KR100915885B1 - 반도체 리드프레임 프레스장치 - Google Patents

반도체 리드프레임 프레스장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 반도체 제품의 리드프레임 가공을 위한 프레스장치에 관한 것으로, 금형의 유지관리를 위한 리프팅수단의 구조를 간단하면서도 견고하게 하여 장치의 제조 및 주변 설비비용을 절감하고, 금형의 정렬 편차 및 그로 인한 제품 불량 발생을 방지하며, 장치의 운전 및 유지보수에 소요되는 시간과 비용도 절감할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프레스장치는, 베이스에 고정 설치되고 상부에 하부금형이 안착되는 고정반; 상기 고정반을 관통하여 상하로 이동 가능하게 설치된 가이드바아; 상기 고정반의 상부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아에 결합되고 하부에 상부금형이 설치되는 가동반; 상기 고정반의 하부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아에 결합된 가동블록; 상기 고정반의 하부에 수평 설치된 크랭크축; 상기 크랭크축을 회전시키는 구동수단; 양측이 각각 상기 크랭크축과 가동블록에 연결되어 크랭크축의 회전에 따라 가동블록을 직선왕복운동시켜 가동반의 상부금형이 프레스가공을 위한 일정 스트로크로 승강되게 하는 커넥팅로드; 및 상기 가동반을 프레스가공 스트로크 이상으로 상향 이동시키는 보조승강수단을 포함하며, 상기 보조승강수단은 상기 커넥팅로드의 하부를 회동시키는 액츄에이터와, 상기 커넥팅로드의 하부를 가동블록에 연결시키되 커넥팅로드의 회동에 따라 가동블록이 상하로 이동되게 하는 가이드수단을 포함하여 구성된다.
리드프레임, 크랭크축, 액츄에이터, 가이드롤러, 가이드

Description

반도체 리드프레임 프레스장치 {PRESSING APPARATUS FOR LEAD FRAME OF SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 마이크로프로세서, 메모리, LED 등 다양한 반도체 팩키지 및 소자의 리드프레임 가공을 위한 프레스장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형의 유지관리를 위한 리프팅구조를 간단하고 내구성이 높게 개선하여 장치의 제조, 운전 및 유지보수 비용을 절감하고 가공되는 제품의 불량발생을 줄일 수 있는 리드프레임 프레스장치에 관한 것이다.
리드프레임은 반도체 칩(Chip)을 지지하는 단일한 금속틀 형태의 지지체로서 칩과 외부단자를 전기적으로 접속하는 기능과 칩에서 발생한 열을 외부로 방출하는 경로로서의 기능을 수행한다. 이러한 리드프레임의 가공을 위한 종래 프레스장치의 일례로서 LED 리드프레임 프레스장치가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 종래의 리드프레임 프레스장치는 하부금형(10)이 안착된 고정반(110)과, 가이드바아(150)에 의해 고정반(110) 상부에 승강 가능하게 설치되 고 상기 하부금형(10)과 대응되는 상부금형(20)이 거치된 가동반(120)과, 상기 가이드바아(150)의 하부에 결합된 가동블록(130)과, 상기 고정반(110)의 하부에 수평 설치된 크랭크축(160)과, 출력축이 풀리(188, 190) 및 벨트(189)를 매개로 상기 크랭크축(160)에 연결되어 크랭크축(160)을 회전운동시키는 메인모터(187)와, 상기 가동반(120)과 크랭크축(160) 사이에 연결 설치된 커넥팅로드(160)를 구비하여, 메인모터(187)가 구동되면 상기 크랭크축(160)이 회전하여 상기 커넥팅로드(170)에 의해 가동블록(130)이 상하로 왕복운동하고, 상기 가동블록(130)에 가이드바아(150)를 통해 연결된 가동반(120)이 승강하면서 상부금형(20)의 타발에 의한 리드프레임의 프레스가공이 이루어지는 구조를 갖는다.
또한, 소정 사용시간이 경과하면 상기 금형 내부에 가공시 발생한 잔류물이 발생하게 되므로, 이를 제거하는 클리닝 작업을 위하여 상부금형(20)을 가공스트로크 보다 높이 들어올리는(이하, "리프팅"으로 칭함) 수단이 구비된다. 즉, 상기 커넥팅로드(160)와 가동블록(130)이 볼스크류(180)에 의해 연결되고, 이 볼스크류(180)에 서보모터(191)의 출력축이 풀리(185, 192) 및 벨트(193)를 매개로 연결되어 상기 서보모터(191)의 구동 방향에 따라 볼스크류(180)에 의해 가동블록(130)과 가동반(120)이 함께 상승 또는 하강되도록 구성된다. 상기 볼스크류(180)는 풀리(185)와 스플라인(183)을 통해 결합되어 프레스 가공시에는 가동블록(130)과 함께 상하 왕복운동하고 리프팅시에는 상하 위치가 고정된다.
그런데, 이러한 종래 리드프레임 프레스장치의 리프팅 구조는, 높은 정밀도가 요구되는 볼스크류(180)와 서보모터(191)를 구비하여 장치 제조비용이 많이 소 요되며, 프레스 가공용 메인모터(187) 외에 서보모터(191)의 구동을 위한 전력과 제어수단이 추가로 필요하여 전력 소모가 크고 설비비용도 많이 소요되는 문제가 있다.
더욱이, 상대적으로 내구성이 떨어질 수밖에 없는 볼스크류(180)가 프레스가공시의 고속 왕복운동에 따른 충격과 진동으로 인해 손상되어 이를 교체하기 위한 물적/시간적 비용 손실이 발생하며, 볼스크류(180)의 교체가 제때에 이루어지지 않으면 상부금형과 하부금형의 위치 편차로 인해 제품 불량이 발생되고, 심지어 금형이 파손되는 문제도 있다.
또한, 상부금형(20)의 위치정렬이 볼스크류(180)의 회전 위치에 따르게 되는데, 상기 볼스크류(180)가 벨트 구동방식으로 회전되므로, 서보모터(191)의 동작제어가 정확하게 이루어져도 벨트(193)의 장력 변화로 인해 금형의 위치가 정확한 정렬위치에서 벗어나게 된다. 이 역시 제품 불량을 유발하고, 벨트(193)의 장력 조절과 교체로 인해 유지보수 비용을 증가시키는 원인이 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금형의 유지관리를 위한 리프팅수단의 구조를 간단하면서도 견고하게 하여 장치의 제조 및 주변 설비비용을 절감하고, 금형의 정렬 편차 및 그로 인한 제품 불량 발생을 방지하며, 장치의 운전 및 유지보수에 소요되는 시간과 비용도 절감할 수 있는 반도체 리드프레임 가공용 프레스장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 베이스에 고정 설치되고 상부에 하부금형이 안착되는 고정반; 상기 고정반을 관통하여 상하로 이동 가능하게 설치된 가이드바아; 상기 고정반의 상부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아에 결합되고 하부에 상부금형이 설치되는 가동반; 상기 고정반의 하부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아에 결합된 가동블록; 상기 고정반의 하부에 수평 설치된 크랭크축; 상기 크랭크축을 회전시키는 구동수단; 양측이 각각 상기 크랭크축과 가동블록에 연결되어 크랭크축의 회전에 따라 가동블록을 직선왕복운동시켜 가동반의 상부금형이 프레스가공을 위한 일정 스트로크로 승강되게 하는 커넥팅로드; 및 상기 가동반을 프레스가공 스트로크 이상으로 상향 이동시키는 보조승강수단을 포함하며, 상기 보조승강수단은 상기 커넥팅로드의 하부를 회동시키는 액츄에이터와, 상기 커넥팅로드의 하부를 가동블록에 연결시키되 커넥팅로드의 회동에 따 라 가동블록이 상하로 이동되게 하는 가이드수단을 포함하는 반도체 리드프레임 프레스장치가 제공된다.
상기한 본 발명의 프레스장치에서, 상기 액츄에이터는 상기 가동블록에 수평 설치되고 로드가 상기 커넥팅로드의 하부에 연결되어 그 신축에 따라 커넥팅로드를 회동시키는 유체실린더로 이루어질 수 있다.
또한 상기 가이드수단은 상기 커넥팅로드의 하부에 결합된 가이드롤러와, 상기 가동블록에 고정 설치되고 상기 가이드롤러가 이동 가능하게 삽입되는 수평방향 안내구가 형성된 가이드를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(가) 커넥팅로드의 회동 및 그에 따른 간단한 기계적 연동구조를 통해 금형의 리프팅이 이루어지도록 함으로써, 장치의 부품 비용이 낮아지고, 장치 및 제어구조가 단순하게 되는 동시에 작동부의 구조적 수명이 연장되어 리드프레임 프레스장치의 제조비용과 운전비용, 유지보수비용을 절감할 수 있고, 장치의 가동율이 향상되며, 금형의 정렬 이상으로 인한 제품불량과 금형 파손을 방지할 수 있다.
(나) 액츄에이터와 가이드에 의해 2중으로 구속된 커넥팅로드에 의해 가동반의 상향 및 하향 위치가 견고하게 유지되도록 함으로써, 장기간의 사용 후에도 금형의 정렬에 오차가 발생하지 않아 제품 불량 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있고, 장치의 유지보수에 소요되는 비용과 노력도 더욱 줄일 수 있다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 반도체 리드프레임 프레스장치의 일실시예를 각각 상부금형 하강 및 상승 상태로 도시한 정면도이고, 도 6은 그 측면도이다.
도시된 본 발명의 프레스장치는 LED 리드프레임 가공에 사용되는 것을 예시한 것으로, 대략 입방체 형태로 이루어진 베이스프레임(200)과, 이 베이스프레임(200)의 상부와 내부에 각각 고정 설치된 고정반(210) 및 고정블록(260)과, 상기 고정반(210)과 고정블록(260)을 관통하여 상하로 이동 가능하게 설치된 복수의 가이드바아(225)와, 상기 고정반(210)과 고정블록(260) 사이에 위치되고 함께 승강 가능하도록 가이드바아(225)에 결합된 가동블록(250)과, 상기 고정반(210)의 상부에 소정 간격 이격되어 위치되고 가이드바아(225)에 함께 승강 가능하도록 결합된 가동반(220)과, 상기 가동반(220)을 일정한 스트로크로 상하 왕복운동시켜 프레스가공이 이루어지게 하는 주승강수단과, 상기 가동반(220)을 가공 스트로크 이상으로 상향이동시켜 금형 메인터넌스작업을 할 수 있게 하는 보조승강수단을 포함하여 구성되며, 상기 고정반(210)과 가동반(220)에 각각 하부금형(10)과 상부금형(20)이 서로 대응되도록 설치된다.
상기 고정반(210)과 고정블록(260) 사이에는 가동블록(250)의 이동을 안내하 는 복수의 보조가이드바아(221)가 설치된다.
상기 주승강수단은 상기 고정반(210)의 하부 양측에 설치된 브래킷(201)에 의해 수평 설치된 크랭크축(230)과, 출력축이 풀리(271, 272) 및 벨트(273)를 매개로 상기 크랭크축(230)에 연결되어 설치된 메인모터(270)와, 상부는 상기 크랭크축(230)에 연결되고 하부는 상기 가동블록(250)에 연결되어 크랭크축(230)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 전달하는 커넥팅로드(240)로 이루어진다.
상기 보조승강수단은 상기 커넥팅로드(240)의 하부, 가동블록(250) 연결부에 결합된 가이드롤러(243)와, 상기 가동블록(250)에 고정 설치되고 상기 가이드롤러(243)가 이동 가능하게 삽입되는 수평방향 안내구(242)가 형성된 가이드(241)와, 상기 가동블록(250)에 수평 설치되고 로드(246)가 상기 커넥팅로드(240)의 하부에 연결되어 그 신축에 따라 커넥팅로드(240)를 회동시키는 공압 또는 유압식의 유체실린더형 액츄에이터(245)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 프레스장치는, 도 4 및 도 6에 도시된 상태에서 상부금형(20)을 하측으로 왕복운동시켜 프레스가공이 이루어지고, 도 5에 도시된 상태로 상부금형(20)을 들어올려 금형 메인터넌스작업을 행하게 된다.
먼저 프레스가공이 이루어지는 과정을 설명하면, 도 4 및 도 6에 도시된 상태에서 메인모터(270)가 구동되어 상기 크랭크축(230)이 회전되고, 이 크랭크축(230)에 편심 결합된 상기 커넥팅로드(240)가 왕복운동하면서 가동블록(250)을 상하로 승강시킨다. 이에 따라 가동블록(250)에 가이드바아(225)를 통해 연결된 가동반(220)이 일정한 스트로크로 상하 왕복운동하여 상부금형(20)이 하부금형(10)을 향해 접근과 이격을 반복하면서 리드프레임을 가공하게 된다.
이러한 작동이 일정 시간 이상 이루어져 금형의 유지보수작업이 필요할 경우에는, 메인모터(270)의 작동을 정지시킨 후, 상기 액츄에이터(245)를 로드(246)가 신장되도록 작동시켜 커넥팅로드(240)의 하부를 회동시킨다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(240)의 가이드롤러(243)가 상기 가이드(241)의 안내구(242)를 따라 수평방향으로 이동하게 되고, 커넥팅로드(240)의 회동경로에 따라 가이드(241)가 상향 이동되면서 가동블록(250)과 가동반(220)도 함께 상향 이동된다. 따라서, 하부금형(10)에 대하여 상부금형(20)이 충분히 이격된 위치에 있게 되어 상기한 금형 상태가 되어 금형(10, 20)의 클리닝이나 교체 등의 유지보수작업을 행할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 프레스장치는, 금형의 리프팅을 위한 보조승강수단이 커넥팅로드(240)를 회동시키는 유체실린더(245)와 커넥팅로드(240)의 회동에 따라 가동블록(250)을 상승시키는 가이드롤러(243) 및 가이드(241)를 구비한 간단한 기계적 연동구조로 이루어지므로, 종래의 서보모터와 볼스크류를 사용한 구조에 비해 구성부품의 단가가 저렴하고 장치 및 제어구조가 단순화된다. 이에 따라, 장치의 제조비용과 운전비용, 유지보수비용이 절감되는 장점이 있다.
더욱이, 볼스크류(180)의 손상으로 인해 잦은 수리 및 교체가 요구되었던 종래의 장치와는 달리, 장기간 운전하여도 작동부의 유격이나 정렬 이상이 발생하지 않게 되므로, 가공되는 리드프레임의 제품불량과 금형 파손의 우려가 현저하게 감소되고, 장치 유지보수 노력이 적게 소요되어 장치의 가동율이 향상되고 유지보수 비용이 더욱 절감된다.
또한, 액츄에이터(245)와 가이드(241)에 의해 2중으로 구속된 커넥팅로드(240)에 의해 상부금형(20)의 위치정렬이 유지되므로, 종래와 같은 벨트(193)의 장력 변화로 인한 금형의 위치 오차가 발생하지 않게 되어 제품 불량 발생도 더욱 감소되고 장치의 유지보수도 더욱 간단하게 된다.
한편, 전술한 실시예에서는 상기 커넥팅로드(240)를 회동시키는 액츄에이터(245)로서 유체실린더가 구비된 것을 예시하였으나, 이것으로 한정되는 것이 아니며, 직선운동은 물론 회전운동을 통해 상기 커넥팅로드(240)를 회동시키는 다양한 구조의 유체압력식 또는 전기구동식 액츄에이터를 구비한 구조로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 구성 및 작용효과는 예시된 LED 리드프레임 프레스장치 뿐만 아니라, 마이크로프로세서, 메모리 등 리드프레임구조가 구비되는 통상의 반도체 제품의 리드프레임 가공장치에 동일하게 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 종래의 반도체 리드프레임 프레스장치를 금형 하강 상태로 도시한 정면도.
도 2는 도 1의 리드프레임 프레스장치를 금형 상승 상태로 도시한 정면도.
도 3은 도 1의 리드프레임 프레스장치의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 리드프레임 프레스장치의 일실시예를 금형 하강 상태로 도시한 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명 프레스장치를 금형 상승 상태로 도시한 정면도.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명 프레스장치의 측면도.

Claims (3)

  1. 베이스(200)에 고정 설치되고 상부에 하부금형(10)이 안착되는 고정반(210);
    상기 고정반(210)을 관통하여 상하로 이동 가능하게 설치된 가이드바아(225);
    상기 고정반(210)의 상부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아(225)에 결합되고 하부에 상부금형(20)이 설치되는 가동반(220);
    상기 고정반(210)의 하부에서 상하 이동 가능하도록 상기 가이드바아(225)에 결합된 가동블록(250);
    상기 고정반(210)의 하부에 수평 설치된 크랭크축(230);
    상기 크랭크축(230)을 회전시키는 구동수단;
    양측이 각각 상기 크랭크축(230)과 가동블록(250)에 연결되어 크랭크축(230)의 회전에 따라 가동블록(250)을 직선왕복운동시켜 가동반(220)의 상부금형(20)이 프레스가공을 위한 일정 스트로크로 승강되게 하는 커넥팅로드(240); 및
    상기 가동반(220)을 프레스가공 스트로크 이상으로 상향 이동시키는 보조승강수단을 포함하며,
    상기 보조승강수단은 상기 커넥팅로드(240)의 하부를 회동시키는 액츄에이터(245)와, 상기 커넥팅로드(240)의 하부를 가동블록(250)에 연결시키되 커넥팅로드(240)의 회동에 따라 가동블록(250)이 상하로 이동되게 하는 가이드수단을 포함하고,
    상기 가이드수단은 상기 커넥팅로드(240)의 하부에 결합된 가이드롤러(243)와, 상기 가동블록(250)에 고정 설치되고 상기 가이드롤러(243)가 이동 가능하게 삽입되는 수평방향 안내구(242)가 형성된 가이드(241)를 포함하는 반도체 리드프레임 프레스장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터(245)는 상기 가동블록(250)에 수평 설치되고 로드(246)가 상기 커넥팅로드(240)의 하부에 연결되어 그 신축에 따라 커넥팅로드(240)를 회동시키는 유체실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 리드프레임 프레스장치
  3. 삭제
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