(57)【要約】  半導体装置（１０）のワイヤ不着検査システム（１００）であって、超音波発振器（４０）と、超音波振動子（４２）と、カメラ（４５）と、ディスプレイ（４８）と、制御部（５０）と、を備え、制御部（５０）は、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、差分が所定の閾値を超えたワイヤの画像表示を他のワイヤの画像表示と異ならせてディスプレイに表示する。
2020184644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に取付けられた半導体素子と、
前記半導体素子の電極と前記基板の電極、又は、前記半導体素子の一の電極と前記半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検査システムであって、
超音波発振器と、
前記超音波発振器に接続されて前記超音波発振器からの電力により前記半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、
前記半導体装置の動画を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した動画を表示するディスプレイと、
前記超音波発振器を調整すると共に、前記カメラで撮像した動画を解析する制御部と、を備え、
前記制御部は、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、
前記差分が所定の閾値を超えた前記ワイヤの画像表示を他の前記ワイヤの画像表示と異ならせて前記ディスプレイに表示すること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤ不着検査システムであって、
前記制御部は、
前記ワイヤの振動領域の内の前記差分が所定の前記閾値を超えた超過領域の画像表示を他の領域の画像表示と異ならせて前記ディスプレイに表示すること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワイヤ不着検査システムであって、
前記制御部は、
前記差分を算出する１つのフレームと前フレームとの間のフレーム数、或いは、動画のフレームレートを変化させて前記差分を算出すること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のワイヤ不着検査システムであって、
前記制御部は、
前記超音波発振器の発振周波数を変化させて前記超音波加振器で前記半導体装置を超音波加振すること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のワイヤ不着検査システムであって、
前記超音波加振器は、前記半導体装置の前記基板に接続されて前記基板を超音波振動させる超音波振動子であること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のワイヤ不着検査システムであって、
前記超音波加振器は、前記半導体装置の周囲に配置された超音波スピーカーであること、
を特徴とするワイヤ不着検査システム。
【請求項７】
基板と、
前記基板に取付けられた半導体素子と、
前記半導体素子の電極と前記基板の電極、又は、前記半導体素子の一の電極と前記半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検出装置であって、
超音波発振器と、
前記超音波発振器に接続されて前記超音波発振器からの電力により前記半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、
前記半導体装置の動画を撮像するカメラと、
前記超音波発振器を調整すると共に、前記カメラで撮像した動画を解析する制御部と、を備え、
前記制御部は、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、
前記差分が所定の閾値を超えた場合に不着検出信号を出力すること、
を特徴とするワイヤ不着検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のワイヤ不着検出装置であって、
前記制御部は、
前記差分を算出する１つのフレームと前フレームとの間のフレーム数、或いは、動画のフレームレートを変化させて前記差分を算出すること、
を特徴とするワイヤ不着検出装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のワイヤ不着検出装置であって、
前記制御部は、
前記超音波発振器の発振周波数を変化させて前記超音波加振器で前記半導体装置を超音波加振すること、
を特徴とするワイヤ不着検出装置。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載のワイヤ不着検出装置であって、
前記超音波加振器は、前記半導体装置の前記基板に接続されて前記基板を超音波振動させる超音波振動子であること、
を特徴とするワイヤ不着検出装置。
【請求項１１】
請求項７又は８に記載のワイヤ不着検出装置であって、
前記超音波加振器は、前記半導体装置の周囲に配置された超音波スピーカーであること、
を特徴とするワイヤ不着検出装置。
【請求項１２】
基板と、前記基板に取付けられた半導体素子と、前記半導体素子の電極と前記基板の電極、又は、前記半導体素子の一の電極と前記半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検出方法であって、
超音波発振器と、前記超音波発振器に接続されて前記超音波発振器からの電力により前記半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、前記半導体装置の動画を撮像するカメラと、前記超音波発振器と前記カメラとが接続される制御部と、を準備する準備ステップと、
前記超音波発振器からの電力によって前記超音波加振器で前記基板を超音波加振する超音波加振ステップと、
超音波加振された前記半導体装置の動画を前記カメラで撮像する撮像ステップと、
撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出する差分算出ステップと、
前記差分が所定の閾値を超えた場合にワイヤの不着を検出する不着検出ステップと、
を含むことを特徴とするワイヤ不着検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のワイヤ不着検出方法であって、
前記準備ステップは、前記カメラで撮像した動画を表示するディスプレイを準備し、前記ディスプレイを前記制御部に接続することを含み、
前記差分が所定の閾値を超えた前記ワイヤの画像表示を他の前記ワイヤの画像表示と異ならせて前記ディスプレイに表示する表示ステップを含み、
前記不着検出ステップは、前記ディスプレイに表示された画像に基づいて前記ワイヤの不着を検出すること、
を特徴とするワイヤ不着検出方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のワイヤ不着検出方法であって、
前記表示ステップは、
前記ワイヤの振動領域の内の前記差分が所定の前記閾値を超えた超過領域の画像表示を他の領域の画像表示と異ならせて前記ディスプレイに表示すること、
を特徴とするワイヤ不着検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に取付けられた半導体素子の電極と基板の電極とを接続するワイヤの不着を検出するワイヤ不着検査システム及びワイヤ不着検出装置並びにワイヤ不着検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の電極と半導体チップの電極との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置が多く用いられている。ワイヤボンディング装置では、ワイヤと半導体チップとの間に電流を流すという電気的な手段により半導体チップの電極とワイヤとの間の不着検出を行う方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、ワイヤボンディング装置では、キャピラリの着地からボンディング終了までのＺ方向の変位を検出するという機械的手段により半導体チップの電極とワイヤとの間の不着検出を行う方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１３７５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−５６１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、ワイヤの不着検出の高精度化が求められている。しかし、特許文献１、２に記載された電気的手段或いは機械的手段による不着検出は、誤検出が発生する場合があった。【０００６】
また、半導体チップの電極と基板の電極とを接続する全てのワイヤの不着検出を行うことが求められている。しかし、特許文献１，２に記載の不着検出方法では、ワイヤ毎に不着検出を行うことから、例えば、１つの半導体チップと基板とを接続するワイヤが百本以上になる半導体チップでは、検査に長い時間が掛かってしまうという問題があった。【０００７】
そこで、本発明は、高精度で短時間にワイヤの不着検出が可能なワイヤ不着検査システム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】
本発明のワイヤ不着検査システムは、基板と、基板に取付けられた半導体素子と、半導体素子の電極と基板の電極、又は、半導体素子の一の電極と半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検査システムであって、超音波発振器と、超音波発振器に接続されて超音波発振器からの電力により半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、半導体装置の動画を撮像するカメラと、カメラで撮像した動画を表示するディスプレイと、超音波発振器を調整すると共に、カメラで撮像した動画を解析する制御部と、を備え、制御部は、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、差分が所定の閾値を超えたワイヤの画像表示を他のワイヤの画像表示と異ならせてディスプレイに表示すること、を特徴とする。【０００９】
超音波で半導体装置を加振することによって各ワイヤを超音波加振すると、不着ワイヤの振幅は正常に接続されているワイヤの振幅よりも大きくなる。このため、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、画像の差分が所定の閾値を超えたワイヤ、即ち、不着ワイヤの画像表示を他のワイヤの画像表示と異ならせてディスプレイに表示することにより、ディスプレイ上に不着ワイヤの画像を他の画像と区別して表示することができる。これにより、検査員がディスプレイの画像表示により不着ワイヤの検出を行うことができる。不着ワイヤの振幅と正常に接続されているワイヤの振幅との差は顕著なので、高精度でワイヤの不着検出を行うことができる。また、カメラで半導体装置に含まれる全てのワイヤの画像を取得し、同時に分析してディスプレイに表示するので、ワイヤの本数が多くなっても短時間に全てのワイヤの不着検査を行うことができる。【００１０】
本発明のワイヤ不着検査システムにおいて、制御部は、ワイヤの振動領域の内の差分が所定の閾値を超えた超過領域の画像表示を他の領域の画像表示と異ならせてディスプレイに表示してもよい。【００１１】
このようにある領域の画像表示を異ならせることにより、異なる画像表示となる領域、或いは、面積が大きくなり、検査員が容易に不着ワイヤの検出を行うことができる。【００１２】
本発明のワイヤ不着検査システムにおいて、制御部は、差分を算出する１つのフレームと前フレームとの間のフレーム数、或いは、動画のフレームレートを変化させて差分を算出してもよい。【００１３】
これにより、ワイヤの振動周波数と差分を算出する動画のフレームのタイミングを調整して差分を顕著に検出できる。【００１４】
本発明のワイヤ不着検査システムにおいて、制御部は、超音波発振器の発振周波数を変化させて超音波加振器で半導体装置を超音波加振してもよい。【００１５】
ワイヤの固有振動数は、ボンド点間のワイヤの長さとワイヤの直径によって変化する。このため、超音波発振器の発振周波数を変化させて超音波加振器で半導体装置を超音波加振することにより、ボンド点の長さ、或いは、ワイヤの直径が異なる複数のワイヤの不着検査を一度に行うことができる。これにより、短時間に長さ或いは直径の異なるワイヤの不着検査を行うことができる。【００１６】
本発明のワイヤ不着検査システムにおいて、超音波加振器は、半導体装置の基板に接続されて基板を超音波振動させる超音波振動子としてもよい。【００１７】
これにより、簡便な構成で高精度で短時間にワイヤの不着検出が可能なワイヤ不着検査システムを提供することができる。【００１８】
本発明のワイヤ不着検査システムにおいて、超音波加振器は、半導体装置の周囲に配置された超音波スピーカーとしてもよい。【００１９】
これにより、ワイヤを直接超音波加振することができ、より、高精度にワイヤの不着検出を行うことができる。【００２０】
本発明のワイヤ不着検出装置は、基板と、基板に取付けられた半導体素子と、半導体素子の電極と基板の電極、又は、半導体素子の一の電極と半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検出装置であって、超音波発振器と、超音波発振器に接続されて超音波発振器からの電力により半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、半導体装置の動画を撮像するカメラと、超音波発振器を調整すると共に、カメラで撮像した動画を解析する制御部と、を備え、制御部は、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、差分が所定の閾値を超えた場合に不着検出信号を出力すること、を特徴とする。【００２１】
超音波で半導体装置を加振することによって各ワイヤを超音波加振すると、不着ワイヤの振幅は正常に接続されているワイヤの振幅よりも大きくなる。このため、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出し、画像の差分が所定の閾値を超えたことによりワイヤの不着検出を行うことができる。不着ワイヤの振幅と正常に接続されているワイヤの振幅との差は顕著なので、高精度でワイヤの不着検出を行うことができる。また、カメラで半導体装置に含まれる全てのワイヤの画像を取得し、同時に画像の差分を分析できるので、ワイヤの本数が多くなっても短時間に半導体装置全体のワイヤの不着検出を行うことができる。【００２２】
本発明のワイヤ不着検出装置において、制御部は、差分を算出する１つのフレームと前フレームとの間のフレーム数、或いは、動画のフレームレートを変化させて差分を算出してもよい。【００２３】
これにより、ワイヤの振動周波数と差分を算出する動画のフレームのタイミングを調整して差分を顕著に検出でき、不着検出の精度を向上させることができる。【００２４】
本発明のワイヤ不着検出装置において、制御部は、超音波発振器の発振周波数を変化させて超音波加振器で半導体装置を超音波加振してもよい。【００２５】
これにより、短時間に長さ或いは直径の異なるワイヤの不着検出を行うことができる。【００２６】
本発明のワイヤ不着検出装置において、超音波加振器は、半導体装置の基板に接続されて基板を超音波振動させる超音波振動子としてもよいと、半導体装置の周囲に配置された超音波スピーカーとしてもよい。【００２７】
超音波振動子を用いることにより、簡便な構成で高精度で短時間にワイヤの不着検出を行うことができる。また、超音波スピーカーを用いることにより、ワイヤを直接超音波加振することができ、より、高精度にワイヤの不着検出を行うことができる。【００２８】
本発明のワイヤ不着検出方法は、基板と、基板に取付けられた半導体素子と、半導体素子の電極と基板の電極、又は、半導体素子の一の電極と半導体素子の他の電極とを接続するワイヤと、を備える半導体装置のワイヤ不着検出方法であって、超音波発振器と、超音波発振器に接続されて超音波発振器からの電力により半導体装置を超音波加振する超音波加振器と、半導体装置の動画を撮像するカメラと、超音波発振器とカメラとが接続される制御部と、を準備する準備ステップと、超音波発振器からの電力によって超音波加振器で基板を超音波加振する超音波加振ステップと、超音波加振された半導体装置の動画をカメラで撮像する撮像ステップと、撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分を算出する差分算出ステップと、差分が所定の閾値を超えた場合にワイヤの不着を検出する不着検出ステップと、を含むことを特徴とする。【００２９】
これにより、高精度でワイヤの不着検出を行うことができる。また、ワイヤの本数が多くなっても短時間に全てのワイヤの不着検出を行うことができる。【００３０】
本発明のワイヤ不着検出方法において、準備ステップは、カメラで撮像した動画を表示するディスプレイを準備し、ディスプレイを制御部に接続することを含み、差分が所定の閾値を超えたワイヤの画像表示を他のワイヤの画像表示と異ならせてディスプレイに表示する表示ステップを含み、不着検出ステップは、ディスプレイに表示された画像に基づいてワイヤの不着を検出してもよい。【００３１】
これにより、検査員がディスプレイの画像表示により不着ワイヤの検出を行うことができる。【００３２】
本発明のワイヤ不着検出方法において、ワイヤの振動領域の内の差分が所定の閾値を超えた超過領域の画像表示を他の領域の画像表示と異ならせてディスプレイに表示してもよい。【００３３】
これにより、異なる画像表示となる領域、或いは、面積が大きくなり、検査員が容易に不着ワイヤの検出を行うことができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、高精度で短時間にワイヤの不着検出が可能なワイヤ不着検査システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態のワイヤ不着検査システムの構成を示す系統図である。
【図２】カメラが撮像した画像を示す平面図である。
【図３】図１に示すワイヤ不着検査システムの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、基板を超音波加振した際の図３のＡ部の拡大平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＢ部の拡大平面図である。
【図５】基板を超音波加振した際の超過領域を示す平面図である。
【図６】他の実施形態のワイヤ不着検査システムの構成を示す系統図である。
【図７】実施形態のワイヤ不着検出装置の構成を示す系統図である。
【図８】図７に示すワイヤ不着検出装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら実施形態のワイヤ不着検査システム１００について説明する。図１に示すように、ワイヤ不着検査システム１００は、半導体装置１０のワイヤ３０と基板１１の電極１２又は半導体装置１０の電極２５〜２８との間の不着検査を行うものである。ワイヤ不着検査システム１００は、超音波発振器４０と、超音波加振器である超音波振動子４２と、カメラ４５と、ディスプレイ４８と、制御部５０とで構成される。
【００３７】
ワイヤ不着検査システム１００の検査対象となる半導体装置１０は、基板１１の上に４段に半導体チップ２１〜２４が積層して取付けられ、各半導体チップ２１〜２４の各電極２５〜２８及び基板１１の電極１２の間を１本のワイヤ３０で連続的に接続したものである。ここで、半導体チップ２１〜２４は半導体素子２０を構成する。１本のワイヤ３０は、一段目の半導体チップ２１の電極２５と基板１１の電極１２を接続する一段目ワイヤ３１と、二段目から四段目の各半導体チップ２２〜２４の各電極２６〜２８と一段目から三段目の各半導体チップ２１〜２３の各電極２５〜２７とをそれぞれ接続する二段目〜四段目ワイヤ３２〜３４で構成されている。
【００３８】
超音波発振器４０は超音波領域の周波数の交流電力を出力し、超音波振動子４２を超音波振動させるものである。超音波振動子４２は、超音波発振器４０から入力される超音波の周波数領域の交流電力によって駆動され、超音波振動する部材である。例えば、ピエゾ素子等で構成してもよい。超音波振動子４２は、半導体装置１０の基板１１に接続されている。
【００３９】
図１に示すように、カメラ４５は、半導体装置１０の上側に配置され、図２に示すように、基板１１と基板１１に取付けられた半導体チップ２１〜２４と、半導体チップ２１から２４の外周部に配置された各電極２５〜２８と、一段目の半導体チップ２１の周囲に配置された基板１１の電極１２と、各電極１２、２５〜２８を連続的に接続する各ワイヤ３０とを撮像する。カメラ４５は、動画の画像を撮像して制御部５０に出力する。
【００４０】
ディスプレイ４８は、カメラ４５の撮像した動画を表示する画像表示装置である。
【００４１】
制御部５０は、内部にＣＰＵと記憶部とを含むコンピュータである。超音波発振器４０は、制御部５０に接続されて制御部５０の指令によって動作する。また、制御部５０はカメラ４５を調整すると共に、カメラ４５で撮像した動画を解析してその結果をディスプレイ４８に出力する。
【００４２】
以下、図３〜４を参照しながらワイヤ不着検査システム１００の動作について説明する。図３のステップＳ１０１に示すように、制御部５０は、超音波発振器４０に周波数が超音波領域の交流電力を出力する指令を出力する。この指令によって超音波発振器４０は、所定の周波数、例えば、４０ｋＨｚ程度の周波数の交流電力を出力する。超音波発振器４０が出力した交流電力は、超音波振動子４２に入力され、超音波振動子４２が超音波振動する。超音波振動子４２は、半導体装置１０の基板１１を超音波振動加振し、これにより、半導体装置１０の各ワイヤ３０はそれぞれ超音波加振される。
【００４３】
図４の（ａ）に示すワイヤ３０ａは、各電極１２、２５〜２８に正常に接続されている。ワイヤ３０ａは、超音波加振されると、一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａは、一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの下端がそれぞれ接続されている各電極１２，２５〜２７と上端が接続されている各電極２５〜２８とのそれぞれの間の固有振動数ｆ０で横方向に振動する。固有振動数ｆ０は、ワイヤ３０の直径と電極２５，２６及び電極２６，２７の間隔ａによって異なるが、一般的な半導体装置１０では、数十Ｈｚのオーダーとなることが多い。
【００４４】
一方、不着ワイヤ３０ｂは二段目の半導体チップ２２の電極２６との間が不着状態となっている。このため、不着ワイヤ３０ｂが超音波加振されると、二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂとは、一段目の半導体チップ２１の電極２５と三段目の半導体チップ２３との電極２７と間の固有振動数ｆ１で横方向に振動する。本例では、図４の（ｂ）に示すように、電極２５と電極２７との間隔は、電極２５，２６、電極２６，２７の間隔ａの２倍の２ａとなっているので、不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの固有振動数ｆ１は、ｆ０の１／２程度で、一般的な半導体装置１０では、２０〜３０Ｈｚのオーダーとなることが多い。
【００４５】
なお、基板１１と各半導体チップ２１〜２４とは超音波加振されても固有振動する部位が無いのでワイヤ３０ａ、不着ワイヤ３０ｂのような低周波の固有振動は発生しない。
【００４６】
図３のステップＳ１０２に示すように、制御部５０は、このように超音波加振されている半導体装置１０の動画をカメラ４５で撮像し、図３のステップＳ１０３に示すように、撮像した画像を記憶部に格納する。正常に接続されているワイヤ３０ａの一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａは、数十Ｈｚの固有振動数で横方向に振動する。動画のフレームレートは、一秒間に２４〜６０フレームである。このため、例えば、１つのフレームの一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの画像は、図４の（ａ）でワイヤ３０ａの中心線３９ａの左側の一点鎖線のようになり、１つ前の前フレームの画像は、図４の（ａ）でワイヤ３０ａの中心線３９ａの右側の一点鎖線のようになる。
【００４７】
次に、制御部５０は、記憶部に格納した動画の画像データを読み出して、図３のステップＳ１０４に示すように、図４の（ａ）に示す１つのフレームの一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの画像と、１つ前の前フレーム一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの画像とを対比してその間の差分Δｄａを算出する。図４の（ａ）に示すように、正常なワイヤ３０ａではこの差分Δｄａは小さい。なお、この差分Δｄａは一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの振幅に比例する量となる。
【００４８】
一方、二段目の半導体チップ２２の電極２６との間が不着状態となっている不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂとは、２０〜３０Ｈｚで横方向に大きく振動する。先に述べたように、動画のフレームレートは、一秒間に２４〜６０フレームであるから、例えば、１つのフレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像は、図４の（ａ），（ｂ）で不着ワイヤ３０ｂの中心線３９ａの左側の一点鎖線のようになり、１つ前の前フレームの画像は、図４の（ａ），（ｂ）で不着ワイヤ３０ｂの中心線３９ｂの右側の一点鎖線のようになる。
【００４９】
制御部５０は、ワイヤ３０ａの場合と同様、図４の（ｂ）に示すように、１つのフレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像と１つ前の前フレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像との差分Δｄｂを算出する。図４の（ｂ）に示すように、不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂではこの差分Δｄｂは、非常に大きく、所定の閾値ΔＳを越えている。なお、この差分Δｄｂは二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの振幅に比例する量となる。
【００５０】
制御部５０は、図４の（ｂ）に示すように、１つのフレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像と１つ前の前フレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像との差分Δｄが所定の閾値ΔＳを越えた場合、図３のステップＳ１０５でＹＥＳと判断して図３のステップＳ１０６に進み、二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像のディスプレイ４８上の表示を正常に接続されているワイヤ３０ａの一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの画像と異ならせる。
【００５１】
異なる表示は、様々な表示があるが、例えば、不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像を赤く表示したり、輝度の高い白色で表示し、基板１１と各半導体チップ２１〜２４の画像、或いは、正常に接続されているワイヤ３０ａの一段目〜四段目ワイヤ３１ａ〜３４ａの画像と区別できるように表示する。
【００５２】
検査員は、ディスプレイ４８の画像を見ると、例えば、不着ワイヤ３０ｂが赤色に表示されるので、一目で不着ワイヤ３０ｂの有無、及び、その位置を検出することができる。
【００５３】
制御部５０は、図３のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合には、図３のステップＳ１０１に戻って半導体装置１０の超音波加振と動画の撮像を続ける。
【００５４】
また、制御部５０は、図５に示すように、１つのフレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像と１つ前の前フレームの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像との差分Δｄｂが所定の閾値ΔＳを越えた場合、図５中にハッチングで示す二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの振動領域の内の差分Δｄｂが所定の閾値ΔＳを超えた超過領域３５，３６の画像表示を他の領域の画像表示と異ならせてディスプレイ４８に表示することとしてもよい。例えば、超過領域３５，３６を赤色表示にする場合、不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの画像よりも広い領域を赤色表示にするので、検査員はより、容易に不着ワイヤ３０ｂを検出することができる。
【００５５】
以上、説明したように、本実施形態のワイヤ不着検査システム１００は、超音波で半導体装置１０を加振することによって各ワイヤ３０を超音波加振すると、不着ワイヤ３０ｂの振幅は正常に接続されているワイヤ３０ａの振幅及び基板１１並びに半導体チップ２１〜２４の振幅よりも大きくなることを利用したものである。制御部５０は、撮像した動画の１つのフレームと１つ前の前フレームとの画像の差分Δｄを算出し、画像の差分Δｄが所定の閾値ΔＳを超えた不着ワイヤ３０ｂの画像表示を他のワイヤ３０の画像表示と異ならせてディスプレイ４８に表示することにより、ディスプレイ４８の上に不着ワイヤ３０ｂの画像を他の画像と区別して表示することができる。これにより、検査員がディスプレイ４８の画像により不着ワイヤ３０ｂの検出を行うことができる。不着ワイヤ３０ｂの振幅と正常に接続されているワイヤ３０ａの振幅との差は顕著なので、高精度で不着ワイヤ３０ｂの不着検出を行うことができる。また、カメラ４５で半導体装置１０に含まれる全てのワイヤ３０の画像を取得し、同時に分析してディスプレイ４８に表示するができるので、ワイヤ３０の本数が多くなっても短時間に全てのワイヤ３０の不着検査を行うことができる。
【００５６】
以上の説明では、例として、正常なワイヤ３０ａの電極１２、２５〜２８間の固有振動数ｆ０は数十Ｈｚのオーダー、不着ワイヤ３０ｂの二段目ワイヤ３２ｂと三段目ワイヤ３３ｂの電極２５と電極２７との間の固有振動数ｆ１は２０〜３０Ｈｚのオーダー、動画のフレームレートは、一秒間に２４〜６０フレームとし、１つのフレームと１つ前の前フレームとの画像の差分Δｄを算出することとして説明したが、前フレームは１つのフレーム以前のフレームであればこれに限らない。例えば、正常なワイヤ３０ａや不着ワイヤ３０ｂの固有振動数ｆ０，ｆ１がもっと低い場合には、１つのフレームと２つ前のフレーム、或いは３つ前のフレームの画像との差分Δｄを算出して閾値ΔＳと比較してもよい。これは、動画をフレームレートの１／２、或いは１／３のレートで撮像していることに相当する。また、動画のフレームレートを正常なワイヤ３０ａ、不着ワイヤ３０ｂの各固有振動数によって変化させ、差分Δｄが顕著となるフレームレートに設定してもよい。このように、制御部５０は、１つのフレームと前フレームとの間のフレーム数、或いは、動画のフレームレートを変化させて差分Δｄを算出するようにしてもよい。これにより、正常なワイヤ３０ａや不着ワイヤ３０ｂの固有振動数ｆ０，ｆ１と差分Δｄを算出する動画のフレームのタイミングを調整して差分Δｄを顕著に検出できる。
【００５７】
また、制御部５０は、超音波発振器４０の交流電力の周波数を変化させて半導体装置１０を超音波加振するようにしてもよい。ワイヤ３０の固有振動数は、ボンド点間のワイヤ３０の長さやワイヤ直径によって変化する。
【００５８】
各電極１２、２５〜２８の各間隔が異なる場合には、それぞれの固有振動数も異なるので、超音波発振器４０の交流電力の発振周波数を変化させて半導体装置１０を超音波加振することにより、各ワイヤ３０の各部分の不着検出を効果的に行うことができる。また、１つの半導体装置１０の中で異なる直径のワイヤ３０が用いられている場合も同様である。ここで、超音波発振器４０の交流電力の発振周波数の変化は、自由に選択できるが、例えば、１０ｋＨｚから１５０ｋＨｚまで、周波数を増加させるように掃引してもよいし、逆に高い周波数から低い周波数に向けて掃引してもよい。
【００５９】
以上、説明したワイヤ不着検査システム１００では、不着ワイヤ３０ｂの画像表示を他の画像表示と異ならせてディスプレイ４８に表示することにより、検査員が不着ワイヤ３０ｂを検出することとして説明したが、これに限らず、制御部５０は、差分Δｄが所定の閾値ΔＳを超えた不着ワイヤ３０ｂの画像が存在すると判断し、その場合に、ディスプレイ４８にワイヤ３０の不着検出を表示するようにしてもよい。この場合、例えば、ディスプレイ４８の上に、「不着ワイヤ検出」などの文言を表示するようにしてもよい。
【００６０】
また、ワイヤ不着検査システム１００を用いてワイヤ不着検出方法を実行する場合、超音波発振器４０と、超音波振動子４２と、カメラ４５と、ディスプレイ４８とを配置し、超音波振動子４２を超音波発振器４０に接続し、超音波発振器４０とカメラ４５とディスプレイ４８とを制御部５０に接続してワイヤ不着検査システム１００を構成することは、準備ステップを構成する。そして、制御部５０によって超音波発振器４０を制御して超音波振動子４２で基板１１を超音波加振することは超音波加振ステップを構成する。また、制御部５０によって半導体装置１０の動画を撮像し、撮像した動画のフレーム間の画像の差分Δｄを算出することは、それぞれ、撮像ステップと差分算出ステップを構成する。また、差分Δｄが所定の閾値ΔＳを越えた不着ワイヤ３０ｂの画像を正常なワイヤ３０ａの画像と異ならせてディスプレイ４８に表示することは表示ステップを構成する。そして、検査員がディスプレイ４８の画像に基づいて不着ワイヤ３０ｂを検出することは不着検出ステップを構成する。
【００６１】
次に、図６を参照して、他の実施形態のワイヤ不着検査システム２００について説明する。先に図１〜４を参照して説明した部分と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。
【００６２】
図６に示すように、ワイヤ不着検査システム２００は、図１〜図５を参照して説明したワイヤ不着検査システム１００の超音波振動子４２を半導体装置１０の周囲に配置された超音波スピーカー４３に代えたものである。
【００６３】
ワイヤ不着検査システム２００は、先に説明したワイヤ不着検査システム１００と同様の作用、効果に加え、ワイヤ３０を直接超音波加振することができ、より、高精度にワイヤ３０の不着検出を行うことができる。
【００６４】
次に、図７を参照しながら、実施形態のワイヤ不着検出装置３００について説明する。先に図１から５を参照して説明した実施形態のワイヤ不着検査システム１００と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。図７に示すように、実施形態のワイヤ不着検出装置３００は、ディスプレイ４８を備えず、制御部５０は、カメラ４５で撮像した動画の１つのフレームとそれ以前の前フレームとの画像の差分Δｄを算出し、差分Δｄが所定の閾値ΔＳを超えた場合に外部に不着検出信号を出力するものである。
【００６５】
次に、図８を参照しながら、ワイヤ不着検出装置３００の動作について説明する。先に図３を参照して説明したワイヤ不着検査システム１００の制御部５０の動作と同様のステップには同様のステップ番号を付して説明は省略する。
【００６６】
図８のステップＳ１０１からＳ１０４に示すように、制御部５０は、超音波発振器４０から周波数が超音波領域の交流電力を出力させて超音波振動子４２を超音波振動させて半導体装置１０の基板１１を超音波加振し、半導体装置１０の動画をカメラ４５で撮像し、動画の画像データを記憶部に格納し、画像の差分Δｄを算出する。
【００６７】
制御部５０は、図８のステップＳ１０５でＹＥＳと判断した場合には、図８のステップＳ２０１に進んで、不着検出信号を外部に出力する。
【００６８】
制御部５０からの不着検出信号は、様々な外部の機器に入力される。例えば、外部の機器が表示装置、或いは、警告ランプなどの場合には、「ワイヤ不着検出」の文言を表示したり、警告ランプを点灯させるようにしてもよい。
【００６９】
また、外部の機器が搬送装置などの場合には、制御部５０からワイヤ不着検出信号が入力された場合に、その半導体装置１０を不良品としてそれ以降の製造ラインから外すようにしてもよい。
【００７０】
また、制御部５０は、画像を分析した結果から、不着ワイヤ３０ｂの本数、位置を算出して不着信号の中に不着ワイヤ３０ｂの本数、位置の情報を含ませるようにしてもよい。
【００７１】
また、ワイヤ不着検出装置３００を用いてワイヤ不着検出方法を実行する場合、超音波発振器４０と、超音波振動子４２と、カメラ４５と、を配置し、超音波振動子４２を超音波発振器４０に接続し、超音波発振器４０とカメラ４５を制御部５０に接続することは準備ステップを構成する。そして、制御部５０によって超音波発振器４０を制御して超音波振動子４２で基板１１を超音波加振することは超音波加振ステップを構成する。また、制御部５０によって半導体装置１０の動画を撮像し、撮像した動画のフレーム間の画像の差分Δｄを算出することは、それぞれ、撮像ステップと差分算出ステップを構成する。そして差分Δｄが所定の閾値ΔＳを越えた場合に不着検出信号を出力することは、不着検出ステップを構成する。
【００７２】
なお、以上説明した各実施形態では、検査対象となる半導体装置１０は、基板１１の上に４段に半導体チップ２１〜２４が積層して取付けられ、各半導体チップ２１〜２４の各電極２５〜２８及び基板１１の電極１２の間を１本のワイヤ３０で連続的に接続したものとして説明したがこれに限らない。例えば、基板１１の上に１つの半導体チップ２１を取付け、半導体チップ２１と基板１１の電極１２とをワイヤ３０で接続したような半導体装置１０のワイヤ３０の不着検査にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  半導体装置、１１  基板、１２，２５〜２７  電極、２０  半導体素子、２１〜２４  半導体チップ、３０，３０ａ  ワイヤ、３０ｂ  不着ワイヤ、３１〜３４  一段目ワイヤ〜四段目ワイヤ、３５，３６  超過領域、３９ａ，３９ｂ  中心線、４０  超音波発振器、４２  超音波振動子、４３  超音波スピーカー、４５  カメラ、４８  ディスプレイ、５０  制御部、１００，２００  ワイヤ不着検査システム、３００  ワイヤ不着検出装置。
【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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【国際調査報告】
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