JP2016070795A - Measurement method and measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement method and measurement device that can accurately implement stable measurement without faulty measurements of a target object positioned below a non-target object.SOLUTION: A measurement method implements a measurement of a target object present on a reference surface 13 when a non-target object blocking a part or an entire portion of the target object in a plan view exists above the target object. The measurement method is configured to: capture a plurality of images having different focuses in height direction; generate a distance image indicative of depth information of captured objects by means of an in-focus point method from the captured images and estimate a height position of the reference surface 13; generate a measurement image in which the non-target object is not present by means of a non-focus point method from an image which is focused within a height range including at least an uppermost part from the reference surface 13 of the captured images but not including the non-target object; and measure the target object on the basis of the measurement image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、合焦点法によって再構築された奥行き情報に基づいて計測対象物を計測する計測方法および計測装置に関する。   The present invention relates to a measurement method and a measurement apparatus for measuring a measurement object based on depth information reconstructed by a focusing method.

例えば半導体チップとリードフレームとの間にワイヤがボールボンディングされている場合に、圧着ボールのボール直径、ボール位置等を計測する装置がある(特許文献1)。特許文献1のものは、光学的手段の開口径を変化させて、被写界深度を深くしたり、浅くしたりするものである。この装置は、所定の被写界深度に設定した後、光学的手段を上下動させて焦点を半導体チップ表面に合わせて、圧着ボールの計測を行う。この方法は、圧着ボールを二次元的に計測することはできるが、三次元的に計測することはできない。すなわち、圧着ボールの高さまでは計測することができない。   For example, there is an apparatus for measuring a ball diameter, a ball position, and the like of a press-bonded ball when a wire is ball bonded between a semiconductor chip and a lead frame (Patent Document 1). The thing of patent document 1 changes the opening diameter of an optical means, and makes the depth of field deep or makes it shallow. In this apparatus, after setting a predetermined depth of field, the optical means is moved up and down to focus on the surface of the semiconductor chip and measure the pressure-bonded ball. This method can measure a press-bonded ball two-dimensionally, but cannot measure three-dimensionally. In other words, it cannot be measured at the height of the press-bonded ball.

そこで、圧着ボールを三次元的に計測する方法として、合焦点法による方法がある。合焦点法は、撮像系と物体との距離を連続的に変化させて(撮像系をz方向にスキャンさせて)焦点の異なる画像を複数枚撮像し、奥行き情報画像(距離画像)と全焦点画像とを生成する。距離画像は、撮像と同時に各画素ごとに最大の合焦度評価値を検出した時点における相対距離情報を記憶し、撮像手段から撮像物体までの距離に応じて輝度により表現された画像である。全焦点画像とは、局所領域ごとに合焦度評価値を取得し、焦点の合っている局所画像を組み合わせて再構成したものが全焦点画像である。これらの画像の元となる画像を撮像する際には、ボンディングされているリードフレーム等の厚みや姿勢のばらつきを考慮して、十分な高さの垂直走査範囲を確保する必要がある。   Therefore, as a method for measuring the press-bonded ball three-dimensionally, there is a method using a focusing method. In the focal method, the distance between the imaging system and the object is continuously changed (the imaging system is scanned in the z direction), and a plurality of images with different focal points are captured, and the depth information image (distance image) and the omnifocal image are captured. Generate an image. The distance image is an image expressed by brightness according to the distance from the imaging means to the imaging object, storing relative distance information at the time when the maximum focus evaluation value is detected for each pixel simultaneously with imaging. The omnifocal image is an omnifocal image obtained by acquiring a focus degree evaluation value for each local region and reconstructing a combination of focused local images. When capturing an image that is the basis of these images, it is necessary to ensure a sufficiently high vertical scanning range in consideration of variations in the thickness and posture of the bonded lead frame and the like.

このようにして作成された距離画像により、撮像した物体の高さ情報を得ることができ、全焦点画像は、全てのピクセルにおいて焦点が合ったものとなる。これら距離画像及び全焦点画像を用いて、通常の2次元画像では為し得ない光学的計測を行うことができる。   With the distance image created in this way, the height information of the imaged object can be obtained, and the omnifocal image is in focus at all the pixels. Using these distance images and omnifocal images, it is possible to perform optical measurements that cannot be performed with a normal two-dimensional image.

特許第2981941号公報Japanese Patent No. 2981941

合焦点法は、前記したように、上方から撮像した画像に基づいて奥行き情報の再構築を行うものであるため、ワイヤに焦点の合った画像を奥行き情報の再構築に用いてしまう。すなわち、全焦点画像は、図4(a)に示すような画像となり、圧着ボール部11から上空に延びているワイヤ部12が圧着ボール部11の観察視界を遮ることになる。この場合、奥行き情報は、図4(b)に示すように、チップ表面13からワイヤ部12の上部までの範囲となる。特に、ワイヤ部12の位置が低い超低ループのものであったり、圧着ボール部11の直径が小さいケースであったりする場合は、面積的に相当な割合でボール圧着部11がワイヤ部12に遮られる。また、多列ボンディングに代表される高密度ボンディングがなされているケースでは、隣接したワイヤループによっても視界を遮られる。   As described above, since the focus information method reconstructs depth information based on an image captured from above, an image focused on a wire is used for reconstruction of depth information. That is, the omnifocal image is an image as shown in FIG. 4A, and the wire portion 12 extending upward from the press-bonded ball portion 11 blocks the observation view of the press-bonded ball portion 11. In this case, the depth information is a range from the chip surface 13 to the upper part of the wire portion 12 as shown in FIG. In particular, when the position of the wire portion 12 is an extremely low loop or a case where the diameter of the press-bonded ball portion 11 is small, the ball press-bonded portion 11 is connected to the wire portion 12 at a considerable area. Blocked. Further, in a case where high density bonding represented by multi-row bonding is performed, the field of view is also blocked by an adjacent wire loop.

このため、ワイヤ部12の画像情報が、圧着ボール部11の計測にとってノイズとなり、圧着ボール高さ、直径、位置等を計測するための有効部位面積が極少となって、圧着ボール部11の計測が高精度にできない。場合によっては誤計測をし、不正確な情報を出力して不良品流出につながるおそれがある。これを解決するために、複数回の機械的往復動作を繰り返すと、計測に時間を要してしまう。また、機構寿命が縮まるという問題もある。   For this reason, the image information of the wire part 12 becomes noise for the measurement of the press-bonded ball part 11, and the effective part area for measuring the press-bonded ball height, diameter, position, etc. is minimized, and the measurement of the press-bonded ball part 11 is performed. Cannot be made with high accuracy. In some cases, erroneous measurement is performed, and inaccurate information may be output, leading to the outflow of defective products. In order to solve this, if a plurality of mechanical reciprocating operations are repeated, time is required for measurement. There is also a problem that the mechanism life is shortened.

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、非計測対象物の下方に位置する計測対象物を誤計測することなく、高精度に安定して計測することができる計測方法および計測装置を提供しようとするものである。   Therefore, in view of such circumstances, the present invention intends to provide a measurement method and a measurement apparatus that can stably measure with high accuracy without erroneously measuring a measurement object positioned below a non-measurement object. To do.

本発明の計測方法は、基準面上に存在する計測対象物の上方に、平面視において計測対象物の一部又は全部を遮る非計測対象物が存在するときに、前記計測対象物の計測を行う計測方法において、高さ方向に焦点の異なる画像を複数枚撮像し、撮像した画像から、合焦点法により、撮像物の奥行き情報を示す距離画像を生成して前記基準面の位置を推測し、撮像した画像のうち、少なくとも前記基準面から前記計測対象物の最上部までを含み、かつ、前記非計測対象物を含まない高さ範囲で焦点が合った画像から、合焦点法により非計測対象物が存在しない計測画像を生成して、前記計測画像に基づいて、前記計測対象物を計測することを特徴とするものである。   The measurement method of the present invention measures the measurement object when there is a non-measurement object that blocks a part or all of the measurement object in plan view above the measurement object existing on the reference plane. In the measurement method to be performed, a plurality of images with different focal points in the height direction are captured, and a distance image indicating depth information of the captured object is generated from the captured images by a focusing method to estimate the position of the reference plane. Of the captured images, at least from the reference plane to the uppermost part of the measurement object, and not focused by an in-focus method from an image focused in a height range not including the non-measurement object A measurement image without an object is generated, and the measurement object is measured based on the measurement image.

本発明の計測方法によれば、高さ方向に焦点の異なる複数の画像から距離画像を作成して、基準面の高さ位置を先に抽出し、基準面からごく僅かな高さ範囲(基準面から計測対象物の最上部までを含み、かつ、非計測対象物を含まない範囲)に限定して、この高さ範囲で焦点の合った画像から計測画像を作成して、再び奥行き情報の再構築を行う。すなわち、非計測対象物に焦点の合った画像を、奥行き情報の再構築に使用することなく排除している。これにより、計測画像は、計測対象物の上方にある非計測対象物の影響を排除した画像となって、計測対象物の抽出を行うことができる。しかも、計測画像を作成する際には、画像を撮像する必要がなく、距離画像を作成する際に使用した画像情報を再利用することができ、僅かな処理時間で計測画像を作成することができる。   According to the measurement method of the present invention, a distance image is created from a plurality of images having different focal points in the height direction, the height position of the reference plane is extracted first, and a very small height range (reference The measurement image is created from the focused image in this height range and limited to the range from the surface to the top of the measurement object and not including the non-measurement object. Rebuild. That is, an image focused on a non-measurement object is excluded without being used for reconstruction of depth information. Thereby, a measurement image turns into an image which excluded the influence of the non-measurement target object above a measurement target object, and can extract a measurement target object. Moreover, when creating a measurement image, it is not necessary to capture the image, and the image information used in creating the distance image can be reused, and the measurement image can be created in a short processing time. it can.

前記構成において、前記計測画像は、基準面及び計測対象物の奥行き情報を示す距離画像とすることができる。また、前記計測画像は、基準面及び計測対象物に焦点の合った全焦点画像とすることができる。さらに、計測画像は、距離画像と全焦点画像との両方であってもよい。   The said structure WHEREIN: The said measurement image can be made into the distance image which shows the depth information of a reference plane and a measurement target object. The measurement image may be an omnifocal image focused on the reference plane and the measurement object. Furthermore, the measurement image may be both a distance image and an omnifocal image.

前記構成において、前記計測対象物は、ワイヤボンディングされた圧着ボール部であり、前記非計測対象物はワイヤ部とすることができる。これにより、圧着ボール部において、ワイヤ部に遮られた部分を抽出することができ、圧着ボール部の計測を高精度に行うことができる。   In the above-mentioned configuration, the measurement object may be a crimped ball part bonded by wire bonding, and the non-measurement object may be a wire part. Thereby, in the press-bonded ball portion, a portion blocked by the wire portion can be extracted, and the press-bonded ball portion can be measured with high accuracy.

前記構成において、前記基準面から前記圧着ボール部の最上部までの高さ、前記圧着ボール部の直径、及び前記圧着ボール部の位置を計測することができる。   The said structure WHEREIN: The height from the said reference plane to the uppermost part of the said crimping | compression-bonding ball part, the diameter of the said crimping | compression-bonding ball part, and the position of the said crimping | compression-bonding ball part can be measured.

本発明の計測装置は、基準面上に存在する計測対象物の上方に、平面視において計測対象物の一部又は全部を遮る非計測対象物が存在するときに、前記計測対象物の計測を行う計測装置において、高さ方向に焦点の異なる画像を複数枚撮像する撮像手段と、撮像した画像から、合焦点法により、撮像物の奥行き情報を示す距離画像を生成する第1画像生成手段と、前記距離画像に基づいて前記基準面の位置を推測する推測手段と、撮像した画像のうち、少なくとも前記基準面から前記計測対象物の最上部までを含み、かつ、前記非計測対象物を含まない高さ範囲で焦点が合った画像から、合焦点法により非計測対象物が存在しない計測画像を生成する第2画像生成手段と、前記計測画像に基づいて、前記計測対象物を計測する計測手段とを備えたものである。   The measurement apparatus of the present invention measures the measurement object when there is a non-measurement object that blocks a part or all of the measurement object in plan view above the measurement object on the reference plane. In the measurement device to be performed, an imaging unit that captures a plurality of images having different focal points in the height direction, and a first image generation unit that generates a distance image indicating depth information of the captured object from the captured images by a focusing method Including an estimation unit that estimates the position of the reference plane based on the distance image, and includes at least the reference plane to the top of the measurement object among the captured images, and includes the non-measurement object A second image generating means for generating a measurement image in which no non-measurement object exists by an in-focus method from an image focused in a range of heights, and measurement for measuring the measurement object based on the measurement image Means and equipment Those were.

前記構成において、前記第2画像生成手段は、前記計測画像として、基準面及び計測対象物の奥行き情報を示す距離画像を生成するものとできる。また、前記第2画像生成手段は、前記計測画像として、基準面及び計測対象物に焦点の合った全焦点画像を生成するものとできる。   The said structure WHEREIN: The said 2nd image production | generation means shall produce | generate the distance image which shows the depth information of a reference plane and a measurement target object as said measurement image. In addition, the second image generation unit may generate an omnifocal image focused on the reference plane and the measurement object as the measurement image.

前記構成において、前記計測対象物は、ワイヤボンディングされた圧着ボール部であり、前記非計測対象物はワイヤ部とすることができ、前記計測手段は、前記基準面から前記圧着ボール部の最上部までの高さ、前記圧着ボール部の直径、及び前記圧着ボール部の位置を計測するものとできる。   In the above configuration, the measurement object may be a wire bonding bonded ball part, the non-measurement object may be a wire part, and the measuring unit may be an uppermost part of the pressure bonding ball part from the reference surface. Height, the diameter of the press-bonded ball portion, and the position of the press-bonded ball portion can be measured.

本発明では、非計測対象物の影響を排除した奥行き情報を取得して、これに基づいて計測対象物の抽出を行うことができるため、非計測対象物の下方に位置する計測対象物を誤計測することなく、高精度に安定して計測することができる。   In the present invention, the depth information excluding the influence of the non-measuring object can be acquired, and the measurement object can be extracted based on the acquired depth information. Without measuring, it is possible to stably measure with high accuracy.

本発明の計測装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the measuring device of this invention. ワイヤがチップ表面にボールボンディングされた状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state by which the wire was ball-bonded to the chip | tip surface. (a)は本発明の計測装置の第2画像生成手段により生成した第2の全焦点画像であり、(b)は奥行き情報を示す図である。(A) is a 2nd omnifocal image produced | generated by the 2nd image production | generation means of the measuring apparatus of this invention, (b) is a figure which shows depth information. (a)は本発明の計測装置の第1画像生成手段により生成した第1の全焦点画像であり、(b)は奥行き情報を示す図である。(A) is a 1st omnifocal image produced | generated by the 1st image production | generation means of the measuring device of this invention, (b) is a figure which shows depth information.

以下、本発明の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の計測装置は、基準面上に存在する計測対象物の上方に、平面視において計測対象物の一部又は全部を遮る非計測対象物が存在するときに、計測対象物の計測を行うものである。本実施形態では、一例としてワイヤがチップに対してボールボンディングされている場合について説明する。この場合、図2に示すように、基準面はチップ表面13であり、計測対象物は、チップ表面13に圧着された圧着ボール部11であり、非計測対象物は、圧着ボール部11から延びるワイヤ部12である。本実施形態における計測装置は、圧着ボール高さH、圧着ボール部11の直径D(図3参照)、及び圧着ボール部11の位置を計測するものである。   The measurement apparatus of the present invention measures a measurement object when there is a non-measurement object that blocks part or all of the measurement object in plan view above the measurement object on the reference plane. Is. In this embodiment, a case where a wire is ball bonded to a chip will be described as an example. In this case, as shown in FIG. 2, the reference surface is the chip surface 13, the measurement target is a press-bonded ball portion 11 that is press-bonded to the chip surface 13, and the non-measurement target extends from the press-bonded ball portion 11. This is a wire portion 12. The measuring device in the present embodiment measures the pressure ball height H, the diameter D of the pressure ball portion 11 (see FIG. 3), and the position of the pressure ball portion 11.

ボールボンディングとは、ワイヤの先端に放電して金属を溶融させてボール(FAB)を形成した後、ボールに熱、超音波、圧力をかけてワイヤをボンディングする方法である。例えばリードフレームに接着剤を介してチップが固定されており、このチップ上にワイヤをボンディングする場合、ワイヤの線端のFABが、キャピラリ内のチャンファに保持されつつキャピラリ先端から突き出た状態とする。キャピラリは、チップ上のボンディング位置へ下降し、ボンディング位置で衝撃荷重が加えられてFABが変形する。このとき超音波エネルギー、荷重、温度が印加されて、FABはチャンファの形状に合わせてさらに変形する。このとき、ボンディング前に圧着ボール高さHを予め設定しておき、ボンディング後の圧着ボール高さHが設定高さとなるように、超音波エネルギー、荷重、温度が決定される。   Ball bonding is a method in which a wire (FAB) is formed by discharging to the tip of a wire to melt a metal, and then the wire is bonded by applying heat, ultrasonic waves, or pressure to the ball. For example, when a chip is fixed to a lead frame via an adhesive, and a wire is bonded on the chip, the FAB at the wire end protrudes from the capillary tip while being held by the chamfer in the capillary. . The capillary descends to the bonding position on the chip, and an impact load is applied at the bonding position, and the FAB is deformed. At this time, ultrasonic energy, load, and temperature are applied, and the FAB is further deformed according to the shape of the chamfer. At this time, the pressure ball height H is set in advance before bonding, and the ultrasonic energy, load, and temperature are determined so that the pressure ball height H after bonding becomes the set height.

このようにして、図2に示すように、ワイヤ部12は、チップ表面13に対して、圧着ボール部11、さらにチャンファ対応部14を介してボンディングされる。チャンファ対応部14は、FABのうちボンディング時にチャンファに保持された部分であり、チャンファの内径面に対応した形状となっている。圧着ボール部11は、FABのうちボンディング時にキャピラリ先端から突き出た部分であり、円形に広がっている。圧着ボール部11の高さは、チップ表面13から圧着ボール部11の最上部(つまり、圧着ボール部11とチャンファ対応部14との境界)となる。   In this way, as shown in FIG. 2, the wire portion 12 is bonded to the chip surface 13 via the press-bonded ball portion 11 and the chamfer corresponding portion 14. The chamfer corresponding portion 14 is a portion of the FAB that is held by the chamfer during bonding, and has a shape corresponding to the inner diameter surface of the chamfer. The press-bonded ball portion 11 is a portion of the FAB that protrudes from the tip of the capillary during bonding, and extends in a circular shape. The height of the press-bonded ball portion 11 is from the chip surface 13 to the uppermost portion of the press-bonded ball portion 11 (that is, the boundary between the press-bonded ball portion 11 and the chamfer corresponding portion 14).

本発明の計測装置は、図1に示すように、撮像手段1と、第1画像生成手段2と、推測手段3と、第2画像生成手段4と、計測手段5とを備えている。撮像手段1はCCDカメラ等からなる。撮像手段1はz方向に(上下方向に)移動することができ、圧着ボール部11やワイヤ部12との距離を連続的に変化させて、高さ方向に焦点が異なる画像を取得する。 As shown in FIG. 1, the measurement apparatus of the present invention includes an imaging unit 1, a first image generation unit 2, an estimation unit 3, a second image generation unit 4, and a measurement unit 5. The imaging means 1 is composed of a CCD camera or the like. The imaging means 1 can move in the z direction (up and down direction), and continuously change the distance from the press-bonded ball portion 11 and the wire portion 12 to acquire images having different focal points in the height direction.

第1画像生成手段2と、推測手段3と、第2画像生成手段4と、計測手段5とは、図示省略のコンピュータに設けられている。さらに、このコンピュータは、撮像手段1により撮像した画像データを格納するためのメモリ6を備えている。   The first image generating means 2, the estimating means 3, the second image generating means 4, and the measuring means 5 are provided in a computer not shown. Further, the computer includes a memory 6 for storing image data picked up by the image pickup means 1.

第1画像生成手段2は、メモリ6に格納されている画像データから、合焦点法により撮像物の奥行き情報を示す距離画像を生成するものである。ここで、距離画像とは、撮像と同時に各画素ごとに最大の合焦度評価値を検出した時点における相対距離情報を記憶し、撮像手段から撮像物体までの距離に応じて輝度により表現された画像であり、撮像物の奥行き情報を示す。また、第1画像生成手段2は、距離画像の生成と併せて、図4(a)に示すような全焦点画像を生成することもできる。全焦点画像とは、撮像系と物体との距離を連続的に変化させて(カメラをz方向にスキャンさせて)、焦点の異なる画像を複数枚撮像し、局所領域ごとに合焦度評価値を取得し、焦点の合っている局所画像を組み合わせて再構成したものであり、全てのピクセルにおいて焦点が合っている。   The first image generating means 2 generates a distance image indicating depth information of the imaged object from the image data stored in the memory 6 by a focusing method. Here, the distance image stores relative distance information at the time when the maximum focus evaluation value is detected for each pixel at the same time as imaging, and is expressed by luminance according to the distance from the imaging means to the imaging object. It is an image and shows the depth information of the imaged object. Moreover, the 1st image generation means 2 can also produce | generate an omnifocal image as shown to Fig.4 (a) with the production | generation of a distance image. An omnifocal image is obtained by continuously changing the distance between the imaging system and the object (scanning the camera in the z direction), capturing a plurality of images with different focal points, and evaluating the degree of focus for each local region. And is reconstructed by combining local images that are in focus, and all the pixels are in focus.

推測手段3は、距離画像により取得する奥行き情報に基づいてチップ表面13の高さ位置を推測するものである。   The estimation means 3 estimates the height position of the chip surface 13 based on the depth information acquired from the distance image.

第2画像生成手段4は、メモリ6に格納されている画像データのうち、一部の画像データから、計測画像を生成するものである。本実施形態では、計測画像は、距離画像及び全焦点画像である。すなわち、第2画像生成手段4は、距離画像及び図3(a)に示すような全焦点画像を生成するものである。   The second image generation means 4 generates a measurement image from a part of the image data stored in the memory 6. In the present embodiment, the measurement image is a distance image and an omnifocal image. That is, the second image generation means 4 generates a distance image and an omnifocal image as shown in FIG.

計測手段5は、第2画像生成手段により生成した距離画像による奥行き情報、及び全焦点画像に基づいて、チップ表面13から圧着ボール高さH、圧着ボール部11の直径D、圧着ボール部11の位置を計測する。 Based on the depth information based on the distance image generated by the second image generating unit and the omnifocal image, the measuring unit 5 measures the height H of the press-bonded ball, the diameter D of the press-bonded ball portion 11, and the size of the press-bonded ball portion 11. Measure the position.

本発明の計測装置を使用した圧着ボール部11の計測方法は次のようになる。まず、撮像手段1は、少なくとも計測対象物である圧着ボール部11が撮像範囲となるように、上方から画像を撮像する。このとき、撮像手段1を上下動させて、図2の範囲Aのように高さ方向に焦点の異なる画像を複数枚(例えば100枚)撮像する。範囲Aは、チップ表面13よりも低い位置から、ワイヤ部12の上部よりも僅かに高い位置にまで及んでおり、この範囲Aの中で100箇所の焦点の異なる画像が得られる。この複数枚の画像データが、メモリ6に格納される。   The measuring method of the press-bonded ball portion 11 using the measuring device of the present invention is as follows. First, the imaging unit 1 captures an image from above so that at least the press-bonded ball portion 11 that is a measurement target is in the imaging range. At this time, the image pickup means 1 is moved up and down to pick up a plurality of (for example, 100) images having different focal points in the height direction as shown in the range A of FIG. The range A extends from a position lower than the chip surface 13 to a position slightly higher than the upper portion of the wire portion 12, and 100 images with different focal points are obtained in the range A. The plurality of pieces of image data are stored in the memory 6.

次に、第1画像生成手段2は、メモリ6に格納されている画像データから、合焦点法により距離画像を生成して図4(b)に示すような奥行き情報を取得するとともに、図4(a)に示すような全焦点画像を生成する。この全焦点画像は、図4(a)に示すように、チップ表面13と、圧着ボール部11と、ワイヤ部12との全てにおいて焦点が合っており、圧着ボール部11の一部は、ワイヤ部12によって遮られている。また、奥行き情報は、図4(b)に示すように、チップ表面13から、ワイヤ部12の上部にまで及ぶ。   Next, the first image generating means 2 generates a distance image from the image data stored in the memory 6 by a focusing method to acquire depth information as shown in FIG. An omnifocal image as shown in (a) is generated. As shown in FIG. 4A, the all-focus image is in focus on all of the chip surface 13, the press-bonded ball portion 11, and the wire portion 12, and a part of the press-bonded ball portion 11 is a wire. It is blocked by the part 12. Further, the depth information extends from the chip surface 13 to the upper part of the wire portion 12 as shown in FIG.

推測手段3は、距離画像の奥行き情報に基づいて、基準面となるチップ表面13を抽出し、チップ13表面の高さ位置を推測する。   Based on the depth information of the distance image, the estimation means 3 extracts the chip surface 13 serving as a reference surface, and estimates the height position of the chip 13 surface.

その後、第2画像生成手段4は、メモリ6に格納されている画像データから、ごく僅かな高さ方向範囲(チップ13表面から圧着ボール部11の最上部までを含み、かつ、ワイヤ部12を含まない範囲であり、図2の範囲B)に限定して、この高さ範囲Bで焦点の合った画像から計測画像を作成し、再び奥行き情報の再構築を行う。つまり、チップ表面13から例えば10μm程度下方位置から、チャンファ対応部14にかけての範囲Bで焦点の合った画像(例えば10枚)を用いて、合焦点法により距離画像を生成して図3(b)に示すような奥行き情報を取得する。また、第2画像生成手段4は、図3(a)に示すような全焦点画像を生成する。本実施形態では、範囲Bは、ボンディング前に予め設定した圧着ボール高さの2倍としている。   Thereafter, the second image generating means 4 includes a very small range in the height direction (from the surface of the chip 13 to the uppermost part of the press-bonded ball portion 11 and the wire portion 12 from the image data stored in the memory 6. The measurement image is created from the focused image in the height range B, limited to the range B) in FIG. 2, and the depth information is reconstructed again. That is, a distance image is generated by a focusing method using an image (for example, 10 images) in focus in a range B from about 10 μm below the chip surface 13 to the chamfer corresponding portion 14 as shown in FIG. Depth information as shown in FIG. Further, the second image generating means 4 generates an omnifocal image as shown in FIG. In the present embodiment, the range B is twice the height of the press-bonded ball set in advance before bonding.

このようにして生成された全焦点画像は、図3(a)に示すように、ワイヤ部12が存在せず、圧着ボール部11の外縁の全部が現れている。また、奥行き情報は、図3(b)に示すように、チップ表面13から、チャンファ対応部14の一部のみとなる。   In the omnifocal image generated in this way, as shown in FIG. 3A, the wire portion 12 does not exist and the entire outer edge of the press-bonded ball portion 11 appears. Further, as shown in FIG. 3B, the depth information is only a part of the chamfer corresponding portion 14 from the chip surface 13.

このようにして、ワイヤ部12に焦点の合った画像を、奥行き情報の再構築に使用することなく排除している。これにより、圧着ボール部11の上方にあるワイヤ部12の影響を排除した計測画像(距離画像及び全焦点画像)を取得することができて、圧着ボール部11の抽出を行うことができる。しかも、計測画像を作成する際には、画像を撮像する必要がなく、第1画像生成手段による距離画像を作成する際に使用した画像情報を再利用することができ、僅かな処理時間で計測画像を作成することができる。   In this way, the image focused on the wire portion 12 is eliminated without being used for reconstruction of depth information. Thereby, the measurement image (distance image and omnifocal image) excluding the influence of the wire part 12 above the press-bonded ball part 11 can be acquired, and the press-bonded ball part 11 can be extracted. In addition, when creating a measurement image, it is not necessary to capture an image, and the image information used when creating the distance image by the first image generating means can be reused, and measurement can be performed in a short processing time. Images can be created.

計測画像が生成されると、計測手段5は、計測画像(全焦点画像及び奥行き情報)に基づいて、圧着ボール部11の圧着ボール高さH、圧着ボール部11の直径D、圧着ボール部11の位置を計測する。   When the measurement image is generated, the measuring unit 5 determines the pressure ball height H of the pressure-bonded ball portion 11, the diameter D of the pressure-bonded ball portion 11, and the pressure-bonded ball portion 11 based on the measurement image (omnifocal image and depth information). Measure the position of.

本発明の計測装置及び計測方法は、ワイヤ部12の影響を排除した奥行き情報及び全焦点画像を取得することができて、これに基づいて圧着ボール部11の抽出を行うことができるため、ワイヤ部12の下方に位置する圧着ボール部11を誤計測することなく、高精度に安定して計測することができる。   Since the measurement apparatus and measurement method of the present invention can acquire depth information and an omnifocal image excluding the influence of the wire portion 12 and can extract the crimp ball portion 11 based on this, the wire Without being erroneously measured, the press-bonded ball portion 11 positioned below the portion 12 can be stably measured with high accuracy.

前記実施形態において、第1画像生成手段2は、少なくとも距離画像を生成すればよいものであるため、距離画像のみを生成し、全焦点画像を生成しないものであってもよい。   In the said embodiment, since the 1st image production | generation means 2 should just produce | generate a distance image at least, it may produce | generate only a distance image and may not produce | generate an omnifocal image.

計測画像としては、前記実施形態では、距離画像と全焦点画像との両方であったが、距離画像のみとしたり、全焦点画像のみとしたりすることができる。すなわち、第2画像生成手段4は、距離画像のみを生成し、全焦点画像を生成しないものとしてもよい。第2画像生成手段4は、少なくとも距離画像を生成することが望ましいが、全焦点画像のみを生成するものであってもよい。   In the embodiment, the measurement image is both the distance image and the omnifocal image. However, the measurement image may be only the distance image or only the omnifocal image. That is, the second image generation unit 4 may generate only a distance image and not an omnifocal image. The second image generation unit 4 desirably generates at least a distance image, but may generate only an omnifocal image.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、計測対象物は圧着ボール部に限られず、非計測対象物もワイヤ部に限られない。計測対象物の上方に、計測対象物を遮る非計測対象物があれば、本発明を適用することができる。この場合、非計測対象物が、計測対象物の一部を遮るものであっても、全部を遮るものであってもよい。計測対象物が圧着ボール部である場合、基準面はチップ表面に限られず、リードフレームや、チップに積層されたパッド等の場合もある。計測画像を生成する際の高さ範囲は、ボンディング前に設定した圧着ボール部の高さの2倍に限られない。撮像手段は、CCDカメラに限られず、CMOSカメラ等種々のものを採用することができる。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the measurement target is not limited to the press-bonded ball portion, and the non-measurement target. Is not limited to the wire portion. The present invention can be applied if there is a non-measurement object that blocks the measurement object above the measurement object. In this case, the non-measurement object may block a part of the measurement object or may block all of the measurement object. When the measurement object is a press-bonded ball portion, the reference surface is not limited to the chip surface, and may be a lead frame, a pad stacked on the chip, or the like. The height range for generating the measurement image is not limited to twice the height of the press-bonded ball portion set before bonding. The imaging means is not limited to a CCD camera, and various types such as a CMOS camera can be employed.

1 撮像手段
2 第1画像生成手段
3 推測手段
4 第2画像生成手段
5 計測手段
11 圧着ボール部
12 ワイヤ部
13 チップ表面
B 範囲
D 直径
H 圧着ボール高さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging means 2 1st image generation means 3 Estimation means 4 2nd image generation means 5 Measurement means 11 Crimp ball part 12 Wire part 13 Chip surface B Range D Diameter H Crimp ball height

Claims (10)

基準面上に存在する計測対象物の上方に、平面視において計測対象物の一部又は全部を遮る非計測対象物が存在するときに、前記計測対象物の計測を行う計測方法において、
高さ方向に焦点の異なる画像を複数枚撮像し、
撮像した画像から、合焦点法により、撮像物の奥行き情報を示す距離画像を生成して前記基準面の位置を推測し、
撮像した画像のうち、少なくとも前記基準面から前記計測対象物の最上部までを含み、かつ、前記非計測対象物を含まない高さ範囲で焦点が合った画像から、合焦点法により非計測対象物が存在しない計測画像を生成して、
前記計測画像に基づいて、前記計測対象物を計測することを特徴とする計測方法。
In the measurement method for measuring the measurement object when there is a non-measurement object that blocks a part or all of the measurement object in plan view above the measurement object existing on the reference plane,
Take multiple images with different focal points in the height direction,
From the captured image, a focus image is used to generate a distance image indicating the depth information of the imaged object and estimate the position of the reference plane,
Among the captured images, a non-measurement target by an in-focus method from an image that includes at least the reference plane to the top of the measurement target and is focused in a height range that does not include the non-measurement target Generate a measurement image that does not exist,
A measurement method comprising measuring the measurement object based on the measurement image.
前記計測画像は、基準面及び計測対象物の奥行き情報を示す距離画像であることを特徴とする請求項1に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the measurement image is a distance image indicating depth information of a reference plane and a measurement object. 前記計測画像は、基準面及び計測対象物に焦点の合った全焦点画像であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the measurement image is an omnifocal image focused on a reference plane and a measurement object. 前記計測対象物は、ワイヤボンディングされた圧着ボール部であり、前記非計測対象物はワイヤ部であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の計測方法。   The measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement object is a press-bonded ball part bonded by wire bonding, and the non-measurement object is a wire part. 前記基準面から前記圧着ボール部の最上部までの圧着ボール高さ、前記圧着ボール部の直径、及び前記圧着ボール部の位置を計測することを特徴とする請求項4に記載の計測方法。   The measuring method according to claim 4, wherein the height of the press-bonded ball from the reference surface to the uppermost portion of the press-bonded ball portion, the diameter of the press-bonded ball portion, and the position of the press-bonded ball portion are measured. 基準面上に存在する計測対象物の上方に、平面視において計測対象物の一部又は全部を遮る非計測対象物が存在するときに、前記計測対象物の計測を行う計測装置において、
高さ方向に焦点の異なる画像を複数枚撮像する撮像手段と、
撮像した画像から、合焦点法により、撮像物の奥行き情報を示す距離画像を生成する第1画像生成手段と、
前記距離画像に基づいて前記基準面の位置を推測する推測手段と、
撮像した画像のうち、少なくとも前記基準面から前記計測対象物の最上部までを含み、かつ、前記非計測対象物を含まない高さ範囲で焦点が合った画像から、合焦点法により非計測対象物が存在しない計測画像を生成する第2画像生成手段と、
前記計測画像に基づいて、前記計測対象物を計測する計測手段とを備えたことを特徴とする計測装置。
In the measurement apparatus that measures the measurement object when there is a non-measurement object that blocks a part or all of the measurement object in plan view above the measurement object that exists on the reference plane,
Imaging means for imaging a plurality of images with different focal points in the height direction;
First image generation means for generating a distance image indicating depth information of the imaged object from the captured image by a focusing method;
Inference means for estimating the position of the reference surface based on the distance image;
Among the captured images, a non-measurement target by an in-focus method from an image that includes at least the reference plane to the top of the measurement target and is focused in a height range that does not include the non-measurement target Second image generation means for generating a measurement image in which no object exists;
A measurement apparatus comprising: a measurement unit that measures the measurement object based on the measurement image.
前記第2画像生成手段は、前記計測画像として、基準面及び計測対象物の奥行き情報を示す距離画像を生成することを特徴とする請求項6に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 6, wherein the second image generation unit generates a distance image indicating depth information of a reference plane and a measurement object as the measurement image. 前記第2画像生成手段は、前記計測画像として、基準面及び計測対象物に焦点の合った全焦点画像を生成することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 6, wherein the second image generation unit generates an omnifocal image focused on a reference plane and a measurement object as the measurement image. 前記計測対象物は、ワイヤボンディングされた圧着ボール部であり、前記非計測対象物はワイヤ部であることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 6, wherein the measurement object is a crimped ball part bonded by wire bonding, and the non-measurement object is a wire part. 前記計測手段は、前記基準面から前記圧着ボール部の最上部までの高さ、前記圧着ボール部の直径、及び前記圧着ボール部の位置を計測することを特徴とする請求項9に記載の計測装置。   10. The measurement according to claim 9, wherein the measuring unit measures a height from the reference surface to an uppermost portion of the press-bonded ball portion, a diameter of the press-bonded ball portion, and a position of the press-bonded ball portion. apparatus.
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