JPH09122960A

JPH09122960A - ダムバー切断装置

Info

Publication number: JPH09122960A
Application number: JP7286257A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shirai; 隆白井; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Yoshiya Nagano; 義也長野; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Shinya Okumura; 信也奥村; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井; Yasushi Minomoto; 泰美野本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ＩＣパッケージの取り付け角度のずれ
や、リード間距離またはリードピッチのずれに影響を受
けることなく、ダムバーの中央位置に高精度にレーザ光
を照射しダムバーを切断することができるダムバー切断
装置を提供する。【解決手段】センサ１２２ａ，１２２ｂによって、ダム
バー２の切断を行う経路に平行な２本の軌跡５，６に沿
ってリードの有無の検出を行い、両者からの検出信号に
基づいて細長い楕円形断面のパルスレーザ光１００を出
射する。また、センサ１２２ａ，１２２ｂからの検出信
号のずれを用いてワーク１の取り付け角度のずれθを算
出し、パルスレーザ光１００のスポットの長軸方向を制
御する。さらにセンサ１２２ａ，１２２ｂをパルスレー
ザ光１００より先行させておき、予めリード間距離を算
出しそれをもとにダムバーの中央が切断されるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームに
半導体チップを搭載し樹脂モールドで一体的に封止した
半導体ＩＣパッケージのダムバーをパルスレーザ光によ
って切断するダムバー切断装置に係わり、特に、半導体
ＩＣパッケージの装置への取り付け角度のずれや、リー
ド間距離もしくはリードピッチのずれに対応した高精度
な切断を行う場合に好適なダムバー切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレームに半導体チップを搭載し
樹脂モールドで一体に封止した半導体ＩＣパッケージに
おいて、ダムバーはリードフレームのリード間を連結す
るものであり、樹脂モールドがリードの間に流れ出てく
るのを堰止める役割、および各リードを補強する役割を
果たすものである。そして、樹脂モールドによる封止が
終了すると、このダムバーは切断除去され、リードフレ
ームの各リード（アウターリード）が個々に切り離され
る。

【０００３】最近では半導体ＩＣパッケージの高集積化
や高性能化に伴ってリードフレームがさらに多ピンかつ
狭ピッチになってきており、その寸法精度が厳しく要求
されるため、従来のプレス打ち抜き法では技術的に対応
できなくなってきた。これに対し、レーザ光を使用した
ダムバーの切断方法が開発されている。レーザ光は極め
て小さく絞ることができるため微細な加工が可能であ
り、これをダムバーに照射するだけで非接触でダムバー
を切断することができるため寸法精度の良い加工が可能
である。

【０００４】このようなレーザ光を用いるダムバーの加
工に好適な従来技術として、特開平６−１４２９６８号
公報に記載のものがある。この従来技術は、加工光学系
とほぼ同軸上に配置した一つの検出光学系（光検出手
段）において被加工物における材料の有無（リードの配
列状態）を光学的に検出し、その検出信号を矩形化し、
さらにその矩形化した信号に一定の遅延時間を与え、遅
延時間を与えた信号に基づいてパルスレーザ光の発振を
制御するものである。つまり、この方式は、リードの配
列状態を直接視覚的に検出し、そのデータに適当な遅延
時間を設定してパルスレーザ光の照射を即座に行うもの
であり、レーザ光の光軸（以下、レーザ光軸という）を
被加工物に対して移動させるだけで、順次ダムバーが切
断され、確実かつ高速に加工が行える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体ＩＣパッケージ
のダムバーをレーザ光により切断する場合には、加工対
象となる半導体ＩＣパッケージをダムバー切断装置へ取
り付ける際の取り付け誤差、特に角度のずれが問題とな
る。また、リードフレーム及び半導体チップを封止する
際には樹脂モールド部分に大きな収縮変形を伴い、それ
によってリードフレームが影響を受け、個々のリード間
距離やリードピッチ等がずれることがある。

【０００６】上記のような取り付け時の角度のずれやリ
ード間距離やリードピッチのずれがあると、たとえ特開
平６−１４２９６８号公報に記載の従来技術の利点を生
かしてダムバーを切断したとしても、本来切断すべきダ
ムバーの位置からずれた場所を切断してしまう可能性が
ある。

【０００７】さらに、最近では、発振されるレーザ光の
断面形状をシリンドリカルレンズ等によって細長い形状
（楕円形状）に変換し、その細長い断面形状のレーザ光
を利用して加工を実施する方式が利用されることもあ
り、この方式を応用すれば切断加工の能率が向上する
が、上記のように取り付け時の角度のずれやリード間距
離やリードピッチのずれがあると、やはり切断位置がず
れることは避けられず、とりわけ取り付け時の角度にず
れがあった場合には切断すべきでないリードを切断して
しまう可能性が高い。

【０００８】本発明の目的は、上記のような点に鑑み、
半導体ＩＣパッケージのダムバー切断装置への取り付け
角度のずれや、リード間距離もしくはリードピッチのず
れに影響を受けることなく、ダムバーの中央位置に高精
度にレーザ光を照射してダムバーを切断することができ
るダムバー切断装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、リードフレームに半導体チップを
搭載し樹脂モールドで一体に封止した半導体ＩＣパッケ
ージにおけるダムバーをパルス状のレーザ光照射により
切断するダムバー切断装置であって、ダムバーにレーザ
光を照射しながらそのレーザ光の光軸を前記半導体ＩＣ
パッケージに対して相対的に移動させることにより、上
記ダムバーを順次切断するダムバー切断装置において、
パルス状のレーザ光を発振するレーザ発振手段と、その
レーザ光を細長い断面形状のレーザ光に変換すると共に
そのレーザ光断面の長軸方向を制御するレーザ光変換手
段と、前記レーザ光よりも先行した位置の前記リードフ
レームのリードの有無を検出する第１の検出手段と、そ
の第１の検出手段による検出位置よりも前記ダムバーか
ら遠ざかる向きに離れた位置のリードの有無を検出する
第２の検出手段と、上記第１の検出手段および第２の検
出手段からの検出結果に基づき、レーザ光断面の長軸方
向がリードに平行になるよう前記レーザ光変換手段を制
御すると共に、ダムバーの中央位置にレーザ光が照射さ
れるよう前記レーザ発振手段を制御する制御手段と、を
有することを特徴とするダムバー切断装置が提供され
る。

【００１０】上記のように構成した本発明においては、
レーザ発振手段から発振したパルス状のレーザ光をレー
ザ光変換手段によって細長い断面形状のレーザ光に変換
し、そのレーザ光をダムバーの切断に用いる。また、レ
ーザ光発振に先立つリードの有無を検出するために２つ
の検出手段を設け、一つにはレーザ光よりも先行した位
置のリードの有無を検出させ、もう一つには上記の検出
手段による検出位置よりもダムバーから遠ざかる向きに
離れた位置のリードの有無を検出させる。つまり、２つ
の検出手段により、ダムバー切断を行う経路に平行な２
本の軌跡に沿って検出を行う。

【００１１】これにより、半導体ＩＣパッケージのダム
バー切断装置への取り付け時に取り付け角度のずれがあ
った場合、制御手段において、上記２つの検出手段から
の検出結果、即ち検出の時間的ずれ（検出軌跡上での距
離の差に対応する）と、２つの検出手段間の距離とから
上記取り付け角度のずれを算出することができる。そし
て、算出した取り付け角度のずれに基づいて、レーザ光
変換手段を制御してレーザ光断面の長軸方向がリードに
平行になるようにすることが可能となる。

【００１２】さらに、制御手段では、２つの検出手段か
らの検出結果に基づいてレーザ発振手段を制御するが、
上記検出手段ではレーザ光よりも先行した位置のリード
の有無を検出するため、個々のリード間の距離、即ち個
々のダムバーの長さを測定した上で該当するダムバーの
適正な切断位置（中央位置）をレーザ光照射以前に決定
することができる。これにより、樹脂モールド部分の収
縮変形等に起因する個々のリード間距離やリードピッチ
等のずれがあったとしても、そのずれに対応して個々の
ダムバーの適正な中央位置を切断することが可能とな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザ加工装
置の一実施形態を図１〜図５により説明する。

【００１４】図１に示すように、本実施形態のレーザ加
工装置には、レーザヘッド１１とレーザ電源１３とから
構成されるレーザ発振器１０、加工ヘッド１２、被加工
物であるワーク（半導体ＩＣパッケージ）１を搭載し水
平面内（ＸＹ平面内）に移動させる搬送手段としてのＸ
Ｙテーブル２１、レーザヘッド１１及び加工ヘッド１２
を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺテーブル２２、
メインコントローラ２３とトリガユニット２４を有する
コントロールユニット２５が備えられている。メインコ
ントローラ２３は、ＸＹテーブル２１の水平面内の移動
動作とＺテーブル２２の上下方向の移動動作とレーザ発
振器１０の発振動作を自動的に制御する。

【００１５】レーザ電源１３は、安定化電源部１３０、
コンデンサ部１３１、スイッチ部１３２、及びレーザコ
ントローラ２６を有する。このレーザ電源１３では、ま
ず、交流電源１３３より供給された交流電流が安定化電
源部１３０に供給され、レーザコントローラ２６から指
令された電圧値に従って直流に変えられ、コンデンサ部
１３１に供給される。コンデンサ部１３１に上記電圧値
で供給された電荷は、レーザコントローラ２６からのト
リガ信号による所定のパルス幅に従うスイッチ部１３２
の開閉動作により、レーザヘッド１１に備えられた励起
ランプ１１０に供給される。このパルス状の電荷により
上記励起ランプ１１０が発光し、これによりレーザ媒体
が励起されパルスレーザ光が射出される。

【００１６】レーザ発振器１０にはレーザ光変換手段と
してビームフォーマ１１１が設けられている。ビームフ
ォーマ１１１は、凸型シリンドリカルレンズ及び凹型シ
リンドリカルレンズからなるシリンドリカルレンズ対を
有し、レーザヘッド１１からのパルスレーザ光の断面形
状を細長い楕円形に変換する。そして、シリンドリカル
レンズ対の間隔を光軸に沿って移動するで楕円形の断面
形状の偏平率が変更できるようになっている。さらに、
シリンドリカルレンズ対は同時に光軸まわりに所定角度
回転することが可能で、その回転によりパルスレーザ光
の細長い楕円形のスポットが光軸まわりに回転する。

【００１７】上記構成において、レーザヘッド１１から
発振したレーザ光はビームフォーマ１１１で断面形状が
細長い楕円形に変換され、加工ヘッド１２内の図示しな
いベンディングミラーで方向が変えられ、加工ヘッド１
２下部のノズル１２１内の図示しない集光レンズで集光
され、ノズル１２１先端よりワーク１上に照射される。

【００１８】また、ノズル１２１には２個のセンサを備
えたセンサユニット１２２が設けられている。図２はセ
ンサユニット１２２を示す図であって、（ａ）は図１の
II部を一部断面で示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向から
の矢視図である。センサユニット１２２には２つのセン
サ１２２ａおよび１２２ｂが備えられており、図２
（ｂ）に示すようにセンサ１２２ａとノズル１２１の中
心位置（パルスレーザ光１００の光軸）とはＬ₀だけ、
センサ１２２ａと１２２ｂとは所定距離Ｌ₁だけ隔てら
れている。センサ１２２ａおよび１２２ｂからはそれぞ
れ検出光（好ましくは、検出用のレーザ光）１２２Ａ，
１２２Ｂがワーク１のリードフレーム１ａに発せられ、
リードフレーム１ａで反射した検出光（リードの有無の
情報を含む）がセンサ１２２ａおよび１２２ｂにそれぞ
れ検出される。ワーク１はＸＹテーブル２１によって図
２（ａ）に示すように紙面左方向に移動し、ノズル１２
１はワーク１に対して相対的に紙面右方向に移動する。
従って、センサ１２２ａ，１２２ｂはノズルから発射さ
れるパルスレーザ光１００よりも先行した位置のリード
の有無を検出することになる。上記センサ１２２ａ，１
２２ｂのパルスレーザ光１００に対する先行距離Ｌ₂は
予め所定距離に決めておき、予めＬ₀，Ｌ₁と共にコント
ロールユニット２５に入力しておく。

【００１９】図３は、センサ１２２ａおよび１２２ｂと
リードフレーム（ダムバーおよびリード）の位置関係を
示す図である。但し、図３においては、ノズル１２１を
一点鎖線で示した。センサ１２２ａ，１２２ｂは、いず
れもパルスレーザ光発振に先立つリード４の有無を検出
するが、センサ１２２ａはリード４のダムバー２に近い
方の軌跡５に沿って、センサ１２２ｂはリード４のダム
バー２に近い方の軌跡６に沿って検出を行う。また、ノ
ズル１２１の中心はダムバー２の中心線上を軌跡７に沿
って移動する。つまり、２つのセンサ１２２ａ，１２２
ｂにより、ダムバー２の切断を行う軌跡７に平行な２本
の軌跡５，６に沿って検出を行うことになる。ここで、
軌跡７と軌跡５はＬ₀だけ、軌跡５と軌跡６とはＬ₁だけ
離れている。

【００２０】図４は、本実施形態のレーザ加工装置に装
填する際のワーク１の状態を示す図である。図４に示す
ように、３個の半導体ＩＣパッケージ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
がホルダ８に取り付けられ、この状態でレーザ加工装置
にされてダムバーの切断が行われる。なお、３個に限ら
ず、２個、またはそれ以上の個数を一組として取り扱っ
ても良い。

【００２１】このようなワーク１をダムバー切断装置へ
取り付ける際には、取り付け誤差、特に角度のずれが問
題となる。また、リードフレーム及び半導体チップを封
止する際には樹脂モールド部分に大きな収縮変形を伴
い、それによってリードフレームが影響を受け、リード
間距離やリードピッチ等がずれることがある。取り付け
時の角度のずれやリード間距離やリードピッチのずれが
あると、本来切断すべきダムバーの位置からずれた場所
を切断してしまう可能性があり、とりわけ取り付け時の
角度にずれがあった場合には切断すべきでないリードを
切断してしまう可能性が高い。本実施形態は、上記のよ
うな不具合を解決するためのものである。

【００２２】以下、取り付け時の角度に未知のずれ（θ
とする）があった場合のダムバーの切断状況について、
図５により説明する。図５は、２個のセンサからの検出
信号とパルスレーザ光の出射のタイミングをリードフレ
ーム形状と関連付けて示す図であって、取り付け角度の
ずれを誇張している。但し、図５のリードフレーム形状
を表す部分は検出光１２２Ａ，１２２Ｂの照射位置（即
ち、検出位置）を基準にしているため、パルスレーザ１
００の集光位置の波形が検出光２００の集光位置の先行
距離Ｌ₂だけずれている。

【００２３】ワーク１をＸＹテーブル２１を移動させノ
ズル１２１をワーク１に対して紙面右方向に一定速度で
移動させると、センサ１２２ａおよび１２２ｂは反射後
の検出光（リードの有無の情報を含む）を検出し、それ
ぞれのセンサより図示のような検出信号が発せられる。
検出される検出信号の変化はウエブ４で高い出力とな
り、スリット３で低い出力となる。しかし、ワーク１の
取り付け時の角度にずれがあるため、センサ１２２ａ，
１２２ｂからの検出信号はずれている。実際には検出信
号の角部分はだれた形状となっているが、簡単のため、
ここではコンパレートされ矩形化された信号を示す。

【００２４】トリガユニット２４では、センサ１２２ａ
からの検出信号より軌跡５におけるスリット３の幅（即
ち、ダムバー２の長さ）Ｘ₁を算出し、それに対応する
スリット幅中央位置Ｘ₂を算出する。同様に、センサ１
２２ｂからの検出信号より軌跡６におけるスリット３の
幅（即ち、ダムバー２の長さ）Ｘ₃を算出し、それに対
応するスリット幅中央位置Ｘ₄を算出する。センサ１２
２ａ，１２２ｂからの検出信号がずれているためスリッ
ト幅中央位置Ｘ₂，Ｘ₄はずれている。そして、このずれ
と前述のセンサ１２２ａと１２２ｂの距離Ｌ₁とから取
り付け時角度のずれθを算出する。この算出結果をもと
にトリガユニット２４はビームフォーマ１１１を制御
し、パルスレーザ光１００のスポットをθだけ回転さ
せ、そのスポットの長軸方向がウエブ４に平行になるよ
うにする。

【００２５】また、トリガユニット２４では、前述のＬ
₀，Ｌ₁と、上記Ｘ₂，Ｘ₄，θとを用いてダムバー２の中
心線上（軌跡７）におけるスリット幅中央位置Ｘ₅を算
出する。さらに、前述のセンサ１２２ａ，１２２ｂのパ
ルスレーザ光１００に対する先行距離Ｌ₂と上記算出さ
れたＸ₅とから遅延時間Ｘ₆を算出し、パルスレーザ光１
００がＸ₇で出射されるようタイミングを決定し、レー
ザ発振器１０の発振を制御する。なお、以上のようなセ
ンサによる検出からパルスレーザ光の発振までの信号処
理についての詳細は、特開平６−１４２９６８号公報に
記載されている。

【００２６】本実施形態では、センサ１２２ａおよび１
２２ｂでパルスレーザ光１００の光軸よりも先行した位
置のウエブ４の有無を検出するため、例えば樹脂モール
ド部分の収縮変形等に起因する個々のリード間距離やリ
ードピッチ等のずれがあったとしても、個々のウエブ４
間の距離、即ち個々のダムバー２の長さを測定した上で
該当するダムバー２の中央位置をパルスレーザ光１００
照射以前に決定し、そのダムバー２の中央位置をパルス
レーザ光１００で切断することができる。

【００２７】以上のような本実施形態によれば、２つの
センサ１２２ａおよび１２２ｂによって、ダムバー２の
切断を行う経路に平行な２本の軌跡５，６に沿って検出
を行うので、２つの検出信号のずれおよび２つのセンサ
１２２ａ，１２２ｂの距離を用いて取り付け角度のずれ
θを算出することができ、算出した取り付け角度のずれ
θに基づいてビームフォーマ１１１を制御し、パルスレ
ーザ光１００断面の長軸方向をウエブ４（リード）に平
行にすることができる。

【００２８】また、センサ１２２ａおよび１２２ｂでパ
ルスレーザ光１００よりも先行した位置のウエブ４（リ
ード）の有無を検出するので、個々のスリット３の幅Ｘ
₁およびＸ₃、即ち個々のダムバー２の長さを測定した上
で該当するダムバー２の中央位置をパルスレーザ光１０
０の照射以前に決定することができ、レーザ発振器１０
を制御してダムバー２の中央位置を確実に切断すること
ができる。

【００２９】また、材質やロットの違い等により、セン
サ１２２ａや１２２ｂの感度にばらつきがある場合に
も、スリット幅中央位置Ｘ₂，Ｘ₄を算出する際にそのば
らつきによる誤差が相殺される。

【００３０】従って、ワーク１のダムバー切断装置への
取り付け角度のずれの影響や、樹脂モールド部分の収縮
変形等に起因する個々のスリット３の幅（リード間距
離）もしくはリードピッチのずれに影響を受けることな
く、ダムバー２の中央位置に高精度にパルスレーザ光１
００を照射してダムバーを切断することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、２つの検出手段を用い
て、ダムバー切断を行う経路に平行な２本の軌跡に沿っ
て検出を行うので、半導体ＩＣパッケージの取り付け角
度のずれを算出することができ、そのずれに基づいてレ
ーザ光変換手段を制御し、レーザ光断面の長軸方向をリ
ードに平行にすることができる。また、検出手段でレー
ザ光よりも先行した位置のリードの有無を検出するの
で、個々のダムバーの中央位置を予め決定してダムバー
の中央位置を確実に切断することができる。

【００３２】従って、取り付け角度のずれの影響や、リ
ード間距離もしくはリードピッチのずれに影響を受ける
ことなく、ダムバーの中央位置に高精度にレーザ光を照
射してダムバーを切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の構
成の概略図である。

【図２】センサユニット１２２を示す図であって、
（ａ）は図１のII部を一部断面で示す図、（ｂ）は
（ａ）のＢ方向からの矢視図である。

【図３】２個のセンサとリードフレーム（ダムバーおよ
びリード）の位置関係を示す図である。

【図４】図１のレーザ加工装置に装填する際のワークの
状態を示す図である。

【図５】２個のセンサからの検出信号とパルスレーザ光
の出射のタイミングをリードフレーム形状と関連付けて
示す図である。

【符号の説明】

１ワーク１Ａ，１Ｂ，１Ｃ半導体ＩＣパッケージ２ダムバー３スリット４ウエブ５，６，７軌跡８ホルダ１０レーザ発振器１１レーザヘッド１２加工ヘッド１３レーザ電源２１ＸＹテーブル２２Ｚテーブル２３メインコントローラ２４トリガユニット２５コントロールユニット２６レーザコントローラ１００パルスレーザ光１２１ノズル１２２センサユニット１２２ａ，１２２ｂセンサ１２２Ａ，１２２Ｂ検出光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下村義昭茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者奥村信也茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者桜井茂行茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者美野本泰茨城県土浦市神立町650番地日立建機エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リードフレームに半導体チップを搭載し
樹脂モールドで一体に封止した半導体ＩＣパッケージに
おけるダムバーをパルス状のレーザ光照射により切断す
るダムバー切断装置であって、前記ダムバーに前記レー
ザ光を照射しながらそのレーザ光の光軸を前記半導体Ｉ
Ｃパッケージに対して相対的に移動させることにより、
前記ダムバーを順次切断するダムバー切断装置におい
て、パルス状のレーザ光を発振するレーザ発振手段と、前記レーザ光を細長い断面形状のレーザ光に変換すると
共にそのレーザ光断面の長軸方向を制御するレーザ光変
換手段と、前記レーザ光よりも先行した位置の前記リードフレーム
のリードの有無を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段による検出位置よりも前記ダムバー
から遠ざかる向きに離れた位置のリードの有無を検出す
る第２の検出手段と、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段からの検
出結果に基づき、前記レーザ光断面の長軸方向が前記リ
ードに平行になるよう前記レーザ光変換手段を制御する
と共に、前記ダムバーの中央位置に前記レーザ光が照射
されるよう前記レーザ発振手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするダムバー切断装置。