JP3802403B2 - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ等の半導体組立装置の製造工程にはワイヤボンデイング工程がある。この工程により、図１２に示すように、ワーク３の半導体チップ１のパッド（第１ボンド点）１ａとリードフレーム２のリード（第２ボンド点）２ａにワイヤ４が接続される。図１３は前記ワイヤボンデイング工程におけるワイヤボンデイング方法を示し、図１４はワイヤボンデイング装置１０を示す。
【０００３】
図１３において、まず、（ａ）に示すように、キヤピラリ５の下端より延在するワイヤ４に電気トーチ６による火花放電によってボール４ａを作る。その後、電気トーチ６は矢印方向へ移動する。次に（ｂ）に示すように、キヤピラリ５は第１ボンド点１ａの上方に移動する。続いて（ｃ）に示すように、キヤピラリ５が下降し、ワイヤ４の先端のボール４ａを第１ボンド点１ａに接続する。その後、（ｄ）に示すように、キヤピラリ５は上昇する。続いて（ｅ）に示すように、キヤピラリ５は第２ボンド点２ａの上方に移動する。次に（ｆ）に示すように、キヤピラリ５が下降して第２ボンド点２ａにワイヤ４を接続する。その後、キヤピラリ５が一定の位置へ上昇した後、クランパ７が閉じ、キヤピラリ５とクランパ７が共に上昇して（ｇ）に示すようにワイヤ４を切断する。これにより、１本のワイヤ接続が完了する。
【０００４】
かかるワイヤボンデイング方法においては、一般に、まず図１４に示す位置検出用カメラ１１によって半導体チップ１上の少なくとも２つの定点、及びリードフレーム２上の少なくとも２つの定点の正規の位置からのずれを検出して、この検出値に基づいて予め記憶されたボンデイング座標を演算部で修正する。この位置検出用カメラ１１による検出の場合は、位置検出用カメラ１１の光軸１１ａが測定点の真上に位置するようにＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３が駆動される。前記したようにボンデイング座標が修正された後、キャピラリ５がＸＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させられ、図１３で説明したように、キャピラリ５に挿通されたワイヤ４を第１ボンド点１ａと第２ボンド点２ａにワイヤボンデイングする。
【０００５】
この場合、位置検出用カメラ１１の光軸１１ａとキャピラリ５の軸心５ａとは距離Ｗだけオフセットされているので、位置検出用カメラ１１によって定点のずれを検出してボンデイング座標を修正した後、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によってＸＹテーブル１５がオフセット量Ｗだけ移動させられ、キャピラリ５が第１ボンド点１ａの上方に位置させられる。その後、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によるＸＹテーブル１５のＸＹ軸方向の移動と、Ｚ軸モータ１４によるキャピラリアーム１６の上下動（又は揺動）によるキャピラリ５のＺ軸方向の移動により、前記修正されたボンデイング座標にワイヤ４がワイヤボンデイングされる。図１４において、キャピラリアーム１６はボンデイングヘッド１７に揺動自在に設けられ、位置検出用カメラ１１はカメラ保持アーム１８を介してボンデイングヘッド１７に固定されている。なお、Ｘｗはオフセット量ＷのＸ軸成分、Ｙｗはオフセット量ＷのＹ軸成分を示す。
【０００６】
図１３（ａ）に示すボール４ａの大きさ及び図１３（ｇ）に示すキャピラリ５の下端より延在したワイヤ４の長さ（テール長）、形状等は、ボンディングの最適な条件を決める時に重要な情報となる。従来、ボール径やテール長、形状等を検出する方法及び装置として、例えば特開昭６０−２４２６２７号公報が挙げられる。この装置は、キャピラリから延在したテール長又はボールを側方より検出手段で検出し、テール長やボール径を測定している。この方法は、テール長やボール径を直接測定するので、ボンディングの最適な条件を精度良く求めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、テール長やボール径の測定のための専用の検出手段を必要とするので、装置が複雑になると共に、高価になるという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、専用の検出手段を用いず、ワイヤボンディングが一般的に有する検出手段を用いてテール長さやボール径等を測定することができるワイヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、ワイヤが挿通されキャピラリアームを介してボンディングヘッドに上下動可能に設けられ、ワークにボンディングを行なうキャピラリと、このキャピラリにオフセットして前記ボンディングヘッドに設けられ、前記ワークを撮像する位置検出用カメラと、前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光路変換手段を備えたワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法において、前記光路変換手段は、レンズを有し、ボンディングステージの近傍に設けられ、この光路変換手段を通して前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導いて前記像の画像を取得し、この画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも１つをデータ処理手段により処理して求めることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、ワイヤが挿通されキャピラリアームを介してボンディングヘッドに上下動可能に設けられ、ワークにボンディングを行なうキャピラリと、このキャピラリにオフセットして前記ボンディングヘッドに設けられ、前記ワークを撮像する位置検出用カメラと、前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光路変換手段を備えたワイヤボンディング装置において、前記光路変換手段は、レンズを有し、ボンディングステージの近傍に設けられ、この光路変換手段を通して前記位置検出用カメラで取得した前記像の画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも１つを求めるデータ処理手段を含んでなることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の請求項３又は４は、前記請求項１又は２において、前記位置検出用カメラで取り込んだ画像をデータ処理手段により処理し、良否判断を行なった後、不良の場合に警告手段により警告することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の請求項５又は６は、前記請求項１又は２において、前記位置検出用カメラで取り込んだ画像のボール径、テール長、キャピラリ下面からのボール位置等のデータをデータ処理手段により処理し、電気トーチの制御回路又はトランスデューサの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックすることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の請求項７は、前記請求項２において、前記光路変換手段は、前記位置検出用カメラに設けられたレンズとの組み合わせでアフォーカル系を構成するレンズを有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明の請求項８又は９は、前記請求項１又は２において、前記ボール径、キャピラリ下面からのボール位置の測定及びテール長の測定のために、予め前記位置検出用カメラの撮像素子の１画素が測定する物体面でどのくらいの大きさに相当するかのキャリブレーションを行なっておくことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための本発明の請求項１０又は１１は、前記請求項８又は９において、前記キャリブレーションは、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの移動量によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の請求項１２又は１３は、前記請求項８又は９において、前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、前記位置検出用カメラで取得した基準部材の画像上によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するための本発明の請求項１４又は１５は、前記請求項８又は９において、前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの基準部材との差によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１により説明する。なお、図１２乃至図１４と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。位置検出用カメラ１１は、撮像素子（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等）を備えた光電変換式の撮像器であり、この位置検出用カメラ１１の光学系のレンズ２０のピント位置は、ワークレベル面３ａとなっている。図１２乃至図１４に示すリードフレーム２を位置決め載置する図示しないボンディングステージの近傍には、光路変換手段支持板２１が配設されている。光路変換手段支持板２１上には、光路変換手段２２と照明手段３０とが固定されている。
【００１９】
光路変換手段２２のケース２３内には、垂直に配設されたレンズ２４と、水平方向に対して４５°の角度で交差してレンズ２４に対向して配設されたミラー２５とが設けられている。ケース２３には、レンズ２４の右方に窓２３ａが設けられ、ミラー２５の上方に窓２３ｂが設けられている。ミラー２５の中心は、レンズ２０のピント位置に配設されている。レンズ２４のミラー２５の中心からの物体間距離ｄは、位置検出用カメラ１１の光軸１１ａとキャピラリ５の軸心５ａとのＸ軸方向のオフセット量Ｘｗとほぼ等しく設定されている。
【００２０】
まず、図１３（ａ）の工程で形成されたボール４ａの径を測定する場合について説明する。ボール４ａ径の絶対値を知るためには、位置検出用カメラ１１の撮像素子の１画素が合成光学系の物体面でどのくらいの大きさに相当するかを知る必要がある。このためには、予めキャリブレーションを行なう。このキャリブレーションには３つの方法がある。
【００２１】
第１のキャリブレーションによる方法は次のようにして行なう。図１４に示すＸＹテーブル１５を駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１ａをミラー２５の上方に位置させる。これにより、キャピラリ５はレンズ２４の焦点の上方に位置する。次にＺ軸モータ１４を駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ５の下端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これにより、位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図２（ａ）のようになる。ここで、レンズ２４の倍率は１倍であるとする。そこで、ＸＹテーブル１５をαμｍ動かす。動かした場合の画像を図２（ｂ）とする。画像処理にてキャピラリ５の移動量をβ画素とすると、位置検出用カメラ１１もキャピラリ５と共にαμｍ移動しているので、１画素当たりの実際の長さはα／βの１／２、即ちα／２β〔μｍ／画素〕となる。実際のキャリブレーションでは、精度を高めるために、ＸＹテーブル１５を等ピッチで動かして多数のデータを採り、統計的にキャリブレーション値を出す。
【００２２】
そこで、図１３（ａ）の工程で形成されたボール４ａ径を測定する場合には、前記と同様にＸＹテーブル１５を駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１ａをミラー２５の上方に位置させる。続いてＺ軸モータ１４を駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ５の下端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これにより、位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図３（ａ）のようになる。ボール４ａ径が取得画像上でＢ画素であるとすると、データ処理手段により処理され、ボール４ａ径の実際の径ＡはＡ＝Ｂ・α／２β〔μｍ〕となる。このボール４ａ径の大きさの絶対値は、ボンディングの最適な条件を決める時の重要な情報になる。またボンディング毎にボール４ａ径を測定することにより、不良ボールの検知ができる。不良ボールの場合は、警告を警告灯、警告アラーム等作業者に知らせることができる。またボール４ａ径の大きさを測定して、ボール４ａを形成するための電気トーチ６の制御回路又はトランスデューサの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックして制御することにより、常に一定の最適な大きさのボール４ａを形成することができる。
【００２３】
図３（ｂ）は、キャピラリ５の下面からボール４ａ位置までの距離Ｐを測定する場合を示す。通常は図３（ｂ）のような状態からワイヤ４を引き、図３（ａ）のような状態にしてボンディングを行なう。図３（ｂ）の状態の距離Ｐを測定し、この距離が所定の長さになっていることを確認し、所定の長さになっていない場合は、ワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックを行い、所定の長さにしてボンディングを行なえば、常に安定した精度の良いボンディングを行なうことができる。
【００２４】
図３（ｃ１）及び（ｃ２）は、図１３（ｇ）の工程で形成されたキャピラリ５の下端より延在したワイヤ４の画像を示す。ボール４ａ径は、キャピラリ５の下端より延在したワイヤ４の長さ（テール長Ｌ）に依存する。ボンディング直前にボール４ａを形成する操作を行なう場合は、テール長Ｌを測定することにより、前述のボール４ａを測定した場合と同様の効果を得ることができる。即ち、取得した画像上でテール長ＬがＣ画素であると、テール長ＬはＬ＝Ｃ・α／２β〔μｍ〕となる。また画像によってワイヤ４の形状、例えば先端が曲がったりして不適性になっている場合なども判別できる。テール長Ｌの測定は、垂直な長さＬ１、テールに沿った長さＬ２、Ｌ３などを測定できる。
【００２５】
図３（ｄ１）及び（ｄ２）はキャピラリ５の検査を行なう場合の画像を示している。図３（ｄ１）のようにキャピラリ５が破損５ｂしていること、また図３（ｄ２）のようにキャピラリ５に異物５ｃが付着していることが判れば、キャピラリ５を交換する必要があるという警告、又はキャピラリ５を清掃する必要があるという警告を警告灯、警告アラーム等作業者に知らせることができる。
【００２６】
図３（ｅ）は、キャピラリ５に超音波を印加した場合の画像を示している。超音波を印加する前は点線で示すような輪郭のキャピラリ５が撮像される。超音波を印加するとキャピラリ５が振動して実線で示すような輪郭のキャピラリ５が撮像される。そこで、キャピラリ５の幅がどれだけ増えたかを計測することによって、キャピラリ５の振幅を知ることができる。この値は超音波駆動源の制御にフィードバックして、常に最適な状態に保つことができる。
【００２７】
次に第２のキャリブレーションによる方法を説明する。図４はレンズ２４のピント位置に基準部材３５を設けたものである。この場合に取得される画像は図５のようになる。基準部材３５の幅は既知であり、この幅が幾つの画素になるかを予め調べておく。ボール４ａ径を測定する場合は、測定するボール４ａ径の画素数により実際のボール４ａ径が判る。このように基準部材３５を設けると、前述のようにキャピラリ５をＸＹテーブル１５で動かす方法によってキャリブレーションを行なわなくても、ボール径やテール長等の大きさの絶対値を知ることができる。
【００２８】
次に第３のキャリブレーションによる方法を説明する。図４のように基準部材３５を設けた場合の他の例である。前記と同様に図１４に示すＸＹテーブル１５を駆動して位置検出用カメラ１１の光軸１１ａをミラー２５の上方に位置させる。続いてＺ軸モータ１４を駆動させてキャピラリ５を下降させ、キャピラリ５の下端部分をレンズ２４の前方に位置させる。これにより、位置検出用カメラ１１で撮像した画像は図６（ａ）のようになる。ＸＹテーブル１５をαμｍ動かす。動かした場合の画像を図６（ｂ）とする。画像面において、キャピラリ５と基準部材３５と画素が、図６（ａ）の場合にａ画素であったものが図６（ｂ）の場合にｂ画素になったとすると、１画素当たりの実際の長さはα／（ｂ−ａ）〔μｍ／画素〕となる。これにより、ボール径やテール長等の大きさの絶対値を知ることができる。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態を図７により説明する。前記実施の形態は、ボール４ａ、ワイヤ４（テール長Ｌ）、キャピラリ５等の対象物を１方向からのみ観察するようになっている。本実施の形態は、対象物をＸＹ軸の２方向から観察できるようにしたものである。本実施の形態の光路変換手段２２のケース２３内には、前記実施の形態に示すレンズ２４、ミラー２５の他に、１個のハーフミラー２６と、２個のミラー２７、２８が配設されている。ハーフミラー２６はレンズ２４の右方側に、ミラー２７はハーフミラー２６の上方側に、ミラー２８はハーフミラー２６の右方にそれぞれ配設されている。ミラー２７の反射面とハーフミラー２６の反射面とは互いに平行であり、いずれもＸ軸方向に対して−４５°の角度で交差している。ミラー２８の反射面はＸ軸方向に対して４５°の角度で交差している。ミラー２７、２８に対向して対象物を挟む形で照明手段３０、３１がそれぞれ配設されている。
【００３０】
そこで、ボール４ａ径を測定する場合には、前記実施の形態と同様に、ミラー２５の上方に図１に示す位置検出用カメラ１１を移動させ、キャピラリ５を下降させてミラー２７、２８の前方に移動させる。そこで、照明手段３１を消灯し、照明手段３０を点灯した状態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＸ軸方向の像は、照明手段３０からの光に対する影としてミラー２７、ハーフミラー２６を反射してレンズ２４を通ってミラー２５で反射し、図１のレンズ２０より位置検出用カメラ１１で図３（ａ）に示すＸ軸方向の画像が得られる。これにより、前記実施の形態と同様の方法によりＸ軸方向のボール４ａ径が測定される。照明手段３０を消灯し、照明手段３１を点灯した状態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＹ軸方向の像は、照明手段３１からの光に対する影としてミラー２８で反射され、ハーフミラー２６、レンズ２４を通ってミラー２５で反射し、図１のレンズ２０より位置検出用カメラ１１で図３（ａ）に示すＹ軸方向の画像が得られる。これにより、前記実施の形態と同様の方法によりＹ軸方向のボール４ａ径が測定される。
【００３１】
同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の図３（ｂ）に示すキャピラリ５の下面からボール４ａの距離Ｐ、図３（ｃ１）、（ｃ２）に示すテール長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、ワイヤ４の曲がり状態、図３（ｄ１）、（ｄ２）に示すキャピラリ５の破損５ｂ、異物５ｃの付着等を調べることもできることは言うまでもない。
【００３２】
本発明の第３の実施の形態を図８により説明する。本実施の形態の光路変換手段２２のケース２３内には、ミラー２５のみが設けられている。キャピラリ５をミラー２５の前方に位置させた時、レンズ２０のピントをキャピラリ５に合わせるように、レンズ２０を図示しない駆動手段によって上下動させる。このように構成しても前記各実施の形態と同様の効果が得られる。なお、レンズ２０及び位置検出用カメラ１１全体を上下動させるのではなく、レンズ２０のみをレンズ筒の内部で移動させても良い。図には１個のレンズ２０を図示したが、通常は複数のレンズで構成されており、その中の特定のレンズを移動させることにより、レンズ筒は動かさずにピント調整を行なうこともできる。
【００３３】
なお、前記各実施の形態において、ミラー２５、２７、２８に代えてプリズムを用いてもよい。
【００３４】
本発明の第４の実施の形態を図９により説明する。光路変換手段４０のケース４１内には、レンズ２０のワークレベル面２０ａに水平方向に対して４５°の角度で交差して配設されたミラー４２と、このミラー４２の上方側で水平方向に対して−４５°の角度で交差して配設されたミラー４３と、このミラー４３の左側に配設されたレンズ４４と、このレンズ４４の左側で水平方向に対して４５°の角度で交差して配設されたミラー４５とが設けられている。ケース４１には、ミラー４２の右側に窓４１ａが設けられ、ミラー４５の上方側に窓４１ｂが設けられている。またミラー４２に対向して平行な照明光を照射する照明手段５０が配設されている。
【００３５】
そこで、前記各実施の形態と同様に、図１４に示すＸＹテーブル１５を駆動してミラー４５の上方に位置検出用カメラ１１を移動させ、キャピラリ５を下降させてミラー４２の前方に移動させる。キャピラリ５の下端部分の像は、ミラー４２、４３を反射してレンズ４４を通ってミラー４５で反射し、レンズ２０より位置検出用カメラ１１で図３に示す画像が撮像される。即ち、図３（ａ）、（ｂ）に示すボール４ａ、図３（ｃ１）、（ｃ２）に示すワイヤ４、図３（ｄ１）、（ｄ２）に示すキャピラリ５の画像が得られる。これにより、前記各実施の形態と同様に、図３（ａ）に示すボール４ａ径の大きさの測定、図３（ｂ）に示すキャピラリ５の下面からボール４ａの距離Ｐの測定、図３（ｃ１）、（ｃ２）に示すテール長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の測定、ワイヤ４の曲がり状態の検知、図３（ｄ１）、（ｄ２）に示すキャピラリ５の破損５ｂ、異物５ｃの付着等が検知できる。
【００３６】
本実施の形態は、レンズ２０とレンズ４４の組み合わせでアフォーカル系を構成していることを特徴としている。レンズ２０の合成焦点距離をｆ１、レンズ４４の合成焦点距離をｆ２とすると、レンズ２０の前側主平面とレンズ４４の後側主平面の距離をｆ１＋ｆ２にすれば良い。また倍率はｆ１／ｆ２で表されるので、適切な倍率が得られるようにｆ２の値を選べば良い。このようにアフォーカル系であるので、キャピラリ５の水平方向の位置によらず、良好な画像が得られる。
【００３７】
本発明の第５の実施の形態を図１０により説明する。本実施の形態は、図９の第４の実施の形態を図７に示す第２の実施の形態の場合と同様に、対象物（キャピラリ５の下端近傍）をＸＹ軸の２方向から観察できるようにしたものである。本実施の形態は、図９の第４の実施の形態における光路変換手段４０にハーフミラー４６、ミラー４７、４８及び照明手段５１を設けたものである。ハーフミラー４６は前記実施の形態のミラー４２の右側に配設され、このハーフミラー４６に対向して照明手段５０が配設されている。ミラー４７はハーフミラー４６に対して図中下側に、ミラー４８はミラー４７に対して右側にそれぞれ配設され、ミラー４８に対向して照明手段５１が配設されている。ミラー４７の反射面とハーフミラー４６の反射面とは互いに平行とし、いずれもＸ軸方向に対し４５°の角度で交差している。ミラー４８の反射面は、Ｘ軸方向に対し−４５°の角度で交差している。
【００３８】
そこで、図７の実施の形態の場合と同様に、照明手段５１を消灯し、照明手段５０を点灯した状態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＸ軸方向の像は、照明手段５０からの光に対する影として、ハーフミラー４６を通過してミラー４２、４３で反射し、レンズ４４を通ってミラー４５で反射し、図９に示すレンズ２０より位置検出用カメラ１１でＸ軸方向の図３に示す画像が撮像される。照明手段５０を消灯し、照明手段５１を点灯した状態とすると、キャピラリ５及びボール４ａのＹ軸方向の像は、照明手段５１からの光に対する影として、ミラー４８、４７よりハーフミラー４６の反射面で反射し、続いてミラー４２、４３で反射し、レンズ４４を通ってミラー４５で反射し、レンズ２０より位置検出用カメラ１１でＹ軸方向の図３に示す画像が撮像される。
【００３９】
図７に示す光路変換手段２２の場合には、照明手段３０による対象物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ２４までの光路と、照明手段３１による対象物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ２４までの光路の長さを等しくする必要があった。等しくしないと、両方のピントが合わなくなる。この点、本実施の形態は、アフォーカル系となっているので、図１０に示すように、照明手段５０による対象物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ４４までの光路と、照明手段５１による対象物（キャピラリ５の下端近傍）からレンズ４４までの光路のパスを等しくする必要はない。
【００４０】
本発明の第６の実施の形態を図１１により説明する。本実施の形態は前記第５の実施の形態のミラー４２を無くし、ミラー４３に代えて４５°偏角プリズム５５を用い、対象物（キャピラリ５の下端近傍）を斜めに見るようにしたものである。即ち、本実施の形態はアフォーカル系であるので、対象物を斜めから見ても対象物の輪郭の画像は劣化しない。また斜め上方から観察できるので、光路変換手段４０を図１４に示すＸＹテーブル１５に搭載することができる。これにより、光路変換手段４０をワーク３付近に設置する必要がなくなる。
【００４１】
なお、図９、図１０、図１１の前記各実施の形態において、ミラー４２、４３、４５、４７、４８に代えてプリズムを用いてもよい。また図１１の実施の形態において、４５°偏角プリズム５５に代えてミラーを用いてもよく、また角度は４５°に限定されるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、キャピラリ下端近傍の像を位置検出用カメラに導いて前記像の画像を取得し、この画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも１つを求めるので、テール長やボール径の測定のための専用の検出手段を必要としなく、装置が簡素化され、高価になることもない。また前記測定値をフィードバックして常に最適なボンディングを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボンディング装置の第１の実施の形態を示す一部断面要部正面図である。
【図２】図１のように基準部材を設けなくてキャリブレーションを行なう場合の画像面を示す説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はボールを示す画像図、（ｃ１）及び（ｃ２）はキャピラリより延在したワイヤの画像図、（ｄ１）及び（ｄ２）はキャピラリの破損を示す画像図、（ｅ）は超音波印加時のキャピラリの画像図である。
【図４】図１のボンディング装置の第１の実施の形態に基準部材を設けた場合を示す一部断面要部正面図である。
【図５】図４のように基準部材を設けてキャリブレーションを行なう場合の１例の画像を示す説明図である。
【図６】図４のように基準部材を設けてキャリブレーションを行なう場合の他の例の画像を示す説明図である。
【図７】本発明のボンディング装置の第２の実施の形態を示す平面説明である。
【図８】本発明のボンディング装置の第３の実施の形態を示す一部断面要部正面図である。
【図９】本発明のボンディング装置の第４の実施の形態を示す一部断面要部正面図である。
【図１０】本発明のボンディング装置の第５の実施の形態を示す一部断面要部正面図である。
【図１１】本発明のボンディング装置の第６の実施の形態を示す一部断面要部正面図である。
【図１２】ワイヤボンディングされたワークの平面図である。
【図１３】最も一般的なワイヤボンディング方法を示す工程図である。
【図１４】ワイヤボンディング装置の斜視図である。
【符号の説明】
４ ワイヤ
４ａ ボール
５ キャピラリ
５ｂ 破損
１１ 位置検出用カメラ
２０ レンズ
２２ 光路変換手段
２４ レンズ
２５、２６、２７、２８ ミラー
３０、３１ 照明手段
３５ 基準部材
４０ 光路変換手段
４４ レンズ
４２、４３、４５、４７、４８ ミラー
４６ ハーフミラー
５０、５１ 照明手段
５５ ４５°偏角プリズム

Claims (15)

  1. ワイヤが挿通されキャピラリアームを介してボンディングヘッドに上下動可能に設けられ、ワークにボンディングを行なうキャピラリと、このキャピラリにオフセットして前記ボンディングヘッドに設けられ、前記ワークを撮像する位置検出用カメラと、前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光路変換手段を備えたワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法において、前記光路変換手段は、レンズを有し、ボンディングステージの近傍に設けられ、この光路変換手段を通して前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導いて前記像の画像を取得し、この画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも１つをデータ処理手段により処理して求めることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. ワイヤが挿通されキャピラリアームを介してボンディングヘッドに上下動可能に設けられ、ワークにボンディングを行なうキャピラリと、このキャピラリにオフセットして前記ボンディングヘッドに設けられ、前記ワークを撮像する位置検出用カメラと、前記キャピラリ下端近傍の像を前記位置検出用カメラに導く光路変換手段を備えたワイヤボンディング装置において、前記光路変換手段は、レンズを有し、ボンディングステージの近傍に設けられ、この光路変換手段を通して前記位置検出用カメラで取得した前記像の画像を処理し、キャピラリの下端に延在したワイヤに形成されたボール径の測定、キャピラリの下端に延在したテール長の測定、キャピラリ下面からのボール位置の測定、テールの曲がりの検知、キャピラリの外観検査、キャピラリに超音波振動を与えた時の振幅等の少なくとも１つを求めるデータ処理手段を含んでなることを特徴とするワイヤボンディング装置。
  3. 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像をデータ処理手段により処理し、良否判断を行なった後、不良の場合に警告手段により警告することを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  4. 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像をデータ処理手段により処理し、良否判断を行なった後、不良の場合に警告手段により警告することを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディング装置。
  5. 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像のボール径、テール長、キャピラリ下面からのボール位置等のデータをデータ処理手段により処理し、電気トーチの制御回路又はトランスデューサの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックすることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  6. 前記位置検出用カメラで取り込んだ画像のボール径、テール長、キャピラリ下面からのボール位置等のデータをデータ処理手段により処理し、電気トーチの制御回路又はトランスデューサの制御回路若しくはワイヤ引上げ機能制御回路にフィードバックすることを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディング装置。
  7. 前記光路変換手段は、前記位置検出用カメラに設けられたレンズとの組み合わせでアフォーカル系を構成するレンズを有することを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディング装置。
  8. 前記ボール径、キャピラリ下面からのボール位置の測定及びテール長の測定のために、予め前記位置検出用カメラの撮像素子の１画素が測定する物体面でどのくらいの大きさに相当するかのキャリブレーションを行なっておくことを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  9. 前記ボール径、キャピラリ下面からのボール位置の測定及びテール長の測定のために、予め前記位置検出用カメラの撮像素子の１画素が測定する物体面でどのくらいの大きさに相当するかのキャリブレーションを行なっておくことを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディング装置。
  10. 前記キャリブレーションは、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの移動量によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項８記載のワイヤボンディング方法。
  11. 前記キャリブレーションは、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの移動量によって、１画素当 たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項９記載のワイヤボンディング装置。
  12. 前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、前記位置検出用カメラで取得した基準部材の画像上によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項８記載のワイヤボンディング方法。
  13. 前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、前記位置検出用カメラで取得した基準部材の画像上によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項９記載のワイヤボンディング装置。
  14. 前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの基準部材との差によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項８記載のワイヤボンディング方法。
  15. 前記キャリブレーションは、キャピラリと同時に前記位置検出用カメラで取得する基準部材を設け、キャピラリを移動させた時の移動量と、前記位置検出用カメラで取得した画像上の前記キャピラリの基準部材との差によって、１画素当たりの実際の長さを算出して処理することを特徴とする請求項９記載のワイヤボンディング装置。
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