JPH11221689A

JPH11221689A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH11221689A
Application number: JP10023252A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井; Yasushi Minomoto; 泰美野本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の加工位置を正確に自動設定して高速に加
工可能であり、加工すべきではない部分を自動的に判別
し、回避できるレーザ加工装置を実現する。【解決手段】光検出器126の検出信号からコンパレータ2
41は信号Scを生成し選択回路A242からカウンタ246に送
る。カウンタ246は信号Scの"H","L"に対応したパルス数
を演算装置247に送りリード間隔を算出し所定範囲外か
否かを判定し所定範囲の場合は中間点を算出し、判定結
果、中間点を記録装置248に送る。信号Scによりゲート
回路243は信号TG1を選択回路B244、装置248に出力す
る。装置248はリード間隔が所定範囲外であれば回路B24
4をオフにしG1が回路B244から出力されないようにし、
リード間隔が所定範囲内であれば、回路B244をＯＮにし
中間位置に相当するディレイタイムTdを遅延回路245に
送出する。回路245に送られた信号TG1はタイムTdだけ遅
延されトリガ信号TP1としてレーザコントローラ26に出
力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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に係わり、
例えば半導体装置のダムバーの除去に好適なレーザ加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルス状のレーザ光（以下、パルスレー
ザ光という）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
工装置の構成を図７及び図８を参照しながら説明する。

【０００３】従来のパルスレーザ加工装置は、図７にそ
の一例を示すように、レーザヘッド４０１と、加工光学
系４０２と、レーザ電源４０３と、被加工物であるワー
ク４１０を搭載し水平面内（ＸＹ平面内）に移動可能な
ＸＹテーブル４１１と、レーザヘッド４０１及び加工光
学系４０２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺテー
ブル４０４と、ＸＹテーブル４１１の水平面内の移動動
作とＺテーブル４０４の上下方向の移動動作とパルスレ
ーザ光の発振動作を自動または手動で制御するメインコ
ントローラ４０５とを備える。なお、レーザヘッド４０
１およびレーザ光源４０３はレーザ発振器４００を構成
する。

【０００４】また、レーザ電源４０３は、図示しないレ
ーザコントローラ、安定化電源、コンデンサ部及びスイ
ツチ部等から構成される。レーザコントローラから指令
された電圧値に従って、供給された交流電流が安定化電
源により直流に変えられ、コンデンサ部に供給され、コ
ンデンサ部に蓄積された電荷がスイッチ部を介してスイ
ッチ部の所定の開閉タイミングに基づきレーザヘッド部
の図示しない励起ランフに放電される。前記スイッチ部
の開閉はレーザコントローラ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。以上のよ
うにして、レーザヘッド４０１よりパルスレーザ光が射
出される。

【０００５】また、レーザヘッド４０１には図示しない
ビームシャッタが内蔵されており、このビームシャッタ
が開閉することによって、ワーク４１０へのパルスレー
ザ光の照射を制御する。すなわち、ワーク４１０を加工
する場合には上記ビームシャッタを開き、加工しない場
合には上記ビームシャッタを閉じる。このビームシャッ
タの開閉動作時間は１００〜３００ｍｓｅｃ程度であ
り、その制御は前述のレーザコントローラから行うが、
前記メインコントローラ４０５からレーザコントローラ
を介して行うことも可能である。

【０００６】上記のようなパルス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の除去を行う場合
を説明する。図８（ａ）はＩＣパッケージの平面図、図
８（ｂ）は図８（ａ）のＢ部の拡大図である。図８
（ｂ）に示すように、ダムバー２は、ＩＣに使用される
リードフレームのピン（以下、リードともいう）を連結
しており、ＩＣのモールド時にレジンをせき止める役割
と、リードフレームのピン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。

【０００７】上記ダムバー２をパルスレーザ光で除去す
る加工手順を、図８（ｂ）のＫ点の除去（切断）が終了
し、続いてＬ点の加工（除去）を行う場合を例にとって
説明すると、以下のようになる。

【０００８】（１）ＸＹテーブル４１１により、ワーク
４１０上へのパルスレーザ光の照射位置を図８（ｂ）中
のＫ点からＬ点の方向（Ｘ軸の方向）に移動させる。（２）Ｌ点で位置決めし、ＸＹテーブル４１１を停止す
る。（３）ビームシャッタを開く。（４）パルスレーザ光を照射してＬ点のダムバーを除去
する。（５）ビームシャッタを閉じる。

【０００９】以上（１）から（５）の加工手順を繰り返
すことにより、図８（ａ）に示すＩＣパッケージの４辺
にあるダムバー２を順次除去していく。このとき、ＸＹ
テ一ブル４１１の移動及び停止、ビームシャッタの開閉
は、メインコントローラ４０５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、パルスレーザ光
は常時パルス状に発振するか、またはビームシャッタの
開いたのと同期して発振し、これらの制御は前述のレー
ザコントローラで行われる。

【００１０】なお、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
従来技術としては、例えば特開昭５６−９０９０号公報
や特開平４−４１０９２号公報に記載されたものがあ
る。前者の特開昭５６−９０９０号公報に記載の方法
は、加工速度（ＸＹテーブルの移動速度）の変化にレー
ザ光の発振を対応させ、均一にレーサ光を照射させるも
のであり、後者の特開平４−４１０９２号公報に記載の
装置は、予め記憶しておいた複数の加工位置情報とＸＹ
テーブルの移動量との比較結果に応じてレーザ光のＯＮ
／ＯＦＦや照射タイミングを制御するものである。

【００１１】さらに、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レーザ加工装置およびレーザ加工方
法として、特開平６−１４２９６８号公報に記載のもの
がある。

【００１２】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いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＩＣパッケージの
ダムバーの寸法は幅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、０．１〜１ｍｓｅｃ程度である。

【００１４】ところが、前述の（１）〜（５）の加工手
順においては、ビームシャッタの開閉動作時間である２
００〜６００ｍｓｅｃとテーブルの移動時間とにより、
一つのダムバーを除去するために１ｓｅｃ程度の時間を
費やし、ダムバーの切断個数や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。

【００１５】また、ＩＣパッケージの場合、一般的にピ
ン（リード）のピッチは等ピッチであることが多いが、
リードフレームの製造誤差や、レジンでモールドする時
の温度履歴による歪みや、ハンドリングによる外力など
で変形し、ダムバー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。

【００１６】前述の（１）〜（５）で説明したダムバー
除去方法では、ダムバー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に登録しておくことになる
が、この方法では上記ピンが等ピツ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
ードフレーム部分にダメージを与える可能性もある。

【００１７】また、特開昭５６−９０９０号公報に記載
された従来技術をダムバーの除去に応用する場合、均一
にレーザ光を照射させるため、ピンが等ピッチでなく不
規則な配列になってしまった時には対応できず、上記と
同様の問題が生じる。

【００１８】さらに、特開平４−４１０９２号公報に記
載された従来技術を応用する場合、予め記憶（想定）し
た所定の形状に従う制御しかできないため、やはりピン
が不規則な配列になってしまった時には対応できず、同
様の問題が生じる。

【００１９】さらに、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対応でき
る。

【００２０】しかし、例えば、図８のような形状のＩＣ
パッケージのダムバーの加工を行う場合、以下のような
問題点がある。（１）ＩＣパッケージのコーナ周辺などの吊りバンドあ
るいはサポートバーなど、ダムバー以外の部分でも、被
加工物の有無を検出し、レーザを照射して切断してしま
う。吊りバンド或いはサポートバーは、ＩＣパッケージ
を支えている部材のため、本来、ダムバー切断加工の段
階では、吊りバンド或いはサポートバーは切断しない場
合が多く、この段階で、これら吊りバンド等が切断され
ると、形状によってはＩＣパッケージがフレームから脱
落する、或いはＩＣパッケージの支持が弱くなり、次の
工程までに変形し支障をきたすことになる。（２）被加工物の有無を検出してから、レーザ照射する
点までの、検出点からの距離は、遅延時間を設けて、ダ
ムバーの長さ方向の中央になるように設定しているが、
ダムバーの長さとリードの幅とは、必ずしも設計値どお
りではない。このため、ダムバーの長さとリードの幅と
を事前に測定して、遅延時間を設定するか、実際の加工
中に、レーザ照射点を確認し、リード間の中央にレーザ
を照射するように調整する必要がある。また、生産のロ
ットによって、ダムバーの長さとリード幅とが変わった
場合、或いは、ＸＹの２方向でリードピッチのずれが異
なる場合、被加工物の検出点からレーザ照射点までの距
離をその都度、再調整する必要がある。これでは、加工
作業が煩雑となり、加工効率を向上することが困難とな
てします。

【００２１】本発明の目的は、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被加工物が存在す
る所望の加工位置を正確に自動設定して高速で加工する
ことができると共に、加工すべきではないダムバー以外
の部分を自動的に判別して、その加工を回避可能なレー
ザ加工装置を実現することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。（１）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、上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、上記被加工物に対して検出光を発生す
る検出光源と、上記検出光源が発生した上記検出光の反
射光を検出し、その反射光に対応する検出信号を発生す
る検出手段とを備えるレーザ加工装置において、上記被
加工物を上記搬送手段により移動させ、上記検出光源か
ら検出光を発生させて、上記被加工物の移動位置に対応
した、上記検出手段からの検出信号を記録する記録手段
と、上記記録手段に記録された検出信号に基づいて、レ
ーザの照射位置を演算する演算手段と、検出手段で新た
に取り出された検出信号の変化及び上記演算手段が演算
した照射位置に基づき、上記被加工物の加工位置に上記
レーザ光が照射されるように、上記レーザ光の発振を制
御する御御手段と、を備える。

【００２３】演算手段は、上記記録手段に記録された検
出信号に基づいて、レーザ照射位置を演算するので、レ
ーザ加工すべきでは無い部分を、レーザ照射位置とする
ことを確実に回避することができる。

【００２４】また、演算手段は、上記記録手段に記録さ
れた検出信号に基づいて、レーザ照射位置を演算するこ
とにより、被加工物の形状寸法が、設定された値と差異
がある場合でも、確実に、加工すべき位置を検出して、
レーザ照射を行うことができる。

【００２５】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記レーザ加工装置は、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ＩＣパッケー
ジのリードピンとリードピンとを互いに接続するダムバ
ーをパルス状のレーザ光の照射により切断する装置であ
り、上記検出光は、リードピンに照射されるとともに、
リードピンとリードとの間であって、上記ダムバーが存
在しない部分に照射され、上記検出信号は、リードピン
が存在する位置においては、第１のレベルとなり、リー
ドピンが存在しない位置においては、上記第１のレベル
より低い第２のレベルとなる信号であり、上記演算手段
は、上記検出信号の第２のレベル期間の中央部付近に対
応し、上記ダムバーが存在する位置をレーザの照射位置
として演算する。

【００２６】上記検出信号の第２のレベル期間の中央部
付近に対応し、上記ダムバーが存在する位置をレーザの
照射位置として演算することにより、ダムバーの中央部
付近に対して、確実にレーザ照射することができる。

【００２７】（３）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記演算手段は、上記第２のレベルの期間が、所
定期間より以上か否かを判断し、所定期間以上であれ
ば、その第２レベルの期間に対応する、被加工物の部分
は、レーザの照射位置から除外する。

【００２８】上記第２のレベルの期間が所定期間以上で
あれば、その第２レベルの期間に対応する、被加工物の
部分はレーザの照射位置から除外することにより、レー
ザ加工すべきでは無い、ダムバー以外の部分を、レーザ
照射することを確実に回避することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明によるダムバー加工装置の
一実施形態について、添付図面を用いて説明する。但
し、以下では、おもに等間隔のピンを有するＩＣパッケ
ージのダムバーの除去について説明する。

【００３０】図１は、本発明のダムバー加工装置の全体
概略構成図である。図１に示すように、本発明の実施形
態であるダムバー加工装置には、レーザヘッド１１及び
レーザ電源１３から構成されるレーザ発振器１０と、加
工ヘッド１２と、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と、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と、メインコントローラ２３及びトリ
ガユニット２４を有するコントロールユニット２５とが
備えられている。

【００３１】また、ＸＹテーブル２１には、移動量を検
出するエンコーダ２１０が備えられている。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の発振動作とを自動的に制御する。

【００３２】また、レーザ電源１３は、安定化電源部１
３０と、コンデンサ部１３１と、スイッチ部１３２と、
レーザコントローラ２６と、交流電源部１３３とを有す
る。このレーザ電源１３では、まず、交流電源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。

【００３３】コンデンサ部１３１に蓄積された電荷は、
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に従うスイッチ部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、これによりレーザ媒体が
励起されパルスレーザ光が射出される。

【００３４】図１に示すレーザヘッド１１にはビームシ
ャッタ１１１が内蔵されている。このビームシャッタ１
１１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。すなわち、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。

【００３５】このビームシャッタ１１１の開閉動作時間
は１００〜３００ｍｓｅｃ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。

【００３６】また、図２に示すように、加工ヘッド１２
の内部には、レーザ光の波長に対し高い反射率特性を持
つダイクロイックミラー１２０と、集光レンズ１２１と
が備えられており、これらの構成は従来のレーザ加工装
置の構成と同様である。

【００３７】この実施形態では、上記構成に検出光とし
てのレーザ光を発生する検出光源１２２と、コリメータ
レンズ１２３と、ハーフミラー１２４と、回転式ウェッ
ジ基板装置３００と、結像レンズ１２５と、光検出器１
２６から構成される検出光学系１２７とが追加されてい
る。

【００３８】上記検出光源１２２としては、レーザダイ
オード（半導体レーザ）等のレーザ光源が用いられてお
り、この検出光学系１２７は、基本的にはＣＤプレーヤ
のディスク信号を読みとる光ピックアップ部の光学系の
構成に類似している。勿論、検出光として使用されるレ
ーザ光は、レーザ加工を行うためのレーザ光とは異なる
ものであることはいうまでもない。

【００３９】回転式ウェッジ基板装置３００は、一枚の
ウェッジ基板３０１と、このウェッジ基板３０１を支持
する枠体３０２と、この枠体３０２の外周に取り付けら
れたピニオン３０３と、このピニオン３０３に噛み合う
ピニオン３０４と、このピニオン３０４を回転駆動する
モータ３０５とを備える。

【００４０】枠体３０２、従ってウェッジ基板３０１
は、モータ３０５の回転がピニオン３０４及ぴピニオン
３０３を介して伝達されることにより、検出用レーザ光
２００の元の光軸に平行なウェッジ基板３０１の軸Ｒの
まわりに回転し、任意の回転角を設定することができ
る。また、ウェッジ基板３０１に入射した検出用レーザ
光２００は、その元の光軸に対して一定の角度φ₁だけ
傾斜して進む。この角度φ₁は、ウェッジ基板３０１の
斜面の傾斜角度θ₁に依存する。

【００４１】また、図３に示すように、トリガユニット
２４には、コンパレータ回路２４１と、選択回路Ａ２４
２と、ゲート回路２４３と、選択回路Ｂ２４４と、遅延
回路２４５と、カウンタ回路２４６と、演算装置２４７
と、記録装置２４８とが備えられている。このトリガユ
ニット２４においては、第１ステップの測定時と、第２
ステップの加工時とで信号の送信が異なり、以下それぞ
れのステップに分けて説明する。

【００４２】（１）第１ステップ光検出器１２６からの検出信号が、コンパレータ回路２
４１において、あるしきい値ＶＴＨで２値化されてコン
パレータ信号Ｓｃが生成され、選択回路Ａ２４２によっ
て、カウンタ回路２４６にコンパレータ信号Ｓｃが送ら
れる。カウンタ回路２４６では、コンパレータ回路２４
１からのコンパレータ信号Ｓｃとエンコーダ２１０から
のエンコーダパルスとが入力され、コンパレータ信号Ｓ
ｃのＨＩＧＨ（１）或いはＬＯＷ（０）の信号の長さに
対応したエンコーダパルス数が演算装置２４７に送られ
る。演算装置２４７では、カウンタ回路２４６から送ら
れるエンコーダパルス数を基に、リード間の間隔を算出
し、ある間隔の範囲外であるか否かの判定を行い、所定
の間隔内の場合は、中間位置の算出を行い、コンパレー
タ信号Ｓｃの変化と対比させたデータとして、判定結果
及び中間位置の算出結果を記録装置２４８に送る。

【００４３】（２）第２ステップ光検出器１２６からの検出信号が、コンパレータ回路２
４１において、あるしきい値ＶＴＨで２値化されて、コ
ンパレータ信号Ｓｃが生成され、選択回路Ａ２４２によ
ってカウンタ回路２４６及びゲート回路２４３に信号が
送られる。選択回路Ａ２４２からゲート回路２４３に送
られたコンパレータ信号Ｓｃは、ゲート回路２４３で、
レーザコントローラ２６のトリガ回路２６２から入力さ
れるトリガ信号ＦＰの立ち上がりに同期して、ゲート信
号が生成され、そのゲート信号に応じて、トリガ信号Ｔ
Ｇ１を選択回路Ｂ２４４及び記録装置２４８に出力す
る。記録装置２４８では、第１ステップで保存したコン
パレータ信号Ｓｃの変化と対比させた判定結果及び中間
位置の算出結果に応じて、トリガ信号ＴＧ１と同期して
選択回路Ｂ２４４に制御信号Ｃ１を送出し、遅延回路２
４５にディレイタイムＴｄを送出する。すなわち、記録
装置２４８は、リード間の間隔が所定間隔の範囲外の場
合には、制御信号Ｃ１で選択回路Ｂ２４４をＯＦＦにし
て、トリガ信号ＴＧ１が選択回路Ｂ２４４から出力され
ないようにする。また、記録装置２４８は、リード間の
間隔が、所定範囲内の場合には、制御信号Ｃ１で選択回
路Ｂ２４４をＯＮにする。また、記録装置２４８は、リ
ード間の間隔が、所定範囲内の場合には、リード間の間
隔から算出した中間位置に相当するディレイタイムＴｄ
を遅延回路２４５に送出する。一方、ゲート回路２４３
から送られたトリガ信号ＴＧ１は、上述した制御信号Ｃ
１に従って選択回路Ｂ２４４でＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮ
の場合は遅延回路２４５に送られ、遅延回路２４５で記
録装置２４８から送られたディレイタイムＴｄだけ遅延
された後、トリガ信号ＴＰ１としてレーザコントローラ
２６に出力される。

【００４４】また、図４に示すように、レーザコントロ
ーラ２６には、入出力部２６０と、中央演算部２６１
と、トリガ回路２６２とが備えられている。トリガ回路
２６２は、トリガユニット２４からのトリガ信号ＴＧ₄
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ＦＰ
を生成し、このトリガ信号ＦＰをスイツチ部１３２に入
力する。

【００４５】また、コンデンサ部１３１に供給される電
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
光が発振される。一方、トリガ回路２６２からのトリガ
信号ＦＰは、トリガユニット２４のゲート回路２４３
（図３参照）にも入力される。

【００４６】図２に戻り、加工ヘツド１２及び検出光学
系１２７の機能を説明する。まず、レーザヘッド１１か
ら発振したパルスレーザ光１００は、ダイクロイックミ
ラー１２０で方向が変えられ、集光レンズ１２１で集光
されて、ワーク１上に照射される。

【００４７】また、検出光源１２２から射出された検出
光２００は、コリメータレンズ１２３で平行光にされ、
ハーフミラー１２４、ウェッジ基板３０１及びダイクロ
イックミラー１２０を通り、集光レンズ１２１によリワ
ーク１上に微小なスポットとして結像する。

【００４８】ここで、ウェッジ基板３０１の斜面の傾斜
角度がθ₁で一定であるので、ウェッジ基板３０１から
出射する検出用レーザ光２００は、元の光軸Ｒに対して
一定の角度φ₁だけ傾斜して進み、パルスレーザ光１０
０の照射位置から一定の距離ｒ₀だけ離れた位置に達す
る。この距離ｒ₀と傾斜角度θ₁との関係は、集光レンズ
１２１の焦点距離をＦ、ウェッジ基板３０１の検出用レ
ーザ光２００に対する屈折率をｎとすると、次式（１）
で表される。ｒ₀＝Ｆ・（ｎー１）・θ１ −−−（１）また、ウェッジ基板３０１を、その軸Ｒの廻リに回転さ
せることにより、上記検出用レーザ光２００は、パルス
レーザ光１００の集光位置（スポット位置）を中心とし
た半径ｒ₀の円周上の任意の位置に結像させることがで
きる。

【００４９】ワーク１表面で反射した検出光２００は、
集光レンズ１２１、ダイクロイックミラー１２０、ウェ
ッジ基板３０１、ハーフミラー１２４を通リ、結像レン
ズ１２５によって光検出器１２６に集められ、ワーク１
表面の情報が電気信号として検出される。

【００５０】この実施形態においては、検出光源１２２
としてレーザ光源を用いるため、そのレーザ光をコリメ
ータレンズ１２３及び集光レンズ１２１により極めて小
さく絞ることができ、ワーク１表面の情報（リードの有
無等）を検出する際に、信号の立ち上がり（応答）が速
くなり、高い分解能で検出することができる。

【００５１】以上の構成を有するダムバー加工装置の動
作を図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、こ
の実施形態のレーザ加工装置における、ダムバー検出と
レーザ照射の移動軌跡とのタイムチャートである。

【００５２】まず、ワーク（ＩＣリードフレーム）１を
ＸＹテーブル２１によって、図５の（ａ）に示すよう
に、ＡからＢまでＸ軸の正方向（つまり、ＡからＢに進
む方向）に一定遠度ｖで移動させる。このときのＡ−Ｂ
線は、加工用レーザの光軸が移動する予定の軌跡であ
り、微小スポットに絞られた検出光２００の軌跡は、Ａ
−Ｂ線から図のＹ方向（Ａ−Ｂ線に垂直な方向）に平行
にシフトしたＡ’−Ｂ’線となる。

【００５３】また、第１ステップの計測時と第２ステッ
プの加工時とは、ワーク１を同じ軌跡を描くように移動
させる。検出光２００がＡ’−Ｂ’線上を通過すること
により、光検出器１２６で検出された検出信号の変化
は、リードピン４などのワーク１がある場合に高い出力
が得られ、リードピン４とリードピン４との間であるウ
エブ部３で低い出力が得られる。

【００５４】光検出器１２６からの検出信号は、トリガ
ユニット２４に入力され、図５のタイムチャートに示す
ような処理で二値化される。つまり、光検出器１２６か
らトリガユニット２４に入力された検出信号は、コンパ
レータ回路２４１において、図５の（ｂ）に示す所定の
しきい値電圧Ｖｔｈに基づいて、図５の（ｃ）に示すよ
うに、二値化されてコンパレータ信号Ｓｃとなる。但
し、図５の横軸は時間を示し、さらに、ワーク１を一定
遠度ｖで動かした時のリードピン４とダムバー２とを時
間変化の基準として、図５の（ａ）に模式的に付記して
いる。

【００５５】第１ステップでは、図５の（ｃ）に示した
コンパレータ信号Ｓｃと、図５の（ｄ）に示したエンコ
ーダパルスとが、それぞれカウンタ回路２４６に入力さ
れ、例えば、コンパレータ信号ＳｃがＯＮ（ハイレベ
ル）のときのエンコーダパルス数はＮＨｉ（ｉ＝０，
ｎ）、ＯＦＦ（ローレベル）のときのエンコーダパルス
数はＮＬｉ（ｉ＝０，ｎ）と、それぞれコンパレータ信
号Ｓｃの変化に対応したエンコーダパルス数がカウント
され、演算装置２４７に出力される。

【００５６】図６は、演算装置２４７で行われる処理の
フローチャートである。図６のステップ５００におい
て、演算装置２４７は、カウンタ回路２４６から入力さ
れたエンコーダパルス数列を入力し、ステップ５０１に
おいて、以下の条件＊１を基に加工すべきダムバー２か
否かの判定を行う。Ｎｐ−△Ｎｐ＜ＮＨｉ＋ＮＬｉ＜Ｎｐ＋△Ｎｐ −−− 条件＊１ここで、Ｎｐは、リードピッチに相当するエンコーダパ
ルス数、△Ｎｐはリードピッチばらつきの許容幅に相当
するエンコーダパルス数を表す。

【００５７】図５のＡ’−Ｂ’線の開始及び終点付近の
ように、リードピン４或いはウエブ部３のどちらかが幅
広い部分では、上記条件上記条件＊１を満足しないの
で、ステップ５０３に進み、選択回路Ｂ２４４への制御
信号Ｃ１ｉはＯにセットされ、ステップ５０４に進む。

【００５８】また、上記条件＊１を満足する場合は、ス
テップ５０１からステップ５０２に進み、選択回路Ｂ２
４４への制御信号Ｃ１ｉは、１にセットされると共に、
以下の式（２）により、ディレイタイムＴｄｉが算出さ
れ、ステップ５０４に進む。Ｔｄｉ＝ＮＬｉ／２ｖ−Ｔ０ −−− （２）ここで、ｖは、ＸＹテーブル２１の移動速度、Ｔ０は、
トリガユニット２４内での処理時間及びトリガ信号ＴＰ
１送出から実際にレーザが照射されるまでの遅れ時間を
表す。

【００５９】そして、ステップ５０４において、パルス
数列が終了したか否かが判定され、終了していない場合
は、ステップ５０１に戻る。以上のステップ５０１〜５
０４の処理は、エンコーダパルス数列が終了するまで繰
り返され、制御信号Ｃ１ｉ及びディレイタイムＴｄｉは
記録装置２４８に保存される。

【００６０】図５に戻り、次に、第１ステップと同じ軌
跡を移動させ加工を行う第２スナッブでは、ワーク１を
ＸＹテーブル２１でＡ’−Ｂ’線に沿って移動させる
と、第１ステップと同様に、図５の（ｃ）に示すような
コンパレータ信号Ｓｃが、コンパレータ回路２４１から
出力され、選択回路Ａ２４２を介してゲート回路２４３
に入力される。

【００６１】ゲート回路２４３では、コンパレータ信号
Ｓｃの立ち下がりと同期して、トリガ信号ＴＧ１（図５
の（ｇ））を生成すると共に、レーザ照射によるトリガ
信号ＦＰ（図５の（ｉ））を起点としたゲート信号Ｓｇ
（図５の（ｅ）、ゲート幅Ｗｇ）を生成する。そして、
ゲート回路２４３は、ゲート信号ＳｇがＯＦＦ（ローレ
ベル）のときだけ、トリガ信号ＴＧ１を選択回路Ｂ２４
４及び記録装置２４８に出力する。

【００６２】記録装置２４８は、第２ステップがスター
トすると同時に、０番目のデータである側御信号Ｃ１０
とディレイタイムＴｄ０を、それぞれ選択回路Ｂ２４４
及び遅延回路２４５に出力し、トリガ信号ＴＧ１がゲー
ト回路２４３から入力されるとディレイタイムＴｄ０後
に、次の制御信号Ｃ１１とディレイタイムＴｄ１とをそ
れぞれ出力する。

【００６３】以後、同様に、ｉ番目のトリガ信号ＴＧｉ
がゲート回路２４３から入力されるときには、記録装置
２４８は制御信号Ｃｉを選択回路Ｂ２４４に、ディレイ
タイムＴｄｉを遅延回路２４５に出力し、トリガ信号Ｔ
Ｇｉの入力からＴｄｉ後に次の制御信号Ｃ１（ｉ＋
１）、ディレイタイムＴｄ（ｉ＋１）を出力する。

【００６４】ゲート回路２４３から選択回路Ｂ２４４に
出力されたトリガ信号ＴＧ１は、選択回路Ｂ２４４がＯ
Ｎのときには遅延回路２４５に送られ、例えばｉ番目の
トリガ信号ＴＧ１の場合には、遅延回路２４５でディレ
イタイムＴｄｉだけディレイが設けられたあと、レーザ
コントローラ２６にトリガ信号ＴＰ１（図５の（ｈ））
が出力される。

【００６５】次に、レーザコントローラ２６では、トリ
ガ信号ＴＰ１がトリガ回路２６２に入力され、このトリ
ガ回路２６２からは、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。このトリガ信
号ＴＰ２のパルス幅は、前述したように、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。

【００６６】さらに、トリガ信号ＴＰ２はスイッチ部１
３２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１
３２がＯＦＦとなり、励起ランプ１１０への電荷の供給
は停止する。

【００６７】以上のようにして、トリガ信号ＴＰ２に同
期したパルスレーザ光が発振する。なお、図中のトリガ
信号ＴＰ２及びパルスレーザ光は実際にはある幅を持っ
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。

【００６８】以上の動作により、第１ステップでのワー
ク１からの反射光の変化に基づいて、条件＊１及び
（２）式のディレイタイムが設定され、次の第２ステッ
プで条件＊１を満たす、加工すべきダムバー２の位置で
は、加工するダムバー２の長さ（ウエブ３の幅）の中央
になるようにディレイタイムＴｄが設定されて、レーザ
が照射される。逆に、吊りバンド、サポートバーなどの
加工すべきではない場所の場合には、条件＊１から外れ
ているため、レーザ照射が抑えられ、加工は行われな
い。

【００６９】以上のように、本発明の一実施形態によれ
ば、第１ステップにおいて、検出光によりリードピン４
の部分とウエブ３の部分とを検出し、検出した信号によ
り、ウエブ３の部分、つまり、リードピン４とリードピ
ン４との間隔が所定範囲以内か否かを判定し、所定範囲
以内であれば、リードピン４とリードピン４との中間点
を算出し、算出した中間点と上記判定結果とを記憶手段
に記憶させる。

【００７０】そして、記憶させた情報に基づいて、リー
ドピン４とリードピン４との間隔が所定範囲外の部分で
あれば、加工は実施せず、所定範囲内であれば、記憶し
た中間点をレーザ加工する。

【００７１】これにより、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被加工物が存在する所
望の加工位置を正確に自動設定して高速で加工すること
ができると共に、加工すべきではないダムバー３以外の
部分を自動的に判別して、その加工を回避可能なレーザ
加工装置を実現することができる。

【００７２】なお、上述した例においては、本発明をＩ
Ｃパッケージのダムバーを切断する場合の例であるが、
本発明は、これに限らず、周期的に配列された複数の部
材を互いに接続するための部材を、レーザ加工するもの
であれば、他の被加工物の加工においても適用すること
ができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のような効果がある。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被加工物が
存在する所望の加工位置を正確に自動設定して高速で加
工することができると共に、加工すべきではないダムバ
ー以外の部分を自動的に判別して、その加工を回避可能
なレーザ加工装置を実現することができる。

【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
成の概略構成図である。

【図２】図１の加工ヘッド及び検出光学系の概略構成図
である。

【図３】図１のトリガユニットの回路構成図である。

【図４】図１のレーザコントローラの内部構成図であ
る。

【図５】ダムバーを切断するときの加工軌跡とタイムチ
ャートである。

【図６】図３の演算装置の動作フローチャートである。

【図７】従来のレーザ加工装置の概略構成図である。

【図８】ＩＣパッケージのダムバーを切断する場合の動
作説明図である。

【符号の説明】

１ワーク（ＩＣリードフレーム）２ダムバー３ウエブ部４リードピン１０レーザ発振器１１レーザヘッド１２加工ヘッド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２５コントロールユニット２６レーザコントローラ１００パルスレーザ光１２０ダイクロイックミラー１２１集光レンズ１２２検出光源１２３コリメータレンズ１２４ハーフミラー１２５結像レンズ１２６光検出器１２７検出光学系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２００検出光２４１コンパレータ回路２４２選択回路Ａ２４３ゲート回路２４４選択回路Ｂ２４５遅延回路２４６カウンタ回路２４７演算装置２４８記録装置２６０入出力部２６１中央演算部２６２トリガ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

【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、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、上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、上記被加工物に対して検出光を
発生する検出光源と、上記検出光源が発生した上記検出
光の反射光を検出し、その反射光に対応する検出信号を
発生する検出手段とを備えるレーザ加工装置において、上記被加工物を上記搬送手段により移動させ、上記検出
光源から検出光を発生させて、上記被加工物の移動位置
に対応した、上記検出手段からの検出信号を記録する記
録手段と、上記記録手段に記録された検出信号に基づいて、レーザ
の照射位置を演算する演算手段と、検出手段で新たに取り出された検出信号の変化及び上記
演算手段が演算した照射位置に基づき、上記被加工物の
加工位置に上記レーザ光が照射されるように、上記レー
ザ光の発振を制御する御御手段と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】請求項１記載のレーザ加工装置において、
上記レーザ加工装置は、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ＩＣパッケー
ジのリードピンとリードピンとを互いに接続するダムバ
ーをパルス状のレーザ光の照射により切断する装置であ
り、上記検出光は、リードピンに照射されるとともに、
リードピンとリードとの間であって、上記ダムバーが存
在しない部分に照射され、上記検出信号は、リードピン
が存在する位置においては、第１のレベルとなり、リー
ドピンが存在しない位置においては、上記第１のレベル
より低い第２のレベルとなる信号であり、上記演算手段
は、上記検出信号の第２のレベル期間の中央部付近に対
応し、上記ダムバーが存在する位置をレーザの照射位置
として演算することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】請求項２記載のレーザ加工装置において、
上記演算手段は、上記第２のレベルの期間が、所定期間
より以上か否かを判断し、所定期間以上であれば、その
第２レベルの期間に対応する、被加工物の部分は、レー
ザの照射位置から除外することを特徴とするレーザ加工
装置。