JPH0817985A - 集積回路リードフレームタイバーのレーザ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的 】 本発明は集積回路の組み立て工程におけ
るパッケージング処理において、モールド時の樹脂の流
出防止のためにリードフレーム上に儲けられたタイバー
及び、流出した不要樹脂をパルス発振レーザを用いて除
去する装置に関するものである。 【構 成 】 スリット結像型光学系と、リニヤスケー
ルを取り付けた移動ステージを使用し、パルスレーザ照
射タイミング信号を、リニヤスケール出力信号の実時間
処理によって供給する。加工時においては、ステージ移
同軸に沿って配置された側部吹き付けノズルによって、
加工蒸発物を既加工側へ吹き飛ばし、加工蒸発物の加工
に対する影響を排除した安定した除去を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集積回路の組み立て工程
におけるパッケージング処理において、モールド時の樹
脂の流出防止のためにリードフレーム上に設けられたタ
イバー及び流出した不要樹脂を、モールド終了後にパル
ス発振レーザを用いて除去する装置に関するもので、従
来の機械的切断除去法に比べ非接触加工で耐久性にと
み、より微細な除去加工を安定して行なうことが出来
る。

【０００２】図１は、集積回路のタイバー部の形状を示
した図であり、集積回路モールド部１から端子２がでて
おり、各端子間は後工程で除去すべきタイバー３で接続
されており、タイバーの集積回路側には流出した不要樹
脂部４がある。

【０００３】

【従来の技術】現在行なわれるタイバー部の除去方法
は、放電加工等で製作した精密金型をを使用し、プレス
抜き加工を行なうことが主流である。

【０００４】一方、集積回路製作上の問題点となるの
は、４ギガビット揮発性メモリの開発に代表される高集
積化技術と、素子間の信号伝達遅延を小さくし、高速動
作を可能とするための小型化技術である。この小型化に
より製造工程には、より複雑で高精度なものが要求され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この小型化にともな
い、製作集積回路の外部端子間隔も０．８ｍｍから０．
３ｍｍが中心へと狭くなってきており、タイバー除去幅
は端子間隔０．３ｍｍにおいては０．１ｍｍ以下とな
る。端子間隔０．３ｍｍの場合、プレス加工においては
タングステンなどの高強度材性パンチの使用時において
も、金型寿命は数万ショットとなる。

【０００６】また、この精密金型は製作費が６００万円
以上と高価なものであり、このためタイバー除去工程は
非常に高コストで、さらに金型寿命にバラツキが大きい
ため、生産管理が困難な工程となっている。

【０００７】このため、非接触加工であるレーザ加工に
よるタイバー除去法の試みがなされている。レーザを使
用した場合の問題点は、加工の速度と品質である。加工
速度を上げるために、レーザマーカなどの装置に広く使
用されている、ガルバノスキャナー光学系を用いる方法
がある。この場合、処理速度としてはは１００端子／秒
以上が可能となるが、位置決め精度が２０μｍ程度と一
般の２軸ステージに比較し一桁悪くなり、この値は端子
間隔０．１ｍｍの除去においては仕上がり精度上問題と
なる。

【０００８】さらに、スキャナー光学系を使用した場
合、加工レンズとしてはその焦点距離が走査範囲の１．
５倍程度になるという制約を受けるｆ−θレンズを用い
る必要があるため、使用できる加工レンズの焦点距離が
加工範囲によって限定さることになり、高エネルギー密
度を得るために短焦点距離のｆ−θレンズ使用した場合
とき加工範囲が狭くなるという問題がある。

【０００９】また、ｆ−θレンズは構造上、レンズ全面
開放で使用する必要がある。このため、通常のレーザ切
断加工に用いられる小径孔を有する同軸吹き付けノズル
が使用できなくなり、加工蒸発物によるレンズの汚れを
防ぐことが非常に困難になる。このレンズ汚れはタイバ
ー除去面の加工品質を著しく低下させることになる。さ
らに、加工部におけるガス流速が高められないため、前
加工部における蒸発物を十分に吹き飛ばすことが出来
ず、レーザ照射時にレーザ光がこの蒸発物流と干渉を起
こし加工部に供給されるエネルギーが不安定になり、除
去状にバラツキが発生する。

【００１０】２軸ステージを使用した場合、位置決め精
度は１μｍ程度のものが容易に得られ、短焦点レンズの
固定光学系の使用も可能であるが、代表的高速ステージ
であるワイヤーボンディング用ステージにおいても、端
子間移動位置決めのために要する時間は６０ｍｓ程度と
なり、この時処理速度は１７端子／秒という低い値とな
る。

【００１１】固定光学系においては、同軸吹き付けノズ
ルが使用できるため、加工部のガス流速度は高められる
が、ガス流が方向性をもたないため、前加工部の蒸発物
の影響による加工バラツキを無くすことは出来ない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記の通りである。 （１）２軸ステージにおいて、パルス発振レーザを用い
てタイバー除去加工を行なう加工方法において、ステー
ジは加工端子部で位置決め停止させることなく、加工開
始点から加工終了点に加減速を有する滑らかな移動を行
なわせ、この間ステージに取り付けられたリニヤスケー
ル、または駆動モータに取り付けられたエンコーダの出
力信号から加工端子部位置を実時間検出し、レーザ装置
に対しレーザトリガー信号を順次送ることによって加工
を行なうことを特徴とするタイバーのレーザ加工装置。

【００１３】（２）２軸ステージにおいて、パルス発振
レーザを用いてタイバー除去加工を行なう加工方法にお
いて、ステージ移動方向の進行方向側から、加工点に対
し加工レーザ軸に対し４５度以上の傾きで、ガス吹き付
け用ノズルを配置することによって高速ガス流を供給
し、加工レンズを保護するとともに前加工点における蒸
発物が次加工点の加工状態に影響を与えないようし、加
工品質の安定した加工を行なうことを特徴とするタイバ
ーのレーザ加工装置。なお、ガス吹き付けノズルの構造
としては （イ）２軸固定、ガス弁切り替え方式 （ロ）４軸固定、ガス弁切り替え方式 （ハ）１軸回転方式 などがある。

【００１４】（３）パルス発振レーザを用いてタイバー
除去加工を行なう加工方法においてモールド処理時にタ
イバー部まで流出した不要樹脂部を、予めタイバー加工
時に比べ小さい出力のレーザを用いて除去したのち、タ
イバー除去加工を行なうことを特徴とするタイバーのレ
ーザ加工装置。

【００１５】

【作用及び実施例】本発明により、スキャナー光学系を
使用したレーザ加工装置の場合と同程度の加工速度で、
端子間隔０．３ｍｍ以下の大規模集積回路リードフレー
ムのタイバーに対し、パルス発振のレーザを用いて、金
型等の高コストの消耗品なしで熱変質層、加工屑付着の
小さいタイバーの切断面を得ることができる。

【００１６】

【実施例１】図２は、本レーザタイバー加工装置の全体
構成を示した図である。パルスレーザ５から出射された
レーザ光６は、モータ７に取り付けられた回転円盤８上
に配置された加工スリット９を通過し、結像レンズ１０
を経てダイクロイツクミラー１１で光路変更した後、対
物レンズ１２によって被加工物であるリードフレーム１
３に集光照射される。結像レンズ１０及び対物レンズ１
２は、加工スリット９の状を加工部に縮小して像を結ぶ
ように配置してある。

【００１７】ハーフミラー１４、ＣＣＤ結像レンズ１
５、光学フィルタ１６、ＣＣＤカメラ１７及び光りファ
イバー投光器１８は、加工部観察用のモニタ光学系を形
成しており、ＣＣＤカメラ１７の出力は加工焦点合わせ
に使用され、必要に応じ自動焦点装置にも出力される。

【００１８】図３は、加工ノズル部の働きを説明する図
である。同軸ガスノズルズ１９は対物レンズ１２を加工
部からの蒸発物による汚れから保護する働きをする。２
つの側部吹き付けノズル２０ａ，２０ｂはレーザ軸２１
と、加工点を通るステージ移動軸２２ａ，２２ｂを含む
面上に、加工点を向いて配置してあり、加工時において
加工部からの蒸発物を既加工側へ吹き飛ばし、前加工点
の蒸発物が照射レーザビームと干渉し加工バラツキが発
生するのを防ぐ働きをする。ステージ移動速度５０ｍｍ
／秒、レーザ繰り返し１００パルス／秒で加工した場
合、側部吹き付けノズルを動作させないとき、タイバー
除去幅は３０％程度のバラツキがあるが、側部吹き付け
ノズル動作させた場合には、この除去幅バラツキは５％
以下に抑えられた。

【００１９】図２のように、被加工材であるリードフレ
ーム１３は試料固定治具２３上に固定される。試料固定
治具２３上面の加工タイバー接触部には孔があけられ、
試料固定治具２３内部は中空構造になっおり、加工時に
は排気口２４が集塵器に接続され、加工屑の回収がなさ
れる。加工リードフレームの長さが１００ｍｍ以上の場
合には、資料固定治具２３内部には金属性ハニカム等の
整流板２５が配置される。これは、加工部底面への加工
屑の付着防止に有効である。

【００２０】２軸ステージ２６には、リニヤスケール２
７ａ，２７ｂが取り付けられており、ステージ移動に対
応したパルス列が出力される。このパルス列はパルス変
換装置によって、加工位置決め確認信号に変換され、レ
ーザ照射点灯信号としてレーザ電源の外部トリガー端子
２８に転送される。図４に信号処理の例をしめす。図４
−ａは動作開始時のステージ加速時のステージ速度の時
間的変化であり、この動作によりリニヤスケールから
は、図４−ｂのようなパルス列が出力される。パルス変
換装置ではこのパルスを数え、本例においてはパルスを
３つ計数すると、図４−ｃのようなレーザトリガーパル
スを出力する。この結果、加工面には図４−ｄのよう
に、ステージ加減速に依らず、一定間隔でレーザ照射が
成される。照射間隔は、パルス変換装置の初期設定によ
り、等間隔以外のレーザ照射も可能である。

【００２１】レーザとして光パルス幅１５０μｓ、平均
出力３００ｗ、繰り返し８０パルス／秒ののパルス発振
Ｎｄ；ＹＡＧレーザを使用し、ステージ移動速度６４ｍ
ｍ／秒、結像用光学系の縮尺率１／２０にて、端子間隔
０．８ｍｍの４２合金性リードフレームに対し、レーザ
タイバー加工を行なった。加工スリット幅は４．０×
５．０ｍｍで、タイバー部と不要樹脂部の同時除去を行
なった。除去幅０．１８ｍｍで良好なタイバー除去がな
され、パルス変換装置の処理における時間遅れ及び、ス
テージ動作中の加工であることの影響は認められなかっ
た。

【００２２】〔実施例２〕端子間隔０．３ｍｍのリード
フレームに対しは、実施例１のようなタイバーとタイバ
ー側不要樹脂の同時除去を行なった場合、除去部上面に
溶融物の付着が発生することが多い。これは、気化温度
の低い樹脂蒸気の影響であり、タイバー除去に先立ち樹
脂部を除去する必要がある。

【００２３】図５は、回転円盤８上の加工スリット９の
配置例を示した図である。スリット２９ａ，２９ｂ及び
３０ａ，３０ｂは、それぞれタイバー及びタイバー側不
要樹脂除去のスリットで、スリットａ，ｂは９０度回転
した形状である。加工スリットは加工対象と、ステージ
移動方向に対応して回転円盤８に取り付けられたモータ
７によってレーザ光６軸上に移動される。

【００２４】レーザとしては光パルス幅１５０μｓ、く
り返し１００パルス／秒のパルス発振のＮｄ；ＹＡＧレ
ーザを使用し、ステージ移動速度３０ｍｍ／秒、結像用
光学系の縮尺率１／３０にて端子間隔０．３ｍｍの４２
合金性リードフレームに対し、レーザタイバー加工を行
なった。加工スリット幅は樹脂部除去に対して１．２×
１．０ｍｍ，タイバー除去に対しては１．２×５．０ｍ
ｍを使用し、 レーザ出力は樹脂部除去に対して７０
ｗ、タイバー除去に対しては３５０ｗで 行なった。加
工は１リードフレームに対し、まず全周の樹脂部の除去
を行い、 ついでタイバー部除去を行なった。金型を用
いたプレス加工の現状限界幅である、端子間隔０．３ｍ
ｍのリードフレームに対して、除去幅０．０４ｍｍの良
好な除去面が得られた。

【００２５】回転円盤上には、異なった端子間隔のタイ
バー除去に対応した複数組のスリットが配置してあり、
被加工材リードフレームの除去幅に応じて外部制御で切
り替えが可能になっている。

【００２６】〔実施例３〕図６および図７は、別構造の
タイバー加工装置を説明するための図である。２軸ステ
ージ３１は中抜き構造で、リニヤスケール２７ａ，２７
ｂが取り付けられた２軸ステージである。それぞれステ
ージ移動面上には、レーザ反射ミラー３２および、ダイ
クロイックミラー１１とモニター用光学系３３が固定さ
れていて、ステージ位置に依らずレーザ光６が中抜き部
のダイクロイックミラー１１により対物レンズ１２の中
心に入射するよう調整されている。ステージは４本柱３
４により、下面定盤３５に固定されている。

【００２７】下面定盤３５上に、１軸動作の単純な構造
の搬送装置３６を設置することによって自動化の容易な
レーザタイバー加工装置が構成できた。

【００２８】

【 発明の効果 】本発明に従い、従来の金型を用いた
リードフレームタイバーのプレス加工の加工限界であっ
た、端子間隔０．３ｍｍの大規模集積回路のタイバー除
去が、パルス発振レーザを用いて実用処理速度で、高品
質に行なうことが出来る。さらに、今後製造される、プ
レス加工では対応困難な端子間隔０．３ｍｍ以下の大規
模集積回路のタイバー加工も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【 図１】図１は集積回路タイバー部を示す図である。

【 図２】図２はレーザタイバー加工装置の全体構成を
示した図である。

【 図３】図３は加工の加工ノズルの働きを説明するた
めの図である。

【図４】図４はリニヤスケール出力の信号処理の例を示
した図である。

【 図５】図５は回転円盤上の加工スリットの配置の例
を示した平面図である。

【 図６】図６はレーザタイバー加工装置の別構造を示
した平面図である。

【図７】図７はレーザタイバー加工装置の別構造を示し
たと側面図である。

【符号の説明 】

１ ‥‥‥‥‥ 集積回路モールド部 ２ ‥‥‥‥‥ 集積回路外部端子 ３ ‥‥‥‥‥ タイバー ４ ‥‥‥‥‥ 不要樹脂 ５ ‥‥‥‥‥ パルスレーザ発振器 ６ ‥‥‥‥‥ レーザ光 ７ ‥‥‥‥‥ スリット回転モータ ８ ‥‥‥‥‥ 回転円盤 ９ ‥‥‥‥‥ 加工スリット １０ ‥‥‥‥‥ 結像レンズ １１ ‥‥‥‥‥ ダイクロイックミラー １２ ‥‥‥‥‥ 対物レンズ １３ ‥‥‥‥‥ リードフレーム １４ ‥‥‥‥‥ ハーフミラー １５ ‥‥‥‥‥ ＣＣＤ結像レンズ １６ ‥‥‥‥‥ 光学フィルタ １７ ‥‥‥‥‥ 観察用ＣＣＤカメラ １８ ‥‥‥‥‥ 光ファイバー投光器 １９ ‥‥‥‥‥ 同軸ガスノズル ２０ａ，２０ｂ‥ 側部吹き付けノズル ２１ ‥‥‥‥‥ レーザ光軸 ２２ａ，２２ｂ‥ ステージ移動軸 ２３ ‥‥‥‥‥ 試料固定用治具 ２４ ‥‥‥‥‥ 排気口 ２５ ‥‥‥‥‥ 整流板 ２６ ‥‥‥‥‥ ２軸ステージ ２７ａ，２７ｂ‥ リニヤスケール ２８‥‥‥‥‥‥ レーザ電源外部トリガー端子 ２９−ａ，２９−ｂ‥タイバー加工用スリット ３０−ａ，３０−ｂ‥不要樹脂加工用スリット ３１ ‥‥‥‥‥ 中抜き構造２軸ステージ ３２ ‥‥‥‥‥ レーザ反射ミラー ３３ ‥‥‥‥‥ 加工モニター用光学系 ３４ ‥‥‥‥‥ ステージ固定用の４本柱 ３５ ‥‥‥‥‥ 下面定盤 ３６ ‥‥‥‥‥ 搬送装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リードフレームを固定したステージと、パ
   ルス発振レーザならびに、レーザ光を加工部へ導く加工
   用光学系によって構成されるタイバー除去装置において
   レーザ照射のタイミング信号を、前記ステージに取り付
   けられたリニヤスケールからの出力の処理により供給す
   ることにより、ステージを加工点で停止させることなく
   加工を行なうことを特徴とするタイバーのレーザ除去装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲１記載の装置において、レ
   ーザ照射のタイミング信号を、ステージ駆動用のモータ
   に取り付けられた、エンコーダの出力の処理によって供
   給するもの。
3. 【請求項３】リードフレームタイバーのレーザ除去にお
   いて、レーザ軸および加工点を通るステージ移動軸を含
   む面上に、加工点を向きレーザ軸に対し４５度若しくは
   それ以上の角度で配置され進行方向側から既加工側へ、
   ステージ移動方向に同期してガス流を供給するようガス
   弁開閉を行なう、側部吹き付けノズルを設けたことを特
   徴とするタイバのレーザ除去装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲１、および特許請求の範囲
   ３の装置においておいて、タイバー除去の前処理とし
   て、タイバー側部の不要樹脂部の除去を行なうことを特
   徴としたレーザ加工装置