KR0157213B1 - 마이크로휴즈의 제조방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 와이어본드 또는 웰더등의 장치를 이용하여 제조하는 마이크로휴즈(MICROFUSE)의 제조방법에 관한 것이다.

이 발명은 한 쌍의 리드와이어(21)(21)가 병렬로 다수개 형성된 플레임(20)을 생성하는 제 1단계와, 상기 각각의 한 쌍의 리드와이어(21)가 리드와이어(21) 사이에 가용체(22)를 접착하는 제 2 단계와, 상기 리드와이어(21)(21)의 일부와 가용체(22)가 감싸지도록 코팅용캡(30)을 접착하는 제 3 단계(S3)와, 상기 코팅용캡에(30)마련된 유입공(31)으로 주사기를 통해 코팅액을 주입하고, 리드와이어(21)(21)를 프레임(20)으로부터 절단하는 제 4단계(S4)와, 상기 코팅용캡(30)이 감싸지도록 상 하부몸체(40a)(40b)를 결합하고 돌출된 리드와이어(21)(21)를 걸윙형의 성형형태로 하여 휴즈(40)의 제조를 완료하는 제 5 단계(S5)를 구비하여 된 것이다.

따라서, 본 발명은 종래의 마이크로휴즈의 제조공정에 비하여 그 공정의 수를 현저히 줄임으로서, 비용을 절감할 수 있고, 가용체의 접착시 변형을 방지하여 마이크로크랙이 발생되는 것을 억제할수 있으며, 코팅의 모양 및 코팅량을 일정하게 하여 휴즈가 끊어지기 직전에 발생되는 아크 인터럽션 프로세스에 영향을 주지 않게 되고, 또한 휴즈의 성형을 걸윙타입으로 구성하여, 휴즈를 PCB에 표면실장한 후, 다른 PCB와 결합하는 경우 부품에 손상을 주는 문제점 제거와 효과가 있다.

Description

마이크로휴즈(MICROFUSE)의 제조방법

제1도는 종래의 마이크로휴즈를 제조하기 위한 세라믹기판의 구성도.

제2도는 (a)(b)는 종래의 일반적인 휴즈의 성형형태를 보여주는 사시도 및 측면도.

제3도는 본 발명에 의한 마이크로휴즈 제조용 프레임의 평면도.

제4도는 제3도의 프레임을 상세하게 나타낸 부분 사시도.

제5도는 본 발명에 의한 코팅용캡의 사시도.

제6도는 본 발명에 의한 코팅용캡이 리드와이어 및 가용체에 접착된 상태를 보여주는 요부 측단면도.

제7도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 휴즈의 성형형태를 보여주는사시도 및 측면도.

제8도는 본 발명에 의한 수순이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 프레임 21 : 리드와이어

22 : 가용체 23 : 이동공

30 : 코팅용캡 31 : 유입공

40 : 휴즈 40a, 40b : 상 하부몸체

본 발명은 휴즈(FUSE)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 와이어본더(wire bonder)또는 웰더(welder)등의 장치를 이용하여 제조하는 마이크로휴즈의 제조방법에 관한 것이다.

주지한 바와 같은 마이크로휴즈는 그 크기가 가로, 세로 각각 10mm이내인 작은 휴즈로 캠코더 또는 노트북과 같은 정밀한 인쇄회로기판에 실장되어 사용되는 것이다.

종래의 마이크로휴주의 구성과 그 제조방법을 제1도 내지 제2도를 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 세라믹기판(10)에 두꺼운 금속필름막을 인쇄하고, 상기 세라믹기판(10)을 여러 섹션으로 분할하여 그 상부의 일부에 홈을 낸 절취부(11)를 형성하고, 상기 절취부(11)을 통해 분할된 상기 세라믹기판(10)의 단일 섹션의 양측단부에 접착패드(12)(12)를 대향 접착하고 레지스턴스 웰딩(resistance welding)으로 리드와이어(13)(13)를 상기 접착패드(12)(12)에 각각 접착하고, 상기 접착패드(12)와 접착패드(12) 사이에 가용체(14)를 접착한다.

그리고 나서, 상기 절취부(11)를 통해 세라믹기판(10), 접착패드(12)(12), 리드와이어(13)(13) 및 가용체(14)를 소정의 주사기를 통해 세라믹 절연물질로 코팅한다.

그리고 제2도의 (a)(b)에 도시된 바와 같은 사출 형성된 플라스틱 상 하부몸체(15a)(15b)로 그 주위를 감싸고, 돌출된 리드와이어(13)(13)를 하부몸체(15b) 안쪽으로 절곡하여 제이폼(J-form) 성형형태를 이루도록 함으로서(17)의 제조공정을 완료 하게 된다.

그러나, 이와 같은 제조방법은 세라믹기판(10) 위에 리드와이어(13)(13)를 붙일자리에 금속 필름막으로 인쇄하고 다시 상기 세라믹기판(10)에 절취부(11)를 형성하기 위해 다이아몬드 커터(diamond cutter)나 레이저로 부분 커팅을 하는 공정은 그 수순이 복잡하게 되고, 이는 제조원가 상승을 초래하여 제품의 경쟁력을 상실케 하는 원인이 된다.

또한, 상기 와이어본더나 웰더를 사용하여 휴즈(17)의 리드와이어(13)(13)나 가용체(14)를 접착패드(12)(12)에 붙일 경우 압력이 가해져 붙이는 선과 접촉면에 다소간의 변형이 발생되며, 이 변형은 마이크로크랙(micro crack)을 유발시킬 수 있으며, 이 마이크로크랙은 사용중에 더 확대될수도 있다. 상기 마이크로크랙은 초기에 발견하기가 매우 어려우며 현미경을 통한 육안검사로도 이러한 손상을 검사하기는 어렵다.

또한, 휴즈는 단락차단능력(breaking capacity)이 125V(교류), 50A(암페어)에서 1ms내에 이루어져야 상기 휴즈와 직렬로 연결된 부품에 전달되는 에너지를 차단하여 그 부품을 보호할 수가 있게 된다.

그러나 현재로는 상기 단락차단능력이 8ms로서 휴즈(17)단락시 발생되는 주울열(i²t)값이 반도체 부품에 손상을 주게 된다.

따라서, 상기한 조건에서 정격 동작을 수행하기 위해서 휴즈는 공기중에서 선경이 0.0127∼0.381mm정도의 아주 가느다란 가용체를 사용해야만 한다.

그러나 상기한 가느다란 선경의 가용체를 수 작업으로 작업하기란 어려우며 또한 제조비용이 높아질 수 밖에 없다.

또한, 납이나 플럭스(flux)를 사용하는 종래의 제조방법은 제조중 납이 가용체(14)의 끝으로부터 가용체(14)를 타고 이동하는 문제가 발생하여 휴즈(17)의 정격에 영향을 준다.

또한, 납땜을 하는 도중에 정격에 영향을 받을 수 있는데 납땜은 웨이브 솔더(wave solder)나 리플로우 솔더(reflow solder)중에 발생되는 열이 휴즈(17)내의 납을 다시 녹여 정격에 영향을 주고 이때 휴즈(17)속의 가용체(14)가 접촉성을 잃어 휴즈(17)는 무용지물이 될 수가 있다.

또 다른 문제점은 단락시 휴즈(17)내의 납과 플럭스가 증기로 변해 단락과정에 영향을 줄 수 있다.

또한, 휴즈(17)내의 가용체(14)의 길이를 정확하게 조정하기가 쉽지 않아, 온도가 높을 때 휴즈(17)의 내벽에 닿게 되어 정격에 변화를 주고 낮은 부하에서는 휴즈(17)가 융단되지 않을수도 있다.

또한, 종래에는 가용체(14)가 소호체로 코팅이 되어 있지않아 공기중에 있는 가용체의 단락차단에 필요한 주울열값이 매우 크기 때문에 회로를 차단시키는데 시간이 길어지게 된다.

또한, 상기 주울열을 위해 세라믹코팅을 하는 공정에 있어서, 이때 코팅을 주사기만으로 코팅함으로 그 코팅된 모양이 불규칙하여 휴즈(17)가 끊어지기 직전에 발생되는 아크 인터럽션 프로세스(arc interruption process)에 영향을 주게 된다.

또한, 상기 코팅공정후 사출성형이나 삽입성형후 트리밍(triming) 내지 성형작업(forming) 공정에서 대부분이 제2도에서와 같은 J-form 성형형태를 택하는데 이런 경우 납땜 디핑(dipping)으로 리드피니쉬(lead finish)를 하면 리드와이어(13)(13)의 표면위에 납땜 두께가 불균일 하여 인쇄회로기판(PCB)에 표면실장하면, 휴즈(17)의 높이가 일정치 않게 되어 다른 PCB와 결합하는 경우 부품에 손상을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 인출된 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 일반적으로 반도체 제품의 조립공정에 쓰이는 리드플레임(lead frame)을 사용하여 휴즈를 제조함으로서 제조공정수를 크게 줄여 생산비용을 절감시키고, 마이크로랙이 발생을 줄이는등 휴즈의 성능이 가일층 향상되도록 한 마이크로휴즈의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 한 쌍의 리드와이어가 병렬로 다수개 형성된 플레임을 생성하는 제 1 단계와, 상기 각각의 한쌍의 리드와이어 사이에 가용체를 접착하는 제 2 단계와, 상기 리드와이어의 일부와 가용체가 감싸지도록 코팅용캡을 접착하는 제 3 단계와, 상기 코팅용캡에 마련된 유입공으로 주사기를 통해 코팅액을 주입하고, 리드와이어를 프레임으로부터 절단하는 제 4 단계와, 상기 코팅용캡이 감싸지도록 상 하부몸체를 결합하고 돌출된 리드와이어를 걸윙형의 성형형태로 하여 휴즈의 제조를 완료하는 제 5 단계를 구비하여 된 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 마이크로휴즈의 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

제3도는 본발명에 의한 마이크로휴즈 제조용 프레임(20)의 평면도이고, 제4도는 상기 프레임(20)을 상세하게 나타낸 부분 사시도이다.

도시된 바와 같이, 다수개의 리드와이어(21)(21)가 한 쌍씩 서로 대향하도록 프레임(20)을 구성한다.

상기 프레임(20)에는 프레임(20)을 소정의 이동장치를 통해 이동시킬수 있는 다수개의 이동공(23)이 형성된다.

그리고, 상기 프레임(20)의 리드와이어(21)와 리드와이어(21)사이에는 가용체(22)를 접착한다.

상기 리드와이어(21)와 리드와이어(21) 사이에 가용체(22)를 접착하기 위하여 와이어번더나 웨더등의 장치를 이용한다.

상기 리드와이어를(21)를 포함하는 프레임(20)의 재질은 구리합금이 적당할 것이다.

또한, 상기 프레임(20)은 성형성(formability)과 내피로도(耐疲勞度)가 양호한 것이 바람직하며, 그 형태는 제1도에 도시된 바와 같이 한줄로 형성할수도 있고, 두줄 또는 세줄로 형성할수도 있다.

제5도는 본 발명에 의한 코팅용캡(30)의 사시도로서, 하측은 개구되고 상부의 소정부위(예:중앙)에는 코팅액(물질)를 주사할 수 있는 유입공(31)을 형성하여 된 사각형상으로 구성된다.

상기 코팅용캡(30)은 코팅액(물질)의 양과 코팅모양을 일정하게 하기위해 사용되며, 제6도에서와 같이 리드와이어(21)(21)와 가용체(22)를 포함하도록 상기 코팅용캡(30)을 씌운 뒤 그 바닥면을 접착하고 코팅용 주사기를 주사바늘(32)을 유입공(31)에 삽입한후 코팅액을 주입한다.

상기 코팅재료는 휴즈의 단락성능을 향상시킥 위한 것이며, 상기 코팅용캡(30)의 재질은 종이나 합성수지가 적당할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 상기 코팅공정은, 리드와이어(21)(21)에 접착된 가용체(22)의 하면으로 공간이 생기게 되어 코팅시 코팅용캡(30)으로 주입되는 코팅액이 밑으로 흘러내리는 현상을 방지하고자 상기 프레임(20)을 수평으로 이동시켜 줄 수 있는 이동장치와 온도조절장치가 구비된 코팅기계를 사용한다.

상기 코팅기계는 반도체 조립공정에서 쓰이는 일반적인 장치로, 예를 들어 옵토커플러(opto coupler)의 리플렉티브(reflective)코팅등에 쓰이며, 그 구조는 상기 코팅기계의 중앙에는 온도조절장치가 위치하여 항상 설정된온도를 유지하게 되며, 상기 온도조절장치를 프레임(20)이 통과할 수 있도록 그 주변에 이동장치를 형성한 것이다.

또한, 상기 이동장치는 프레임(20)에 형성된 이동공(23)에 일정한 핀을 끼워 기어 구동형식으로 한 유니트(한 쌍의 리드와이어)씩 이동시킨다.

또한, 상기 이동장치는 별도의 구동장치에 의해 구동되어지며, 상기한 구성을 가진 코팅기계는 반도체 제조공정분야에서는 일반적인 기계장치로 본 발명에서는 상기 코팅기계에 대한 별도의 설명과 도면을 첨부하지는 않았다.

따라서, 본 발명에 의한 코팅시, 상기 온도조절장치가 적당한 온도를 유지하여 주는 가운데 진행됨으로서 코팅액이 플레임(20)의 하부로 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.

상기 코팅작업이 완료된 후에는 코팅용캡(30)과 일정길이를 유지하는 리드와이어(21)(21)를 제외한 나머지 프레임(20)을 절단하는 커팅(cutting)작업이 수행된다.

제7도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 휴즈의 성형형태를 보여주는 사시도 및 측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 코팅작업 및 커팅작업이 수행된 후에는 사출형성된 상·하부몸체(40a)(40b)로 코팅용캡(30)과 함께 코팅된 리드와이어(21)(21)와 가용체(22)를 감싸고, 돌출된 리드와이어(21)(21)를 하부몸체(40b)의 외측으로 절곡한 걸윙형(Gull wing type)의 성형형태로 휴즈(40)의 제조를 완료하게 된다.

제8도는 본 발명에 따른 수순을 나타낸 것으로, 이를 참조하여 본 발명을 단계별로 설명한다.

먼저, 반도체 제조공정과 같이, 한 쌍의 리드와이어(21)(21)가 병렬로 다수개 형성된 플레임(20)을 생성한다(S1단계).

여기서, 상기 프레임(20)은 제3도에 도시된 바와 같이, 한줄로 형성될수 도 있고, 두줄 또는 이상의 열로 형성될 수도 있다.

상기 S1단계를 완료하면, 상기 각각의 한 쌍의 리드와이어(21)와 리드와이어(21) 사이에 가용체(22)를 접착한다(S2단계).

상기 가용체(22)의 접착은 와이더본더나 웰더와 같은 장치를 이용한다.

상기 S2단계를 완료하면, 상기 리드와이어(21)(21)의 일부와 가용체(22)가 감싸지도록 코팅용캡(30)을 접착한다(S3단계).

상기 S3단계가 완료되면, 커팅기계를 통해 상기 코팅용캡(30)에 마련된 유입공(31)으로 주사기를 통해 코팅액을 주입하고, 리드와이어(21)(21)를 프레임(20)으로 부터 절단한다(S4단계).

상기 S4단계 완료후에는 상기 코팅용캡(30)이 감싸지도록 상 하부몸체(40a)(40b)를 결합하고 돌출된 리드와이어(21)(21)를 걸윙형의 성형형태로하여 휴즈(40)의 제조를 완료한다(S5단계).

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 마이크로휴즈의 제조공정에 비하여 그 공정의 수를 현저히 줄임으로서, 비용을 절감할 수 있고 생산성(yield)를 높임으로써 경쟁력을 제고시킬 수 있는 유용한 것이다.

또한, 프레임에 일체로 형성되는 리드와이어에 가용체를 직접 접착함으로서, 접착시의 변형을 방지하여 마이크로크랙이 발생되는 것을 억제하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 코팅의 모양 및 코팅량을 일정하게 하여 줌으로써 휴즈가 끊어지기 직전에 발생되는 아크 인터럽션 프로세스에 영향을 주지 않게 된다.

또한, 휴즈의 성형을 걸윙(Gullwing)형으로 구성하여, 종래 휴즈를 PCB에 표면실장한 후, 다른 PCB와 결합하는 경우 부품에 손상을 주는 문제점을 원천적으로 제거하는 효과를 가진다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성요지의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (5)

1. 한 쌍의 리드와이어(21)(21)가 병렬로 다수개 형성된 플레임(20)을 생성하는 제 1단계(S1); 상기 각각의 한쌍의 리드와이어(21)와 리드와이어(21) 사이에 가용체(22)를 접착하는 제 2 단계(S2); 상기 리드와이어(21)(21)의 일부와 가용체(22)가 감싸지도록 코팅용캡(30)을 접착하는 제 3 단계(S3); 상기 코팅용캡(30)에 마련된 유입공(31)으로 주사기를 통해 코팅액을 주입하고, 리드와이어(21)(21)를 프레임(20)으로부터 절단하는 제 4 단계(S4); 및 상기 코팅용캡(30)이 감싸지도록 상·하부 몸체(40a)(40b)를 결합하고 돌출된 리드와이어(21)(21)를 걸윙형의 성형형태로 하여 휴즈(40)의 제조를 완료하는 제 5 단계(S5)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 마이크로휴즈의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계(S3)의 코팅용캡(30)은 하측은 개구되고 상부에는 코팅액를 주사할 수 있는 유입공(31)을 형성된 사각형상으로 된 것을 특징으로 하는 마이크로휴즈의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅용캡(30)은 코팅액의 양과 코팅모양을 일정하게 하기 위해 사용된 것을 특징으로 하는 마이크로휴즈의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 코팅용캡(30)의 재질은 종이나 합성수지 중 택일한 것임을 특징으로 하는 마이크로휴즈의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계는 코팅시 코팅용캡(30)으로 주입되는 코팅액이 가용체(22)의 하면으로 흘러내리는 현상을 방지하기 위해 프레임(20)을 수평으로 이동시켜 줄 수 있는 이동장치와 코팅시 일정온도를 유지하는 온도조절장치가 구비된 코팅기계를 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로휴즈의 제조방법.