(57)【要約】【課題】  レーザ加工時に発生するシリカによる作業性の低下を改善し、且つ保護ガラス等の損傷を防止して安定した作業を行うことができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ加工装置１は、レーザ部２、レーザ加工部３、及び集塵部４を有している。レーザ加工部３は、上部カバー２１、下部カバー２２、カバードア２３、交換用ガラス２４、交換用ガラスガイド２５、飛散シリカ受け部２６、上部飛散防止板２７、及び下部飛散防止板２８を有している。交換可能な交換用ガラス２４は、下部カバー２２上部裏面中央部に設けられ、交換用ガラスガイド２５で下部カバー２２上部裏面に固定され、レーザ光を透過する。飛散シリカ受け部２６は、下部カバー２２側面に固定され、レーザ光が透過する部分の周辺四方向には上部飛散防止板２７及び下部飛散防止板２８が垂直方向に設けられている。飛散したシリカは飛散シリカ受け部２６の上面に堆積される。【選択図】  図１
2006007286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、
前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー上部裏面に設けられ、交換用ガラスガイドで前記下部カバー上部裏面に固定された交換用ガラスとを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、前記交換用ガラスを介して、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部と、
を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、
前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に上部飛散防止板を備えた飛散シリカ受け部と、前記飛散シリカ受け部よりも下方向の前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に設けられた下部飛散防止板とを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部と、
を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、
前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー上部裏面に設けられ、交換用ガラスガイドで前記下部カバー上部裏面に固定された交換用ガラスと、前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に上部飛散防止板を備えた飛散シリカ受け部と、前記飛散シリカ受け部よりも下方向の前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に設けられた下部飛散防止板とを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、前記交換用ガラスを介して、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部と、
を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
更に、前記下部カバー下面に固定され、前記被加工物から発生したガス及びシリカを吸引する集塵部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記被加工物は、樹脂封止半導体装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に係り、特にモールド樹脂等により封止された樹脂封止型半導体装置のバリ取り、レーザマーク等に用いられるレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リードフレームに半導体チップを搭載し、リードフレームのインナーリードと半導体チップの各端子を接続し、樹脂モールドにより樹脂封止した樹脂封止半導体装置では、小型化や高性能化が要求されている。このため、リードフレームの加工形状、リード端子形状、樹脂封止半導体装置の形状等を微細で、且つ高精度に加工することが必要となってきた。樹脂封止半導体装置を微細で、且つ高精度に加工する有力な手段としてレーザ加工装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このレーザ加工装置を樹脂封止半導体装置のバリ取り、不要なリードの切断、レーザマーク等に用いた場合、レーザ照射により不要な樹脂成分は燃焼及び消失するが、樹脂封止半導体装置の表面から、樹脂中の７０％以上をしめるフィラーとしてのシリカ（ＳｉＯ２）が周囲に飛散する。飛散したシリカは、樹脂封止半導体装置の搬送・位置決めを行う駆動部などに付着して動作不良を発生する問題点がある。
【０００４】
また、レーザ集光レンズの前部に設けられたホウ珪酸ガラスなどからなる保護ガラスに飛散したシリカが衝突すると、この保護ガラスよりもシリカの方が硬度が大きいので、保護ガラス表面に微細なキズが発生して保護ガラスがすりガラス状になる。このため、レーザの透過率が低下してレーザ加工出力不足を引き起こす問題点がある。
【０００５】
更に、レーザ加工時に発生するガスや水蒸気などは吸引できるが、飛散したシリカはレーサ加工装置の四方に飛散、或いはレーザ照射された樹脂封止半導体装置の周辺に落下・堆積してレーザ加工装置の故障を引き起こす問題点がある。
【特許文献１】特開平１０−５２７８１号公報（頁７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、レーザ加工時に発生するシリカによる作業性の低下を改善し、且つ保護ガラス等の損傷を防止して安定した作業を行うことができるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体装置は、レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー上部裏面に設けられ、交換用ガラスガイドで前記下部カバー上部裏面に固定された交換用ガラスとを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、前記交換用ガラスを介して、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
更に、上記目的を達成するために、本発明の他態様の半導体装置は、レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に上部飛散防止板を備えた飛散シリカ受け部と、前記飛散シリカ受け部よりも下方向の前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に設けられた下部飛散防止板とを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザ加工時に発生するシリカによる作業性の低下を改善し、且つ保護ガラス等の損傷を防止して安定した作業を行うことができるレーザ加工装置を提供するができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、本発明の実施例１に係るレーザ加工装置について、図面を参照して説明する。図１は、レーザ加工装置の構成を示す図、図２はレーザ加工装置のレーザ部の内部を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ部２、レーザ加工部３、及び集塵部４を有し、搬送されたリードフレーム４２上に設けられた複数の樹脂封止半導体装置４１のバリ取り及びサブランナーの除去を行う。
【００１３】
レーザ部２は、レーザ光を出力するレーザヘッド１１と、レーザ光を樹脂封止半導体装置４１が載置されている方向に誘導する加工ヘッド１２と、樹脂封止半導体装置４１のレーザ加工する位置を検出する位置検出用カメラ１３と、保護ガラス１５を保持するノズル１４とを有し、ガルバノメータ形オプティカルスキャン方式でレーザ光をスキャンして樹脂封止半導体装置４１を加工できる。
【００１４】
レーザ加工部３は、上部カバー２１、下部カバー２２、カバードア２３、交換用ガラス２４、交換用ガラスガイド２５、飛散シリカ受け部２６、上部飛散防止板２７、及び下部飛散防止板２８を有している。ここで、交換用ガラス２４にはシリカよりも硬度の小さい、光透過率の優れたホウ珪酸ガラスを用いている。
【００１５】
上部カバー２１は、加工ヘッド１２下面に固定され、加工ヘッド１２及びノズル１４を保護する。下部カバー２２は、上部カバー下面に固定されている。カバードア２３は、下部カバー２２の前面に設けられ、開閉可能である。上部カバー２１と中央部で接する下部カバー２２、及びカバードア２３は、レーザ照射時に樹脂封止半導体装置４１から発生するガス、水蒸気、及び飛散したシリカを内部に閉じ込める。
【００１６】
交換用ガラス２４は、下部カバー２２上部裏面中央部に設けられ、交換用ガラスガイド２５で下部カバー２２上部裏面に固定され、レーザ光を透過する。この交換用ガラス２４は、飛散したシリカにより表面に微細なキズが発生してすりガラス状になると、レーザの透過率が低下してレーザ加工出力不足を引き起こす。このため、交換用ガラスガイド２５を取り外してすぐに別のガラスに交換できる構造としている。
【００１７】
飛散シリカ受け部２６は、下部カバー２２側面に固定され、レーザ光が透過する部分の周辺四方向には飛散シリカ受け部２６に固定された上部飛散防止板２７が垂直方向に設けられている。そして、飛散したシリカは、飛散シリカ受け部２６の上面（第１主面）に堆積される。この飛散シリカ受け部２６は、飛散したシリカが上面に所定量堆積した場合、カバードア２３を開閉し、下部カバー２２から取り外して飛散したシリカを廃棄し、再度下部カバー２２に固定できる構造としている。下部飛散防止板２８は、飛散シリカ受け部２６の下方向の下部カバー２２側面に固定され、レーザ光が透過する部分の周辺四方向に設けられ、且つ垂直方向に設けられている。上部飛散防止板２７及び下部飛散防止板２８は、レーザ照射時に発生するシリカを水平方向に飛散するのを防止する。
【００１８】
集塵部４は、下部カバー２２下面に固定され、レーザ照射時に樹脂封止半導体装置４１から発生するガス、水蒸気、及び飛散シリカ受け部２６で受けとることができなかったシリカを下方向に導く下部ガイド３１と、これらを吸引する吸引口３２を有している。ガス、水蒸気、及び飛散シリカ受け部２６で受けとることができなかったシリカは、吸引口３２を介して外部に排出される。
【００１９】
樹脂封止半導体装置４１は、リードフレーム４２上に複数設けられ、その上面側の周囲を下部カバー２２で覆われ、図示していないが樹脂封止半導体装置の搬送・位置決めを行う駆動部により順次搬送され、レーザ部２から発生したレーザ光により、バリ取り及びサブランナーの除去が行われる。
【００２０】
図２に示すように、レーザ部２の内部には、レーザ発振器５１、マスク５３、ビームフォーマ５４、シリンドリカルレンズ５５、ベンディングミラー５６、及び集光レンズ５７が設けられている。
【００２１】
レーザ発振器５１は、例えば、波長（λ）１０６４ｎｍ、出力３５ＷのＹＡＧレーザ光５２をＣＷ−Ｑスイッチ発振により発生する。発生したレーザ光５２は、ビームフォーマ５４に入射する前にマスク５３によりその幅を制限される。レーザ光５２は、ビームフォーマ５４内に設けられた、例えば、凸型を有するシリンドリカルレンズ５５によりビーム調整される。このレーザ光５２は、ベンディングミラー５６によりその光路を樹脂封止半導体装置４１の方向に曲げられる。なお、レーザ光５２を任意の位置に走査させる場合、ベンディングミラー５６を電子制御による駆動式ガルバノミラーＸＹ２軸に置き換える。曲げられたレーザ光５２は、集光レンズ５７により集光される。
【００２２】
次に、樹脂封止半導体装置のバリ取り及びサブランナー除去について図３乃至図６を参照して説明する。図３は、レーザ加工前の樹脂封止半導体装置を示す平面図、図４はレーザ照射直後のレーザ加工部を示す図、図５はシリカ飛散時のレーザ加工部を示す図、図６はレーザ加工後の樹脂封止半導体装置を示す平面図である。
【００２３】
図３に示すように、リードフレーム４２には、キャビティーによりモールド樹脂を射出成形された複数の樹脂封止半導体装置４１が載置されている。リード４５は、リードフレーム４２の長手方向に沿う上下両端部に設けられたサイドフレーム５０ａ、５０ｂに保持されている。サイドフレーム５０ｂには、リードフレーム４２を搬送するための送り穴４４が設けられている。ランナー４６は、スプレーから射出されたモールド樹脂からなり、樹脂封止半導体装置４１間に設けられ、サイドフレーム５０ａ、５０ｂに対して垂直方向に形成されている。サブランナー４８は、スプレー及びランナーを経由して射出されたモールド樹脂からなり、ランナー４６と樹脂封止半導体装置４１との間に形成されている。なお、ランナー跡４７は、スプレーから射出されたモールド樹脂跡である。
【００２４】
樹脂封止半導体装置４１の右下には、リード端子の番号を識別するための凹状を有する位置マーク４３が設けられている。リード４５の樹脂封止半導体装置４１と接する部分には、リード４５上にモールド樹脂からなるリード上バリ４９ａ、及びリード４５間にモールド樹脂からなるリード間バリ４９ｂが残置されている。サブランナー４８の樹脂封止半導体装置４１と接する部分には、モールド樹脂からなる側面バリ４９ｃが残置されている。
【００２５】
図４に示すように、レーザ照射直後のレーザ加工部３では、集光レンズ５７で集光されたレーザ光５２が保護ガラス１５及び交換用ガラス２４を介して、樹脂封止半導体装置４１に照射される。ここでは、交換用ガラス２４を交換直後であり、レーザの透過率が低下せずレーザ加工出力不足を引き起こさない。また、飛散シリカ受け部２６の上面に堆積されたシリカを廃棄した直後であり、飛散シリカ受け部２６の上面には飛散したシリカが堆積されていない。
【００２６】
図５に示すように、シリカ飛散時のレーザ加工部では、レーザ照射により樹脂封止半導体装置４１からシリカが発生する。発生したシリカの大部分をしめ、粒径が比較的小さく、重量の軽いシリカは上方向に飛散し、粒径が比較的大きく、重量の重いシリカ２９は、下方向に落下してガス、水蒸気と共に吸引口３２を介して外部に排出される。
【００２７】
飛散したシリカ２９は、下部飛散防止板２８及び上部飛散防止板２７により水平方向に飛散するのを防止され、交換用ガラス２４の前面及びその周辺に衝突し、その運動エネルギーを失って飛散シリカ受け部２６の上面に堆積する。このため、飛散したシリカ及び下方向に落下したシリカが周囲の樹脂封止半導体装置４１及び樹脂封止半導体装置の搬送・位置決めを行う駆動部に飛散することを防止できる。なお、上部飛散防止板２７と下部飛散防止板２８は、シリカが水平方向に飛散するのを防止するために、上下方向に対してオーバーラップさせて設けるのが好ましい。
【００２８】
図６に示すように、半導体装置４１では、レーザ光５２を照射することによりリード上バリ４９ａ、リード間バリ４９ｂ、及び樹脂封止半導体装置４１と接する部分のサブランナー４８が除去されている。そして、レーザ加工後のサブランナー４８ａは、樹脂封止半導体装置４１と分離されている。
【００２９】
上述したように、本実施例のレーザ加工装置では、レーザ加工部３に交換用ガラスガイド２５により下部カバー２２の上面中央部に固定された交換用ガラス２４が設けられ、この交換ガラス２４はすぐに別のガラスと交換できる取り付けになっている。このため、レーザ照射時に発生する飛散シリカ２９により交換カラス２４がすりガラス状になり、レーザの透過率が低下してレーザ加工出力不足を発生してもすぐに別のガラスと交換できるので、作業能率を低下させることはない。しかもレーザ部２の保護ガラス１５には、飛散したシリカが衝突しないので保護ガラス１５の劣化を防止できる。
【００３０】
また、レーザ加工部３に飛散したシリカを水平方向に飛散するのを防止するための上部飛散防止板２７及び下部飛散防止板２８が設けられ、飛散したシリカを受ける飛散シリカ受け部２６が設けられている。このため、飛散したシリカが周囲の樹脂封止半導体装置４１及び樹脂封止半導体装置の搬送・位置決めを行う駆動部に飛散するのを防止でき、樹脂封止半導体装置４１の異常や駆動部の動作異常を発生させない。しかも飛散したシリカが上面に堆積した飛散シリカ受け部２６は、下部カバー２２から容易に取り外せ、且つ再度下部カバー２２に固定できるので、周囲に飛散するシリカの除去作業を実施する必要がなく作業能率を低下させることはない。
【００３１】
更に、レーザ加工部３直下にレーザ照射時に発生するガス、水蒸気、及び重量の重いシリカを外部に排出するための下部ガイド３１及び吸引口３２が設けられている。このため、ガス、水蒸気、及び重量の重いシリカが周囲の樹脂封止半導体装置４１及び樹脂封止半導体装置の搬送・位置決めを行う駆動部に飛散するのを防止でき、樹脂封止半導体装置４１の異常や駆動部の動作異常を発生させない。しかも重量の重いシリカの除去作業を実施する必要がなく作業能率を低下させることはない。
【００３２】
なお、本実施例では、交換用ガラスにはホウ珪酸ガラスを用いているが、石英ガラスを用いてもよい。石英ガラスを用いる場合、レーザ照射時に飛散するシリカと同じ物質なので交換用ガラスの交換頻度を少なくすることができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の実施例２に係るレーザ加工装置について図面を参照して説明する。図７は、レーザ加工前の樹脂封止型半導体装置を示す平面図、図８はレーザ加工後の樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。本実施例では、実施例１のレーザ加工装置を用いて樹脂封止型半導体装置にレーザマークを行っている。
【００３４】
以下、本実施例において、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【００３５】
図７に示すように、リードフレーム４２には、レーザ光などによりバリ、サブランナー、及びダンパーなどが除去され、ランナーが除去された複数の樹脂封止半導体装置４１が載値されている。ここで、レーザマーク部６１には、例えば、波長（λ）１０６４ｎｍ、出力１５ＷのＹＡＧレーザ光を用いてレーザマークを行う。
【００３６】
図８に示すように、半導体装置４１では、レーザ光を照射することにより半導体装置４１の上面の一部が除去され、凹状のレーザマーク６２が形成されている。
【００３７】
上述したように、本実施例のレーザ加工装置では、半導体装置４１のレーザマーク作業に実施例１のレーザ加工装置１を用いている。このため、実施例１と同様に安定した作業を能率よく行うことができる。
【００３８】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００３９】
例えば、本実施例では、ＹＡＧレーザを用いているが、ＹＶＯ４レーザやＣＯ２レーザなどを用いてもよい。ＣＯ２レーザを用いる場合、樹脂封止半導体装置のバリ取りに用いるのが好ましい。また、樹脂封止半導体装置のリードの切断や半導体モジュールのトリミングなどに適用することができる。更に、樹脂封止半導体装置の代わりに、シリカ（ＳｉＯ２）を含有するセラミック基板のレーザ加工に適用してもよい。
【００４０】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  レーザ光を発生し、加工ヘッドから前記レーザ光を出力するレーザ部と、前記加工ヘッド下面に固定され、前記加工ヘッドを保護する上部カバーと、前記上部カバー下面に固定され、外部と遮断するための下部カバーと、前記下部カバー上部裏面に設けられ、交換用ガラスガイドで前記下部カバーの上部裏面に固定され、取り外し及び再固定が容易な交換用ガラスと、前記下部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に上部飛散防止板を備え、取り外し及び再固定が容易な飛散シリカ受け部と、前記飛散シリカ受け部よりも下方向の前記上部カバー側面に固定され、前記レーザ光が透過する部分の周辺四方向に設けられた下部飛散防止板とを有し、上面側の周囲を前記下部カバーで覆われた被加工物が、前記交換用ガラスを介して、照射された前記レーザ光によりレーザ加工されるレーザ加工部と、前記下部カバー下面に固定され、前記被加工物から発生したガス及びシリカを吸引して外部に排出する集塵部とを具備するレーザ加工装置。
【００４１】
（付記２）  前記交換用ガラスは、ホウ珪酸ガラスである付記１に記載のレーザ加工装置。
【００４２】
（付記３）  前記被加工物は、樹脂封止半導体装置であることを特徴とする付記１又は２に記載のレーザ加工装置。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係るレーザ加工装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１に係るレーザ加工装置のレーザ部を示す図。
【図３】本発明の実施例１に係るレーザ加工前の樹脂封止半導体装置を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係るレーザ照射直後のレーザ加工部の内部を示す図。
【図５】本発明の実施例１に係るシリカ飛散時のレーザ加工部を示す図。
【図６】本発明の実施例１に係るレーザ加工後の樹脂封止半導体装置を示す図。
【図７】本発明の実施例２に係るレーザ加工前の樹脂封止半導体装置を示す図。
【図８】本発明の実施例２に係るレーザ加工後の樹脂封止半導体装置を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１  レーザ加工装置
２  レーザ部
３  レーザ加工部
４  集塵部
１１  レーザヘッド
１２  加工ヘッド
１３  位置検出用カメラ
１４  ノズル
１５  保護ガラス
２１  上部カバー
２２  下部カバー
２３  カバードア
２４  交換用ガラス
２５  交換用ガラスガイド
２６  飛散シリカ受け部
２７  上部飛散防止板
２８  下部飛散防止板
２９  飛散シリカ
３０  堆積シリカ
３１  下部ガイド
３２  吸引口
４１  樹脂封止半導体装置
４２  リードフレーム
４３  位置マーク
４４  送り穴
４５  リード
４６  ランナー
４７  ランナー跡
４８  サブランナー
４８ａ  レーザ加工後のサブランナー
４９ａ  リード上バリ
４９ｂ  リード間バリ
４９ｃ  側面バリ
５０ａ、５０ｂ  サイドフレーム
５１  レーザ発振部
５２  レーザ光
５３  マスク
５４  ビームフォーマ
５５  シリンドリカルレンズ
５６  ベンディングミラー
５７  集光レンズ
６１  レーザマーク部
６２  レーザマーク
【図１】
2006007286.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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