JP2006517730A - Carrier, holder, laser cutting device, and method for separating semiconductor product using laser beam - Google Patents
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Abstract
本発明は、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止するキャリヤとホルダーに関する。本発明はまた、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止する方法にも関する。The present invention relates to a carrier and holder for supporting and locking a semiconductor product during the separation of the product using laser light. The present invention also relates to a method for supporting and locking a semiconductor product during separation of the product using laser light.
Description
本発明は、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止するキャリヤ及びホルダーに関する。本発明はまた、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止する方法に関する。 The present invention relates to a carrier and holder for supporting and locking a semiconductor product during the separation of the product using laser light. The invention also relates to a method for supporting and locking a semiconductor product during the separation of the product using laser light.
半導体製品の製造において、多数の製品が半導体製品の集積体(例えば、リードフレームとも称される)として一括してまとめられることは有効である。製造工程の大半が完了した後で、集積された半導体製品は切断または切離し操作によりお互いに分離される。レーザー切断技術は、依然として限られた範囲ではあるが、この目的のためにも使用される。分離された半導体製品は益々その寸法を縮小しながら製造されるので、グリッパによってそのような小さい構成要素の位置決めをするのは困難である。従来技術においては、より小さな半導体構成要素は、その上にフォイル層が接着状態で配置された半導体製品の集積体から分離される。半導体構成要素がレーザー光により分離されるときは、フォイルはそのまま残るので(少なくとも実質的には)、半導体製品の集積体が切断された後においてもフォイル層により半導体構成要素は依然として互いに接着している。限られた寸法(例えば、0.36mm2未満の表面積)の半導体構成要素の位置決めの問題はフォイルを使用することでこのように解決できる。しかし、その欠点はフォイルの配置及び除去はコストのかかる操作となるということである。更に、フォイルの材料もまたコストを引き上げる効果を有する。更に別の欠点は、分離された半導体製品は、例えば残された接着剤残留物に汚染され得るということである。 In the manufacture of semiconductor products, it is effective that a large number of products are collectively collected as an integrated body of semiconductor products (for example, also referred to as a lead frame). After the majority of the manufacturing process is completed, the integrated semiconductor products are separated from each other by a cutting or detaching operation. Laser cutting techniques are still used to this purpose, although to a limited extent. Since isolated semiconductor products are manufactured with increasingly reduced dimensions, it is difficult to position such small components with a gripper. In the prior art, smaller semiconductor components are separated from an assembly of semiconductor products on which a foil layer is disposed in an adhesive state. When the semiconductor components are separated by laser light, the foil remains intact (at least substantially), so that the semiconductor components are still adhered to each other by the foil layer even after the semiconductor product assembly has been cut. Yes. The problem of positioning semiconductor components of limited dimensions (eg surface area less than 0.36 mm 2 ) can be solved in this way by using a foil. However, the drawback is that the placement and removal of the foil is an expensive operation. Furthermore, the foil material also has the effect of raising costs. Yet another disadvantage is that the separated semiconductor product can be contaminated, for example, with residual adhesive residues.
国際特許出願、国際公開第01 75966号パンフレットはレーザー及び水ビームにより対象物を分離する方法を記述している。この目的のために、対象物は切断の前に接着剤を有するキャリヤ上に配置される。レーザー及び水ビームは切断輪郭線に沿って対象物上を移動して製品を分離し、その後、キャリヤに依然として接着している切断された製品は更なる処理を経る。キャリヤはレーザー照射に対して透過性を有することができる。一つの特定の実施形態の変形例において、切断された製品の更なる処理のために、とりわけアンダープレッシャを利用するマットとして具現化されたキャリヤが記述されている。 International patent application WO 01 75966 describes a method for separating objects by means of a laser and a water beam. For this purpose, the object is placed on a carrier with adhesive before cutting. The laser and water beam move over the object along the cutting contour to separate the product, after which the cut product still adhered to the carrier undergoes further processing. The carrier can be transparent to laser irradiation. In one particular embodiment variant, a carrier is described which is embodied as a mat, in particular utilizing underpressure, for further processing of the cut product.
本発明の目的は、レーザー切断により半導体製品の分離を簡素化し、かつコストを下げることである。 An object of the present invention is to simplify the separation of semiconductor products by laser cutting and to reduce the cost.
本発明はこの目的のために、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止するキャリヤを提供し、そのキャリヤは平坦な搬送側に配置された孔パターンを有し、少なくとも実質的にはレーザー光を吸収しない材料から製造されているプレートを具備する。そのような材料の例としてはガラスとセラミックがある。少なくとも部分的にはレーザー光に対する透過性を有する材料は、レーザー光からエネルギーをまったく、あるいはほとんど吸収せず、そのためレーザービームの影響による損傷を受けない。孔パターンによりアンダープレッシャを半導体製品の集積体に加える(そして、分離後は個々の構成要素に加える)ことができるが、これを以下で更に明確にする。プレートの材料としてのガラスの利点は、高価ではないこと、更にはマイクロ機械的製造技術(例えば、パウダーブラスティング)により容易に処理できることである。硼珪酸ガラスはこのようにYAGレーザー(1064nm)と組み合わせて適用できるプレートの製造に適している。他の例は、CO2レーザー(10600nm)と組み合わせて適用できるプレートを製造するためのセレン化亜鉛(セラミック材料として具現化される)の適用である。更に他の例は、UVレーザー(354nm)と組み合わせて適用できるプレートを製造するためのフッ化カルシウム(同様に、セラミック材料として具現化される)の適用である。完全に明確にするために、レーザー光は単一色における電気機械的放射、または実質的に単一の波長を具備する電気機械的放射を意味すると理解されたい。この方法によりキャリヤを、寸法上非常に高い精度を有する非常に多くの数の孔(1平方センチメートルあたり最大100孔以上)を有して製造することができる。接着フォイルの使用は本発明によるキャリヤによって不要となり、コスト削減の効果があり、それによって半導体製品上に残された接着剤残留物の問題は解消される。 For this purpose, the present invention provides a carrier that supports and locks a semiconductor product during the separation of the product using laser light, the carrier having a hole pattern disposed on a flat transport side. And a plate made of a material that does not absorb laser light at least substantially. Examples of such materials are glass and ceramic. A material that is at least partially transparent to the laser light does not absorb any or very little energy from the laser light and is therefore not damaged by the influence of the laser beam. The hole pattern allows underpressure to be added to the semiconductor product stack (and added to the individual components after separation), which will be further clarified below. The advantages of glass as a material for the plate are that it is not expensive and can be easily processed by micromechanical manufacturing techniques (eg powder blasting). Borosilicate glass is thus suitable for the production of plates that can be applied in combination with a YAG laser (1064 nm). Another example is the application of zinc selenide for making a plate which can be applied in combination with a CO 2 laser (10600 nm) (is embodied as a ceramic material). Yet another example is the application of calcium fluoride (also embodied as a ceramic material) to produce a plate that can be applied in combination with a UV laser (354 nm). For complete clarity, laser light should be understood to mean electromechanical radiation in a single color or electromechanical radiation with a substantially single wavelength. This method allows the carrier to be manufactured with a very large number of holes (up to 100 holes or more per square centimeter) with very high dimensional accuracy. The use of an adhesive foil is not required by the carrier according to the present invention, which has the effect of reducing costs, thereby eliminating the adhesive residue problem left on the semiconductor product.
キャリヤの好ましい実施形態において、プレートの搬送側に近接する孔の断面は搬送側からある距離にある断面よりも大きい。これは、孔が15〜45°のトップアングル、好ましくは30°のトップアングルを有する場合である。アンダープレッシャが加えられる半導体製品の集積体の表面積はこのように増大することができ、それにより半導体製品の集積体がプレートからより大きな力により引き離されるという利点がもたらされる。これは半導体製品の集積体及び分離された構成要素の係止を改善する結果となる。孔パターンは一般的には、半導体製品も一般的には半導体製品の集積体上に格子状に載置されるので、格子状となっている。製品の分離後は、各製品はカバーされた孔を使用してアンダープレッシャが依然として製品の位置決めのために製品に加えられるように、孔パターンの少なくとも一つの孔を依然としてカバーしなくてはならない。同一のキャリヤを有する種々の製品の処理が可能であると想像することもできるが、半導体製品の集積体における半導体製品の載置の設計において考慮がなされれば、キャリヤは製品に関連する寸法(特に孔パターン)を有することが可能である。 In a preferred embodiment of the carrier, the cross section of the hole proximate to the transport side of the plate is larger than the cross section at a distance from the transport side. This is the case when the holes have a top angle of 15 to 45 °, preferably a top angle of 30 °. The surface area of the semiconductor product stack to which the underpressure is applied can thus be increased, which provides the advantage that the semiconductor product stack is pulled away from the plate by a greater force. This results in improved locking of the semiconductor product assembly and the separated components. The hole pattern is generally in the form of a lattice since the semiconductor product is also generally placed in a lattice form on the semiconductor product assembly. After product separation, each product must still cover at least one hole in the hole pattern so that the underpressure is still applied to the product for product positioning using the covered holes. It can be imagined that various products with the same carrier can be processed, but if consideration is given to the design of the placement of the semiconductor product in the semiconductor product integration, the carrier will have dimensions related to the product ( In particular a hole pattern).
本発明はまた、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止するホルダーを提供し、そのホルダーは上述のキャリヤ及び搬送側から離れたプレート側に接続するアンダープレッシャを生成する手段を具備する。好ましい変形例においては、搬送側から離れたプレート側に接続するアンダープレッシャを生成するそのような手段は、キャリヤに接続するチャンバーとチャンバーに接続する抽出装置により形成される。アンダープレッシャを生成する手段はこのように簡単な方法でキャリヤ内の全ての孔に接続可能である。好ましくは、チャンバーはまたキャリヤの位置決め手段を有し、それによりキャリヤはアンダープレッシャ生成手段に関して簡単な方法で正確に位置決めされ得る。また、利点としては、キャリヤがこのようにアンダープレッシャ生成手段と容易に交換されるように搭載できるということである。 The present invention also provides a holder for supporting and locking a semiconductor product during the separation of the product using laser light, the holder being connected to the aforementioned carrier and the plate side remote from the transport side. Means for generating. In a preferred variant, such means for creating an underpressure connected to the plate side remote from the transport side is formed by a chamber connected to the carrier and an extraction device connected to the chamber. The means for generating underpressure can thus be connected to all the holes in the carrier in a simple manner. Preferably, the chamber also has carrier positioning means so that the carrier can be accurately positioned in a simple manner with respect to the underpressure generating means. Also, the advantage is that the carrier can thus be mounted so that it can be easily replaced with the underpressure generating means.
本発明は更に、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止するレーザー切断装置を提供し、その切断装置は上述のように孔を有し、レーザー源はプレートの搬送側に位置する。最適な動作のためには、レーザービームが半導体製品の集積体と直接接触することが推奨される。移動手段によりプレートとレーザービームを互いに対して正確に制御可能な方法で移動することが可能でなければならず、それによってこのように半導体製品の集積体の分離位置を正確に決定することができる。 The present invention further provides a laser cutting device for supporting and locking a semiconductor product while separating the product using laser light, the cutting device having holes as described above, and the laser source being a plate. Located on the transport side. For optimal operation, it is recommended that the laser beam be in direct contact with the semiconductor product assembly. It must be possible for the moving means to move the plate and the laser beam relative to each other in a precisely controllable manner, so that the separation position of the semiconductor product assembly can thus be determined accurately. .
本発明は更に、半導体製品を、レーザー光を使用して製品を分離中に、支持及び係止する方法を提供し、その方法は、A)分離する半導体製品の集積体を孔パターンを有する平坦なプレート上に載置する工程と、B)半導体製品の集積体がプレートから引き離されるように、孔パターンの孔にアンダープレッシャを加える工程と、C)少なくとも一つのレーザービームを集積体に向け、切断を所望する位置でレーザー源と平坦なプレートの相互移動により、各切り離された半導体製品が依然として平坦なプレートの少なくとも一つの孔に接続されているように、集積体を切断する工程と、D)プレートから分離された製品を取り出す工程とを含む。本発明によるキャリヤとホルダーを参照して既に記述した利点に加えて、この方法の非常に有利な点は、半導体製品の集積体の寸法における特別な変形(歪み)がこれによって補償されるということである。半導体製品の集積体はしばしば、以前に行われた処理工程中の加熱の結果、平坦から少し変形した形を有する。本発明により、ある程度歪んだ半導体製品の集積体は切断操作が始まる前に再度、平坦にすることができる。この目的のため、好ましくは半導体製品の集積体は処理工程B)中に、集積体の接触側における平坦性についての可能性のある変形がプレートの吸引によって除去されるようにプレートから引き離される。これが分離中の正確性に対して有効な効果を有することは自明である。プレートから分離された製品の単純な除去の際に、孔に加えられているアンダープレッシャをまず、少なくとも部分的に解放することは有利である。 The present invention further provides a method of supporting and locking a semiconductor product during the separation of the product using laser light, the method comprising: A) flattening an assembly of semiconductor products to be separated with a hole pattern Placing on a flat plate, B) applying under pressure to the holes in the hole pattern such that the semiconductor product assembly is pulled away from the plate, and C) directing at least one laser beam to the assembly, Cutting the stack so that each separated semiconductor product is still connected to at least one hole in the flat plate by the mutual movement of the laser source and the flat plate at the location where cutting is desired; and D. ) Removing the separated product from the plate. In addition to the advantages already described with reference to the carrier and holder according to the invention, a great advantage of this method is that it compensates for special deformations in the dimensions of the semiconductor product assembly. It is. Semiconductor product assemblies often have shapes that are slightly deformed from flat as a result of heating during previous processing steps. According to the present invention, the semiconductor product assembly that has been distorted to some extent can be flattened again before the cutting operation begins. For this purpose, preferably the semiconductor product assembly is pulled away from the plate during processing step B) so that possible deformations for flatness on the contact side of the integration are removed by suction of the plate. Obviously, this has an effective effect on the accuracy during separation. In the simple removal of the product separated from the plate, it is advantageous to first at least partially release the underpressure applied to the holes.
本発明はそれに制限されることのない下記の図に示される実施形態を参照することにより更に理解され得る。 The invention can be further understood by reference to the embodiments illustrated in the following figures without being limited thereto.
図1はレーザー光によってほとんど活性化されることのない透明材料から製造されたキャリヤ1を示す。キャリヤ1には、個々の孔3から構築された格子状の孔パターン2が配置され、それによってこの図では示さない半導体製品の集積体を係止することができる。
FIG. 1 shows a carrier 1 made from a transparent material that is hardly activated by laser light. The carrier 1 is provided with a grid-
図2はキャリヤ5がその一部を形成する本発明によるホルダー4を示す。キャリヤ5内の孔6は概略的に示されている。真空チャンバー7は中心開口部8を有し、そこにポンプ11がスルーフィード9とパイプ10を介して接続する。ポンプ11を起動することにより、少なくともキャリヤ5がチャンバー7へ接続しているときは真空チャンバー7内でアンダープレッシャが生成される。その結果、空気が孔6を介して引き込まれる。半導体製品の集積体12が載置されると、孔によって集積体12にアンダープレッシャが加えられる。
FIG. 2 shows a holder 4 according to the invention, in which a carrier 5 forms part. The holes 6 in the carrier 5 are shown schematically. The
図3はハウジング14を有するリードフレーム13を示し、ハウジング14はリードフレーム13上に導入され複数の半導体製品(図示せず)をカプセル化している。そのようなユニットは半導体製品の集積体として既に上述してある。リードフレーム13はキャリヤ16内で開口部15によって下方向に吸引される。キャリヤ16内のいくつかの開口部15はリードフレーム13によってカバーされていないことが分かる。しかしこれは、少なくともキャリヤ16の見えない側のアンダープレッシャ生成手段が十分に強力であれば問題とはならない。この図には、個々の半導体製品18の分離が行われたハウジング14内の切断線17も示されている。
FIG. 3 shows a
最後に、図4はキャリヤ16の一部の断面を示しており、開口部15は更に詳細に示されている。キャリヤ16の搬送側19において、開口部15は搬送側19からある距離にある断面よりも大きい断面を有している。開口部15はこのようにカップのような形状をなし、それによって半導体製品の集積体12(図2)に、または既に分離された製品18(図3)にアンダープレッシャを加えることができる面積が相対的に大きくなる。開口部15に汚染の可能性がある場合は、アンダープレッシャ状態の間の吸引とは反対方向に開口部15に空気を吹きかけることができる。
Finally, FIG. 4 shows a cross-section of a part of the
Claims (12)
A)分離する半導体製品の集積体(12、13)を孔パターン(2)を有する平坦なプレート(1、5、16)上に載置する工程と、
B)前記半導体製品の集積体(12、13)が前記プレート(1、5、16)から引き離されるように、前記孔パターン(2)の前記孔(3、6)にアンダープレッシャを加える工程と、
C)少なくとも一つのレーザービームを前記集積体に向け、切断を所望する位置でレーザー源と前記平坦なプレート(1、5、16)の相互移動により、前記各切り離された半導体製品(18)が依然として前記平坦なプレート(1、5、16)の少なくとも一つの前記孔(3、6)に接続されているように、前記集積体(12、13)を切断する工程と、
D)前記プレート(1、5、16)から前記分離された製品(18)を取り出す工程と
を含む方法。 A method of supporting and locking a semiconductor product (12, 13, 18) using a laser beam during separation of the product (12, 13, 18), comprising the following processing steps:
A) placing the semiconductor product assembly (12, 13) to be separated on a flat plate (1, 5, 16) having a hole pattern (2);
B) applying under pressure to the holes (3, 6) of the hole pattern (2) so that the semiconductor product assembly (12, 13) is separated from the plates (1, 5, 16); ,
C) Directing at least one laser beam to the integrated body, and moving the laser source and the flat plate (1, 5, 16) at a position where cutting is desired, the separated semiconductor product (18) Cutting the stack (12, 13) so that it is still connected to at least one of the holes (3, 6) of the flat plate (1, 5, 16);
D) removing the separated product (18) from the plate (1, 5, 16).
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