JPH03178145A - ボンディングボール検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 集積回路等のワイヤボンディングにおけるボンディング
状態を管理する上で重要な要素であるボンディングボー
ル径の寸法を計測検査するボンディングボール検査装置
に関し、 量子化誤差や画像の濃度勾配の影響をできるだけ受ける
ことなく、高精度にボンディングボール径の寸法を計測
することを目的とし、 パッドにボンディングされたワイヤの先端のボンディン
グボールを撮像する撮像手段と、該ｍ像手段の出力映像
信号をディジタル処理して画素を生成する画素生成手段
と、該画素生成手段により生成された画素のうち所定サ
イズの検査領域における各画素の画素間を階調補間して
サブピクセルを生ｌｉするサブピクセル生成手段と、該
検査領域における該画素生成手段により生成された各画
素と、該サブピクセル生成手段により生成された各サブ
ピクセルを夫々記憶するＩＩ淡階調画像メモリと、該濃
淡階調画像メモリから読み出した画素及びサブピクセル
に対して２次微分を行ない、その２次微分結果のピロク
ロスを検出するピロクロス検出手段と、を有し、該ゼロ
クロス検出手段による検出結果に基づいて前記ボンディ
ングボールの径の寸法目測を行なうよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はボンディングボール検査装置に係り、特に集積
回路等のワイヤボンディングにおけるボンディング状態
を管理する上で重要な要素であるボンディングボール径
の寸法を計測検査するボンディングボール検査装備に関
する。

近年、集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路〈ＬＳＩ）は
広範囲に、かつ、大量に使用されるようになっているた
め、ＩＣやＬＳＩにおけるワイヤボンディング状態の外
観検査の自動化が行なわれるようになってきた。このワ
イヤボンディング状態の外観検査においては、ボンディ
ングボール径の寸法を正確に計測することが必要とされ
る。

（従来の技術） 第７図は従来のボンディングボール検査５Ａ置の一例の
構成図を示す。同図中、１はリードフレームで、その上
にＩＣチップ２が載置されている。

ＩＣチップ２上にはバッド３が形成されている。

４はワイヤで、一端がバッド３上にボンディングボール
５を形成して固着されている。

リードフレーム１は搬送装置であるフレームフィーダ６
により、照明装Ｎ７及び撮像装置８の真下に搬送される
。これにより、ボンディングボール５は照明装置７で照
明され、Ｉｌ像装＠８で撮像される。撮像装置８から取
り出された映像信号は情報処理装置９に供給され、ここ
でアナログ処理又はディジタル処理にてシェーディング
が補正されて画像を均一な濃淡状態にしてから自動的に
求めた同値で２値化されて撮像画像のワイヤボンディン
グ状態が検査される。

ここで、従来のボンディングボール検査装置では、上記
情報処理Ｋｆｆ９における処理として２ｉｆＩ化閾値を
求め、この２値化閾値で２ｆａ化した濃淡画像からボン
ディングボール径の寸法を計測し、この径からボンディ
ングボール５の形状を検査している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来のボンディングボール検査装置で
は、映像信号をディジタル化しているため量子化誤差が
発生する。この量子化誤差は撮像光学系の分解能を上げ
ることにより低減することはできるが、分解能の増加に
伴い視野が狭くなるため、分解能の増加には制約がある
。このため従来は比較的大なる量子化誤差があり、それ
によりボンディングボール５の径の寸法誤差が生じてし
まう。

また、従来は２値化同値で２ｉｉｌ化した濃淡画像は画
像の濃度勾配の影響を受け、ボンディングボール５の形
状が２値化閾値によって変化してしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、量子化誤差や
画像の濃度勾配の影響をできるだけ受けることなく、高
精度にボンディングボール径の寸法を開側し得るボンデ
ィングボール検査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〕

第１図は本発明の原理ブロック図を示す。同図中、１０
は撮像手段で、パッドにボンディングされたワイヤの先
端のボンディングボールをＩｌ像する。１１は画素生成
手段で映像信号をディジタル処理して画素を生成する。

１２はサブピクセル生成手段で、所定サイズの検査領域
における各画素の画素間をｉ調変換してサブピクセルを
生成する。

また、１３は濃淡階調画像メモリで、上記検査領域内の
各画素及びサブピクセルを記憶する。更に、１４はピロ
クロス検出手段で、濃淡階調画像メモリ１３からの画素
及びサブピクセルを２次微分し、その２次微分結果のピ
ロクロスを検出し、これによりボンディングボール径の
寸法＃Ｉ測を行なう。

〔作用〕

本発明では、サブピクセル生成手段１２により、検査領
域内の各画素（ビクセル）間の階調補間を行なってサブ
ピクセルを生威し、それを濃淡階調画像メモリ１３に、
上記検査領域内の各画素と共に格納している。従って、
濃淡階調画像メモリ１３から取り出される画素は従来に
比べてサブピクセルの数だけ画素数が増加するので、画
像のディジタル量子化誤差が軽減する。

ところで、人間の視覚には側抑制（之ａｔｅｒａｌｉｎ
ｈｉｂｉｔｉｏｎ　＞により物体輪郭を強調して検出す
る機能がある。一方、ディジタル画像において、物体の
輪郭を正確に検出する方法としてゼロクロッシング法が
知られている（Ｍａｒｒ　ａｎｄ　Ｈ１ｄｒｅｔｈ。

１９８０）。この方法は画像の強度変化を検出するため
、ガウシアン・フィルタ（Ｇａｕｓｓｉａｎ　Ｆ　１ｌ
ｔｅｒ　）を通すことにより画像をぼかし、そのぼかし
た画像にラプラシアン（２）をかけてその画像のゼロク
ロス（ビ０交差）を抽出してその画像の強度変化位Ｍ（
輪郭）とするものである。

画像の強ｒ！１関数１　（ｘ、ｙ）をガウス開数Ｇでぼ
かすという作業は、数学的にはＧ＊ｌと１き、このラプ
ラシアンは２　　（Ｇ＊Ｉ）と記すが、実際には、上記
のガウシアン・フィルタを通し、かつ、ラプラシアンを
かけた２Ｇ＊Ｉの画像において正の値をもつ画素と負の
値をもつ画素が隣接している画素のアドレスを抽出する
ことにより、ピロクロスを検出する。

本発明はこのピロクロッシング法に鑑み、画像の輪郭を
検出する。ただし、本発明では前記サブピクセル生成手
段１２により、オリジナルの画素から線形近似により階
調補間しているので、その階調補間後の画像には画素密
度が高くなるのと同時にぼけが生じている。そこで、本
発明ではガウシアン・フィルタを画像にかけることなく
、ラプラシアン〈２）をかけた、すなわち２次微分を施
した画素及びサブピクセルから、ゼロクロス検出手段１
４によりピロクロスの生じる画素を抽出するものであり
、これによりボンディングボールの輪郭を正確に検出す
ることができる。このぜロクＯス検出は２ｉａ化で生成
された２値画像に比べ、濃度勾配の影響を受けにくい。

このように本発明では画素数をサブピクセル分増加させ
ることでディジタル量子化誤差を軽減できると共に画像
にぼかし処理を行なったと同様の効果が得られ、ゼロク
ロス検出によりボンディングボールの輪郭をより精度良
く検出できる。

（実施例） 第２図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
７図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。第２図において、照明装置７及び’ｔａ像５Ａ
置Ｂは第１図に示した撮像手段１０を構成している。第
２図中、２１は画像入力回路で、前記画素生成手段１１
を構成しており、入力映像信号をディジタル処理する。

２２は画像メモリ、２３は画像処理メモリで、これらは
前記濃淡階調画像メモリ１３を構成している。

また、２４は画像処理プロセッサで、前記サブピクセル
生成手段１２及びぜロクロス検出手段１４を構成してお
り、後述する第３図に示すフローチャートに従った動作
を行なう。２５は画像表示回路で、デイスプレィ２６に
画像表示を行なわせる。上記の画像入力回路２１２画像
メモリ２２゜画像処理メモリ２３１画像処理プロセッサ
２４及び画像表示回路２５の相互間の画素データ転送は
、イメージバス２７を介して行なわれる。

また、２Ｂはプログラムメモリで、このボンディングボ
ール検査装置全体を制御するためのプログラムが格納さ
れている。２９はシステムプロセッサで、プログラムメ
モリ２８からのプログラムに従い、このボンディングボ
ール検査装置全体の回路を統括制御する。

３０はカメラコントローラで、Ｉａｌｌ装置８の動作制
御を行なう。３１は照明コントローラで、照明装置７の
ＩＣチップ２に対する照明光量を調整して映像信号のＳ
／Ｎを最適にする。３２はフレームフィーダコントロー
ラで、搬送５Ａ置であるフレームフィーダ６を搬送制御
する。３３はＩ１０コントローラで、キーボード及びジ
ョイスティック３４．プリンタ３５とシステムプロセッ
サ２９との間のインタフェースをとる。キーボード及び
ジョイスティック３４は検査条件の設定などに用いられ
、またプリンタ３５は検査結果の印刷出力などに用いら
れる。

３６はフロッピーディスクコントローラ（ＦＣＣ）及び
ハードディスクコントローラ（＋−Ｉ　Ｄ　Ｃ）で、フ
ロッピーディスク３７及びハードディスク３８に接続さ
れている。フロッピーディスク３７及びハードディスク
３８には、検査結果や検査基準などが格納される。更に
３９はシステムバスで、上記の各回路間のデータ転送用
バスである。

次に本実施例の動作について説明する。撮像装置８はＩ
Ｃチップ２にボンディングされたワイヤ４のＩＣチップ
２側の端に形成されたボンディングボール５を撮像し、
これにより得られる映像信号を画像入力回路２１に供給
する。画像入力回路２１は入力映像信号をディジタル処
理して画素群が時系列的に合成された画像データを生成
し、その画像データをイメージバス２７を介して画像メ
モリ２２に格納する。システムプロセッサ２９は画像メ
モリ２２から所定の位置、サイズの領ｆ＊Ｄの画素（画
像データ〉を切り出して画像処理メモリ２３に格納する
。

このようにして画像処理メモリ２３に格納された上記の
領ｗｔＤの全画素を用いて、画像処理プロセッサ２４は
第３図に示すフローチャートに従って前記サブピクセル
生成手段１２及びゼロクロス検出手段１４を実現する。

まず、第３図に示すように画像処理プロセッサ２４は前
記領域りの全画素を読み出す（切り出す）（ステップ４
１）。次に画像処理プロセッサ２４は読み出した各画素
間の１！！講補間（サブピクセル生成）を行なう（第３
図中、ステップ４２）。この画素間階調補間は第４図に
示す如く、画像処理メモリ２３から読み出された領域り
の各画素のうち、任意の相隣る４つの画素を黒丸Ｐ１〜
Ｐ４で示シ、マｔ：−ソレラｆ）画Ｍ階ｍｌａ’Ｅ：Ｐ
＋　＝　ｆ　’　　（ｉ　。

ｊ＞、Ｐ２　＝ｆ’　　（ｉ＋ｌ、ｊ）、Ｐ３　＝ｆ’
（ｉ、ｊ＋１）、Ｐ４　＝ｆ’　　（ｉ＋１．ｊ＋１）
とすると、白丸ＳＰで示す位置に次式 ％式％） で表わされるｆ　（ｘ、ｙ）の階調値をもつサブピクセ
ルを生成する方法である。ただし、上式中αはＰｌから
の水平方向の距離、βはＰｌからの垂直方向の距離を示
す。

この画素間階調補間によって、上記の４画素Ｐ１〜Ｐ４
間には第４図に白丸で示す各位置に上記と同様にしてサ
ブピクセルが生成される。これにより、上記の画素間階
調補間前のボンディングボール５の画像が第５図（Ａ＞
に示す如く斜めの画像部分のギザギザが大であったのに
対し、上記の画素間Ｍ講補間を行なうことにより、ボン
ディングボール５の画像は同図（Ｂ）に示す如く斜めの
画像部分のギザギザが大幅に小さくなり、ディジタル化
に伴う量子化誤差が大幅に軽減された画像が得られる。

このようにして生成されたサブピクセルは、画像処理メ
モリ２３の前記検査領域りにおける原画素の記憶領域と
は別の領域に記憶される。

次に、画像処理プロセッサ２４は画像処理メモリ２３か
ら上記検査領域り内の各画素及びサブピクセルを読み出
してそれらに対して２次微分処理を施しく第３図中、ス
テップ４３）、その後にその２次微分結果のゼロクロス
を検出する（同、ステップ４４）。すなわち、このステ
ップ４３及び４４の各処理は前記ゼロクロス検出手段１
４を実現する処理である。

ここで、上記ステップ４３で画１１１！ｌメモリ２３か
ら読み出される画像及びサブピクセルによる検査領ｖｔ
Ｄの画像が第６図（Ａ）に示す如く、パッド３．ワイヤ
４及びボンディングボール５の形状を表わす画像である
ものとすると、同図（Ａ）に実線ａで示す部分の画素位
置とその画素ＩＭ調値との関係は同図（Ｂ）に示す如く
になり、ボンディングボール５の輪郭で濃度勾配を示す
。

この画像の画素ｇ！１ｉｌｌ値をｆ　（ｘ、ｙ）と表わ
すものとすると、上記ステップ４３でこの画像に対して
２次微分を施すと、その２次微分結果Ｄ　（Ｘ。

ｙ）は Ｄ（ｘ、ｙ）＝２＊ｆ　（ｘ、ｙ） で表わされ、第６図（Ｃ）に示す如くになる。

前記ステップ４４のゼロクロス検出は、第６図（Ｃ）に
示す中心Ｏから右方向と左方向の各々について行ない、
最初のピロクロス位Ｉ　Ｃ＋及びＣ２を夫々検出する。

ここで、中心Ｏから右方向へのピロクロス検出はＤ　（
ｘ＋１．Ｖ）＞Ｏ，Ｄ（Ｘ−１，ｙ）＜Ｏの両条件を満
足する１０　（ｘ。

ｙ）をもつ画素を抽出することで行ない、中心０から左
方向へのゼロクロス検出はＤ　（Ｘ−１，１＞Ｏ，Ｄ　
（ｘ＋１．ｙ）＜Ｏの両条件を満足する値Ｄ　（ｘ、ｙ
）をもつ画素を抽出することで行なう。

また、上記のステップ４３の２次微分処理及びステップ
４４のぜロクロス検出処理は、第６図（Ａ）の実線ａに
ついての一方向だけでなく、同図（Ａ）に破線で示した
各方向の夫々について同様にして行なう。ただし、検出
方向はワイヤ４にかからないようにされている。ワイヤ
４はボンディングボール５ではないからである。

次に、画素処理プロセッサ２４はこのようにして得られ
た各検出方向の２つのピロクロス検出値の差分からボン
ディングボール５の径を１測する（第３図中、ステップ
４５）。この場合、ボンディングボール５の中心を例え
ば階調変換した画像の各画素の鉋をワイヤ４の画像と反
対の方向からサーチして最初に検出した最大値の位置か
ら求め、このボンディングボール５の中心を通る直線上
で上記のステップ４３〜４５の処理を行なうことにより
、ボンディングボール５の直径を正確に４測することが
できる。

また、ボンディングボール５の直径を複数の方向につい
て各々計測することにより、ボンディングボール５の形
状の歪みを検査することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、検査領域の画素数をサブ
ピクセル分増加させることができるため、量子化誤差を
従来に比べて低減することができ、またサブピクセルを
含む検査領域の全画素に対してラプラシアン（２）をか
けるだけで、ゼロクロス検出により、ボンディングボー
ルの輪郭を正確に検出できるため、２値化ｉｌｌで２値
化した濃淡画像を用いる場合に比しボンディングボール
の寸法計測精度を向上することができ、よって従来に比
しボンディングボールの検査精度を向上することができ
る等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は本発明の一実施例の動作説明用フローチャート
、 第４図は画素１ｍ１ｌｉｌｌ補間の説明図、第５図は画
素間ＷＡ調補間前後の画像例を示す図、第６図はゼロク
ロス検出によるボール径計測説明図、 第７図は従来装置の一例の構成図である。 図において、 ２はＩＣチップ、 ３はパッド、 ４はワイヤ、 ５はボンディングボール、 １０は１１１１手段、 １１は画像生成手段、 １２はサブピクセル生成手段、 １３は濃淡階調画像メモリ、 １ ４はピロクロス検出手段 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パッドにボンディングされたワイヤの先端のボンディン
   グボールを撮像する撮像手段（１０）と、該撮像手段（
   １０）の出力映像信号をディジタル処理して画素を生成
   する画素生成手段（１１）と、 該画素生成手段（１１）により生成された画素のうち所
   定サイズの検査領域における各画素の画素間を階調補間
   してサブピクセルを生成するサブピクセル生成手段（１
   ２）と、 該検査領域における該画素生成手段（１１）により生成
   された各画素と、該サブピクセル生成手段（１２）によ
   り生成された各サブピクセルを夫々記憶する濃淡階調画
   像メモリ（１３）と、該濃淡階調画像メモリ（１３）か
   ら読み出した画素及びサブピクセルに対して２次微分を
   行ない、その２次微分結果のゼロクロスを検出するゼロ
   クロス検出手段（１４）と、 を有し、該ゼロクロス検出手段（１４）による検出結果
   に基づいて前記ボンディングボールの径の寸法計測を行
   なうことを特徴とするボンディングボール検査装置。