JPH0831863A - ワイヤボンデイング部のボール検出方法及び検出装置 - Google Patents
ワイヤボンデイング部のボール検出方法及び検出装置Info
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Abstract
に検出することを可能とする。 【構成】ワイヤボンデイング時にワイヤボンデイング部
を指示する予め教示された教示点30とパッドP内でボ
ール5外の点を結ぶ少なくとも3方向からボールエッジ
32a、32b、32cを検出し、この少なくとも3つ
のボールエッジ32a、32b、32cからボール5の
位置及び又は大きさ及び又は形状を算出する。
Description
のワイヤボンデイング部のボール検出方法及び検出装置
に係り、特にボールボンデイング後のボール検出方法及
び検出装置に関する。
半導体チップ2が付着された試料3は、図4に示すワイ
ヤボンデイング装置10により半導体チップ2のパッド
P1 、P2 ・・・とリードフレーム1のリード部L1 、
L2 ・・・にワイヤ4をワイヤボンデイングにより接続
する。
は、一般に、まず撮像装置11によって半導体チップ2
上の少なくとも2つの定点、及びリードフレーム1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。この撮像装置11による検出
の場合は、撮像装置11の中心軸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15がXY軸方向及びZ軸方向に移
動させられ、キャピラリ15に挿通されたワイヤ4を半
導体チップ2のパッドP1 、P2 ・・・とリードフレー
ム1のリード部L1 、L2 ・・・にワイヤボンデイング
する。
キャピラリ15の中心軸15aとは距離Wだけオフセッ
トされているので、撮像装置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1
2及びY軸モータ13によってXYテーブル16がオフ
セット量Wだけ移動させられ、キャピラリ15が試料3
の第1ボンド点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16
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17の上下動(又は揺動)によるキャピラリ1
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4に
おいて、キャピラリアーム17はボンデイングヘッド1
8に揺動自在に設けられ、撮像装置11は撮像装置保持
アーム19を介してボンデイングヘッド18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。
して、例えば特開平4−317342号公報、特開平4
−320350号公報等があげられる。また試料の位置
補正方法として、例えば特開昭51−78174号公
報、特公昭57−50059号公報等があげられる。
1aとキャピラリ15の中心軸15aとは、機械的に決
められた一定のオフセット量Wを有している。従って、
前記したように撮像装置11によって試料3のずれ量を
検出してボンデイング座標を修正し、前記オフセット量
Wだけ移動させて前記修正されたボンデイング座標に予
め定められたプログラムに従ってキャピラリ15を順次
移動させることにより、ボンデイング点に正確にボンデ
イングさせることができる。
リードフレーム1を加熱するためのヒートブロックを有
し、キャピラリ15を保持するキャピラリアーム17
は、ヒートブロックの上方に位置している。またワイヤ
ボンデイング装置10は、発熱源として前記したヒート
ブロックの他に、XYテーブル16をXY軸方向に駆動
するX軸モータ12及びY軸モータ13、キャピラリア
ーム17に内蔵された超音波発振源、キャピラリアーム
17を揺動又は上下動させるZ軸モータ14等を備えて
いる。
作発熱等によって、キャピラリアーム17の熱膨張と撮
像装置11を保持する撮像装置保持アーム19の熱膨張
とに差が生じ、撮像装置11の中心軸11aとキャピラ
リ15の中心軸15aとのオフセット(量及び方向)が
変動する。この変動による誤差分がボンデイング位置ず
れとして表れる。
パッドPにボンデイングされたボール中心位置を撮像装
置11によって検出することが行われている。従来のボ
ール中心位置検出方法として、例えば特開平5−206
197号公報に示す方法が提案されている。この方法を
図5乃至図7により説明する。図5はパッドPにボンデ
イングされたボール5の中心6とパッドPの中心7がほ
ぼ一致している場合、図6及び図7はボール5の中心6
がパッドPの中心7より大きくずれている場合を示す。
握するために、2値化パターンマッチングによるマクロ
認識を行い、仮のボール中心20を検出する。次にこの
仮のボール中心20を基準にして、8方向21a〜21
hへエッジ検索を行い、多値化したボール5のエッジ2
2a〜22hを検出する。次にこの検出したボールエッ
ジを22a−22e、22b−22f、22c−22
g、22d−22hの4つに組分けして、それぞれの中
心座標(中間位置)23a、23b、23c、23dを
算出する。そして、中心座標23a、23b、23c、
23dから垂直線を引き、各々の交点座標からボール5
の重心座標、即ちボール5の中心座標6を求める。
ル5を2値化して仮のボール中心20を設定し、この仮
のボール中心20を基準にして8方向21a〜21hへ
エッジ検索を行うので、次のような問題があった。一般
にボール5及びワイヤ4は暗部に、パッドPは明部にな
るように照明光学系を設定するが、ボール5内が一様な
暗部でなくむらがあり、ボールエッジでないところをボ
ールエッジと誤検出するという問題があった。
ールエッジ22a−22e、22b−22f、22c−
22g、22d−22hの全ての中心座標23a、23
b、23c、23dを算出する必要があるので、次のよ
うな問題があった。図5のようにボール5の中心6とパ
ッドPの中心7とがほぼ一致している場合には、パッド
Pのエッジとボール5のエッジとが離れて明瞭に区別で
きるので、中心座標23a、23b、23cが算出で
き、何ら問題はない。
ル5の中心6がパッドPの中心7より大きくずれ、パッ
ドPのエッジにボール5の画像が重なった場合、または
近接している場合には、ボールエッジ22a及び22g
の周りのパターンを検出して誤検出することがある。従
って、このような場合には、22a−22eの中心座標
23a及び22c−22gの中心座標23cが誤検出と
なってボール5の中心座標6は不正確となる。
し、次にボールエッジの組合せの中点を求め、その後に
中点より垂直線を引き、各々の交点座標からボール中心
座標6を求めるので、短時間に検出が行えないという問
題があった。
ち多ピン化によるパッドPサイズの小寸法化の傾向にあ
り、パッドP一杯にボール5が形成される。このような
場合には、ボール5の中心6がパッドPの中心7より大
きくずれている場合は勿論のこと、ボール5の中心6と
パッドPの中心7がほぼ一致している場合においても、
ボールエッジ22a、22c、22e及び22gが誤検
出となることがあり、前記したと同様にボール5の中心
座標6が算出できない。
ボールを短時間に確実に検出することが可能なワイヤボ
ンデイング部ボール検出方法及び検出装置を提供するこ
とにある。
の本発明の第1の方法は、ワイヤボンデイング後のワイ
ヤボンデイング部のボールを検出する方法において、ワ
イヤボンデイング時にワイヤボンデイング部を指示する
予め教示された教示点とパッド内でボール外の点を結ぶ
少なくとも3方向からボールエッジを検出し、この少な
くとも3つのボールエッジからボールの位置及び又は大
きさ及び又は形状を算出することを特徴とする。
方法は、前記第1の方法において、前記3方向が、ワイ
ヤボンデイング部を撮像する撮像装置の検出枠を、検出
するボールがボンデイングされたパッドの画像内で予め
決められたボールより大きく設定し、前記検出枠の辺と
45°の角度を有し互いに90°をなす4方向の内の3
方向であることを特徴とする。
方法は、前記第1及び第2の方法において、前記3方向
が、第1及び第2の方向が一直線で、第3の方向が前記
第1及び第2の方向に90°の角度をなし、前記3方向
の第1、第2及び第3のボールエッジを検出し、第1の
エッジ座標又は第2のエッジ座標のいずれか一方から
と、第3のエッジ座標からとの第1及び第2のエッジの
2等分線における等しい点を求めてボールを検出するこ
とを特徴とする。
は、ワイヤボンデイング部を撮像装置で撮像してワイヤ
ボンデイング後のワイヤボンデイング部のボールを検出
する装置において、前記撮像装置の検出枠を、検出する
ボールがボンデイングされたパッドの画像内で前記ボー
ルより大きく設定する検出枠設定部と、ワイヤボンデイ
ング時にワイヤボンデイング部を指示する予め教示され
た教示点から前記検出枠内でボールのエッジが明らかに
判別できる3方向を設定する制御メモリと、前記3方向
のボールエッジを検出し、この3つのボールエッジから
ボール位置を算出する演算制御部とを備えたことを特徴
とする。
を指示する予め教示された教示点に撮像装置は移動して
ボンデイングされたボールを撮像する。そして、教示点
とパッド内でボール外の点を結ぶ少なくとも3方向のボ
ールエッジを検出し、この3つのボールエッジからボー
ルの位置を算出する。また4つ以上のボールエッジを検
出すれば、ボールの大きさや形状も算出できる。
照しながら図1により説明する。なお、図1は説明を容
易にするために図6を45°回転させてある。ここで、
ボール5及びワイヤ4は暗部に、パッドPは明部になる
ように、画像処理装置の照明光学系を設定してある。そ
こで、試料3へのワイヤボンデイング後、撮像装置11
の中心軸11aがボンデイング部を指示する予め教示し
たボンデイング位置である教示点30に移動する。通常
はパッドPの中心位置を教示する。即ち、撮像装置11
の検出枠31の中心が教示点30となる。また検出枠3
1の大きさはパッドPの画像内でボール5の大きさより
大きく設定する。
の対角線をそれぞれ座標軸とするXY座標系を考える。
前記教示点30は原点となる。画像処理により、X軸、
Y軸それぞれに沿って検出枠31内の画像のエッジを検
索し検出する。但し、ワイヤ4が存在する方向は、ボー
ル5のエッジが検出できない恐れがあるので除外する。
これは、ワイヤボンデイング装置10によるボンデイン
グ手順の教示により予め知ることができ、ワイヤ方向に
最も近い方向を除外することにより達成できる。
ぞれに沿ってボール5のエッジ座標32a(X1 ,
0)、32b(X2 ,0)、32c(0,Y1 )を検出
する。この場合、エッジ座標32a、32b、32cの
検出は、教示点30から外側に向けて検出しても、また
は検出枠31のエッジから教示点30に向けて検出して
もよい。いずれの場合も、検出枠31に近い暗部をエッ
ジ座標32a、32b、32cとする。ボール5の外周
が円である場合、ボール5の中心座標6(X,Y)はエ
ッジ32a、32bの2等分線33上にあり、ボール5
のXは数1のようになる。
−6はボール5の半径となり等しい。そこで、線分32
a−6又は32b−6のいずれか一方と線分32c−6
とが等しい条件は、数2のようになる。数2を整理して
ボール5の中心座標6のYを求めると、数3のようにな
る。数3に数1のXを代入して整理すると、数4のよう
になる。
標は、数1と数4であるので、これをまとめて表すと、
数5のようになる。
し互いに90°をなす2本の軸線(X軸、Y軸)を設定
し、ワイヤ4から離れた1方の軸線(X軸)におけるボ
ール5の第1及び第2のエッジ座標32a、32bと、
他の軸線(Y軸)におけるワイヤ4から離れた1つの第
3のエッジ座標32cとを検出する。そして、第1のエ
ッジ座標32a又は第2のエッジ座標32bのいずれか
一方からと、第3のエッジ座標32cからとの、第1及
び第2のエッジ32a、32bの2等分線33上におけ
る等しい点を求めると、その点がボール5の中心座標6
となる。
るボール5のエッジ32a、32b、32cを求めるの
で、ボール5のエッジがパッドPのエッジに重なり又は
近接している場合にも、検出するエッジは明らかに判別
でき、また検出枠31内で外側の暗部をエッジ32a、
32b、32cとするので、エッジ32a、32b、3
2cを確実に検出できる。またこのエッジ32a、32
b、32cでボール5の中心6を算出するので、これら
のエッジは明瞭で中心6を確実に算出できると共に、短
時間に検出できる。
1の対角線を2つの座標軸系とするのが最も好ましい
が、本発明はこれに限定されるものではない。というの
は、パッドP内でボール5外の点を結ぶ一直線上の2方
向と、この方向に直角な一方向の3方向であれば、エッ
ジを確実に短時間に検出でき、中心座標6を容易に算出
できる。また4つ以上のボールエッジを検出することに
より、ボール5の大きさや形状も算出できる。
5の中心座標6を検出することができる。しかし、ボー
ル5が変形した円である場合がある。そこで、ボール5
の形状を判別するには、前記のようにして求めたボール
5の中心座標6を中心にして再度3方向におけるエッジ
を検索し、中心座標6から前記3方向におけるエッジま
での長さを比較することにより、ボールの形状が判別で
きる。
ら前記したボールエッジ32a、32b、32cを結ぶ
方向以外を選択する。例えば、中心座標6を通りX軸に
平行な軸線X’のエッジ座標34a(X1 ’,Y)、3
4b(X2 ’,Y)、34c(X,Y1 ’)より、線分
6−34a、6−34b、6−34cの長さX1 ’−
X、X−X2 ’、Y−Y1 ’を求める。この線分の長さ
はボール5の半径であるので、この3つの線分の長さの
差により、ボール5の形状が判別できる。ここで、X,
Yはそれぞれ前記した数5に示す値である。なお、中心
座標6からボール5のエッジを検出する方向は少なくと
も3方向であればよい。しかし、検出する方向が多いほ
どボール5の形状をより正確に把握できることは言うま
でもない。
位置検出方法を実行する制御装置の一実施例を示す。制
御装置は、主として撮像装置11の映像を画像処理する
画像処理部40と、図4に示すワイヤボンデイング装置
10を駆動する装置駆動部50と、座標等のデータを装
置駆動部50に手動で入力する手動入力手段65とから
なっている。
入力手段41を介して入力された映像の画像形状を記憶
する入力画像メモリ42と、この入力画像メモリ42の
画像処理手順が記憶された制御メモリ43と、検出枠3
1を設定する検出枠設定部44と、前記制御メモリ43
の手順に従って入力画像メモリ42の画像を処理してボ
ール5のエッジ座標32a(X1 ,0)、32b
(X2 ,0)、32c(0,Y1 )を検出し、前記した
数5に従ってボール中心座標6を演算する演算制御部4
5とからなっている。また前記入力画像メモリ42の画
像はテレビモニタ46に写し出される。
モータ13、Z軸モータ14を制御するX軸モータ制御
部51、Y軸モータ制御部52、Z軸モータ制御部53
と、ボンデイング動作のために前記モータ12、13、
14を制御する制御手順及びボンデイング座標の算出手
順が記憶されたボンデイング用制御メモリ54と、図4
に示す撮像装置11の中心軸11aとキャピラリ15の
中心軸15aとのオフセット量Wの修正時期及びオフセ
ット修正手順が記憶されたオフセット修正用制御メモリ
55と、X軸モータ制御部51、Y軸モータ制御部5
2、Z軸モータ制御部53、ボンデイング用制御メモリ
54及びオフセット修正用制御メモリ55を制御すると
共に、前記演算制御部45によって算出されたボール中
心座標6のずれ量と手動入力手段65により入力された
ボンデイング座標データにより実際のボンデイング座標
を算出及びオフセット修正量を算出する演算制御部56
と、この演算制御部56で算出されたボンデイング座標
を記憶するバッテリーバックアップ57されたボンデイ
ング座標メモリ58と、前記修正されたオフセットを記
憶するオフセットメモリ59とからなっている。また演
算制御部56は、ボンデイング座標メモリ58よりボン
デイング座標を読み出して画像処理部40の検出枠設定
部44に入力するようになっている。
びチェスマン67よりなり、ボンデイング座標及びオフ
セットはそのいずれかを使用して装置駆動部50に入力
する。
ング部中心位置検出方法を説明する。従来の技術の項で
説明したように、図4に示すワイヤボンデイング装置1
0により図3に示すように、試料3にワイヤボンデイン
グが行われる。試料3へのワイヤボンデイングが完了し
た後、オフセット修正用制御メモリ55によりボンデイ
ング座標メモリ58に記憶されているパッドP(例えば
P1 )の座標とオフセットメモリ59に記憶されている
オフセット量Wを演算制御部56は読み出す。そして、
演算制御部56はパッドPの座標にオフセット量Wを加
えた座標にX軸モータ制御部51及びY軸モータ制御部
52を制御する。これにより、X軸モータ12及びY軸
モータ13が駆動し、撮像装置11の中心軸11aはワ
イヤボンデイングされたパッドPの教示点30(中心
7)の上方に移動する。これにより、撮像装置11によ
ってパッドP及びボール5が撮像される。この撮像され
た映像は、画像入力手段41によってデジタル信号に変
換されて入力画像メモリ42に記憶される。
ボンデイング座標メモリ58のパッドPの座標を読み出
し、制御メモリ43を通して検出枠設定部44に入力
し、検出枠設定部44は該パッドPの画像内でボール5
の大きさより大きい検出枠31を設定する。これによ
り、検出枠31の中心が教示点30となる。図1はパッ
ドPにワイヤボンデイングされたボール5がテレビモニ
タ46に映っている撮像画像例を示す。
形の対角線をXY座標系としてボール5のエッジ座標3
2a(X1 ,0)、32b(X2 ,0)、32c(0,
Y1)を検出し、数5に従ってボール5の中心座標6
(X,Y)を算出する。ここで、図1のXY座標系は、
説明を容易にするために右方向に45°回転させたもの
であるので、中心座標6(X,Y)は、左方向に45°
回転させて変換した座標6(Xs,Ys)にする。これ
により、画像処理部40及び装置駆動部50の座標系と
一致する。そこで、教示点30の座標を(xs,ys)
とすると、数6により教示点30からボール5の中心6
のずれ量Δx,Δyが求まる。本来、撮像装置画像とボ
ンデイング中心の位置関係をオフセットとしているの
で、Δx,Δyがその時点のオフセットのずれ量とな
る。
クセル(副画素)精度をもって検出できる。サブピクセ
ル演算については、多値化(階調付画像)相関処理に加
え、HILL−CLIMB技法及び補間法演算などを用
いることにより、副画素精度で最大の相関値を持つ点を
見つけ出せることが知られている。またこのずれ量Δ
x,Δyは入力画像メモリ42のピクセル数として求ま
るが、撮像装置11の倍率により、1ピクセル当たりの
実寸法(XYテーブル16の移動量)は装置の固有値で
あるので、XYテーブル16の移動量に換算することが
でき、この換算の係数をkx,kyとすると、実寸法ず
れ量dx1 ,dy1 は数7で算出される。
59に記憶されているオフセット量WのX軸成分Xw、
Y軸成分Ywに前記オフセットΔx,Δyを数8のよう
に加えて修正し、この新たなオフセットXw1 、Yw1
をオフセットメモリ59に記憶させる。以後、次のオフ
セットの修正が行われるまで前記オフセットXw1 、Y
w1 が使用される。
にワイヤボンデイング部を指示する予め教示された教示
点とパッド内でボール外の点を結ぶ少なくとも3方向か
らボールエッジを検出し、この少なくとも3つのボール
エッジからボールの位置及び又は大きさ及び又は形状を
算出するので、ワイヤボンデイング部のボールを短時間
に確実に検出することができる。またボールの位置ずれ
を検出してオフセットのずれ量を自動的に修正すること
ができ、ボンデイングの位置精度の向上が図れると共
に、経時的なオフセットの変動も修正可能である。
法の一実施例を示す説明図である。
置の一実施例を示すブロック図である。
ある。
場合における従来のワイヤボンデイング部中心位置検出
方法を示す説明図である。
る場合における撮像されたワイヤボンデイングの画像の
部分拡大図である。
出方法を示す説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ワイヤボンデイング後のワイヤボンデイ
ング部のボールを検出する方法において、ワイヤボンデ
イング時にワイヤボンデイング部を指示する予め教示さ
れた教示点とパッド内でボール外の点を結ぶ少なくとも
3方向からボールエッジを検出し、この少なくとも3つ
のボールエッジからボールの位置及び又は大きさ及び又
は形状を算出することを特徴とするワイヤボンデイング
部のボール検出方法。 - 【請求項2】 前記3方向は、ワイヤボンデイング部を
撮像する撮像装置の検出枠を、検出するボールがボンデ
イングされたパッドの画像内で予め決められたボールよ
り大きく設定し、前記検出枠の辺と45°の角度を有し
互いに90°をなす4方向の内の3方向であることを特
徴とする請求項1記載のワイヤボンデイング部のボール
検出方法。 - 【請求項3】 前記3方向は、第1及び第2の方向が一
直線で、第3の方向が前記第1及び第2の方向に90°
の角度をなし、前記3方向の第1、第2及び第3のボー
ルエッジを検出し、第1のエッジ座標又は第2のエッジ
座標のいずれか一方からと、第3のエッジ座標からとの
第1及び第2のエッジの2等分線における等しい点を求
めてボールを検出することを特徴とする請求項1又は2
記載のワイヤボンデイング部のボール検出方法。 - 【請求項4】 ワイヤボンデイング後のワイヤボンデイ
ング部のボールを検出する方法において、前記ワイヤボ
ンデイング部のボールを検出した後、そのボールを中心
として少なくとも3方向にボールのエッジを検出してワ
イヤボンデイング部の形状を判別することを特徴とする
請求項1記載のワイヤボンデイング部のボール検出方
法。 - 【請求項5】 ワイヤボンデイング部を撮像装置で撮像
してワイヤボンデイング後のワイヤボンデイング部のボ
ールを検出する装置において、前記撮像装置の検出枠
を、検出するボールがボンデイングされたパッドの画像
内で前記ボールより大きく設定する検出枠設定部と、ワ
イヤボンデイング時にワイヤボンデイング部を指示する
予め教示された教示点から前記検出枠内でボールのエッ
ジが明らかに判別できる3方向を設定する制御メモリ
と、前記3方向のボールエッジを検出し、この3つのボ
ールエッジからボール位置を算出する演算制御部とを備
えたことを特徴とするワイヤボンデイング部のボール検
出装置。
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