KR101605308B1 - 반도체 금형 장치 - Google Patents

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이정우
최영규
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Abstract

본 발명은 기판이 장착되는 상형; 상기 기판과 대향하는 하형; 및 상기 기판의 성형 영역 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하기 위하여 상기 하형의 상부에 흡착시키는 필름을 포함하며, 상기 하형은, 댐바 블록과, 상기 댐바 블록의 중심부에 배치되어 승강 왕복 가능한 캐비티 블록과, 상기 성형 영역의 내부에 배치되며 상기 캐비티 블록에 대하여 슬라이딩 가능한 적어도 하나 이상의 플런저 블록과, 상기 댐바 블록을 받침 지지하고 중심부에 상기 플런저 블록이 관통하는 클램프 플레이트를 포함하여, 일정한 성형 영역 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하거나 기판의 관통 구멍 및 기판에 실장된 전자부품들을 수지로부터 격리 보호하는 성형도 할 수 있도록 하는 반도체 금형 장치에 관한 것이다.

Description

반도체 금형 장치{MOLD APPARATUS FOR SEMICINDUCTOR}
본 발명은 반도체 금형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WLP(Wafer Level Package) 또는 CSP(Chip Scale Package) LED와 같이 빛을 발하는 면 또는 반도체의 전기적 접촉을 요하는 면을 수지 봉지재로부터 보호할 목적으로 일정한 성형 영역 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하거나 기판의 관통 구멍 및 기판에 실장된 전자부품을 수지로부터 격리 보호하는 성형을 할 수 있도록 하는 반도체 금형 장치에 관한 것이다.
일본 공개특허 특개2005-191064호의 "수지 봉지 방법 및 수지 봉지 장치" 및 일본 공개특허 특개2009-90503호의 "전자부품의 수지 봉지 성형용 금형" 등과 같은 트랜스퍼 금형 장치는 압축 성형 금형 장치와 비교하면 수지의 소모량이 많고, 제품 성형부 외에 다수의 포트, 러너, 게이트가 필요하므로, 금형 설계가 구조적으로 복잡하고 고비용인 문제가 있다.
한편, 일본 공개특허 특개2003-133352호의 "반도체 수지 봉지 장치" 및 일본 공개특허 특개2004-98364호의 "전자부품의 수지 봉지 성형 방법 및 장치" 등과 같은 압축 성형 금형 장치는 도 9를 참조하여 개략적으로 살펴보면 하형(2)에 수지(5)를 공급하고 상형(1)의 기판(4)이 가압되는 구조이다.
즉, 압축 성형 금형 장치는 필름(3)으로 흡착된 댐바 블록(21)이 승강 수단(6)의 가동에 의하여 기판(4)에 접촉되면, 캐비티 블록(22)의 상면과 기판(4) 사이의 공간에 공급된 수지(5)에 기판(4)이 가압됨으로써 봉지재가 압축 성형되는 것이다.
그러나, 이러한 압축 성형 금형 장치는 기판(4) 상의 특정 영역이나 반도체 칩(4') 상면을 노출시키는 성형 자체가 불가능한 문제가 있다.
이러한 압축 성형 금형 장치는 기판(4) 상의 부착물(반도체 칩(4') 등과 같은 것들)의 다양한 체적 및 공급되는 수지(5)의 양에 따라 그 성형 두께 또한 달라지므로 이러한 성형 두께에 전부 대응하려면 그에 맞는 구조의 하형(2)을 각각 제작해야 하는 문제가 있는 것이다.
일본 공개특허 특개2003-133352호 일본 공개특허 특개2004-98364호 일본 공개특허 특개2005-191064호 일본 공개특허 특개2009-90503호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 반도체 칩 또는 피성형물의 성형 영역 내에서 일정 면을 노출시키는 성형이 가능하도록 하는 반도체 금형 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 기판의 관통 구멍 및 기판에 실장된 전자부품을 수지로부터 격리 보호하는 성형을 할 수 있도록 하는 반도체 금형 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 목표하는 성형 두께에 대한 정밀도 및 신뢰도의 확보가 가능하도록 하는 반도체 금형 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 불필요한 구조를 최소화하고 장치의 컴팩트화 구현이 가능하도록 하는 반도체 금형 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판이 장착되는 상형; 상기 기판과 대향하여 배치되는 하형; 및 상기 기판의 성형 영역 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하기 위하여 상기 하형의 상부에 흡착시키는 필름을 포함하며, 상기 상형 및 상기 하형 중 어느 하나가 고정되면 다른 나머지는 이동 가능하고, 상기 하형은, 상기 성형 영역의 가장자리 부분을 에워싸는 상면을 가지는 댐바 블록과, 상기 성형 영역과 대응하는 면적을 가지며 상기 댐바 블록의 중심부에 배치되어 승강 왕복 가능한 캐비티 블록과, 상기 성형 영역의 내부에 배치되며 상기 캐비티 블록에 대하여 슬라이딩 가능한 적어도 하나 이상의 플런저 블록과, 상기 댐바 블록을 받침 지지하고 상기 캐비티 블록의 하면과 대면하는 상면을 구비하며, 중심부에 상기 플런저 블록이 관통하는 클램프 플레이트를 포함하고, 상기 하형이 상기 상형과 이격된 상태에서 상기 플런저 블록의 상면은 상기 댐바 블록 및 상기 캐비티 블록의 상면보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 캐비티 블록은 상기 성형 영역의 상기 기판과 접촉된 후 상기 클램프 플레이트측으로 이동하여 상기 클램프 플레이트와 맞닿고 또한 상기 댐바 블록의 상면이 상기 기판과 밀착됨으로써 상기 피성형물의 성형 두께를 형성하고, 상기 필름이 흡착 피복된 공간 내에 공급된 수지는 상기 플런저 블록이 상기 성형 영역으로 이동함에 따라 가압 주입되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 캐비티 블록의 하면과 상기 클램프 플레이트의 상면 사이 또는 상기 댐바 블록의 하면과 상기 클램프 플레이트의 상면 사이에 일정 두께를 가지고 배치되는 심 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필름이 상기 기판과 맞닿기 직전에 상기 필름과 상기 기판 사이에 일정 거리의 간격을 둔 상태에서, 상기 간격을 통하여 상기 기판과 상기 필름이 흡착 피복된 공간 사이에 형성된 캐비티 내부를 진공 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐바 블록 및 상기 캐비티 블록을 승강 왕복 가능하도록 상기 클램프 플레이트 및 상기 캐비티 블록과 각각 연결된 승강 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 댐바 블록의 중심부에 배치되어 승강 왕복 가능한 캐비티 블록과, 성형 영역의 내부에 배치되며 캐비티 블록에 대하여 슬라이딩 가능한 적어도 하나 이상의 플런저 블록과, 댐바 블록을 받침 지지하고 중심부에 플런저 블록이 관통하는 클램프 플레이트를 포함하는 하형이 상형에 대하여 이동 가능한 구조로부터, 반도체 칩 또는 피성형물의 성형 영역 내에서 일정 면을 노출시키는 성형이 가능하게 되므로, 트랜스퍼 금형의 수지 낭비 문제와 압축 금형의 성형 두께 조절 불가 문제를 동시에 해결할 수 있게 된다.
특히, 본 발명은 전술한 바와 같은 노출 성형은 물론, 기판의 관통 구멍 및 기판에 실장된 전자부품을 수지로부터 격리 보호하는 성형을 할 수도 있게 될 것이다.
따라서, 본 발명은 목표하는 성형 두께에 대한 정밀도 및 신뢰도의 확보가 가능하게 됨은 물론, 불필요한 구조를 최소화하고 장치의 컴팩트화 구현 또한 가능하게 된다.
특히, 본 발명은 캐비티 블록의 하면과 클램프 플레이트의 상면 사이 또는 댐바 블록의 하면과 클램프 플레이트의 상면 사이에 일정 두께를 가지고 배치되는 심 플레이트를 더 구비함으로써, 더욱더 다양하고 미세한 성형 두께의 가변 및 조절이 가능하게 된다.
그리고, 본 발명은 필름이 기판과 맞닿기 직전에 필름과 기판 사이에 일정 거리의 간격을 둔 상태에서, 기판과 필름이 흡착 피복된 공간 사이에 형성된 캐비티 내부를 진공이 되도록 함으로써, 성형 정밀도를 높이고 보이드 및 미충진 등의 성형 불량 발생을 개선하는데 효과적이다.
그리고, 본 발명은 댐바 블록 및 캐비티 블록을 승강 왕복 가능하도록 클램프 플레이트 및 캐비티 블록과 각각 연결된 승강 수단을 더 구비함으로써, 금형 설계의 자유도를 높이고 다양한 수요자의 요구에 적극적인 대응이 가능함은 물론 신뢰도 높은 제품의 제공도 가능하게 된다.
그리고, 본 발명은 플런저 블록을 캐비티 블록의 중심부에서 승강 왕복되도록 할 수 있음은 물론, 캐비티 블록의 복수 개소에서 복수로 승강 왕복되도록 하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있으므로, 기판 설계의 자유도를 확보할 수 있게 된다.
다시말해, 본 발명은 반도체 칩들이나 전자 부품들이 기판의 중심부에 몰려 실장되는 경우에는 플런저 블록의 위치 및 개수가 변경되어야 하는 바, 이러한 다양한 설계 요구에 적극적인 대응이 가능하므로 신뢰도가 높은 장치의 제공이 가능하게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 반도체 칩 또는 피성형물의 성형 영역 내에서 일정 면을 노출시키는 성형이 가능한 것은 물론이거니와, 댐바 블록의 상면에 대하여 캐비티 블록의 상면을 더욱 낮게 배치되게 이동시켜 수지를 공급함으로써 기존의 압축 금형과 같이 피성형물이 기판의 반도체 칩 등을 포함한 부착물을 덮는 봉지재의 형태로 성형하는 것 또한 가능하므로 범용성의 측면에서 매우 우수한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
도 2는 도 1의 B 시점에서 바라본 본 발명의 주요부인 하형의 상면 배치 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 상형에 장착된 기판 및 반도체 칩에 대응하는 구조를 나타낸 평면 개념도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 장치에 의하여 피성형물의 일정 면을 노출 성형하는 과정을 순차적으로 나타낸 단면 개념도로, 도 3은 상형에 장착된 기판에 하형이 이동하여 캐비티 블록을 피복한 필름이 기판의 반도체 칩과 접촉된 상태를, 도 4는 승강 수단의 가동에 의하여 댐바 블록이 더 이동하여 댐바 블록을 피복한 필름과 기판이 접촉되는 상태를, 도 5는 플런저 블록이 이동하여 수지를 캐비티로 가압 공급하여 수지의 흐름이 발생하는 상태를 각각 나타낸 단면 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
도 9는 일반적인 압축 성형 금형 장치의 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
도 2는 도 1의 B 시점에서 바라본 본 발명의 주요부인 하형(20)의 상면 배치 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 상형(10)에 장착된 기판(40) 및 반도체 칩(42)에 대응하는 구조를 나타낸 평면 개념도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 장치에 의하여 피성형물의 일정 면을 노출 성형하는 과정을 순차적으로 나타낸 단면 개념도로, 도 3은 상형(10)에 장착된 기판(40)에 하형(20)이 이동하여 캐비티 블록(220)을 피복한 필름(30)이 기판(40)의 반도체 칩(42)과 접촉된 상태를, 도 4는 승강 수단(60)의 가동에 의하여 댐바 블록(210)이 더 이동하여 댐바 블록(210)을 피복한 필름(30)과 기판(40)이 접촉되는 상태를, 도 5는 플런저 블록(230)이 이동하여 수지(50)를 캐비티(35)로 가압 공급하여 수지(50)의 흐름이 발생하는 상태를 각각 나타낸 단면 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반도체 금형 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.
본 발명은 도시된 바와 같이 상형(10)과 필름(30)이 피복된 하형(20)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.
상형(10)은 기판(40)이 장착되는 고정된 금형이며, 하형(20)은 기판(40)과 대향하며 상형(10)에 대하여 클로징(closing)하는 금형이며, 필름(30)은 기판(40)의 성형 영역(41, 이하 도 2 참조) 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하기 위하여 하형(20)의 상부에 흡착시키는 것이다.
여기서, 상형(10)은 고정된 금형으로, 하형(20)은 상형(10)에 대하여 클로징하는 금형으로 기재하고 도시되어 있으나, 반드시 이러한 구조에 국한되는 것은 아니며, 프레스(이하 미도시)의 구동 방식에 따라 하형(20)이 고정되고 기판(40)이 장착된 상형(10)이 하강하는 설비 또한 제공될 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명에서는 편의상 상형(10)은 고정된 금형으로 하고 하형(20)은 가동 금형으로 하여 설명하기로 한다.
이때, 전술한 하형(20)을 더욱 구체적으로 살펴보면, 댐바 블록(210)과 캐비티 블록과 플런저 블록(230) 및 클램프 플레이트(240)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.
댐바 블록(210)은 성형 영역(41)의 가장자리 부분을 에워싸는 상면을 구비하되, 전술한 상면은 상형(10)의 외측 가장자리의 범주 내에서 기판(40)을 클램핑하는 대응면을 가지는(도 2 참조) 것이다.
일반적으로 기판(40)이 장착된 상형(10)의 하면 면적은 댐바 블록(210)의 상면 면적보다 큰 것이 대부분이며, 경우에 따라 댐바 블록(210)의 상면이 상형(10)의 하면 면적보다 크게 제작될 수도 있음은 물론이다.
캐비티 블록(220)은 성형 영역(41)과 대응하는 면적을 가지며 댐바 블록(210)의 중심부에 배치되어(도 2 참조) 승강 왕복 가능한 것이다.
플런저 블록(230)은 성형 영역(41)의 내부에 적어도 하나 이상 배치되며 캐비티 블록(220)의 중심부에서 캐비티 블록(220)에 대하여 슬라이딩 가능한(도 2 참조) 것이다.
이때, 캐비티 블록(220)과 플런저 블록(230)은 각각 필름(30)을 흡착하기 위한 다수의 진공 형성 관로(이하 미도시)를 더 포함할 수도 있다.
클램프 플레이트(240)는 댐바 블록(210)을 받침 지지하고 캐비티 블록(220)의 하면과 대면하는 상면을 구비하며, 중심부에 플런저 블록(230)이 관통하는 것이다.
따라서, 하형(20)이 도 1과 같이 상형(10)과 이격된 상태에서 플런저 블록(230)의 상면은 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)의 상면보다 낮은 위치에 배치된다.
그리고, 하형(20)이 이동하여 도 3과 같이 상형(10)에 접근해 먼저 노출이 필요한 반도체 칩(42)의 표면이 하형(20)의 상면에 피복된 필름(30)으로 클램핑되고, 더 이동하여 성형 영역(41)과 접촉한 캐비티 블록(220)은 클램프 플레이트(240)측으로 이동하여 도 4와 같이 클램프 플레이트(240)와 맞닿으면서 기판(40)과 댐바 블록(210)의 상면이 접촉된 상태에서 피성형물의 성형 두께(t)를 형성하게 된다.
또한, 필름(30)이 흡착 피복된 공간 내에 공급된 수지(50)는 플런저 블록(230)이 도 5와 같이 성형 영역(41)으로 이동함에 따라 가압 주입되며 도 5의 확대부에 표시된 화살표 방향과 같이 수지(50)의 흐름이 발생하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 댐바 블록(210)과 캐비티 블록(220)과 플런저 블록(230)과 클램프 플레이트(240)를 포함하는 하형(20)이 상형(10)에 대하여 이동 가능한 구조로부터, 반도체 칩(42) 또는 피성형물의 성형 영역(41) 내에서 일정 면을 노출시키는 성형이 가능하게 되므로, 트랜스퍼 금형의 수지(50) 낭비 문제와 압축 금형의 성형 두께(t) 조절 불가 문제를 동시에 해결할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 목표하는 성형 두께(t)에 대한 정밀도 및 신뢰도의 확보가 가능하게 됨은 물론, 불필요한 구조를 최소화하고 장치의 컴팩트화 구현 또한 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 피성형물의 성형 영역(41) 내에서 일정 면을 노출시키는 성형 뿐만 아니라, 기판(40)의 관통 구멍(이하 미도시) 및 기판(40)에 실장된 기타 전자부품(이하 미도시)들을 수지(50)로부터 격리 보호하는 성형을 할 수도 있으므로, 다양한 수요자의 요구에 적극적인 대응이 가능하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 반도체 금형 장치는 압축 성형 금형 장치의 성형 컨셉을 채용하고 있으므로, 피성형물인 응고된 수지(50)가 성형 영역(41) 내에 정확하고 균일하게 성형되도록 하려면 상형(10)의 하면에 기판(40)을 장착하고, 반도체 칩(42)들은 하형(20)의 상면과 대면하도록 배치되어야 한다.
다시말해, 기판(40)에는 복수의 반도체 칩(42)이 어레이되어 있으며, 성형 영역(41)에 피성형물인 수지(50)가 배치되고, 성형 두께(t)는 반도체 칩(42) 각각이 기판(40)으로부터 돌출된 높이와 같으며, 본 발명에서 소망하는 노출 성형은 복수의 반도체 칩(42) 각각의 면이 노출되게 성형하는 것이다.
한편, 댐바 블록(210)은 도 1 및 도 2를 참조하면 상면에 성형 영역(41)과 대응하는 형상의 작동 슬롯(211)과, 작동 슬롯(211)과 연통되며 댐바 블록(210)의 내부에 형성된 것으로, 캐비티 블록(220)이 승강 왕복 가능한 작동 공간(212, 이하 도 1 참조)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.
댐바 블록(210)은 상형(10)에 대한 하형(20)의 이동에 의하여 상형(10)과 하형(20) 상호 간의 외곽 클로징을 수행하면서 기밀 상태를 유지하기 위하여 마련된 것이다.
그리고, 작동 공간(212)을 형성하는 댐바 블록(210)의 내측면과 캐비티 블록(220)의 외측면은 상호 대면하며 슬라이딩하는 면을 구성하게 되며, 캐비티 블록(220)의 중심부를 관통하는 플런저 블록(230)의 외측면과 후술할 제1 관통 슬롯(241)의 내측면 또한 상호 대면하며 슬라이딩하는 면을 구성하게 된다.
한편, 캐비티 블록(220)은 하형(20)이 상형(10)에 장착된 기판(40)의 반도체 칩(42) 표면에 우선 접촉됨(pre-clamped)으로써 댐바 블록(210)에 의한 외곽 클로징 이전에 필름(30)과 반도체 칩(42) 표면 사이의 접촉을 수행하여 성형 두께(t)를 조절하기 위한 시발점을 정의하기 위한 역할도 수행하게 된다.
즉, 필름(30)으로 피복된 캐비티 블록(220)의 상면이 반도체 칩(42) 표면에 접촉된 상태는 아직 성형 두께(t)가 지정되지 않은 상태, 즉 성형 두께(t)를 설정하기 전인 시발점에 위치한 상태임을 나타내는 것이다.
한편, 플런저 블록(230)은 캐비티(35)로 가압 공급될 수지(50)의 주입량에 따라 플런저 블록(230)의 상면이 배치되는 초기 위치(도 1의 상태 참조)가 달라질 수 있다.
즉, 플런저 블록(230)의 상면은 수지(50)의 주입량이 많아짐에 따라 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)의 상면에 비하여 낮은 위치에 배치될 것이다.
한편, 클램프 플레이트(240)는 후술할 승강 수단(60)과의 협력을 통하여 댐바 블록(210)의 승강 동작을 수행함과 동시에, 캐비티 블록(220)이 하강할 수 있는 하한선을 제공하기 위한 것이다.
따라서, 도 3과 같이 캐비티 블록(220), 엄밀히 말하면 후술할 심 플레이트(250)의 하면과 클램프 플레이트(240) 상면 사이의 이격된 거리가 곧 성형 두께(t)인 것이다.한편, 본 발명은 캐비티 블록(220)의 하면과 클램프 플레이트(240)의 상면 사이 또는 댐바 블록(210)의 하면과 클램프 플레이트(240)의 상면 사이에 일정 두께를 가지고 배치되는 심 플레이트(250)를 더 구비할 수도 있다.
전술한 일정 두께는 서로 다른 제각각의 성형 두께(t)와 대응되며, 심 플레이트(250)는 서로 다른 제각각의 성형 두께(t)에 대응할 수 있도록 교체 가능한 것이기도 하다.
따라서, 본 발명은 다양한 두께를 가진 심 플레이트(250)를 적용함으로써 더욱더 다양하고 미세한 성형 두께(t)의 가변 및 조절이 가능하게 된다.
본 발명에서는 주로 성형 영역(41) 내에서 일정 면을 노출시키는 성형을 할 때를 위주로 설명하고, 이에 따른 성형 두께(t)에 대하여도 전술한 바와 같이 정의하였다.
아울러, 본 발명은 전술한 바와 같은 노출 성형뿐만 아니라, 기판(40)의 관통 구멍 및 기판(40)에 실장된 기타 전자부품들을 수지(50)로부터 격리 보호하는 성형을 할 수도 있으므로, 관통 구멍과 전자부품들의 격리 보호 성형을 할 때의 성형 두께에 대한 정의는 당업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어는 다양하게 변형 및 응용 설계할 수 있음은 물론이다.
한편, 도 1 및 도 3과 같이 필름(30)이 기판(40)과 맞닿기 직전에 필름(30)과 기판(40) 사이에 일정 거리의 간격을 둔 상태에서, 기판(40)과 필름(30)이 흡착 피복된 공간 사이에 형성된 캐비티(35, 이하 도 3 참조) 내부는 진공이 형성되도록 함으로써 성형 정밀도를 높일 수 있다.
기판(40)의 성형 영역(41) 외곽 및 성형 영역(41) 내에 배치된 반도체 칩(42)들 각각의 면이 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)의 상면에 매끄럽게 흡착 피복된 필름(30)과 먼저 맞닿게 됨으로써, 수지(50)가 흘러내리거나 새는(leak) 등의 성형 불량 발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)을 승강 왕복 가능하도록 클램프 플레이트(240) 및 캐비티 블록(220)과 각각 연결된 승강 수단(60)을 더 구비할 수도 있다.
이러한 승강 수단(60)을 더욱 상세하게 살펴보면 제1, 2 승강부(61, 62)로 구분지을 수 있다.
제1 승강부(61)는 일단부는 클램프 플레이트(240)와 대면하는 베이스(70)에 결합되고, 타단부는 클램프 플레이트(240)에 결합되어, 클램프 플레이트(240)에 받침 지지되는 댐바 블록(210)을 승강시키는 것이다.
제2 승강부(62)는 일단부는 베이스(70)에 결합되고, 타단부는 클램프 플레이트(240)를 관통하여 캐비티 블록(220)에 연결되어, 캐비티 블록(220)을 승강시키는 것이다.
여기서, 플런저 블록(230)은 베이스(70)에 결합되는 것으로, 베이스(70)는 구동 액추에이터(이하 미도시)와 연결되어 하형(20)을 상형(10)에 대하여 승강 왕복할 수 있게 된다.
이때, 제1 승강부(61)는 클램프 플레이트(240)를 받침 지지하는 탄성 부재이며, 제2 승강부(62)는 캐비티 블록(220)을 받침 지지하는 탄성 부재일 수 있고, 제1 승강부(61) 및 제2 승강부(62)는 각각 클램프 플레이트(240) 및 캐비티 블록(220)을 받침 지지하며 신축 가능한 유체 실린더일 수도 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 제1, 2 승강부(61, 62)를 포함하는 승강 수단(60)을 더 구비함으로써, 금형 설계의 자유도를 높이고 다양한 수요자의 요구에 적극적인 대응이 가능함은 물론 신뢰도 높은 제품의 제공도 가능하게 된다.
전술한 승강 수단(60)의 가동과 연계한 플런저 블록(230)의 승강 왕복 구조를 제공하기 위하여는 제1, 2 관통 슬롯(241, 242)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
제1 관통 슬롯(241)은 클램프 플레이트(240)의 중심부에 형성되어 플런저 블록(230)의 승강 왕복을 허용하는 것이며, 제2 관통 슬롯(242, 242)은 제1 관통 슬롯(241)의 양측에 형성되어 제2 승강부(62)가 각각 관통하는 것이다.
상기와 같은 구조의 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 장치를 이용하여 노출 성형하는 과정을 도 1과 함께 도 3 내지 도 5를 참조하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.
참고로, 도 2 내지 도 5에서 표시되지 않은 도면의 부호는 도 1을 참조한다.
우선, 기판(40)이 도 1과 같이 일정한 위치에 고정된 상형(10)에 장착된 다음, 진공 펌프와 같은 음압 구동원(이하 미도시)을 이용하여 필름(30)을 하형(20)의 상면에 진공 흡착되도록 하여 필름(30)이 피복한다.
다음으로, 수지(50)가 플런저 블록(230) 내에 피복된 필름(30) 위에 공급된다.
이후, 구동 액추에이터가 가동되어 베이스(70)를 화살표 A 방향으로 이동시킴으로써 하형(20)을 상형(10)에 접근시키게 된다.
하형(20)이 베이스(70)에 의하여 이동하면 도 3과 같이 캐비티 블록(220)의 상면에 피복된 필름(30)이 반도체 칩(41)의 표면과 우선 접촉되는 상태가 된다.
계속하여, 하형(20)은 상형(10)에 더 근접하며 댐바 블록(210)과 기판(40)이 맞닿기 전에 형성된 간격을 통하여 캐비티(35)를 포함한 성형 영역(41)의 공간을 진공 상태로 형성한다.
이때, 플런저 블록(230)의 상면은 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)의 상면보다 하강하여 수지(50)가 수용될 공간이 형성된 상태이다.
또한, 캐비티 블록(220)의 하면에는 소망하는 성형 두께(t)의 조성을 위하여 일정 두께를 가진 심 플레이트(250)가 장착되어 제2 승강 수단(62)과 연결된 상태이며, 심 플레이트(250)의 하면과 클램프 플레이트(240)의 상면은 성형 두께(t)에 대응하는 거리만큼 이격되어 있다.
계속하여, 제1 승강 수단(61)이 가동하여 댐바 블록(210)의 상면과 댐바 블록(210)의 상면에 흡착 피복된 필름(30)이 도 4와 같이 A 방향으로 이동하여 기판(40)의 성형 영역(41) 외곽에 접촉되어 상형(10)과 하형(20)이 상호 클로징되려 할 때, 캐비티 블록(220)은 B 방향으로 이동함으로써 심 플레이트(250)는 클램프 플레이트(240)와 맞닿게 된다.
여기서, 캐비티 블록(220)의 상면은 댐바 블록(210)의 상면과 성형 두께(t)에 대응하는 높이만큼의 단차를 형성함으로써 노출 성형을 위한 성형 두께(t)의 조성이 완료되는 것이다.
다음으로, 제1, 2 승강 수단(61, 62)이 동시에 수축되는 화살표 A 방향으로 가동됨으로써, 도 5와 같이 베이스(70)에 연결된 플런저 블록(230)이 화살표 A 방향으로 이동함에 따라 수지(50)는 화살표 방향으로 흐르면서 성형 영역(41) 내에 채워지게 되며, 최종적으로 도 5의 확대부와 같이 필름(30)과 접촉한 반도체 칩(42)의 표면을 제외한 나머지 성형 영역(41) 내에 수지(50)가 채워진 노출 성형이 이루어지게 된다.
한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 플런저 블록(230)이 캐비티 블록(220)의 중심부에 배치되어(도 2 참조) 승강 가능한 구조의 실시예를 적용할 수 있음은 물론, 플런저 블록(230)을 캐비티 블록(220) 내에 도 6과 같이 적어도 하나 이상, 즉 복수로 배치함으로써, 수지(50)를 복수 개소에서 주입되도록 하여 성형의 균일도와 정밀도를 높이고, 수지(50)가 신속하게 주입될 수 있도록 도모할 수도 있을 것이다.
또한, 본 발명은 플런저 블록(230)은 캐비티 블록(220) 내에서 양측 영역에 이격 배치함으로써, 기판(40)의 설계 자유도를 확보할 수 있게 되는 것이다.
다시말해, 본 발명은 반도체 칩(40)이나 기타 전자부품들이 기판(40)의 중심부에 몰려 실장된 경우에는 플런저 블록(230)이 캐비티 블록(220)의 양측에 배치되어야 하므로, 도 1 내지 도 5의 실시예와 함께 도 6과 같은 실시예의 금형 장치를 제공함으로써 다양한 종류의 기판 설계에 대응할 수 있고, 다양한 수요자의 요구에 적극적인 대응이 가능한 신뢰도 높은 장치의 제공이 가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 반도체 칩 또는 피성형물의 성형 영역 내에서 일정 면을 노출시키는 성형이 가능하고, 목표하는 성형 두께에 대한 정밀도 및 신뢰도의 확보가 가능하며, 불필요한 구조를 최소화하고 장치의 컴팩트화 구현이 가능함은 물론, 기판의 관통 구멍이나 기판에 실장된 전자부품들을 수지로부터 격리 보호하는 성형 또한 가능하도록 하는 반도체 금형 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 댐바 블록(210) 및 캐비티 블록(220)은 경우에 따라 도 7과 같이 일체로 형성되어 성형 두께(t)가 고정된 형태로 제공될 수도 있으며, 도 8과 같이 베이스(70)를 생략하고 댐바 블록과 클램프 플레이트가 일체를 이루는 댐바 블록(215)에 캐비티 블록(220)이 제2 승강부(62)에 의하여 승강하면서 캐비티 블록(220)의 중심을 관통하는 플런저 블록(230)이 제1 승강부(61)에 의하여 승강하는 형태로 제공될 수도 있고, 캐비티 블록(220)의 상면이 댐바 블록(210)의 상면보다 더욱 낮게 배치되게 이동시켜 수지(50)를 공급함으로써 기존의 압축 금형과 같이 피성형물이 기판(40)의 반도체 칩(42) 등을 포함한 부착물을 감싸는 봉지재의 형태로 성형하는 것 또한 가능한 등 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
10...상형
20...하형
210...댐바 블록
211...작동 슬롯
212...작동 공간
220...캐비티 블록
230...플런저 블록
240...클램프 플레이트
241...제1 관통 슬롯
242...제2 관통 슬롯
250...심 플레이트
30...필름
35...캐비티
40...기판
41...성형 영역
42...반도체 칩
50...수지
60...승강 수단
61...제1 승강부
62...제2 승강부
70...베이스
t...성형 두께

Claims (5)

  1. 기판이 장착되는 상형;
    상기 기판과 대향하여 배치되는 하형; 및
    상기 기판의 성형 영역 내에서 피성형물의 일정 면을 노출 성형하기 위하여 상기 하형의 상부에 흡착시키는 필름을 포함하며,
    상기 상형 및 상기 하형 중 어느 하나가 고정되면 다른 나머지는 이동 가능하고,
    상기 하형은,
    상기 성형 영역의 가장자리 부분을 에워싸는 상면을 가지는 댐바 블록과,
    상기 성형 영역과 대응하는 면적을 가지며 상기 댐바 블록의 중심부에 배치되어 승강 왕복 가능한 캐비티 블록과,
    상기 성형 영역의 내부에 배치되며 상기 캐비티 블록에 대하여 슬라이딩 가능한 적어도 하나 이상의 플런저 블록과,
    상기 댐바 블록을 받침 지지하고 상기 캐비티 블록의 하면과 대면하는 상면을 구비하며, 중심부에 상기 플런저 블록이 관통하는 클램프 플레이트를 포함하고,
    상기 하형이 상기 상형과 이격된 상태에서 상기 플런저 블록의 상면은 상기 댐바 블록 및 상기 캐비티 블록의 상면보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비티 블록은 상기 성형 영역의 상기 기판과 접촉된 후 상기 클램프 플레이트측으로 이동하여 상기 클램프 플레이트와 맞닿고 또한 상기 댐바 블록의 상면이 상기 기판과 밀착됨으로써 상기 피성형물의 성형 두께를 형성하고,
    상기 필름이 흡착 피복된 공간 내에 공급된 수지는 상기 플런저 블록이 상기 성형 영역으로 이동함에 따라 가압 주입되는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비티 블록의 하면과 상기 클램프 플레이트의 상면 사이 또는 상기 댐바 블록의 하면과 상기 클램프 플레이트의 상면 사이에 일정 두께를 가지고 배치되는 심 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름이 상기 기판과 맞닿기 직전에 상기 필름과 상기 기판 사이에 일정 거리의 간격을 둔 상태에서, 상기 간격을 통하여 상기 기판과 상기 필름이 흡착 피복된 공간 사이에 형성된 캐비티 내부를 진공 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 댐바 블록 및 상기 캐비티 블록을 승강 왕복 가능하도록 상기 클램프 플레이트 및 상기 캐비티 블록과 각각 연결된 승강 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 장치.
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