KR100307612B1 - Adhesive apparatus and adhesive method for a heat spreader - Google Patents
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Abstract
방열판 접착장치 및 접착방법을 개시한다. 개시된 방열판 접착장치 및 접착방법은, 다수개의 방열판이 놓여지는 방열판 이동치구와; 상기 방열판 이동치구의 하측에 설치되어 상기 방열판에 열을 공급하는 열공급수단이 설치된 하측히터블록과; 상기 방열판 이동치구의 상측으로 설치되며, 소정의 열공급수단이 설치된 상측히터블록과; 상기 상측히터블록과 상기 방열판 이동치구 사이에 위치하는 리드 프레임과 상기 방열판의 위치를 제어하는 위치제어수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 리드 프레임의 열변형을 최소화할 수 있는 이점이 있다.Disclosed are a heat sink bonding apparatus and a bonding method. The disclosed heat sink bonding apparatus and bonding method include: a heat sink moving jig in which a plurality of heat sinks are placed; A lower heater block installed at a lower side of the heat sink moving jig and having heat supply means for supplying heat to the heat sink; An upper heater block installed above the heat sink moving jig and provided with a predetermined heat supply means; And position control means for controlling positions of the lead frame and the heat sink disposed between the upper heater block and the heat sink moving jig. According to the present invention, there is an advantage that can minimize the thermal deformation of the lead frame.
Description
본 발명은 리드 프레임의 방열판 접착에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리드 프레임의 열변형을 최소화 할 수 있는 방열판 접착장치 및 이 접착장치를 이용한 접착방법에 관한 것이다.The present invention relates to heat sink bonding of a lead frame, and more particularly, to a heat sink bonding apparatus capable of minimizing thermal deformation of a lead frame and a bonding method using the bonding apparatus.
일반적으로 반도체 패키지(Package)는 기억소자인 반도체 칩을 리드 프레임(Lead Frame)에 의해 지지하여 다른 부품과의 조립 과정을 거쳐 형성되는 것으로서, 이때 리드 프레임의 내부 리드(Internal Lead)가 반도체 패키지의 내부와 외부를 연결해 주는 도선(lead)의 역할을 하게 된다. 한편, 반도체 칩을 이용한 제품들 예를 들면, 무선 전화기나 퍼스널 컴퓨터, 각종 통신용 장비 등과 같은 제품들이 계속 소형화되는 추세에 발맞추어 반도체 칩의 집적도는 높아지고 그 크기는 날로 소형화되고 있다. 현재 반도체 칩의 고집적화와 박형화 및 소형화 추세에 따라 리드 프레임 역시 다핀 소형화 개발이 진행되고 있고 이에 따라 방열성을 고려한 리드 프레임이 요구되고 있다.In general, a semiconductor package is formed through a process of assembling with other components by supporting a semiconductor chip, which is a storage device, by a lead frame, wherein an internal lead of the lead frame is It acts as a lead that connects the inside and the outside. On the other hand, in accordance with the trend that products using semiconductor chips, such as wireless telephones, personal computers, and various communication equipments, continue to be miniaturized, the degree of integration of semiconductor chips is increasing and their sizes are becoming smaller. According to the trend of high integration, thinning, and miniaturization of semiconductor chips, lead frames are also being miniaturized, and lead frames considering heat dissipation are required.
일반적으로 반도체 패키지는, 반도체 칩과, 이 반도체 칩이 장착되는 다이패드와 이 다이패드의 가장자리에 형성된 내부리드 및 외부리드로 구비된 리드 프레임과, 상기 내부리드와 반도체 칩이 전기 도통하게 연결되게 하는 본딩 와이어와, 상기 리드 프레임의 저부에 즉, 반도체 칩이 장착된 다이패드 반대면에 방열을 목적 및 지지역할을 위해 설치된 방열판과, 상기 방열판이 대기에 노출될 수 있도록 하고 상기의 요소들을 밀봉하는 몰딩재를 포함하여 구성된다.In general, a semiconductor package includes a semiconductor chip, a lead frame including a die pad on which the semiconductor chip is mounted, an inner lead and an outer lead formed at an edge of the die pad, and the inner lead and the semiconductor chip to be electrically connected. Bonding wires, a heat sink installed at the bottom of the lead frame, i.e., on the opposite side of the die pad on which the semiconductor chip is mounted, for heat dissipation purposes and to seal the elements. It is comprised including the molding material.
이와 같은 구성을 갖는 반도체 패키지에 있어서, 상기 방열판의 평면도가 도1a 및 도 1b에 각각 도시되어 있다.In the semiconductor package having such a configuration, a plan view of the heat sink is shown in Figs. 1A and 1B, respectively.
도면을 각각 참조하면, 일반적으로 방열판은 두 가지의 형태로 대별된다. 우선, 도 1a에 도시된 제1방열판(17)에 다수개의 원형의 딤플(Dimple)(17a)이 형성된 하프 에칭 타입(Half Etching Type)이 있고, 도 1b에 도시된 제2방열판(18)에 딤플(18a)이 형성된 곳에 타원형의 슬롯(Slot)(18b)이 다수개 형성되어 있는 것도 있다.Referring to the drawings, in general, the heat sink is generally divided into two types. First, there is a half etching type in which a plurality of circular dimples 17a are formed in the first heat sink 17 shown in FIG. 1A, and in the second heat sink 18 shown in FIG. 1B. In some cases, a plurality of elliptical slots 18b are formed where the dimples 18a are formed.
한편 전술한 바와 같이 리드 프레임은 반도체 칩이 설치되어 반도체 칩에 외부회로를 연결하는 전선(Lead) 역할과, 패키지(Package)를 고정시키는 프레임(Frame) 역할을 동시에 수행하는 반도체 구조물이다. 이러한 리드 프레임에 제1, 2방열판(17, 18)을 접착하는 방열판 접착장치(미도시)는 보통 유니트(Unit) 단위로 접착하는 형태로 이루어져 있다.Meanwhile, as described above, the lead frame is a semiconductor structure in which a semiconductor chip is installed and simultaneously serves as a lead for connecting an external circuit to the semiconductor chip and a frame for fixing a package. The heat dissipation apparatus (not shown) for adhering the first and second heat dissipation plates 17 and 18 to the lead frame usually has a form of adhering in unit units.
이와 같은 방열판 접착장치를 이용하여 리드 프레임에 방열판을 접착하는 과정을 설명하면 우선, 접착 치구를 방열판이 있는 소정의 위치로 이동한다. 그런 후, 상기 접착 치구를 이용하여 상기 방열판을 리드 프레임이 있는 소정의 위치로 이동하고, 상기 리드 프레임 상에 방열판을 접착한다. 이와 같은 동작을 반복하면서 상기 방열판을 접착한다.Referring to the process of bonding the heat sink to the lead frame using the heat sink adhesive device, first, the adhesive jig is moved to a predetermined position with the heat sink. Thereafter, the heat dissipation plate is moved to a predetermined position with the lead frame by using the adhesive jig, and the heat dissipation plate is adhered on the lead frame. The heat sink is bonded while repeating this operation.
그러나, 이와 같은 방열판 접착 치구를 이용하여 방열판을 부착하는 것은 생산성이 떨어진다. 그리고 방열판과 리드 프레임을 접착하는 장치는 이 리드 프레임에 열을 가하여 접착하는 방식으로 고밀도화된 인너 리드가 방열판 접착시 100∼400℃의 고온에서 열변형이 발생한다.However, attaching a heat sink using such a heat sink bonding jig reduces productivity. In the apparatus for bonding the heat sink and the lead frame, thermal deformation occurs at a high temperature of 100 to 400 ° C. when the inner lead densified by applying heat to the lead frame is bonded to the heat sink.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 리드 프레임의 열변형을 최소화하며, 생산성을 향상시킬 수 있는 방열판 접착장치와, 이 접착장치를 이용하여 방열판 접착방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, to minimize the heat deformation of the lead frame, and to provide a heat sink bonding apparatus that can improve the productivity, and to provide a heat sink bonding method using this bonding apparatus. There is this.
도 1a 및 도 1b는 방열판을 각각 나타내 보인 평면도.1A and 1B are plan views showing heat sinks, respectively.
도 2는 본 발명에 따른 방열판 접착장치의 부분 단면도.Figure 2 is a partial cross-sectional view of the heat sink bonding apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 방열판 접착장치의 작동되는 상태를 나타내 보인 도면.Figure 3 is a view showing an operating state of the heat sink bonding apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
21...방열판 22...방열판 이동치구21 ... heat sink 22 ... heat sink moving fixture
23...상측히터블록 24...하측히터블록23.Upper heater block 24 ... Lower heater block
24a...단열재 24b...열선24a ... insulation 24b ... heating wire
24c...열센서 25...리드 프레임24c ... thermal sensor 25 ... lead frame
25a...테프론 25'...(방열판이 접착된)리드 프레임25a ... Teflon 25 '... lead frame with heat sink
26...제1파이롯트 핀 27...제2파이롯트 핀26 ... 1st pilot pin 27 ... 2nd pilot pin
28...핀홈 31...이송레일28.Pin groove 31.Transport rail
32, 32'...그립퍼 33...반송벨트32, 32 '... gripper 33 ... carrying belt
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 방열판 접착장치는, 다수개의 방열판이 놓여지는 방열판 이동치구와; 상기 방열판 이동치구의 하측에 설치되어 상기 방열판에 열을 공급하는 열공급수단이 설치된 하측히터블록과; 상기 방열판 이동치구의 상측으로 설치되며, 소정의 열공급수단이 설치된 상측히터블록과; 상기 상측히터블록과 상기 방열판 이동치구 사이에 위치하는 리드 프레임과 상기 방열판의 위치를 제어하는 위치제어수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the heat dissipation plate bonding apparatus of the present invention includes: a heat dissipation plate jig having a plurality of heat dissipation plates; A lower heater block installed at a lower side of the heat sink moving jig and having heat supply means for supplying heat to the heat sink; An upper heater block installed above the heat sink moving jig and provided with a predetermined heat supply means; And position control means for controlling positions of the lead frame and the heat sink disposed between the upper heater block and the heat sink moving jig.
본 발명에 있어서, 상기 하측히터블록의 하단부에 설치되는 단열재를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to further include a heat insulating material provided on the lower end of the lower heater block.
본 발명에 있어서, 상기 열공급수단은, 상기 상측 및 하측히터블록 내에 설치되는 열선과, 열센서를 포함하고, 상기 위치제어수단은, 상기 상측히터블록의 일측에 설치된 적어도 하나 이상의 파이롯트 핀과, 상기 방열판 이동치구 위에 상기 파이롯트 핀이 지지될 수 있는 핀홈을 포함한다.In the present invention, the heat supply means, the heating wire is provided in the upper and lower heater blocks, and a thermal sensor, the position control means, at least one pilot pin installed on one side of the upper heater block, and It includes a pin groove that can support the pilot pin on the heat sink moving jig.
본 발명에 있어서, 상기 상측히터블록 중심부에 설치되어 상기 리드 프레임의 위치를 제어하는 제2위치제어수단이 더 포함하며, 상기 제 2위치제어수단은 파이롯트 핀으로 이루어진다.In the present invention, a second position control means for controlling the position of the lead frame is installed in the upper heater block central portion, the second position control means is made of a pilot pin.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방열판 접착방법은, (a) 다수개의 방열판이 놓여진 방열판 이동치구가 작업위치로 이송될 수 있는 이송수단 위에 올려져 상기 이송수단 위를 지나게 되는 단계와; (b) 상기 이송수단에 따라 이송된 방열판 이동치구가 열공급수단이 설치된 하측히터블록 위에 놓이게 되는 단계와; (c) 상기 열공급수단이 설치되며 상기 하측 히터블록의 상측으로 대향되게 설치된 상측 히터블록에 구비된 적어도 하나 이상의 위치제어수단에 의해 상기 방열판과, 상기 방열판 이동치구와 상기 상측히터블록 사이에 위치하는 리드 프레임의 위치가 제어되는 단계와; (d) 상기 상측 및 하측히터블록의 열공급수단에 의해 상기 방열판 및 리드 프레임에 열이 공급되어지는 단계와; (e) 상기 리드 프레임 및 상기 상측히터블록의 하강 압착으로 상기 리드 프레임과 방열판이 접착되는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The heat dissipation plate bonding method of the present invention for achieving the above another object comprises the steps of: (a) passing a heat dissipation plate jig on which a plurality of heat dissipation plates are placed on a transfer means that can be transferred to a working position; (b) placing the heat dissipating plate moving jig transferred along the transfer means on the lower heater block on which the heat supply means is installed; (c) the heat supply means is installed and positioned between the heat sink, the heat sink moving jig, and the upper heater block by at least one position control means provided in an upper heater block facing the upper side of the lower heater block. Controlling the position of the lead frame; (d) supplying heat to the heat sink and lead frame by heat supply means of the upper and lower heater blocks; (e) adhering the lead frame and the heat sink to the lead frame and the upper and lower heater blocks by downward compression of the lead frame and the upper heater block.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 따른 방열판 접착장치가 도시되어 있다.2 shows a heat sink bonding apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 방열판 접착장치(20)에는 다수개의 방열판(21)을 탑재한 방열판 이동치구(22)가 상측히터블록(Heater Block)(23) 및 하측히터블록(24) 사이에 위치한다. 상기 하측히터블록(24)의 하단부에는 단열재(24a)가 설치되며, 상기 상측 및 하측히터블록(23, 24) 내에는 열선(24b)과 열센서(Sensor)(24c)가 각각 설치된다. 상기 방열판(21)의 상측으로 이 방열판(21)과 접착되는 리드 프레임(25)이 위치되며, 이 리드 프레임의 상면에는테프론(25a)이 부착된다. 그리고, 상기 상측히터블록(23)의 좌, 우측 가장자리에는 리드 프레임(25) 및 방열판(21)의 위치 제어용 제1파이롯트 핀(26)이 각각 설치되며, 그 중심부 하측에는 리드 프레임(25) 위치 제어용 제2파이롯트 핀(Pilot Pin)(27)이 다수개가 각각 설치된다. 그리고, 상기 방열판 이동치구(22)에는 상기 제1파이롯트 핀(27)이 지지될 수 있도록 제1파이롯트 핀(27)과 대응되는 핀홈(28)이 각각 성형된다.Referring to the drawings, in the heat dissipating plate adhesive apparatus 20 according to the present invention, a heat dissipating plate movable jig 22 having a plurality of heat dissipating plates 21 is disposed between an upper heater block 23 and a lower heater block 24. Located in The lower end of the lower heater block 24 is provided with a heat insulator 24a, the heating wire 24b and the thermal sensor (24c) are respectively installed in the upper and lower heater blocks (23, 24). The lead frame 25, which is bonded to the heat sink 21, is positioned above the heat sink 21, and a teflon 25a is attached to the top surface of the heat sink 21. Further, first pilot pins 26 for position control of the lead frame 25 and the heat dissipation plate 21 are respectively installed at the left and right edges of the upper heater block 23, and the lead frame 25 is positioned below the center of the upper heater block 23. A plurality of control pilot pins 27 are provided, respectively. In addition, the heat sink moving jig 22 is formed with a fin groove 28 corresponding to the first pilot pin 27 so that the first pilot pin 27 can be supported.
이와 같은 구성을 갖는 방열판 접착장치(20)의 동작상태를 나타낸 도 3을 참조하여 방열판 접착방법을 설명하기로 한다.A heat sink bonding method will be described with reference to FIG. 3, which shows an operation state of the heat sink bonding apparatus 20 having such a configuration.
도 3을 참조하면, 우선 이송레일(Rail)(31) 위에 다수개의 방열판(21)이 올려 놓여진 방열판 이동치구(22)를 상기 이송레일(31)을 따라 하측히터블록(24)이 위치하는 곳까지 이동시킨다. 상기 방열판(21)은 상기 하측히터블록(24) 위에 위치하고 있는 리드 프레임(25)의 스트립(Strip) 당 유니트 수에 맞추어 상기 방열판 이동치구(22)에 올려져 하측히터블록(24) 위로 이동 및 대기하고 있다.Referring to FIG. 3, first, the heat sink 22 is placed on the transfer rail 31, and the lower heater block 24 is positioned along the transfer rail 31. Move to The heat sink 21 is mounted on the heat sink moving jig 22 according to the number of units per strip of the lead frame 25 located on the lower heater block 24 to move above the lower heater block 24. I'm waiting.
그리고, 상기 하측히터블록(24) 위에 방열판(21)이 놓여진 방열판 이동치구(22)의 핀홈(28)에 제1파이롯트 핀(26)이 위치하면 상기 상측히터블록(23)에 설치된 제2파이롯트 핀(27)이 리드 프레임(25)의 테프론(25a)이 부착된 면을 압착한다. 이렇게 되면 자동적으로 상기 리드 프레임(25)과 다수개의 방열판(21)과 접촉된다. 상기 테프론(25a)은 제2파이롯트 핀(27)의 압착으로 인한 리드 프레임(25)의 표면의 스크레치(Scratch) 방지를 목적으로 부착된다.In addition, when the first pilot pin 26 is located in the fin groove 28 of the heat dissipation plate movable jig 22 on which the heat dissipation plate 21 is placed on the lower heater block 24, the second pilot is installed on the upper heater block 23. The pin 27 compresses the surface to which the teflon 25a of the lead frame 25 was attached. In this case, the lead frame 25 and the plurality of heat sinks 21 are automatically contacted. The teflon 25a is attached to prevent scratches of the surface of the lead frame 25 due to the compression of the second pilot pin 27.
상기 방열판 이동치구(22) 위에 위치한 방열판(21) 및 리드 프레임(25)은 상측 및 하측히터블록(23, 24)의 열선(24b) 및 열센서(24c)로 인하여 열을 공급받게 된다. 상기 방열판(21)에는 고온(100∼400℃)의 열을 공급하고, 상기 리드 프레임(25)에는 열패창율 차이에 의한 열변형 방지를 위하여 저온(100∼200℃)의 열을 공급한다.The heat dissipation plate 21 and the lead frame 25 positioned on the heat dissipation plate jig 22 receive heat from the heat wires 24b and the heat sensors 24c of the upper and lower heater blocks 23 and 24. The heat sink 21 is supplied with heat at a high temperature (100 to 400 ° C.), and the lead frame 25 is supplied with heat at a low temperature (100 to 200 ° C.) in order to prevent thermal deformation due to a difference in heat loss rate.
따라서, 고밀도, 미세화된 리드 프레임(25) 특히, 인너 리드의 열변형을 최소화한다. 상기 상측히터블록(23)의 상, 하운동과 리드 프레임(25)이 스트립 단위로 상, 하운동함으로서 방열판(21)과 접착하게 된다. 상기 리드 프레임(25)은 스트립 단위로 픽 엔 플레이스(Pick ＆ Place) 또는 툴(Tool)에 의하여 이동한다.Therefore, the thermal deformation of the high density, finer lead frame 25, especially the inner lead, is minimized. The upper and lower motions of the upper heater block 23 and the lead frame 25 move upward and downward in a strip unit, thereby adhering to the heat sink 21. The lead frame 25 is moved by Pick & Place or Tool in strip units.
이와 같이 방열판이 접착된 리드 프레임(25')은 상기 이송 레일(31)의 출구 단부측에 설치된 그립퍼(32)에 의해서 반송벨트(33) 위로 옮겨진다. 옮겨진 방열판(21)이 접착된 리드 프레임(25')은 반송벨트(33)를 지나 다른 그립퍼(32')에 의해 다른 작업장소로 이동된다.In this way, the lead frame 25 'to which the heat sink is bonded is transferred onto the conveyance belt 33 by a gripper 32 provided on the outlet end side of the transfer rail 31. The lead frame 25 'to which the transferred heat sink 21 is bonded is moved to another work place by the other gripper 32' past the conveying belt 33.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방열판 접착장치 및 접착방법은 다음과 같은 효과를 가진다.As described above, the heat sink bonding apparatus and the bonding method according to the present invention have the following effects.
방열판에는 고온을 공급하고, 리드 프레임에는 열팽창율 차이에 의해서 변형되는 것을 방지하기 위하여 저온의 열을 공급하여 상기 리드 프레임의 열변형을 최소화하였으며, 또한, 상기 리드 프레임과 방열판 접착시, 상기 리드 프레임의 스트립당 유니트 수에 맞추어 상기 리드 프레임을 방열판으로 위치 이동시켜 스트립 상태의 리드 프레임을 접착시킴으로서, 생산성을 극대화 할 수 있다는 장점을 가진다.A high temperature is supplied to the heat sink, and a low temperature heat is supplied to the lead frame to prevent deformation due to a difference in thermal expansion rate, thereby minimizing thermal deformation of the lead frame. Also, when the lead frame is bonded to the heat sink, the lead frame By aligning the lead frame in the strip state by moving the lead frame to the heat sink according to the number of units per strip of the, there is an advantage that the productivity can be maximized.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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-
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US5439161A (en) * | 1993-09-08 | 1995-08-08 | Sony Corporation | Thermocompression bonding apparatus, thermocompression bonding method and process of manufacturing liquid crystal display device |
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