KR960006966B1 - 본딩와이어 검사장치 - Google Patents

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겐지 스가하라
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가부시끼가이샤 신가와
아라이 가즈오
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Abstract

내용 없음.

Description

본딩와이어 검사장치
제 1 도는 본 발명의 1실시예에 의한 본딩와이어 검사장치의 구성을 예시하는 개략적인 설명도.
제 2 도는 제1도의 링 형상 조명수단의 단면도.
제 3 도는 제2도의 링 형상 조명수단의 배치설명도.
제 4 도는 조명전환 회로의 블록도.
제 5 도는 와이어본딩된 반도체장치의 평면도.
제 6 도는 제5도의 정면도.
제 7 도는 본딩와이어의 확대정면 설명도.
제 8 도는 제7도의 평면도.
제9도는 종래의 본딩와이어 검사장치의 구성도.
제10도는 종래의 본딩와이어 검사장치에 의한 와이어의 검사방법 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
5,5A : 와이어 5a : 볼부
5b : 크레센트 6 : 시료
12 : CCD 카메라 12a : 광축중심
20 : 수직조명수단 30 : 링 형상 조명수단
32 : LED 33 : 고조사각도 링 형상 조명기
34 : LED 35 : 저조사각도 링 형상 조명기
[산업상의 이용 분야]
본 발명은 반도체 칩의 패드와 리이드프레임의 리이드 사이에 본딩된 와이어의 검사장치에 관한 것이며, 특히 조명구조에 관한 것이다.
[종래의 기술]
제 5 도 및 제 6 도에 도시한 바와 같이, 반도체 칩(1)의 패드(2)와 리이드 프레임(3)의 리이드사이에 본딩된 와이어(5)의 검사장치로서, 예컨대 일본국 특개평 3-76137호 공보가 알려져 있다.
이 구조는 제 9 도에 도시한 바와 같이, 제 5 도 및 제 6 도와 같이 본딩된 시료(6)를 적재하는 검사대(10)와, 시료(6)를 조명하는 복수개의 전구(11)와, 조명된 와이어(5) 상을 결상하여 영상신호를 출력하는 CCD 카메라(12) 및 이 CCD 카메라(12)의 영상신호를 처리하여 와이어 형상의 인식 및 와이어(5)의 본딩 위치를 계측하는 화상처리 연산장치(13)와, 상기 CCD 카메라(12)를 이동시키는 XY테이블(14)을 구비하고 있다.
그래서 시료(6)를 복수개의 전구(11)로 조명하고, XY테이블(14)을 구동하여 CCD 카메라(12)를 검사대상물 윗쪽에 위치시키고, CCD 카메라(12)로 잡은 검사대상물의 영상신호를 화상처리 연산장치(13)를 사용하여 노이즈제거, 검사부분의 에지강조, 영상의 확대 또는 축소등을 행하여 검사대상부분의 영상을 보기쉽도록 하기 위한 개선(복원) 작업을 행한 후, 검사측적을 실시한다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
상기 종래기술로서는, 상기한 영상신호의 개선(복원)에는 한계가 있고, 개선(복원) 화상과 검사대상물인 시료(6)로서는 크게 상이하며 개선(복원)작업에 시간이 소요되는 동시에, 신뢰성이 있는 검사측정 결과를 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
이하 이와 같은 내용을 다시 상세하게 설명한다.
제 5 도 및 제 6 도에 도시한 바와 같이, 반도체 칩(1)은 리이드프레임(3)에 에폭시수지등의 페이스트(7)로 접착되어 있고, 반도체 칩(1)의 주변에는 페이스트(7)가 비어져나오고 있다. 그래서 예컨대 와이어(5A)에 대하여 검사측정할 경우, 제10도에 도시한 바와 같이 전구(11)로 조명하면 조사방향(A)으로부터의 광선의 조사에 의해 페이스트(7)로부터의 난반사광이 CCD 카메라(12)에 들어와, 와이어(5A) 표면의 밝기와 페이스트(7)로부터의 난반사광과의 밝기가 거의 같게 된다.
이 때문에 페이스트(7)상에서의 와이어(5A) 자신의 영상을 CCD 카메라(12)로 잡기란 대단히 곤란하며, 와이어(5A)가 없는 상태로 보이로 만다.
또, 제7도 및 제 8 도에 도시한 바와 같이, 패드(2)에는 본딩장치의 모세관의 선단으로부터 뻗은 와이어선단에 형성된 볼일 망쳐져서 본딩되나, 이 본딩된 볼 부(5a)의 형상(에지),또 리이드(4)에 본딩된 와이어(5)의 크레센트(56)의 형상(에지)은, 상기 종래 기술의 조명방법으로는 볼 부(5a) 및 크레센트(5b)의 에지를 강조하여 영상화할 수 없었다.
본 발명의 목적은, 본딩된 와이어, 패드상의 볼 부 및 리이드상의 크레센트를 선명하게 영상화 할 수 있고, 신뢰성이 있는 검사측정을 행할 수 있는 본딩와이어 검사장치를 제공하는 것에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 검사대상물을 촬영하는 카메라와, 이 카메라의 아래쪽에 설정되어, 검사대상물에 수직으로 조명을 조사하는 수직조명수단과, 이 수직조명수단의 아래쪽에 설정되어 다수의 LED가 링 형상으로, 또한 상기 카메라의 광축중심에 향하여 경사하여 배열설정된 링 형상 조명수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
[작용]
볼 부를 검사하는 경우는, 링 형상 조명수단의 조명을 OFF로 하고, 수직조명수단만을 ON으로 한다. 수직조명수단의 조명은 볼 부에 수직으로 조사된다. 볼 부의 주변 패드는 일반적으로 증착알루미늄으로 그 표면상태로부터의 난반사가 많고, 또 볼 부의 표면은 Au 거울면 상태로 그 형상으로부터의 난반사가 적다. 이것에 의해 볼 부는 그 주변보다 어둡게 비쳐지며, 볼 부의 형상이 카메라에 의해 선명하게 영사된다.
크레센트를 검사하는 경우는 수직조명수단 및 링 형상 조명수단을 ON으로 한다. 수직조명수단의 수직조명으로 조명한 경우, 크레센트는 리이드보다 난반사가 적으므로 크레센트는 어둡게 영사된다. 그러나 리이드에는 요철이 있으므로 수직조명 수단에 의한 수직조명에서는 리이드의 밝기에 얼룩이 발생한다.
그래서 링 형상 조명수단으로 경사된 방향에서 크레센트를 조명하면, 상기한 수직 조명에 의한 리이드의 밝기에 얼룩이 없어진다. 그러나 검사하는 크레센트가 본딩되거나 리이드 방향으로부터의 일 형상 조명수단에 의한 조명은, 크레센트의 일부를 밝게하고 말아, 올바른 크레센트형상이 영상되지 않는다.
그래서 본딩되거나 리이드방향으로부터의 LED만을 OFF로 한다. 이것에 의해 크레센트가 카메라에 의해 선명하게 영상된다. 실험결과 크레센트검사의 경우, 상기 링 형상 조명수단의 LED경사각은 약 45도가 가장 적절하였다.
와이어를 검사하는 경우는 수직조명수단을 OFF로 하고, 링 형상 조명수단을 ON으로 하여 행한다. 수직조명수단을 ON으로 하면 와이어 보다도 그 주변(반도체 칩, 리이드, 페이스트)의 반사광이 카메라에 들어가 주변이 밝게되며, 와이어가 밝게 보이지 않게 된다.
이것은 와이어 표면이 Au 거울면 상태이기 때문이다. 와이어 주변에는 밝은 곳, 어두운곳등 여러가지 이므로 와이어를 검사하는 경우는, 이 주변을 모두 어둡게 하고 와이어만을 밝게하는 것이 검사정밀도를 높이기 위해서도 필요하다. 와이어 만을 밝게 영사하기 위해서는 실험결과, 약 10도의 입사각의 조명이 가장 적합하였다. 이와 같이 입사각이 작으면 와이어 이외에서의 난반사광은 대단히 적어진다.
그러나 저강도의 링 형상 조명수단의 LED로 와이어를 조명한 경우, 페이스트로 와이어의 일부가 보이지 않게 된다. 따라서 검사하는 와이어가 본딩되거나 리이드 방향의 LED군을 끄면, 와이어가 카메라에 의해 선명하게 영사된다.
[실시예]
이하 본 발명의 1실시예를 제 1 도 내지 제 4 도에 의해 설명된다. 또한 제 5 도 내지 제10도와 동일 부재는 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
제1도에 도시한 바와 같이 CCD 카메라(12)에서는 이 CCD 카메라(12)의 아래쪽에 배열설치된 수직조명수단(20)이 부착되어 있다. 수직조명수단(20)의 조명박스(21)내에는 CCD 카메라(12)의 아래쪽에 하아프미러(22)가 배열설치되고, 하아프미러(22)의 옆쪽에는 콘덴서렌즈(23) 및 전구(24)가 배열설치되어 있다.
상기 수직조명수단(20)는 이 수직조명수단(20)의 아래쪽에 배열설치된 링 형상 조명수단(30)이 부착되어 있다. 이 형상 조명수단(30)은 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와 같이, 조명유지판(31)의 개구부(31a)의 주위에 다수개의 LED(32)가 링 형상으로 배열설치되어 부착된 고조사각도 링 형상 조명기(33)와, 이 고조사각도 링 형상 조명기(33)로부터 큰직경 부분에 다수개의 LED(34)가 링 형상으로 배열설치되여 부착된 저조사각도 링 형상 조명기(35)를 갖는다.
고조사각도 링 형상 조명기(33) 및 저조사각도 링 형상 조명기(35)의 각 LED(32,34)는, 각각 CCD 카메라(12)의 광축중심(12a)의 방향에 항해 있고, 고조사각도 링 형상 조명기(33)의 수평면에 대한 경사각은 약 45도, 저조각도 링 형상 조명기(35)의 수평선에 대한 경사각은 약 10도로 되어있다.
상기 조명유지판(31)상에는 지주(36)를 통하여 부착판(37)이 적치되고, 조명유지판(31)은 지주(36)에 삽입된 나사(38)에 의해 부착판(37)에 고정되어 있다. 또 지주(36)에는 스페이서(39)가 삽입되며, 스페이서(39)와 부착판(37) 사이에는 차광판(40) 및 커버(41)가 배열설치 되어있다.
또한 제 2 도에 있어서, LED (32,34)는 좌측 및 우측만을 도시하였다. 또 제 3 도에 있어서 LED(32,34)를 점선으로 표시하고 일부 생략하여 도시하였다.
상기 고조사각도 링 형상 조명기(33) 및 저주사각도 링 형상 조명기(35)의 각 LED(32,34)는 제 4 도에 도시하는 전환회로에 의해 점등된다. 각 LED (32,34)는 한쪽 끝이 저항(50)을 통하여 프로그래멀 정전압회로(51)에 접속되고 다른 끝이 트랜지스터(52)의 콜렉터에 접속되어 있다. 트랜지스터(52)의 에미터는 점지되고 트랜지스터(52)이 베이스는 래치용 레지스터군(53)을 통하여 시프트 레지스터군(54)에 접속되어 있다.
상기 래치용 레지스터군(53)에는 로우드신호(55)가 입력되고, 상기 시프트 레지스터군(54)에는 하이ㆍ로우(H.L)의 입력신호(65)가 입력되며, 시프트 래지스터군(54)의 각 시프트 레지스터에는 잠금신호(57)가 입력된다.
다음에 제 5 도 내지 제 8 도를 참조하면서 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 볼 부(5a)검사에 대하여 설명한다. 이 경우는 XY 테이블(14)을 구동시켜 카메라(12)의 광축중심(12a)을 와이어(5A)에 일치시킨다. 그리고 링 형상 조명수단(30)의 조명을 OFF로 하고 수직조명수단(20)만을 ON으로 한다.
수직조명수단(20)의 조명은, 전구(24)의 조사관이 콘덴서렌즈(23) 및 하아프미러(22)를 통과하여 볼 부(5a)에 수직으로 조사된다. 볼 부(5a)의 주변패드(2)는, 일반적으로 증착알루미늄으로 그 표면상태로부터의 난반사가 많고, 또 볼 부(5a)의 표면은 Au거울면 상태로 그 형상으로부터도 난반사가 적다. 이것에 의해 볼 부(5a)는 그 주변보다 어둡게 영사되며, 볼 부(5a)의 형상이 CCD 카메라(12)에 의해 선명하게 영사된다.
다음에 크레센트(5b)의 검사에 대하여 설명한다. 이 경우는 XY테이블(14)을 구동시켜 CCD 카메라(12)의 광축중심(12a)을 크레센트(5b)에 일치시킨다. 그리고 수직조명수단(20) 및 링 형상 조명수단(30)의 고조사각도 링 형상 조명기(33)를 ON으로 하고, 저조사각도 링 형상 조명기(35)는 OFF로 한다.
수직조명수단(20)의 전구(24)에 의한 수직조명으로 조명한 경우, 크레센트(5b)는 리이드(4) 보다 난반사가 적으므로 크레센트(5b)는 어둡게 영상된다. 그러나 리이드(4)에는 요철이 있으므로 수직조명수단(20)에 의한 수직조명에서는 리이드(4)의 밝기에 얼룩이 발생한다.
그래서 링 형상 조명수단(30)의 고조사각도 링 형상 조명기(33)로 약 45도의 방향에서 크레센트(5b)를 조명하면, 상기한 수직조명에 의한 리이드(4)로 밝기의 얼룩이 없어진다.
그러나 화살표시(A)방향(검사하는 크레센트가 본딩된 리이드 4측)으로부터의 고조사각도 링 형상 조명기(33)에 의한 조명은, 크레센트(5b)의 일부를 밝게 하고 말아 올바른 크레센트(5b)형상이 영사되지 않는다. 그래서 화살표시(A)방향으로부터의 LED(32)만을 OFF, 즉 제 3 도에 도시하는 LED군(32A)을 OFF로 한다.
이것은 제 4 도에 도시하는 조명전환 회로에 있어서 시프트레지스터군(54)의 각 시프트레지스터를 잠금신호(57)로 순차적으로 전환시켜, 그때마다 하이(ON) 또는 로우(OFF)의 입력신호(56)를 넣고, 시프트레지스터군(54)을 래치용 레지스터군(53)에 넣어 로우드신호(55)를 입력함으로써, 화살표시(A) 방향의 LED군(32A)을 OFF로 할 수 있다.
이 조작은 검사측정하는 검사대상에 의해 어느 LED(32)를 OFF로 할 것인가는 미리 도시하지 않은 제어회로에 프로그램해둔다. 이것에 의해 크레센트(5B)가 CCD 카메라(12)에 의해 선명하게 영사된다.
다음은 와이어(5A)의 검사에 대하여 설명한다. 이 경우는 XY테이블(14)을 구동시켜 CCD 카메라(12)의 광축중심(12a)을 와이어(5)에 일치시킨다. 그리고 수직조명수단(20) 및 링 형상 조명수단(30)의 고조사각도 링 형상 조명기(33)를 OFF로 하고, 저조사각도 링 형상 조명기(35)만을 ON으로 하여 행한다.
수직조명수단(20)을 ON으로 하면, 와이어(5A) 보다도 그 주변(반도체 칩 1, 리이드 4, 페이스트 7)의 반사광이 CCD 카메라(12)에 들어가 주변이 밝게되어, 와이어(5)가 밝게 보이지 않게 된다. 이것은 와이어(5) 표면이 Au거울면 상태이기 때문이다.
와이어(5) 주변에는 밝은곳, 어두운 곳등 여러가지이므로, 와이어(5)를 검사할 경우는 이 주변을 모두 어둡게하고 와이어(5)만을 밝게하는 것이 검사정일도를 높이기 위해서도 필요하다.
또 고조사각도 링 형상 조명기(33)의 LED(32)의 입사각은 약 45도로 크므로 역시 와이어(5A) 이외의 반사광이 많아진다. 와이어(5A)만을 밝게 영사하기 위해서는, 실험결과 약 10도의 입사각조명이 최적이었다. 이와 같이 입사각이 작으면, 와이어(5A) 이외에서의 직접 방사광은 대단히 적어진다.
그러나 저각도의 저조사각도 링 형상 조명기(35)의 LED(34)로 와이어(5A)를 조명한 경우, 페이스트(7)로 와이어(5A)의 일부가 보이지 않게된다. 따라서 화살표시(A)방향(검사하는 와이어 5A)가 본딩된 리이드 4측)의 LED군(34A)을, 상기한 크레센트(5b)의 검사방법으로 설명한 바와 같은 조작에 의해 끄면, 와이어(5A)가 CCD 카메라(12)에 의해 선명하게 영사된다.
이와 같이 검사측정할 검사대상물에 의해 수직조명수단(20), 링 형상 조명수단(30)의 고조사각도 링 형상 조명기(33) 및 저조사각도 링 형상 조명기(35)를 ONㆍOFF 및 고조사각도 링 형상 조명기(33) 및 저조사각도 링 형상 조명기(35)의 일부를 OFF로 함으로써, 검사대상물을 선명하게 영사할 수 있게 된다.
또한 상기 실시예는 링 형상 조명수단(30)을 고조사각도 링 형상 조명기(33)와 저조사각도 링 형상 조명기(35)의 2중으로 설정하였으나, 3중 또는 4중으로 설명하여도 무방하다. 또 와이어(5) 또는 크레센트(5b)의 어느 한쪽을 검사측정하는 경우에는, 고조사각도 링 형상 조명기(33) 및 저조사각도 링 형상 조명기(35)는 어느 한쪽만으로도 무방하다.
[발명의 효과]
본 발명의 의하면, 검사대상물을 촬영하는 카메라와, 이 카메라의 아래쪽에 설정되어 검사대상물에 수직으로 조명을 조사하는 수직조명수단과, 이 수직조명수단의 아래쪽에 설정되고, 다수의 LED가 링 형상으로 또한 상기 카메라의 광축중심으로 향하여 경사되게 배열설치된 링 형상 조명수단을 구비한 구성으로 형성되므로, 본딩된 와이어, 패드상의 볼 부 및 리이드상의 크레센트를 선명하게 영사할 수 있고, 신뢰성 있는 검사측정을 행할 수 있다.

Claims (3)

  1. 검사대상물을 촬영하는 카메라와, 이 카메라의 아래쪽에 설정되어 검사대상물에 수직으로 조명을 조사하는 수직조명수단과, 이 수직조명수단의 아래쪽에 설정되어 다수의 LED가 형상으로, 또한 상기 카메라의 광축 중심에 향하여 경사하여 배열설치된 링 형상 조명수단을 구비한 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 링 형상 조명수단은 안쪽과 바깥쪽에 링 형상으로 2중으로 배열설치된 고조사각도 링 형상 조명기와 저조사각도 링 형상 조명기로 형성되고, 안쪽의 고조사각도 링 형상 조명기의 LED 보다 바깥쪽의 저조사각도 링 형상 조명기 LED의 경사각이 작은 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 고조사각도 링 형상 조명기의 LED의 경사각은 약 45도로, 저조사각도 링 형상 조명기의 LED의 경사각은 약 10도인 것을 특징으로 하는 본딩 와이어 검사장치.
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