JP4644294B2 - Bonding apparatus and bonding method - Google Patents

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Description

本発明は、ボンディング装置の構造及びそのボンディング装置によるボンディング方法に関する。   The present invention relates to a structure of a bonding apparatus and a bonding method using the bonding apparatus.

半導体の製造工程において、回路基板に取り付けられた半導体チップの電極であるパッドと回路基板の電極であるリードとをワイヤで接続するワイヤボンディングが行われる。ワイヤボンディングにおいては、キャピラリなどのボンディングツールによってワイヤを半導体チップのパッドとリードとに接合してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法の他に、キャピラリによってワイヤをパッドの上に押し付けてバンプを形成し、そのバンプを介してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法がある。ワイヤでパッドとリードとの間を接続するにはワイヤボンディング装置が用いられ、パッドの上にバンプを形成するにはバンプボンディング装置が用いられる。   In a semiconductor manufacturing process, wire bonding is performed in which pads, which are electrodes of a semiconductor chip attached to a circuit board, and leads, which are electrodes of the circuit board, are connected by wires. In wire bonding, in addition to a method of bonding a wire to a pad and a lead of a semiconductor chip with a bonding tool such as a capillary and connecting the pad and the lead with a wire, the wire is pressed onto the pad with a capillary. There is a method in which a bump is formed and a pad and a lead are connected by a wire through the bump. A wire bonding apparatus is used to connect the pad and the lead with a wire, and a bump bonding apparatus is used to form a bump on the pad.

これらの装置は半導体チップの表面の画像を撮像するカメラを備えている。カメラはキャピラリからＸまたはＹ方向あるいはＸＹの両方向に一定の距離だけオフセットしてボンディングヘッドに取りつけられている。ボンディングの際には、半導体チップの取り付けけられた基板をボンディングステージの上に吸着固定した後、カメラによって半導体チップ表面の特徴的な回路パターン等の画像を取得し、その取得した画像から半導体チップの位置及び、半導体チップの上に配置されているパッドの位置を取得する。そして、オフセット量だけボンディングヘッドを移動させ、キャピラリをパッドの位置に合わせてボンディングを行うものが多い。この構造のボンディング装置では、ボンディングを行っている間、カメラはキャピラリから離れた位置にあってボンディングの状態を撮像することが出来ないので、半導体チップの複数のパッドへのボンディングが終了した後、カメラを各パッドの上に移動させてボンディングの状態を確認したり、例えば特許文献１の図１に記載されているように、キャピラリの先端を監視する別のカメラを設けたりしていた。   These devices include a camera that captures an image of the surface of the semiconductor chip. The camera is attached to the bonding head offset from the capillary by a certain distance in both the X or Y direction or the XY direction. At the time of bonding, the substrate on which the semiconductor chip is mounted is sucked and fixed onto the bonding stage, and then an image such as a characteristic circuit pattern on the surface of the semiconductor chip is obtained by a camera, and the semiconductor chip is obtained from the obtained image. And the positions of the pads arranged on the semiconductor chip. In many cases, bonding is performed by moving the bonding head by an offset amount and aligning the capillary with the position of the pad. In the bonding apparatus of this structure, since the camera is located away from the capillary and cannot capture the bonding state during bonding, after bonding to the plurality of pads of the semiconductor chip is completed, For example, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, another camera for monitoring the tip of the capillary is provided by moving the camera onto each pad to check the bonding state.

しかし、複数のパッドへのボンディングが終わってからボンディングの状態を確認する方法では、ボンディングの不良が発生した場合の検出が遅くなり、製品の手直しに時間が掛かったり、不良品が多くなったりする場合があるという問題があった。また、別途監視用カメラを設ける場合は視野を広くする必要から高倍率の画像を取得することが出来ず、精度良くボンディング状態を監視することが出来ないという問題があった。そこで、位置合わせ用のカメラでボンディングの途中でもキャピラリの先端の位置や、キャピラリ先端に形成されるボールの大きさ、形状を監視する方法が提案されている。   However, the method of checking the bonding state after bonding to multiple pads slows down the detection when a bonding failure occurs, and it takes time to rework the product or increases the number of defective products. There was a problem that there was a case. Further, when a separate monitoring camera is provided, there is a problem that a high-magnification image cannot be acquired because the field of view needs to be widened, and the bonding state cannot be monitored accurately. In view of this, a method for monitoring the position of the tip of the capillary and the size and shape of the ball formed at the tip of the capillary even during bonding with a positioning camera has been proposed.

例えば、特許文献１には、ボンディングの際には位置合わせ用のカメラと半導体チップとの間にカメラの光軸をキャピラリの先端の方に屈折させるプリズムと焦点位置を調整するレンズとを挿入し、キャピラリ先端付近の画像を取得してボンディング状態を監視する方法が提案されている。また、特許文献２には、位置合わせ用のカメラの下側に可動式のミラーあるいはプリズムと機械式のシャッタを組み合わせた光路切り替え手段を設け、ボンディングを行う際には光路切り替え手段によってキャピラリ先端からの光がカメラに入るように光路を切り替えてキャピラリ先端付近の画像を取得し、その状態を監視する方法が提案されている。   For example, in Patent Document 1, a prism that refracts the optical axis of the camera toward the tip of the capillary and a lens that adjusts the focal position are inserted between the alignment camera and the semiconductor chip during bonding. A method for monitoring the bonding state by acquiring an image near the tip of the capillary has been proposed. Further, in Patent Document 2, an optical path switching unit combining a movable mirror or prism and a mechanical shutter is provided on the lower side of an alignment camera. A method has been proposed in which the optical path is switched so that the light enters the camera, an image near the tip of the capillary is acquired, and the state is monitored.

特公平１−４５６６４号公報Japanese Patent Publication No. 1-44564 特許第２８８７９４５号明細書Japanese Patent No. 2887945

しかし、特許文献１，２に記載された従来技術のボンディング装置では、機械的にプリズムやレンズを移動させたり、ミラーの位置を移動させたりするので、光路を切り替える際に振動が発生し、検出画像の精度が低下する上、耐久性があまり高くないという問題があった。そして、ボンディング装置が高速化すると、この問題はより大きな問題となった。   However, the conventional bonding apparatuses described in Patent Documents 1 and 2 mechanically move the prism or lens, or move the position of the mirror. There are problems that the accuracy of the image is lowered and the durability is not so high. And this problem became a bigger problem when the bonding apparatus speeded up.

本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することを目的とする。   An object of the present invention is to accurately monitor a bonding state during bonding by a simple method in a bonding apparatus.

本発明のボンディング装置は、ボンディングヘッドと、ボンディングツールと、撮像装置と、第１の光源と、第２の光源と、光学部材と、第１の光源と第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、ボンディングヘッドはＸＹ方向に移動するよう構成され、ボンディングツールは、ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、撮像装置は、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像するように構成され、第１の光源は、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明するように構成され、第２の光源は、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、光学部材は、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導くように構成され、制御部は、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯して第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯して第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、を含んで構成されることを特徴とする。   The bonding apparatus of the present invention turns on and off the bonding head, the bonding tool, the imaging device, the first light source, the second light source, the optical member, the first light source, and the second light source. The bonding head is configured to move in the XY direction, and the bonding tool is attached to the bonding head and is driven in the Z direction to insert an initial ball formed at the tip of the wire into the semiconductor chip. The imaging device is configured to bond to each of the plurality of pads, and the imaging device is configured to be offset from the bonding tool in the X direction and / or the Y direction and attached to the bonding head, and to capture an image of the semiconductor chip. The light source is attached to the imaging device and configured to illuminate a specific area of the semiconductor chip. The light source is attached to a bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool, and is configured to illuminate one pad on which the bonding tool comes, and the optical member is attached to the imaging device, The controller is configured to guide the light from the one pad to the imaging device, and the control unit moves the bonding head in the XY directions so that the specific area of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, and turns off the second light source Then, the first light source is turned on, an image of a specific region of the semiconductor chip is acquired by the imaging device, and a pad position detecting means for detecting the position of each pad of the semiconductor chip based on the image, and a bonding tool is provided for each pad. The bonding head is moved in the X and Y directions so that it comes to the top, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. And a pad image acquiring unit that sequentially bonds each initial ball to each one pad by a tool and sequentially acquires images of the one pad according to the bonding by an imaging device. .

本発明のボンディング装置において、撮像装置は、半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、第１の光源から放射された光は、半導体チップから撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って半導体チップの特定領域を照明し、第２の光源と光学部材とは、それぞれボンディングツールの斜め上方に配置され、第２の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから光学部材に向う光軸とが同一面内にあってボンディングツールのＺ方向の移動面に対して対称となるよう配置されていること、としても好適である。 In the bonding apparatus of the present invention, the imaging device is arranged to image the surface of the semiconductor chip from vertically above, and the light emitted from the first light source is at least partially in the imaging optical path from the semiconductor chip to the imaging device. The specific region of the semiconductor chip is illuminated through the coaxial illumination optical path, and the second light source and the optical member are respectively disposed obliquely above the bonding tool, and an optical axis directed from the second light source toward the one pad that the optical axis toward the optical member from the one pad is disposed so as to be referred-to the mobile plane in the Z direction there are bonding tool in the same plane, it is also preferable.

本発明のボンディング装置において、制御部は、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、を有すること、としても好適であるし、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、を有することとしても好適である。   In the bonding apparatus according to the present invention, when the initial ball is sequentially bonded to each pad by the bonding tool, the control unit is configured to each one pad of each initial ball based on each acquired image of the one pad. It is also preferable to have non-stick detection means for detecting non-stick to the pad. In the case where each initial ball is sequentially bonded to each pad by a bonding tool, each initial ball is bonded to each one pad. Immediately before the first light source is turned off and the second light source is turned on, an image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad is obtained, and each initial ball is obtained based on each image. It is also preferable to have a ball eccentricity detecting means for detecting the eccentricity of the ball.

本発明のボンディング装置において、第１の光源から半導体チップの特定領域を経て撮像装置に至る第１の光路と、第２の光源から前記一のパッドを経て撮像装置に至る第２の光路と、第１の光路を遮断する第１のシャッタと、第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、制御部は、半導体チップの特定領域の画像を撮像する場合には、第２のシャッタを閉として第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には第１のシャッタを閉として第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えること、としても好適である。   In the bonding apparatus of the present invention, a first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging apparatus, a second optical path from the second light source to the imaging apparatus through the one pad, A first shutter that blocks the first optical path, and a second shutter that blocks the second optical path, and the controller is configured to output the second shutter when capturing an image of a specific area of the semiconductor chip. It is also preferable to include shutter switching means for closing the shutter and opening the first shutter and capturing the image of the one pad and closing the first shutter and opening the second shutter. is there.

本発明のボンディング方法は、半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられ、各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯し、第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、を有することを特徴とする。   The bonding method of the present invention is a bonding method to a plurality of pads of a semiconductor chip, which is attached to the bonding head that moves in the XY directions, and is moved and inserted over each pad of each semiconductor chip. A bonding tool for bonding an initial ball formed at the tip of each wire to each pad of the semiconductor chip, and an offset of the bonding tool in the X direction and / or Y direction to be attached to the bonding head to take an image of the semiconductor chip A common imaging device, a first light source that is attached to the imaging device and illuminates a specific area of the semiconductor chip, and a bonding head that is attached to the bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool. No. to illuminate one pad coming And a step of preparing a bonding apparatus including an optical member that is attached to the imaging apparatus and guides light from the one pad to the imaging apparatus, so that a specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging apparatus The bonding head is moved in the X and Y directions, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and an image of a specific area of the semiconductor chip is acquired by the imaging device. Based on the image, each pad of the semiconductor chip is After the pad position detecting step for detecting the position and the pad position detecting step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is placed on each pad, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. Each initial ball is sequentially bonded to each one of the pads by a bonding tool in a lit state, and according to the bonding by an imaging device. A pad image acquisition step of sequentially acquiring images of the one pad, and a non-stick detection step of performing non-stick detection of each initial ball on the one pad based on the acquired images of the one pad. It is characterized by having.

本発明のボンディング方法において、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有すること、としても好適である。   In the bonding method of the present invention, after the pad position detection step, the bonding head is moved in the XY direction so that the bonding tool is placed on each pad, and immediately before each initial ball is bonded to each one pad, With the first light source turned off and the second light source turned on, an image of the bonding tool and each initial ball directly above each one pad is obtained, and the eccentricity of each initial ball is determined based on each image. It is also preferable to have a ball eccentricity detecting step for detecting.

本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することができるという効果を奏する。   The present invention provides an effect that a bonding state can be accurately monitored during bonding by a simple method in a bonding apparatus.

本発明の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップの位置検出を行う場合の撮像装置の視野を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the visual field of an imaging device in the case of detecting the position of a semiconductor chip with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップの位置検出を行う状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which performs the position detection of a semiconductor chip with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップのパッドとボンディングによる圧着ボールとの画像を取得する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which acquires the image of the pad of a semiconductor chip and the press-bonded ball | bowl by bonding with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの不着検出を行う際の画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image at the time of performing non-contact detection of an initial ball with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置の他の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other operation | movement of the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置でキャピラリとイニシャルボールとの画像を取得する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which acquires the image of a capillary and an initial ball with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの偏芯検出を行う際の画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image at the time of detecting eccentricity of an initial ball with the bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの不着検出を行う際の画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image at the time of performing non-contact detection of an initial ball with the bonding apparatus in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the bonding apparatus in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the bonding apparatus in other embodiment of this invention.

以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、Ｘ軸モータ１８とＹ軸モータ１９とによってＸＹ方向に自在に移動するＸＹテーブル１１と、ＸＹテーブル１１によってＸＹ方向に自在に移動するボンディングヘッド１２と、キャピラリ１４が先端に取り付けられた超音波トランスデューサ２８と、超音波トランスデューサ２８のフランジ部２９が固定されるボンディングアーム１３と、ボンディングヘッド１２に取り付けられ、ボンディングアーム１３をＺ軸方向に駆動するＺ軸モータ２０と、ボンディングヘッド１２に取り付けられた撮像装置であるカメラ１６と、カメラ１６に取り付けられた第１の光源３１と、半導体チップ２３の電極であるパッドを照明する第２の光源３２と、半導体チップ２３のパッドからの光をカメラ１６に導く光学部材３３と、半導体チップ２３が取り付けられたリードフレーム２２を吸着固定するボンディングステージ２６と、を備えている。図１において、リードフレーム２２の送り方向がＸ方向、リードフレーム２２の表面に沿ってＸ方向に直角方向がＹ方向、リードフレーム２２の面あるいは半導体チップ２３の表面に垂直な上下方向がＺ方向で、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直角である。また、カメラ１６は半導体チップ２３に向うカメラ光軸１７が半導体チップ２３に対して垂直となるように取り付けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the wire bonding apparatus 10 according to this embodiment includes an XY table 11 that freely moves in an XY direction by an X-axis motor 18 and a Y-axis motor 19, and a XY table 11 that freely moves in an XY direction. The bonding head 12, the ultrasonic transducer 28 with the capillary 14 attached to the tip, the bonding arm 13 to which the flange portion 29 of the ultrasonic transducer 28 is fixed, and the bonding head 12 attached to the Z-axis. A Z-axis motor 20 that is driven in the direction, a camera 16 that is an imaging device attached to the bonding head 12, a first light source 31 that is attached to the camera 16, and a pad that is an electrode of the semiconductor chip 23. 2 light sources 32 and light from the pads of the semiconductor chip 23 An optical member 33 for guiding the camera 16, and a bonding stage 26 for chucking, the lead frame 22 on which the semiconductor chip 23 is mounted. In FIG. 1, the lead frame 22 feed direction is the X direction, the direction perpendicular to the X direction along the surface of the lead frame 22 is the Y direction, and the vertical direction perpendicular to the surface of the lead frame 22 or the surface of the semiconductor chip 23 is the Z direction. Thus, the X direction, the Y direction, and the Z direction are perpendicular to each other. The camera 16 is attached so that the camera optical axis 17 facing the semiconductor chip 23 is perpendicular to the semiconductor chip 23.

ボンディングアーム１３先端の超音波トランスデューサ２８に取り付けられたキャピラリ１４は先端が細くなった円錐形であり、その中心にはワイヤ２７が挿通される孔が設けられている。ワイヤ２７の先端には図示しない電気トーチ等によってイニシャルボール２５が形成される。超音波トランスデューサ２８に取り付けられたキャピラリ１４の先端は、Ｚ軸モータ２０とボンディングアーム１３によってリードフレーム２２またはリードフレーム２２に取り付けられた半導体チップ２３に対して接離方向に動作する。また、キャピラリ１４はボンディングアーム１３に固定された超音波トランスデューサ２８後端に取りつけられた超音波振動子によってＹ方向に振動する。キャピラリ中心軸１５は、キャピラリ１４の先端が半導体チップ２３又はリードフレーム２２表面に対して垂直に接する様に配置されている。   The capillary 14 attached to the ultrasonic transducer 28 at the tip of the bonding arm 13 has a conical shape with a thin tip, and a hole through which the wire 27 is inserted is provided at the center. An initial ball 25 is formed at the tip of the wire 27 by an electric torch or the like (not shown). The tip of the capillary 14 attached to the ultrasonic transducer 28 moves in the contact / separation direction with respect to the lead frame 22 or the semiconductor chip 23 attached to the lead frame 22 by the Z-axis motor 20 and the bonding arm 13. The capillary 14 is vibrated in the Y direction by an ultrasonic transducer attached to the rear end of the ultrasonic transducer 28 fixed to the bonding arm 13. The capillary center axis 15 is arranged so that the tip of the capillary 14 is in contact with the surface of the semiconductor chip 23 or the lead frame 22 perpendicularly.

図２は図１に示したワイヤボンディング装置１０の光学系を取り出して模式的に記載したものであり、半導体チップ２３に向う鏡筒１６ｄのから撮像素子１６ａに向うカメラ光軸１７とカメラ１６の鏡筒１６ｄは直線として記載してある。図２に示すように、カメラ１６は鏡筒１６ｄと、鏡筒１６ｄの中に取り付けられたレンズ１６ｅやハーフミラー１６ｂ，１６ｃなどによって構成される光学系と光学系によって結像した画像を電気信号に変換するＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等の撮像素子１６ａとを含んでおり、光学系の中心軸であるカメラ光軸１７は撮像素子１６ａの中心を通る線で、取得画像の中心位置を通る線である。カメラ光軸１７は撮像する半導体チップ２３あるいはリードフレーム２２の表面に対して垂直になるように配置されている。カメラ１６の鏡筒１６ｄの外側には第１の光源３１が取り付けられている。第１の光源は発光ダイオードを用いたものであり、第１の光源３１から放射された光は、鏡筒１６ｄ内のハーフミラー１６ｂによってその光路が半導体チップ２３からカメラ１６への撮像光路となるカメラ光軸１７と同軸の照明光路１７ａを通って半導体チップ２３の表面を照明するよう構成されている。   FIG. 2 schematically shows the optical system of the wire bonding apparatus 10 shown in FIG. 1, and shows the camera optical axis 17 and the camera 16 from the lens barrel 16 d facing the semiconductor chip 23 to the image sensor 16 a. The lens barrel 16d is described as a straight line. As shown in FIG. 2, the camera 16 has an optical signal formed by an optical system composed of a lens barrel 16d, a lens 16e attached to the lens barrel 16d, half mirrors 16b and 16c, and the like. The camera optical axis 17 that is the central axis of the optical system is a line that passes through the center of the image sensor 16a and that passes through the center position of the acquired image. The camera optical axis 17 is arranged so as to be perpendicular to the surface of the semiconductor chip 23 or the lead frame 22 to be imaged. A first light source 31 is attached to the outside of the lens barrel 16 d of the camera 16. The first light source uses a light emitting diode, and the light path of the light emitted from the first light source 31 becomes the imaging optical path from the semiconductor chip 23 to the camera 16 by the half mirror 16b in the lens barrel 16d. The surface of the semiconductor chip 23 is illuminated through an illumination optical path 17a coaxial with the camera optical axis 17.

図１に示すように、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とはいずれも半導体チップ２３あるいはリードフレーム２２の表面に垂直となるように配置されているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とは略平行となっている。そして、図１に示すように、カメラ光軸１７は、キャピラリ中心軸１５からからＸ方向オフセット量Ｘｗ、Ｙ方向オフセット量Ｙｗだけ離れて配置されている。キャピラリ１４はボンディングアーム１３を介してボンディングヘッド１２に取り付けられており、カメラ１６はボンディングヘッド１２に固定されているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とは常にＸ方向オフセット量Ｘｗ、Ｙ方向オフセット量Ｙｗを含むオフセット量Ｗだけ離れてＸＹ方向に同時に移動する。   As shown in FIG. 1, since the capillary center axis 15 and the camera optical axis 17 are both arranged perpendicular to the surface of the semiconductor chip 23 or the lead frame 22, the capillary center axis 15 and the camera optical axis 17 are arranged. Are substantially parallel to each other. As shown in FIG. 1, the camera optical axis 17 is arranged away from the capillary center axis 15 by the X-direction offset amount Xw and the Y-direction offset amount Yw. Since the capillary 14 is attached to the bonding head 12 via the bonding arm 13 and the camera 16 is fixed to the bonding head 12, the capillary central axis 15 and the camera optical axis 17 are always offset in the X direction Xw, Y They move simultaneously in the XY direction by being separated by an offset amount W including the direction offset amount Yw.

図１に示すように、第２の光源３２は取りつけアームによってボンディングヘッド１２に取り付けられている。第２の光源３２は第１の光源３１と同様、発光ダイオードを用いたものである。図２に示すように、第２の光源３２はキャピラリ１４の斜め上方で、キャピラリ１４に対してＸ方向にカメラ１６と反対側となるように配置されている。また、カメラ１６に取り付けられている光学部材３３も、キャピラリ１４の斜め上方に配置されている。そして、キャピラリ中心軸１５がボンディングしようとするパッド２４１の上に来た際には、第２の光源３２からパッド２４１に向かう光軸３４とパッド２４１から光学部材３３に向う光軸３４とが同一面内にあってキャピラリ中心軸１５に対して対称となるよう配置されている。キャピラリ中心軸１５と各光軸３４,３５との角度はそれぞれθ1となっている。 As shown in FIG. 1, the second light source 32 is attached to the bonding head 12 by a mounting arm. As with the first light source 31, the second light source 32 uses a light emitting diode. As shown in FIG. 2, the second light source 32 is disposed obliquely above the capillary 14 so as to be opposite to the camera 16 in the X direction with respect to the capillary 14. The optical member 33 attached to the camera 16 is also arranged obliquely above the capillary 14. When the capillary central axis 15 comes on the pad 241 to be bonded, the optical axis 34 from the second light source 32 to the pad 241 and the optical axis 34 from the pad 241 to the optical member 33 are the same. It is arranged so as to be symmetrical with respect to the capillary center axis 15 be in a plane. The angle between the capillary central axis 15 and each of the optical axes 34 and 35 is θ 1 .

図２に示すように、光学部材３３は、ボンディングしようとするパッド２４１からの光の方向を変更してカメラ１６の鏡筒１６ｄに向わせるミラー３６と、焦点の調整を行うレンズ３７とが取り付けられている。レンズ３７は、パッド２４１の表面にピントが合うように選択されている。第２の光源３２から放射された光は光軸３４に沿ってパッド２４１に進み、パッド２４１の表面で反射して光軸３５に沿って光学部材３３のレンズ３７に入り、レンズ３７を通った後、ミラー３６によってカメラ１６の鏡筒１６ｄの方向に向かう。そして、カメラ１６の鏡筒１６ｄの内部に設けられたハーフミラー１６ｃによって撮像素子１６ａに向うよう構成されている。   As shown in FIG. 2, the optical member 33 includes a mirror 36 that changes the direction of light from the pad 241 to be bonded and faces the lens barrel 16d of the camera 16, and a lens 37 that adjusts the focus. It is attached. The lens 37 is selected so that the surface of the pad 241 is in focus. The light emitted from the second light source 32 travels along the optical axis 34 to the pad 241, reflects off the surface of the pad 241, enters the lens 37 of the optical member 33 along the optical axis 35, and passes through the lens 37. Thereafter, the mirror 36 is directed toward the lens barrel 16 d of the camera 16. And it is comprised so that it may face to the image pick-up element 16a with the half mirror 16c provided in the inside of the lens-barrel 16d of the camera 16. FIG.

図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０のＸＹテーブル１１を駆動するＸ軸モータ１８、Ｙ軸モータ１９、ボンディングアーム１３を駆動するＺ軸モータ２０、第１の光源３１、第２の光源３２、カメラ１６はそれぞれ制御部６０のＸ軸モータ駆動インターフェース６５、Ｙ軸モータ駆動インターフェース６６、Ｚ軸モータ駆動インターフェース６７、第１の光源駆動インターフェース６２、第２の光源駆動インターフェース６３、カメラ駆動インターフェース６４に接続されている。各インターフェース６２〜６７はデータバス６８を介して信号処理を行うＣＰＵ６１に接続されている。また、制御部６０のＣＰＵ６１には、データバス６８を介して動作プログラムやデータを記憶するメモリ７０が接続されている。メモリ７０には、後で説明するワイヤボンディング装置１０のボンディング動作の制御を行うボンディング制御部プログラム７１と、その制御用データであるボンディング制御用データ７２と、各パッド２４の位置を検出するパッド位置検出プログラム７３と、カメラ１６によって各パッド２４の画像を取得するパッド画像取得プログラム７４と、イニシャルボールの不着検出を行う不着検出プログラム７５と、イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出プログラム７６と、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉を切り替えるシャッタ切り替えプログラム７７とが格納されている。以上説明したように、制御部６０は内部に信号処理を行うＣＰＵ６１とメモリ７０とを含むコンピュータである。   As shown in FIG. 1, an X-axis motor 18 that drives the XY table 11 of the wire bonding apparatus 10, a Y-axis motor 19, a Z-axis motor 20 that drives the bonding arm 13, a first light source 31, and a second light source 32. The camera 16 includes an X-axis motor drive interface 65, a Y-axis motor drive interface 66, a Z-axis motor drive interface 67, a first light source drive interface 62, a second light source drive interface 63, and a camera drive interface 64 of the control unit 60, respectively. It is connected to the. Each interface 62 to 67 is connected to a CPU 61 that performs signal processing via a data bus 68. Further, a memory 70 for storing operation programs and data is connected to the CPU 61 of the control unit 60 via a data bus 68. In the memory 70, a bonding control unit program 71 for controlling the bonding operation of the wire bonding apparatus 10 described later, bonding control data 72 as control data, and pad positions for detecting the positions of the pads 24 are stored. A detection program 73; a pad image acquisition program 74 for acquiring an image of each pad 24 by the camera 16; a non-stick detection program 75 for detecting non-stick of the initial ball; and a ball eccentricity detection program 76 for detecting the eccentricity of the initial ball. And a shutter switching program 77 for switching between opening and closing of the first shutter and the second shutter. As described above, the control unit 60 is a computer that includes the CPU 61 and the memory 70 that perform signal processing therein.

図３から図７を参照しながら、以上のように構成されたワイヤボンディング装置１０の動作について説明する。図３のステップＳ１０１に示すように、制御部６０は図４に示す半導体チップ２３の複数のパッド２４の位置検出を行うパッド位置検出工程を開始する。図４に示すように、半導体チップ２３は、その中央に電子回路が形成されている回路領域２３ａが配置され、この回路領域２３ａの外側に回路領域２３ａと接続されている電極である複数のパッド２４が配置されている。回路領域２３ａは単純なパターンの領域と回路パターンが特徴的な特定領域２３ｄ，２３ｅを含んでいる。   The operation of the wire bonding apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 7. As shown in step S101 of FIG. 3, the control unit 60 starts a pad position detecting process for detecting the positions of the plurality of pads 24 of the semiconductor chip 23 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the semiconductor chip 23 has a circuit region 23a in which an electronic circuit is formed at the center, and a plurality of pads that are electrodes connected to the circuit region 23a outside the circuit region 23a. 24 is arranged. The circuit area 23a includes a simple pattern area and specific areas 23d and 23e characterized by a circuit pattern.

図５に示すように、制御部６０は、第１の光源３１を点灯させ、第２の光源３２を消灯させる。第１の光源３１から放射された光は、鏡筒１６ｄ内のハーフミラー１６ｂによってその光路が半導体チップ２３からカメラ光軸１７と同軸の照明光路１７ａを通って半導体チップ２３の表面を半導体チップ２３の垂直上方から照明する。このとき第２の光源３２は消灯されているので、第２の光源３２から光学部材３３を通ってカメラ１６に入る光はなく、カメラ１６の撮像素子１６ａには第１の光源３１によって照明される半導体チップ２３の表面の画像のみが入力される。   As shown in FIG. 5, the control unit 60 turns on the first light source 31 and turns off the second light source 32. The light emitted from the first light source 31 passes through the illumination optical path 17a coaxial with the camera optical axis 17 from the semiconductor chip 23 by the half mirror 16b in the lens barrel 16d, and the surface of the semiconductor chip 23 passes through the semiconductor chip 23. Illuminate from above. At this time, since the second light source 32 is turned off, there is no light entering the camera 16 from the second light source 32 through the optical member 33, and the imaging device 16 a of the camera 16 is illuminated by the first light source 31. Only the image of the surface of the semiconductor chip 23 is input.

図４に示すように、制御部６０は、ボンディングヘッド１２をＸＹ方向に移動させ、カメラ光軸１７の位置をカメラ１６の視野４１の中に半導体チップ２３の特定領域２３ｄと半導体チップ２３の一つの角２３ｂとが含まれる様に位置を調整する。そして、制御部６０はメモリに格納している特定領域２３ｄのパターンとカメラ１６の撮像素子１６ａによって取得した画像の中の特定領域２３ｄのパターンとを比較し、視野４１の中の特定領域２３ｄの位置から半導体チップ２３の特定領域２３ｄの位置を取得する。また、制御部６０は取得した画像の特定領域２３ｄと角２３ｂとの距離から半導体チップ２３の一つの角２３ｂの位置を取得する。次に、制御部６０は先に位置を取得した角２３ｂと対角にある角２３ｃの近傍の特定領域２３ｅと角２３ｃとが視野４２に含まれるようにボンディングヘッド１２を移動させてカメラ光軸１７の位置を調整する。そして、そして、制御部６０はメモリに格納している特定領域２３ｅのパターンとカメラ１６の撮像素子１６ａによって取得した画像の中の特定領域２３ｅのパターンとを比較し、視野４２の中の特定領域２３ｅの位置から半導体チップ２３の特定領域２３ｅの位置を取得し、取得した画像の特定領域２３ｅと角２３ｃとの距離から角２３ｂの対角である角２３ｃの位置を取得する。制御部６０は角２３ｂと角２３ｃの位置から半導体チップ２３のＸＹ方向の位置、Ｘ及びＹ軸に対する傾きを計算し、メモリに格納している半導体チップ２３の各パッド２４の配置データに基づいて各パッド２４のそれぞれの位置を計算してメモリに格納する（パッド位置検出工程）。   As shown in FIG. 4, the control unit 60 moves the bonding head 12 in the X and Y directions, and sets the position of the camera optical axis 17 within the field of view 41 of the camera 16 to one of the specific region 23 d of the semiconductor chip 23 and the semiconductor chip 23. The position is adjusted so that one corner 23b is included. Then, the control unit 60 compares the pattern of the specific area 23d stored in the memory with the pattern of the specific area 23d in the image acquired by the image pickup device 16a of the camera 16, and compares the pattern of the specific area 23d in the field of view 41. The position of the specific area 23d of the semiconductor chip 23 is acquired from the position. Further, the control unit 60 acquires the position of one corner 23b of the semiconductor chip 23 from the distance between the specific region 23d and the corner 23b of the acquired image. Next, the controller 60 moves the bonding head 12 so that the visual field 42 includes the specific region 23e and the corner 23c in the vicinity of the corner 23c that is diagonally opposite to the corner 23b from which the position has been acquired, and the camera optical axis. 17 position is adjusted. Then, the control unit 60 compares the pattern of the specific area 23e stored in the memory with the pattern of the specific area 23e in the image acquired by the imaging device 16a of the camera 16, and the specific area in the visual field 42 The position of the specific region 23e of the semiconductor chip 23 is acquired from the position of 23e, and the position of the corner 23c that is the diagonal of the corner 23b is acquired from the distance between the specific region 23e and the corner 23c of the acquired image. The control unit 60 calculates the position of the semiconductor chip 23 in the XY direction and the inclination with respect to the X and Y axes from the positions of the corners 23b and 23c, and based on the arrangement data of each pad 24 of the semiconductor chip 23 stored in the memory. The position of each pad 24 is calculated and stored in the memory (pad position detection step).

図３のステップＳ１０２及び図２に示すように、制御部６０は、ボンディングヘッド１２によって図３のステップＳ１０１で検出した各パッド２４の内のボンディングしようとするパッド２４１の上にキャピラリ１４を移動させる。ボンディングしようとするパッド２４１の上にキャピラリ１４が移動すると、図２に示す様に、キャピラリ中心軸１５はボンディングしようとするパッド２４１の略中央に位置し、キャピラリ１４はパッド２４１から少し離れた上方に位置し、キャピラリ１４に挿通されたワイヤ２７の先端はイニシャルボール２５に成形され、キャピラリ１４の先端に保持されている。キャピラリ中心軸１５がパッド２４１の上に移動すると、カメラ１６はカメラ光軸１７がキャピラリ中心軸１５とからオフセット量Ｗだけ離れた位置に移動し、カメラ光軸１７は半導体チップ２３から外れた位置となっている。なお、図２はＸＺ面でのワイヤボンディング装置１０を示しているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７との距離はＸ方向オフセット量Ｘｗとなっている。   As shown in step S102 of FIG. 3 and FIG. 2, the control unit 60 moves the capillary 14 onto the pad 241 to be bonded among the pads 24 detected in step S101 of FIG. . When the capillary 14 moves on the pad 241 to be bonded, as shown in FIG. 2, the capillary center axis 15 is positioned at the approximate center of the pad 241 to be bonded, and the capillary 14 is located slightly above the pad 241. The tip of the wire 27 inserted through the capillary 14 is formed into an initial ball 25 and held at the tip of the capillary 14. When the capillary center axis 15 moves on the pad 241, the camera 16 moves to a position where the camera optical axis 17 is separated from the capillary center axis 15 by an offset amount W, and the camera optical axis 17 is located away from the semiconductor chip 23. It has become. 2 shows the wire bonding apparatus 10 on the XZ plane, the distance between the capillary center axis 15 and the camera optical axis 17 is the X-direction offset amount Xw.

図２に示すように、制御部６０は、第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯する。すると、第１の光源３１から放射された光によって照明されていた半導体チップ２３の表面が照明されなくなるので、その部分からカメラ光軸１７に沿って撮像素子１６ａに入射する光がなくなる。一方、第２の光源３２が点灯されると、第２の光源３２から放射された光は、パッド２４１に向かって光軸３４に沿って斜め下に向かって進み、キャピラリ中心軸１５と角度θ１を持ってパッド２４１に当たる。パッド２４１の表面は鏡面状となっているのでパッド２４１に当たった光はパッド２４１の表面で反射し、キャピラリ中心軸１５と角度θ１の光軸３５に沿って斜め上方に向かって進んで、光学部材３３に入る。このように、第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯することで第２の光源３２によって照明されている領域の画像のみをカメラ１６の撮像素子１６ａに入力することができる。 As shown in FIG. 2, the control unit 60 turns off the first light source 31 and turns on the second light source 32. Then, the surface of the semiconductor chip 23 illuminated by the light emitted from the first light source 31 is no longer illuminated, so that no light enters the image sensor 16a along the camera optical axis 17 from that portion. On the other hand, when the second light source 32 is turned on, the light emitted from the second light source 32 travels obliquely downward along the optical axis 34 toward the pad 241 and is at an angle θ with the capillary central axis 15. Hold 1 and hit the pad 241. Since the surface of the pad 241 is mirror-like, the light hitting the pad 241 is reflected by the surface of the pad 241 and proceeds obliquely upward along the optical axis 35 of the capillary central axis 15 and the angle θ 1 . The optical member 33 is entered. In this way, by turning off the first light source 31 and turning on the second light source 32, only the image of the area illuminated by the second light source 32 can be input to the image sensor 16 a of the camera 16. .

光学部材３３に入った光は、レンズ３７を通った後、ミラー３６によってカメラ１６の鏡筒１６ｄに方向を変換される。そして、カメラ１６の鏡筒１６ｄに取り付けられたハーフミラー１６ｃによってカメラ光軸１７の方向に方向が変換され、カメラ光軸１７に沿ってレンズ１６ｅを経て撮像素子１６ａに入る。   The light that has entered the optical member 33 passes through the lens 37 and is then converted in direction to the lens barrel 16 d of the camera 16 by the mirror 36. Then, the direction is changed in the direction of the camera optical axis 17 by the half mirror 16c attached to the lens barrel 16d of the camera 16, and enters the image sensor 16a through the lens 16e along the camera optical axis 17.

第２の光源３２から放射された光は、パッド２４１の表面だけでなく、その周辺部分にも到達するが、半導体チップ２３のパッド２４１及び各パッド２４の周辺部分は、パッド２４，２４１の表面のように鏡面状となってないので、パッド２４，２４１よりも反射する光が少なく、カメラ１６の視野では図７に示す様にパッド２４１の表面が白く映りそれ以外の部分は黒く映る。   The light emitted from the second light source 32 reaches not only the surface of the pad 241 but also its peripheral portion, but the pad 241 of the semiconductor chip 23 and the peripheral portion of each pad 24 are the surfaces of the pads 24 and 241. As shown in FIG. 7, the surface of the pad 241 appears white and the other parts appear black as shown in FIG. 7 in the field of view of the camera 16.

キャピラリ１４をボンディングしようとするパッド２４１の上に移動したら、制御部６０は図３のステップＳ１０３に示すようにボンディングを開始する。制御部６０は図２に示した状態から図１に示すＺ方向モータを駆動してキャピラリ１４を降下させキャピラリ１４の先端に保持されているイニシャルボール２５をパッド２４１に向かって押しつける。また、図示しない超音波振動子によってキャピラリ１４の先端をＹ方向に振動させてイニシャルボール２５をパッド２４１に圧着する。この際、半導体チップ２３はボンディングステージ２６によって所定の温度に加熱されている。   When the capillary 14 is moved onto the pad 241 to be bonded, the control unit 60 starts bonding as shown in step S103 of FIG. The controller 60 drives the Z direction motor shown in FIG. 1 from the state shown in FIG. 2 to lower the capillary 14 and presses the initial ball 25 held at the tip of the capillary 14 toward the pad 241. Further, the tip of the capillary 14 is vibrated in the Y direction by an ultrasonic transducer (not shown), and the initial ball 25 is pressure-bonded to the pad 241. At this time, the semiconductor chip 23 is heated to a predetermined temperature by the bonding stage 26.

図６に示すように、キャピラリ１４によってイニシャルボール２５をパッド２４１の上に押しつけると、イニシャルボール２５は押しつけ力によって半球状の圧着ボール２５ａとなってパッド２４１に圧着される。そして、制御部６０は、図１に示すＺ方向モータを駆動してキャピラリ１４を上昇させる。ワイヤ２７の一端に形成されていたイニシャルボール２５は圧着ボール２５ａとなってパッド２４１の表面に圧着されているので、キャピラリ１４を上昇させると圧着ボール２５ａからキャピラリ１４に向かってワイヤ２７が伸びていく。   As shown in FIG. 6, when the initial ball 25 is pressed onto the pad 241 by the capillary 14, the initial ball 25 becomes a hemispherical press-bonded ball 25 a by the pressing force and is pressed onto the pad 241. Then, the controller 60 drives the Z direction motor shown in FIG. 1 to raise the capillary 14. Since the initial ball 25 formed at one end of the wire 27 is a pressure-bonded ball 25a and is pressure-bonded to the surface of the pad 241, the wire 27 extends from the pressure-bonded ball 25a toward the capillary 14 when the capillary 14 is lifted. Go.

図３のステップＳ１０４に示すように、ボンディングが終わったら、カメラ１６の撮像素子１６ａによってボンディングされたパッド２４１の画像を取得するパッド画像取得工程を開始する。カメラ１６の視野４３には図７（ａ）に示すように、ボンディングしたパッド２４１とすでにボンディングを終了している隣接するパッド２４０と、次にボンディングするパッド２４２の３つのパッドの画像が含まれている。先に説明した様に、各パッド２４０，２４１，２４２の各表面は白く映り、半導体チップ２３の各パッド２４０，２４１，２４２以外の部分は黒くなる。つまり黒い背景の中に白いパッドか浮き出るような画像となる。また、パッド２４１にボンディングされている圧着ボール２５ａ及び圧着ボールから伸びるワイヤ２７は、第２の光源３２から撮像素子１６ａまでの光路をさえぎるので、視野４３の中には黒い影として現れる。このため、視野４３では、パッド２４０，２４１の圧着ボール２５ａの位置する部分とワイヤ２７の伸びる部分とが白いパッド２４１の画像の上に黒い画像として現れる（パッド画像取得工程）。   As shown in step S <b> 104 of FIG. 3, when bonding is completed, a pad image acquisition process for acquiring an image of the pad 241 bonded by the imaging device 16 a of the camera 16 is started. As shown in FIG. 7A, the field of view 43 of the camera 16 includes images of three pads: a bonded pad 241, an adjacent pad 240 that has already been bonded, and a pad 242 to be bonded next. ing. As described above, the surfaces of the pads 240, 241, and 242 appear white, and the portions other than the pads 240, 241, and 242 of the semiconductor chip 23 become black. In other words, the image looks like a white pad on a black background. Further, the press-bonded ball 25a bonded to the pad 241 and the wire 27 extending from the press-bonded ball block the optical path from the second light source 32 to the image pickup device 16a, and thus appear as a black shadow in the field of view 43. For this reason, in the visual field 43, the part where the press-bonded ball 25a of the pads 240 and 241 is located and the part where the wire 27 extends appear as a black image on the image of the white pad 241 (pad image acquisition step).

パッドの画像を取得したら、制御部６０は、図３のステップＳ１０５に示すように、不着検出工程を開始する。制御部６０は、取得した図７（ａ）に示すような画像の中から、ボンディングしたパッド２４１の表面に圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７と見られる画像があるかどうかを判断する。この判断は、制御部６０のメモリに圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７の基準画像を格納しておき、その基準画像と取得画像を比較してもよいし、各画像を二値化処理し、処理後の画像を比較するようにしてもよいし、パターンマッチングによって比較してもよい。そして、所定の基準を満足する場合には、圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７がパッド２４１の上に存在していると判断し、イニシャルボール２５はパッド２４１に圧着され、不着となっていないと判断する（不着検出工程）。   If the image of a pad is acquired, the control part 60 will start a non-sticking detection process, as shown to step S105 of FIG. The control unit 60 determines whether or not there is an image seen as the press-bonded ball 25 a and the wire 27 on the surface of the bonded pad 241 from the acquired images as shown in FIG. For this determination, the reference image of the press-bonded ball 25a and the wire 27 may be stored in the memory of the control unit 60, and the reference image and the acquired image may be compared, or each image may be binarized and processed. The images may be compared or may be compared by pattern matching. If the predetermined standard is satisfied, it is determined that the press-bonded ball 25 a and the wire 27 are present on the pad 241, and it is determined that the initial ball 25 is press-bonded to the pad 241 and is not attached. (Non-stick detection process).

イニシャルボール２５が良好にパッド２４１に圧着されている場合には、図３のステップＳ１０６に示すように、制御部６０は、半導体チップ２３のすべてのパッド２４へのボンディングが終了したかを判断する。そして、すべてのパッド２４へのボンディングが終了したらボンディングを停止して次の半導体チップ２３のパッド２４のボンディングに移行する。また。半導体チップ２３のすべてのパッド２４へのボンディングが終了していない場合には、図３に示すステップＳ１０２に戻って、次にボンディングするパッド２４の上にキャピラリ１４を移動させ、ボンディングとイニシャルボール２５の不着検出を続けていく。   When the initial ball 25 is properly bonded to the pad 241, as shown in step S <b> 106 of FIG. 3, the control unit 60 determines whether bonding to all the pads 24 of the semiconductor chip 23 has been completed. . When bonding to all the pads 24 is completed, the bonding is stopped and the process proceeds to bonding of the pads 24 of the next semiconductor chip 23. Also. If bonding to all the pads 24 of the semiconductor chip 23 has not been completed, the process returns to step S102 shown in FIG. 3, and the capillary 14 is moved onto the pad 24 to be bonded next, and bonding and initial ball 25 are performed. Continue to detect non-delivery.

一方、イニシャルボール２５が良好に圧着されていない場合には、図７（ｂ）に示すように、視野４４にはパッド２４１の上には圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７を示す黒い画像がなくなる。制御部６０はこの画像と先に説明した基準画像とを比較して、所定の基準以上の差異がある場合には、イニシャルボール２５の不着が発生しているものと判断する。そして、制御部６０は図３のステップＳ１０７に示すように、不着発生のアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。   On the other hand, when the initial ball 25 is not crimped well, as shown in FIG. 7B, the black image showing the crimped ball 25 a and the wire 27 on the pad 241 disappears in the visual field 44. The control unit 60 compares this image with the reference image described above, and determines that the initial ball 25 is not attached when there is a difference greater than a predetermined reference. Then, as shown in step S <b> 107 of FIG. 3, the control unit 60 issues a non-stick alarm or stops the wire bonding apparatus 10.

以上説明した実施形態は、第２の光源３２を点灯させて第１の光源を消灯するという機械的な動作を含まない簡便な動作によって、ボンディング中にボンディングしたパッド２４１の表面の画像を取得し、イニシャルボール２５の不着発生の有無を監視することができる。このため、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール２５の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。   The embodiment described above acquires an image of the surface of the pad 241 bonded during bonding by a simple operation that does not include a mechanical operation of turning on the second light source 32 and turning off the first light source. It is possible to monitor whether or not the initial ball 25 is not attached. For this reason, it is possible to monitor the occurrence of non-sticking with high accuracy using a highly accurate detection image. In addition, since there are no mechanical movable parts, it is possible to acquire a high-accuracy image even when the wire bonding apparatus is operated at high speed and to have sufficient durability. Further, when the initial ball 25 is not attached, an alarm can be immediately issued or the wire bonding apparatus 10 can be stopped to suppress the occurrence of defective products, thereby performing bonding efficiently. be able to.

また、本実施形態では、ボンディングを行う毎にパッド２４１の画像を取得してイニシャルボール２５の不着検出を行うこととして説明したが、カメラ１６の視野に複数のパッド２４を含めることができる場合には、複数のパッド２４へのボンディングか終了した後、複数のパッド２４の画像を一括して取得して複数のパッド２４へのイニシャルボール２５の不着検出を行うようにしてもよい。また、幾つかの検査対象となっているパッド２４についてのみイニシャルボール２５の不着検出を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, it has been described that the image of the pad 241 is acquired and the non-attachment detection of the initial ball 25 is performed every time bonding is performed. However, when a plurality of pads 24 can be included in the field of view of the camera 16. In other words, after bonding to the plurality of pads 24 is completed, images of the plurality of pads 24 may be collectively acquired to detect non-attachment of the initial balls 25 to the plurality of pads 24. Alternatively, the non-stick detection of the initial ball 25 may be performed only for some of the pads 24 to be inspected.

本実施形態ではイニシャルボール２５の不着検出を行うこととして説明したが、図３のステップＳ１０４で取得した画像からパッド２４１の外辺と圧着ボール２５ａの外周との隙間寸法を検出してパッド２４１の中心に対する圧着ボール２５ｂの偏り量を検出し、圧着ボール２５ｂがパッド２４１の中心から所定以上偏った位置に有る場合には、ボンディング不良としてイニシャルボール２５の不着と同様の処理をすることとしても良い。   In the present embodiment, the non-stick detection of the initial ball 25 is performed. However, the gap dimension between the outer side of the pad 241 and the outer periphery of the press-bonded ball 25a is detected from the image acquired in step S104 in FIG. The amount of bias of the press-bonded ball 25b with respect to the center is detected, and when the press-bonded ball 25b is at a position deviated from the center of the pad 241 by a predetermined amount or more, the same processing as the non-attachment of the initial ball 25 may be performed as bonding failure. .

図８から図１０を参照して図１から図７を参照して説明した実施形態のワイヤボンディング装置１０の他の動作について説明する。図１から図７を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。   Other operations of the wire bonding apparatus 10 according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 will be described with reference to FIGS. 8 to 10. Components similar to those described with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図８のステップＳ２０１に示すように、制御部６０はカメラ１６の視野の中に図４に示した半導体チップ２３の特定領域２３ｄあるいは２３ｅが含まれる位置にボンディングヘッド１２を移動し、先に説明した実施形態の動作と同様に第１の光源３１を点灯し、第２の光源３２を消灯して半導体チップ２３の各パッド２４の位置を検出する。そして、図８のステップＳ２０２及び図２に示す様に、キャピラリ１４をボンディングしようとするパッド２４１の上に移動する。制御部６０は第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯してボンディングしようとするパッド２４１を照明する。   As shown in step S201 of FIG. 8, the control unit 60 moves the bonding head 12 to a position where the specific area 23d or 23e of the semiconductor chip 23 shown in FIG. Similarly to the operation of the embodiment, the first light source 31 is turned on, the second light source 32 is turned off, and the position of each pad 24 of the semiconductor chip 23 is detected. Then, as shown in step S202 of FIG. 8 and FIG. 2, the capillary 14 is moved onto the pad 241 to be bonded. The controller 60 turns off the first light source 31 and turns on the second light source 32 to illuminate the pad 241 to be bonded.

図８のステップＳ２０３に示すように、制御部６０は、ボンディング動作を開始し、図１に示すＺ軸モータ２０を駆動して、キャピラリ１４の降下を開始する。そして、図９に示すように、キャピラリ１４の先端がパッド２４１の表面の直上まで降下した際に、図８のステップＳ２０４に示すように、イニシャルボール２５がパッド２４１に接する直前のイニシャルボール２５とキャピラリ１４の先端とパッド２４１との画像を取得する。先に説明したように、キャピラリ１４、イニシャルボール２５ともに第２の光源３２から放射される光をさえぎるので、図１０（ａ）に示すようにカメラ１６の視野４７にはそれぞれ黒い影あるいは画像として現れる。また、イニシャルボール２５がパッド２４１の直上にある状態でキャピラリ１４とイニシャルボール２５の画像を取得するので、パッド２４１の表面にピントが合うように選択させている光学部材３３の中に入っているレンズ３７や、ミラー３６の角度を調整することなく精度のよいキャピラリ１４、イニシャルボール２５の画像を取得することができる。   As shown in step S <b> 203 of FIG. 8, the control unit 60 starts a bonding operation, drives the Z-axis motor 20 shown in FIG. 1, and starts to lower the capillary 14. As shown in FIG. 9, when the tip of the capillary 14 descends to just above the surface of the pad 241, as shown in step S <b> 204 of FIG. 8, Images of the tip of the capillary 14 and the pad 241 are acquired. As described above, both the capillary 14 and the initial ball 25 block the light radiated from the second light source 32. Therefore, as shown in FIG. appear. Further, since the images of the capillary 14 and the initial ball 25 are acquired in a state where the initial ball 25 is directly above the pad 241, it is in the optical member 33 that is selected so that the surface of the pad 241 is in focus. Accurate images of the capillary 14 and the initial ball 25 can be acquired without adjusting the angles of the lens 37 and the mirror 36.

制御部６０は、図８のステップＳ２０５に示すように、イニシャルボールの偏芯検出工程を開始する。制御部６０は、取得した図１０（ａ）に示すような画像の中から、キャピラリ１４とキャピラリ１４の先端から伸びているイニシャルボール２５の画像を認識し、制御部６０のメモリに格納されたキャピラリ１４からイニシャルボール２５が延出したイニシャルボール２５の基準画像とを比較し、イニシャルボール２５中心とキャピラリ中心軸１５との偏芯量を検出する（ボール偏芯検出工程）。   As shown in step S205 in FIG. 8, the control unit 60 starts an initial ball eccentricity detection process. The controller 60 recognizes the capillary 14 and the image of the initial ball 25 extending from the tip of the capillary 14 from the acquired images as shown in FIG. 10A and stores them in the memory of the controller 60. A reference image of the initial ball 25 from which the initial ball 25 extends from the capillary 14 is compared to detect the amount of eccentricity between the center of the initial ball 25 and the capillary center axis 15 (ball eccentricity detection step).

そして、その偏芯量がボンディング不良を発生させないような所定の基準以内であれば、イニシャルボール２５の偏芯はないものと判断する。そして、図８のステップＳ２０６に示すように、ボンディングを継続し、イニシャルボール２５をパッド２４１にボンディングする。そして、パッド２４１に圧着ボール２５ａが形成され、キャピラリ１４が上昇したら、図８のステップＳ２０７に示すように、ボンディングしたパッド２４１の画像を取得し、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したようなパッド２４１と圧着ボール２５ａとワイヤ２７とを含む画像を取得し、図８のステップＳ２０８に示すように、イニシャルボール２５の不着検出を行う。そして、イニシャルボール２５の不着がない場合には、図８のステップＳ２０９に示すように、すべてのパッド２４にボンディングしたかどうかを判断し、すべてのパッド２４にボンディングしていない場合には、図８のステップＳ２０３に戻って次にボンディングするパッド２４の上にキャピラリ１４を移動させる。そして、すべてのパッド２４へのボンディングが終了したらワイヤボンディング装置を停止する。   If the amount of eccentricity is within a predetermined standard that does not cause bonding failure, it is determined that the initial ball 25 is not eccentric. Then, as shown in step S <b> 206 of FIG. 8, the bonding is continued and the initial ball 25 is bonded to the pad 241. When the press-bonded ball 25a is formed on the pad 241 and the capillary 14 is raised, an image of the bonded pad 241 is acquired as shown in step S207 of FIG. 8, and the images shown in FIGS. 7A and 7B are obtained. An image including the pad 241, the press-bonded ball 25 a, and the wire 27 as shown is acquired, and non-attachment detection of the initial ball 25 is performed as shown in step S 208 of FIG. If there is no non-attachment of the initial ball 25, it is determined whether or not bonding has been made to all the pads 24 as shown in step S209 of FIG. Returning to step S203 of FIG. 8, the capillary 14 is moved onto the pad 24 to be bonded next. When the bonding to all the pads 24 is completed, the wire bonding apparatus is stopped.

一方、取得した画像が図１０（ｂ）に示す視野４８のような画像で、イニシャルボール２５がキャピラリ１４のキャピラリ中心軸１５から傾いており、キャピラリ中心軸１５とイニシャルボール２５の中心との間の偏芯量ｄが所定の基準を超えている場合には、イニシャルボール２５の偏芯があるものと判断する。そして、図８のステップＳ２１０に示すように、アラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。また、図８のステップＳ２０８でイニシャルボール２５の不着が検出された場合も同様にアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。   On the other hand, the acquired image is an image like the visual field 48 shown in FIG. 10B, and the initial ball 25 is inclined from the capillary central axis 15 of the capillary 14, and between the capillary central axis 15 and the center of the initial ball 25. If the eccentric amount d exceeds the predetermined reference, it is determined that the initial ball 25 is eccentric. Then, as shown in step S210 in FIG. 8, an alarm is issued or the wire bonding apparatus 10 is stopped. Further, when the non-attachment of the initial ball 25 is detected in step S208 of FIG. 8, an alarm is similarly issued or the wire bonding apparatus 10 is stopped.

以上説明した実施形態は、先に説明した実施形態と同様の効果に加えて、ボンディングする前にイニシャルボール２５の偏芯を検出し、イニシャルボール２５の偏芯により発生するボンディング不良を早い段階で検出することができるので、ボンディング不良の発生を抑制することができるという効果を奏する。   In the embodiment described above, in addition to the same effects as those of the above-described embodiment, the eccentricity of the initial ball 25 is detected before bonding, and bonding defects caused by the eccentricity of the initial ball 25 are detected at an early stage. Since it can be detected, it is possible to suppress the occurrence of bonding failure.

図１１を参照しながら本発明をバンプボンディング装置に適用した場合について説明する。バンプボンディング装置は先に説明したワイヤボンディング装置と同様の構造で、キャピラリ１４によってイニシャルボール２５をボンディングしようとするパッド２４１の表面に圧着した後、ワイヤ２７を切断してパッド２４１の上にバンプ２５ｃを形成するものである。バンプ２５ｃの形状は圧着ボール２５ａと同様の形状であってもよいし、その目的に応じていろいろな形状とすることができる。   A case where the present invention is applied to a bump bonding apparatus will be described with reference to FIG. The bump bonding apparatus has the same structure as the wire bonding apparatus described above, and after the initial ball 25 is pressure-bonded to the surface of the pad 241 to be bonded by the capillary 14, the wire 27 is cut and the bump 25c is formed on the pad 241. Is formed. The shape of the bump 25c may be the same as that of the press-bonded ball 25a, and may be various shapes depending on the purpose.

このようにしてイニシャルボール２５を圧着させてバンプ２５ｃを形成する際も、圧着ボール２５ａを形成した場合と同様、第２の光源３２を点灯させ、第１の光源を消灯してパッド２４１周辺の画像を取得すると、図１１に示す視野４５の画像のように、パッド２４１は白く、バンプ２５ｃとパッド２４１の周辺の半導体チップ２３の表面は黒い画像となる。このように白いパッド２４１の画像の上に黒いバンプ２５ｃの画像が現れるので、黒いバンプ２５ｃの画像の有無を判断することによってバンプ２５ｃの有無を判断できる。図１１（ｂ）に示す視野４６の画像のように、パッド２４１の表面にバンプ２５ｃ黒い画像がない場合にはイニシャルボール２５の不着が発生したと判断する。先に説明した実施形態と同様、イニシャルボール２５の不着が発生した場合には、制御部６０はアラームを発報したり、バンプボンディング装置を停止されたりする。   In this way, when the initial ball 25 is crimped to form the bump 25c, the second light source 32 is turned on, the first light source is turned off, and the periphery of the pad 241 is turned on, as in the case where the crimp ball 25a is formed. When the image is acquired, the pad 241 is white and the surface of the semiconductor chip 23 around the bump 25c and the pad 241 is a black image as in the image of the field of view 45 shown in FIG. Thus, since the image of the black bump 25c appears on the image of the white pad 241, the presence or absence of the bump 25c can be determined by determining the presence or absence of the image of the black bump 25c. If there is no black image of the bump 25c on the surface of the pad 241 as in the image of the field of view 46 shown in FIG. 11B, it is determined that the initial ball 25 has not adhered. As in the above-described embodiment, when the initial ball 25 is not attached, the control unit 60 issues an alarm or stops the bump bonding apparatus.

本発明をバンプボンディング装置に適用した場合には、本発明をワイヤボンディング装置に適用した場合と同様の効果を奏する。   When the present invention is applied to a bump bonding apparatus, the same effects as when the present invention is applied to a wire bonding apparatus are obtained.

図１２を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図７を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付してその説明は省略する。   Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図１２に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、カメラ１６の鏡筒１６ｄに２つの液晶式の第１、第２のシャッタ５１，５２を備えている。第１のシャッタ５１はカメラ１６の先端に設けられており、第２のシャッタ５２は、光学部材３３とカメラ１６との間の光路を遮断する位置に設けられている。第１のシャッタ５１は、第１の光源から放射された光の照明光路１７ａのカメラ１６と半導体チップ２３との間であって第２の光源３２からカメラ光軸１７に至る光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。また、第２のシャッタ５２は、第２の光源３２からの光がパッド２４１、レンズ３７、ミラー３６を経て鏡筒１６ｄのハーフミラー１６ｃによってカメラ光軸１７の方向に変更される光路の間であって第１の光源３１からの照明光路１７ａ、カメラ光軸１７に沿った撮像光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。各シャッタ５１，５２はそれぞれ制御部６０に接続され、制御部６０によって開閉される。   As shown in FIG. 12, the wire bonding apparatus 10 of the present embodiment includes two liquid crystal first and second shutters 51 and 52 in a lens barrel 16 d of the camera 16. The first shutter 51 is provided at the tip of the camera 16, and the second shutter 52 is provided at a position that blocks the optical path between the optical member 33 and the camera 16. The first shutter 51 is located between the camera 16 and the semiconductor chip 23 in the illumination optical path 17a of the light emitted from the first light source and does not obstruct the optical path from the second light source 32 to the camera optical axis 17. If so, it may be arranged at a position other than the above. In addition, the second shutter 52 has an optical path in which the light from the second light source 32 is changed in the direction of the camera optical axis 17 by the half mirror 16c of the lens barrel 16d via the pad 241, the lens 37, and the mirror 36. As long as it is a position that does not interfere with the illumination optical path 17a from the first light source 31 and the imaging optical path along the camera optical axis 17, it may be arranged at a position other than the above. The shutters 51 and 52 are connected to the control unit 60 and opened and closed by the control unit 60.

本実施形態の動作は、図３、図８を参照して説明した実施形態の動作と同様で、制御部６０は、図３のステップＳ１０１、図８のステップＳ２０１に示すように、パッド２４の位置を検出する際に第１の光源１を点灯させ第２の光源３２を消灯させる場合には、第１のシャッタ５１を開として第２のシャッタ５２を閉とし、図３のステップＳ１０４、図８のステップＳ２０７に示すパッド２４１の画像を取得する際及び図８のステップＳ２０４に示すキャピラリ１４とイニシャルボール２５との画像を取得する際に第２の光源３２を点灯させて第１の光源３１を消灯する場合には、第２のシャッタを開として第１のシャッタを閉とする（シャッタ切り替え工程）。なお、第１の光源３１と第２の光源３２は消灯させずに点灯させたままシャツターの切り替えを行ってもよい。   The operation of this embodiment is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 8, and the control unit 60 performs the operation of the pad 24 as shown in step S <b> 101 of FIG. 3 and step S <b> 201 of FIG. 8. When the first light source 1 is turned on and the second light source 32 is turned off when the position is detected, the first shutter 51 is opened and the second shutter 52 is closed, step S104 in FIG. When the image of the pad 241 shown in step S207 of FIG. 8 is acquired and when the image of the capillary 14 and the initial ball 25 shown in step S204 of FIG. 8 is acquired, the second light source 32 is turned on and the first light source 31 is turned on. Is turned off, the second shutter is opened and the first shutter is closed (shutter switching step). The shirter may be switched while the first light source 31 and the second light source 32 are turned on without being turned off.

本実施形態は、第１の光源３１、第２の光源３２を例えばハロゲンランプ等のように点灯、消灯に時間がかかるものを適用した場合、ワイヤボンディング装置１０の速度に合わせて第１の光源３１からの光と第２の光源からの光とを切り替えることができるという効果を奏する。   In the present embodiment, when the first light source 31 and the second light source 32 are turned on and turned off, such as a halogen lamp, for example, the first light source according to the speed of the wire bonding apparatus 10 is applied. There exists an effect that the light from 31 and the light from a 2nd light source can be switched.

図１３を参照しながら、他の実施形態のワイヤボンディング装置１０について説明する。図１から図１２を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。   A wire bonding apparatus 10 according to another embodiment will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIG. 1 to FIG.

図１３に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、カメラ１６の鏡筒１６ｄが直線状に配置され、カメラ１６はカメラ光軸１７が半導体チップ２３に対して垂直となるようにボンディングへッド１２に取り付けられている。また、キャピラリ１４はボンディングアーム１３の先端に取り付けられており、キャピラリ１４はボンディングアーム１３の後端に取りつけられた超音波振動子によってＹ方向に振動する。図１３に示すように、ワイヤボンディング装置１０のＸＹテーブル１１を駆動するＸ軸モータ１８、Ｙ軸モータ１９、ボンディングアーム１３を駆動するＺ軸モータ２０、カメラ１６、第１の光源３１、第２の光源３２はそれぞれ制御部６０に接続されている。制御部６０は、図１に示したように内部に信号処理を行うＣＰＵ６１と動作プログラムやデータを記憶するメモリ７０とを含むコンピュータであり、その内部の構成は図１に記載した構成と同様である。   As shown in FIG. 13, in the wire bonding apparatus 10 of this embodiment, the lens barrel 16d of the camera 16 is linearly arranged, and the camera 16 is bonded so that the camera optical axis 17 is perpendicular to the semiconductor chip 23. It is attached to the head 12. Further, the capillary 14 is attached to the tip of the bonding arm 13, and the capillary 14 vibrates in the Y direction by an ultrasonic vibrator attached to the rear end of the bonding arm 13. As shown in FIG. 13, an X-axis motor 18, a Y-axis motor 19 that drives the XY table 11 of the wire bonding apparatus 10, a Z-axis motor 20 that drives the bonding arm 13, a camera 16, a first light source 31, and a second Each light source 32 is connected to the control unit 60. As shown in FIG. 1, the control unit 60 is a computer including a CPU 61 that performs signal processing and a memory 70 that stores an operation program and data. The internal configuration is the same as the configuration described in FIG. is there.

図１３に示したワイヤボンディング装置１０は先に図１から図１２を参照して説明した実施形態と同様のボンディング動作、パッド位置検出動作、パッド画像取得動作、不着検出動作、ボール偏芯検出動作を行うことができ、先に説明した実施形態と同様、機械的な動作を含まない簡便な動作によって、イニシャルボール２５の不着発生の有無を監視することができ、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール２５の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。   The wire bonding apparatus 10 shown in FIG. 13 has the same bonding operation, pad position detection operation, pad image acquisition operation, non-sticking detection operation, and ball eccentricity detection operation as those described above with reference to FIGS. As in the above-described embodiment, the presence or absence of the initial ball 25 can be monitored by a simple operation that does not include a mechanical operation, and high-precision detection images can be used with high accuracy. The occurrence of non-delivery can be monitored. In addition, since there are no mechanical movable parts, it is possible to acquire a high-accuracy image even when the wire bonding apparatus is operated at high speed and to have sufficient durability. Further, when the initial ball 25 is not attached, an alarm can be immediately issued or the wire bonding apparatus 10 can be stopped to suppress the occurrence of defective products, thereby performing bonding efficiently. be able to.

以上本発明の実施形態につて説明したが、本発明は、ワイヤボンディング装置、バンプボンディング装置のみならず、パッド上にワイヤ等を接続する他のボンディング装置にも適用することができる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be applied not only to wire bonding apparatuses and bump bonding apparatuses but also to other bonding apparatuses that connect wires or the like on pads.

１０ ワイヤボンディング装置、１１ ＸＹテーブル、１２ ボンディングヘッド、１３ ボンディングアーム、１４ キャピラリ、１５ キャピラリ中心軸、１６ カメラ、１６ａ 撮像素子、１６ｂ，１６ｃ ハーフミラー、１６ｄ 鏡筒、１６ｅ，３７ レンズ、１７ カメラ光軸、１７ａ 照明光路、１８ Ｘ軸モータ、１９ Ｙ軸モータ、２０ Ｚ軸モータ、２２ リードフレーム、２３ 半導体チップ、２３ａ 回路領域、２３ｂ，２３ｃ 角、２３ｄ，２３ｅ 特定領域、２４，２４０，２４１，２４２ パッド、２５ イニシャルボール、２５ａ 圧着ボール、２５ｃ バンプ、２６ ボンディングステージ、２７ ワイヤ、３１ 第１の光源、３２ 第２の光源、３３ 光学部材、３４，３５ 光軸、３６ ミラー、４１〜４８ 視野、５１ 第１のシャッタ、５２ 第２のシャッタ、６０ 制御部、６１ ＣＰＵ、６２ 第１の光源駆動インターフェース、６３ 第２の光源駆動インターフェース、６４ カメラ駆動インターフェース、６５ Ｘ軸モータ駆動インターフェース、６６ Ｙ軸モータ駆動インターフェース、６７ Ｚ軸駆動モータインターフェース、６８ データバス、７０ メモリ、７１ ボンディング制御プログラム、７２ ボンディング制御データ、７３ パッド位置検出プログラム、７４ パッド画像取得プログラム、７５ 不着検出プログラム、７６ ボール偏芯検出プログラム、７７ シャッタ切り替えプログラム、ｄ 偏芯量、Ｗ オフセット量、Ｘｗ 方向オフセット量、Ｙｗ 方向オフセット量、θ１ 角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wire bonding apparatus, 11 XY table, 12 Bonding head, 13 Bonding arm, 14 Capillary, 15 Capillary central axis, 16 Camera, 16a Image sensor, 16b, 16c Half mirror, 16d Lens barrel, 16e, 37 Lens, 17 Camera light Axis, 17a Illumination light path, 18 X-axis motor, 19 Y-axis motor, 20 Z-axis motor, 22 Lead frame, 23 Semiconductor chip, 23a Circuit area, 23b, 23c Square, 23d, 23e Specific area, 24, 240, 241, 242 Pad, 25 Initial ball, 25a Crimp ball, 25c Bump, 26 Bonding stage, 27 Wire, 31 First light source, 32 Second light source, 33 Optical member, 34, 35 Optical axis, 36 Mirror, 41 to 48 Field of view 51 First shutter 52 Second Shutter, 60 control unit, 61 CPU, 62 first light source drive interface, 63 second light source drive interface, 64 camera drive interface, 65 X axis motor drive interface, 66 Y axis motor drive interface, 67 Z axis drive motor interface 68 data bus, 70 memory, 71 bonding control program, 72 bonding control data, 73 pad position detection program, 74 pad image acquisition program, 75 non-stick detection program, 76 ball eccentricity detection program, 77 shutter switching program, d eccentricity Amount, W offset amount, Xw direction offset amount, Yw direction offset amount, θ 1 angle.

Claims (8)

ボンディング装置であって、
ボンディングヘッドと、
ボンディングツールと、
撮像装置と、
第１の光源と、
第２の光源と、
光学部材と、
前記第１の光源と前記第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、
前記ボンディングヘッドはＸＹ方向に移動するよう構成され、
前記ボンディングツールは、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、
前記撮像装置は、前記ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像するように構成され、
前記第１の光源は、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明するように構成され、
前記第２の光源は、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、
前記光学部材は、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導くように構成され、
前記制御部は、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第２の光源を消灯して前記第１の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、
前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第１の光源を消灯して前記第２の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、
を含んで構成されるボンディング装置。 A bonding device,
A bonding head;
A bonding tool,
An imaging device;
A first light source;
A second light source;
An optical member;
A controller that turns on and off the first light source and the second light source,
The bonding head is configured to move in the XY direction,
The bonding tool is attached to the bonding head and configured to bond an initial ball formed at a tip of a wire driven and inserted in the Z direction to a plurality of pads of a semiconductor chip,
The imaging device is configured to be offset from the bonding tool in the X direction and / or Y direction and attached to the bonding head, and to capture an image of the semiconductor chip,
The first light source is attached to the imaging device and configured to illuminate a specific area of the semiconductor chip,
The second light source is attached to the bonding head on the opposite side of the imaging device with respect to the bonding tool, and is configured to illuminate a pad on which the bonding tool comes.
The optical member is attached to the imaging device, and is configured to guide light from the one pad to the imaging device,
The controller is
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and the imaging device Pad position detecting means for acquiring an image of the specific area of the semiconductor chip and detecting the position of each pad of the semiconductor chip based on the image;
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the bonding tool is placed on the pads, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. Pad images acquisition means for sequentially bonding the respective initial balls to the pads and sequentially acquiring images of the one pad according to the bonding by the imaging device;
A bonding apparatus comprising the above. 請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記撮像装置は、前記半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、
前記第１の光源から放射された光は、前記半導体チップから前記撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って前記半導体チップの前記特定領域を照明し、
前記第２の光源と前記光学部材とは、それぞれ前記ボンディングツールの斜め上方に配置され、前記第２の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから前記光学部材に向う光軸とが同一面内にあって前記ボンディングツールのＺ方向の移動面に対して対称となるよう配置されているボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 1,
The imaging device is arranged to image the surface of the semiconductor chip from vertically above,
The light emitted from the first light source illuminates the specific region of the semiconductor chip through an illumination optical path at least partially coaxial with an imaging optical path from the semiconductor chip to the imaging device,
The second light source and the optical member are disposed obliquely above the bonding tool, respectively, and an optical axis from the second light source toward the one pad and an optical axis from the one pad toward the optical member. DOO is a bonding apparatus which is disposed so as to be symmetrical with respect to the moving surface in the Z direction of the bonding tool be in the same plane. 請求項２に記載のボンディング装置であって、
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、
を有するボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 2,
The controller is
In the case where the initial balls are sequentially bonded to the pads by the bonding tool, non-attachment is performed for detecting non-stickiness of the initial balls to the one pads based on the acquired images of the one pads. Detection means,
A bonding apparatus. 請求項３に記載のボンディング装置であって、
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、
を有するボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 3,
The controller is
When the initial balls are sequentially bonded to the pads by the bonding tool, the first light source is turned off immediately before the initial balls are bonded to the one pad, and the second light source is turned off. Ball eccentricity detecting means for acquiring an image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad in a state where a light source is turned on, and detecting eccentricity of each initial ball based on each image;
A bonding apparatus. 請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記第１の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第１の光路と、
前記第２の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第２の光路と、
前記第１の光路を遮断する第１のシャッタと、
前記第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第２のシャッタを閉として前記第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第１のシャッタを閉として前記第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 1,
A first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging device;
A second optical path from the second light source through the one pad to the imaging device;
A first shutter that blocks the first optical path;
A second shutter that blocks the second optical path,
The controller is
When taking an image of the specific area of the semiconductor chip, the second shutter is closed and the first shutter is opened, and when taking an image of the one pad, the first shutter is opened. A bonding apparatus comprising shutter switching means for closing the second shutter and opening the second shutter. 請求項２に記載のボンディング装置であって、
前記第１の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第１の光路と、
前記第２の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第２の光路と、
前記第１の光路を遮断する第１のシャッタと、
前記第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第２のシャッタを閉として前記第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第１のシャッタを閉として前記第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 2,
A first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging device;
A second optical path from the second light source through the one pad to the imaging device;
A first shutter that blocks the first optical path;
A second shutter that blocks the second optical path,
The controller is
When taking an image of the specific area of the semiconductor chip, the second shutter is closed and the first shutter is opened, and when taking an image of the one pad, the first shutter is opened. A bonding apparatus comprising shutter switching means for closing the second shutter and opening the second shutter. 半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、
ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを前記半導体チップの前記各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、前記ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第２の光源を消灯し、前記第１の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、
パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、
取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、
を有するボンディング方法。 A method for bonding a semiconductor chip to a plurality of pads,
A bonding head that moves in the XY direction, and is attached to the bonding head, moves onto each pad of each semiconductor chip, and an initial ball formed at the tip of the inserted wire is applied to each pad of the semiconductor chip. A bonding tool for bonding each, an offset in the X direction and / or Y direction from the bonding tool and attached to the bonding head, and a common imaging device for taking an image of the semiconductor chip, and attached to the imaging device, A first light source that illuminates a specific area of the semiconductor chip, and a pad that is attached to the bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool and on which the bonding tool comes A second light source that attaches to the imaging device Is a step of preparing a bonding apparatus comprising an optical member for guiding light from the one pad on the imaging device,
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and the imaging device performs the above operation. A pad position detecting step of acquiring an image of the specific area of the semiconductor chip and detecting a position of each pad of the semiconductor chip based on the image;
After the pad position detection step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is on each pad, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. A pad image acquisition step of sequentially bonding each initial ball to each one pad by the bonding tool, and sequentially acquiring images of the one pad according to bonding by the imaging device;
Non-attachment detection step of detecting non-attachment of each initial ball to each of the one pads based on each acquired image of the one pad;
A bonding method comprising: 請求項７に記載のボンディング方法であって、
前記パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有するボンディング方法。

The bonding method according to claim 7,
After the pad position detecting step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is placed on each pad, and immediately before each initial ball is bonded to each one pad, An image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad is acquired in a state where the light source of 1 is turned off and the second light source is turned on, and the initial ball of each initial ball is acquired based on the image. A bonding method including a ball eccentricity detecting step for detecting eccentricity.

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