JPH1071486A - ダムバー切断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ光照射によりダムバーを寸法精度良く切
断することが出来ると共に、雫状ドロスの付着を抑え、
かつブラストや液体ホーニング等の機械的洗浄、或いは
酸洗いや電解エッチング等の化学的洗浄処理で除去され
やすいヒゲドロスを形成することにより、最終的に高精
度で良好な品質の樹脂モールド型の半導体装置を得るこ
とができるダムバー切断方法及び装置を提供する。 【解決手段】レーザ発振器１１０からのレーザ光２０を
半導体装置１００のダムバー４に照射し、レーザ光２０
の照射方向と同じ方向からアシストガス２２を吹き付
け、ダムバー４を溶融させて切断する。また、上記と同
時に、ダムバー４の裏面側に、リードフレーム１の表面
とほぼ平行でかつリード３の長手方向とほぼ同じ方向に
向けてヒゲドロス生成用アシストガス２３を吹き付け
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に封止した半
導体装置のダムバーの切断に係わり、特にレーザ光を照
射することによってダムバーを切断するダムバー切断方
法、およびその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
樹脂モールドでそれらリードフレーム及び半導体チップ
を一体に封止した半導体装置（樹脂モールド型の半導体
装置）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、樹脂モールドでリードフレーム
と半導体チップを一体に封止する時に樹脂がリードの間
に流れ出てくるのを堰止める役割を果たすものである。
また、このダムバーは各リードを補強する役割も有す
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】従来では、このダムバーをパンチプレスに
より切断することが多かったが、最近では半導体装置の
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、従来のパンチプレ
スでは技術的に対応できなくなってきた。即ち、最近の
多ピンかつ狭ピッチのリードフレームでは、板厚０．１
〜０．１５ｍｍのものでアウターリードの配列ピッチが
０．２５〜０．４ｍｍ程度となっており、その最終形状
における寸法精度も±０．０１〜±０．０３ｍｍと厳し
く要求されるため、このような寸法精度を維持しつつ切
断することはパンチプレスでは困難となっている。

【０００４】これに対し、最近では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。この方法によれ
ば、そのレーザ光をダムバーに照射するだけでダムバー
を切断することができ、またレーザ光のビームは極めて
小さく絞ることができるため微細な加工が可能であり、
しかも寸法精度の良い加工が可能である。このようなレ
ーザ光を利用した加工は溶断加工であるため溶融金属が
生じるが、従来では、レーザ光と同軸的にアシストガス
を噴出することによってその溶融金属を吹き飛ばそうと
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなレーザ光
を利用したダムバー切断では、アシストガスがリードに
遮られ、リード裏面に回り込んだ溶融金属の一部がアシ
ストガスによって除去されずに残留し、その残留した溶
融金属がリードに付着し冷却されてドロス（雫状のドロ
ス）となることが多い。

【０００６】ところで、半導体装置の高集積化や高性能
化のためにリードフレームの多ピン化や狭ピッチ化を実
現する場合には、樹脂モールドの強度を向上する必要が
あり、そのため樹脂モールドの厚さを十分厚くしなけれ
ばならない。しかも、ダムバーは、樹脂のはみ出し量を
極力抑えるために樹脂モールド側壁部分の近くに設けら
れる。このような半導体装置のダムバーをレーザ光によ
り切断する場合には、アシストガスを噴出するガスノズ
ル先端と樹脂モールドとの干渉を避けるため、上記ガス
ノズルを樹脂モールドの高さよりも高く保持せざるを得
ず、切断すべきダムバー（リードフレーム）表面に十分
接近させることができなくなる。その結果、ガスノズル
から噴出されたアシストガスがダムバー表面に達するま
でに分散してしまい、ダムバー表面でのアシストガスの
圧力は弱くなり、溶融金属が十分に除去できずドロスの
付着量が多くなる。

【０００７】また、半導体装置の種類により樹脂モール
ドの厚さが変わると、その樹脂モールド厚さに応じてガ
スノズルを適宜に退避させなければならず、ガスノズル
先端とダムバー表面の間隔を一定に保つことができなく
なる。これにより、ダムバー表面におけるアシストガス
の圧力を一定にすることができなくなり、安定した条件
で溶融金属を吹き飛ばすことが不可能となる。さらにレ
ーザ光の照射条件も一定にすることができなくなるの
で、適切な切断条件を維持することが困難となる。

【０００８】さらに、ガスノズルを樹脂モールドの高さ
よりも高く保持するため、アシストガスは樹脂モールド
側壁に沿って流下する。この時、樹脂モールド型の半導
体装置においては、ダムバーとリードフレームの各リー
ドと樹脂モールドとに囲まれた部分にせき止められた樹
脂がダム内レジンとなって残留しており、このダム内レ
ジンとリードフレームとによって上記アシストガスがせ
き止められて流れの方向が変えられ、水平方向でかつ樹
脂モールドとは逆の向きへの流れが誘起される。その結
果、特に溶融金属の量が多い場合には、水平方向に流れ
るアシストガスによって溶融金属の一部がその向きに流
れ、ダムバーが除去されたリードの側壁面から樹脂モー
ルドとは概ね逆の向き（但し不規則な向き）に生長する
ドロスが発生することがある。これは、通常の雫状のド
ロスとは異なり、細長い針状または棒状のドロスである
（以下、これをヒゲドロスという）。

【０００９】前述の雫状のドロスはリード間を電気的に
短絡する危険性があり、リードの曲げ成形時にリードの
不規則な曲がり変形を誘発して曲げ成形後のリード先端
部の平面精度を損なう。また、上記ヒゲドロスは、リー
ドに強固に付着していないため、そのままでは容易に浮
き上がったり立ち上がったりし、やはりリード間を電気
的に短絡する危険性があるほか、その大きさは通常の雫
状のドロスに比べてかなり大きいため、半導体装置の電
子回路基板上への実装時に基板上に不規則に付着するこ
ともあり、基板上の電気配線間をも電気的に短絡する危
険性がある。

【００１０】ところが、ヒゲドロスは、通常のダムバー
切断工程の後で行われるメッキ処理前のブラスト、液体
ホーニング等の機械的洗浄、さらには酸洗い、電解エッ
チング等の化学的洗浄処理を行うと、除去されやすい性
質がある。つまりヒゲドロスは、通常の雫状ドロスとは
異なり細長い針状または棒状のドロスであり、またリー
ドに強固に付着していないため、ブラストや液体ホーニ
ング処理における微細な研磨剤の衝突がより多く発生す
ることにより非常に除去されやすく、また酸洗いや電解
エッチング等の化学的洗浄処理で生じる微量な金属表面
の溶け出しと共に除去されやすい。

【００１１】さらに、電解エッチング処理を行う場合に
は、電解エッチング処理特有の尖端効果、即ち尖ったと
ころに電流が集中し易いためにその尖った場所がより多
くエッチングされるという効果により、細長い針状また
は棒状であるヒゲドロスが非常に除去されやすいという
性質もある。

【００１２】本発明の目的は、レーザ光照射によりダム
バーを寸法精度良く切断することが出来ると共に、雫状
ドロスの付着を抑え、かつブラストや液体ホーニング等
の機械的洗浄、或いは酸洗いや電解エッチング等の化学
的洗浄処理で除去されやすいヒゲドロスを形成すること
により、最終的に高精度で良好な品質の樹脂モールド型
の半導体装置を得ることができるダムバー切断方法及び
装置を提供することである。

【００１３】

【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、多数のリードを有するリードフレ
ームに半導体チップを搭載し樹脂モールドでそれらリー
ドフレーム及び半導体チップを一体に封止した半導体装
置のダムバーを、レーザ光の照射により切断するダムバ
ー切断方法において、前記ダムバーにおけるレーザ光照
射側とは反対の面に、リードフレーム表面とほぼ平行で
かつ前記リードの長手方向とほぼ同じ方向に向けて気体
を吹き付け、同時に前記ダムバーに前記レーザ光の照射
方向と同じ方向からアシストガスを吹き付けながら、レ
ーザ光を照射してダムバーを溶融させ切断することを特
徴とするダムバー切断方法が提供される。

【００１４】また、本発明によれば、パルス状のレーザ
光を発振するレーザ発振器と、そのレーザ発振器からの
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、前記レーザ光と共に被加工物にアシストガスを噴出
するガスノズルを有し、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装置にお
けるダムバーを、前記ガスノズルよりアシストガスを噴
出しながらレーザ光を照射して切断するダムバー切断装
置において、前記ダムバーにおける前記レーザ光照射側
とは反対の面に、リードフレーム表面とほぼ平行でかつ
前記リードの長手方向とほぼ同じ方向に向けて気体を吹
き付ける気体吹き付け手段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。

【００１５】従来の切断方法では、リード裏面に回り込
んだ溶融金属はアシストガスがリードに遮られるため、
十分に吹き飛ばされずそのまま凝固して雫状ドロスとな
る他、ヒゲドロスも不規則な向きに生長するために、リ
ード間の電気的短絡やリードの曲げ成形後の平面精度低
下を招いていたが、前述のように構成した本発明におい
ては、ダムバーにおけるレーザ光照射側とは反対側（以
下、裏面側という）の面に、リードフレーム表面とほぼ
平行で、かつリードの長手方向とほぼ同じ方向に向けて
気体を吹き付けることにより、従来の方式では雫状ドロ
スとして凝固していたはずの溶融金属のほとんどが、切
断されるダムバーの裏面側にヒゲドロスとなって付着す
る。このヒゲドロスは、リードフレーム表面とほぼ平行
で、しかも切断されるダムバーに隣接するリードとほぼ
同じ方向に揃って生長することになる。

【００１６】但し、この時、ダムバーの裏面側に吹き付
けるべき気体の吹き付け圧力は、レーザ光の照射方向と
同じ方向から吹き付けるアシストガスの圧力より弱くす
る必要がある。この理由は、ダムバーの裏面側に向け吹
き付ける気体の吹き付け圧力が、レーザ光の照射方向と
同じ方向から吹き付けるアシストガスの圧力と同程度で
ある場合には、互いに相殺してしまって雫状ドロスの方
が大きくなってしまう可能性があるからである。

【００１７】上記のようにしてリードとほぼ同じ方向に
揃って形成されたヒゲドロスは、前述のように通常のダ
ムバー切断工程の後で行われるメッキ処理前のブラスト
および液体ホーニング等の機械的洗浄、さらには酸洗い
や電解エッチング等の化学的洗浄処理により、容易に除
去される。これにより、最終的には高精度で良好な品質
の樹脂モールド型の半導体装置を得ることが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
１から図５を参照しながら説明する。まず、本実施形態
で使用するダムバー切断装置について図１により説明す
る。図１に示すように、本実施形態のダムバー切断装置
は、レーザ発振器１１０、ベンディングミラー１１１、
ガスノズル２１を備えており、ガスノズル２１内部には
集光レンズ１１２が備えられている。なお、図１ではガ
スノズル２１内部のみを断面で表した。

【００１９】この構成において、レーザ発振器１１０か
ら発せられたレーザ光２０は、ベンディングミラー１１
１で半導体装置１００の方向に向きを変えられ、集光レ
ンズ１１２で集光され、ガスノズル２１を通過して半導
体装置１００のダムバー４（図２参照）に照射される。

【００２０】図２はダムバーを切断する状況を示す図で
ある。図２（ａ）に断面図で示すように、半導体装置１
００の樹脂モールド２が樹脂モールド載せ台３０上に搭
載され、半導体装置１００のリードフレーム１はリード
フレーム載せ台３２上に載置され、リードフレーム押さ
え板３１で押さえ込まれ、固定されている。上記樹脂モ
ールド載せ台３０、リードフレーム押さえ板３１、リー
ドフレーム載せ台３２は半導体装置取り付け用治具を構
成する。なお、図２（ａ）においては、簡単のため半導
体装置１００の樹脂モールド２内部を省略して示した。

【００２１】前記レーザ光２０の照射と同時に、レーザ
光２０の照射方向と同じ方向から供給したアシストガス
２２をガスノズル２１から噴出し、ダムバー４に吹き付
ける。また、樹脂モールド載せ台３０にはヒゲドロス生
成用ガス穴３３が設けられており、上記アシストガス２
２の噴出と同時に、ダムバー３（リードフレーム１）の
裏面側にヒゲドロス生成用アシストガス２３も吹き付け
られる。図２（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面図である図２
（ｂ）に示すように、ヒゲドロス生成用ガス穴３３は、
リードフレーム１の表面とほぼ平行でかつリード３の長
手方向とほぼ同じ方向に沿って設けられており、そのた
め、ヒゲドロス生成用アシストガス２３の吹き付けられ
る方向は、リードフレーム１の裏面とほぼ平行でかつリ
ード３の長手方向とほぼ同じ方向となる。

【００２２】ここで、従来のレーザ光照射を利用したダ
ムバー切断方法、即ちレーザ光の照射方向と同じ方向の
みからアシストガスを吹き付ける方法について、図３に
より説明する。但し、図３は半導体装置のリードを長手
方向から見た図（図１のIII方向からみた図）であり、
また簡単のため図１、図２と同等の部材及び図１、図２
と同等のアシストガスの流れ等には同じ符号を付してあ
り、さらにここではアシストガスの流れのみを議論する
ためにレーザ光の光束は省略してある。

【００２３】図３において、ガスノズル２１より吹き出
されたアシストガス２２はダムバー４及びリード３に吹
き付けられる。その時、リード３はレーザ光２０によっ
て切断されないため、リード３の表面に吹き付けられた
アシストガス２２の方向はリードフレーム１表面と平行
な面内における方向に変えられ、ドロスの除去には効果
のないアシストガスの流れ２６となって流下する。レー
ザ光の照射により溶融したダムバー４の溶融金属はリー
ド３の間を通過したアシストガス２７によりある程度は
吹き飛ばされるが、リード３の裏面側へ図中矢印１２の
方向に回り込んだ溶融金属の一部はアシストガス２７に
よっても除去されず、リード３の裏面に回り込んだまま
凝固して雫状ドロス１０となる。

【００２４】これに対し本実施形態では、従来の方式で
雫状ドロス１０として凝固していたはずの溶融金属のほ
とんどが、ヒゲドロス生成用アシストガス２３の吹き付
けによって、切断されるダムバー４の裏面側に、リード
フレーム１の表面とほぼ平行でかつリード３の長手方向
とほぼ同じ方向に沿ったヒゲドロス１１（図４参照）と
なって付着する。このヒゲドロス１１は、リードフレー
ム１の面とほぼ平行で、しかも切断されるダムバー４に
隣接するリード３とほぼ同じ方向に揃って生長すること
になる。上記ヒゲドロスが生長する方向を図２（ａ）に
矢印２４で示す。

【００２５】ここで上記において、ダムバー４の裏面側
に吹き付けるべきヒゲドロス生成用アシストガス２３の
吹き付け圧力は、レーザ光２０の照射方向と同じ方向か
ら吹き付けるアシストガス２２の圧力より弱くする必要
がある。この理由は、ダムバー４の裏面側に向け吹き付
けるヒゲドロス生成用アシストガス２３の吹き付け圧力
が、レーザ光２０の照射方向と同じ方向から吹き付ける
アシストガス２２の圧力と同程度である場合には、互い
に相殺してしまって雫状ドロス１０の方が大きくなって
しまう可能性があるからである。

【００２６】次に、上記のようにして形成されたヒゲド
ロスが、レーザ光照射によるダムバー切断後の工程で除
去されることについて、図４および図５により説明す
る。図４は、メッキ処理前のブラスト及び液体ホーニン
グ工程（研磨剤の吹き付けによる研磨工程）におけるヒ
ゲドロス１１の除去を説明する図である。図４におい
て、ダムバー３がレーザ光照射によって切断された後の
半導体装置１００には、リードフレーム１（リード３）
の裏面側から研磨材４２が吹き付けられる。研磨材４２
は、リードフレーム１裏面側に設置したノズル４０より
噴出するホーニング液体４１の流れによってリードフレ
ーム１裏面側に衝突する。

【００２７】従来のレーザ光照射を利用したダムバー切
断方法で生成された雫状ドロス１０（図３参照）は、通
常のメッキ処理前のブラスト及び液体ホーニング条件に
おける研磨剤の吹き付け力のままでは除去できない。そ
のため、もし雫状ドロス１０をこの工程で除去するに
は、研磨剤の吹き付け力を変更して増大する必要があ
り、工数およびコストが大幅に増加する原因となる。

【００２８】これに対して、本実施形態では、図４に示
すように、ヒゲドロス１１がリード３とほぼ同じ方向に
揃って細長く生長しているため、研磨剤４２が衝突する
回数が多くなり、非常に効果的にヒゲドロス１１の除去
を行うことが可能となる。つまり、従来のメッキ処理前
のブラスト及び液体ホーニング条件と同様の条件でヒゲ
ドロス１１が除去できるため、工数およびコストの増加
を防止できる。

【００２９】図５は、化学的洗浄処理として代表的な電
解エッチングにおけるヒゲドロス１１の除去を説明する
図である。図５に示すように、レーザ光照射によりダム
バー３が切断された後の半導体装置１００はエッチング
槽５１に満たされたエッチング液５３の中に浸漬され、
さらに電解エッチング用陰極５２もエッチング液５３の
中に浸漬される。そして、半導体装置１００のリードフ
レーム１は電解エッチング用電源５４の陽極側に、電解
エッチング用陰極５２は電解エッチング用電源５４の陰
極側に、それぞれ接続され、通電されて電解エッチング
処理が行われる。

【００３０】このような電解エッチングにより、ヒゲド
ロス１１は微量な金属表面の溶け出しと共に除去されや
すくなる。また、ヒゲドロス１１は細長い針状または棒
状をしているため、電解エッチング法固有の尖端効果
（尖ったところに電流が集中し易いためにその尖った場
所がより多くエッチングされるという効果）により、非
常に除去されやすい。つまり、雫状ドロス１０を除去す
るためにはリードフレーム１の板厚が数十ミクロンも減
少してしまうような過度のエッチング処理が必要であっ
たが、本実施形態によって形成したヒゲドロス１１は、
通常のメッキ処理前の電解エッチング条件（リードフレ
ーム１の板厚が数ミクロン程度減少するのみ）により容
易に除去可能である。従って、工数やコストの増加を防
止することができる。なお、ここでは化学的洗浄処理と
して電解エッチングを例に述べたが、通常の酸洗い工程
でもほぼ同様にヒゲドロス１１を容易に除去することが
可能である。

【００３１】以上のような本実施形態によれば、ダムバ
ー４の裏面側に、リードフレーム１の表面とほぼ平行で
かつリード３の長手方向とほぼ同じ方向に向けてヒゲド
ロス生成用アシストガス２３を吹き付けるので、従来の
方式では雫状ドロスとして凝固していた溶融金属のほと
んどを、ダムバー４の裏面側にヒゲドロス１１として付
着させることができる。従って、このヒゲドロス１１
を、通常のメッキ処理前のブラストや液体ホーニング等
の機械的洗浄、さらには酸洗いや電解エッチング等の化
学的洗浄処理により、容易に除去することができ、最終
的に高精度で良好な品質の樹脂モールド型の半導体装置
を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ダムバーの裏面側に、
リードフレームの表面とほぼ平行でかつリードの長手方
向とほぼ同じ方向に向けて気体を吹き付けるので、溶融
金属のほとんどをダムバーの裏面側にヒゲドロスとして
付着させることができる。従って、このヒゲドロスを、
通常のメッキ処理前のブラストや液体ホーニング等の機
械的洗浄、さらには酸洗いや電解エッチング等の化学的
洗浄処理により、容易に除去することができ、最終的に
高精度で良好な品質の樹脂モールド型の半導体装置を得
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で使用するダムバー切断装
置の概略図である。

【図２】ダムバーを切断する状況およびアシストガスの
流れを示す図であって、（ａ）はその横方向からの断面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面図である。

【図３】従来のレーザ光照射を利用したダムバー切断方
法、即ちレーザ光の照射方向と同じ方向のみからアシス
トガスを吹き付ける方法について説明する図である。

【図４】ダムバー切断後のメッキ処理前におけるブラス
ト及び液体ホーニング工程を説明する図である。

【図５】電解エッチングによるヒゲドロスの除去を説明
する図である。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 樹脂モールド ３ リード ４ ダムバー １０ 雫状ドロス １１ ヒゲドロス ２０ レーザ光 ２１ ガスノズル ２２ アシストガス ２３ ヒゲドロス生成用アシストガス ３０ 樹脂モールド載せ台 ３１ リードフレーム押さえ板 ３２ リードフレーム載せ台 ３３ ヒゲドロス生成用ガス穴 ４０ ノズル ４１ ホーニング液体 ４２ 研磨剤 ５１ エッチング槽 ５２ 電解エッチング用陰極 ５３ エッチング液 ５４ 電解エッチング用電源 １１０ レーザ発振器 １１１ ベンディングミラー １１２ 集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 西垣 剛 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のリードを有するリードフレームに
   半導体チップを搭載し樹脂モールドでそれらリードフレ
   ーム及び半導体チップを一体に封止した半導体装置のダ
   ムバーを、レーザ光の照射により切断するダムバー切断
   方法において、 前記ダムバーにおける前記レーザ光照射側とは反対側の
   面に、前記リードフレーム表面とほぼ平行でかつ前記リ
   ードの長手方向とほぼ同じ方向に向けて気体を吹き付
   け、同時に前記ダムバーに前記レーザ光の照射方向と同
   じ方向からアシストガスを吹き付けながら、前記レーザ
   光を照射してダムバーを溶融させ切断することを特徴と
   するダムバー切断方法。
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、前記レーザ発振器からの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、前記レーザ光と共
   に前記被加工物にアシストガスを噴出するガスノズルを
   有し、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装置におけるダムバーを、
   前記ガスノズルより前記アシストガスを噴出しながら前
   記レーザ光を照射して切断するダムバー切断装置におい
   て、 前記ダムバーにおける前記レーザ光照射側とは反対側の
   面に、前記リードフレーム表面とほぼ平行でかつ前記リ
   ードの長手方向とほぼ同じ方向に向けて気体を吹き付け
   る気体吹き付け手段を有することを特徴とするダムバー
   切断装置。