JP3385916B2 - ワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、チップと基板を接
続するワイヤボンディングにおけるワイヤの検出方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】チップと、チップが搭載されたリードフ
レームやプリント基板などの基板をワイヤで接続するワ
イヤボンディングは、次のようにして行われる。まず、
キャピラリツールの下端部から下方へ導出されたワイヤ
の下端部とトーチとの間で電気的にスパークを発生さ
せ、ワイヤの下端部にボールを形成した後、キャピラリ
ツールを下降させてボールを基板に搭載されたチップの
上面にボンディングする。次いで、キャピラリツールを
一旦上方に移動させた後に、キャピラリツールの下端部
を所定の軌跡を描かせながら基板のパッドに向かって下
降させワイヤを基板にボンディングする。そしてワイヤ
ボンディング後には、チップやワイヤを保護するため、
樹脂封止が行われる。 【０００３】樹脂封止が行われる前に、ワイヤボンディ
ングの状態を確認するための検査が行われ、正常なワイ
ヤボンディングが行われているか否かが検査される。こ
の検査を行うための基本的な要素としてワイヤの検出が
ある。すなわち、このワイヤの検出では、検査対象のワ
イヤが存在するか否か、およびワイヤの位置のばらつき
が許容される範囲内に収まっているか等が検出項目とな
る。このワイヤの位置のばらつきが大きい場合には、ワ
イヤ相互の短絡やボンディング部の剥離などの不良の発
生原因になるため、このワイヤボンディング後の検査で
はこれらの項目を高い信頼性で確実に検出できる方法が
求められる。 【０００４】従来は、上記の検査は専ら検査員の目視に
より行われている実情にある。しかしながら、検査員の
目視による方法では、多大な検査時間と労力を要すると
ともに、検査員の技量の個人差のため信頼性の高い検査
を行うことが困難であった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】そこで、従来よりワイ
ヤボンディング後の検査を自動化する試みが様々なされ
てきたが、ワイヤの検査を画像認識による方法で自動化
する上では、次のような課題があるため、信頼性の高い
自動検査方法はまだ確立されていない実情にある。すな
わち、第１には、１つのチップは多数本（一般には数１
０本以上、場合によっては数１００本）のワイヤがボン
ディングされているが、このように多数のワイヤが密集
してボンディングされている中で特定のワイヤを検出し
なければならないことである。第２には、それぞれのワ
イヤが平面視して微妙に異なる傾斜を有していることで
ある。第３には、ワイヤは高さが異なるチップと基板の
パッドを接続するものであるため、ボンディング後のワ
イヤの形状は立体的であり、カメラにより撮像した場合
には焦点が合わない部分が発生し、画面上でのワイヤの
太さが一定しないことである。 【０００６】そこで本発明は、上記問題点を解消でき、
ワイヤボンディング後のワイヤの位置を正確に検出する
ことができるワイヤボンディングにおけるワイヤの検出
方法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】本発明のワイヤボンディ
ングにおけるワイヤの検出方法は、基板上に搭載された
チップのパッドと基板のパッドを接続するワイヤをカメ
ラで撮像し、この撮像結果を画像データとして画像記憶
部に記憶させ、ワイヤの画像を示す画面上に検出しよう
とするワイヤの投射平面上での傾斜角度に合わせてワイ
ヤの長手方向に沿う長尺のチェックエリアを設定し、チ
ェックエリアをワイヤを横断する方向に移動させながら
チェックエリア内のワイヤの画像の輝度データを求め、
この輝度データに基づいてワイヤの位置を検出するよう
にした。 【０００８】 【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、画面
上に検出しようとするワイヤの投射平面上での傾斜角度
に合わせてワイヤの長手方向に沿う長尺のチェックエリ
アを設定し、チェックエリアをワイヤを横断する方向に
移動させて求めたチェックエリア内のワイヤの画像の輝
度データに基づいてワイヤの位置を検出するので、チェ
ックエリア内の背景画像部分を小さくでき、したがって
画像上のノイズを減少させることができ、またワイヤの
画像に焦点があっていない部分があってもワイヤの位置
を正確に検出することができる。 【０００９】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボン
ディングにおけるワイヤの検出装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は同ワイヤボンディングが行われる基板の平
面図、図３、図４は同ワイヤの部分拡大画像図である。
まず、図１を参照してワイヤボンディングにおけるワイ
ヤの検出装置の構成を説明する。図１において、ステー
ジ１上には基板２が載置されている。基板２上にはチッ
プ４が搭載されている。基板２のパッド３とチップ４の
パッド５はワイヤ６によって接続されている。ステージ
１の上方にはＸテーブル９及びＹテーブル１０より成る
可動テーブル１１が配設されている。可動テーブル１１
にはカメラ８が装着されている。カメラ８は可動テーブ
ル１１によりＸ方向やＹ方向に水平移動し、チップ４と
基板２を接続するワイヤ６を撮像する。カメラ８の下方
には照明部７が装着されている。照明部７は撮像時にワ
イヤ６を上方より照明する。 【００１０】カメラ８にはＡＤ変換部１２が接続されて
いる。ＡＤ変換部１２はカメラ８に取り込まれた撮像デ
ータを画像データにＡＤ変換する。画像記憶部１３はＡ
Ｄ変換された画像データを記憶する。検査処理部１４は
画像データに基づき、ワイヤ６の位置やワイヤ相互の距
離を検出する。記憶部１５は、ボンディング座標デー
タ、ワイヤサイズなどワイヤボンディング時に使用した
データ及び検出されたデータや判定値などを記憶する。
表示部１６は検査画面を表示するモニタである。 【００１１】次に、図２を参照してワイヤボンディング
後の状態について説明する。図２において、基板２上に
は、チップ４が搭載されている。チップ４の上面には縁
部に沿って多数のパッド５が形成されている。また、基
板２上にはチップ４のそれぞれのパッド５に対応した位
置にパッド３が形成されている。チップ４のパッド５と
基板２のパッド３を接続するようにワイヤ６がボンディ
ングされている。チップ４のパッド５と基板２のパッド
３は同一平面上にはなく高度差があり、ボンディングさ
れた後のワイヤ６は立体的な形状となっている（図１参
照）。 【００１２】図２に示すように、ワイヤ６は平面視した
状態ではそれぞれ異なる傾斜角度θ（θ１、θ２、θ
３、・・・）を有する直線であり、全体として放射状に
配列されている。２０はカメラ８にて一度に撮像する視
野を示しており、この視野２０上でワイヤ６の検出が行
われる。なお、図２ではワイヤ６はチップ４の各辺につ
いてそれぞれ４本、合計１６本のワイヤがボンディング
されているが、実際には、上述したように１つのチップ
には一般に数１０本以上、場合によっては数１００本が
ボンディングされる。 【００１３】このワイヤボンディングにおけるワイヤの
検出装置は上記のような構成より成り、次にワイヤの検
出方法について各図を参照して説明する。まず、図１に
示すようにチップ４が搭載された基板２がステージ１上
に載置される。次に可動テーブル１１を駆動してカメラ
８を検出対象であるワイヤ６の上方に移動させる。次い
で照明部７を点灯してカメラ８によりワイヤ６を撮像す
る。撮像されたデータはＡＤ変換部１２を経て画像記憶
部１３に送られ、画像データとして記憶される。 【００１４】次に、この画像データは検査処理部１４に
読み込まれる。次に、検査処理部１４にて行われるワイ
ヤ６の検出処理について図３、図４を参照して説明す
る。なお、図３、図４では、多数本のワイヤ６やチェッ
クエリア２１を区別するために、符号６、２１に添字
ａ、ｂ、ｃを付して６ａ、６ｂ、６ｃ、２１ａ、２１
ｂ、２１ｃで示している。図３、図４において、視野２
０は図２にて示す視野２０に対応している。この視野２
０上では、ワイヤ６は光沢のある金属であることから、
高輝度の明像で観察される。また、ワイヤ６の背景であ
る基板２は暗緑色であって低輝度の暗像で観察される。 【００１５】この視野２０上に現れるワイヤ６は、記憶
部１５に記憶されたボンディングデータにより予め特定
されている。すなわち、ワイヤ６が視野２０上で存在す
ると予測されるＸＹ座標位置や傾斜角度θ、ワイヤ６の
画面上での幅Ｗなどは記憶部１５に記憶され既知となっ
ている。ここでは、図３に示すワイヤ６ｂが検出対象と
して特定されている場合を例にとって説明する。 【００１６】まず、特定されたワイヤ６ｂを検出するた
めのチェックエリア２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）が
ボンディング座標データや傾斜角度θなどの既知データ
に基づき設定される。このチェックエリアの形状は、幅
方向寸法Ｂ・長手方向寸法Ｌの長尺の平行四辺形であ
り、検出しようとするワイヤ６ｂの長手方向に沿って、
ワイヤ６ｂの傾斜角度θに対応した傾斜角度を有するも
のとなっている。幅方向寸法Ｂは検出対象のワイヤの幅
Ｗにほぼ等しく、ワイヤの幅Ｗよりわずかに大きく設定
される。また、チェックエリア２１の位置を表す代表点
Ｒとして、平行四辺形の２つの対角線の交点を用いてい
る（チェックエリア２１ａ参照）。 【００１７】チェックエリア２１は、まず検出対象のワ
イヤ６ｂのボンディング座標データ上の位置を表す点
（以下、「座標データ点」という）Ｐ１に、チェックエ
リア２１の代表点Ｒが一致するように設定される。図３
に示す２１ｂはこのようにして設定されたチェックエリ
アを示す。 【００１８】次に、チェックエリア２１によりワイヤ６
を検出する方法について説明する。本実施の形態では、
ワイヤ６は明像で、背景画像は暗像で現れるため、チェ
ックエリア２１とワイヤ６の位置の一致の度合いが大き
いほどチェックエリア２１内の各画素の輝度の総計値Ｖ
は大きくなる。例えば図３に示すチェックエリア２１ｂ
はワイヤ６ｂを全く捉えていないため、輝度の総計値Ｖ
はきわめて小さい。また、チェックエリア２１ｃではワ
イヤ６ｂがチェックエリアの大部分を占めているため輝
度の総計値Ｖはきわめて大きくなる。 【００１９】したがって、チェックエリア２１内の各画
素の輝度の総計値Ｖを算出し、最大の総計値Ｖを与える
チェックエリア２１の代表点の位置を以てワイヤ６の位
置とすることができる。すなわち、輝度データとして輝
度の総計値Ｖを用い、この総計値Ｖに基づいてワイヤ６
の位置を検出することができる。なお、この場合の輝度
データとしては、適切なしきい値を設定して２値化され
たものを各画素について加え合わせて用いてもよく、ま
た各画素の輝度をそのまま表す多値データを各画素ごと
に加え合わせて用いてもよい。 【００２０】次に、前記の最大の総計値Ｖを与える位置
を求めるために行われるサーチ動作について説明する。
サーチ動作は、チェックエリア２１を座標データ点Ｐ１
を起点としてワイヤ６ｂを横断する方向（図３に示す矢
印ａ参照）に小刻みに往復移動させながら、総計値Ｖの
演算を繰り返し行い、演算結果を比較するものである。
チェックエリア２１ａは、チェックエリア２１を図の右
方へ移動させた状態を、チェックエリア２１ｃは図の左
方へ移動させた状態を示している。 【００２１】サーチ動作は、図３に示すように、最初は
小さい移動幅Ｄ１でサーチエリア２１を左右両方向に移
動させ、次いで移動幅をＤ２、Ｄ３へ徐々に大きくして
行われる。これにより、サーチ動作開始時にチェックエ
リア２１内にワイヤ６が捉えられていない場合でも、サ
ーチ動作を継続することにより、チェックエリア２１内
にワイヤ６が捉えられはじめ、捉えられるワイヤ６の画
像の割合が増大するにしたがって、輝度の総計値Ｖが増
大する。そして最大の総計値Ｖを与えるチェックエリア
２１の位置が特定されたならば、この位置におけるチェ
ックエリア２１の代表点Ｒを以て検出対象のワイヤ６ｂ
の位置とする。 【００２２】ところで、通常は検出対象のワイヤ６は座
標データ点の位置とは一致せず、座標データ点のどちら
かの方向にずれているのが普通である。しかしワイヤ６
が座標データ点からずれている方向は一般には特定され
ていないため、座標データ点のどちら側のワイヤ６が本
来の検出対象のワイヤ６であるかを特定することはでき
ない。このため、本実施の形態では、座標データ点によ
り近接したワイヤ６、言い換えればサーチ動作において
最初に検出されたワイヤ６を検出対象のワイヤ６とみな
している。図３に示す例では、ワイヤ６ｂはワイヤ６ａ
よりも座標データ点Ｐ１に近接しており、サーチ動作の
結果ワイヤ６ｂの方が先にチェックエリア２１に捉えら
れるため、ワイヤ６ｂが検出対象のワイヤ６であると見
なされる。 【００２３】このように、図３のワイヤ６の検出処理で
は、最初にチェックエリア２１に捉えられたワイヤ６ｂ
が検出する対象のワイヤ６であり、最大の総計値Ｖを与
えるチェックエリア２１ｃの代表点Ｒがワイヤ６ｂの位
置Ｐ２として求められる。 【００２４】次に、図４に示すように、同様の方法によ
りワイヤ６ｃの位置を検出する。まずワイヤ６ｃの座標
データ点Ｐ３にチェックエリア２１ｅが設定される。次
いでワイヤ６ｃを検出するため、チェックエリア２１を
矢印ｂの方向に小刻みに往復移動させて前述と同様のサ
ーチ動作を行う。２１ｄはチェックエリアを図の右方へ
移動させた状態を、２１ｆは左方へ移動させた状態を示
している。サーチ動作の結果、ワイヤ６ｃが最初にチェ
ックエリア２１に捉えられて検出対象のワイヤとして特
定され、最大の総計値Ｖを与えるチェックエリア２１ｆ
の代表点Ｒが、ワイヤ６ｃの位置Ｐ４として求められ
る。 【００２５】次に、各ワイヤ６の位置に基づいて、相隣
るワイヤ６相互の距離を演算する。図４では、ワイヤ６
ｂとワイヤ６ｃとの距離として、それぞれのワイヤ６の
位置Ｐ２およびＰ３の距離を演算することにより、ワイ
ヤ６相互の距離Ｌが得られる。 【００２６】ワイヤ６を画像認識により検出するために
設定するチェックエリア２１の形状を、前述のようにワ
イヤ６の長さ方向に沿う長尺のものとすることにより、
以下の効果を得ることができる。まずワイヤ６の幅Ｗよ
り幾分大きい幅Ｂを有するチェックエリア２１を、ボン
ディング座標データ上のワイヤ６の傾斜角度θに応じて
傾斜させて設定するため、ワイヤ６とチェックエリア２
１の位置が一致した状態での、チェックエリア２１内の
面積に占めるワイヤ６の画像の面積の割合はきわめて大
きくなり、したがってチェックエリア２１内の背景画像
の割合は小さく、画像上のノイズを大幅に減少させるこ
とができる。 【００２７】また、立体形状をしたワイヤ６を平面的に
撮像するため、得られたワイヤ６の画像には焦点が合わ
ずに輪郭がぼやけた部分が存在し、画面上でのワイヤ幅
Ｗは一定とはならない。すなわち焦点が合わない部分は
画面上では焦点が正常に合った部分と比べて太く表れる
という問題がある。この場合においてもチェックエリア
２１の幅Ｂをワイヤ６の幅Ｗにほぼ等しいものとし、前
記と同様にチェックエリア２１をワイヤ６の傾斜角度θ
に応じて傾斜させることにより、以下に説明する方法で
ワイヤ６の位置を正確に検出することができる。 【００２８】焦点が合わずに画面上で太く現れた部分
は、ワイヤ６の画面上での幅はチェックエリア２１より
大きいため、サーチ動作においてはある幅を持ってワイ
ヤ６を検出することになる。すなわち、輝度の総計値Ｖ
が次第に増加して最大となった位置（検出始め位置）か
ら総計値Ｖが減少し始める位置（検出終わり位置）まで
は、チェックエリア２１はワイヤ６の画像の中に完全に
含まれるため総計値Ｖは最大値のまま一定となる。そこ
で、検出始め位置と検出終わり位置の中点を以てワイヤ
６の位置とすることにより、ワイヤ６の輪郭が画像上で
ぼやけていてもワイヤ６の位置を正確に検出することが
できる。 【００２９】このように、画面上でのワイヤの位置の検
出を高い信頼性を以て行うことができ、ワイヤボンディ
ング後の検査において、従来の目視による検査方法と比
較して検査の効率と信頼性を大幅に向上させることがで
きる。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、画面上に検出しようと
するワイヤの投射平面上での傾斜に合わせてワイヤの長
手方向に沿う長尺のチェックエリアを設定するので、画
像上のノイズを大幅に減少させ、またワイヤの画像の焦
点が合わないことによる影響を減少させることができる
ので、画面上でのワイヤの位置の検出を高い信頼性を以
て行うことができる。したがって、ワイヤボンディング
後の検査において、従来の目視による検査方法と比較し
て検査の効率と信頼性を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングに
おけるワイヤの検出装置の構成を示すブロック図 【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングが
行われる基板の平面図 【図３】本発明の一実施の形態のワイヤの部分拡大画像
図 【図４】本発明の一実施の形態のワイヤの部分拡大画像
図 【符号の説明】 ２ 基板 ３ パッド ４ チップ ５ パッド ６ ワイヤ ６ａ ボール ７ 照明部 ８ カメラ １１ 可動テーブル １３ 画像記憶部 １４ 検査処理部 １５ 記憶部 １６ 表示部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−61133（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−114426（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−74722（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−171129（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260440（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 G06T 1/00 - 9/40 H01L 21/60 - 21/607 H01L 21/66

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】基板上に搭載されたチップのパッドと基板
   のパッドを接続するワイヤをカメラで撮像し、この撮像
   結果を画像データとして画像記憶部に記憶させ、ワイヤ
   の画像を示す画面上に検出しようとするワイヤの投射平
   面上での傾斜角度に合わせてワイヤの長手方向に沿う長
   尺のチェックエリアを設定し、チェックエリアをワイヤ
   を横断する方向に移動させながらチェックエリア内のワ
   イヤの画像の輝度データを求め、この輝度データに基づ
   いてワイヤの位置を検出することを特徴とするワイヤボ
   ンディングにおけるワイヤの検出方法。