JPH1131718A - ボンディング装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体チップの電極とリードフレームのリー
ドとを結合するボンディング装置での被加工物の簡素で
正確な俯瞰撮像。 【解決手段】 被加工物たる半導体チップ14とリード15
とを、金細線等のワイヤでボンディングする場合、ボン
ディングツールとしてのアーム８とキャピラリー９と被
加工物との相対位置のずれを補正する為ずれをカメラ
(1)1a,カメラ(2)1b及び光学系1cよりなる撮像系で俯瞰
撮像して画像処理部２で検出する。光学系1cは半導体チ
ップ14とリード15との段差に対応して選択する近位置及
び遠位置２つの焦点範囲形成を行う。撮像面から遠い遠
位置焦点範囲では前述した段差の大きい場合にカメラ
(2)1b との組合せで撮像し、通常の段差の場合にはより
近い近位置焦点範囲でカメラ(1)1a により撮像する。
ドとを結合するボンディング装置での被加工物の簡素で
正確な俯瞰撮像。 【解決手段】 被加工物たる半導体チップ14とリード15
とを、金細線等のワイヤでボンディングする場合、ボン
ディングツールとしてのアーム８とキャピラリー９と被
加工物との相対位置のずれを補正する為ずれをカメラ
(1)1a,カメラ(2)1b及び光学系1cよりなる撮像系で俯瞰
撮像して画像処理部２で検出する。光学系1cは半導体チ
ップ14とリード15との段差に対応して選択する近位置及
び遠位置２つの焦点範囲形成を行う。撮像面から遠い遠
位置焦点範囲では前述した段差の大きい場合にカメラ
(2)1b との組合せで撮像し、通常の段差の場合にはより
近い近位置焦点範囲でカメラ(1)1a により撮像する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はボンディング装置に
関し、特に加工対象物としての半導体チップの電極薄膜
としてのパッドと、リードフレームに配設されたリード
とをボンディング加工で接続する場合に、加工対象物と
ボンディングツールとの相対的な位置決めをカメラで俯
瞰的に撮像した画像を利用して行うボンディング装置に
関する。
関し、特に加工対象物としての半導体チップの電極薄膜
としてのパッドと、リードフレームに配設されたリード
とをボンディング加工で接続する場合に、加工対象物と
ボンディングツールとの相対的な位置決めをカメラで俯
瞰的に撮像した画像を利用して行うボンディング装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップ上のパッドと、リードとを
ボンディング加工で接続するボンディング装置は、半導
体の加工分野で良く知られている。ボンディング装置に
は、ボンディング加工の対象物をＡｕ（金）、Ａｌ（ア
ルミニューム）などの金属細線で接続するワイヤボンデ
ィング装置と、テープを利用するテープボンディング装
置とがある。
ボンディング加工で接続するボンディング装置は、半導
体の加工分野で良く知られている。ボンディング装置に
は、ボンディング加工の対象物をＡｕ（金）、Ａｌ（ア
ルミニューム）などの金属細線で接続するワイヤボンデ
ィング装置と、テープを利用するテープボンディング装
置とがある。
【０００３】前者のワイヤボンディング装置としては、
ネールヘッドボンディング（nail・head Bonding）法が
一般的で、これには熱印加状態で加圧ボンディングする
サーモコンプレッションボンディングや、熱印加状態で
超音波振動エネルギーを利用するサーモソニックボンデ
ィングのほか、常温での超音波加工を利用する超音波ウ
エッジボンディング等がある。
ネールヘッドボンディング（nail・head Bonding）法が
一般的で、これには熱印加状態で加圧ボンディングする
サーモコンプレッションボンディングや、熱印加状態で
超音波振動エネルギーを利用するサーモソニックボンデ
ィングのほか、常温での超音波加工を利用する超音波ウ
エッジボンディング等がある。
【０００４】後者のテープボンディング装置は、利用す
るテープが、通常、ポリミドテープに銅箔を貼り合わせ
て定ピッチごとに窓を設け、この窓にはＩＣなどの半導
体チップの電極としてのパッドに対応させたリードが形
成され、且つパッドには金の隆起物としてのバンプ（bu
mp，こぶ）が盛られ、リードと各バンプの重合する位置
で加工道具としてのボンディングツールで加圧し、同時
に通電加熱してボンディングを行っている。
るテープが、通常、ポリミドテープに銅箔を貼り合わせ
て定ピッチごとに窓を設け、この窓にはＩＣなどの半導
体チップの電極としてのパッドに対応させたリードが形
成され、且つパッドには金の隆起物としてのバンプ（bu
mp，こぶ）が盛られ、リードと各バンプの重合する位置
で加工道具としてのボンディングツールで加圧し、同時
に通電加熱してボンディングを行っている。
【０００５】ところで、上述したワイヤボンディング装
置とテープボンディング装置何れにおいても、ボンディ
ング加工時における被加工物としての半導体チップとリ
ード（ワイヤボンディング）、もしくは半導体チップ
（テープボンディング）の位置が正しい加工位置にある
か否かを確認してから位置決めを行って加工ツールで加
工することが必要で、通常、この位置決めには、被加工
物を上方からＩＴＶ等のカメラで光学的に撮像して得ら
れる画像信号によって生成する画像を、標準の位置パタ
ンと照合するなどの方法で被加工物の位置ずれを検出
し、この位置ずれを正しく整合した上でボンディング加
工を行っている。
置とテープボンディング装置何れにおいても、ボンディ
ング加工時における被加工物としての半導体チップとリ
ード（ワイヤボンディング）、もしくは半導体チップ
（テープボンディング）の位置が正しい加工位置にある
か否かを確認してから位置決めを行って加工ツールで加
工することが必要で、通常、この位置決めには、被加工
物を上方からＩＴＶ等のカメラで光学的に撮像して得ら
れる画像信号によって生成する画像を、標準の位置パタ
ンと照合するなどの方法で被加工物の位置ずれを検出
し、この位置ずれを正しく整合した上でボンディング加
工を行っている。
【０００６】図４は、従来のボンディング装置における
位置決め部の構成を示すブロック図である。図４はワイ
ヤボンディング装置の場合を例とし、図４の（ａ）に示
すように、あらかじめ設定した焦点距離を有する光学系
を構成するレンズ１０１ｂと、カメラ１０１ａとは、被
写体としての被加工物を上方から俯瞰的に撮像して、取
得した画像信号Ｓを画像処理部１０３に送出する。
位置決め部の構成を示すブロック図である。図４はワイ
ヤボンディング装置の場合を例とし、図４の（ａ）に示
すように、あらかじめ設定した焦点距離を有する光学系
を構成するレンズ１０１ｂと、カメラ１０１ａとは、被
写体としての被加工物を上方から俯瞰的に撮像して、取
得した画像信号Ｓを画像処理部１０３に送出する。
【０００７】カメラ１０１ａ及びレンズ１０１ｂは、通
常一体化構成とされ、カメラ駆動部１０２により駆動さ
れる懸架機構１０５により被写体に対する撮像位置を設
定される。カメラ駆動部１０２は、駆動制御部１０４の
出力する駆動制御信号Ｄによって駆動されるアクチュエ
ータやモータ等を備える。画像処理部１０３は、入力し
た画像信号Ｓにより被写体の俯瞰画像を生成し、これと
被写体の正しい位置を示す標準パタンとを照合し、その
差を被写体の位置ずれを表現する位置ずれデータＥとし
て、図示しない位置整合部へ送出し、これにより被写体
の搭載構造等を駆動して加工のための位置整合を行って
いる。
常一体化構成とされ、カメラ駆動部１０２により駆動さ
れる懸架機構１０５により被写体に対する撮像位置を設
定される。カメラ駆動部１０２は、駆動制御部１０４の
出力する駆動制御信号Ｄによって駆動されるアクチュエ
ータやモータ等を備える。画像処理部１０３は、入力し
た画像信号Ｓにより被写体の俯瞰画像を生成し、これと
被写体の正しい位置を示す標準パタンとを照合し、その
差を被写体の位置ずれを表現する位置ずれデータＥとし
て、図示しない位置整合部へ送出し、これにより被写体
の搭載構造等を駆動して加工のための位置整合を行って
いる。
【０００８】図４の（ｂ）には、こうして撮像される被
写体（被加工物）に対する焦点範囲ａを併記して示す。
即ち、図４の（ｂ）に示す焦点範囲ａに、被加工物を包
含するようにして撮像される。
写体（被加工物）に対する焦点範囲ａを併記して示す。
即ち、図４の（ｂ）に示す焦点範囲ａに、被加工物を包
含するようにして撮像される。
【０００９】図５は、被加工物の一例を示す側面図であ
る。図５は、ワイヤボンディング装置の対象とする被加
工物の側面図であり、ＩＣなどの半導体チップ１００１
と、半導体チップ１００１とワイヤボンディングされる
リード１００２とを示し、これら半導体チップ１００１
とリード２とは互いに離隔し、その間がＡｕ，Ａｌなど
の金属細線を利用してボンディング加工され、ブリッジ
される。
る。図５は、ワイヤボンディング装置の対象とする被加
工物の側面図であり、ＩＣなどの半導体チップ１００１
と、半導体チップ１００１とワイヤボンディングされる
リード１００２とを示し、これら半導体チップ１００１
とリード２とは互いに離隔し、その間がＡｕ，Ａｌなど
の金属細線を利用してボンディング加工され、ブリッジ
される。
【００１０】半導体チップ１００１の上面と、リード１
００２の上面との差のチップ段差１００３のバラツキに
対応して焦点範囲を設定することが、良き撮像の前提条
件となる。
００２の上面との差のチップ段差１００３のバラツキに
対応して焦点範囲を設定することが、良き撮像の前提条
件となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のボンデ
ィング装置における被加工物に対する位置決めは、単一
焦点を有する光学系としてのレンズを使用するカメラで
撮像した画像信号を利用して行っていたので、被加工物
の高さ、即ちチップ段差のバラツキに対応して焦点を変
えることはできず、このため、チップ段差が大きい場合
には、次の，及びのいずれかに基づいて、被加工
物を焦点範囲内に取り込んで撮像を行っていた。
ィング装置における被加工物に対する位置決めは、単一
焦点を有する光学系としてのレンズを使用するカメラで
撮像した画像信号を利用して行っていたので、被加工物
の高さ、即ちチップ段差のバラツキに対応して焦点を変
えることはできず、このため、チップ段差が大きい場合
には、次の，及びのいずれかに基づいて、被加工
物を焦点範囲内に取り込んで撮像を行っていた。
【００１２】 焦点深度の深いレンズを使用して撮像
する。 レンズを上下させる機構を使用して撮像する。 被加工物を上下させる機構を使用して撮像する。 しかしながら、の場合は、焦点範囲を拡大することと
なって、解像度が低下して位置決め精度の劣化を招き、
またの場合にはレンズを上下させる機構の付加を必要
とするとともに、レンズ上下のための時間が必要とな
り、さらにの場合には撮像の都度、被加工物を上下さ
せる機構が必要となるが、この機構自体の重量が大き
く、また上下動作のための時間が必要となるという問題
がある。
する。 レンズを上下させる機構を使用して撮像する。 被加工物を上下させる機構を使用して撮像する。 しかしながら、の場合は、焦点範囲を拡大することと
なって、解像度が低下して位置決め精度の劣化を招き、
またの場合にはレンズを上下させる機構の付加を必要
とするとともに、レンズ上下のための時間が必要とな
り、さらにの場合には撮像の都度、被加工物を上下さ
せる機構が必要となるが、この機構自体の重量が大き
く、また上下動作のための時間が必要となるという問題
がある。
【００１３】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、チップ段差のバラツキを有する被加工物を対象とし
ても精度良く撮像しうる簡素な構成のボンディング装置
を提供することにある。
し、チップ段差のバラツキを有する被加工物を対象とし
ても精度良く撮像しうる簡素な構成のボンディング装置
を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するため、次の手段構成を有する。即ち、本発明
の装置は、半導体チップの電極としてのパッドと、リー
ドフレームのリードとをボンディングにより接続する場
合に、被写体とする被加工物の半導体チップとリードと
をカメラで俯瞰的に撮像して、ボンディングツールと前
記被加工物との相対位置の整合を行うボンディング装置
において、半導体チップの上面とリードの上面との高低
差としての段差のバラツキに対応して、前記被写体の撮
像領域である焦点範囲を、撮像面に近い近位置焦点範囲
と前記近位置焦点範囲よりも遠くに設定する遠位置焦点
範囲との２つの焦点範囲を切替可能として前記被写体の
画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取得し
た前記被写体の画像信号と前記被写体の正常位置を示す
標準パタンとを照合してボンディング加工時の加工ツー
ルと前記被写体とのあるべき状態からの相対位置差を検
出する相対位置差検出手段と、前記相対位置差検出手段
で検出した前記相対位置差に基づきボンディング加工時
における前記加工ツールと前記被写体との位置整合を確
保するボンディング位置整合手段とを備える。
を達成するため、次の手段構成を有する。即ち、本発明
の装置は、半導体チップの電極としてのパッドと、リー
ドフレームのリードとをボンディングにより接続する場
合に、被写体とする被加工物の半導体チップとリードと
をカメラで俯瞰的に撮像して、ボンディングツールと前
記被加工物との相対位置の整合を行うボンディング装置
において、半導体チップの上面とリードの上面との高低
差としての段差のバラツキに対応して、前記被写体の撮
像領域である焦点範囲を、撮像面に近い近位置焦点範囲
と前記近位置焦点範囲よりも遠くに設定する遠位置焦点
範囲との２つの焦点範囲を切替可能として前記被写体の
画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取得し
た前記被写体の画像信号と前記被写体の正常位置を示す
標準パタンとを照合してボンディング加工時の加工ツー
ルと前記被写体とのあるべき状態からの相対位置差を検
出する相対位置差検出手段と、前記相対位置差検出手段
で検出した前記相対位置差に基づきボンディング加工時
における前記加工ツールと前記被写体との位置整合を確
保するボンディング位置整合手段とを備える。
【００１５】また、本発明の装置は、前記撮像手段が、
前記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のそれぞれに
対応した撮像面を異にする互いに独立した２系統の光路
を有する光学系と、この光学系を介して前記被写体を前
記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のいずれかの焦
点範囲で撮像する２つのカメラとを備えた構成を有す
る。
前記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のそれぞれに
対応した撮像面を異にする互いに独立した２系統の光路
を有する光学系と、この光学系を介して前記被写体を前
記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のいずれかの焦
点範囲で撮像する２つのカメラとを備えた構成を有す
る。
【００１６】また、本発明の装置は、前記撮像手段が、
前記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のそれぞれに
対応した撮像面を共通とする互いに独立した２系統の光
路を有する光学系と、この光学系の有する２系統の光路
を切り替え可能とするシャッター部と、このシャッター
部で切り替えた前記２系統の光路に対応した前記近位置
焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のいずれかの焦点範囲、
もしくは前記シャッター部を開放状態として前記近位置
焦点範囲と前記遠位置焦点範囲の双方の焦点範囲で撮像
する１つのカメラとを備えた構成を有する。
前記近位置焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のそれぞれに
対応した撮像面を共通とする互いに独立した２系統の光
路を有する光学系と、この光学系の有する２系統の光路
を切り替え可能とするシャッター部と、このシャッター
部で切り替えた前記２系統の光路に対応した前記近位置
焦点範囲と前記遠位置焦点範囲のいずれかの焦点範囲、
もしくは前記シャッター部を開放状態として前記近位置
焦点範囲と前記遠位置焦点範囲の双方の焦点範囲で撮像
する１つのカメラとを備えた構成を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】半導体チップの電極構造としての
パッドと、リードフレームのリードとを接続するボンデ
ィング装置では、通常、被加工物の俯瞰的撮像で取得す
る画像信号を利用して生成する画像を利用して被加工物
の位置決めを行っている。
パッドと、リードフレームのリードとを接続するボンデ
ィング装置では、通常、被加工物の俯瞰的撮像で取得す
る画像信号を利用して生成する画像を利用して被加工物
の位置決めを行っている。
【００１８】従来のボンディング装置における被加工物
の撮像においては、単一の焦点、従って、被加工物に対
して一定の距離範囲に形成される単一の焦点範囲のみを
有するレンズ（光学系）を使用していたので、被加工物
（被写体）の高さの増大に対応して焦点範囲の位置を変
えることはできず、このため、ボンディングすべきパッ
ドとリードとの段差がバラつく場合には、いわゆる焦点
深度の深い、即ち、焦点範囲の長いレンズを使用すると
か、レンズもしくは被加工物を上下させる機構を備える
などして撮像していたが、これらの対応のそれぞれにつ
いて、いずれも問題点を有することは前述したとおりで
ある。
の撮像においては、単一の焦点、従って、被加工物に対
して一定の距離範囲に形成される単一の焦点範囲のみを
有するレンズ（光学系）を使用していたので、被加工物
（被写体）の高さの増大に対応して焦点範囲の位置を変
えることはできず、このため、ボンディングすべきパッ
ドとリードとの段差がバラつく場合には、いわゆる焦点
深度の深い、即ち、焦点範囲の長いレンズを使用すると
か、レンズもしくは被加工物を上下させる機構を備える
などして撮像していたが、これらの対応のそれぞれにつ
いて、いずれも問題点を有することは前述したとおりで
ある。
【００１９】本発明にあっては、例えば図１に示す如
く、２つの光路を光学的に形成して成る光学系１ｃとカ
メラ（１）１ａ及びカメラ（２）１ｂとの組合せによっ
て、被加工物のチップ段差が通常の場合には被加工物に
対する所定の定位置に被写体の被加工物を含むことを可
能とする距離範囲で近位置焦点範囲を形成し、チップ段
差が大きい場合には、より被加工物に近接させた位置に
遠位置焦点範囲を形成し、何れの場合も焦点範囲の中に
被加工物を存在せしめることを可能とした状態で精度良
く被加工物を撮像することを可能としている。
く、２つの光路を光学的に形成して成る光学系１ｃとカ
メラ（１）１ａ及びカメラ（２）１ｂとの組合せによっ
て、被加工物のチップ段差が通常の場合には被加工物に
対する所定の定位置に被写体の被加工物を含むことを可
能とする距離範囲で近位置焦点範囲を形成し、チップ段
差が大きい場合には、より被加工物に近接させた位置に
遠位置焦点範囲を形成し、何れの場合も焦点範囲の中に
被加工物を存在せしめることを可能とした状態で精度良
く被加工物を撮像することを可能としている。
【００２０】図１において、カメラ（１）１ａと光学系
１ｃとによって、上述した近位置焦点範囲を、またカメ
ラ（２）１ｂと光学系１ｃとにより、被加工物により近
接せしめた遠位置焦点範囲を形成して撮像する。これら
２つの異なる位置の焦点範囲の何れを選択するかは、被
加工物に基づいて予め手動によって設定される。
１ｃとによって、上述した近位置焦点範囲を、またカメ
ラ（２）１ｂと光学系１ｃとにより、被加工物により近
接せしめた遠位置焦点範囲を形成して撮像する。これら
２つの異なる位置の焦点範囲の何れを選択するかは、被
加工物に基づいて予め手動によって設定される。
【００２１】図１において、アーム８及びキャピラリー
９が、ボンディング加工に必要なボンディングツールで
あり、キャリヤ部１０に載置した半導体チップ１４とリ
ード１５とが被加工物（被写体）であり、位置制御部
４、駆動部５、ＸＹステージ６、ボンディングヘッド７
が被加工物の位置設定を行い、画像処理部２が撮像画像
を生成し、ＣＰＵ３が全体動作を制御している。
９が、ボンディング加工に必要なボンディングツールで
あり、キャリヤ部１０に載置した半導体チップ１４とリ
ード１５とが被加工物（被写体）であり、位置制御部
４、駆動部５、ＸＹステージ６、ボンディングヘッド７
が被加工物の位置設定を行い、画像処理部２が撮像画像
を生成し、ＣＰＵ３が全体動作を制御している。
【００２２】尚、ワイヤボンディング装置では、被加工
物に数１００度の熱印加も施し、この目的のためヒータ
ブロック１１と温度コントローラ１２が存在する。
物に数１００度の熱印加も施し、この目的のためヒータ
ブロック１１と温度コントローラ１２が存在する。
【００２３】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示す実施例の構成は、ワイヤボンデ
ィング装置の場合を例とし、遠・近２つの位置に同一の
焦点範囲を形成する光学系１ｃと、光学系１ｃの形成す
る遠・近２つの焦点範囲に包含する被加工物を対象とし
て得られる２つの光学像を撮像する２台のＩＴＶ形式の
カメラ（１）１ａ，カメラ（２）１ｂと、２台のカメラ
で取得した画像信号Ｐに基づいて、半導体チップ及びリ
ードの俯瞰画像を生成し、被加工物の位置ずれを検出す
る画像処理部２と、処理及び制御プログラムを内蔵し、
全体の動作を制御するＣＰＵ３と、被加工物の位置制御
する位置制御信号を送出する位置制御部４と、位置制御
部４の出力する位置制御信号を受けて被加工物を駆動す
る駆動信号を発生する駆動部５と、基盤１３上に取り付
けられ、加工ツールをＸＹ方向（水平方向）に移動する
ＸＹステージ６と、加工ツールのＺ方向（垂直方向）の
移動を与え、且つ加工ツール並びに撮像系を取り付ける
ボンディングヘッド７と、加工ツールとしてのアーム８
及びキャピラリー９と、被加工物を載置するキャリヤ部
１０と、被加工物に熱印加するヒータブロック１１と、
ヒータブロック１１の加熱温度制御を行う温度コントロ
ーラ１２と、撮像系と加工系等を載置する基盤１３と、
被加工物の半導体チップ１４とリード１５とを備え、図
１には尚撮像系をボンディングヘッド７に固着する支持
アーム２０と、データバス３０，同４０とを併記して示
す。
る。図１は、本発明の第１の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示す実施例の構成は、ワイヤボンデ
ィング装置の場合を例とし、遠・近２つの位置に同一の
焦点範囲を形成する光学系１ｃと、光学系１ｃの形成す
る遠・近２つの焦点範囲に包含する被加工物を対象とし
て得られる２つの光学像を撮像する２台のＩＴＶ形式の
カメラ（１）１ａ，カメラ（２）１ｂと、２台のカメラ
で取得した画像信号Ｐに基づいて、半導体チップ及びリ
ードの俯瞰画像を生成し、被加工物の位置ずれを検出す
る画像処理部２と、処理及び制御プログラムを内蔵し、
全体の動作を制御するＣＰＵ３と、被加工物の位置制御
する位置制御信号を送出する位置制御部４と、位置制御
部４の出力する位置制御信号を受けて被加工物を駆動す
る駆動信号を発生する駆動部５と、基盤１３上に取り付
けられ、加工ツールをＸＹ方向（水平方向）に移動する
ＸＹステージ６と、加工ツールのＺ方向（垂直方向）の
移動を与え、且つ加工ツール並びに撮像系を取り付ける
ボンディングヘッド７と、加工ツールとしてのアーム８
及びキャピラリー９と、被加工物を載置するキャリヤ部
１０と、被加工物に熱印加するヒータブロック１１と、
ヒータブロック１１の加熱温度制御を行う温度コントロ
ーラ１２と、撮像系と加工系等を載置する基盤１３と、
被加工物の半導体チップ１４とリード１５とを備え、図
１には尚撮像系をボンディングヘッド７に固着する支持
アーム２０と、データバス３０，同４０とを併記して示
す。
【００２４】これら構成のうち、カメラ（１）１ａ、カ
メラ（２）１ｂ及び光学系１ｃが撮像手段を形成し、画
像処理部２とＣＰＵ３とが相対位置差検出手段を形成
し、ＣＰＵ３と、位置制御部４と、駆動部５と、ＸＹス
テージ６と、ボンディングヘッド７とがボンディング位
置整合手段を形成する。
メラ（２）１ｂ及び光学系１ｃが撮像手段を形成し、画
像処理部２とＣＰＵ３とが相対位置差検出手段を形成
し、ＣＰＵ３と、位置制御部４と、駆動部５と、ＸＹス
テージ６と、ボンディングヘッド７とがボンディング位
置整合手段を形成する。
【００２５】次に、本実施例の動作について説明する。
ボンディングヘッド７に、支持アーム２０を介して取り
付けられた光学系１ｃとカメラ（１）１ａ及びカメラ
（２）１ｂによる撮像系は、被加工物の半導体チップ１
４とリード１５との段差の大小に応じて、通常のチップ
段差の場合の撮像に対してはカメラ（１）１ａと光学系
１ｃとによって所定の定位置に近位置焦点範囲が形成さ
れ、この近位置焦点範囲に被加工物を包含せしめて撮像
する。
ボンディングヘッド７に、支持アーム２０を介して取り
付けられた光学系１ｃとカメラ（１）１ａ及びカメラ
（２）１ｂによる撮像系は、被加工物の半導体チップ１
４とリード１５との段差の大小に応じて、通常のチップ
段差の場合の撮像に対してはカメラ（１）１ａと光学系
１ｃとによって所定の定位置に近位置焦点範囲が形成さ
れ、この近位置焦点範囲に被加工物を包含せしめて撮像
する。
【００２６】また、チップ段差が大となって前述した近
位置の焦点範囲から被加工物がはみ出すような場合に
は、遠位置焦点範囲を形成するように手動で予め切り替
えておく。
位置の焦点範囲から被加工物がはみ出すような場合に
は、遠位置焦点範囲を形成するように手動で予め切り替
えておく。
【００２７】このように、近位置及び遠位置焦点範囲の
形成を可能としておけば、被加工物のチップ段差の相違
に対する的確な撮像にも極めて容易に対応しうることと
なる。
形成を可能としておけば、被加工物のチップ段差の相違
に対する的確な撮像にも極めて容易に対応しうることと
なる。
【００２８】図２は、図１の実施例における被加工物の
撮像を説明する図である。図２の（ａ）に示すように、
撮像カメラを２台利用する場合は、カメラ（１）１ａと
光路（１）１００５との組合せは、遠位置焦点範囲の形
成を撮像条件とする場合、即ち、半導体チップ面とリー
ド面との段差が大きくて、通常の焦点範囲から被加工物
が逸脱してしまい、被加工物を正しく撮像できない場合
に選択され、カメラ（２）１ｂと光路（２）１００６と
の組合せは、このような遠位置の焦点範囲を形成するも
のとして選択される。
撮像を説明する図である。図２の（ａ）に示すように、
撮像カメラを２台利用する場合は、カメラ（１）１ａと
光路（１）１００５との組合せは、遠位置焦点範囲の形
成を撮像条件とする場合、即ち、半導体チップ面とリー
ド面との段差が大きくて、通常の焦点範囲から被加工物
が逸脱してしまい、被加工物を正しく撮像できない場合
に選択され、カメラ（２）１ｂと光路（２）１００６と
の組合せは、このような遠位置の焦点範囲を形成するも
のとして選択される。
【００２９】また、カメラ（１）１ａと光路（１）１０
０５との組合せは、通常のチップ段差に対する近位置焦
点範囲を形成するために利用される。
０５との組合せは、通常のチップ段差に対する近位置焦
点範囲を形成するために利用される。
【００３０】図２の（ｂ）に、光路（１）とカメラ
（１）１ａを利用して形成する光路（１）の近位置焦点
範囲ａと、光路（２）とカメラ（２）１ｂを利用して形
成する光路（２）の遠位置焦点範囲ｂとを示す。
（１）１ａを利用して形成する光路（１）の近位置焦点
範囲ａと、光路（２）とカメラ（２）１ｂを利用して形
成する光路（２）の遠位置焦点範囲ｂとを示す。
【００３１】本実施例では、光路（１）の近位置焦点範
囲ａと、光路（２）の遠位置焦点範囲ｂとが相隣接する
状態で形成されるが、これら両焦点範囲の間に非焦点範
囲が設定されることもあり、これらは被加工物の内容や
撮像系の構成内容等に基づいて所望の状態に設定され
る。
囲ａと、光路（２）の遠位置焦点範囲ｂとが相隣接する
状態で形成されるが、これら両焦点範囲の間に非焦点範
囲が設定されることもあり、これらは被加工物の内容や
撮像系の構成内容等に基づいて所望の状態に設定され
る。
【００３２】再び図１に戻って、実施例の動作の説明を
続行する。カメラ（１）１ａもしくはカメラ（２）１ｂ
で取得した被加工物の半導体チップ１４とリード１５を
含む画像信号Ｐは、画像処理部２に送出される。画像処
理部２は、画像生成部２１とパターン認識部２２とを備
える。
続行する。カメラ（１）１ａもしくはカメラ（２）１ｂ
で取得した被加工物の半導体チップ１４とリード１５を
含む画像信号Ｐは、画像処理部２に送出される。画像処
理部２は、画像生成部２１とパターン認識部２２とを備
える。
【００３３】画像生成部２１は、提供された画像信号Ｐ
を利用し、データバス３０を介して受けるＣＰＵ３のプ
ログラムの制御の下に静止画像としての被写体パタンを
生成しパタン認識部２２に供給する。
を利用し、データバス３０を介して受けるＣＰＵ３のプ
ログラムの制御の下に静止画像としての被写体パタンを
生成しパタン認識部２２に供給する。
【００３４】パタン認識部２２は、画像生成部２１から
提供された被写体パタンと、予め内蔵する被加工物の正
常位置における標準パタンとのパタン照合に基づいて、
被写体パタンのずれ、即ち、被加工物の現位置の、ある
べき正しい位置からの位置ずれを検出し、この位置ずれ
情報をデータバス３０を介してＣＰＵ３に送出する。
提供された被写体パタンと、予め内蔵する被加工物の正
常位置における標準パタンとのパタン照合に基づいて、
被写体パタンのずれ、即ち、被加工物の現位置の、ある
べき正しい位置からの位置ずれを検出し、この位置ずれ
情報をデータバス３０を介してＣＰＵ３に送出する。
【００３５】ＣＰＵ３は、提供された位置ずれ情報に基
づいて、被加工物の位置ずれを補正すべき位置ずれ補正
データを算出し、これをデータバス４０を介して位置制
御部４に送出する。位置制御部４は、提供された位置ず
れ補正信号を受けて、被加工物に対するボンディングツ
ールの相対的位置を正しい状態に補正する位置制御信号
Ｃを送出する。
づいて、被加工物の位置ずれを補正すべき位置ずれ補正
データを算出し、これをデータバス４０を介して位置制
御部４に送出する。位置制御部４は、提供された位置ず
れ補正信号を受けて、被加工物に対するボンディングツ
ールの相対的位置を正しい状態に補正する位置制御信号
Ｃを送出する。
【００３６】この位置制御信号Ｃは、基盤１３上に載置
されているＸＹステージ６をＸ，Ｙ軸上で、またボンデ
ィングツールとしてのアーム８とキャピラリー９とを取
り付けたボンディングヘッド７をＺ軸上で移動させて、
被加工物に対するボンディングツールの相対位置を整合
させる入力としてのＸ方向駆動信号Ｌ、Ｙ方向駆動信号
Ｍ及びＺ方向駆動信号Ｎを駆動部５から出力せしめる３
方向の位置制御信号である。
されているＸＹステージ６をＸ，Ｙ軸上で、またボンデ
ィングツールとしてのアーム８とキャピラリー９とを取
り付けたボンディングヘッド７をＺ軸上で移動させて、
被加工物に対するボンディングツールの相対位置を整合
させる入力としてのＸ方向駆動信号Ｌ、Ｙ方向駆動信号
Ｍ及びＺ方向駆動信号Ｎを駆動部５から出力せしめる３
方向の位置制御信号である。
【００３７】こうして、被加工物に対する相対位置整合
を確保したアーム８の先端に設けられたキャピラリー９
には、図示しないワイヤ送出機構からワイヤの金細線が
供給され、例えば本実施例の如く、熱圧着（thermo com
pression，サーモコンプレッション）手法でボンディン
グする場合には、キャリヤ部１０に内包され、且つ温度
コントローラ１２で制御される温度のヒータブロック１
１で加熱（300 〜350°Ｃ程度）された被加工物の半導
体チップ１４に対する熱圧着による第１のボンディング
を終えたのち、ワイヤをリード１５に移して熱圧着によ
る第２のボンディングを施したのちワイヤを切断し、か
くしてボンディングを終了し、次のボンディング工程に
移行する。
を確保したアーム８の先端に設けられたキャピラリー９
には、図示しないワイヤ送出機構からワイヤの金細線が
供給され、例えば本実施例の如く、熱圧着（thermo com
pression，サーモコンプレッション）手法でボンディン
グする場合には、キャリヤ部１０に内包され、且つ温度
コントローラ１２で制御される温度のヒータブロック１
１で加熱（300 〜350°Ｃ程度）された被加工物の半導
体チップ１４に対する熱圧着による第１のボンディング
を終えたのち、ワイヤをリード１５に移して熱圧着によ
る第２のボンディングを施したのちワイヤを切断し、か
くしてボンディングを終了し、次のボンディング工程に
移行する。
【００３８】図３は、本発明の第２の実施例の部分構成
を示すブロック図である。本発明の第２の実施例は、図
３の（ａ）に示す部分構成による撮像系以外の部分は、
全て図１に示す構成と同一であるので、これら同一構成
に関する詳細な説明は省略する。第２の実施例では、近
位置焦点範囲と遠位置焦点範囲を形成し、且つ撮像面を
共通とする互いに独立した２つの光路としての光路
（３）１００７と光路（４）１００８とを光学系１ｄと
して有し、光路（３）１００７と光路（４）１００８は
それぞれ機械的シャッターとしてのシャッター１６ｂで
いずれか一方の光路のみが光学的に閉鎖される。これら
２つの光路による撮像は、同一の撮像面を共有するの
で、１台のカメラ（１）１ａで撮像することができる。
を示すブロック図である。本発明の第２の実施例は、図
３の（ａ）に示す部分構成による撮像系以外の部分は、
全て図１に示す構成と同一であるので、これら同一構成
に関する詳細な説明は省略する。第２の実施例では、近
位置焦点範囲と遠位置焦点範囲を形成し、且つ撮像面を
共通とする互いに独立した２つの光路としての光路
（３）１００７と光路（４）１００８とを光学系１ｄと
して有し、光路（３）１００７と光路（４）１００８は
それぞれ機械的シャッターとしてのシャッター１６ｂで
いずれか一方の光路のみが光学的に閉鎖される。これら
２つの光路による撮像は、同一の撮像面を共有するの
で、１台のカメラ（１）１ａで撮像することができる。
【００３９】一点鎖線で示すシャッター制御器１６ａ
は、シャッター１６ｂとともにシャッター部１６ｃを形
成し、シャッター制御器１６ａはシャッター１６ｂの動
作を制御するシャッター制御信号ＳＨを送出する。シャ
ッター１６ｂは、図３の（ｂ）に示す如く、入力光Ｗを
２分岐するハーフミラーＨと、光路を選択的に閉鎖する
機械的シャッターエレメントとしてのシャッターエレメ
ントＳ１，Ｓ２を備え、シャッターエレメントＳ１，Ｓ
２の何れか一方をシャッター制御信号ＳＨで選択的に閉
鎖するか、もしくはシャッターエレメントＳ１，Ｓ２の
双方を開放状態（光進行可能状態）として、選択した近
位置焦点範囲と遠位置焦点範囲のいずれか、もしくは双
方で捕捉した対象シーンの撮像を可能ならしめている。
は、シャッター１６ｂとともにシャッター部１６ｃを形
成し、シャッター制御器１６ａはシャッター１６ｂの動
作を制御するシャッター制御信号ＳＨを送出する。シャ
ッター１６ｂは、図３の（ｂ）に示す如く、入力光Ｗを
２分岐するハーフミラーＨと、光路を選択的に閉鎖する
機械的シャッターエレメントとしてのシャッターエレメ
ントＳ１，Ｓ２を備え、シャッターエレメントＳ１，Ｓ
２の何れか一方をシャッター制御信号ＳＨで選択的に閉
鎖するか、もしくはシャッターエレメントＳ１，Ｓ２の
双方を開放状態（光進行可能状態）として、選択した近
位置焦点範囲と遠位置焦点範囲のいずれか、もしくは双
方で捕捉した対象シーンの撮像を可能ならしめている。
【００４０】尚、本第２の実施例では、２つの光路を選
択的に閉鎖するか、もしくは双方を開放状態に制御する
ものとして機械的シャッターを利用しているが、これは
同一閉鎖機能を有する他のシャッター、例えば、印加電
圧によって屈折率を変化するＬi Ｎb Ｏ3 結晶等の電気
光学部材を利用した光路の切替スイッチング等によって
も容易に実施しうるものである。
択的に閉鎖するか、もしくは双方を開放状態に制御する
ものとして機械的シャッターを利用しているが、これは
同一閉鎖機能を有する他のシャッター、例えば、印加電
圧によって屈折率を変化するＬi Ｎb Ｏ3 結晶等の電気
光学部材を利用した光路の切替スイッチング等によって
も容易に実施しうるものである。
【００４１】このようにして、簡素な構成による高精度
の撮像データに基づく位置整合を前提とするボンディン
グ加工が可能となる。尚、図１，２及び３には、ワイヤ
ボンディング装置の場合を例として示したが、テープボ
ンディングの場合も全体構成は異なるものの、撮像に基
づく被加工物とボンディングツールとの相対位置整合に
関しては、略同様に容易に実施しうることは明らかであ
る。
の撮像データに基づく位置整合を前提とするボンディン
グ加工が可能となる。尚、図１，２及び３には、ワイヤ
ボンディング装置の場合を例として示したが、テープボ
ンディングの場合も全体構成は異なるものの、撮像に基
づく被加工物とボンディングツールとの相対位置整合に
関しては、略同様に容易に実施しうることは明らかであ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体チ
ップの電極としてのパッドと、リードフレームに配設し
たリードとを接続するボンディング装置において、ボン
ディングツールと被加工物との相対位置を整合するため
に行う被加工物の俯瞰的撮像において、パッド面とリー
ド面との段差に対応して、所定の距離を有する撮像範囲
としての焦点範囲を近位置及び遠位置の２つの撮像範囲
として設定することにより、解像度を保存した状態で深
い焦点深度を有する画像を得ることができ、カメラもし
くは被写体の上下移動による焦点合わせを不要として、
焦点範囲の高速切替と、装置の著しい小形軽量化が確保
できる効果を有する。
ップの電極としてのパッドと、リードフレームに配設し
たリードとを接続するボンディング装置において、ボン
ディングツールと被加工物との相対位置を整合するため
に行う被加工物の俯瞰的撮像において、パッド面とリー
ド面との段差に対応して、所定の距離を有する撮像範囲
としての焦点範囲を近位置及び遠位置の２つの撮像範囲
として設定することにより、解像度を保存した状態で深
い焦点深度を有する画像を得ることができ、カメラもし
くは被写体の上下移動による焦点合わせを不要として、
焦点範囲の高速切替と、装置の著しい小形軽量化が確保
できる効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図２】図１の実施例における被加工物の撮像を説明す
る図である。
る図である。
【図３】本発明の第２の実施例の部分構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】従来のボンディング装置における位置決め部の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図５】ワイヤボンディング装置の対象とする被加工物
の側面図である。
の側面図である。
１ａ カメラ（１） １ｂ カメラ（２） １ｃ 光学系 １ｄ 光学系 ２ 画像処理部 ３ ＣＰＵ ４ 位置制御部 ５ 駆動部 ６ ＸＹステージ ７ ボンディングヘッド ８ アーム ９ キャピラリー １０ キャリヤ部 １１ ヒータブロック １２ 温度コントローラ １３ 基盤 １４ 半導体チップ １５ リード １６ａ シャッター制御器 １６ｂ シャッター １６ｃ シャッター部
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップの電極としてのパッドと、
リードフレームのリードとをボンディングにより接続す
る場合に、被写体とする被加工物の半導体チップとリー
ドとをカメラで俯瞰的に撮像して、ボンディングツール
と前記被加工物との相対位置の整合を行うボンディング
装置において、半導体チップの上面とリードの上面との
高低差としての段差のバラツキに対応して、前記被写体
の撮像領域である焦点範囲を、撮像面に近い近位置焦点
範囲と前記近位置焦点範囲よりも遠くに設定する遠位置
焦点範囲との２つの焦点範囲を切替可能として前記被写
体の画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取
得した前記被写体の画像信号と前記被写体の正常位置を
示す標準パタンとを照合してボンディング加工時の加工
ツールと前記被写体とのあるべき状態からの相対位置差
を検出する相対位置差検出手段と、前記相対位置差検出
手段で検出した前記相対位置差に基づきボンディング加
工時における前記加工ツールと前記被写体との位置整合
を確保するボンディング位置整合手段とを備えることを
特徴とするボンディング装置。 - 【請求項２】 前記撮像手段が、前記近位置焦点範囲と
前記遠位置焦点範囲のそれぞれに対応した撮像面を異に
する互いに独立した２系統の光路を有する光学系と、こ
の光学系を介して前記被写体を前記近位置焦点範囲と前
記遠位置焦点範囲のいずれかの焦点範囲で撮像する２つ
のカメラとを備えた構成を有することを特徴とする請求
項１記載のボンディング装置。 - 【請求項３】 前記撮像手段が、前記近位置焦点範囲と
前記遠位置焦点範囲のそれぞれに対応した撮像面を共通
とする互いに独立した２系統の光路を有する光学系と、
この光学系の有する２系統の光路を切り替え可能とする
シャッター部と、このシャッター部で切り替えた前記２
系統の光路に対応した前記近位置焦点範囲と前記遠位置
焦点範囲のいずれかの焦点範囲、もしくは前記シャッタ
ー部を開放状態として前記近位置焦点範囲と前記遠位置
焦点範囲の双方の焦点範囲で撮像する１つのカメラとを
備えた構成を有することを特徴とする請求項１記載のボ
ンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20238297A JP3272640B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20238297A JP3272640B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ボンディング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131718A true JPH1131718A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3272640B2 JP3272640B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=16456579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20238297A Expired - Lifetime JP3272640B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272640B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112233994A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-15 | 珠海市科迪电子科技有限公司 | 一种芯片金线检测方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4825171B2 (ja) | 2007-06-08 | 2011-11-30 | 株式会社新川 | ボンディング装置用撮像装置及び撮像方法 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP20238297A patent/JP3272640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112233994A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-15 | 珠海市科迪电子科技有限公司 | 一种芯片金线检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3272640B2 (ja) | 2002-04-08 |
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