KR100667659B1

KR100667659B1 - 프레스 천공 가공 방법

Info

Publication number: KR100667659B1
Application number: KR1020010011344A
Authority: KR
Inventors: 쿠보타아키히로; 모리슈지; 후지모토마사미치
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2007-01-12
Also published as: US20020002887A1; JP2002028737A; TW548170B; US6877408B2; KR20020005381A

Abstract

본 발명은 한꺼번에 다수의 구멍의 천공을 할 수 있는 동시에, 펀치 블록 및 다이 블록을 교환하지 않고 구멍의 배열을 바꿀 수 있는 프레스 천공 가공 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상 금형(12)은 길이가 다른 복수의 펀치(22)를 갖는다. 펀치(22)는 하 금형(16)에 설치되는 다이 홀(26)에 수용된다. 리니어 모터(44)의 구동력에 의해서 하 금형(16)을 상 금형(12)에 대하여 이동시킨다. 하 금형(16)의 스트로크(stroke) 거리를 조절하여 금형을 닫았을 때의 상 금형(12)과 하 금형(16) 사이의 거리를 스트로크마다 바꾸면서 천공을 한다.

금형, 프레스 천공, 플래튼, 슬라이더, 배선 기판

Description

프레스 천공 가공 방법{PRESS PUNCHING METHOD}

도1은 BGA에 사용되는 기판의 일례를 나타낸 평면도.

도2는 CSP에 사용되는 기판의 일례를 나타낸 평면도.

도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 프레스 천공 가공 장치의 측면도.

도4는 리니어 모터의 구동을 제어하는 제어 기구의 블록도.

도5는 리니어 모터의 구성을 나타낸 확대 단면도.

도6은 도5의 부분 A를 확대하여 나타낸 단면도.

도7은 도3에 나타낸 프레스 천공 가공 장치에 의해서 행하여지는 천공 방법을 설명하기 위한 도면.

도8은 도3에 나타낸 프레스 천공 장치에 의한 가공례를 설명하기 위한 도면.

도9는 도3에 나타낸 프레스 천공 장치에 의한 가공례를 설명하기 위한 도면.

도10은 도3에 나타낸 프레스 천공 장치에 의한 가공례를 설명하기 위한 도면.

도11은 도3에 나타낸 프레스 천공 장치에 의한 가공례를 설명하기 위한 도면.

도12는 도11에 나타낸 가공례에 의해서 얻어지는 관통 구멍 배열의 일례를 나타낸 도면.

도13은 도11에 나타낸 가공례에 의해서 얻어지는 관통 구멍 배열의 일례를 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

12: 상 금형

14: 상 플래튼

16: 하 금형

18: 하 플래튼

20: 슬라이더

22, 22-1, 22-2, 22-3, 22-4, 22-5: 펀치

26: 다이 홀

30: 누름 판

32: 스프링

34: 기판 재료

36: 가이드 부재

38: 돌기 부재

40: 이동자

40a, 42a: 톱니

40b: 전자 코일

42: 고정자

42b: 영구 자석

44: 리니어 모터

50: 제어 유닛

52: NC 장치

54: 리니어 스케일

56: 위치 검출기

본 발명은 프레스 천공 가공 방법 및 프레스 천공 가공 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 장치용 기판 등의 제조에 적합한 프레스 천공 가공 방법 및 프레스 천공 가공 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 장치에는 고밀도 실장이 요구되고 있으며, 이와 같은 요구를 충족시키기 위해서, 반도체 장치의 패키지로서, BGA/LGA(볼 그리드 어레이 패키지/랜드 그리드 어레이 패키지) 또는 CSP(칩 사이즈 패키지 또는 칩 스케일 패키지)가 많이 사용되고 있다. BGA 및 CSP는 반도체 칩의 탑재 영역에도 외부 접속 단자를 배열 설치하기 위한 전극(핀 또는 랜드)을 배치할 수 있기 때문에, IC 등의 반도체 장치의 실장 면적을 반도체 칩의 크기까지 축소할 수 있다.

BGA, CSP 등에 있어서, 반도체 칩은 배선 기판 상에 탑재되고, 반도체 칩의 반대측에 외부 접속용 단자가 설치된다. 이와 같은 구성에 있어서, 외부 접속용 단 자를 설치하기 위한 랜드가 형성되는 부분에는, 배선 기판에 작은 관통 구멍이 형성되는 것이 일반적이다. 따라서, 배선 기판에는 랜드의 배열과 같은 배열로 다수의 관통 구멍이 형성된다.

도1은 BGA에 사용되는 기판의 일례를 나타낸 평면도이다. BGA용 배선 기판은 테이프 형상의 기판 재료(2)에 동박 등을 접합하고, 동박을 에칭 등에 의해서 패턴화함으로써 형성된다. 테이프 형상의 기판 재료(2)에는 미리 가이드 홀(4)이 형성되어 있어서, 기판 재료(2)의 이동시의 위치맞춤에 사용된다. 일반적으로 BGA용의 배선 기판은 다층 구조를 갖고 있으며, 각 층의 수직 방향에서의 전기적 접속은 각 층에 형성된 관통 구멍을 이용하여 달성된다. 또한, 배선 기판에는 다수의 배선이나 랜드(6)가 형성되고, 각 랜드의 아래에는 상술한 관통 구멍이 미리 형성된다. 따라서, 랜드(6)의 배열과 똑같은 배열의 관통 구멍을 형성할 필요가 있다.

도2는 CSP에 사용되는 기판(소위, 인터포저)의 일례를 나타낸 평면도이다. 상술의 BGA용 배선 기판과 마찬가지로, CSP용 배선 기판은 테이프 형상의 기판 재료(2)에 동박 등을 접합하고, 동박을 에칭 등에 의해서 패턴화함으로써 형성된다. 테이프 형상의 기판 재료(2)에는 미리 스프로켓 홀(8)이 형성되어 있으며, 기판 재료(2)의 이동시의 위치맞춤에 사용된다. 또한, 배선 기판에는 다수의 배선이나 랜드(6)가 형성되고, 각 랜드(6)의 아래에는 상술한 관통 구멍이 미리 형성된다. 따라서, 랜드(6)의 배열과 동일한 배열의 관통 구멍을 형성할 필요가 있다.

상술한 관통 구멍은 소직경의 드릴에 의한 천공, 레이저 가공에 의한 천공, 프레스에 의한 천공 등에 의해서 형성가능하지만, 드릴이나 레이저에 의한 가공보 다 프레스에 의한 천공 가공쪽이 가공 코스트를 낮출 수 있기 때문에, 프레스에 의한 천공 가공이 일반적으로 사용되고 있다.

드릴 가공이나 레이저 가공의 경우, 한꺼번에 다수의 천공을 행하기가 어려워서, 관통 구멍을 하나하나 가공하게 된다. 이에 대하여, 프레스에 의한 천공 가공으로는, 관통 구멍의 배열과 동일한 배치 구성으로 다수의 천공용 펀치를 배열하고, 하나의 반도체 장치용의 다수의 관통 구멍을 1회의 프레스 공정으로 형성할 수 있다. 이 때문에, 프레스에 의한 천공 가공은 가공 시간이 짧고, 가공 코스트가 낮다는 이점이 있다.

최근, 반도체 장치의 종류수는 증가하고 있고, 또한 한 종류의 반도체 장치가 사용되는 기간은 짧아지고 있다. 즉, 한 종류의 반도체 장치의 전극 배열에 대응하여 작성된 펀치 및 다이를 사용할 수 있는 기간이 짧아지고 있다. 이와 같은 상황에 있어서, 프레스에 의한 천공 가공용의 펀치 및 다이를 하나의 반도체 장치의 전극 배열에 기초하여 하나씩 제작하게 되면, 펀치 및 다이의 제작에 드는 비용이 반도체 장치의 제조 코스트에 차지하는 비율이 상승하고, 그 결과 반도체 장치 하나하나의 제조 코스트가 상승되어 버리는 등의 문제가 있다.

1개의 펀치를 사용하여 배선 기판을 이동함으로써 다수의 구멍을 하나씩 가공하면, 전극의 배열이 바뀌어도 배선 기판의 이동을 NC 제어에 의해서 바꿈으로써 대응할 수 있으나, 이렇게 되면 드릴 가공이나 레이저 가공처럼 가공 시간이 길어져서, 한꺼번에 다수의 구멍을 천공할 수 있다는 프레스에 의한 천공 가공의 이점 이 손상되고 만다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 한꺼번에 다수의 구멍을 천공할 수 있는 동시에, 펀치 블록 및 다이 블록을 교환하지 않고 구멍의 배열을 바꿀 수 있는 프레스 천공 가공 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 발명은 길이가 다른 일렬로 배열된 복수의 펀치를 사용하여, 1회의 스트로크로 피가공물이 일부의 펀치에만 도달하도록 금형의 스트로크 거리를 조절하고, 다른 스트로크로 피가공물이 상기 일부의 펀치 이외의 펀치에 도달하도록 상기 금형의 스트로크 거리를 조절하는 구성으로 한다.

상술한 구성에 의하면, 예를 들어 금형의 최초의 스트로크로 길이가 가장 긴 펀치만으로 천공을 행하고, 다음 스트로크로 1번째 및 2번째로 긴 펀치에 의해서 천공을 행하도록, 스트로크 거리를 조절함으로써, 실제로 천공에 사용되는 펀치를 선택할 수 있다. 즉, 길이가 다른 펀치를 사용하여, 금형의 스트로크 거리를 가변시킴으로써, 천공된 구멍의 배열을 바꿀 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬하여 배치하고, 1회의 스트로크로 한 열분의 구멍을 천공한 후에, 다음 스트로크에서 스트로크 거리를 바꾸어 다음의 1렬분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 금형의 스트로크를 조절하는 것만으로 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수가 있고, 반도체 장치의 설비 투자 비용을 저감할 수 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

제 2 발명은, 제 1 발명의 프레스 천공 가공 방법에 있어서, 상기 금형의 스트로크에 동기하여 피가공물을 소정 거리씩 이동시키는 구성으로 하였기 때문에, 예를 들어 스트로크마다 피가공물을 소정 거리만큼 이동시킴으로써, 관통 구멍의 배열을 2차원적으로 변화시켜서 소정의 배열을 달성할 수 있다.

제 3 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 프레스 천공 가공 방법에 있어서, 상기 펀치를 정렬하여 배치하고, 상기 피가공물의 이동 방향을 상기 펀치의 정렬 방향에 대하여 수직 방향으로 하는 구성으로 함으로써, 예를 들어 피가공물의 소정 거리의 이동을 정렬한 펀치간의 피치와 같게 함으로써, 바둑판 무늬 형상으로 관통 구멍을 배열할 수 있고, 또한 관통 구멍을 형성하지 않는 위치를 선택적으로 설치할 수 있어서, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

또한, 제 4 발명은, 판 형상의 피가공물에 대하여 천공에 의해서 관통 구멍을 형성하는 프레스 천공 가공 방법에 있어서,

다이 블록과 이 다이 블록에 대한 거리가 다른 상태로 복수의 펀치가 일렬로 설치된 펀치 블록과의 사이에 이 피가공물을 배치하는 공정과,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록중 적어도 한쪽을 이동시켜 상기 다이 블록과 상기 펀치 블록을 제1 소정 거리까지 근접시킴으로써, 상기 복수의 펀치 중 적어도 일부의 펀치에 의해서 피가공물을 천공하여 관통 구멍을 형성하는 공정과,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록을 이간시켜서 상기 펀치를 피가공물로부터 이간시킨 후, 피가공물을 제2 소정 거리만큼 이동시키는 공정과,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록중 적어도 한쪽을 이동시켜 상기 다이 블록과 상기 펀치 블록을 상기 제1 소정 거리와는 다른 제3 소정 거리까지 근접시킴으로써, 상기 복수의 펀치 중 적어도 일부의 펀치에 의해서 피가공물을 천공하여 관통 구멍을 형성하는 공정을 갖는 구성이다.

상술한 구성에 의하면, 길이가 다른 펀치를 사용하여 금형을 닫았을 때의 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 가변시킴으로써, 천공된 구멍의 배열을 바꿀 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬하여 배치하고, 1회의 스트로크로 한 열분의 구멍을 천공한 후에, 다음 스트로크에서 스트로크 거리를 바꾸고, 다음의 한 열분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 금형의 스트로크를 조절하는 것만으로 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수 있고, 반도체 장치의 설비 투자의 비용을 저감할 수 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

제 5 발명은, 길이가 다른 일렬로 배열된 복수의 펀치를 갖는 펀치 블록과 상기 펀치를 수용하는 다이 블록으로 이루어진 천공 금형과,

상기 펀치 블록과 상기 다이 블록중 적어도 한쪽을 구동하여 상기 천공 금형의 개폐를 행하는 구동 기구와,

상기 천공 금형의 스트로크를 조절함으로써, 상기 천공 금형을 닫았을 때의 상기 펀치 블록과 상기 다이 블록 사이의 거리를 제어하는 제어 기구를 갖는 구성 이다.

상술한 구성에 의하면, 길이가 다른 펀치를 사용하여, 천공 금형을 닫았을 때의 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 가변함으로써, 펀치의 길이에 따라서 피가공물을 실제로 천공할지, 펀치에 도달하는 바로 앞에서 멈출지를 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬하여 배치하고, 1회의 스트로크로 한 열분의 구멍을 천공한 후에 다음 스트로크에서 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 바꾸어 다음 한 열분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 제어하는 것만으로 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수 있고, 반도체 장치의 설비 투자 비용을 저감할 수가 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

제 6 발명은, 제 5 발명의 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 피가공물을 상기 금형의 스트로크마다 이동시키는 이동 기구를 더 갖는 구성으로 하였기 때문에, 피가공물에 형성되는 관통 구멍의 배열을 2차원적으로 변화시켜서 소정 배열을 달성할 수 있다.

제 7 발명은, 제 5 발명 또는 제 6 발명의 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 상기 펀치 블록과 상기 다이 블록 사이에 배치된 누름 판을 더 갖고, 이 누름 판은 상기 천공 금형의 펀치 블록측에 대하여 탄성 부재를 통해서 부착되고, 상기 천공 금형이 닫혀졌을 때에, 피가공물은 상기 다이 블록과 상기 누름 판 사이에 끼워져서 상기 탄성 부재의 압압력으로 유지되는 구성이다. 누름 판은 탄성 부재를 통해서 펀치 블록측에 부착되어 있기 때문에, 펀치 블록과 다이 블록과의 거리를 바꾸었다고 하여도, 탄성 부재의 변형에 따라 피가공물을 적당한 압압력에 의해서 유지할 수 있다.

제 8 발명은, 제 5 발명 내지 제 7 발명 중 어느 한 발명에 기재된 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 상기 복수의 펀치는 상기 펀치 블록에 정렬하여 설치되고, 상기 이동 기구는 피가공물을 상기 펀치의 정렬 방향에 대하여 수직 방향으로 이동되는 구성이기 때문에, 예를 들어 피가공물의 소정 거리의 이동을 정렬한 펀치간의 피치와 동일하게 함으로써, 바둑판 무늬 형상으로 관통 구멍을 배열할 수 있고, 또한 관통 구멍을 형성하지 않는 위치를 선택적으로 설치할 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

제 9 발명은, 제 5 발명 내지 제 8 발명 중 어느 한 발명에 기재된 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 상기 구동 기구를 리니어 모터에 의해서 구성한 것이다. 리니어 모터는 이동자의 이동 거리를 정밀하고 자유로이 제어할 수 있기 때문에, 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 정밀하게 제어할 수 있다.

제 10 발명은, 제 9 발명의 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 상기 천공 금형은 한 쌍의 플래튼에 부착되고, 이 플래튼의 한쪽은 이 플래튼의 다른 쪽에 고정된 지주에 대하여 접동가능하고, 상기 리니어 모터는 상기 플래튼의 상기 한 쪽과 상기 지주 사이에 설치되는 구성이다. 이로써, 플래튼의 이동을 제어함으로써, 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 정밀하게 제어할 수 있다.

제 11 발명은, 제 4 발명의 프레스 천공 가공 방법에 있어서, 복수의 펀치 블록이 설치된 것을 특징으로 한다. 이로써, 사전에 소정 위치에 배열된 복수의 펀치의 배치 패턴으로 구멍을 뚫을 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

제 12 발명은, 제 5 발명의 프레스 천공 가공 장치에 있어서, 복수의 펀치 블록이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다. 이로써, 사전에 소정 위치에 배치된 복수의 펀치의 배치 패턴으로 구멍을 뚫을 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면과 함께 설명한다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 프레스 천공 가공 장치의 측면도이다. 도3에 나타낸 프레스 천공 가공 장치는 상 금형(12)이 부착된 상 플래튼(14)과 하 금형(16)이 부착된 하 플래튼(18)을 갖는다. 상 플래튼의 양단부에 슬라이더(지주)(20)가 고정되고, 하 플래튼(18)은 슬라이더(20)를 따라 활동가능하게 부착되어 있다. 또한, 슬라이더(20)의 하단부는 베이스(도시하지 않음)에 고정되어 있다.

상 금형(12)은 복수의 펀치(22)가 설치된 펀치 블록으로서 기능하고, 하 금형(16)은 펀치(22)에 대응한 다이 홀(26)이 설치된 다이 블록으로서 기능한다. 또한, 누름 판(30)이 스프링(32) 등의 탄성 부재를 통해서 상 금형(12)에 부착되어 있다. 누름 판(30)에는 펀치(22)에 대응한 위치에 관통 구멍(30a)이 설치되어 있고, 펀치(22)는 누름 판(30)을 관통하여 다이 블록에 형성된 대응하는 다이 홀(26)에 진입할 수 있다.

피가공물인 기판 재료(34)는 폴리이미드 테이프 등의 테이프 형상의 기판 재료이고, 연속하여 복수의 기판을 가공할 수 있는 것이 바람직하다. 기판 재료(34)는 누름 판(30)과 하 금형(16) 사이에 배치되고, 후술하는 바와 같이 하 금형(16)이 상승하면 하 금형(16)과 누름 판(30) 사이에 끼워져서 고정된다. 누름 판(30)은 탄성 부재를 거쳐서 상 금형(12)(다이 블록측)에 부착되어 있기 때문에, 상 금형(12)과 하 금형(16)을 닫았을 때의 상 금형(12)과 하 금형의 거리를 바꾸었다고 해도, 적당한 압압력으로 기판 재료(34)를 누름 판(30)과 하 금형(16) 사이에 유지할 수 있다. 또한, 기판 재료(34)는 하 금형(16)의 스트로크에 연동 또는 동기하여 이동하도록 구성되어 있으나, 이동 기구는 리니어 피더(feeder) 등을 사용하여 구성할 수 있으며, 도면에서는 생략되어 있다. 또한, 기판 재료(34)의 이동 방향은 도3의 지면에 대하여 수직의 방향이다.

또한, 상 금형(12)에는 가이드 부재(36)가 설치되고, 하 금형(16)에는 돌기 부재(38)가 설치되어 있다. 돌기 부재(38)는 상 금형(12)과 하 금형(16)이 닫혀졌을 때에, 가이드 부재(36)의 凹부에 정합되도록 구성되어 있다. 이로써, 상 금형(12)과 하 금형(16)을 정밀하게 위치맞춤할 수 있다.

하 플래튼(18)의 슬라이더(20)와의 접동부는, 이동자(40)와 고정자(42)로 되어 있는 리니어 모터(44)를 구성하고 있다. 이 리니어 모터(44)는 도4에 나타낸 것과 같은 제어 기구에 의해서 제어되며, 정밀도가 높은 구동력을 발생할 수 있다. 하 플래튼(18)은 리니어 모터(44)에 의해서 정밀도 높게 이동될 수 있다.

도4는 리니어 모터(44)의 구동을 제어하는 제어 기구의 블록도이다. 제어 기구는 리니어 모터(44)에 전력을 공급하여 구동력을 발생시키는 제어 유닛(50)과, 기판 재료(34)의 이동 기구를 수치제어로써 행하는 NC 장치(52)와, 리니어 모터에 부수하여 구성된 리니어 스케일(54)과, 하 금형(16)의 위치를 검출하는 위치 검출기(56)로 구성된다.

리니어 스케일(54)로부터는, 리니어 모터(44)의 이동자(40)의 위치 정보가 출력되고, 위치 정보는 피드 백 라인(1)을 통해서 제어 유닛(50)에 공급된다. 또한, 위치 검출기(56)로부터는 하 금형(16)의 위치 정보가 출력되고, 위치 정보는 피드백 라인(2)을 통해서 제어 유닛(50)에 공급된다. 제어 유닛(50)은 리니어 스케일(54)의 위치 정보와 위치 검출기(56)로부터의 위치 정보에 기초하여 리니어 모터(44)에 공급해야 할 전기 신호를 결정하여, 제어 라인을 통해서 리니어 모터(44)에 공급한다.

또한, 피가공물인 기판 재료(34)의 위치를 수치제어하는 NC 장치(52)로부터의 수치제어 신호가 제어 유닛(50)에 공급되고, 제어 유닛(50)은 리니어 모터(44)의 구동을 이 수치 제어 신호에 동기하면서 행할 수 있다. 따라서, 예를 들면 하 금형(16)의 스트로크마다 리니어 모터의 이동자의 상한(上限) 위치를 변경할 수 있다. 즉, 스트로크마다 하 금형(16)과 상 금형(12) 사이의 거리를 바꿀 수 있다.

도5는 리니어 모터(44)의 구성을 나타낸 확대 단면도이다. 상술한 바와 같이, 리니어 모터(44)는 전자 코일이 설치된 이동자(40)와 영구 자석이 설치된 고정자(42)로 구성된다. 일반적인 리니어 모터의 구성으로는 고정자가 전자 코일을 갖고, 이동자는 영구 자석을 갖고 있지만, 본 실시예에 의한 장치에서는 전자 코일측이 이동하기 때문에 전자 코일이 설치된 측을 이동자라 칭하고, 영구 자석측을 고정자로 칭하고 있다.

고정자(42)는 슬라이더(20)의 주위에 부착되고, 슬라이더(20)의 축방향으로 소정의 길이를 갖고 있으며, 이동자(40)는 고정자(42)의 길이만큼 이동가능하다. 즉, 하 플래튼(18)(하 금형(16))은 고정자(42)의 길이에 상당하는 거리만큼 이동가능하다. 다만, 이동자(40)는 상술한 제어 유닛(50)의 제어에 의해서 고정자(42)를 따라 임의의 위치에서 정지할 수 있다.

이동자(40)는 복수의 톱니(40a)를 갖고 있고, 톱니(40a)는 고정자의 톱니(42a)에 근접하여 대향하고 있다. 이동자(40)의 톱니(40a)의 각각에는 전자 코일(40b)이 설치되고, 전자 코일에 흐르는 전류에 의해서 톱니(40a)는 자화된다. 또한, 도5에 있어서 전자 코일은 간략하게 하여 하나의 코일로서 나타내고 있으나, 실제는 톱니(40a)의 각각에 대하여 설치된다. 한편, 고정자(42)의 톱니(42a) 사이에는 영구 자석(42b)이 도6에 나타낸 것과 같은 자극의 배열로 설치되어 있고, 인접한 톱니(42a) 사이에 소정 극성의 자계가 형성되어 있다. 또한, 도6은 도5의 부분(A)을 확대하여 나타낸 단면도이다.

이상과 같은 구성에 있어서, 이동자(40)의 전자 코일에 흐르는 전류의 방향을 적당히 바꾸어 자극의 극성을 변화시킴으로써, 이동자(40)를 고정자(42)를 따라 이동시킬 수 있다. 이와 같은 리니어 모터의 구동 원리는 주지되어 있기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 도3에 나타낸 것과 같이, 본 실시예에 의한 프레스 천공 가공 장치로는, 다른 길이의 복수의 펀치(22)가 기판 재료의 이동 방향에 대하여 수직 방향으로 정렬하여 설치되어 있다. 이와 같이, 다른 길이의 펀치(22)를 설치하고, 또한 하 금형(16)의 상방향으로의 이동 위치를 바꿈으로써, 펀치(22)에 의해서 천공되는 위치를 바꿀 수 있다.

다음에, 상술한 프레스 천공 가공 장치의 동작에 대하여 도7을 참조하면서 설명한다. 도7은 기판 재료(34)에 대하여 펀치(22)에 의해서 천공 가공을 실시하고 있는 공정을 나타낸 도면이고, 도7a는 천공 전의 상태, 도7b는 제1펀치(22)에 의해서만 천공된 상태, 도7c는 제1 및 제2펀치(22)에 의해서 천공된 상태, 도7d는 제1, 제2 및 제3펀치에 의해서 천공된 상태를 나타낸다.

도7에 나타낸 예에서는 길이가 다른 5개의 펀치(22-1∼22-5)를 갖고 있지만, 펀치의 수는 5개로 한정되지 않고, 제조해야 할 기판에 설치되는 관통 구멍의 수에 따라서 임의의 수의 펀치를 설치할 수 있다. 가공해야 할 기판의 관통 구멍의 한 열분 수의 펀치를 정렬하여 설치하는 것이 바람직하다. 한 열분의 펀치를 설치한 경우, 한 열분의 관통 구멍이 천공을 1회의 스트로크로 행할 수 있기 때문에, 기판 재료(34)를 관통 구멍의 피치마다 순차 이동하면서 하 금형(16)을 스트로크함으로써, 하나의 반도체 장치에 누르는 등의 관통 구멍의 열수만큼 스트로크를 행함으로써, 하나의 반도체 장치에 상당하는 모든 관통 구멍의 천공을 완료할 수 있다.

도7a는 천공 전의 상태를 나타내고, 하 금형(16)은 스트로크의 최하점에 위치하고 있다. 이 상태에서는 기판 재료(34)가 하 금형(16)과 누름 판(30) 사이에 위치하고 있을 뿐이다.

하 금형(16)을 리니어 모터(44)의 구동에 의해서, 도7b에 나타낸 위치까지 이동시킨 경우, 우선 하 금형(16)과 누름 판(30) 사이에 기판 재료(34)가 사이에 끼워져서 적당한 유지력이 가해지고, 계속해서 제1 펀치(22-1)에 의해서 기판 재료(34)가 천공된다. 이 위치에서 하 금형(16)의 상측으로의 이동을 정지시키고 하측으로 이동시키면 제1 펀치(22-1)에 대응한 위치에만 관통 구멍이 형성된다.

또한, 하 금형(16)을 리니어 모터(44)의 구동에 의해서 도7c에 나타낸 위치까지 이동시킨 경우, 우선 하 금형(16)과 누름 판(30) 사이에 기판 재료(34)가 사이에 끼워져서 적당한 유지력이 가해지고, 계속해서 제1 펀치(22-1)에 의해서 기판 재료(34)가 천공된다. 그 후, 하 금형(16)은 상측으로 더 이동하기 때문에, 기판 재료(34)는 제2 펀치(22-2)에 의해서 천공된다. 이 위치에 하 금형(16)의 상측으로의 이동을 정지시키고 하측으로 이동시키면 제1 펀치(22-1) 및 제2 펀치(22-2)에 대응한 위치에 관통 구멍이 형성된다.

또한, 하 금형(16)을 리니어 모터(44)의 구동에 의해서, 도7d에 나타낸 위치까지 이동시킨 경우, 우선 하 금형(16)과 누름 판(30) 사이에 기판 재료(34)가 사이에 끼워져서 적당한 유지력이 가해지고, 계속해서 제1 펀치(22-1)에 의해서 기판 재료(34)가 천공된다. 그 후, 하 금형(16)은 상측으로 더 이동하기 때문에, 기판 재료(34)는 제2 펀치(22-2)에 의해서 천공된다. 또한, 하 금형이 상측으로 이동하기 때문에, 기판 재료(34)는 제3 펀치(22-3)에 의해서도 천공된다. 이 위치에서 하 금형(16)의 상측으로의 이동을 정지시키고 하측으로 이동시키면 제1 펀치(22-1), 제2 펀치(22-2) 및 제3 펀치(22-3)에 대응한 위치에 관통 구멍이 형성된다.

이상과 같이, 기판 재료(34)가 펀치(22-5)까지 도달하도록 하 금형을 이동시키면, 모든 펀치(22-1∼22-5)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 형성된다.

상술한 바와 같이, 하 금형(16)의 이동 위치(스트로크의 최고점)을 바꿈으로써, 도달할 수 있는 길이의 펀치만으로 천공을 행할 수 있고, 그 이동 위치에서는 도달할 수 없는 길이의 펀치로의 천공을 행할 수 없다. 본 실시예에서는 이와 같은 이동 위치(스트로크의 최고점)의 변경을 상술한 리니어 모터(44)를 사용함으로써 용이하게, 또한 정밀하게 달성하고 있다.

다음에, 본 실시예에 의한 프레스 천공 가공 장치에 의해서 가공할 수 있는 몇가지 예에 대하여 설명한다.

도8에 나타낸 예는 한 열중에 형성되는 관통 구멍의 수를 차례로 바꾼 예이다. 도8에 있어서 좌측 절반은 각 펀치의 길이, 즉 각 펀치의 높이 위치를 나타내고, 우쪽 절반은 각 펀치에 의해서 형성된 관통 구멍의 위치를 나타내고 있다. 또한, 숫자를 붙인 점선은 도면의 좌측 절반에서는 숫자에 대응하는 순서의 스트로크에서의 하 금형의 최고점의 위치를 나타내고, 도면의 우측 절반에서는 관통 구멍의 각 열을 나타낸 것이다. 예를 들어, 숫자 1이 붙여진 점선은 1회째의 하 금형이 도달하는 최고점의 위치를 나타내고, 또한 1회째의 스트로크로 형성되는 관통 구멍의 열의 위치를 나타내고 있다.

도8에 나타낸 예에서는, 최초의 스트로크에서는 가장 긴 펀치만으로 천공이 행해지는 위치, 즉 하나의 위치까지 기판 재료를 이동시킨다. 이로써, 1열째에 하나의 관통 구멍이 형성된다. 다음에, 2회째의 스트로크에서는 기판 재료를 1열만 어긋나게 한 상태로 2번째 긴 펀치의 위치, 즉 2의 위치까지 기판 재료를 이동시킨다. 이로써, 2열째에 2개의 관통 구멍이 형성된다. 3회째의 스트로크에서는 기판을 한 열분 더 어긋나게 한 상태에서 3번째로 긴 펀치의 위치, 즉 3의 위치까지 기판 재료를 이동시킨다. 이로서, 3열째에 3개의 관통 구멍이 형성된다.

이와 같이, 기판 재료를 순차 이동시키면서 하 금형의 이동 위치를 스트로크마다 바꿈으로써, 도시한 바와 같이 한 열분의 관통 구멍의 수를 늘릴 수 있다. 마찬가지로, 하 금형의 최고점의 위치를 최초에는 7의 위치로 해두고 순차를 낮게 해가면, 1열마다 관통 구멍의 수를 줄일 수도 있다. 이와 같이, 스트로크마다 하 금형의 최고점의 위치를 바꿈으로써, 다른 열에 다른 수의 관통 구멍을 형성할 수 있다.

도9에 나타낸 예는 도8의 예와 기본적으로 같지만, 펀치의 선단에 단차를 두고, 다른 사이즈의 관통 구멍을 각 열에 형성한 예이다. 이와 같이, 펀치에 단차를 두고 선단부를 소직경으로 함으로써, 하 금형의 최고점의 위치를 조정함으로써 관통 구멍의 직경을 바꿀 수 있다. 도9에 나타낸 예에서는, 펀치의 소직경 부분의 길이를 1스트로크로 바꾸는 높이와 같게 하고 있지만, 소직경 부분의 길이를 길게 함으로써 각 열에서의 소직경의 관통 구멍의 수를 늘릴 수 있다.

도10에 나타낸 예에서도 도8의 예와 기본적으로 같지만, 펀치의 수를 늘려서 길이(높이 위치)를 좌우대칭으로 변화시키고 있다. 이로써, 펀치의 수와 동일한 수의 스트로크를 행하면 관통 구멍을 대략 정방형의 영역에 배열할 수 있다. 또한, 도10에 있어서, 중앙 부근의 펀치의 길이를 같은 길이로 하고, 그 좌우 펀치의 길이를 중앙 부근의 펀치보다 길게 해두면, 도1 및 도2에 나타낸 바와 같은 정방형 영역의 주위에만 관통 구멍이 형성된 배열을 달성할 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

다음에, 도11에 나타낸 예는, 하나의 금형에 펀치를 2열분 설치한 예이다. 즉, 도11a에 나타낸 배열의 펀치와, 도11b에 나타낸 배열 펀치를 병렬로 금형에 설치한 것이다. 여기서, 도11b에 나타낸 펀치는 도1la에 나타낸 펀치에 비하여 열 방향으로 전체적으로 반피치만큼 어긋난 위치 관계로 금형에 부착되어 있다.

도11에 나타낸 2열 배치의 펀치에 의하면, 피가공물인 기판 재료를 금형의 1스트로크마다 열의 피치의 절반에 상당하는 거리만큼 이동시키면, 도12에 나타낸 바와 같이 교호로 어긋난 위치 관계(소위, 지그재그 격자 형상)의 관통 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 기판 재료를 금형의 1스트로크마다 열의 1피치에 상당하는 거리만큼 이동시키는 것으로 하면, 도13에 나타낸 바와 같이 한 열중의 관통 구멍의 피치를 절반으로 할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는, 하 금형(16)(다이 블록)을 이동시키는 구성으로 하였으나, 상 금형(12)(펀치 블록)을 이동시키는 구성으로 하거나, 양쪽을 이동시키는 구성으로 해도 좋다. 또한, 이동 방향은 수직 방향으로 한정되지 않으며, 수평 방향으로 해도 좋다. 수평 방향으로 하면, 플래튼이나 금형의 중량에 의한 관성력을 없앨 수 있어 금형 이동의 위치 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는, 일렬로 펀치가 나란히 선 펀치 블록을 하나 설치하고 있으나, 복수의 펀치 블록을 설치하여도 좋다. 이로써, 펀치된 관통 구멍의 배열 패턴을 보다 복잡하게, 또는 다양하게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예의 프레스 천공 가공 장치를 사용하여, 여러 가지 배열의 관통 구멍을 용이하게 또한 단시간에 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 프레스 천공 가공 장치를 사용하면, 반도체 장치의 배선 기판에 단시간에 관통 구멍을 형성할 수 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 관통 구멍의 배열을 변경할 필요가 있는 경우에도, 금형의 스트로크를 바꾸고 재료 기판의 이동량을 바꿈으로써, 어느 정도의 변경에 대응가능하게 되어, 펀치 및 다이를 포함한 금형 전체를 교환할 필요가 없어진다. 이로써, 설계 변경된 반도체 장치에 의한 설비 투자 비용을 저감할 수 있는 동시에, 제품의 초기 제조 기간을 단축할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음에 언급하는 여러 가지의 효과를 실현할 수 있다. 제 1 발명에 의하면, 예를 들어 금형의 최초의 스트로크로 길이가 가장 긴 펀치에 의해서만 천공을 행하고, 다음 스트로크에서 1번째 및 2번째로 긴 펀치에 의해서 천공을 행하도록 하여 스트로크 거리를 조절함으로써, 실제로 천공에 사용하는 펀치를 선택할 수 있다. 즉, 길이가 다른 펀치를 사용하여 금형의 스트로크 거리를 가변시킴으로써, 천공된 구멍의 배열을 바꿀 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬하여 배치하고, 1회의 스트로크로 일렬분의 구멍을 천공한 후에, 다음 스트로크에서 스트로크 거리를 바꾸고 다음의 일렬분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 금형의 스트로크를 조절하는 것만으로도 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수가 있고, 반도체 장치의 설비 투자 비용을 저감할 수가 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

또한, 제 2 발명에 의하면, 예를 들어 스트로크마다 피가공물을 소정 거리만큼 이동시키는 것으로 하여, 관통 구멍의 배열을 2차원적으로 변화시켜서 소정의 배열을 달성할 수 있다.

또한, 제 3 발명에 의하면, 예를 들어 피가공물의 소정 거리의 이동을 정렬한 펀치간의 피치와 같게 함으로써, 바둑판 무늬 형상으로 관통 구멍을 배열할 수가 있고, 또한 관통 구멍을 형성하지 않는 위치를 선택적으로 설치할 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

또한, 제 4 발명에 의하면, 길이가 다른 펀치를 사용하여, 금형을 닫았을 때의 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 가변시킴으로써, 천공된 구멍의 배열을 바꿀 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬시켜 배치하고, 1회의 스트로크로 일렬분의 구멍을 천공한 후에, 다음 스트로크에서 스트로크 거리를 바꾸어 다음 일렬분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 금형의 스트로크를 조절하는 것만으로, 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수가 있고, 반도체 장치의 설비 투자 비용을 저감할 수가 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

또한, 제 5 발명에 의하면, 길이가 다른 펀치를 사용하여, 천공 금형을 닫았을 때의 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 가변시킴으로써, 펀치의 길이에 따라서 피가공물을 실제로 천공할지, 펀치에 도달하기 바로 전에 멈추게 할지를 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 길이가 다른 복수의 펀치를 일렬로 정렬하여 배치하고, 1회의 스트로크로 1렬분의 구멍을 천공한 후에, 다음 스트로크에 서 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 바꾸어 다음 한 열분의 구멍을 천공함으로써, 각 열에서의 천공된 구멍의 위치 또는 수를 바꿀 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 배선 기판 등에 형성되는 관통 구멍을 하나의 펀치 블록을 사용하고, 또한 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 제어하는 것만으로 여러 가지 패턴의 배열로 형성할 수가 있고, 반도체 장치의 설비 투자 비용을 저감할 수가 있어, 결과적으로 반도체 장치의 제조 코스트의 저감을 달성할 수 있다.

또한, 제 6 발명에 의하면, 피가공물에 형성되는 관통 구멍의 배열을 2차원적으로 변화시켜서 소정의 배열을 달성할 수 있다.

또한, 제 7 발명에 의하면, 펀치 블록과 다이 블록과의 거리를 바꾸는 것으로도, 탄성 부재의 변형에 의해서 피가공물을 적당한 압압력으로 유지할 수 있다.

또한, 제 8 발명에 의하면, 예를 들어 피가공물의 소정 거리의 이동을 정렬한 펀치간의 피치와 같게 함으로써, 바둑판 무늬 형상으로 관통 구멍을 배열할 수가 있고, 또한 관통 구멍을 형성하지 않는 위치를 선택적으로 설치할 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

또한, 제 9 발명에 의하면, 리니어 모터는 이동자의 이동 거리를 정밀하고 자유로이 제어할 수 있기 때문에 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 제 10 발명에 의하면, 플래튼의 이동을 제어하는 것으로, 펀치 블록과 다이 블록 사이의 거리를 정밀하게 제어할 수 있다.

제 11 발명 및 제 12 발명에 의하면, 사전에 소정의 위치에 배열된 복수의 펀치의 배치 패턴으로 구멍을 천공할 수 있어, 여러 가지 배열 패턴을 실현할 수 있다.

Claims

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판(planar) 형상의 피가공물(workpiece)에 대하여 전기적으로 제어되는 프레스 조작에 의해 천공되는 복수의 관통 구멍을 형성하는 프레스 천공 가공 방법에 있어서,

펀치(punch)의 단부와 다이 블록(die block) 사이의 거리가 서로 다르며, 일렬로 배치된 복수의 펀치를 갖는 적어도 하나의 펀치 블록과 상기 다이 블록 사이에서 상기 프레스에 상기 피가공물을 배치하는 단계와,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 그 사이에 제 1 소정 거리가 형성될 때까지 이동시킴으로써, 상기 펀치 중 일부에 의해서 상기 피가공물을 천공하여 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 1 관통 구멍을 형성하는 단계와,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록을 서로 분리시켜서 상기 펀치 중 일부를 상기 피가공물로부터 이간시킨 후, 상기 피가공물을 상기 펀치의 일렬의 연장 방향에 수직 방향으로 소정 거리만큼 제어 가능하게 이동시키는 단계와,

상기 제 1 관통 구멍이 형성된 다이 블록 또는 펀치 블록의 이동된 위치를 검출하는 단계와, 상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 연속적으로 이동시키기 위해 상기 검출된 위치에 응답하는 신호를 공급하는 단계, 및

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 상기 제 1 소정 거리와는 다른 제 2 소정 거리가 그 사이에 형성될 때까지 이동시킴으로써, 상기 펀치 중 일부에 의해서 상기 피가공물을 천공하여, 상기 피가공물에 관통 구멍의 선택된 패턴을 제조하도록 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 천공 가공 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 피가공물을 천공하기 위하여 복수의 펀치 블록을 설치하는 것을 특징으로 하는 프레스 천공 가공 방법.
판 형상의 피가공물에 대하여 전기적으로 제어되는 프레스 조작에 의해 천공되는 복수의 관통 구멍을 형성하는 프레스 천공 가공 방법에 있어서,

펀치의 단부와 다이 블록 사이의 거리가 서로 다르며, 일렬로 배치된 복수의 펀치를 갖는 적어도 하나의 펀치 블록과 상기 다이 블록 사이에서 상기 프레스에 상기 피가공물을 배치하는 단계와,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 그 사이에 제 1 소정 거리가 형성될 때까지 이동시킴으로써, 상기 펀치 중 일부에 의해서 상기 피가공물을 천공하여 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 1 관통 구멍을 형성하는 단계와,

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록을 서로 분리시켜서 상기 펀치를 상기 피가공물로부터 이간시킨 후, 상기 피가공물을 상기 펀치열의 연장 방향에 수직 방향으로 상기 펀치 블록과 상기 다이 블록에 대하여 상대적인 회전없이 선형적으로 소정 거리만큼 제어 가능하게 이동시키는 단계와,

상기 제 1 관통 구멍이 형성된 다이 블록 또는 펀치 블록의 이동된 위치를 검출하는 단계와, 상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 연속적으로 이동시키기 위해 상기 검출된 위치에 응답하는 신호를 공급하는 단계, 및

상기 다이 블록과 상기 펀치 블록 중 적어도 한쪽을 상기 제 1 소정 거리와는 다른 제 2 소정 거리가 그 사이에 형성될 때까지 이동시킴으로써, 상기 펀치 중 일부에 의해서 상기 피가공물을 천공하여, 상기 피가공물에 관통 구멍의 선택된 패턴을 제조하도록 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 천공 가공 방법.
금형의 다이 블록과 펀치 블록 사이에서 프레스에 피가공물을 배치하는 단계와,

상기 금형의 상기 펀치 블록에 점차로 증가된 길이의 일렬로 배치된 펀치를 설치하는 단계와,

상기 금형의 1회의 스트로크로 상기 펀치의 제 1 부분에 의해서 상기 피가공물을 천공하여 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 1 관통 구멍을 형성하는 단계와,

상기 금형의 스트로크와 동기(同期)하여 상기 펀치열에 수직 방향으로, 상기 펀치 블록과 상기 다이 블록에 대하여 상대적인 회전없이, 선형적인 방향으로 상기 피가공물을 이동시키는 단계,

다른 스트로크로 상기 금형의 이동 거리를 변경하는 단계, 및

상기 펀치의 상기 제 1 부분과는 다른 상기 펀치의 제 2 부분에 의해서 상기 피가공물을 천공하여, 상기 피가공물에 관통 구멍의 선택된 패턴을 제조하도록 상기 피가공물에 적어도 하나의 제 2 관통 구멍을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 천공 가공 방법.