KR100250146B1 - 히트싱크 부착장치 - Google Patents

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Abstract

히트싱크 부착장치가 개시된다. 이 히트싱크 부착장치는 스트립단위의 히트싱크가 이동되는 히트싱크 이동통로와, 리드프레임이 이동되는 리드프레임 이동통로가 마련되며, 상기 히트싱크 이동통로와 상기 리드프레임 이동통로를 연결하여 형성된 펀칭홀을 구비한 하부다이와, 상기 하부다이에 대하여 왕복 운동하는 상부다이 및 상기 상부다이에 설치되며, 상기 하부다이의 펀칭홀을 통과하면서 상기 히트싱크 이동통로 상에 배치된 스트립단위의 히트싱크를 유니트단위로 펀칭하여 상기 리드프레임 이동통로상에 배치된 리드프레임에 부착시키는 펀치부재를 포함한다.

Description

히트싱크 부착장치
본 발명은 히트싱크 부착장치에 관한 것으로서, 상세하게는 히트싱크를 구비한 반도체 패키지의 제조과정 중 리드프레임에 대한 히트싱크 부착공정을 간단하게 실시할 수 있도록 개선된 히트싱크 부착장치에 관한 것이다.
통상적으로 반도체 패키지는 구조나 기능에 따라 칩 온 리드(chip on lead, COL) 패키지, 리드 온 칩(lead on chip, LOC) 패키지, 비지에이(BGA) 패키지등 여러 가지 형태가 이용된다. 그리고, 상술한 반도체 패키지는 반도체칩으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출시켜서 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키기 위하여 히트싱크를 구비한 구조가 이용되는데, 그 일 예를 도 1에 도시해 보였다.
도면을 참조하면, 이 반도체 패키지는 히트싱크(11)와 이 히트싱크(11)에 탑재되는 반도체칩(12) 및 리드프레임(13)을 구비하여 이루어지며, 히트싱크(11)와 반도체칩(12) 및 리드프레임(13)은 수지보호막(14)으로 몰딩되며, 리드프레임(13)의 일부가 외부로 노출되어 외부와의 전기적 신호를 전달하게 된다.
상술한 바와 같은 반도체 패키지의 제조는 통상적으로 다음과 같이 이루어진다. 우선, 리드프레임의 박판소재에 대하여 에칭공정 또는 스탬핑공정을 통하여 소정 형상으로 성형한 후, 박판소재의 일부에 선택적으로 도금층을 형성한다. 그리고, 리드프레임의 리드변형을 방지하기 위해서 테이프를 부착시키고, 리드프레임에 대하여 히트싱크를 부착시킨다. 그리고, 리드프레임이 부착된 히트싱크에 반도체칩을 탑재하여 와이어본딩을 통하여 전기적으로 연결시킨 후 수지보호막을 몰딩함으로써 반도체 패키지가 완성된다.
도 2는 상술한 바와 같은 반도체 패키지의 제조공정 중 종래의 히트싱크 부착장치에 의해서 리드프레임에 히트싱크가 부착되는 과정을 설명하기 위한 공정흐름도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
우선, 소정 형상으로 성형된 리드프레임(21)은 테이핑(taping)공정에 의해 리드변형 방지용 테이프 및 히트싱크 부착용 테이프가 부착된 후(22) 히트블락을 구비한 히트싱크 부착장치로 이동된다(23). 그리고, 통상적으로 스템핑 또는 에칭가공을 통해 스트립단위로 이동되는 히트싱크(26)는 유니트단위로 절단된 후(27) 리드프레임이 배치되는 히트블락을 구비한 히트싱크 부착장치로 이송되어(28) 리드프레임에 부착되어(23) 후속하는 공정으로 이송된다(24).
상술한 바와 같은 과정을 통하여 리드프레임에 히트싱크를 부착시키기 위한 종래의 히트싱크 부착장치는 스트립단위로 이동되는 히트싱크를 유니트단위로 절단하는 절단장치와, 히트블락을 구비하여 리드프레임에 대하여 히트싱크를 부착시키는 장착장치 및, 절단장치에서 유니트단위로 절단된 히트싱크를 장착장치 내에 배치된 리드프레임 상으로 이송시키는 이송장치를 포함하여 된다. 하지만, 종래의 히트싱크 부착장치는 절단장치로부터 유니트단위로 절단된 히트싱크를 부착장치내의 히트블락에 배치된 리드프레임 상으로 이송시키기 위해서 기구적 메카니즘으로 작동하는 이송장치를 이용하는데, 이 이송장치는 기구적으로 동작하기 때문에 미세한 위치 제어에 한계를 가지게 된다. 이로 인해, 이송장치에 의해 이송된 히트싱크가 리드프레임에 대하여 정확하게 정렬되지 않은 상태에서 히트싱크가 리드프레임에 대하여 부착될 경우, 후속하는 공정에서 공정불량을 유발할 수 있으며 완성된 제품에 대하여도 신뢰성을 기대할 수 없게 된다. 또한, 종래의 히트싱크 부착장치는 절단장치와 이송장치 및 부착장치 등으로 각각 구분되어 있으므로, 제조공정이 복잡해지며 각 장치를 이용하는 대기시간 및 공정시간으로 인해 생산성이 나빠지며, 전체적인 장치의 크기가 커져서 설치공간이 제약되며 장치를 마련하기 위한 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 리드프레임에 대한 히트싱크 부착작업을 단순화시키며, 리드프레임에 대하여 정확한 정렬상태로 히트싱크를 부착시키는 히트싱크 부착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 히트싱크를 구비한 통상적인 반도체 패키지의 일예를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 반도체 패키지의 제조공정 중 종래의 히트싱크 부착장치에 의해서 리드프레임에 히트싱크가 부착되는 과정을 설명하기 위한 공정흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 히트싱크 부착장치의 일 실시예를 도시한 단면도,
그리고, 도 4내지 도 5는 도 3의 히트싱크 부착장치에 의해 스트립단위의 히트싱크가 유니트단위로 절단되어 리드프레임에 부착되는 과정을 단계별로 도시한 단면도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
31.펀치부재 32.상부다이
33.히트싱크 이동통로 34.리드프레임 이동통로
35.하부다이 36.히트싱크
37.리드프레임 38.펀칭홀
39.가이드봉 40.체결홈
41.진공홀 42.히트블락
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 히트싱크 부착장치는, 스트립단위의 히트싱크가 이동되는 히트싱크 이동통로와, 리드프레임이 이동되는 리드프레임 이동통로가 마련되며, 상기 히트싱크 이동통로와 상기 리드프레임 이동통로를 연결하여 형성된 펀칭홀을 구비한 하부다이와, 상기 하부다이에 대하여 왕복 운동하는 상부다이 및 상기 상부다이에 설치되며, 상기 하부다이의 펀칭홀을 통과하면서 상기 히트싱크 이동통로 상에 배치된 스트립단위의 히트싱크를 유니트단위로 펀칭하여 상기 리드프레임 이동통로상에 배치된 리드프레임에 부착시키는 펀치부재를 포함한다.
그리고 본 발명에 있어서, 상기 펀치부재에는 진공압이 작용하는 복수개의 진공홀이 형성되어 상기 히트싱크를 펀칭할 때 흡착고정하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 히트싱크 부착장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 이 히트싱크 부착장치는 펀치부재(31)가 마련된 상부다이(32)와 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)가 형성된 하부다이(35)를 구비하며, 이 하부다이(35)에는 펀치부재(31)가 왕복 이동하면서 히트싱크 이동통로(33)를 통하여 이동하는 히트싱크(36)를 펀칭하여 리드프레임 이동통로(34)를 통하여 이동하는 리드프레임(37)에 부착시킬 수 있도록 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)를 연결하여 형성된 펀칭홀(38)이 마련된다.
상술한 바와 같은 히트싱크 부착장치에서, 상기 상부다이(32)는 하부다이(35)에 대하여 왕복 이동할 수 있다. 예를 들면, 하부다이(35)에 가이드봉(39)이 마련되고 상부다이(32)에는 가이드봉(39)이 삽입되는 삽입공(40)이 마련되어 상부다이(32)는 하부다이(35)에 마련된 가이드봉(39)을 따라 왕복 이동한다. 그리고, 상부다이(32)에 설치되는 펀치부재(31)에는 진공압이 작용하는 복수개의 진공홀(41)이 형성되어 펀치부재(31)의 펀칭면이 스트립단위의 히트싱크(36)를 펀칭함으로써 성형된 유니트단위의 히트싱크(36)를 흡착고정하게 된다. 여기서, 펀치부재(31)에 형성된 진공홀(41)은 상부다이(32)로 연장되어 상부다이(32)와 연결된 진공수단(미도시)에 의해 진공압이 작용하게 된다.
그리고, 상기 하부다이(35)에는 스트립단위의 히트싱크(36)가 이동하는 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임(37)이 이동하는 리드프레임 이동통로(34)가 마련되는데, 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)는 상부다이(32)에 설치된 펀치부재(31)가 차례로 통과될 수 있도록 형성된다. 즉, 상부다이(32)가 이동함에 따라 펀치부재(31)가 하부다이(35)쪽으로 이동할 때, 히트싱크 이동통로(33)를 먼저 거친 후 리드프레임 이동통로(34)에 도착할 수 있도록 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)는 소정 간격 이격되어 형성된다.
그리고, 하부다이(35)에는 펀치부재(41)가 삽입되어 왕복 이동하는 펀칭홀(38)이 형성되는데, 이 펀칭홀(38)은 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)를 연결하도록 형성되어, 펀치부재(31)가 히트싱크 이동통로(33)를 통과하면서 펀칭한 히트싱크(36)를 리드프레임 이동통로(34) 내에 있는 리드프레임(37)에 부착시키게 된다. 여기서, 리드프레임 이동통로(34) 상에는 히트블락(42)이 설치되는데, 이것은 히트싱크(36)와의 접착을 위해 리드프레임(37) 상에 형성된 접착테이프에 소정 열을 가하며, 펀치부재(31)에 의해 흡착 고정되어 이동된 히트싱크(36)가 리드프레임(37)에 압착되어 부착될 수 있도록 한다. 그리고 히트블락(42)은 리드프레임(37)을 밑면에서 지지하도록 설치된다. 이때, 히트블락(42)은 리드프레임(37)에 대하여 소정 간격의 유격을 가지고 설치되어 리드프레임(37)이 이동할 때 원할하게 움직일 수 있도록 한다.
그리고, 상술한 하부다이(35)에서 펀칭홀(38)이 형성된 부위는 별도로 제작된 펀칭다이를 히트싱크 이동통로(38) 상에 장, 탈착 가능하게 설치하여, 히트싱크(36)가 펀칭다이의 상면을 통과하여 이동할 수 있다. 또한, 펀칭다이의 상부에는 펀치부재(31)의 움직임에 따라 펀칭다이의 상면에 배치된 히트싱크(36)를 압착 고정하는 스트리퍼부재를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 히트싱크 부착장치에 의해 스트립단위의 히트싱크가 유니트단위로 절단되어 리드프레임에 부착되는 과정을 단계별로 도시한 단면도로서, 도 4는 펀치부재에 의해 스트립단위의 히트싱크가 유니트단위로 절단되어 펀치부재에 흡착고정된 상태를 도시한 것이고, 도 5는 펀치부재에 흡착고정된 히트싱크가 히트블락상에 배치된 리드프레임에 부착되는 상태를 도시한 것이다. 그리고, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가르킨다.
우선 도 4에 도시된 바와 같이, 히트싱크 이동통로(33)를 이동하는 스트립단위의 히트싱크(36)에서 펀칭될 부위가 펀칭홀(38)의 상부에 배치되면, 펀치부재(31)는 하부다이(35)쪽으로 이동하면서 히트싱크 소재를 펀칭하여 유니트단위의 히트싱크(36a)를 성형하게 된다. 이때, 펀치부재(31)의 펀칭면에는 진공압이 작용하는 진공홀(41)이 형성되어 있으므로, 펀치부재(31)에 의해 펀칭된 히트싱크(36a)는 펀치부재(31)의 펀칭면에 흡착고정된 상태가 된다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 펀치부재(31)는 히트싱크(36a)를 흡착 고정한 상태로 리드프레임 이동통로(34)까지 이동하여 히트블락(42) 상에 배치된 리드프레임(37)에 히트싱크(36a)를 압착하여 부착시키게 된다. 그리고, 리드프레임(37)에 대한 히트싱크(36a)의 부착이 완료되면 펀치부재(31)의 펀칭면에 작용하는 진공압이 제거되어 펀치부재(31)는 히트싱크(36a)로부터 분리되며, 상부 다이의 이동에 따라 펀치부재(31)가 펀칭홀로부터 빠져나오게 된다. 그리고, 스트립단위의 히트싱크(36) 및 리드프레임(37)은 히트싱크 이동통로(33)와 리드프레임 이동통로(34)를 통해서 간헐적으로 이동되고, 상술한 바와 같은 펀치부재(31)의 동작에 의해 리드프레임(37)에 대한 히트싱크(36a)를 부착시키는 과정을 간단하게 실시할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 히트싱크 부착장치는 펀치부재가 한번의 펀칭동작에 의해 스트립단위의 히트싱크를 유니트단위로 절단함과 동시에 리드프레임에 부착시키는 작업을 동시에 실시할 수 있으므로, 그 제조공정이 단순화 되며, 작업의 효율성이 향상된다는 장점이 있다. 또한, 펀치부재에 의해 펀칭된 히트싱크는 펀치부재의 펀칭면에 흡착 고정된 상태로 이동하며, 펀치부재의 이동은 리드프레임에 대하여 직선적으로 이루어지므로, 리드프레임에 대하여 히트싱크가 정확한 정렬상태로 부착된다는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 스트립단위의 히트싱크가 이동되는 히트싱크 이동통로와, 리드프레임이 이동되는 리드프레임 이동통로가 마련되며, 상기 히트싱크 이동통로와 상기 리드프레임 이동통로를 연결하여 형성된 펀칭홀을 구비한 하부다이;
    상기 하부다이에 대하여 왕복 운동하는 상부다이; 및
    상기 상부다이에 설치되며, 상기 하부다이의 펀칭홀을 통과하면서 상기 히트싱크 이동통로 상에 배치된 스트립단위의 히트싱크를 유니트단위로 펀칭하여 상기 리드프레임 이동통로상에 배치된 리드프레임에 부착시키는 펀치부재;를 포함하여 된 히트싱크 부착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펀치부재에는 진공압이 작용하는 복수개의 진공홀이 형성되어, 펀치부재에 의해 분리된 히트싱크를 흡착고정하는 것을 특징으로 하는 히트싱크 부착장치.
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