JPH03178146A - ワイヤボンディング状態検査装置 - 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】 （ＩＮり 集積回路等のワイヤボンディング状態を自動検査する視
覚機能を備えたワイヤボンディング状態検査装置に間し
、 ワイヤ会やボール変形の影響を受けることなく、精度良
くボンディングボール中心を検出してワイヤボンディン
グ状態を検査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
ｍ像手段と、該撮像手段の出力映ａｌｌ信号をディジタ
ル５６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
域における画素を記憶するｍ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全画素から自動２値化
算出法により閾値を算出し、該閾値で前記検査領域にお
ける画像を２ｉｆｌｊ化する閾値算出手段と、該閾値算
出手段により得られた該２値画像を距離変換する距離変
換手段と、該距離変換されたｆｉ像の各画素の値を前記
ワイヤと反対の方向からサーチして最初に検出した最大
鎗の画素位置の中心を前記ボンディングボールの中心位
置として検出する中心検出手段と、該中心検出手段で検
出された中心位置と該距離変換された画像の各画素のう
ち所定鉛の画素位置とのか離を計算してボンディングボ
ール形状を検査する形状検査手段とより構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はワイヤボンディング状態検査装置に係り、特に
集８１回路等のワイヤボンディング状態を自動検査する
視覚機能を備えたワイヤボンディング状態検査装置に関
する。

近年、集積り路（ＩＣ）や大規模集Ｗ１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
ィングボールの中心位置を正確に検出することが必要と
される。

〔従来の技術〕

第１０図は従来のワイヤボンディング状態検査装置の一
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
にはパッド３が形成されている。４はワイヤで、−Ｓが
パッド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、照明装置７及びＩＩ像装茸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ｄ７で
照明され、ｍ＊装置８で撮像される。ｉＩＩｍ装置８か
ら取り出された映像信号は情報処３ｇ！装置９に供給さ
れ、ここでアブ０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！２淡状態にしてか
ら自動的に求めたｇＡ（ｌｌＩで２１１ｉ化されてｌｃ
像画像のワイヤボンディング状態が検査される。

ここで、従来のワイヤボンディング状態検査装金では、
上記情報処１！！９における処理として、パッド３を検
出した後、このパッド３におけるワイヤ４の部分を除く
個所を横切る線分の最大鎖からボンディングボール５の
径を算出し、この径からボンディングボール５の中心位
置を検出したり（例えば、特開昭５７−１７２７４６号
公報）、あるいはボンディングボール５の平面形状を真
円と仮定し、Ｘ方向とｙ方向の各々についてボンディン
グボール像からパッド像へ変わる接点を検出し、その接
点を通りｘ、ｙ方向に垂線を引いてそれらの交点をボー
ル中心位置として検出する方法（例えば、特Ｒ［５３−
１２４０６６号公報）が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前者の従来ＩＩはワイヤ４の部分を除く個所
を求めているが、ボンディングボール５はワイヤ４の端
点であるので、ボンディングボール画像にはワイヤ画像
がｆｉＰ！ｉｙ、、ワイヤ４だけを除くことが実際には
困難であり、ボンディング状態検査精度に制約を与えて
いる。

また、後者の従来装置では、ボンディングボール５の平
面形状を真円と仮定しているが、実際のボンディングボ
ール５の平面形状は真円でないことが殆どであるため、
ボール中心ｔａを正確に検出できず、またボンディング
ボール５に変形がある場合は、ボール中心付置から極端
にずれた位置をボール中心位置として検出してしまう。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、ワイヤ像や
ボール変形の影響を受けることなく、精度良くボンディ
ングボール中心を検出してワイヤボンディング状態を検
査し得るワイヤボンディング状態検査’ＩＡＥ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ｖａ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ｆｌＩＩ！する。１１は画
素生成手段、１２は濃淡階調画像メモリで、これらは爬
像手段１０からの映像信号から画素を生成し、ｌ前窓サ
イズの検査領域における画素を記憶する。

１３は閾値緯出手段で、濃淡階調画像メモリ１２から読
み出した全画素から自動２値化算出法により閾値を算出
し、その閾値で前記検査領域における画像を２ｆ＋！化
して濃淡画像を得る。

１４は距離変換手段で、上記濃淡画像を距離変換する。

１５は中心検出手段で、距離変換されｈ画像の各画素の
鎗を前記ワイヤと反対の方向からサーチして最初に検出
した最大値の画素位置の中心を前記ボンディングボール
の中心位置として検出する。更に、１６は形状検査手段
で、上記検出した中心付置と距離変換された１１淡画像
の各画素のうち所定伯の画素位置との距離を計算してボ
ンディングボール形状を検査する。

〔作用〕

本発明ではｍＩｔｉｘ出手段１３により得られた濃淡画
像を匝離変換手段１４により罪離変換し、距離画像の各
画素の値を最外周（輪郭部）で「１］とし、中心の画素
はど値を大とする。しかる後に、この距離変換された濃
淡画像の画素の値のうち、中心検出手段１５によりワイ
ヤの反対方向から最大値を検出し、そのうち最初に検出
された最大値の画素位置の中心をボンディングボールの
中心位置とすることで、ワイヤ像やボール変形に影響さ
れずにボンディングボール中心１ｆｔＦを検出すること
ができる。

また、最大値そのものがボンディングボールの最大半径
となるため、本発明では上記検出した中心位置を基準に
して、形状検査手段１６により距離変換画像の最小半径
を検出することにより、ワイヤ像やボール変形に影響さ
れずにボール形状を検査することができる。

〔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
１０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及び撮１１ｆｆ
８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。２
２Ｌｔ画像メモリ、２３＆ｉ画像処理メモリで、これら
は前記′ａ淡階；ａｌｊ＊メモリ１２を構成している。

また、２４は画像処理プロセッサで、前記積値わ出手段
１３．距離変換手段１４．中心検出手段１５及び形状検
査手段１６を構成しており、後述する第３図に示すフロ
ーチャートに従ってｍ値を算出する。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２１９画倣メモリ２２２画像処理メモリ
２３゜画像処理プロセッサ２４及び画像表７ｊ、＠路２
５の４ｇ互固の画素データ転送は、イメージバス２７を
／？６て行なわれる。

また、２８はプログラムメモリで、このワイヤボンディ
ング状態検査装置全体をｔｓｍするための１０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、このワイヤボ
ンディング状態検査装置全体の回路を統括ｖ４ｔｌする
。

３０はカメラコントローラで、Ｉｌｌ！Ｉ！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Ｗ
１７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￥Ａ置であるフレームフィーダ６を搬
送ｌ１ｌＩＩＩ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との向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虹ノロツビーデイスクコントローラ（ＦＣＣ）及び
ハードディスクコント０−ラ（ＨＤＣ）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６鴎像装′ｒ１８
はｔＣチップ２にボンディングされたワイψ４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ｍ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は人力峡ｆｆｉ信ｇをディ
ジタル処理して画素群が時系列的に台底された画像デー
タを生成し、そのｔａ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ｇｌ像メモリ２２から所定の［、サイズの領ｗ１．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
領域りの全画素を用いて、画像処理プロセッサ２４は第
３図に示す）Ｏ−チャートに従って、前記ＩＩＩｔｉ算
出手段１３から形状検査手段１６に至る各処理を行なう
。

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１ｔＬｏの全画素を読み出すく切り出す）（ステッ
プ４１）。次に、画像処理プロセッサ２４は読み出した
各自１に間の階調補ｍ（サブビクセル生成〉を行なう（
第３図中、ステップ４２）。

この画素！１階調補Ｉ＆ｉ第４図に丞す如く、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
意の相鱗る４つの６素を黒丸Ｐ＋〜Ｐ４で示し、またそ
れらの画素Ｎ清値をＰ＋＝ｆ’（ｉ、ｊ）、Ｐｚ　＝ｆ
’　　（ｉ＋１．ｊ）、Ｐａｌ　＝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％（１ ） で表わされるｆ　（ｘ、ｙ）の階調値をもつサブビクセ
ルを生成する方法である。ただし、上式中αはＰ＋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。

この画素圓階Ａ補１畠によって、上記の４画素Ｐ＋”Ｐ
４間には第４図に白丸で示す各位置に上記と同様にして
サブビクセルが生成される。これにより、上記の画１ｋ
ａＷ調補面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１１像部分のギザギザが大であっ
たのに対し、上記の画ｌＡ閤階講補濡を行なうことによ
り、ボンディングボール５の画Ｉ＆は同図（８）に示す
如く斜めのｌｌｉｌｌ分のギザギザが大幅に小さくなり
、ディジタル化に伴うａＦ化誤差が大幅に軽減された画
像が得られる。

次に、画ｆ１１！ｌ！Ｌ理プロセッサ２４は検査領域り
の全癒１（サブビクセルを含む）からその２値化濁値下
を自動２ｍ化処理で算出する（第３図中、ステップ４３
〉、ここでいう自動２Ｗｉ化とは、例えば適応２値化（
Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｂ　１ｎａｒｉＺａｔｉｏｎ　）の
ような自動２値化ｌＩｒ１算出法のことである。この適
応２値化により、検査領域り内の全画素数をＮ。

画素階ｌｌ鎖をｆ　（ｘ、ｙ）・γを所定の比とすると
、２値化閾ｆｉｌＴは次式 ％式％） なる式に基づいて算出される。

上記の２値化閾値Ｔの算出後、Ｔより大なる階調値をも
つ画素を“Ｏ”、Ｔ以下の階調値をもつ画素を“１”と
したときの検査領ＶｔＤにおける画像は第６図に模式的
に示す如き２ＷＩ化画像である。

ただし、第６図中では値“Ｏ”の各画素の図示は省略し
である。この２ｉＵ化画像は、第６図に示すようにＩＣ
チップ２やバッド３に比べて映像信号強度の小さなワイ
ヤ４及びボンディングボール５の検査領［０における形
状を示している。この２値化画像のデータは画像処理メ
モリ２３内に、前記画素格納領域とは別の領域に格納さ
れる。

次に、画像処理プロセッサ２４は上記の２鉛化画像の距
離変換を行なう（第３図中、ステップ４４）。この距離
変換は、２ｆＢ化画像の輪郭を形成する最も外側の画素
の値を“１″とし、そこから２鉛化画像の中心へ向って
画素が１つ進む毎にその４索の値を１つ増加させる処理
である。換言すると、この距離変換は２偵化画像を４１
Ｉｉ或する各ｌＩｍ素が輪郭から何番目の画素であるか
を示す値をその画素に付与する処理である。従って、こ
の距Ｊ１１変換により、上記の２　（ａ化画像を構成す
る各画素の艙は第７図に示す如くに設定される。

次に、画像処理プロセッサ２４は距離変換後の検査領域
り内の上記画像に対して、ワイヤ４に対向するｆりｄか
らワイヤ４に向かう方向へ画素の値をリーチし、ボンデ
ィングボール５の中心位置を検出する（第３図中、ステ
ップ４５）。すなわち、第８Ｆｊ！Ｉに示す如く、ワイ
ヤ４のある位置と反対方向から上記の距離変換後の画像
を構成する各画素の釦を検出し、最初に検出した最大１
ｆＩ（ここでは“６”）のあった画素（第８図に斜線で
示す）の中心をボンディングボール５の中心位置Ｃとす
る。

ここでは、第８図に斜線で示す検出最大め“６”の画素
は同一行に２つあるので、その２画素の境界をボンディ
ングボール５の中心位ＮＣとし、その検出量大値ＲＨＡ
Ｘは６．５とされる。なお、ボンディングボール５のワ
イヤ４に対向する位置からワイヤ４への検出方向は、Ｉ
ｌ＆装置８に対するＩＣＣフッ２．バッド３．ワイヤ４
及びポンディングボール５０位置及び方向が予めわかっ
ていることから識別できる。

次に、画像処理プロセッサ２４は距離変換後の画像にお
いて、上記中心位ｄＣから値が“１”である輪郭を構成
している各画素までの距離を算出することにより、ボン
ディングボール５の形状を検査する（第３図中、ステッ
プ４６〉。すなわち、このステップ４６では第９図に矢
印で示した中心位置Ｃと輪郭画素との閤の距離を算出し
、そのうちの最小１ａＲを求める。この最小値ＲＨ１Ｎ
は４１Ｎ ボンディングボール５の最小半径を表わしている。

しかる後に、画像処理プロセッサ２４はボンディングボ
ール５の良否判定を行なう。この良否判定Ｕ、ス？ツ１
４５で検出したボンディングボール５の中心位１ｉｆｆ
Ｃとパッド３の中心位置とのずれからボンディングボー
ル５０位置ずれを検査し、その位置ｆれが許容範囲内に
あるかどうかの判定と、ステップ４６で検出した最小値
（Ｒ小ボール半径）Ｒ，、Ｎと、ステップ４５で検出し
た最大値（最大ボール半径）ＲＨＡＸと基準ボール径Ｒ
３１０（例えば３５μｍ〜６５μｌ）の比から求めたボ
ール変形が許容範囲内にあるかどうかの判定からなる。

１者のボール変形に閏する７１定は、例えば最小ボール
゛ｒ径ＲＨＩＭが基準ボール径Ｒ８１Ｄの７０％以上で
、最大ボール半径ＲＨＡＸが基準ボールｔ￥Ｒ３ＴＤの
１３０％以下の許容範囲内にあるか否かのマ４定である
。

従って、本実施例によれば、ワイヤ４やボール変形の影
響を受けることなく、精度良くボンディングボール５の
中心位ＩＣを検出することができる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば第３図のステップ４２のサブビクセル生成処理
は、より高精度な検査結果を１！！るうえで望ましい処
理であるが、原理的には省略しても差し支えない。

〔発明の効果〕

上述の姐く、本発明によれば、ワイヤ像やボール変形に
影響されずにボール形状を検査することができるため、
従来に比べより′ａ精度なボンディングボールの状態検
査を行なう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゛ノローチャー
ト、 第４図は画素ｓＮａ補諷０説明図、 第５図は画素問南講補間前後の画像例を示す図、第６図
虹ボンディングボール２値化像を示す図、第７図はボン
ディングボール距離変換１１！ｉ像を示す図、 第８図はボンディングボール中心位置の検出説明図、 第９図はボンディングボール形状検査説明図、第１０図
ｑ従来Ｖ装置の一例の構成図である。 図において、 ２　Ｌｔ　Ｉ　Ｃチップ、 ３はパッド、 ４ｕワイヤ、 ５はボンディングボール、 １（ＨＪ［ｍ手段、 １１はｉ！ｉｉ素生戒手生成 １２Ｌ１濃淡晰調南像メモリ、 １３は閾値粋出手段、 １４は距離変換手段、 １５は中心検出手段、 １６ＬＬ形状検査手段、 ２４は画像処理プロセッサ 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画素を記憶する濃淡階調画
   像メモリ（１２）と、 該濃淡階調画像メモリ（１２）から読み出した全画素か
   ら自動２値化算出法により閾値を算出し、該閾値で前記
   検査領域における画像を２値化する閾値算出手段（１３
   ）と、 該閾値算出手段（１３）により得られた２値画像を距離
   変換する距離変換手段（１４）と、該距離変換された画
   像の各画素の値を前記ワイヤと反対の方向からサーチし
   て最初に検出した最大値の画素位置の中心を前記ボンデ
   ィングボールの中心位置として検出する中心検出手段（
   １５）と、 該中心検出手段（１５）で検出された中心位置と該距離
   変換された画素の各画素のうち所定値の画素位置との距
   離を計算してボンディングボール形状を検査する形状検
   査手段（１６）と、 を具備したことを特徴とするワイヤボンディング状態検
   査装置。