JP2001127080A - ボンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ペレットを画像認識するにあたり、そ
の外形認識及びパターンマッチングが容易で、その精度
も高い照明装置を有するボンダを提供する。 【解決手段】 発光平面板２ａに多数のＬＥＤ３を設
け、そこからの光路に、互いのシリンドリカルレンズの
配列方向が直交するレンチキュラーレンズ２０ａ，２０
ｂを配置した照明装置１ａを有するため、光はペレット
６の上面全域を均一に照射でき、また光量の低下もない
ため、既存の画像認識部２３で高精度の画像認識（外形
認識及びパターンマッチング）が可能となる。そのた
め、ダイボンダであれば、ペレット６を精度よくリード
フレームに載置でき、ワイヤーボンダであれば、ボンデ
ィングパッドとリードピンの間を正確にワイヤーを引き
回すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハからスク
ライブされた半導体ペレットをリードフレームの上に載
置するダイボンダあるいはマウンタ（以降ダイボンダと
して総称）や、リードフレームの上に載置固定された半
導体ペレットを、リードフレームのピンに対してワイヤ
ーボンディングするワイヤーボンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩの一般的な製造方法を述べ
ると、まずウェーハ内に格子状に並んで同一の回路パタ
ーン部を形成しておき、それを格子状にスクライブ（切
断）して、矩形状の一つの回路素子となる半導体ペレッ
ト（以降ペレットと呼ぶ）にする。そのペレットを、リ
ードフレーム上にダイボンダでダイボンディング（載
置）後固定し、ペレット上面のボンディングパッドとリ
ードフレームのインナーリード（最終的にリードピンに
なる部分）をワイヤーボンダでワイヤーボンディングす
る。その後、ペレット及びワイヤー部は樹脂でモールド
されて、リードフレームが１ペレット単位で外形切断
後、リードピンが成型されて最終製品となる。

【０００３】ここで、上記のダイボンディング工程で
は、矩形状のペレットを位置決め後、ペレットをリード
フレームの所定の位置に載置しなければならない。ま
た、ワイヤーボンディング工程では、ペレット上面のボ
ンディングパッドとインナーリードの間をワイヤーボン
ディングしなければならない。

【０００４】このために、上記の工程では、ペレットの
外形全体あるいはボンディングパッドの位置を把握する
必要がある。その方法として、ペレットの画像認識がし
ばしば用いられている。

【０００５】これは、ペレットの上方に設置されたカメ
ラでペレットを撮像し、それを画像処理部で２値化処理
あるいは多値化処理した後、カメラの持つＸＹ座標系に
置き換えるものである。そして、このとき得た位置デー
タに基づいて、ペレットが載っているステージ、あるい
はペレットをハンドリングするマニピュレータを最適に
動作させている。

【０００６】この際、ペレットを照明しないと、満足い
くペレットの画像を取り込むことができないために、ペ
レットは上方から照明が施される。照明の方向は、ペレ
ットの鉛直線上あるいは斜め上方である。即ち、上記両
工程とも、カメラの周辺には照明装置が設置されてる。

【０００７】この照明装置の中に、筆者が提案（特願平
５−３２９４８７号）したものがある。この照明装置１
の概要を図４に示す。これは、発光平面板２に設けられ
た多数のＬＥＤ（発光ダイオード）３を面光源とし、そ
こから発せられた光が、カメラ４の直下にあるハーフミ
ラー５で反射して、ペレット６の上面を照射するもので
ある。なお、この提案の構造であれば、面光源であるた
め広域に渡って照度分布を均一にできるもので、更に、
面光源の前面に拡散板７を設置しているために、発光分
布をより一層滑らかに変化させて、ペレット６の画像認
識をより容易にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の照明装置は、上
述したように、なるほどペレットを画像認識する場合、
それを容易にする効果を発揮したが、以下の問題は解決
できていなかった。まず、発光分布を一層滑らかにする
ために設置した拡散板である。これは一種のスモーク板
であって、先の提案の中では詳細に記載されていない
が、それには、乳白色で半透明のプラスティック板や、
すりガラス状のものが一般的に用いられる。従って、光
がこの拡散板を通過する際、光量が減衰して照度が大幅
に落ちてしまった。拡散板の種類によっては、照度が１
０％程度にまで低下した。

【０００９】従って、従来のカメラで画像認識しようと
すると、光源の輝度を大きく上げる必要が生じ、そのた
めにＬＥＤのパワーを上げたり、場合によってはよりパ
ワーの高いＬＥＤの交換を余儀なくされた。ＬＥＤに代
えて、輝度の高いハロゲンランプが光源とされることも
あったが、これは面光源とは違って照射面の照度分布の
均一さを欠いてしまったり、ランプの発熱が嫌われたり
して、実用性の低いものであった。

【００１０】次は、画像認識の方法と照度分布に関わる
問題である。画像認識は、一般的に次の２つの方法が採
られる。図５を参考に、それを説明する。 （１）外形認識…ペレット６の外形（輪郭）を認識し、
そのデータによりペレット６を位置決め（例えばステー
ジ２１を動かす）した後、ペレット６をハンドリングす
る。これは、ペレット６外形の稜線を認識するもので、
ペレット６全体をカメラの視野に入れ、倍率は低く、ダ
イボンディング（リードフレーム１０のランド部にマウ
ント）の際使用される。 （２）パターンマッチング…Ａ及びＢ部の拡大図に示す
ように、ペレット６上面の回路パターンを画像認識する
もの。これは、事前にペレット６の回路パターンを記憶
させておいて、その記憶画像と現在認識中の画像を比較
することで、ペレット６を位置決め、もしくはボンディ
ングパッド１１等ペレットの特定部位の位置を認識する
ものである。上記（１）より精度の高い認識が可能であ
り、（１）では認識ができなかった時や、ワイヤーボン
ディングの際使用される。ワイヤーボンディングの様子
を図６に示すが、ペレット６上面のボンディングパッド
１１の位置を正確に認識し、それとリードフレーム１０
のリードピン１２の間をワイヤー１３で接続するもので
ある。この場合倍率は高く、ペレット全体がカメラの１
視野に入らないため、図５に戻るが、Ａ及びＢ部の拡大
部分のように最低２個所を画像認識する。

【００１１】提案の照明装置であれば、前に説明したよ
うに、光源が多数のＬＥＤから成る面光源であったり、
光路に拡散板を設けたりしたことで、なる程かなり滑ら
かで均一な発光分布を得ることはできた。しかしなが
ら、ＬＥＤの輝度を上げたために、照射面（ペレット上
面）には、多少の光の濃淡が現れた。これが画像認識に
悪影響を与えた。

【００１２】もし、ペレット６の上面全体がＳｉだけで
覆われていれば、全域に渡って反射率は同一であるた
め、２値化処理した認識画像は矩形状の白色を呈し、外
形の稜線が直線として容易に認識できる。そのため、前
に図５で示したように、ペレット６をリードフレーム１
０のランド部に問題なくマウントができる。ところが、
金属の回路パターンが表面にあるため、そこの反射率は
Ｓｉ面より高く、２値化処理した時黒くなる。それが強
いと、それと同じく、ペレット６の外側の黒い部分とが
近接していき、ペレット６の外形は湾曲しまたは途中で
欠落したりして、稜線が直線状とはならないため、外形
の輪郭を認識することができない。

【００１３】次に図７として、上に述べた、（２）パタ
ーンマッチングする際のイメージ図を、先のＡ部拡大図
を例にとって示すが、この場合も２値化処理画像は、図
に示すように、金属の回路パターンがくっきりと映らず
に、部分的にダレてくっついてしまうことがあった。こ
うなると、パターンマッチングはできないし、ボンディ
ングパッド１１の位置も把握することができなくなっ
た。また、これほど認識不可能な状態とはいかない時で
あっても、その認識精度は低いものであった。

【００１４】近年、コンピュータに多用されている液晶
パネルなどは、パネルをより軽薄短小にしようとして、
ドライバー（駆動回路）部を構成するペレットを液晶パ
ネルに直接マウントするＣＯＧ（chip on glass）マウ
ントが盛んになっている。この場合、大きさが□０．１
ｍｍのボンディングパッドを５μｍ程度以内のずれで認
識しなければならず、一層高い認識精度が要求され、従
来の照明装置の能力では十分ではなかった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上述
した問題点を解決するために提案されたボンダである。
ペレットを照明する照明装置と、照明されたペレットを
画像認識する画像認識部と、ペレットの形状を記憶する
記憶部と、画像認識部で得た画像認識データと記憶部に
記憶されたデータに基づいてペレットを位置決めするボ
ンダにおいて、照明装置は、光源からの光路にレンチキ
ュラーレンズを２個配し、そのレンチキュラーレンズの
シリンドリカルレンズの配列方向を直交させたことを特
徴としており、照度を低下させることなく、均一な発光
分布を持った照明で、ペレットを画像認識できる。

【００１６】ここで、照明装置は、ペレットの鉛直方向
もしくは斜め方向の少なくとも一方向から、ペレットを
照明でき、照明装置の光源は多数のＬＥＤにて構成され
る。

【００１７】更に、光路に配される前記２個のレンチキ
ュラーレンズは、シリンドリカルレンズの曲率が互いに
同じで、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範囲にあり、
いずれも前記ＬＥＤの先端から２０ｍｍ以上間隔を開け
て設置されたことで、好適な照明状態を得ることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面にしたがって、本発明に
係るボンダの好ましい形態について詳説する。なお、従
来例と同じ構成部品については、従来例と同符号を用い
る。図１は、本発明のボンダを、ダイボンダをイメージ
して描いた正面図である。

【００１９】まず照明装置１ａであるが、発光平面板２
ａに多数のＬＥＤ３があり、そこからの光路に２個のレ
ンチキュラーレンズ２０ａ，２０ｂが配置され、そのレ
ンチキュラーレンズ群を通して、光が照明装置１ａから
放たれる。放たれた光は、カメラ４の直下に置かれたハ
ーフミラー５ａに反射して、ペレット６の上面を鉛直方
向から照射する。また、同様の照明機能を有する照明装
置１ｂを、カメラ４の周辺に配置して、これは、ペレッ
ト６の上面を斜め方向から照射する。

【００２０】なお、画像認識部２３はカメラ４と画像処
理部２４とで構成されており、カメラ４で撮像されたペ
レット６上面の画像は、画像処理部２４に送られ、２値
化処理されて画像認識される。一方記憶部２５は、事前
にペレット６の形状及び回路パターンを記憶しており、
撮像された画像認識データと記憶したデータとを比較
し、記憶したデータに基づいて、ペレット６を位置決め
することができる。これは、制御部（図示省略）で次の
動作をさせることができる。ダイボンダであれば、ペレ
ット６が載せられたステージ２１をＸＹ方向に移動させ
て、ペレット６を所定の位置に合わせ込んだ後、ピック
アンドプレースユニット２２でペレット６を吸着し、リ
ードフレーム１０のランド部に移載する。（図５も同時
に参照）ワイヤーボンダであれば、ボンディングパッド
１１の位置を認識し、ワイヤー１３をそこから所定のリ
ードピン１２に引き回す。（図６も同時に参照）

【００２１】ここで、図２及び図３を用いて、照明装置
に関し、レンチキュラーレンズの構成・効果について詳
説する。これは、或るＬＥＤ３から発せられた放射光
（３次元的に）が、レンチキュラーレンズを通して投射
面３０に達する様子を描いている。図２（ａ）は、第一
のレンチキュラーレンズ２０ａだけを配した場合であ
り、図２（ｂ）には光が透過する時の様子を示してい
る。なお図２（ｂ）には、参考に複数個のＬＥＤ３を記
載している。一方図３は、第一のレンチキュラーレンズ
２０ａに加え、第二のレンチキュラーレンズ２０ｂを近
接して設置したものである。ここで、両レンチキュラー
レンズはシリンドリカルレンズ３１の配列方向が直交し
ている。

【００２２】図２（ａ）の場合、第一のレンチキュラー
レンズ２０ａを透過した放射光は、シリンドリカルレン
ズ３１の配列方向に沿って帯状に延びる光照射面となっ
て、投射面３０に達する。次に、図３のようにすると、
第一のレンチキュラーレンズ２０ａを透過した先程の平
行光が、第二のレンチキュラーレンズ２０ｂを透過する
際、今度は第二のレンチキュラーレンズ２０ｂのシリン
ドリカルレンズ３１の配列方向に沿って帯状に延びる平
行光となるため、投射面３０には最終的に正方形の光照
射面が形成される。

【００２３】つまり、図３の構成であれば、点光源から
の放射光は２個のレンチキュラーレンズ２０ａ，２０ｂ
を透過することで、散乱することなく収束して平行光と
なり、正方形部分を照射する。

【００２４】本発明の照明装置１ａ，１ｂに戻ると、そ
れには、上記点光源であったＬＥＤ３が、発光平面板２
ａに多数配置されているため、それらＬＥＤ３からの放
射光は、２個のレンチキュラーレンズ２０ａ，２０ｂを
透過して、投射面全域に渡り平行光を照射することにな
る。つまり、ペレット６の上面全域を均一に照射でき
る。また、放射光がレンチキュラーレンズ２０ａ，２０
ｂを通過する場合は、従来の照明装置に見られた拡散板
を通過する場合と異なり、光量が減衰することはほとん
どない。そのため、ＬＥＤ３の照度を上げることなく、
従来の画像認識部でもって、ペレット６が十分撮像可能
となる。

【００２５】そのため、２種類の照明装置１ａ，１ｂの
照度や、斜め方向から照射する照射装置１ｂの照射角度
を調整することで、ペレット６の外形認識する際には、
外形の稜線が直線として容易に認識できるし、パターン
マッチングの際にも、以前図７で説明したように回路パ
ターンがダレることなく認識ができ、ボンディングパッ
ド１１の位置もクリアに認識することができる。

【００２６】発明者の実験によると、２個のレンチキュ
ラーレンズ２０ａ，２０ｂは、シリンドリカルレンズの
曲率が０．２ｍｍでピッチが０．２ｍｍどおし、あるい
はそれらが各々０．５ｍｍと０．５ｍｍどおしであっ
て、いずれもＬＥＤ３の先端から２０ｍｍ以上間隔を開
けて設置した場合に、最も好適な照明状態を得ることが
できた。

【００２７】なお、図１に示す実施形態では、照射の方
向を、ペレット６の鉛直方向と斜め上方の２種類とし
た。高倍率で高精度な位置決めであるパターンマッチン
グの場合は、この２種類の照明で画像認識を行うのが望
ましい。しかしながら、位置決め精度の許す限り、片方
特に鉛直方向の照明だけにすることは可能である。外形
認識作業の場合、この可能性が高い。

【００２８】更に、多数のＬＥＤ３から成る光源の形状
を四角形とすれば、その外形が矩形状のペレット６を照
明するとき、ペレット６の角部の照度を落とすことな
く、かつ極力少ないＬＥＤ３の構成で光源を形成するこ
とができる。

【００２９】なお、本発明はＬＥＤ照明を基調としてい
るが、これに代わり、光源にハロゲンランプを用いるこ
ともできる。この時も、レンチキュラーレンズを透過す
る際光量の減衰はないため、ランプのパワーを下げるこ
とが可能となり、ランプの発熱に起因する問題が発生す
るのを防いでくれる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボンダで
あれば、発光平面板に多数のＬＥＤを設け、そこからの
光路に、互いのシリンドリカルレンズの配列方向が直交
するレンチキュラーレンズを配置した照明装置を有する
ため、拡散板を用いなくても、光はペレットの上面全域
を均一に照射でき、また光量の低下もないため、既存の
画像認識部で高精度の画像認識が可能となる。

【００３１】従って、ダイボンダであれば、ペレットを
精度よくリードフレームに載置でき、ワイヤーボンダで
あれば、ボンディングパッドとリードピンの間を正確に
ワイヤーを引き回すことが可能となり、両者とも製造歩
留まりが大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のボンダを、一部断面で示す正面図。

【図２】 本発明のレンチキュラーレンズを１個用いた
時の、照射の様子を表わす図。 （ａ）斜視図。 （ｂ）平面図。

【図３】 本発明のレンチキュラーレンズを２個用いた
時の、照射の様子を表わす斜視図。

【図４】 従来の照明装置を表わす図。

【図５】 ペレットをマウントする様子と、ペレットの
回路パターンを示す図。

【図６】 ワイヤーボンディングについて説明する要部
拡大平面図。

【図７】 パターンマッチングの際、回路パターンが認
識不可能となった様子を示す図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 照明装置 ２，２ａ 発光平面板 ３ ＬＥＤ ４ カメラ ５，５ａ ハーフミラー ６ ペレット １０ リードフレーム １１ ボンディングパッド １２ リードピン １３ ワイヤー ２０，２０ａ，２０ｂ レンチキュラーレンズ ２１ ステージ ２２ ピックアンドプレースユニット ２３ 画像認識部 ２４ 画像処理部 ２５ 記憶部 ３０ 投射板 ３１ シリンドリカルレンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ペレットを照明する照明装置と、照
   明された半導体ペレットを画像認識する画像認識部と、
   半導体ペレットの形状を記憶する記憶部と、前記画像認
   識部で得た画像認識データと前記記憶部に記憶されたデ
   ータに基づいて前記半導体ペレットを位置決め可能なボ
   ンダにおいて、前記照明装置は、光源からの光路にレン
   チキュラーレンズを２個配し、そのレンチキュラーレン
   ズのシリンドリカルレンズの配列方向を直交させたこと
   を特徴とするボンダ。
2. 【請求項２】前記照明装置は、前記半導体ペレットの鉛
   直方向もしくは斜め方向の、少なくとも一方向から、前
   記半導体ペレットを照明することを特徴とする請求項１
   記載のボンダ。
3. 【請求項３】前記画像認識部では、前記半導体ペレット
   の照射面の外形認識と回路パターンとを画像認識可能
   で、それら画像認識データと、前記記憶部に記憶された
   個々のデータに基づいて、前記半導体ペレットを位置決
   め可能なことを特徴とする請求項２記載のボンダ。
4. 【請求項４】前記照明装置の光源は多数のＬＥＤから成
   ることを特徴とする請求項３記載のボンダ。
5. 【請求項５】光路に配される前記２個のレンチキュラー
   レンズは、シリンドリカルレンズの曲率とピッチが互い
   に同じで、それらが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以内の範
   囲にあり、いずれも前記ＬＥＤの先端から２０ｍｍ以上
   間隔を開けて設置されたことを特徴とする請求項４記載
   のボンダ。