JPH08316391A - リードフレームおよびリードフレームの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プレスやエッチング等による加工とレーザ加工
とを組み合わせてリードフレームを加工をするに際し
て、両方の加工部分の位置決めを高精度かつ高速に行う
ことを可能にする。 【構成】ダイパッド２、インナーリード３、アウターリ
ード４、外枠５、ダムバー６を有するリードフレーム１
において、インナーリード３の領域Ｂにおける形状を中
心点Ｃを中心とする規則的な放射状の直線形状とし、中
心点Ｃに検出可能なマークを設ける。そして、中心点Ｃ
を検出し、その検出に基づき規則的で単純な制御によっ
て放射状で直線形状の加工位置を確実かつ容易に加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置用の多ピン
かつ狭ピッチのリードフレームおよびそのリードフレー
ムの加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の高密度実装化がより
一層激しく要求されており、このような中でリードフレ
ームの多ピン化、狭ピッチ化が進展してきている。例え
ば、インナーリードの最小ピッチ（内方先端部分のピッ
チ）が１５０μｍ程度であるような多ピンで狭ピッチの
リードフレームが開発されている。従来、このような加
工は、プレス加工やエッチング等により行われることが
多かったが、精度や歩留りの低下などが問題になってき
ている。特に、エッチングの場合には板厚に対する切断
幅に限界が存在し、板厚程度よりも狭い切断幅の加工が
困難となっている。これに対する対策として、リードフ
レーム素材の板厚を薄くし、エッチングファクターの向
上によって切断幅の限界を克服しようとする試みがあ
る。

【０００３】しかし、このようにリードフレーム素材の
板厚を薄くすることにより、素材の強度が低下すると言
うことが新たに問題となった。特に、インナーリード先
端部分と半導体素子の端子部の電気的導通をとるための
ワイヤボンディングやバンプ接合の工程において、イン
ナーリードの先端部分のピッチ精度や平坦度や位置精度
が保たれなくなり、またそれによって歩留りが低下し、
多ピン化、狭ピッチ化の妨げになる。

【０００４】このことから、素材となる金属板の板厚よ
りも狭い幅の加工が可能なレーザ切断の特徴を活かしこ
れを利用して微細加工を行う試みがなされている。レー
ザ光を利用した加工（以下、適宜レーザ加工という）
は、高密度エネルギー熱源であるレーザ光を被加工材表
面上に集光し、被加工材を局部的かつ瞬時に溶融、溶断
する加工方法であるため、微細かつ高精度な加工が可能
な切断法であり、従来のリードフレーム加工に用いられ
ているプレス加工やエッチング加工では不可能であった
加工も可能である。

【０００５】レーザ光を利用したリードフレームの加工
方法としては、例えば、特開平２−２４７０８９号公報
や特開平３−１２３０６３号公報に開示されているよう
に、アウターリード等の狭ピッチでない部分を従来のプ
レスまたはエッチングにより加工し、インナーリードの
内方の狭ピッチ部分をレーザ加工によって加工する方式
が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−２４７
０８９号公報や特開平３−１２３０６３号公報に開示さ
れているリードフレームの加工方法によると、プレスま
たはエッチングによって加工された加工部分とレーザに
よる加工部分とを位置決めすることが難しく、位置決め
に時間を要するとか、高い位置決め精度が得られない等
の問題が生じる。従って、加工速度が遅くなりリードフ
レームを大量生産することが困難となる。

【０００７】本発明の目的は、プレスやエッチング等に
よる加工とレーザ加工とを組み合わせてリードフレーム
を加工をするに際して、両方の加工部分の位置決めを高
精度かつ高速に行うことを可能にするリードフレームお
よびリードフレームの加工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、半導体チップを載置するダイパッ
ドと、前記半導体チップの各端子と接続される多数のイ
ンナーリードと、そのインナーリードの外側に連続する
アウターリードと、そのアウターリードを外側より保持
する外枠とを有し、前記インナーリードの少なくとも微
細部分が細長い断面形状のレーザ光照射によって形成さ
れるリードフレームにおいて、前記インナーリードの少
なくとも微細部分が所定の１点を中心とする放射状の直
線形状であり、かつ前記中心の位置を検出可能なマーク
を有することを特徴とするリードフレームが提供され
る。

【０００９】また、前述の目的を達成するため、本発明
によれば、半導体チップを載置するダイパッドと、前記
半導体チップの各端子と接続される多数のインナーリー
ドと、そのインナーリードの外側に連続するアウターリ
ードと、そのアウターリードを外側より保持する外枠と
を有するリードフレームを金属板から加工する際に、前
記インナーリードの少なくとも微細部分を細長い断面形
状のレーザ光照射によって形成するリードフレームの加
工方法において、前記細長い断面形状のレーザ光の長手
方向を、所定の１点を中心とする放射状の直線形状に合
わせて照射し、前記インナーリードの少なくとも微細部
分を加工することを特徴とするリードフレームの加工方
法が提供される。

【００１０】上記リードフレームの加工方法において、
好ましくは、前記金属板上における前記中心の位置およ
び前記インナーリードの少なくとも微細部分に検出可能
なマークを形成しておき、そのマークを検出しながら、
前記細長い断面形状のレーザ光を照射する。

【００１１】上記において、好ましくは、前記検出可能
なマークは金属板をハーフエッチングすることにより形
成する。

【００１２】さらに、好ましくは、前記細長い断面形状
のレーザ光をスラブレーザ発振器より発生させる。

【００１３】

【作用】上記のように構成した本発明においては、イン
ナーリードの少なくとも微細部分の形状を所定の１点を
中心とする規則的な放射状の直線形状とすることによ
り、細長い断面形状のレーザ光を照射してその微細部分
を加工する際に、レーザ光の発振や移動の制御を規則的
で単純なものとすることが可能となる。しかも、上記放
射状で直線形状の中心の位置に検出可能なマークを設け
ることにより、そのマークを検出し、その中心位置に関
連付けて放射状で直線形状の加工位置を確実かつ容易に
加工することができる。従って、従来のプレスまたはエ
ッチングによって加工される加工部分とレーザによる加
工部分との位置決めを容易に行うことができる。

【００１４】上記レーザ加工を行う時には、細長い断面
形状のレーザ光の長手方向を、放射状の直線形状に合わ
せて照射することにより、インナーリードの少なくとも
微細部分が加工される。

【００１５】また、リードフレーム素材の金属板上にお
ける上記中心の位置および上記インナーリードのレーザ
加工すべき部分に検出可能なマークを形成しておけば、
レーザ加工を行う時に、上記中心の位置のマークと加工
すべき部分のマークを利用してレーザ光を照射すること
が可能となる。

【００１６】前記検出可能なマークは、素材の金属板を
ハーフエッチングすることにより容易に形成することが
可能であり、例えば、そのハーフエッチング部分に光を
当ててその反射光をもとに光学的にレーザ加工すべき部
分を検出することができる。また、ハーフエッチングで
マークを形成すれば、その部分をレーザ加工する際の金
属板素材の除去量が少なくて済み、加工に必要なエネル
ギーも低くでき、発生するドロスの量や大きさも減少す
る。さらに、レーザ加工する部分以外の部分をエッチン
グにより形成する場合には、そのエッチング加工と同時
に上記マークのハーフエッチングを行うことができ、加
工工程を単純化することも可能である。

【００１７】また、スラブレーザ発振器より発生させた
矩形断面のレーザ光を利用すれば、レーザ加工するため
のレーザ光を容易に細長い断面形状とすることができ
る。

【００１８】

【実施例】本発明によるリードフレームおよびリードフ
レームの加工方法の一実施例について、図１から図７を
参照しながら説明する。

【００１９】図１に本実施例のリードフレームの形状を
示す。本実施例のリードフレーム１は、半導体チップ
（図示せず）を載置するダイパッド２、半導体チップの
各端子と接続される多数のインナーリード３、インナー
リード３の外側に連続するアウターリード４、アウター
リード４を外側より保持する外枠５、アウターリード４
相互を連結するダムバー６を有する。また、ダイパッド
２は吊り部２ａで支持されている。なお、図１では、簡
単のため、インナーリード３相互間、およびアウターリ
ード４相互間の間隙を線状に表した。

【００２０】図１のインナーリード３のうち、アウター
リード４を含む領域Ａよりも外側の部分ではエッチング
により加工が行われ、領域Ａよりも内側の領域Ｂではレ
ーザ加工が行われる。インナーリード３の領域Ｂにおけ
る形状は中心点Ｃを中心とする規則的な放射状の直線形
状である。中心点Ｃはダイパッド４上に設けられ、その
中心点Ｃには検出可能なマークが設けられている。この
中心点Ｃに設けるマークとしては、貫通穴や後述するハ
ーフエッチングが適当であるが、検出可能な塗料等を塗
布してもよい。また、中心点Ｃを検出するためのマーク
Ｄを外枠５に設けておき、このマークＤの位置をもとに
中心点Ｃを求めてもよい。

【００２１】インナーリード３における領域Ｂの加工部
分は前もってハーフエッチングし、それによるマークを
形成しておく。ハーフエッチングの方法としては、エッ
チング用のレジスト膜を形成する段階でレジスト膜パタ
ーンの幅を狭くなるように形成しておけばよい。例え
ば、図２（ａ）に断面図で示すように、リードフレーム
１に、エッチング用のレジスト膜１００を形成する際
に、レジスト膜１００に設ける間隙１０１を広くしてお
けば、エッチング後には貫通する加工部１０２が得られ
るが、図２（ｂ）に示すように、エッチング用のレジス
ト膜１００に狭い間隙１０３を形成した場合は、ハーフ
エッチングとなり、エッチング後には貫通する加工部は
得られず図のような凹部１０４が得られることとなる。
本実施例では、この凹部１０４がレーザ加工すべき部分
に対応するマークとなる。

【００２２】図１のようなリードフレームを加工するレ
ーザ加工装置を図３により説明する。このレーザ加工装
置は、細長い矩形断面のレーザ光を出力するスラブ型レ
ーザ発振器１０、スラブ型レーザ発振器１０より発振し
たレーザ光１０ａの断面形状を整形するためのレーザ光
整形装置（以下、ビームフォーマという）１１、ビーム
フォーマ１１からのレーザ光１１ａを反射させて加工ワ
ーク２０（リードフレーム１）上に導くベンデングミラ
ー１２、ベンデングミラー１２で反射したレーザ光１２
ａを加工ワーク２０上に集光させる集光レンズ１３、レ
ーザ光１２ａの照射位置を検出する検出部１４、リード
フレーム１を搭載し水平面内で２軸方向に移動自在なＸ
Ｙテーブル１５、ＸＹテーブル１５の下に設置された回
転テーブル１６、回転テーブル１６の下に設置された一
軸テーブル１７、検出部１４の検出結果をもとにスラブ
型レーザ発振器１０を制御する制御部１８を備える。但
し、Ｘ軸を紙面前方に向かう軸として定め、Ｙ軸をＸ軸
に直交する軸として図のように定める。

【００２３】上記スラブレーザ発振器１０から出力され
る細長い矩形断面のレーザ光による加工ワーク２０上の
スポット３０の一例を図４に示す。また、ビームフォー
マ１１は図５に示すような凸型シリンドリカルレンズ１
１Ａおよび凹型シリンドリカルレンズ１１Ｂを備えてお
り、それら凸型シリンドリカルレンズ１１Ａと凹型シリ
ンドリカルレンズ１１Ｂの間隔Ｌを変化させることが可
能である。例えば、図４のように矩形のスポット３０の
長手方向がＹ軸方向と一致している状態で、図５に示す
ように凸型シリンドリカルレンズ１１Ａおよび凹型シリ
ンドリカルレンズ１１Ｂを配置した場合には、凸型シリ
ンドリカルレンズ１１Ａと凹型シリンドリカルレンズ１
１Ｂの間隔Ｌを変化させることによってレーザ光１１ａ
の断面の長手方向の寸法が伸縮し、図６のようにスポッ
ト３０の長手方向の寸法ｄ₁，ｄ₂（但し、ｄ₁＞ｄ₂）を
設定できる。

【００２４】図３に示したレーザ加工装置において、ま
ず、リードフレーム１をＸＹテーブル１５に搭載し、そ
の後、ＸＹテーブル１５を回転テーブル１６の回転中心
とリードフレーム１の中心点Ｃが一致するまで移動させ
る。この時、検出部１４による検出結果を画像処理する
などして監視しながら上記移動を行う。次に、一軸テー
ブル１７をＸＹテーブル１５と回転テーブル１６の相対
位置を保ったまま移動させ、放射状の加工部分にレーザ
光１２ａの光軸が一致するようにする。例えば、あらか
じめ回転テーブル１６の回転中心をレーザ光１２ａの光
軸と一致させておいた場合には、中心点Ｃから放射状の
加工部分までの半径距離だけ移動させることになる。

【００２５】この状態で、回転テーブル１６を回転させ
ながら、検出部１４によるマーク（ハーフエッチング）
検出に基づいた照射タイミングでレーザ光１２ａを照射
することにより、図１に示したの領域Ｂの形状、即ち中
心点Ｃを中心とする規則的な放射状で直線形状のインナ
ーリード３が形成される。レーザ光１２ａの照射タイミ
ングは、検出部１４によるマーク（ハーフエッチング）
検出に基づいて制御部１８で演算処理を行い、スラブ型
レーザ発振器１０からのレーザ光１０ａの発振を制御し
ながら行う。このような制御の詳細な方法については、
特開平６−１４２９６８号公報に記載されている。

【００２６】また、スポット３０の長手方向の寸法が、
領域Ｂにおけるレーザ加工部分の長さ程度であれば、一
巡回のレーザ光１２ａの照射で十分加工を完了すること
ができるが、上記よりもスポット３０の長手方向の寸法
が短い場合には、一巡回目のレーザ加工が終わった時点
でレーザ光１２ａの照射位置をインナーリード３の長手
方向にずらせ、同様の動作を行わせ、領域Ｂにおけるレ
ーザ加工部分が全て加工されるまでそれらの動作を繰り
返せばよい。

【００２７】さらに、図３では回転テーブル１６の下に
一軸テーブル１７を設置したが、図７に変形例で示すよ
うに、ベンデングミラー１２および集光レンズ１３を含
む部分を加工ヘッド１９として、図中矢印で示すように
加工ヘッド１９、従ってレーザ光１２ａの光軸をＸＹテ
ーブル１５および回転テーブル１６に対して一軸方向に
移動可能としておけば、図３の一軸テーブル１７は必要
なくなる。なお、簡単のため、図７では、検出部１４お
よび制御部１８を省略した。

【００２８】上記のように、回転テーブル１６を回転さ
せてレーザ光１２ａの照射位置を移動させながら、検出
部１４の検出に基づいてレーザ光１０ａを発振するの
で、回転テーブル１６の回転によるスポット３０の移動
と検出部１４での検出に基づくレーザ光１２ａの照射を
ある条件のもとで関係付けられる。つまり、レーザ光１
２ａの照射位置を回転テーブル１６の回転に応じて一義
的に決定することができ、放射状のインナーリード３を
設計通りに、しかも確実かつ高速に形成することができ
る。これに反して、スポットの移動とレーザ光の発振と
を独立して行わせようとすれば、制御変数が少なくとも
２つ必要となり、制御が複雑になる。

【００２９】また、インナーリード３のダイパッド２に
臨む内側部分が最終的に切り捨てられるため、インナー
リード３の内方先端部分ではあまり高い加工精度が要求
されない。従って、スポット３０の長手方向の寸法を伸
縮させる制御に関しては、あまり厳しい精度が要求され
ない。さらに、回転テーブル１６の回転動作に連動して
ビームフォーマ１１の凸型シリンドリカルレンズ１１Ａ
と凹型シリンドリカルレンズ１１Ｂの距離を制御するこ
とにより、領域Ｂにおけるインナーリード３の長さを変
化させることも可能である。

【００３０】なお、ハーフエッチングによるマークは、
領域Ｂにおけるレーザ加工部分の全長に渡って形成する
必要はなく、その長手方向の一部にのみ形成しておくだ
けでもよい。

【００３１】以上のような本実施例によれば、インナー
リード３の領域Ｂにおける形状を中心点Ｃを中心とする
規則的な放射状の直線形状とし、中心点Ｃに検出可能な
マークを設けるので、中心点Ｃを検出し、その検出に基
づき規則的で単純な制御によって放射状で直線形状の加
工位置を確実かつ容易に加工することができる。従っ
て、プレスまたはエッチングによって加工される領域Ａ
の加工部分とレーザ光１２ａによる領域Ｂの加工部分と
の位置決めを容易に行うことができる。

【００３２】また、中心点Ｃおよび領域Ｂの加工部分を
ハーフエッチングしておくので、その検出が容易にな
る。そして、ハーフエッチングした部分をレーザ加工す
る際には、金属板素材の除去量が少なくて済み、加工に
必要なエネルギーも低くでき、発生するドロスの量や大
きさも減少する。さらに、領域Ａの加工部分をエッチン
グにより形成する場合には、そのエッチング加工と同時
に領域Ｂのハーフエッチングを行うことができ、加工工
程を単純化できる。

【００３３】さらに、回転テーブル１６を回転させレー
ザ光１２ａの照射位置を移動させながら、検出部１４の
検出に基づいてレーザ光１０ａを発振するので、レーザ
光１２ａの照射位置を回転テーブル１６の回転に応じて
一義的に決定することができ、放射状のインナーリード
３を設計通りに、しかも確実かつ高速に形成することが
できる。

【００３４】従って、本実施例によれば、リードフレー
ムを高速に加工することができ、その大量生産が可能と
なる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、インナーリードの少な
くとも微細部分の形状を所定の１点を中心とする規則的
な放射状の直線形状とし、中心の位置に検出可能なマー
クを設けるので、加工位置を確実かつ容易に加工するこ
とができ、従来のプレスまたはエッチングによって加工
される加工部分とレーザによる加工部分との位置決めを
容易に行うことができる。

【００３６】また、マークをハーフエッチングで形成す
るので、その検出が容易になる。そして、ハーフエッチ
ングでマークを形成すれば、その部分をレーザ加工する
際の金属板素材の除去量が少なくて済み、加工に必要な
エネルギーも低くでき、発生するドロスの量や大きさも
減少する。さらに、レーザ加工する部分以外の部分をエ
ッチングにより形成する場合には、そのエッチング加工
と同時に上記マークのハーフエッチングを行うことがで
き、加工工程を単純化することも可能である。

【００３７】さらに、レーザ光の照射位置を移動させな
がらマークの検出に基づいてレーザ光を発振するので、
レーザ光の照射位置をその移動に応じて一義的に決定す
ることができ、放射状のインナーリードを設計通りに、
しかも確実かつ高速に形成することができる。

【００３８】従って、本発明によれば、リードフレーム
を高速に加工することができ、その大量生産が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の一実施例によるリードフレームの形
状を示す図である。

【図２】ハーフエッチングによってマークを形成する方
法を説明する断面図であって、（ａ）はエッチング用の
レジスト膜に設ける間隙が広く貫通する加工部を形成す
る場合を示し、（ｂ）はエッチング用のレジスト膜に設
ける間隙が狭くハーフエッチングによるマークを形成す
る場合を示す。

【図３】図１のようなリードフレームを加工するレーザ
加工装置を示す図である。

【図４】図３のスラブレーザ発振器から出力されるレー
ザ光によるスポットの一例を示す図である。

【図５】図３のビームフォーマの構成を説明する図であ
る。

【図６】図４のスポットの長手方向の寸法が伸縮する状
態を示す図である。

【図７】図３の変形例であって、ベンデングミラーおよ
び集光レンズを含む部分を加工ヘッドとし、その加工ヘ
ッドをＸＹテーブルおよび回転テーブルに対して一軸方
向に移動可能としたレーザ加工装置を示す図である。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ ダイパッド ３ インナーリード ４ アウターリード ５ 外枠 ６ ダムバー １０ スラブ型レーザ発振器 １０ａ レーザ光 １１ ビームフォーマ １１ａ レーザ光 １１Ａ 凸型シリンドリカルレンズ １１Ｂ 凹型シリンドリカルレンズ １２ ベンデングミラー １２ａ レーザ光 １３ 集光レンズ １４ 検出部 １５ ＸＹテーブル １６ 回転テーブル １７ 一軸テーブル １８ 制御部 １９ 加工ヘッド ２０ 加工ワーク ３０ スポット １００ レジスト膜 １０３ （レジスト膜の）間隙 １０４ 凹部（マーク）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長野 義也 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 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 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 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを載置するダイパッドと、
   前記半導体チップの各端子と接続される多数のインナー
   リードと、前記インナーリードの外側に連続するアウタ
   ーリードと、前記アウターリードを外側より保持する外
   枠とを有し、前記インナーリードの少なくとも微細部分
   が細長い断面形状のレーザ光照射によって形成されるリ
   ードフレームにおいて、 前記インナーリードの少なくとも微細部分が所定の１点
   を中心とする放射状の直線形状であり、かつ前記中心の
   位置を検出可能なマークを有することを特徴とするリー
   ドフレーム。
2. 【請求項２】 半導体チップを載置するダイパッドと、
   前記半導体チップの各端子と接続される多数のインナー
   リードと、前記インナーリードの外側に連続するアウタ
   ーリードと、前記アウターリードを外側より保持する外
   枠とを有するリードフレームを金属板から加工する際
   に、前記インナーリードの少なくとも微細部分を細長い
   断面形状のレーザ光照射によって形成するリードフレー
   ムの加工方法において、 前記細長い断面形状のレーザ光の長手方向を、所定の１
   点を中心とする放射状の直線形状に合わせて照射し、前
   記インナーリードの少なくとも微細部分を加工すること
   を特徴とするリードフレームの加工方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のリードフレームの加工方
   法において、前記金属板上における前記中心の位置およ
   び前記インナーリードの少なくとも微細部分に検出可能
   なマークを形成しておき、そのマークを検出しながら、
   前記細長い断面形状のレーザ光を照射することを特徴と
   するリードフレームの加工方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のリードフレームの加工方
   法において、前記検出可能なマークは前記金属板をハー
   フエッチングすることにより形成することを特徴とする
   リードフレームの加工方法。
5. 【請求項５】 請求項２から４のうちいずれか１項記載
   のリードフレームの加工方法において、前記細長い断面
   形状のレーザ光をスラブレーザ発振器より発生させるこ
   とを特徴とするリードフレームの加工方法。