KR101237598B1

KR101237598B1 - 복합 성형 프레스 장치

Info

Publication number: KR101237598B1
Application number: KR1020110108383A
Authority: KR
Inventors: 김미경
Original assignee: 김미경
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-02-27

Abstract

본 발명은 프레임, 프레임에 설치된 하부 플레이트, 이 하부 플레이트에 고정되는 칼럼으로 구성시킨 안내 봉, 안내 봉 상단에 고정된 상부플레이트와 상 하부플레이트 사이에 안내 봉을 따라 이동가능한 이동플레이트, 하부플레이트에는 메인모터의 동력을 수수하는 구동풀리작동부가 볼나사를 회전시켜 로드를 상하 이동시켜 이동플레이트를 승강 하강하고 이동거리조정부에서 하부플레이트의 상면에 지지대위에 공기압 실린더가 정합블록과 피동회전체를 서로 일체로 결합 또는 결합 되지 않은 상태로 배열시키게 하고 유압실린더를 작동시켜 이동플레이트의 정밀이동을 하게 하며, 상금형과 하금형을 접촉 시킬때 완충기가 접촉압력을 완충하도록 하는 복합성형프레스장치이다.

Description

복합 성형 프레스 장치 {Composite Molding Press Apparatus}

본 발명은 발광다이오드와 같은 반도체칩의 패키지를 성형하는 프레스장치에 관한 것으로, 열경화성 수지계 재료로 반도체 칩에 대한 패키지 성형을 효율적으로 수행되게 하는 복합 성형프레스 장치에 관한 것이다.

통상 반도체 칩의 패키지 성형에 적용되는 프레스장치는 수직형과 수평형이 있으나 여기서는 수직형의 프레스장치를 실례로써 그 대표적인 것으로 대한민국등록 실용신안 제0131731호(1998.09.17)반도체 칩 성형용 유압프레스기의 유압장치를 개시하고 있다.

이 등록 신용신안에서 개시된 유압 프레스기는 하부의 받침프레임에 메인유압실린더와 4개의 보조실린더를 내장한 보디가 설치되고 보디의 상방으로 메인프레임 상에는 사방에 상부금형을 가진 상부 플라텐을 설치하고 하부금형을 가진 하부플라텐을 안내봉 상에 설치하여서 실린더의 가압력이 하부 플라텐을 상승시키도록 된 유압프레스이다.

또 다른 프레스 장치는 대한민국 등록실용신안 제0310327호(2003.03.31)에는 다층 인쇄회로기판 적층용 진공 고온프레스가 개시되어 있으며, 프레임과 프레임 내부에 설치한 복수 개의 실린더들과 이를 실린더에 각각 설치되어 왕복 운동하는 복수 개의 피스톤들과 복수 개의 피스톤들 상부에 고정된 상부 고정 부재들로 구성되고, 프레임에는 수직으로 가이드가 설치되고, 가이드에는 복수의 열판들이 설치되어 있다.

이와 같은 종래기술은 받침프레임이거나 열판들을 승 하강하는 이동구간이 길어서 대용량의 유압펌프를 사용하게 되고 고속 승 하강이거나 정밀한 속도조절을 하는것이 어렵다는 단점을 가진다.

이외에도 또 다른 종래기술로써 등록특허 제10-0663068호(2006.12.22)에 성형프레스의 기계식과 유압식의 복합형 실린더장치가 개시되고, 이 실린더 장치는 원재료를 원재료실에 가압하여 주입하는 가압헤드, 가압헤드를 1차 고속 승 하강시키는 기계장치부와 유압을 이용하여 가압헤드를 2차 저속으로 승 하강시키는 유압 장치부로 구성되어 고압 고속의 성형을 할 수 있다 하나, 실제로 유압실린더의 저속의 2차 승 하강에 따른 가압헤드와 금형간의 간격조정이 이루어지지 못하고 단순히 이동 거리 제어에 근거하여 작동되는 것으로 알 수 있으나 이는 가압헤드와 금형간에 충돌을 피할 수 없으므로 성형제품의 불량의 원인으로 될 수 있다.

이러한 점들을 감안하여 유압펌프의 작동거리를 최소로 하도록 이동 프레임 같은 테이블의 이동을 정밀하게 하는 동시에 성형 제품의 불량을 감소시키는 방식으로 안가에 용이하게 축조하도록 구성한다면 매우 바람직하다.

대한민국등록 실용신안 제0131731호(1998.09.17)

대한민국 등록실용신안 제0310327호(2003.03.31)

대한민국 등록특허 제10-0663068호(2006.12.22)

본 발명의 목적은 반도체칩을 위한 패키지 성형 위치의 근방까지 기계적으로 이동을 하고 성형 최소 거리를 두고 유압피스톤에 의하여 이동거리를 최소로 제어하여 성형을 효율적으로 수행하도록 유압작동되게 한 복합성형프레스장치를 제공 하 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체칩의 패키지 성형을 정밀하고 안정하게 하도록 유압작동에 대한 완충작동을 하게 한 복합 성형프레스 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 프레임에 설치된 하부 플레이트, 이 하부 플레이트에 고정되는 칼럼으로 구성시킨 안내 봉, 안내 봉 상단에 고정된 상부플레이트와 상 하부플레이트 사이에 안내 봉을 따라 이동가능한 이동플레이트를 설치한 복합성형프레스장치는 풀리를 구비한 메인모터로부터 동력을 수수하는 구동풀리작동부, 이 구동풀리작동부에 의하여 작동되는 볼나사, 볼나사의 중심의 관통공 내에서 회전하면서 상하이동되는 로드, 하부 중심에서 볼나사의 하단부를 회전지지하는 회전지지블록, 로드를 회전가능하게 통과시키고 지지하는 지지부와 이 지지부에 의하여 지지되고 이동거리조정부를 고정하는 고정블록들로 구성되는 하부플레이트; 하부플레이트와 이동플레이트 사이에 설치되고 고정블록 위에 위치되는 유압실린더, 원주둘레로 피니언을 형성한 피동회전체, 피동회전체 상에 고정된 지지블록, 지지블록 위에 고정된 회전톱니부와 이 회전톱니부와 결합되고 분리되고 내부에 톱니부를 형성한 정합구멍을 형성한 정합블록들로 구성되는 이동거리조정부; 피동회전체의 피니언과 결합되는 랙을 형성한 이동로드를 구비한 공기압 실린더와; 이동플레이이트의 하부중심에 로드의 상단부에 설치되고 내부 하부에 위치되는 피스톤, 상부에 고정되는 오일 유통연결구, 유압회로로 연결되게 한 압력조절밸브와 억지밸브들로 구성되는 완충기들로 구성된다.

이동거리조정기는 하부플레이트 상부에 위치되고 공기압 실린더를 그위에 실장하도록 3개 이상의 다리부로 구성되는 지지대를 더 구비한다.

본 발명은 반도체칩의 패키지를 성형하는 데 있어 고속 고압으로 하금형과 원재료 공급 헤드의 상금형 몰드를 정밀하고 정확히 접촉하는 데 있어 이동 플레이트를 상부 플레이트에 3차에 걸친 이동 제어를 하여 최소거리로 유지하고 접촉시 충격을 완충하여 불량을 현저히 감소한다.

도 1 A, B, C들은 본 발명의 원리에 따라 축조한 복합 성형프레스 장치의 작동을 나타내는 정면도들이고;
도 2는 본 발명의 원리에 따라 축조한 복합 성형프레스 장치의 이동플레이트와 하부플레이트의 구조와 그들 사이에 이동거리조정기의 설치 구조를 상세히 보인 단면도이며;
도 3은 본 발명의 원리에 따라 축조한 복합 성형프레스 장치의 이동거리조정기를 분해하여 상세히 보인 분해 사시도 이다.

본 발명을 첨부도면에 근거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 복합성형프레스장치(10)는 동체를 구성하도록 4개의 컬럼으로 구성되는 안내봉(21)들이 설치된 프레임(20)으로 이루어진다. 이 프레임(10)에는 안내봉(21)의 상부에 그에 의하여 지지 되는 상부플레이트(30)와 그에 인접하여 하부플레이트(40)가 고정되고, 이들 중간에는 안내봉(21)을 따라 상하 이동가능한 이동플레이트(50)가 설치된다.

하부플레이트(50)는 그에 인접하여 설치되고 동력 전달하는 풀리(27)를 구비한 메인모터(25)로부터 동력을 수수하는 구동풀리작동부(26), 이 구동풀리작동부(26)와 결합하여 작동되는 볼나사(22), 볼나사(22)의 중심에 관통공(23)내에서 회전하면서 상하이동되는 로드(28), 하부 중심에서 볼 나사(22)의 하단부를 회전지지하는 회전지지블록(24), 로드(28)를 회전가능하게 통과시키고 지지하는 지지부(29)와 이 지지부(29)에 의하여 지지되고 이후 기술되는 이동거리조정부(60)를 고정하는 삽입블록(27-1)들로 구성된다.

하부플레이트(40)의 상부중심에는 지지대(45)가 적어도 3 개 이상의 다리부(46)들에 의하여 설치된다. 지지대(45)에는 중심으로 로드(28)와 이 로드(28)를 정밀하게 상하 이동시키는 이동거리조정기(60)가 배열된다.

이동거리 조정기(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부플레이트(40)의 중심에 삽입된 삽입블록(27-1)위에 위치되는 유압실린더(67), 원주둘레로 피니언(65)을 형성한 피동회전체(61), 피동회전체(61) 상에 고정된 지지블록(62), 지지블록(62) 위에 고정된 회전톱니부(63)들로 구성된다. 회전톱니부(63)는 원주둘레가 톱니형상으로 되고 이후 기술되는 정합블록(51)과 결합되거나 분리 상태로 된다.

정합블록(51)은 내부에 회전톱니부(63)의 둘레부와 동일한 형상의 정합구멍(52)이 형성되며 이동플레이트(50)의 하부에 고정되어 있다. 이 정합블록(51)은 이동거리조정기(60)의 정 역회전을 제어하므로 그의 정합구멍(52)에 회전톱니부(63)가 삽입되거나 분리된다. 여기서는 시스템의 작동을 준비하는 단계에서는 회전톱니부(63)가 정합구멍(52)에 삽입되는 상태로 된다.

한편 이동거리 조정기(60)는 지지대(45)의 일 측 모서리에 설치되는 공기압 실린더(70)를 더 구비한다. 공기압 실린더(70)는 그의 로드(72) 상에 랙(73)이 설치된다. 랙(73)은 피동회전체(61)의 피니언(65)과 결합되고 이동거리조정기(60)를 좌우 회전시키도록 한다. 이때 피니언(65)은 랙(73)과 맞물려 30°정회전 및 30°역회전에 걸리도록 된다.

다시, 도 3에 도시와 같이 이동플레이트(50)는 하부중심에 볼 나사(22)의 상단부가 위치되는 부위에 쇽업 쇼바 실린더라 칭하여지는 완충기(80)가 위치된다.

완충기(80)는 내부에 피스톤(81)이 위치되고 상부로 오일 유통연결구(83)가 고정되고 이 연결구(83)는 압력조절밸브(84)와 억지밸브(85)들로 구성되는 유압회로로 연결된다.

다시, 도 1를 참조하면, 이동플레이트(50)는 상부에 반도체 성형 프린트 기판의 상금형(55)이 설치된다. 이 상금형(55)에 대향 하여 LED등 반도체의 패키지의 원재료를 주입전달 하는 실린더(31)가 상부플레이트(30)의 중심을 관통하여 설치된다. 이 실린더(31)의 하부에는 원재료를 주입하는 주입 헤드(32)가 설치된다.

이와 같이 구성되는 복합성형프레스장치(10)는 도 1 C에 도시와 같이 초기상태에서부터 작동이 시작되고 상금형(55)을 가진 상부플레이트(30)에 대하여 하금형(56)을 가진 이동플레이트(50)가 충분히 떨어진 상태로 되는 동시에 성형 모재가 실린더(31)와 헤드(32)에 의하면 주입 준비상태로 된다. 상부플레이트(30)와 이동플레이트(50) 사이의 간격은 실례를 들면 700mm이다. 이때 상금형(55)과 하금형(56)의 간격은 400mmm이다.(도 1 C참조)

그다음 정합블록(51)과 회전톱니부(63)는 서로 일체로 결합 또는 결합 되지 않은 상태로 배열되어 있는데, 여기서는 결합 된 상태에서부터 작동이 이루어진다.

이후 시스템을 작동시키기 위하여 하부플레이트(40)에 인접하여 설치된 메인모터(25)를 작동시키므로 구동풀리작동부(26)에 의하여 동력전달 받은 볼 나사(22)를 회전시키게 되고 이동플레이트(50)를 안내봉(21)을 따라 상부로 대략 390mm 이동시키게 되어 하금형(56)의 상면이 상금형(55) 하면과의 간격이 실례를 들면 50mm가 되도록 작동제어된다.

이후 공압실린더(70)가 작동하게 되고 피오동회전체(65)를 회전시켜 회전톱니부(63)가 정합구멍(52)으로 부터 분리하여 회전톱니부(63)가 정합구멍(52)으로 부터 어긋나게 위치하여 정합블록(51)과 회전톱니부(63)가 서로 인접하여 상하에 있도록 위치된다. 이러한 배열은 회전톱니부(63)의 두께 정도의 로드(28)의 이동길이를 절약할 수 있게 한다.

그 다음,유압실린더((67)가 하금형(56)을 상부로 이동시켜 상금형(55)에 대하여 밀착된다. 그 다음 유압실린더(67)가 작동하여 이동플레이트(50)를 대략 30mm 정도 상승시키게 되면서 반도체 LED등의 패키지 성형작동을 하도록 한다(도1 A).

이때, 여기서 주목되는 것은 완충기(80)의 내부에 피스톤(81)이 하측으로 위치된다. 도 3에서 도시와 같이 15mm정도의 최소간격을 유지한 상태로 되게 한다. 그러므로 이 완충기(80)는 유압실린더(67)의 작동 시 헤드(32)의 상금형(55)과 하금형(56)의 충돌 압력을 완화하여 원활한 접촉을 하도록 충격을 흡수하게 된다.

이후 상하금형(55), (56)들은 성형작동의 역순으로 도 1 A, B, C의 순서로 분리되어 다음 작동에 대비한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 복합성형프레스장치(10)는 여러 개의 대용량의 유압실린더 대신에 볼 나사를 이용한 기계적 장치, 소용량의 유압실린더와 공기압 실린더를 이용하여 반도체 등의 성형을 하는 데 있어 저에너지를 소모하고, 시스템의 단순화한 작동제어 및 불량률을 줄여 성형을 보장하는 시스템으로 되어 있다.

10: 복합성형프레스장치 20: 프레임 21: 안내봉
30: 하부플레이트 40: 상부플레이트 50: 이동플레이트
60: 거리이동조정기 62: 지지블록 67: 유압실린더
70: 공기압 실린더

Claims

프레임에 설치된 하부 플레이트, 이 하부 플레이트에 고정되는 칼럼으로 구성시킨 안내 봉, 안내 봉 상단에 고정된 상부플레이트와 상 하부플레이트 사이에 안내 봉을 따라 이동가능한 이동플레이트를 설치한 복합성형프레스장치에 있어서, 풀리를 구비한 메인모터로부터 동력을 수수하는 구동풀리작동부, 이 구동풀리작동부에 의하여 작동되는 볼나사, 볼나사의 중심의 관통공 내에서 회전하면서 상하이동되는 로드, 하부 중심에서 볼나사의 하단부를 회전지지하는 회전지지블록, 로드를 회전가능하게 통과시키고 지지하는 지지부와 이 지지부에 의하여 지지되고 이동거리조정부를 고정하는 고정블록들로 구성되는 하부플레이트;
하부플레이트와 이동플레이트 사이에 설치되고 고정블록 위에 위치되는 유압실린더, 원주둘레로 피니언을 형성한 피동회전체, 피동회전체 상에 고정된 지지블록, 지지블록 위에 고정된 회전톱니부와 이 회전톱니부와 결합되고 분리되고 내부에 톱니부를 형성한 정합 구멍을 형성한 정합블록들로 구성되는 이동거리조정부;
피동회전체의 피니언과 결합되는 랙을 형성한 이동로드를 구비한 공기압 실린더와;
이동플레이트의 하부중심에 로드의 상단부에 설치되고 내부 하부에 위치되는 피스톤, 상부에 고정되는 오일 유통연결구, 유압회로로 연결되게 한 압력조절밸브와 역지밸브들로 구성한 것을 특징으로 하는 복합성형프레스장치.
청구항 1에 있어서,
이동거리조정기가 하부플레이트 상부에 위치되고 공기압 실린더를 그 위에 실장하도록 3개 이상의 다리부로 구성되는 지지대를 더 구비한 것을 특징으로 하는 복합성형프레스장치.