JPH1080785A - ダムバー切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置のダムバーをレーザ光照射により切
断する場合に、リードに付着するドロスの付着を抑え、
後のハンダメッキ工程でのハンダの異常生長によるリー
ド間の短絡を防止し、リードの曲げ工程時におけるリー
ド先端部の平面精度及びリードピッチ精度を向上するこ
とが可能なダムバー切断方法を提供する。 【解決手段】レーザヘッド１０から発振されるレーザ光
１００を半導体装置１のダムバー３に照射し、溶融させ
てダムバー３を切断するに際して、上記レーザ光１００
を照射する前に、ダムバー３表面の少なくともレーザ光
１００を照射する部分に油性もしくは水性のインクを塗
布しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄系材料からなる
リードフレームに半導体チップを搭載し、樹脂モールド
で一体に封止した半導体装置の製造に係わり、特に前記
半導体装置のダムバーを切断するダムバー切断方法に関
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
樹脂モールドで一体に封止した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つなぐものであ
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モールドがリードの間に流れ出て
来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果たす。そして、
樹脂モールドにより封止が終了すると、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、このダムバーを打ち抜きにより
切断することが多かったが、最近では、特開平２−１５
５２５９号公報に記載のように、レーザ加工装置を利用
し溶融させることによりダムバーの切断を行う方式が提
案されている。この従来技術においては、レーザ発振器
から出力されるレーザ光を集光レンズにより集光し、そ
のレーザ光をノズルの先端よりダムバーに照射して溶断
を行う。また、アシストガスを上記ノズルよりレーザ光
と共に放出し、レーザ光の照射による燃焼補助、及び生
じた溶融物の除去等を行う。さらに、切断すべきダムバ
ーの位置は予め制御部に登録されており、その制御部の
制御の基に上記レーザ光の集光用の光学系やノズルをダ
ムバーに対して相対的に移動させ、ダムバーを順次切断
していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に開示さ
れているようにレーザ光照射を利用してダムバーを溶融
させることにより切断する方式の場合、例えば図７
（ａ）及び（ｂ）に示すように、入熱によって生じた溶
融物に起因するドロス６が、ダムバー３の切断後の切断
端面（リード４端面となる）に付着する。但し、図７
（ａ）は半導体装置のレーザ光を照射した側とは反対側
（以下、裏面側という）から見た図であって、樹脂モー
ルド部２及びリード４の拡大図であり、図７（ｂ）は図
７（ａ）をＢ方向からの断面図である。特に、ドロス６
は、図７（ｂ）に示すようにダムバー３の切断後の切断
端面の裏面側に主に付着する。

【０００５】上記のように付着したドロス６は、ダムバ
ー３の切断工程後のハンダを電解メッキする工程におい
て、そのメッキされるハンダの生長する起点となり、例
えば図８に示すようにハンダ７が異常生長し、近接する
リード４に接触して電気的短絡の原因となる。

【０００６】また、ハンダをメッキした後のリード（ア
ウターリード）４の曲げ工程では、図９（ａ）に断面図
で示すように、押さえ治具８によりダムバー３付近が押
さえられた後に矢印Ｂで示す方向に押え力がかけられ、
図９（ｂ）に示すような形状にリード４が曲げ加工され
る。しかし、前述のようなドロス６がダムバー３の切断
端面（裏面側）に付着していると、リード４の曲げ加工
時には各リード４毎に曲がる条件が異なり、曲げ加工後
のリード４の先端部は同一平面上に並ばなくなる。例え
ば図９（ｂ）のＸ方向から半導体装置を見た時、ドロス
６の付着が少なく正常にリード４が曲げ加工された場合
には、図１０（ａ）のようにリード４の先端部は同一平
面上に並ぶが、ドロス６の付着量が多い場合には、図１
０（ｂ）に示すように曲げ加工後のリード４の先端部は
千鳥配置となり、リード４の平面精度やリードピッチ精
度が低下する。上記曲げ加工後のリード４の先端部は、
半導体装置のプリント基板上への表面実装時に配線パタ
ーン上にハンダ付けされる部分であるが、図１０（ｂ）
のように平面精度やリードピッチ精度が悪いと配線パタ
ーンとの確実な接続ができなくなる。

【０００７】本発明の目的は、半導体装置のダムバーを
レーザ光照射により切断する場合に、リードに付着する
ドロスの付着を抑え、後のハンダメッキ工程でのハンダ
の異常生長によるリード間の短絡を防止し、リードの曲
げ工程時におけるリード先端部の平面精度及びリードピ
ッチ精度を向上することが可能なダムバー切断方法を提
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、鉄系材料からなるリードフレーム
に半導体チップを搭載し樹脂モールドで一体に封止した
半導体装置を製造するに際し、前記樹脂モールドを堰き
止める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、前記レーザ光を照射する前に、ダ
ムバー表面の少なくともレーザ光を照射する部分に油性
もしくは水性のインクを塗布することを特徴とするレー
ザ加工方法が提供される。

【０００９】上記のように構成した本発明においては、
例えば４２アロイやコバール等の鉄系材料からなるリー
ドフレームに油性もしくは水性のインクを塗布すること
により、レーザ光のリードフレーム材料への吸収率が大
きくなる。インクを塗布するのは、ダムバー表面の少な
くともレーザ光を照射する部分とする。リードフレーム
材料への吸収率が大きくなれば、レーザ光照射によって
生成される溶融金属の粘性が低下し、アシストガスによ
って除去しやすくなる。そのため、溶融金属の再凝固付
着物であるドロスの付着量も少なくなり、ハンダメッキ
工程でのハンダの異常生長を回避してリード間の短絡を
防止することが可能となり、リードの曲げ工程時におけ
るリード毎の曲がる条件も均一となって、リード先端部
の平面精度やリードピッチ精度が向上する。

【００１０】

【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６を参照しながら説明する。

【００１１】まず、本実施形態で使用するダムバー切断
装置の構成について図１及び図２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
ザ光を出力するレーザヘッド１０、レーザ光を被加工物
である半導体装置１のダムバー２（図３参照）の方向に
誘導する加工ヘッド２０、半導体装置１のダムバー２の
切断位置を検出する位置検出用カメラ２０ａ、半導体装
置１を水平面内で移動させるＸＹテーブル１１、レーザ
ヘッド１０の発振動作の制御、ＸＹテーブル１１の移動
制御および位置検出用カメラ２０ａからの切断位置デー
タの信号処理等を行う制御部３０、レーザヘッド１０に
おけるレーザ光発振のための電力を供給する電源３１、
半導体装置１を複数個搭載したフレーム６０を蓄積して
おくマガジン４０、フレーム６０の搬入及び搬出を行う
搬送装置４１を備えている。なお、半導体装置１を複数
個搭載したフレーム６０はＸＹテーブル１１に固定治具
４２により固定される。

【００１２】図２はレーザヘッド１０及び加工ヘッド２
０の内部を示す図である。図２に示すように、加工ヘッ
ド２０内部にはレーザ光１００を反射させてその光路を
半導体装置１の方向に曲げるベンディングミラー２１が
取り付けられており、加工ヘッド２０の下部にはノズル
２２が設けられている。また、ノズル２２内部にはレー
ザ光１００を集光するための集光レンズ２３が取り付け
られており、さらにノズル２２にはアシストガス２４ａ
をノズル２２内部に供給するアシストガス供給部２４が
設けられている。前述の位置検出用カメラ２０ａは加工
ヘッド２０上部に取り付けられている。さらに、レーザ
ヘッド１０内部にはレーザ光１００を発振するレーザ発
振器１０ａ、及びレーザ光１００の断面形状をダムバー
２の形状に合わせて細長い形状、例えば長円形や矩形に
変形するビームフォーマ５０が備えられている。

【００１３】次に、ダムバーが切断される半導体装置の
構成の一例について図３により説明する。図３に、半導
体装置１を複数個（図３では２個）搭載したフレーム６
０を示す。半導体装置１は４方向からリード４が延びる
ＱＦＰ型の半導体装置であり、リードフレーム１ａ上に
は、半導体チップ（図示せず）の搭載後に樹脂モールド
による封止が行われ、樹脂モールド部２が形成されてい
る。但し、樹脂モールドによる封止は半導体チップの各
端子と各リード４との電気的接続の後に行われる。樹脂
モールド部２からはリード４が４方向に延びており、各
リード４の間はスリット部４ａとなっており、そのスリ
ット部４ａがダムバー３により連結されている。ダムバ
ー３は、樹脂モールドでの封止の際に、樹脂モールドが
リード４の隙間から流れ出さないよう堰き止めると共
に、各リード４の相互の位置ずれが生じないよう各リー
ド４の間を連結するためのものである。なお、リードフ
レーム１ａの材質は、例えば４２アロイやコバール等の
鉄系材料である。

【００１４】次に、ダムバー２を切断する動作について
説明する。まず、図１のフレーム６０がマガジン４０内
部のプッシャー４０ａにより、図中の矢印Ａの方向に押
し上げられ、搬送装置４１に吸着される。一方、ＸＹテ
ーブル１１はマガジン４０の方に移動させておく。搬送
装置４１は矢印Ｂ及びＣに示すように移動し、マガジン
４０側に移動してきているＸＹテーブル１１上にフレー
ム６０を載置する。この時、固定治具４２によりフレー
ム６０はＸＹテーブル１１に位置決めされ、固定され
る。その後、ＸＹテーブル１１は矢印Ｄに示すように移
動し、フレーム６０の半導体装置１は、加工ヘッド２０
直下にセットされる。

【００１５】半導体装置１のダムバー２の切断位置は、
加工ヘッド２０上部に設けられた位置検出用カメラ２０
ａにより検出され、この切断位置データがパルス列とし
て制御部３０に伝達され、このパルス列に基づきレーザ
光１００の発振のためのトリガ信号が制御部３０より出
力され、このトリガ信号のタイミングと電源３１からの
電力供給によりレーザ発振器１０ａがレーザ光１００を
発振する。

【００１６】レーザ発振器１０ａから発振したレーザ光
１００は、ビームフォーマー５０によってその断面形状
が変形され、加工ヘッド２０内のベンディングミラー２
１に入射する。ベンディングミラー２１で反射したレー
ザ光１００は、ノズル２２内部の集光レンズ２３により
集光され、ダムバー２の切断位置に照射され切断され
る。通常は１パルス（１ショット）のレーザ光１００の
照射によりダムバー２の切断が完了する。レーザ光１０
０の照射と同時に、アシストガス供給部２４より供給さ
れたアシストガス２４ａはノズル２２の先端より噴出
し、レーザ光１００の照射による燃焼補助、及び生じた
溶融物の除去等を行う。上記のような動作を順次行うこ
とにより全てのダムバー２の切断が完了すると、フレー
ム６０は搬送装置４１により搬出される。

【００１７】上記ダムバー３を、図１及び図２に示した
装置を用いてレーザ光照射により切断する場合、前述の
ように溶融物に起因するドロスが、ダムバー３の切断後
の切断端面（リード４端面となる）に付着する。これに
対し、本実施形態では以下に説明するようにして上記ド
ロスの付着を防止する。即ち、図１のダムバー切断装置
に半導体装置１を設置する前工程で、図４に示すように
ダムバー３表面の少なくともレーザ光を照射する部分に
予めインクを塗布しておく。但し、図４はダムバー３の
切断前における半導体装置１の樹脂モールド部２及びリ
ード４の拡大図であり、油性または水性のインク塗布部
２５を斜線で示してある。

【００１８】図４のように鉄系材料からなるリードフレ
ーム１ａのダムバー３表面にインクを塗布することによ
り、リードフレームの１ａ材料へのレーザ光１００の吸
収率が大きくなる。リードフレーム１ａの材料への吸収
率が大きくなれば、レーザ光１００の照射によって生成
される溶融金属の粘性が低下し、アシストガス２４ａに
よって除去しやすくなり、そのため溶融金属の再凝固付
着物であるドロス６の付着量も少なくなる。

【００１９】上記では、図１のダムバー切断装置に半導
体装置１を設置する前工程で予めインクを塗布しておく
例を示したが、ダムバー切断装置に半導体装置１を設置
した後に塗布してもよい。この時、例えば図１に示すＨ
の位置に、図５に示すようなダムバー３の領域検出用
（もしくは樹脂モールド部２の外周部検出用）の画像処
理装置２７と、インクを噴霧するノズル２６がライン状
に配列された噴霧装置２６を設けておけば、固定治具４
２に位置決め固定後のフレーム６０をＸＹテーブル１１
によって加工ヘッド２０直下にセットするまでの間にノ
ズル２６からインク２８を噴霧することができる。この
時の状況は、図６に示すようであり、フレーム６０がＸ
Ｙテーブル１１により図中矢印のように移動すると同時
に、固定されたノズル２６からインクが噴射され、イン
ク塗布部２５が形成される。

【００２０】以上のような本実施形態によれば、レーザ
光１００を照射する前に、ダムバー３表面の少なくとも
レーザ光１００を照射する部分に油性もしくは水性のイ
ンクを塗布するので、リードフレーム１ａの材料へのレ
ーザ光１００の吸収率を大きくでき、溶融金属の再凝固
付着物であるドロス６の付着量を少なくすることができ
る。従って、後工程であるハンダメッキ工程でのリード
４間の短絡を防止することができ、さらにリード４の曲
げ工程後のリード４の先端部の平面精度やリードピッチ
精度を向上することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ光を照射する前
に、ダムバー表面の少なくともレーザ光を照射する部分
に油性もしくは水性のインクを塗布するので、リードフ
レーム材料へのレーザ光の吸収率を大きくでき、溶融金
属の再凝固付着物であるドロス付着量を少なくすること
ができる。従って、ハンダメッキ工程でのリード間の短
絡がなく、さらに曲げ工程後のリード先端部の平面精度
やリードピッチ精度の高い半導体装置を製造することが
可能となる。

【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
置の構成を示す図である。

【図２】図１のダムバー切断装置におけるレーザヘッド
及び加工ヘッドの内部を示す図である。

【図３】ダムバーが切断される半導体装置の構成の一例
を示す図である。

【図４】半導体装置の樹脂モールド部及びリードの拡大
図であって、ダムバーの切断前にインクを塗布した状態
を示す図である。

【図５】ダムバー切断装置に半導体装置を設置した後に
インクを塗布する構成の説明図である。

【図６】図５の構成によりインクを塗布するの時の状況
を示す図である。

【図７】従来のレーザ光照射を利用したダムバー切断方
法によりダムバーを切断した後の状態を示す図であっ
て、（ａ）は半導体装置のレーザ光を照射した側とは反
対側（裏面側）から見た樹脂モールド部及びリードの拡
大図であり、（ｂ）は（ａ）をＢ方向からの断面図であ
る。

【図８】ダムバー切断工程後のハンダを電解メッキする
工程で、ハンダが異常生長した状況を示す図である。

【図９】ハンダメッキした後のリード（アウターリー
ド）の曲げ工程を説明する断面図であって、（ａ）は押
さえ治具によりダムバー付近を押さえた状態を示し、
（ｂ）はリードが曲げ加工された状態を示す。

【図１０】曲げ加工後のリードの先端部を図９（ｂ）の
Ｘ方向から見た図であって、（ａ）は正常にリードが曲
げ加工された場合を示し、（ｂ）はドロスの付着量が多
く図曲げ加工後のリードの先端部が千鳥配置となった状
態を示す。

【符号の説明】

１ 半導体装置 １ａ リードフレーム ２ 樹脂モールド部 ３ ダムバー ４ リード ４ａ スリット部 ６ ドロス １０ レーザヘッド １０ａ レーザ発振器 １１ ＸＹテーブル ２０ 加工ヘッド ２０ａ 位置検出用カメラ ２２ ノズル ２３ 集光レンズ ２４ アシストガス供給部 ２４ａ アシストガス ２５ インク塗布部 ２６ ノズル ２７ 画像処理装置 ２８ インク ３０ 制御部 ３１ 電源 ４０ マガジン ４１ 搬送装置 ４２ 固定治具 ５０ ビームフォーマ ６０ フレーム １００ レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄系材料からな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一体に封止した半導体
   装置を製造するに際し、前記樹脂モールドを堰き止める
   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、 前記レーザ光を照射する前に、前記ダムバー表面の少な
   くとも前記レーザ光を照射する部分に油性もしくは水性
   のインクを塗布することを特徴とするレーザ加工方法。