JPH1080780A

JPH1080780A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Info

Publication number: JPH1080780A
Application number: JP8236731A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishigaki; 剛西垣; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Takashi Shirai; 隆白井; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Shinya Okumura; 信也奥村; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井; Yoshiya Nagano; 義也長野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】常に高い精度で加工位置の検出が行え、高い位
置決め精度でかつ高速に所望の加工位置での加工を実施
することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を
提供する。【解決手段】レーザ光を先端から照射するノズル１２ａ
に固定した検出用センサ５１とワーク１との間の静電容
量の変化を基にリード部１０４の有無を検出する。この
検出信号をもとに、トリガユニット２４で所定の遅延時
間Ｔ_dを与えたトリガ信号ＴＰ₁を生成し、さらにレーザ
コントローラ２６でトリガ信号ＴＰ₁の立ち上がりに同
期したトリガ信号ＴＰ₂を生成し、このトリガ信号ＴＰ₂
をもとにレーザ光を発振させる。また、ゲート回路２４
Ａで、レーザ光照射時に発生するプラズマ状態に起因す
る誤検出信号をマスキング信号で除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＩＣパッケ
ージのダムバー部の除去に好適で、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一例を図９及び図１０を
参照しながら説明する。

【０００３】従来のレーザ加工装置は、図９にその一例
を示すように、レーザヘッド３１とレーザ電源３３とか
ら構成されるレーザ発振器３０、加工光学系３２、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、レーザコントロ
ーラ３３ａ、交流電源部３３ｂ、安定化電源部３３ｃ、
コンデンサ部３３ｄ及びスイッチ部３３ｅから構成され
る。レーザコントローラ３３ａから指令された電圧値に
従って、交流電源部３３ｂから供給された交流電流が安
定化電源部３３ｂにより直流に変えられ、コンデンサ部
３３ｄに供給され、コンデンサ部３３ｄに蓄積された電
荷がスイッチ部３３ｅの所定の開閉タイミングに基づき
レーザヘッド３１の励起ランプ３１ａに放電される。こ
のスイッチ部３３ｅの開閉はレーザコントローラ３３ａ
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。そして、励起ランプ３１ａに励起され
たレーザヘッド３１内のレーザ媒体（図示せず）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にはビームシャッ
タ３１ｂが内蔵されており、このビームシャッタ３１ｂ
が開閉することによってパルス状のレーザ光をＯＮ／Ｏ
ＦＦ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３
１ｂを開き、加工しない場合には上記ビームシャッタ３
１ｂを閉じる。このビームシャッタ３１ｂの開閉動作時
間は１００〜３００ｍｓ程度であり、その制御は前述の
レーザコントローラ３３ａ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３３ａ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
場合について説明する。図１０（ａ）はワーク４０とし
てのＩＣパッケージ（半導体装置）の平面図、図１０
（ｂ）は図１０（ａ）のＢ部の拡大図である。図１０
（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダムバー部１０２は、
ＩＣに使用されるリードフレーム１０１ａのリード部１
０４を連結しており、ＩＣのモールド時、即ち樹脂モー
ルド１０１による一体封止時に流出する樹脂を堰止める
役割と、リードフレーム１０１ａのリード部１０４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１０２をパルス状のレーザ光で除
去する加工手順を、図１０（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１０（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１０（ｂ）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３１ｂを開く。（４）レーザ光を照射してＬ点のダムバー部１０２を除
去する。（５）ビームシャッタ３１ｂ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１０（ａ）に示すＩＣパッケージの４
辺にあるダムバー部１０２を順次除去していく。このと
き、ＸＹテーブル４１の移動及び停止、ビームシャッタ
３１ｂ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
３１ｂが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３３ａで行われる。

【０００９】また、上記のようなダムバーの除去に用い
て好適なレーザ加工装置またはレーザ加工方法に関する
従来技術として、例えば特開平６−１４２９６８号公報
に記載のものがある。この従来技術では、加工位置近傍
における被加工物の有無を検出光により検出して対応す
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
とを備えたレーザ加工装置が開示されており、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。

【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
０．１５ｍｍ程度であるので、ダムバー部１０２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パルスレーザ光
のパルス幅の時間に相当し、０．１〜１ｍｓ程度であ
る。ところが、前述した（１）〜（５）の加工手順にお
いてはビームシャッタ３１ｂの開閉動作時間である２０
０〜６００ｍｓとＸＹテーブル４１の移動時間とによ
り、一つのダムバー部１０２を除去するために１ｓ程度
の時間を費やし、ダムバー部１０２の切断個数や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１０１ａの
リード部１０４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１０１ａの製造誤差や、樹脂でモー
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１０２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（１）
〜（５）のダムバー部１０２の除去方法では、ダムバー
部１０２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
リード部１０４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】これに対し、特開平６−１４２９６８号公
報に記載の従来技術によれば、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ため、ピンが等ピッチでな
く不規則な配列になった場合でもダムバーの除去にある
程度対応できる。しかしながら、被加工物の有無を検出
するために用いる検出光の反射光量は、検出光源自体の
光量の変動、或いは被加工物の表面状態による反射光量
の変動に大きく左右されるため、ダムバー部の除去時の
ような数ミクロン程度の位置決め精度を得るためには、
検出光には光量の変動の小さい（数％以下の）ものが要
求される。また、表面反射率が大きく変わる被加工物に
対しては位置決め精度が悪くなる場合があり、被加工物
によっては実加工には適さない場合がある。

【００１３】また、リードフレームにおけるダムバー付
近やリードの表面に樹脂の一部やその他の異物が付着し
たり、付着した異物等が突出したりすることがあり、こ
のような場合に上記のような検出光による検出を行う
と、それら異物をあたかもリードの一部であるかのよう
に誤検出してしまうことがある。その結果、レーザ光照
射の位置決め精度が低下して所定位置以外に誤照射され
る可能性があり、所望の寸法での加工が出来ない恐れが
ある。

【００１４】本発明の目的は、常に高い精度で加工位置
の検出が行え、高い位置決め精度でかつ高速に所望の加
工位置での加工を実施することができるレーザ加工装置
及びレーザ加工方法を提供することである。

【００１５】

【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、パルス状のレーザ光を発振するレ
ーザ発振器と、上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その加
工位置を決定する搬送手段とを備えるレーザ加工装置に
おいて、前記被加工物に対して離間して設けられその被
加工物との間の静電容量を検出する静電容量検出手段
と、前記加工位置における被加工物の有無による前記静
電容量の変化を検出してその静電容量の変化に対応する
検出信号を発生する検出信号発生手段と、前記レーザ光
照射時に発生するプラズマ状態に起因する被加工物と前
記静電容量検出手段との間の静電容量の一時的な増大に
対応した信号出力を前記検出信号より除去して補正する
検出信号補正手段と、その検出信号補正手段からの検出
信号に基づき被加工物の所定の加工位置にレーザ光が照
射されるようその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が提供され
る。

【００１６】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、被加工物を移動させて加工位置を決定し、レー
ザ発振器よりパルス状のレーザ光を前記加工位置に照射
して被加工物を加工するレーザ加工方法において、前記
被加工物に対して離間して設けた静電容量検出手段によ
ってその被加工物と静電容量検出手段との間の静電容量
を検出し、その静電容量の変化に対応する検出信号を発
生させ、前記レーザ光照射時に発生するプラズマ状態に
起因する前記静電容量の一時的な増大に対応した信号出
力を前記検出信号より除去して補正し、その補正した検
出信号に基づいたタイミングで前記被加工物の所定の加
工位置にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加
工方法が提供される。

【００１７】上記のように構成した本発明においては、
被加工物に対して離間して設けられた静電容量検出手段
によって被加工物との間の静電容量を検出し、その状態
で被加工物を移動させる。すると、加工位置における被
加工物の有無に対応して静電容量検出手段と被加工物と
の間の静電容量が変化し、その静電容量の変化に対応す
る検出信号が検出信号発生手段より発生される。この
時、例えば静電容量検出手段と被加工物との間の静電容
量変化に伴う変位電流を測定し、その変化分を信号処理
により取り出すことにより静電容量の変化を波形として
検出できる。

【００１８】このように静電容量検出手段と被加工物と
の間の静電容量の変化を検出し、それによって加工位置
における被加工物の有無の情報を検出することにより、
検出の精度が他の異物の付着による影響を受けることが
なくなる。例えば、前述のダムバー切断の場合において
は、樹脂の一部やその他の異物の付着による静電容量の
変化は、被加工物即ち金属製のリードの有無による静電
容量の変化に比べればわずかであるため、静電容量の変
化から加工位置における被加工物の有無を検出すれば、
樹脂の一部やその他の異物の付着による影響を受けるこ
とがない。

【００１９】上記検出信号発生手段からの検出信号は制
御手段に入力されて信号処理（具体的にはノイズの除
去、及び微分処理その他の波型演算処理など）が行われ
ることになるが、レーザ光照射時に発生するプラズマ状
態によって被加工物と検出手段との間の静電容量が一時
的に増大し、そのために検出信号にその静電容量の増大
に基づく信号が誤検出信号として載ってしまい、そのま
まではこの誤検出信号によるレーザ光が誤照射されるこ
とになる。従って、本発明では、検出信号発生手段から
の検出信号を制御手段に入力する前に、検出信号補正手
段において静電容量の増大に対応した信号（誤検出信
号）を除去して補正し、その補正された検出信号を制御
手段に入力する。検出信号補正手段での補正は、例えば
上記のような誤検出信号をゲート信号などでマスキング
することにより行うことが可能である。

【００２０】そして、上記のように補正された検出信号
が制御手段に入力され、その検出信号に基づいてレーザ
光の発振を制御することにより、加工位置における被加
工物の有無、即ち被加工物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
る。また、被加工物の有無の情報を検出した位置より一
定の距離だけ離れた位置にレーザ光が照射されるため、
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、被加工物の有無の情報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。

【００２１】

【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８を参照しながら説明する。但し、以下では、
等間隔に配列されたリードが４つの辺から延びるＱＦＰ
型ＩＣパッケージのダムバーの除去について説明する。

【００２２】図１に示すように、本実施形態のレーザ加
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（ＩＣパッケージ）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、コント
ロールユニット２５が備えられている。コントロールユ
ニット２５は、メインコントローラ２３、トリガユニッ
ト２４、ゲート回路２４Ａ、及びマスキング信号発生回
路２４Ｂを有する。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。また、加工ヘッド１２下部にはノズル１
２ａが備えられ、ノズル１２ａ先端付近には検出用セン
サ５１が固定されており、検出用センサ５１はセンサプ
ロセスユニット（以下、センサＰＵという）５０を介し
てゲート回路２４Ａに接続されている（図２，図３参
照）。

【００２３】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、交流電源部１
３３、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、交流電源部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１３１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）によ
る所定のパルス幅でのスイッチ部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
１１０が発光し、これによりレーザヘッド１１内のレー
ザ媒体（図示せず）が励起されパルス状のレーザ光が射
出される。

【００２４】レーザヘッド１１にはビームシャッタ１１
１が内蔵されている。このビームシャッタ１１１は、開
閉することによってレーザ発振器１０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
はビームシャッタ１１１を開き、加工しない場合にはビ
ームシャッタ１１１を閉じる。このビームシャッタ１１
１の開閉動作時間は１００〜３００ｍｓ程度である。ま
たビームシャッタ１１１の開閉動作の制御は、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。

【００２５】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ダイクロミラー、集光レン
ズ等が備えられており、レーザヘッド１１からのレーザ
光がワーク１の方向に誘導されて集光され、ワーク１の
ダムバー１０２（図６，７参照）に照射されて切断が行
われる。上記は従来のレーザ加工装置の構成と同様であ
る。

【００２６】また、加工ヘッド１２下部のノズル１２ａ
先端に取り付けられた検出用センサ５１は、図２（ａ）
に示すようにＸＹテーブル２１（ワーク１）に垂直とな
るように固定されている。また、検出用センサ５１に
は、図２（ｂ）に示すようなプローブ５２が備えられ、
プローブ５２は図３に示す発振用電源部５７で駆動され
る発振部５８によって微小な振動が与えられるようにな
っており、その時のプローブ５２の先端部５２ａとワー
ク１との間の静電容量の変化に伴う微弱な変位電流が検
出されるようになっている。また、ワーク１は電位を基
準電位とするために接地されている。上記検出用センサ
５１の固定位置はノズル１２ａの中心軸よりδｄだけ離
れた位置とされ、ダムバー切断用のレーザ光の光軸及び
集光位置からはδｄだけ離れた位置が検出されるように
なっている。プローブ５２で検出された静電容量の変化
に伴う微弱な変位電流（交流）は、図３に示すようにセ
ンサＰＵ５０の電流検出部５３で測定されて交流の電気
信号となり、バンドパスフィルタ５４でノイズが除去さ
れ、交流増幅部５５で増幅される。増幅された信号は整
流部５６で直流に変換されて検出信号Ｓ₁として出力さ
れる。

【００２７】検出信号Ｓ₁はゲート回路２４Ａで後述す
るようにマスキング処理されて検出信号Ｓ₂となり、そ
の後にトリガユニット２４に入力される。トリガユニッ
ト２４では、図４に示すように、ゲート回路２４Ａから
の検出信号Ｓ₂がメインアンプ２４１において増幅され
ると共に同一波形の電圧信号Ｓに変換され、低域通過の
アクティブ・ローパスフィルタ回路２４２でノイズが除
去されて信号ＴＰが生成されトリガ信号発生回路２４３
に入力される。トリガ信号発生回路２４３では、信号Ｔ
Ｐの立ち上がり後のフラットになるタイミングをもとに
トリガ信号ＴＰ₀が生成され（図６参照）、さらにディ
レイ回路２４４においてメインコントローラ２３から指
令された遅れ時間Ｔ_dが与えられてトリガ信号ＴＰ₁が生
成され、このトリガ信号ＴＰ₁がレーザコントローラ２
６へと出力される。なお、メインアンプ２４１の一部の
機能を前述のセンサＰＵ５０に含め、センサＰＵ５０で
ある程度増幅した信号をトリガユニット２４に入力して
もよい。

【００２８】また、図５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から安定化電源部１３０に指示
される。これ以降は、前述したような過程に従ってレー
ザ光が発振する。

【００２９】次に、以上の構成を有するレーザ加工装置
の動作を説明する。図６は、検出用センサ５１によるリ
ードの有無の検出からレーザ光の発振までのタイムチャ
ートである。まず、ＩＣパッケージのダムバー１０２の
中心線上にノズル１２ａの中心軸即ちレーザ光の光軸を
位置決めし、検出用センサ５１による検出位置をダムバ
ー１０２から遠ざかる向きにδｄだけ離れた場所とす
る。図２では、紙面左側が樹脂モールド１０１から遠ざ
かる向きとなる。この状態でワーク１をＸＹテーブル２
１によって、例えばＸ軸の負方向に一定速度で移動させ
ると、ノズル１２ａ及び検出用センサ５１はワークに対
して相対的に移動し、ノズル１２ａの中心軸（レーザ光
の光軸）と検出用センサ５１の検出位置の軌跡は図５に
Ａ，Ｂで示すようにδｄの間隔を保ちながら平行な軌跡
を描く。この時のＸＹテーブル２１の移動方向は、図２
では紙面より垂直に近づく方向となる。なお、図６の上
部には、上記軌跡Ａ，Ｂと共に、リード部１０４と、各
リード部１０４の間隙であるスリット部１０３とを、ワ
ーク１を一定速度で動かした時の時間変化として模式的
に付記しており、さらに樹脂モールド１０１及びダムバ
ー１０２の位置関係も示した。

【００３０】検出用センサ５１が上記のように軌跡Ｂに
沿って一定速度で移動すると、リード部１０４の有無に
応じてプローブ５２の先端部５２ａとワーク１との間の
静電容量が変化し、それに伴う微弱な変位電流がプロー
ブ５２で検出され、図２及び図３で説明したように信号
処理されてそれに基づく検出信号Ｓ₁がセンサＰＵ５０
より出力され、ゲート回路２４Ａを通過後に検出信号Ｓ
₂としてトリガユニット２４のメインアンプ２４１に入
力される。検出信号Ｓ₂はメインアンプ２４１で増幅さ
れ、電圧信号Ｓとしてアクティブ・ローパスフィルタ回
路２４２に入力され、ノイズが除去されて信号ＴＰが生
成されるが、この信号ＴＰの変化は例えば図６のように
リード部１０４の有無に対応した変化となる。この時、
ワーク１のリード部１０４とスリット部１０３が等ピッ
チで並んでいれば、ＸＹテーブル２１が一定速度で移動
するので信号ＴＰの変化は図６に示すような一定周期と
なるが、リード部１０４とスリット部１０３が等ピッチ
で並んでいない場合には、信号ＴＰの変化はピッチの変
化に比例した時間変化を持つ波形となる。

【００３１】続いて、信号ＴＰはトリガ信号発生回路２
４３に入力され、信号ＴＰが立ち上がってフラットにな
るタイミングをもとにトリガ信号ＴＰ₀が生成され、デ
ィレイ回路２４４においてメインコントローラ２３から
指令された遅れ時間Ｔ_dが与えられてトリガ信号ＴＰ₁が
生成され、このトリガ信号ＴＰ₁がレーザコントローラ
２６へと出力される。

【００３２】トリガ信号ＴＰ₁はトリガ回路２６２に入
力され、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。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。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ＯＮとなり、励起ラン
プ１１０にコンデンサ部１３１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ＯＦＦとなり、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ＴＰ
₂に同期したパルス状のレーザ光（図６ではＦＰで示
す）が発振する。上記において、トリガ信号ＴＰ₂の発
生からレーザ光発振までには、スイッチ部１３２での遅
れやレーザヘッド１１でのレーザ発振までの遅れなどに
より、一定の時間を要するが、図６ではこの時間を遅れ
時間δ_tとした。なお、図中のトリガ信号ＴＰ₂及びレー
ザ光は実際にある幅を持ったパルス波形を有するが、他
の信号に比べて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。

【００３３】ところで、レーザ光ＦＰの照射時には、発
生するプラズマ状態に起因してプローブ５２の先端部５
２ａとワーク１との間の静電容量が一時的に増大し、そ
のためにセンサ５１が反応して図７にタイミングチャー
トで示すように上記静電容量の増大に基づく誤検出信号
Ｓ₃が発生してしまう。この誤検出信号Ｓ₃は、実際には
検出信号Ｓ₁に載った状態となるが、図７では簡単のた
めに誤検出信号Ｓ₃のみを表した。そのため誤検出信号
Ｓ₃に基づくエラートリガ信号ＴＰ_eもトリガ信号発生回
路２４３から発生することになり、そのままではこのエ
ラートリガ信号ＴＰ_eによるレーザ光が誤照射されるこ
とになる。本実施形態では、このことを防止するため、
ゲート回路２４Ａにおいて誤検出信号Ｓ₃を除去して補
正する。以下、この手順について説明する。

【００３４】図５に示すように、トリガ信号ＴＰ₂はマ
スキング信号発生回路２４Ｂにも入力され、そのトリガ
信号ＴＰ₂に基づいてマスキング信号発生回路２４Ｂか
ら図７に示すゲート幅Δｔのマスキング信号ＴＰ_tが発
せられ、ゲート回路２４Ａに入力される。このゲート回
路２４Ａでは、前述の誤検出信号Ｓ₃の載った検出信号
Ｓ₁から誤検出信号Ｓ₃のみがマスキング信号ＴＰ_tでマ
スキング処理される。即ち、図７に示すように、マスキ
ング信号ＴＰ_tのゲート幅Δｔの間（ＯＮになっている
間）はゲート回路２４Ａからの信号出力しないようにし
ておけば、誤検出信号Ｓ₃を除去することができる。こ
のようにして、プラズマ状態に起因するレーザ光の誤照
射を防止することができる。但し、マスキング信号ＴＰ
_tのゲート幅Δｔは、誤検出信号Ｓ₃のみがマスキングさ
れるような幅に設定することが必要である。

【００３５】ここでディレイ回路２４４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Ｌとすると、検出用センサ
５１がリード部１０４の中央部を検出してから、レーザ
光の光軸（スポット位置）がスリット部１０３の中央ま
で移動する時間ｔ₁は、ｔ₁＝（Ｌ／２）／ｖ・・・（１）となる。また、リード部１０４の中央部を検出してから
レーザ光がワーク１に照射されるまでの時間ｔ₂はディ
レイ回路２４４で与えられる遅延時間Ｔ_dを用いて、ｔ₂＝Ｔ_d＋ｔ₀ ・・・（２）と表される。ここに、ｔ₀はトリガ信号回路２４３での
遅れ、図５の遅れ時間δ_t、及びその他の回路で生じる
遅れを総合した遅れ時間である。

【００３６】レーザ光がダムバー部１０２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＝Ｌ／（２ｖ）−ｔ₀ ・・・（４）に設定すればよいことになる。なお、上記遅延時間
ｔ₀、ワーク１の移動速度ｖ、スリット部１０３の幅Ｌ
は、予めメインコントローラ２３に入力される。

【００３７】上記では、ＩＣパッケージの図６に示す辺
のダムバー１０２を切断、除去する場合を中心に説明し
たが、それに引き続いて、ＩＣパッケージの残り３つの
各辺にあるダムバー１０２を順次切断、除去する場合に
ついて、図８により説明する。但し、図８において、Ｘ
軸及びＹ軸を図のように定める。

【００３８】図８に示す辺の全てのダムバー１０２の切
断（Ｘ軸の正方向）が完了すると、ノズル１２ａをノズ
ル１２ａの中心軸まわりに反時計まわりに９０°回転さ
せる。そして、ＸＹテーブル２１により加工位置をＹ軸
の正方向に一定速度ｖで移動させ、検出用センサ５１で
の検出に基づく（軌跡Ｂ₁に沿った）検出信号をもとに
して前述のようにレーザ光よるダムバー１０２の切断、
除去を行う。次に、ノズル１２ａを反時計まわりにさら
に９０°回転させ、ＸＹテーブル２１により加工位置を
Ｘ軸の負方向に一定速度ｖで移動させ、検出用センサ５
１での検出に基づく（軌跡Ｂ₂に沿った）検出信号をも
とにして前述のようにレーザ光によるダムバー１０２の
切断、除去を行う。次に、ノズル１２ａを反時計まわり
にさらに９０°回転させ、ＸＹテーブル２１により加工
位置をＹ軸の負方向に一定速度ｖで移動させ、検出用セ
ンサ５１での検出に基づく（軌跡Ｂ₃に沿った）検出信
号をもとにして前述のようにレーザ光によるダムバー１
０２の切断、除去を行う。以上により、ＩＣパッケージ
の４つの辺全てにおけるダムバー１０２の切断、除去が
完了する。また、ＩＣパッケージの各辺のダムバー１０
２切断時におけるレーザ光の光軸１００Ａと検出用セン
サ５１の検出位置２００Ａとの位置関係は、図８の各辺
に付記する通りである。なお、上記では、隣接する辺に
移る時に、ノズル１２ａを反時計まわりに回転させるこ
ととしたが、ＸＹテーブル２１の方を時計まわりに回転
させてもよい。

【００３９】以上のような本実施形態によれば、検出用
センサ５１によってプローブ５２とワーク１との間の静
電容量の変化を基にリード部１０４の有無を検出するの
で、樹脂の一部やその他の異物の付着の影響を受けずに
高精度な検出を行うことができる。そして、検出信号Ｓ
₁に基づいて、その後のトリガユニット２４及びレーザ
コントローラ２６における信号処理によりレーザ光を発
振させるため、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１０３
の中央部）にレーザ光を照射させて加工を行うことがで
きる。また、リード１０４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、ゲート回路２４Ａにおい
て、レーザ光照射時に発生するプラズマ状態に起因する
誤検出信号Ｓ₃をマスキング信号ＴＰ_tで除去するので、
プローブ５２とワーク１との間の静電容量の一時的な増
大によるレーザ光の誤照射を防止することができる。ま
た、上記に加え、リード部１０４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、リード部１
０４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ダムバー１０
２の所望の位置を確実かつ高速に加工することができ
る。

【００４０】なお、プラズマ状態に起因するプローブ５
２とワーク１との間の静電容量の増大は、一般にリード
部１０４の有無に基づく検出信号の変化よりも大きいた
め、例えばトリガ信号発生回路２４３に入力する信号Ｔ
Ｐのうちある所定のレベル以上の信号を無視（ネゲー
ト）すれば、それによって誤検出信号を除去することが
できる。

【００４１】また、上記のトリガユニット２４をＣＰＵ
で構成し、トリガ回路２６２からのトリガ信号ＴＰ₂を
直接上記のＣＰＵに割り込ませ、ソフトウェア上で前述
のゲート回路２４Ａと同様の処理を行わせても、レーザ
の誤照射を防ぐことができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、静電容量検出手段によ
って被加工物との間の静電容量を検出検出するので、樹
脂の一部やその他の異物の付着の影響を受けずに高精度
な検出を行うことができる。そして、その検出信号に基
づいてレーザ光の発振を制御するので、被加工物の表面
の情報に応じて高い位置決め精度でかつ高速に所望の加
工位置での加工を実施することができる。さらに、検出
信号補正手段でレーザ光照射時に発生するプラズマ状態
に起因する誤検出信号を除去するので、上記静電容量の
一時的な増大によるレーザ光の誤照射を防止することが
できる。また、上記に加え、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、所定の加工位置
を確実かつ高速に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の構
成を示す図である。

【図２】図１のレーザ加工装置におけるノズル及び検出
用センサを示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）
は（ａ）に示す検出用センサに備えられたプローブの拡
大図である。

【図３】図１のセンサＰＵの構成を示す図である。

【図４】図１のトリガユニットの構成を示す図である。

【図５】図１のレーザコントローラ、ゲート回路、マス
キング信号発生回路等の構成を示す図である。

【図６】検出用センサによるリードの有無の検出からレ
ーザ光の発振までのタイムチャートである。

【図７】レーザ光照射時に発生するプラズマ状態に起因
する誤検出信号と、その誤検出信号を除去するためのマ
スキング信号との関係を示すタイムチャートである。

【図８】図１のレーザ加工装置によってＩＣパッケージ
の４つの辺にあるダムバーを順次切断、除去する場合を
説明する図である。

【図９】従来のレーザ加工装置の構成図である。

【図１０】図９の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
明する図であって、（ａ）はダムバーを有するＩＣパッ
ケージを示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。

【符号の説明】

１ワーク１０レーザ発振器１１レーザヘッド１２加工ヘッド１２ａノズル１３レーザ電源２１ＸＹテーブル２２Ｚテーブル２３メインコントローラ２４トリガユニット２４Ａゲート回路２４Ｂマスキング信号発生回路２５コントロールユニット２６レーザコントローラ５０センサＰＵ５１検出用センサ５２プローブ５２ａ（プローブの）先端部５３電流検出部５４バンドパスフィルタ５５交流増幅部５６整流部５７発振用電源部５８発振部１０１樹脂モールド１０２ダムバー部１０３スリット部１０４リード部１１０励起ランプ１３０安定化電源部１３１コンデンサ部１３２スイッチ部１３３交流電源部２４１メインアンプ２４２アクティブ・ローパスフィルタ回路２４３トリガ信号発生回路２４４ディレイ回路２６０入出力部２６１中央演算部２６２トリガ回路１００Ａ（レーザ光の）光軸２００Ａ検出位置

───────────────────────────────────────────────────── 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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【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その加工位置
を決定する搬送手段とを備えるレーザ加工装置におい
て、前記被加工物に対して離間して設けられ前記被加工物と
の間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記加
工位置における被加工物の有無による前記静電容量の変
化を検出してその静電容量の変化に対応する検出信号を
発生する検出信号発生手段と、前記レーザ光照射時に発
生するプラズマ状態に起因する前記被加工物と前記検出
手段との間の静電容量の一時的な増大に対応した信号出
力を前記検出信号より除去して補正する検出信号補正手
段と、前記検出信号補正手段からの検出信号に基づき前
記被加工物の所定の加工位置に前記レーザ光が照射され
るようその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。
【請求項２】被加工物を移動させて加工位置を決定
し、レーザ発振器よりパルス状のレーザ光を前記加工位
置に照射して前記被加工物を加工するレーザ加工方法に
おいて、前記被加工物に対して離間して設けた静電容量検出手段
によって前記被加工物と前記静電容量検出手段との間の
静電容量を検出し、その静電容量の変化に対応する検出
信号を発生させ、前記レーザ光照射時に発生するプラズ
マ状態に起因する前記静電容量の一時的な増大に対応し
た信号出力を前記検出信号より除去して補正し、前記補
正した検出信号に基づいたタイミングで前記被加工物の
所定の加工位置に前記レーザ光を照射することを特徴と
するレーザ加工方法。