JPH07323383A - 金属板の加工方法及びリードフレームの加工方法並びにリードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ加工する際に生じるドロスやスパッタを
除去すると共に、熱変形や残留熱歪みを除去し、微細か
つ高精度な加工を行うことができる金属板の加工方法及
びリードフレームの加工方法並びにリードフレームを提
供する。 【構成】金属板１にレーザ加工によって所定の間隙３を
形成し、その後、金属板１に元の板厚よりも若干薄くな
るようにスキンパス圧延を施す。これにより、ドロス５
やスパッタ６が折り倒され、押し潰され、剥がれ易いも
のが剥がれ落ち、残留したものは金属板１との間に剪断
破壊が生じて付着強度が大幅に低下する。この結果、ド
ロス５やスパッタ６は容易に除去し易い状態となる。さ
らに、このスキンパス圧延により、熱変形や残留熱ひず
みが矯正、除去される。その後、押し潰されたドロス５
やスパッタ６は、エッチング処理によって除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定形状の間隙を形成
する金属板の加工方法に係わり、特に、レーザ光を利用
して微細かつ高精度な加工を行うことが可能な金属板の
加工方法及びリードフレームの加工方法並びにリードフ
レームに関する。

【０００２】

【従来の技術】薄い金属板に微細な間隙を形成するため
に用いられる加工方法として、レーザ光を利用したレー
ザ加工方法がある。レーザ加工方法は、集光レンズによ
って集光したレーザ光を金属板表面に照射し、その部分
を局部的かつ瞬間的に溶融させ、金属板に適宜貫通穴を
形成する方法であり、この貫通穴を順次連続的に形成す
ることによって所定形状の間隙が形成される。このよう
なレーザ加工方法によれば、金属板の板厚よりも狭い幅
の間隙を形成することが可能である。

【０００３】例えば、薄い金属板に所定の形状の間隙を
形成したものとして、半導体装置に使用されるリードフ
レームがある。このリードフレームは、半導体チップの
各端子と接続される多数のリード（インナーリード及び
アウターリード）や半導体チップを載置するダイパッド
等の形状に基づいて間隙が形成されたものである。最近
では半導体装置の小型化や高性能化に伴ってこのリード
フレームをさらに多ピンかつ狭ピッチ、即ち極めて微細
に加工することが要求されてきており、従来のプレス加
工やエッチング加工では技術的に対応できなくなってき
たため、金属板の板厚よりも狭い幅の加工が可能なレー
ザ加工の特徴を活かしこれを利用して微細加工を行う試
みがなされている。

【０００４】このような試みとして、例えば、特開平２
−２４７０８９号公報や特開平３−１２３０６３号公報
に開示されているように、インナーリードの内方の狭ピ
ッチ部分をレーザ加工によって加工し、アウターリード
等の狭ピッチでない部分を従来のプレスまたはエッチン
グにより加工する方式が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
加工は熱加工であるため、レーザ光の照射に伴なって生
じた溶融金属が金属板の切断側壁の周辺に付着し、ドロ
スやスパッタとなる。これらドロスやスパッタと金属板
とはあまり強固に付着していないが、一部で合金層を形
成している場合があり、完全に除去することは困難であ
る。また、薄い金属板は剛性が低いため、素材の金属板
に何らの変形をも与えることなくドロスやスパッタを除
去することは非常に困難である。このようなドロスやス
パッタが付着すると、所望の寸法精度や良好な加工形状
を確保できなくなる。特に、リードフレームの場合には
ドロスがリード間の短絡、半導体装置の欠陥、及び製造
装置の故障の原因となる。

【０００６】また、レーザ加工によれば、被加工物であ
る金属板が局部的に加熱されるため、熱変形や残留熱歪
みが生じる。熱変形は寸法精度や加工形状を悪化させ、
また、残留熱歪みがある場合には、加工後の経時変化や
メッキ処理等の加熱によって次第に残留熱歪みが解放さ
れて不規則な変形が起こり、寸法精度や加工形状がさら
に悪化する。特に、リードフレーム等のような薄い金属
板を用いるものの場合には、上記のような熱変形や残留
熱歪みを無視できず大きな障害となる。

【０００７】本発明の目的は、レーザ加工する際に生じ
るドロスやスパッタを除去すると共に、熱変形や残留熱
歪みを除去し、微細かつ高精度な加工を行うことができ
る金属板の加工方法及びリードフレームの加工方法並び
にリードフレームを提供することである。

【０００８】

【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、金属板に所定形状の間隙を形成す
る金属板の加工方法において、前記金属板にレーザ光を
照射してその金属板を貫通する間隙を形成する第１の工
程と、その間隙を形成した金属板をスキンパス圧延して
前記レーザ光の照射により生じたドロス及びスパッタを
押し潰す第２の工程と、前記スキンパス圧延により押し
潰されたドロス及びスパッタを除去する第３の工程とを
有することを特徴とする金属板の加工方法が提供され
る。

【０００９】上記金属板の加工方法において、好ましく
は、ドロス及びスパッタを除去する第３の工程はエッチ
ング処理である。

【００１０】また、好ましくは、第１の工程におけるレ
ーザ光の照射を行う前に、金属板表面にその金属板より
も軟質の金属を被覆する第４の工程をさらに有する。

【００１１】上記目的を達成するため、本発明によれ
ば、半導体チップの各端子と接続される多数のリードを
有するリードフレームを金属板から形成するリードフレ
ームの加工方法において、前記金属板にレーザ光を照射
しリードフレームの形状に基づいてその金属板を貫通す
る間隙を形成する第１の工程と、その間隙を形成した金
属板をスキンパス圧延して前記レーザ光の照射により生
じたドロス及びスパッタを押し潰す第２の工程と、前記
スキンパス圧延により押し潰されたドロス及びスパッタ
を除去する第３の工程とを有することを特徴とするリー
ドフレームの加工方法が提供される。

【００１２】上記リードフレームの加工方法において、
好ましくは、ドロス及びスパッタを除去する第３の工程
はエッチング処理である。

【００１３】また、好ましくは、第１の工程におけるレ
ーザ光の照射を行う前に、金属板表面にその金属板より
も軟質の金属を被覆する第４の工程をさらに有する。

【００１４】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、上記のようなリードフレームの加工方法により
加工されたリードフレームが提供される。

【００１５】

【作用】上記のように構成した本発明においては、ま
ず、金属板にレーザ光が照射され、所定形状の間隙が形
成される。即ち、レーザ光照射による入熱により金属板
に貫通穴が形成され、この貫通穴を順次連続的に形成す
ることによって金属板を貫通する所定形状の間隙が形成
される。このようなレーザ加工方法によれば、前述のよ
うに金属板の板厚よりも狭い幅の間隙を形成することも
可能である。この時、前述のようにレーザ光の照射に伴
なって生じた溶融金属が金属板の切断側壁の周辺に付着
し、ドロスやスパッタとなる。これらドロスやスパッタ
と金属板とはあまり強固に付着していないが、一部で合
金層を形成している場合があり、従来は完全に除去する
ことは困難であった。

【００１６】本発明では、上記のような間隙を形成した
金属板にスキンパス圧延が施される。このスキンパス圧
延は、元の板厚の２〜１０％程度圧延し、金属板表面付
近に残留圧縮ひずみを付与することによって、その後の
金属板の変形を避ける方法としてよく知られた圧延方法
である。ドロスやスパッタは金属板表面に局部的かつ突
起状に付着しているため、金属板を元の板厚より若干薄
くなるように、例えば元の板厚の９０〜９８％程度にな
るようにスキンパス圧延することによって、ドロスやス
パッタが選択的に折り倒され、押し潰される。そして、
押し潰されたドロスやスパッタのうち剥がれ易いものは
この段階で金属板表面より剥がれ落ち、それ以外のもの
は金属板表面に凹部を形成しつつ押し込まれる。この
時、押し込まれたドロスやスパッタと金属板との間に剪
断破壊が起こり、一部合金層を形成している界面に隙間
が生じる。これにより、ドロスやスパッタと金属板との
付着強度は大幅に低下し、容易に除去し易い状態とな
る。このスキンパス圧延は、ドロスやスパッタが金属板
と合金層を形成するなどして強固に付着している場合に
も有効であり、付着強度を大幅に低下させて容易に除去
し易い状態にすることができる。

【００１７】さらに、スキンパス圧延によって押し潰さ
れたドロスやスパッタは上記のように容易に除去し易い
状態となっているため、これらは次の工程において金属
板に何らの変形も与えることなく容易に除去することが
可能である。

【００１８】また、レーザ加工は熱加工であるため、金
属板が局部的に加熱され熱変形や残留熱歪みが生じる。
熱変形は寸法精度や加工形状を悪化させ、また、残留熱
歪みがある場合には、加工後の経時変化やメッキ処理等
の加熱によって次第に残留熱歪みが解放されて不規則な
変形が起こり、寸法精度や加工形状がさらに悪化するこ
とになる。特に、薄い金属板を用いた場合にその影響が
著しい。本発明では、スキンパス圧延を行うことによ
り、熱変形や残留熱ひずみが矯正、除去され、上記のよ
うな不具合を解決することもできる。

【００１９】以上のように、本発明においては、レーザ
加工する際に生じるドロスやスパッタを除去することが
可能であると共に、熱変形や残留熱歪みを除去可能であ
り、従って微細かつ高精度な加工を行うことができる。

【００２０】上記押し潰されたドロスやスパッタを、非
接触の処理方法であるエッチング処理を利用して除去す
ることにより、金属板に何らの変形も与えることがなく
容易に後処理を行うことができる。この場合、わずかな
エッチング処理を行うだけでドロスやスパッタは容易に
除去され、肉やせ等の金属板に与えるエッチング処理の
影響を抑えことができる。さらに、切断側壁表面の酸化
膜の除去や表面の凹凸形状の矯正なども可能であり、一
層の高品質な製品を得ることが可能である。

【００２１】また、レーザ光の照射を行う前に、金属板
表面にその金属板よりも軟質の金属を被覆することによ
り、レーザ加工によって生じたドロスやスパッタは金属
板表面に付着しにくくなる。一方、依然として金属板に
残留したドロスやスパッタは上記軟質の金属より突出し
て付着する。この状態でスキンパス圧延を行うと、ドロ
スやスパッタは選択的に折り倒され、押し潰されると共
に、押し潰されたドロスやスパッタの一部は剥がれ落ち
る。また、それ以外のドロスやスパッタは軟質の金属中
に押し込まれその一部はさらに押し潰されて軟質の金属
中に散在する。軟質の金属中に押し込まれたり金属中に
散在したドロスやスパッタは、例えばエッチング処理等
の適宜の後処理によって軟質の金属と共に容易に除去す
ることが可能である。

【００２２】また、レーザ加工後にスキンパス圧延して
ドロスを押し潰し、それを除去する上記のような加工方
法は、金属板を微細かつ高精度に加工することが可能で
あるため、微細で高精度の寸法及び形状を要求されるリ
ードフレームを金属板から形成するのに好適である。特
に、上記のような加工方法は、最近要求されてきている
多ピンで狭ピッチのインナーリードを有するリードフレ
ームを加工する際に有利である。

【００２３】

【実施例】本発明による金属板の加工方法について、図
１から図６を参照しながら説明する。

【００２４】図１は本実施例の金属板の加工方法により
加工される金属板の断面図であり、図２はその加工工程
を示すフローチャートである。まず、図２のステップＳ
１において、加工準備が行われる。即ち、コイル状に巻
かれた帯状の金属板がレベラにかけられ、巻きぐせが取
り除かれる。続いて、その金属板の表面が洗浄され、汚
れや油分等が除かれる。上記のように素材としてコイル
状に巻かれた帯状の金属板を使用することにより、これ
を巻き出して多数の製品を連続的に加工することができ
るため、大量生産を実現することができる。さらに、大
量生産によって低コスト化を実現することもできる。

【００２５】次に、ステップＳ２において、前処理が行
われる。即ち、図１（ａ）に示すように、スパッタ防止
剤が金属板１の両面に塗付されスパッタ防止膜２が形成
される。このスパッタ防止膜２としてはカーボン粉末に
接着剤等を混入したものが用いられ、容易に金属板１か
ら除去できる。但し、スパッタ防止膜２としてはこれ以
外のよく知られた材質のものでもよく、例えば、上記の
ようなカーボン粉末以外のカーボン系のものや、油脂系
のもの、水和剤系のもの等を用いてもよい。

【００２６】次に、ステップＳ３において、レーザ加工
が行われる。この時使用されるレーザ光を発生するレー
ザ加工装置としては、従来から知られている一般的なも
のが用いられる。このようなレーザ加工装置の光学系の
一例を図３に示す。

【００２７】図３において、レーザ発振器１０１で発生
したレーザ光１０２は、加工ヘッド１０３内に設けられ
たベンディングミラー１０４に入射し、金属板１の方向
へ誘導される。そして、レーザ光１０２はノズル１０５
内にある集光レンズ１０６に入射し、加工を可能にする
所要のエネルギ密度を有するように十分に集光され、ノ
ズル１０５の先端から金属板１の加工位置Ａに照射され
る。また、ノズル１０５にはアシストガス供給口１０７
が設けられており、ノズル先端からこのアシストガスが
上記レーザ光１０２を包み込むように同軸的に噴出され
る。

【００２８】本発明者の実験によれば、ＹＡＧレーザを
用いて、例えば板厚０．２〜１．０ｍｍのステンレス板
上に絶対位置精度±０．００５ｍｍ、切断幅０．０５ｍ
ｍ以下の間隙を適宜に形成することは非常に容易であっ
た。従って、本実施例のように薄い金属板を微細かつ正
確に切欠くためには、ＹＡＧレーザが最適である。ま
た、例えば、プリント基板のハンダ印刷用マスクのよう
に、６００ｍｍ×１，０００ｍｍ程度の比較的大きな面
積の薄板金属板上に、絶対位置精度±０．０１ｍｍ以
下、切断幅の寸法誤差許容値±０．００５ｍｍ以下の加
工を施し、しかも切断溝断面の形状精度が要求される加
工を行う場合にも、ＹＡＧレーザが最も適している。

【００２９】図２のステップＳ３においては、まず、上
記のようなレーザ加工装置において、レーザ光１０２の
発振周期やエネルギ密度、集光レンズ１０６の焦点位
置、アシストガスの圧力、加工位置等の諸条件が設定さ
れ、レーザ加工装置の準備が行われる。

【００３０】続いて上記レーザ加工装置によって金属板
１にレーザ加工が施される。図４は、この時のレーザ加
工される金属板の断面を概念的に示した図である。図４
において、レーザ光１０２は充分な熱エネルギを供給で
きるように集光レンズ１０６で集光されており、金属板
１表面の照射された部分が溶融し、これが熱源となって
この溶融が表面から順次深さ方向に向って進行し、やが
て金属板１を貫通し貫通穴３ａが形成される。また、レ
ーザ光１０２は極めて小さく集光できるので、貫通穴３
ａの幅も極めて狭くすることができる。また、レーザ光
照射による入熱によってスパッタ防止膜２も影響を受
け、貫通穴３ａよりも若干大きな開口部４が形成され
る。上記のような状態で金属板１またはレーザ光２０２
の照射位置を移動させることにより、貫通穴３ａは順次
連続的に形成され、所定形状の間隙３（図１（ｂ）参
照）が形成される。

【００３１】また、レーザ光照射によって発生した溶融
金属はほとんどが金属板１の裏面から落下するが、一部
分の残留した溶融金属はそのまま凝固して、図１（ｂ）
に示すようにドロス５となる。また、溶融金属の一部は
飛び散り金属板１のスパッタ防止膜２の表面に付着して
スパッタ６となる。さらにそのスパッタ６の一部はスパ
ッタ防止膜２を損傷させて貫通し、金属板１の表面に直
接付着する。これらドロス５やスパッタ６は熱加工であ
るレーザ加工に特有のものであり、これらが金属板１に
付着すると、所望の寸法精度や良好な加工形状を確保で
きなくなる。特に、前述のプリント基板のハンダ印刷用
マスクやリードフレーム等のように微細かつ高精度な加
工が要求される場合にはドロスやスパッタの付着による
影響は著しい。また、ドロス５やスパッタ６は金属板１
とはあまり強固に付着していないが、一部で合金層を形
成している場合があり、従来、完全に除去することは困
難であった。しかし、本実施例では、これらドロス５や
スパッタ６は後述するようにスキンパス圧延やエッチン
グ処理により除去される。

【００３２】尚、防蝕成分を添加した水をレーザ加工中
に噴霧し、レーザ加工部を急速冷却することによって、
ドロス５やスパッタ６の付着を抑制することも有効であ
る。

【００３３】さらに、上記のようなレーザ加工によれ
ば、被加工物である金属板１が局部的に加熱されるた
め、熱変形や残留熱歪みが生じる。熱変形は寸法精度や
加工形状を悪化させる。また、残留熱歪みがある場合に
は、加工後の経時変化やメッキ処理等の加熱によって次
第に残留熱歪みが解放されて不規則な変形が起こり、寸
法精度や加工形状がさらに悪化する。特に、前述のプリ
ント基板のハンダ印刷用マスクやリードフレーム等のよ
うな薄い金属板を用いるものの場合には、上記のような
熱変形や残留熱歪みを無視できず大きな障害となる。し
かし、本実施例では、これらの熱変形や残留熱歪みは後
述するようにスキンパス圧延により除去される。

【００３４】次に、図２のステップＳ４において、異物
除去が行われる。即ち、金属板１にブラッシング等が施
され、スパッタ６のうち、スパッタ防止膜２の表面に付
着したものや落ち易いものがスパッタ防止膜２と共に比
較的容易に除去され、その他のほこり等も同時に除去さ
れる。また、スパッタ防止膜２によってドロス５の付着
もある程度抑制され、一部のドロスは落ち易い状態とな
ってこのステップＳ４において除去される（但し、図示
は省略した）。そして、金属板１の表面が洗浄され、乾
燥される。但し、金属板１の表面に直接付着しているス
パッタ６のうち比較的強固に付着しているものは依然除
去されず付着したままである。このステップＳ４が完了
した状態の断面図を図１（ｃ）に示す。

【００３５】次に、図２のステップＳ５において、スキ
ンパス圧延が行われる。このスキンパス圧延は、金属板
表面付近に残留圧縮ひずみを付与することによって、そ
の後の金属板の変形を避ける方法としてよく知られた圧
延方法であり、これにより、金属板１は元の板厚よりも
若干薄くなるように、即ち２〜１０％程度圧延される。

【００３６】ここで、前述したドロス５やスパッタ６
は、図５（ａ）や図６（ａ）に示すように金属板１表面
に局部的かつ突起状に付着しているため、金属板１を上
記のようにスキンパス圧延し圧延ロール間で挾圧するこ
とによって、ドロスやスパッタが選択的に折り倒され、
押し潰される。そして、押し潰されたドロス５やスパッ
タ６のうち剥がれ易いものはこの段階で金属板１表面よ
り剥がれ落ち、それ以外のものは図５（ｂ）や図６
（ｂ）に示すように金属板１表面に凹部５ａ，６ａを形
成しつつ押し込まれる。この時、押し込まれたドロス５
やスパッタ６と金属板１の凹部５ａ，６ａとの間に剪断
破壊が起こり、一部合金層を形成している界面に隙間５
ｂ，６ｂが生じ、半分浮いたような状態となる。これに
より、ドロス５やスパッタ６と金属板１との付着強度は
大幅に低下し、容易に除去し易い状態となる。このスキ
ンパス圧延は、ドロス５やスパッタ６が金属板１と合金
層を形成するなどして強固に付着している場合にも有効
であり、付着強度を大幅に低下させて容易に除去し易い
状態にすることができる。

【００３７】また、前述のように、レーザ加工は熱加工
であるため金属板１が局部的に加熱され熱変形や残留熱
歪みが生じるが、上記のようなスキンパス圧延を行うこ
とにより、熱変形や残留熱ひずみが矯正、除去され、寸
法精度や加工形状の悪化等の不具合を解決することもで
きる。上記ステップＳ５のスキンパス圧延が完了した状
態の断面図を図１（ｄ）に示す。

【００３８】但し、このスキンパス圧延によって金属板
１の板厚は減少するため、素材となる金属板１と製品の
最終板厚との関係をスキンパス圧延による板厚の減少を
考慮して予め設定しておく。

【００３９】次に、図２のステップＳ６において、後処
理としてのエッチング処理が行われる。この場合、ステ
ップＳ５のスキンパス圧延によって押し潰されたドロス
５やスパッタ６は図５及び図６のように容易に除去し易
い状態となっているため、わずかなエッチング処理を行
うだけで容易に除去される。従って、肉やせ等の金属板
１に与えるエッチング処理の影響を抑えことができると
共に、非接触の処理方法であるエッチング処理を利用す
るため、金属板に何らの変形も与えることがなく容易に
後処理を行うことができる。さらに、切断側壁表面の酸
化膜の除去や表面の凹凸形状の矯正なども可能であり、
一層の高品質な製品を得ることが可能である。上記ステ
ップＳ６の後処理、即ちエッチング処理が完了した状態
の断面図を図１（ｅ）に示す。

【００４０】ここで、金属板１表面のドロス５やスパッ
タ６が存在していた場所には凹部５ｃ，６ｃが残るが、
これらの凹部５ｃ，６ｃは極わずかなものであり、最終
的な製品の形状にはほとんど影響ない。また、レーザ加
工によって形成された間隙３の側壁部分や表面及び裏面
付近の端部にはエッチング処理によってだれが生じるが
これもほとんど問題ない。

【００４１】エッチング処理によってドロス５やスパッ
タ６の除去が完了した金属板１は洗浄され、乾燥され
る。

【００４２】次に、ステップＳ７において、加工品の加
工形状が検査され、金属板の加工が完了する。

【００４３】上記においては、ステップＳ２の前処理で
金属板１の両面にスパッタ防止膜２を形成することによ
りドロスやスパッタの付着を抑制しが、これ以外の適当
な処理を金属板１表面に施すことによりドロスやスパッ
タの付着を抑制してもよい。例えば、金属板１表面に酸
化、窒化、硫化、酸窒化などの表面改質処理を施すこと
により、レーザ加工中にドロスやスパッタが金属板１に
付着しにくくなり、付着したとしてもレーザ加工後のス
パッタやドロスの除去が容易になる。一方、レーザ加工
工程自体にはほとんど影響を与えない。

【００４４】また、金属板１表面に合成樹脂等の有機質
膜やシリコン系、セラミック系等の無機質膜を被覆する
ことによっても、ドロスやスパッタが金属板１に付着し
にくくなり、付着したとしてもレーザ加工後のドロスや
スパッタの除去が容易になる。このうち、金属板１に有
機質膜が被覆されている場合には、ドロスやスパッタが
生じるとその保有熱によって有機質膜が分解或いは燃焼
し、金属板１との界面の温度を下げると共に、例えば炭
素等の分解物質が金属板１との間に介在し、ドロスやス
パッタの付着が抑制される。また、金属板１に無機質膜
が被覆されている場合には、ドロスやスパッタの温度よ
りも無機質膜の分解温度の方が高いため、無機質膜は分
解せず金属板１とドロスやスパッタとの間に介在するこ
とになり、やはりドロスやスパッタの付着が抑制され
る。

【００４５】上記のような表面改質処理や有機質膜或い
は無機質膜の被覆等の前処理によるドロスやスパッタの
付着抑制効果をより高めるため、これらの前処理と前述
のステップＳ２におけるスパッタ防止膜２の形成とを併
用することが望ましい。

【００４６】さらに、金属板１表面を、微小粒状体を吹
き付けるショットブラスト法を応用した方法によって予
め処理しておき、表面にミクロな凹凸を付与しておくこ
とによっても、ドロスやスパッタの付着をある程度抑え
ることが可能である。

【００４７】また、上記においては、ステップＳ６の後
処理としてエッチング処理を行ったが、それ以外の簡易
な除去方法、例えば、円筒状またはディスク状のワイヤ
ブラシを用いてブラッシングする方法や、微小粒状体を
吹き付けるショットブラスト法を応用した方法や、高圧
の水流を吹き付ける方法や、ベンディングローラ群に金
属板を通してレベリング処理を行う方法等によっても容
易に除去することができる。

【００４８】以上のような本実施例によれば、レーザ加
工によって所定の間隙３を形成した金属板１に元の板厚
よりも若干薄くなるようにスキンパス圧延を施すので、
ドロス５やスパッタ６を折り倒し、押し潰し、そのうち
剥がれ易いものを金属板１表面より剥ぎ落とすことがで
きる。また、残留したドロス５やスパッタ６と金属板１
との間に剪断破壊を起こさせ、金属板１との付着強度を
大幅に低下させ、容易に除去し易い状態とすることがで
きる。また、ドロス５やスパッタ６が金属板１と強固に
付着している場合にもこれらを容易に除去し易い状態に
することができる。さらに、このスキンパス圧延によ
り、熱変形や残留熱ひずみを矯正、除去することがで
き、寸法精度や加工形状の悪化等の不具合を解決するこ
ともできる。

【００４９】また、押し潰されたドロス５やスパッタ６
を、非接触の処理方法であるエッチング処理を利用して
除去するので、金属板１に何らの変形も与えることがな
く容易にドロス５やスパッタ６を除去することができ
る。しかも、わずかなエッチング処理を行うだけでドロ
ス５やスパッタ６は容易に除去され、肉やせ等の金属板
１に与えるエッチング処理の影響を抑えことができる。
さらに、酸化膜の除去や表面の凹凸形状の矯正なども可
能であり、一層の高品質な製品を得ることができる。

【００５０】次に、本発明による金属板の加工方法の他
の実施例について、図７を参照しながら説明する。本実
施例は、レーザ加工を行う前に、金属板両面に金属板よ
りも軟質の金属を被覆するものである。但し、軟質の金
属の被覆はスパッタ防止膜の形成前に行う。

【００５１】まず、前述の実施例と同様の金属板に図２
と同様の加工準備が行われた後、前処理として、図７
（ａ）に示すように金属板５１の両面に金属板５１より
も軟質の金属である亜鉛膜５０が形成され、さらにスパ
ッタ防止膜５２が形成される。上記亜鉛膜５０は、溶融
亜鉛槽中に金属板５１を浸漬することによって形成する
ことができる。また、軟質の金属としては、亜鉛以外に
鉛やアルミニウムや錫等を使用してもよい。

【００５２】次に、図２と同様のレーザ加工が行われ所
定形状の間隙５３が形成される（図７（ｂ）参照）。こ
れにより、ドロスやスパッタが生じるが、金属板５１表
面に金属板５１とは異種の金属である亜鉛膜５０を形成
しているため、レーザ加工によって生じたドロスやスパ
ッタは金属板表面に付着しにくくなる。一方、金属板５
１に残留したドロス５５やスパッタ５６は、図７（ｂ）
に示すように、金属板５１表面の亜鉛膜５０より突出し
て付着する。このうち、ドロス５５は金属板５１の裏側
より伸びるように付着し、スパッタ５６の一部はスパッ
タ防止膜５２を損傷させて貫通し、亜鉛膜５０の表面に
直接付着する。また、ドロス５やスパッタ６は金属板１
や亜鉛膜５０と一部で合金層を形成することもある。さ
らに、この場合にも、レーザ加工による入熱により、被
加工物である金属板５１が局部的に加熱され、熱変形や
残留熱歪みが生じる。

【００５３】次に、金属板５１にブラッシングが施さ
れ、スパッタ５６のうち、スパッタ防止膜５２の表面に
付着したものや落ち易いものがスパッタ防止膜５２と共
に除去され、その他のほこり等も除去される。また、落
ち易い一部のドロスも同時に除去される。そして、金属
板５１の表面が洗浄され、乾燥される。この時の金属板
５１の断面図を図７（ｃ）に示す。

【００５４】次に、スキンパス圧延が実施され、亜鉛膜
５０より突出して付着しているドロス５５やスパッタ５
６は選択的に折り倒され、押し潰される。そして、押し
潰されたドロス５５やスパッタ５６の一部は剥がれ落ち
る。一方、押し潰されたドロス５５やスパッタ５６のう
ち剥がれ落ちずに残留したものは、亜鉛膜５０中に押し
込まれその一部はさらに押し潰されて亜鉛膜５０中に散
在するようになる。このスキンパス圧延後の金属板５１
の断面図を図７（ｄ）に示す。また、スキンパス圧延を
行うことにより、前述と同様に熱変形や残留熱ひずみが
矯正、除去される。

【００５５】次に、後処理としてのエッチング処理が行
われる。このエッチング処理により、亜鉛膜５０は容易
に除去され、さらに亜鉛膜５０中に押し込まれたり散在
しているドロス５５やスパッタ５６も同時に除去され
る。エッチング処理後は洗浄及び乾燥が行われ金属板の
加工が完了する。このエッチング処理後の金属板５１の
断面図を図７（ｅ）に示す。

【００５６】本発明の場合は、スキンパス圧延によりド
ロス５５やスパッタ５６は亜鉛膜５０中に押し潰される
ため、エッチング処理後の金属板５１には前述の実施例
のような凹部５ｃ，６ｃが残ることがなく、最終的な製
品の形状がさらに良好となる。

【００５７】上記においては、亜鉛膜、即ち軟質の金属
膜を形成するために、溶融した金属中に浸漬する方法を
採用したが、これに限らず、電気メッキ法や無電解メッ
キ法等を採用してもよい。

【００５８】また、適宜に昇温させた素材となる金属板
の片面または両面に軟質の金属板を重ね、両者を一体的
に圧延して両者の界面を接合するクラッド圧延により軟
質の金属を被覆してもよい。

【００５９】以上のような本実施例によれば、軟質の金
属膜である亜鉛膜５０を金属板５１に被覆することによ
り、ドロス５５やスパッタ５６を金属板５１表面に付着
しにくくすることができる。一方、残留したドロス５５
やスパッタ５６をスキンパス圧延により折り倒し、押し
潰してその一部を剥ぎ落とすことができる。また、依然
として残留したドロス５５やスパッタ５６をスキンパス
圧延により亜鉛膜５０中に押し込み散在させ、その後の
エッチング処理によって亜鉛膜５０と共に容易に除去す
ることができる。さらに、スキンパス圧延により、熱変
形や残留熱ひずみを矯正、除去することができ、寸法精
度や加工形状の悪化等の不具合を解決することもでき
る。

【００６０】次に、本発明によるリードフレームの加工
方法並びにリードフレームの一実施例について、図８か
ら図１１を参照しながら説明する。

【００６１】前述の金属板の加工方法を応用し薄い金属
板に所定の形状の間隙を形成したものとして、半導体装
置に使用されるリードフレームがある。まず、図８に、
本実施例のリードフレームの一例を示す。

【００６２】図８において、リードフレーム３００の中
央部分には、半導体チップを搭載するダイパッド３０１
が設けられており、このダイパッド３０１を囲むように
して多数のインナーリード３０２と、これらインナーリ
ード３０２に連続するアウターリード３０３が配設され
ている。これら隣合うインナーリード３０２とアウター
リード３０３とはダムバー３０４により互いに連結状に
支持されている。また、ダイパッド３０４の周辺は腕３
０５以外は切欠き部３０６が設けられており、この切欠
き部３０６によりインナーリード３０２はダイパッド３
０１と分離され、かつ隣合うインナーリード３０２はこ
の切欠き部３０６によりそれぞれ分離されている。さら
に、リードフレーム３００の外周部分には半導体チップ
の端子とインナーリード３０２との接続時の位置決め用
に位置決め穴３０７が設けられている。尚、ダムバー３
０４は、半導体チップのモールド時にレジンを堰止める
役割とインナーリード３０２及びアウターリード３０３
を補強する役割を有し、モールド後に除去される。

【００６３】また、インナーリード３０２は、ダイパッ
ド３０１の方へ収束するように延びており、その先端部
は半導体チップ（図示せず）をダイパッド３０１に搭載
した後に行われる電気的接続を行うのに十分な幅となっ
ている。従って、インナーリード３０２の内側における
相隣合うリード間の間隙３０８は特に狭く、極めて微細
な構造となっており、しかもこの部分の加工はリードフ
レームの加工において最も寸法精度や清浄度が厳しい部
分である。

【００６４】次に、上記リードフレームの加工手順を図
９及び図１０により説明する。但し、本実施例のリード
フレームの加工途中における断面形状は、形状がさらに
微細になること以外は図７の金属板の断面と同様であ
り、ドロスやスパッタの挙動も同様であるため、ここで
は省略した。

【００６５】まず、図９のステップＳ１１において、加
工準備が行われる。即ち、帯状の素材、例えば鋼、銅合
金，４２アロイ、コバール等の金属板３００ａがコイル
２０１より巻き出され、レベラ２０２にかけられ、巻き
ぐせが取り除かれる。続いて、その金属板３００ａの表
面が洗浄装置２０３で洗浄され、汚れや油分等が除かれ
る。本実施例においては、上記のようにコイル２０１よ
り帯状の金属板３００ａを巻き出して多数のリードフレ
ームが連続的に加工される。

【００６６】次に、ステップＳ１２において、前処理が
行われる。即ち、まず、溶融亜鉛槽２０４に金属板３０
０ａが浸漬され、金属板３００ａよりも軟質の金属であ
る溶融亜鉛２０５が金属板３００ａの両面に塗付され、
乾燥して軟質金属膜となる。尚、前述のように、金属板
３００ａに被覆する軟質の金属としては、亜鉛の代わり
に鉛やアルミニウムや錫等を用いてもよい。この金属板
３００ａは材料ストッカー２０６において送り速度が調
整され、スパッタ防止剤塗布装置２０７でスパッタ防止
剤がさらに塗布され、レーザ加工装置２０８に送られ
る。

【００６７】次に、ステップＳ１３において、レーザ加
工が行われる。この時使用されるレーザ加工装置２０８
は図３で説明したものと同様のものである。レーザ加工
装置２０８においては、レーザ加工に関する諸条件が設
定され予めその準備が行われるが、材料等の変更により
この諸条件は随時調整される。そして、図２のステップ
Ｓ３と同様にして、レーザ加工装置２０８によりリード
フレーム形状に基づく多数のエッチングパターンが連続
的に形成され、加工溝が形成される。

【００６８】但し、上記のレーザ加工を施すのは、少な
くとも図２のインナーリード３０３の部分、即ち狭ピッ
チでしかも寸法精度や清浄度が厳しい部分であって、他
の比較的大きな部分は従来のエッチング加工やプレスに
よる打ち抜き加工により形成しても良い。

【００６９】次に、ステップＳ１４において、ブラッシ
ング装置２０９により異物除去が行われる。即ち、スパ
ッタやドロスのうちの落ち易いものがスパッタ防止膜と
共に金属板３００ａ表面から除去され、その他のほこり
等も同時に除去される。さらに洗浄装置２１０で金属板
３００ａの表面が洗浄され、乾燥装置２１１で乾燥され
る。

【００７０】次に、ステップＳ１５において、スキンパ
ス圧延装置２１２により金属板３００ａにスキンパス圧
延が施され、図７の実施例で説明したようにドロスやス
パッタが押し潰され、その一部は剥がれ落ち、またそれ
以外のものは軟質の金属膜、即ち亜鉛膜中に押し込まれ
さらにその一部は押し潰されて軟質の金属中に散在す
る。

【００７１】次に、ステップＳ１６において、後処理と
してのエッチング処理が行われる。即ち、金属板３００
ａはエッチング加工装置２１３のエッチング槽２１３ａ
に送られ、エッチング槽２１３ａ内のエッチング液が噴
射装置２１３ｂ及び２１３ｃにより金属板３００ａ表面
に噴射される。この時のエッチングの進行状況は、前述
の実施例と同様であり、軟質の金属である亜鉛膜及びド
ロスやスパッタが除去される。エッチング処理された金
属板３００ａは、エッチング加工装置２１３の洗浄槽２
１３ｄに浸漬され、表面が洗浄される。

【００７２】次に、ステップＳ１７において、メッキ処
理が行われる。即ち、金属板３００ａがメッキ槽２１４
に浸漬され、金属板３００ａ表面にメッキ金属２１５が
メッキされる。このメッキ処理は、後ほど行われるリー
ドフレームと半導体チップ等との電気的接続が行い易い
ようにするための工程である。また、メッキ金属として
は、ハンダをはじめ、金や銀等が用いられる。また、メ
ッキ処理後の金属板３００ａは中和洗浄槽２１６におい
て中和及び洗浄され、洗浄後の金属板３００ａは乾燥機
２１７で乾燥される。

【００７３】次に、ステップＳ１８において、金属板３
００ａは検査装置２１８により加工形状が検査される。
続いて、この金属板３００ａは材料ストッカー２１９で
送り速度が調整され、ステップＳ１９においてコイル状
に巻き取られ、巻き取られたコイル２２０は梱包され出
荷される。以上でリードフレームの加工が完了する。

【００７４】ところで、現在開発されている「ＱＦＰ-
０．３ｍｍピッチ-３００ピン」と呼ばれるＱＦＰ(Quad
Flat Package)タイプの半導体装置では、インナーリー
ド先端のリードピッチが、リードフレームの板厚である
０．１５ｍｍ程度の寸法であることが必要であると予想
されている。このような間隙の幅が板厚以下であるよう
な微細なリードフレームであって、しかもその間隙の寸
法や位置が変化することが許されないような高精度かつ
高品質なリードフレームを加工するに際しては、レーザ
加工時に最終的な形状の間隙を形成せずに断続的かつ不
完全な形状の間隙を形成する方法を採用するのが有効で
ある。このような方法によれば、スキンパス圧延を施す
時に、断続的に形成した間隙の間に残した連結部によっ
て金属板の剛性が維持され、リードフレームのリードの
位置ずれが生じない。また、断続的な間隙の間の連結部
はドロスやスパッタ除去のためのエッチング処理時に容
易に除去され、断続的な間隙が連結されて最終的な形状
の間隙を容易に形成することができる。

【００７５】尚、上記のようにステップＳ１２で軟質金
属膜を被覆せずに、図１の加工方法と同様の方法でリー
ドフレームを製造することもできる。また、逆に図１０
のような装置によって金属板を加工しリードフレーム以
外の製品を製造することもできる。

【００７６】次に、上記のようなリードフレームを用い
た半導体装置の一例について図１１により説明する。

【００７７】図１１に示す半導体装置３２０において、
ダイパッド３０２（図８参照）には半導体チップ３１０
が搭載され、インナーリード３０３と半導体チップ３１
０の端子とが金線等のワイヤ３１１により電気的に接続
され、半導体チップ３１０及びインナーリード３０３を
含む部分が樹脂モールド３１２により封止されている。
また、アウターリード３０４はダムバー３０５（図２参
照）が切除されることによって個々に分割されており、
さらに樹脂モールド３１２の外側で曲げ成形されてい
る。このアウターリード３０４の曲げ成形された部分
は、後ほど半導体装置３２０がプリント基板上に搭載さ
れた時に、プリント基板の回路パターンに接続される。

【００７８】以上のような本実施例によれば、レーザ加
工する際に生じるドロスやスパッタを除去できると共
に、熱変形や残留熱歪みを除去できるので、多ピンで狭
ピッチのインナーリードを有すると共に微細で高精度の
寸法及び形状を要求されるリードフレームを加工するこ
とができる。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工によって所
定の間隙を形成した金属板にスキンパス圧延を施すの
で、ドロスやスパッタを折り倒し、押し潰して金属板よ
り容易に除去し易い状態にすることができ、その一部を
剥ぎ落とすことができる。また、残留したドロスやスパ
ッタも金属板に何らの変形も与えることなく容易に除去
することができる。

【００８０】また、スキンパス圧延を行うので、熱変形
や残留熱ひずみが矯正、除去され、寸法精度や加工形状
の悪化等の不具合を解決することができる。

【００８１】また、押し潰されたドロスやスパッタを、
非接触の処理方法であるエッチング処理を利用して除去
するので、金属板に何らの変形も与えることがなく容易
に後処理を行うことができる。また、わずかなエッチン
グ処理を行うだけでドロスやスパッタを容易に除去でき
るので、肉やせ等の金属板に与えるエッチング処理の影
響を抑えことができ、さらに切断側壁表面の酸化膜の除
去や表面の凹凸形状の矯正なども可能であり、一層の高
品質な製品を得ることが可能である。

【００８２】また、レーザ光の照射を行う前に、金属板
表面に軟質の金属を被覆するので、ドロスやスパッタの
付着を抑制することができる。さらに、スキンパス圧延
によってドロスやスパッタを軟質の金属中に押し込め、
散在させることができ、それらを適宜の後処理によって
軟質の金属と共に容易に除去することができる。

【００８３】以上のように、本発明によれば、レーザ加
工する際に生じるドロスやスパッタを除去することが可
能であると共に、熱変形や残留熱歪みを除去可能であ
り、従って微細かつ高精度な加工を行うことができる。

【００８４】また、本発明は、多数の製品を連続的に加
工することができるため、大量生産を実現することがで
きる。さらに、大量生産によって低コスト化を実現する
こともできる。

【００８５】さらに、本発明によれば、多ピンで狭ピッ
チのインナーリードを有すると共に微細で高精度の寸法
及び形状を要求されるリードフレームを加工することが
できる。最近特に要求されている半導体装置の小形化や
高性能化を実現することができる。また、このような小
形で高性能な半導体装置を電子機器に採用することによ
り、電子機器の小形化や高性能化を図ることができるだ
けでなく、その製造コストの大幅な低減を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の金属板の加工方法により加
工される金属板の断面図であり、（ａ）は金属板の両面
にスパッタ防止膜が形成された状態を示す図、（ｂ）は
レーザ加工により金属板に所定の間隙が形成された状態
を示す図、（ｃ）はブラッシング等により異物除去が行
われた状態を示す図、（ｄ）はスキンパス圧延により、
ドロスやスパッタが押し潰された状態を示す図、（ｅ）
は押し潰されたドロスやスパッタがエッチング処理によ
り除去された状態を示す図である。

【図２】図１に示した金属板の加工工程を示すフローチ
ャートである。

【図３】図２のステップＳ３において使用されるレーザ
加工装置のレーザ光学系の一例を示す図である。

【図４】図３に示した光学系を有するレーザ加工装置に
よりレーザ加工される金属板の断面を概念的に示した図
である。

【図５】図２のＳ５におけるスキンパス圧延によって金
属板に付着したドロスが押し潰される状況を示す断面図
であって、（ａ）はスキンパス圧延前、（ｂ）はスキン
パス圧延後を示す図である。

【図６】図２のＳ５におけるスキンパス圧延によって金
属板に付着したスパッタが押し潰される状況を示す断面
図であって、（ａ）はスキンパス圧延前、（ｂ）はスキ
ンパス圧延後を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例の金属板の加工方法により
加工される金属板の断面図であり、（ａ）は金属板の両
面に軟質の金属である亜鉛膜及びスパッタ防止膜が形成
された状態を示す図、（ｂ）はレーザ加工により金属板
に所定の間隙が形成された状態を示す図、（ｃ）はブラ
ッシング等により異物除去が行われた状態を示す図、
（ｄ）はスキンパス圧延により、ドロスやスパッタが押
し潰された状態を示す図、（ｅ）は押し潰されたドロス
やスパッタが亜鉛膜と共にエッチング処理により除去さ
れた状態を示す図である。

【図８】本発明の一実施例によるリードフレームの示す
図である。

【図９】図８のリードフレームの加工工程を示すフロー
チャートである。

【図１０】図９に示したリードフレームの製造工程を示
す図である。

【図１１】図８のリードフレームを用いた半導体装置の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 金属板 ２ スパッタ防止膜 ３ 間隙 ３ａ 貫通穴 ５ ドロス ５ａ 凹部 ５ｂ 隙間 ５ｃ 凹部 ６ スパッタ ６ａ 凹部 ６ｂ 隙間 ６ｃ 凹部 ５０ 亜鉛膜（軟質の金属膜） ５１ 金属板 ５２ スパッタ防止膜 ５３ 間隙 ５５ ドロス ５６ スパッタ １０１ レーザ発振器 １０２ レーザ光 １０５ ノズル １０６ 集光レンズ ２０１ コイル ２０４ 溶融亜鉛槽 ２０５ 溶融亜鉛 ２０７ スパッタ防止剤塗布装置 ２０８ レーザ加工装置 ２１２ スキンパス圧延装置 ２１３ エッチング加工装置 ２１３ａ エッチング槽 ２１３ｂ，２１３ｃ 噴射装置 ２１３ｄ 洗浄槽 ２１４ メッキ槽 ２２０ コイル ３００ リードフレーム ３００ａ 金属板 ３０２ インナーリード ３０３ アウターリード ３０８ 間隙 ３１０ 半導体チップ ３１２ 樹脂モールド ３２０ 半導体装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 1/00 Ａ 9352−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 23/50 Ａ (72)発明者 緒方 浩二郎 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板に所定形状の間隙を形成する金属
   板の加工方法において、前記金属板にレーザ光を照射し
   てその金属板を貫通する間隙を形成する第１の工程と、
   その間隙を形成した金属板をスキンパス圧延して前記レ
   ーザ光の照射により生じたドロス及びスパッタを押し潰
   す第２の工程と、前記スキンパス圧延により押し潰され
   たドロス及びスパッタを除去する第３の工程とを有する
   ことを特徴とする金属板の加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属板の加工方法におい
   て、前記ドロス及び前記スパッタを除去する第３の工程
   はエッチング処理であることを特徴とする金属板の加工
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の金属板の加工方法におい
   て、前記第１の工程におけるレーザ光の照射を行う前
   に、前記金属板表面にその金属板よりも軟質の金属を被
   覆する第４の工程をさらに有することを特徴とする金属
   板の加工方法。
4. 【請求項４】 半導体チップの各端子と接続される多数
   のリードを有するリードフレームを金属板から形成する
   リードフレームの加工方法において、前記金属板にレー
   ザ光を照射し前記リードフレームの形状に基づいてその
   金属板を貫通する間隙を形成する第１の工程と、その間
   隙を形成した金属板をスキンパス圧延して前記レーザ光
   の照射により生じたドロス及びスパッタを押し潰す第２
   の工程と、前記スキンパス圧延により押し潰されたドロ
   ス及びスパッタを除去する第３の工程とを有することを
   特徴とするリードフレームの加工方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のリードフレームの加工方
   法において、前記ドロス及び前記スパッタを除去する第
   ３の工程はエッチング処理であることを特徴とするリー
   ドフレームの加工方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の金属板の加工方法におい
   て、前記第１の工程におけるレーザ光の照射を行う前
   に、前記金属板表面にその金属板よりも軟質の金属を被
   覆する第４の工程をさらに有することを特徴とするリー
   ドフレームの加工方法。
7. 【請求項７】 請求項４から６のうちいずれか１項記載
   のリードフレームの加工方法により加工されたリードフ
   レーム。