JP2007123589A - 半導体装置の組立装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高いコントラストで認識対象物の画像を得るためには、同軸照明および斜光照明の光源の光の波長について考慮する必要がある。
【解決手段】本発明の半導体装置の組立装置１は、第１のＬＥＤを光源として有し、半導体ペレットを半導体ペレットに対して略垂直な方向から照明する同軸照明１０と、第２のＬＥＤを光源として有し、インナーリードをインナーリードに対して斜め方向から照明する斜光照明２０と、前記同軸照明および前記斜光照明によりそれぞれ照明された前記半導体ペレットおよび前記インナーリードの画像を認識するＣＣＤカメラ３０と、を備え、第２のＬＥＤは、青色ＬＥＤであることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の組立装置に関する。
従来の半導体装置の組立装置としては、例えば特許文献１〜６に記載されたものがある。これらの組立装置は、ワイヤボンディング装置である。同装置においては、図７に示すように、まず、ダイボンディングにより半導体ペレット１０１が載置されたリードフレーム１０２を供給マガジン１０３から搬送レール１０４上に供給する。次に、そのリードフレーム１０２を搬送レール１０４上の加工部まで搬送する。続いて、ボンディングヘッド１０５に搭載されたＣＣＤカメラ（図示せず）により、半導体ペレット１０１のボンディングパッドとリードフレーム１０２のインナーリードとを撮像・認識し、ボンディング位置を正確に検出する。そして、図８に示すように、ボンディングヘッド１０５により半導体ペレット１０１とリードフレーム１０２とをＡｕワイヤ等のボンディングワイヤ１０６で接続する。その後、図７に示すように、リードフレーム１０２を収納マガジン１０７に収納する。
特許文献１には、半導体ペレットを当該半導体ペレットに対して略垂直な方向から照明する同軸照明、およびインナーリードを当該インナーリードに対して斜め方向から照射する斜光照明のそれぞれに光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることが開示されている。なお、同軸照明はＣＣＤカメラの対物レンズ内部に、斜光照明はＣＣＤカメラの横にそれぞれ設けられている。
特開２００１−１２７０８０号公報 特開平５−５５２９２号公報 特開平６−６９２６９号公報 特開２００１−１５６１０５号公報 特開２００３−１６３２３６号公報 特開２００３−６８７８８号公報
ところで、高精度で安定した画像認識を得るためには、２次元画像の各点の濃淡差として全ての必要な情報を抽出しなければならない。つまり、撮像した認識対象物のコントラストが充分に高いことが重要になってくる。そして、このように高いコントラストを得るためには、同軸照明および斜光照明の光源の光の波長について考慮する必要がある。この点、上述の特許文献１においては、光源（ＬＥＤ）の光の波長の選択については一切の検討がなされていない。
本発明による半導体装置の組立装置は、半導体ペレットとリードフレームのインナーリードとをワイヤボンディングする半導体装置の組立装置であって、第１の光源を有し、上記半導体ペレットを当該半導体ペレットに対して略垂直な方向から照明する同軸照明と、第２の光源を有し、上記インナーリードを当該インナーリードに対して斜め方向から照明する斜光照明と、上記同軸照明および上記斜光照明によりそれぞれ照明された上記半導体ペレットおよび上記インナーリードの画像を認識する認識部と、を備え、上記第２の光源は、青色であることを特徴とする。
この組立装置においては、斜光照明の光源が青色である。青色の光は波長４６０ｎｍ付近の短波長であるため、光の直進性が低く、散乱率が高い（散乱率は波長の４乗に反比例する）。したがって、青色の光源を暗視野照明である斜光照明の光源に用いた場合、散乱率の変化の差が顕著に現れる。これにより、高いコントラストでインナーリードの画像を得ることができる。
本発明によれば、高精度でインナーリードを認識することが可能な半導体装置の組立装置を実現することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置の組立装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明による半導体装置の組立装置の一実施形態を示す斜視図である。組立装置１は、半導体ペレットとリードフレームのインナーリードとをワイヤボンディングするワイヤボンディング装置である。この組立装置１は、同軸照明１０、斜光照明２０、およびＣＣＤカメラ３０を備えている。なお、同図においては、半導体ペレットおよびリードフレーム等の図示を省略している。
図２は、同軸照明１０および斜光照明２０を示す平面図である。同軸照明１０は、ＬＥＤ１２（第１のＬＥＤ）を光源として有し、半導体ペレットを当該半導体ペレットに対して略垂直な方向から照明する。このＬＥＤ１２は、ＣＣＤカメラ３０の内部に設けられており、ＣＣＤカメラ３０の対物レンズ３２を通じて半導体ペレットに光を照射する。本実施形態においてＬＥＤ１２は、赤色ＬＥＤである。
斜光照明２０は、ＬＥＤ２２（第２のＬＥＤ）を光源として有し、インナーリードを当該インナーリードに対して斜め方向から照明する。ＬＥＤ２２は、青色ＬＥＤである。このＬＥＤ２２は複数（本例では６個）設けられており、これらは環状に配列されている。なお、「環状に配列」とは、複数のＬＥＤ２２が環の全体を構成している態様のみならず、環の一部のみを構成している態様も含む概念である。これらの同軸照明１０および斜光照明２０は、ケーブル４２によって互いに接続されている。このケーブル４２の一端には、電源コネクタ４４が設けられている。
ＣＣＤカメラ３０は、同軸照明１０および斜光照明２０によりそれぞれ照明された半導体ペレットおよびインナーリードの画像を認識する認識部である。
続いて、組立装置１の効果を説明する。組立装置１においては、斜光照明２０の光源であるＬＥＤ２２として青色ＬＥＤが用いられている。青色発光ダイオードは波長４６０ｎｍ付近の短波長であるため、光の直進性が低く、散乱率が高い。したがって、青色発光ダイオードを暗視野照明である斜光照明２０の光源に用いた場合、散乱率の変化の差が顕著に現れる。これにより、高いコントラストでインナーリードの画像を得ることができる。よって、高精度でインナーリードを認識することが可能な組立装置１が実現されている。
ところで、ＬＥＤ２２として赤色ＬＥＤを用いた場合には以下に述べる問題点がある。図３は、ＣＣＤカメラの分光感度（入力光の波長変化に対する感度変化）を表すグラフである。これによると、赤色ＬＥＤを光源とした場合、認識対象物を照射する照明の感度が低下してしまう。すなわち、赤色ＬＥＤでは、認識対象物を充分に照射できたとしても、ＣＣＤカメラの撮像能力が低下してしまう。これに対して、本発明の組立装置１によれば、比感度が低い赤色ＬＥＤではなく、比感度が高い青色ＬＥＤを用いているため、ＣＣＤカメラの撮像能力を向上させることができる。
また、赤色ＬＥＤは波長６３０ｎｍ付近の長波長であるため、光の直進性が高く、散乱率が低い。それゆえ、同軸照明のような明視野（直接光）照明には適しているといえるが、斜光照明のような暗視野（散乱光）照明には適していないと言える。つまり、主にインナーリードを照明する斜光照明に赤色ＬＥＤを用いた場合、光の濃淡差が少なく、撮像した認識対象物のコントラストが充分に得られない。インナーリードを鮮明に撮像することができないと、インナーリードの認識不良が発生し、装置を安定的に稼動するのに妨げとなってしまう。これに対して、組立装置１によれば、上述のとおり、散乱率の高い青色ＬＥＤを用いているため、高いコントラストでインナーリードの画像を得ることができる。
図４および図５は、それぞれ明視野照明および暗視野照明について説明するための図である。図４に示すように、明視野照明５２に関しては、ＣＣＤカメラ５４は、観察視野内の反射率や透過率の変化の差分を光の濃淡差として撮像する。同図中の下向き矢印Ａ１は明視野照明５２からの出射光を示し、上向き矢印Ａ２は認識対象物５６で反射した反射光を示す。
一方、図５に示すように、暗視野照明６２に関しては、ＣＣＤカメラ６４は、観察視野内の散乱率の変化の差分を光の濃淡差として撮像する。同図中の右下向き矢印Ａ３は暗視野照明６２からの出射光を示し、右上向き矢印Ａ４は認識対象物６６で反射した反射光を示し、上向き矢印は散乱光６８を示す。
なお、斜光照明の光源として白色ＬＥＤを用いた場合、白色ＬＥＤは波長が特定されておらず、波長範囲の狭い光を照射することが不可能なため、鮮明なコントラストを得ることができない。
組立装置１においては、同軸照明１０のＬＥＤ１２として、赤色ＬＥＤを用いている。赤色ＬＥＤは、上述のように、光の直進性が高く、散乱率が低いため、明視野照明である同軸照明１０の光源として、好適に用いることができる。
また、組立装置１は、ＣＣＤカメラ３０を認識部として備えている。図３で説明したとおり、ＣＣＤカメラは赤色ＬＥＤに対する感度が比較的低い一方で、青色ＬＥＤに対する感度が比較的高い。したがって、ＬＥＤ２２として青色ＬＥＤを用いた組立装置１が特に有用となる。
図６は、ＬＥＤの輝度の調査に用いた測定方法を説明するための図である。同図に示すように、ＣＣＤカメラ７２の直下に照度計７４を設置した。そして、ＬＥＤ７６により斜め方向から照射された光が認識対象物７８で散乱した後、どの程度ＣＣＤカメラ７２に取り込まれるかを調査した。この測定方法の場合、認識対象物７８の光の反射係数を加味しなければならないため、照度（ｌｕｘ）を輝度（ｃｄ／ｍ２）に変換した。結果、青色ＬＥＤの輝度が最も高く、鮮明な撮像が可能であることが判明した。
なお、上述した実施形態において、同軸照明１０および斜光照明２０の光源としてＬＥＤを用いているが、特にＬＥＤに限定されるわけではなく、所望の色の光が得られればどのような光源を用いてもよい。
本発明による半導体装置の組立装置の一実施形態を示す斜視図である。 同軸照明および斜光照明を示す平面図である。 ＣＣＤカメラの分光感度を表すグラフである。 明視野照明について説明するための図である。 暗視野照明について説明するための図である。 ＬＥＤの輝度の調査に用いた測定方法を説明するための図である。 従来の半導体装置の組立装置を説明するための図である。 従来の半導体装置の組立装置を説明するための図である。
符号の説明
１ 組立装置
１０ 同軸照明
１２ ＬＥＤ（第１の光源、第１のＬＥＤ）
２０ 斜光照明
２２ ＬＥＤ（第２の光源、第２のＬＥＤ）
３０ ＣＣＤカメラ
３２ 対物レンズ
４２ ケーブル
４４ 電源コネクタ
５２ 明視野照明
５４ ＣＣＤカメラ
５６ 認識対象物
６２ 暗視野照明
６４ ＣＣＤカメラ
６６ 認識対象物
６８ 散乱光
７２ ＣＣＤカメラ
７４ 照度計
７６ ＬＥＤ
７８ 認識対象物
１０１ 半導体ペレット
１０２ リードフレーム
１０３ 供給マガジン
１０４ 搬送レール
１０５ ボンディングヘッド
１０６ ボンディングワイヤ
１０７ 収納マガジン
Ａ１ 下向き矢印
Ａ２ 上向き矢印
Ａ３ 右下向き矢印
Ａ４ 右上向き矢印

Claims (5)

  1. 半導体ペレットとリードフレームのインナーリードとをワイヤボンディングする半導体装置の組立装置であって、
    第１の光源を有し、前記半導体ペレットを当該半導体ペレットに対して略垂直な方向から照明する同軸照明と、
    第２の光源を有し、前記インナーリードを当該インナーリードに対して斜め方向から照明する斜光照明と、
    前記同軸照明および前記斜光照明によりそれぞれ照明された前記半導体ペレットおよび前記インナーリードの画像を認識する認識部と、を備え、
    前記第２の光源は、青色であることを特徴とする半導体装置の組立装置。
  2. 請求項１に記載の半導体装置の組立装置において、
    前記斜光照明は、環状に配列された複数の前記第２の光源を有している半導体装置の組立装置。
  3. 請求項１または２に記載の半導体装置の組立装置において、
    前記第１の光源は、赤色である半導体装置の組立装置。
  4. 請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置の組立装置において、
    前記第１の光源および前記第２の光源は、ＬＥＤである半導体装置の組立装置。
  5. 請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置の組立装置において、
    前記認識部は、ＣＣＤカメラである半導体装置の組立装置。
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