KR101532488B1 - 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상형의 상하이동만으로 별도의 플런저 구동없이 트랜스퍼 몰딩이 이루어질 수 있도록 새로운 구성을 도입하고, 성형품 취출을 위해 상형 및 하형의 형개시 포트에 수용된 성형수지가 포트에 고정되지 못하던 문제를 해결하여 남은 성형수지의 재사용이 가능해 재료의 로스를 줄이고, 생산성의 향상을 가져올 수 있는 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치에 관한 것으로, 고정 설치된 하부다이와, 상기 하부다이로부터 상방으로 이격되어 복수의 지지스프링에 의해 탄성 지지되고, 중앙에 상하 개방된 포트가 관통 형성된 하형과, 상기 하형과 상호 대칭되게 마주보며 상하로 이동가능하게 설치된 상형과, 하단이 상기 하부다이에 고정 설치되고, 상단이 상기 포트의 개방된 하방을 폐쇄하도록 상기 포트에 삽입되어 상기 포트 내부로 수용된 성형수지를 지지하는 플런저를 포함하여 이루어진다.

Description

플런저식 트랜스퍼 몰딩장치{TRANSFER MOLDING APPARATUS OF PLUNGER TYPE}

본 발명은 고형의 성형수지를 포트 내에서 열을 가하여 일정한 점도를 갖는 겔(gel) 상태로 변화시킨 후 가압 수단인 플런저에 의해 상형과 하형으로 이루어진 몰딩금형의 캐비티 내부로 주입하여 성형품을 만드는 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치에 관한 것이다.

일반적으로 트랜스퍼 몰딩장치는 반도체 칩 패키지 조립 공정 중 몰딩 공정에서 주로 사용되는데, 즉 반도체 칩이 실장되어 와이어 본딩이 완료된 리드프레임을 외부환경으로부터 보호하기 위하여 에폭시 성형수지와 같은 수지 봉지재로 패키지 몸체를 형성시킬 때 사용된다.

다만 상술한 반도체 칩 패키지 조립 공정의 몰딩 공정 외에도 트랜스퍼 몰딩장치는 다른 성형품에도 사용될 수 있다. 예컨대, 성형수지가 사출성형이 불가능한 재료인 경우로서, 건축용 판넬과 같은 성형품과 같이 강도를 높이거나 기능을 부여하기 위하여 성형수지로 섬유강화복합소재를 사용하는 경우이다.

섬유강화복합소재는 유리섬유 또는 탄소섬유와 같은 섬유재를 폴리에스테르 또는 에폭시와 같은 수지로 다층 접착하여 경화시킨 복합재료로서, 철강 및 알루미늄 소재에 비하여 경량으로 구조물을 만들 수 있는 것은 물론, 제작이 용이하고 기계적인 강도는 오히려 향상될 수 있다. 이러한 섬유강화복합소재를 성형수지로 하여 건축용 판넬과 같은 성형품을 만들 때 도 1에 도시된 바와 같이 트랜스퍼 몰딩장치를 이용한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 수지와 첨가제를 혼합하여 열을 가해 용융시킨 후 섬유재를 함침시켜 고형의 성형수지(5)를 만들어 놓고, 이렇게 만들어진 고형의 성형수지(5)를 상형(10)과 하형(20)으로 이루어진 몰딩금형의 캐비티(30) 내부로 이동시켜 가압함으로써 캐비티(30) 형상에 상당하는 성형품을 만드는 것이다. 바꿔 말해서, 성형수지(5)를 이동시켜 성형한다는 의미에서 트랜스퍼 몰딩이라고 부른다.

도 1에 도시된 종래의 트랜스퍼 몰딩장치는 고형의 성형수지(5)를 상형(10) 및 하형(20)의 캐비티(30) 내부로 바로 이동시켜 상형(10)의 하형(20)에 대한 가압만으로 성형품을 만들기 때문에, 첫째 이동되는 성형수지(5)의 양에 따라 많은 경우 재료의 로스가 발생하고, 적을 경우 성형품의 형상이 완전해지지 못하는 문제가 있고, 둘째 성형품의 형상이 복잡할수록 성형품의 완성도가 떨어지는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 상술한 반도체 칩 패키지 조립 공정의 몰딩 공정에서 사용하는 트랜스퍼 몰딩장치 중 플런저에 의한 가압을 차용하여 포트 내에 고형의 성형수지를 넣고 가열한 후 플런저로 가압하여 겔형의 성형수지를 상형 및 하형의 캐비티 내부로 주입하는 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치가 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치는, 하부다이(1)에 고정 설치된 하형(20)과, 중앙에 포트(11)가 관통 형성되고, 상기 하형(20)과 상호 대칭되게 마주보며 상하로 이동가능하게 설치된 상형(10)과, 상기 상형(10)의 포트(11) 상방에 설치되어 수직운동하면서 상기 포트(11)의 내부에 수용된 성형수지(5)를 가압하여 상기 하형(20) 및 상형(10) 사이의 캐비티(30)로 상기 성형수지(5)를 주입하는 플런저(40)를 포함하여 이루어진다.

상술한 종래의 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 작동과정을 살펴보면, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 하형(20)을 향해 상형(10)을 하방으로 이동시켜 형폐한 후 상형(10)의 포트(11)로 고형의 성형수지(6)를 넣고, 겔형으로 가열한다. 이후 플런저(40)를 하방으로 작동시켜 상형(10)의 포트(11) 내부에 수용된 성형수지(5)를 가압하여 하형(20) 및 상형(10) 사이의 캐비티(30)로 상기 성형수지(5)를 주입한다. 캐비티(30)로 성형수지(5)의 주입이 완료되면 경화시켜 플런저(40) 및 상형(10)을 복귀시킨 후 성형품을 취출한다.

그러나 상기 종래 기술에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 경우 첫째, 고정된 하형(20)에 대하여 상하이동하는 상형(10) 및 수직운동하는 플런저(40)가 구비되므로 최소 2개의 구동부를 움직이기 위한 별도의 동력원이 필요하게 되고, 그에 따른 복잡한 장치구성과 제어패턴이 필요하다는 문제점과, 둘째 성형품 취출을 위해 하형(20)으로부터 상형(10)을 상방 이동시키는 형개시 상형(10)의 포트(11)에 수용된 성형수지(5)가 하형(20)에 그대로 머물러 있게 됨으로써, 남은 성형수지(5)가 포트(11) 내부에 고정되지 못해 재사용이 불가능하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 단순히 상형의 상하이동만으로 별도의 플런저 구동없이 트랜스퍼 몰딩이 이루어질 수 있도록 새로운 구성의 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치를 제공하는 데 있다.

또한, 이러한 구성으로부터 성형품 취출을 위해 상형 및 하형의 형개시 포트에 수용된 성형수지가 포트에 고정되지 못하던 문제를 해결하여 남은 성형수지의 재사용이 가능한 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치는, 고정 설치된 하부다이와, 상기 하부다이로부터 상방으로 이격되어 복수의 지지스프링에 의해 탄성 지지되고, 중앙에 상하 개방된 포트가 관통 형성된 하형과, 상기 하형과 상호 대칭되게 마주보며 상하로 이동가능하게 설치된 상형과, 하단이 상기 하부다이에 고정 설치되고, 상단이 상기 포트의 개방된 하방을 폐쇄하도록 상기 포트에 삽입되어 상기 포트 내부로 수용된 성형수지를 지지하는 플런저를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 상형은, 상방 이동시 상기 하형과 형개되며, 하방 이동시 상기 하형과 형폐되면서 상기 하형을 탄성 지지하는 상기 복수의 지지스프링을 압축시켜 상기 하부다이를 향해 상기 하형을 하방으로 이동시키고, 상기 플런저는, 상기 상형의 하방 이동에 따라 상기 하형이 함께 하방 이동하면, 상기 하형의 포트 내부에 수용된 성형수지를 가압하여 상기 하형 및 상형 사이의 캐비티로 상기 성형수지를 주입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치는, 단순히 상형의 상하이동만으로 별도의 플런저 구동없이 트랜스퍼 몰딩이 이루어질 수 있도록 새로운 구성을 도입하였다.

또한, 이러한 구성으로부터 성형품 취출을 위해 상형 및 하형의 형개시 포트에 수용된 성형수지가 포트에 고정되지 못하던 문제를 해결하여 남은 성형수지의 재사용이 가능해 재료의 로스를 줄이고, 생산성의 향상을 가져올 수 있다.

도 1은 일반적인 트랜스퍼 몰딩장치를 도시한 측면도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치를 도시한 측단면도이며,
도 3 내지 5는 도 2의 실시예의 작동과정을 도시한 측단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 일 실시예를 도시한 측단면도이며,
도 7 내지 11은 도 6의 실시예의 작동과정을 도시한 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치는 도 6 내지 11에 도시된 바와 같이 하부다이(100), 하형(200), 상형(300) 및 플런저(400)를 포함하여 이루어진다. 상기 하형(200)과 상형(300)은 서로 마주보는 면에 캐비티(C)가 형성되고, 캐비티(C)의 내부로 성형수지(R)가 주입되어 성형품이 완성된다. 또한, 상기 하형(200)은 포트(220)가 구비되고, 지지스프링(210)에 의해 탄성 지지된다.

하부다이(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 바닥프레임으로서 고정 설치된다. 고정 설치된 하부다이(100)의 상방으로 후술하는 하형(200) 및 상형(300)이 순차로 설치되고, 플런저(400)가 상기 하부다이(100)에 고정 설치된다.

하형(200)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하부다이(100)로부터 상방으로 이격되어 복수의 지지스프링(210)에 의해 탄성 지지되고, 중앙에 상하 개방된 포트(220)가 관통 형성된다. 하형(200)의 중앙에 관통 형성된 포트(220)는 상하 개방된 원통 형상으로 도면에는 도시되어 있지 않으나 포트(220)의 외주를 따라 히터가 설치되어 상기 포트(220)를 가열할 수 있다. 따라서, 포트(220) 내부로 수용되는 고형의 성형수지(R)를 가열하여 겔(gel) 상태로 가열되는 것이다. 또한, 하형(200)은 하부다이(100)로부터 상방으로 이격되어 복수의 지지스프링(210)에 의해 탄성 지지되므로 평상시에는 지지스프링(210)의 스프링력에 의해 하부다이(100)로부터 상방 이격된 상태이고, 하방으로 압박시에는 지지스프링(210)이 압축되어 하형(200)이 하방으로 이동하면서 하부다이(100)와 근접하게 된다.

상형(300)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하형(200)과 상호 대칭되게 마주보며 상하로 이동가능하게 설치된다. 상형(300)과 하형(200)이 상호 마주보는 면에는 성형품의 형상이 각인된 캐비티(C)가 형성되고, 캐비티(C) 내부로 성형수지(R)가 주입되어 충진된 후 경화되면 성형품이 완성된다. 상기 상형(300)은 상하로 이동가능하게 설치되므로 가동측 금형이 되고, 반대로 하형(200)은 상대적으로 상형(300)의 상하이동에 따라 형폐 및 형개되는 고정측 금형이라 할 수 있다. 물론, 하형(200) 역시 지지스프링(210)에 의해 탄성 지지되어 상하로 이동하지만, 상형(300)의 상대적인 움직임에 따른 상하이동이므로 몰딩금형의 구분상 고정측 금형이 된다.

플런저(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 하단이 상기 하부다이(100)에 고정 설치되고, 상단이 상기 포트(220)의 개방된 하방을 폐쇄하도록 상기 포트(220)에 삽입되어 상기 포트(220) 내부로 수용된 성형수지(R)를 지지한다. 종래 기술에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 플런저가 별도의 구동원을 통해 작동되는 것과 달리 본 발명의 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 플런저(400)는 단순히 하부다이(100)에 고정 설치되어 있는 것이 특징이다. 다만, 고정 설치된 플런저(400)와 하형(200)의 포트(220)와 관계에서 플런저(400)의 성형수지(R)에 대한 가압 기능을 자동적으로 수행할 수 있도록 한다. 즉, 플런저(400)의 상단이 포트(220)의 개방된 하방을 폐쇄하도록 포트(220)에 삽입되어 있으므로 성형수지(R)는 포트(220)의 상방을 통해 포트(220) 내부로 수용되더라도 플런저(400)의 상단에 놓인 채로 지지된다. 이때, 상형(300)의 하방이동에 따라 하형(200)과 형폐시 포트(220)의 상방은 상형(300)에 폐쇄되고, 상형(300)의 계속적인 하방이동은 하형(200)을 지지하는 지지스프링(210)을 압축하여 하형(200)의 하방이동을 불러온다. 하형(200)이 하방이동하게 되면 하형(200)의 포트(220)에 삽입된 플런저(400)의 상단은 자연스럽게 포트(220) 내부에 수용된 성형수지(R)를 가압시키게 되고, 겔(gel) 상태의 성형수지(R)는 상형(300)과 하형(200)의 캐비티(C) 내부로 주입되면서 성형이 되는 것이다.

도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상형(300)은 상방 이동시 상기 하형(200)과 형개되며, 하방 이동시 상기 하형(200)과 형폐되면서 상기 하형(200)을 탄성 지지하는 상기 복수의 지지스프링(220)을 압축시켜 상기 하부다이(100)를 향해 상기 하형(200)을 하방으로 이동시키고, 상기 플런저(400)는 상기 상형(300)의 하방 이동에 따라 상기 하형(200)이 함께 하방 이동하면, 상기 하형(200)의 포트(220) 내부에 수용된 성형수지(R)를 가압하여 상기 하형(200) 및 상형(300) 사이의 캐비티(C)로 상기 성형수지(R)를 주입한다.

보다 상세하게 본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치의 작동과정을 도 7 내지 11을 참조하여 살펴본다.

도 7에 도시된 바와 같이 하형(200)은 하부다이(100)로부터 상방 이격되어 복수의 지지스프링(210)에 의해 탄성 지지된 상태이고, 하부다이(100)에 고정 설치된 플런저(400)의 상단이 하형(200)의 포트(220) 내부로 삽입되어 포트(220)의 하방은 폐쇄된 상태이다. 또한, 상형(300)은 하형(200)으로부터 형개되어 상방 이동된 상태이다. 이때, 성형작업을 하기 위하여 고형의 성형수지(R)를 상기 포트(220)의 내부로 이동시켜 플런저(400)의 상단에 지지된 채로 수용된다.

도 8에 도시된 바와 같이 상형(300)을 하방으로 이동시키면 상형(300)과 하형(200)은 서로 형폐되고, 상형(300)과 하형(200) 사이의 캐비티(C)가 맞닿아 성형품의 형상과 같은 공간을 이룬다. 하형(200)의 포트(220) 내부에 수용된 고형의 성형수지(R)는 포트(220)가 가열됨에 따라 겔(gel) 상태로 변화한다.

도 9에 도시된 바와 같이 상형(300)을 계속하여 하방으로 이동시키면 상형(300)과 함께 하형(200)은 하방으로 이동하게 된다. 즉, 하형(200)을 탄성 지지하고 있던 복수의 지지스프링(210)이 압축되면서 하형(200)이 하부다이(100) 방향으로 근접하게 하방 이동한다. 이때, 하형(200)의 이동에 따라 고정된 플런저(400)의 상단은 하형(200)의 포트(220) 내부에 수용된 성형수지(R)를 가압하게 되고, 가압된 성형수지(R)는 하형(200)과 상형(300) 사이에 형성된 캐비티(C) 내부로 주입된다.

도 10에 도시된 바와 같이 하형(200)과 상형(300) 사이의 캐비티(C) 내부로 성형수지(R)가 주입된 후 경화되면 상형(300)을 상방 이동시킨다. 상형(300)의 상방 이동시 하형(200)도 상방 이동하는데, 하형(200)의 상방 이동은 압축된 지지스프링(210)의 스프링력에 의한 복귀에 기인한다. 즉, 지지스프링(210)이 완전히 복귀하기까지 상형(300)의 상방 이동과 함께 하형(200) 역시 상방 이동하면서 상형(300)과 하형(200)은 서로 형폐된 상태이다. 이때, 도면상 도시되어 있지 않으나 상형의 중앙에 설치된 이젝터를 통해 포트(220) 내부에 남은 성형수지(R)를 성형품으로부터 분리시키면, 남은 성형수지(R)는 포트(220) 내부에서 플런저(400)의 상단에 지지된 상태로 고정된다.

마지막으로, 도 11에 도시된 바와 같이 상형(300)을 계속 상방 이동시키면 하형(200)으로부터 상형(300)이 형개되고, 하형(200)의 캐비티(C)에 놓인 완성된 성형품을 취출함으로써 성형이 완료된다. 이후, 도 7 내지 11을 계속적으로 반복 실행함으로써 트랜스퍼 몰딩작업을 진행하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치는, 단순히 상형(300)의 상하이동만으로 별도의 플런저(400) 구동없이 트랜스퍼 몰딩이 이루어질 수 있도록 새로운 구성을 도입하였다.

또한, 이러한 구성으로부터 성형품 취출을 위해 상형(300) 및 하형(200)의 형개시 포트(220)에 수용된 성형수지(R)가 포트(220)에 고정되지 못하던 문제를 해결하여 남은 성형수지(R)의 재사용이 가능해 재료의 로스를 줄이고, 생산성의 향상을 가져올 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

R : 성형수지
C : 캐비티
100 : 하부다이
200 : 하형
210 : 지지스프링 220 : 포트
300 : 상형
400 : 플런저

Claims (2)

1. 고정 설치된 하부다이와,
   상기 하부다이로부터 상방으로 이격되어 복수의 지지스프링에 의해 탄성 지지되고, 중앙에 상하 개방된 포트가 관통 형성된 하형과,
   상기 하형과 상호 대칭되게 마주보며 상하로 이동가능하게 설치된 상형과,
   하단이 상기 하부다이에 고정 설치되고, 상단이 상기 포트의 개방된 하방을 폐쇄하도록 상기 포트에 삽입되어 상기 포트 내부로 수용된 성형수지를 지지하는 플런저를 포함하고,
   상기 상형은,
   상방 이동시 상기 하형과 형개되며, 하방 이동시 상기 하형과 형폐되면서 상기 하형을 탄성 지지하는 상기 복수의 지지스프링을 압축시켜 상기 하부다이를 향해 상기 하형을 하방으로 이동시키고,
   상기 플런저는,
   상기 상형의 하방 이동에 따라 상기 하형이 함께 하방 이동하면, 상기 하형의 포트 내부에 수용된 성형수지를 가압하여 상기 하형 및 상형 사이의 캐비티로 상기 성형수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 플런저식 트랜스퍼 몰딩장치.
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