KR100561548B1 - 몰딩 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 성형 수지가 몰딩 금형 내부로 주입되도록 하는 플런저의 상면은 물론 플런저의 측면에 부착되어 플런저의 측면 마모를 촉진하는 성형 수지를 제거할 수 있도록 한 클리너를 포함하는 몰딩 설비에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 성형 수지의 제거가 어려운 플런저의 공기 빼기 홈의 내부를 매우 깨끗하게 제거할 수 있도록 하여 플런저와 하부 금형의 마모를 방지할 수 있어 몰딩 설비의 수리회수를 크게 감소시킴은 물론 하부 금형과 플런저의 마모에 따른 교체 비용을 크게 감소시킬 수 있는 다양한 효과가 있다.
몰딩, 클리너

Description

몰딩 설비{Equipment for molding semiconductor-chip}
도 1은 본 발명에 의한 몰딩 설비의 구성을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 몰딩 설비에 의하여 몰딩 공정이 진행되는 것을 도시한 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 몰딩 설비의 클리닝을 위한 사전 준비 작업이 진행된 것을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 몰딩 설비와 몰딩 설비에 설치된 클리너의 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 클리너의 확대도.
본 발명은 반도체 소자 몰딩 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형 수지가 몰딩 금형의 내부로 주입되도록 하는 플런저(plunger)의 상면은 물론 플런저의 측면에 부착되어 플런저의 측면 마모를 촉진하는 성형 수지를 제거할 수 있도록 한 클리너를 포함하는 몰딩 설비에 관한 것이다.
최근들어 고도로 발전된 반도체 박막 기술에 의하여 생산된 고집적 반도체 소자는 외부 환경 즉 습도, 온도 등에 매우 민감하게 반응하고, 더욱이 외부 충격 을 견디는 내충격성이 좋지 않음으로 반도체 소자를 보호함과 동시에 반도체 소자가 외부 기기의 신호 입출력이 가능케 하기 위하여 반도체 소자에는 반도체 패키지 공정이 진행된다.
반도체 패키지 공정은 복수개의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼의 취급을 용이하게 하기 위하여 금속 프레임에 웨이퍼를 부착하는 웨이퍼 마운팅, 마운팅된 웨이퍼의 반도체 소자를 개별화하는 쏘잉, 쏘잉된 웨이퍼중 양품 반도체 소자를 신호 입출력 단자 역할을 하는 리드 프레임의 다이에 어탯치하는 다이 어탯치, 다이 어탯치된 반도체 소자와 리드 프레임의 리드를 도전성 리드에 의하여 전기적으로 연결하는 와이어 본딩, 와이어 - 리드 - 반도체 소자를 성형 수지에 의하여 감싸는 몰딩, 리드 프레임으로부터 리드를 절단하는 트리밍 및 리드의 형상을 가공하여 소정 형상이 되도록 가공하는 포밍 및 기타 공정을 포함한다.
이들중 몰딩 공정은 캐비티가 형성된 상, 하부 금형 사이에 와이어 본딩이 종료된 반도체 소자를 안착시킨 상태에서 하부 금형의 캐비티와 연통된 성형 수지 포트에 콤파운드 형태의 고체 성형 수지를 채운 후 상, 하부 금형이 서로 맞물리도록 한 후, 고체 성형 수지에 열을 가하여 용융시킨 후 성형 수지 포트의 내부에 위치한 플런저를 가압하여 용융된 성형 수지가 캐비티 내부로 주입되어 와이어, 리드 및 반도체 소자가 성형 수지에 의하여 감싸지도록 하는 반도체 패키지 공정중 중요한 공정이다.
이때, 상, 하부 금형의 캐비티는 외부에 대하여 밀폐된 상태이기 때문에 플런저에 의하여 성형 수지가 캐비티 내부로 주입될 경우, 캐비티 내부에 존재하는 공기가 압축되고 성형 수지가 캐비티 내부로 주입되더라도 압축된 공기 부분 즉 공극 부분에의 성형 수지 압력보다 공극의 공기 압력이 크게 될 경우 성형 수지가 공극 부분에서는 위치하지 못하게 되어 결국 몰딩 공정 불량이 유발된다.
이를 극복하기 위한 방법으로 플런저의 원주면을 따라서 링형 공기 빼기 홈을 형성한다.
이때, 플런저가 움직이기 위해서는 필연적으로 하부 금형과 플런지의 원주면 사이에 아주 미세한 간극(약 0.005mm)이 형성될 수 밖에 없고 플런저가 성형 수지를 캐비티 내부로 압출할 때 공기는 플랜지와 하부 금형 사이에 형성된 간극을 통하여 공기 빼기 홈으로 유입되어 몰딩 공정 불량이 방지된다.
그러나, 몰딩 공정 불량을 방지하기 위하여 형성된 공기 빼기 홈은 또다른 몰딩 공정 불량을 유발하는 문제점이 있다.
문제점으로 공기 빼기 홈에는 컴파운드 플런저를 움직이기 위하여 형성된 간극을 통하여 미세 성형 수지 알갱이가 플런저가 상승 하강할 때마다 조금씩 채워지고 공기 빼기 홈 내부에서 경화되는 과정을 반복하다 공기 빼기 홈 내부에 성형 수지가 가득 채워질 경우 플런저가 상승 하감하면서 플런자가 하부 금형과 심하게 마찰되고 이로 인하여 하부 금형과 플런지의 측면 사이에 형성되는 간극이 설정된 간극보다 매우 커져 결국 몰드 공정 불량이 유발된다.
이를 방지하기 위하여 몰딩 공정이 한 번 진행될 때마다 성형 수지의 제거를 위한 클리너가 하부 금형을 클리닝 하지만 주로 하부 금형의 캐비티 부분과 플런저의 상면 부위의 클리닝만이 가능하고 실제 클리닝을 요하는 플런저의 측면은 하부 금형에 의하여 클리닝이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 몰딩 설비에서 성형 수지를 캐비티에 주입하는 플랜지의 측면에 형성된 공기 빼기 홈의 내부에 적층된 성형 수지를 제거함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 몰딩 설비는 성형 수지가 공급되는 복수개의 성형 수지 공급 포트, 성형 수지 공급 포트에 삽입되며 측면에 공기 빼기 홈이 형성된 플런저, 플런저를 구동하며 공기 빼기 홈이 외부로 노출되도록 하는 플런저 구동장치, 상면에 반제품 반도체 패키지가 안착되는 하부 금형과, 반제품 반도체 패키지가 수납되는 캐비티가 형성되며 하부 금형과 밀착되는 상부 금형과, 플런저 구동장치에 의하여 공기 빼기 홈이 노출된 상태에서 하부 금형으로부터 돌출된 플런저를 감싸는 커버, 커버의 내측에 설치되며, 플런저와 소정 거리 이격된 상태로 플런저를 감싸고 플런저를 향해 에어를 분사하는 에어 분사 배관, 커버의 내측에 설치되며 플런저에 부착된 성형 수지를 긁는 브러쉬, 커버와 연통되어 커버 내측에 진공압을 형성시키는 진공 배관, 커버를 상하 좌우로 이송 시키는 커버 이송장치로 형성된 클리너를 포함한다.
이하, 본 발명에 의한 몰딩 설비 클리너를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 의한 몰딩 설비 클리너에 의하여 클리닝되는 몰딩 설비를 설명한 후 본 발명의 핵심 부분인 몰딩 설비 클리너를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1에는 몰딩 설비가 도시되어 있는 바, 몰딩 설비(100)는 전체적으로 보아 하부 금형(50)과 상부 금형(60)으로 구성된다.
상부 금형(60)과 하부 금형(50)의 사이에는 리드 프레임(200)에 반도체 칩(210)이 와이어(220)에 의하여 와이어 본딩된 상태의 반제품 반도체 패키지(240)가 로딩된다.
이 반제품 반도체 패키지(240)의 일측면과 대향하는 곳에는 상부 금형(60)이 설치된다.
상부 금형(60)은 직육면체 블록 형상으로 반제품 반도체 패키지(240)와 대향하는 일측면에는 캐비티(65)가 형성되며, 상부 금형(60)은 움직일 수 없도록 소정 위치에 고정된다.
한편, 반제품 반도체 패키지(240)의 타측면과 대향하는 곳에는 하부 금형(50)이 설치된다.
하부 금형(50)은 상부 금형(60)과 동일한 크기, 동일한 형상을 갖는 직육면체 블록 형상으로 고정된 상부 금형(60)으로부터 이격되거나 밀착됨이 가능하다.
이와 같이 움직임이 가능한 하부 금형(50)중 상부 금형(60)에 형성된 각 캐비티(65)와 대응하는 부분에는 관통공이 형성되고 관통공에는 성형 수지 공급 포트(52)가 설치된다.
성형 수지 공급 포트(52)에는 컴파운드 또는 고체 덩어리 형태의 성형 수지(54)가 주입되고, 성형 수지 공급 포트(52)에 주입된 성형 수지(54)는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 용융된 후 성형 수지 공급 포트(52)에 삽입된 플런저(planger;56)의 상승, 하강 작용에 의하여 하부 금형(50)과 상부 금형(60)의 사이에 형성되는 캐비티(65)의 내부로 주입된다.
플런저(56)의 외주면에는 플런저(56)가 밀폐된 캐비티(65) 내부로 성형 수지(54)를 주입할 때 주입된 성형 수지(54)의 부피 만큼 캐비티(65) 내부의 공기가 압축되면서 몰딩 불량이 발생되는 것을 방지하기 위하여 링 형상으로 형성된 공기 빼기 홈(56a)이 형성된다.
공기 빼기 홈(56a)은 공기를 빼주는 역할 이외에도 플런저(56)와 성형 수지 공급 포트(52)의 마찰을 저감시키는 역할도 겸한다.
이와 같은 구성을 갖는 플런저(56)는 플런저 구동장치(56b)에 의하여 구동되는 바, 플런저 구동장치(56b)는 도 3에 도시된 바와 같이 플런저(56)의 공기 빼기 홈(56a)이 하부 금형(50)의 상면으로부터 소정 높이 이격되도록 함이 가능토록 구성되는 바, 이는 플런저(56)의 공기 빼기 홈(56a)의 내부에 끼어 있는 성형 수지(54)를 제거하기 위함이다.
앞서 설명한 상부 금형(60), 하부 금형(50)에 의하여 반제품 반도체 패키지(240)에 몰딩 공정이 종료된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 몰딩된 반도체 패키지는 하부 금형(50)이 상부 금형(60)으로부터 이격되도록 이송된 후 후속 공정, 예를 들어 트리밍/포밍 공정으로 이송되고 다음 반제품 반도체 패키지(240)의 몰딩 공정을 위한 사전 준비 작업을 수행한다.
사전 준비 작업중 하나가 하부 금형(50)에 잔존하는 성형 수지(54)를 제거하는 작업이다.
하부 금형(50)에 잔존하는 성형 수지(54)를 제거하는 작업은 상부 금형(60)과 하부 금형(50)이 소정 간격 이격된 상태로 도 4 또는 도 5에 도시된 클리너(300)에 의하여 수행된다.
클리너(300)는 상부 금형(60)과 하부 금형(50)이 이격되고 하부 금형(50)의 상면으로부터 플런저(56)가 소정 높이 돌출되어 플런저(56)의 측면에 형성된 공기 빼기 홈(56a)이 외부로 노출된 상태에서 몰딩 설비(100)의 소정 위치로부터 상부 금형(60)과 하부 금형(50)의 사이로 이송된다.
클리너(300)는 진공압이 형성된 진공 배관(310), 진공 배관(310)에 연결되며 하부가 개방된 클리너 커버(320), 클리너 커버(320)의 내부에 고정되고 외부 에어 공급부(미도시)에 연통된 에어 분사 배관(330), 클리너 커버(320)의 내부에 고정된 브러쉬(340) 및 진공 배관(310)을 좌우로 이동시키는 클리너 이송장치(미도시)로 구성된다.
보다 구체적으로 클리너(300)의 에어 분사 배관(330)은 하부 금형(50)의 상면으로부터 플런저(56)의 측면에 형성된 공기 빼기 홈(56a)이 노출된 상태 즉 플런저(56)가 하부 금형(50)의 상면으로부터 소정 높이 돌출된 상태에서 공기 빼기 홈(56a)의 내부에 잔류하는 성형 수지를 제거하기 위하여 플런저(56)를 감싸는 캡(cap) 형상으로 에어 분사 배관(330)의 가운데 부분이 오목하게 절곡되어 있다.
이와 같은 형상을 갖는 에어 분사 배관(330)에는 복수개의 에어 분사 노즐(335)이 설치된다.
보다 구체적으로 브러쉬(340)는 하부 금형(60)의 상면으로부터 돌출된 플런저(56)의 상면, 측면 특히 측면에 형성된 공기 빼기 홈(56a)의 내부와 접촉될 정도로 길게 형성된다.
보다 구체적으로 하부가 개구된 클리너 커버(320)의 단부에는 클리너 커버(320)가 하부 금형(50)의 표면을 스크랫치 또는 파손되도록 하는 것을 방지함과 동시에 클리너(300) 외부의 공기가 클리너(300) 내부로 유입되도록 부분적으로 러버(rubber;325)가 설치된다.
보다 구체적으로 클리너 이송장치는 클리너(300)를 상하, 좌우로 움직임이 가능케 한다.
이와 같은 구성을 갖는 클리너(300)의 작용을 살펴보면, 클리너(300)가 하부 금형(50)에 안착된 상태에서 에어 분사 배관(330)로부터 고압의 에어가 하부 금형(50)의 상면 및 플런저(56)의 상면과 측면에 강하게 분사되어 하부 금형(50)에 붙어 있는 성형 수지를 비산시킴과 동시에 비산된 성형 수지는 진공 배관(310)으로 빨려 들어간다.
하부 금형(50)의 상면 및 플런저(56)의 상면과 측면에 미세하게 붙어 있는 성형 수지를 보다 깨끗하게 클리닝하기 위해서 클리너 이송장치는 클리너(300)를 좌우로 이송시키고 이로 인하여 클리너(300)의 브러쉬(340)는 하부 금형(50)의 상 면과 플런저(56)의 측면에 형성된 공기 빼기 홈(56a), 플런저(56)의 상면에 부착된 미세한 성형 수지를 완전히 제거하여 후속 몰딩 공정이 진행되도록 한다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 하부 금형의 내부에 위치함으로써 잔존하는 성형 수지를 제거하기 힘들던 플런저의 공기 빼기 홈의 내부를 매우 깨끗하게 제거할 수 있도록 하여 플런저와 하부 금형의 마모를 방지할 수 있어 몰딩 설비의 수리회수를 크게 감소시킴은 물론 하부 금형과 플런저의 마모에 따른 교체 비용을 크게 감소시킬 수 있는 다양한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 성형 수지가 공급되는 복수개의 성형 수지 공급 포트, 상기 성형 수지 공급 포트에 삽입되며 측면에 공기 빼기 홈이 형성된 플런저, 상기 플런저를 구동하며 상기 공기 빼기 홈이 외부로 노출되도록 하는 플런저 구동장치, 상면에 반제품 반도체 패키지가 안착되는 하부 금형과;
    상기 반제품 반도체 패키지가 수납되는 캐비티가 형성되며 상기 하부 금형과 밀착되는 상부 금형과;
    상기 플런저 구동장치에 의하여 상기 공기 빼기 홈이 노출된 상태에서 상기 하부 금형으로부터 돌출된 상기 플런저를 감싸는 커버, 상기 커버의 내측에 설치되며, 상기 플런저와 소정 거리 이격된 상태로 상기 플런저를 감싸고 상기 플런저를 향해 에어를 분사하는 에어 분사 배관, 상기 커버의 내측에 설치되며 상기 플런저에 부착된 성형 수지를 긁는 브러쉬, 상기 커버와 연통되어 상기 커버 내측에 진공압을 형성시키는 진공 배관, 상기 커버를 상하 좌우로 이송 시키는 커버 이송장치로 형성된 클리너를 포함하는 몰딩 설비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에어 분사 배관은 상기 하부 금형으로부터 돌출된 플런저를 감싸기 위하여 오목한 형태로 절곡된 몰딩 설비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 브러쉬는 상기 에어 분사 배관과 동일한 형상을 갖 아 상기 플런지의 상기 공기 빼기 홈과 접촉되는 몰딩 설비.
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