JP3106054B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所望の加工位置を高速
で加工することができるレーザ加工装置及びレーザ加工
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルス状のレーザ光を利用した加工とし
ては、切断、穴あけ、溶接等の加工方法が機械、電子、
半導体装置などの多方面の分野の製造過程で利用されて
いる。従来のレーザ加工装置の構成を図１０及び図１１
を参照しながら説明する。

【０００３】従来のレーザ加工装置は、図１０にその一
例を示すように、レーザヘッド３１と加工光学系３２と
レーザ電源３３とから構成されるレーザ発振器３０、被
加工物であるワーク４０を搭載し水平面内（ＸＹ平面
内）に移動可能なＸＹテーブル４１、レーザヘッド３１
及び加工光学系３２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ
るＺテーブル４２、ＸＹテーブル４１の水平面内の移動
動作とＺテーブル４２の上下方向の移動動作とレーザ発
振器３０の発振動作とを自動または手動で制御するメイ
ンコントローラ４３を備える。

【０００４】また、レーザ電源３３は、図示しないレー
ザコントローラ、安定化電源、コンデンサ部及びスイッ
チ部から構成される。レーザコントローラから指令され
た電圧値に従って、供給された交流電源が安定化電源に
より直流に変えられ、コンデンサ部に供給され、コンデ
ンサ部に蓄積された電荷がスイッチ部の所定の開閉タイ
ミングに基づきレーザヘッド部の図示しない励起ランプ
に放電される。このスイッチ部の開閉はレーザコントロ
ーラからパルス幅及びパルス周波数を指令するトリガ信
号に従って行われる。以上のようにして、レーザヘッド
３１よりパルス状のレーザ光が発振する。

【０００５】また、レーザヘッド３１には図示しないビ
ームシャッタが内蔵されており、このビームシャッタが
開閉することによってパルス状のレーザ光をＯＮ／ＯＦ
Ｆし、ワーク４０へのレーザ光の照射を制御する。即ち
ワーク４０を加工する場合には上記ビームシャッタを開
き、加工しない場合には上記ビームシャッタを閉じる。
このビームシャッタの開閉動作時間は１００〜３００ms
ec程度であり、その制御は前述のレーザコントローラか
ら行うが、メインコントローラ４３からレーザコントロ
ーラを介して行うことも可能である。

【０００６】上記のようなレーザ加工装置を用いて、例
えばＩＣパッケージのダムバー部の除去（切断）を行う
場合を説明する。図１１（ａ）はＩＣパッケージの平面
図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ部の拡大図であ
る。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダムバー部
２はＩＣに使用されるリードフレームのピン（リード）
を連結しており、ＩＣのモールド時にレジンを堰止める
役割と、リードフレームのピンを補強する役割を持ち、
製造過程の最後に除去される部分である。このダムバー
部２をパルス状のレーザ光で除去する加工手順を、図１
１（ｂ）のＫ点の除去（切断）が終了し、続いてＬ点の
除去を行う場合を例にとって説明すると、次のようにな
る。

【０００７】（１）ＸＹテーブル４１により、ワーク４
０上へのレーザ光照射位置を図１１（ｂ）中Ｋ点からＬ
点の方向（Ｘ軸の正方向）に移動させる。但し、Ｘ軸及
びＹ軸を図１１（ａ）のように定める。 （２）Ｌ点で位置決めし、ＸＹテーブル４１を停止す
る。 （３）ビームシャッタを開く。 （４）レーザ光を照射してＬ点のダムバー部２を除去す
る。 （５）ビームシャッタを閉じる。

【０００８】以上（１）から（５）の加工手順を繰り返
すことにより、図１１（ａ）に示すＩＣパッケージの４
辺にあるダムバー部２を順次除去していく。このとき、
ＸＹテーブルの移動及び停止、ビームシャッタの開閉
は、メインコントローラ４３に予め入力したプログラム
に従って実行される。また、この間レーザ光は常時パル
ス状に発振するか、またはビームシャッタの開いたのと
同期して発振し、これらの制御は前述のレーザコントロ
ーラで行われる。

【０００９】なお、上記のようなダムバー部の除去に用
いて好適なレーザ加工装置または方法に関する従来技術
として、例えば特開昭５６−９０９０号公報や特開平４
−４１０９２号公報に記載されたものがある。前者の特
開昭５６−９０９０号公報に記載の方法は、加工速度
（ＸＹテーブルの移動速度）の変化にレーザ光の発振を
対応させ均一にレーザ光を照射させるものであり、後者
の特開平４−４１０９２号公報に記載の装置は、予め記
憶しておいた複数の加工位置情報とＸＹテーブルの移動
量との比較結果に応じてレーザ光のＯＮ／ＯＦＦや照射
タイミングを制御するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】通常のＩＣパッケージ
のダムバー部の寸法は幅０．１〜０．３ｍｍ程度、厚さ
は０．１５ｍｍ程度であるので、ダムバー部を除去する
場合にはレーザ光の１パルスで十分除去可能である。従
って、実際の加工に要する時間はレーザ光のパルス幅の
時間に相当し、０．１〜１msec程度である。ところが、
前述の（１）〜（５）の加工方法においてはビームシャ
ッタの開閉動作時間である２００〜６００msecとテーブ
ルの移動時間により、１つのダムバー部を除去するため
に１sec程度の時間を費やし、ダムバーの個数やＩＣパ
ッケージの製造個数を考慮すると加工時間がかかり過ぎ
ることになる。

【００１１】また、一般的にリードフレームのピンのピ
ッチは等ピッチであることが多いが、リードフレームの
製造誤差や、レジンでモールドする時の温度履歴による
歪や、ハンドリングによる外力などで変形し、ダムバー
部の除去時には必ずしも等ピッチになっていない場合が
ある。前述のダムバー部除去方法では、ダムバー部を除
去する箇所をプログラムとして予めメインコントローラ
４３に登録しておくが、この方法では上記ピンが等ピッ
チになっていないことには対応できず、さらに製造誤差
や変形が累積して誤差が増大するような最悪の場合に
は、残しておくべきリードフレームのピンの部分にダメ
ージを与える可能性もある。

【００１２】また、特開昭５６−９０９０号公報に記載
された従来技術をダムバー部の除去に応用する場合、均
一にレーザ光を照射させるため、ピンが等ピッチでなく
不規則な配列になってしまった時には対応できず、上記
と同様の問題が生じる。さらに、特開平４−４１０９２
号公報に記載された従来技術を応用する場合、予め記憶
（想定）した所定の形状に従う制御しかできないため、
やはりピンが不規則な配列になってしまった時には対応
できず、同様の問題が生じる。

【００１３】このような問題点に対し、本件出願人は、
加工位置における被加工物の材料の有無を検出して対応
する検出信号を発生する検出手段と、その検出信号に基
づいて矩形波信号を発生する矩形波信号発生手段と、そ
の矩形波信号に基づいたタイミングでパルスレーザ光が
照射されるようパルスレーザ光の発振を制御する制御手
段とを備えたパルスレーザ加工機及びパルスレーザ加工
方法を発明し、出願している（特願平４−２９３１１
４、出願日平成４年１０月３０日）。この先願発明によ
れば、加工位置が等間隔である場合のみならず等間隔で
ない場合にも所望の加工位置を高速で加工することがで
きる。

【００１４】しかしながら、この先願発明には、レーザ
加工に伴って生じる光を被加工物の材料の有無に基づく
反射光または通過光であると誤検出してしまうという欠
点があり、この点においてさらに改善の余地があること
がわかった。

【００１５】即ち、レーザ光を被加工物に照射して加工
を行う場合、加工位置からはレーザ加工に伴って発光を
伴う。この光は、プラズマと酸化反応による光に起因し
ており、プルームと呼ばれる。従って、検出手段で検出
される光は、検出光が被加工物により反射された反射光
または被加工物を通過した通過光と、上記プルームの２
種類の光となる。その結果、この検出信号に基づいて矩
形波信号発生手段で矩形波信号を発生する時に、上記プ
ルームのレベル（光の強さ）が所定のしきい値より小さ
い場合には問題ないが、それが所定のしきい値より高い
場合には、出力される矩形波信号は、プルームによる信
号をも含むことになり、プルームを被加工物の材料の有
無に基づく反射光または通過光であると誤検出してしま
い、この誤検出した信号によってもレーザ光が発振され
てしまう。従って、所定のレーザ加工位置以外の誤った
位置にもレーザ加工が施されてしまうという不具合が生
じる。

【００１６】本発明の目的は、交互に位置するウエブ部
及びスリット部を有しかつ加工位置がスリット部を連結
する部位として位置する被加工物に対し、加工位置が等
間隔である場合のみならず等間隔でない場合にも、被加
工物をウエブ部及びスリット部を横切る方向に移動しな
がらレーザ光を照射して加工位置を高速で加工すること
ができると共に、レーザ加工により生じる光に基づいて
不必要にレーザ加工が施されることがないレーザ加工装
置及びレーザ加工方法を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、パルス状のレーザ光を発振するレーザ発
振器と、前記レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導す
る加工光学系と、前記被加工物を移動させる搬送手段と
を備え、前記被加工物が交互に位置するウエブ部及びス
リット部を有しかつ前記加工位置が前記スリット部を連
結する部位として位置し、前記被加工物を前記ウエブ部
及びスリット部を横切る方向に移動しながら前記加工位
置にレーザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加
工装置において、前記移動中の被加工物に対し、前記加
工位置近傍におけるウエブ部またはスリット部の有無を
検出するための検出光を照射する検出光源と、前記加工
位置近傍からの光を検出しその光に対応する検出信号を
発生する検出手段と、前記検出信号を基に矩形波信号を
生成し、この矩形波信号から更に当該矩形波信号に同期
するトリガ信号を生成すると共に、前記矩形波信号及び
トリガ信号の一方に対し、前記ウエブ部またはスリット
部の有無に対応した信号の生成後所定時間信号を取り込
まない処理を行うことで、前記ウエブ部またはスリット
部の有無に対応した信号間のレーザ加工により生じる加
工光の信号成分を除去し、その結果得られた信号を基に
前記矩形波信号に対し所定の遅延時間を持つレーザ光発
振用のトリガ信号を生成するトリガ信号生成手段と、前
記レーザ光発振用のトリガ信号に基づき前記被加工物の
加工位置にレーザ光が照射されるよう前記レーザ光の発
振を制御する制御手段とを備えるものとする。また、上
記目的を達成するために、本発明は、パルス状のレーザ
光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物
の加工位置まで誘導する加工光学系と、前記被加工物を
移動させる搬送手段とを備え、前記被加工物が交互に位
置するウエブ部及びスリット部を有しかつ前記加工位置
が前記スリット部を連結する部位として位置し、前記被
加工物を前記ウエブ部及びスリット部を横切る方向に移
動しながら前記加工位置にレーザ光を照射し前記被加工
物を加工するレーザ加工装置において、前記移動中の被
加工物に対し、前記加工位置近傍におけるウエブ部また
はスリット部の有無を検出するための検出光を照射する
検出光源と、前記加工位置近傍からの光を検出しその光
に対応する検出信号を発生する検出手段と 、前記検出信
号を基に矩形波信号を生成し、この矩形波信号から更に
当該矩形波信号に同期するトリガ信号を生成すると共
に、前記矩形波信号及びトリガ信号の一方に対し、これ
ら信号を１つおきに取り込む信号処理を行うことで、前
記ウエブ部またはスリット部の有無に対応した信号間の
レーザ加工により生じる加工光の信号成分を除去し、そ
の結果得られた信号を基に前記矩形波信号に対し所定の
遅延時間を持つレーザ光発振用のトリガ信号を生成する
トリガ信号生成手段と、前記レーザ光発振用のトリガ信
号に基づき前記被加工物の加工位置にレーザ光が照射さ
れるよう前記レーザ光の発振を制御する制御手段とを備
えるものとする。

【００１８】更に、上記目的を達成するために、本発明
は、交互に位置するウエブ部及びスリット部を有しかつ
加工位置が前記スリット部を連結する部位として位置す
る被加工物を前記ウエブ部及びスリット部を横切る方向
に移動しながら前記加工位置にパルス状のレーザ光を照
射し前記被加工物を加工するレーザ加工方法において、
前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置近傍におけ
るウエブ部またはスリット部の有無を検出するための検
出光を前記加工位置近傍に照射し、前記加工位置近傍か
らの光を検出する第１手順と、前記第１手順で検出した
光に対応する検出信号を基に矩形波信号を生成し、この
矩形波信号から更に当該矩形波信号に同期するトリガ信
号を生成すると共に、前記矩形波信号及びトリガ信号の
一方に対し、前記ウエブ部またはスリット部の有無に対
応した信号の生成後所定時間信号を取り込まない信号処
理を行うことで、前記ウエブ部またはスリット部の有無
に対応した信号間のレーザ加工により生じる加工光の信
号成分を除去し、その結果得られた信号を基に前記矩形
波信号に対し所定の遅延時間を持つレーザ光発振用のト
リガ信号を生成する第２手順と、前記第２手順で生成し
たレーザ光発振用のトリガ信号に基づいたタイミングで
前記被加工物の加工位置にレーザ光を照射する第３手順
とを有するものとする。更に、上記目的を達成するため
に、本発明は、交互に位置するウエブ部及びスリット部
を有しかつ加工位置が前記スリット部を連結する部位と
して位置する被加工物を前記ウエブ部及びスリット部を
横切る方向に移動しながら前記加工位置にパルス状のレ
ーザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加工方法
において、前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置
近傍におけるウエブ部またはスリット部の有無を検出す
るための検出光を前記加工位置近傍に照射し、前記加工
位置近傍からの光を検出する第１手順と、前記第１手順
で検出した光に対応する検出信号を基に矩形波信号を生
成し、この矩形波信号から更に当該矩形波信号に同期す
るトリガ信号を生成すると共に、前記矩形波信号及びト
リガ信号の一方に対し、これら信号を１つおきに取り込
む信号処理を行うことで、前記ウエブ部またはスリット
部の有無に対応した信号間のレーザ加工により生じる加
工光の信号成分を除去し、その結果得られた信号を基に
前記矩形波信号に対し所定の遅延時間を持つレーザ光発
振用のトリガ信号を生成する第２手順と、前記第２手順
で生成したレーザ光発振用のトリガ信号に基づいたタイ
ミングで前記被加工物の加工位置にレーザ光を照射する
第３手順とを有するものとする。

【００１９】

【作用】上記のように構成した本発明においては、移動
中の被加工物に対し、加工位置近傍におけるウエブ部ま
たはスリット部の有無を検出するための検出光を加工位
置近傍に照射し、加工位置近傍からの光を検出し、この
光に対応する検出信号を基に矩形波信号を生成し、この
矩形波信号から更に当該矩形波信号に同期するトリガ信
号を生成する。この時、検出光には、加工位置近傍から
の検出光の反射光または通過光に加え、レーザ加工によ
り生じる光（プルーム）も検出される。そこで、矩形波
信号及びトリガ信号の一方に対し、ウエブ部またはスリ
ット部の有無に対応した信号の生成後所定時間信号を取
り込まない信号処理を行うか、あるいはこれら信号を１
つおきに取り込む信号処理を行うことで、ウエブ部また
はスリット部の有無に対応した信号間のレーザ加工によ
り生じる加工光の信号成分を除去し、その結果得られた
信号を基に上記矩形波信号に対し所定の遅延時間を持つ
レーザ光発振用のトリガ信号を生成し、レーザ光発振用
のトリガ信号に基づいたタイミングで被加工物の加工位
置にレーザ光を照射するものとする。これにより被加工
物の加工位置には検出光の反射光または通過光による検
出信号のみに基づいてレーザ光が照射され、所望の加工
位置に確実にレーザ光が照射されて加工が行われ、レー
ザ加工により生じる光の検出信号に基づいてレーザ光が
発振されることがなく、加工位置以外の誤った位置にレ
ーザ光が不必要に照射されることがない。また、ウエブ
部またはスリット部の有無を加工位置近傍で検出するた
め、加工位置が等間隔である場合のみならず等間隔でな
い場合にでも、ウエブ部またはスリット部の有無に応じ
て切断すべき所望の位置が確実かつ高速に加工される。

【００２０】

【実施例】本発明によるレーザ加工装置及びレーザ加工
方法の一実施例について、図１〜図６により説明する。
但し、以下では、おもに等間隔のピンを有するＩＣパッ
ケージのダムバー部の除去について説明する。

【００２１】図１に示すように、本実施例のレーザ加工
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ＸＹ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。

【００２２】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、交流電源１３
３、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１
３１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ＴＰ₂（後述する）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が発光し、これによりレ
ーザ媒体が励起されパルス状のレーザ光が射出される。

【００２３】また、図１に示すレーザヘッド１１には図
示しないビームシャッターが内臓されている。このビー
ムシャッターは、開閉することによってレーザ発振器１
０より放出されるパルス状のレーザ光をＯＮ／ＯＦＦ
し、ワーク１へのレーザ光の照射を制御する。即ちワー
ク１を加工する場合には上記ビームシャッターを開き、
加工しない場合には上記ビームシャッタを閉じる。この
ビームシャッターの動作時間は１００〜３００ｍｓｅｃ
程度である。また、ビームシャッタのＯＮ／ＯＦＦの制
御は、レーザコントローラ２６から行うが、メインコン
トローラ２３からレーザコントローラ２６を介して行う
ことも可能である。尚、このビームシャッターの開閉は
本実施例には直接関係ないので、以下の説明においては
省略する。

【００２４】また、図２に示すように、加工ヘッド１２
内部には、レーザ光の波長に対し高い反射率特性を持つ
ベンディングミラー１２０、集光レンズ１２１が備えら
れており、これは従来のレーザ加工装置の構成と同様で
ある。本実施例では上記構成に検出光としてのレーザ光
を発生する検出光源１２２、コリメータレンズ１２３、
ハーフミラー１２４、結像レンズ１２５、光検出器１２
６から構成される検出光学系１２７が追加されている。
上記検出光源１２２としてはレーザダイオード（半導体
レーザ）等のレーザ光源が用いられており、この検出光
学系１２７は基本的にはＣＤプレーヤのディスク信号を
読みとる光ピックアップ部の光学系の構成に類似してい
る。勿論、検出光として使用されるレーザ光は、レーザ
加工を行うためのレーザ光とは異なるものであることは
いうまでもない。

【００２５】また、図３に示すように、トリガユニット
２４には、コンパレータ２４１、トリガ信号発生回路２
４２、ゲート回路２４５、ディレイ回路２４３、ゲート
信号発生器２４４が備えられている。このトリガユニッ
ト２４においては、光検出器１２６からの検出信号がコ
ンパレータ２４１においてあるしきい値Ｖ_THで二値化さ
れて矩形波信号ＴＰが生成され、トリガ信号発生回路２
４２においてこの矩形波信号ＴＰの立ち下がりに同期し
たトリガ信号ＴＰ₀，ＴＰ₀ ^*（後述する）が出力され、
このトリガ信号ＴＰ₀，ＴＰ₀ ^*がゲート回路２４５に入
力される。一方、ゲート信号発生器２４４は、レーザコ
ントローラ２６のトリガ回路２６２からのトリガ信号Ｔ
Ｐ₂（後述する）を入力し、このトリガ信号ＴＰ₂の立ち
上がりに同期したゲート信号ＧＰを所定のゲート幅Ｗ_G
でゲート回路２４５に出力する。ゲート回路２４５から
は、ゲート信号発生器２４４からのゲート信号ＧＰがＯ
ＦＦ（＝０）の場合にはトリガ信号発生回路２４２から
入力されるトリガ信号の立ち上がりに同期したトリガ信
号ＴＰ_Gが出力され、ＧＰがＯＮ（＝１）の場合にはト
リガ信号発生回路２４２からトリガ信号が入力されても
信号は出力されない。さらにトリガ信号ＴＰ_Gは、ディ
レイ回路２４３に入力され、ここでメインコントローラ
２３から指令された遅延時間Ｔ_Dが与えられＴＰ₁として
レーザコントローラ２６に出力される。

【００２６】また、図４に示すように、レーザコントロ
ーラ２６には、入出力部２６０、中央演算部２６１、ト
リガ回路２６２が備えられている。トリガ回路２６２
は、トリガユニット２４からのトリガ信号ＴＰ₁の立ち
上がりに同期してメインコントローラ２３から中央演算
部２６１に指示されたパルス幅のトリガ信号ＴＰ₂を生
成し、このトリガ信号ＴＰ₂がスイッチ部１３２に入力
される。また、コンデンサ部１３１に供給される電荷の
電圧値は、入出力部２６０より中央演算部２６１に入力
され、中央演算部２６１から安定電源部１３０に指示さ
れる。これ以後は、前述したような過程に従ってレーザ
光が発振する。一方、トリガ回路２６２からのトリガ信
号ＴＰ₂はトリガユニット２４のゲート信号発生器２４
４にも入力される（図３参照）。

【００２７】図２に戻り、加工ヘッド１２及び検出光学
系１２７の機能を説明する。まずレーザヘッド１１から
発振したレーザ光１００は、ベンディングミラー１２０
で方向が変えられ、集光レンズ１２１で集光されてワー
ク１上に照射される。また、検出光源１２２から射出さ
れた検出光２００は、コリメータレンズ１２３で平行光
にされ、ハーフミラー１２４で反射され、ベンディング
ミラー１２０を通り、集光レンズ１２１によりワーク１
上に微小なスポットで結像する。但し、検出光学系１２
７を調整することにより、上記スポットはレーザヘッド
１１から発振するレーザ加工用のレーザ光１００の集光
位置から距離δｄだけ離れた位置に結像する。そして、
ワーク１表面で反射した検出光２００は、集光レンズ１
２１、ベンディングミラー１２０、ハーフミラー１２４
を通り、結像レンズ１２５により光検出器１２６に集め
られ、ワーク１表面の情報が電気信号として検出され
る。本実施例においては、検出光源１２２としてレーザ
光源を用いるため、そのレーザ光をコリメータレンズ１
２３及び結像レンズ１２５により極めて小さく絞ること
ができ、ワーク１表面の情報（材料の有無）を検出する
際に、信号の立ち上がり（応答）が速くなり、高い分解
能で検出することができる。

【００２８】この時、集光レンズ１２１と結像レンズ１
２５の組合わせにより、ワーク１表面上の検出光２００
のスポット像が光検出器１２６の位置で結像するように
しておく。また、図５に示すようにダムバー２よりも少
し外側の部分に検出光２００のスポットが当たるよう、
レーザヘッド１１からのレーザ加工用のレーザ光１００
の集光位置との距離δｄ（図２参照）が決められる。こ
れにより、光検出器１２６はピンの有無、つまりピンの
存在する部分（以下、ウエブ部という）４とスリット部
３とを検出することができる。一方、レーザ加工に使用
されるレーザ光１００はダムバーのほぼ中央に照射す
る。従って、後述するようにフォトセンサ１２６からの
検出信号を基にして、切断すべきダムバー２を切断する
ことができる。

【００２９】以上の構成を有するレーザ加工装置の動作
を説明する。ＩＣのリードフレームであるワーク１をＸ
Ｙテーブル２１によって、例えばＸ軸の正方向（図１１
参照）に一定速度で移動させると、微小スポットに絞ら
れた検出光２００はワーク１上を図５に示す軌跡５に沿
って移動する。これにより、光検出器１２６で検出され
る検出信号のうち、検出光源１２２からの検出光２００
に起因するものの変化はウエブ部４で高い出力となり、
スリット部３で低い出力となる。この時、ワーク１のウ
エブ部４とスリット部３が等ピッチで並んでいれば、Ｘ
Ｙテーブルが一定速度で移動する際の検出信号は一定周
期の波形として検出され、ワーク１のウエブ部４とスリ
ット部３が等ピッチで並んでいない場合には、検出信号
はピッチの変化に比例した時間変化を持つ波形として検
出される。

【００３０】また、本実施例では後述のようにダムバー
部２の中央部にレーザ光１００が照射されてダムバーが
除去されるが、このようにレーザ光をワークに照射して
加工を行う場合、加工位置からはプラズマと酸化反応に
よる光に起因したプルームと呼ばれる発光を伴う。従っ
て、光検出器１２６で検出される検出信号は、図５に示
すように、ウエブ部４及びスリット部３からの検出光の
反射光による波形に、上記プルームに伴う波形が重ね合
わせられた波形となる。但し、図５において、プルーム
の発光時間はレーザ光の照射時間とほぼ同じでごく短い
ので、プルームの発光に伴う検出信号は線状に表した。

【００３１】次に、検出光の反射光にプルームに伴う波
形が重ね合わせられた光検出器１２６からの検出信号は
トリガユニット２４に入力され、図６のタイムチャート
に示すような処理で二値化される。但し、図６では、ワ
ーク１を一定速度で動かした時のウエブ部４とスリット
部３を時間変化として模式的に付記した。光検出器１２
６からトリガユニット２４のコンパレータ２４１に入力
された検出信号は、図中破線で示す所定のしきい値Ｖ_TH
をもとに二値化されて矩形波信号ＴＰとなり、トリガ信
号発生回路２４２に入力される。この時、上記プルーム
の発光に伴う検出信号のレベル（光の強さ）がＶ_THより
小さい場合には問題ないが、図５及び図６のようにプル
ームの発光に伴うの検出信号のレベルがＶ_THより高い場
合には、コンパレータ２４１からはプルームの発光によ
っても矩形波信号ＴＰが出力されることになる。トリガ
信号発生回路２４２では矩形波信号ＴＰの立ち下がりを
もとにトリガ信号ＴＰ₀，ＴＰ₀ ^*を出力する。ここでト
リガ信号ＴＰ₀は検出光の反射光に伴うものであり、Ｔ
Ｐ₀ ^*はプルームの発光に伴うものである。本実施例で
は、プルームの発光に伴う信号（トリガ信号ＴＰ₀ ^*）を
削除するためにトリガユニット２４にゲート回路２４５
及びゲート信号発生器２４４が設けられている。

【００３２】トリガ信号ＴＰ₀，ＴＰ₀ ^*はゲート回路２
４５に入力されるが、ゲート回路２４５は、前述のよう
にゲート信号発生器２４４からのゲート信号ＧＰがＯＦ
Ｆ（＝０）の場合にはトリガ信号発生回路２４２からの
トリガ信号の立ち上がりに同期したトリガ信号ＴＰ_Gを
出力し、ＧＰがＯＮ（＝１）の場合にはトリガ信号発生
回路２４２からのトリガ信号が入力されてもその立ち上
がりに同期した信号を出力しない。トリガ信号ＴＰ_Gは
ディレイ回路２４３に入力され、このトリガ信号ＴＰ_G
にメインコントローラ２３から指令された遅延時間Ｔ_D
が与えられトリガ信号ＴＰ₁としてレーザコントーラ２
６に入力される。尚、光検出器１２６からの検出信号を
トリガユニット２４に入力する前にアンプで増幅してお
いてもよい。

【００３３】次に、レーザコントローラ２６ではトリガ
信号ＴＰ₁がトリガ回路２６２に入力され、このトリガ
回路２６２からは、トリガ信号ＴＰ₁の立ち上がりに同
期したトリガ信号ＴＰ₂が出力される。このトリガ信号
ＴＰ₂のパルス幅は、前述のようにメインコントローラ
２３から中央演算部２６１を介して指示される。さらに
トリガ信号ＴＰ₂はスイッチ部１３２に入力され、トリ
ガ信号ＴＰ₂の立ち上がりに同期してスイッチ部１３２
がＯＦＦになり、励起ランプ１１０にコンデンサ部１３
１からの電荷が供給され、さらにトリガ信号ＴＰ₂の立
ち下がりに同期してスイッチ部１３２がＯＮになり、励
起ランプ１１０への電荷の供給は停止する。以上のよう
にしてトリガ信号ＴＰ₂に同期したパルス状のレーザ光
が発振する。なお、図中のトリガ信号ＴＰ₂及びレーザ
光は実際にはある幅を持ったパルス波形を有するが、他
の信号に比べ非常にそのパルス幅が短いために、図では
線状に示してある。

【００３４】さらに、トリガ信号ＴＰ₂はゲート信号発
生器２４４にも入力（フィードバック）され、このトリ
ガ信号ＴＰ₂の立ち上がりに同期したゲート信号ＧＰが
所定のゲート幅Ｗ_Gでゲート回路２４５に出力される。
つまり、ゲート信号ＧＰはレーザ光発振のためのトリガ
信号ＴＰ₂の発生と共に出力されることになる。ゲート
信号ＧＰをこのような条件で発生させ、そのゲート幅を
適当な長さに設定することにより、トリガ信号発生回路
２４２からトリガ信号ＴＰ₀が出力されている時にはゲ
ート信号ＧＰがＯＦＦ（＝０）となり、トリガ信号発生
回路２４２からプルームの発光に伴うトリガ信号ＴＰ₀ ^*
が出力されている時にはゲート信号ＧＰがＯＮ（＝１）
となる。この結果、ゲート回路２４５ではトリガ信号Ｔ
Ｐ₀ ^*が無視され、トリガ信号ＴＰ₀のみの立ち上がりに
同期したトリガ信号ＴＰ_Gが出力されることになる。ゲ
ート回路２４５における具体的な処理としては、ゲート
信号ＧＰを反転し、その反転した信号とトリガ信号発生
回路２４２からのトリガ信号とのＡＮＤをとればよい。
また、ゲート信号ＧＰのゲート幅Ｗ_Gとしては、例え
ば、Ｗ_G＞δ_t＋Ｗ_Pを満たすように設定すればよい。但
し、δ_tはトリガ回路２６２での遅れ、スイッチ部１３
２での遅れ、及びレーザ発振までの遅れを総合した遅延
時間、Ｗ_Pはトリガ信号発生回路２４２からのトリガ信
号ＴＰ₀またはＴＰ₀ ^*のパルス幅である。

【００３５】もし、トリガユニット２４にゲート回路２
４５及びゲート信号発生器２４４が設けられていない場
合には、トリガ信号発生回路２４２から出力されるトリ
ガ信号ＴＰ₁だけでなくプルームの発光に伴うトリガ信
号ＴＰ₀ ^*も同様に信号処理され、トリガ信号ＴＰ₀に基
づくパルス状のレーザ光だけでなく、トリガ信号ＴＰ₀ ^*
に基づくパルス状のレーザ光も発振する。これにより、
レーザ光は、目的とするダムバー部２の中央部に加え、
ダムバー部２以外の位置にも不必要に照射されることに
なり、所定のレーザ加工を実現できない。

【００３６】本実施例では、レーザ光発振のためのトリ
ガ信号ＴＰ₂をゲート信号発生器２４４にフィードバッ
クしてゲート信号ＧＰを発生させ、ゲート回路２４５に
おいてこのゲート信号ＧＰに基づきトリガ信号発生回路
２４２からのプルームの発光に伴うトリガ信号ＴＰ₀ ^*が
削除されるので、検出光に伴うトリガ信号ＴＰ₀のみが
とり出されてその後の信号処理が行われ、トリガ信号Ｔ
Ｐ₀に基づくパルス状のレーザ光のみが発振する。従っ
て、ワーク１の表面の情報に応じて所望の加工位置に確
実にレーザ光が照射されて加工が行われ、所定の加工位
置以外の誤った位置にレーザ光が不必要に照射されるこ
とがない。

【００３７】また、図３において、ゲート回路２４５を
コンパレータ２４１とトリガ信号発生回路２４２の間に
配置してもよい。この時には、コンパレータ２４１から
の矩形波信号ＴＰが直接ゲート回路２４５に入力されて
処理されることになる。また、この場合、ゲート信号Ｇ
Ｐのゲート幅Ｗ_Gとしては、少なくともトリガ信号ＴＰ₂
の立ち上がり開始からプルームの発光が終わるまでの時
間よりも長く設定する。このようにゲート信号ＧＰのゲ
ート幅Ｗ_Gを設定することにより、しきい値Ｖ_THの変更
によりプルームの発光に伴う矩形波信号の長さが変わっ
たとしても、このプルームの発光に伴う矩形波信号は必
ずゲート回路２４５で削除され、検出光に伴う矩形波信
号だけがトリガ信号発生回路２４２に入力されることに
なる。その後は、前述のように、トリガ信号発生回路２
４２からのトリガ信号に遅延時間を与え、レーザコント
ローラ２６よりトリガ信号を発生させてレーザ光を発振
させる。

【００３８】ここでディレイ回路２４３で与える遅延時
間Ｔ_Dについて説明する。ワーク１の移動速度をｖ、ワ
ーク１のスリット部３の幅をＷ_sとすると、加工位置が
スリット部３の端部から中央まで移動する時間Ｔ₁は、 Ｔ₁₌Ｗ_s／２ｖ … （１） となる。また、加工位置がスリット部３に入ってからレ
ーザ光がワークに照射されるまでの時間Ｔ₂は、ディレ
イ回路２４３で与えられる遅延時間Ｔ_D及び前述の遅延
時間δ_tを用いて、 Ｔ₂＝δ_t＋Ｔ_D … （２） と表される。

【００３９】レーザ光がダムバー部の中央に照射される
べき条件は、 Ｔ₁＝Ｔ₂ … （３） であるから、式（１）〜（３）より遅延時間Ｔ_Dは、 Ｔ_D＝Ｗ_s／２ｖ−δ_t … （４） に設定されることになる。尚、遅延時間δ_t、ワーク１
の移動速度ｖ、及びリードフレーム１のスリット部３の
幅Ｗ_sは予めメインコントローラ２３に入力される。

【００４０】以上の動作によって、例えば１辺にダムバ
ー部を有するＩＣのダムバー切断を行う際の、加工手順
について説明する。まず、ダムバーを通る軌跡、検出光
のスポットの結像位置（ダムバー２の端部からの距離δ
ｄの設定値）、ＸＹテーブル２１の移動速度ｖ、ワーク
１のスリット３の幅Ｗ_s、遅延時間δ_t及びトリガ信号Ｔ
Ｐ₂のパルス幅をメインコントローラ２３に入力してお
く。また、トリガ信号発生回路２４２で発生させるトリ
ガ信号ＴＰ₀またはＴＰ₀ ^*のパルス幅Ｗ_P、ゲート信号発
生器２４４で発生させるゲート信号ＧＰのゲート幅Ｗ_G
を設定しておく。以上の設定後に、ＸＹテーブル２１を
一定速度ｖで移動させると、スリット部３のピッチとテ
ーブル２１の移動速度ｖとで決まる周期でレーザ光が発
振し、またプルームの発光による信号は削除され、スリ
ット部３の中央でレーザ光の照射が行われ、ダムバー部
２の切断が実行される。従って、レーザ光の発振周期程
度の短時間でダムバー部を切断することができ、確実か
つ高速な加工ができる。

【００４１】以上のような本実施例によれば、レーザ光
発振のためのトリガ信号ＴＰ₂をゲート信号発生器２４
４にフィードバックしてその立ち上がりに同期したゲー
ト信号ＧＰを発生させ、ゲート回路２４５でゲート信号
ＧＰに基づいてトリガ信号発生回路２４２からのプルー
ムの発光に伴うトリガ信号ＴＰ₀ ^*を削除するので、検出
光に伴うトリガ信号ＴＰ₀のみをとり出すことができ、
その後のディレイ回路２４３及びレーザコントローラ２
６における信号処理により検出光に伴うトリガ信号ＴＰ
₀のみに基づいてパルス状のレーザ光を発振させること
ができる。従って、ワーク１の表面の情報に応じて所望
の加工位置（ピンが等間隔の場合におけるスリット部３
の中央部）にレーザ光が照射されて加工が行われ、所定
の加工位置以外の誤った位置に不必要にレーザ加工が施
されることがない。また、スリット部３のピッチとＸＹ
テーブル２１の移動速度ｖとで決まるレーザ光の発振周
期程度の短時間でダムバー部を切断することができ、確
実かつ高速な加工が可能となる。さらに、ウエブ部４端
部より一定の距離だけ離れた位置にレーザ光が照射され
るため、ピンが等間隔である場合のみならず等間隔でな
い場合にでも、ワーク１の形状に応じて切断すべき所望
の位置を確実かつ高速に加工することができる。

【００４２】また、検出光源１２２としてレーザ光源を
用いるので、そのレーザ光をコリメータレンズ１２３及
び結像レンズ１２５により極めて小さく絞ることができ
る。従って、ワーク１表面の情報（材料の有無）が高い
分解能で検出され、正確に精度よくワークの材料の有無
を検出することができる。

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】次に、本発明によるレーザ加工装置及びレ
ーザ加工方法の他の実施例について、図７により説明す
る。

【００４７】本実施例では、図７に示すように、トリガ
ユニット２４ａをコンパレータ２４１及び演算部（ＣＰ
Ｕ）２４２ａで構成する。また、トリガユニット２４ａ
以外の構成は図１から図６の実施例と同様とする。そし
て、演算部２４２ａにおいて、コンパレータ２４１から
順次入力された矩形波信号ＴＰを１つおきに取り込み、
取り込んだ矩形波信号ＴＰにメインコントローラ２３か
ら指令された遅延時間Ｔ_Dを与えてＴＰ₁としてレーザコ
ントローラ２６に出力する。また、取り込まなかった１
つおきの矩形波信号ＴＰは削除する。この時、検出光の
反射光に基づく矩形波信号とプルームの発光に伴う矩形
波信号は図６に示すように交互に出力されるため、検出
光の反射光に基づく矩形波信号ＴＰを取り込むべき信号
とすれば、プルームの発光に伴う矩形波信号ＴＰを削除
することができる。

【００４８】また、演算部２４２ａにおいて、１つの矩
形波信号ＴＰが取り込まれたならば、その時より所定時
間だけ矩形波信号ＴＰを取り込まないようにしておいて
もプルームの発光に伴う矩形波信号ＴＰを削除すること
ができる。この場合、上記所定時間としては、前述のゲ
ート信号ＧＰのゲート幅Ｗ_G程度に設定すればよい。

【００４９】本実施例によれば、図３のゲート回路２４
５やゲート信号発生器２４４がなくてもプルームによる
検出信号を削除でき、しかも上記の実施例と同様の効果
が得られる。

【００５０】尚、ワーク１表面の情報（材料の有無）の
検出に対してあまり高い分解能が要求されない場合は、
検出光源１２２としてレーザ光源を用いずに照明光等を
用いてもよい。また、以上の実施例では、ワークからの
検出光の反射光を利用したが、スリット部を通過した通
過光を利用してもよい。また、このレーザ加工装置及び
レーザ加工方法はリードフレームのダムバー部の切断以
外に使用することもできる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、加工位置近傍からの光
に基づく検出信号のうちレーザ加工により生じた光によ
る検出信号を除いて検出光による検出信号のみに対応す
る信号を取り出すので、ウエブ部またはスリット部の有
無に応じた検出信号に基づいて所望の加工位置に確実に
レーザ光を照射して加工を施すことができ、所定の加工
位置以外の誤った位置にレーザ光が不必要に照射される
ことがない。また、加工位置が等間隔である場合のみな
らず等間隔でない場合にも所望の加工位置を高速で加工
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ加工装置の構成
の概略図である。

【図２】図１の加工ヘッド及び検出光学系の構成の概略
図である。

【図３】図１のトリガユニットの構成を示す図である。

【図４】図１のレーザコントローラの構成を示す図であ
る。

【図５】リードフレームのダムバー部と光検出器からの
検出信号との対応関係を表す図である。

【図６】光検出器からの検出信号の出力からレーザ光の
発振までのタイムチャートである。

【図７】本発明の他の実施例によるレーザ加工装置のト
リガユニットの構成を示す図である。

【図８】従来のレーザ加工装置の構成の概略図である。

【図９】（ａ）はダムバーを有するＩＣパッケージを示
す図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。

【符号の説明】

１ ワーク ２ ダムバー ３ スリット部 ４ ウエブ部 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 ２１ ＸＹテーブル ２２ Ｚテーブル ２３ メインコントローラ ２４ トリガユニット ２４ａ 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 １２０ ベンディングミラー １２１ 集光レンズ １２２ 検出光源 １２３ コリメータレンズ １２４ ハーフミラー １２５ 結像レンズ １２６ 光検出器 １２７ 検出光学系 １３ ０ 安定化電源部 １３１ コンデンサ部 １３２ スイッチ部 １３３ 交流電源 ２４１ コンパレータ ２４２ トリガ信号発生回路 ２４２ａ 演算部（ＣＰＵ） ２４３ ディレイ回路 ２４４ ゲート信号発生器 ２４５ ゲート回路 ２６１ 中央演算部 ２６２ トリガ回路 ＴＰ₁，ＴＰ₂ トリガ信号 ＧＰ ゲート信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長野 義也 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 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 (56)参考文献 特開 昭63−194883（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス状のレーザ光を発振するレーザ発振
   器と、前記レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導する
   加工光学系と、前記被加工物を移動させる搬送手段とを
   備え、前記被加工物が交互に位置するウエブ部及びスリ
   ット部を有しかつ前記加工位置が前記スリット部を連結
   する部位として位置し、前記被加工物を前記ウエブ部及
   びスリット部を横切る方向に移動しながら前記加工位置
   にレーザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加工
   装置において、 前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置近傍におけ
   るウエブ部またはスリット部の有無を検出するための検
   出光を照射する検出光源と、 前記加工位置近傍からの光を検出しその光に対応する検
   出信号を発生する検出手段と、 前記検出信号を基に矩形波信号を生成し、この矩形波信
   号から更に当該矩形波信号に同期するトリガ信号を生成
   すると共に、前記矩形波信号及びトリガ信号の一方に対
   し、前記ウエブ部またはスリット部の有無に対応した信
   号の生成後所定時間信号を取り込まない処理を行うこと
   で、前記ウエブ部またはスリット部の有無に対応した信
   号間のレーザ加工により生じる加工光の信号成分を除去
   し、その結果得られた信号を基に前記矩形波信号に対し
   所定の遅延時間を持つレーザ光発振用のトリガ信号を生
   成するトリガ信号生成手段と、 前記レーザ光発振用のトリガ信号に基づき前記被加工物
   の加工位置にレーザ光が照射されるよう前記レーザ光の
   発振を制御する制御手段とを備えることを特徴とするレ
   ーザ加工装置。
2. 【請求項２】パルス状のレーザ光を発振するレーザ発振
   器と、前記レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導する
   加工光学系と、前記被加工物を移動させる搬送手段とを
   備え、前記被加工物が交互に位置するウエブ部及びスリ
   ット部を有しかつ前記加工位置が前記スリット部を連結
   する部位として位置し、前記被加工物を前記ウエブ部及
   びスリット部を横切る方向に移動しながら前記加工位置
   にレーザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加工
   装置において、 前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置近傍におけ
   るウエブ部またはスリット部の有無を検出するための検
   出光を照射する検出光源と、 前記加工位置近傍からの光を検出しその光に対応する検
   出信号を発生する検出手段と、 前記検出信号を基に矩形波信号を生成し、この矩形波信
   号から更に当該矩形波信号に同期するトリガ信号を生成
   すると共に、前記矩形波信号及びトリガ信号の一方に対
   し、これら信号を１つおきに取り込む信号処理を行うこ
   とで、前記ウエブ部またはスリット部の有無に対応した
   信号間のレーザ加工により生じる加工光の信号成分を除
   去し、その結果得られた信号を基に前記矩形波信号に対
   し所定の遅延時間を持つレーザ光発振用のトリガ信号を
   生成するトリガ信号生成手段と、前記レーザ光発振用の
   トリガ信号に基づき前記被加工物の加工位置にレーザ光
   が照射されるよう前記レーザ光の発振を制御する制御手
   段とを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
3. 【請求項３】交互に位置するウエブ部及びスリット部を
   有しかつ加工位置が前記スリット部を連結する部位とし
   て位置する被加工物を前記ウエブ部及びスリット部を横
   切る方向に移動しながら前記加工位置にパルス状のレー
   ザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加工方法に
   おいて、 前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置近傍におけ
   るウエブ部またはスリット部の有無を検出するための検
   出光を前記加工位置近傍に照射し、前記加工位置近傍か
   らの光を検出する第１手順と、 前記第１手順で検出した光に対応する検出信号を基に矩
   形波信号を生成し、この矩形波信号から更に当該矩形波
   信号に同期するトリガ信号を生成すると共に、前記矩形
   波信号及びトリガ信号の一方に対し、前記ウエブ部また
   はスリット部の有無に対応した信号の生成後所定時間信
   号を取り込まない信号処理を行うことで、前記ウエブ部
   またはスリット部の有無に対応した信号間のレーザ加工
   により生じる加工光の信号成分を除去し、その結果得ら
   れた信号を基に前記矩形波信号に対し所定の遅延時間を
   持つレーザ光発振用のトリガ信号を生成する第２手順
   と、 前記第２手順で生成したレーザ光発振用のトリガ信号に
   基づいたタイミングで前記被加工物の加工位置にレーザ
   光を照射する第３手順とを有することを特徴とするレー
   ザ加工方法。
4. 【請求項４】交互に位置するウエブ部及びスリット部を
   有しかつ加工位置が前記スリット部を連結する部位とし
   て位置する被加工物を前記ウエブ部及びスリット部を横
   切る方向に移動しながら前記加工位置にパルス状のレー
   ザ光を照射し前記被加工物を加工するレーザ加工方法に
   おいて、 前記移動中の被加工物に対し、前記加工位置近傍におけ
   るウエブ部またはスリット部の有無を検出するための検
   出光を前記加工位置近傍に照射し、前記加工位置近傍か
   らの光を検出する第１手順と、 前記第１手順で検出した光に対応する検出信号を基に矩
   形波信号を生成し、この矩形波信号から更に当該矩形波
   信号に同期するトリガ信号を生成すると共に、前記矩形
   波信号及びトリガ信号の一方に対し、これら信号を１つ
   おきに取り込む信号処理を行うことで、前記ウエブ部ま
   たはスリット部の有無に対応した信号間のレーザ加工に
   より生じる加工光の信号成分を除去し、その結果得られ
   た信号を基に前記矩形波信号に対し所定の遅延時間を持
   つレーザ光発振用のトリガ信号を生成する第２手順と、 前記第２手順で生成したレーザ光発振用のトリガ信号に
   基づいたタイミングで前記被加工物の加工位置にレーザ
   光を照射する第３手順とを有することを特徴とするレー
   ザ加工方法。