KR100516492B1 - 와이어 본딩방법 및 장치 - Google Patents

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하야타시게루
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

전용의 검출수단을 이용하지 않고, 와이어 본딩이 일반적으로 가지는 검출수단을 이용하여 테일길이나 볼직경 등을 측정한다.
캐필러리(5) 하단근방의 상을 위치 검출용 카메라(11)로 유도하는 광로변환수단(22)을 설치하고, 위치 검출용 카메라(11)로 취득한 상기 상의 화상을 처리한다. 그리고, 캐필러리(5)의 하단으로 뻗어있는 와이어(4)에 형성된 볼(4a)의 직경의 측정, 캐필러리(5)의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리(5)의 외관검사, 캐필러리(5)에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭 등의 적어도 1개를 구한다.

Description

와이어 본딩방법 및 장치{Wire Bonding Method and Apparatus}
본 발명은, 와이어 본딩방법 및 그 장치에 관한 것이다.
IC 등의 반도체 조립장치의 제조공정에는 와이어 본딩공정이 있다. 이 공정에 의해, 도 12에 도시한 바와 같이, 워크(3)의 반도체 칩(1)의 패드(제1본드점)(1a)와 리드 프레임(2)의 리드(제2본드점)(2a)에 와이어(4)가 접속된다. 도 13은 상기 와이어 본딩공정에 있어서의 와이어 본딩방법을 나타내고, 도 14는 와이어 본딩장치(1O)를 나타낸다.
도 13에 있어서, 우선, (a)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)의 하단으로부터 뻗어있는 와이어(4)에 전기 토치(6)에 의한 불꽃방전에 의해서 볼(4a)을 만든다. 그 후, 전기 토치(6)는 화살표 방향으로 이동한다. 다음에 (b)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)는 제1본드점(1a)의 상방으로 이동한다. 이어서 (c)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)가 하강하고, 와이어(4)의 선단의 볼(4a)을 제1본드점(1a)에 접속한다. 그 후, (d)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)는 상승한다. 이어서 (e)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)는 제2본드점(2a)의 상방으로 이동한다. 다음에 (f)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)가 하강하여 제2본드점(2a)에 와이어(4)를 접속한다. 그 후, 캐필러리(5)가 일정한 위치로 상승한 후, 클램퍼(7)가 폐쇄되고, 캐필러리(5)와 클램퍼(7)가 함께 상승하여 (g)에 나타낸 바와 같이 와이어(4)를 절단한다. 이것에 의해, 1개의 와이어 접속이 완료된다.
이러한 와이어 본딩방법에 있어서는, 일반적으로, 우선 도 14에 나타내는 위치 검출용 카메라(11)에 의해서 반도체 칩(1) 위의 적어도 2개의 정점, 및 리드 프레임(2) 위의 적어도 2개의 정점의 정규의 위치로부터의 어긋남을 검출하고, 이 검출치에 의거하여 미리 기억된 본딩좌표를 연산부에서 수정한다. 이 위치 검출용 카메라(11)에 의한 검출의 경우는, 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)이 측정점의 바로 위에 위치하도록 X축 모터(12) 및 Y축 모터(13)가 구동된다. 상기한 바와 같이 본딩좌표가 수정된 후, 캐필러리(5)가 XY축 방향 및 Z축 방향으로 이동하고, 도 13에서 설명한 바와 같이, 캐필러리(5)에 삽입통과된 와이어(4)를 제1본드점(1a)과 제2본드점(2a)에 와이어 본딩한다.
이 경우, 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)과 캐필러리(5)의 축심(5a)은 거리(W)만큼 오프셋되어 있으므로, 위치 검출용 카메라(11)에 의해서 정점의 어긋남을 검출하여 본딩좌표를 수정한 후, X축 모터(12) 및 Y축 모터(13)에 의해서 XY 테이블(15)이 오프셋양(W)만큼 이동하고, 캐필러리(5)가 제1본드점(1a)의 상방에 위치된다. 그 후, X축 모터(12) 및 Y축 모터(13)에 의한 XY 테이블(15)의 XY축 방향의 이동과, Z축 모터(14)에 의한 캐필러리 아암(16)의 상하이동(또는 요동)에 의한 캐필러리(5)의 Z축 방향의 이동에 의해, 상기 수정된 본딩좌표에 와이어(4)가 와이어 본딩된다. 도 14에 있어서, 캐필러리 아암(16)은 본딩헤드(17)에 요동이 자유롭게 설치되고, 위치 검출용 카메라(11)는 카메라 유지아암(18)을 통하여 본딩헤드(17)에 고정되어 있다. 또한, Xw는 오프셋양(W)의 X축 성분, Yw는 오프셋양(W)의 Y축 성분을 나타낸다.
도 13(a)에 나타내는 볼(4a)의 크기 및 도 13(g)에 나타내는 캐필러리(5)의 하단으로부터 뻗어있는 와이어(4)의 길이(테일길이), 형상 등은, 본딩의 최적 조건을 결정할 때에 중요한 정보가 된다. 종래, 볼직경이나 테일길이, 형상 등을 검출하는 방법 및 장치로서, 예를 들면 일본 특개소 60-242627호 공보를 들 수 있다. 이 장치는, 캐필러리로부터 뻗어있는 테일길이 또는 볼을 측방으로부터 검출수단으로 검출하여, 테일길이나 볼직경을 측정하고 있다. 이 방법은, 테일길이나 볼직경을 직접 측정하므로, 본딩의 최적 조건을 정밀도 좋게 구할 수가 있다.
상기 종래기술은, 테일길이나 볼 직경의 측정을 위한 전용의 검출수단을 필요로 하므로, 장치가 복잡해짐과 동시에, 고가가 되는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는, 전용의 검출수단을 이용하지 않고, 와이어 본딩이 일반적으로 가지는 검출수단을 이용하여 테일길이나 볼 직경 등을 측정할 수 있는 와이어 본딩방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 1항은, 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리와, 워크를 촬상하는 위치 검출용 카메라를 구비한 와이어 본딩장치에서의 와이어 본딩방법에 있어서, 상기 캐필러리 하단 근방의 상(像)을 상기 위치 검출용 카메라로 유도하여 상기 상의 화상을 취득하고, 이 화상을 처리하여, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 와이어에 형성된 볼 직경의 측정, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리의 외관검사, 캐필러리에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭 등의 적어도 1개를 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 2항은, 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리와, 워크를 촬상하는 위치 검출용 카메라를 구비한 와이어 본딩장치에 있어서, 상기 캐필러리 하단 근방의 상을 상기 위치 검출용 카메라로 유도하는 광로변환수단을 설치하고, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 상기 상의 화상을 처리하여, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 와이어에 형성된 볼 직경의 측정, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리의 외관검사, 캐필러리에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭 등의 적어도 1개를 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 3항은, 상기 청구항 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상을 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 양부판단을 행한 후, 불량의 경우에 경고수단에 의해 경고하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 4항은, 상기 청구항 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상의 볼 직경, 테일길이, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치 등의 데이터를 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 전기 토치의 제어회로 또는 트랜스듀서의 제어회로 또는 와이어 끌어올림기능 제어회로에 피드백하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 5항은, 상기 청구항 제 2항에 있어서, 상기 광로변환수단은, 상기 위치 검출용 카메라에 설치된 렌즈와의 조합으로 아포칼계를 구성하는 렌즈를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 6항은, 상기 청구항 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 볼 직경, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정 및 테일길이의 측정을 위해, 미리 상기 위치 검출용 카메라의 촬상 소자의 1화소가 측정하는 물체면에서 어느 정도의 크기에 상당하는지의 캐리브레이션을 행하여 두는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 7항은, 상기 청구항 제 6항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라에서 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 이동량에 의해서, 1화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 8항은, 상기 청구항 제 6항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 기준부재의 화상 위에 의해서, 1화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제 9항은, 상기 청구항 제 6항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 기준부재의 차이에 의해서, 1 화소당의 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1의 실시형태를 도 1에 의해 설명한다. 또한, 도 12 내지 도 14와 동일 또는 상당 부재에는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 위치 검출용 카메라(11)는, 촬상소자(CCD 또는 CMOS 등)를 구비한 광전 변환식의 촬상기로, 이 위치 검출용 카메라(11)의 광학계의 렌즈(20)의 핀트위치는, 워크레벨면(3a)으로 되어 있다. 도 12 내지 도 14에 나타낸 리드 프레임(2)을 위치 결정하여 얹어놓는 도시하지 않은 본딩 스테이지의 근방에는, 광로변환수단 지지판(21)이 배열설치되어 있다. 광로변환수단 지지판(21) 위에는, 광로변환수단(22)과 조명수단(30)이 고정되어 있다.
광로변환수단(22)의 케이스(23)내에는, 수직으로 배열설치된 렌즈(24)와, 수평방향에 대하여 45°의 각도로 교차하여 렌즈(24)에 대향하여 배열설치된 미러(25)가 설치되어 있다. 케이스(23)에는, 렌즈(24)의 오른쪽에 창(23a)이 설치되고, 미러(25)의 상방에 창(23b)이 설치되어 있다. 미러(25)의 중심은, 렌즈(2O)의 핀트위치에 배열설치되어 있다. 렌즈(24)의 미러(25)의 중심으로부터의 물체간 거리(d)는, 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)과 캐필러리(5)의 축심 (5a)의 X축 방향의 오프셋 양(Xw)과 거의 동일하게 설정되어 있다.
우선, 도 13(a)의 공정에서 형성된 볼(4a)의 직경을 측정하는 경우에 관하여 설명한다. 볼(4a) 직경의 절대치를 알기 위해서는, 위치 검출용 카메라(11)의 촬 상소자의 1 화소가 합성 광학계의 물체면에서 어느 정도의 크기에 상당하는지를 알 필요가 있다. 이를 위해서는, 미리 캐리브레이션을 행한다. 이 캐리브레이션에는 3개의 방법이 있다.
제 1의 캐리브레이션에 의한 방법은 다음과 같이 하여 행한다. 도 14에 나타낸 XY 테이블(15)을 구동하여 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)을 미러(25)의 상방에 위치시킨다. 이것에 의해, 캐필러리(5)는 렌즈(24)의 초점의 상방에 위치한다. 다음에 Z축 모터(14)를 구동시켜서 캐필러리(5)를 하강시키고, 캐필러리(5) 의 하단부분을 렌즈(24)의 전방에 위치시킨다. 이것에 의해, 위치 검출용 카메라 (11)로 촬상한 화상은 도 2(a)와 같이 된다. 여기서, 렌즈(24)의 배율은 1배라고 한다. 그래서, XY 테이블(15)을 ㎛ 움직인다. 움직인 경우의 화상을 도 2(b)로 한다. 화상처리에서 캐필러리(5)의 이동량을 β화소라고 하면, 위치 검출용 카메라(11)도 캐필러리(5)와 함께 ㎛ 이동하고 있으므로, 1 화소당 실제의 길이는 /β의 1/2, 즉 /2β[㎛/화소]가 된다. 실제의 캐리브레이션에서는, 정밀도를 높이기 위해서, XY 테이블(15)을 등피치로 움직여서 다수의 데이터를 취하여, 통계적으로 캐리브레이션 값을 산출한다.
그래서, 도 13(a)의 공정에서 형성된 볼(4a) 직경을 측정하는 경우에는, 상기와 마찬가지로 XY 테이블(15)을 구동하여 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)을 미러(25)의 상방에 위치시킨다. 이어서 Z축 모터(14)를 구동시켜서 캐필러리(5)를 하강시키고, 캐필러리(5)의 하단부분을 렌즈(24)의 전방에 위치시킨다. 이것에 의해, 위치 검출용 카메라(11)로 촬상한 화상은 도 3(a)와 같이 된다. 볼(4a) 직경이 취득 화상 위에서 B 화소라고 하면, 데이터 처리수단에 의해 처리되어, 볼(4a) 직경의 실제의 직경(A)은 A=B·/2β[㎛]이 된다. 이 볼(4a) 직경의 크기의 절대치는, 본딩의 최적 조건을 정할 때의 중요한 정보가 된다. 또 본딩마다 볼(4a) 직경을 측정함으로써, 불량 볼을 검지할 수 있다. 불량 볼의 경우는, 경고를 경고 등, 경고 알람 등 작업자에게 알릴 수가 있다. 또 볼(4a) 직경의 크기를 측정하여, 볼(4a)을 형성하기 위한 전기 토치(6)의 제어회로 또는 트랜스듀서의 제어회로 또는 와이어 끌어올림기능 제어회로에 피드백하여 제어함으로써, 항상 일정한 최적 크기의 볼(4a)을 형성할 수가 있다.
도 3(b)는, 캐필러리(5)의 하면으로부터 볼(4a) 위치까지의 거리(P)를 측정하는 경우를 나타낸다. 통상은 도 3(b)와 같은　상태에서 와이어(4)를 끌어당기고, 도 3(a)와 같은 상태로 하여 본딩을 행한다. 도 3(b)의 상태의 거리(P)를 측정하여, 이 거리가 소정의 길이로 되어있는 것을 확인하고, 소정의 길이로 되어있지 않은 경우는, 와이어 끌어올림기능 제어회로에 피드백을 행하고, 소정의 길이로 하여 본딩을 행하면, 항상 안정된 정밀도가 좋은 본딩을 행할 수가 있다.
도 3(c1) 및 (c2)는, 도 13(g)의 공정에서 형성된 캐필러리(5)의 하단으로부터 뻗어있는 와이어(4)의 화상을 나타낸다. 볼(4a) 직경은, 캐필러리(5)의 하단으로부터 뻗어있는 와이어(4)의 길이(테일길이(L))에 의존한다. 본딩직전에 볼(4a)을 형성하는 조작을 행하는 경우는, 테일길이(L)를 측정함으로써, 상술의 볼(4a)을 측정한 경우와 동일한　효과를 얻을 수가 있다. 즉, 취득한 화상 위에서 테일길이(L)가 C화소이면, 테일길이(L)는 L=C·/2β[㎛]이 된다. 또 화상에 의해서 와이어(4)의 형상, 예를 들면 선단이 구부러지거나 하여 부적합성으로 되어 있는 경우 등도 판별할 수 있다. 테일길이(L)의 측정은, 수직인 길이(L1), 테일을 따른 길이(L2,L3) 등을 측정할 수 있다.
도 3(d1) 및 (d2)는 캐필러리(5)의 검사를 행하는 경우의 화상을 나타내고 있다. 도 3(d1)과 같이 캐필러리(5)가 파손(5b)되어 있는 것, 또 도 3(d2)와 같이캐필러리(5)에 이물(5c)이 부착되어 있는 것이 판단되면, 캐리러리(5)를 교환할 필요가 있다는 경고, 또는 캐필러리(5)를 청소할 필요가 있다는 경고를 경고등, 경고알람 등 작업자에게 알릴 수가 있다.
도 3(e)은, 캐필러리(5)에 초음파를 인가한 경우의 화상을 나타내고 있다. 초음파를 인가하기 전은 점선으로 나타낸 것과 같은 윤곽의 캐필러리(5)가 촬상된다. 초음파를 인가하면 캐필러리(5)가 진동하여 실선으로 나타낸 것과 같은 윤곽의 캐필러리(5)가 촬상된다. 그래서, 캐필러리(5)의 폭이 얼마만큼 증가했는지를 계측함으로써, 캐필러리(5)의 진폭을 알 수 있다. 이 값은 초음파 구동원의 제어에 피드백하여, 항상 최적인 상태로 유지할 수가 있다.
다음에 제 2의 캐리브레이션에 의한 방법을 설명한다. 도 4는 렌즈(24)의 핀트위치에 기준부재(35)를 설치한 것이다. 이 경우에 취득되는 화상은 도 5와 같이 된다. 기준부재(35)의 폭은 기지(旣知)이고, 이 폭이 몇개의 화소가 되는지를 미리 조사해 둔다. 볼(4a) 직경을 측정하는 경우는, 측정하는 볼(4a) 직경의 화소 수에 의해 실제의 볼(4a) 직경을 알 수 있다. 이와 같이 기준부재(35)를 설치하면, 상술한 바와 같이 캐필러리(5)를 XY 테이블(15)에서 움직이는 방법에 의해서 캐리브레이션을 행하지 않아도, 볼 직경이나 테일길이 등의 크기의 절대치를 알 수 있다.
다음에 제 3의 캐리브레이션에 의한 방법을 설명한다. 도 4와 같이 기준부재(35)를 설치한 경우의 다른 예이다. 상기와 같이 도 14에 나타내는 XY 테이블(15)을 구동하여 위치 검출용 카메라(11)의 광축(11a)을 미러(25)의 상방에 위치시킨다. 이어서 Z축 모터(14)를 구동시켜서 캐필러리(5)를 하강시키고, 캐필러리(5)의 하단부분을 렌즈(24)의 전방에 위치시킨다. 이것에 의해, 위치 검출용 카메라(11) 로 촬상한 화상은 도 6(a)와 같이 된다. XY 테이블(15)을 ㎛움직인다. 움직인 경우의 화상을 도 6(b)로 한다. 화상면에 있어서, 캐필러리(5)와 기준부재(35)와 화소가, 도 6(a)의 경우에 a화소였던 것이 도 6(b)의 경우에 b화소가 되었다고 하면, 1 화소당 실제의 길이는 /(b-a)[㎛/화소]가 된다. 이것에 의해, 볼 직경이나 테일길이 등의 크기의 절대치를 알 수가 있다.
본 발명의 제 2의 실시형태를 도 7에 의해 설명한다. 상기 실시형태는, 볼(4a), 와이어(4)(테일길이(L)), 캐필러리(5) 등의 대상물을 1 방향에서만 관찰 하도록 되어 있다. 본 실시형태는, 대상물을 XY축의 2 방향에서 관찰할 수 있도록 한 것이다. 본 실시형태의 광로변환수단(22)의 케이스(23)내에는, 상기 실시형태에 나타낸 렌즈(24), 미러(25) 외에, 1개의 하프미러(26)와, 2개의 미러(27,28)가 배열설치되어 있다. 하프미러(26)는 렌즈(24)의 우방측에, 미러(27)는 하프미러(26)의 상방측에, 미러(28)는 하프미러(26)의 오른쪽에 각각 배열설치되어 있다. 미러(27)의 반사면과 하프미러(26)의 반사면은 서로 평행하고, 모두 X축 방향에 대하여 -45°의 각도로 교차하고 있다. 미러(28)의 반사면은 X축 방향에 대하여 45°의 각도로 교차하고 있다. 미러(27,28)에 대향하여 대상물을 끼우는 형태로 조명수단(30,31)이 각각 배열설치되어 있다.
그래서, 볼(4a) 직경을 측정하는 경우에는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 미러(25)의 상방으로 도 1에 나타내는 위치 검출용 카메라(11)를 이동시키고, 캐필러리(5)를 하강시켜서 미러(27,28)의 전방으로 이동시킨다. 그래서, 조명수단(31)을 소등하고, 조명수단(30)을 점등한 상태로 하면, 캐필러리(5) 및 볼(4a)의 X축 방향의 상은, 조명수단(30)으로부터의 빛에 대한 그림자로서 미러(27), 하프미러(26)를 반사하여 렌즈(24)를 통과하여 미러(25)에서 반사하고, 도 1의 렌즈(20)로부터 위치 검출용 카메라(11)에서 도 3(a)에 나타내는 X축 방향의 화상이 얻어진다. 이것에 의해, 상기 실시형태와 동일한 방법으로 X축 방향의 볼(4a) 직경이 측정된다. 조명수단(30)을 소등하고, 조명수단(31)을 점등한 상태로 하면, 캐필러리(5) 및 볼(4a)의 Y축 방향의 상은, 조명수단(31)으로부터의 빛에 대한 그림자로서 미러(28)에서 반사되고, 하프미러(26), 렌즈(24)를 통과하여 미러(25)에서 반사되어, 도 1의 렌즈(20)로부터 위치 검출용 카메라(11)에서 도 3(a)에 나타내는 Y축 방향의 화상이 얻어진다. 이것에 의해, 상기 실시형태와 동일한 방법에 의해 Y축 방향의 볼(4a) 직경이 측정된다.
마찬가지로, X축 방향 및 Y축 방향의 도 3(b)에 나타내는 캐필러리(5)의 하면으로부터 볼(4a)의 거리(P), 도 3(c1), (c2)에 나타내는 테일길이(L1,L2,L3), 와이어(4)의 구부러짐 상태, 도 3(d1),(d2)에 나타내는 캐필러리(5)의 파손(5b), 이물(5c)의 부착 등을 조사할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 제 3의 실시형태를 도 8에 의해 설명한다. 본 실시형태의 광로변환수단(22)의 케이스(23)내에는, 미러(25)만이 설치되어 있다. 캐필러리(5)를 미러(25)의 전방에 위치시켰을 때, 렌즈(20)의 핀트를 캐필러리(5)에 맞추도록, 렌즈(20)를 도시하지 않은 구동수단에 의해서 상하이동시킨다. 이와 같이 구성하여도 상기 각 실시형태와 동일한　효과를 얻을 수 있다. 또한, 렌즈(20) 및 위치 검출용 카메라(11) 전체를 상하이동시키지 않고, 렌즈(2O)만을 렌즈통의 내부에서 이동시켜도 좋다. 도면에는 1개의 렌즈(20)를 도시했는데, 통상은 복수의 렌즈로 구성되어 있고, 그 중 특정한 렌즈를 이동시킴으로써, 렌즈통은 움직이지 않고 핀트 조정을 행할 수도 있다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 미러(25,27,28) 대신에 프리즘을 이용하여도 좋다.
본 발명의 제 4의 실시형태를 도 9에 의해 설명한다. 광로변환수단(40)의 케이스(41)내에는, 렌즈(20)의 워크 레벨면(20a)에 수평방향에 대하여 45°의 각도로 교차하여 배열설치된 미러(42)와, 이 미러(42)의 상방측에서 수평방향에 대하여 -45°의 각도로 교차하여 배열설치된 미러(43)와, 이 미러(43)의 좌측에 배열설치된 렌즈(44)와, 이 렌즈(44)의 좌측에서 수평방향에 대하여 45°의 각도로 교차하여 배열설치된 미러(45)가 설치되어 있다. 케이스(41)에는, 미러(42)의 우측에 창(41a)이 설치되고, 미러(45)의 상방측에 창(41b)이 설치되어 있다. 또 미러(42)에 대향하여 평행한 조명광을 조사하는 조명수단(50)이 배열설치되어 있다.
그래서, 상기 각 실시형태와 같이, 도 14에 나타내는 XY 테이블(15)을 구동하여 미러(45)의 상방에 위치 검출용 카메라(11)를 이동시키고, 캐필러리(5)를 하강시켜서 미러(42)의 전방으로 이동시킨다. 캐필러리(5)의 하단부분의 상은, 미러(42,43)를 반사해서 렌즈(44)를 통과하여 미러(45)에서 반사하고, 렌즈(20)로부터 위치 검출용 카메라(11)에서 도 3에 나타내는 화상이 촬상된다. 즉, 도 3(a), (b)에 나타내는 볼(4a), 도 3(c1), (c2)에 나타내는 와이어(4), 도 3(d1), (d2)에 나타내는 캐필러리(5)의 화상을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 상기 각 실시형태와 마찬가지로, 도 3(a)에 나타내는 볼(4a) 직경의 크기의 측정, 도 3(b)에 나타내는 캐필러리(5)의 하면으로부터 볼(4a)의 거리(P)의 측정, 도 3(c1), (c2)에 나타내는 테일길이(L1,L2,L3)의 측정, 와이어(4)의 구부러짐 상태의 검지, 도 3 (d1), (d2)에 나타내는 캐필러리(5)의 파손(5b), 이물(5c)의 부착 등을 검지할 수 있다.
본 실시형태는, 렌즈(20)와 렌즈(44)의 조합으로 아포칼계를 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 렌즈(20)의 합성 초점거리를 f1, 렌즈(44)의 합성 초점거리를 f2라고 하면, 렌즈(20)의 전측 주 평면과 렌즈(44)의 후측 주 평면의 거리를 f1+f2로 하면 좋다. 또 배율은 f1/f2로 표시되므로, 적절한 배율이 얻어지도록 f2의 값을 선택하면 좋다. 이와 같이 아포칼계이므로, 캐필러리(5)의 수평방향의 위치에 관계없이, 양호한 화상이 얻어진다.
본 발명의 제 5의 실시형태를 도 10에 의해 설명한다. 본 실시형태는, 도 9의 제 4의 실시형태를 도 7에 도시한 제 2의 실시형태의 경우와 마찬가지로, 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)을 XY축의 2 방향에서 관찰할 수 있도록 한 것이다. 본 실시형태는, 도 9의 제 4의 실시형태에 있어서의 광로변환수단(40)에 하프미러(46), 미러(47,48) 및 조명수단(51)을 설치한 것이다. 하프미러(46)는 상기 실시형태의 미러(42)의 우측에 배열설치되고, 이 하프미러(46)에 대향하여 조명수단(50)이 배열설치되어 있다. 미러(47)는 하프미러(46)에 대하여 도면 중 하측에, 미러(48)는 미러(47)에 대하여 우측에 각각 배열설치되고, 미러(48)에 대향하여 조명수단(51)이 배열설치되어 있다. 미러(47)의 반사면과 하프미러(46)의 반사면은 서로 평행하게 하고, 모두 X축 방향에 대하여 45°의 각도로 교차하고 있다. 미러(48)의 반사면은, X축 방향에 대하여 -45°의 각도로 교차하고 있다.
그래서, 도 7의 실시형태의 경우와 마찬가지로, 조명수단(51)을 소등하고, 조명수단(50)을 점등한 상태로 하면, 캐필러리(5) 및 볼(4a)의 X축 방향의 상은, 조명수단(50)으로부터의 빛에 대한 그림자로서, 하프미러(46)를 통과하여 미러(42,43)에서 반사하고, 렌즈(44)를 통과하여 미러(45)에서 반사하고, 도 9에 나타내는 렌즈(20)로부터 위치 검출용 카메라(11)에서 X축 방향의 도 3에 나타내는 화상이 촬상된다. 조명수단(50)을 소등하고, 조명수단(51)을 점등한 상태로 하면, 캐필러리(5) 및 볼(4a)의 Y축 방향의 상은, 조명수단(51)으로부터의 빛에 대한 그림자로서, 미러(48,47)로부터 하프미러(46)의 반사면에서 반사하고, 이어서 미러(42,43)에서 반사하고, 렌즈(44)를 통과하여 미러(45)에서 반사하고, 렌즈(20)로부터 위치 검출용 카메라(11)에서 Y축 방향의 도 3에 나타내는 화상이 촬상된다.
도 7에 나타내는 광로변환수단(22)의 경우에는, 조명수단(30)에 의한 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)로부터 렌즈(24)까지의 광로와, 조명수단(31)에 의한 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)로부터 렌즈(24)까지의 광로의 길이를 동일하게 할 필요가 있었다. 동일하게 하지않으면, 양쪽의 핀트가 맞지않게 된다. 이 점, 본 실시형태는, 아포칼계로 되어 있으므로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 조명수단(50)에 의한 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)로부터 렌즈(44)까지의 광로와, 조명수단(51)에 의한 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)로부터 렌즈(44)까지의 광로의 패스를 동일하게 할 필요는 없다.
본 발명의 제 6의 실시형태를 도 11에 의해 설명한다. 본 실시형태는 상기 제 5의 실시형태의 미러(42)를 없애고, 미러(43) 대신에 45°편각 프리즘(55)을 이용하여, 대상물(캐필러리(5)의 하단근방)을 비스듬하게 보도록 한 것이다. 즉, 본 실시형태는 아포칼계이므로, 대상물을 경사진 방향에서 보아도 대상물의 윤곽의 화상은 열화되지 않는다. 또 경사 상방에서 관찰할 수 있으므로, 광로변환수단(40)을 도 14에 나타내는 XY 테이블(15)에 탑재할 수가 있다. 이것에 의해, 광로변환수단(40)을 워크(3) 부근에 설치할 필요가 없어진다.
또한, 도 9, 도 10, 도 11의 상기 각 실시형태에 있어서, 미러(42,43,45,47,48) 대신에 프리즘을 이용하여도 좋다. 또 도 11의 실시형태에 있어서, 45°편각 프리즘(55) 대신에 미러를 이용하여도 좋고, 또 각도는 45°에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은, 캐필러리 하단근방의 상을 위치 검출용 카메라로 유도하여 상기상의 화상을 취득하고, 이 화상을 처리하여, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 와이어에 형성된 볼 직경의 측정, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리의 외관 검사, 캐필러리에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭 등의 적어도 1개를 구하므로, 테일길이나 볼 직경의 측정을 위한 전용의 검출수단을 필요로 하지않고, 장치가 간소화되어, 고가가 되는 일도 없다. 또 상기 측정치를 피드백하여 항상 최적의 본딩을 행할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 본딩장치의 제 1의 실시형태를 나타내는 일부 단면 주요 부 정면도,
도 2는 도 1과 같이 기준부재를 설치하지 않고 캐리브레이션을 행하는 경우의 화상면을 나타내는 설명도,
도 3은 (a) 및 (b)는 볼을 나타내는 화상도, (c1) 및 (c2)는 캐필러리로부터 뻗어있는 와이어의 화상도, (d1) 및 (d2)는 캐필러리의 파손을 나타내는 화상도, (e)는 초음파 인가시의 캐필러리의 화상도,
도 4는 도 1의 본딩장치의 제 1의 실시형태에 기준부재를 설치한 경우를 나타내는 일부 단면 주요부 정면도,
도 5는 도 4와 같이 기준부재를 설치하여 캐리브레이션을 행하는 경우의 일례의 화상을 나타내는 설명도,
도 6은 도 4와 같이 기준부재를 설치하여 캐리브레이션을 행하는 경우의 다른 예의 화상을 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명의 본딩장치의 제 2의 실시형태를 나타내는 평면 설명도,
도 8은 본 발명의 본딩장치의 제 3의 실시형태를 나타내는 일부 단면 주요부 정면도,
도 9는 본 발명의 본딩장치의 제 4의 실시형태를 나타내는 일부 단면 주요부 정면도,
도 10은 본 발명의 본딩장치의 제 5의 실시형태를 나타내는 일부 단면 주요부 정면도,
도 11은 본 발명의 본딩장치의 제 6의 실시형태를 나타내는 일부 단면 주요부 정면도,
도 12는 와이어 본딩된 워크의 평면도,
도 13은 가장 일반적인 와이어 본딩방법을 나타내는 공정도,
도 14는 와이어 본딩장치의 사시도이다.
(부호의 설명)
4 와이어 4a 볼
5 캐필러리 5b 파손
11 위치 검출용 카메라 20 렌즈
22 광로변환수단 24 렌즈
25,26,27,28 미러 30,31 조명수단
35 기준부재 40 광로변환수단
44 렌즈 42,43,45,47,48 미러
46 하프미러 50,51 조명수단
55 45° 편각 프리즘

Claims (15)

  1. 와이어가 삽입 통과되고 워크에 본딩을 행하는 캐필러리와, 워크를 촬상하는 위치 검출용 카메라를 구비한 와이어 본딩장치에서의 와이어 본딩방법에 있어서, 상기 캐필러리 하단근방의 상을 상기 위치검출용 카메라로 유도하여 상기 상의 화상을 취득하고, 이 화상을 처리하여, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 와이어에 형성된 볼 직경의 측정, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리의 외관검사, 캐필러리에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭의 적어도 1개를 구하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  2. 와이어가 삽입 통과되고 워크에 본딩을 행하는 캐필러리와, 워크를 촬상하는 위치 검출용 카메라를 구비한 와이어 본딩장치에 있어서, 상기 캐필러리 하단근방의 상을 상기 위치 검출용 카메라로 유도하는 광로변환수단을 설치하고, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 상기 상의 화상을 처리하여, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 와이어에 형성된 볼 직경의 측정, 캐필러리의 하단으로 뻗어있는 테일길이의 측정, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정, 테일의 구부러짐의 검지, 캐필러리의 외관검사, 캐필러리에 초음파 진동을 부여했을 때의 진폭의 적어도 1개를 구하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상을 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 양부판단을 행한 후, 불량의 경우에 경고수단에 의해 경고하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상의 볼 직경, 테일길이, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 데이터를 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 전기 토치의 제어회로 또는 트랜스듀서의 제어회로 또는 와이어 끌어올림기능 제어회로에 피드백하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 광로변환수단은, 상기 위치 검출용 카메라에 설치된 렌즈와의 조합으로 아포칼계를 구성하는 렌즈를 가지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 직경, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정 및 테일길이의 측정을 위해, 미리 상기 위치 검출용 카메라의 촬상소자의 1 화소가 측정하는 물체면에서 어느 정도의 크기에 상당하는지의 캐리브레이션을 행하여 두는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 이동량에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 기준부재의 화상 위에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 기준부재와의 차이에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상을 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 양부판단을 행한 후, 불량의 경우에 경고수단에 의해 경고하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 검출용 카메라로 입력한 화상의 볼 직경, 테일길이, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 데이터를 데이터 처리수단에 의해 처리하고, 전기 토치의 제어회로 또는 트랜스듀서의 제어회로 또는 와이어 끌어올림기능 제어회로에 피드백하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 볼 직경, 캐필러리 하면으로부터의 볼 위치의 측정 및 테일길이의 측정을 위해, 미리 상기 위치 검출용 카메라의 촬상소자의 1 화소가 측정하는 물체면에서 어느 정도의 크기에 상당하는지의 캐리브레이션을 행하여 두는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 이동량에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 기준부재의 화상 위에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 캐리브레이션은, 캐필러리와 동시에 상기 위치 검출용 카메라로 취득하는 기준부재를 설치하고, 캐필러리를 이동시켰을 때의 이동량과, 상기 위치 검출용 카메라로 취득한 화상 위의 상기 캐필러리의 기준부재와의 차이에 의해서, 1 화소당 실제의 길이를 산출하여 처리하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장치.
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