KR960006968B1 - 본딩와이어 검사장치 및 방법 - Google Patents

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겐지 스가하라
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가부시끼가이샤 신가와
아라이 가즈오
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내용 없음.

Description

본딩와이어 검사장치 및 방법
제 1 도는 본 발명의 1실시예에 의한 본딩와이어 검사장치의 구성을 도시한 단면도.
제 2 도는 제 1 도의 대물렌즈군의 Z방향 구동구조의 사시도.
제 3 도는 제 1 도의 링형상 조명수단의 단면도.
제 4 도는 제 3 도의 링형상 조명수단의 배치 설명도.
제 5 도는 조명 전환회로의 블록도.
제 6 도는 본딩와이어 검사장치의 제어회로 블록도.
제 7 도는 본 발명의 1실시예에 의한 본딩와이어 검사방법을 도시한 설명도.
제 8 도는 제 7 도의 방법에 의하여 검출된 볼형상의 설명도.
제 9 도는 크레센트의 검사방법의 설명도.
제10도는 와이어 높이의 검사방법으로 반도체 칩에 촛점을 맞춘 설명도.
제11도는 와이어 높이의 검사방법으로 리드에 촛점을 맞춘 설명도.
제12도는 와이어 본딩된 반도체 장치의 평면도.
제13도는 제12도의 정면도.
제14도는 본딩와이어의 확대 정면 설명도.
제15도는 제14도의 평면도.
제16도는 종래의 본딩와이어 검사장치의 구성도.
제17도는 종래의 본딩와이어 검사방법의 설명도.
제18도는 제17도의 경우에 있어서의 결함을 도시한 설명도.
제19도 a,b,c는 종래의 장치 및 방법에 의하여 얻어지는 영상의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 칩 2 : 패드
3 : 리드프레임 4 : 리드
5,5A : 와이어 5a :볼부
6 : 시료 24 : 대물렌즈군
42 : 고배율용 결상렌즈군 44 : 고배율용 카메라
51 : 전동조리개 60 : 링상 조명수단
64 : LED 65 : 저조사각도링상 조명기
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드사이에 와이어 본딩된 시료, 특히 볼형상의 본딩와이어 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
[종래의 기술]
제12도 내지 제15도에 도시한 바와 같이, 반도체 칩(1)의 패드(2)와 리드프레임(3)의 리드(4) 사이에 와이어(5)가 본딩된 시료(6)의 종래에 검사장치는 제16도에 도시한 바와 같은 구조로 되어 있다. 그리고, 제12도 내지 제15도에 있어서, 7은 반도체 칩(1)을 리드프레임(3)에 접착한 페이스트의 비어져 나온 부분을 표시한다. 제16도에 도시한 바와 같이, 검사대(10)에 얹어 놓여진 시료(6)의 윗쪽에는 수직 조명수단(11)이 배설되고, 수직 조명수단(11)은 광학계(12)의 하부에 부착되어 있다. 또, 광학계(12)의 상부에는 조명된 시료(6)의 상이 광학계(12)에서 결상된 영상신호를 출력하는 CCD(광전 변화소자)와 구동부로 구성된 CCD 카메라 (13)가 부착되고, CCD 카메라 (13)의 영상신호는 화상처리 연산장치(14)로 처리되어 와이어 형상의 인식 및 와이어(5)의 본딩위치를 계측하도록 되어 있다.
상기 수직 조명수단(11) 및 CCD 카메라(13)가 부착된 광학계(12)는 XY 테이블(15)에 부착되어 있다. 또, 수직 조명수단(11)내에는 CCD 카메라(13)의 아래쪽에 하프미러(16)가 배설되고 하프미러(16)의 옆쪽에는 집광렌즈(17)및 전구(18)가 배설되어 있다. 그리고, 이러한 종류의 본딩와이어 검사장치로서, 예컨대, 일본국 특개평 2-129942호 공보, 특개평 3-76137호 공보 등을 들 수 있다.
그래서, 수직 조명수단(11)을 온으로 하면, 수직 조명수단(11)의 조명은 전구(18)의 조사광이 집광렌즈(17) 및 하프미러(16)를 통하여 시료(6)에 수직으로 조사된다. 따라서, XY 테이블(14)을 구동하여 CCD 카메라(13)를 검사 대상부분의 윗쪽에 위치시켜, CCD 카메라(13)로 잡은 미소검사 대상부분의 영상신호를 화상처리연산장치(14)를 사용하여 잡음제거, 검사부분의 엣지강조, 영상의 확대 또는 축소 등을 하여, 미소검사 대상부분의 영상을 보기 쉽게 하기 위한 개선(복원) 작업을 행한 후, 검사측정을 행한다. 이와 같이 미소 검사대상부분을 광학적으로 결상시켜 검사하는 경우, 광학계(12)의 배율을 높게(2/3인치 CCD 카메라를 사용시는 2~3배) 하고 있다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
상기 종래기술은 제17도와 같이 수직 조명수단(11)을 사용하여 조명하여 볼(5a)을 어둡게 영출하여 검사를 행하므로, 제18도에 도시한 바와 같이 와이어(5A)가 존재하는 부분 및 패드(2)의 엣지가 제19도a에 도시한 바와 같이 어둡게 영출되어, 바른 볼직경을 검출할 수 없다. 또, 제19도b에 도시한 바와 같이 와이어 그림자(95)가 영출되거나, 또한 제19도c에 도시한 바와 같이 패드(2)로부터 벗어난 볼(5a) 부분의 이지러짐(96)이 영출되지 않는다.
본 발명의 목적은 볼과 화상취입용의 광학적 수단의 사이에 와이어 등의 이물질이 있어도 볼형상의 손상 시키지 않고 화상을 잡아 넣을 수 있고, 또 반도체 칩표면의 패턴형상, 밝기에 영향받지 않고 볼형상을 검사할 수 있는 본딩와이어 검사장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사장치에 있어서, 다수의 LED가 링상으로 배설되고, 검사 대상물에 경사각도를 가지고 조사하는 링상 조명수단과, 이 링상 조명수단의 조명에 의한 반사광을 수광하여 볼형상의 상을 결상시키는 광학적 수단과, 이 광학적 수단으로 결상된 상을 촬영하는 카메라를 갖춘 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사방법에 있어서 검사 대상물의 볼에 대하여 암시야 조명을 주어서 볼을 밝게 영출하여 검사하는 것을 특징으로 한다.
[작용]
링상 조명수단으로 낮은 경사각도로 볼을 조명하면, 반도체 칩상은 대략 거울면 상태이므로 직접 반사광밖에 없고, 반도체 칩표면의 반사광은 광학적 수단으로 입광하지 않고 어둡게 영출된다. 그러나, 볼부분에서 직접 반사광은 많이 대물렌즈군에 입광하므로, 볼부분은 밝게 영출된다.
즉, 볼에 대하여 암시야 조명을 줌으로써 반도체 칩표면으로부터 돌출하고 있는 볼이외의 모든 것을 어둡게 할 수 있으므로, 볼만이 밝게 영출된다.
또, 상기 광학적 수단의 개구경을 변화시킬 수 있는 조리개 수단을 설치하면, 조리개 수단의 개구경을 크게하여 얕은 촛점심도로 하여, 광학적 수단을 상하동시켜 촛점거리를 반도체 칩 표면에 맞춤으로써 와이어로부터의 반사광이 적으므로 와이어는 결상하지 않고, 볼만이 밝게 영출된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1실시예를 제 1 도 내지 제 6 도에 의하여 설명한다.
그리고, 제12도 내지 제15도와 같은 부재는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
제1도에 도시한 바와 같이, X 구동용 모우터(20) 및 Y 구동용 모우터(21)에 의하여 XY 방향으로 구동되는 XY테이블(22)상에는 오프트헤드(opt.head)(23)가 고정되어 있다. 오프트헤드(23)는 검사대(10)의 표면에 대향하여 배설된 대물렌즈군(24)을 가진다. 대물렌즈군(24)은 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 바와 같이, 리니어 슬라이더(25)에 고정되어 있고,리니어 슬라이더(25)는 오프트헤드(23)에 고정된 리니어 게이지(26)에 상하동 가능하게 설치되어 있다. 또 대물렌즈군(24)은 로울러 지지판(27)에 고정되어 있고, 로울러 지지판(27)에는 로울러(28)가 회전이 자유롭게 지지되어 있다.
또 오프트헤드(23)에는 Z 구동용 모우터(29)가 고정되어 있고, Z구동용 모우터(29)의 출력축에는 켐(30)이 고정되어 있다.
그리고 상기 로울러(28)가 켐(30)에 압접하도록 로울러 지지판(27)은 스프링(31)으로 아래쪽으로 가압되어 있다.
상기 대물렌즈군(24)의 윗쪽에는 빛을 분기하기 위한 하프프리즘(35)이 배셜되고, 하프프리즘(35)의 윗쪽에는 조명용 렌즈군(36)이 배설되어 있다.
또, 조명용 렌즈군(36)의 윗쪽에는 확산판(37)이 배설되고, 또한 확산판(37)의 윗쪽에는 수직용 조명(38)이 배설되어 있다. 또, 상기 하프프리즘(35)의 오른쪽에는 하프프리즘(39)이 배설되고, 하프프리즘(39)의 윗쪽에는 저배율용 결상렌즈군(40)이 배설되어 있다. 그리고, 저배율용 결상렌즈군(40)의 윗쪽에는 저배율용 카메라(41)가 배설되어 있다. 또, 상기 하프프리즘(39)의 오른쪽에는 고배율용 결상렌즈군(42)이 배설되고, 고배율용 결상렌즈군(42)의 오른쪽에는 미러(43)가 배설되어 있다. 그리고, 미러(43)의 윗쪽에는 고배율용 카메라(44)가 배설되어 있다.
상기 수직용 조명(38)의 아래쪽, 하프프리즘(35)과 하프프리즘(39) 사이 및 하프프리즘(39)과 고배율용 결상렌즈군(42) 사이에는, 각각 전동조리개(50,51,52)가 배설되어 있고, 이들의 전동조리개(50,51,52)는 각각 조명조리개 구동부(53), 저배율 조리개 구동부(54), 고배율 조리개 구동부(55)로 구동되고, 전동조리개(50, 51, 52)의 개구직경이 변화된다. 여기서 , 전동 조리개(50,51,52)는 예컨대 카메라의 조리개와 같은 것이고, 전동조리개(50)는 검사 대상에 대한 수직 조명의 조사각도를 제어하는 것이다. 전동조리개(51)는 대물렌즈군(24)의 개구직경을 조정, 즉 촛점심도를 조정하는 것이다. 또, 전동조리개(52)는 저배율 및 고배율에 의하여 결상된 밝기를 같게하는 것이다.
상기 대물렌즈군(24)의 아래쪽에는 오프트헤드(23)에 부착된 링상 조명수단(60)이 배설되어 있다. 링상 조명수단(60)은 제 3 도 및 제 4 도에 도시한 바와 같이 조명 지지판(61)의 개구부(61a)의 주위에 다수개의 LED(62)가 링상으로 배설되어 부착된 고조사각도 링상 조명기(63)와, 이 고조사각도 링상 조명기(63)보다 큰 직경 부분(바깥쪽)에 다수개의 LED(64)가 링상으로 배설되어 부착된 저조사각도 링상 조명기(65)를 가진다. 고조사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)의 각 LED(62,64)는 각각 CCD 카메라(22)의 광축중심의 방향으로 향하고 있고, 고조사각도 링상 조명기(63)의 수평면에 대한 경사각은 약 30~55도, 저조사각도 링상 조명기(65)의 수평면에 대한 경사각은 약 5~15도로 되어 있다.
상기 조명 지지판(61) 위에는 지주(66)를 통하여 부착판(67)이 얹혀 놓여 있고, 조명 지지판(61)은 지주(66)에 삽입된 나사(68)에 의하여 부착판(67)에 고정되어 있다. 또, 지주(66)에는 스페이서(69)가 삽입되고, 스페이서(69)와 부착판(67) 사이에는 차광판(70) 및 커버(71)가 배설되어 있다. 그리고, 제 3 도에서 LED(62,64)는 왼쪽 및 오른쪽만 도시하였다.
또, 제 4 도에서 LED(62,64)를 점선으로 표시하고, 일부 생략하여 도시하였다.
상기 고조사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)의 각 LED(62,64)에는 제 5 도에 도시한 조명전환회로에 의하여 점등된다.
각 LED(62,64)는 한끝이 저항(80)을 통하여 프로그래멀 정전압회로(81,82)에 접속되고, 다른 한끝이 트랜지스터(83)의 콜렉터에 접속되어 있다. 트랜지스터(83)의 에미터는 접지되고, 트랜지스터(83)의 베이스는 래치용 레지스터군(84)을 통하여 시프트레지스터군(85)에 접속되어 있다.
상기 래치용 레지스터군(84)에는 로드신호(86)가 입력되고, 상기 시프트레지스터군(85)에는 하이, 로우(H·L)의 입력신호(87)가 입력되며, 시프트레지스터군(85)의 각 시프트레지스터에는 클록신호(88)가 입력된다.
제 6 도에 도시한 바와 같이, 상기 저배율용 카메라(41) 및 고배율용 카메라(44)는 결상된 상을 전기신호로 변환하여 화상처리부(90)에 보내고, 화상처리부(90)에서 처리된 화상은 모니터(91)에 표시됨과 동시에, 메모리(92)를 가진 메인콘트롤러(93)에 보내진다. 또, 메인콘트롤러(93)의 신호에 의하여 화상처리부(90)가 작동한다.
상기 X 구동용 모우터(20), Y 구동용 모우터(21) 및 (Z) 구동용 모우터(29)는 메인콘트롤러(93)에 의하여 제어됨과 동시에, X 구동용 모우터(20), Y 구동용 모우터(21) 및 Z 구동용 모우터(29)의 위치신호는 메인 콘트롤러(93)에 보내진다.
또, 상기 조명조리개 구동부(53), 저배율 조리개 구동부(54), 고배율 조리개 구동부(55) 수직용 조명(38), 고조 사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)는 메인콘트롤러(93)에 의하여 제어된다. 다음에 제 7 도 내지 제15도를 참조하면서 동작에 대하여 설명한다.
검사실행에 들어가기 전에 다음 내용의 오프트헤드 정보를 미리 메모리(92)에 입력하여 기억시킨다. 먼저, 검사대상과 같은 종류의 샘플을 준비하고, 패드(2), 리드(4)의 위치를 산출하기 위한 정렬점 및 정렬화상을 메모리(92)에 기억시킨다.
이때, 각 전동조리개(50,51,52)의 개구직경, Z 구동용 모우터(29)의 위치도 메모리(92)에 기억시켜, 검사실행시에 이용한다. 상기 정렬점은 제12도에 도시한 바와 같이, 일반적으로 예컨대 반도체 칩(1) 쪽의 2a, 2b의 2점, 리드(4) 쪽의 4a, 4b의 2점, 함계 4점을 사용한다.
먼저, 검사 대상물인 시료(6)의 반도체 칩(1) 쪽의 정렬점(2a, 2b) 및 리드(4) 쪽의 정렬점 (4a, 4b)의 검사에 대하여 설명한다. 정렬점(2a, 2b, 4a, 4b)의 검사시에는 정렬점(2a, 2b 및 4a, 4b)의 위치보정을 고정밀도로 안정화시키기 위하여, 링상 조명수단(60)의 조명을 오프로 하고, 수직용 조명(38)만을 온으로 하여 밝은 시야로 한다.
또, 고배율용 카메라(44)를 사용하여 전동조리개(51)의 개구직경은 작게하고, 전동조리개(50)의 개구직경은 작게하여 촛점심도를 크게한다.
그래서, 검사대(10)에 검사 대상물인 시료(6)가 위치결정되면, 미리 메모리(92)에 기억되어 있는 반도체 칩(1) 쪽의 정렬점(2a)의 좌표에 의하여 XY 테이블(22)이 이동하여 대물렌즈군(24)의 중심이 정렬점(2a)부근의 윗쪽에 위치하여 시료(6)의 정렬점(2a)을 찾아낸다. 또, 그때 대물렌즈군(24)에 의하여 취해진 정렬점(2a)의 상의 촛점이 맞도록 Z 구동용 모우터(29)를 기억위치까지 구동하여 대물렌즈군(24)을 상하동시킨다. 즉, Z 구동용 모우터(29)를 구동시키면, 켐(30)에 의하여 로울러(28), 로울러 지지판(27)을 통하여 대물렌즈군(24)이 상하동된다.
또, 수직용 조명(38)의 빛은 확산판(37), 전동조리게(50), 조명용 렌즈군(36), 하프프리즘(35) 및 대물렌즈군(24)을 지나 정렬점(2a)부근에 조사된다.
정렬점(2a) 부근의 상은 대물렌즈군(24) 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 고배율용 결상렌즈군(42) 및 미러(43)를 통하며 고배율용 카메라(44)로 촬영한 상은 화상처리부(90)에서 처리되어 모니터(91)에 영출됨과 동시에, 메인콘트롤러(93)에 의하여 메모리(92)에 기억된다. 다른 정렬점(2b, 4a, 4b)도 똑같이 검출된다.
그래서, 이들 검출된 정렬점(2a, 2b, 4a, 4b)의 위치자표에 의하여 메모리(92)에 기억되어 있는 패드(2) 및 각 리드(4)의 위치좌표는 메인콘트롤러(93)에 의하여 수정된다.
그리고, 정렬점(2a, 2b및 4a, 4b)의 검사시의 전동조리개(50,51,52)의 조건, 수직 조명(38)의 강약, Z 구동용 모우터(29)의 회전위치(대물렌즈군(24)의 위치) 등은 설정시의 것을 사용한다.
통상, 반도체 칩(1)의 높이 방향의 불균일은 반도체 칩(1)과 리드프레임(3) 사이에 페이스트(7)가 존재하기 때문체 약 20~30㎛ 정도 있고, 반도체 칩(1)의 표면은 수평방향에 대하여 약간 경사를 가지고 있다.
이 높이 방향의 어긋남을 검출하기 위하여 미리 입력되어 있는 반도체 칩(1) 위의 3점, 예컨대 2a, 2c, 2b로 XY 테이블 (22)을 구동시켜 대물렌즈군(24)을 이동시키고, 또 Z 구동용 모우터(29)를 구동시켜 대물렌즈군(24)을 상하동시켜 자동적으로 촛점 맞추기를 행한다. 그리고, 그때의 높이의 값(Z 구동용 모우터(29)의 회전위치)을 메인콘트롤러(93)에 기억시킨다.
상기 자동촛점 맞추기 법에 대해서는 여러가지 방법이 있으나, 본 실시예에 있어서는 패턴 맷칭법과 히스토그램법을 조합하여 행하였다. 이것은 전동조리개(51)의 개구직경을 크게하여 촛점심도를 얕게하고, 미리 기억되어 있는 Z 구동용 모우터(29)의 회전위치로부터 대물렌즈군(24)을 ±50㎛ 이동시키면서 패턴맷칭의 맷칭값과 그때의 화상의 히스토그램을 사용하여 그 최대치를 합촛점으로 하였다.
이와 같이하여 검출한 반도체 칩(1) 표면의 3점의 높이의 불균일과 반도체 칩(1)의 사이즈로부터 볼(5a)이 존재하는 위치에서의 합촛점(Z 구동용 모우터(29)의 회전위치)을 알 수 있으므로, 이하에 설명하는 볼(5a)의 검사시에는 볼(5a)의 존재하는 위치로 XY 테이블(22) 및 Z 구동용 모우터(29)를 구동하여 대물렌즈군(24)을 위치시켜 볼(5a)의 검사를 행한다.
다음에, 시료(6)의 볼(5a), 크레센트(5b), 와이어(5)가 검사된다. 지금, 1 예로서 와이어(5A)에 대한 볼(5a), 크레센트(5b) 및 와이어(5A)의 검사에 대하여 설명한다.
볼(5a)의 검사시에는 XY 테이블(22)을 구동하여 대물렌즈군(24)의 중심을 위치수정한 볼(5a)의 위치에 일치시킨다. 그리고, 수직조명(38) 및 링상 조명수단(60)의 고조사각도 링상 조명기(63)를 오프로 하고, 저조사각도 링상 조명기(65)만을 온으로 한다.
즉, 어두운 시야로하여 볼(5a)를 밝게 영출하여 검사한다.
또, 전동조리개(51)의 개구직경을 크게하여 얕은 촛점심도를 사용한다.
제 7 도에 도시한 바와 같이, 저조사각도 링상 조명기(65)로 약 5~15도의 각도로 볼(5a)을 조명하면, 반도체 칩(1) 위는 대략 거울면 상태이므로 직접 반사광 밖에 없고, 반도체 칩(1) 표면의 반사광은 대물렌즈군(24)에 입광하지 않아 어둡게 영출된다. 그러나, 볼(5a) 부분에서 직접 반사광은 많이 대물렌즈군(24)에 입광하므로, 볼(5a) 부분은 밝게 영출된다.
또, 전동조리개(51)의 개구직경을 크게하여 얕은 촛점심도로 하고, Z 구동용 모우터(29)를 구동하여 촛점거리를 반도체 칩(1) 표면에 맞춤으로써, 와이어(5A)로부터의 반사광이 적어지므로, 제 8 도에 도시한 바와같이 와이어(5A)는 결상하지 않고, 볼(5a)만이 밝게 영출된다. 즉, 볼(5a)에 대하여 어두운 시야조명을 줌으로써 반도체 칩(1) 표면으로부터 돌출되어 있는 볼(5a)이외의 패드(2), 패턴등의 모두를 어둡게 할 수 있으므로, 볼(5a)만이 밝게 영출된다. 또, 전동조리개(51)의 개구직경을 크게하여 얕은 촛점심도로 결상시킴으로써, 볼(5a)위에 있는 와이어(5A)의 그림자를 지울 수 있다.
또, 저조사각도 링상 조명기(65)의 LED에 의한 단색광으로 조명하므로, 촛점심도를 10~20㎛ 정도까지 얕게 할 수 있다. 이 볼(5a)형상을 화상처리에 의하여 검사한다.
이에 의하여 볼직경을 바르게 검사할 수 있다. 또, 볼(5a)의 박리, 들뜸등의 검출은 종래 불가능하다고 되어 있었으나, 이러한 불량상태는 볼(5A)의 엣지가 흐려져서 영출되므로, 간단히 발견해 낼 수 있다.
저조사각도 링상 조명기(65)의 조명에 의하여, 볼부(5a)의 형상이 대물렌즈군(24), 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 전동조리개(52), 고배율용 결상렌즈군(42) 및 미러(43)를 통하여 고배율용 카메라(44)에 선명하게 밝게 영출된다.
볼(5a)형상의 검사에는, 일반적으로 사용되고 있는 화상처리기법으로 밝은 덩어리를 찾아내어, 그 면적, 중심위치의 산출 및 반경의 측정을 행한다.
다음에, 크레센트(5b)의 검사에 대하여 설명한다.
이 경우에는 XY 테이블(22)을 구동하여 대물렌즈군(24)의 중심을 위치수정한 크레센트(5b)의 위치에 일치시킨다. 그리고, 크레센트(5b)의 검사는 볼(5a)의 검사와 똑같이 밝은 시야, 즉 수직용 조명(38)을 온으로 하여 행하나, 반도체 칩(1) 쪽에 비하여 리드(4) 표면에서는 요철이 크고, 크레센트(5b)이외도 어둡게 비치므로, 전동조리개(50)를 크게하여 제 9 도에 도시한 바와 같이 수직용 조명(38)의 조사각도도 넣는다.
또, 필요에 따라 링상 조명수단(60)의 고조사각도 링상 조명기(63)를 온으로 하고, 저조사각도 링상 조명기(65)는 오프로 한다.
수직 조명수단(30)의 전구(34)에 의한 수직 조명으로 조명한 경우, 크레센트(5b)는 리드(4) 보다 난반사가 적으므로, 크레센트(5b)는 어둡게 영출된다.
그러나, 리드(4)에는 요철이 있으므로, 수직용 조명(38)에서는 리드(4)의 밝기에 불균일이 발생한다. 그래서, 링상 조명수단(60)의 고조사각도 링상 조명기(63)로 약 30~55도의 방향으로부터 크레센트(5b)를 조명하면, 상기한 수직조명에 의한 리드(4)의 밝기의 불균일이 없어진다.
그러나, 화살표 A방향(검사하는 크레센트가 본딩된 리드(4) 쪽)으로부터의 고조사각도 링상 조명기(63)에 의한 조명은 크레센트(5b)의 일부를 밝게 해버려, 바른 크레센트(5b) 형상이 영출되지 않는다. 그래서, 화살표 A방향으로부터 LED(62)만을 오프, 즉 제 4 도에 도시한 LED군(62A)를 오프로 한다.
이것은 제 5 도에 도시한 조명 전환회로에 있어서, 시프트레지스터군(85)의 각 시프트레지스터를 클록신호(88)로 차례로 전환하고, 그때마다 하이(온) 또는 로우(오프)의 입력신호(87)를 넣어, 시프트레지스터군(85)에 입력된 하이 입력신호(87)의 시프트레지스터군(85)을 래치용 레지스터군(84)에 넣어 로드신호(86)를 입력함으로써 화살표 A방향의 LED군(62A)을 오프로 할 수 있다.
이 조작은 검사측정하는 검사대상에 의하여 어느 LED(62)를 오프로 하느냐는 미리 도시하지 않은 제어회로에 프로그램해 둔다.이에 의하여 크레센트(5b)가 상기 볼(5a) 검사시와 똑같이 대물렌즈군(24), 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39), 전동조리개(52), 고배율용 결상렌즈군(42), 미러(43)를 통하여 고배율용 카메라(44)에 선명하게 영출된다.
최후로 와이어(5A)의 존재, 직선성 또 높이검사에 대하여 설명한다.
상기한 바와 같이 볼(5a) 및 크레센트(5b)가 확인된 후에 와이어(5A)의 존재, 직선성의 검사가 행해진다. 이 검사는 볼(5a)과 크레센트(5b) 사이에 존재하는 밝은 선을 화상처리부(90)에서 처리하여 행한다. 또, 수직용 조명(38) 및 링상 조명수단(60)의 고조사각도 랭상 조명기(63)를 오프로 하고, 저조사각도 링상 조명기(65)만을 온으로 하여 전동조리개(51)를 작게하여 행한다.
수직용 조명(38)을 온으로 하면, 와이어(5A)보다도 그 주변(반도체 칩(1), 리드(4), 페이스트(7))의 반사광이 저배율용 카메라(41)에 들어가서, 주변이 밝아져서 와이어(5A)가 밝게 보이지 않게 된다.
이것은 와이어(5)표면이 Aμ 거울면 상태이기 때문이다. 와이어(5) 주변에는 밝은 곳, 어두운 곳 여러가지이므로, 와이어(5)를 검사하는 경우에는 이 주변을 모두 어둡게 하고, 와이어(5)만을 밝게하는 것이 검사 정밀도를 높이기 위해서도 필요하다. 또, 고조사각도 링상 조명기(63)의 LED(62)의 입사각은 약 45도로 크므로, 역시 와이어(5A) 이외의 반사광이 많아진다. 와이어(5A)만을 밝게 영출하기 위해서는, 실험의 결과, 약 5~15도의 입사각의 조명이 최적이었다.
이와 같이 입사각이 작으면, 와이어(5A) 이외에서의 직접 반사광은 매우 적어진다.
그러나, 저각도의 저조사각도 링상 조명기(65)의 LED(64)로 와이어(5A)를 비춘 경우 페이스트(7)로 와이어(5A)의 일부가 보이지 않게 된다. 그래서, 화살표 A방향(검사하는 와이어(5A)가 본딩된 리드(4) 쪽)의 LED군(64A)을 상기한 크레센트(5b)의 검사방법으로 설명한 것과 똑같은 조작에 의하여 지우면, 와이어(5A)가 저배율용 카메라(41)에 의하여 선명하게 영출된다. 화상처리부(90)에서는 상기와 같이 이미 볼(5a), 크레센트(5b)의 위치는 알고 있으므로, 그 위치로부터 밝은 선을 추적하여 와이어(5A)의 존재와 직선성을 검사한다.
다음에, 와이어(5A)의 높이를 검사한다. 전동조리개(51)를 열어 저배율용 카메라(41)로 검사된다. 전동조리개(51)를 열면, 촛점 심도가 얕아지므로, 대물렌즈군(24)의 촛점이 반도체 칩(1)에 맞춰진 경우에는 대물렌즈군(24)으로부터 하프프리즘(35), 전동조리개(51), 하프프리즘(39) 및 저배율용 결상렌즈군(40)을 통하여 저배율용 카메라(41)에 취해져서 화상처리부(90)에서 화상처리된 와이어(5A)의 화상은 제10도와 같이 된다. 또, 대물렌즈군(24)의 촛점을 리드(4)에 맞추면, 와이어(5A)의 화상은 제11도와 같이 된다. 즉, 와이어(5A)는 흐려져서 폭이 변화한다.
그래서, 상기한 검사에 의하여 확인한 볼(5a)과 크레센트(5b)를 연결하는 선(5c)(와이어의 존재)에 직각인 폭, 즉 흐림쪽(B1, B2, B3, …)을 메인콘트롤러(93)로 측정한다. 실험의 결과, 흐림폭과 와이어(5A)의 높이에는 수 1로 표시한 바와같은 일정한 관계가 있다.
[수 1] 구하는 높이=K×(높이를 구하는 점의 흐림폭-와이어 폭)
여기서, 구하는 높이란, 현재의 Z 구동용 모우터(29)의 회전위치로부터 산출되는 대물렌즈군(24)의 촛점 위치로부터의 것이다.
또, 수 1에서 K는 비례정수이다.
그래서, 흐림폭을 메인콘트롤러(93)로 측정함으로써 용이하게 와이어(5A)의 임의의 점의 높이를 측정할 수 있다. 그러나 흐림폭이 커지면 흐림화상과 그 주위와의 명암의 차가 적어져서, 인식하기가 곤란해지는 경우가 있다.
이 때에는 Z 구동용 모우터(29)를 구동하여 대물렌즈군(24)의 위치를 현재의 반도체 칩(1) 쪽으로부터 리드(4) 쪽으로 촛점위치를 이동시킴으로써, 리드(4) 쪽 촛점위치를 중심으로한 흐림화상을 잡아 넣는다.
이 조합에 의하여 인식 정밀도가 높아진다. 그것은 촛점부근의 화상은 콘트러스트가 커서, 주위와의 차(흐림화상의 엣지)를 찾기 쉬운 까닭이다.
이와 같이, 검사 측정하는 검사 대상물에 의하여 수직 조명수단(30), 링상 조명수단(60)의 고조사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)를 온, 오프 및 고조사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)의 일부를 오프로 함으로써, 검사 대상물을 선명하게 영출할 수 있게 된다.
그리고, 상기 실시예는 링상 조명수단(60)을 고조사각도 링상 조명기(63)와 저조사각도 링상조명기(65)의 2중으로 설치하였으나, 3중 또는 4중으로 설치하여도 좋다. 또, 와이어(5) 또는 크레센트(5b)의 어느 한쪽을 검사측정하는 경우에는, 고조사각도 링상 조명기(63) 및 저조사각도 링상 조명기(65)는 어느 한쪽만이라도 좋다.
이와 같이, 저조사각도 링상 조명기(65)로 낮은 각도에서 볼(5a)을 조명하므로, 거울면 상태의 반도체 칩(1) 표면의 반사광은 대물렌즈군(24)에 입광하지 않아 어둡게 영출된다. 그러나, 볼(5a)부분에서 직접 반사광은 많이 대물렌즈군(24)에 입광하므로, 볼(5a)부분은 밝게 영출된다.
즉, 볼(5a)에 대하여 암시야 조명을 줌으로써 반도체 칩(1) 표면으로부터 돌출하고 있는 볼(5a)이외의 패드(2), 패턴 등의 모두를 어둡게 할 수 있으므로, 볼(5a)만이 밝게 영출된다. 또, 전동조리개(51)의 개구 직경을 크게하여 얕은 촛점심도로 하고, Z 구동용 모우터(29)를 구동하여 촛점거리를 반도체 칩(1) 표면에 맞춤으로써 와이어(5A)로부터의 반사광이 적으므로, 와이어(5A)는 결상하지 않고, 볼(5a)만이 밝게 영출된다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 다수의 LED가 링상으로 배설되어, 검사 대상물에 경사각도를 가지고 조사하는 링상 조명수단과 이 링상 조명수단의 조명에 의한 반사광을 받아서 볼형상의 상을 결상시키는 광학적 수단과, 이 광학적 수단으로 결상된 상을 촬영하는 카메라를 갖추고 있으므로, 볼과 화상 취입용의 광학적 수단 사이에 와이어 등의 이물질이 있어도 볼형상을 손상시키지 않고 화상을 취입할 수 있고, 또 반도체 칩표면의 패턴 형상, 밝기에 영향을 받지 않고 볼형상을 검사할 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사장치에 있어서, 다수의 LED가 링상으로 배설되고, 검사 대상물에 경사각도를 가지고 조사하는 링상 조명수단과, 이 링상 조명수단의 조명에 의한 반사광을 수광하여 볼형상의 상을 결상시키는 광학적 수단과, 이 광학적 수단으로 결상된 상을 촬영하는 카메라를 갖춘 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학적 수단은 개구직경을 변화시킬 수 있는 조리개 수단을 가진 것을 특징으로 하는 와이어 검사장치.
  3. 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사방법에 있어서, 검사 대상물의 볼에 대하여 암시야 조명을 주어서 볼을 밝게 영출하여 검사하는 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사방법.
  4. 반도체 칩의 패드와 리드프레임의 리드에 본딩된 와이어를 검사하는 본딩와이어 검사방법에 있어서, 검사 대상물의 볼에 대하여 암시야 조명을 주어서 볼을 밝게 영출하고, 또한 검사 대상물을 결상시키는 광학적 수단의 촛점심도를 얕게하여 볼의 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 본딩와이어 검사방법.
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