JP5733563B2 - Wire bond three-dimensional positioning method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明はワイヤーボンド上の三次元位置決め方法及び装置に関するものであり、より詳細には、ワイヤーボンドの検査装置において、検査に先立ち、ウェッジボンド、ボールボンド等のワイヤーボンド上の検査測定点となる特定位置の三次元位置決めを高速に行うための方法及び装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional positioning method and apparatus on a wire bond, and more specifically, in a wire bond inspection apparatus, it becomes an inspection measurement point on a wire bond such as a wedge bond or a ball bond prior to the inspection. The present invention relates to a method and an apparatus for performing three-dimensional positioning of a specific position at high speed.
電子部品製造の際の微小径ワイヤーボンドについて考えてみると、電子機器の高性能小型化に伴い、電子部品の小型化と高密度実装が進み、それに伴って信頼性の高い高度な接合技術が要求されている。この電子部品のような小物部品の接合には、主にハンダ付け（ろう接に属する）、超音波溶接ないし抵抗溶接（共に圧接に属する）、あるいは、接着が用いられている。 Considering the small diameter wire bond when manufacturing electronic components, along with the downsizing of electronic devices, miniaturization and high-density mounting of electronic components have progressed, and along with that, highly reliable advanced bonding technology has been developed. It is requested. For joining small parts such as electronic parts, soldering (belonging to soldering), ultrasonic welding or resistance welding (both belonging to pressure welding), or adhesion is mainly used.
従来、かかる微小な金属接合部位の良、不良を接合後に試験によって判断する方法としては、目視（特開平７−１９０９９２号公報等）、画像処理（特開２００１−６０６０５号公報等）、Ｘ線透過等による評価を行なう外観観察による方法（特開平９−８００００号公報等）や、通電試験（特開２００６−３５２３７号公報等）、引張試験（特開平７−２３５５７６号公報等）、熱分布等による評価を行なう非外観観察による方法（特開２００１−２１５１８７号公報等）等が知られている。 Conventionally, as a method for judging whether or not such a fine metal joining portion is good or bad by a test after joining, visual (Japanese Patent Laid-Open No. 7-190992 etc.), image processing (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-60605 etc.), X-ray A method by external observation (e.g., Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-80000), an electrical test (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-35237, etc.), a tensile test (Japanese Laid-open Patent Publication No. 7-235576), heat distribution, etc. A method by non-appearance observation in which evaluation is performed by a method such as JP-A-2001-215187 is known.
しかし、これらの方法には、熟練が必要であるとか、自動化することはできるが、接合状態の良否を外観で評価することは困難とか、破壊検査のため、全数検査ができないとか、熱分布と接合状態の相関性についての問題や、実用的な二次元熱センサが高コストであるとかいった問題があったため、最近では、微小径ワイヤーボンドの良否を接合面積から判定する方法が提唱されている（例えば、特開２００８−１４５３４４号公報）。 However, these methods require skill or can be automated, but it is difficult to evaluate the quality of the joining state by appearance, or because of the destructive inspection, 100% inspection is not possible, heat distribution Due to problems such as the correlation of the bonding state and the high cost of a practical two-dimensional thermal sensor, recently, a method for determining the quality of a micro wire bond from the bonding area has been proposed. (For example, JP 2008-145344 A).
その方法は、熱伝導量は接合部材間の接合密度や接合面積に比例することから、接合部位において、一方の接合部材から他方の接合部材へ移動する熱伝導量を測定し、その測定結果を分析することによって、微小径ワイヤーボンドにおける接合面積を演算し、その接合面積の如何により、当該接合状態の良否判定を行うものである。 In this method, the amount of heat conduction is proportional to the joining density and joining area between the joining members. Therefore, the amount of heat conduction transferred from one joining member to the other joining member is measured at the joining portion, and the measurement result is obtained. By analyzing, the bonding area in the micro-diameter wire bond is calculated, and the quality of the bonding state is determined depending on the bonding area.
そして、この方法においては、レーザーで微小径ワイヤの接合部を微小スポット径にて加熱し、その加熱点より放射される微少量の赤外線を基にして温度の測定を行う操作が必要となるが、この操作に当たっては、レーザーの加熱点となり且つ測定点となるワイヤーボンド上の特定位置が、常に所望位置に位置決めされる必要がある。しかも、より精確な検査を行うためには、ワークを三次元的に位置決めする必要があるが、数多くのワイヤーボンドについて効率よく検査する必要上、その三次元的位置決めは、短時間のうちに次々と精確に行うことが要請される。 In this method, it is necessary to perform an operation of heating the joining portion of the minute diameter wire with a laser at a minute spot diameter and measuring the temperature based on a minute amount of infrared rays emitted from the heating point. In this operation, a specific position on the wire bond that becomes a heating point of the laser and a measurement point needs to be always positioned at a desired position. Moreover, in order to perform more accurate inspection, it is necessary to position the workpiece three-dimensionally. However, since it is necessary to inspect many wire bonds efficiently, the three-dimensional positioning is performed one after another in a short time. It is requested that this be done accurately.
上述したように、最近提唱されているレーザー照射を伴うワイヤーボンドの接合状態の検査方法においては、各ワイヤーボンドにおける微小スポット径のレーザー照射点となり、且つ、測定点となる特定位置が、常に所望位置に三次元的に精確に位置決めされる必要があり、しかも、その位置決め操作は、迅速且つ精確に行われることが要請されるが、従来、この要請に十分応え得るワイヤーボンドの三次元位置決め方法及び装置は提唱されていない。 As described above, in the recently proposed method for inspecting the bonding state of a wire bond with laser irradiation, a specific position that is a laser irradiation point of a minute spot diameter in each wire bond and is a measurement point is always desired. 3D positioning method of wire bond that needs to be accurately positioned in a three-dimensional position, and that the positioning operation is required to be performed quickly and accurately. And no device has been proposed.
本発明は、上記要請に応えるためになされたもので、特に微小径のワイヤーボンドの接合状態の良否検査等に先立ち、当該ワイヤーボンドの三次元的位置決めを極めて迅速且つ精確に行うことが可能であって、当該ワイヤーボンドの検査を迅速且つ精確に行うことを可能ならしめる、ワイヤーボンドの三次元位置決め方法及び装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to meet the above requirements, and in particular prior to the inspection of the bonding state of a minute diameter wire bond, the three-dimensional positioning of the wire bond can be performed very quickly and accurately. Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional positioning method and apparatus for a wire bond that makes it possible to inspect the wire bond quickly and accurately.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ワイヤーボンドの検査に先立ち、前記ワイヤーボンド上の検査測定点が適正位置にくるようにワークの三次元位置決めをするための方法であって、前記ワークを三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置する工程と、前記ワークのワイヤーボンド部分を、カメラの向きに対して角度を持たせて配置したラインレーザーでレーザー照射しつつ前記カメラで撮影する工程と、前記カメラで撮影した画像を画像処理してＸ、Ｙ、Ｚ座標を演算して検出する画像処理工程と、前記可動ステージを前記検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標に対応して三次元移動制御する工程とから成り、 前記画像処理工程は、前記ワイヤーボンドの二次元的形状中心を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、前記ワイヤーボンド上のレーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量を演算してＺ座標に変換する工程とを含むことを特徴とするワイヤーボンドの三次元位置決め方法である。 The invention described in claim 1 for solving the above-described problem is a method for three-dimensional positioning of a workpiece so that an inspection measurement point on the wire bond is at an appropriate position prior to the inspection of the wire bond. Placing the workpiece on a movable stage capable of three-dimensional movement control, and irradiating the wire bond portion of the workpiece with a line laser arranged at an angle with respect to the direction of the camera. A step of photographing with the camera, an image processing step of calculating and detecting X, Y, and Z coordinates by processing an image photographed by the camera, and the detected X, Y, and Z coordinates of the movable stage The image processing step includes calculating a two-dimensional shape center of the wire bond to obtain pre-alignment X and Y coordinates. And a step of calculating an amount of deviation from the reference position of the extreme end position of the laser line on the wire bond and converting it to a Z coordinate, and a method for three-dimensional positioning of the wire bond.
前記プリアライメントＸ、Ｙ座標は、前記ワークのワイヤーの中心線とボンド部の最大幅を持つ位置との交点とされる。また、前記ワイヤーボンド上のレーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量を演算してのＺ座標への変換は、前記ワイヤーボンド上における前記レーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と、前記ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向への補正量を演算することにより行われる。 The pre-alignment X and Y coordinates are intersections between the center line of the wire of the workpiece and the position having the maximum width of the bond portion. The conversion from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond to the Z coordinate by calculating the amount of shift from the reference position is the difference from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond. This is performed by calculating a correction amount in the Z-axis direction from the amount and the inclination angle of the line laser.
一実施形態においては、前記ラインレーザーは、Ｘ軸方向に照射するラインレーザーとＹ軸方向に照射するラインレーザーをそれぞれ少なくとも１つ含む。 In one embodiment, the line laser includes at least one line laser that irradiates in the X-axis direction and at least one line laser that irradiates in the Y-axis direction.
上記課題を解決するための請求項５に記載の発明は、ワイヤーボンドの検査装置において、カメラと、Ｘ軸方向に照射するラインレーザーとＹ軸方向に照射するラインレーザーをそれぞれ少なくとも１つ含んでいて、前記カメラの向きに対して角度を持たせて配置されるラインレーザー群とを含むシステムを用いて、三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンド上の検査測定点となる特定位置の三次元位置決めを行うための方法であって、前記各ラインレーザーをＯＮして、前記可動ステージ上の前記ワイヤーボンドにＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向からラインレーザーを照射する工程と、前記ラインレーザーが照射された状態の前記ワイヤーボンドを前記カメラで撮影する工程と、前記カメラで撮影した画像を取り込んで画像処理する工程と、前記画像処理した結果に基づいて前記可動ステージを三次元移動させる工程とから成り、 前記画像処理工程は、取り込んだＸ軸方向ラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｘ座標を演算すると共に、Ｙ軸方向ラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｙ座標を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、前記ワイヤーボンド上における前記レーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と前記ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向の補正量を演算してＺ座標に変換する工程を含むことを特徴とするワイヤーボンドの三次元位置決め方法である。
The invention according to
上記課題を解決するための請求項６に記載の発明は、ワイヤーボンドの検査装置において、カメラとラインレーザーを用いて可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンド上の検査測定点となる特定位置の三次元位置決めを行うための装置であって、前記ワークを載置するための三次元的移動制御可能な可動ステージと、前記カメラの向きに対して角度を持たせて配置されて、前記可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンドに対し、Ｘ軸方向に照射するラインレーザーとＹ軸方向に照射するラインレーザーをそれぞれ少なくとも１つ含むラインレーザー群と、前記ラインレーザー群によってＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザー照射された状態の前記ワイヤーボンドを撮影する前記カメラと、前記カメラで撮影された画像を取り込む手段、前記Ｘ軸方向のレーザーラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｘ座標を演算する演算手段、前記Ｙ軸方向のレーザーラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｙ座標を演算する演算手段、前記ワイヤーボンド上における前記レーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と前記各ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向の補正量を演算してＺ座標に変換する手段、及び、検出された前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対応させて前記可動ステージを三次元移動制御するための信号を送出する送信手段とを含む演算装置、とから成るワイヤーボンドの三次元位置決め装置である。 The invention according to claim 6 for solving the above-mentioned problem is a wire bond inspection apparatus, wherein the inspection and measurement points on the wire bond of the workpiece placed on the movable stage using a camera and a line laser are specified. An apparatus for performing three-dimensional positioning of a position, the movable stage capable of three-dimensional movement control for placing the workpiece, and an angle with respect to the direction of the camera, A line laser group that includes at least one line laser that irradiates in the X-axis direction and a line laser that irradiates in the Y-axis direction with respect to the wire bond of the work placed on the movable stage, and the X-axis by the line laser group The camera that shoots the wire bond in a state of being irradiated with laser in the direction and the Y-axis direction, and an image captured by the camera. Calculating means for calculating the center X coordinate of the wire bond from the image of the laser line in the X-axis direction, calculating means for calculating the center Y coordinate of the wire bond from the image of the laser line in the Y-axis direction, Means for calculating a correction amount in the Z-axis direction from the amount of deviation from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond and the inclination angle of each line laser, and converting it into a Z coordinate, and detected A wire bond three-dimensional positioning device comprising: an arithmetic unit including a transmission unit that transmits a signal for controlling the three-dimensional movement of the movable stage in correspondence with the X, Y, and Z coordinates.
本発明は上記のとおりであって、ラインレーザーを、カメラの向きに対して角度を持たせて配置することにより、照射されたレーザーラインがワイヤーボンド照射部分において他の照射部分と一直線状にならないようにし、カメラで取り込んだレーザーラインが照射された状態のワイヤーボンドの画像データにおいて、ワイヤーボンド上におけるレーザーラインの位置と基準位置とのずれとラインレーザーの傾斜角度とから演算して求めた数値を基に、可動ステージを移動制御するものであるため、例えば、ワイヤーボンドの接合状態の良否検査に先立ち、当該ワイヤーボンドの検査測定点の三次元的位置決めを極めて迅速且つ精確に行うことが可能であって、当該ワイヤーボンドの検査を迅速且つ精確に行うことを可能ならしめる効果がある。 The present invention is as described above, and by arranging the line laser at an angle with respect to the direction of the camera, the irradiated laser line is not aligned with other irradiated portions in the wire bond irradiated portion. The numerical value obtained by calculating from the deviation of the position of the laser line on the wire bond from the reference position and the tilt angle of the line laser in the image data of the wire bond with the laser line captured by the camera Since the movable stage is controlled on the basis of this, for example, it is possible to perform three-dimensional positioning of the wire bond inspection measurement point very quickly and accurately prior to the inspection of the bonding state of the wire bond. However, it has the effect of making it possible to perform the wire bond inspection quickly and accurately. .
本発明に係るワイヤーボンドの三次元位置決め方法は、ワイヤーボンドの検査装置に関連して用いられるものであって、ワイヤーボンドの検査に先立ち、三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンド上の測定点となる特定位置の三次元位置決めをカメラとラインレーザーを含むシステムを用いて実施するものである。 The wire bond three-dimensional positioning method according to the present invention is used in connection with a wire bond inspection apparatus, and is placed on a movable stage capable of three-dimensional movement control prior to wire bond inspection. The three-dimensional positioning of a specific position that becomes a measurement point on the wire bond of the workpiece is performed using a system including a camera and a line laser.
より詳細には、この方法は、ワークを三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置する工程と、ワークのワイヤーボンド部分を、カメラの向きに対して角度を持たせて配置したラインレーザーでレーザー照射しつつカメラで撮影する工程と、撮影した画像を画像処理してＸ、Ｙ、Ｚ座標を演算して検出する画像処理工程と、可動ステージを検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標に対応して三次元移動制御する工程とから成る。そして、画像処理工程は、ワイヤーボンドの二次元的形状中心を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、ワイヤーボンド上のレーザーライン端部の基準位置からのずれ量を演算してＺ座標に変換する工程とを含むことを特徴とする。 More specifically, this method includes a step of placing a workpiece on a movable stage capable of three-dimensional movement control, and a line laser in which the wire bond portion of the workpiece is arranged at an angle with respect to the direction of the camera. A step of photographing with a camera while irradiating with a laser, an image processing step of performing image processing on the photographed image and calculating and detecting X, Y, and Z coordinates, and detecting the movable stage to the detected X, Y, and Z coordinates And a corresponding three-dimensional movement control process. The image processing step calculates the two-dimensional shape center of the wire bond to obtain the pre-alignment X and Y coordinates, and calculates the amount of deviation from the reference position of the laser line end on the wire bond Z And a step of converting into coordinates.
この場合、ラインレーザーを、カメラの向きに対して角度を持たせて配置することにより、ワイヤーボンドに向けて照射されたレーザーライン（以下の説明において、「ラインレーザー」は機器を表わし、「レーザーライン」は、ラインレーザーによって照射されて生成されるレーザーのラインを表わす。）が、ワイヤーボンド上の照射部分と他の照射部分とで一直線状にならないようにする。この点は、後述するように、特にＺ座標を求める上で重要な要素となる。 In this case, by arranging the line laser at an angle with respect to the direction of the camera, the laser line irradiated toward the wire bond (in the following description, “line laser” represents equipment, "Line" refers to a line of laser generated by being irradiated by a line laser.) Is not aligned between the irradiated part on the wire bond and the other irradiated part. As will be described later, this point is an important factor in obtaining the Z coordinate.
上記プリアライメントＸ、Ｙ座標は、ワークのワイヤーの中心線とボンド部の最大幅を持つ位置との交点とされ、また、ワイヤーボンド上のレーザーライン端部の基準位置からのずれ量を演算してのＺ座標への変換は、ワイヤーボンド上におけるレーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と、ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向への補正量を演算することにより行われる。 The pre-alignment X and Y coordinates are the intersections between the center line of the workpiece wire and the position with the maximum width of the bond part, and the deviation from the reference position of the laser line end on the wire bond is calculated. All the conversion to the Z coordinate is performed by calculating a correction amount in the Z-axis direction from the deviation amount of the end position of the laser line on the wire bond from the reference position and the inclination angle of the line laser.
本発明に係るワイヤーボンドの三次元位置決め装置は上記三次元位置決め方法を実施するためのものであって、ワークを載置するための三次元的移動制御可能な可動ステージと、カメラの向きに対して角度を持たせて配置されて、可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンドに対し、Ｘ軸方向に照射するラインレーザーとＹ軸方向に照射するラインレーザーをそれぞれ少なくとも１つ含むラインレーザー群と、ラインレーザー群によってＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザー照射された状態のワイヤーボンドを撮影するカメラと、カメラで撮影された画像を画像処理して、可動ステージを三次元移動制御するためのＸ、Ｙ、Ｚ座標を求める演算装置とから成る。 A wire bond three-dimensional positioning apparatus according to the present invention is for carrying out the above three-dimensional positioning method, and a movable stage capable of three-dimensional movement control for placing a workpiece, and a camera orientation. A line laser that includes at least one line laser that irradiates in the X-axis direction and a line laser that irradiates in the Y-axis direction with respect to the wire bond of the workpiece placed on the movable stage. A group, a camera that shoots a wire bond in a state of laser irradiation in the X-axis direction and the Y-axis direction by a line laser group, and image processing of the image captured by the camera, and three-dimensional movement control of the movable stage And an arithmetic unit for obtaining the X, Y and Z coordinates.
そして、その演算装置は、カメラで撮影された画像を取り込む手段、Ｘ軸方向のレーザーラインの画像からワイヤーボンドの中心Ｘ座標を演算する演算手段、Ｙ軸方向のレーザーラインの画像からワイヤーボンドの中心Ｙ座標を演算する演算手段、ワイヤーボンド上におけるレーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と各ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向の補正量を演算してＺ座標に変換する手段、及び、検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標に対応させて前記可動ステージを三次元移動制御するための信号を送出する送信手段とを含んで構成される。 Then, the computing device includes means for capturing an image captured by the camera, computing means for computing the center X coordinate of the wire bond from the X-axis laser line image, and wire bond from the Y-axis laser line image. An arithmetic means for calculating the center Y coordinate, a correction amount in the Z-axis direction is calculated from the amount of deviation from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond and the inclination angle of each line laser, and converted to the Z coordinate. And transmission means for transmitting a signal for controlling the three-dimensional movement of the movable stage in correspondence with the detected X, Y, and Z coordinates.
以下、本装置につき、添付図面を参照しつつより詳細に説明する。本装置は、図１乃至３に示されるように、基本的には、ワークを載置するための、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動制御可能な可動ステージ２と、可動ステージ２上に載置されたワークのワイヤーボンド１に対し、Ｘ軸方向にレーザー照射するラインレーザー３及びＹ軸方向にレーザー照射するラインレーザー４とから成るラインレーザー群と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にレーザー照射されてレーザーラインが表出された状態のワイヤーボンド１を撮影するＣＣＤカメラ５と、図示せぬ演算装置並びに可動ステージ２の移動手段とで構成される。
Hereinafter, the apparatus will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, this apparatus basically has a
より詳細には、カメラ５は、架台１１の背板に設置されたブラケット１３によって支持され、そのレンズが真下に向くように配備される。カメラ５の光路カバー１４の下端は、ブラケット１３の下部に設けられたサブベース１５に形成された円孔１６内に臨むようにされる。カメラ５は、ワイヤーボンド１の位置決め操作に先立ち、定位置にセットされる。
More specifically, the
ラインレーザー群は、Ｘ軸対応のラインレーザーとＹ軸対応のラインレーザーをそれぞれ少なくとも１本含んで構成されるが、ワイヤーボンド１の形状によっては、その測定点となる特定位置がレーザーラインが表出されない隠れた位置になってしまうことがある。従って、そのような場合に、他の方向から照射されて表出されたレーザーラインを使用できるようにするため、図示した例のように、Ｘ軸対応のラインレーザー３を２本とＹ軸対応のラインレーザー４を２本用意し、それぞれ９０度置きに配置するようにすることが好ましい。各ラインレーザー２、４は、その光軸がカメラ５の向き（通例、垂直線方向）から所定角度θ傾くように設置される。
The line laser group is configured to include at least one line laser corresponding to the X axis and one line laser corresponding to the Y axis, but depending on the shape of the wire bond 1, the laser line may represent a specific position as a measurement point. It may become a hidden position that is not released. Therefore, in such a case, two
可動ステージ２の移動手段としては、通例、モーター駆動される市販の自動直動ステージを、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向へ組み合わせたものが用いられる。
As the moving means for the
次に、上記構成のワイヤーボンドの三次元位置決め装置を用いて実施される、本発明に係るワイヤーボンドの三次元位置決め方法について、工程順に説明する。 Next, the wire bond three-dimensional positioning method according to the present invention, which is performed using the wire bond three-dimensional positioning apparatus having the above-described configuration, will be described in the order of steps.
ラインレーザーＯＮ工程
この工程は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向のラインレーザー３、４をＯＮして、可動ステージ２上のワイヤーボンド１に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向からレーザー照射してワイヤーボンド１上にレーザーラインＬを表出する工程である。
Line laser ON process This process turns on the
画像取り込み工程及びラインレーザーＯＦＦ工程
この工程は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向からレーザ照射した状態のワイヤーボンド１をカメラ５で撮影し、その画像を演算装置に取り込むと共に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のラインレーザー３、４をＯＦＦする工程である。
Image capture process and line laser OFF process This process captures the wire bond 1 in the state of laser irradiation from two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction with the
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、カメラ２で撮影されて取り込まれた画像のモニター表示例を示すもので、モニターにはＸ座標軸ｘとＹ座標軸ｙとのクロスラインが表示されていて、そのＸ座標軸ｘとＹ座標軸ｙの交点、即ち、原点が基準位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）Ｓに設定される。最終的には、ワイヤーボンド１の検査測定点が、この基準位置Ｓに合わせられることになる。なお、実際にはレーザーラインＬはＸ軸方向とＹ軸方向とに表れるが、図５においては、説明の便宜上Ｙ軸方向のレーザーラインＬのみを表示してある。
FIGS. 5A, 5B, and 5C show monitor display examples of images captured and captured by the
ここで、ラインレーザー３、４を垂直状態にしてワイヤーボンド１にレーザーラインを照射した場合は、レーザーラインＬはワイヤーボンド１を横切って一直線状に表れることになるが、本装置におけるラインレーザー３、４は、垂直線に対して角度θ傾斜するように配置されている。従って、照射されたレーザーラインＬは、ワイヤーボンド１の光源から近い部分と光源から離れた部分とで表れる位置（及びライン幅）が異なり、一直線状にはならない。
Here, when the
図５はあくまで原理を示すもので、そこでは、説明の便宜上ワークを断面円形の線材として示してある。そのためレーザーラインＬは、最も光源に近いワイヤーボンド１の上面頂部から周側面にかけて、ワイヤーボンド１の上面頂部を中心にした放物線状の曲線を描き、可動ステージ２の上面における照射部分は直線となる。しかし、ワイヤーボンド１の上面は必ずしも一様な曲面ではないため、実際にはレーザーラインＬは、図５に示すようにきれいには表われない（図６（Ｂ）参照）。
FIG. 5 merely shows the principle, in which the workpiece is shown as a wire having a circular cross section for convenience of explanation. Therefore, the laser line L draws a parabolic curve centering on the top surface of the wire bond 1 from the top surface of the wire bond 1 closest to the light source to the peripheral surface, and the irradiated portion on the top surface of the
演算工程１（プリアライメント）
この工程は、アライメントの第１段階として、ワイヤーボンド１の輪郭中心となるＸ、Ｙ座標（形状中心座標）を求める演算処理を行う工程である。この工程においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向からレーザ照射した状態のワイヤーボンド１の画像を画像処理して、ワイヤの中心線とボンド部の最大幅を持つ位置との交点が求められ、その交点の座標がプリアライメントＸ、Ｙ座標とされる（図６（Ａ）参照）。このプリアライメントＸ、Ｙ座標は、ワイヤーボンド１上のレーザーラインＬの屈曲部から屈曲部までの距離、換言すれば、ワイヤーボンド１の幅（長さ）を求めることにより容易に求めることができる（図５（Ａ）参照）。
Calculation process 1 (pre-alignment)
This step is a step of performing calculation processing for obtaining the X and Y coordinates (shape center coordinates) that are the center of the outline of the wire bond 1 as the first stage of alignment. In this process, the image of the wire bond 1 in the state of laser irradiation from two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction is subjected to image processing, and the intersection point between the center line of the wire and the position having the maximum width of the bond portion is obtained. The coordinates of the intersection are used as pre-alignment X and Y coordinates (see FIG. 6A). The pre-alignment X and Y coordinates can be easily obtained by obtaining the distance from the bent portion of the laser line L on the wire bond 1 to the bent portion, in other words, the width (length) of the wire bond 1. (See FIG. 5A).
プリアライメントＸ、Ｙ座標の微調整工程
この工程においては、上記のようにして求めたプリアライメントＸ、Ｙ座標の基準位置Ｓの座標からのずれ量を検出し、そのずれ量に対応する可動ステージ２のＸ、Ｙ軸方向への移動量を演算し、その移動量データ信号を可動ステージ２の駆動手段に送出する（図６（Ｂ）参照）。かくして可動ステージ２は、そのデータに基づき、適正位置に向けて二次元的に微調整される。
Prealignment X and Y coordinate fine adjustment step In this step, the amount of deviation of the prealignment X and Y coordinates obtained as described above from the coordinates of the reference position S is detected, and the movable stage corresponding to the amount of deviation. 2 is calculated, and the movement amount data signal is sent to the driving means of the movable stage 2 (see FIG. 6B). Thus, the
演算工程２（Ｚ座標の決定）
この工程は、要するに、ワイヤーボンド１の三次元的形状中心を求める処理を行う工程である。この工程では、プリアライメントＸ、Ｙ座標の微調整処理がなされ、Ｘ、Ｙ座標が基準位置Ｓにあるワイヤーボンド１に照射されているレーザーラインＬの最端位置（この点はボンド部の頂点であり、そこが検査測定点（特定位置）となる。）の、基準位置Ｓからのずれ量と、ラインレーザー３、４の傾斜角度θとから、Ｚ軸方向のずれ量を演算してＺ座標に変換する処理がなされる。
Calculation step 2 (determining the Z coordinate)
In short, this step is a step of performing processing for obtaining the three-dimensional shape center of the wire bond 1. In this step, fine adjustment processing of the pre-alignment X and Y coordinates is performed, and the end position of the laser line L irradiated to the wire bond 1 whose X and Y coordinates are at the reference position S (this point is the apex of the bond portion) From the reference position S and the tilt angle θ of the
この処理について図５を参照しつつ説明すると、ワイヤーボンド１が右斜め上方（ｙ軸方向）からレーザー照射される場合において、ワイヤーボンド１の検査測定点が基準位置Ｓよりもカメラに近い場合は、ラインレーザーＬの頂点は基準位置Ｓの右側に表れ（図５（Ａ））、逆にワイヤーボンド１の検査測定点が基準位置Ｓよりもカメラから離れている場合は、ラインレーザーＬの頂点は基準位置Ｓの左側に表れる（図５（Ｃ））。そして、ワイヤーボンド１の検査測定点が基準位置Ｓにあるときには、ワイヤーボンド１上におけるラインレーザーＬの頂点が、基準位置Ｓに重なる（図５（Ｂ））。 This process will be described with reference to FIG. 5. When the wire bond 1 is irradiated with laser from the upper right direction (y-axis direction), the inspection measurement point of the wire bond 1 is closer to the camera than the reference position S. The apex of the line laser L appears on the right side of the reference position S (FIG. 5A). Conversely, when the inspection measurement point of the wire bond 1 is farther from the camera than the reference position S, the apex of the line laser L Appears on the left side of the reference position S (FIG. 5C). When the inspection measurement point of the wire bond 1 is at the reference position S, the vertex of the line laser L on the wire bond 1 overlaps with the reference position S (FIG. 5B).
そして、Ｚ座標は、ワイヤーボンド１上におけるレーザーラインＬの頂点位置と基準位置Ｓとのずれと、ラインレーザー３、４の傾斜角度θとから演算したＺ軸方向のずれ量をＺ座標に変換することにより得られる。
The Z-coordinate is converted from the deviation between the apex position of the laser line L and the reference position S on the wire bond 1 and the inclination angle θ of the
即ち、図４から明らかなように、ワイヤーボンド１の最端位置が基準位置ＳよりもΔＺ１カメラに近い、換言すれば、Ｚ軸方向にずれているときは、レーザーラインＬは基準位置Ｓの右側に表れるが（図５（Ａ）参照）、この状態からレーザーラインＬの頂点が基準位置Ｓに合致するようにするためには、ワイヤーボンド１をΔＺ１ｔａｎθ（Ｚ軸方向のずれ量）だけ移動させればよいことになる。また、ワイヤーボンド１が基準位置よりもΔＺ２カメラから遠い位置にあるときには、レーザーラインＬは基準位置Ｓの左側に表れ（図５（Ｃ）参照）、この状態からレーザーラインＬの頂点が基準位置Ｓに合致するようにするためには、ワイヤーボンド１をΔＺ２ｔａｎθ（Ｚ軸方向のずれ量）だけ移動させればよいことになる。かくして演算して得られたＺ軸方向のずれ量（補正量）が、Ｚ座標に変換される。 That is, as apparent from FIG. 4, when the extreme end position of the wire bond 1 is closer to the ΔZ 1 camera than the reference position S, in other words, when it is displaced in the Z-axis direction, the laser line L is at the reference position S. (See FIG. 5A), in order to make the apex of the laser line L coincide with the reference position S from this state, the wire bond 1 is set to ΔZ 1 tan θ (the amount of deviation in the Z-axis direction). ) Only need to be moved. Further, when the wire bond 1 is far from the ΔZ 2 camera than the reference position, the laser line L appears on the left side of the reference position S (see FIG. 5C), and from this state, the vertex of the laser line L is the reference. In order to match the position S, the wire bond 1 has only to be moved by ΔZ 2 tan θ (the amount of deviation in the Z-axis direction). The shift amount (correction amount) in the Z-axis direction obtained in this way is converted into the Z coordinate.
可動ステージ移動工程
この工程は、上記のようにして検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標へ可動ステージ２を移動させるために、移動制御信号を可動ステージ２の移動手段である自動直動ステージに送信し、可動ステージ２をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に３軸駆動して適正位置に位置決めする工程である。なお、上記プリアライメントＸ、Ｙ座標の微調整のための二次元移動駆動もこの工程において同時になされる。
Movable stage moving step This step transmits a movement control signal to the automatic linear motion stage that is a moving means of the
ワークは、このようにしてそのワイヤーボンド１部が検査適正位置に位置決めされた後、ワイヤーボンド検査装置の検査部へ搬送されて、検査に供される。 After the wire bond 1 part is positioned in the inspection proper position in this way, the work is transported to the inspection part of the wire bond inspection apparatus and used for inspection.
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。 Although the present invention has been described in some detail with respect to its most preferred embodiments, it will be apparent that a wide variety of different embodiments can be constructed without departing from the spirit and scope of the invention, the invention being defined by the appended claims. It is not restricted to the specific embodiment other than limiting in.
１ ワイヤーボンド（ワイヤー）
２ 可動ステージ
３ ラインレーザー（Ｘ軸方向）
４ ラインレーザー（Ｙ軸方向）
５ カメラ
１１ 架台
１３ ブラケット
１４ 光路カバー
１５ サブベース
１６ 円孔
1 Wire bond (wire)
2
4 line laser (Y-axis direction)
5
Claims (6)
前記ワークを三次元的移動制御可能な可動ステージ上に載置する工程と、前記ワークのワイヤーボンド部分を、カメラの向きに対して角度を持たせて配置したラインレーザーでレーザー照射しつつ前記カメラで撮影する工程と、前記カメラで撮影した画像を画像処理してＸ、Ｙ、Ｚ座標を演算して検出する画像処理工程と、前記可動ステージを前記検出されたＸ、Ｙ、Ｚ座標に対応して三次元移動制御する工程とから成り、
前記画像処理工程は、前記ワイヤーボンドの二次元的形状中心を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、前記ワイヤーボンド上のレーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量を演算してＺ座標に変換する工程とを含むことを特徴とするワイヤーボンドの三次元位置決め方法。 Prior to wire bond inspection, a method for three-dimensional positioning of a workpiece so that the inspection measurement point on the wire bond is at an appropriate position,
The step of placing the workpiece on a movable stage capable of three-dimensional movement control, and the camera while irradiating the wire bond portion of the workpiece with a line laser arranged at an angle with respect to the direction of the camera An image processing step in which an image captured by the camera is processed and an X, Y, Z coordinate is calculated and detected, and the movable stage corresponds to the detected X, Y, Z coordinate. And a three-dimensional movement control process,
The image processing step calculates the pre-alignment X and Y coordinates by calculating the two-dimensional center of the wire bond, and calculates the amount of deviation from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond. And a step of converting to a Z coordinate.
前記各ラインレーザーをＯＮして、前記可動ステージ上の前記ワイヤーボンドにＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向からラインレーザーを照射する工程と、前記ラインレーザーが照射された状態の前記ワイヤーボンドを前記カメラで撮影する工程と、前記カメラで撮影した画像を取り込んで画像処理する工程と、前記画像処理した結果に基づいて前記可動ステージを三次元移動させる工程とから成り、
前記画像処理工程は、取り込んだＸ軸方向ラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｘ座標を演算すると共に、Ｙ軸方向ラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｙ座標を演算してプリアライメントＸ、Ｙ座標を求める工程と、前記ワイヤーボンド上における前記レーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と前記ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向の補正量を演算してＺ座標に変換する工程を含むことを特徴とするワイヤーボンドの三次元位置決め方法。 The wire bond inspection apparatus includes at least one camera, a line laser that irradiates in the X-axis direction, and a line laser that irradiates in the Y-axis direction, and is arranged at an angle with respect to the direction of the camera. This method is used to perform three-dimensional positioning of a specific position to be an inspection measurement point on a wire bond of a workpiece placed on a movable stage capable of three-dimensional movement control. There,
Turning on each line laser, irradiating the wire bond on the movable stage from two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction, and the wire bond irradiated with the line laser. The process includes: capturing with the camera; capturing the image captured with the camera; processing the image; and moving the movable stage based on the image processing result.
The image processing step calculates the center X coordinate of the wire bond from the captured image of the X-axis direction line, and calculates the center Y coordinate of the wire bond from the image of the Y-axis direction line to perform pre-alignment X, Y A step of obtaining coordinates, and a step of calculating a correction amount in the Z-axis direction from the amount of deviation from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond and the angle of inclination of the line laser, and converting it to a Z coordinate. A method for three-dimensional positioning of a wire bond, comprising:
前記ワークを載置するための三次元的移動制御可能な可動ステージと、
前記カメラの向きに対して角度を持たせて配置されて、前記可動ステージ上に載置されたワークのワイヤーボンドに対し、Ｘ軸方向に照射するラインレーザーとＹ軸方向に照射するラインレーザーをそれぞれ少なくとも１つ含むラインレーザー群と、
前記ラインレーザー群によってＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザー照射された状態の前記ワイヤーボンドを撮影する前記カメラと、
前記カメラで撮影された画像を取り込む手段、前記Ｘ軸方向のレーザーラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｘ座標を演算する演算手段、前記Ｙ軸方向のレーザーラインの画像から前記ワイヤーボンドの中心Ｙ座標を演算する演算手段、前記ワイヤーボンド上における前記レーザーラインの最端位置の基準位置からのずれ量と前記各ラインレーザーの傾斜角度とからＺ軸方向の補正量を演算してＺ座標に変換する手段、及び、検出された前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対応させて前記可動ステージを三次元移動制御するための信号を送出する送信手段とを含む演算装置、
とから成るワイヤーボンドの三次元位置決め装置。
In the wire bond inspection device, a device for performing three-dimensional positioning of a specific position to be an inspection measurement point on the wire bond of a workpiece placed on a movable stage using a camera and a line laser,
A movable stage capable of three-dimensional movement control for placing the workpiece;
A line laser that irradiates in the X-axis direction and a line laser that irradiates in the Y-axis direction with respect to the wire bond of the work placed on the movable stage and arranged at an angle with respect to the direction of the camera. A group of line lasers each including at least one;
The camera for photographing the wire bond in a state of being irradiated with laser in the X-axis direction and the Y-axis direction by the line laser group;
Means for capturing an image captured by the camera, arithmetic means for calculating the center X coordinate of the wire bond from the image of the laser line in the X-axis direction, and the center Y of the wire bond from the image of the laser line in the Y-axis direction A computing means for computing coordinates, a correction amount in the Z-axis direction is computed from the amount of deviation from the reference position of the end position of the laser line on the wire bond and the inclination angle of each line laser, and converted into a Z coordinate. An arithmetic unit comprising: means for performing transmission; and transmitting means for transmitting a signal for controlling the three-dimensional movement of the movable stage in correspondence with the detected X, Y, Z coordinates,
Wire bond three-dimensional positioning device consisting of
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