(57)【要約】      （修正有）【課題】チップパッケージを個別の片に切断するための改良された方法を提供する。【解決手段】１つの群にまとめられてプラスチック成形体１０４を有するチップパッケージ１００を目標分離領域に沿って分離することによって個別の片に切断するための方法であって、チップパッケージ１００の目標分離領域にレーザ彫刻によって溝を設け、目標分離領域内を延びるリードフレーム１０７をレーザ彫刻によって少なくとも部分的に除去する工程と、引き続き目標分離領域に沿った機械的鋸引きによってチップパッケージ１００を完全に分離する工程とを含む。これら工程により、目標分離領域において、成形体１０４の材料で形成されるプラスチック層と並んで、目標分離領域の少なくとも部分長にわたって延びるリードフレーム１０７を切断することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの群にまとめられてプラスチック成形体（１０４）を有するチップパッケージ（１００）を目標分離領域（Ｓ）に沿って分離することで個別の片に切断するための方法であって、
チップパッケージ（１００）の目標分離領域（Ｓ）にレーザ彫刻によって溝を設け、目標分離領域（Ｓ）内を延びる金属層（１０６）をレーザ彫刻によって少なくとも部分的に除去する工程と、
引き続き目標分離領域（Ｓ）に沿った機械的鋸引きによってチップパッケージ（１００）を完全に分離する工程とを含み、
目標分離領域（Ｓ）において、成形体（１０４）の材料で形成されるプラスチック層と共に、目標分離領域（Ｓ）の少なくとも部分長にわたって延びる金属層（１０６）を切断する方法。
【請求項２】
チップパッケージ（１００）の接点側（１０５）に溝が設けられ、該接点側（１０５）はチップパッケージ（１００）のうち成形体（１０４）に埋め込まれた金属層（１０６）との距離がこれとは反対側の他の扁平面との距離よりも小さい扁平面である請求項１記載の方法。
【請求項３】
レーザ彫刻によって設けられる溝の横幅（ＢL）が、機械的鋸引きの切込み幅（ＢS）以下である請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
目標分離領域（Ｓ）内にある分離線（Ｔ）と平行に実施される若干数のレーザ彫刻で溝が設けられる請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
溝の横幅（ＢL）がレーザ彫刻の回数によって調整される請求項４記載の方法。
【請求項６】
レーザ彫刻によって設けられる溝の深さが、成形体内をリードフレームが放射方向に見て延びている深さ（Ｈ2）以上である請求項１から５の１つに記載の方法。
【請求項７】
レーザ彫刻によって設けられる溝の深さが、同一の切込み線に沿って実行されるレーザ彫刻の回数によって調整される請求項１から６の１つに記載の方法。
【請求項８】
レーザ彫刻にレーザパルスを用いる請求項１から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
レーザパルスのパルス長が０．５〜５μ秒である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
チップパッケージ（１００）としてＱＦＮチップパッケージが使用される請求項１から９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
レーザ彫刻にＱスイッチ固体レーザを使用する請求項１から１０の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップパッケージの間を延びる目標分離領域に沿ってチップパッケージを個別の片に切断する方法に関する。目標分離領域には、成形体の材料で形成されるプラスチック層と並んで、目標分離領域の少なくとも部分長にわたって延びる金属層がある。
【背景技術】
【０００２】
半導体ユニット／半導体チップの作製は、多数の個別工程からなる方法で行われる。代表的方法は、例えば特許文献１から明らかであり、以下の工程を含む。
【０００３】
まず、代表的には銅板又は銅箔を打抜いて製造されるリードフレームとダイが組み立てられる。ダイはリードフレーム内で位置決めされ、引き続き細い金線でボンディングされる。ダイの接点とリードフレームの接点が互いに電気的にボンディングされる。次にリードフレームとダイはパッケージ内で成形（モールド）される。このパッケージは、一義的には、半導体チップを損傷および環境の影響から保護するのに役立つ。
【０００４】
パッケージの内部にあるダイの機能性をその間にテストすべく、ダイは絶縁工程において少なくとも部分的に、電気的に絶縁される。半導体チップは依然として互いに機械的に結合されており、例えば一種の帯材として巻くことができる。
【０００５】
最終工程でプラスチック成形体、即ち個々の半導体ユニット又は半導体チップのパッケージが個別の片に切断される。チップパッケージを個別の片に切断すべく、チップパッケージは通常機械的鋸引きにより完全に相互に分離される。場合により、パッケージはレーザで相互に分離される。個別の片への切断後、半導体ユニットは包装され、納入可能状態となる。
【０００６】
チップパッケージは、基本的に「スルーホール実装」パッケージと、「表面実装」パッケージに区別される。表面実装可能なパッケージは、ＱＦＮ（Quad flat no-Lead）パッケージである。ＱＦＮパッケージは、別のパッケージ態様から代表的「脚片」として知られた、パッケージ縁から突出する接点を持たない。ＱＦＮパッケージはパッケージの下面に半田付けされ、そのコンパクトさの故に、例えば携帯電話、ＰＤＡ等の移動端末機器用に特に適している。
【０００７】
以下、個別の片への切断のプロセス工程を詳しく検討する。チップパッケージを分離するためのレーザ加工法は、達成可能なエッジ品質とプロセス速度が過度に劣るので、従来あまり成功していない。機械的鋸引き法はプロセス速度に関する要求を確かに満足するものの、鋸歯は僅かな耐用期間を有するにすぎない。プロセスは鋸歯交換のために時々中断しなければならない。
【０００８】
既に指摘した特許文献１と２は、上記個別の片への切断法の両方の選択案に各々触れている。特許文献３は、機械的鋸引きによるチップパッケージの個別の片への切断法を開示している。特許文献４は機械的鋸引きの変更態様を開示している。チップパッケージは、単一の幅広の鋸引きによる代わりに、互いに平行に実施される複数の狭い鋸引きによって分離される。
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／００５６３９号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１６０３１５号明細書
【特許文献３】国際公開第０１／５７９２２号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６８７２５９９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、チップパッケージを個別の片に切断するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法で解決される。
【００１２】
個別の片に切断すべきチップパッケージは１つの群にまとめられており、プラスチック成形体を有する。個々のチップパッケージの分離は目標分離領域に沿って行われ、目標分離領域において、成形体の材料で形成されたプラスチック層と並んで、目標分離領域の少なくとも部分長にわたって延びる金属層を切断する。チップパッケージを個別の片に切断する方法は、以下の工程を含む。即ち、
チップパッケージの目標分離領域にレーザ彫刻によって溝を設け、目標分離領域内を延びる金属層をレーザ彫刻によって少なくとも部分的に除去する工程および
引き続き目標分離領域に沿った機械的鋸引きによってチップパッケージを個別の片に切断する工程。
【００１３】
本発明の根底には以下の認識がある。
【００１４】
チップパッケージを個別の片に切断するときの技術的問題は、チップパッケージを２段階法で相互に分離することで回避できる。まず、本来のチップパッケージの間で目標分離領域に溝が設けられる。この溝はレーザ彫刻によって生成される。つまりチップパッケージの材料が溝の領域でレーザビームによって除去され、こうしてチップパッケージが切り込まれ又は彫り込まれる。目標分離領域の範囲にある金属層は、溝から少なくとも部分的に取り除かれる。金属層は有利にはリードフレームの一部である。引き続きチップパッケージは目標分離領域に沿って機械的鋸引きで相互に分離される。
【００１５】
本発明に係る方法は、レーザを用いる分離法の諸利点と機械的分離法の諸利点とを兼ね備える。チップパッケージはレーザビームで相互に完全には分離されないので、この方法は純レーザ法に比べて迅速である。更に、純鋸引き法と比較して鋸歯の耐用期間が著しく延びる。その理由は、レーザ彫刻によって金属の一部が鋸歯の切込み領域から既に除去されていることにある。即ち、鋸歯はチップパッケージの分離時に僅かな金属と接触する。
【００１６】
チップパッケージの成形体に金属層が埋め込まれており、この金属層は有利にはリードフレームの一部によって形成されている。金属層とチップパッケージの接点側と称される扁平面との距離は、これとは反対側の他の扁平面との距離よりも小さい。つまり、接点側から見て金属層は成形体内の表面近傍に埋め込まれている。
【００１７】
本方法の有利な１構成では、接点側からチップパッケージに溝が設けられる。
【００１８】
チップパッケージの接点側に溝を設けることで、金属層の大部分はレーザ彫刻によって目標分離領域から除去できる。接点側から見て金属層の上方には、プラスチック成形体の僅かな成形材料があるだけである。それに対し金属層の下方では、プラスチック成形体の主要部分が延びている。チップパッケージの接点側にレーザ彫刻を行うことによって、金属層の大部分は目標分離領域から除去でき、ごく深い溝をチップパッケージに設ける必要はない。従って本方法は一層迅速に実行可能であると共に、チップパッケージは機械的に相互に結合されたままであり、そのことでその継続加工が容易となる。
【００１９】
本方法の他の有利な１構成によれば、レーザ彫刻によってチップパッケージに設けられる溝の横幅は機械的鋸引きの切込み幅に最高で一致する。レーザビームの衝突方向に垂直な１平面における溝の広がりが横幅と称される。この措置によって、切断、即ち個別の片に切断されたチップパッケージの特別良好なエッジ品質を達成できる。そのことを、以下の検討に基づいて明らかにする。
【００２０】
レーザ彫刻によって、リードフレームの金属は少なくとも部分的に機械的鋸引きの切込み領域から除去される。しかしレーザビームの熱作用の結果、乱雑なエッジを有する溝が生じることがある。特に、接点又はリードフレームとの接触領域内の成形体は望ましくないことに溶解又は損傷することがある。レーザ彫刻によって設けられた溝の領域における成形体部分のこうした損傷は、成形体とリードフレームとの熱伝導率がごく異なることに起因し、以下の如くに生じる。即ち、リードフレームの金属がレーザ処理によってごく強く加熱され、また良好な熱伝導率を有するので、レーザビームの切込み方向に垂直な熱流が発生する。この熱は金属部分から、本来のレーザ彫刻の諸領域の外側にある成形体部分へと放出される。これらの縁領域で成形体は熱的に損傷し、品質の劣る乱雑な切断エッジが生じる。レーザ彫刻に続く機械的鋸引きによって乱雑なエッジが除去され、平滑で整然とした切込みがチップパッケージに設けられる。こうして個別の片に切断されたチップパッケージのエッジ品質は高いレベルに達する。前記方法によって、分離されたチップパッケージの高いエッジ品質を、鋸歯の長い耐用期間と同時に達成できる。
【００２１】
本方法の１構成によれば、レーザ彫刻によってチップパッケージに設けられる溝の横幅の適合は、多数のレーザ彫刻を分離線とほぼ平行に実施することによって行われる。分離線は目標分離領域の内部を延びている。平行なレーザ彫刻によって溝の幅は特別簡単、柔軟かつ効率的に調整できる。
【００２２】
本方法の他の有利な１構成において、レーザ彫刻によってチップパッケージに設けられる溝の深さは、成形体内をリードフレームが、放射方向に見て延びている深さに少なくとも一致している。特に溝の深さは、リードフレームを溝からほぼ完全に除去できるように選択される。その場合、溝の深さは成形体内をリードフレームが、やはり放射方向に見て延びている最大深さにちょうど一致する。この最大深さは接点側の表面からリードフレームの下エッジに至る距離から生じる。従って、引き続き溝に沿って機械的鋸引きを実施する場合、鋸歯はリードフレームの金属と殆ど接触しない。こうして鋸歯の耐用期間を更に改善できる。
【００２３】
本方法の有利な１構成によれば、レーザ彫刻によってチップパッケージに設けられる溝の深さは、同一の切込み線に沿って実行されるレーザ彫刻の数によって調整される。換言すれば、同一の線に沿って複数のレーザ彫刻がチップパッケージに施される。その際、個々のレーザ彫刻の位置は装置に起因した不正確さだけ相互にずれるにすぎない。複数のレーザ彫刻が同一の切込み線に沿って実行される場合、レーザ彫刻によって生成される溝の深さを調整する特別簡単、柔軟かつ効率的な可能性が生ずる。
【００２４】
本方法の１構成によれば、特にパルス長０．５〜５μ秒のレーザパルスによってレーザ彫刻が行われる。このレーザパルスはＱスイッチ固体レーザで生成される。レーザパルスを使用することで高い除去率が工作物への僅かな入熱と同時に達成される。つまりレーザビームは、連続レーザビームであり又はパルスレーザビームであってもよい。
【００２５】
チップパッケージは、有利にはＱＦＮチップパッケージである。このチップパッケージは特別コンパクトであり、高い金属割合を有する。高い金属割合の故に、ＱＦＮパッケージの機械的な個別の片への切断時、鋸歯の摩耗が極めて高くなる。それ故に、摩耗を低減する本発明に係る方法はＱＦＮパッケージ用に特別有効である。
【００２６】
本発明に係る方法の他の有利な構成を、上で言及していない請求項と、特に以下で説明する図面とから明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は半導体チップ又は半導体ユニットのチップパッケージ１００を示す。例示的に示したこのチップパッケージ１００はＱＦＮチップパッケージである。ダイ１０１が細い金線１０３を介してチップパッケージ１００の電気接点１０２とボンディングされている。電気接点１０２は半導体チップ１０１および金線１０３と一緒に成形体１０４内で成形されている。成形体１０４の材料は、例えば熱硬化性樹脂又はエポキシ樹脂となし得る。電気接点１０２は、図１のチップパッケージ１００の下面に一致した接点側１０５に埋め込まれている。接点１０２と、半導体チップ１０１用の同様に成形体１０４に埋め込まれた他の保持構造体１０８は、成形体１０４に埋め込まれたリードフレーム１０７の一部である。リードフレーム１０７を形成する例えば接点１０２、保持構造体１０８等の部品は、成形体１０４の内部に金属層１０６を形成する。
【００２８】
１つの群にまとめられた複数のチップパッケージ１００を個別の片に切断すべく、チップパッケージは、第１工程において方向Ｒからレーザビームを照射され、第２工程においてチップパッケージ１００は機械的鋸引きによって個別の片に切断される。
【００２９】
大量処理を容易とすべく、チップパッケージ１００は図２に示すようにキャリヤテープ２００上に配置されている。キャリヤテープ２００は、例えば銅箔であってよく、該銅箔から事前に個々のチップパッケージ１００の各リードフレーム１０７が打抜かれている。打抜きの間に開口部２０１がキャリヤテープ２００に設けられる。打抜き過程により得られる個々の接点１０２はリードフレーム１０７の一部であり、リードフレーム１０７の他の部分により機械的に保持される。リードフレーム１０７が半導体チップ１０１用の受容部を提供し、半導体チップの位置は図２に示してある。個々のチップパッケージ１００は単数又は複数の群としてキャリヤテープ２００上にある。図２では、理解を容易にすべく、各々単に４つのチップパッケージ１００で１つのこのような群を形成しているが、１つの群はより多くのチップパッケージ１００、例えば６４のチップパッケージ１００で形成してもよい。更に、複数の群をテープ２００の縦および横方向に並べて配置できる。
【００３０】
ところで個々のチップパッケージは、最終的に発送可能状態に包装できるようになる前に様々なプロセス工程を施される。個々の半導体チップ、正確にはそのダイ１０１の機能性が点検され、所期の機能性を有する半導体ユニットがそのように標識された後、チップパッケージ１００は相互に個別の片に切断される。チップパッケージ１００を個別の片に切断すべく、チップパッケージ１００間を延びる分離線Ｔに沿ってチップパッケージ１００に、場合によってはキャリヤテープ２００にも、切込みが設けられる。理解を容易にすべく、図２はチップパッケージ１００の個別の片への切断に不可欠な分離線Ｔの幾つかを示している。
【００３１】
図３は、直接隣り合う２つのチップパッケージ１００の詳細図である。分離線Ｔに沿って相互に分離されたチップパッケージ１００は、各チップパッケージ１００の各接点１０２を相互に結合するランド３０１を介して、またその成形体１０４によって互いに結合されている。チップパッケージ１００のリードフレーム１０７は実質的にランド３０１により形成される。分離線Ｔは目標分離領域Ｓにより取り囲まれている。目標分離領域Ｓは本来のチップパッケージ１００間を延びているが、その縁を把持できる。チップパッケージ１００の個別の片への切断は、この目標分離領域Ｓの内部、又はそれに沿って行われる。
【００３２】
チップパッケージ１００を個別の片に切断すべく、第１工程において幅ＢLの溝が単数又は複数のレーザ彫刻でチップパッケージ１００に設けられる。レーザ彫刻は分離線Ｔとほぼ平行に実行される。レーザ彫刻によって生成される溝の幅ＢLを調整可能とすべく、複数のレーザ彫刻が互いにほぼ平行に実行される。レーザ彫刻によって設けられる溝の幅ＢLは、リードフレーム１０７のうち個々の接点１０２へと分岐するランド３０１を分離線Ｔに沿って互いに結合するランド３０１の幅にほぼ一致している。個々のレーザ彫刻の幅は代表的には５０μｍの範囲内である。
【００３３】
レーザ彫刻実行後、チップパッケージ１００は第２プロセス工程において機械的鋸引きで相互に完全に分離される。この目的のために目標分離領域Ｓ内で、ほぼ分離線Ｔに沿ってチップパッケージ１００に切込みが設けられる。機械的鋸引きは同様に隣り合う両方のチップパッケージ１００に設けられる。
【００３４】
図３に示す実施例では、機械的鋸引きの幅ＢSと目標分離領域Ｓの幅は同じ大きさに選択されている。これは必ずしも必要ではない。機械的鋸引きは目標分離領域の内部とすべきであるが、その幅は場合によっては細くしてもよい。
【００３５】
目標分離領域Ｓは、チップパッケージ１００が相互に分離されるように選択される。それ故に目標分離領域Ｓは、最小で、接点１０２を互いに機械的に結合するランド３０１が切断されるような幅に選択できる。しかし通常目標分離領域Ｓは、リードフレームのランド３０１が完全に除去されるような幅に選択される。チップパッケージ１００の縁に平滑な成端エッジを形成すべく、目標分離領域Ｓはやはり機械的鋸引きにより、目標分離領域Ｓの内部にある接点１０２の部分領域が把持されるような幅となし得る。
【００３６】
機械的鋸引きの幅ＢSは約３００μｍであるが、単数又は複数のレーザ彫刻によって生成される溝の幅ＢLよりも大きく、しかし少なくとも同じ大きさである。チップパッケージ１００のエッジ領域でレーザ処理後に残存してエッジ品質を低下させるバリや窪みは機械的鋸引きによって除去できる。相互に分離したチップパッケージ１００に平滑な切断エッジを生成し得る。
【００３７】
第１方法工程で設けられるレーザ彫刻も、第２方法工程で設けられる機械的鋸引きも、特に接点側１０５からチップパッケージ１００に設けることができる。つまりチップパッケージ１００の接点側１０５は、目標分離領域Ｓにおいてレーザビームで方向Ｒから処理され、目標分離領域Ｓにおいてチップパッケージ１００の材料が除去される。この過程によって目標分離領域Ｓから金属もプラスチックも除去され、こうして目標分離領域Ｓに凹部又は溝が生成される。
【００３８】
レーザ彫刻は、特にパルス長０．５〜５μ秒のＱスイッチ固体レーザで実行できる。つまりレーザビームとの用語は、同様に常にレーザパルスの系列のことでもある。引き続く機械的鋸引きは、特にダイシングソーで実行できる。
【００３９】
図４は図３に示す分離線Ｔに沿ったチップパッケージ１００の横断面図である。チップパッケージ１００が総高さＨ1を有し、接点側１０５から見て深さＨ2においてリードフレーム１０７が延びている。分離線Ｔの領域でリードフレーム１０７は連続的ランド３０１を有する（図３参照）。接点側１０５はカバー層４０１で覆われている。接点側１０５から見てリードフレーム１０７の下方を、チップパッケージ１００の成形体１０４が延びている。
【００４０】
例えば第２チップパッケージ１００を個別の片に切断すべく、接点側１０５から、深さＨ2迄延びるレーザ彫刻をチップパッケージ１００に設け得る。このために、レーザビームは方向Ｒからチップパッケージ１００の接点側１０５に向けられる。溝を生成するためのレーザパラメータは、リードフレーム１０７の金属を、特にランド３０１を生成する溝からほぼ完全に除去できるように調整される。つまり、生成する溝はちょうど深さＨ2まで延びている。チップパッケージ１００の接点側１０５に設けられているカバー層４０１は彫刻過程のとき一緒に除去される。
【００４１】
溝の深さ、即ちレーザパルスによって除去される深さは、特に複数のレーザ彫刻を同じ線に沿って順次実行することで調整できる。レーザビームは、装置に起因した不可避な不正確さに至るまで、同じ経路に沿って何度かチップパッケージ１００上に案内される。特に、図３に関連して述べた如く、複数のレーザ彫刻が互いに平行に実施されるようにも、また図４に関連して述べたように彫刻深さを調整するために複数のレーザ彫刻が同じ線に沿って実行されるようにも、溝を生成するためのレーザ彫刻を実行できる。
【００４２】
図５は、目標分離領域Ｓの境界線に沿ったチップパッケージ１００の他の横断面図である。個々の接点１０２がチップパッケージ１００の成形体１０４に埋め込まれている。接点側１０５にはカバー層４０１が設けられている。既述のように、レーザ彫刻実行後にチップパッケージ１００は幅ＢSの機械的鋸引きによって相互に分離される。レーザで設けられる溝によって目標分離領域Ｓから金属の大部分が除去された後、機械的鋸引きによって整然としたエッジがチップパッケージ１００に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】チップパッケージを斜視図で示す。
【図２】１つの群のチップパッケージを有するテープを平面図で示す。
【図３】隣接する２つのチップパッケージの間の領域の詳細図である。
【図４】チップパッケージの横断面図である。
【図５】チップパッケージの横断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  チップパッケージ、１０１  ダイ、１０２  接点、１０３  金線、１０４  成形体、１０５  接点側、１０６  金属層、１０７  リードフレーム、１０８  保持構造体、２００  キャリヤテープ、２０１  開口部、３０１  ランド、４０１  カバー層、Ｔ  分離線、Ｓ  目標分離領域、ＢＬ  レーザ彫刻で生成された溝の幅、ＢＳ  機械的鋸引きの切込み幅、Ｈ１  チップパッケージの高さ、Ｈ２  チップパッケージ内をリードフレームが延びる深さ、Ｒ  レーザビームの放射方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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