KR19980060349U - 반도체 패키지 리드프레임 가공장치 - Google Patents

Abstract

패키지 몰딩후 리드프레임의 불필요한 부분을 절단하여 제거함과 동시에 리드를 원하는 형태로 절곡하기 위한 반도체 패키지 리드프레임의 가공장치에 관한 것이다.

본 고안의 리드프레임 가공장치는 크랭크축(8)의 구동원으로서 서보감속모터(15)를 설치하고, 크랭크축(8)에 위상 검출용 엔코더(30)를 설치하며, 서보감속모터(15)와 크랭크축(8) 사이에 과부하 발생시 슬립을 발생시켜 크랭크축(8)으로의 동력전달을 차단하는 토오크 리미터를 설치하고, 상기 크랭크축(8)과 연결되는 커넥팅로드(9)의 상부에 캡부(9a)를 분리형성하여 볼트(9b)로 분리가능하게 체결되도록 구성된다.

따라서 서보감속모터와 크랭크축에 설치된 로터리 엔코더의 위상각에 의해 크랭크축의 회전속도 및 토오크 제어가 매우 용이하고 장치의 크기 감소와 경량화가 이루어지며 구동시의 소음이 감소되어지는 것이고, 또한 토오크 리미터에 의해 동력이 신속하게 차단됨으로써 과부하로 인한 작업불량, 수명단축 및 각종 안전사고가 미연에 방지되며, 커넥팅로드의 캡부에 의해 분리 결합이 용이하여 작업성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Description

반도체 패키지 리드프레임 가공장치

본 고안은 반도체 패키지 리드프레임(Lead Frame) 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패키지 몰딩후 리드프레임의 불필요한 부분을 절단하여 제거함과 동시에 리드를 원하는 형태로 절곡하기 위한 반도체 패키지 리드프레임 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지는 리드프레임의 패드(Pad)상에 반도체 칩(Chip)을 부착하고 칩과 리드프레임의 리드를 각각 와이어 본딩(Wire Bonding)하여 전기적으로 접속시킨 후 칩 및 와이어 본딩상태를 외부로부터 보호하기 위하여 패드와 칩 전체를 수지재로 몰딩하게 되며, 패키지 몰딩시 리드의 일부는 외부로 노출되도록 한다.

이어서 리드를 제외한 리드프레임의 불필요한 부분을 절단하여 제거함과 동시에 리드는 원하는 형태로 절곡시켜 성형함으로써 제조하게 된다.

상기와 같이 리드프레임을 절단하거나 리드를 절곡성형하는 장치는 주로 전동모터를 구동원으로 하고, 전동모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 는 기계식 프레스(Press)를 이용하고 있다.

이러한 기계식 프레스의 종래예로서 국내 공개특허공보 93-702093호에 제시된 리드프레임 가공장치가 있다. 이는 상부베이스와 하부베이스에 상,하부금형을 각각 고정설치하고, 상부베이스는 하부베이스를 수직방향으로 관통하여 상,하이동가능하게 설치된 슬라이드봉의 상단에 고정하여 연동할 수 있도록 하며, 상기 각 슬라이드봉의 하단부에는 작동부재를 고정하여 이루어진다.

또한 상기 하부베이스에 크랭크축을 수평방향으로 회전지지시켜 설치하고, 일단이 상기 크랭크축에 설치된 커넥팅로드의 타단을 작동부재에 연동가능하게 설치하여 크랭크축의 회전운동을 작동부재의 상,하 직선운동으로 전환시키며, 상기 크랭크축은 전동모터의 풀리와 벨트로 연결된 풀리로부터 동력을 전달받아 회전하도록 되어 있다.

따라서 전동모터를 구동시키게 되면, 벨트로 연결된 풀리가 회전하게 되고, 풀리의 회전력이 크랭크축으로 전달되면, 크랭크축이 회전되어 이와 연동하는 커넥팅로드에 의해 크랭크축의 회전운동이 작동부재의 직선왕복운동으로 전환되어 전달되며, 이로써 슬라이드봉이 상,하직선운동하여 상부금형이 승,하강하게 됨으로써 하부금형 상에 놓여진 리드프레임의 불필요한 부분의 절단 및 리드의 절곡이 이루어지게 되는 것이다.

이때 크랭크축의 1회전시 상부금형이 1회 상,하왕복운동하여 리드프레임을 펀칭하는 1행정이 이루어지는 것으로, 즉 상부금형의 하강과 동시에 리드프레임이 하부금형상에 로딩되어 위치되고, 상부금형이 계속 하강하여 리드프레임을 펀칭하여 절단 및 절곡작업을 수행한 후 상부금형이 다시 승강함과 동시에 리드프레임을 하부금형으로부터 언로딩시켜 배출되도록 함으로써 1행정을 마치게 된다.

상기와 같은 작업은 크랭크축의 연속회전하는 것이므로 리드프레임의 로딩 및 언로딩동작과 리드프레임의 펀칭이 연속적으로 이루어지게 되고, 하나의 전동모터의 동력을 이용하여 리드프레임을 로딩 및 언로딩시키는 구동부를 함께 동작시키도록 되어 있다.

이러한 종래의 리드프레임 가공장치는, 리드프레임의 종류에 따라 절단 및 절곡시의 가압력을 다르게 조절하여 설정할 필요가 있고, 이와 같은 가압력의 조절은 통상 전동모터의 속도조절에 의한 크랭크축의 회전속도 및 토오크를 조절함으로써 이루어지고 있으나, 전동모터가 항상 일정한 속도로 회전하도록 제작되어 자체적으로 속도 및 토오크 조절이 불가능하고, 전동모터의 속도조절을 위해서는 별도의 장치를 이용하여 수동으로 조절해야 하는 번거로움이 있다.

또한 크랭크축의 회전속도 및 토오크에 의해 결정되는 상부금형의 승,하강속도와 리드프레임의 로딩 및 언로딩속도는 서로 비례관계에 있기 때문에 가압력을 증가시키기 위해 상부금형(3)의 승,하강속도를 감소시키는 경우 리드프레임의 로딩 및 언로딩 속도도 함께 감속되어지므로 전체적으로 1행정을 수행하는데 소요되는 시간이 길어져 생산수율을 감소시키게 된다.

그리고 종래의 리드프레임 가공장치는, 크랭크축의 회전속도를 감속시키기 위해 직경이 큰 풀리를 사용하였던 것으로, 직경이 큰 풀리는 넓은 공간을 차지하여 장치의 크기를 증대시키고 무게를 가중시키게 되었으며, 벨트로 구동되므로 회전시 벨트의 떨림등으로 소음을 유발하였다.

또한 리드프레임의 펀칭 및 리드프레임의 이송시 가압력이나 이송력보다 큰 부하가 작용하는 경우에도 전동모터는 계속회전되는 것이므로 전동모터에 과부하가 걸려 타버리거나 수명을 저하시키게 되고, 부하가 전동모터의 회전력보다 작은 경우에는 펀칭동작이 진행되어 지나친 가압력에 의해 리드프레임의 절단 및 절곡작업시 불량을 유발하게 되었다.

또한 종래의 크랭크축은 커넥팅로드와의 결합을 위해 2중 구조로 이루어져 별도로 제작되므로 정밀도가 저하되고, 커넥팅로드와의 연결부위에 오일주입시 일일이 크랭크축을 분리해야 하므로 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 리드프레임의 종류에 따른 가압력의 조절작업이 용이하게 이루어지도록 하여 작업성을 향상시킬 수 있고, 크랭크축의 1회전시 각 위상에 따른 속도 및 토오크 조절이 가능하도록 하며, 장치의 크기를 감소시키고 경량화함과 동시에 구동시 소음을 감소시킬 수 있는 반도체 패키지 리드프레임 구동장치를 제공함에 있다.

또한 본 고안의 다른 목적은 리드프레임의 이송 및 펀칭동작중 가압력보다 큰 과부하가 작용하는 경우 회전력이 크랭크축으로 전달되지 않도록 동력을 차단시킴으로써 과부하로 인한 구동원의 고장 및 수명단축을 미연에 방지할 수 있고, 지나친 가압력에 의해 펀칭시 불량을 초래하는 것을 방지할 수 있는 반도체 패키지 리드 프레임 가공장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 크랭크축과 커넥팅로드와의 결합 및 분리작업이 매우 용이하게 이루어지도록 하여 오일주입 등의 작업성을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지 리드프레임 가공장치를 제공함에 있다.

도1은 본 고안에 따른 반도체 패키지 리드프레임 가공장치를 나타낸 종단면도이다.

도2는 본 고안에 따른 가공장치의 토오크 리미터를 나타낸 종단면도이다.

도3은 도1의 A-A선 단면도이다.

도4는 본 고안에 따른 가공장치의 엔코더를 나타낸 확대단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 2 : 상,하부베이스3, 4 : 상,하금형

5 : 슬라이드봉6 : 작동부재

7 : 고정부재8 : 크랭크축

9 : 커넥팅로드9a : 캡부

9b : 볼트10 : 조인트

11, 12 : 상,하부 고정프레임13 : 가이드부

14 : 편심부15 : 서보감속모터

16 : 지지프레임17 : 회전축

20 : 토오크 리미터21, 22 : 외,내측 커플링

23 : 밀판24 : 볼

25 : 조절플랜지26 : 판스프링

27, 28 : 플랜지30 : 엔코더

31 : 회전디스크32 : 고정슬릿

33 : 하우징34, 35 : 발,수광소자

상기의 목적은 소정간격으로 이격되어 상,하부금형이 장착되는 상,하부베이스와, 구동원에 의한 회전운동을 작동부재의 상,하왕복운동으로 전환시키는 크랭크축 및 커넥팅로드와, 상기 상부베이스와 작동부재에 상,하단부가 각각 고정되고 상,하방향으로 슬라이드 가능하도록 지지된 슬라이드봉으로 구성된 반도체 패키지 리드프레임 가공장치에 있어서, 상기 크랭크축의 구동원으로서 서보감속모터를 설치하고, 서보감속모터와 크랭크축 사이에 과부하 발생시 슬립을 발생시켜 크랭크축으로의 동력전달을 차단하는 토오크 리미터(Torque Limiter)를 설치하며, 크랭크축의 1회전시 각 위상을 검출하는 로터리 엔코더(Rotary Encoder)를 크랭크축에 설치하여 각 위상에 대한 속도 및 토오크를 서보감속모터에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 리드프레임 가공장치에 의해 달성될 수 있다.

이때 상기 크랭크축과 연결되는 커넥팅로드의 상부에 캡부를 분리형성하여 볼트로 분리가능하게 체결되도록 구성함으로써 오일주입 등의 작업이 용이하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 반도체 패키지 리드프레임 구동장치를 나타낸 종단면도로서, 리드프레임(L)의 절단 및 절곡작업을 수행하기 위한 상,하부금형(3)(4)이 설치되는 상,하부베이스(1)(2)를 구비한다. 하부베이스(1)(2)는 지지프레임(16)에 고정되고, 상부베이스(1)는 하부베이스(2)의 상부에 소정높이로 배치되어 있으며, 상,하부금형(3)(4)은 상,하부베이스(1)(2)의 마주보는 면에 각각 설치되어진다.

상기 상부베이스(1)는 슬라이드봉(5)으로 하부의 작동부재(6)와 연동하도록 설치되는 것으로, 슬라이드봉(5)의 상,하단부에 상부베이스(1)와 작동부재(6)가 각각 고정되고, 슬라이드봉(5)은 하부베이스(2)와 지지프레임(16) 내의 하부에 설치된 고정부재(7)에 각각 지지되어 상,하방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다.

또한 지지프레임(16) 내의 상부에 상부 고정프레임(11)이 설치되고, 이 상부 고정프레임(11)에 크랭크축(8)이 회전자유롭게 설치되며, 크랭크축(8)의 편심부에는 커넥팅로드(9)가 연결되고, 커넥팅로드(9)의 타단은 U자형 조인트(10)를 통해 작동부재(6)에 연결되도록 하며, 조인트(10)는 하부 고정프레임(12)에 형성된 가이드부(13)에 안내되어 직선이동이 가능하도록 한다.

따라서 크랭크축(8)의 회전동작이 커넥팅로드(9)에 의해 상,하 직선왕복운동으로 전환되어 작동부재(6)에 전달되고, 작동부재(6)와 슬라이드봉(5)으로 연결된 상부베이스(1)가 함께 상,하 직선왕복운동함으로써 리드프레임(L)의 펀칭동작이 이루어지도록 한다.

이때 상기 크랭크축(8)의 구동원으로서 서보감속모터(15)를 상,하부 고정프레임(11)(12)에 고정한 것으로, 서보감속모터(15)는 통상적으로 내부에 콘트롤러가 구비되어 크랭크축(8)의 회전속도 제어가 용이하고, 크랭크축(8)에는 통상의 엔코더(30)가 설치되어 크랭크축(8)의 1회전시 실진적인 크랭크축(8)의 각 위상을 검출하여 서보감속모터(15)의 콘트롤러에 제공함으로써 크랭크축(8)의 각 위상에 대한 속도 및 토오크 제어가 정확하게 이루어지도록 한다.

즉, 엔코더(30)는 통상적으로 크랭크축(8)에 고정되어 함께 회전하는 회전디스크(31)와, 하우징(33)에 고정된 고정슬릿(32)으로 이루어지고, 상기 회전디스크(31)와 고정슬릿(32) 양쪽에 다수개의 발,수광소자(34)(35)가 하우징(33)에 설치된 것으로, 크랭크축(8)의 1회전시 회전디스크(31)가 함께 회전하면 각 위상에 따라 다수개의 발광소자(34)로부터 나온 광이 회전디스크(31) 및 고정슬릿(32)을 통과하여 다수개의 수광소자(35)에 수광되는 상태가 각각 다르게 되고, 이로써 다수개의 수광소자(35)의 수광상태에 따라 크랭크축(8)의 각 위상을 검출할 수 있도록 된 것이다.

이때 크랭크축(8)의 1회전, 즉 360도를 약 0.176도로 분할하여 제어에 필요한 위치를 정확하게 검출한후 서보감속모터(15)의 콘트롤러에 제공하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 서보감속모터(15)의 회전축(17)과 크랭크축(8) 사이에 토오크 리미터(20)를 설치하여 이 토오크 리미터(20)에 의해 서보감속모터(15)의 회전력이 크랭크축(8)에 전달될 수 있도록 되어 있고, 토오크 리미터(20)는 크랭크축(8)쪽에 과부하가 작용하는 경우 슬립을 발생시켜 서보감속모터(15)의 회전력이 크랭크축(8)쪽으로 전달되는 것을 차단시켜 동작이 중단되도록 하는 통상의 안전기능을 갖고 있다.

즉 도2에 도시된 바와 같이 토오크 리미터(20)는 외측커플링(21)과 내측커플링(22)으로 이루어지고, 내측커플링(22)의 외측에 밀판(23) 및 조절플랜지(25)가 설치되며, 밀판(23)과 조절플랜지(25) 사이에는 복수개의 판스프링(26)이 탄력설치되어 있다.

또한 상기 밀판(23)은 내측커플링(22)의 축방향으로 판스프링(26)에 의해 탄력적으로 이동가능하게 되고, 조절플랜지(25)는 내측커플링(22)에 나사맞춤되어 축방향으로 이동가능하게 되어 밀판(23)에 작용하는 판스프링(26)의 탄성력을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 외측커플링(21)과 밀판(23) 사이에는 볼(24)이 개재되어 판스프링(26)의 탄성력에 의한 밀착력으로 내측커플링(22)으로부터 외측커플링(21)으로 회전력이 전달될 수 있도록 하고, 외측커플링(21)의 부하가 판스프링(26)의 탄성력보다 큰 경우 밀판(23)이 가상선 상태와 같이 후퇴하여 볼(24)과 슬립을 발생하면서 내측커플링(22)의 회전력이 외측커플링(21)으로 전달되지 않고 차단되도록 되어 있다.

상기와 같은 토오크 리미터(20)의 외측커플링(21)과 내측커플링(22)에 각각 플랜지(27)(28)를 이용하여 크랭크축(8)과 서보감속모터(15)의 회전축(17)을 고정함으로써 서보감속모터(15)의 회전축(17)과 크랭크축(8)이 연결되어진다.

한편, 도3은 크랭크축(8)과 커넥팅로드(9)의 연결상태를 나타낸 도1의 A-A선 단면도로서, 크랭크축(8)의 편심부(14) 외측에 감싸여져 연결되어지는 커넥팅로드(9)의 상부를 분할하여 캡부(9a)를 형성하고, 상기 캡부(9a)를 볼트(9b) 등의 고정수단으로 커넥팅로드(9)에 분리가능하게 결합함으로써 커넥팅로드(9)와 크랭크축(8)과의 조립 및 분리를 용이하도록 구성한다.

따라서 서보감속모터(15)를 구동시키게 되면, 토오크 리미터(20)를 통해 회전축(17)의 동력이 크랭크축(8)로 전달되어 크랭크축(8)이 회전하게 되고, 이와 연동하는 커넥팅로드(9)에 의해 크랭크축(8)의 회전운동이 작동부재(6)의 직선왕복운동으로 전환되어 전달되며, 이로써 슬라이드봉(5)이 상,하직선운동하여 상부금형(3)이 승,하강 직선왕복운동하게 됨으로써 하부금형(4) 상에 놓여진 리드프레임의 불필요한 부분의 절단 및 리드의 절곡이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 구성의 본 고안은 크랭크축(8)의 구동원이 서보감속모터(15)로 이루어지게 됨으로써 서보감속모터(15) 자체의 콘트롤러에 의해 크랭크축(8)의 회전속도조절이 가능하게 되고, 크랭크축(8)에 설치된 엔코더(30)에 의해 크랭크축(8)의 1회전시 각 위상이 정확하게 검출되어 서보감속모터(15)의 콘트롤러에 제공됨으로써 리드프레임의 종류에 따른 회전 속도 및 가압력의 조절작업이 매우 편리하게 이루어진다.

또한 크랭크축(8)의 1회전시 각 위상에 대한 속도 및 토오크를 다르게 설정할 수 있기 때문에 리드프레임을 로딩 및 언로딩시키고 펀칭하는 1행정 구동시 리드프레임을 로딩 및 언로딩시키는 구간과, 리드프레임을 펀칭하는 구간의 속도를 서로 다르게 조절할 수 있게 된다.

예를 들면, 리드프레임의 크기 및 두께에 따라 가압력을 증가시키기 위해 리드프레임의 펀칭속도 및 토오크를 낮추는 경우, 크랭크축(8)의 1회전시 리드프레임의 펀칭구간에 해당하는 위상각 범위만 속도 및 토오크를 낮추고 리드프레임의 로딩 및 언로딩구간에 해당하는 위상각 범위의 속도는 그대로 유지되도록 조절할 수 있으며, 또는 리드프레임의 로딩 및 언로딩구간은 리드프레임의 펀칭구간에서 감속된 만큼 더욱 속도를 증가시켜 가압력 조절에 따른 1행정 구동시간을 항상 일정하게 유지하거나 더욱 단축시킬 수도 있다.

그리고 서보감속모터(15)는 내부에 설치된 기어들에 의해 감속되어지는 것이므로 직경이 큰 풀리와 같은 별도의 부품이 필요없게 되고, 이로써 장치의 크기가 감소되어지고 무게를 경량화할 수 있으며, 벨트의 떨림 등에 의한 소음도 줄일 수 있다.

또한 서보감속모터(15)의 회전축(17)과 크랭크축(8)을 연결하여 회전력을 전달하도록 된 토오크 리미터(20)는 도2에 도시된 바와 같이 정상적인 구동시에는 판스프링(26)의 탄성력으로 볼(24)과 밀판(23) 사이에 소정의 밀착력이 발생하므로 회전축(17)이 고정된 내측커플링(22)으로부터 크랭크축(8)이 고정된 외측커플링(21)으로 회전력이 전달되어지고, 상기 판스프링(26)의 탄성력은 조절플랜지(25)를 회전시켜 이동시키는 것에 의해 조절되어진다.

따라서 밀판(23)의 밀착력을 리드프레임의 펀칭시 가압력과 일치시키게 되면, 리드프레임의 펀칭시 구동부품의 이상발생으로 크랭크축(8)쪽의 부하가 가압력보다 크게 작용하는 경우 판스프링(26)이 압축되면서 밀판(23)이 가상선 상태와 같이 후퇴하여 볼(24)과 슬립을 발생하게 되므로 회전축(17)의 회전력이 크랭크축(8)로 전달되지 않고 차단되는 것이고, 이로써 과부하 또는 안전사고에 대하여 동력을 신속하게 차단시킬 수 있는 것이다.

그리고 도3에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(9)에 캡부(9a)가 분리형성되어 볼트(9b)로 분리가능하게 체결됨으로써 크랭크축(8)의 편심부(14)와의 결합 및 분리가 매우 용이해지는 것이고, 이로써 크랭크축(8)을 단일부품으로 제조하는 것이 가능하여 부품의 정밀도를 높일 수 있고, 오일주입시 갭부(9a)만의 분리로 작업이 간단하게 이루어진다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 반도체 패키지 리드프레임 가공장치에 의하면, 크랭크축의 구동원이 서보감속모터로 이루어짐으로써 크랭크축의 회전속도 및 토오크 제어가 매우 용이하고 장치의 크기 감소와 경량화가 이루어지며 구동시의 소음이 감소되어지는 것이고, 또한 크랭크축쪽에 과부하가 걸리는 경우 토오크 리미터에 의해 동력이 신속하게 차단됨으로써 과부하로 인한 작업불량, 수명단축 및 각종 안전사고가 미연에 방지되며, 커넥팅로드의 캡부에 의해 분리 결합이 용이하여 작업성이 향상되는 효과가 있다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 소정간격으로 이격되어 상,하부금형(3)(4)이 장착되는 상,하부베이스(1)(2)와, 구동원에 의한 회전운동을 작동부재(6)의 상,하왕복운동으로 전환시키는 크랭크축(8) 및 커넥팅로드(9)와, 상기 상부베이스(1)와 작동부재(6)에 상,하단부가 각각 고정되고 상,하방향으로 슬라이드 가능하도록 지지된 슬라이드봉(5)으로 구성된 반도체 패키지 리드프레임 가공장치에 있어서,

   상기 크랭크축(8)의 구동원으로서 서보감속모터(15)를 설치하고, 서보감속모터(15)와 크랭크축(8) 사이에 과부하 발생시 슬립을 발생시켜 크랭크축(8)으로의 동력전달을 차단하는 토오크 리미터(20)를 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 패키지 리드프레임 가공장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 크랭크축(8)의 1회전시 각 위상을 검출하여 서보감속모터(15)의 콘트롤러에 제공하는 엔코더(30)가 크랭크축(8)에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 패키지 리드프레임 가공장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 크랭크축(8)과 연결되는 커넥팅로드(9)의 상부에 캡부(9a)를 분리형성하여 볼트(9b)로 분리가능하게 체결되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 반도체 패키지 리드프레임 가공장치.