシンの部分斜視図である。

【図２】図１のチップ位置決め／ボンディング・マシン
の主要可動部分の模式的斜視図である。

【図３】本発明に使用することのできる制御システムを
示す、高レベルのブロック図である。

【図４】リード・フレームの一群のリードの平面図であ
り、そのリード・フレームの、検査対象帯状領域並びに
谷部検出核に対する関係を示したものである。

【図５】リード・フレームの折れ曲がったリードを視検
した際に発生し得る位置の誤差を示した模式図である。

【図６】チップの接続電極バンプの撮像を可能とするた
めに、光をかすめるように照射する方法を図示した模式
図である。

【図７】撮像した、エンハンスメント処理を施していな
い、接続電極バンプの画像を示した図である。

【図８】接続電極バンプに適用するエンハンスメント核
を示した図である。

【図９】図８のエンハンスメント核を適用して処理した
、接続電極バンプのエンハンスメント処理済画像を示し
た図である。

【図１０】チップの表面と、回転中心検出核を適用して
チップの回転中心を判定する際の方法とを説明した図で
ある。

【図１１】回転検出核を示した図である。

【図１２】チップの表面の複数の接続電極バンプを示し
た図であり、検査対象帯状領域の定め方を説明したもの
である。

【図１３】隣接した２つの接続電極バンプの間の中心位
置を検出するための検出用矩形領域の位置の定め方を示
した図である。

【図１４】リード・フレーム撮像ルーチンの開始部分を
図示した高レベルのフローチャートである。

【図１５】リード・フレーム用の画像処理ルーチンと、
チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチンとの両方に
用いるコンボリューション・サブルーチンの、高レベル
のフローチャートである。

【図１６】リード・フレーム用の画像処理ルーチンの更
に後続の部分を図示した高レベルのフローチャートであ
る。

【図１７】リード・フレーム用の画像処理ルーチンの更
に後続の部分を図示した高レベルのフローチャートであ
る。

【図１８】リード・フレーム用の画像処理ルーチンの更
に後続の部分を図示した高レベルのフローチャートであ
る。

【図１９】リード・フレーム用の画像処理ルーチンの更
に後続の部分を図示した高レベルのフローチャートであ
る。

【図２０】リード・フレーム用の画像処理ルーチンの更
に後続の部分を図示した高レベルのフローチャートであ
る。

【図２１】リード・フレーム精密位置調整ルーチンの高
レベルのフローチャートである。

【図２２】リード・フレーム精密位置調整ルーチンの高
レベルのフローチャートである。

【図２３】チップ移動制御ルーチンの高レベルのフロー
チャートである。

【図２４】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図２５】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図２６】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図２７】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図２８】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図２９】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図３０】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図３１】チップ位置決め／検査用の画像処理ルーチン
の高レベルのフローチャートである。

【図３２】最終的なチップ位置決め／ボンディング処理
の高レベルのフローチャートである。

【符号の説明】

　　１０　　ＴＡＢテープ １４　　間欠送り機構 １６　　可動グリッパアセンブリ ２０　　スライダ・プレート ２２　　モータ ２６　　窓部　　 ２８　　ワッフル・ホルダ ３０　　チップ・テーブル（可動テーブル）３１　　真
空式ピックアップ ３２　　真空式ヘッド ３６　　下方サーモード ３８　　モータ ４０　　スライダ・プレート ４２　　スライダ・プレート ４４　　モータ ４８　　上方サーモード（アンビル） ５０　　スライダ・プレート ５２　　モータ駆動式スピンドル ５４　　モータ ６０　　ビデオ・カメラ ６２　　ビデオ・カメラ ６４　　ビデオ・カメラ ７０　　ビデオ処理装置 ７４　　中央処理装置（ＣＰＵ） １００　　半導体チップ １０２　　リード・フレーム １０４　　ビーム・リード １０５　　検査対象帯状領域 １０６　　開口部 １０７　　矩形検査領域（谷部検出核）１０８　　検査
対象撮像画素 １０９　　撮像画素 １１２　　チップ １１４　　接続電極（バンプ） １１６　　照明光源 １２０　　検査対象矩形領域 １２２　　回転中心パタン検出核 １２３　　チップ角度検出核 １３４　　検査対象帯状領域 １３６　　検査対象帯状領域 １３８　　矩形検査領域

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１可動支持部材で保持した電子デバ
   イス上の接続電極パタンと、第２可動支持部材で保持し
   たリード・フレーム上のボンド箇所パタンとを位置合せ
   するための方法であって、ａ．接続電極パタンの精密な
   モデルと、ボンド箇所パタンの精密なモデルとを作成し
   て記憶しておくステップと、ｂ．前記電子デバイス上の
   前記接続電極パタンを前記リード・フレーム上の複数の
   ボンド箇所へボンディングし得るように、前記第１可動
   支持部材並びに前記第２可動支持部材によってボンディ
   ング位置へ移動させようとしている前記電子デバイスと
   前記リード・フレームとを夫々撮像してそれらの画像を
   得る、撮像ステップと、ｃ．撮像して得た前記接続電極
   パタン画像の中の複数の接続電極の位置を判定し、且つ
   、前記接続電極パタン・モデルの位置姿勢を調節して、
   それら判定した複数の接続電極の位置との間に最良の一
   致が得られるようにするステップと、ｄ．撮像して得た
   前記リード・フレーム画像上の複数のボンド箇所の位置
   を判定し、且つ、前記ボンド箇所モデルの位置姿勢を調
   節して、それら判定した複数ボンド箇所の位置との間に
   最良の一致が得られるようにするステップと、ｅ．前記
   位置姿勢調節したボンド箇所モデルの位置姿勢と、前記
   位置姿勢調節した接続電極パタン・モデルの位置姿勢と
   の間の、位置姿勢の差分を検出するステップと、ｆ．前
   記第１可動支持部材並びに前記第２可動支持部材が前記
   ボンディング位置へ移動する際に、該第１可動支持部材
   の位置姿勢並びに該第２可動支持部材の位置姿勢を調節
   して前記位置姿勢の差分を減少させるようにするための
   信号を発生するステップと、を含んでいる方法。
2. 【請求項２】　　前記撮像ステップ（ｂ）が、前記接続
   電極パタン画像並びに前記リード・フレーム画像を構成
   する複数個のグレイ・スケール値の画素を記憶しておく
   サブステップを含んでおり、それら複数個の画素の寸法
   が前記方法に必要とされる寸法的解像度より大きく、且
   つ、前記ステップ（ｄ）が更に、ｄ１．前記リード・フ
   レームを照明して、該リード・フレームの複数本のリー
   ドを陰影にするサブステップと、ｄ２．ある１つのボン
   ド箇所の近傍に位置する複数個の近傍画素を検出するサ
   ブステップと、ｄ３．前記複数個の近傍画素のグレイ・
   スケール値変化率を表わす勾配を判定することにより、
   グレイ・スケール値変化率が第１変化率値である第１画
   素であって、その第１画素に隣接する第２画素のグレイ
   ・スケール値変化率が「０」ないしは前記第１の変化率
   値とは逆符号の第２の変化率値であるという条件を満た
   す第１画素を、検出するサブステップと、ｄ４．前記第
   １画素と前記第２画素との間で内挿処理を行なうことに
   より、前記グレイ・スケール値変化率を表わす前記勾配
   が略々「０」であって明るさ値の極小値であることを示
   している位置を判定し、且つ、判定したその位置をボン
   ド箇所とするサブステップと、を含んでいる請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】　　前記サブステップ（ｄ４）に続いて更
   に、ｄ５．複数の前記判定したボンド箇所から、前記リ
   ード・フレーム画像の中心位置と角度姿勢とを導出する
   サブステップ、を含んでいる請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　前記サブステップ（ｄ５）に続いて更
   に、ｄ６．前記リード・フレーム画像の前記導出した中
   心位置ないし角度姿勢のいずれかが、前記ボンド箇所モ
   デルの中心位置ないし角度姿勢と、所定の限界値を超え
   て異なっているか否かを判定するサブステップと、ｄ７
   ．前記サブステップ（ｄ６）における判定の結果が「否
   」である場合に、前記ボンド箇所モデルの中心位置を移
   動させ角度姿勢を変更することによって、該ボンド箇所
   モデルの位置姿勢を調節し、前記リード・フレーム画像
   の中心位置並びに角度姿勢と一致させるサブステップと
   、を含んでいる請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】　　前記リード・フレームを照明する前記
   照明処理によって、個々のビーム・リードが、陰影に対
   応したグレイ・スケール値を持った画素として撮像され
   るようにしてある請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】　　前記撮像ステップ（ｂ）が、前記接続
   電極パタン画像並びに前記リード・フレーム画像を構成
   する複数個のグレイ・スケール値の画素を記憶しておく
   サブステップを含んでおり、それら複数個の画素の寸法
   が前記方法に必要とされる寸法的解像度より大きく、且
   つ、前記ステップ（ｃ）が更に、ｃ１．前記接続電極パ
   タンを照明して、前記複数の接続電極の間の間隙を陰影
   にするサブステップと、ｃ２．ある一対の接続電極の間
   の中間に位置している複数個の画素を検出するサブステ
   ップと、ｃ３．前記複数個の検出画素のグレイ・スケー
   ル値変化率を表わす勾配を判定することにより、グレイ
   ・スケール値変化率が第１変化率値である第１画素であ
   って、その第１画素に隣接する第２画素のグレイ・スケ
   ール値変化率が「０」ないしは前記第１の変化率値とは
   逆符号の第２の変化率値であるという条件を満たす第１
   画素を、検出するサブステップと、ｃ４．前記第１画素
   と前記第２画素との間で内挿処理を行なうことにより、
   前記グレイ・スケール値変化率を表わす前記勾配が略々
   「０」であって明るさ値の極小値であることを示してい
   る位置を判定するサブステップと、ｃ５．前記サブステ
   ップ（ｃ４）で判定した位置に基づいて、その判定した
   位置に隣接した、前記接続電極パタン画像の接続電極中
   心位置を判定するサブステップと、を含んでいる請求項
   １記載の方法。
7. 【請求項７】　　前記サブステップ（ｃ５）に続いて更
   に、ｃ６．複数の前記判定した接続電極中心位置から、
   前記接続電極パタン画像の中心位置と角度姿勢とを導出
   するサブステップ、を含んでいる請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】　　前記サブステップ（ｃ６）に続いて更
   に、ｃ７．前記接続電極パタン画像の前記導出した中心
   位置ないし角度姿勢のいずれかが、前記接続電極パタン
   ・モデルの中心位置ないし角度姿勢と、所定の限界値を
   超えて異なっているか否かを判定するサブステップと、
   ｃ８．前記サブステップ（ｃ７）における判定の結果が
   「否」である場合に、前記接続電極パタン・モデルの中
   心位置を移動し角度姿勢を変更することによって、該接
   続電極パタン・モデルの位置姿勢を調節し、前記接続電
   極パタン画像の中心位置並びに角度姿勢と一致させるサ
   ブステップと、を含んでいる請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】　　前記接続電極パタンの中の前記複数の
   接続電極の各々を膨出したバンプとして形成しておき、
   前記照明ステップ（ｃ１）を、前記電子デバイスの表面
   に平行な光線を照射することによって達成するようにし
   た、請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】　　前記撮像ステップ（ｂ）が更に、ｂ
    １．前記電子デバイス画像の複数個の画像画素に対して
    コンボリューション処理を施すサブステップであって、
    その際に、複数画素で構成したボンド箇所エンハンスメ
    ント核を使用し、該ボンド箇所エンハンスメント核をそ
    れら複数個の画像画素に対して次々と適用して行くよう
    にし、該ボンド箇所エンハンスメント核の複数個の核画
    像と前記複数個の画像画素とを掛け合わせる乗算を行な
    い、このボンド箇所エンハンスメント核を用いた乗算の
    結果の夫々の積の値を累積して合計値を算出するように
    している、コンボリューション処理サブステップ、を含
    んでいる請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】　　前記ステップ（ｃ）が更に、ｃ９．
    前記撮像した接続電極パタン画像の中の回転中心の概略
    位置を判定するサブステップと、ｃ１０．回転中心検出
    核を用いて、前記接続電極パタン画像中の前記回転位置
    に対応した画素を検出するサブステップと、ｃ１１．前
    記回転中心にチップ角度検出核を置き、該チップ角度検
    出核を用いて前記接続電極パタン画像の角度姿勢を判定
    するサブステップと、ｃ１２．前記接続電極パタン・モ
    デルの位置姿勢を調節して、該接続電極パタン・モデル
    を、前記接続電極パタン画像の前記判定した回転中心並
    びに角度姿勢に一致させるサブステップと、を含んでい
    る請求項６記載の方法。
12. 【請求項１２】　　前記ステップ（ｅ）が更に、ｅ１．
    リード・フレームの各辺における最大位置ずれ量を検出
    するサブステップと、ｅ２．前記最大位置ずれ量を最小
    とするように前記ボンド箇所モデルを平行移動させるサ
    ブステップと、ｅ３．前記ボンド箇所モデルを回転させ
    て前記最大位置ずれ量を更に減少させるサブステップと
    、を含んでいる請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】　　前記ステップ（ｅ）が更に、ｅ４．
    前記リード・フレームのリードの位置のずれに起因した
    視差的誤差の補正を、撮像カメラに対するリードの位置
    に比例して増大する該視差的誤差の寄与分を除去するこ
    とによって補正するサブステップ、を含んでいる請求項
    １２記載の方法。
14. 【請求項１４】　　更に、ｇ．Ｎ個のリード・フレーム
    の画像、並びにＮ個の電子デバイスの画像に亙って前記
    ステップ（ｅ）で検出された夫々の位置ずれ量の平均値
    を算出して、平均位置ずれ量とするステップと、ｈ．前
    記第２可動支持部材の移動量を調節して、前記平均位置
    ずれ量を減少させるステップと、を含んでいる請求項１
    記載の方法。
15. 【請求項１５】　　電子デバイスの接続電極領域を、複
    数のリード・フレームのうちの１つのリード・フレーム
    にボンディングするための装置であって、前記複数のリ
    ード・フレームの各々が複数のボンド箇所と、第１面と
    、第２面とを備えているものにおいて、リード・フレー
    ムをボンディング位置へ移動させるための送り手段であ
    って、第１軸方向へは調節自在に移動させることができ
    、該第１軸方向と直交する第２軸方向へは固定してある
    、送り手段と、前記電子デバイスを、該電子デバイスの
    前記接続電極領域が前記リード・フレームの前記第１面
    に正対するようにして保持する支持手段であって、前記
    第１軸方向と前記第２軸方向との両方向へ調節自在に平
    行移動させることができ、それら第１軸方向及び第２軸
    方向と直交し前記リード・フレームの前記第１面及び前
    記第２面に対して垂直な第３軸方向へは、調節自在では
    なく平行移動させることができ、更に、前記第３軸を中
    心として調節自在に回転させることができるようにした
    、支持手段と、前記第３軸方向に沿って、前記リード・
    フレームの前記第２面に対向させて配設し、前記第１軸
    方向へは固定してあり、前記第２軸方向及び前記第３軸
    方向へは調節自在に平行移動させることができるように
    した、アンビル手段と、前記送り手段と前記支持手段と
    を撮像するための光学手段と、前記光学手段に応答して
    、リード・フレーム上のボンド箇所と電子デバイス上の
    接続電極領域との間の位置ずれ量を判定すると共に、前
    記支持手段と前記送り手段とを夫々に調節自在に平行移
    動させることのできる軸心に沿ってないしは調節自在に
    回転させることのできる軸心を中心として、それら両手
    段を移動ないし回転させることによって、前記位置ずれ
    量を減少させ、それによって、信頼性の高いボンディン
    グを行なえるようにする、処理装置手段と、を備えてい
    る装置。
16. 【請求項１６】　　前記処理装置手段が、ボンド箇所モ
    デルと撮像したリード・フレーム画像との間の位置誤差
    に基づいて前記送り手段を制御し、該送り手段の前記第
    １軸方向の送り動作を変更して、一群の連続した複数の
    リード・フレームの位置決めを調節するものである、請
    求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】　　前記処理装置手段が、ボンド箇所モ
    デルの位置を変更することによって、該ボンド箇所モデ
    ルの位置を、撮像したリード・フレーム画像の位置と一
    致させるものである請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】　　前記処理手段が、撮像したリード・
    フレーム画像と前記ボンド箇所モデルとの間の不一致を
    示す比較結果に応答して、ボンディング動作を中止させ
    、且つ、前記送り手段に、別のリード・フレームを前記
    ボンディング位置へ移動させるものである請求項１７記
    載の装置。
19. 【請求項１９】　　前記処理装置手段が、撮像して得た
    電子デバイス画像の接続電極パタンと該接続電極パタン
    のモデルとの間の測定された位置誤差に応答して、該モ
    デルを前記第１軸及び前記第２軸に沿って平行移動させ
    且つ該モデルを前記第３軸を中心として回転させること
    によって、該モデルの位置を変更し、前記平行移動及び
    回転は全て前記位置誤差を最小にするように行なうもの
    である請求項１８記載の装置。
20. 【請求項２０】　　更に、前記電子デバイスを、該電子
    デバイスの供給源から前記支持手段へ受け渡すための受
    渡し手段を備えており、且つ、前記処理装置手段が、前
    記電子デバイス画像の接続電極パタンと前記接続電極パ
    タン・モデルとの間の位置誤差がスレショルド値を超え
    たと判定した際に、前記受渡し手段に、前記電子デバイ
    スを別の電子デバイスに取り替えさせるものである請求
    項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】　　前記処理装置手段が、前記ボンド箇
    所モデルの前記変更後位置と該モデルとの間の位置ずれ
    量を判定し、且つ、前記位置誤差を用いて前記送り手段
    及び前記支持手段の位置調節を行なうことにより、該位
    置ずれ量の影響をなくすための補正を行なうものである
    請求項２０記載の装置。
22. 【請求項２２】　　前記電子デバイスの前記接続電極領
    域を、膨出した複数のバンプとしてあり、前記支持手段
    を撮像するための前記光学手段が、それら複数のバンプ
    がそこから突出している前記電子デバイスの表面に平行
    な光線によってそれら複数のバンプを照明するものであ
    る請求項２１記載の装置。