JP3813345B2 - ワイヤボンディング方法 - 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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（ＩＣ）や、大規模集積回路（ＬＳＩ）を製造する場合には図４に示すように、半導体部品としての半導体ペレットＳを取り付けたリードフレームＬＦをボンディングステージ（ステージとも呼ぶ）としてのテーブルＴ上に位置決めした後、ワイヤＷを保持するボンディング工具（図示せず）をフレームとしてのリードフレームＬＦ及び半導体ペレットＳに対して相対的に変位させることにより、ワイヤＷをリードフレームＬＦに設けたリードポスト（以下、リードともいう）ＬＰと半導体ペレットＳのパッド（電極）ＳＰにそれぞれ導いてボンディングを行う。このテーブルＴ上に位置決めしたリードフレームＬＦ及び半導体ペレットＳの実際のボンディング点は、一般にあらかじめＸＹテーブル（図示せず）上の座標として定められた正規のボンディング点よりずれている。
【０００３】
このボンディング点の位置のずれ量を検出して補正する方法として、リードポストＬＰの２定点をあらかじめ定めておき、この２定点の実際の位置を検出してあらかじめ定めた２定点とのずれ量を検出することによりリードポストＬＰ上の実際のボンディング位置を算出する。
【０００４】
前記リードポストＬＰの２定点のずれ量を検出して補正する場合には、各リードポストＬＰの相対的な位置のばらつきは考慮せず、あらかじめ定めた位置に前記２定点により求めたずれ量を加算して各リードポストＬＰの位置を検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワイヤボンディング方法では、前記撮像手段があらかじめ定めたリードポストＬＰの位置に移動して検出しようとする場合、検出しようとするリードポストＬＰと隣のリードポストＬＰとが相対的にずれているような場合であっても検出位置がリードポストＬＰの幅内であれば任意の位置を基準位置として設定する。そして、基準位置におけるリードポストＬＰと隣接するリードポストとの相対的位置関係をあらかじめ記憶しておくことにより基準位置におけるリードポストＬＰから連続的に隣り合うリードポストＬＰの位置を検出する。
【０００６】
しかして、近年、半導体の小型化、高集積化に伴いリードポストＬＰの本数が増加し、各リードポストＬＰの間隔が狭くなるとともに各リードポストＬＰの幅も小さくなる傾向にある。このようなリードポストＬＰの位置の検出は、カメラ等の撮像手段から得られた画像をデジタル化して画像処理により行う。この画像処理による検出はリードポストＬＰの幅が大きいときは検出しやすいが各リードポストＬＰの幅が細くなると、前記撮像手段により得られる各リードポストＬＰの画像の検出エリアも小さくなるため各リードポストＬＰの位置を検出しにくくなるおそれがある。
【０００７】
その結果、前記撮像手段が検出しようとするリードポストＬＰと隣のリードポストＬＰとの間、すなわちリードポストＬＰ間を検出したような場合、撮像手段から得られた画像の画像処理により基準となるリードポストＬＰの基準位置を正確に求めることができないおそれがある。すなわち、最初の基準となるリードポストＬＰの基準位置を隣接するリードポストＬＰ上の位置が正規の位置であるものと誤検出する可能性がある。
【０００８】
従って、この隣接するリードポストＬＰを基準位置として設定すると、このリードポストＬＰと隣り合うリードポスト、更にこのリードポストＬＰと隣り合うリードポストＬＰ．．．．というように順次１つ前の位置情報から次々にリードポストＬＰの位置を求めていくため、最初のリードポストＬＰの位置を誤って検出してしまうと誤った位置情報のもとにボンディング接続を行うことになりボンディング不良となる。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、多ピン化された幅の狭いリードを有するフレームの各リードの位置を確実に検出することが可能なワイヤボンディング方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体部品を載置したフレームをステージ上に配置し、ワイヤを保持する工具を前記フレーム及び半導体部品に対して相対的に変位させることにより前記ワイヤを前記フレームに設けたリードと前記半導体部品上の電極にそれぞれ導いてボンディングするワイヤボンディング方法において、撮像手段により撮像された画像を画像処理演算回路に入力し、前記フレーム上の予め定めた定点と新たに撮像手段により得られた位置とを比較して正規の位置とのずれ量を前記画像処理演算回路により検出して前記フレームの相対的な位置補正を行い、前記フレームの釣りピンが入力された画像から検出エリアを前記画像処理演算回路内に生成し、この検出エリア内で前記フレームの釣りピンの基準点を検出し、検出した前記基準点を基に前記検出エリア内に含まれる前記基準点に隣接する最初のリードの位置を検出して各リードのずれ量の補正を行うものである。
【００１１】
また、本発明は、前記最初のリード位置を基に順次隣接するリード位置を検出するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明によるワイヤボンディング方法について説明する。
【００１５】
図１は、本発明によるワイヤボンディング方法を用いたワイヤボンディング装置の回路構成を示す図、図２及び図３は、本発明によるワイヤボンディング方法の検出方法を説明する説明図である。
【００１６】
図１に示すように、ワイヤボンディング装置は、タイミング回路１と、撮像手段としてのカメラ２と、増幅器３と、Ａ／Ｄ変換回路４と、表示手段としてのモニタ５と、画像処理演算回路６と、ＸＹテーブル駆動回路７とからなっている。
【００１７】
タイミング回路１は、所定の基準信号を発生する発振回路１ａと水平及び垂直同期信号を発生する同期信号発生回路１ｂとで構成され、同期信号発生回路１ｂは前記発振回路１ａの基準信号と同期した同期信号を撮像手段としてのカメラ２に入力する。カメラ２は２次元方向に移動可能な図示せぬＸＹテーブルに搭載されてボンディングステージ（ステージとも呼ぶ）９上のフレームとしてのリードフレーム１５及び／又は半導体部品としての半導体ペレット１６を撮像する。
【００１８】
前記カメラ２で撮像した画像情報は、増幅器３により増幅されＡ／Ｄ変換回路４によりアナログ信号からデジタル信号に変換する。このＡ／Ｄ変換回路４は、例えば図４に示すように、リードポストＬＰの部分を明色化してデジタル値としては高いレベルの値又は二値化処理時は「１」として読みとり、それ以外の部分は暗色化してデジタル値としては低いレベルの値又は二値化処理時は「０」として処理する構成となっている。
【００１９】
前記Ａ／Ｄ変換回路４は、デジタル化した画像情報を直接表示手段としてのモニタ５に入力すると共に画像処理演算回路６にも入力する。画像処理演算回路６は、記憶手段としてのメモリや中央演算処理装置としてのＣＰＵなどを内蔵しており、カメラ２が撮像して新たに得られた画像情報とあらかじめ設定した画像情報とをパターンマッチングなどの手段による比較判定処理や、カメラ１の制御をタイミング回路１からの同期信号に同期させた制御等を行う。
【００２０】
次に、本発明によるワイヤボンディング方法について以下に説明する。
【００２１】
図１に示すように、半導体部品としての半導体ペレット１６を載置したフレームとしてのリードフレーム１５がワイヤボンディングを行うボンディングステージ９上に図示せぬ搬送手段により自動的に搬送されて位置決めされると、ＸＹテーブル駆動回路７は、２次元方向に移動可能なＸＹテーブル（図示せず）を駆動してカメラ２を条件設定等を行うセルフティーチ時等に画像処理演算回路６内のメモリにあらかじめ定めた正規の位置に移動する。
【００２２】
そして、リードフレーム１５上のあらかじめ定めた２定点の位置を検出する。このあらかじめ定めた２定点、すなわち正規の位置と新たにカメラ２により得られた位置とを比較して正規の位置とのずれ量を画像処理演算回路６により検出してリードフレーム１５の相対的な位置補正を行う。この２定点による補正は、リードフレーム１５の相対的なずれ量を検出して全体の位置補正は行う。しかし、この２定点による補正では、各リード毎のボンディング点のずれ量の補正は行われない。
【００２３】
次に、撮像手段としてのカメラ2等を用いてリードフレーム１５の各リード毎の補正を行う。この補正をリードロケートによる補正と呼ぶ。
【００２４】
図２に示すように、このリードロケートは、リード１５xa乃至１５xe，１５ya乃至１５yeの各リード毎の幅はデジタル処理されて画像情報として得られているので、通常各リードの中点を検出するようになっている。従って、図２に示すように、リードロケートは例えば、Ｏxa，Ｏxb（Ｏya，Ｏyb）の位置を検出する。
【００２５】
しかして、このリードロケートによる検出、すなわちボンディング点の位置検出は、最初の基準となるあらかじめ定めた正規のリードの位置がリード１５xa（若しくはリード１５ya）であるとすると、カメラ２が移動して検出した実際の位置が例えば、Ｏxa1（若しくはＯya1）であるとすると、画像処理演算回路６は第２のリードである１５xb（若しくは１５yb）を最初の基準となるあらかじめ定めた正規のリード１５xa（若しくは１５ya）であるものと判断するおそれがある。
【００２６】
しかして、１５xbが最初の基準点であるものと誤検出すると、リードロケートは次のリード１５xc，１５xd，１５xeを順次１つずつずれて検出してしまう。また、１５ybを最初の基準点であるものと誤検出した場合も同様である。
【００２７】
このようなリードロケートによる検出において、誤った位置を正規のボンディング点であるものと判定した場合には、そのままボンディングするとボンディング不良となってしまう。
【００２８】
そこで、本発明によるワイヤボンディング方法においては、リードの幅及びリード間の幅が狭く画像としても取り込みにくい場合であっても最初の基準点となるボンディング位置を確実に取り込みかつ検出することができるものである。
【００２９】
すなわち、リードフレーム１５は、図２に示すように、半導体ペレット１６が載置されるアイランド１５L上に載置されており、このアイランド１５Lは支持部としての釣りピン（タイバー）１５pに支持されている。この釣りピン１５pと各リード１５xa乃至１５xe，１５ya乃至１５yeとの間は開口部１８が形成されている。従って、通常この釣りピン１５pは各角部４カ所に形成されている。この釣りピン１５pは、各リード１５xa乃至１５xe，１５ya乃至１５yeと比較しても変形しにくく、太さや長さも各リードとは異なるため容易に識別することができる。しかも、カメラ２の倍率を上げて検出エリアが狭くなった場合でも確実にリード１５xa乃至１５xe，１５ya乃至１５yeと区別して判別することができる。
【００３０】
そこで、このワイヤボンディング方法では、釣りピン１５pの任意の位置を最初の基準点としてセルフティーチ時等に設定して画像処理演算回路６内のメモリに記憶させておく。そして、リードロケートの検出時に、カメラ２はまず最初にこの釣りピン１５pのあらかじめ定めた正規の位置１５pxを検出する。
【００３１】
この最初の基準点となる釣りピン１５pxと隣接するリードポスト１５xa若しくは１５yaとの対応、すなわち、隣接するリードポスト１５xa若しくは１５yaが前記釣りピン１５pxから何ワイヤー目にあたるかという情報をあらかじめマイクロコンピュータ等からなる画像処理演算回路６内のメモリに設定し記憶する。
【００３２】
そして、最初の基準点となる１５pxからリード１５xa乃至１５xe（若しくは１５ya乃至１５ye）の位置を検出する方法を図３を参照して説明する。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、まず最初の基準となる釣りピン１５pをカメラ２により撮像してあらかじめ画像処理演算回路６内に記憶した最初の基準点１５pxを検出する。この釣りピン１５pは、長さや太さがリード１５xa乃至１５xe（若しくは１５ya乃至１５ye）とは異なっており、画像処理により容易に判別することができる。しかも、この釣りピン１５pは比較的丈夫で変形しにくいため誤検出されにくく、リード１５xa乃至１５xe（若しくは１５ya乃至１５ye）を検出するのに好適である。
【００３４】
画像処理演算回路６は、最初の基準点である１５pxが検出されると画像処理により基準点である１５pxを起点として隣接するリード１５xa乃至１５xe（若しくは１５ya乃至１５ye）を順次検出していくが、図３（ｂ）に示すように、釣りピン１５px並びにリード１５xa乃至１５xdまでが同一画面上で一括処理可能な範囲と判断してリード１５xa乃至１５xdの検出を行う。この図３（ｂ）に示す範囲を検出エリアと呼ぶ。この検出エリアは、カメラ２から画像処理演算回路６内に入力された画像から画像処理演算回路６内で生成する。
【００３５】
前記検出エリアで検出したリード１５xa乃至１５xdの各位置は、画像処理演算回路６内に記憶する。そして、リード１５xa乃至１５xdまでの検出が終了すると、画像処理演算回路６はＸＹテーブル駆動回路７に指令を出して図示せぬＸＹテーブルを駆動してカメラ２を次の検出点に移動させる。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、リード１５xdに続くリード１５xeを検出してリード１５xe乃至１５xiを次の検出画面、すなわち次の検出エリアとして設定する。次の検出エリア内のリード１５xe乃至１５xiもリード１５xa乃至１５xdと同様に順次検出を行う。
【００３７】
以降同様にして、常に前段階の検出エリアで検出された最後のリードを含む範囲で一括処理可能な範囲が設定され、この前段階の検出エリアで最後に検出されたリードを新たな基準点として各リードの検出を行い全てのリードの位置を検出する。
【００３８】
なお、本実施例ではリードを検出するための最初の基準点として釣りピン（タイバー）を用いたが、画像上隣接するリードと判別可能であれば前記釣りピン及びリード以外の任意の位置を基準とすることも可能である。
【００３９】
また、本実施例で最初の基準点として用いた釣りピン（タイバー）のような画像上隣接するリードと判別可能な基準点を複数設ければ、検出をより確実にすることができる。
【００４０】
また、本実施例によるリードロケートの検出は、顕微鏡等を用いて手動により行う場合や、カメラなどの撮像手段を用いて自動的に検出する場合も含まれる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他と容易に判別可能な特定の位置情報と隣接するリードとの対応関係によって誤検出することなく確実にリードの位置を連続的に検出することが可能である。従って、誤ってボンディングすることがなくなり歩留まりを向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるワイヤボンディング方法を用いたワイヤボンディング装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明によるワイヤボンディング方法の検出方法を説明する説明図である。
【図３】本発明によるワイヤボンディング方法の検出方法を説明する説明図である。
【図４】従来のワイヤボンディング方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ タイミング回路
１ａ 発振回路
１ｂ 同期信号発生回路
２ カメラ
３ 増幅器
４ Ａ／Ｄ変換回路
５ モニタ
６ 画像処理演算回路
７ ＸＹテーブル駆動回路

Claims (2)

  1. 半導体部品を載置したフレームをステージ上に配置し、ワイヤを保持する工具を前記フレーム及び半導体部品に対して相対的に変位させることにより前記ワイヤを前記フレームに設けたリードと前記半導体部品上の電極にそれぞれ導いてボンディングするワイヤボンディング方法において、
    撮像手段により撮像された画像を画像処理演算回路に入力し、前記フレーム上の予め定めた定点と新たに撮像手段により得られた位置とを比較して正規の位置とのずれ量を前記画像処理演算回路により検出して前記フレームの相対的な位置補正を行い、前記フレームの釣りピンが入力された画像から検出エリアを前記画像処理演算回路内に生成し、この検出エリア内で前記フレームの釣りピンの基準点を検出し、検出した前記基準点を基に前記検出エリア内に含まれる前記基準点に隣接する最初のリードの位置を検出して各リードのずれ量の補正を行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 前記最初のリード位置を基に順次隣接するリード位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
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