JP2003163243A - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及び装置

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JP2003163243A JP2001360217A JP2001360217A JP2003163243A JP 2003163243 A JP2003163243 A JP 2003163243A JP 2001360217 A JP2001360217 A JP 2001360217A JP 2001360217 A JP2001360217 A JP 2001360217A JP 2003163243 A JP2003163243 A JP 2003163243A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】専用の検出手段を用いず、ワイヤボンディング
が一般的に有する検出手段を用いてテール長さやボール
径等を測定する。 【解決手段】キャピラリ５下端近傍の像を位置検出用カ
メラ１１に導く光路変換手段２２を設け、位置検出用カ
メラ１１で取得した前記像の画像を処理する。そして、
キャピラリ５の下端に延在したワイヤ４に形成されたボ
ール４ａの径の測定、キャピラリ５の下端に延在したテ
ール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測
定、テールの曲がりの検知、キャピラリ５の外観検査、
キャピラリ５に超音波振動を与えた時の振幅等の少なく
とも１つを求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ等の半導体組立装置の製造工程には
ワイヤボンデイング工程がある。この工程により、図１
２に示すように、ワーク３の半導体チップ１のパッド
（第１ボンド点）１ａとリードフレーム２のリード（第
２ボンド点）２ａにワイヤ４が接続される。図１３は前
記ワイヤボンデイング工程におけるワイヤボンデイング
方法を示し、図１４はワイヤボンデイング装置１０を示
す。
【０００３】図１３において、まず、（ａ）に示すよう
に、キヤピラリ５の下端より延在するワイヤ４に電気ト
ーチ６による火花放電によってボール４ａを作る。その
後、電気トーチ６は矢印方向へ移動する。次に（ｂ）に
示すように、キヤピラリ５は第１ボンド点１ａの上方に
移動する。続いて（ｃ）に示すように、キヤピラリ５が
下降し、ワイヤ４の先端のボール４ａを第１ボンド点１
ａに接続する。その後、（ｄ）に示すように、キヤピラ
リ５は上昇する。続いて（ｅ）に示すように、キヤピラ
リ５は第２ボンド点２ａの上方に移動する。次に（ｆ）
に示すように、キヤピラリ５が下降して第２ボンド点２
ａにワイヤ４を接続する。その後、キヤピラリ５が一定
の位置へ上昇した後、クランパ７が閉じ、キヤピラリ５
とクランパ７が共に上昇して（ｇ）に示すようにワイヤ
４を切断する。これにより、１本のワイヤ接続が完了す
る。
【０００４】かかるワイヤボンデイング方法において
は、一般に、まず図１４に示す位置検出用カメラ１１に
よって半導体チップ１上の少なくとも２つの定点、及び
リードフレーム２上の少なくとも２つの定点の正規の位
置からのずれを検出して、この検出値に基づいて予め記
憶されたボンデイング座標を演算部で修正する。この位
置検出用カメラ１１による検出の場合は、位置検出用カ
メラ１１の光軸１１ａが測定点の真上に位置するように
Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３が駆動される。前記
したようにボンデイング座標が修正された後、キャピラ
リ５がＸＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させられ、図１３
で説明したように、キャピラリ５に挿通されたワイヤ４
を第１ボンド点１ａと第２ボンド点２ａにワイヤボンデ
イングする。
【０００５】この場合、位置検出用カメラ１１の光軸１
１ａとキャピラリ５の軸心５ａとは距離Ｗだけオフセッ
トされているので、位置検出用カメラ１１によって定点
のずれを検出してボンデイング座標を修正した後、Ｘ軸
モータ１２及びＹ軸モータ１３によってＸＹテーブル１
５がオフセット量Ｗだけ移動させられ、キャピラリ５が
第１ボンド点１ａの上方に位置させられる。その後、Ｘ
軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によるＸＹテーブル１
５のＸＹ軸方向の移動と、Ｚ軸モータ１４によるキャピ
ラリアーム１６の上下動（又は揺動）によるキャピラリ
５のＺ軸方向の移動により、前記修正されたボンデイン
グ座標にワイヤ４がワイヤボンデイングされる。図１４
において、キャピラリアーム１６はボンデイングヘッド
１７に揺動自在に設けられ、位置検出用カメラ１１はカ
メラ保持アーム１８を介してボンデイングヘッド１７に
固定されている。なお、Ｘｗはオフセット量ＷのＸ軸成
分、Ｙｗはオフセット量ＷのＹ軸成分を示す。
【０００６】図１３（ａ）に示すボール４ａの大きさ及
び図１３（ｇ）に示すキャピラリ５の下端より延在した
ワイヤ４の長さ（テール長）、形状等は、ボンディング
の最適な条件を決める時に重要な情報となる。従来、ボ
ール径やテール長、形状等を検出する方法及び装置とし
て、例えば特開昭６０−２４２６２７号公報が挙げられ
る。この装置は、キャピラリから延在したテール長又は
ボールを側方より検出手段で検出し、テール長やボール
径を測定している。この方法は、テール長やボール径を
直接測定するので、ボンディングの最適な条件を精度良
く求めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、テー
ル長やボール径の測定のための専用の検出手段を必要と
するので、装置が複雑になると共に、高価になるという
問題があった。
【０００８】本発明の課題は、専用の検出手段を用い
ず、ワイヤボンディングが一般的に有する検出手段を用
いてテール長さやボール径等を測定することができるワ
イヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１は、ワイヤが挿通されワークにボン
ディングを行なうキャピラリと、ワークを撮像する位置
検出用カメラを備えたワイヤボンディング装置における
ワイヤボンディング方法において、前記キャピラリ下端
近傍の像を前記位置検出用カメラに導いて前記像の画像
を取得し、この画像を処理し、キャピラリの下端に延在
したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの
下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からの
ボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリ
の外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅
等の少なくとも１つを求めることを特徴とする。
【００１０】上記課題を解決するための本発明の請求項
２は、ワイヤが挿通されワークにボンディングを行なう
キャピラリと、ワークを撮像する位置検出用カメラを備
えたワイヤボンディング装置において、前記キャピラリ
下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光路変換手
段を設け、前記位置検出用カメラで取得した前記像の画
像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成
されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテ
ール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測
定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キ
ャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも
１つを求めることを特徴とする。
【００１１】上記課題を解決するための本発明の請求項
３は、前記請求項１又は２において、前記位置検出用カ
メラで取り込んだ画像をデータ処理手段により処理し、
良否判断を行なった後、不良の場合に警告手段により警
告することを特徴とする。
【００１２】上記課題を解決するための本発明の請求項
４は、前記請求項１又は２において、前記位置検出用カ
メラで取り込んだ画像のボール径、テール長、キャピラ
リ下面からのボール位置等のデータをデータ処理手段に
より処理し、電気トーチの制御回路又はトランスデュー
サの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路にフィ
ードバックすることを特徴とする。
【００１３】上記課題を解決するための本発明の請求項
５は、前記請求項２において、前記光路変換手段は、前
記位置検出用カメラに設けられたレンズとの組み合わせ
でアフォーカル系を構成するレンズを有することを特徴
とする。
【００１４】上記課題を解決するための本発明の請求項
６は、前記請求項１又は２において、前記ボール径、キ
ャピラリ下面からのボール位置の測定及びテール長の測
定のために、予め前記位置検出用カメラの撮像素子の１
画素が測定する物体面でどのくらいの大きさに相当する
かのキャリブレーションを行なっておくことを特徴とす
る。
【００１５】上記課題を解決するための本発明の請求項
７は、前記請求項６において、前記キャリブレーション
は、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検
出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの移動量
によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理す
ることを特徴とする。
【００１６】上記課題を解決するための本発明の請求項
８は、前記請求項６において、前記キャリブレーション
は、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得す
る基準部材を設け、前記位置検出用カメラで取得した基
準部材の画像上によって、１画素当たりの実際の長さを
算出して処理することを特徴とする。
【００１７】上記課題を解決するための本発明の請求項
９は、前記請求項６において、前記キャリブレーション
は、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得す
る基準部材を設け、キャピラリを移動させた時の移動量
と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャ
ピラリの基準部材との差によって、１画素当たりの実際
の長さを算出して処理することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
により説明する。なお、図１２乃至図１４と同じ又は相
当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。位置検出用カメラ１１は、撮像素子（ＣＣＤ又はＣ
ＭＯＳ等）を備えた光電変換式の撮像器であり、この位
置検出用カメラ１１の光学系のレンズ２０のピント位置
は、ワークレベル面３ａとなっている。図１２乃至図１
４に示すリードフレーム２を位置決め載置する図示しな
いボンディングステージの近傍には、光路変換手段支持
板２１が配設されている。光路変換手段支持板２１上に
は、光路変換手段２２と照明手段３０とが固定されてい
る。
【００１９】光路変換手段２２のケース２３内には、垂
直に配設されたレンズ２４と、水平方向に対して４５°
の角度で交差してレンズ２４に対向して配設されたミラ
ー２５とが設けられている。ケース２３には、レンズ２
４の右方に窓２３ａが設けられ、ミラー２５の上方に窓
２３ｂが設けられている。ミラー２５の中心は、レンズ
２０のピント位置に配設されている。レンズ２４のミラ
ー２５の中心からの物体間距離ｄは、位置検出用カメラ
１１の光軸１１ａとキャピラリ５の軸心５ａとのＸ軸方
向のオフセット量Ｘｗとほぼ等しく設定されている。
【００２０】まず、図１３（ａ）の工程で形成されたボ
ール４ａの径を測定する場合について説明する。ボール
４ａ径の絶対値を知るためには、位置検出用カメラ１１
の撮像素子の１画素が合成光学系の物体面でどのくらい
の大きさに相当するかを知る必要がある。このために
は、予めキャリブレーションを行なう。このキャリブレ
ーションには３つの方法がある。
【００２１】第１のキャリブレーションによる方法は次
のようにして行なう。図１４に示すＸＹテーブル１５を
駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１ａをミラー２
５の上方に位置させる。これにより、キャピラリ５はレ
ンズ２４の焦点の上方に位置する。次にＺ軸モータ１４
を駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ５の
下端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これによ
り、位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図２（ａ）
のようになる。ここで、レンズ２４の倍率は１倍である
とする。そこで、ＸＹテーブル１５をαμｍ動かす。動
かした場合の画像を図２（ｂ）とする。画像処理にてキ
ャピラリ５の移動量をβ画素とすると、位置検出用カメ
ラ１１もキャピラリ５と共にαμｍ移動しているので、
１画素当たりの実際の長さはα／βの１／２、即ちα／
２β〔μｍ／画素〕となる。実際のキャリブレーション
では、精度を高めるために、ＸＹテーブル１５を等ピッ
チで動かして多数のデータを採り、統計的にキャリブレ
ーション値を出す。
【００２２】そこで、図１３（ａ）の工程で形成された
ボール４ａ径を測定する場合には、前記と同様にＸＹテ
ーブル１５を駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１
ａをミラー２５の上方に位置させる。続いてＺ軸モータ
１４を駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ
５の下端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これに
より、位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図３
（ａ）のようになる。ボール４ａ径が取得画像上でＢ画
素であるとすると、データ処理手段により処理され、ボ
ール４ａ径の実際の径ＡはＡ＝Ｂ・α／２β〔μｍ〕と
なる。このボール４ａ径の大きさの絶対値は、ボンディ
ングの最適な条件を決める時の重要な情報になる。また
ボンディング毎にボール４ａ径を測定することにより、
不良ボールの検知ができる。不良ボールの場合は、警告
を警告灯、警告アラーム等作業者に知らせることができ
る。またボール４ａ径の大きさを測定して、ボール４ａ
を形成するための電気トーチ６の制御回路又はトランス
デューサの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路
にフィードバックして制御することにより、常に一定の
最適な大きさのボール４ａを形成することができる。
【００２３】図３（ｂ）は、キャピラリ５の下面からボ
ール４ａ位置までの距離Ｐを測定する場合を示す。通常
は図３（ｂ）のような状態からワイヤ４を引き、図３
（ａ）のような状態にしてボンディングを行なう。図３
（ｂ）の状態の距離Ｐを測定し、この距離が所定の長さ
になっていることを確認し、所定の長さになっていない
場合は、ワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックを
行い、所定の長さにしてボンディングを行なえば、常に
安定した精度の良いボンディングを行なうことができ
る。
【００２４】図３（ｃ１）及び（ｃ２）は、図１３
（ｇ）の工程で形成されたキャピラリ５の下端より延在
したワイヤ４の画像を示す。ボール４ａ径は、キャピラ
リ５の下端より延在したワイヤ４の長さ（テール長Ｌ）
に依存する。ボンディング直前にボール４ａを形成する
操作を行なう場合は、テール長Ｌを測定することによ
り、前述のボール４ａを測定した場合と同様の効果を得
ることができる。即ち、取得した画像上でテール長Ｌが
Ｃ画素であると、テール長ＬはＬ＝Ｃ・α／２β〔μ
ｍ〕となる。また画像によってワイヤ４の形状、例えば
先端が曲がったりして不適性になっている場合なども判
別できる。テール長Ｌの測定は、垂直な長さＬ１、テー
ルに沿った長さＬ２、Ｌ３などを測定できる。
【００２５】図３（ｄ１）及び（ｄ２）はキャピラリ５
の検査を行なう場合の画像を示している。図３（ｄ１）
のようにキャピラリ５が破損５ｂしていること、また図
３（ｄ２）のようにキャピラリ５に異物５ｃが付着して
いることが判れば、キャピラリ５を交換する必要がある
という警告、又はキャピラリ５を清掃する必要があると
いう警告を警告灯、警告アラーム等作業者に知らせるこ
とができる。
【００２６】図３（ｅ）は、キャピラリ５に超音波を印
加した場合の画像を示している。超音波を印加する前は
点線で示すような輪郭のキャピラリ５が撮像される。超
音波を印加するとキャピラリ５が振動して実線で示すよ
うな輪郭のキャピラリ５が撮像される。そこで、キャピ
ラリ５の幅がどれだけ増えたかを計測することによっ
て、キャピラリ５の振幅を知ることができる。この値は
超音波駆動源の制御にフィードバックして、常に最適な
状態に保つことができる。
【００２７】次に第２のキャリブレーションによる方法
を説明する。図４はレンズ２４のピント位置に基準部材
３５を設けたものである。この場合に取得される画像は
図５のようになる。基準部材３５の幅は既知であり、こ
の幅が幾つの画素になるかを予め調べておく。ボール４
ａ径を測定する場合は、測定するボール４ａ径の画素数
により実際のボール４ａ径が判る。このように基準部材
３５を設けると、前述のようにキャピラリ５をＸＹテー
ブル１５で動かす方法によってキャリブレーションを行
なわなくても、ボール径やテール長等の大きさの絶対値
を知ることができる。
【００２８】次に第３のキャリブレーションによる方法
を説明する。図４のように基準部材３５を設けた場合の
他の例である。前記と同様に図１４に示すＸＹテーブル
１５を駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１ａをミ
ラー２５の上方に位置させる。続いてＺ軸モータ１４を
駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ５の下
端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これにより、
位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図６（ａ）のよ
うになる。ＸＹテーブル１５をαμｍ動かす。動かした
場合の画像を図６（ｂ）とする。画像面において、キャ
ピラリ５と基準部材３５と画素が、図６（ａ）の場合に
ａ画素であったものが図６（ｂ）の場合にｂ画素になっ
たとすると、１画素当たりの実際の長さはα／（ｂ−
ａ）〔μｍ／画素〕となる。これにより、ボール径やテ
ール長等の大きさの絶対値を知ることができる。
【００２９】本発明の第２の実施の形態を図７により説
明する。前記実施の形態は、ボール４ａ、ワイヤ４（テ
ール長Ｌ）、キャピラリ５等の対象物を１方向からのみ
観察するようになっている。本実施の形態は、対象物を
ＸＹ軸の２方向から観察できるようにしたものである。
本実施の形態の光路変換手段２２のケース２３内には、
前記実施の形態に示すレンズ２４、ミラー２５の他に、
１個のハーフミラー２６と、２個のミラー２７、２８が
配設されている。ハーフミラー２６はレンズ２４の右方
側に、ミラー２７はハーフミラー２６の上方側に、ミラ
ー２８はハーフミラー２６の右方にそれぞれ配設されて
いる。ミラー２７の反射面とハーフミラー２６の反射面
とは互いに平行であり、いずれもＸ軸方向に対して−４
５°の角度で交差している。ミラー２８の反射面はＸ軸
方向に対して４５°の角度で交差している。ミラー２
７、２８に対向して対象物を挟む形で照明手段３０、３
１がそれぞれ配設されている。
【００３０】そこで、ボール４ａ径を測定する場合に
は、前記実施の形態と同様に、ミラー２５の上方に図１
に示す位置検出用カメラ１１を移動させ、キャピラリ５
を下降させてミラー２７、２８の前方に移動させる。そ
こで、照明手段３１を消灯し、照明手段３０を点灯した
状態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＸ軸方向
の像は、照明手段３０からの光に対する影としてミラー
２７、ハーフミラー２６を反射してレンズ２４を通って
ミラー２５で反射し、図１のレンズ２０より位置検出用
カメラ１１で図３（ａ）に示すＸ軸方向の画像が得られ
る。これにより、前記実施の形態と同様の方法によりＸ
軸方向のボール４ａ径が測定される。照明手段３０を消
灯し、照明手段３１を点灯した状態とすると、キャピラ
リ５及びボール４ａのＹ軸方向の像は、照明手段３１か
らの光に対する影としてミラー２８で反射され、ハーフ
ミラー２６、レンズ２４を通ってミラー２５で反射し、
図１のレンズ２０より位置検出用カメラ１１で図３
（ａ）に示すＹ軸方向の画像が得られる。これにより、
前記実施の形態と同様の方法によりＹ軸方向のボール４
ａ径が測定される。
【００３１】同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の図３
（ｂ）に示すキャピラリ５の下面からボール４ａの距離
Ｐ、図３（ｃ１）、（ｃ２）に示すテール長Ｌ１、Ｌ
２、Ｌ３、ワイヤ４の曲がり状態、図３（ｄ１）、（ｄ
２）に示すキャピラリ５の破損５ｂ、異物５ｃの付着等
を調べることもできることは言うまでもない。
【００３２】本発明の第３の実施の形態を図８により説
明する。本実施の形態の光路変換手段２２のケース２３
内には、ミラー２５のみが設けられている。キャピラリ
５をミラー２５の前方に位置させた時、レンズ２０のピ
ントをキャピラリ５に合わせるように、レンズ２０を図
示しない駆動手段によって上下動させる。このように構
成しても前記各実施の形態と同様の効果が得られる。な
お、レンズ２０及び位置検出用カメラ１１全体を上下動
させるのではなく、レンズ２０のみをレンズ筒の内部で
移動させても良い。図には１個のレンズ２０を図示した
が、通常は複数のレンズで構成されており、その中の特
定のレンズを移動させることにより、レンズ筒は動かさ
ずにピント調整を行なうこともできる。
【００３３】なお、前記各実施の形態において、ミラー
２５、２７、２８に代えてプリズムを用いてもよい。
【００３４】本発明の第４の実施の形態を図９により説
明する。光路変換手段４０のケース４１内には、レンズ
２０のワークレベル面２０ａに水平方向に対して４５°
の角度で交差して配設されたミラー４２と、このミラー
４２の上方側で水平方向に対して−４５°の角度で交差
して配設されたミラー４３と、このミラー４３の左側に
配設されたレンズ４４と、このレンズ４４の左側で水平
方向に対して４５°の角度で交差して配設されたミラー
４５とが設けられている。ケース４１には、ミラー４２
の右側に窓４１ａが設けられ、ミラー４５の上方側に窓
４１ｂが設けられている。またミラー４２に対向して平
行な照明光を照射する照明手段５０が配設されている。
【００３５】そこで、前記各実施の形態と同様に、図１
４に示すＸＹテーブル１５を駆動してミラー４５の上方
に位置検出用カメラ１１を移動させ、キャピラリ５を下
降させてミラー４２の前方に移動させる。キャピラリ５
の下端部分の像は、ミラー４２、４３を反射してレンズ
４４を通ってミラー４５で反射し、レンズ２０より位置
検出用カメラ１１で図３に示す画像が撮像される。即
ち、図３（ａ）、（ｂ）に示すボール４ａ、図３（ｃ
１）、（ｃ２）に示すワイヤ４、図３（ｄ１）、（ｄ
２）に示すキャピラリ５の画像が得られる。これによ
り、前記各実施の形態と同様に、図３（ａ）に示すボー
ル４ａ径の大きさの測定、図３（ｂ）に示すキャピラリ
５の下面からボール４ａの距離Ｐの測定、図３（ｃ
１）、（ｃ２）に示すテール長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の測
定、ワイヤ４の曲がり状態の検知、図３（ｄ１）、（ｄ
２）に示すキャピラリ５の破損５ｂ、異物５ｃの付着等
が検知できる。
【００３６】本実施の形態は、レンズ２０とレンズ４４
の組み合わせでアフォーカル系を構成していることを特
徴としている。レンズ２０の合成焦点距離をｆ１、レン
ズ４４の合成焦点距離をｆ２とすると、レンズ２０の前
側主平面とレンズ４４の後側主平面の距離をｆ１＋ｆ２
にすれば良い。また倍率はｆ１／ｆ２で表されるので、
適切な倍率が得られるようにｆ２の値を選べば良い。こ
のようにアフォーカル系であるので、キャピラリ５の水
平方向の位置によらず、良好な画像が得られる。
【００３７】本発明の第５の実施の形態を図１０により
説明する。本実施の形態は、図９の第４の実施の形態を
図７に示す第２の実施の形態の場合と同様に、対象物
（キャピラリ５の下端近傍）をＸＹ軸の２方向から観察
できるようにしたものである。本実施の形態は、図９の
第４の実施の形態における光路変換手段４０にハーフミ
ラー４６、ミラー４７、４８及び照明手段５１を設けた
ものである。ハーフミラー４６は前記実施の形態のミラ
ー４２の右側に配設され、このハーフミラー４６に対向
して照明手段５０が配設されている。ミラー４７はハー
フミラー４６に対して図中下側に、ミラー４８はミラー
４７に対して右側にそれぞれ配設され、ミラー４８に対
向して照明手段５１が配設されている。ミラー４７の反
射面とハーフミラー４６の反射面とは互いに平行とし、
いずれもＸ軸方向に対し４５°の角度で交差している。
ミラー４８の反射面は、Ｘ軸方向に対し−４５°の角度
で交差している。
【００３８】そこで、図７の実施の形態の場合と同様
に、照明手段５１を消灯し、照明手段５０を点灯した状
態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＸ軸方向の
像は、照明手段５０からの光に対する影として、ハーフ
ミラー４６を通過してミラー４２、４３で反射し、レン
ズ４４を通ってミラー４５で反射し、図９に示すレンズ
２０より位置検出用カメラ１１でＸ軸方向の図３に示す
画像が撮像される。照明手段５０を消灯し、照明手段５
１を点灯した状態とすると、キャピラリ５及びボール４
ａのＹ軸方向の像は、照明手段５１からの光に対する影
として、ミラー４８、４７よりハーフミラー４６の反射
面で反射し、続いてミラー４２、４３で反射し、レンズ
４４を通ってミラー４５で反射し、レンズ２０より位置
検出用カメラ１１でＹ軸方向の図３に示す画像が撮像さ
れる。
【００３９】図７に示す光路変換手段２２の場合には、
照明手段３０による対象物（キャピラリ５の下端近傍）
からレンズ２４までの光路と、照明手段３１による対象
物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ２４までの光
路の長さを等しくする必要があった。等しくしないと、
両方のピントが合わなくなる。この点、本実施の形態
は、アフォーカル系となっているので、図１０に示すよ
うに、照明手段５０による対象物（キャピラリ５の下端
近傍）からレンズ４４までの光路と、照明手段５１によ
る対象物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ４４ま
での光路のパスを等しくする必要はない。
【００４０】本発明の第６の実施の形態を図１１により
説明する。本実施の形態は前記第５の実施の形態のミラ
ー４２を無くし、ミラー４３に代えて４５°偏角プリズ
ム５５を用い、対象物（キャピラリ５の下端近傍）を斜
めに見るようにしたものである。即ち、本実施の形態は
アフォーカル系であるので、対象物を斜めから見ても対
象物の輪郭の画像は劣化しない。また斜め上方から観察
できるので、光路変換手段４０を図１４に示すＸＹテー
ブル１５に搭載することができる。これにより、光路変
換手段４０をワーク３付近に設置する必要がなくなる。
【００４１】なお、図９、図１０、図１１の前記各実施
の形態において、ミラー４２、４３、４５、４７、４８
に代えてプリズムを用いてもよい。また図１１の実施の
形態において、４５°偏角プリズム５５に代えてミラー
を用いてもよく、また角度は４５°に限定されるもので
はない。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、キャピラリ下端近傍の像を位
置検出用カメラに導いて前記像の画像を取得し、この画
像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成
されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテ
ール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測
定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キ
ャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも
１つを求めるので、テール長やボール径の測定のための
専用の検出手段を必要としなく、装置が簡素化され、高
価になることもない。また前記測定値をフィードバック
して常に最適なボンディングを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボンディング装置の第１の実施の形態
を示す一部断面要部正面図である。
【図２】図１のように基準部材を設けなくてキャリブレ
ーションを行なう場合の画像面を示す説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はボールを示す画像図、（ｃ
１）及び（ｃ２）はキャピラリより延在したワイヤの画
像図、（ｄ１）及び（ｄ２）はキャピラリの破損を示す
画像図、（ｅ）は超音波印加時のキャピラリの画像図で
ある。
【図４】図１のボンディング装置の第１の実施の形態に
基準部材を設けた場合を示す一部断面要部正面図であ
る。
【図５】図４のように基準部材を設けてキャリブレーシ
ョンを行なう場合の１例の画像を示す説明図である。
【図６】図４のように基準部材を設けてキャリブレーシ
ョンを行なう場合の他の例の画像を示す説明図である。
【図７】本発明のボンディング装置の第２の実施の形態
を示す平面説明である。
【図８】本発明のボンディング装置の第３の実施の形態
を示す一部断面要部正面図である。
【図９】本発明のボンディング装置の第４の実施の形態
を示す一部断面要部正面図である。
【図１０】本発明のボンディング装置の第５の実施の形
態を示す一部断面要部正面図である。
【図１１】本発明のボンディング装置の第６の実施の形
態を示す一部断面要部正面図である。
【図１２】ワイヤボンディングされたワークの平面図で
ある。
【図１３】最も一般的なワイヤボンディング方法を示す
工程図である。
【図１４】ワイヤボンディング装置の斜視図である。
【符号の説明】
４ ワイヤ ４ａ ボール ５ キャピラリ ５ｂ 破損 １１ 位置検出用カメラ ２０ レンズ ２２ 光路変換手段 ２４ レンズ ２５、２６、２７、２８ ミラー ３０、３１ 照明手段 ３５ 基準部材 ４０ 光路変換手段 ４４ レンズ ４２、４３、４５、４７、４８ ミラー ４６ ハーフミラー ５０、５１ 照明手段 ５５ ４５°偏角プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 AA07 AA09 AA22 AA26 AA65 BB07 BB08 BB24 CC27 DD02 FF04 FF26 JJ03 JJ26 LL04 LL12 LL46 MM03 MM07 PP12 PP22 PP24 QQ24 SS02 SS04 SS09 SS13 TT04 5F044 DD20 JJ00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤが挿通されワークにボンディング
    を行なうキャピラリと、ワークを撮像する位置検出用カ
    メラを備えたワイヤボンディング装置におけるワイヤボ
    ンディング方法において、前記キャピラリ下端近傍の像
    を前記位置検出用カメラに導いて前記像の画像を取得
    し、この画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワ
    イヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に
    延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール
    位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観
    検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少
    なくとも１つを求めることを特徴とするワイヤボンディ
    ング方法。
  2. 【請求項２】 ワイヤが挿通されワークにボンディング
    を行なうキャピラリと、ワークを撮像する位置検出用カ
    メラを備えたワイヤボンディング装置において、前記キ
    ャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光
    路変換手段を設け、前記位置検出用カメラで取得した前
    記像の画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイ
    ヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延
    在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位
    置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検
    査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少な
    くとも１つを求めることを特徴とするワイヤボンディン
    グ装置。
  3. 【請求項３】 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像
    をデータ処理手段により処理し、良否判断を行なった
    後、不良の場合に警告手段により警告することを特徴と
    する請求項１又は２記載のワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像
    のボール径、テール長、キャピラリ下面からのボール位
    置等のデータをデータ処理手段により処理し、電気トー
    チの制御回路又はトランスデューサの制御回路若しくは
    ワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックすることを
    特徴とする請求項１又は２記載のワイヤボンディング装
    置。
  5. 【請求項５】 前記光路変換手段は、前記位置検出用カ
    メラに設けられたレンズとの組み合わせでアフォーカル
    系を構成するレンズを有することを特徴とする請求項２
    記載のワイヤボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記ボール径、キャピラリ下面からのボ
    ール位置の測定及びテール長の測定のために、予め前記
    位置検出用カメラの撮像素子の１画素が測定する物体面
    でどのくらいの大きさに相当するかのキャリブレーショ
    ンを行なっておくことを特徴とする請求項１又は２記載
    のワイヤボンディング方法及び装置。
  7. 【請求項７】 前記キャリブレーションは、キャピラリ
    を移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取
    得した画像上の前記キャピラリの移動量によって、１画
    素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴と
    する請求項６記載のワイヤボンディング方法及び装置。
  8. 【請求項８】 前記キャリブレーションは、キャピラリ
    と同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設
    け、前記位置検出用カメラで取得した基準部材の画像上
    によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理す
    ることを特徴とする請求項６記載のワイヤボンディング
    方法及び装置。
  9. 【請求項９】 前記キャリブレーションは、キャピラリ
    と同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設
    け、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検
    出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの基準部
    材との差によって、１画素当たりの実際の長さを算出し
    て処理することを特徴とする請求項６記載のワイヤボン
    ディング方法及び装置。
JP2001360217A 2001-11-27 2001-11-27 ワイヤボンディング方法及び装置 Expired - Lifetime JP3802403B2 (ja)

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