KR101181165B1 - 엘이디 리드프레임 사출성형장치 - Google Patents

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구자천
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Abstract

본 발명은 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 관한 것으로, 그 구성은 수지가 주입된 후 응고되어 엘이디(LED)하우징으로 성형되며 복 수개로 구비되는 단위유니트와 상기 단위유니트를 상호 연결시키는 프레임을 포함하며, 금형에 삽입되는 리드프레임과, 상기 리드프레임을 금형에 삽입한 상태에서 수지를 주입하여 상기 단위유니트 주위에 상기 수지가 유동된 뒤 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 있어서, 상기 리드프레임 내에 형성되며, 상기 인접하는 단위유니트 네 개 사이 당 하나의 비율로 마련되며, 빈 공간으로 형성되는 공간부와, 상기 공간부에 위치되며, 그 내부에는 공간을 가지며, 상기 리드프레임이 금형에 삽입된 상태에서 상기 단위유니트 주위로 사출액을 유출시키는 사이드게이트와, 상기 사이드게이트의 상방에 위치되며, 전체적으로 원뿔 형상을 가지며, 상기 사이드게이트의 내부 공간과 연통되는 내부 공간을 가지며, 상기 네 개의 단위유니트 당 하나의 비율로 배치되는 스프루와, 상기 스프루들의 상방에 수평으로 배치되며, 상기 스프루들의 내부 공간들이 상호 연통되도록 상기 각각의 스프루들과 연결되어 연통되는 런너를 포함하여, 상기 런너에 사출액이 유입되면 상기 사출액이 상기 스프루들과 상기 사이드게이트의 내부공간을 따라 유동되며, 상기 사출액은 상기 사이드게이트를 통해서 상기 리드프레임과 금형 내부 사이로 유출되어 상기 단위유니트 주위로 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 것을 특징으로 하는 것으로서, 원재료의 손실을 최소화하여 제조 공정의 효율을 극대화하며, 한 번의 공정으로 보다 많은 엘이디하우징을 생산할 수 있으며, 기존의 1단위의 성형 블록을 열이 공급되어 항상 용융수지가 유동되는 핫트런너와 연결하여 4단위 이상의 성형 블록 이상의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디 리드프레임 사출성형장치{Lead frame injection molding device of LED}
본 발명은 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재료비의 낭비를 획기적으로 절감할 수 있으며, 한 번의 공정으로 보다 많은 수의 엘이디(LED)를 수용하는 엘이디하우징을 생산할 수 있는 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명은 실내조명, 실외조명, 휴대폰, 모니터, 자동차 조명 등 무수히 많은 응용분야가 우리 생활에 밀접히 자리 잡고 있다.
이 조명 산업은 국제적으로 납사용 금지 및 온실가스 배출 제한의 확대로 인해 범국가적으로 엘이디 광원으로 교체될 예정이며, 국내에서도 2015년까지 국내 조명의 30 %를 엘이디 조명으로 교체할 예정이다.
한편, 빛의 혁명이라 불리는 이러한 엘이디는 기존 광원에 비해 에너지 절감효과가 매우 뛰어나며 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 가져서 그 응용시장이 날로 넓어져 가고 있는 신 성장 동력 분야로 수요가 날이 갈수록 급증하고 있어 공급이 수요를 따라가지 못하고 있는 실정이다.
상기 엘이디는 엘이디 리드프레임을 통해서 한 번의 공정으로 복 수개가 사출 성형되는 공정을 취한다.
상기 종래의 엘이디 리드프레임 사출 성형 장치를 도 1 내지 도 3에 도시하였다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 엘이디하우징 사출 성형 장치(1)는 수지가 최초 1차 스프루(2)를 통과하고 런너(3)와 2차 스프루(4)와 게이트(5)를 지나 최종적으로 금형의 제품 형상부에 주입되어 수지가 냉각되면서 성형 제품을 형성하는 것이다.
엘이디 리드프레임의 사출 성형의 경우는 리드프레임이 금형 내로 삽입되어 일반 사출 성형 방식으로 사출되는 인서트(insert) 사출 성형 방식을 사용하고 있다.
엘이디 리드프레임 사출성형 공정이란 엘이디 반도체를 삽입하여 패키징 할 수 있는 하우징 형태의 엘이디하우징을 상기 리드프레임에 형성시키는 제조공정을 말한다.
이 공정의 기존 콜드런너 사출방식은 위에서 설명한 바와 같이, 기존 리드프레임(6, 도 4 참조)이 금형 내부로 삽입되어 금형이 닫히고, 그 후 1차 스프루(2)를 최초 수지가 통과하고 런너(3)와 2차 스프루(4)와 게이트(5)를 지나 최종적으로 금형의 제품 형상부에 주입되어 수지가 냉각되면서 성형제품이 형성된다.
상기 금형은 그 내부 형태 상 상기 리드프레임(6)에 포함된 단위유니트 주위에 내부공간이 마련되고 상기 단위유니트 주위에 수지가 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 것이다. 위에서 상기 단위유니트 주위에 마련된 금형의 내부공간이 제품 형상부인 것이다.
상기 도면에서 1차 스프루, 런너, 2차 스프루, 게이트를 도시한 것은 각각 수지가 채워진 뒤 경화된 모습이다. 즉 예를 들어 상기 1차 스프루(2)의 내부공간이 상기 도면에 도시된 1차 스프루와 동일한 형상을 가지며, 수지가 경화된 뒤 그 모습이 동일하므로 빠른 이해와 도면이 복잡하게 되는 것을 방지하기 위해서 상기 도면과 같이 표현하였다. 이는 본 발명의 실시예를 설명할 때와 동일하게 적용된다.
이 한 번의 공정으로 64캐비티의 제품을 성형하며, 한 개의 2차 스프루(40)에 한 개의 성형품을 배치한 핀포인트게이트를 사용한다.
이 때 성형품의 무게는 약 0.2 그램(g)으로 전체 사출량의 4 % 정도이며, 버려지는 수지의 유로(1차 스프루, 런너, 2차 스프루)의 무게는 약 4.7 그램(g)으로 전체 사출량의 96 % 정도이다.
즉, 종래의 엘이디 리드프레임 사출성형 공정은 그 재료비의 소비가 막대하며, 버려지는 재료가 많아서 제조 공정이 비효율적이라는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 원재료의 손실을 최소화하여 제조 공정의 효율을 극대화하며, 한 번의 공정으로 보다 많은 엘이디하우징을 생산할 수 있는 엘이디 리드프레임 사출성형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치는, 수지가 주입된 후 응고되어 엘이디(LED)하우징으로 성형되며 복 수개로 구비되는 단위유니트와 상기 단위유니트를 상호 연결시키는 프레임을 포함하며, 금형에 삽입되는 리드프레임과, 상기 리드프레임을 금형에 삽입한 상태에서 수지를 주입하여 상기 단위유니트 주위에 상기 수지가 유동된 뒤 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 있어서, 상기 리드프레임 내에 형성되며, 상기 인접하는 단위유니트 네 개 사이 당 하나의 비율로 마련되며, 빈 공간으로 형성되는 공간부와, 상기 공간부에 위치되며, 그 내부에는 공간을 가지며, 상기 리드프레임이 금형에 삽입된 상태에서 상기 단위유니트 주위로 사출액을 유출시키는 사이드게이트와, 상기 사이트게이트의 상방에 위치되며, 전체적으로 원뿔 형상을 가지며, 상기 사이드게이트의 내부 공간과 연통되는 내부 공간을 가지며, 상기 네 개의 단위유니트 당 하나의 비율로 배치되는 스프루와, 상기 스프루들의 상방에 수평으로 배치되며, 상기 스프루들의 내부 공간들이 상호 연통되도록 상기 각각의 스프루들과 연결되어 연통되는 런너를 포함하여, 상기 런너에 사출액이 유입되면 상기 사출액이 상기 스프루들과 상기 사이드게이트의 내부공간을 따라 유동되며, 상기 사출액은 상기 사이드게이트를 통해서 상기 리드프레임과 금형 내부 사이로 유출되어 상기 단위유니트 주위로 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치는 상기 런너의 상방에 위치되며, 내부공간을 가지며, 상기 런너와 연통되며, 열을 공급받아 상기 내부공간에 수지가 항상 용융된 상태로 유동되는 핫트런너를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치의 상기 핫트런너는 상기 런너의 상방에 위치되며 일정한 길이 간격으로 배치되어 상기 런너와 연통되며 수직으로 세워진 복 수개의 수직핫트런너와, 상기 복 수개의 수직핫트런너와 연결 연통되는 수평핫트런너를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 의하면, 원재료의 손실을 최소화하여 제조 공정의 효율을 극대화하며, 한 번의 공정으로 보다 많은 엘이디하우징이 포함된 엘이디 리드프레임을 생산할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 종래의 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 모습을 도시한 도면
도 4는 종래의 엘이디 리드프레임 사출성형 장치에서 사용되는 리드프레임을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 모습을 도시한 사시도
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 사이드게이트 부위를 설명하기 위한 도면
도 8은 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 리드프레임을 도시한 도면
도 9는 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 핫트런너를 이용한 사용 상태를 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치를 도시한 것으로, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 모습을 도시한 사시도를, 도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 사이드게이트 부위를 설명하기 위한 도면을, 도 8은 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 리드프레임을 도시한 도면을, 도 9는 도 5에 도시된 엘이디 리드프레임 사출성형 장치의 핫트런너를 이용한 사용 상태를 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치(100)는 리드프레임(10)과, 공간부(20)와, 사이드게이트(30)와, 스프루(40)와, 런너(50)를 포함하고 있다.
상기 리드프레임(10)은 금형에 삽입되는 것이며, 엘이디(LED)와 대응되는 형상을 가지며 복 수개로 구비되는 단위유니트(12)와, 상기 단위유니트(12)를 상호 연결시키는 프레임(14)을 포함한다.
이 구성은 종래의 리드프레임(6)과 동일하나, 본 발명에 따른 상기 리드프레임(10)은 종래의 것과는 전혀 다르게 공간부(20)를 가진다.
상기 공간부(20)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 리드프레임(10) 내에 형성되며, 상기 인접하는 단위유니트(12) 네 개 사이 당 하나의 비율로 형성되는 것이다.
상기 사이드게이트(30)는 상기 공간부(20)에 위치되며, 그 내부에는 공간을 가지며, 상기 리드프레임(10)이 금형에 삽입된 상태에서 상기 단위유니트(12) 주위로 사출액을 유출시키는 것이다.
즉, 상기 리드프레임(10)이 금형에 삽입된 상태에서 상기 금형에 사출액인 용융수지가 주입되는데, 상기 금형의 내부공간의 형태 상 상기 용융수지는 상기 단위유니트(12) 주위에 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성되며, 그 후에 상기 리드프레임(10)이 금형으로부터 취출되는 것이다. 이렇게 리드프레임(10)에 엘이디하우징이 형성된 것을 엘이디 리드프레임이라고 하는 것이다.
상기 스프루(40)는 상기 사이드게이트(30)의 상방에 위치되며, 전체적으로 원뿔 형상을 가지며, 상기 사이드게이트(30)의 내부 공간과 연통되는 내부 공간을 가지며, 상기 네 개의 단위유니트(12) 당 하나로 배치되는 것이다.
상기 런너(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스프루(40)들의 상방에 수평으로 배치되며, 상기 스프루(40)들의 내부 공간들이 상호 연통되도록 상기 각각의 스프루(40)들과 연결되어 연통되는 것이다.
상기 핫트런너(60)는 상기 런너(50)의 상방에 위치되며, 내부공간을 가지며, 상기 런너(50)와 연통되며, 열을 공급받아 상기 내부공간에 수지가 응고되지 않고 용융된 상태로 유동되는 것이다.
상기 핫트런너(60)는 상기 런너(50)의 상방에 위치되며 일정한 길이 간격으로 배치되어 상기 런너(50)와 연통되며 수직으로 세워진 복 수개의 수직핫트런너(62)와, 상기 복 수개의 수직핫트런너(62)와 연결 연통되는 수평핫트런너(64)를 가진다.
따라서, 주입되는 사출액인 용융수지는 응고되지 않은 상태로 상기 수평핫트런너(64) 내를 유동하고, 이 용융수지는 일정한 간격으로 복 수개의 길이 방향을 따라 배치된 수직핫트런너(62)로 항상 유동되는 것이다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치(100)는 다음과 같이 사용된다.
먼저, 상기 리드프레임(10)을 금형 내에 삽입시킨 뒤에 성형공정이 이루어진다. 상기 금형의 내부 공간의 형태 상 상기 리드프레임(10)의 단위유니트(12) 주위로 사출액인 용융수지가 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성된다.
상기 사출액인 용융수지가 상기 핫트런너(60)에 주입되면, 상기 핫트런너(60)는 열을 공급받아 그 내부의 수지가 응고되지 않고 항상 용융된 상태로 있게 된다.
상기 주입된 용융수지는 상기 수평핫트런너(64) 내를 유동하고, 이 용융수지는 일정한 간격으로 복 수개의 길이 방향을 따라 배치된 수직핫트런너(62)로 유동된다.
이어서, 상기 수직핫트런너(62) 내의 용융수지는 상기 런너(50)로 유입된다.
이렇게 상기 런너(50)에 사출액인 용융수지가 유입되면 그 사출액이 상기 스프루(40)들과 상기 사이드게이트(30)의 내부공간을 따라 유동되며, 그 사출액은 결국 상기 사이드게이트(30)를 통해서 상기 리드프레임(10)의 단위유니트(12) 주위로 유동되어 엘이디하우징이 형성된다.
그 뒤 상기 리드프레임(10)을 금형으로부터 취출하면, 상기 용융수지가 응고되어 상기 리드프레임(10)에는 엘이디하우징이 형성된 상태로 되며, 이렇게 해서 엘이디 리드프레임이 성형되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 엘이디 리드프레임 사출성형장치(100)는 상기 리드프레임(10)의 4개의 단위유니트(12) 사이 공간에 홀(hole)의 형태로 공간을 확보한다. 이 공간에 상기 사이드게이트(30)가 위치되는 것이다.
따라서, 본 발명은 기존 방식이 한 번의 공정으로 64 캐비티 또는 96 케비티를 1 블록으로 생산하는 것에 비하여, 4 블록 이상을 한 번의 공정으로 생산할 수 있는 것이다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 런너(50)들이 길이 방향으로 길게(예를 들어 기존의 1단위의 성형 블록보다 4 배 이상의 긴 길이로) 형성된 경우, 어느 끝단의 상기 런너(50)를 유동하는 용융수지가 다른 끝단의 런너(50)까지 유동되면 그 길이가 너무 길어서 유동되다가 응고가 시작될 위험이 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 엘이디 리드프레임 성형장치(100)에는 열을 공급 받는 상기 수평핫트런너(64)로 용융수지가 유동되고 이 용융수지 응고되지 않고 항상 용융된 상태로 상기 수직핫트런너(62)로 유동된다.
상기 수직핫트런너(62)는 상기 런너(50)들의 길이 방향을 따라 복 수개 배치되어 있으므로 상기 런너(50)들에 항상 용융된 상태의 수지를 유동시킬 수 있는 것이다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 런너(50)들이 길이 방향으로 길게(예를 들어 기존의 1단위의 성형 블록보다 4 배 이상의 긴 길이로) 형성된 경우에도 응고되지 않은 용융수지가 공급되어 기존의 성형 블록보다 4 배 이상의 성형 블록도 한 번의 공정으로 성형할 수 있는 것이다.
또한, 한 개의 스프루에 4개의 성형품을 배치한 사이드게이트를 사용하여 런너를 단순화하고 스프루의 수량을 1/4로 감소시켰다. 그리하여 원재료 로스률을 50 % 이상 감소시킨 것이다.
10. 리드프레임 12. 단위유니트
14. 프레임 20. 공간부
30. 사이드게이트 40. 스프루
50. 런너 60. 핫트런너

Claims (3)

  1. 수지가 주입된 후 응고되어 엘이디(LED)하우징으로 성형되며 복 수개로 구비되는 단위유니트와 상기 단위유니트를 상호 연결시키는 프레임을 포함하며, 금형에 삽입되는 리드프레임과, 상기 리드프레임을 금형에 삽입한 상태에서 수지를 주입하여 상기 단위유니트 주위에 상기 수지가 유동된 뒤 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 엘이디 리드프레임 사출성형장치에 있어서,
    상기 리드프레임(10) 내에 형성되며, 상기 인접하는 단위유니트(12) 네 개 사이 당 하나의 비율로 마련되며, 빈 공간으로 형성되는 공간부(20);
    상기 공간부(20)에 위치되며, 그 내부에는 공간을 가지며, 상기 리드프레임(10)이 금형에 삽입된 상태에서 상기 단위유니트(12) 주위로 사출액을 유출시키는 사이드게이트(30);
    상기 사이드게이트(30)의 상방에 위치되며, 전체적으로 원뿔 형상을 가지며, 상기 사이드게이트(30)의 내부 공간과 연통되는 내부 공간을 가지며, 상기 네 개의 단위유니트 당 하나의 비율로 배치되는 스프루(40);
    상기 스프루(40)들의 상방에 수평으로 배치되며, 상기 스프루(40)들의 내부 공간들이 상호 연통되도록 상기 각각의 스프루들과 연결되어 연통되는 런너(50);를 포함하여,
    상기 런너(50)에 사출액이 유입되면 상기 사출액이 상기 스프루(40)들과 상기 사이드게이트(30)의 내부공간을 따라 유동되며, 상기 사출액은 상기 사이드게이트(30)를 통해서 상기 리드프레임(10)과 금형 내부 사이로 유출되어 상기 단위유니트(12) 주위로 유동된 후 응고되어 엘이디하우징이 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 리드프레임 사출성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 런너(50)의 상방에 위치되며, 내부공간을 가지며, 상기 런너와 연통되며, 열을 공급받아 상기 내부공간에 수지가 항상 용융된 상태로 유동되는 핫트런너(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 리드프레임 사출성형장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핫트런너(60)는 상기 런너(50)의 상방에 위치되며 일정한 길이 간격으로 배치되어 상기 런너(50)와 연통되며 수직으로 세워진 복 수개의 수직핫트런너(62)와, 상기 복 수개의 수직핫트런너(62)와 연결 연통되는 수평핫트런너(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 리드프레임 사출성형장치.


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