KR101237221B1

KR101237221B1 - 플런저, 캡슐화 장치 및 플런저 하우징에서 플런저의피팅을 밀봉하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101237221B1
Application number: KR1020067021571A
Authority: KR
Inventors: 헨드리쿠스 조하네스 베르나르더스 피터스; 헨리쿠스 헤르마누스 조하네스 반 론덴
Original assignee: 피코 비. 브이.
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2013-02-26
Also published as: CN1997497A; US9174374B2; NL1026000C2; JP4613204B2; TW200539290A; WO2005102658A1; JP2007533509A; US20100230855A1; KR20070012807A; TWI375980B; CN1997497B; MY148021A

Abstract

본 발명은 플런저의 실린더 케이싱에서 요홈 구조로 형성된 하나 이상의 원주 요홈(3, 11, 31, 42)을 포함하고, 캡슐화 재료를 몰드 공동으로 공급하기 위한 플런저(1, 10, 25, 40)에 관한 것이며, 재료 부분(6, 12, 31, 42)은 요홈에 위치되며, 요홈을 부분적으로 충진시킨다. 또한 본 발명은 캐리어 상에 장착된 전자 부품을 캡슐화하기 위한 장치에 관한 것이다. 추가적으로 본 발명은 플런저 하우징의 피팅을 밀봉하기 위한 방법에 관한 것이며, 플런저는 압력 하에 캡슐화 재료를 몰드 공동으로 공급하기에 적합하다.

Description

플런저, 캡슐화 장치 및 플런저 하우징에서 플런저의 피팅을 밀봉하기 위한 방법{PLUNGER, ENCAPSULATING DEVICE AND METHOD FOR SEALING A FITTING OF A PLUNGER ON A PLUNGER HOUSING}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전단부에 따라서 캡슐화 재료를 몰드 공동을 공급하기 위한 플런저에 관한 것이다. 또한 본 발명은 캐리어에 장착된 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치에 관한 것이다. 추가적으로 본 발명은 플런저 하우징 상에서 플런저의 피팅(fitting)을 밀봉하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 플런저는 압력 하에 캡슐화 재료를 몰드 공동(mould cavity)을 공급하기에 적합하다.

전자 부품, 특히 캐리어에 장착된 반도체들을 캡슐화하는데 있어서, 소위 "트랜스퍼 몰딩 공정(transfer moulding process)"이 이용된다. 몰드 공동이 캡슐화를 위하여 부품들 주위에 형성되도록 전자 부품들을 포함하는 캐리어는 2개의 몰드 부분들 사이에 클램프 고정된다(clamp). 그 뒤 액체 캡슐화 재료가 상기 몰드 공동으로 유입되고, 상기 액체 캡슐화 재료가 경화된 후 몰드 부분들은 서로 떨어지며, 캡슐화된 전자 부품을 포함하는 캐리어가 제거된다. 캡슐화 재료를 공급하기 위하여 압력이 가해짐에 따라 캡슐화 재료가 하나 또는 그 이상의 플런저에 의해 공급된다. 플런저는 동시에 및/또는 사전에 가열된 캡슐화 재료에 압력을 가하여 캡슐화 재료는 액체로 형성된다. 플런저에 의해 가해진 압력에 대응하여, 액체 캡슐화 재료는 몰드 공동으로 흘러들어가며, 정확한 공정 상태 하에 상기 몰드 공동은 캡슐화 재료로 완전히 채워진다. 플런저를 이용하여 캡슐화 재료가 이동함에 따라, 플런저 하우징에서 플런저의 피팅(fitting)은 임계적(critical)이며, 캡슐화 재료의 조절될 수 없는 양은 상기 피팅을 통하여 침투되는 것이 방지되어져야 한다.
유럽 특허 출원 제 EP 0 181 086호는 분배 용기의 원통형 리저버(cylindrical reservoir)를 따라 이동하는 피스톤을 이용하여 특히 케이블을 밀봉하기 위하여 물품(article) 주위에 플라스틱 캡슐화(capsulation)를 몰딩하기 위한 방법이 공개된다. 리저버는 몰드 공동과 연결되고, 피스톤에 의해 앞으로 나아가는 용융된 플라스틱 재료를 몰드 공동으로 보유시킨다. 피스톤의 실시예에 따라 2개의 요홈은 O-링의 형태인 탄성중합체 밀봉 수단을 수용하는 것으로 도시된다. 상기 링들은 요홈 내부에서 느슨하게 수용되어 작동을 하는 동안 실린더에 대해 보유되어지는 충분히 큰 직경을 가진다.

본 발명의 목적은, 상기 기술된 종래 기술의 장점을 가지며 플런저 하우징에서 플런저가 움직이지 못하는 가능성이 제거되는, 개선된 플런저, 캡슐화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적으로 본 발명은 청구항 제 1 항에 따르는 플런저를 제공한다. 요홈과 재료 부분은 요홈의 원주가 캡슐화 재료에 의해 플런저 케이싱 상에 밀봉부를 형성하는 캡슐화 재료로 충진되도록 치수가 형성되는 것이 선호된다. 먼저 플런저를 사용한 후, 요홈에 위치된 재료 부분은 캡슐화 재료에 의하여 적어도 부분적으로 둘러싸여 질 수 있다. 재료 부분을 둘러싸는 상기 캡슐화 재료는 시간이 지난 후 경화된다. 따라서 활성 표면(active surface)의 특성을 가진 밀봉부(seal)를 형성할 수 있으며, 상기 활성 표면은 캡슐화 재료에 의해 형성되고, 스프링 특성은 (경화된)캡슐화 재료의 스프링 특성과 상이하다. 플런저를 사용하는 동안 새롭게 공급된 캡슐화 재료에 의하여 밀봉부의 크기를 보충하는 것이 가능하다. 사용 후 종래 기술에 따르는 하우징에서 플런저가 움직이지 못하는 것(jamming)을 발생시키지 않고 하우징에서 플런저의 우수한 피팅이 구현될 수 있다. 이는 상대적으로 오랜 기간 동안 사용한 뒤 밀봉이 상기 밀봉부의 조절 가능한 탄성 기능과 조합되어 지는 캡슐화 재료의 표면 특성에 따라 플런저의 케이싱에 형성되기 때문이다. 플런저 케이싱의 원주에 형성되는 밀봉부의 외부은 캡슐화 재료(특히 에폭시)에 의해 형성되는 반면 밀봉부(플런저 케이싱에서 요홈에 제공되는 재료 부분)의 코어는 그 외의 재료로 구성된다. 요홈으로부터 경화된 캡슐화 재료의 밀봉 링을 제거함으로써 종래 기술에 따라 실시되는 예방 및 교정적 정비가 실시되지 않으며, 또는 적어도 자주 실시되지 않는다. 추가적인 유연성의 재료 부분이 전체 밀봉부에 제공되기 때문에 오랜 기간 동안 사용한 뒤 본 발명에 따르는 플런저 내부의 밀봉부는 충분한 유연성이 보유되며, 이는 특히 재료 부분이 탄성중합체로 제조되어 사용되었을 때 발생된다. 캡슐화 재료로 제조된 밀봉부의 마찰 저항이 하우징에 가해져 플런저의 적절한 작동을 방해하는 상당히 큰 값에 도달될 수 없다.
플런저 하우징에서 플런저의 피팅을 조절하기 위한 그 외의 현존하는 해결 방법에 따라 원주 요홈은 플런저의 실린더 케이싱에서 요홈 구조로 형성된다. 캡슐화 재료는 상기 요홈에 축적되고, 그 뒤 경화되어 연속적인 제조 단계에서 밀봉부(seal)로서 기능을 한다. 이는 US 6,200,504호에 기술된다. 실질적으로 캡슐화 재료로 제조된 상기 밀봉부는 초기에 우수한 기능을 수행하지만, 시간이 지난 후 하우징에서 플런저가 움직이지 못하게 하는(jamming) 위험 요소로 형성된다. 이는 플런저가 캡슐화 재료로 제조된 밀봉부에 의하여 밀폐-피팅 방식(close-fitting manner)으로 플런저 하우징에 연결되는 것을 의미한다.

선호되는 실시예에서, 재료 부분은 플라스틱으로 제조된다. 플라스틱은 스프링 특성을 변화시키는데 유용하며, 게다가 온도-저항 형태(temperature-resistance form)로 주어질 수 있다. 따라서 재료 부분은 적어도 120°C, 바람직하게 140°C, 보가 바람직하게 160°C까지의 온도-저항이 형성되는 것이 선호된다. 이러한 모든 온도는 전자 부품을 캡슐화하는 동안 발생될 수 있다. 특히 재료 부분은 소위 고성능 엔지니어링 폴리머(high performance engineering polymer)로 제조되는 것이 고찰된다. 예로써 퍼플루오로알콜신 폴리머(PFA), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리에테르에케르 케톤(PEEK) 및 (플루오르)실리콘이 있다. 이러한 재료들은 Tefron, Norglide, Fluoroloy, Rulon, Meldin 및 Chemraz의 상표명으로 상업적으로 이용된다. 그러나 온도와 압력 저항을 가진 그 외의 탄성중합체가 재료 부분을 제조하기 위하여 이용되어 질 수 있다. 재료 부분은 상대적으로 높은 팽창 계수를 가진 재료로 제조될 수 있다. 이러한 재료의 예로써 구리 합금이 있다. 이러한 재료 부분에 있어서 플런저를 사용하는 동안(175°C의 작동 온도에서) 편향력이 재료 부분에 의해 가해질 수 있으며, 우수한 밀봉 기능을 강화시킨다.

캡슐화 재료를 요홈으로 충분히 공급하기 위하여, 선호되는 변형물에 있어서 요홈은 캡슐화 재료를 향하도록 실린더 케이싱에 배열된 하나 이상의 채널에 의하여 플런저의 단부 표면에 연결된다. 따라서 캡슐화 재료는 밀봉부로 일정하게 공급될 수 있다. 단순하지만 효율적인 형태인 재료 부분은 예를 들어 O-링과 같은 고리 모양의 형태로 형성된다. 이러한 링은 다양한 분야에서 상업적으로 이용 가능하다.

본 발명은 캐리어상에 장착된 전자 부품을 캡슐화하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 몰드 부분(mould part)들을 포함하고, 상기 몰드 부분들은 서로 이동 가능하고 밀폐된 위치에서 청구항 제 6 항에 따르는 전자 부품을 둘러싸기 위한 하나 이상의 몰드 공동이 형성된다. 이러한 캡슐화 장치는 본 발명에 따르는 플런저들과 트랜스퍼 메커니즘(transfer mechanism)의 존재하는 플런저를 교체하는 단순한 방법에 따라 얻어질 수 있다. 이는 상기 언급된 바와 같은 본 발명의 장점이 새로이 형성된 캡슐화 장치에서뿐만 아니라 제한된 인베스트먼트(limited investment)와 단순한 방법으로 변형될 수 있는 현존하는 캡슐화 설비에 의해 구현될 수 있는 것을 의미한다.

추가적으로 본 발명은 청구항 제 7 항에 따르는 플런저 하우징에서 플런저의 피팅을 밀봉하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 방법은 요홈에 재료 부분을 배치시키는 것 이외에 특정의 준비(provision)가 요구되지 않는다. 본 발명에 따라 부품들을 캡슐화하기 위한 연속적인 처리 공정은 종래 기술에 따르는 부품을 캡슐화하기 위한 공정에 비해 영향을 미치지 못한다(하우징에서 플런저의 개선된 밀봉 기능과 내구성을 제외하고).

재료 부분의 배치는 단계 A)를 처리하는 동안 원주 요홈에 초과하여 치수가 형성된 부분(over-dimensioned object)을 적어도 부분적으로 배치시키고, 그 뒤 초과하여 치수가 형성된 부분의 일부분을 제거시키는 단순한 방법에 따라 실시될 수 있다. 초과하여 치수가 형성된 부분의 일부분은 기준 다이(reference die)를 이용하여 제거될 수 있다. 특히 초과하여 치수가 형성된 부분을 포함하는 플런저는 기준 다이를 통하여 이송될 수 있으며, 초과하여 치수가 형성된 부분의 일부분은 원주 요홈에 남겨진 재료 부분으로부터 제거된다(절단). 재료 부분의 배치를 추가적으로 단순화시키기 위하여, 재료 부분은 가이드(예를 들어 재료 부분이 가압되어지는 중공 맨드릴의 형태)를 이용하여 플런저 케이싱에서 요홈 구조로 형성된 원주 요홈에 배열될 수 있다. 이는 특히 환형 재료 부분으로 제조되는 것이 선호된다.

본 발명은 도면에 따라 도시된 제한되지 않은 실례의 실시예에 기초하여 설명된다.

도 1A는 플런저의 실린더 케이싱에서 요홈 구조로 형성된 원주 요홈을 가지는 플런저의 투시도.

도 1B는 환형 재료 부분을 도시하는 도면.

도 1C는 요홈에 위치된 도 1B에서 도시된 바와 같은 링을 가지는 도 1A에 도시된 플런저의 투시도.

도 1D는 요홈에서 경화된 캡슐화 재료가 제공되는 도 1A 및 도 1C에 도시된 플런저의 투시도.

도 2는 원주 요홈을 가지는 플런저의 대안의 실시예 변형물의 투시도를 도시하며, 상기 원주 요홈은 플런저의 실린더 케이싱에서 요홈 구조로 형성되고, 가요성 재료로 부분적으로 채워진다.

도 3은 본 발명에 따르는 캡슐화 장치의 단면도.

도 4A는 플런저의 요홈에서 재료 부분의 고정 상태를 도시하는 도면.

도 4B 및 도 4C는 플런저의 요홈에 위치된 재료 부분의 크기를 감소시키는 처리 단계를 도시하는 도면.

도 1A는 원통형 케이싱(cylindrical casing, 2)을 가진 플런저(plunger, 1)를 도시하며, 상기 원통형 케이싱(2)에서 원주 요홈(peripheral groove, 3)은 요홈 구조로 형성된다. 플런저(1)는 플런저(1)로 가해지는 힘을 조절하기 위한 스프링(4)이 제공된다. 또한 플런저(1)는 커플링 부분(coupling part, 5)이 제공되고, 상기 커플링 부부에 의해 플런저(1)는 캡슐화 장치(encapsulating device)의 구동 메커니즘(drive mechanism)(도시되지 않음)으로 연결될 수 있다. 도 1B는 링(6)을 도시하며, 상기 링은 도 1A에 도시된 플런저(1)의 케이싱(2)에서 요홈 구조로 형성된 요홈(3)의 직경과 적어도 실질적으로 일치되는 직경을 가진다. 도 1C는 링(6)과 플런저(1)의 조립체(7)를 도시한다. 링(6)이 요홈(3)으로 빈틈없이 끼워 맞춤되고, 요홈(3)은 링(6)에 의해 완전히 메워지지 않는 것으로 도시된다. 또한 플런저(1)와 링(6)의 조립체(7)는 도 1D에 도시되며, 링(6)이 경화된 캡슐화 재료(encapsulating material, 8)로 덮여지기 때문에 링(6)은 도 1D에서 완전히 숨겨진 것으로 도시된다. 도면에 도시된 것과는 다르게 플런저 케이싱(2)에서 경화된 캡슐화 재료는 요홈(3)에 부분적으로 위치되지만, 플런저 케이싱(2) 위의 제한된 정도로 돌출된다. 경화된 캡슐화 재료(8)는 상기 도면들에 도시된 하우징의 표면에 대해 연결부(connection)를 형성하며, 플런저(1)와 링(6)의 조립체는 하우징으로 이동된다.

도 2는 원주 요홈(11)이 재차 배열되는 플런저(10)의 대안의 실시예에 따르는 변형물을 도시한다. 가요성 재료 층(12)은 요홈(11)에 제공되고, 이러한 변형물은 개별적인 링이 아니라 요홈(11)의 하부에 제공된 재료 층(12)(예를 들어 액체의 형태, 부분적으로 경화된 재료 층 또는 테이프의 단일 또는 다수의 층)에 의하여 형성된다. 상기 이외의 도면에서, 플런저(10)의 단부 표면을 요홈(11)으로 연결시키는 채널(14)이 제공된다. 이에 따라 요홈(11)으로 캡슐화 재료의 공급이 단순화될 수 있다. 또한 도 2는 실린더 벽(16)에 형성된 나선형 요홈(15)이 도시되며, 상기 나선형 요홈으로 인해 파울링(fouling)은 플런저(10)를 둘러싸는 플런저 하우징(17)으로부터 긁어 제거될 수 있다(scraped off). 플런저(10)를 사용하는 동안 재료 층(12)은 도면에 아직 도시되지 않은 경화된 캡슐화 재료의 층이 덮여질 것이다.

도 3은 하부 몰드 부분(21)을 포함하는 캡슐화 장치(20)를 도시하며, 상기 하부 몰드 부분(21)에는 전자 부품(23)을 포함하는 캐리어(carrier, 22)가 위치된다. 하부 몰드 부분(21)에는 플런저(25)를 위한 제거된 상태의 수용 공간(26)이 형성되고, 상기 플런저와 함께 캡슐화 재료의 펠릿(pellet, 26)(열의 영향을 받아 액체로 형성됨)은 압력을 형성한다. 하부 몰드 부분(21)에 대하여 이동 가능한 상부 몰드 부분(27)은 캡슐화를 위하여 전자 부품(23)의 주변에 몰드 공동(mould cavity, 28)이 형성되고, 몰드 부분(21)과 몰드 부분(27) 모두는 채널(29)을 형성하며, 플런저(25)에 의해 끌어 당겨지는 액체 캡슐화 재료(26)은 상기 채널을 통하여 몰드 공동(28)으로 안내된다. 플런저(25)의 케이싱에는 요홈(30)이 형성되고, 상기 요홈(30)에는 가요성 링(31)이 배치되며, 그 뒤 상기 가요성 링(31) 위에는 경화된 캡슐화 재료(32)의 층이 증착된다. 하부 몰드 부분(21)에서 경화된 캡슐화 재료(32)의 층은 플런저(25)를 위한 제거된 상태의 수용 공간(24)에 밀봉부를 형성한다.

도 4A는 요홈(41)을 포함하는 플런저(40)를 도시하며, 상기 요홈(41)에는 밀폐-피팅 링(close-fitting ring, 42)이 위치되어진다. 테이퍼 안내 요소(tapering guide element, 43)는 이러한 목적으로 제공된다. 상기 안내 요소(43)로 인해 링(42)을 손상시키지 않고 단순한 방법으로 화살표 P1에 따라서 링(42)을 요홈(41)에 위치시킬 수 있다.

도 4B와 도 4C는 요홈(41)내에 위치된 링(42)을 포함하는 플런저(40)를 도시한다. 링(42)은 플런저(40)의 실린더 케이싱(43)의 외측으로 돌출된다. 이러한 형태로 링(42)이 너무 크기 때문에, 상기 링은 상대적으로 작게 형성되어져야 한다. 이는 절단 공구(cutting tool, 44)에 의해 행해진다. 절단 공정을 수행하는 동안 그리고 이전에 링(42)을 고정시키기 위하여 오목부(recess, 46)는 절단 변부(45)에 인접한 절단 공구(44)에 제공된다. 화살표 P2에 따라서 플런저(40)에 대해 절단 공구(44)를 이동시킨 후, 링(42)의 초과 부분(47)은 도 4C에 도시된 바와 같이 절단되고, 선호되는 치수를 가진 남겨진 부분(48)은 요홈(41)에 위치된다.

규격 치수의 탄성중합체 바디는 본 발명에 따르는 플런저와 상호-작용을 하도록 단순한 방법으로 제조될 수 있다.

Claims

-플런저(1, 10, 25, 40)의 실린더 케이싱(2, 43)에서 요홈 구조로 형성된 하나 이상의 원주 요홈(3, 11, 30, 41), 및

-요홈(3, 11, 30, 41)만을 부분적으로 충진시키고 요홈(3, 11, 30, 41)에 배치된 재료 부분(material part, 6, 12, 31, 42)을 포함하고, 캡슐화 재료(8, 26, 32)를 몰드 공동으로 공급하기 위한 플런저 조립체(7)에 있어서,

재료 부분(6, 12, 31, 42)이 캡슐화 재료(8, 26, 32)에 의하여 부분적으로 둘러싸여지는 플런저 하우징(17) 상에 플런저(1, 10, 25, 40)의 밀봉부의 코어(core)를 형성하기 위하여 요홈(3, 11, 30, 41)의 하부(bottom)에 채용되어,

상기 재료 부분(6, 12, 31, 42)이 상기 캡슐화 재료(8, 26, 32)에 의하여 완전히 커버되는 것을 특징으로 하는 플런저 조립체(7).
제 1 항에 있어서, 요홈(3, 11, 30, 41)의 원주(periphery)는 캡슐화 재료(8, 26, 32)에 의하여 플런저 케이싱(2, 43) 상에 밀봉부를 형성하는 캡슐화 재료(8, 26, 32)로 충진되는 것을 특징으로 하는 플런저 조립체(7).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 재료 부분(6, 12, 31, 42)은 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플런저 조립체(7).
제 3 항에 있어서, 요홈(3, 11, 30, 41)은, 캡슐화 재료(8, 26, 32)를 향하도록 실린더 케이싱(2, 43)에 배열된 하나 이상의 채널(14)을 통하여, 플런저(1, 10, 25, 40)의 단부 표면에서 연결되는 것을 특징으로 하는 플런저 조립체(7).
제 4 항에 있어서, 재료 부분(6, 12, 31, 42)은 환상(annular)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플런저 조립체(7).
캐리어(22) 상에 장착된 전자 부품(23)을 캡슐화하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 몰드 부분(mould part, 21, 27)들, 공급 수단(feed means) 및 하나 이상의 플런저(1, 10, 25, 40)를 포함하고,

-상기 몰드 부분(21, 27)들은 서로 이동 가능하고 밀폐된 위치에서 전자 부품(23)을 둘러싸기 위한 하나 이상의 몰드 공동(28)을 형성하며,

-상기 공급 수단은 몰드 공동(28)에 액체 캡슐화 재료(8, 26, 32)를 연결시키고,

-제 1항 또는 제 2항중 어느 한 항에 따르는 상기 하나 이상의 플런저(1, 10, 25, 40)는 요홈(3, 11, 30, 41)의 하부에 배열된 재료 부분(6, 12, 31, 42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
플런저(1, 10, 25, 40)는 압력 하에 캡슐화 재료(8, 26, 32)를 몰드 공동(28)을 공급하고, 플런저 하우징(17)에 플런저(1, 10, 25, 40)의 피팅(fitting)을 밀봉하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은

A) 플런저 케이싱(2, 43)에서 요홈 구조로 형성된 원주 요홈(3, 11, 30, 41)의 하부에 재료 부분(6, 12, 31, 42)을 배열하는 단계, 및

B) 플런저(1, 10, 25, 40)를 이용하여 액체 캡슐화 재료(8, 26, 32)를 몰드 공동(28)으로 공급하는 단계를 포함하고, 캡슐화 재료(8, 26, 32)는 재료 부분(6, 12, 31, 42)이 캡슐화 재료(8, 26, 32)에 의해 둘러싸여지도록 원주 요홈(3, 11, 30, 41)으로 침투되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 재료 부분(6, 12, 31, 42)은 단계 A)를 처리하는 동안 원주 요홈(3, 11, 30, 41)에 초과하여 치수가 형성된 부분(over-dimensioned object)을 적어도 부분적으로 배치시키고, 그 뒤 상기 초과하여 치수가 형성된 부분의 일부분을 제거시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 초과하여 치수가 형성된 부분의 일부분은 기준 다이(reference die, 44)를 이용하여 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 재료 부분(6, 12, 31, 42)은 가이드(guide, 43)를 이용하여 플런저 케이싱(2, 43)에서 요홈 구조로 형성된 원주 요홈(3, 11, 30, 41)에 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
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