KR101135680B1

KR101135680B1 - 반도체 패키지 몰딩장치

Info

Publication number: KR101135680B1
Application number: KR1020040001572A
Authority: KR
Inventors: 오수환
Original assignee: 한미반도체 주식회사
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2012-04-13
Also published as: KR20050073223A

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 몰딩장치에 관한 것으로, 몰딩 컴파운드가 몰딩 다이의 캐비티로 주입시 리드프레임을 지지하는 클램프핀 및 이러한 클램프핀을 작동하기 위한 작동수단이 더 구비하여, 캐비티로 주입되는 몰딩 컴파운드의 충진압력에 의한 반도체 칩의 기울어짐 또는 리드프레임의 뒤틀림을 방지할 수 있다.

반도체 패키지, 몰딩, 이젝팅, 클램핑

Description

반도체 패키지 몰딩장치{MOLDING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE}

도 1은 종래의 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직단면도.

도 3은 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 요부확대도.

도 4a는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 하부금형의 평면도.

도 4b는 도 4a에 도시된 하부금형의 "A"부분의 평면확대도.

도 5는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 클램프핀 작동수단을 나타내는 분해사시도.

도 6은 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 작동바아, 작동블럭 및 가이드블럭의 분해사시도.

도 7a 및 도 7b는 각각 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 작동바아를 나타내는 결합사시도 및 분해사시도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 반도체 패키지 몰딩장치의 작동바아, 작동블럭 및 가이드블럭의 다른 실시예를 나타내는 분해사시도.

도 9a는 클램프핀이 하부금형에 형성된 클램프공으로 몰입된 경우의 작동바아 구동수단을 보여주는 사시도.

도 9b는 도9a의 상태일 때 작동바아, 작동블럭 및 주가이드블럭의 상대적인 위치관계를 보여주는 참고도.

도 10a는 클램프핀이 캐비티로 돌출되어 리드프레임을 지지하는 경우의 작동바아 구동수단을 보여주는 사시도.

도 10b는 도10a의 상태일 때 작동바아, 작동블럭 및 주가이드블럭의 상대적인 위치관계를 보여주는 참고도.

도 11a 내지 도 11h는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 수행된 반도체 패키지 몰딩공정을 나타내는 공정상태도.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직단면도.

도 13a는 도 12에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 하부금형의 평면도.

도 13b는 도 13a에 도시된 하부금형의 "B"부분의 평면확대도.

도 14a 내지 도 14h는 도 12에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 수행된 반도체 패키지 몰딩공정을 나타내는 공정상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100a : 상부체이스 100b : 하부체이스

101a : 상부 캐비티바아 101b : 하부 캐비티바아

102 : 캐비티 104 : 게이트

106 : 런너 108 : 포트

110a : 상부 플레이트 110b : 하부 플레이트

200 : 이젝터핀 210 : 이젝터핀 플레이트

220 : 이젝터핀 리턴핀 230 : 이젝터바아

240 : 이젝터스프링 300 : 클램프핀

310 : 클램프핀 플레이트 320 : 클램프핀 리턴핀

330 : 가이드본체 332 : 제1가이드블럭

334 : 제2가이드블럭 336 : 결합공

340 : 작동블럭 344 : 수직장공

346 : 작동스프링 350 : 작동바아

352 : 경사면 354 : 플랫로울러베어링

356 : 스토퍼 358 : 작동바아커버

참고로, 상하 및 좌우대칭인 구성요소에 대해서는 편의상 하나의 구성요소에 대해서만 참조번호를 도시하기로 한다.

본 발명은 반도체 패키지 몰딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이본딩 및 와이어본딩이 완료된 리드프레임을 몰딩하기 위한 것으로 몰딩 다이의 캐비티로 주입되는 몰딩 컴파운드의 충진압력에 의한 반도체 칩의 기울어짐 또는 리드프레임의 뒤틀림을 방지할 수 있는 반도체 패키지 몰딩장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지는 웨이퍼상에서 낱개로 분리된 반도체 칩을 리드 프레임(lead frame)에 부착하는 다이 본딩공정(die bonding process)과, 반도체 칩의 외부 연결단자와 리드프레임의 인너 리드(inner lead)를 전기적으로 연결시키는 와이어 본딩공정(wire bonding process)과, 반도체 칩과 회로망을 몰딩 컴파운드로 밀봉하는 몰딩공정(molding process)과, 리드프레임의 각 리드를 지지하고 있는 댐바를 절단하는 트리밍공정(trimming process)과, 패키지 몸체의 외측으로 돌출된 아웃터 리드(outer lead)를 소정의 형태로 절곡 형성하는 포밍공정(forming process)과, 개별의 반도체 패키지를 절단하는 싱귤레이션공정(singulation process)을 거쳐 제작되어 진다.

이러한 몰딩공정은 통상 상하부 금형에 형성된 캐비티에 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 로딩시킨 후 외부로부터 몰딩 컴파운드를 주입하여 충진시키는 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 수행된다.

도 1은 종래의 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 패키지 몰딩장치는 서로 맞물리면서 캐비티를 형성하는 상부금형(10a)과 하부금형(10b)을 구비하고 있다. 이러한 상부금형(10a) 및 하부금형(10b)은 각각 체이스와 상기 체이스에 지지되는 캐비티바아로 구성되어 있다. 상기 상부금형(10a) 및 하부금형(10b)의 외측에는 이젝터핀 플레이트(21)가 각각 설치되어 있으며, 상기 이젝터핀 플레이트(21)에는 이젝터핀(20)이 고정 설치되어 있다. 이러한 이젝터핀(20)은 상기 상부금형(10a) 및 하부금형(10b)에 형성된 이젝터공에 출몰하도록 삽입 설치되어 있다. 또한, 상하부 이젝터핀(20)의 충돌을 방지하기 위한 이젝터핀 리턴핀(22)이 상기 이젝터핀 플레이트(21)에 설치되어 있으며, 베이스(B)에 고정된 이젝터바아(23)가 상기 이젝터핀 플레이트(21)를 지지하고 있다. 또한, 상부 플레이트(11a)에는 이젝터 스프링(24)이 설치되어 있으며, 이 이젝터스프링(24)은 상기 이젝터핀 플레이트(21)를 탄성 지지하고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 반도체 패키지 몰딩장치의 작동을 대략적으로 설명하면 다음과 같다.

반도체 칩이 배열된 리드프레임(미도시)을 상기 하부금형(10b)에 로딩시키고 상부금형(10a)을 하강시켜 서로 맞물린 상태에서 게이트(미도시)를 통하여 몰딩 컴파운드를 주입하여 반도체 칩을 몰딩시킨다. 이와 같이 몰딩공정이 완료되면 상부금형(10a)과 하부금형(10b)이 분리되면서 상기 이젝터핀(20)이 캐비티 내부로 돌출되어 몰딩이 완료된 반도체 패키지가 상, 하부금형(10a,10b)으로 부터 분리된다.

그러나, 이러한 종래의 반도체 패키지 몰딩장치에서는 와이어 본딩된 반도체 칩이 리드프레임에 접착제 등으로 약하게 지지된 상태로 상, 하부금형의 캐비티로 로딩되기 때문에 몰딩 컴파운드가 주입될 때 발생하는 고압의 충진압력에 의해 리드프레임에 부착된 반도체 칩의 위치가 틀어지는 칩 틸트(chip tilt) 현상이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 리드프레임은 두께가 얇은 박판으로 제작되기 때문에 고압의 몰딩 컴파운드가 주입될 때 리드프레임이 휘거나 뒤틀리는 문제점이 발생한다.

또한, 리드프레임의 일단이 자유단인 상태로 캐비티에서 몰딩되는 경우 상기한 칩 틸트이나 리드프레임의 비틀림에 의하여 쇼트의 발생 등 더욱 심각한 문제를 야기시킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 상, 하부금형의 캐비티로 몰딩 컴파운드 주입시 리드프레임을 지지하여 반도체 칩이 뒤틀리는 것을 방지할 수 있는 반도체 패키지 몰딩장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상, 하부금형의 캐비티로 몰딩 컴파운드 주입시 리드프레임을 지지하기 위한 클램핑수단을 구비한 반도체 패키지 몰딩장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은, 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서, 플레이트; 상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 경사면이 형성된 작동바아; 상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭; 및 상기 작동블럭에 연동되어 상, 하부금형의 캐비티 내부로 출몰하도록 설치되며, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 리드프레임을 지지하는 클램프핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 달성된다.

이러한 본 발명의 목적은, 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서, 플레이트; 상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 경사면이 형성된 작동바아; 상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭; 및 상기 작동블럭에 연동되어 상, 하부금형의 캐비티 내부로 출몰하도록 설치되며, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 리드프레임을 클램핑하며, 몰딩공정이 완료된 후 상기 리드프레임을 이젝팅하는 클램프핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 달성된다.

상기 플레이트에는 상기 작동바아를 지지하면서 안내하는 가이드블럭이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드블럭에는 결합공이 형성되며, 상기 작동블럭에는 상기 결합공에 대응되는 수직장공이 형성되며, 상기 결합공과 수직장공에는 결합핀이 삽입 설치되어 상기 작동블럭이 상기 가이드블럭에 대해 수직이동가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 작동바아의 상하면에는 상기 가이드블럭 및 작동블럭과의 마찰손실을 줄이기 위하여 다수의 로울러가 구비된 플랫로울러베어링이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 작동바아의 상하면에는 상기 플랫로울러베어링의 이동범위을 제한하기 위한 스토퍼가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동바아의 상하면과 접촉되는 상기 작동블럭 및 가이드블럭의 면에는 상기 작동바아와의 마찰손실을 줄이기 위하여 로울러가 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 작동블럭은 상기 작동바아의 경사면과 접촉되는 면이 상기 경사면의 경 사각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 플레이트에는 상기 작동바아를 수평이동시키는 작동바아구동수단이 설치되되, 상기 작동바아구동수단은, 상기 플레이트에 고정 설치되며, 가이드레일이 구비된 고정프레임; 상기 고정프레임에 회전가능하게 설치된 볼스크류; 상기 가이드레일을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 볼스크류에 나사 결합되는 너트부가 구비되며, 상기 작동바아의 일단과 결합된 이동프레임; 및 상기 고정프레임에 설치되어 상기 볼스크류에 회전력을 부여하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 클램프핀은 상기 작동블럭에 지지되어 연동되는 클램프핀 플레이트에 고정 설치되며, 상기 클램프핀 플레이트에는 상하부 클램프핀의 충돌을 방지하기 위한 클램프핀 리턴핀이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 이젝터핀은 상기 작동블럭에 지지되어 연동되는 이젝터핀 플레이트에 고정 설치되며, 상기 이젝터핀 플레이트에는 상하부 이젝터핀의 충돌을 방지하기 위한 이젝터핀 리턴핀이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치의 또 다른 한 형태는, 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서, 플레이트; 상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 그 상면 또는 하면에 경사면이 형성된 작동바아; 상기 플레이트에 설치되어 상기 작동바아를 지지하면서 안내하는 가이드블럭; 상기 플레이트에 설치되어 상기 작동바아를 수평이동시키는 작동바아구동수단; 상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 경사면과 접촉되는 면이 상기 경사면의 경사각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭; 상기 플레이트와 수평으로 설치되어 상기 작동블럭에 클램핑되어 상하이동하는 클램프핀 플레이트; 상기 클램프핀 플레이트에 고정 설치되며, 상기 클램프핀 플레이트에 연동되어 상,하부금형의 캐비티 내부로 출몰하면서, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 반도체 칩을 지지하는 클램프핀; 상기 클램프핀 플레이트와 독립적으로 평행하게 설치된 이젝터핀 플레이트; 및 상기 이젝터핀 플레이트에 고정 설치되어, 몰딩공정이 완료된 리드프레임을 이젝팅하는 이젝터핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 도시된 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 서로 대칭되는 구조를 가진 구성요소에 대해서는 하나의 설명으로 나머지에 대한 설명을 대신하며, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 중복을 피하기 위하여 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 요부확대도이며, 도 4a는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 하부금형의 평면도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 하부금형의 "A"부분의 평면확대도이다.

이러한 도면에 도시된 바와 같이 반도체 패키지 몰딩장치는 서로 맞물리면서 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 상부금형(100a,101a)과 하부금형(100b,101b)을 구비하고 있다. 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)은 캐비티(102)를 형성하는 캐비티바아(101a,101b)와 상기 캐비티바아(101a,101b)를 지지하는 체이스(100a,100b)로 구성되어 있다. 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)의 외측에는 이젝터핀 플레이트(210)가 각각 설치되어 있으며, 상기 이젝터핀 플레이트(210)에는 복수의 이젝터핀(200)이 고정 설치되어 있다. 이러한 이젝터핀(200)은 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)에 형성된 이젝터공(202)에 출몰하도록 삽입 설치되어 있다. 또한, 상기 이젝터핀 플레이트(210)에는 상하부 이젝터핀(200)의 충돌을 방지하기 위한 이젝터핀 리턴핀(220)이 설치되어 있다. 베이스(B)에 고정된 이젝터바아(230)가 하부 플레이트(110b)를 관통하면서 상기 이젝터핀 플레이트(210)를 지지하고 있다. 또한, 상부 플레이트(110a)에는 이젝터스프링(240)이 설치되어 있으며, 이 이젝터스프링(240)은 상기 이젝터핀 플레이트(210)를 탄성 지지하고 있다.

또한, 상기 캐비티(102)의 측면에는 게이트(104)가 관통 형성되어 있으며, 이러한 게이트(104)는 런너(106) 및 포트(108)와 연통되어 있다. 이러한 구성에 의해 와이어 본딩이 완료된 반도체 칩(C)이 부착된 리드프레임(R)이 상기 캐비티(102)에 로딩되면, 몰딩 컴파운드가 포트(108), 런너(106) 및 게이트(104)를 순차로 경유하여 캐비티(102)로 주입되어 충진되면서 반도체 패키지 몰딩공정이 진행된다.

이러한 구성 및 작용은 종래의 반도체 패키지 몰딩장치의 그것과 대동소이하므로, 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는 상기한 구성 이외에 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티(102)로 주입시 상기 리드프레임(R)을 지지하는 클램프수단이 더 구비되어 있는 것에 특징이 있다.

상기 클램프수단은 도 3, 도 4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 클램프핀(300), 클램프핀 플레이트(310), 클램프핀 리턴핀(320) 및 클램프핀 작동수단으로 구성된다.

도 3, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 상기 클램프핀(300)은 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)에 형성된 클램프공(302)에 이동 가능하게 삽입 설치되어, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티(102)로 주입될 때 상기 캐비티(102)로 출몰하면서 상기 리드프레임(R)을 지지한다

이러한 클램프핀(300)은 상기 상, 하부체이스(100a,100b)와 이젝터핀 플레이트(210) 사이에 설치된 클램프핀 플레이트(310)에 고정되어 있다. 상기 클램프핀 플레이트(310)은 클램프스프링(312)에 의해 상기 상, 하부체이스(100a,100b) 방향으로 탄성 지지되어 있다. 또한, 상기 클램프공(302)에는 상기 클램프핀(300)의 상하이동을 안내하기 위한 부시가 설치될 수 있다.

상기 클램프핀 리턴핀(320)은 상, 하부 클램프핀(300)의 충돌을 방지하기 위한 것으로, 상기 클램프핀 플레이트(310)에 고정 설치되어 있다. 상기 클램프핀 리턴핀(320)은 상기 클램프핀(300)과 마찬가지로 클램프핀 플레이트(310)에 고정 설치되므로 상기 클램프핀(300)과 함께 상하로 왕복운동하며, 상기 클램프핀(300) 보다 큰 지름 및 큰 강도를 가지도록 설계된다. 또한, 상기 클램프핀 리턴핀(320)은 상기 상, 하부 클램프핀(300) 보다 먼저 접촉하거나 동시에 접촉되어야 하므로, 상기 클램프핀(300)보다 약간 길게 설계되어 진다.

한편, 상기 이젝터핀 플레이트(210) 및 클램프핀 플레이트(310)는 드라이브 플레이트와 커버 플레이트의 이중 플레이트로 구성되어 있다.

본 실시예에서는 각각의 캐비티(102)에 대하여 4개의 이젝터핀(200)과 2개의 클램프핀(300)이 구비된 경우를 상정하고 있으나, 설계조건에 따라 다양한 갯수 및 다양한 배치로 설계될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 클램프핀 작동수단을 나타내는 분해사시도이며, 도 6은 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 작동바아, 작동블럭 및 가이드블럭의 분해사시도이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 작동바아를 나타내는 결합사시도 및 분해사시도이다.

상기 클램프핀 작동수단은 상기 클램프핀 플레이트(310)를 상하 이동시키는 부분으로서, 가이드블럭, 작동블럭(340), 작동바아(350) 및 작동바아 구동수단(360)으로 구성된다.

상기 가이드블럭은 상, 하부 플레이트(110a,110b)의 양측에 길이방향으로 연 장 설치되며, 그 하부에 가이드수용부(331)가 형성된 가이드본체(330)와, 상기 가이드수용부(331)에 삽입 설치되며 작동블럭수용부(333)가 형성된 제1가이드블럭(332)과, 상기 제1가이드블럭(332)과 조립되어 상기 작동바아(350)를 지지하면서 안내하는 제2가이드블럭(334)으로 구성되어 있다. 상기 제1가이드블럭(332)과 제2가이드블럭(334)에는 결합공(336)이 관통 형성되어 있다.

상기 작동블럭(340)은 상기 작동바아(350)의 수평이동에 의해 상하 이동되면서, 상기 클램프핀 플레이트(310)를 상하 이동시킨다. 상기 작동바아(350)의 경사면(352)과 접촉되는 면(342)은 상기 작동바아(350)의 경사면(352)의 경사각도(Δ)와 동일한 각도로 형성된다. 그러나, 상기 작동블럭(340)에 반드시 이러한 경사면(342)이 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다. 또한, 상기 작동블럭(340)에는 상기 결합공(336)에 대응되는 수직장공(344)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 수직장공(344)이 타원형으로 형성되어 있으나, 상기 결합공(336)의 지름보다 크게 형성된다면 다양한 형태로 설계될 수 있다.

상기 작동블럭(340)은 결합핀(337)에 의해 상기 제1가이드블럭(332)과 제2가이드블럭(334)에 결합된다. 상기 결합핀(337)이 상기 결합공(336)과 수직장공(344)을 관통하여 결합되어지므로 상기 작동블럭(340)은 상기 제1가이드블럭(332)에 대하여 상대적인 수직 이동이 가능한 것이다. 한편, 상기 작동블럭(344)의 하면에는 작동스프링(346)이 설치되어 있다. 이러한 작동스프링(346)의 작용에 의해 상기 작동블럭(340)은 항상 직상방으로 탄력 지지되어 있다. 이러한 작동스프링(346)은 상기 작동블럭(340)이 상기 클램프스프링(312)에 의해 회전모멘트를 받고 있는 것을 상쇄시켜주면서, 상기 작동블럭(344)에 탄성력을 부여한다.

한편, 본 실시예에서는 클램프스프링(312)과 그 관련 부품 및 작동스프링(346)이 구비되어 있으나, 설계조건에 따라 이러한 구성이 생략될 수 있다. 이 경우 작동블럭(340)과 클램프핀 플레이트(310)는 일체형으로 제작되거나 정밀 가공되어 조립되어 진다. 또한, 상기 클램프스프링(312)은 클램프핀 플레이트(310)를 탄발 지지하기 위한 일실시예일뿐이며, 클램프핀 플레이트(310)을 탄발 지지할 수 있는 다른 기술구성으로 대체될 수 있다.

상기 작동바아(350)는 상기 제1가이드블럭(332), 제2가이드블럭(334) 및 작동블럭(340)이 형성하는 가이드채널에 삽입 설치되어, 상기 작동바아 구동수단(360)의 작용에 의해 수평 이동하면서 상기 작동블럭(340)을 상하 이동시키는 부재이다. 상기 작동바아(350)의 하면 전후방에는 쐐기형 경사면(352)이 형성되어 있다. 이렇게 경사면(352)이 형성되어 있으므로 상기 작동바아(350)의 수평이동에 의해 상기 경사면(350)에 접촉된 작동블럭(340)이 상하 이동가능한 것이다. 본 실시예에서는 작동바아(350)의 하면에 경사면(352)이 형성되어 있으나, 설계조건에 따라 상면 또는 상하면 모두에 경사면을 형성할 수도 있다. 또한 경사각도(Δ)도 설계조건에 따라 다양하게 선택될 수 있으나, 1°정도로 하는 것이 바람직하다. 한편, 경사면(352)의 갯수도 작동블럭(340)의 갯수에 따라 다양하게 선택되어질 수 있다.

상기 작동바아(350)의 상하면에는 상기 제1가이드블럭(332) 및 작동블럭(340)과의 마찰손실을 줄이기 위하여 다수의 로울러가 구비된 플랫로울러 베어링(354)이 설치되어 있다. 상기 작동바아(350)의 상하면에는 상기 플랫로울러베어링(354)의 이동범위을 제한하기 위한 스토퍼(356)가 설치되어 있다. 상기 작동바아(350)의 양측면에는 상기 플랫로울러베어링(354)의 이탈을 방지하기 위하여 작동바아커버(358)가 부착되어 있다.

한편, 상기 제1가이드블럭(332) 및 작동블럭(340)과의 마찰손실을 줄이기 위한 수단으로써 본 실시예에서는 플랫로울러베어링(354)이 채택되어 있으나, 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 작동바아(350)의 상하면과 접촉되는 상기 작동블럭(340) 및 제1가이드블럭(332)의 면에 회전가능하게 설치된 로울러(359)를 설치할 수도 있다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이 접촉마찰이 문제가 되지 않는 경우에는 작동바아(350)만을 사용해도 무관하다.

상기 작동바아 구동수단(360)은 상기 작동바아(350)를 수평 이동시키기 위한 수단이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 작동바아 구동수단(360)은 상기 상, 하부 플레이트(110a,110b)에 고정 설치되며, 가이드레일(363)이 구비된 고정프레임(362)과, 상기 고정프레임(362)에 회전가능하게 설치된 볼스크류(364)와, 상기 가이드레일(363)을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 볼스크류(364)에 나사 결합되는 너트부(367)가 구비되며, 상기 작동바아(350)의 일단과 결합된 이동프레임(366)과, 상기 고정프레임(332)에 설치되어 상기 볼스크류(364)에 회전력을 부여하는 모터(미도시)로 구성되어 있다.

본 실시예에서는 작동바아 구동수단(360)이 볼스크류(364)와 너트부(367) 조합으로 구성되어 있으나, 랙과 피니언 조합 등 일반적인 수평이송메카니즘이 설계 조건에 따라 채택될 수 있다.

한편, 본실시예에서는 작동블럭(340)이 클램프핀 플레이트(310)의 양단부를 클램핑한 상태에서 상기 클램프핀(300)이 상하이동하도록 설계되어 있으나, 설계조건이 허용한다면 상기 작동블럭(340)을 포함한 클램프핀 작동수단이 상기 클램프핀 플레이트(310)의 하면에 직접 설치되도록 설계될 수도 있다. 또는 상기 클램프핀(300)이 상기 클램프핀 플레이드(310)를 매개로 하지않고 작동블럭(340)에 직접 설치되도록 설계될 수도 있다.

이하, 클램프핀 작동수단의 작동과정을 설명한다.

도 9a는 클램프핀이 하부금형에 형성된 클램프공으로 몰입된 경우의 작동바아 구동수단을 보여주는 사시도이며, 도 9b는 도9a의 상태일 때 작동바아, 작동블럭 및 주가이드블럭의 상대적인 위치관계를 보여주는 참고도이다. 또한, 도 10a는 클램프핀이 캐비티로 돌출되어 리드프레임을 지지하는 경우의 작동바아 구동수단을 보여주는 사시도이며, 도 10b는 도10a의 상태일 때 작동바아, 작동블럭 및 주가이드블럭의 상대적인 위치관계를 보여주는 참고도이다.

상기 클램프핀(300)을 상기 하부금형(100b,101b)에 형성된 클램프공(302)으로 몰입시키기 위해서는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 볼스크류(364)을 시계방향으로 구동시켜 상기 작동바아(350)를 전방으로 이동시킨다. 이때, 상기 작동바아(350)의 상대적으로 두꺼운 부분이 상기 작동블럭(340)과 접촉하게 된다. 따라서, 상기 작동블럭(340)이 직하방으로 이동됨에 따라 상기 작동블럭(340)에 클램핑된 클램프핀 플레이트(310)가 직하방으로 이동되므로 상기 클램프핀(300)도 직하방으로 이동되어 상기 하부금형(100b,101b)에 형성된 클램프공(302)으로 몰입된다.

반대로, 상기 클램프핀(300)을 상기 캐비티(102) 내부로 돌출시켜 리드프레임(R)을 지지하기 위해서는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 볼스크류(364)을 반시계방향으로 구동시켜 상기 작동바아(350)를 후방으로 이동시킨다. 이때, 상기 작동바아(350)의 상대적으로 얇은 부분이 상기 작동블럭(340)과 접촉하게 된다. 따라서, 상기 작동블럭(340)이 상기 작동스프링(346)의 탄성력에 의해 직상방으로 이동됨에 따라 상기 작동블럭(340)에 클램핑된 클램프핀 플레이트(310)가 직상방으로 이동되므로 상기 클램프핀(300)도 직상방으로 이동되어 상기 클램프핀(300)이 상기 캐비티(102) 내부로 돌출되어 리드프레임(R)을 지지할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일실시예의 작동상태를 상세히 설명한다.

도 11a 내지 도 11h는 도 2에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 수행된 반도체 패키지 몰딩공정을 나타내는 공정상태도이다.

먼저, 반도체 칩(C)이 부착되고 와이어(W) 본딩된 리드프레임(R)을 상기 하부금형(100b,101b)에 로딩시키고 하부금형(100b,101b)을 상승시켜 서로 맞물리게 한다. 이때에는 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이 상기 작동바아(350)의 상대적으로 두꺼운 부분이 상기 작동블럭(340)과 접촉하게 되어, 상기 클램프핀(300)이 상기 하부금형(100b,101b)에 형성된 클램프공(302)으로 몰입된 상태이다. 이때, 이젝터핀(200)도 역시 이젝터공(202)에 몰입된 상태이다(도 11a 참조).

이러한 상태에서 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이 상기 볼스크류(364)를 반시계방향으로 구동시켜 상기 작동바아(350)를 후방으로 이동시키면, 상기 작동바아(350)의 상대적으로 얇은 부분이 상기 작동블럭(340)과 접촉하게 된다. 이때, 상기 작동블럭(340)에 클램핑된 클램프핀 플레이트(310)가 상, 하부금형(100a,100b)으로 이동되므로 상기 클램프핀(300)이 상기 캐비티(102) 내부로 돌출되게 이동되어 리드프레임(R)을 지지한다(도 11b 참조).

이렇게 상기 클램프핀(300)이 상기 리드프레임(R)을 지지한 상태에서 게이트(104)를 통하여 몰딩 컴파운드를 1차 주입하여 캐비티(102)를 충진시킨다(도 11c 참조). 충진이 어느 정도 완료되면 상기 클램프핀(300)을 후퇴시켜 리드프레임(R)의 지지를 해제시한 후 몰딩 컴파운드를 2차 주입하여 상기 캐비티(102)를 완전히 충진시킨다(도 11d 및 11e 참조). 이때, 1차 주입된 몰딩 컴파운드가 경화되기 전에 2차 몰딩 컴파운드를 신속하게 주입해야 한다.

몰딩 컴파운드가 경화되어 충분히 견고해지면 하부금형(100b,101b)이 직하방으로 이동하며, 이때 이젝터스프링(240)에 의해 탄성 지지된 상부 이젝터핀(200)이 리드프레임(R)을 상부금형(100a,101a)으로부터 분리한다(도 11f 및 도 11g 참조). 이러한 상태에서 하부금형(100b,101b)이 직하방으로 더욱 이동하면 상기 베이스(B)에 고정된 이젝터바아(230)에 고정 지지된 하부 이젝터핀(200)에 의해 리드프레임(R)이 하부금형(100b,101b)으로부터 분리되어 몰딩공정이 완료된다(도 11h 참조).

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 몰딩장치를 나타내는 수직단면도이며, 도 13a는 도 12에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치의 하부금형의 평면도이며, 도 13b는 도 13a에 도시된 하부금형의 "B"의 평면확대도이다.

이러한 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예는 이젝터핀과 클램프핀이 별도로 구비된 것이 아니라, 도 2에 도시된 실시예의 클램프핀이 리드프레임의 클램핑과 이젝팅을 동시에 수행하도록 구성되어 있다. 즉, 도 2에 도시된 실시예에서 이젝터핀에 관련된 구성(이젝터핀, 이젝터핀 플레이트, 이젝터바아, 이젝터스프링 등)이 생략되어 있다.

본 실시예에 따른 반도체 패키지 몰딩장치는 서로 맞물리면서 반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 상부금형(100a,101a)과 하부금형(100b,101b)을 구비하고 있다. 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)은 캐비티(102)를 형성하는 캐비티바아(101a,101b)와 상기 캐비티바아(101a,101b)를 지지하는 체이스(100a,100b)로 구성되어 있다.

상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)의 외측에는 클램프핀 플레이트(310)가 각각 설치되어 있으며, 상기 클램프핀 플레이트(310)에는 복수의 클램프핀(300)이 고정 설치되어 있다. 이러한 클램프핀(300)은 상기 상부금형(100a,101a) 및 하부금형(100b,101b)에 형성된 클램프공(302)에 출몰하도록 삽입 설치되어 있다. 또한, 상기 클램프핀 플레이트(310)에는 상하부 클램프핀(300)의 충돌을 방지하기 위한 클램프핀 리턴핀(320)이 설치되어 있다. 또한, 상기 캐비티(102)의 측면에는 게이트(104)가 관통 형성되어 있으며, 이러한 게이트(104)는 런너(106) 및 포트(108)와 연통되어 있다.

상기 클램프핀(300)은 상, 하부 플레이트(110a,110b)에 설치된 클램프핀 작동수단에 의해 상하로 왕복이동하면서 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티(102)로 주입시 리드프레임(R)을 클램핑하며, 몰딩공정이 완료된 후 상기 리드프레임(R)을 이젝팅하는 기능을 동시에 수행한다.

상기 클램프핀 작동수단은 도 2에 도시된 실시예의 그것과 마찬가지로 가이드블럭, 작동블럭, 작동바아 및 작동바아 구동수단으로 구성된다. 이러한 클램프핀 작동수단은 도 2에 도시된 실시예에서 이미 설명하였으므로, 생략하기로 한다.

한편, 도 13b에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 각각의 캐비티(102)에 대하여 3개의 클램프핀(300)이 구비된 경우를 상정하고 있으나, 설계조건에 따라 다양한 갯수 및 다양한 배치로 설계될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예의 작동상태를 상세히 설명한다.

도 14a 내지 도 14h는 도 12에 도시된 반도체 패키지 몰딩장치에 의해 수행된 반도체 패키지 몰딩공정을 나타내는 공정상태도이다.

먼저, 반도체 칩(C)이 부착되고 와이어(W) 본딩된 리드프레임(R)을 상기 하부금형(100b,101b)에 로딩시키고 하부금형(100b,101b)을 상승시켜 서로 맞물리게 한다. 이러한 상태에서 클램프핀(300)을 리드프레임(R)쪽으로 이동시켜 리드프레임(R)을 지지한다(도 14a 및 14b 참조). 여기서, 3개의 클램프핀(300)들이 클램프핀 플레이드(310)에 설치되어 함께 상하운동하므로 리드프레임(R)의 자유단쪽에 설치된 클램프핀(300)만이 상기 리드프레임(R)을 지지하게 된다.

이렇게 상기 클램프핀(300)이 상기 리드프레임(R)의 자유단을 지지한 상태에서 게이트(104)를 통하여 몰딩 컴파운드를 1차 주입하여 캐비티(102)를 충진시킨다(도 14c 참조).

충진이 어느 정도 완료되면 상기 클램프핀(300)을 후퇴시켜 리드프레임(R)의 지지를 해제시한 후 몰딩 컴파운드를 2차 주입하여 상기 캐비티(102)를 완전히 충진시킨다(도 14d 및 14e 참조). 이때, 1차 주입된 몰딩 컴파운드가 경화되기 전에 2차 몰딩 컴파운드를 신속하게 주입해야 한다.

몰딩 컴파운드가 경화되어 충분히 견고해지면 하부금형(100b,100b)을 직하방으로 하강시키면서, 상부 클램프핀(300)을 캐비티(102) 내부로 돌출시켜 상기 리드프레임(R)을 상기 상부금형(100a,101a)으로부터 분리한다. 계속해서, 상기 하부금형(100b,101b)을 직하방으로 더욱 하강시키면서, 하부 클램프핀(300)을 캐비티(102) 내부로 돌출시켜 상기 리드프레임(R)을 상기 하부금형(100b,101b)으로 부터 분리하여 반도체 패키지 몰딩공정을 완료한다(도 14f 내지 도 14h 참조). 이때, 상기 클램프핀(300)들은 서보모터에 의해 제어되어지므로 리드프레임(R)의 클램핑 및 이젝팅 작동이 각각 독립적으로 수행될 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 서보모터에 의해 리드프레임(R)의 자유단쪽에 설치된 클램프핀(300)만이 리드프레임(R)을 지지하도록 제어되고 있으나, 각각의 클램프핀(300)이 독립적으로 작동되도록 설계되는 등 설계조건에 따라서 고정단쪽리드프레임(R)도 지지하도록 설계될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나. 본 발명은 다양한 변 화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 예를들면, 위 실시예들은 리드프레임이 캐비티 내에서 일단은 자유단으로 타단은 고정단으로 지지되는 경우를 상정하고 있으나, 양단고정단으로 지지되는 리드프레임 등에도 여전히 적용될 수 있으며, 다양한 타입의 반도체 패키지에 응용될 수 있다. 또한, 위 실시예들은 상, 하부에 각각 좌우 대칭되게 설치된 2쌍의 클램프핀 작동수단에 의해 상기 클램프핀이 상하이동되도록 설계되어 있으나, 클램프핀 작동수단의 갯수는 설계조건에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 또한, 상기 작동바아의 수평왕복운동이 상기 작동블럭의 수직왕복운동으로 전환되는 구조라면 상기 작동바아 및 작동블럭의 형상이나 구조는 설계조건에 부합되게 변경되어 질 수 있다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 패키지 몰딩장치는 클램프핀이 리드프레임을 견고하게 지지한 상태에서 상, 하부금형의 캐비티로 몰딩 컴파운드를 주입하므로 몰딩 컴파운드의 주입 압력에 의한 반도체 칩의 뒤틀림 현상이나 리드프레임의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 각각의 클램프핀 또는 클램프핀 플레이트를 다수의 유압실린더 등에 의해 독립적으로 작동되는 경우에는 편심 등에 의해 수평유지가 곤란하여 클램프핀의 작동을 정확하게 제어할 수 없으나, 본 발명에서는 하부 플레이트에 설치된 작동바아의 수평왕복운동과 이에 접촉되어 연동되는 작동블럭의 수직왕복운동에 의해 상기 클램프핀이 상하이동되도록 설계되어 있으므로 클램프핀의 작동을 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 몰딩공정에서 리드프레임의 지지 및 이젝팅을 효과적으로 수행할 수 있는 클램핑수단이 제시되어 있다.

Claims

반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서,

플레이트;

상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 경사면이 형성된 작동바아;

상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭; 및

상기 작동블럭에 연동되어 상, 하부금형의 캐비티 내부로 출몰하도록 설치되며, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 리드프레임을 지지하는 클램프핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서,

플레이트;

상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 경사면이 형성된 작동바아;

상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭; 및

상기 작동블럭에 연동되어 상, 하부금형의 캐비티 내부로 출몰하도록 설치되며, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 리드프레임을 클램핑하며, 몰딩공정이 완료된 후 상기 리드프레임을 이젝팅하는 클램프핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 플레이트에는 상기 작동바아를 지지하면서 안내하는 가이드블럭이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제3항에 있어서,

상기 가이드블럭에는 결합공이 형성되며, 상기 작동블럭에는 상기 결합공에 대응되는 수직장공이 형성되며, 상기 결합공과 수직장공에는 결합핀이 삽입 설치되어 상기 작동블럭이 상기 가이드블럭에 대해 수직이동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제3항에 있어서,

상기 작동바아의 상하면에는 상기 가이드블럭 및 작동블럭과의 마찰손실을 줄이기 위하여 다수의 로울러가 구비된 플랫로울러베어링이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제5항에 있어서,

상기 작동바아의 상하면에는 상기 플랫로울러베어링의 이동범위을 제한하기 위한 스토퍼가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제3항에 있어서,

상기 작동바아의 상하면과 접촉되는 상기 작동블럭 및 가이드블럭의 면에는 상기 작동바아와의 마찰손실을 줄이기 위하여 로울러가 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제3항에 있어서,

상기 작동블럭은 상기 작동바아의 경사면과 접촉되는 면이 상기 경사면의 경사각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제3항에 있어서,

상기 플레이트에는 상기 작동바아를 수평이동시키는 작동바아구동수단이 설치되되,

상기 작동바아구동수단은,

상기 플레이트에 고정 설치되며, 가이드레일이 구비된 고정프레임;

상기 고정프레임에 회전가능하게 설치된 볼스크류;

상기 가이드레일을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 볼스크류에 나사 결합되는 너트부가 구비되며, 상기 작동바아의 일단과 결합된 이동프레임; 및

상기 고정프레임에 설치되어 상기 볼스크류에 회전력을 부여하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 클램프핀은 상기 작동블럭에 지지되어 연동되는 클램프핀 플레이트에 고정 설치되며, 상기 클램프핀 플레이트에는 상하부 클램프핀의 충돌을 방지하기 위한 클램프핀 리턴핀이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 작동블럭에 지지되어 연동되는 이젝터핀 플레이트와, 상기 이젝터핀 플레이트에 고정 설치되어 상,하부금형의 캐비티 내로 출몰하는 이젝터핀과, 상기 이젝터핀 플레이트에 설치되어 상하부 이젝터핀의 충돌을 방지하는 이젝터핀 리턴핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.
반도체 칩이 부착된 리드프레임을 몰딩하기 위한 반도체 패키지 몰딩장치에 있어서,

플레이트;

상기 플레이트에 수평 이동가능하게 설치되며, 그 상면 또는 하면에 경사면이 형성된 작동바아;

상기 플레이트에 설치되어 상기 작동바아를 지지하면서 안내하는 가이드블럭;

상기 플레이트에 설치되어 상기 작동바아를 수평이동시키는 작동바아구동수단;

상기 작동바아의 경사면에 접촉하도록 설치되며, 상기 작동바아의 경사면과 접촉되는 면이 상기 경사면의 경사각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되며, 상기 작동바아의 수평이동에 의해 상하 이동하는 작동블럭;

상기 플레이트와 수평으로 설치되어 상기 작동블럭에 클램핑되어 상하이동하는 클램프핀 플레이트;

상기 클램프핀 플레이트에 고정 설치되며, 상기 클램프핀 플레이트에 연동되어 상,하부금형의 캐비티 내부로 출몰하면서, 몰딩 컴파운드가 상기 캐비티로 주입시 상기 반도체 칩을 지지하는 클램프핀;

상기 클램프핀 플레이트와 독립적으로 평행하게 설치된 이젝터핀 플레이트; 및

상기 이젝터핀 플레이트에 고정 설치되어, 몰딩공정이 완료된 리드프레임을 이젝팅하는 이젝터핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰딩장치.