KR101617688B1 - 적응형 클램프 폭 조정 장치 - Google Patents

적응형 클램프 폭 조정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집적 회로 패키지 처리 장치에서 사용하기 위한 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)에 관한 것이다. 이 장치(200)는 이동부(210) 및 고정부(310)를 포함한다. 이동부(210)는 폭 조정이 가능한 클램프부(220a, 220b)와, 폭 조정을 위해 종동 바퀴(232)에 의해 작용 가능한 회전식 나사(230a)를 구비한다. 베이스 판(312) 상에 장착되는 고정부(310)는 모터(320)와, 모터의 축에 부착되는 구동 바퀴(324)를 포함한다. 상기 장치(200)가 클램프 폭 변환 스테이션(40a)에 있을 때, 이동부(210)는 고정부(310) 위로 정렬되고, 그 결과 베이스 판(312)이 상승되어 구동 바퀴(324)가 종동 바퀴(232)와 결합하는 경우, 작업물(W)의 폭에 따라 모터에 의해 클램프 폭이 조정되도록 작동 가능하게 된다.

Description

적응형 클램프 폭 조정 장치 {ADAPTIVE CLAMP WIDTH ADJUSTING DEVICE}
본 발명은 적응형 클램프 폭 조정 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 반도체 집적 회로를 처리하는 동안 다양한 리드프레임 스트립(strip)을 보지(保持, holding)하는데 적응할 수 있는 클램프에 관한 것이다.
반도체 집적 회로의 제조는, 개별적인 장치들 내로 싱귤레이트(singulate)되는 패키지 형태로 집적 회로가 형성되는 표면 실장 기술을 지향하고 있다. 이들 패키지의 예로는 볼 그리드 어레이(ball grid arrays, BGA) 및 칩 스케일 패키지(chip scale packages, CSP)가 있다. 이들 집적 회로는 종종 리드프레임 또는 기판 상에 형성된다. 예컨대, 리드프레임/기판은 스트립으로 되고, 그의 폭이 약 25 내지 80mm 그리고 길이는 약 140 내지 270mm로 변할 수 있다.
이들 패키지는 반송되기 전에 종종 검사를 받고 또한 레이저 마킹이 행해지며, 이러한 장치들은 일반적으로 자동화되어 시간 당 수천개의 패키지 또는 스트립을 처리한다. 하나의 장치를 통해 다양한 범위의 반도체 패키지를 취급하기 위해, 핸들러(handler) 및 관련 클램프는 패키지가 제거가능하게 실장된 다양한 폭의 리드프레임을 수용하여야 한다. 현재, 일부의 장치 제공업자들은 각 패키지 타입용 및/또는 리드프레임/기판용의 전환 키트를 공급하며, 장치가 특정 패키지 및/또는 리드프레임을 취급하도록 구성될 경우, 그 특정 패키지 및/또는 리드프레임과 관련된 클램핑 유닛을 구비한 전환 키트가 장치의 핸들러에 구비된다. 전환 키트가 구비된 핸들러를 변경하는데 따른 단점은 이러한 변경 작업을 수행하는데 인간의 노력과 시간을 필요로 한다는 것이다.
하나의 접근 방법으로서, 후지 머신 매뉴팩쳐링 리미티드(Fuji Machine Mfg., Ltd.)에 양도된 미국특허 제6,958,917호에 취성 기판 보지 장치에 대해 기술되어 있다. 이 보지 장치는 고무와 같은 탄성 변형 가능한 재료로 이루어진 수용 부재 및 가동 부재의 접촉부를 구비하고 있다. 이 보지 장치에는 또한 속도 감속 장치가 포함될 수도 있다.
따라서, 제조하는 동안 집적 회로 패키지의 리드프레임/기판을 적응 가능하게 보지 또는 클램프할 간단하고 튼튼한 장치에 대한 필요성이 존재한다는 점을 알 수 있다. 이러한 클램프 장치는 자동화되어 인간의 관여 없이 행해지는 것이 바람직하다.
도 1에는 종래의 레이저 마킹 장치(5)가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 현재 양수인에게 발행된 미국특허 제7,155,299호에 예시되어 있는 것과 유사하게, 레이저 마킹 장치(5)는 입력 매거진(20)으로부터 한 번에 한 개씩 집적 회로(IC) 패키지(W)의 스트립을 파지하기 위해, Y 방향으로 작동가능한 입력 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 핸들러(10)를 포함한다. 각 IC 패키지(W)는 이어서 컨베이어(30)의 입력 스테이션(input station; 40)으로 이송된다. 입력 스테이션(40)에는 IC 패키지가 컨베이어(30)를 따라 이송되도록 IC 패키지를 보지하기 위한 클램핑 장치(42)가 존재한다. 도 1에 도시된 것처럼, 컨베이어(30)는 3개의 구획, 즉 입력 트랙(32), 마킹 트랙(34) 및, 출력 트랙(36)으로 구성된다.
마킹 트랙(34)을 따라, 마킹 전(前) 검사 스테이션(50), 레이저 마킹 스테이션(52) 및, 마킹 후 검사 스테이션(54)이 존재한다. 처리된 IC 패키지(W)는 이어서 출력 트랙(36) 상의 출력 스테이션(60)으로 반송된다. 출력 스테이션(70)에는 처리된 IC 패키지(W)를 출력 매거진(70)으로 이동시키도록 작동가능한 출력 픽-앤-플레이스 핸들러(80)가 존재한다.
미국특허 제6,958,917호 미국특허 제7,155,299호
이하에서는 본 발명의 기본적 이해를 위한 간략한 개요를 제공한다. 이것은 본 발명을 전 범위에 걸쳐 개관하는 것은 아니며, 또한 본 발명의 중요한 특징들을 나타내려고 하는 것도 아니다. 오히려, 나중에 설명되는 상세한 설명에 대한 서두로서, 본 발명의 창의적인 발상 중 일부를 일반화된 형식으로 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 집적 회로 처리 장치용의 새로운 팰릿(pallet)을 제공하는 것이다. 이 팰릿은, 다양한 폭의 기판을 보지하도록 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치를 구비한 기판 클램프를 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 적응형 클램프 폭 설정 장치가 제공된다. 이 장치는 이동부 및 고정부를 포함한다. 이동부는 고정된 클램프부, 조정가능한 클램프부 및, 고정된 클램프부와 조정가능한 클램프 사이의 거리를 조정하기 위한 회전식 나사를 포함하며, 상기 회전식 나사는 당해 회전식 나사에 부착되는 종동 바퀴에 의해 작동 가능하게 된다. 고정부는 베이스 판 및 이 베이스 판 상에 장착된 모터를 포함하고, 모터의 축에 구동 바퀴가 부착되어 있다. 작업물(workpiece)을 수용하도록 클램프 폭이 조정 또는 설정되는 경우, 상기 이동부는 상기 고정부 위쪽의 정렬 상태로 이동되고 베이스 판은 상승되어, 상기 구동 바퀴가 상기 종동 바퀴와 결합하고, 상기 작업물의 폭에 따라 상기 모터가 제어됨으로써 상기 고정된 클램프부와 상기 조정가능한 클램프부 사이의 거리가 작용 가능하게 조정된다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에서는, 적응형 클램프 폭 설정 장치를 포함하는 집적 회로 처리 장치가 제공된다. 처리 장치에는 레이저 마킹 장치 및/또는 검사 장치가 포함된다.
본 발명의 비제한적인 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 반도체 집적 회로 패키지의 제조에 사용되는 종래의 레이저 마킹 장치를 블록 도형들로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적응형 클램프 폭 조정 장치를 조입(incorporation)시킨 레이저 마킹 장치를 블록 도형들로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 적응형 클램프 폭 조정 장치의 이동부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 적응형 클램프 폭 조정 장치의 고정부를 나타내는 사시도이다.
도 5a는 고정부와 이동부가 결합될 때 적응형 클램프 폭 조정 장치의 횡단면도이다.
도 5b는 적응형 클램프 폭 조정 장치의 구동 및 브레이크 기구의 평면도이다.
이하, 본 발명에 따른 일 이상의 구체적인 실시 형태 및 다른 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 이러한 구체적인 상세한 설명 없이 본 발명이 실시될 수도 있다는 점은 당업자에게 자명하다. 본 발명을 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 상세한 설명의 일부는 상세하게 설명되지 않을 수도 있다. 도면에 공통적인 동일 또는 유사한 특징들을 참조할 때 용이한 참조를 위해, 도면 전체에 걸쳐 공통의 참조 번호 또는 일련의 참조 번호가 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 집적 회로 패키지 처리 장치에 사용되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치(200)를 조입시킨 레이저 마킹 장치(100)를 기능적인 블록으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 것처럼, 상기 장치(200)는, 2개의 컨베이어(30a)가 존재한다는 점을 제외하고는 기능면에서 종래의 장치(5)와 유사하다. 각 컨베이어(30a)는 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 가동부 또는 이동부(210)를 운반한다. 이 컨베이어(30a)를 따라서 6개의 스테이션 또는 포지션이 존재한다. 도 2를 통해 알 수 있는 것처럼, 각 컨베이어(30a)의 좌측에는 입력 스테이션(40)이 존재한다. 입력 스테이션의 좌측으로 클램프 폭 변환 스테이션(40a)이 존재하고, 최우측에는 출력 스테이션(60)이 존재한다. 입력 스테이션과 출력 스테이션의 중간에는 마킹 전 검사 스테이션(50), 레이저 마킹 스테이션(52) 및, 마킹 후 검사 스테이션(64)이 존재한다. 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)를 일방의 스테이션에서 타방의 스테이션으로 이동시키기 위해, 각 컨베이어(30a)는 모터(90) 및 선형 구동부를 구비한다. 다른 실시 형태로, 다른 유형의 모터(90) 및 관련된 위치 피드백 장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 모터(90)는 서보 모터일 수 있으며, 에러 검출 및 보정을 위한 선형 인코더(liner encoder)와 연결될 수도 있다. 또한, 상기 모터(90)는 선형 및/또는 회전 인코더와 연결되는 스텝퍼 모터일 수도 있다. 다른 실시 형태에서, 상기 모터(90)는 선형 및/또는 회전 인코더와 연결되는 dc 또는 ac 모터일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 상기 모터(90)는 선형 모터일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이동부(210)의 사시도를 나타낸다. 도 3에 도시된 것처럼, 이동부(210)는 컨베이어(110)의 종축에 대해 고정된 클램프부(220a) 및 조정가능한 클램프부(220b)를 포함한다. 조정가능한 클램프부(220b)는 한 쌍의 선형 가이드(222)에 장착되어, 조정가능한 클램프부(220b)와 고정된 클램프부(220a)가 서로에 대해 나란하며, 이들 사이의 거리는 이들 사이에 고정될 IC 패키지 또는 스트립(W)의 폭에 적응할 수 있게 된다. 도 3에 도시된 것처럼, 클램프부(220a, 220b) 각각의 2개의 단부에는 L자형 아암(224)이 구비된다. 이 L자형 아암(224)의 일단부는 각 클램프부(220a, 220b)의 죠(jaw; 221)를 작동가능하게 개방하도록 연결되며, L자형 아암(224)의 자유단에는 롤러(228)가 구비된다. 이동부(210)의 각 단부에 있는 롤러(228)의 하측은 입력 스테이션(40)에 배치된 액츄에이터 판(P)에 대응하는 수평 평면 내에 위치하도록 배열되어, 이 액츄에이터 판(P)을 상승시킴으로써 롤러(228)가 위쪽으로 상호 회전하게 되고, 이로 인해 관련된 클램핑 죠(221)가 개방된다. 동일한 방식으로, 출력 스테이션(60)에 있는 유사한 액츄에이터 판(P)을 작동시켜 클램핑 죠(221)가 개방될 수 있다. 각 죠(221)는, 회복(resilient) 부재(도 3에는 도시되지 않음)에 의해, 이동부(210)에 대해 고정되어 있는 관련 지지 바아(221a)에 대하여 닫히도록 바이어스(bias)되어 있다. 일 실시 형태에서, 상기 회복 부재는 인장 코일 스프링일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 상기 회복 부재는 압축 스프링일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 상기 회복 부재는 비틀림 스프링일 수 있다.
도 3, 도 5a 및, 도 5b를 참조하면, 조정가능한 클램프부(220)는 회전식 나사-너트 조립체(230)에 의해 이동가능하다. 리드 나사(230a)의 양 단부는 베어링(231)에 의해 각각 지지되는 반면에, 너트(230b)는 선형 가이드(222)에 고정 링크된다. 도 5b에 도시된 것처럼, 고정된 클램프부(220a)와 동일한 쪽 회전식 나사(230a)의 단부에는 종동 기어(232)가 구비된다. 회전식 나사(230a)의 단부 및 이에 가까운 종동 기어(232)의 측면에는 브레이크 레버(240)가 장착된다. 이 브레이크 레버(240)는, 당해 브레이크 레버(240)와 이에 가까운 종동 기어(232)의 측면 사이에서 마찰 디스크(242)가 바이어스되게 배치되도록 설치된다. 브레이크 레버(240)의 일 단부에는 캠 팔로워(cam follower; 244)가 구비되고, 타 단부는 핀(246)을 중심으로 피봇 형성된다. 캠 팔로워(244)와 피봇 핀(246) 사이의 중간 위치에서, 브레이크 레버(240)는 압축 스프링(248)에 의해 마찰 디스크(242)에 대해 바이어스된다. 일 실시 형태에서, 회전식 나사(230a)는 리드 나사일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 회전식 나사(230a)는 볼 나사일 수 있다.
적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 고정부(310) 또는 구동부는 컨베이어(110)의 클램프 폭 변환 스테이션(40a)에 배치된다. 도 4에 도시된 것처럼, 고정부(310) 또는 구동부는 베이스 판(312) 상에 장착된다. 이 베이스 판(312)은, 선형 액츄에이터(314) 및 선형 가이드(315)에 의해 홈(home) 또는 후퇴 위치에서 변환 또는 신장 위치까지 이동하도록 작동될 수 있다. 베이스 판(312) 상에는 2개의 베어링 유닛(322)이 장착되며, 이 베어링 유닛을 통하여 2개의 분리된 구동 기어(324) 및 이와 관련된 축(326)이 회전 가능하게 된다. 일직선으로 배열된 2개의 출력 축(326)을 구비한 모터(320)가 각각의 구동 기어(324)에 연결되어, 모터(320), 출력 축(326) 및, 구동 기어(324)는 이동부(210) 상에서 회전식 나사(230a)의 종축에 평행한 공통의 종축을 형성한다. 클램프 폭 조정 장치(200)가 클램프 폭 변환 스테이션(40a)으로 이동되는 경우, 각 구동 기어(324)는 이동부(210)의 매칭(matching) 종동 기어(232)의 실질적으로 아래에 위치하여, 베이스 판(312)이 액츄에이터(314)에 의해 신장 위치로 상승될 때 구동 기어(324)의 이(teeth)와 종동 기어(232)의 이가 결합된다. 동시에, 브레이크 레버(214)의 캠 팔로워(244)는 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 구동부(310)에 위치하는 릴리스 캠(330)의 캠 면(330S)상에서 이동하여, 마찰 패드(242) 상에 가해지는 압력이 해제되며, 기어(232, 324)를 회전시키도록 모터(320)가 작동할 수 있게 되고, 이로 인해 조정가능한 클램프부(220b)와 고정된 클램프부(220a) 사이의 거리가 조정되도록 작동될 수 있어, 상이한 폭을 갖는 다른 유형의 IC 패키지(W)를 수용할 수 있게 된다.
본 발명의 장점은, 컨베이어 상에 장착되는 모터 없이 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 이동부(210)가 각 컨베이어(110) 상에서 이동하도록 작동 가능하다는 것이다. 이는, 이동부(210)의 질량 및 관성 질량이 더 작고, 이로 인해 컨베이어(110)용으로 더 작은 구동 모터가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 게다가, 적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 죠를 개방하기 위한 액츄에이터 판(P)은 각 컨베이어(110)와 관련된 입력 및 출력 스테이션(40, 60)에만 설치될 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 이동부(210)의 질량 및 관성 질량은, 공지의 장치와 비교할 때 적어도 모터 및 액츄에이터 판의 질량 및 관성 질량만큼 더 가볍다. 또한, 이동부(210) 상에 모터용의 가요성 케이블 캐리어 및 케이블을 설치할 필요가 없다.
본 발명의 다른 장점은 구동부(310)가 2개의 기어(324)를 구동하는데 1개의 모터(320)를 사용한다는 것이다. 본 발명에 의하면, 2개의 컨베이어(110)는 병렬로 작동될 수 있어, IC 패키지 처리 장치의 작동 정지 시간이 감소되며, 그 결과로 장치 스루풋(시간당 처리되는 유닛의 관점에서) 및 생산성이 향상된다.
적응형 클램프 폭 조정 장치(200)의 또 다른 실시 형태에서, 상기 구동 기어(324) 및 종동 기어(232)는 매칭 마찰 바퀴로 제조될 수 있다. 일 실시 형태에서, 마찰 바퀴는 엘라스토머와 같은 미끄럼 방지 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 상기 마찰 바퀴는 고체의 재료로 구성되고, 접촉면이 미끄럼 방지 재료로 코팅되거나 미끄럼 방지 재료로 덮일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 상기 마찰 바퀴는 접촉면 상에 미끄럼 방지 밴드가 제공될 수 있다. 또 다른 실시 형태로, 하나의 마찰 바퀴에만 상기한 미끄럼 방지 코팅, 미끄럼 방지면, 또는 미끄럼 방지 밴드가 형성될 수 있다.
마찰 브레이크의 다른 실시 형태 또한 가능하다. 예컨대, 다른 실시 형태에서, 압축 스프링 대신에 인장 코일 스프링이 사용될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 피봇 핀(246)에 작동 가능한 비틀림 스프링이 사용될 수도 있다.
구체적인 실시 형태들이 설명 및 예시되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 본 발명에 이들의 다양한 수정, 변경, 변화 및, 조합이 행해질 수 있다. 예컨대, 레이저 마킹 장치가 설명되었지만, 본 발명의 원리는 IC 스트립 검사 장치에 사용될 수도 있다. 또한, IC 스트립 검사 장치는 레이저 마킹 장치에 통합될 수도 있다. 다른 실시 형태로, 볼 나사 자리에 리드 나사가 사용될 수 있고, 그의 역도 가능하다. 또한, 다른 실시 형태로, 선형 구동부는 벨트 및 풀리 구동부 EH는 선형 모터로 구성될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 고정된 클램프부, 조정가능한 클램프부 및, 상기 고정된 클램프부와 조정가능한 클램프부 사이의 거리를 조정하기 위한 회전식 나사를 포함하고, 상기 회전식 나사가 당해 회전식 나사에 부착된 종동 바퀴에 의해 작동 가능하게 되며, 브레이크 레버가 상기 종동 바퀴의 일 면에 대해 작용 가능하게 바이어스된, 이동부와,
    베이스 판 및 상기 베이스 판 상에 장착된 모터를 포함하고, 상기 모터의 축에 구동 바퀴가 부착되어 있는 고정부
    를 포함하고,
    작업물을 수용하도록 클램프 폭이 조정되는 경우, 상기 이동부는 상기 고정부 위쪽의 정렬 상태로 이동되고 상기 베이스 판은 상승되어, 상기 구동 바퀴가 상기 종동 바퀴와 결합하고, 상기 작업물의 폭에 따라 상기 모터가 제어됨으로써, 상기 고정된 클램프부와 상기 조정가능한 클램프부 사이의 거리가 작용 가능하게 조정되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 레버와 상기 종동 바퀴와의 사이에 배치되는 마찰 디스크를 더 포함하는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 레버의 일 단부는 핀을 중심으로 피봇되고, 타 단부는 캠 팔로워로 구성되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베이스 판은 릴리스(release) 캠을 더 포함하고, 상기 릴리스 캠은 상기 종동 바퀴 상의 마찰 브레이크를 해제하기 위해 상기 캠 팔로워와 작동하는 캠 면을 갖는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 바퀴 및 상기 종동 바퀴는 기어 바퀴인 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 바퀴 또는 상기 종동 바퀴는 마찰 바퀴인 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동부는 선형 구동부에 의해 병진 운동되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선형 구동부는 리드 나사, 볼 나사, 그리고 벨트 및 풀리 중 어느 하나에 연결되는 모터를 포함하는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모터는 서보 모터, 스텝퍼 모터, 그리고 dc 또는 ac 모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 선형 구동부는 선형 모터인 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 선형 구동부는 선형 및/또는 회전 인코더에 추가로 연결되는 적응형 클램프 폭 조정 또는 설정 장치.
  15. 제1항에 따른 적응형 클램프 폭 설정 장치를 포함하는 집적 회로 처리 장치.
  16. IC 패키지 레이저 마킹 장치 및/또는 IC 패키지 시험 장치를 포함하는, 제15항에 따른 처리 장치.






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