WO2011004617A1

WO2011004617A1 - ボンディング装置及びボンディング装置におけるボンディング位置を補正する方法

Info

Publication number: WO2011004617A1
Application number: PCT/JP2010/050798
Authority: WO
Inventors: 昇藤野; 佳之緒方
Original assignee: 株式会社新川
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-01-13
Also published as: JP2011018697A; TWI407523B; TW201103095A

Abstract

　テープ（４５）の表面（４５ａ）に沿ってボンディングツール（１２）を移動させるボンディングヘッド（１１）と、テープ（４５）の裏面（４５ｂ）の側に配置され、テープ（４５）を透かしてリード（４６）とそのリード（４６）に接合された電極（４２）との画像を取得するカメラ（３１）と、ボンディングヘッド（１１）を動作させてボンディングツール（１２）の位置を制御する制御部（６０）と、を含み、制御部（６０）は、カメラ（３１）によって取得した画像を処理してリード（４６）のリードエッジとそのリード（４６）に接合された電極（４２）の電極エッジとを検出するエッジ検出手段と、各エッジの相対位置に応じてボンディング位置を補正する補正手段と、を有する。これによって、ボンディング装置の稼動効率を向上させると共にボンディング品質を向上させることができる。

Description

ボンディング装置及びボンディング装置におけるボンディング位置を補正する方法

　本発明は、ボンディング装置の構造及びそのボンディング装置によってボンディングを行う際のボンディング位置を補正する方法に関する。

　近年、電子機器の小形化要求に応えるために、半導体素子のファインピッチ化が進行している。このようなファインピッチの半導体素子を実装して半導体パッケージを製造する際には、リードが形成された基板の表面に上下反転させた半導体チップをボンディングして半導体チップの電極をリードに接続するフリップチップ方式が用いられている。

　このようなフリップチップ方式によって半導体チップを基板にボンディングする際には、半導体チップの電極の位置と基板のリードの位置を合わせる必要がある。この位置合わせを行う際には、反転させた半導体チップと基板との間に上下二視野カメラを挿入し、半導体チップの電極面と基板のリード面とを同時に撮像し、その画像から半導体チップの電極の位置と基板のリードの位置とを検出し、位置決めを行っていた（例えば、特許文献１参照）。

　また、電極とリードとの接合部が外部から見えない位置となっているため、半導体チップの電極がリードの所定の位置にボンディングされているかどうかを検査する際には、一旦接続した半導体チップを剥がして結合面の状態を顕微鏡で観察する必要があるため検査に手間がかかるという問題があった（例えば、特許文献２参照）。

　そこで、半導体チップを接合する光透過性のテープキャリアが提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、特許文献３には光透過性のテープキャリアの表面に半導体チップをボンディングする際に、カメラによって光透過性のテープキャリアの裏面から半導体チップの電極とリードとの接触状態を監視し、この映像信号を基に画像認識装置で電極とリードとの位置ずれを演算し、位置ずれがなくなる方向に半導体チップまたは基板を移動させ、電極とリードとの位置ずれを自動的に補正することが提案されている。

　また、特許文献１にはリードの形成された光透過性のフレキシブル基板を透かしてリードの画像を取得すると共に、反転させた半導体チップの電極の画像を撮像した後、フレキシブル基板を平行移動させて電極とリードとの位置合わせをすることが提案されている。

　また、特許文献２には、ボンディング装置の運転によるボンディング装置の温度上昇によって発生する半導体の電極とリードの位置ずれを修正する方法が提案されている。この方法は、光透過性フィルムの裏面側のボンディングステージから離れた位置に配置されたカメラで光透過性のフィルムの上にボンディングされた半導体チップの電極とフィルムのリードとの画像を撮像し、その画像に基づいて移送アームのオフセット量を手動で修正する方法である。

特開２００４－２１４７０５号公報特開２００２－４３３７６号公報特開平１０－１２３１７６号公報

　ところで、基板の上に半導体チップをボンディングする際には、基板の位置がずれないように基板をボンディングステージに吸着固定すると同時にボンディングステージのヒータによって加熱し、反転させた半導体チップを吸着保持すると共に内蔵するヒータによって半導体チップを加熱するボンディングツールをボンディング位置に降下させ、加熱された半導体チップの電極を加熱された基板のリードに押し付けて接合する方法が用いられる。ボンディングステージは、基板のリードが形成されている面と反対側の面の側に配置されているので、基板が光透過性であってもボンディングステージに基板が吸着固定されるとボンディングステージ側からはリードの位置が見えなくなってしまう。

　このため、ボンディングステージに基板を吸着させた後に、特許文献３に記載されている従来技術のように、カメラによって光透過性のテープの裏面から半導体チップの電極とリードとの接触状態を監視し、電極とリードとの位置ずれを自動的に補正することは困難である。また、特許文献３に記載されている従来技術によって基板がボンディングステージから離れている状態で半導体チップの電極の位置とリードとの位置合わせを行い、その後基板をボンディングステージに吸着固定させると基板の位置がずれてしまい正確な位置にボンディングができず、ボンディング品質が低下する場合があるという問題があった。同様に、特許文献１に記載された従来技術でもフレキシブル基板を移動させた後にボンディングステージに固定するため、固定の際のずれによって正確な位置にボンディングができず、ボンディング品質が低下する場合があるという問題があった。

　一方、特許文献２に記載された従来技術では、カメラはボンディングステージと離れた位置に配置されているため、ボンディングステージによって光透過性の基板の裏側から電極とリードとが見えなくなるという問題はない。しかし、特許文献２に記載されている従来技術のように、画像によって半導体チップの電極とリードの位置ずれを検出しようとする場合、取得した画像が複雑となってくるため短時間に機械的に処理することが難しく、一旦、ボンディング装置の運転を停止して、人間がモニタ画面を見て移送アームのオフセット量を調整することが必要となる。電極とリードとの位置ずれは、経時的にボンディング装置各部の温度が変化してくることに起因するものであるので、ボンディング装置の運転中には何回かの停止、調整が必要となる。このためボンディング装置の稼動効率が低下するという問題があった。この問題は、多くのボンディング装置を並行して稼動させている場合にはより大きな問題となった。また、移送アームのオフセット量の調整の頻度を減らせばボンディング装置の稼動率は向上するものの、電極とリードとのずれが大きくなりボンディング品質が低下する場合があるという問題があった。

　そこで、本発明は、ボンディング装置の稼動効率を低下させることなくボンディング品質を向上させることを目的とする。

　本発明のボンディング装置は、ボンディング位置で一方の面に帯状のリードが形成された光透過性のテープの上に半導体チップをボンディングし、その幅がリードの幅より広くその長さがリードの長さよりも短い半導体チップの電極をリードに接合するボンディング装置であって、テープの一方の面に沿ってボンディングツールを移動させるボンディングヘッドと、テープの他方の面の側に配置され、テープを透かしてリードとそのリードに接合された電極との画像を取得するカメラと、ボンディングヘッドを動作させてボンディングツールの位置を制御する制御部と、を含み、制御部は、カメラによって取得した画像を処理してリードのリードエッジとそのリードに接合された電極の電極エッジとを検出するエッジ検出手段と、エッジ検出手段によって検出した各エッジの相対位置に応じてボンディング位置を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

　本発明のボンディング装置において、補正手段は、ボンディング装置の始動から所定回数のボンディング動作毎および／または所定の時間毎にボンディング位置の補正を行い、ボンディング装置の停止後、ボンディング位置を初期設定位置に戻すこと、としても好適である。

　本発明のボンディング装置において、エッジ検出手段は、リードとそのリードに接合された電極との画像の中からリードのみが含まれている第１の範囲を選択し、第１の範囲の画像データを処理して各リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、その範囲の中に検出した一対のリードエッジを含む第２の範囲を選択し、各リードエッジの伸びる方向に沿って第２の範囲を電極の方向に移動させ、各リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる電極の第１エッジと第１エッジよりも第２の範囲の移動方向側でリードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる電極の第２エッジとを検出するステップと、電極の第１エッジと第２エッジとの範囲内で一対のリードエッジからリードの幅方向の両外側に向かって画像をスキャンして、各リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、補正手段は、各リードエッジに隣接する各電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、各間隔の差に基づいてリードの伸びる方向と交差する方向に沿った電極とリードとの位置ずれ量を算出するステップと、算出したずれ量に基づいてボンディング位置を補正するステップと、を含むこと、としても好適である。

　また、本発明のボンディング装置において、エッジ検出手段は、リードとそのリードに接合された電極との画像の中からリードのみが含まれている第１の範囲を選択し、第１の範囲の画像データを処理して各リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、一対のリードエッジをその領域に含み、第１の範囲よりも領域が狭い第２の範囲を設定するステップと、第２の範囲の画像を粗スキャンして各リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一の電極を検出するステップと、検出した一の電極の周縁部を密スキャンして該電極の一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、補正手段は、各リードエッジに隣接する各電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、各間隔の差に基づいてリードの伸びる方向と交差する方向に沿った電極とリードとの位置ずれ量を算出するステップと、算出したずれ量に基づいてボンディング位置を補正するステップと、を含むこと、としても好適である。

また、補正手段は、電極とリードとの位置ずれ量を複数回算出し、その平均ずれ量に係数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけボンディング位置を補正すること、としても好適である。

　本発明のボンディング位置を補正する方法は、ボンディング位置で一方の面に帯状のリードが形成された光透過性のテープの上に半導体チップをボンディングし、その幅がリードの幅より広くその長さがリードの長さよりも短い半導体チップの電極をリードに接合する際のボンディング位置を補正する方法であって、テープの他方の面の側に配置されたカメラによってテープを透かしてリードとそのリードに接合された電極との画像を取得し、取得した画像を処理してリードのリードエッジとそのリードに接合された電極の電極エッジとを検出するエッジ検出工程と、ボンディングヘッドによってエッジ検出工程で検出した各エッジの相対位置に応じてテープの一方の面に沿ってボンディングツールを移動させ、ボンディング位置を補正する補正工程と、を有することを特徴とする。

　本発明のボンディング位置を補正する方法において、補正工程は、ボンディング装置の始動から所定回数のボンディング動作毎および／または所定の時間毎にボンディング位置の補正を行い、ボンディング装置の停止後、ボンディング位置を初期設定位置に戻すこと、としても好適である。

　本発明のボンディング位置を補正する方法において、エッジ検出工程は、リードとそのリードに接合された電極との画像の中からリードのみが含まれている第１の範囲を選択し、第１の範囲の画像データを処理して各リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、その範囲の中に検出した一対のリードエッジを含む第２の範囲を選択し、各リードエッジの伸びる方向に沿って第２の範囲を電極の方向に移動させ、各リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる電極の第１エッジと第１エッジよりも第２の範囲の移動方向側でリードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる電極の第２エッジとを検出するステップと、電極の第１エッジと第２エッジとの範囲内で一対のリードエッジからリードの幅方向の両外側に向かって画像をスキャンして、各リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、補正工程は、各リードエッジに隣接する各電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、各間隔の差に基づいてリードの伸びる方向と交差する方向に沿った電極とリードとの位置ずれ量を複数回算出し、その平均ずれ量に係数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけボンディング位置を補正するステップと、を含むこと、としても好適である。

　本発明のボンディング位置を補正する方法において、エッジ検出工程は、リードとそのリードに接合された電極との画像の中からリードのみが含まれている第１の範囲を選択し、第１の範囲の画像データを処理して各リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、一対のリードエッジをその領域に含み、第１の範囲よりも領域が狭い第２の範囲を設定するステップと、第２の範囲の画像を粗スキャンして各リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一の電極を検出するステップと、検出した一の電極の周縁部を密スキャンして該電極の一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、補正工程は、各リードエッジに隣接する各電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、各間隔の差に基づいてリードの伸びる方向と交差する方向に沿った電極とリードとの位置ずれ量を算出するステップと、算出したずれ量に基づいてボンディング位置を補正するステップと、を含むこと、としても好適である。

　本発明は、ボンディング装置の稼動効率を低下させることなくボンディング品質を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップをテープにボンディングする状態を示す平面図である。本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップがボンディングされたテープを裏側から見た状態を示す図である。本発明の実施形態におけるボンディング装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態におけるボンディング位置の補正タイミングと補正量とを示す図である。本発明の実施形態における時間に対するボンディング位置の補正量を示す図である。本発明の他の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップがボンディングされたテープを裏側から見た状態を示す図である。本発明の他の実施形態におけるボンディング装置の動作を示すフローチャートである。

　以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のボンディング装置１００は、表面にリード４６が形成された光透過性のテープ４５を吸着固定すると共に加熱するボンディングステージ２４と、先端に半導体チップ４１を吸着したボンディングツール１２をボンディングステージ２４に吸着固定されたテープ４５の表面４５ａに沿って移動させると共に表面４５ａに向かって降下させるボンディングヘッド１１と、テープ４５のリード４６が形成されている面と反対側に配置されているカメラ３１と、ボンディングヘッド１１の動作を制御する制御部６０とを備えている。なお、図１において紙面に沿った左右方向をＸ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向、紙面に沿った上下方向をＺ方向とし、テープ４５のリードの形成されている面をテープ４５の表面４５ａ、反対側の面を裏面４５ｂとして以下説明する。

　図２に示すように、ボンディングヘッド１１はフレーム１０の上に取り付けられ、図１に示すボンディングステージ２４の吸着面２７或いはテープ４５の表面４５ａに沿った方向、すなわちＸＹ方向に自由に移動することができる。ボンディングヘッド１１にはＹ方向に伸び、先端にはその吸着面１６に半導体チップ４１を吸着するための真空孔１５が設けられ、吸着した半導体チップ４１を加熱するヒータ１４が内部に取り付けられている。

　ボンディングヘッド１１の内部には、ボンディングツール１２の一端側をＺ方向に駆動するＺ方向モータが搭載されている。そして、Ｚ方向モータを駆動することによってボンディングツール１２の先端をＺ方向に駆動し、ボンディングツール１２先端に吸着されている半導体チップ４１をテープ４５の表面４５ａにボンディングすることができるように構成されている。そして、ボンディングヘッド１１をＸＹ方向に移動させることでボンディングツール１２及びボンディングツール１２先端に吸着された半導体チップ４１をＸＹ方向に移動させることができる。

　図１に示すように、ボンディングステージ２４は、基盤２１を支持されるベース２３に断熱材２２を介して取り付けられ、テープ４５を吸着する吸着面２７にはテープ４５を真空吸着する真空孔２６が設けられ、内部には吸着したテープ４５を加熱するためのヒータ２５が取り付けられている。ベース２３の内部にはボンディングステージ２４をＺ方向に上下に移動させる移動機構が組み込まれており、ボンディングの際にはテープ４５の裏面４５ｂに密着する位置まで上昇させてテープ４５を真空吸着できるようにし、ボンディング後にテープ４５を図中の矢印ａの方向に送る場合には、吸着面２７がテープ４５の移動の邪魔にならないように下降するよう構成されている。

　図１に示すように、ボンディングステージ２４が取り付けられている基盤２１にはカメラ取り付け用のアーム３３が固定されている。アーム３３は、基盤２１からテープ４５の送り方向に延び、その先端にはカメラ３１が取り付けられている。カメラ３１はテープ４５の裏面４５ｂを見通せる位置に配置され、テープ４５の裏面４５ｂに向かうように取り付けられ、カメラ３１の周囲には照明用のＬＥＤ３２が取り付けられている。このＬＥＤ３２はカメラ３１の周辺部にリング状に構成されていてもよい。

　図１に示すように、ボンディング装置１００はボンディング動作全体を制御する制御部６０を備えている。制御部６０は内部にＣＰＵ６１とメモリ６５を含むコンピュータである。ＣＰＵ６１でメモリ６５に格納した制御データ６９を参照しながら制御プログラム６８、エッジ検出プログラム６６、補正プログラム６７を実行することによってボンディング装置１００の制御を行うものである。図１に示すように、ボンディングヘッド１１、ボンディングステージ２４はそれぞれ制御部６０のボンディングヘッドインターフェース６２、ボンディングステージインターフェース６３に接続され、制御部６０の指令によって動作するよう構成され、カメラ３１は制御部６０のカメラインターフェース６４に接続され、カメラ３１で取得した画像を制御部６０に送ることができるようになっている。

　図２に示すように、テープ４５の表面４５ａには、複数組の帯状のリード４６が形成されている。各組のリード４６は半導体チップ４１の電極４２に対応する数だけ設けられており、リード４６は半導体チップ４１の外側に向かって伸びるよう形成されている。リード４６は例えばメッキ等によって構成されていてもよい。また、テープ４５の両側面にはテープ４５を図中の矢印ａの方向に送るための送り機構に噛みあう孔４８が設けられている。また、テープ４５は図示しないクランパによりクランプしながら搬送する送り機構を構成してもよい。

　図３に示すように、テープ４５は光透過性であることから、半導体チップ４１をテープ４５の表面４５ａにボンディングして半導体チップ４１の電極４２をリード４６に接合したものをテープ４５の裏面４５ｂから見ると、光透過性のテープ４５を透かしてリード４６と、電極４２と、半導体チップ４１の電極４２側の面が見える。図３に示すように、電極４２と接合される付近のリード４６は幅Ｗ_１の帯状で直線状に延びている。また、電極４２は、その幅Ｗ_２がリードの幅Ｗ_１より広くその長さＬ_２がリード４６の長さよりも短い。そして、電極４２がリード４６の上にボンディングされると、リード４６は電極４２からリード４６の長手方向に延び、電極４２はリード４６の幅方向にはみ出す。リード４６は光を透過しないので、リード４６と電極４２とが重なっている部分の電極４２はテープ４５の裏面４５ｂからは見えず、図中の斜線で示した電極４２がリード４６からはみ出している部分のみがテープ４５を通して見えることとなる。

　以上のように構成されたボンディング装置１００の動作について説明する。ボンディング装置１００が始動すると、光透過性のテープ４５は図示しないテープ送り機構によってリード４６がボンディングステージ２４の上に来る所定の位置まで送られる。テープ４５が所定の位置まで送られると、ボンディングステージ２４の吸着面２７がテープ４５の裏面に密着する位置まで上昇し、真空孔２６を真空にしてテープ４５をボンディングステージ２４に吸着させ、テープ４５を加熱する。

　そして、ボンディングヘッド１１をＸＹ方向に移動させてボンディングツール１２先端に吸着した半導体チップ４１の電極４２の位置とリード４６の位置との位置合わせを図示しない上下２視野カメラで検出を行い、半導体チップ４１の位置がボンディング位置となるように位置合わせする。

　位置合わせが終わったら、ボンディングヘッド１１に搭載されているＺ方向モータを駆動してボンディングツール１２をテープ４５の表面４５ａに向かって降下させ、ボンディングツール１２先端の吸着面１６に吸着され、加熱されている半導体チップ４１の電極４２をテープ４５のリード４６に押し付けて、熱と圧力によって電極４２とリード４６とを接合する。

　ボンディング動作が終了したら、ボンディングツール１２を上昇させ、ボンディングステージ２４を下降させる。そして、図示しないテープ送り機構によって次のリード４６がボンディングステージ２４の上に来るまでテープ４５を図１の矢印ａの方向に送り、次のボンディングを行う。そして、ボンディングが終了したリード４６の部分は順次矢印ａの方向に送られていく。

　そして、テープ４５に半導体チップ４１がボンディングされた部分がカメラ３１の上まで送られてくると、制御部６０は、カメラ３１に取り付けられているＬＥＤ３２を発光させてテープ４５の裏面４５ｂを照明し、その視野の中に図３に示したような画像を取得する。そして、次に述べるような方法でリード４６のリードエッジ４６ａ，４６ｂと電極４２の電極エッジ４２ａ，４２ｂとを取得する。

　制御部６０は、図４のステップＳ１０１及び図３に示すように、画像の中からリード４６の画像を含み、電極４２の画像を含まない第１の範囲５１を選択する。この選択は、テープ４５の位置とリード４６の配置からあらかじめ決められた位置としてもよい。また、光透過性のテープ４５の裏面４５ｂ側からの照明でリード４６と電極４２と半導体チップ４１の電極側の面の画像を取得するようにしていることから、半導体チップ４１の無い領域は照明が反射せず、リード４６の背景が黒い背景となっている。このため、リード４６の背景が暗い部分を検索して第１の領域としてもよい。

　制御部６０は第１の範囲５１を選択したら、図４のステップＳ１０２に示すように、その範囲の画像データを、例えば二値処理して、リード４６の一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂを検出し、その位置をメモリ６５に格納する。そして、制御部６０は図４のステップＳ１０３及び図３に示すように、一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂを含み、第１の範囲５１よりもＹ方向が狭い範囲を第２の範囲５２として設定する。そして、制御部６０は、図４のステップＳ１０４及び図３に示すように、この第２の範囲５２を電極４２の方向に移動させ、例えば二値処理して、図４のステップＳ１０５に示すように、リード４６のリードエッジ４６ａ，４６ｂに対して垂直方向に伸びる電極４２の第１エッジ４２ｃを検索する。電極４２の幅Ｗ_２はリード４６の幅Ｗ_１よりも大きく電極４２の画像はリード４６の画像の幅方向に張り出しているため、第１エッジ４２ｃは必ずリード４６の幅Ｗ_１の範囲の外側に出現することとなることから、第１エッジ４２ｃの検索の際に制御部６０は、第２の範囲５２のリード４６が重なっている範囲のデータ処理を省略して第１エッジ４２ｃの検索を行う。これにより第１エッジ４２ｃを素早く検索することができる。第１エッジ４２ｃを検出したら、制御部は第１エッジ４２ｃの位置をメモリ６５に格納する。

　制御部６０は、図４のステップＳ１０６に示すように、同じ方向に向かって更に第２の範囲５２を移動させ、第１エッジ４２ｃの検出と同様の方法で電極４２の第１エッジ４２ｃに対向する第２エッジ４２ｄを検出する。そして、第２エッジ４２ｄを検出したら、その位置をメモリ６５に格納する。そして、制御部６０は、図４のステップＳ１０７に示すように、同じ方向に向かって更に第２の範囲を移動させ、リードエッジ４６ａ，４６ｂの間の領域のみの画像データの処理を行いながらリード４６の端エッジ４６ｃを検出する。データの処理は二値処理などによって行う。端エッジ４６ｃを検出したら、制御部６０は端エッジ４６ｃの位置をメモリ６５に格納する。

　制御部６０は、メモリ６５に格納した第１エッジ４２ｃと第２エッジ４２ｄの位置を読み出して、図４のステップＳ１０８に示すように、スキャン範囲４２ｅ，４２ｆの設定を行う。スキャン範囲４２ｅ，４２ｆは、電極の第１エッジ４２ｃのＹ方向の延長線５３と第２エッジ４２ｄのＹ方向の延長線５４とのＸ方向距離Ｌ_２の間で、二本のリードエッジ４６ａ，４６ｂの外側に向かう範囲であって、図３に斜線で示した電極４２の画像がリード４６の画像と重なっていない範囲である。制御部６０はスキャン範囲４２ｅ，４２ｆを設定したら、図４のステップＳ１０９に示すようにリードエッジ４６ａ，４６ｂからリード４６の幅方向外側に向かって図３に示す矢印の方向にスキャン範囲４２ｅ，４２ｆの画像のスキャンを開始する。そして、図４のステップＳ１１０に示すように、エッジ検出を行うことによってリード４６の伸びる方向と同じ方向に伸びる電極エッジ４２ａ，４２ｂの検出を行う。制御部６０は、図４のステップＳ１１１に示すように、二本の電極エッジ４２ａ，４２ｂが検出できたら、スキャンを停止し、二本の電極エッジ４２ａ，４２ｂの位置をメモリ６５に格納する。

　制御部６０は、図４のステップＳ１１２に示すように、電極エッジ４２ａ，４２ｂの位置とリードエッジ４６ａ，４６ｂの位置をメモリ６５から読み出し、それぞれ隣接する電極エッジ４２ａとリードエッジ４６ａとのリード４６の伸びる方向と直角方向（Ｙ方向）の距離Ａと電極エッジ４２ｂとリードエッジ４６ｂとの距離Ｂとを計算する。そして、距離Ａと距離Ｂとの差の半分を電極４２とリード４６との位置ずれ量としてメモリ６５に格納する。

　制御部６０は、図４のステップＳ１１３に示す様に、取得したずれ量に例えば１／２などの係数を掛けて補正量を計算する。そして、図４のステップＳ１１４に示すように、この補正量だけリード４６の伸びる方向と直角方向（Ｙ方向）のボンディング位置を補正する。ボンディング位置の補正は、本実施形態で説明したように、オフセットしてボンディングヘッド１１に固定された他のカメラによって撮像した画像を処理してボンディング位置を合わせている場合には、他のカメラの中心とボンディング位置とのオフセット量を補正量だけ変更することによってボンディングツール１２の位置を移動させて行ってもよい。また、ボンディング位置の座標を直接補正して補正座標にボンディングツール１２の中心を移動させてボンディングする様にしても良い。

　以上説明した本実施形態は、電極４２の各エッジ４２ａ～４２ｄを検出する際に、画像データを処理する範囲を限定していることから、画像処理の速度を高めることができる。このため、図１に示すように、ある半導体チップ４１のボディングのためにテープ４５がボンディングステージ２４に固定されている時間内に既にボンディングされた電極４２とリード４６との位置ずれに基づいてボンディング位置の補正量の計算をすることができるので、ボンディング動作を停止することなく電極４２とリード４６との接合状態を検出、監視してボンディング位置を補正することができる。これにより、ボンディング装置１００の稼動効率を低下させることなくボンディング品質を向上させることができる。

　また、制御部６０は電極４２とリード４６とのずれ量を１つの半導体チップ４１について複数個所において算出、その平均値に係数を掛けて補正量を計算してもよいし、ずれ量を複数の半導体チップ４１について計算してその値をメモリ６５に格納し、所定の回数のボンディングを行った後にその平均値を計算し、その平均ずれ量に係数を掛けてボンディング位置の補正を行うようにしてもよい。

　例えば、図５に示すように、先に説明した実施形態と同様に電極４２とリード４６のずれ量を算出してメモリ６５に格納し、所定のボンディング回数毎にボンディング位置の補正を行うようにしてもよい。ボンディング装置１００はボンディングツール１２やボンディングステージ２４にヒータ１４，２５を備えているため、ボンディング装置１００の始動後に各部の熱変形によって時間と共に電極４２とリード４６のずれ量が大きくなってくる。そこで、始動後にボンディング回数がｎ_１からｎ_６の各回数に達した際に、ボンディング位置の補正を行うようにしてボンディング位置の安定性を高めるようにしたものである。なお、図５において一点鎖線は補正が無かった場合の電極とリードとのずれ量の変化を示すものである。

　ボンディング回数がｎ_１からｎ_６の各回数は経験や機械の特性によって自由に定めることができ、例えば、ｎ_１が５０回、ｎ_２が１００回などとしてもよい。また、各回の補正においては、先に説明したように、ずれ量ｄ_１からｄ_５の半分を補正するようにし、第６回目の補正のようにずれ量ｄ_６がある程度以上少なくなった場合には、係数を１として全量を補正する。なお、６回の累積補正量Ｄは補正がなかった場合の電極とリードとのずれ量に等しくなる。また、所定のボンディング動作毎に補正をするのではなく、所定の経過時間毎に補正を行うようにしてもよい。

　また、図６に示すように、ボンディング装置１００が停止した後、所定の時間内に各回の補正量を累積した累積補正量Ｄと同じ量だけ逆方向にボンディング位置を補正し、例えば、オフセット量を初期値に戻し、次の始動の際に電極４２とリード４６とのずれができるだけ少なくなるようにしてもよい。図６に示すように、このボンディング位置を初期位置に戻す動作はボンディング装置１００の冷却時間に合わせて徐々に行う。例えば、ボンディング装置１００に温度計を取り付け、その温度の低下に同調させてボンディング位置の補正量を初期位置に戻すようにしてもよい。この様にすることによって、ボンディング装置１００の始動初期における電極４２とリード４６との位置ずれ量を低減し、ボンディング品質を向上させることができる。

　図７、図８を参照しながら他の実施形態について説明する。図１から図４を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

　制御部６０は、図８のステップＳ２０１及び図７に示すように、画像の中からリード４６の画像を含み、電極４２の画像を含まない第１の範囲５５を選択する。この選択は、先に説明した実施形態と同様、テープ４５の位置とリード４６の配置からあらかじめ決められた位置としてもよいし、リード４６の背景が暗い部分を検索して第１の領域としてもよい。

　制御部６０は第１の範囲５５を選択したら、図８のステップＳ２０２に示すように、その範囲をスキャンし、スキャンした画像を、例えば二値処理して、リード４６の一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂを検出し、そのＹ方向位置をメモリ６５に格納する。スキャンは半導体チップ４１の外側から半導体チップ４１に向って、図７の紙面右側から左側に向って行う。

　次に、制御部６０は、図８のステップＳ２０３及び図７に示すように、一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂを含み、第１の範囲５５よりも領域が狭い第２の範囲５６を設定する。第２の範囲５６は一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂをその領域に含み、第１の範囲５５よりもＸ方向、Ｙ方向の長さが短く、その位置は、第１の範囲５５からＸ方向に所定の距離だけ離れた位置で、そのＸ方向の各辺が一対のリードエッジ４６ａ，４６ｂに平行となっている位置である。ここで、所定の距離は、半導体チップ４１の外周から電極４２までのＸ方向長さでも良い。また、第２の範囲５６のＹ方向の長さは、少なくとも電極４２のＹ方向長さよりも長く設定する。

　次に、制御部６０は、図８のステップＳ２０４に示すように、第２の範囲５６の領域の粗スキャンを行い、その画像データを二値処理して、図８のステップＳ２０５に示すように、電極４２が含まれているかどうかを確認する。この粗スキャンは、例えば、カメラ３１の撮像素子の数個から数十個のピクセルを１つのグループとして画像処理を行うこととしてもよい。そして、二値処理は各グループで行い、隣接するグループの間に濃淡の差から電極４２の概略の外周形状を認識し、その概略位置を特定する。なお、この際に電極４２の内側に更に電極が存在しないことを確認する。

　制御部６０は、第２の範囲５６の中に電極４２が含まれていると判断したら、図８のステップＳ２０６に示すように、図７に示す電極４２のＹ方向の辺の周辺の幅Ｗ_３の領域を密スキャンする。密スキャンは、カメラ３１の撮像素子の各ピクセルの濃淡の程度を検出し、ピクセル単位で電極４２のＹ方向のエッジ４２ａ，４２ｂを検出する。制御部６０は、図８のステップＳ２０７に示すように、二本の電極エッジ４２ａ，４２ｂが検出できたら、図８のステップＳ２０８に示すように、スキャンを停止し、二本の電極エッジ４２ａ，４２ｂのＹ方向の位置をメモリ６５に格納する。なお、密スキャンは、電極４２のＹ方向の辺の周辺の幅Ｗ_３の領域に限らず、第２の範囲５６全体を密スキャンしてもよい。

　制御部６０は、図８のステップＳ２０９に示すように、電極エッジ４２ａ，４２ｂのＹ方向の位置とリードエッジ４６ａ，４６ｂのＹ方向の位置をメモリ６５から読み出し、それぞれ隣接する電極エッジ４２ａとリードエッジ４６ａとのリード４６の伸びる方向と直角方向（Ｙ方向）の距離Ａと電極エッジ４２ｂとリードエッジ４６ｂとの距離Ｂとを計算する。そして、距離Ａと距離Ｂとの差の半分を電極４２とリード４６とのＹ方向の位置ずれ量としてメモリ６５に格納する。

　制御部６０は、図８のステップＳ２１０に示す様に、取得したＹ方向のずれ量に例えば１／２などの係数を掛けて補正量を計算する。そして、図８のステップＳ２１１に示すように、この補正量だけリード４６の伸びる方向と直角方向（Ｙ方向）のボンディング位置を補正する。ボンディング位置の補正は、先に説明した実施形態と同様、他のカメラの中心とボンディング位置とのオフセット量を補正量だけ変更することによってボンディングツール１２の位置を移動させて行ってもよい。また、ボンディング位置の座標を直接補正して補正座標にボンディングツール１２の中心を移動させてボンディングする様にしてもよい。

　以上説明した本実施形態は、先に説明した実施形態と同様、ボンディング装置１００の稼動効率を低下させることなくボンディング品質を向上させることができる。

　本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。

　１０　フレーム、１１　ボンディングヘッド、１２　ボンディングツール、１４，２５　ヒータ、１５，２６　真空孔、１６，２７　吸着面、２１　基盤、２２　断熱材、２３　ベース、２４　ボンディングステージ、３１　カメラ、３２　ＬＥＤ、３３　アーム、４１　半導体チップ、４２　電極、４２ａ，４２ｂ　電極エッジ、４２ｃ　第１エッジ、４２ｄ　第２エッジ、４２ｅ，４２ｆ　スキャン範囲、４５　テープ、４５ａ　表面、４５ｂ　裏面、４６　リード、４６ａ，４６ｂ　リードエッジ、４６ｃ　端エッジ、４８　孔、５１，５５　第１の範囲、５２，５６　第２の範囲、６０　制御部、６１　ＣＰＵ、６２　ボンディングヘッドインターフェース、６３　ボンディングステージインターフェース、６４　カメラインターフェース、６５　メモリ、１００　ボンディング装置。

Claims

　ボンディング装置であって、
　ボンディング位置で一方の面に帯状のリードが形成され、その上に半導体チップがボンディングされると共に、その幅が前記リードの幅より広くその長さが前記リードの長さよりも短い前記半導体チップの電極が前記リードに接合される光透過性のテープの一方の面に沿ってボンディングツールを移動させるボンディングヘッドと、
　前記テープの他方の面の側に配置され、前記テープを透かして前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像を取得するカメラと、
　前記ボンディングヘッドを動作させて前記ボンディングツールの位置を制御する制御部と、を含み、
　前記制御部は、
　前記カメラによって取得した画像を処理して前記リードのリードエッジと前記リードに接合された前記電極の電極エッジとを検出するエッジ検出手段と、
　前記エッジ検出手段によって検出した各前記エッジの相対位置に応じてボンディング位置を補正する補正手段と、を有するボンディング装置。
　請求項１に記載のボンディング装置であって、
　補正手段は、
　ボンディング装置の始動から所定回数のボンディング動作毎および／または所定の時間毎に前記ボンディング位置の補正を行い、前記ボンディング装置の停止後、前記ボンディング位置を初期設定位置に戻すボンディング装置。
　請求項１に記載のボンディング装置であって、
　エッジ検出手段は、
　前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像の中から前記リードのみが含まれている第１の範囲を選択し、前記第１の範囲の画像データを処理して各前記リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、
　その範囲の中に検出した一対の前記リードエッジを含む第２の範囲を選択し、各前記リードエッジの伸びる方向に沿って前記第２の範囲を電極の方向に移動させ、各前記リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる前記電極の前記第１エッジと前記第１エッジよりも前記第２の範囲の移動方向側で前記リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる前記電極の前記第２エッジとを検出するステップと、
　前記電極の前記第１エッジと前記第２エッジとの範囲内で一対の前記リードエッジから前記リードの幅方向の両外側に向かって画像をスキャンして、各前記リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、
　補正手段は、
　各前記リードエッジに隣接する各前記電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、
　各前記間隔の差に基づいて前記リードの伸びる方向と交差する方向に沿った前記電極と前記リードとの位置ずれ量を算出するステップと、
　算出した前記ずれ量に基づいて前記ボンディング位置を補正するステップと、を含むボンディング装置。
　請求項１に記載のボンディング装置であって、
　エッジ検出手段は、
　前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像の中から前記リードのみが含まれている第１の範囲を選択し、前記第１の範囲の画像データを処理して各前記リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、
　一対の前記リードエッジをその領域に含み、前記第１の範囲よりも領域が狭い第２の範囲を設定するステップと、
　前記第２の範囲の画像を粗スキャンして各前記リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一の前記電極を検出するステップと、
　検出した一の前記電極の周縁部を密スキャンして前記電極の一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、
　補正手段は、
　各前記リードエッジに隣接する各前記電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、
　各前記間隔の差に基づいて前記リードの伸びる方向と交差する方向に沿った前記電極と前記リードとの位置ずれ量を算出するステップと、
　算出した前記ずれ量に基づいて前記ボンディング位置を補正するステップと、を含むボンディング装置。
　請求項３に記載のボンディング装置であって、
　補正手段は、
　前記電極と前記リードとの位置ずれ量を複数回算出し、その平均ずれ量に係数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけ前記ボンディング位置を補正するボンディング装置。
　請求項４に記載のボンディング装置であって、
　補正手段は、
　前記電極と前記リードとの位置ずれ量を複数回算出し、その平均ずれ量に係数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけ前記ボンディング位置を補正するボンディング装置。
　ボンディング位置を補正する方法であって、
　ボンディング位置で一方の面に帯状のリードが形成され、その上に半導体チップがボンディングされると共に、その幅が前記リードの幅より広くその長さが前記リードの長さよりも短い前記半導体チップの電極が前記リードに接合される光透過性のテープの他方の面の側に配置されたカメラによって前記テープを透かして前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像を取得し、取得した画像を処理して前記リードのリードエッジと前記リードに接合された前記電極の電極エッジとを検出するエッジ検出工程と、
　前記ボンディングヘッドによってエッジ検出工程で検出した各前記エッジの相対位置に応じて前記テープの一方の面に沿って前記ボンディングツールを移動させ、前記ボンディング位置を補正する補正工程と、
　を有するボンディング位置を補正する方法。
　請求項７に記載のボンディング位置を補正する方法であって、
　補正工程は、
　ボンディング装置の始動から所定回数のボンディング動作毎および／または所定の時間毎に前記ボンディング位置の補正を行い、ボンディング装置の停止後、前記ボンディング位置を初期設定位置に戻すボンディング位置を補正する方法。
　請求項７に記載のボンディング位置を補正する方法であって、
　エッジ検出工程は、
　前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像の中から前記リードのみが含まれている第１の範囲を選択し、前記第１の範囲の画像データを処理して各前記リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、
　その範囲の中に検出した一対の前記リードエッジを含む第２の範囲を選択し、各前記リードエッジの伸びる方向に沿って前記第２の範囲を電極の方向に移動させ、各前記リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる前記電極の第１エッジと前記第１エッジよりも前記第２の範囲の移動方向側で前記リードエッジの伸びる方向と交差する方向に伸びる前記電極の第２エッジとを検出するステップと、
　前記電極の前記第１エッジと前記第２エッジとの範囲内で一対の前記リードエッジから前記リードの幅方向の両外側に向かって画像をスキャンして、各前記リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一対の前記電極エッジを検出するステップと、を含み、
　補正工程は、
　各前記リードエッジに隣接する各前記電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、
　各前記間隔の差に基づいて前記リードの伸びる方向と交差する方向に沿った前記電極と前記リードとの位置ずれ量を複数回算出し、その平均ずれ量に係数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけ前記ボンディング位置を補正するステップと、を含むボンディング位置を補正する方法。
　請求項７記載のボンディング位置を補正する方法であって、
　エッジ検出工程は、
　前記リードと前記リードに接合された前記電極との画像の中から前記リードのみが含まれている第１の範囲を選択し、前記第１の範囲の画像データを処理して各前記リードの長手方向に伸びる一対のリードエッジを検出するステップと、
　一対の前記リードエッジをその領域に含み、前記第１の範囲よりも領域が狭い第２の範囲を設定するステップと、
　前記第２の範囲の画像を粗スキャンして各前記リードエッジの伸びる方向に沿って伸びる一の前記電極を検出するステップと、
　検出した一の前記電極の周縁部を密スキャンして前記電極の一対の電極エッジを検出するステップと、を含み、
　補正工程は、
　各前記リードエッジに隣接する各前記電極エッジとの間の各間隔を検出するステップと、
　各前記間隔の差に基づいて前記リードの伸びる方向と交差する方向に沿った前記電極と前記リードとの位置ずれ量を算出するステップと、
　算出したずれ量に基づいて前記ボンディング位置を補正するステップと、を含むボンディング位置を補正する方法。