KR0180670B1 - 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 스태거드 와이어 본딩의 다단루프의 검사부분인 볼상태와 루프상태 및 스티칭 상태의 2차원적인 이미지를 카메라가 정확히 인식할 수 있도록 각각의 단을 와이어 본딩후 와이어 루프 이미지를 인식하여 불량 발생 즉시 와이어 본딩 머신을 중단시켜 불량난 디바이스로 인한 시간소비 및 재료소비를 줄이고, 컨디션을 재조정하여 와이어본딩토록 함으로써, 생산성을 향상시키고 제품의 품질을 향상시키도록함을 특징으로 하는 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
제1도는 스태거드 와이어 본딩장치 구성도.
제2도(a)는 스태거드 패드가 2줄 일때의 와이어 본딩상태를 나타낸 측면도.
(b)는 스태거드 리드 및 패드가 3줄 일때의 와이어 본딩상태를 나타낸 측면도.
제3도(a)는 다단 리드를 갖는 스태거드 와이어 본딩 리드프레임의 스티칭과 와이어 루프 배열도,
(b)는 스태거드 리드에 있어서 낮은 리드단에 형성된 스티칭 위로 와이어 루프가 높은 단으로 스티칭을 형성할때의 평면도.
제4도는 본 고안의 스태거드 와이어 본딩을 화상인식방법을 설명하기 위한 평면도,
제5도는 본 발명의 동작 알고리즘이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 칩 2 : 본딩패드
3 : 리드 4 : 본딩루프
본 발명은 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 방법에 관한 것으로, 특히 스태거드 와이어 본딩 리드프레임의 다단루프의 검사부분인 볼상태와 루프상태 및 스티칭 상태의 2차원적인 이미지를 카메라가 정확히 인식할 수 있도록 각각의 단을 와이어 본딩후 바로 와이어 루프 이미지를 인식하여 불량발생 즉시 와이어 본딩 머신을 중단시켜 불량난 디바이스로 인한 시간소비 및 재료소비를 줄이고, 컨디션을 재조정하여 와이어본딩토록 제어함으로써, 스태거드 리드프레임의 생산성을 향상시키고 제품의 품질을 향상시키도록함을 특징으로 하는 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 방법에 관한 것이다.
지금까지의 와이어 본딩기는 기종에 따라 구조나 방식에 다소 차이가 있으나, 일반적으로는 본딩코자 하는 리드프레임과 칩의 이미지를 인식하고, 비교하여, 디스플레이하는 수단인 CCD 카메라 및 모니터를 포함한 화상인식수단과; 와이어 본딩을 수행하는 작업대 및 본드 헤드부를 포함한 본체와; 상기 화상인식수단과 본체를 제어하는 제어부를 구비하고 있다.
여기서 화상인식수단은 본딩코자 하는 리드프레임에 조명을 제공하는 광원과, 상기 리드프레임을 촬상하기 위한 카메라와 경통으로 이루어진 CCD카메라와, 상기 CCD카메라에서 촬상된 영상을 분석하여 이미지를 인식하는 화상인식장치와, 상기 화상인식장치에서 인식한 이미지를 디스플레이 하는 모니터를 구비하고 있어서, 제어부에 미리 티이(teaching)된 이미지와 현재 CCD 카메라에서 인식한 이미지가 기 설정된 비교치 이상으로 일치할 때 와이어 본딩이 이루어지도록 제어된다.
또한, 상기 작업대는 와이어 본딩할 리드프레임을 지지하며 동시에 와이어 본딩이 잘 이루어지도록 열을 가하는 히트 블록(heat block)과, 와이어 본딩할 리드프레임이 와이어 본딩 중에 움직이지 않토록 클렘핑 하는 윈도우 클렘프를 구비하고 있다.
한편 상기 본드 헤드부는 본딩용 와이어가 장입되어 있어서 본드 포스(force) 및 초음파를 제공 받아 상하전후 진동에 의해 와이어 본딩을 수행하는 툴(캐필러리)과, 상기 툴 상측에서 개폐운동을 하는 와이어 클렘프와, 상기 와이어 클렘프와 연동하여 와이어를 피딩 및 정지토록하는 공압을 제공하는 에어텐션부와, 툴 하측에 노출된 와이어에 고전압을 공급하여 볼을 형성토록 하는 토치를 구비하고 있다.
상기와 같은 장치를 구비한 일반적인 와이어 본딩기가 동작할 때는; 메거진에 수납되어 있는 리드프레임을 이송장치를 이용하여 하나씩 작업대로 이송한 후, 이송된 리드프레임을 윈도우 클렘프로 클렘핑하여 움직이지 않도록 하고, 동시에 히트 블록에서는 열을 가하게 된다. 이러한 상태에서 CCD 카메라가 리드프레임을 촬상하여 이미지를 인식하고, 이를 제어부에 미리 티칭되어 있는 이미지와 비교하여 일치하는 범위에 속한다고 판단되면, 칩 이송장치가 본딩할 칩을 리드프레임에 올려 놓는다.
그러면 툴이 상하전후 진동 운동을 하면서 본딩 루프를 형성하므로써 와이어 본딩이 이루어 지는데, 이러한 과정은 리드프레임이 한 피치씩 이송 되면서 연속적으로 자동 수행된다.
이때 툴에서 와이어 본딩이 이루어지는 과정을 보면, 툴의 하단에 노출된 와이어 테일에 토치에서 고전압의 스파크를 가하면 와이어 테일에는 볼이 형성되고, 볼이 형성되면 와이어 클렘퍼가 열리고 동시에 에어텐션이 상측으로 작용할 때 툴이 하강하여 본딩패드에 볼을 접착시킨다.
이때 접착된 부위는 볼 넥이 형성된다.
한편, 상기와 같이 과정을 거쳐 와이어 본딩을 작업을 실시한 후에는 화상인식수단으로 본딩상태 즉, 와이어 루프의 볼이 패드의 중심에 정확히 본딩되었는지 또는 볼 사이즈는 적절한지 또는 와이어 루프의 직진성이 좋은지, 또는 리드단에 루프가 잘 붙었는지등을 촬상하여 에러유무를 검사하는 공정을 실시한다.
이러한 화상검사는 본딩코자 하는 리드프레임과 칩의 이미지를 인식하고, 비교하여, 디스플레이하는 수단인 CCD 카메라 및 모니터를 포함한 화상인식수단을 제어하는 제어수단에 와이어 본딩 검사를 위한 프로그램을 내장하여 일개칩의 와이어 본딩이 끝날때마다 화상인식수단을 제어하여 곧바로 와이어 본딩 화상검사를 할 수도 있고, 샘플로써 일정개수당 한 개씩의 칩을 화상검사할 수도 있다. 또한 상기 화상 인식장치로 와이어본딩 상태를 검사한후 다음 칩을 와이어 본딩시에는 오류사항을 정정하여 시행하는 기술도 이미 상용화 되고 있다.
한편, 스태거드 와이어 본딩용 리드프레임은 제1도에 도시한 바와 같이, 칩(1)상의 본딩패드(2)가 2단계 또는 3단계로 집적되어 있는 기판인데, 이를 단면으로 표시하면 제2도(A, B)에 도시한 바와같이, 와이어 본딩패드(2)를 2단계로 하고 리드(3)는 1단계로 형성하여 와이어 루프(4)를 2단계로 형성할 수 있고, 와이어 본딩패드(2)를 3단계로 하고 리드(3) 역시 3단계로 형성하여 와이어 본딩루프(4)를 3단계로 형성할 수 있다.
그런데 상기와 같이 와이어 루프(4)를 2단계 또는 3단계로 형성하는 스태거드 와이어본딩을 현재의 2차원(X-Y축) 이미지 검사장치로 검사하게 될 때에는 제3도(A, B)에 도시한 바와같이, 카메라(Z축)가 와이어 본딩된 상태의 이미지를 위에서 아래로 촬상하는 구조이기 때문에 상대적으로 아래에 위치하는 루프는 위에 위치하는 루프에 가리게 되어(빗금친 부분) 제대로 검사할 수 없는 문제점이 있다.
또한 종래에 스태거드 리드프레임을 와이어 본딩한 후 화상검사수단으로 와이어 본딩상태를 검사하거나 아니면 전용 검사장치 머신으로 와이어 본딩상태를 검사할 경우 불량발생시 불량을 발생하고 있는 와이어 본더까지 조치를 취하는데 걸리는 시간이 약1시간에서 6시간 정도로 많이 걸린다.
따라서 일반적인 와이어 본더의 화상검사 기능으로는 스태거드 와이어 본더의 검사가 불가능하며, 이로 인하여 와이어 본딩후 육안으로 검사를 해야 하는데 불량발생 발견이 늦어져서 조치가 늦어지게 되 불량율이 증가하고 원가가 상승하여 품질이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 스태거드 와이어 본딩의 다단루프의 검사부분인 볼상태와 루프상태 및 스티칭 상태의 2차원적인 이미지를 카메라가 정확히 인식할 수 있도록 하기위해, 각각의 단을 와이어 본딩후 바로 와이어 루프 이미지를 인식토록 제어하는 제어프로그램을 제어수단에 내장하여, 스태거드 와이어 다단루프를 검사할 때에는 상기 제어부에서 스태거드 와이어본딩 루프검사모드로 전환하여 스태거드 와이어 본딩의 검사를 정확히 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 검사할 와이어본딩 루프가 스태거드 와이어 본딩일 경우에는 몇단 루프인가를 판단하여 패드가 다단루프일 경우 각 단을 와이어본딩후 바로 검사할 수 있도록 화상 제어수단에 프로그램을 메모리 하고, 리드단이 다단일 경우에도 각 단을 와이어 본딩후 바로 검사할 수 있도록 화상제어수단에 프로그램을 메모리 한 것이다.
이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도(a, b)는 다단계 루프를 형성한 스태거드 와이어 본딩의 일실시예도로써, 와이어 본딩이 완료된 상태를 도시하고 있다.
상기 제4도(a, b)에서 루프간의 거리는 1단이면 1단 루프끼리(D1,D2,D3,D4), 루프간의 거리가 2단이면 2단 루프끼리(d1, d2, d3,d4) 측정해야함을 알 수 있다. 왜냐하면 1단 루프와 2단 루프간의 거리는 3차원적인 위 아래 방향의 거리이기 때문이다.
본 발명은 스태거드 와이어 본딩의 다단루프의 검사부분인 볼 상태와 루프상태 및 스타칭 상태의 2차원적인 이미지를 카메라가 정확히 인식할 수 있도록 1단계 와이어 루프 와이어 본딩하고, 1단 와이어 루프 이미지를 화상인식수단으로 인식한후 검사 및 제어수단에서 분석하여 에러발생시 머신의 동작을 중단하고 작업자에게 경보음과 에러를 디스플레이 한다. 이후 2단 와이어 루프를 와이어 본딩하고, 2단 와이어 루프 이미지를 화상검사수단으로 인식한후 검사 및 제어수단에서 분석하여 에러발생시 머신의 동작을 중단하고 작업자에게 경보음과 에러를 디스플레이 한다. 이러한 식으로 마지막 단 와이어 루프 와이어 본딩, 화상검사를 위한 화상인식, 제어수단에 의한 분석, 에러발생시 머신의 동작중단과 작업자에게 통보를 반복한다.
제5도는 본 발명의 제어부 동작순서도로써, 화상검사를 위한 시스템 동작이 시작되면 화상인식장치에서 화상검사모드로 전환하는 제1단계(S1)와; 검사할 와이어 루프가 스태거드 와이어 본딩인가를 판단하여 스태거드 와이어 본딩이 아닌 경우 일반적인 화상검사를 하고 시스템 동작을 끝내는 제2단계(S2)와; 상기 제2단계(S2)에서 검사할 와이어 루프가 스태거드 와이어 본딩인 경우 와이어 루프의 단계수를 판단하되 패드단과 리드단을 구분하는 제3단계(S3)와; 상기 제3단계(S3)에서 패드단이 다단계인 경우 제1단을 와이어본딩후 화상검사를 하고, 에러가 발생하면 머신의 동작을 중단시키고 동시에 작업자에게 경보음을 통보하며, 패드단이 끝날때까지 루프를 계속 증가시키는 제4단계(S4)와; 상기 제3단계(S3)에서 리드단이 다단계인 경우 와이어 본딩후 제1단을 와이어본딩후 화상검사를 하고, 에러가 발생하면 머신의 동작을 중단시키고 동시에 작업자에게 경보음을 통보하며, 리드단이 끝날때까지 루프를 계속 증가시키는 제5단계(S5)로 이루어져 순차동작한다.
상술한 바와같이 본 발명은 스태거드 와이어 본딩 리드프레임의 다단루프의 검사부분인 볼상태와 루프상태 및 스티칭 상태의 2차원적인 이미지를 카메라가 정확히 인식할 수 있도록 각각의 단을 와이어 본딩후 바로 와이어 루프 이미지를 인식하여 불량발생 즉시 와이어 본딩 머신을 중단시킴으로써, 불량난 디바이스로 인한 시간소비 및 재료소비를 줄이고, 컨디션을 재조정하여 와이어본딩토록 제어하여, 스태거드 리드프레임의 생산성을 향상시키고 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
Claims (2)
- 리드프레임에 조명을 제공하는 광원과, 상기 리드프레임을 촬상하기 위해 카메라와 경통으로 이루어진 CCD카메라와, 상기 CCD카메라에서 촬상된 영상을 분석하여 이미지를 인식하는 화상인식장치와, 이 화상인식장치에서 인식한 이미지를 디스플레이 하는 모니터로 이루어진 화상인식 수단과; 상기 화상인식수단에서 인식된 화상을 분석하여 에러유무를 판단하는 제어부로 이루어진 와이어본딩 화상검사장치에 있어서, 상기 제어부에 검사할 와이어본딩이 스태거드 와이어 본딩일 경우에는 몇단 루프인가를 판단하여 패드 및 리드가 다단루프일 경우 각 단을 와이어본딩후 바로 검사하고, 리드단이 다단일 경우에도 각 단을 와이어 본딩후 바로 검사할 수 있도록하는 제어 프로그램을 내장한 것을 특징으로 하는 스태거드 와이어 본딩의 화상검사장치.
- 스태거드 와이어본딩 상태를 검사하는 방법은 화상검사를 위한 시스템 동작이 시작되면 화상인식장치에서 화상검사모드로 전환하는 제1단계(S1)와; 검사할 와이어 루프가 스태거드 와이어 본딩인가를 판단하여 스태거드 와이어 본딩이 아닌 경우 일반적인 화상검사를 하고 시스템 동작을 끝내는 제2단계(S2)와; 상기 제2단계(S2)에서 검사할 와이어 루프가 스태거드 와이어 본딩인 경우 와이어 루프의 단계수를 판단하되 패드단과 리드단을 구분하는 제3단계(S3)와; 상기 제3단계(S3)에서 패드단이 다단계인 경우 제1단을 와이어본딩후 화상검사를 하고, 에러가 발생하면 머신의 동작을 중단시키고 동시에 작업자에게 경보음을 통보하며, 패드단이 끝날때까지 루프를 계속 증가시키는 제4단계(S4)와; 상기 제3단계(S3)에서 리드단이 다단계인 경우 와이어 본딩후 제1단을 와이어본딩후 화상검사를 하고, 에러가 발생하면 머신의 동작을 중단시키고 동시에 작업자에게 경보음을 통보하며, 리드단이 끝날때까지 루프를 계속 증가시키는 제5단계(S5)로 이루어져 순차동작함을 특징으로 하는 스태거드 와이어 본딩의 화상검사 방법.
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