KR101301141B1

KR101301141B1 - 리드 프레임 클램핑 방법

Info

Publication number: KR101301141B1
Application number: KR1020120014136A
Authority: KR
Inventors: 고윤성
Original assignee: 주식회사 프로텍
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-09-03
Also published as: KR20130092704A

Abstract

본 발명은, 제1그리퍼와 제2그리퍼의 사이에 반도체 칩이 부착되는 리드 프레임을 배치하여 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼에 의해 상기 리드 프레임을 클램핑하는 방법에 있어서, (a) 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼 중 적어도 하나를 상기 리드 프레임에 대해 근접하는 방향으로 가속하여 움직이는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 가속된 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼의 속도를 감속시켜서 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼를 상기 리드 프레임에 각각 접촉시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에 의해 상기 리드 프레임에 접촉하는 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼에 대해 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼가 서로 근접하는 방향으로 힘을 가하여 상기 리드 프레임을 클램핑한 상태를 유지하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

리드 프레임 클램핑 방법{Method of Clamping Lead frame}

본 발명은 리드 프레임 클램핑 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리드 프레임에 가해지는 충격을 완화시키면서 리드 프레임을 이송하기 위해 효과적으로 리드 프레임을 클램핑하는 방법에 관한 것이다.

다양한 구조로된 리드 프레임에 다수의 반도체 칩을 고속으로 부착하는 다이 본더(die bonder)는 다양한 구조가 개발되어 사용하고 있다.

최근에는 세라믹 재질로 된 리드 프레임을 히팅 블록 위에 배치하여 리드 프레임에 인쇄된 금속 전극 단자가 용융되도록 한 상태에서 반도체 칩을 리드 프레임에 부착한 후 냉각시키는 방법으로 반도체 칩을 리드 프레임에 부착하는 반도체 칩 부착 장치도 널리 사용되고 있다.

이와 같은 세라믹 재질의 리드 프레임의 경우 취성(brittleness)이 강하여 충격에 매우 취약하다. 종래의 클램핑 장치를 이용하여 세라믹 재질의 리드 프레임을 클램핑하는 경우 그 클램핑 장치가 리드 프레임에 접촉하는 순간의 충격으로 인해 리드 프레임이 파손되는 문제가 종종 발생한다. 특히, 리드 프레임을 각 소자 단위로 쉽게 쪼개기 위해 커팅 라인이 형성된 세라믹 재질의 리드 프레임의 경우 클램핑 장치의 충격에 의해 커팅 라인을 따라 리드 프레임이 절단되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리드 프레임에 가해지는 충격을 최소화하면서 리드 프레임을 클램핑하여 이송할 수 있는 리드 프레임 클램핑 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1그리퍼와 제2그리퍼의 사이에 반도체 칩이 부착되는 리드 프레임을 배치하여 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼에 의해 상기 리드 프레임을 클램핑하는 방법에 있어서, (a) 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼 중 적어도 하나를 상기 리드 프레임에 대해 근접하는 방향으로 가속하여 움직이는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 가속된 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼의 속도를 감속시켜서 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼를 상기 리드 프레임에 각각 접촉시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에 의해 상기 리드 프레임에 접촉하는 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼에 대해 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼가 서로 근접하는 방향으로 힘을 가하여 상기 리드 프레임을 클램핑한 상태를 유지하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명의 리드 프레임 클램핑 방법은, 리드 프레임에 가해지는 충격을 최소화하면서 리드 프레임을 클램핑하는 방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제1실시예를 설명하기 위한 그리퍼의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제2실시예를 설명하기 위한 그리퍼의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제3실시예를 설명하기 위한 그리퍼의 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 일례를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제1실시예를 설명하기 위한 그리퍼의 단면도이다.

제1실시예의 리드 프레임 클램핑 방법을 실시하기 위한 그리퍼(10)는 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)로 구성된다. 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)는 서로 힌지 결합된다. 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)의 사이에는 작동부재로서 전자석(13)이 설치된다. 전자석(13)에 가해지는 전압의 작용에 의해 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)는 서로 근접하는 방향으로 움직인다. 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)의 사이에는 탄성부재(14)가 설치되어 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)가 서로 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공한다.

제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)의 사이에는 리드 프레임(L)이 배치된다. 리드 프레임(L)은 제1레일(101)과 제2레일(102)로 구성된 가이드 레일(100)의 사이에 배치된 상태이다.

전자석(13)의 작동에 의해 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)가 서로 근접하는 방향으로 움직이면 그 사이에 배치된 리드 프레임(L)이 클램핑된다. 본 실시예에서는 리드 프레임(L)의 하측에 배치되는 제2그리퍼(12)는 고정되고, 전자석(13)의 작동에 의해 제1그리퍼(11)가 제2그리퍼(12)에 대해 근접하는 방향으로 움직이는 방법으로 리드 프레임(L)을 클램핑하는 경우를 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 1에 도시한 것과 같이 제2그리퍼(12)가 리드 프레임(L)의 하면에 접촉하고 있으며, 제1그리퍼(11)는 리드 프레임(L)으로부터 이격되어 있는 상태에서 제1실시예의 리드 프레임 클램핑 방법의 실시를 시작한다.

전자석(13)에 전압을 인가하여 제1그리퍼(11)가 제2그리퍼(12)에 근접하는 방향으로 움직이도록 하는 단계를 수행한다((a) 단계). 제1그리퍼(11)는 정지된 상태에서 움직이기 시작하므로 제1그리퍼(11)는 그 속도가 가속되면서 움직인다.

이와 같이 제1그리퍼(11)가 가속되기 시작한 직후 전자석(13)에 인가하는 전압을 감소시켜 제1그리퍼(11)의 속도를 감소시킨다((b) 단계). (a) 단계에서 가속된 제1그리퍼(11)는 전자석(13)으로부터 전달받는 힘의 감소로 인해 속도가 줄어 들면서 리드 프레임(L)에 접촉하게 된다. 리드 프레임(L)에 작용하는 충격량은 제1그리퍼(11)의 속도에 비례하므로 제1그리퍼(11)가 리드 프레임(L)에 접촉할 때의 속도를 감소시킴으로써 제1그리퍼(11)에 의해 리드 프레임(L)에 작용하는 충격량을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 제1그리퍼(11)에 의해 리드 프레임(L)에 가해지는 충격으로 감소시키거나 최소화하면서 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)를 리드 프레임(L)과 접촉시킴으로써 리드 프레임(L)의 파손을 방지할 수 있는 것이다.

이와 같이 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)가 리드 프레임(L)에 각각 접촉한 상태에서 전자석(13)에 인가하는 전압을 증가시키는 단계를 수행한다((c) 단계). 일단 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)가 리드 프레임(L)에 대해 접촉한 상태에서는 다시 전자석(13)에 대한 인가 전압을 증가시켜 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)가 서로 근접하는 방향으로 작용하는 힘을 증가시킨다. 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)가 서로 근접하는 방향으로 작용하는 힘을 증가시킴으로써 리드 프레임(L)을 단단히 클램핑하게 된다. 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)가 리드 프레임(L)에 접촉을 유지한 상태에서는 전자석(13)에 의해 제1그리퍼(11) 및 제2그리퍼(12)에 가해지는 힘을 증가시켜도 동적 하중에 의한 충격량은 발생하지 않기 때문에 리드 프레임(L)의 파손을 방지하면서 리드 프레임(L)을 단단히 클램핑할 수 있다.

이와 같은 상태에서 도시하지 않은 별도의 이송 유닛에 의해 그리퍼(10)를 가이드 레일(100)을 따라 움직임으로써 리드 프레임(L)을 이송할 수 있다.

전자석(13)에 인가하는 전압을 제거하면 탄성부재(14)에 의해 제1그리퍼(11)가 제2그리퍼(12)로부터 멀어지면서 리드 프레임(L)의 클램핑은 해제된다.

상술한 바와 같은 제1실시예의 리드 프레임 클램핑 방법은 다음 방법에 의해 더욱 효과적으로 전자석(13)의 힘을 제어하면서 실시할 수 있다.

먼저, 전자석(13)에 인가되는 전압은 그 전자석(13)의 작동을 제어하는 제어부에서 PWM(Phase Width Modulation) 방법에 의해 듀티비(duty ratio)를 조절하는 방법으로 전자석(13)에 작용하는 전압을 제어한다. 제어부는 전자석(13)에 인가되는 전압의 시간의 흐름에 따른 크기 변화를 도 2에 도시한 것과 같은 형태로 설정하여 제어할 수 있다. 사용자는 그리퍼(10)의 물리적 특성 및 전자석(13)의 성능, 리드 프레임(L)의 취성 등을 고려하여 다양한 형태의 전압 프로파일을 설정할 수 있다. 제어부는 사용자가 설정하여 저장한 전압 프로파일을 입력 받아 그 설정에 따라 전압의 크기를 조절하면서 (a), (b), (c) 단계를 수행하게 된다.

먼저, 상술한 (a) 단계에서 제어부는 처음 10msec 동안 전자석(13)에 인가될 수 있는 전압의 100%를 인가하여 정지상태의 제1그리퍼(11)가 움직이기 시작하도록 한다. 이와 같이 제1그리퍼(11)가 정지상태에서 제2그리퍼(12)에 대해 근접하기 시작하는 순간 제어부는 전자석(13)에 인가되는 전압을 감소시키는 방법으로 (b) 단계를 수행한다. 본 실시예에서는 도 2에 도시한 것과 같이, (b) 단계의 처음 30msec 동안은 초기 전압의 70%를 인가하고 다음 30msec 동안은 초기 전압의 60%를 인가하며 마지막 30msec 동안은 초기 전압의 50%를 인가하며 제1그리퍼(11)가 리드 프레임(L)에 접촉하도록 한다.

이와 같은 방법으로 전자석(13)의 전자기력이 탄성부재(14)의 탄성력을 극복하면서 제1그리퍼(11)를 제2그리퍼(12)에 대해 근접시키되 제1그리퍼(11)의 근접 속도를 감소시키면서 제2그리퍼(12)에 대해 근접하도록 한다.

전자석(13)에 인가되는 전압은 도 2에 도시된 형태 이외에 다른 다양한 형태로 조절될 수 있다. 도 2에는 30msec 간격으로 인가 전압을 감소시키는 것으로 설정하였으나 감소 시간 간격을 늘리거나 줄일 수도 있으며 전압의 감소 단계나 태양도 다양하게 변형할 수 있다. 즉, (b) 단계를 수행하는 구간은 시간의 흐름에 따라 복수의 구간으로 분절하여 단계적으로 다양하게 인가 전압을 조정하면서 수행할 수 있다.

한편, (a) 단계에서 전압을 인가하여 제1그리퍼(11)를 움직이기 시작하면 관성에 의해 제1그리퍼(11)는 대체로 리드 프레임(L)에 근접하도록 움직일 수 있으므로, (a) 단계를 수행하는 시간은 되도록 짧고 (b) 단계를 수행하는 시간은 그에 비해 비교적 긴 것이 좋다. 바람직하게는 (b) 단계를 수행하는 시간은 (a) 단계를 수행하는 시간의 1 배 이상 50배 이하인 것이 좋다. (b) 단계를 수행하는 시간이 (a) 단계를 수행하는 시간보다 짧으면 제1그리퍼(11)를 충분히 감속시키기 어렵고 (b) 단계를 수행하는 시간이 (a) 단계를 수행하는 시간의 50배보다 길면 전체적인 작업 속도가 떨어지는 문제점이 있다.

제1그리퍼(11)가 리드 프레임(L)에 대해 접촉한 후에는 다시 도 2에 도시한 것과 같이 전자석(13)에 인가되는 전압을 최초 전압의 100%로 증가시켜 리드 프레임(L)을 클램핑하는 힘을 증가시키는 방법으로 (c) 단계를 수행하게 된다. (c) 단계에서 인가하는 전압은 (a) 단계와 반드시 동일할 필요는 없으며 필요에 따라 더 그 크거나 작을 수 있다.

한편, 앞에서 제2그리퍼(12)를 고정하고 제1그리퍼(11)를 제2그리퍼(12)에 대해 움직이는 방법으로 그리퍼(10)를 작동시키는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 경우에 따라서는 제1그리퍼(11)와 제2그리퍼(12)를 동시에 서로 근접하는 방향으로 움직이도록 작동시키는 것도 가능하다.

다음으로 도 3에 도시된 형태의 그리퍼(10)를 이용하여 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제2실시예에 대해 설명한다.

제2실시예의 리드 프레임 클램핑 방법에 있어서, 그리퍼(20)는 캠부재(23)에 의해 작동한다. 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)는 힌지 결합되고 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)의 사이에는 탄성부재(24)가 설치된다. 탄성부재(24)는 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)가 서로 근접하는 방향으로 탄성력을 제공한다. 제1그리퍼(21)과 제2그리퍼(22)의 사이에는 캠부재(23)가 삽입되어 양단이 각각 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)에 접촉하고 있다.

도 3에 도시된 것과 같은 상태에서 캠부재(23)를 회전시키면, 탄성부재(24)의 탄성력에 의해 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)는 각각 캠부재(23)에 접촉한 상태를 유지하면서 서로 근접하는 방향으로 움직인다. 캠부재(23)의 외측면 곡률의 변화를 조정함으로써, 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)는 가속되면서 서로 근접하다가((a) 단계), 감속하면서 리드 프레임(L)에 접촉하게 된다((b) 단계). 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)가 감속하는 구간은 캠부재(23)의 곡률을 조정함으로써 감속되는 정도를 조절할 수 있다. 또한, 서보 모터에 의해 캠부재(23)를 회전시키는 각속도를 제어함으로써 제1그리퍼(21)와 제2그리퍼(22)의 시간에 따른 감속 정도를 조절할 수도 있다.

캠부재(23)가 회전하여 제1그리퍼(21) 및 제2그리퍼(22)와 접촉하는 외경의 크기가 계속 감소하게 되면, 탄성부재(24)의 탄성력에 의해 제1그리퍼(21) 및 제2그리퍼(22)는 리드 프레임(L)에 접촉하여 클램핑 상태를 유지하게 된다((c) 단계).

캠부재(23)의 외경의 형상을 조절함으로써 제2그리퍼(22)는 정지된 상태로 유지하고 제1그리퍼(21)만 제2그리퍼(22)에 대해 움직이도록 함으로써 리드 프레임(L)을 클램핑하는 것도 가능하다.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 리드 프레임 클램핑 방법의 제3실시예에 대해 설명한다.

제3실시예의 그리퍼(30)에 있어서, 제1그리퍼(31)와 제2그리퍼(32)는 서로 힌지 결합되고 그 사이에는 에어 실린더(33)가 설치된다. 제어부에 의해 에어 실린더(33)의 작동을 제어하여 리드 프레임(L)을 클램핑하게 된다. 정지 상태의 제1그리퍼(31)와 제2그리퍼(32)를 가속하여 서로 근접하는 방향으로 움직이도록 하고((a) 단계), 에어 실린더(33)의 수축 속도를 감소시켜 제1그리퍼(31)와 제2그리퍼(32)가 감속하면서 서로 근접하게 한다((b) 단계). 제1그리퍼(31)와 제2그리퍼(32)가 리드 프레임(L)에 접촉한 후에는 다시 에어실린더(33)의 압력을 증가시켜 제1그리퍼(31)와 제2그리퍼(32)에 의해 리드 프레임(L)을 단단히 클램핑하도록 한다.

에어 실린더(33)에 작용하는 공압 역시 도 2에 도시한 것과 같은 형태로 시간의 흐름에 따라 그 크기를 변화시키면서 (a), (b), (c) 단계를 수행하는 것도 가능하다. 이와 같은 방법에 의해 리드 프레임(L)에 작용하는 충격을 최소화하면서도 빠르고 정확하게 리드 프레임(L)을 클램핑할 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 형태 이외의 다른 다양한 방법으로 그리퍼와 그 그리퍼를 구동하는 작동부재를 구성하여 상술한 바와 같은 방법에 의해 본 발명의 리드 프레임 클램핑 방법을 실시하는 것이 가능하다.

10, 20, 30: 그리퍼 11, 21, 31: 제1그리퍼
12, 22, 32: 제2그리퍼 13: 전자석
14: 탄성부재 100: 가이드 레일
101:제1레일 102: 제2레일
L: 리드 프레임 23: 캠부재
24: 탄성부재 33: 에어 실린더

Claims

제1그리퍼와 제2그리퍼의 사이에 반도체 칩이 부착되는 리드 프레임을 배치하여 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼에 의해 상기 리드 프레임을 클램핑하는 방법에 있어서,
(a) 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼 중 적어도 하나를 상기 리드 프레임에 대해 근접하는 방향으로 가속하여 움직이는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 가속된 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼의 속도를 감속시켜서 상기 제1그리퍼 및 제2그리퍼를 상기 리드 프레임에 각각 접촉시키는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에 의해 상기 리드 프레임에 접촉하는 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼에 대해 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼가 서로 근접하는 방향으로 힘을 가하여 상기 리드 프레임을 클램핑한 상태를 유지하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼에 가해졌던 힘보다 작은 힘을 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼에 가하면서 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 시간의 흐름에 따라 복수의 구간으로 분절하여 상기 제1그리퍼 또는 제2그리퍼에 가해지는 힘을 단계적으로 감소시키는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제3항에 있어서,
상기 (b) 단계를 수행하는 시간은 상기 (a) 단계를 수행하는 시간의 1 배 이상 50배 이하인 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1그리퍼와 제2그리퍼는 서로 힌지 결합되고 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼의 사이에는 전자석을 구비하는 작동부재가 설치되어 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼 중 적어도 어느 하나가 나머지 하나에 근접하도록 작동시키며,
상기 (a) 단계 및 (b) 단계는, 상기 작동부재의 전자석에 가해지는 전압을 조절하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제5항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에 상기 작동부재의 전자석에 가해진 전압보다 작은 전압을 상기 작동부재의 전자석에 인가하고,
상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계에서 상기 작동부재의 전자석에 인가된 최종 전압보다 큰 전압을 상기 작동부재의 전자석에 인가하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제6항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 작동부재의 전자석에 인가한 전압과 동일한 전압을 상기 작동부재의 전자석에 인가하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제6항에 있어서,
상기 (a), (b), (c) 단계에서 상기 작동부재의 전자석에 인가되는 전압은 PWM(Phase width modulation) 제어 방식에 의해 듀티비(duty ratio)를 조절하는 방법으로 디지털 제어되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제8항에 있어서,
상기 (a), (b), (c) 단계에서 상기 작동부재의 전자석에 인가되는 전압은, 미리 설정된 시간의 흐름에 따른 전압의 크기 변화를 상기 전자석의 전압을 제어하는 제어부에서 입력받아 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제6항에 있어서,
상기 (a) 단계 및 (b) 단계는, 상기 제2그리퍼는 고정되고 상기 제1그리퍼를 상기 제2그리퍼에 대해 근접시키는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1그리퍼와 제2그리퍼는 힌지 결합되고 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼의 사이에는 캠부재가 삽입되며 상기 제1그리퍼와 제2그리퍼에는 서로 근접하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재가 설치되며,
상기 (a), (b), (c) 단계는 상기 캠부재를 회전시키는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1그리퍼와 제2그리퍼 사이에 에어 실린더가 설치되고,
상기 (a), (b), (c) 단계는 상기 에어 실린더를 제어하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 클램핑 방법.