JPH05160230A - ボンデイングワイヤ検査装置及び方法 - Google Patents

ボンデイングワイヤ検査装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】ボールと画像取込み用の光学的手段の間にワイ
ヤ等の異物があってもボール形状を損ねることなく画像
を取り込めることができ、また半導体チップ表面のパタ
ーン形状、明るさに影響されずにボール形状が検査でき
るようにする。 【構成】半導体チップ１のパッドとリードフレーム３の
リード４とにボンデイングされたワイヤ５を検査するボ
ンデイングワイヤ検査装置において、多数のＬＥＤがリ
ング状に配設され、検査対象物である試料６に傾斜角度
を持って照射するリング状照明手段６０と、このリング
状照明手段６０の照明による反射光を受光してボール形
状の像を結像させる高倍率用結像レンズ群４２と、この
高倍率用結像レンズ群４２で結像された像を撮像する高
倍用カメラ４４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップのパッド
とリードフレームのリード間にワイヤがボンデイングさ
れた試料、特にボール形状のワイヤボンデイング検査装
置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２乃至図１５に示すように、半導体
チップ１のパッド２とリードフレーム３のリード４間に
ワイヤ５がボンデイングされた試料６の従来の検査装置
は、図１６に示すような構造となっている。なお、図１
２乃至図１５において、７は半導体チップ１をリードフ
レーム３に接着したペーストのはみ出し部を示す。図１
６に示すように、検査台１０に載置された試料６の上方
には垂直照明手段１１が配設され、垂直照明手段１１は
光学系１２の下部に取り付けられている。また光学系１
２の上部には、照明された試料６の像が光学系１２で結
像された映像信号を出力するＣＣＤ（光電変換素子）と
駆動部とからなるＣＣＤカメラ１３が取り付けられ、Ｃ
ＣＤカメラ１３の映像信号は画像処理演算装置１４で処
理されてワイヤ形状の認識及びワイヤ５のボンデイング
位置を計測するようになっている。前記垂直照明手段１
１及びＣＣＤカメラ１３が取り付けられた光学系１２は
ＸＹテーブル１５に取り付けられている。また垂直照明
手段１１内には、ＣＣＤカメラ１３の下方にハーフミラ
ー１６が配設され、ハーフミラー１６の側方にはコンデ
ンサレンズ１７及び電球１８が配設されている。なお、
この種のボンデイングワイヤ検査装置として、例えば特
開平２ー１２９９４２号公報、特開平３ー７６１３７号
公報等が挙げられる。
【０００３】そこで、垂直照明手段１１をオンとする
と、垂直照明手段１１の照明は、電球１８の照射光がコ
ンデンサレンズ１７及びハーフミラー１６を通して試料
６に垂直に照射される。従って、ＸＹテーブル１４を駆
動してＣＣＤカメラ１３を検査対象部分の上方に位置さ
せ、ＣＣＤカメラ１３で捕らえた微小検査対象部分の映
像信号を画像処理演算装置１４を用いてノイズ除去、検
査部分のエッジ強調、映像の拡大又は縮小等をして、微
小検査対象部分の映像を見え易くするための改善（復
元）作業を行った後、検査測定を行う。このように、微
小検査対象部分を光学的に結像させて検査する場合、光
学系１２の倍率を高くし（２／３インチＣＣＤカメラを
使用時は２〜３倍）ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、図１
７のように垂直照明手段１１を用い位置にしてボール５
ａを暗く映し出して検査を行うので、図１８に示すよう
にワイヤ５Ａの存在する部分及びパッド２のエッジが図
１９（ａ）に示すように暗く映し出され、正しいボール
径を検出できない。また図１９（ｂ）に示すようにワイ
ヤ影９５が映し出されたり、更に図１９（ｃ）に示すよ
うにパッド２からはずれたボール５ａ部分の欠け９６が
映し出されない。
【０００５】本発明の目的は、ボールと画像取込み用の
光学的手段の間にワイヤ等の異物があってもボール形状
を損ねることなく画像を取り込めることができ、また半
導体チップ表面のパターン形状、明るさに影響されずに
ボール形状が検査できるボンデイングワイヤ検査装置及
びその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、半導体チップのパッドとリードフレ
ームのリードとにボンデイングされたワイヤを検査する
ボンデイングワイヤ検査装置において、多数のＬＥＤが
リング状に配設され、検査対象物に傾斜角度を持って照
射するリング状照明手段と、このリング状照明手段の照
明による反射光を受光してボール形状の像を結像させる
光学的手段と、この光学的手段で結像された像を撮像す
るカメラとを備えたことを特徴とする。
【０００７】また上記目的を達成するための本発明の構
成は、半導体チップのパッドとリードフレームのリード
とにボンデイングされたワイヤを検査するボンデイング
ワイヤ検査方法において、検査対象物のボールに対し、
暗視野照明を与えてボールを明るく映し出して検査する
ことを特徴とする。
【０００８】
【作用】リング状照明手段で低い傾斜角度でボールを照
明すると、半導体チップ上はほぼ鏡面状態のため直接反
射光しかなく、半導体チップ表面の反射光は光学的手段
に入光しなく暗く映し出される。しかし、ボール部分で
直接反射光は多く対物レンズ群に入光するので、ボール
部分は明るく映し出される。即ち、ボールに対し暗視野
照明を与えることにより、半導体チップ表面より突出し
ているボール以外の全てを暗くすることができるので、
ボールだけが明るく映し出される。
【０００９】また前記光学的手段の開口径を変化させる
ことができる絞り手段を設けると、絞り手段の開口径を
大きくして浅焦点深度とし、光学的手段を上下動させて
焦点距離を半導体チップ表面に合わせることで、ワイヤ
からの反射光が少ないためにワイヤは結像しなく、ボー
ルのみが明るく映し出される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６によ
り説明する。なお、図１２乃至図１５と同じ部材は、同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１に示す
ように、Ｘ駆動用モータ２０及びＹ駆動用モータ２１に
よってＸＹ方向に駆動されるＸＹテーブル２２上には、
オプトヘッド２３が固定されている。オプトヘッド２３
は、検査台１０の表面に対向して配設された対物レンズ
群２４を有する。対物レンズ群２４は、図１及び図２に
示すように、リニアスライダ２５に固定されており、リ
ニアスライダ２５はオプトヘッド２３に固定されたリニ
アゲージ２６に上下動可能に設けられている。また対物
レンズ群２４はローラ支持板２７に固定されており、ロ
ーラ支持板２７にはローラ２８が回転自在に支承されて
いる。またオプトヘッド２３にはＺ駆動用モータ２９が
固定されており、Ｚ駆動用モータ２９の出力軸にはカム
３０が固定されている。そして、前記ローラ２８がカム
３０に圧接するように、ローラ支持板２７はスプリング
３１で下方に付勢されている。
【００１１】前記対物レンズ群２４の上方には光を分岐
するためのハーフプリズム３５が配設され、ハーフプリ
ズム３５の上方には照明用レンズ群３６が配設されてい
る。また照明用レンズ群３６の上方には拡散板３７が配
設され、更に拡散板３７の上方には垂直用照明３８が配
設されている。また前記ハーフプリズム３５の右方には
ハーフプリズム３９が配設され、ハーフプリズム３９の
上方には低倍率用結像レンズ群４０が配設されている。
そして、低倍率用結像レンズ群４０の上方には低倍用カ
メラ４１が配設されている。また前記ハーフプリズム３
９の右方には高倍率用結像レンズ群４２が配設され、高
倍率用結像レンズ群４２の右方にはミラー４３が配設さ
れている。そして、ミラー４３の上方には高倍用カメラ
４４が配設されている。
【００１２】前記垂直用照明３８の下方、ハーフプリズ
ム３５とハーフプリズム３９間及びハーフプリズム３９
と高倍率用結像レンズ群４２間には、それぞれ電動絞り
５０、５１、５２が配設されており、これらの電動絞り
５０、５１、５２はそれぞれ照明絞り駆動部５３、低倍
絞り駆動部５４、高倍絞り駆動部５５で駆動され、電動
絞り５０、５１、５２の開口径が変化させられる。ここ
で、電動絞り５０、５１、５２は、例えばカメラの絞り
のようなもので、電動絞り５０は検査対象に対する垂直
照明の照射角度を制御するものである。電動絞り５１は
対物レンズ群２４の開口径を調整、即ち、焦点深度を調
整するものである。また電動絞り５２は低倍率及び高倍
率によって結像された明るさを等しくするものである。
【００１３】前記対物レンズ群２４の下方には、オプト
ヘッド２３に取り付けられたリング状照明手段６０が配
設されている。リング状照明手段６０は、図３及び図４
に示すように、照明保持板６１の開口部６１ａの周囲に
多数個のＬＥＤ６２がリング状に配設して取り付けられ
た高照射角度リング状照明器６３と、この高照射角度リ
ング状照明器６３より大径部分（外側）に多数個のＬＥ
Ｄ６４がリング状に配設して取り付けられた低照射角度
リング状照明器６５とを有する。高照射角度リング状照
明器６３及び低照射角度リング状照明器６５の各ＬＥＤ
６２、６４は、それぞれＣＣＤカメラ２２の光軸中心の
方向に向かっており、高照射角度リング状照明器６３の
水平面に対する傾斜角は約３０〜５５度、低照射角度リ
ング状照明器６５の水平面に対する傾斜角は約５〜１５
度となっている。前記照明保持板６１上には支柱６６を
介して取付け板６７が載置され、照明保持板６１は支柱
６６に挿入されたねじ６８によって取付け板６７に固定
されている。また支柱６６にはスペーサ６９が挿入さ
れ、スペーサ６９と取付け板６７間には遮光板７０及び
カバー７１が配設されている。なお、図３において、Ｌ
ＥＤ６２、６４は左側及び右側のみ図示した。また図４
において、ＬＥＤ６２、６４を点線で示し、一部省略し
て図示した。
【００１４】前記高照射角度リング状照明器６３及び低
照射角度リング状照明器６５の各ＬＥＤ６２、６４は、
図５に示す照明切り換え回路によって点灯させられる。
各ＬＥＤ６２、６４は、一端が抵抗８０を介してプログ
ラマル定電圧回路８１、８２に接続され、他端がトラン
ジスタ８３のコレクタに接続されている。トランジスタ
８３のエミッタはアースされ、トランジスタ８３のベー
スはラッチ用レジスタ群８４を介してシフトレジスタ群
８５に接続されている。前記ラッチ用レジスタ群８４に
はロード信号８６が入力され、前記シフトレジスタ群８
５にはハイ・ロウ（Ｈ・Ｌ）の入力信号８７が入力さ
れ、シフトレジスタ群８５の各シフトレジスタにはクロ
ック信号８８が入力される。
【００１５】図６に示すように、前記低倍用カメラ４１
及び高倍用カメラ４４は、結像された像を電気信号に変
換して画像処理部９０に送り、画像処理部９０で処理さ
れた画像はモニタ９１に表示されると共に、メモリ９２
を有したメインコントローラ９３に送られる。またメイ
ンコントローラ９３の信号によって画像処理部９０が作
動する。前記Ｘ駆動用モータ２０、Ｙ駆動用モータ２１
及びＺ駆動用モータ２９はメインコントローラ９３によ
って制御されると共に、Ｘ駆動用モータ２０、Ｙ駆動用
モータ２１及びＺ駆動用モータ２９の位置信号はメイン
コントローラ９３に送られる。また前記照明絞り駆動部
５３、低倍絞り駆動部５４、高倍絞り駆動部５５、垂直
用照明３８、高照射角度リング状照明器６３及び低照射
角度リング状照明器６５はメインコントローラ９３によ
って制御される。
【００１６】次に図７乃至図１５を参照しながら動作に
ついて説明する。検査実行に入る前に次の内容のオプト
ヘッド情報を予めメモリ９２に入力し記憶させる。先
ず、検査対象と同種のサンプルを用意し、パッド２、リ
ード４の位置を算出するためのアライメント点及びアラ
イメント画像をメモリ９２に記憶させる。この時、各電
動絞り５０、５１、５２の開口径、Ｚ駆動用モータ２９
の位置もメモリ９２に記憶させ、検査実行時に利用す
る。前記アライメント点は、図１２に示すように、一般
に例えば半導体チップ１側の２ａ、２ｂの２点、リード
４側の４ａ、４ｂの２点、計４点用いる。
【００１７】先ず、検査対象物である試料６の半導体チ
ップ１側のアライメント点２ａ、２ｂ及びリード４側の
アライメント点４ａ、４ｂの検査について述べる。アラ
イメント点２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂの検査時には、アラ
イメント点２ａ、２ｂ及び４ａ、４ｂの位置補正を高精
度で安定化させるため、リング状照明手段６０の照明を
オフにし、垂直用照明３８のみをオンとし、明視野にす
る。また高倍用カメラ４４を用い、電動絞り５１の開口
径は小さくし、電動絞り５０の開口径は小さめにし、焦
点深度を大きくする。
【００１８】そこで、検査台１０に検査対象物である試
料６が位置決めされると、予めメモリ９２に記憶されて
いる半導体チップ１側のアライメント点２ａの座標によ
ってＸＹテーブル２２が移動して対物レンズ群２４の中
心がアライメント点２ａ付近の上方に位置して試料６の
アライメント点２ａを探し出す。またその時対物レンズ
群２４により取り込まれるアライメント点２ａの像の焦
点が合うようにＺ駆動用モータ２９を記憶位置まで駆動
して対物レンズ群２４を上下動させる。即ち、Ｚ駆動用
モータ２９を駆動させると、カム３０によってローラ２
８、ローラ支持板２７を介して対物レンズ群２４が上下
動させられる。また垂直用照明３８の光は、拡散板３
７、電動絞り５０、照明用レンズ群３６、ハーフプリズ
ム３５及び対物レンズ群２４を通ってアライメント点２
ａ付近に照射される。アライメント点２ａ付近の像は対
物レンズ群２４、ハーフプリズム３５、電動絞り５１、
ハーフプリズム３９、高倍率用結像レンズ群４２及びミ
ラー４３を通って高倍用カメラ４４で撮影した像は画像
処理部９０で処理され、モニタ９１に映し出されると共
に、メインコントローラ９３によってメモリ９２に記憶
される。他のアライメント点２ｂ、４ａ、４ｂも同様に
検出される。そこで、これらの検出されたアライメント
点２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂの位置座標によりメモリ９２
に記憶されている各パッド２及び各リード４の位置座標
はメインコントローラ９３によって修正される。
【００１９】なお、アライメント点２ａ、２ｂ及び４
ａ、４ｂの検査時の電動絞り５０、５１、５２の条件、
垂直照明３８の強弱、Ｚ駆動用モータ２９の回転位置
（対物レンズ群２４の位置）等は、設定時のものを使用
する。
【００２０】通常、半導体チップ１の高さ方向のバラッ
キは、半導体チップ１とリードフレーム３間にペースト
７が存在するために、約２０〜３０μｍ位あり、半導体
チップ１の表面は水平方向に対し僅かな傾きを持ってい
る。この高さ方向のずれを検出するため、予め入力して
いる半導体チップ１上の３点、例えば２ａ、２ｃ、２ｂ
へＸＹテーブル２２を駆動させて対物レンズ群２４を移
動させ、またＺ駆動用モータ２９を駆動させて対物レン
ズ群２４を上下動させて自動的に焦点合わせを行う。そ
して、その時の高さの値（Ｚ駆動用モータ２９の回転位
置）をメインコントローラ９３に記憶させる。
【００２１】前記自動焦点合わせ法については、種々の
方法があるが、本実施例においてはパターンマッチング
法とヒストグラム法とを組み合わせて行った。これは、
電動絞り５１の開口径を大きくして焦点深度を浅くし、
予め記憶されているＺ駆動用モータ２９の回転位置より
対物レンズ群２４を±５０μｍ移動させながらパターン
マッチングのマッチング値とその時の画像のヒストグラ
ムを用いてその最大値を合焦点とした。
【００２２】このようにして検出した半導体チップ１表
面の３点の高さのバラッキと半導体チップ１のサイズよ
り、ボール５ａが存在する位置での合焦点（Ｚ駆動用モ
ータ２９の回転位置）が判るので、以下に述べるボール
５ａの検査時には、ボール５ａの存在する位置へＸＹテ
ーブル２２及びＺ駆動用モータ２９を駆動して対物レン
ズ群２４を位置させてボール５ａの検査を行う。
【００２３】次に試料６のボール５ａ、クレセント５
ｂ、ワイヤ５高さが検査される。今、１例としてワイヤ
５Ａに対するボール５ａ、クレセント５ｂ及びワイヤ５
Ａの検査について説明する。
【００２４】ボール５ａの検査の時は、ＸＹテーブル２
２を駆動して対物レンズ群２４の中心を位置修正したボ
ール５ａの位置に一致させる。そして、垂直照明３８及
びリング状照明手段６０の高照射角度リング状照明器６
３をオフとし、低照射角度リング状照明器６５のみをオ
ンとする。即ち、暗視野にしてボール５ａを明るく映し
出し検査する。また電動絞り５１の開口径を大きくし、
浅焦点深度を用いる。
【００２５】図７に示すように、低照射角度リング状照
明器６５で約５〜１５度の角度よりボール５ａを照明す
ると、半導体チップ１上はほぼ鏡面状態のため直接反射
光しかなく、半導体チップ１表面の反射光は対物レンズ
群２４に入光しなく暗く映し出される。しかし、ボール
５ａ部分で直接反射光は多く対物レンズ群２４に入光す
るので、ボール５ａ部分は明るく映し出される。また電
動絞り５１の開口径を大きくして浅焦点深度とし、Ｚ駆
動用モータ２９を駆動して焦点距離を半導体チップ１表
面に合わせることで、ワイヤ５Ａからの反射光が少ない
ために図８に示すようにワイヤ５Ａは結像しなく、ボー
ル５ａのみが明るく映し出される。即ち、ボール５ａに
対し暗視野照明を与えることにより、半導体チップ１表
面より突出しているボール５ａ以外のパッド２、パター
ン等の全てを暗くすることができるので、ボール５ａだ
けが明るく映し出される。また電動絞り５１の開口径を
大きくして浅焦点深度で結像させることにより、ボール
５ａ上にあるワイヤ５Ａの影を消すことができる。また
低照射角度リング状照明器６５のＬＥＤによる単色光で
照明するため、焦点深度を１０〜２０μｍ程度まで浅く
することができる。このボール５ａ形状を画像処理によ
って検査する。これにより、ボール径が正しく検査でき
る。またボール５ａの剥がれ、浮き等の検出は従来不可
能とされていたが、このような不良状態はボール５ａの
エッジがぼけて映し出されるため、簡単に見つけ出すこ
とができる。
【００２６】低照射角度リング状照明器６５の照明によ
り、ボール部５ａの形状が対物レンズ群２４、ハーフプ
リズム３５、電動絞り５１、ハーフプリズム３９、電動
絞り５２、高倍率用結像レンズ群４２及びミラー４３を
通って高倍用カメラ４４に鮮明に明るく映し出される。
ボール５ａ形状の検査には、一般に用いられている画像
処理技法で明るい塊を探し出し、その面積、重心位置の
割り出し及び半径の測定を行う。
【００２７】次にクレセント５ｂの検査について説明す
る。この場合は、ＸＹテーブル２２を駆動して対物レン
ズ群２４の中心を位置修正したクレセント５ｂの位置に
一致させる。そして、クレセント５ｂの検査はボール５
ａの検査と同様に明視野、即ち垂直用照明３８をオンに
して行うが、半導体チップ１側に比べてリード４表面で
は凹凸が大きく、クレセント５ｂ以外も暗く映ってしま
うため、電動絞り５０を大きくして図１２に示すように
垂直用照明３８の照射角度も入れる。また必要に応じて
リング状照明手段６０の高照射角度リング状照明器６３
をオンとし、低照射角度リング状照明器６５はオフとす
る。垂直照明手段３０の電球３４による垂直照明で照明
した場合、クレセント５ｂはリード４より乱反射が少な
いので、クレセント５ｂは暗く映し出される。しかし、
リード４には凹凸があるので、垂直用照明３８ではリー
ド４の明るさにむらが発生する。そこで、リング状照明
手段６０の高照射角度リング状照明器６３で約３０〜５
５度の方向よりクレセント５ｂを照明すると、前記した
垂直照明によるリード４の明るさのむらがなくなる。
【００２８】しかしながら、矢印Ａ方向（検査するクレ
セントがボンデイングされたリード４側）からの高照射
角度リング状照明器６３による照明は、クレセント５ｂ
の一部を明るくしてしまい、正しいクレセント５ｂ形状
が映し出されない。そこで、矢印Ａ方向からのＬＥＤ６
２のみをオフ、即ち図４に示すＬＥＤ群６２Ａをオフと
する。これは、図５に示す照明切り換え回路において、
シフトレジスタ群８５の各シフトレジスタをクロック信
号８８で順次切り換え、その度にハイ（オン）又はロウ
（オフ）の入力信号８７を入れ、シフトレジスタ群８５
に入力されたハイ入力信号８７のシフトレジスタ群８５
をラッチ用レジスタ群８４に入れてロード信号８６を入
力することにより、矢印Ａ方向のＬＥＤ群６２Ａをオフ
とすることができる。この操作は、検査測定する検査対
象によってどのＬＥＤ６２をオフとするかは、予め図示
しない制御回路にプログラムしておく。これにより、ク
レセント５ｂが前記ボール５ａ検査時と同様に、対物レ
ンズ群２４、ハーフプリズム３５、電動絞り５１、ハー
フプリズム３９、電動絞り５２、高倍率用結像レンズ群
４２、ミラー４３を通って高倍用カメラ４４に鮮明に映
し出される。
【００２９】最後にワイヤ５Ａの存在、直線性また高さ
検査について説明する。前記のようにボール５ａ及びク
レセント５ｂが確認された後にワイヤ５Ａの存在、直線
性の検査が行われる。この検査は、ボール５ａとクレセ
ント５ｂ間に存在する明るい線を画像処理部９０で処理
して行う。また垂直用照明３８及びリング状照明手段６
０の高照射角度リング状照明器６３をオフとし、低照射
角度リング状照明器６５のみをオンとし電動絞り５１を
小さめにして行う。垂直用照明３８をオンとすると、ワ
イヤ５Ａよりもその周辺（半導体チップ１、リード４、
ペースト７）の反射光が低倍用カメラ４１に入り、周辺
が明るくなり、ワイヤ５Ａが明るく見えなくなる。これ
は、ワイヤ５表面がＡｕ鏡面状態のためである。ワイヤ
５周辺には明るい所、暗い所などさまざまなので、ワイ
ヤ５を検査する場合は、この周辺を全て暗くし、ワイヤ
５のみを明るくすることが検査精度を高めるためにも必
要である。また高照射角度リング状照明器６３のＬＥＤ
６２の入射角は約４５度と大きいので、やはりワイヤ５
Ａ以外の反射光が多くなる。ワイヤ５Ａのみを明るく映
し出すためには、実験の結果、約５〜１５度の入射角の
照明が最適であった。このように入射角が小さいと、ワ
イヤ５Ａ以外での直接反射光は非常に少なくなる。
【００３０】しかしながら、低角度の低照射角度リング
状照明器６５のＬＥＤ６４でワイヤ５Ａを照らした場
合、ペースト７でワイヤ５Ａの一部が見えなくなる。そ
こで、矢印Ａ方向（検査するワイヤ５Ａがボンデイング
されたリード４側）のＬＥＤ群６４Ａを前記したクレセ
ント５ｂの検査方法で説明したと同様な操作によって消
すと、ワイヤ５Ａが低倍用カメラ４１によって鮮明に映
し出される。画像処理部９０では、前記のように既にボ
ール５ａ、クレセント５ｂの位置は判っているため、そ
の位置から明るい線を追跡してワイヤ５Ａの存在と直線
性を検査する。
【００３１】次にワイヤ５Ａの高さを検査する。電動絞
り５１を開き低倍用カメラ４１で検査される。電動絞り
５１を開くと、焦点深度が浅くなるため、対物レンズ群
２４の焦点が半導体チップ１に合っている場合には対物
レンズ群２４よりハーフプリズム３５、電動絞り５１、
ハーフプリズム３９及び低倍率用結像レンズ群４０を通
して低倍用カメラ４１に取り入れられて画像処理部９０
で画像処理されたワイヤ５Ａの画像は図１３のようにな
る。また対物レンズ群２４の焦点をリード４に合わせる
と、ワイヤ５Ａの画像は図１４のようななる。即ち、ワ
イヤ５Ａはぼけて幅が変化する。そこで、前記した検査
によって確認したボール５ａとクレセント５ｂを結ぶ線
５ｃ（ワイヤの存在）に直角な幅、即ちぼけ幅（Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 ・・・）をメインコントローラ９３で測定す
る。実験の結果、ぼけ幅とワイヤ５Ａの高さとには、数
１で示すような一定の関係がある。
【数１】 求める高さ＝Ｋ×（高さを求める点のぼけ
幅−ワイヤ幅） ここで、求める高さとは、現在のＺ駆動用モータ２９の
回転位置から算出される対物レンズ群２４の焦点位置か
らのものである。また数１でＫは比例定数である。
【００３２】そこで、ぼけ幅をメインコントローラ９３
で測定することにより、容易にワイヤ５Ａの任意の点の
高さが測定できる。しかし、ぼけ幅が大きくなると、ぼ
け画像とその周囲との明暗の差が小さくなり、認識する
ことが困難になることがある。この時は、Ｚ駆動用モー
タ２９を駆動して対物レンズ群２４の位置を現在の半導
体チップ１側よりリード４側に焦点位置を移動させるこ
とで、リード４側焦点位置を中心としたぼけ画像を取り
込む。この組み合わせによって認識精度が高くなる。と
いうのは、焦点付近の画像はコントランストが大きく、
周囲との差（ぼけ画像のエッジ）を探しやすいからであ
る。
【００３３】このように、検査測定する検査対象物によ
って垂直照明手段３０、リング状照明手段６０の高照射
角度リング状照明器６３及び低照射角度リング状照明器
６５をオン・オフ並びに高照射角度リング状照明器６３
及び低照射角度リング状照明器６５の一部をオフとする
ことにより、検査対象物を鮮明に映し出すことができる
ようになる。
【００３４】なお、上記実施例は、リング状照明手段６
０を高照射角度リング状照明器６３と低照射角度リング
状照明器６５の２重に設けたが、３重又は４重に設けて
もよい。またワイヤ５又はクレセント５ｂのいずれか一
方を検査測定する場合には、高照射角度リング状照明器
６３及び低照射角度リング状照明器６５はいずれか一方
のみでもよい。
【００３５】このように、低照射角度リング状照明器６
５で低い角度よりボール５ａを照明するので、鏡面状態
の半導体チップ１表面の反射光は対物レンズ群２４に入
光しなく暗く映し出される。しかし、ボール５ａ部分で
直接反射光は多く対物レンズ群２４に入光するので、ボ
ール５ａ部分は明るく映し出される。即ち、ボール５ａ
に対し暗視野照明を与えることにより、半導体チップ１
表面より突出しているボール５ａ以外のパッド２、パタ
ーン等の全てを暗くすることができるので、ボール５ａ
だけが明るく映し出される。また電動絞り５１の開口径
を大きくして浅焦点深度とし、Ｚ駆動用モータ２９を駆
動して焦点距離を半導体チップ１表面に合わせること
で、ワイヤ５Ａからの反射光が少ないためにワイヤ５Ａ
は結像しなく、ボール５ａのみが明るく映し出される。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、多数のＬＥＤがリング
状に配設され、検査対象物に傾斜角度を持って照射する
リング状照明手段と、このリング状照明手段の照明によ
る反射光を受光してボール形状の像を結像させる光学的
手段と、この光学的手段で結像された像を撮像するカメ
ラとを備えてなるので、ボールと画像取込み用の光学的
手段の間にワイヤ等の異物があってもボール形状を損ね
ることなく画像を取り込めることができ、また半導体チ
ップ表面のパターン形状、明るさに影響されずにボール
形状が検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるボンデイングワイヤ検
査装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の対物レンズ群のＺ方向駆動構造の斜視図
である。
【図３】図１のリング状照明手段の断面図である。
【図４】図３のリング状照明手段の配置説明図である。
【図５】照明切り換え回路のブロック図である。
【図６】図１のボンデイングワイヤ検査装置の制御回路
ブロック図である。
【図７】本発明の一実施例によるボンデイングワイヤ検
査方法を示す説明図である。
【図８】図７の方法によって検出されたボール形状の説
明図である。
【図９】クレセントの検査方法の説明図である。
【図１０】ワイヤ高さの検査方法で、半導体チップに焦
点を合わせた説明図である。
【図１１】ワイヤ高さの検査方法で、リードに焦点を合
わせた説明図である。
【図１２】ワイヤボンデイングされた半導体装置の平面
図である。
【図１３】図１２の正面図である。
【図１４】ボンデイングワイヤの拡大正面説明図であ
る。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】従来のボンデイングワイヤ検査装置の構成図
である。
【図１７】従来のボンデイングワイヤ検査方法の説明図
である。
【図１８】図１７の場合における不具合を示す説明図で
ある。
【図１９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の装置及び方法に
よって得られる映像の説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ パッド ３ リードフレーム ４ リード ５、５Ａ ワイヤ ５ａ ボール部 ６ 試料 ２４ 対物レンズ群 ４２ 高倍率用結像レンズ群 ４４ 高倍用カメラ ５１ 電動絞り ６０ リング状照明手段 ６４ ＬＥＤ ６５ 低照射角度リング状照明器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、図１
７のように垂直照明手段１１を用いて照明してボール５
ａを暗く映し出して検査を行うので、図１８に示すよう
にワイヤ５Ａの存在する部分及びパッド２のエッジが図
１９（ａ）に示すように暗く映し出され、正しいボール
径を検出できない。また図１９（ｂ）に示すようにワイ
ヤ影９５が映し出されたり、更に図１９（ｃ）に示すよ
うにパッド２からはずれたボール５ａ部分の欠け９６が
映し出されない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】次に試料６のボール５ａ、クレセント５
ｂ、ワイヤ５が検査される。今、１例としてワイヤ５Ａ
に対するボール５ａ、クレセント５ｂ及びワイヤ５Ａの
検査について説明する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】次にクレセント５ｂの検査について説明す
る。この場合は、ＸＹテーブル２２を駆動して対物レン
ズ群２４の中心を位置修正したクレセント５ｂの位置に
一致させる。そして、クレセント５ｂの検査はボール５
ａの検査と同様に明視野、即ち垂直用照明３８をオンに
して行うが、半導体チップ１側に比べてリード４表面で
は凹凸が大きく、クレセント５ｂ以外も暗く映ってしま
うため、電動絞り５０を大きくして図９に示すように垂
直用照明３８の照射角度も入れる。また必要に応じてリ
ング状照明手段６０の高照射角度リング状照明器６３を
オンとし、低照射角度リング状照明器６５はオフとす
る。垂直照明手段３０の電球３４による垂直照明で照明
した場合、クレセント５ｂはリード４より乱反射が少な
いので、クレセント５ｂは暗く映し出される。しかし、
リード４には凹凸があるので、垂直用照明３８ではリー
ド４の明るさにむらが発生する。そこで、リング状照明
手段６０の高照射角度リング状照明器６３で約３０〜５
５度の方向よりクレセント５ｂを照明すると、前記した
垂直照明によるリード４の明るさのむらがなくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】次にワイヤ５Ａの高さを検査する。電動絞
り５１を開き低倍用カメラ４１で検査される。電動絞り
５１を開くと、焦点深度が浅くなるため、対物レンズ群
２４の焦点が半導体チップ１に合っている場合には対物
レンズ群２４よりハーフプリズム３５、電動絞り５１、
ハーフプリズム３９及び低倍率用結像レンズ群４０を通
して低倍用カメラ４１に取り入れられて画像処理部９０
で画像処理されたワイヤ５Ａの画像は図１０のようにな
る。また対物レンズ群２４の焦点をリード４に合わせる
と、ワイヤ５Ａの画像は図１４のようになる。即ち、ワ
イヤ５Ａはぼけて幅が変化する。そこで、前記した検査
によって確認したボール５ａとクレセント５ｂを結ぶ線
５ｃ（ワイヤの存在）に直角な幅、即ちぼけ幅（Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 ・・・）をメインコントローラ９３で測定す
る。実験の結果、ぼけ幅とワイヤ５Ａの高さとには、数
１で示すような一定の関係がある。
【数１】 求める高さ＝Ｋ×（高さを求める点のぼけ
幅−ワイヤ幅） ここで、求める高さとは、現在のＺ駆動用モータ２９の
回転位置から算出される対物レンズ群２４の焦点位置か
らのものである。また数１でＫは比例定数である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップのパッドとリードフレーム
    のリードとにボンデイングされたワイヤを検査するボン
    デイングワイヤ検査装置において、多数のＬＥＤがリン
    グ状に配設され、検査対象物に傾斜角度を持って照射す
    るリング状照明手段と、このリング状照明手段の照明に
    よる反射光を受光してボール形状の像を結像させる光学
    的手段と、この光学的手段で結像された像を撮像するカ
    メラとを備えたことを特徴とするボンデイングワイヤ検
    査装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記光学的手段は、
    開口径を変化させることができる絞り手段を有すること
    を特徴とするボンデイングワイヤ検査装置。
  3. 【請求項３】 半導体チップのパッドとリードフレーム
    のリードとにボンデイングされたワイヤを検査するボン
    デイングワイヤ検査方法において、検査対象物のボール
    に対し、暗視野照明を与えてボールを明るく映し出して
    検査することを特徴とするボンデイングワイヤ検査方
    法。
  4. 【請求項４】 半導体チップのパッドとリードフレーム
    のリードとにボンデイングされたワイヤを検査するボン
    デイングワイヤ検査方法において、検査対象物のボール
    に対し、暗視野照明を与えてボールを明るく映し出し、
    かつ検査対象物を結像させる光学的手段の焦点深度を浅
    くしてボールの検査を行うことを特徴とするボンデイン
    グワイヤ検査方法。
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