JP3385949B2 - ワイヤボンディングにおけるセカンドボンディング点の検査方法 - Google Patents

ワイヤボンディングにおけるセカンドボンディング点の検査方法

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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セカンドボンディン
グ点の検査方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】チップと、この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搭載した後、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基
板の上方へ移動させた後に、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下降させ、ワイヤを基板に
ボンディングする（以下、「２ｎｄ（セカンド）ボンデ
ィング」という）。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の樹脂封止が行われる。 【０００３】この樹脂封止に先立って、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。セ
カンドボンディング点について行われる検査では、キャ
ピラリツールによってワイヤの先端部が平面視して三日
月型につぶされた部分、いわゆるクレセントの大きさや
位置が検出の対象となる。これらを検出することによ
り、ボンディングが正常に行われたか否かを検査でき
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来、クレセントを検
査する方法として、カメラにより撮像されたセカンドボ
ンディング点の画像上でクレセント部分の境界を検出し
てクレセントの形状を認識した後に、クレセントの長さ
や幅などクレセントを代表するサイズやクレセントの位
置を演算していた。そしてこれらの演算結果を判定基準
データと比較することにより合否判定を行っていた。 【０００５】しかしながら、全ての場合についてクレセ
ントの幅や長さなどを検出して厳密な判定を行うことは
必ずしも必要でなく、単にクレセントが大まかに確認さ
れることを以て合格としてよい場合も多い。このため、
このような場合には従来の検査方法は過剰品質となると
ともに、複雑なステップによる長時間の検査を要し結果
として検査作業の効率が低いという問題点があった。ま
た、境界を検出してクレセントの形状を認識する方法で
は、クレセントの輪郭の情報が画像上で欠落していると
誤判定を起こしやすいという問題点もあった。 【０００６】そこで本発明は、検査時間を短縮して効率
よく確実にクレセントの有無を判定することができるワ
イヤボンディングにおけるセカンドボンディング点の検
査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
ングにおけるセカンドボンディング点の検査方法は、基
板のパッドのボンディング点をカメラにより撮像し、撮
像結果を画像データとして画像記憶部に記憶させる工程
と、標準的なクレセントの形状を近似するものとして予
め設定された閉図形を検査対象のボンディング点のワイ
ヤ延出角度に応じて回転させる工程と、回転させた閉図
形でボンディング点の画像内をサーチしながらクレセン
トの画像と前記閉図形のマッチング比率を計算する工程
と、このマッチング比率をしきい値と比較することによ
りクレセントの有無を判定する工程とを含む。 【０００８】本発明によれば、標準的なクレセントの形
状を近似する閉図形を予め設定し、クレセント画像とこ
の閉図形のマッチング比率を求めてしきい値と比較する
ことにより、検査時間を短縮して効率よく確実にクレセ
ントの有無を判定することができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】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セカンドボンディング点の検査
装置の構成を示すブロック図、図２は同ワイヤボンディ
ングを行う基板の平面図、図３は同セカンドボンディン
グ点の拡大側面図、図４、図５は同セカンドボンディン
グ点の拡大画像図、図６は同ワイヤボンディングにおけ
るセカンドボンディング点の検査方法を示すフローチャ
ート、図７、図８は同セカンドボンディング点の拡大画
像図である。 【００１０】まず図１を参照してワイヤボンディングに
おけるセカンドボンディング点の検査装置の構成を説明
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
てボンディングされている。ステージ１の上方にはＸテ
ーブル９およびＹテーブル１０より成る可動テーブル１
１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や基板２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は撮像時にチップ４や基板２を照明する。 【００１１】カメラ８にはＡ／Ｄ変換部１２が接続され
ている。Ａ／Ｄ変換部１２は撮像データを画像データに
Ａ／Ｄ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。ボンディング座標記憶部１４は、
ボンディング点、すなわちチップ４のパッド５や基板２
のパッド３の座標値を記憶する。処理演算部１５はボン
ディング点の画像データに基づきクレセント有無の判定
のために必要な演算を行う。検査結果記憶部１６は各ワ
イヤについての判定結果を記憶する。ＸＹテーブル制御
部１７は可動テーブル１１の動作を制御する。 【００１２】標準パターン記憶部１８は、標準的なクレ
セントの形状を近似する図形のデータを記憶する。回転
パターン記憶部１９は、前記図形を各ワイヤの延出角度
に応じて回転させた回転図形を記憶する。しきい値記憶
部２０はクレセント有無を判定するためのマッチング比
率のしきい値を記憶する。プログラム記憶部２１は、検
査動作を各部に行わせるシーケンスプログラムを記憶す
る。表示部２２はカメラ８によって撮像された画像を表
示する。 【００１３】次に図２を参照して検査の対象となるワイ
ヤボンディング点について説明する。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はワイヤ６で接続されている。
パッド５のボンディング点はファーストボンディング点
であり、基板２のパッド３のボンディング点はセカンド
ボンディング点３０である。ワイヤ６がパッド５から延
出する角度αは、セカンドボンディング点３０によって
それぞれ異なっている。 【００１４】次に図３を参照してセカンドボンディング
点３０について説明する。基板２のパッド３の上面にワ
イヤ６がボンディングされている。３１ａ，３１ｂ，３
１ｃはワイヤ６をボンディングするキャピラリツールの
下端部の動きを動作の順に従って示したものである。ま
ず３１ａはキャピラリツールの下端部がワイヤ６をパッ
ド３に押し付け始めたタイミングでの位置を示してい
る。 【００１５】この後キャピラリツールはワイヤ６をパッ
ド３に押し付けながら更に下降するとともにボンディン
グ点へ向って横移動し、３１ｂの位置を経て最終的に３
１ｃの位置に至り、パッド３の上面を下方に押し付けて
凹型形状の圧痕３２を形成する。このとき、キャピラリ
ツールが３１ａから３１ｂの位置に移動する過程におい
て、ワイヤ６はキャピラリツールの下端部によって押し
つぶされ、斜面状部６ｂが形成される。 【００１６】このワイヤボンディングにおけるセカンド
ボンディング点の検査装置は上記のような構成より成
り、以下セカンドボンディング点の検査方法について説
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１
１を駆動してカメラ８を検査対象であるセカンドボンデ
ィング点３０の上方に移動させ、照明部７を点灯してカ
メラ８によりセカンドボンディング点３０を撮像する。
撮像されたデータはＡ／Ｄ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。この画像
データは処理演算部１５に読み込まれ、画像データを画
像処理演算して検査が行われる。 【００１７】ここで、カメラ８により撮像して得られる
画像について説明する。図３において下向きの矢印ｅは
照明光の入射方向を、上向きの矢印ｆは反射光の反射方
向を示している。パッド３の上面に入射する光は上向き
に反射し、ワイヤ６やワイヤ６の斜面状部６ｂに入射す
る光は斜め方向に反射するため、カメラ８によって上方
から撮像された画像上ではパッド３と、ワイヤ６、斜面
状部６ｂは輝度が異る。したがって画像データを２値化
処理することにより、図４に示すようにパッド３面を明
像とし、ワイヤ６と図３に示す斜面状部６ｂを三日月形
状となる部分、いわゆるクレセント６ｃを暗像とする画
像を得ることができる。 【００１８】このようにして得られた画像に基づき、ク
レセント６ｃの有無を判定する方法について説明する。
まずこの判定において用いられるクレセント６ｃの標準
パターンについて図５を参照して説明する。図５（ａ）
に示す三角形４０は延出角度α＝０度のワイヤのクレセ
ント６ｃの標準パターンであり、検査対象のワイヤ６を
ボンディングすることにより生じるクレセント６ｃの標
準的な形状を近似する閉図形として予め設定されるもの
である。 【００１９】この標準パターンは経験データに基づき、
当該検査に求められる精度段階に応じて設定されるもの
である。すなわち、本実施の形態ではクレセント６ｃの
形状を近似する閉図形として三角形を用いているが、こ
れ以外のもの、例えば円弧や放物線などの曲線の一部を
適切に組み合わせたものを用いてクレセントの輪郭線の
近似精度を向上させれば、更に精度の良い判定を行うこ
とができる。しかしクレセントの有無を大まかに判定す
ることを目的とする検査では、単純な三角形の標準パタ
ーンを用いても満足な近似精度を得ることができる。 【００２０】また、標準パターンには、標準パターンの
代表点Ｐが設定されており、この代表点Ｐの位置座標で
クレセント６ｃの位置が表される。本実施の形態では、
標準パターンとしての三角形４０の重心点を以て代表点
としている。この標準パターンの形状や代表点Ｐのデー
タは標準パターン記憶部１８に記憶される。 【００２１】この標準パターンをセカンドボンディング
点の画像上でクレセント部の画像とマッチングさせるこ
とにより、画像上での輪郭追跡など時間を要する複雑な
処理を必要とせずにクレセント６ｃの存在および近似位
置を検出することができる。マッチングに際しては、図
５（ｂ）に示すように、三角形４０の画像を検査対象の
ボンディング点のワイヤ延出角度αに応じて回転パター
ンを演算し、ボンディング点の画像上でのクレセント６
ｃの方向にほぼ合致した三角形４０（回転パターン）を
得ることができる。この回転パターンは回転パターン記
憶部１９に記憶される。 【００２２】以下、クレセントの有無の判定方法につい
て図６のフローに従って説明する。まず、検査を行おう
とするワイヤのファーストボンディング点、セカンドボ
ンディング点の座標データからこのワイヤの延出角度α
を求め、三角形４０をこの延出角度αに応じて回転させ
て前述の図５に示すように検査対象のボンディング点の
ワイヤ６の延出方向に合わせる（ＳＴ１）。これによ
り、三角形４０は画像上のクレセント６ｃの方向と概略
一致する。 【００２３】次に、図７に示すように、三角形４０を予
め設定されたサーチ範囲内でＸ方向およびＹ方向に所定
ピッチｐで移動させ、三角形４０内に占める暗像の比
率、すなわち三角形４０とクレセント６ｃの画像とのマ
ッチング比率を求める（ＳＴ２）。そして、これらのマ
ッチング比率の最大値Ｍを求めるとともに、この最大値
Ｍを与える三角形の位置（代表点Ｐとしての重心の座標
値）を記憶させる（ＳＴ３）。 【００２４】次に、この最大値Ｍを予め設定されたしき
い値Ｔｈと比較し、（ＳＴ４）、しきい値Ｔｈ以下であ
ればクレセント無し（ＳＴ５）、しきい値Ｔｈより大き
ければクレセント有り（ＳＴ６）の判定がなされる。次
に、予め品種や検査目的などの条件によって指定された
設定に従い、精密計測を行うか否かの判断がなされる
（ＳＴ７）。セカンドボンディング点について、クレセ
ント６ｃの大まかな有無の判定のみを目的とする検査で
精密計測を必要としない場合には、このＳＴ６の判定結
果が検査結果として出力される。 【００２５】セカンドボンディング点について、更に精
密な計測を必要とする場合には、引き続き以下の検査が
行われる。まずＳＴ３にて求められたマッチング比率の
最大値を与える三角形４０の代表点Ｐの位置をクレセン
ト６ｃの位置として出力する（ＳＴ８）。そして、図８
に示すようにこの代表点Ｐを基準としてクレセント６ｃ
の形状計測、例えばクレセント幅Ｂやクレセント長さＬ
を求めるための画像処理が輪郭追跡などの方法により行
われる（ＳＴ９）。図８に示す例では、クレセント６ｃ
の始点Ｐｉおよび終点Ｐｔを求め、左右２つの始点Ｐｉ
間の距離をクレセント幅Ｂとして、またクレセント始点
Ｐｉおよびクレセント終点Ｐｔのそれぞれの中点間の距
離をクレセント長さＬとして求めている。そして求めら
れたクレセント幅Ｂやクレセント長さＬをそれぞれの判
定基準データと対比することにより、最終的な検査結果
が出力される（ＳＴ１０）。 【００２６】このように、クレセント６ｃの形状を表す
閉図形を予め必要とされる検査精度に応じて設定し、こ
の閉図形を撮像された画像とマッチングさせることによ
り、検査の処理時間を大幅に短縮して検査効率を向上さ
せることができる。また、画像上の不明瞭部分やノイズ
などがある場合にも、それらの不確定部分を閉図形が補
うので、必要とされる精度範囲内で確実に検査結果を得
ることができる。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、標準的なクレセントの
形状を近似する閉図形を予め標準パターンとして設定
し、クレセント画像とこの閉図形のマッチング比率を求
めてしきい値と比較するようにしたので、クレセントの
有無を大まかに判定することを目的とした検査の場合
に、判定に要する処理時間を大幅に短縮することがで
き、また画像上の不明瞭部分などがある場合にも閉図形
によって補うことができ、したがって効率良くしかも確
実にクレセントの有無を検査することができる。
【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
おけるセカンドボンディング点の検査装置の構成を示す
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を
行う基板の平面図 【図３】本発明の一実施の形態のセカンドボンディング
点の拡大側面図 【図４】本発明の一実施の形態のセカンドボンディング
点の拡大画像図 【図５】本発明の一実施の形態のセカンドボンディング
点の拡大画像図 【図６】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングに
おけるセカンドボンディング点の検査方法を示すフロー
チャート 【図７】本発明の一実施の形態のセカンドボンディング
点の拡大画像図 【図８】本発明の一実施の形態のセカンドボンディング
点の拡大画像図 【符号の説明】 ２ 基板 ３ パッド ４ チップ ５ パッド ６ ワイヤ ６ｃ クレセント ８ カメラ １１ 可動テーブル １３ 画像記憶部 １５ 処理演算部 １８ 標準パターン記憶部 ２０ しきい値記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 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】基板のパッドのボンディング点をカメラに
    より撮像し、撮像結果を画像データとして画像記憶部に
    記憶させる工程と、標準的なクレセントの形状を近似す
    るものとして予め設定された閉図形を検査対象のボンデ
    ィング点のワイヤ延出角度に応じて回転させる工程と、
    回転させた閉図形でボンディング点の画像内をサーチし
    ながらクレセントの画像と前記閉図形のマッチング比率
    を計算する工程と、このマッチング比率をしきい値と比
    較することによりクレセントの有無を判定する工程とを
    含むことを特徴とするワイヤボンディングにおけるセカ
    ンドボンディング点の検査方法。
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