JP3406817B2 - 金属層へのマーク付け方法および半導体装置 - Google Patents
金属層へのマーク付け方法および半導体装置Info
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Description
付け方法および半導体装置に係わり、さらに詳しくは、
金属層の表面にレーザー照射により文字、記号、模様等
のマーク(標章)を形成する方法、およびマークが付さ
れた金属層を有する半導体装置に関する。
産ロットナンバー等を表示するために、金属部材に文
字、記号、模様等からなるマークを付ける方法として、
図5に示すように、レーザー発振機から発振されたレー
ザービーム1を、金属層2の表面に照射し、照射された
レーザーのエネルギーで金属粒子を昇華させあるいは金
属屑3を跳ね飛ばすことにより、金属層2の表面を凹状
に掘削し、掘削部4をマークとする方法が知られてい
る。
うな従来からのマーク付け方法では、金属部材の表面に
めっき層のような薄い金属層が被覆されている場合に
は、レーザービームの照射により、マーク領域の金属被
覆層が一部あるいは全部取り除かれてしまうことにな
る。そのため下地金属が露出して、酸化等の腐食反応が
起こり、マークの視認性も低下するという問題があっ
た。
BGA(ボールグリッドアレイ)型半導体装置では、銅
板材の表面に錆止めのためにニッケルめっき層(厚さ 2
〜10μm )が形成されたカバープレートが設けられてい
るが、このようなカバープレートに、従来からのレーザ
ー照射によるマーク付けを行なった場合には、表面のニ
ッケルめっき層が取り除かれて下地の銅が露出し、銅の
腐食により、掘削部の視認性の低下が生じていた。
射エネルギーで、金属層2の表面を掘り削ってマーク付
けを行なっているので、金属屑3や金属粒子の昇華によ
り大気汚染物質が発生し、集塵などの対策が必要となっ
ていた。さらに、発生した金属屑3等の浮遊物がレーザ
ービーム1を遮断することがないように、金属屑3等を
減圧吸引機で吸引除去しながら掘削作業を行なう必要が
あり、作業が煩雑になるという問題があった。
なされたもので、金属層の表面にレーザー照射により視
認性が良好なマークを形成し、かつマーク付け時に金属
屑等の大気汚染物質を発生させることがない金属層への
マーク付け方法、およびそのようなマーク付けがなされ
た金属層をカバープレート等として有する半導体装置を
提供することを目的とする。
ク付け方法は、表面粗さRmax が 0.5〜 5μmであり、
半導体装置のカバープレートをなす金属層の所定のマー
ク領域に、Q−スイッチにより出力されたレーザービー
ムを照射し、金属表面の薄い層のみを溶融させ再凝固さ
せることにより、前記マーク領域の表面を、前記金属層
の素地部と光反射性の異なる面とすることを特徴とす
る。
金属層を備えたことを特徴とする。
ービームが照射される金属層の表面は、微小な凹凸を有
する梨地面(あるいは無光沢面)であり、その表面粗さ
Rma x は 0.5〜 5μm とする。金属層の表面粗さRmax
が上記範囲を外れた場合には、素地部(非マーク領域)
の表面における光の散乱性が不十分となり、レーザー照
射により溶融し再凝固したマーク領域の表面との反射性
の違いが小さくなるため、視認性の高いマークが形成さ
れない。より望ましい表面粗さRmax は、 1〜3μm の
範囲である。
領域にのみレーザービームを照射する方法としては、形
成すべきマーク形状のパターンを有する露光マスクを通
して、レーザービームを照射するマスク方式や、ガルバ
ノメーター型スキャナーを用いるなどして、レーザービ
ームの集光(照射)点を連続的に移動させるスキャニン
グ方式等がある。スキャニング方式では、例えば、X軸
方向送り用とY軸方向送り用の2つのプリズム(反射
鏡)をそれぞれリニアモータで移動させ、レーザービー
ムをXY方向に精度良く平行移動させる方法が採られ
る。
に、表面粗さの最大値Rmax が 0.5〜 5μm で様々な大
きさの凹凸5を有する金属層6表面のマーク領域に、Y
AGレーザー等のレーザービーム7を照射することによ
り、照射されたマーク領域の金属がレーザーのエネルギ
ーを受けて溶融し、次いで再び凝固する。こうして溶融
し再凝固したマーク領域の表面は、大きなうねり状の凹
凸は残っているものの、大きさが 0.1〜 0.3μm の極く
微小な凹凸は均されて消された滑らかな面8となり、図
2(a)に拡大して示すように、入射光9を反射法則に
従って一方向に正反射する。そして、このように滑らか
な面8となったマーク領域の表面が、光を正反射するの
に対して、マーク領域以外の金属素地部の表面は、様々
な大きさの凹凸5を有する梨地面のままであり、図2
(b)に示すように、入射光9をあらゆる方向に均一に
散乱(拡散反射)するので、このような光の反射性の違
いにより、明るく見える素地部の中にマーク領域が黒く
はっきりと視認される。
理によりなされるので、レーザービームの照射エネルギ
ーは、金属層を適当な時間をかけて(比較的ゆっくり
と)溶融させるのに必要かつ十分な大きさのものとす
る。すなわち、照射されるレーザービームのエネルギー
が大き過ぎる場合には、表面の金属が急激に溶融して吹
き上がる現象が生じるため、マーク部に大径で深いクレ
ータ状の凹みが形成され、凹みの周辺部にミルククラウ
ン状の盛上り部が形成される。そのため、マーク部の視
認性の低下および品位の低下が生じ、好ましくない。望
ましいレーザー照射の条件は、例えばQ−スイッチ付き
YAGレーザーのスキャニング方式による照射では、レ
ーザー出力が10〜 40W、スキャンスピード(走査速度)
が 100〜 600mm/sの範囲である。
マークは、周囲の素地部に対するコントラストが良好で
あるので、肉眼での視認性が高いだけでなく、画像認識
装置による認識も可能である。そして、薄い金属めっき
層の表面にも、レーザーの照射エネルギーを調整するこ
とにより、金属層を削ったりあるいは急激に溶融させた
りすることなく適度の速さで溶融させ、視認性が良好で
表示品位の高いマークを形成することができる。
を溶融させてマークを形成しているため、マーク付け時
に金属の屑や大気汚染物質を発生させることがなく、作
業性が良好である。
する。本発明に係わる金属層へのマーク付け方法におい
ては、金属層の微小な凹凸を有する表面(表面粗さR
max 0.5〜 5μm )のマーク領域に、YAGレーザー等
のレーザービームを照射し、レーザーの照射エネルギー
により、マーク領域の金属を溶融させ再び凝固させるこ
とにより、この領域の表面を、大きさが 0.1〜 0.3μm
の極く微小な凹凸が均されて消された滑らかな面とす
る。
すように、表面に微小な凹凸を有する表面粗さRmax が
0.5〜 5μm の素地部10と、素地部10と反射性の異
なる滑らかな面(極く微小な凹凸が均され消された面)
を有するマーク部11とから構成されており、例えば前
記した方法により、マーク部11の形成がなされる。こ
の金属層においては、素地部10の微小な凹凸を有する
表面が、入射光をあらゆる方向に均一に散乱するのに対
して、マーク部11の滑らかな表面は、入射光を反射の
法則に従って一方向にのみ正反射するので、このような
光反射性の違いにより、マーク部11がはっきりと視認
される。
記した金属層を有するカバープレートを備えている。す
なわち、実施例の半導体装置では、図4に示すように、
カバープレート12を構成する銅板材の表面に設けられ
たニッケルめっき層において、表面粗さRmax が 0.5〜
5μm の素地部10の中に、極く微小な凹凸が均され、
素地部10と反射性の異なる滑らかな面を有するマーク
部11が形成されており、視認性の高いマーク付けがな
されている。なお、図4において、符号13は半導体チ
ップ、14はポリイミド樹脂のような絶縁性樹脂のフィ
ルム、15は絶縁性樹脂フィルム14に設けられた銅配
線層(インナーリード)、16は外部接続用端子である
はんだボール、17はスティフナー(形状保持板)をそ
れぞれ示している。
明する。
いて、カバープレートの表面のニッケルめっき層に、ペ
ンタンプのQ−スイッチ付きYAGレーザー( 45W級)
を使用し、製造会社名、製品名等を表示する文字マーク
の領域に、レーザービームを照射した。ここで、カバー
プレートは、銅板材の表面に、 2〜 7μm 厚のニッケル
めっき層が設けられた構造を有し、ニッケルめっき層の
表面は、表面粗さRmax が 1μm の無光沢面となってい
る。また、レーザー照射の条件を表わすQ−スイッチの
周波数、励起用アークランプの電流値、レーザー出力値
および走査速度を、それぞれ表1に示す。
たニッケルめっき層のマーク部は、溶融・再凝固によ
り、表面が極く微小な凹凸が消された滑らかな面となっ
ており、正反射のみでほとんど光の散乱がないため、黒
く見えた。そして、白色無光沢の素地部とのコントラス
トが良好で、肉眼で十分な視認性を有していた。
べるために、実施例1〜3において、それぞれカバープ
レートのニッケルめっき層表面に熱電対を取り付け、レ
ーザー照射時の温度上昇を測定した。いずれの実施例に
おいても、カバープレートの温度は室温から約50℃に上
昇し、上昇開始より約40秒で室温に戻り、温度上昇によ
る悪影響は全く見られなかった。
たカバープレートにおいて、レーザー照射がなされたマ
ーク部と周囲の素地部とでそれぞれニッケルめっき層の
厚さを測定した。測定結果を表1に示す。
ても、マーク部と素地部とでニッケルめっき層の厚さの
違いはほとんど見られず、下地の銅の露出は全くなかっ
た。
面のニッケルめっき層(厚さ 2〜10μm )に、ペンタン
プのQ−スイッチ付きYAGレーザー( 80W級)を使用
し、文字マークの形状にレーザービームを照射した。ニ
ッケルめっき層の表面粗さRmax と、レーザー照射の条
件を表わすQ−スイッチの周波数、励起用アークランプ
の電流値、レーザー出力値および走査速度を、それぞれ
表2に示す。
照射されたニッケルめっき層のマーク部の視認性を、目
視で調べた。結果を表2下欄に示す。なお、視認性の評
価は、十分な視認性を有しているものを△、特に素地部
とのコントラストが良好で視認性に優れているものを○
とした。
ニッケルめっき層のマーク部は、肉眼で無光沢の素地部
に対して十分な視認性を有していた。
パッケージのカバープレートおよびスティフナー(ニッ
ケルめっき層)にそれぞれマークを形成したが、本発明
の方法は、このようなマーク付けに限定されず、セラミ
ック基板を備えた半導体パッケージのリードや、その他
の半導体装置の金属部材へのマーク付けにも適用するこ
とができる。
の方法によれば、金属層の微小な凹凸を有する表面に、
レーザービームの照射により、素地部との反射性が大き
く異なり視認性が良好なマーク部を容易に形成すること
ができる。そして、例えば半導体装置のカバープレート
等の薄いめっき層を有する金属部材にマーク付けを行な
う場合にも、めっき層が削られて下地金属が露出するこ
とがないので、下地金属の腐食等が生じず、長期間良好
な視認性が確保される。
認性を得ているため、加工時に金属の屑や大気汚染物質
を発生させることがないうえに、表面を掘り削ってマー
ク付けをする従来の方法に比べて、レーザーの照射エネ
ルギーが少なくて済む。
図。
面と素地部の表面との、反射性の違いを説明するための
図。
図。
視図。
明するための断面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 表面粗さRmax が 0.5〜 5μmであり、
半導体装置のカバープレートをなす金属層の所定のマー
ク領域に、Q−スイッチにより出力されたレーザービー
ムを照射し、金属表面の薄い層のみを溶融させ再凝固さ
せることにより、前記マーク領域の表面を、前記金属層
の素地部と光反射性の異なる面とすることを特徴とする
金属層へのマーク付け方法。 - 【請求項2】 前記レーザービーム照射後のマーク領域
の表面が、 0.1〜 0.3μm の大きさの極く微小な凹凸が
均されて消された滑面であることを特徴とする請求項1
記載の金属層へのマーク付け方法。 - 【請求項3】 前記マーク領域に、出力が10〜 44Wのレ
ーザービームをスキャニング方式により照射することを
特徴とする請求項1または2記載の金属層へのマーク付
け方法。 - 【請求項4】 前記レーザービームのスキャニング速度
が、 100〜 600mm/sであることを特徴とする請求項3記
載の金属層へのマーク付け方法。 - 【請求項5】 前記金属層が、半導体装置のカバープレ
ートの表面に設けられたニッケルめっき層であることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の金属層
へのマーク付け方法。 - 【請求項6】 銅板材の表面にニッケルめっき層が設け
られたカバープレートを備え、前記ニッケルめっき層
が、表面粗さRmax が 0.5〜 5μm の素地部と、該素地
部と光反射性の異なる表面を有するマーク部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項7】 前記ニッケルめっき層の厚さが、 2〜10
μm であることを特徴とする請求項6記載の半導体装
置。
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