KR100242947B1 - 반도체 패키지의 타이 바 절단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지의 타이 바 절단장치에 관한 것으로, 리드 프레임 스트립의 반도체 패키지를 리드 프레임으로부터 분리시킨 다음 지속적으로 분사되는 공기에 의해 반도체 패키지는 펀치와 지지금형으로부터 분리되어 언로딩됨으로써, 반도체 패키지의 언로딩 시간이 단축되고, 기계적 마모에 따른 작동 불량에 대한 문제점이 제거되어 작업의 능률 향상을 기대할 수 있다.

Description

반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
본 발명은 반도체 패키지의 타이 바 절단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트림 및 폼 공정을 완료한 단일 개체의 패키지를 공기를 분사하여 언로딩할 수 있도록 한 반도체 패키지의 타이 바 절단장치에 관한 것이다.
일반적으로 현대 사회에서 과학 기술이 발전함에 따라 여러 전자 기기도 발전을 거듭하고 있고, 이러한 전자 기기는 고집적 밀도를 갖는 반도체 소자의 개발로 인해 고기능화, 초소형화 등이 이루어지고 있으며, 이에 따라 반도체 패키지 또한 발전을 거듭하고 있다.
여기서, 반도체 패키지 제조 공정을 간략히 언급하면 다음과 같다. 반도체 패키지 제조 공정은 크게 복수개의 반도체 소자가 내장된 웨이퍼를 다이아몬드 톱날로 절삭하여 개별 반도체 소자로 분리하는 다이싱(dicing) 공정과, 접착제를 사용하여 상기 반도체 소자를 리드 프레임의 다이 패들(die paddle)에 부착하는 다이본딩(die bonding) 공정과, 상기 반도체 소자의 입,출력패드와 리드 프레임의 이너리드(inner lead)를 전기전도도가 높고 극세선화가 용이한 금속선으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정과, 와이어 본딩을 완료한 상기 반도체 소자를 충격, 수분, 먼지 등의 외부환경으로부터 보호할 수 있도록 열경화성수지로 봉지하는 몰딩(molding) 공정과, 기 언급한 공정이 완료된 리드 프레임 스트립으로부터 반도체 패키지를 개개의 디바이스로 분리하여 리드 프레임의 아웃리드 모양을 규정된 형태에 따라 만들고 분리하는 트림/폼(trim/form) 공정과, 상기 열경화성수지의 표면에 상표 및 제품 번호를 인쇄하는 마킹 공정으로 이루어져 있다.
여기서, 트림/폼 공정을 보다 상세히 살펴보면, 몰딩 공정이 완료된 리드 프레임 스트립 상태에서 열경화성수지가 유출되는 것을 방지하기 위한 댐바(dam bar)를 제거하는 댐바 컷팅 공정이 실시된 후 아웃 리드의 표면 산화를 방지하기 위해 아웃 리드는 주석(tin) 또는 주석합금 등으로 피막처리된다, 이후에는 일반적으로 몰딩된 부분의 표면에 제품의 번호를 표기하는 마킹 공정이 실시된 다음, 아웃 리드를 소정 형태로 형성하는 포밍 공정이 실시된다.
여기서, 포밍 공정을 살펴보면, 리드 프레임과 반도체 패키지를 연결하는 타이 바(tie bar)를 갖는 리드 프레임 스트립을 로딩한 다음, 반도체 패키지의 아웃 리드는 단계적으로 굴곡되어 소정 형상으로 이루어지는 바, 이때, 일반적으로 SOJ(small outline j-bend) 반도체 패키지 타입의 아웃 리드는 굴곡율이 각기 다른 5단계 금형부를 순차적으로 거친 후 하나의 완성된 제품 형태로 이루어진다.
이어서, 리드 프레임의 타이 바가 절단된 후 반도체 패키지는 리드 프레임으로부터 분리된다. 이렇게 분리된 반도체 패키지는 반도체 패키지 저장용 튜브내에 차례로 수납된다. 여기서, 반도체 패키지가 튜브내로 저장되는 과정을 살펴보면, 반도체 패키지로부터 타이 바가 제거된 다음, 타이 바가 절단된 반도체 패키지의 일측 영역과 대응되는 위치에 설치되어 있는 반도체 패키지 언로딩수단에 의해 반도체 패키지는 튜브내로 수납된다. 이때, 반도체 패키지 언로딩수단은 소정의 실린더 또는 관절암의 작동에 따라 푸시바가 작동하는 구조로 이루어져 있으며, 푸시바가 왕복직선운동을 하면서 반도체 패키지를 밀어서 튜브내로 언로딩한다.
그러나, 반도체 패키지 언로딩수단을 장시간 구동함으로써 관절암 부분의 마모 및 스프링의 노화로 인해 언로딩수단의 기능이 저하되어 푸시바가 정확한 왕복직선운동이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한, 왕복직선운동을 하는 푸시바가 하나의 반도체 패키지를 밀어서 튜브내로 수납하기 때문에 한 개의 반도체 패키지에 대한 반도체 패키지의 언로딩 시간이 증가하여 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 푸시바의 왕복직선운동에 따라 반도체 패키지를 물리적으로 언로딩하지 않고, 공기의 유압에 따라 반도체 패키지를 언로딩할 수 있도록 한 반도체 패키지의 타이 바 절단장치를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 반도체 패키지 제조 설비의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 금형부를 보다 상세히 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 싱귤레이션부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 A-A' 부분을 절개한 단면도.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 바텀 플레이트와;
상기 바텀 플레이트 상부면에 소정 간격 이격되어 수직으로 고정 설치되는 복수개의 가이드 칼럼과;
상기 바텀 플레이트로부터 상부 방향으로 소정 거리 이격되어 상기 가이드 칼럼을 따라 프레스에 의해 상하로 움직이는 탑 플레이트와;
상기 바텀 플레이트와 상기 탑 플레이트 사이에 위치하여 상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 칼럼을 따라 상하로 움직이는 가이드 플레이트와;
상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 플레이트의 가이드에 따라 리드 프레임 스트립의 리드 프레임 소정 영역을 가압하여 상기 리드 프레임 스트립을 고정하는 가압고정부재와;
상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 플레이트의 가이드에 따라 상기 가압고정부재에 의해 고정된 상기 리드 프레임 스트립의 반도체 패키지를 상기 리드 프레임으로부터 분리시키기 위해 상기 반도체 패키지에 소정 압력을 가압하는 가압절단부재와;
상기 가압절단부재에 의해 상기 리드 프레임으로부터 분리된 상기 반도체 패키지의 일측단부에 소정의 압력으로 공기를 분사하여 상기 반도체 패키지를 언로딩 시키는 공기분사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 반도체 패키지 제조 설비의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 금형부를 보다 상세히 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 싱귤레이션부를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A' 부분을 절개한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 반도체 패키지 제조 설비는 몰딩 공정과 트림 공정을 완료한 복수개의 반도체 패키지를 갖는 리드 프레임을 의미하는 리드 프레임 스트립이 장착되는 로딩부(100)와, 상기 반도체 패키지의 아웃 리드에 대한 굴곡 성형 및 타이 바를 절단하는 금형부(200)와, 금형부(200)에서 한 개의 개체로 분리된 상기 반도체 패키지가 반도체 패키지 저장용 튜브내로 언로딩되는 언로딩부(300)로 이루어져 있다.
여기서, 도 2를 참조하여 금형부를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 금형부(200)는 제 1 금형부(210), 제 2 금형부(220), 제 3 금형부(230), 제 4 금형부(240), 제 5 금형부(250), 싱귤레이션부(singulation ; 260)로 이루어져 있으며, 로딩부(100)로부터 이송되는 상기 반도체 패키지의 아웃 리드는 굴곡율이 각각 다른 제 1,2,3,4,5 금형부(210)(220)(230)(240)(250)를 순차적으로 거치면서 소정 형태로 포밍되는 바, 이는 갑작스러운 아웃 리드의 굴곡에 따라 아웃 리드에 크랙이 발생하는 것을 방지하고자 함이다.
또한, 이러한 복수개의 금형부(210)(220)(230)(240)(250)는 일반적으로 SOJ(small outline j-bend) 타입의 패키지에 대한 아웃 리드를 포밍할 때 사용된다.
또한, 싱귤레이션부(260)는 반도체 패키지와 리드 프레임 사이를 이어주는 타이 바를 절단하여 반도체 패키지를 리드 프레임으로부터 분리하여 하나의 단일 개체화한 후, 이를 언로딩부(300)로 언로딩하는 역할을 한다.
여기서, 도 3, 도 4를 참조하여 싱귤레이션부를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 사각형상의 바텀 플레이트(top plate ; 263)가 수평으로 배치되어 있고, 바텀 플레이트(263) 상부면에는 두 개의 가이드 칼럼(guide column ; 264)이 소정 간격 이격되어 수직으로 고정 설치되어 있으며, 바텀 플레이트(263)로부터 대응되게 상부 방향으로 소정 거리 이격된 영역에는 가이드 칼럼(264)을 따라 수직으로 상하움직이는 가이드 플레이트(guide plate ; 262)가 설치되어 있는 한편, 가이드 플레이트(262)로부터 대응되게 상부 방향으로 소정 거리 이격된 영역에는 가이드 칼럼(264)을 따라 수직으로 상하움직이는 탑 플레이트(top plate ; 261)가 설치되어 있다.
또한, 탑 플레이트(261) 상부면에는 탑 플레이트(261)를 상하로 움직이는 프레스(미도시)가 형성되어 있으며, 탑 플레이트(261)의 움직임에 관련하여 가이드 플레이트(262) 또한 움직인다.
이때, 탑 플레이트(261)는 가이드 칼럼(264)의 상단부에 형성된 가이드 칼럼 부시(guide column bush ; 275)에 의해 상부 방향으로의 움직임이 제한되며, 바텀 플레이트(263) 상부면의 소정 영역에 사각형상으로 배치되어 있는 봉형상의 스토퍼(267)에 의해 가이드 플레이트(262)의 하부 방향으로의 움직임은 제한된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 탑 플레이트(261)의 하부면 중심 부분에는 탑 플레이트(261)의 하향 움직임에 따라 반도체 패키지와 리드 프레임 사이를 연결하는 타이 바로부터 반도체 패키지를 분리할 수 있도록 가압하여 절단하는 가압절단부재, 예를 들어 펀치(269)가 설치되어 가이드 플레이트(262)에 관통되어 있는 바, 펀치(269)의 하단부면은 반도체 패키지의 상부 영역을 수용할 수 있도록 오목하게 소정 형상으로 이루어져 있는 한편, 타이 바 부분이 위치하는 방향으로 하부면의 양측단부 영역은 오픈되어 있다.
또한, 펀치(269)의 수직변 양측 단부 영역에는 리드 프레임 스트립의 유동을 방지하기 위해 타이 바와 연결된 리드 프레임 영역을 가압하여 고정하는 가압고정부재, 예를 들어 클램프(270)가 가이드 플레이트(262)에 관련하여 설치되어 있는 바, 이때, 클램프(270)의 하단부면은 펀치(269)의 하단부면 보다 수직으로 하향하여 위치해 있고, 클램프(270)의 상단부면에는 탑 플레이트(261)의 가압에 따라 줄어드는 탄성부재, 예를 들어 원형의 용수철(272)이 설치되어 있다.
또한, 펀치(269)에 소정 간격 이격 대응하여 하단부면에 용수철(273)이 설치되어 있는 원통형상의 지지부재, 예를 들어 지지금형(268)이 바텀 플레이트(263) 상부면으로 소정 높이 올라와 설치되어 있다. 이때, 지지금형(268)은 가이드 플레이트(262)의 상하 움직임에 따라 움직일 수 있도록 가이드 플레이트(262)와 상호 관련하여 설치되어 있다.
또한, 펀치(269)와 지지금형(268) 사이에 제 5 금형부의 과정까지 완료된 리드 프레임 스트립이 한 피치 만큼 이동하여 리드 프레임 스트립의 반도체 패키지가 위치할 수 있도록 타이 바와 연결된 리드 프레임 영역을 수용하면서 리드 프레임 스트립의 장축 길이의 양측단부을 가이드하는 가이드 레일(271)이 설치되어 있는 한편, 클램프(270)와 대응되는 가이드 레일(271) 상부면 소정 영역에는 클램프(270)가 타이 바와 연결된 리드 프레임 영역을 클램핑할 수 있도록 클램프(270)를 수용하는 홈(미도시)이 형성되어 있다.
또한, 지지금형(268)을 기준으로 지지금형(268)의 일측 영역과 대응되는 가이드 레일(271)의 하부에는 리드 프레임 스트립으로부터 분리된 반도체 패키지를 안내하여 운반하는 가이드이송부재, 예를 들어 가이드 트랙(266)이 설치되어 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 지지금형(268)을 기준으로 가이드 트랙(266)과 대응되는 지지금형(268)의 타측 영역에는 리드 프레임 스트립으로부터 분리된 반도체 패키지가 가이드 트랙(266)으로 이송될 수 있도록 반도체 패키지의 일측단부에 소정의 압력으로 공기를 지속적으로 분사하는 공기분사부재(265)가 형성되어 있다. 이때, 상기 공기의 압력은 반도체 패키지를 가이드 트랙(266)으로 움직일 수 있는 적정 압력으로 일반적으로 3 ∼ 5㎏f/㎠이며, 더욱 바람직하게는 4㎏f/㎠이다.
또한, 공기분사부재(265)의 내부에는 상기 공기의 압력에 대응하여 소정의 직경을 갖는 튜브(274)가 형성되어 있는 바, 튜브(274)는 대략 2㎜ 정도의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 공기분사부재(265)는 일반적으로 금속재질, 플라스틱 재질 등으로 설치가 가능하지만 싱귤레이션부(260)의 구동 환경에 따라 금속재질, 예를 들어 알루미늄 합금 등으로 이루어진 것이 바람직하다.
물론, 공기의 압력 및 반도체 패키지의 크기에 따라 튜브(274)의 직경은 변할 수 있으며, 반도체 패키지의 크기에 따라 복수개의 튜브(234)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 소정 크기를 갖는 반도체 패키지의 일측단부의 양측 테두리 영역에 대응하여 튜브(234)가 각각 형성되어 공기가 분사됨으로써 반도체 패키지가 안정적으로 원활히 가이드 트랙(266)으로 이송될 수 있다.
또한, 공기분사부재(265)의 튜브(274)는 가이드 트랙(266)과 반도체 패키지와 일직선상으로 위치하는 것이 바람직하다. 이는 공기분사에 따라 반도체 패키지가 원활히 가이드 트랙(266)으로 이송될 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 반도체 패키지의 이송효과를 최대로 할 수 있도록 반도체 패키지의 일측단부와 튜브의 일측단부(234)의 거리는 대략 2 ∼ 3㎜가 바람직하다.
미설명 부호 280은 복수개의 반도체 패키지를 갖는 리드 프레임을 의미하는 리드 프레임 스트립이다.
이와 같은 구조의 싱귤레이션부의 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 소정의 이송수단(미도시)에 의해 제 5 차 금형부(250)의 과정까지 완료한 리드 프레임 스트립은 가이드 레일(271)을 따라 이송되어 지지금형(268) 상부에 반도체 패키지가 위치하게 된다.
이어서, 프레스(미도시)의 가압에 의해 탑 플레이트(261)는 가이드 칼럼(264)을 따라 하향하면서 펀치(269)와 용수철(272)을 통한 클램프(270)를 수직으로 하향시키는 바, 이때, 클램프(270)는 가이드 플레이트(262)에 의해 가이드되면서 타이 바와 연결된 리드 프레임 영역을 가압 고정하며, 펀치(269)는 반도체 패키지의 몰딩부분을 가압하면서 반도체 패키지와 리드 프레임을 연결하는 타이 바로부터 반도체 패키지를 분리한다.
이렇게 반도체 패키지를 분리시킨 펀치(269)는 반도체 패키지가 가이드 트랙(266)과 튜브(274) 사이에 개재되어 일직선로 위치할 수 있도록 하향하며, 이때, 반도체 패키지의 몰딩 부분의 하부면을 지지하는 지지금형(268) 또한 탑 플레이트(261)의 하향에 따른 가이드 플레이트(262)의 하향 움직임에 관련하여 소정 깊이로 하향한다.
그러면, 반도체 패키지를 수용하는 펀치(269)의 양측단부는 오픈되어 있어 튜브(274)로부터 분사되는 공기는 반도체 패키지의 일측단부를 계속적으로 가압하게 되며, 펀치(269)의 오픈된 부분이 가이드 트랙(266)과 일치할 때, 반도체 패키지는 분사되는 공기압에 의해 가이드 트랙(266) 방향으로 이동되어 반도체 패키지 저장용 튜브(미도시)로 언로딩된다.
이와 같이, 공기분사부재의 튜브로부터 공기가 소정 압력으로 지속적으로 분사되고 있어 리드 프레임으로부터 분리된 반도체 패키지가 펀치와 지지금형에 의해 수직으로 하향하여 가이드 레일과 공기분사구와 더불어 일직선상에 위치하면, 반도체 패키지는 분사되는 공기압에 의해 바로 가이드 트랙 방향으로 이송됨으로써, 푸시바의 왕복직선운동에 의한 반도체 패키지 언로딩 시간 보다 단축할 수 있으며, 기계적인 마모에 따른 푸시바의 작동불량에 대한 문제점이 없어 작업능률이 향상된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 리드 프레임 스트립의 반도체 패키지를 리드 프레임으로부터 분리시킨 다음 지속적으로 분사되는 공기에 의해 반도체 패키지는 펀치와 지지금형으로부터 분리되어 언로딩됨으로써, 반도체 패키지의 언로딩 시간이 단축되고, 기계적 마모에 따른 작동 불량에 대한 문제점이 제거되어 작업의 능률이 향상되는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 바텀 플레이트와;
    상기 바텀 플레이트 상부면에 소정 간격 이격되어 수직으로 고정 설치되는 복수개의 가이드 칼럼과;
    상기 바텀 플레이트로부터 상부 방향으로 소정 거리 이격되어 상기 가이드 칼럼을 따라 프레스에 의해 상하로 움직이는 탑 플레이트와;
    상기 바텀 플레이트와 상기 탑 플레이트 사이에 위치하여 상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 칼럼을 따라 상하로 움직이는 가이드 플레이트와;
    상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 플레이트의 가이드에 따라 리드 프레임 스트립의 리드 프레임 소정 영역을 가압하여 상기 리드 프레임 스트립을 고정하는 가압고정부재와;
    상기 탑 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 상기 가이드 플레이트의 가이드에 따라 상기 가압고정부재에 의해 고정된 상기 리드 프레임 스트립의 반도체 패키지를 상기 리드 프레임으로부터 분리시키기 위해 상기 반도체 패키지에 소정 압력을 가압하는 가압절단부재와;
    상기 가압절단부재에 의해 상기 리드 프레임으로부터 분리된 상기 반도체 패키지의 일측단부에 소정의 압력으로 공기를 분사하여 상기 반도체 패키지를 언로딩 시키는 공기분사부재를 포함하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기분사부재에 대응하여 소정 간격 이격된 위치에 상기 공기분사부재에 의해 언로딩되는 반도체 패키지를 가이드하여 반도체 패키지 저장부재로 이송하는 가이드이송부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가이드이송부재와 상기 공기분사부재 사이에 상기 분리된 반도체 패키지의 저면을 지지하는 지지부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 가이드 플레이트의 상하 움직임에 관련하여 탄성적으로 움직이는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 공기분사부재는 상기 소정 압력으로 공기를 지속적으로 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 공기분사부재는 상기 리드 프레임으로부터 분리된 상기 반도체 패키지로부터 대략 2 ∼ 3mm 정도 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 공기분사부재로부터 분사되는 공기압력은 대략 3 ∼ 5㎏f/㎠인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공기압력은 4㎏f/㎠인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 공기분사부재의 튜브의 직경은 대략 2mm인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 튜브는 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 공기분사부재는 금속재질인 것을 특징을 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 금속재질은 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 타이 바 절단장치.
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