JP3215871B2 - ワイヤーボンディング外観検査装置 - Google Patents

ワイヤーボンディング外観検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路チップと該集
積回路チップが搭載されているリードフレームとをワイ
ヤーボンディングで接続した被検査物の外観を検査する
ワイヤーボンディング外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、集積回路チップ（ベアチップ）
と該集積回路チップが搭載されているリードフレームと
を細い導体ワイヤーで接続するワイヤーボンディング工
程は、ワイヤーボンダーで実行されるが、後工程で樹脂
モールド等の処理を施す前に、ワイヤーボンディング工
程の良否を検査する必要がある。従来は、ワイヤーボン
ディング工程の外観検査は、検査員の目視により実施さ
れていたが、本出願人によりワイヤーボンディング工程
の外観検査の自動化が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、外観検査の
自動化に際し、集積回路チップ及びリードフレームのワ
イヤーボンディング部分を撮像するためにテレビカメラ
を利用することが考慮されるが、そのテレビカメラで正
確な画像を取り込むためにはワイヤーボンディング部分
の照明に工夫を要する。例えば、テレビカメラの光軸と
照明光とが非平行である場合、集積回路チップとリード
フレームとを接続した導体ワイヤーの影、当該ワイヤー
接合端部のボンディングボールの影等が生じ、この影の
影響で正確なワイヤー及びボンディングボールの位置、
形状並びに大きさを認識できなくなる問題が出てくる。
【０００４】また、集積回路チップとリードフレームと
を接続した導体ワイヤーのボンディングボールやループ
高さ（リードフレーム面に垂直方向の高さ）の測定は、
図８のように、照明器６を集積回路チップ２の搭載され
たリードフレーム３の側方に配置するとともに、リード
フレーム３の反対側にテレビカメラ４を配置し、照明器
６による透過照明で撮像することで導体ワイヤー５のボ
ンディングボール高さやループ高さを認識できる。
【０００５】しかし、被検査物が、図９のように、リー
ドフレーム３上に複数個の集積回路チップ２が搭載され
ているものであるときには、図８の照明及びカメラ配置
では矢印Ｐ，Ｑのいずれか一方の向きでの測定しかでき
ない。実際には、リードフレーム３の長手方向に沿った
方向での導体ワイヤー５のボンディングボール高さやル
ープ高さの検査も必要とされるため、図８の従来構成で
は対応できない。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑み、反射鏡の配置
を工夫することにより、導体ワイヤー接合端部のボンデ
ィングボールの位置、形状並びに大きさ、あるいは導体
ワイヤーのループ高さやボンディングボール高さを正確
に認識できるワイヤーボンディング外観検査装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１の発明のワイヤーボンディン
グ外観検査装置は、集積回路チップと該集積回路チップ
が搭載されているリードフレームとをワイヤーボンディ
ングで接続した被検査物の外観を検査する構成におい
て、前記集積回路チップを囲む反射器が前記リードフレ
ーム上に配設され、該反射器は正四角錐状の凹面を成す
ように４個の反射平面鏡を反射面が傾斜状態で対向する
ように４個組み合わせたものであり、 前記リードフレー
ムに垂直な回転中心を有するステージに照明手段及びテ
レビカメラが取り付けられており、前記反射器における
対をなす反射平面鏡のうちの一方の反射平面鏡に照明手
段を対向配置させ、かつ他方の反射平面鏡にテレビカメ
ラを対向配置させ、前記ステージを９０度毎に回転させ
ることで前記４個の反射平面鏡でそれぞれ反射された画
像を順次取り込むことを特徴としている。
【０００８】また、本発明に係る請求項２の発明のワイ
ヤーボンディング外観検査装置は、 請求項１において、
各反射平面鏡の反射面は前記リードフレーム上面に対し
て４５度よりも僅かに大きな角度をなしていることを特
徴としている。
【０００９】
【作用】本発明のワイヤーボンディング外観検査装置で
は、反射鏡の配置を工夫することで、テレビカメラの光
軸に略平行に入射する反射光又は透過光を用いて被検査
物を撮像でき、導体ワイヤー接合端部のボンディングボ
ールの位置、形状並びに大きさ、あるいは導体ワイヤー
のループ高さやボンディングボール高さを正確に認識で
きる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係るワイヤーボンディング外
観検査装置の実施例を図面に従って説明する。
【００１１】図１は本発明の基本となる参考例を示す。
この図において、被検査物は、リードフレーム３上に集
積回路チップ（ベアチップ）２を載置固定し、図３のよ
うに細い導体ワイヤー５を用いたワイヤーボンディング
により集積回路チップ２上のボンディングパッド１１と
リードフレーム３の電極１２とを接続したものである。
テレビカメラ４は、被検査物、すなわち集積回路チップ
２及びリードフレーム３の上方に対向配置され、該テレ
ビカメラ４と被検査物間に部分反射平面鏡（ハーフミラ
ー）１３が配設されている。該部分反射平面鏡１３の側
方には照明器１が配設されている。ここで、テレビカメ
ラ４の光軸Ｒはリードフレーム３の置かれた面に垂直で
あり、部分反射平面鏡１３はリードフレーム上面に対し
て約４５度をなしている。テレビカメラ４の出力である
ビデオ信号は、画像処理装置１４に入力されるようにな
っている。なお、照明器１、テレビカメラ４及び部分反
射平面鏡１３の３者は、例えば、相互の位置関係を一定
に保持した状態で、水平面内のＸ方向及び水平面内でＸ
方向に直交するＹ方向及び水平面に垂直なＺ方向に移動
する支持手段にて支えられている。
【００１２】この参考例の構成において、照明器１から
照射された光は、部分反射平面鏡１３で下方に反射され
てテレビカメラ４の光軸Ｒと同軸方向（下方）に進んで
被検査物、すなわち集積回路チップ２及びその周辺のリ
ードフレーム３を照らす。ここで、部分反射平面鏡１３
は光を完全に反射してしまわないで一部を透過させる性
質をもっているため、テレビカメラ４では同軸落射照明
で照らされた集積回路チップ２及びその周辺を正確に撮
像することができる。画像処理装置１４では、テレビカ
メラ４のビデオ信号を２値化又は多値化処理すること
で、図３の（Ａ）に示される如き、導体ワイヤー５のボ
ンディングパッド１１に対する接合端部のボンディング
ボール２０の縦寸法ａ及び横寸法ｂを測定することがで
きる。同様に、図３の(Ｂ)に示された、導体ワイヤー５
のリードフレーム電極１２に対する接合端部のスティッ
チ（stich)２１の幅寸法ｃ及び要部長さ寸法ｄを測定す
ることができる。また、これらの寸法ａ乃至ｄの測定と
ともに各ボンディングボール２０及びスティッチ２１の
位置も計測する。
【００１３】図４は本発明の第１実施例を示す。この図
において、被検査物は、参考例の場合と同様にリードフ
レーム３上に集積回路チップ２を搭載し、図３のように
細い導体ワイヤー５を用いたワイヤーボンディングによ
り集積回路チップ２上のボンディングパッド１１とリー
ドフレーム側電極１２とを接続したものであり、導体ワ
イヤー５のボンディングパッド１１に対する接合端部の
ボンディングボール２０の高さ及び導体ワイヤー５のル
ープ高さ（いずれもチップ上面基準）を測定するために
集積回路チップ２を取り囲む如く反射器３０が配置され
る。図５の如く、反射器３０は正四角錐状の凹面を成す
ように４個の平面鏡（完全反射平面鏡）３１を反射面が
傾斜状態で対向するように４個組み合わせ一体化したも
のであり、各平面鏡３１の反射面はリードフレーム上面
に対して４５度よりも僅かに大きな角度をなしている。
照明器４１及びテレビカメラ４は下方に向けて、すなわ
ち被検査物である集積回路チップ２及びリードフレーム
３に対向するように回転ステージ３２に取り付けられて
いる。測定時において、照明器４１は集積回路チップ２
を挟んで対向する一対の平面鏡３１の一方のものの真上
に位置し、テレビカメラ４は他方のものの真上に位置す
る。前記ステージ３２はＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在で、
リードフレーム３に垂直な回転中心Ｓを持つものであ
る。したがって、ステージ３２が９０度毎回転すること
で、テレビカメラ４は、４個の平面鏡３１でそれぞれ反
射された画像を順次取り込むことができる。なお、反射
器３０は上下手段により支えられており、測定時以外で
は上昇位置となって被検査物の搬送の妨げとならないよ
うになっている。
【００１４】この第１実施例の構成において、照明器４
１から下方に照射された光は、一方の平面鏡３１でリー
ドフレーム３に沿った横方向に反射されて集積回路チッ
プ２を通過する透過光となり、該透過光はさらに他方の
平面鏡３１で反射されてテレビカメラ４の光軸Ｒと同軸
方向（上方）に進行する。この結果、テレビカメラ４で
は横方向の透過光で照射された集積回路チップ２及びそ
の周辺を正確に撮像することができる。その際、各平面
鏡３１の反射面は、リードフレーム上面に対して４５度
よりも僅かに大きな角度をなしているから、集積回路チ
ップ２の下部を通過する光も発生でき、集積回路チップ
２の下部の画像も良好に取り込むことができる。画像処
理装置１４では、テレビカメラ４のビデオ信号を２値化
又は多値化処理することで、図６に示す集積回路チップ
２の上面を基準としたボンディングボール２０の高さ寸
法ｅ及び導体ワイヤー５のループ高さ寸法ｆを測定する
ことができる。このような測定を、ステージ３２を９０
度毎回転して集積回路チップ２の４つの側面について順
次実行する。
【００１５】図７は本発明の第２実施例であって、前記
参考例及び第１実施例を組み合わせた構成を示す。この
場合、ステージ３２に取り付けられた照明器４１及びテ
レビカメラ４と、被検査物である集積回路チップ２及び
リードフレーム３との間に部分反射平面鏡１３が配設さ
れ、該部分反射平面鏡１３の側方に照明器１が配設され
ている。その他の構成は、前述の第１実施例と同様であ
る。
【００１６】この第２実施例の構成において、集積回路
チップ２の上方からみた図２のボンディングボール２０
やスティッチ２１の位置や大きさの測定時には照明器１
をオン、照明器４１はオフとし、かつテレビカメラ４を
集積回路チップ２の真上に配置して図１の参考例と同様
の計測動作を実行する。また、集積回路チップ２の側面
からみた図６のボンディングボール２０の高さや導体ワ
イヤー５のループ高さの測定時には、照明器１をオフ、
照明器４１をオンとし、かつ照明器４１及びテレビカメ
ラ４を図７に図示の位置として図４の第１実施例と同様
の計測動作を実行すればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤー
ボンディング外観検査装置によれば、反射鏡の配置を工
夫することにより、導体ワイヤー接合端部のボンディン
グボールの位置、形状並びに大きさ、あるいは導体ワイ
ヤーのループ高さやボンディングボール高さを正確に認
識できる。この結果、ワイヤーボンディング工程終了後
の検査の自動化を図ることができ、外観検査人員の省力
化を図り得る。さらに、検査結果をワイヤーボンディン
グ工程を実行するワイヤーボンダーにフィードバックす
ることにより、製品の品質向上を図ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイヤーボンディング外観検査装
置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】被検査物としての集積回路チップ及びその周辺
を示す拡大平面図である。
【図３】集積回路チップの上方からみたボンディングボ
ール及びスティッチの形状を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図５】第２実施例で用いる反射器の平面図である。
【図６】集積回路チップの側方からみたボンディングボ
ール及び導体ワイヤーの高さを示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図８】従来のワイヤーボンディングの外観検査の構成
例を示す構成図である。
【図９】被検査物の１例としてのリードフレーム及びこ
れに搭載された集積回路チップを示す平面図である。
【符号の説明】
１，６，４１ 照明器 ２ 集積回路チップ ３ リードフレーム ４ テレビカメラ ５ 導体ワイヤー １１ ボンディングパッド １２ 電極 １３ 部分反射平面鏡 １４ 画像処理装置 ２０ ボンディングボール ３０ 反射器 ３１ 平面鏡 ３２ ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 13/08 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４０５Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 G06T 7/00 H01L 21/60 - 21/607 H01L 21/64 - 21/66 H05K 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路チップと該集積回路チップが搭
    載されているリードフレームとをワイヤーボンディング
    で接続した被検査物の外観を検査するワイヤーボンディ
    ング外観検査装置において、前記集積回路チップを囲む反射器が前記リードフレーム
    上に配設され、該反射器は正四角錐状の凹面を成すよう
    に４個の反射平面鏡を反射面が傾斜状態で対向するよう
    に４個組み合わせたものであり、 前記リードフレームに垂直な回転中心を有するステージ
    に照明手段及びテレビカメラが取り付けられており、前
    記反射器における対をなす反射平面鏡のうちの一方の反
    射平面鏡に照明手段を対向配置させ、かつ他方の反射平
    面鏡にテレビカメラを対向配置させ、前記ステージを９
    ０度毎に回転させることで前記４個の反射平面鏡でそれ
    ぞれ反射された画像を順次取り込むことを 特徴とするワ
    イヤーボンディング外観検査装置。
  2. 【請求項２】 各反射平面鏡の反射面は前記リードフレ
    ーム上面に対して４５度よりも僅かに大きな角度をなし
    ている請求項１記載のワイヤーボンディング外観検査装
    置。
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