JPH09201685A

JPH09201685A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH09201685A
Application number: JP8008681A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Minomoto; 泰美野本; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Yoshiya Nagano; 義也長野; Takashi Shirai; 隆白井; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Shinya Okumura; 信也奥村; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工装置において、加工位置が等間隔で
ある場合のみならず、非等間隔の場合にも所定の加工位
置を高速に加工することを可能にすると共に、レーザ光
による誤加工の原因を正確かつ迅速に検出できるように
する。【解決手段】予め、カメラ２９でワーク１の画像を取り
込んでモニタ２８に表示しておく。そして、ワーク１を
ＸＹテーブル２１で移動させ、検出光２００の反射光を
基にレーザ光１００の照射位置を決定しながら順次ダム
バー２を切断する。この切断時には、検出光２００の反
射光に基づいてレーザ光１００の発振を制御するための
トリガ信号ＴＰ₁を生成し、その生成毎にＸＹテーブル
２１に取り付けたパスルエンコーダ２１ａからのパルス
をカウントし、そのカウント値に基づくレーザ光１００
の照射位置をモニタ２８の画像上に重ねて表示する。

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関わり、
特に、レーザ光による誤加工の原因を正確かつ迅速に検
出可能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８及び図９を参
照しながら説明する。

【０００３】従来のレーザ加工装置は、図８にその一例
を示すように、レーザヘッド３１とレーザ電源３３とか
ら構成されるレーザ発振器３０、加工光学系３２、被加
工物であるワーク４０を搭載し水平面内（ＸＹ平面内）
に移動可能なＸＹテーブル４１、レーザヘッド３１及び
加工光学系３２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ
テーブル４２、ＸＹテーブル４１の水平面内の移動動作
とＺテーブル４２の上下方向の移動動作とレーザ発振器
３０の発振動作とを自動または手動で制御するメインコ
ントローラ４３を備える。

【０００４】また、レーザ電源３３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ッ
チ部から構成される。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プ
に放電される。この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
３１よりパルス状のレーザ光が発振する。

【０００５】また、レーザヘッド３１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パルス状のレーザ光をＯＮ／ＯＦ
Ｆし、ワーク４０へのレーザ光の照射を制御する。即ち
ワーク４０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１００〜３００ms
ec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、メインコントローラ４３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】上記のようなレーザ加工装置を用いて、例
えば４方向にリードが延びるＱＦＰ型の半導体装置（以
下、適宜、ＩＣパッケージとも言う）のダムバーの除去
（切断）を行う場合を説明する。図９（ａ）はＩＣパッ
ケージの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ部の拡大
図である。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダムバ
ー２は、ＩＣパッケージに使用されるリードフレームの
ピン（リード）を連結しており、ＩＣパッケージのモー
ルド時にレジンを堰止める役割と、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。このダムバー２をパルス状のレーザ光で除
去する加工手順を、図９（ｂ）のＫ点の除去（切断）が
終了し、続いてＬ点の除去を行う場合を例にとって説明
すると、次のようになる。

【０００７】（１）ＸＹテーブル４１により、ワーク４
０上へのレーザ光照射位置を図９（ｂ）中Ｋ点からＬ点
の方向（Ｘ軸の正方向）に移動させる。但し、Ｘ軸及び
Ｙ軸を図９（ｂ）のように定める。（２）Ｌ点で位置決めし、ＸＹテーブル４１を停止す
る。（３）ビームシャッタを開く。（４）レーザ光を照射してＬ点のダムバー２を除去す
る。（５）ビームシャッタを閉じる。

【０００８】以上（１）から（５）の加工手順を繰り返
すことにより、図９（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
テーブルの移動及び停止、ビームシャッタの開閉は、メ
インコントローラ４３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が開いたのと同期し
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。

【０００９】また、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、特開平６−１４２９６８号公報に記載のものもあ
る。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。

【００１０】

【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。ところ
が、前述の（１）〜（５）で説明した従来技術の加工手
順においてはビームシャッタの開閉動作時間である２０
０〜６００ｍｓｅｃ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。

【００１１】また、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や、その他の原因によって
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。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
が、この方法では上記ピンが等ピッ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
ードフレームの部分にダメージを与える可能性もある。

【００１２】これに対し、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ある
程度対応できる。

【００１３】しかしながら、上記従来技術では、レーザ
光照射によって生じた溶融金属のリードフレーム表面へ
の飛散によって検出光の反射光量が減少し、その反射光
量の減少した部分をあたかもリードのエッジと誤認し加
工用のレーザ光を誤照射してしまう可能性がある。これ
に対し、リードフレームの材質上の不具合や、加工前の
リードのエッジ状態の不具合や、レーザ光と共に噴出さ
れる燃焼補助および溶融金属除去用のアシストガスの不
具合や、レーザ発振のための信号処理回路上の不具合
（例えば、遅延時間が設定通りとならないこと）等のよ
うに、加工位置の誤検出以外の原因によって誤加工して
しまう可能性もある。このように誤った位置にレーザ加
工が施されるかどうかは、実際の製品を加工する前に加
工条件設定用の試験片を用いて加工を行った時に発見さ
れるか、実際の製品を加工した後の検査時に発見される
かである。いずれにしても、誤加工があるかどうかの確
認（検査）は、レーザ加工装置の加工ステージよりも外
れた場所でその結果を見て行うため、どの原因で誤加工
が行われたのかを究明し区別することが難しい。そのた
め、不具合の発見と原因の解決に時間を要する他、不具
合が発見されるまでの間にライン上で加工された半導体
装置が不良品になってしまう心配もある。

【００１４】また、上記のような誤加工の原因究明は、
半導体装置のダムバー切断のみならず同様の加工を行う
場合も同様に困難である。

【００１５】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、非等間隔の場合にも所定の加工位置を
高速に加工することが可能であると共に、レーザ光によ
る誤加工の原因を正確かつ迅速に検出することが可能な
レーザ加工装置を提供することである。

【００１６】

【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、パルス状のレーザ光を発振するレ
ーザ発振器と、その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、前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を有するレーザ加工装置に
おいて、前記被加工物全体の画像を取り込み画像処理し
て表示する画像処理手段と、検出光を前記加工位置近傍
に照射する検出光発生手段と、上記検出光の反射光を基
に前記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、その検出手段からの検出信号に基づ
き被加工物の所定の加工位置にレーザ光が照射されるよ
うレーザ光の発振を制御する制御手段と、前記レーザ光
が照射されるタイミングを基に搬送手段の移動量を演算
しその移動量を基に前記画像処理手段による画像上にレ
ーザ光の照射位置を重ねて表示する照射位置演算表示手
段とを有することを特徴とするレーザ加工装置が提供さ
れる。

【００１７】上記のように構成した本発明においては、
加工に先立って画像処理手段より被加工物全体の画像を
取り込み、画像処理して表示しておく。それに続く加工
では、まず、検出光発生手段から加工位置近傍に検出光
を照射し、検出手段で上記検出光の反射光を基に被加工
物の有無を検出して対応する検出信号を発生する。そし
て、制御手段において、検出手段からの検出信号に基づ
いてレーザ光の発振が制御され、被加工物の所定の加工
位置にレーザ光が照射される。これにより、被加工物の
表面の情報に応じて所望の加工位置に確実にレーザ光が
照射されて加工が行われる。

【００１８】一方、照射位置演算表示手段では、上記レ
ーザ光が照射されるタイミングを基に搬送手段の移動量
を演算し、その移動量を基に、前述の画像処理手段で表
示された被加工物全体の画像上にレーザ光の実際の照射
位置を重ねて表示する。これにより、レーザ光による実
際の加工位置（加工による情報）が被加工物全体のどこ
に位置するかを即座にモニタリングし、視覚的に対比さ
せることが可能となる。従って、誤加工が起きた場合に
レーザ光の照射位置のずれに起因する誤照射によるもの
なのか、それ以外の原因によるものなのかを正確かつ迅
速に検出することができる。

【００１９】例えば、加工前の被加工物全体の画像上に
重ねて表示されたレーザ光の実際の照射位置が適正であ
るにも拘らず、実際には切断されていなかったり切断位
置がずれていたりした場合には、レーザ光の発振自体に
は何ら問題はなく、加工位置の誤検出以外の原因、即ち
リードフレームの材質やリードのエッジ状態、アシスト
ガス、信号処理回路等に誤加工の原因があると言うこと
が即座にわかる。

【００２０】また、本発明では、制御手段が検出信号に
基づいたレーザ光発振用のトリガ信号を発生させるトリ
ガ信号発生回路を有することが好ましく、さらに照射位
置演算表示手段が、搬送手段の移動量をパルスに変換す
るエンコーダ手段と、上記トリガ信号発生部からのトリ
ガ信号を入力すると共に、あるトリガ信号の入力から次
の入力までの時間間隔に対応する前記エンコーダ手段か
らのパルスを順次カウントするカウンタ回路と、そのカ
ウンタ回路のカウント値より前記画像上におけるレーザ
光の照射位置の各々を演算する画像位置演算手段とを有
することが好ましい。

【００２１】上記の場合、エンコーダ手段からのパルス
をカウンタ回路でカウントするため、搬送手段の移動量
を容易に検出することが可能となり、この移動量に対応
するカウント値を基に画像上におけるレーザ光の照射位
置を容易かつ正確に演算することが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
１から図７を参照しながら説明する。但し、以下では、
主に等間隔のピンを有する半導体装置（ＩＣパッケー
ジ）をワークとし、そのダムバー切断について説明す
る。

【００２３】図１に示すように、本実施形態のレーザ加
工装置には、レーザヘッド１１とレーザ電源１３とから
構成されるレーザ発振器１０、加工ヘッド１２、被加工
物であるワーク（半導体装置）１を搭載し水平面内（Ｘ
Ｙ平面内）に移動させる搬送手段としてのＸＹテーブル
２１、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、メインコン
トローラ２３とトリガユニット２４を有するコントロー
ルユニット２５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
発振動作を自動的に制御する。また、ＸＹテーブル２１
にはその移動量をパルスに変換するパルスエンコーダ２
１ａが取り付けられている。

【００２４】レーザ電源１３は、安定化電源部１３０、
コンデンサ部１３１、スイッチ部１３２、交流電源１３
３、及びレーザコントローラ２６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。コンデンサ部１
３１に上記電圧値で供給された電荷は、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が発光し、これによりレ
ーザ媒体が励起されパルス状のレーザ光が射出される。

【００２５】また、図１に示すレーザヘッド１１には図
示しないビームシャッターが内臓されている。このビー
ムシャッターは、開閉することによってレーザ発振器１
０より放出されるパルス状のレーザ光をＯＮ／ＯＦＦ
し、ワーク１へのレーザ光の照射を制御する。即ちワー
ク１を加工する場合には上記ビームシャッターを開き、
加工しない場合には上記ビームシャッタを閉じる。この
ビームシャッターの動作時間は１００〜３００ｍｓｅｃ
程度である。また、ビームシャッタのＯＮ／ＯＦＦ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。

【００２６】さらに、加工ヘッド１２に近接してワーク
１全体の画像が取り込み可能なようにカメラ２９が備え
られており、カメラ２９からの画像データが画像処理装
置２７に送られ、モニタ２８に表示される。また、画像
処理装置２７にはレーザコントローラ２３から送られて
くる情報（レーザ光の照射位置の情報）も入力され、後
述するようにその情報もカメラ２９からの画像の上に重
ねて表示できるようになっている。

【００２７】また、図２に示すように、加工ヘッド１２
内部には、レーザ光の波長に対し高い反射率特性を持つ
ダイクロミラー１２０および集光レンズ１２１が備えら
れており、これは従来のレーザ加工装置の構成と同様で
ある。本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、コリメータレンズ１２
３、ハーフミラー１２４、結像レンズ１２５、光検出器
１２６から構成される検出光学系１２７が追加されてい
る。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。また、検出光としてレーザ光を用
いずに照明光を用いてもよい。

【００２８】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、トリガユニット２４はメインコ
ントローラ２３からの指令により所定のトリガ信号ＴＰ
₁をレーザ電源１３内のレーザコントローラ２６に出力
する。トリガユニット２４には、図３に示すように、コ
ンパレータ２４１、トリガ信号発生回路２４２、ディレ
イ回路２４３、ゲート回路２４４、カウンタ回路２４５
が備えられている。トリガユニット２４に入力された光
検出器１２６からの検出信号は、コンパレータ２４１に
おいてあるしきい値Ｖ_THで二値化されて矩形波信号ＴＰ
が生成され、トリガ信号発生回路２４２においてこの矩
形波信号ＴＰの立ち下がりに同期したトリガ信号ＴＰ₀
が出力される。さらにトリガ信号ＴＰ₀は、ディレイ回
路２４３においてメインコントローラ２３から指令され
た遅延時間Ｔ_Dが与えられ、ＴＰ_Dとしてゲート回路２４
４に入力され、メインコントローラ２３から入力された
ゲート信号Ｔ_W（図５参照）で処理されてトリガ信号Ｔ
Ｐ₁としてレーザコントローラ２６に出力される。

【００２９】一方、カウンタ回路２４５にはパスルエン
コーダ２１ａからのＸＹテーブル２１の移動量に基づく
パルスが入力され、ＸＹテーブル２１の移動開始と共に
そのパルスのカウントが開始される。また、カウンタ回
路２４５には上述のトリガ信号ＴＰ₁も入力され、ある
トリガ信号ＴＰ₁の入力から次のトリガ信号ＴＰ₁の入力
までの間の、即ち各トリガ信号ＴＰ₁が入力される時間
間隔に対応するパスルエンコーダ２１ａのパルスがカウ
ントされ、そのカウント値Ｎがメインコントローラ２３
に出力される。

【００３０】レーザコントローラ２６には、図４に示す
ように、入出力部２６０、中央演算部２６１、トリガ回
路２６２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ＴＰ₁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ＴＰ₂を生成しこの
トリガ信号ＴＰ₂がスイッチ部１３２に入力される。ま
た、コンデンサ部１３１に供給される電荷の電圧値は、
入出力部２６０より中央演算部２６１に入力され、中央
演算部２６１から安定電源部１３０に指示される。これ
以後は、前述したような過程に従ってパルス状のレーザ
光が発振する。

【００３１】さらに、メインコントローラ２３では前述
のカウント値Ｎよりモニタ２８の画像上におけるレーザ
光の各照射位置が演算され、画像処理装置２７にその位
置データが入力される。そして、モニタ２８におけるワ
ーク（半導体装置）１の画像上にレーザ光の各照射位置
が重ねて表示される。

【００３２】図２に戻り、加工ヘッド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
発振したレーザ光１００は、ベンディングミラー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。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で反射され、ベンディング
ミラー１２０を通り、集光レンズ１２１によりワーク１
上に微小なスポットで結像する。但し、検出光学系１２
７を調整することにより、上記スポットはレーザヘッド
１１から発振する加工用のレーザ光１００の集光位置か
ら距離δｄだけ離れた位置に結像する。そして、ワーク
１表面で反射した検出光２００は、集光レンズ１２１、
ベンディングミラー１２０、ハーフミラー１２４を通
り、結像レンズ１２５により光検出器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。

【００３３】この時、集光レンズ１２１と結像レンズ１
２５の組合わせにより、ワーク１表面上の検出光２００
のスポット像が光検出器１２６の位置で結像するように
しておく。また、ダムバー２よりも少し外側の部分に検
出光２００のスポットが当たるよう、レーザヘッド１１
からの加工用のレーザ光１００の集光位置との距離δｄ
が決められる。これにより、光検出器１２６はピンの有
無、つまりピンの存在する部分（以下、ウエブ部とい
う）４とスリット部３（図５参照）とを検出することが
できる。一方、レーザ加工に使用されるレーザ光１００
をダムバーのほぼ中央に照射することにより、後述する
ように光検出器１２６からの検出信号を基にして、切断
すべきダムバー２を切断することができる。

【００３４】図５は、光検出器１２６からの検出信号の
出力からレーザ光の発振までのタイムチャートである。
但し、図５では、ワーク１を一定速度で動かした時のウ
エブ部４とスリット部３を時間変化として模式的に付記
した。加工に先立ち、あらかじめカメラ２９によってダ
ムバー切断前のワーク１全体の画像を取り込み、画像処
理装置２７で処理してモニタ２８に表示しておき、その
後に加工（ダムバー切断）を実施する。

【００３５】まず、ワーク１をＸＹテーブル２１によっ
て、例えばＸ軸の正方向に一定速度で移動させる。この
時、図中Ａ点が加工用のレーザ光１００の光軸の移動開
始位置であり、加工用のレーザ光１００の光軸は実線の
軌跡１００Ａ上を移動して、Ｂ点で移動を終了する。ま
た、検出光２００の光軸は破線の軌跡２００Ａ上を移動
する。上記移動時において、光検出器１２６で検出され
る検出信号の変化は図５に示すようにウエブ部４で高い
出力となり、スリット部３で低い出力となる。また同図
５に示すように、ワーク１のウエブ部４とスリット部３
が等ピッチで並んでいれば、ＸＹテーブル２１が一定速
度で移動するので検出信号は一定周期の波形として検出
される。一方、ワーク１のウエブ部４とスリット部３が
等ピッチで並んでいない場合には、検出信号はピッチの
変化に比例した時間変化を持つ波形として検出される。

【００３６】この検出信号はトリガユニット２４に入力
され、図中破線で示す所定のしきい値Ｖ_THをもとに二値
化されて矩形波信号ＴＰとなり、トリガ信号発生回路２
４２に入力される。トリガ信号発生回路２４２では矩形
波信号ＴＰの立ち下がりをもとにトリガ信号ＴＰ₀を出
力し、このトリガ信号ＴＰ₀がディレイ回路２４３に入
力される。ディレイ回路２４３では、トリガ信号ＴＰ₀
にメインコントローラ２３から指令された遅延時間Ｔ_D
が与えられ、トリガ信号ＴＰ_Dとしてゲート回路２４４
に入力される。

【００３７】図５における軌跡Ａ，Ｂの両端の区間Ｃお
よびＤは本来加工しなくてもよい区間であるため、この
区間に対する光検出器１２６の検出信号を捨てる必要が
ある。ゲート回路２４４は、上記区間Ｃ，Ｄに対応する
検出信号を除去するための回路であって、メインコント
ローラ２３から入力されたゲート信号Ｔ_WがＯＮの時、
即ち加工を行う範囲ではディレイ回路２４３からのトリ
ガ信号ＴＰ_Dをそのままトリガ信号Ｔ₁として出力するよ
うにし、ゲート信号Ｔ_WがＯＦＦの時には何も出力しな
いようにする。このゲート信号Ｔ_Wのゲート幅Ｗは、あ
らかじめ加工範囲（設計値）に基づいてメインコントロ
ーラ２３に入力しておく。

【００３８】ゲート回路２４４からのトリガ信号ＴＰ₁
はレーザコントローラ２６のトリガ回路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。
トリガ信号ＴＰ₂のパルス幅は、前述のようにメインコ
ントローラ２３から中央演算部２６１を介して指示され
る。さらにトリガ信号ＴＰ₂はスイッチ部１３２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になって励起ランプ１１０にコンデン
サ部１３１からの電荷が供給され、またトリガ信号ＴＰ
₂の立ち下がりに同期してスイッチ部１３２がＯＦＦに
なって励起ランプ１１０への電荷の供給が停止する。以
上のようにしてトリガ信号ＴＰ₂に同期したパルス状の
レーザ光が発振する。なお、図中の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
に比べ非常にその幅が非常に短いために、図では線状に
示してある。

【００３９】ディレイ回路２４３で与えるべき遅延時間
Ｔ_Dは、トリガ回路２６２での遅れ、スイッチ部１３２
での遅れ、レーザ発振までの遅れ、ワーク１の移動速
度、ワーク１のスリット部３の幅等をもとに、ダムバー
２の所定位置にレーザ光が照射されるように決定され
る。通常は、ダムバー２の中央にレーザ光が照射される
ように遅延時間Ｔ_Dが決定される。

【００４０】また、カウンタ回路２４５からのカウント
値Ｎの出力は、トリガ信号ＴＰ₁の発生毎に行われるた
め、図５のようにパルスレーザ光の出力とほぼ同時とな
る。即ち、カウント値Ｎの出力のタイミングがレーザ光
１００の照射タイミングに対応している。但し、ここで
は、簡単のためメインコントローラ２３や画像処理装置
２７等での演算や処理に要する時間は無視できるものと
する。

【００４１】図６は、カウンタ回路２４５におけるパル
スエンコーダ２１ａのパルスのカウント値Ｎを基に、レ
ーザ光１００の照射が実際に行われた位置をモニタリン
グするまでの手順を示すフローである。まず、ＸＹテー
ブル２１の移動開始と共にメインコントローラ２３から
加工開始命令をカウンタ回路２４５に送られる（ステッ
プＳ１０１）。これにより、パスルエンコーダ２１ａか
らのＸＹテーブル２１の移動量に基づくパルスがカウン
トされる（ステップＳ１０２）。次に、ゲート回路２４
４からトリガ信号ＴＰ₂が出力されるまでカウントを続
け（ステップＳ１０４）、トリガ信号ＴＰ₂が出力され
るとその時のカウント値Ｎがカウンタ回路２４５からメ
インコントローラ２３へ出力される（ステップＳ１０
５）。

【００４２】次に、メインコントローラ２３において、
上記カウント値Ｎを基にモニタ２８の画像上におけるレ
ーザ光の各照射位置を演算し（ステップＳ１０６）、そ
の演算された位置データを画像処理装置２７に送り（ス
テップＳ１０７）、元のワーク１の画像上に上記位置デ
ータに基づいてレーザ光１００の各照射位置を重ねて表
示させる。そして、以上のステップＳ１０４からステッ
プＳ１０８までを最後のダムバー２が切断されるまで繰
り返す（ステップＳ１０３）。なお、カウント値Ｎをレ
ーザ光１００の照射毎にクリアする方法と、照射毎に積
算する方法とがあるが、いずれを採用してもよい。

【００４３】以上のようにして全てのダムバー２の切断
が完了すると、カウンタ回路２４５のカウント値をクリ
アする。

【００４４】図７に、４方向にリードが延びるＱＦＰ型
半導体装置（ＩＣパッケージ）のダムバーを切断する状
況の一例を示す図である。図７（ａ）のように、軌跡１
００ａ、軌跡１００ｂ、軌跡１００ｃ、軌跡１００ｄの
順にダムバー２の切断を行う。この場合には、どのよう
にレーザ光１００の照射位置がモニタリングできるかを
示す図が図７（ｂ）である。また、図７（ｂ）では、レ
ーザ光１００の実際の照射位置が＋印で示されおり、軌
跡１００ｃの中央付近まで切断が終了し、軌跡１００ｃ
の中央から左側以降が未加工（切断が済んでいない）の
状態を示している。

【００４５】以上のような本実施形態によれば、加工に
先立ってカメラ２９でワーク１の画像を取り込んでモニ
タ２８に表示しておき、加工中においては、検出光２０
０の反射光に基づいてレーザ光１００の発振を制御する
ためのトリガ信号ＴＰ₁が生成される毎に、ＸＹテーブ
ル２１に取り付けたパスルエンコーダ２１ａからのパル
スをカウントし、そのカウント値に基づくレーザ光１０
０の照射位置をモニタ２８の画像上に重ねて表示するの
で、レーザ光１００による実際の加工位置を即座にモニ
タリングし加工前のワーク１の全体画像と視覚的に対比
させることができる。従って、誤加工が起きた場合にレ
ーザ光１００の照射位置のずれに起因する誤照射による
ものなのか、それ以外の原因、例えばリードフレームの
材質やリードのエッジ状態、アシストガス、信号処理回
路等によるものなのかを正確かつ迅速に検出することが
でき、その不具合の原因調査が行える。また、装置の立
ち上げ時や不具合発生時の復旧作業のための条件設定や
変更を迅速に行うことができる。

【００４６】さらに、パルスエンコーダ２１ａからのパ
ルスをカウンタ回路２４５でカウントするため、ＸＹテ
ーブル２１の移動量を容易に検出することが可能とな
り、モニタ２８の画像上におけるレーザ光１００の照射
位置を容易かつ正確に演算することができる。

【００４７】上記に加え、加工前のワーク１の全体画像
とレーザ光１００による実際の加工位置とをモニタリン
グすることにより、加工時に実際にディレイ回路２４３
で与えられる遅延時間Ｔ_Dが、設定した遅延時間Ｔ_Dに対
してどの程度ずれているかということもわかり、それに
より、回路や素子等の性能を推定することができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、加工に先立って画像処
理手段で被加工物全体の画像を取り込んで表示してお
き、加工中においては、レーザ光が照射されるタイミン
グを基に搬送手段の移動量を演算し、その移動量を基に
上記の画像上にレーザ光の実際の照射位置を重ねて表示
するので、実際の加工位置と加工前の全体画像とを視覚
的に対比させることができる。

【００４９】従って、誤加工が起きた場合にレーザ光の
照射位置のずれに起因する誤照射によるものなのか、そ
れ以外の原因よるものなのかを正確かつ迅速に検出する
ことができ、その不具合の原因調査が行える。また、装
置の立ち上げ時や不具合発生時の復旧作業のための条件
設定や変更を迅速に行うことができ、そのために試験加
工が必要な場合には試験加工用の試験片の量を削減でき
る。さらに、不良品が少なくなるので、製品製造コスト
を低減することができる。

【００５０】また、上記に加え、加工前の全体画像と実
際の加工位置とをモニタリングするので、回路や素子等
の性能を推定することもできる。

【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概
略構成を示す図である。

【図２】図１のレーザ加工装置における加工ヘッド内部
及び検出光学系の構成を示す概略図である。

【図３】図１のトリガユニットの構成を示す図である。

【図４】図１のレーザコントローラの構成を示す図であ
る。

【図５】光検出器からの検出信号の出力からレーザ光の
発振まで、およびカウント回路からの出力を示すタイム
チャートである。

【図６】カウンタ回路におけるカウント値を基に、レー
ザ光の照射が実際に行われた位置をモニタリングするま
での手順を示すフローである。

【図７】４方向にリードが延びるＱＦＰ型半導体装置
（ＩＣパッケージ）のダムバーを切断する状況の一例を
示す図である。

【図８】従来のレーザ加工装置の構成の概略図である。

【図９】（ａ）はダムバーを有するＩＣパッケージを示
す図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。

【符号の説明】

１ワーク（半導体装置またはＩＣパッケージ）２ダムバー３スリット部４ウエブ部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２１ａパルスエンコーダ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２７画像処理装置２８モニタ２９カメラ１００レーザ光１１０励起ランプ１２０ダイクロミラー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１３１コンデンサ部１３２スイッチ部１３３交流電源２００検出光２４１コンパレータ２４２トリガ信号発生回路２４３ディレイ回路２４４ゲート回路２４５カウンタ回路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)発明者白井隆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)発明者桜井茂行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

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、前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、前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を有するレーザ加工装置におい
て、前記被加工物全体の画像を取り込み、画像処理して表示
する画像処理手段と、検出光を前記加工位置近傍に照射する検出光発生手段
と、前記検出光の反射光を基に前記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、前記検出手段からの検出信号に基づき前記被加工物の所
定の加工位置にレーザ光が照射されるよう前記レーザ光
の発振を制御する制御手段と、前記レーザ光が照射されるタイミングを基に前記搬送手
段の移動量を演算し、その移動量を基に前記画像処理手
段による画像上に前記レーザ光の照射位置を重ねて表示
する照射位置演算表示手段とを有す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、前記制御手段は検出信号に基づいた前記レーザ光発
振用のトリガ信号を発生させるトリガ信号発生回路を有
し、前記照射位置演算表示手段は前記搬送手段の移動量
をパルスに変換するエンコーダ手段と、前記トリガ信号
発生部からのトリガ信号を入力すると共に各トリガ信号
が入力される時間間隔に対応する前記エンコーダ手段か
らのパルスを順次カウントするカウンタ回路と、そのカ
ウンタ回路のカウント値より前記画像上における前記レ
ーザ光の照射位置の各々を演算する画像位置演算手段と
を有することを特徴とするレーザ加工装置。