(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップのパッドのボンディング点をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより前記ボンディング点にボンディングされたボールのサイズとボール位置を検出するワイヤボンディングにおけるファーストボンディング点の検査方法であって、前記ボールに生じたキャピラリツールによる圧痕を検出する圧痕検出工程と、この圧痕よりも外側をサーチすることにより前記ボールの輪郭を検出する輪郭検出工程と、検出されたボールの輪郭よりボールの中心座標およびサイズを検出する位置・サイズ検出工程とを含むことを特徴とするワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査方法。
【請求項２】
前記圧痕検出工程において圧痕検出結果に基づいてボールの仮の中心座標と仮のサイズを求め、前記輪郭検出工程において輪郭が検出されないならば、前記仮の中心座標と仮のサイズをボールの中心座標およびサイズとして出力することを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップと基板を接続するワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップと、チップが搭載されたリードフレームやプリント基板などの基板をワイヤで接続するワイヤボンディングは、次のようにして行われる。まず、キャピラリツールの下端部から下方へ導出されたワイヤの下端部とトーチとの間で電気的にスパークを発生させ、ワイヤの下端部にボールを形成した後、キャピラリツールを下降させてボールを基板に搭載されたチップの上面にボンディングする（以下、「ファーストボンディング」という）。次いで、キャピラリツールを一旦上方に移動させた後に、キャピラリツールの下端部を所定の軌跡を描かせながら基板のパッドに向かって下降させワイヤを基板にボンディングする（以下、「セカンドボンディング」という）。そしてワイヤボンディング後には、チップやワイヤを保護するため、樹脂封止が行われる。
【０００３】
この樹脂封止に先立って、ワイヤボンディングの状態を確認するための検査が行われ、正常なワイヤボンディングが行われているか否かが検査される。この検査では、ファーストボンディング点については、ボンディングされたボールの大きさおよび位置が検出対象となる。これらを検出することにより、ボンディングが正常に行われたか否かを検査できるとともに、ボンディング圧力やボンディング位置など、ボンディング装置のボンディング条件の設定に何らかの異常があるか否かを推定することができる。
【０００４】
ところで、ボールやキャピラリツールの圧痕の位置や大きさを検出する方法として、画像認識による方法が知られている。この方法は、ボンディング点をカメラで撮像し、得られた画像上でのボールとパッドとのコントラスト差に基づいてボールの形状を求め、これによりボールのサイズや位置を検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ファーストボンディング点における上記従来の検査方法には、以下に述べるような問題点があった。ファーストボンディングでは、ワイヤの下端部に形成されたボールをキャピラリツールによってパッドに押し付けるが、このとき押しつけ力によってはボールが押しつぶされて正常な円形状とならない場合がある。そしてこのような場合には、キャピラリツールによってつぶされた部分は画像上では光沢部分になり、パッドとのコントラスト差が生じないため精度のよいボールの近似円を求めることができない。
【０００６】
また、つぶれたボールの縁部がパッドからはみ出したような場合には、不完全な部分円弧から近似円を求める処理を行うが、この近似の結果が実際の円弧形状と大きく異なる場合がある。このように従来のボンディング点の検査方法には、ボールのつぶれやはみ出しが大きい場合には、ボール形状を正確に検出できず、したがってボール位置やサイズを正しく検出できず正常な検査が困難であるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、ボールの位置やサイズを安定して検出できるワイヤボンディングにおけるファーストボンディング点の検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のワイヤボンデイングにおけるボンディング点の検査方法は、チップのパッドのボンディング点をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより前記ボンディング点にボンディングされたボールのサイズとボール位置を検出するワイヤボンディングにおけるファーストボンディング点の検査方法であって、前記ボールに生じたキャピラリツールによる圧痕を検出する圧痕検出工程と、この圧痕よりも外側をサーチすることにより前記ボールの輪郭を検出する輪郭検出工程と、検出されたボールの輪郭よりボールの位置座標およびサイズを検出する位置・サイズ検出工程とを含む。
【０００９】
請求項２記載のワイヤボンデイングにおけるボンディング点の検査方法は、請求項１記載のワイヤボンデイングにおけるボンディング点の検査方法であって、前記圧痕検出工程において圧痕検出結果に基づいてボールの仮の中心座標と仮のサイズを求め、前記輪郭検出工程において輪郭が検出されないならば、前記仮の中心座標と仮のサイズをボールの中心座標およびサイズとして出力するようにした。
【００１０】
本発明によれば、ボールに生じたキャピラリツールによる圧痕を検出する圧痕検出工程の後にこの圧痕の外側をサーチしてボールの輪郭を検出することにより、ボールがつぶされて画像上で２重円弧状になる場合においても、またボール位置がずれて画像からはみ出している場合においても、ボールの位置座標およびサイズを安定して検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査装置の構成を示すブロック図、図２は同ワイヤボンディングが行われる基板の平面図、図３は同ファーストボンディング点の拡大側面図、図４は同ファーストボンディング点の画像図、図５は同ファーストボンディング点のボール検出処理のフロー図、図６、図７、図８、図９は同ファーストボンディング点のボール検出処理の説明図である。
【００１２】
まず、図１を参照してワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査装置の構成を説明する。図１において、ステージ１上には基板２が載置されている。基板２上にはチップ４が搭載されている。基板２のパッド３とチップ４のパッド５はワイヤ６によって接続されている。ステージ１の上方にはＸテーブル９及びＹテーブル１０より成る可動テーブル１１が配設されている。可動テーブル１１にはカメラ８が装着されている。カメラ８は可動テーブル１１によりＸ方向やＹ方向に水平移動し、チップ４と基板２を接続するワイヤ６を撮像する。カメラ８の下方には照明部７が装着されている。照明部７は撮像時に基板２やチップ４を上方より照明する。
【００１３】
カメラ８にはＡＤ変換部１２が接続されている。ＡＤ変換部１２はカメラ８に取り込まれた撮像データを画像データにＡＤ変換する。画像記憶部１３はＡＤ変換された画像データを記憶する。検査処理部１４はボンディング点の画像データに基づき、ボールやキャピラリツールの圧痕のエッジのサーチや、求められたエッジ点の近似円演算などの処理を行う。記憶部１５は、ボンディング座標データ、ワイヤサイズなどワイヤボンディング時に使用したデータ及び検出されたデータや判定値などを記憶する。表示部１６は検査画面を表示するモニタである。
【００１４】
次に、図２を参照してワイヤボンディング点について説明する。図２において、基板２上には、チップ４が搭載されている。チップ４の上面には縁部に沿って多数のパッド５形成されている。また、基板２上にはチップ４のそれぞれのパッド５に対応した位置にパッド３が形成されている。チップ４のパッド５と基板２のパッド３を接続するようにワイヤ６が放射状にボンディングされている。チップ４のパッド５のボンディング点はファーストボンディング点２０であり、基板２のパッド３のボンディング点は２ｎｄボンディング点３０である。
【００１５】
ここでファーストボンディング点におけるボールの状態について説明する。ファーストボンディング点においては、スパークにより形成されたボールをキャピラリツールによってチップ４のパッド５に圧着することによりボンディングが行われる。ボンディングが正常に行われている場合には、図３（ａ）に示すようにボールＢはパッド５のほぼ中央部に略球形状の外形を保ったままボンディングされる。
【００１６】
ところが圧着荷重やボンディング位置などの条件が変動した場合には、必ずしも図３（ａ）に示すような正常なボール形状とはならず、ボールＢがキャピラリツールにより押しつぶされ非正常なボール形状となる場合がある。この場合には、図３（ｂ）に示すようにボールＢが半ば押しつぶされキャピラリツールによる圧痕部分が平らな平坦部Ｂａとなり、ボールＢ全体の形状は段差を有する変則的な形状となる。また、ボンディング位置がずれた場合には、図３（ｃ）に示すようにボールＢはパッド５の一方側の端部に偏って圧着される。
【００１７】
次に、このボンディング点の検査装置によるファーストボンディング点の検査について各図を参照して説明する。まず、図１に示すようにチップ４が搭載された基板２がステージ１上に載置される。次に可動テーブル１１を駆動してカメラ８を検査対象である各ボン
ディング点２０，３０の上方に移動させ、照明部を点灯してカメラ８により各ボンディング点２０，３０を撮像する。撮像されたデータはＡＤ変換部１２を経て画像記憶部１３に送られ、画像データとして記憶される。この画像データは、検査処理部１４に送られ、以下に説明する各ボンディング点の画像データの検査処理が行われる。
【００１８】
ここで、撮像によって得られるファーストボンディング点の画像について図３、図４を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示す下向きの矢印ａは照明光の入射方向を、上向きの矢印ｂは反射光の反射方向を示している。パッド５の表面や圧痕部分Ｂａに入射する光は上方に反射し、ワイヤ６やボールＢの側面に入射する光は斜め方向に反射するため、カメラ８によって上方から撮像された画像データ上では、パッド５や圧痕部分Ｂａと、ワイヤ６およびボール６ａの側面とでは輝度が異なる。
【００１９】
したがって、画像データを２値化処理することにより、図４（ａ）に示すように、パッド３面を明像としボールＢやワイヤ６を暗像とする画像を得る。また、ボンディング点が図３（ｂ）に示す状態の場合には、図４（ｂ）に示すように、パッド３面や圧痕部分Ｂａを明像としワイヤ６とボールＢの側面部分Ｂｂを暗像とする略２重円状の画像を得る。そして、図３（ｃ）に示すようにボンディング位置がずれている場合には、図４（ｃ）に示すようにボールＢとパッド５の相対位置が偏った画像を得る。
【００２０】
このようにして得られた画像データよりボールＢの位置と大きさを求める方法について各図を参照して説明する。ここで、図４（ａ）に示すような正常状態でボンディングが行われた場合については、従来より行われている輪郭検出による検出方法で特に難点はないが、図４（ｂ）、（ｃ）のようなボールＢが半ば押し潰されている場合や位置が大きくずれている場合には、従来の輪郭検出による方法では適切なボール位置やサイズの検出が困難である。
【００２１】
以下、このような場合を対象としたボールの位置およびサイズ検出方法について図５のフローに沿って各図を参照して説明する。最初にキャピラリツールによって生じた圧痕（ツール圧痕）を検出する圧痕検出工程について説明する。図５において、まず四角パターンを用いてツール圧痕の一次検出を行う（ＳＴ１）。この一次検出においては、図６に示すように視野内にツール圧痕の内側の暗像部Ｂ１の大きさに相当するリファレンスパターンが設定される。すなわちツール圧痕の内側境界を示す円（内円）に内接する大きさの四角形状のリファレンスパターンＲが設定される。
【００２２】
そしてこのリファレンスパターンＲを用いたパターンマッチングによって圧痕を検出する際には、視野内の対照エリアを移動させてサーチすることにより、リファレンスパターンＲが内円に内接する位置を検出し、このときの対照エリアの位置を以て圧痕の位置とする。この対照エリア設定に際しては、ワイヤ６が延出していることによるノイズを除去するため、ワイヤ延出方向と反対側の所定位置に参照ウインドウＷが設定される。すなわち、パターンマッチングにおいてこの参照ウインドウＷ内が明像部分であることを条件として圧痕検出が行われる。なおツール圧痕の一次検出の方法としては、パターンマッチングの外に対照エリア内の白黒画素比率を用いて検出する方法でも良い。
【００２３】
次いで、輪郭検出によるツール圧痕の二次検出を行う（ＳＴ２）。図７に示すように、（ＳＴ１）にて検出された圧痕内部から外側方向にサーチして輪郭点Ｐａを検出することにより、内円の輪郭を検出する。次に、検出された輪郭に基づきボールＢの仮の中心座標とボールＢの仮のサイズを算出する（ＳＴ３）。ここでボールＢの仮の中心座標と仮のサイズとは、ボールＢが押しつぶされたことによって画像に現れる２重円の内円の中心点Ｂｃの座標と直径ｄを意味している。
【００２４】
次に、ボールの輪郭を検出する輪郭検出工程について説明する。ここではボールＢの真の形状を検出するための処理、すなわち、ツール圧痕よりも外側の円（外円）を検出するための処理を行う。まず、ボールＢの輪郭検出のためのスタート点Ｐｓを検出する（ＳＴ４）。ここでは、既に検出された内円の中心点Ｂｃから外側にサーチを行い、外円の輪郭点を輪郭追跡のスタート点Ｐｓとして求める。この場合、図８に示すように、サーチ方向を斜め４５度の４方向に方向に設定し、パッド５の外周によるノイズを拾う確率をできるだけ減少させるようにしている。
【００２５】
ここで、スタート点Ｐｓが検出されたか否かの判断を行う（ＳＴ５）。前述のように、正常にボンディングが行われた場合には画像には２重円は現れず、したがって一次検出によって検出される内円の外側に位置することを条件とするボールの輪郭は検出されない。この場合には後述するステップに進む。
【００２６】
そしてここでスタート点Ｐｓが検出された場合には、検出されたスタート点Ｐｓより、輪郭追跡によりボールＢの輪郭を検出する（ＳＴ６）。この輪郭追跡においては、最初のスタート点から所定ピッチで連続して輪郭点Ｐｂが検出される場合、すなわち図９に示すように一筆書きで輪郭が検出可能な場合と、図４（ｃ）に示すようにボンディング位置がずれていることにより輪郭点を連続して検出することができない場合とが存在する。
【００２７】
前者の場合には、求められた輪郭点Ｐｂに基づいて近似円を求める演算を行い、また後者の場合には、図１０に示すように（ＳＴ４）にて検出された複数のスタート点Ｐｓを起点としてそれぞれ検出された輪郭点Ｐｂによって構成される輪郭線の断片をつなぎ合わせることにより近似円を求める処理を行う。いずれの場合においても、この輪郭検出によりボールＢの輪郭をしめす近似円が求められる。
【００２８】
次に、位置・サイズ検出工程について説明する。ここでは検出されたボールの輪郭よりボールの中心座標と直径とを算出する（ＳＴ７）。図１１に示すように輪郭点Ｐｂより求められた近似円ＣＲの中心点Ｃの座標と、近似円ＣＲの直径Ｄを求める。また、（ＳＴ５）においてスタート点Ｐｓが検出されなかったならば、すなわちボールＢが押しつぶされた圧痕が検出されないならば、図３（ｂ）に示すような正常なボンディングが行われていると判断し、（ＳＴ３）において求められた仮のボールの中心座標と仮のサイズをボールＢの中心座標とボールの直径に置き換える（ＳＴ８）。そして、ボールの中心座標とボールの直径を出力して（ＳＴ９）、ボール位置・サイズの検出処理を終了する。
【００２９】
この後、出力されたボール位置およびボールサイズを基準データと比較することにより、ファーストボンディング点の検査が行われる。このようにして得られた検査結果は、個々の検査対象についての合否判定に用いられるとともに、連続して得られる多数の検査結果のデータ傾向を解析することにより、ボンディング装置における異常の有無判断のためのデータとして用いられる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールに生じたキャピラリツールによる圧痕を検出する圧痕検出工程の後にこの圧痕の外側をサーチしてボールの輪郭を検出するようにしたので、ボールがつぶされて画像上で２重円状になる場合においても、またボール位置がずれて画像からはみ出している場合においても、ボールの位置座標およびサイズを安定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングにおけるボンディング点の検査装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディングが行われる基板の平面図
【図３】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点の拡大側面図
【図４】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点の画像図
【図５】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点のボール検出処理のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点のボール検出処理の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点のボール検出処理の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点のボール検出処理の説明図
【図９】本発明の一実施の形態のファーストボンディング点のボール検出処理の説明図
【符号の説明】
２  基板
４  チップ
５  パッド
６  ワイヤ
８  カメラ
２０  ファーストボンディング点
Ｂ  ボール
Ｂａ  平坦部
Ｂｃ  中心点
Ｐａ，Ｐｂ  輪郭点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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