(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤのーニングの原因となるワイヤ曲がりを簡単且つ正確に測定評価する。【解決手段】試供ワイヤを垂下し、垂下方向に垂直方向から撮影し、撮影像から求めた曲線の蛇行度をループ長さの２〜２５倍の長さに区切って評価する。  リーニングに影響するワイヤの曲がりは、曲線を挟む平行線の間隔から蛇行幅として把握されるが、長周期のうねる曲がりは蛇行幅は大きくてもリーニングには影響せず、リーニングに影響する曲率半径の小さい曲がりはループ長さと関連して上記の区間における蛇行幅として把握される。  ワイヤの撮影区画は、機器の精度に合わせて試供ワイヤを長さ方向に区切り、幅方向に拡大した画像を２値データとして処理して、連続曲線として評価する。【選択図】  図３
2008147523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属細線を垂下して該金属細線に対して垂直方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の複数区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該曲線の真直性を評価すること、を特徴とする金属細線の真直性の測定方法。
【請求項２】
金属細線を垂下して該金属細線に対して垂直方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で５区間以上に区切り、
それぞれの区間ごとの蛇行幅の大きい順に測定値の半数〜十分の一の個数の値のみを用いて、該曲線の真直性を評価すること、を特徴とする金属細線の真直性の測定方法。
【請求項３】
上記金属細線の真直性評価は、上記の区切り区間の金属細線の曲線を挟む平行線間距離により行うことを特徴とする請求項１又は２記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項４】
上記撮影像を２値データとして処理して２次元曲線に変換するに当たって、画像を幅方向に拡大処理し、その拡大された画像を用いることを特徴とする請求項１〜３記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項５】
上記金属細線が０．０１５〜０．０２５ｍｍの線径であることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載した金属細線の真直性の測定方法。
【請求項６】
上記各々の２次元曲線を区切る各々の区間が隣接する区間と重なり合うことを特徴とする請求項１〜５記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項７】
線引き加工されたワイヤボンディング用金属細線の真直性の測定装置であって、
ａ)  スプールから垂下した金属細線を挿通して位置決めするガイドリング
ｂ）金属細線の垂下方向に対して垂直な方向で撮影する撮像手段、および
ｃ）撮影された２次元蛇行画像を幅方向のみ拡大し、その中心線を求めて得た２次元曲線をワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該曲線の中心線に平行で該２次元曲線を挟む線を引いて、該平行線間の距離を求める演算処理装置、
から構成されることを特徴とする金属細線の真直性の測定装置。
【請求項８】
上記金属細線に対する照明は、バックライト照明であることを特徴とする金属細線の真直性の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディングなどのように一定長毎に切断した細線両端を接合して使用するための線引き加工された金属細線の真直性の測定方法及び測定装置に関し、線径が０．００７〜０．１ｍｍ、特に０．０１５〜０．０２５ｍｍの範囲にある金属細線の真直性の測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から線引き加工された金属細線は、スプールに巻回されて取引され、使用時に一定長に切断して使用される。このような形態で取り扱われる金属細線は、電気部品のリードや検知器のリード、自動車タイヤのビードワイヤ、および半導体装置用の接続ワイヤ、例えば電子回路素子や回路基板を接続するためのバンプワイヤやボンディングワイヤなどがあり、極く一般的な形態である。このような金属細線は、その用途に応じてAu、Ag、Pd、Pt、Al、Cu、Fe、Ni、Pb、Sn、W等の金属またはこれらの元素を主成分とする合金が使用され、これらの鋳塊が太線から細線へ連続して線引き加工され、必要に応じて、伸線の前・中・後に熱処理をされている。
この金属細線の蛇行形状は、重力下で金属細線を吊り下げ、目視するという方法（特開平11−190604号）で簡便に測定でき、その結果から蛇行幅が大きい金属細線ほど真直性が悪く、不良品を形成しやすいとされていた。
【０００３】
しかし、目視による場合、個人差などにより測定値にばらつきがあり、定量的な評価が困難であった。そこで、出願人は、金属細線を先端から所定長さだけ引き出させ、この対象材料に照明を施して、この対象材料を撮像し、この撮像した画像をコンピュータ処理によって真直性を評価する評価装置を開発して先に提案した（特許文献1：特開2002−124534号公報）。この評価装置は、３次元の金属細線の形状を２次元の写真画像に投影し、好ましくは、金属細線が連続した線であることから、投影された画像の不撮影箇所を連結して蛇行曲線として補正して認識するものである。この評価装置による測定結果と目視した場合の測定結果とを比較すると、真直性測定値のばらつきを大幅に抑制することができた。（同公報５ページの表１の実施例５、６、１０〜１２および比較例１、２参照。）。
さらに、特開2006−86174号（特許文献２）には、特許文献１の評価方法では、「金属細線を垂下すると、金属細線の自重により、（中略）金属細線が有する蛇行形状に変形することが困難（特許文献２第３段落）」という理由から、「金属細線の少なくとも一端を自由端とした状態で液体上に浮かせ、該液体の液面上での前記金属細線の形状をもとに該金属細線の真直性を評価する（特許文献２第５段落）」評価方法および装置が開示されている。
【特許文献１】特開2002−124534号公報
【特許文献２】特開2006−86174号公報
【０００４】
ところが、これらの真直性評価装置による測定方法であっても次のような課題が残っていた。
まず、特許文献１の場合について説明する。金属細線が細く、３次元的に変形しているため、乱反射等によって均一なコントラストの撮影画像が得にくかった。このため、金属細線の撮像にバックグラウンドと識別ができない背景部分が発生し、蛇行曲線の作成時にエラーが多く発生していた。特に、金属細線が径０．１mm以下と細くなっていけばいくほど蛇行曲線の識別が困難となり、エラーがより多く発生していた。
また、照明条件が良く、均一に撮影された画像であっても、蛇行曲線を作成する場合は金属細線と背景部分とで ±２ ｐｉｘ程度の誤差が発生する。例えば、475万画素（縦２，５００ｐｉｘ×横１，９００ｐｉｘ）のカメラを用いて長さ３０ｃｍの領域を撮影する場合、カメラの測定精度が１２０μｍ／ｐｉｘであっても上記の誤差によって最大４pxiのの誤差が発生し、換算すると４８０μmの誤差が発生していた。
しかも、連続伸線された金属細線は、本来真直性の差は小さく、判定すべき蛇行幅としてほとんどが１０pxi以内の差を比較するため、真直性が高くなればなるほどその蛇行の大小をモニタ画面で確認することが困難であった。
【０００５】
次に特許文献２について説明する。特許文献２の実施例で示される、純水が張られた液体保持容器に、直径が１８μｍで長さが３５０ｍｍの金線を浮かべようとしても、そもそもスプールから取り出された金線は３次元的に蛇行しているため２次元の水平面に浮かべることは困難である。たとえこのような金線を浮かべることができたとしても、表面張力によって金線が液体保持容器の側壁に吸い寄せられ、撮像装置に対して金線が所定の方向・位置を保つことは困難であり、生産現場に適用するには実用的ではない。しかも、両端を切断しているため切断時の応力が金線端部の曲がり量となって現われるため（特許文献２第２１段落参照）、切断時の曲がり量を測定しているのか金線自体の真直性を測定しているのか、その評価が困難である。
このように、特許文献１、及び２の測定方法や評価方法では、測定のための撮影条件において発生する誤差が回避できなかった。
【０００６】
しかも、特開２００２−１２４５３４号公報（特許文献１）で定義される蛇行幅が小さい金属細線であっても、スプールから繰出して一定長に切断してボンディングを行なうというこのような操作を多数回行なう内、予期しない形状に変形して不良品となることがあった。特に、半導体装置に使用するボンディングワイヤの場合は、一つの半導体装置に数百〜数千の接続箇所があるうちで1箇所の不良で他のすべての接続箇所が利用不能になってしまうため致命的な欠陥となってしまっていた。このような不良は、ワイヤ曲がりやリーニングと呼ばれ、蛇行幅が小さい金属細線であっても発生することから、これまでの測定方法や評価方法では金属細線を切断して接合する前にその良否を判定することができなかった。
具体的にはリーニング不良とは、ボンディングワイヤの溶融ボールを半導体チップのＡｌパッドへ接合して第一ボンドを形成した後、キャピラリ−によりボンディングワイヤを繰出してループを描いた時に第一ボンドの付け根近傍で生じるボンディングワイヤの異常な傾きである。このリーニング不良は隣り合うワイヤ間隔が狭まり、接近しすぎるために発生するものである。近年、ピッチ間隔が１００μmから３５μmへと急速にファインピッチ化され、ファインピッチ化が進行するにつれてワイヤとワイヤの間隔が狭まってきた。このためワイヤとワイヤの間隔が広いときにはわずかな傾きはリーニング不良と判定されなかったのに対し、間隔が狭まってきた結果リーニング不良と判定されることが増加してきたのである。
しかし、近年の集積回路の集積度が向上してファインピッチ化とワイヤの細線化が同時に進行してきた。ピッチ間隔は１００μmから３５μmへと急速にファインピッチ化され、ワイヤ径は３０μmから１５μmへ細線化となった。この結果、リーニング不良対策は、これらの極細線においては極めて重要な課題とされるようになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ワイヤボンディングなどの、金属細線を一定長毎に接合して使用するための金属細線の実用的かつ効果的な真直性の測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、リーニングの原因となる蛇行度とその原因とならない蛇行度を区別して確実に判定できる効果的な真直性測定方法を提供し、
金属細線の３次元的に変形する蛇行度を２次元的に精度良く測定するうえで、金属細線の径及び蛇行幅が絶対値として極めて小さく、画像取り込みのための撮影用の光学機器の精度では充分に対応できないことを解決することを目的とする。
また、上記の課題を達成する、これまでの測定装置よりも廉価で精度の高い、実用的な測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属細線を垂下して該金属細線に対して垂直方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の複数区間で区切り、その区切られた２次元曲線の区間毎に該曲線の真直性を評価すること、
を特徴とする金属細線の真直性の測定方法であって、
上記複数区間が５区間以上であり、それぞれの区間ごとの蛇行幅の大きい順に測定値の半数〜十分の一の個数の値のみを用いて、該曲線の真直性を評価するものであり、
上記金属細線の真直性評価を、上記の区切り区間の金属細線の曲線を挟む平行線間距離により行うものであり、
上記撮影像を２値データとして処理して２次元曲線に変換するに当たって、画像を幅方向に拡大処理し、その拡大された画像を用いることにより、２次元曲線に変換する際のエラーを低減し、
上記金属細線が０．０１５〜０．０２５ｍｍの線径であることを特徴とし、
上記2次元曲線の各々の区切り区間が隣接する区間と重なり合うことによって、曲線の連続性を維持し、測定精度を向上する金属細線の真直性の測定方法である。
【０００９】
更に、本発明は、線引き加工されたワイヤボンディング用金属細線の真直性の測定装置であって、
ａ)  スプールから垂下した金属細線を挿通して位置決めするガイドリング
ｂ）  金属細線の垂下方向に対して垂直な方向で撮影する撮像手段、および
ｃ）  撮影された２次元蛇行画像を幅方向のみ拡大し、その中心線を求めて得た２次元曲線をワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該曲線の中心線に平行で該２次元曲線を挟む線を引いて、該平行線間の距離を求める演算処理装置、
から構成されることを特徴とする金属細線の真直性の測定装置であり、上記金属細線に対する照明は、バックライト照明とすることにより、照明光の乱反射の影響を低減した金属細線の真直性の測定装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ワイヤボンディングなどの結線に用いる上でリーニングなどの原因となる曲率半径の小さい曲がりを的確に評価することによって、リーニング不良となる金属細線を確実に除外できると共に、リーニング不良とならない緩やかな曲率半径の大きい金属細線の利用を可能とする。
このため、細線化、ファインピッチ化の著しいワイヤボンディング用金属細線に課せられた、より高度の真直性向上の要請に効果的に応えることができる。
また、測定に求められる高精細度を確保すると共に、撮影機器や画像解析の負担を低減して、安価な撮像機器などの利用を可能とし、設備負担を軽減すると共にそれらの取扱いを容易とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明においては、金属細線の真直性評価を使用時の切断長さであるワイヤボンディングにおけるループ長さを基準として、撮影画像から得られた２次元曲線をその２〜２５倍の長さの区間に分割して蛇行度を測定することにより行なう。
本発明者らの研究によれば、金属細線の真直性としてリーニングなどに影響を与える蛇行は、スパンの大きいいわゆるうねりや曲率の大きいループではなく、曲率半径の小さい屈曲によるものであった。
この関係を図２に模式的に表す。
供試体の測定範囲の長さにおける金属細線の屈曲の形態を模式的に表すと、概ね図２（a）〜（d）のようになる。(a)は蛇行幅の小さいほぼ理想的な形態である。（ｂ）は蛇行の緩やかないわゆる「うねり」状の屈曲であり、（ｃ）は比較的曲率の大きいループとして蛇行が表れるものであり、（ｄ）は曲率の小さい「こぶ」状の屈曲がこれらの「うねり」や「ループ」に伴なって表れるものである。一般にこれらの曲線について蛇行幅を測定すると図（ｂ）〜（ｄ）のような場合、これらの形態上の相違は測定値に現れず、いずれも最大蛇行幅として同様の数値となってしまう。
【００１２】
しかしながら、ボンディングワイヤのように結線長さがせいぜい１０ｍｍ程度以下のループ長さで接合される場合、測定長さ数十ｃｍの間で測定されるこれら(ｂ)、（ｃ）の「うねり」や「ループ」のような緩やかで比較的長い区間で表れる蛇行は、リーニングなどの真直性にほとんど影響しないことが判明した。
一方、（ｄ）に見られるような曲率半径の小さい「こぶ状」の屈曲は、いわばその屈曲の変化率が大きいためにこれら短い区間で使用される場合に影響が大きく表れ、特にボンディングワイヤでは接合部位にこのような屈曲が存在すると、例え蛇行幅が小さく、またその範囲が狭くとも直ちにリーニング不良となって表れ、その影響は大きい。すなわち、これらの蛇行曲線の内で（ｄ）に示すように曲率の小さい、屈曲度合いの大きい、「こぶ」状に表れる屈曲が真直性評価で重要なのである。
ところが、従来のように測定長さを長く取り、その全体から蛇行度を測定する手法によると、その範囲内の最大のうねりや曲率半径の大きいループによる蛇行幅はその周期若しくは曲率半径に相当する長さにおいて最大となるから、これらのうねりや曲率半径の大きいループによる蛇行が、最大の蛇行幅として検出されることとなる。
従って、上記のようなリーニング特性に最も影響の大きい曲率半径の小さい屈曲は、蛇行幅が小さいためにこれらの曲率の大きい蛇行に隠れて検出されない。
リーニングなどに影響する曲率半径の小さい蛇行を検出するためには、評価すべき曲率に相当する長さの区間に分割して測定すれば、それより大きい周期、或いは曲率の蛇行は捨象されて消去され、これらの小さい曲率に相当する蛇行幅が検出されることとなる。
【００１３】
これらの関係について、供試体の撮影画像に基づく２次元蛇行曲線に対して蛇行性を測定する手法の概念図を図２の蛇行形態に倣って図３に示す。図において、それぞれの2次元曲線を、a1〜a3、・・・、d1〜d3の区間に分割し、これらの分割範囲は、一部重複させてある。
「うねり」も「ループ」も小さく、真直性の良い細線は、(a)に示すように、分割した範囲においてもそれぞれ測定された蛇行幅は小さい。
また、（ｂ）、（ｃ）の曲線に見られるようなスパンの長い蛇行は図のように分割することによってその分割された長さに応じて「うねり」や「ループ」の振幅が消去される。その「うねり」や「ループ」の周期、若しくは曲率半径より分割長さが小さいほどその値は小さくなる。これに対して、（ｄ）のように屈曲の周期が短く、曲率半径が小さい短い蛇行は、その分割長さが周期若しくは曲率半径に近くなるにつれて、大きな値となって測定される。
【００１４】
適切な分割区画の長さや分割数は、金属細線の線径やボンディングのループ長さ（キャピラリから繰り出されたワイヤの全長をいう。すなわち、ボンディングをされたワイヤを垂直方向からみた場合平面的な長さが同じでも、ループ高さが高くなれば、ループ長さは長くなる。以下、同じ。）、ループの高さなどループの取り方、及び供試体長さによって異なるが、一般にリーニングなどの欠陥に対しては、分割された各々の区画が上記金属細線の使用時のループ長さに対して２〜２５倍の範囲の長さにあると、これらの曲率半径が小さい短い蛇行の値が最大の蛇行幅となって測定されるようになることがわかった。さらに、２〜１５倍の範囲の長さにすると、実用条件に対してより直接的に対比できるため、より好ましい
【００１５】
さらに、本発明の測定法は、撮影画像を取り込んでコンピュータ処理により２値化した２次元曲線として、その２次元曲線をワイヤボンディングのループ長さに応じた長さに区切って蛇行度を測定して真直性を評価するが、金属細線の撮影区間を短く区切って蛇行度測定に必要な高精細画像とすることにより、撮影機器の画像処理能力に応じて、所要の精度を確保することができる。
先に述べたように、本発明の対象とする直径数十μｍ以下の極細線の撮影画像において、ほとんど真直ぐな直線の中での小さな屈曲を捉えるためには、拡大した高精細な画像が必要となるが、それに見合う画素数の撮影機器を得ることは困難であり、またコスト負担も大きい。
そこで、このように適宜に分割して撮影した画像を取り込んで、データ処理することにより、高精細の画像を得ることができ、またこれらの設備負担を大幅に低減することができる。
【００１６】
次に、撮影した画像を幅方向に拡大する。
レンズ収差の影響は光軸近傍では小さく、また半径方向に沿って現われるため、本来蛇行幅が小さく、レンズ光軸近傍を通って半径方向に沿って撮影される金属細線の画像では、幅方向のみ拡大してもその影響は小さい。
また、幅方向のみ拡大することにより、２次元曲線の蛇行幅が拡大されて測定が容易になる。
このようにして得られた画像データを取り込んで、２値化して２次元曲線とするが、
本発明の対象とする極細線は、光の回折や乱反射などにより撮影画像の輪郭が不鮮明となりやすく、そのまま２値化するとその影響で線の輪郭が明瞭でない箇所は不連続化することがあるが、幅方向に拡大して線径を一定以上とすることによって、２次元曲線へと変換する際のエラーの発生率を少なくすることができた。
【００１７】
金属細線の三次元の変形は、線引き加工や熱処理などの加工時の様々な履歴に起因し、これらが複雑に絡み合って生じるため不連続であって短い区間ではその一部しか把握できない。しかしながら、ある程度の長さに亘って見ると、これらの変形は様々な組合せで、あるいは長手方向に向きを変えて略全て発現する。
従って、撮影画像の分割された区画を合わせてこれらの条件を満たす長さとすることによって金属細線に発現するこれらの蛇行特性を略すべて把握することができる。
このような蛇行性の判定条件を満足する供試体の長さは、具体的にはスプールから巻ほどかれた金属細線のうねり度合いによって定められるが、経験的には、その長さは線径にもよるが、ほぼ３０〜５０ｃｍ程度あれば足りる。
これらの分割された区画は、相互に重複していることが好ましい。重複している箇所で各々の区画を相互接続することができるからである。重複範囲は２０〜７０％が実用的である。
測定対象とする金属細線は、０．００７〜０．１ｍｍ、特に０．０１５〜０．０２５ｍｍの線径であることが好ましい。線径が０．１ｍｍより太くなると、線材自体が剛性をもつため、接合時に内在する線材の欠陥が線材の剛性によって隠されてしまうからである。逆に０．００７ｍｍよりもあまりにも細くなりすぎると極細線の取扱いが困難になるからである。
【００１８】
以下、図面を参照してさらに具体的に本発明による測定方法及び測定装置を説明する。
図１は、本発明の測定装置の一実施形態を示すもので、図中の７は測定長さに垂下された供試体金属細線、１２は撮像装置、１３は画像処理装置、１４はモニタ、１０は気流の影響を阻止するための風防ハウジング、11は観測窓、３は金属細線を巻いたスプール、１８はガイドリングである。
【００１９】
〈金属細線支持手段〉
金属細線を巻回したスプール３は、ハウジング上部に回転可能に支持され、金属細線を所定の長さに繰り出して垂下する。
この状態にあると、これらの極めて線径の細い金属細線は気流の影響により揺らぐため、金属細線を囲う風防ハウジング内で垂下して観測窓を通して撮影するが、金属細線を小径のリング状のガイドリングを通して垂下することにより、線のゆれを防止すると共にその位置を撮影装置の視野中心に正確に配置することができる。
ガイドリングには、金属細線の滑り性を向上させるため、酸化クロム、窒化チタン、タングステンカーバイドなどでコーティングし、２〜３重のコイル状としておくことが望ましい。
【００２０】
〈照明手段〉
撮像条件は、金属細線の撮影画像を明瞭に取り込むため、背景にはコントラストの大きいブラックボードなどの平面を配置し、これと平行な撮像面により2次元画像として撮像する。このとき、金属細線を多方向から直接照明して陰影や反射光による断続した画像とならない様にする必要がある。
従来の照明方法では光源に照らされた金属細線７からの反射光が観測されるため、金属細線７の乱反射によって金属細線７の輝きにばらつきが生じ、金属細線７全体の映像を均一に捕捉することが困難であった。
これに対して、バックライト照明を背景として撮影すると、金属細線７が直接光を遮断するため金属細線７だけが暗いシルエットとして観察される。このため金属細線７に曲率の小さな湾曲があっても、バックライト光の回折光の影響があるものの乱反射がないため金属細線７はほぼ均一に暗く観察される。
【００２１】
〈撮像装置〉
２次元の撮像装置１２としては市販のデジタルカメラを使用することができる。デジタルカメラとしては、例えばオムロン株式会社製の「３ＤデジタルファインスコープＶＣ４５００」、キーエンス株式会社製の「デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００」、Ｐｉｘｅｒａ社製「Ｐｅｎｇｕｉｎ  ６００ＣＬ」、Ｍｉｃｒｏ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ社製「５．０ＲＴＶ」、或いは、Ｃａｎａｎ社製「Ｅｏｓ」シリーズ（Ｅｏｓ  Ｋｉｓｓ）などがある。金属細線７の先端部分は切断による変形を受けているため必要に応じて先端から一定間隔離れた位置で金属細線を撮影することが好ましい。
【００２２】
測定する範囲は、前述のように撮像装置の精細度に応じて、垂下された金属細線全体を複数の区画に分割して撮影する。各分割された区画は相互に重複させることにより、重複箇所で各々の区画を相互接続して連続性を持たせることができる。重複範囲は２０〜７０％が実用的である。
【００２３】
〈画像処理装置〉
撮像装置１２で撮影した画像は、画像処理装置１３によって金属細線７の長手方向の倍率はそのままにして横方向の倍率を好ましくは３〜３０倍、例えば１０倍に拡大する。金属細線７の拡大する範囲および倍率は、モニタ装置１４を観ながら、例えば３００ｍｍ〜１０００ｍｍに引き出した金属細線を５ｍｍ〜５０ｍｍの任意の範囲で適宜選択して拡大することができる。
【００２４】
拡大した画像の２値化を行う。２値化の方法は、金属細線と背景の濃淡差だけでなく光の回折や乱反射などが原因で現れる不連続な画像についてしきい値以下になるものを省くなどの方法により、線径が７μｍ程度の金属細線も測定が可能になった。また、金属細線と背景との境目がはっきりしないため２値化データが連続して得られない場合は、その空白部分を直線や回帰曲線で結び、２値化の際のエラーを極力少なくした。これらの連続曲線を得るための手法は、いわゆるディジタル画像データの処理法として広く知られており、市販のソフトを適宜採用すれば良いので、ここではその手法の説明は省く。
【００２５】
次に２値化した画像からコンピュータ処理によって仮想の中心曲線を求める。金属細線の外周と背景との境目がはっきりしない２値化データであっても、横方向の倍率を拡大した金属細線の画像は太い曲線で表されているためその外周部分の影響（ギザなどの不連続性）を受けることなく、高精度で滑らかな中心曲線を得ることができた。この曲線が仮想の蛇行曲線である。これに対し、横方向の倍率を拡大しない場合には、その外周部分の不連続性の影響が仮想の蛇行曲線に大きく表れるため２値化の際のエラーを除去することができない。そのため焦点深度の深い高価なレンズや複雑な解析計算ができる高価なソフトが必要になる。
【００２６】
得られた仮想の蛇行曲線からは、蛇行の拡大された曲率と数、蛇行の拡大された幅および拡大された蛇行幅などをパラメータとして蛇行の程度を測定でき、これらの数値化されたデータによって、実際のワイヤボンディングで結線された金属細線の不良、例えば半導体装置用の接続ワイヤにおける微細なワイヤ曲がりやリーニングといった金属細線の真直性に起因する不良と対比することができた。
【００２７】
測定対象とする金属細線７は、長さが約１００ｃｍあり、線径は０．０１５〜０．０２５ｍｍとした。この測定対象とする適切な長さは線径によって異なるが、上記した３次元の変化を精度良く計測するため、線径が大きい場合は上記程度の長さとすることが好ましい。また、線径が小さい場合は、金属細線７の計測長さが約３０ｃｍでも、線径に対するアスペクト比が３×１０4〜３×１０5程度と大きくなり、上記の蛇行特性を充分に把握することができる。
【００２８】
図４は、線引き金属細線の撮影画像を取り込んで２次元曲線とし、さらにこの２次元曲線について所定の測定区画長さに区切った区画毎に蛇行幅を求める模式図を表す。
これらの区切り区間C１〜C16は連続性を維持し、測定精度を向上するためそれぞれ重複させてある。
これらの蛇行幅を測定する手法は、種々提案されており、例えば、図５（a）,（b）にしめす方法が一般的である。
（a） 先ず、区切り区画の区切り位置の線材の上下端を結ぶ線を中心線として描き、該中心線に平行な2本の直線を引いて蛇行曲線を挟み、その間隔距離を求める。
(b) 或いは、区切り区間における中心線をその区間の蛇行曲線から最小自乗法で求め、以下同様にして蛇行曲線を挟む2本の平行線を引いてもよい。
次いで、これらの操作を各区画毎に行い、それらの数値を比較して最大値を求める。
【実施例】
【００２９】
線径が２５μｍ、純度９９．９９質量％以上のAu線ボンディングワイヤを試供線として測定範囲を全長３０ｃｍとし、上記のようにして得られた２次元曲線について、蛇行測定範囲内を０．５ｃｍ、２ｃｍ、５ｃｍ及び１５ｃｍで区切り、これらの区切り区間毎に測定した蛇行度とリーニング（ループ形状はループ長さが２．５６ｍｍである。）の関係について調べたところ、表1のデータが得られた。
ここで、蛇行度は、各区間内で最小二乗法によって中心線を求め、この中心線に平行で曲線を挟む２本の直線の幅が最小になるように２本の平行線を引き、この平行線の間隔、蛇行幅を蛇行度とした。単位はｍｍである。
【００３０】
2次元曲線全体の蛇行測定は、ワイヤの切断による誤差を避けるため、ワイヤの下端から１０ｃｍの距離を隔ててその箇所から測定領域を30cmに固定し、重複区間を５０％とした。蛇行度は、この測定領域内で、任意の区切り区間長さを決め、得られた複数の区間の蛇行幅を、平均値などにより丸めて求める。しかし、区切り区間を短く設定すると全体のデータ数が増加し、数は少ないにもかかわらず大きい蛇行が数個ある場合は、平均値処理により目立たなくなってしまう。そこで、下記の計算式に基づいて、総データから、蛇行幅の高い順に１／３のみを用いた平均値により、蛇行度を求めることにした。このほかにも、蛇行度をまるめる方法は、ばらつきを加味するなど複数考えられ、必要に応じて適宜採用すれば良い。
すなわち、測定領域(cm)：L、区切り区間(cm)：Kに対して、
重複する長さをｘ とすると、測定領域Lにおける重複数はｎ-1であるから、
L＝ｎｋ−（ｎ−１）x となり、ここで重複長さとして５０％を採ると、
L＝ｎｋ−（ｎ−１）０．５ｋ＝ｋ／２（ｎ＋１）、
これを解くと、測定領域における区間数として、
総データ数(個)：ｎ＝(Ｌ/K)+((Ｌ-K)/K)
これらのデータ中から、上位１／３を採用すると、次のとおりとなる。
有効データ数(個)：蛇行幅の高い順に｛(Ｌ/K)+((Ｌ-K)/K)｝/ ３（個）
(例)  したがって上記の例に拠れば、L=30cm、K=0.5cmから、
総データ数(個)：＝(30/0.5)+((30-0.5)/0.5)=119（個）
有効データ数：蛇行幅の高い順に４０個となる。
本実施例においては、この測定を１０回繰り返して行い、蛇行度が大きい方から５個の値を採用してその平均値を表１に示した。
【表１】
2008147523.tif 000003
＊（株）新川製のボンダー（UTC−４００）を用い、ピッチ間隔５３μｍで、  １,５００回のワイヤボンディングしたとき、隣接ワイヤが接触したワイヤ  の本数を数えた。
【００３１】
表１の関係を図６−１、図６−２に区切り区間の長さ別に蛇行度とリーニング接触数／本としてグラフで表示する。
すなわち、蛇行度とリーニング数との間に一定の関係があり、蛇行測定区切り区間が０．５、２、５及び１５ｃｍのいずれの範囲でも、蛇行度が大きいほどリーニング不良が大きいこと、また蛇行度測定区切り区間がループ長さ２．５６ｍｍの近傍においてリーニング不良との相関関係が強いことがわかる。これを数値化するために、相関係数を求めた結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2008147523.tif 000004
【００３３】
すなわち、蛇行度測定区切り区間長さとリーニングには相関関係が認められ、区切り区間を変化させることで、相関の傾向が変化することが確認できた。
ここで、相関係数（ｒ）は、リーニング本数をｘとし、蛇行度をｙとすると、
ｒ  ＝  Ｓｘｙ／（Ｓｘ  ・  Ｓｙ）1/2
で表される。
ただし、Ｓｘ  ＝  Σxi2  −（Σxi ）2 ／ｎ、
Ｓｖ  ＝  Σyi2  −（Σvi ）2／ｎ、
Ｓｘｙ  ＝  Σｘiｖi − （Σｘi  ）（Σｙi  ）／ｎ である。
また、０．５ｃｍの区切り区間の総データ数は、上記のとおり１１９個であり、２ｃｍ、５ｃｍ及び１５ｃｍでは、それぞれ２９、１１及び３個であった。
この結果から、相関関数が０．７以上を◎、０．６〜０．７を○、０．５〜０．６を△、０．５未満をーで表すと、２ｃｍの区切り区間が◎で蛇行度とリーニングの関係を最もよく表し、０．５ｃｍ及び５ｃｍの区切り区間が○となり相関関係が良好であることがわかる。
【００３４】
表２より、ワイヤ線径２５μｍかつループ長さ２．６７ｍｍの場合において、蛇行度区切り区間の長さが２ｃｍの蛇行度とリーニングには強い相関関係が認められた。一方、ワイヤ線径とループ長さは、蛇行とリーニングに影響を与えるため、最適な蛇行区切り区間は、ワイヤ線径とループ長さにより変化することが予想される。
ワイヤ線径が大きくなると、ワイヤ蛇行の曲率半径が大きくなることから、平均的にワイヤ蛇行の周期は大きくなる。そのために、蛇行区切り区間の長さは、長く設定した方が良い。また、ループ長が短くなると、周期の短い蛇行がリーニングに与える影響が高くなる。そのために、蛇行度区切り区間の長さを、短く設定した方が良い。これらの関係を明らかにするために、表３のようにワイヤ線径とループ長の組合わせをそれぞれ変えて４水準（レベル）としたサンプルをそれぞれ３２スプール用いて評価を行なった。
はじめに、４水準のそれぞれ３２スプールについて蛇行の測定範囲を３０cmに固定し、得られた２次曲線の範囲内を０．５ｃｍ、２ｃｍ、５ｃｍ、１５ｃｍ、３０ｃｍで区切り、それぞれの区切り区間に応じた蛇行度を測定した。
次に、４水準のそれぞれ３２スプールについてリーニングを測定した。最後に、蛇行度とリーニングの相関関係を求め、下記の基準に基づいて、表３に結果をまとめた。
なお、相関係数：◎≧０．７、０．７＞○≧０．６、０．６＞△＞０．４、０．４≧−  とした。
【００３５】
【表３】
2008147523.tif 000005
【００３６】
以上の結果から、リーニングは、１５μｍ〜２５μｍのボンディングワイヤの線径に依存せず、蛇行度が大きいほどリーニング不良が多くなるが、リーニング不良の度合いは使用する線材の長さ、すなわちループ長さとの間に相関関係があり、ループ長さの２〜２５倍の区切り区間で蛇行度を評価することによって最も適切、正確にリーニングの良否が判定され、測定精度が向上することがわかる。
したがって、線引き加工された金属細線をボンディングワイヤとして使用する前に、金属細線の撮影画像を取り込んで２次元曲線として評価するうえで、使用するワイヤ長さ、ループ長さの２〜２５倍の区切り区間毎の蛇行度を求めて真直性を評価することにより、適切に真直性の良・不良の評価を簡易迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の測定装置全体を模式的に示す構成図である。
【図２】線引き金属細線の４種類の代表的な蛇行曲線を示す。
【図３】線引き金属細線の蛇行曲線と蛇行度の関係を示す。
【図４】本発明における金属細線の蛇行幅側定方法を示す。
【図５】金属細線の蛇行測定法を示す説明図である。
【図６】蛇行測定区間０．５ｃｍ（Ａ)及び２ｃｍ（Ｂ）における蛇行度とリーニング不良との相関関係を示す図。
【図７】蛇行測定区間５ｃｍ（Ａ）及び１５ｃｍ（Ｂ）における蛇行度とリーニング不良との相関関係を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
３・・・金属細線スプール、７…金属細線、１０・・・風防用ハウジング、１１・・・測定窓、１２…撮像装置、１３…画像処理装置、１４・・・モニター、１8…ガイドリング
【図１】
2008147523.tif 000006
【図２】
2008147523.tif 000007
【図３】
2008147523.tif 000008
【図４】
2008147523.tif 000009
【図５】
2008147523.tif 000010
【図６】
2008147523.tif 000011
【図７】
2008147523.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月11日(2007.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属細線を垂下して該金属細線の垂下方向に対して垂直な方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の複数区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該曲線の真直性を評価すること、を特徴とする金属細線の真直性の測定方法。
【請求項２】
金属細線を垂下して該金属細線の垂下方向に対して垂直な方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で５区間以上に区切り、
それぞれの区間毎に蛇行幅を測定し、得られた測定値を大きい順に、区間数の半分〜十分の一の個数だけ選択して用いて、該曲線の真直性を評価すること、を特徴とする金属細線の真直性の測定方法。
【請求項３】
上記金属細線の真直性評価は、上記の区切り区間の金属細線の曲線を挟む平行線間距離により行うことを特徴とする請求項１又は２記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項４】
上記撮影像を２値データとして処理して２次元曲線に変換するに当たって、画像を幅方向に拡大処理し、その拡大された画像を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項５】
上記金属細線が０.０１５〜０．０２５ｍｍの線径であることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項６】
上記各々の２次元曲線を区切る各々の区間が隣接する区間と重なり合うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属細線の真直性の測定方法。
【請求項７】
線引き加工されたワイヤボンディング用金属細線の真直性の測定装置であって、
ａ)  スプールから垂下した金属細線を挿通して位置決めするガイドリング
ｂ）金属細線の垂下方向に対して垂直な方向で撮影する撮像手段、および
ｃ）撮影された２次元蛇行画像を幅方向のみ拡大し、その中心線を求めて得た２次元曲線をワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で区切り、
その区切られた2次元曲線の区間毎に該２次元曲線を挟む平行線を引いて、該平行線間の距離を求める演算処理装置、
から構成されることを特徴とする金属細線の真直性の測定装置。
【請求項８】
上記金属細線に対する照明は、バックライト照明であることを特徴とする請求項7記載の金属細線の真直性の測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、金属細線を垂下して該金属細線の垂下方向に対して垂直な方向から撮影し
撮影像を２値データとして取り込んで、その画像から仮想の中心線を求めて２次元連続蛇行曲線に変換し、
該2次元曲線の測定領域を、ワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の複数区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該曲線の真直性を評価すること、
を特徴とする金属細線の真直性の測定方法であって、
上記複数区間が５区間以上であり、それぞれの区間ごとに蛇行幅を測定し、蛇行幅の大きい順に測定値の半数〜十分の一の個数の値のみを用いて、該曲線の真直性を評価するものであり、
上記金属細線の真直性評価を、上記の区切り区間の金属細線の曲線を挟む平行線間距離により行うものであり、
上記撮影像を２値データとして処理して２次元曲線に変換するに当たって、画像を幅方向に拡大処理し、その拡大された画像を用いることにより、2次元曲線に変換する際のエラーを低減し、
上記金属細線が０.０１５〜０.０２５ｍｍの線径であることを特徴とし、
上記2次元曲線の各々の区切り区間が隣接する区間と重なり合うことによって、曲線の連続性を維持し、測定精度を向上する金属細線の真直性の測定方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
更に、本発明は、線引き加工されたワイヤボンディング用金属細線の真直性の測定装置であって、
ａ)  スプールから垂下した金属細線を挿通して位置決めするガイドリング
ｂ）  金属細線の垂下方向に対して垂直な方向で撮影する撮像手段、および
ｃ）  撮影された２次元蛇行画像を幅方向のみ拡大し、その中心線を求めて得た２次元曲線をワイヤボンディングにおけるループ長さの２〜２５倍の区間で区切り、その区切られた2次元曲線の区間毎に該２次元曲線を挟む平行線を引いて、該平行線間の距離を求める演算処理装置、
から構成されることを特徴とする金属細線の真直性の測定装置であり、上記金属細線に対する照明は、バックライト照明とすることにより、照明光の乱反射の影響を低減した金属細線の真直性の測定装置である。