KR19990074698A - 금형 클리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형 클리닝 장치에 관한 것으로, 금형 클리닝 공정을 진행하기 전에 금형 클리닝 장치를 이용하여 몰딩 설비의 상/하부 금형 다이에 대해 클리닝 작업을 실시하면, 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임이 종래의 금형 클리닝 공정에 사용하는 것 보다 적게 소요되어 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임의 소모로 인해 발생하는 환경오염을 최소화할 수 있고, 제품의 원가를 절감할 수 있으며, 금형 클리닝 공정 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

금형 클리닝 장치

본 발명은 금형 클리닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔의 열 에너지로 금형부에 잔존한 열경화성수지의 잔유물을 제거하여 금형부를 클리닝함으로서 작업환경을 개선하고 산업 폐기물에 따른 환경 오염을 최소화할 수 있도록 한 금형 클리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 현대 사회에서 과학 기술이 발전함에 따라 여러 전자기기도 발전을 거듭하고 있고, 이러한 전자기기는 고집적 밀도를 갖는 반도체 소자의 개발로 인해 고기능화, 초소형화등이 이루어지는 한편, 반도체 소자에 대한 반도체 패키지 또한 발전을 거듭하고 있다.

여기서, 반도체 패키지 제조 공정을 간략히 언급하면 다음과 같다. 반도체 패키지 제조 공정은 크게 여러개의 반도체 소자가 내장된 웨이퍼를 다이아몬드 톱날로 절삭하여 개별 반도체 소자로 분리하는 다이싱(dicing) 공정과, 반도체 소자를 리드 프레임의 다이 패드상에 탑재하는 다이본딩(die bonding) 공정과, 반도체 소자의 본딩 패드와 리드 프레임의 이너리드(inner lead)를 전기전도도가 높고 극세선화가 용이한 금속선으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정과, 충격, 수분, 먼지 등의 외부환경으로부터 보호할 수 있도록 반도체 소자와 더불어 이너리드, 다이 패드를 열경화성수지로 봉지하는 몰딩(molding) 공정과, 기 언급한 공정들이 완료된 리드 프레임으로부터 반도체 패키지를 개개의 디바이스로 분리하고 리드 프레임의 아웃리드 모양을 규정된 형태에 따라 절곡하는 트림/폼(trim/form) 공정과, 열경화성수지의 표면에 상표 및 제품 번호를 인쇄하는 마킹 공정과, 개체화된 반도체 패키지의 전기적인 특성을 검사하는 테스트 공정으로 이루어져 있다.

여기서, 몰딩 공정을 보다 상세히 살펴보면, 와이어 본딩 공정이 완료된 리드 프레임이 하부 금형 다이에 로딩되고, 원통형상의 열경화성수지가 하부 금형 다이의 소정 영역에 위치한 다음, 상/하부 금형 다이가 상호 결합하여 몰딩 공정이 이루어지는 한편, 몰딩 공정이 완료된 리드 프레임은 하부 금형 다이로부터 분리되어 언로딩된다.

이렇게 언로딩을 완료한 후, 상/하부 금형 다이에는 열경화성수지의 잔유물이 남게되고, 작업자는 이 잔유물을 제거하기 위해 상/하부 금형 다이에 대한 클리닝 작업을 실시한다.

여기서, 클리닝 작업을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 소정 시간 동안 몰딩 공정을 반복 실시하고 나서 몰딩 공정 경과 기준 시간을 확인하는 작업자는 몰딩 공정 후 금형부의 상/하부 금형 다이에 존재하게 되는 열경화성수지의 잔유물에 대한 크리링 실시를 판단하며, 만약, 클리닝을 실시할 경우 설비의 작동을 임시 중단시킨다.

이어서, 작업자는 반도체 칩이 부착되지 않은 클리닝용 리드 프레임을 적재한 매거진을 장착한 다음, 설비를 작동시켜 클리닝용 리드 프레임을 하부 금형 다이의 소정 영역에 로딩시킨 후 설비의 작동을 중지시킨다.

이어서, 작업자는 수작업을 통해 클리닝용 열경화성수지, 예를 들어 멜라민 수지들을 하부 금형 다이의 소정 영역에 로딩시킨 다음, 설비를 작동시키면, 멜라민 수지들이 경화되면서 금형부에 잔존해 있는 열경화성수지의 잔유물을 제거한다.

이러한 클리닝 작업을 통상 6회 정도 반복 실시한 후, 금형부의 에어벤트(air vent)를 클리닝하기 위해 멜라민 수지 대신에 클리닝용 시트를 하부 금형 다이 영역상에 로딩시킨 후 설비를 작동시켜 에어벤트 영역을 클리닝하며, 에어벤트 영역의 클리닝은 통상 3회 정도 반복한다.

이어서, 왁스용(wax) 열경화성수지를 하부 금형 다이의 소정 영역에 로딩시킨 다음 설비를 작동시켜 상/하부 성형 다이에 왁스를 도포하여 몰딩 공정 후에 금형부로부터 몰딩물이 쉽게 이탈할 수 있도록 하며, 이때, 왁스 도포는 통상 2회 정도 반복한다.

이어서, 몰딩용 열경화성수지를 이용하여 클리닝용 리드 프레임에 몰딩 공정을 진행하여 몰딩 설비의 작동 상태를 파악한 다음 실제 몰딩 공정을 진행한다.

그러나, 몰딩 금형에 대한 클리닝 공정에 사용되는 멜라민 수지가 고가이고, 클리닝용 리드 프레임이 별도로 많이 소모됨으로서 제품의 원가 상승을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 작업자의 수작업 및 멜라민 수지를 이용한 반복적인 클리닝 작업으로 인해 클리닝 시간이 길어지고, 이에 따라 몰딩 설비가 장시간 구동 정지되어 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 클리닝 공정 후에 발생하는 클리닝용 리드 프레임은 재사용이 불가하여 산업폐기물로 처리됨으로서 환경오염을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 몰딩 금형부를 클리닝할 때 멜라민 수지, 클리닝용 리드 프레임 등의 소모를 최소화하여 멜라민 수지, 클리닝용 리드 프레임에 의한 환경오염 발생을 최소화하고, 멜라민 수지, 클리닝용 리드 프레임의 소모량을 줄여 제품의 원가 상승을 감소시키며, 몰딩 설비의 구동 정지 시간을 단축하여 제품의 생산성을 향상시키는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금형 클리닝 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 레이저 빔 조사부의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 금형 클리닝 장치의 금형 세정을 개략적으로 나타낸 사시도.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 레이저를 발생시키는 레이저 발생부와, 레이저 발생부로부터 발생한 레이저 빔을 전송하는 레이저 빔 전송부와, 레이저 빔 전송부로부터 전송된 레이저 빔을 조사하여 금형장치의 금형부에 잔존해 있는 이물질을 제거하는 레이저 빔 조사부와, 금형부에 잔존해 있는 이물질을 제거할 수 있도록 레이저 빔 조사부를 금형부의 소정 위치에 위치시키는 로봇 암과, 로봇 암을 지지하는 지지부와, 로봇 암의 구동 및 레이저 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 열경화성수지로 다이 패드상에 탑재된 반도체 칩의 외부를 몰딩하는 금형장치의 상/하 금형 다이로 구성된 금형부(미도시)에 대해 클리닝 작업을 진행하는 금형 클리닝 장치는 레이저을 발생시키는 레이저 발생부(10)와, 레이저 발생부(10)로부터 발생한 레이저 빔을 전송하는 레이저 빔 전송부, 예를 들어 광 파이버(optical fiber ;14)와, 광 파이버(14)로부터 전송된 레이저 빔의 크기를 변형 조사하여 금형부에 잔존해 있는 이물질을 제거하는 레이저 빔 조사부(20)와, 금형부에 잔존해 있는 열경화성수지의 잔유물을 제거할 수 있도록 레이저 빔 조사부(20)를 금형부의 소정 위치에 위치시키는 로봇 암(13)과, 로봇 암(13)을 지지하는 지지부(12)와, 로봇 암(13)의 구동 및 레이저 발생부(10)를 제어하는 제어부(11)와, 레이저 빔에 의해 잔유물이 제거되면서 발생하는 연기 및 먼지 등을 진공흡입하는 진공흡입부(미도시)를 포함한다.

광 파이버(14)는 다관절로 이루어진 로봇 암(13)의 움직임에 원할하게 대응할 수 있다.

레이저 빔 조사부(20)는 소정 좌표에 위치하여 좌표의 주변 일정 영역을 조사하는 갈바노메터 타입(galvanometer type)으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 파이버(14)를 통한 레이저 빔을 설정 크기로 조정하는 레이저 빔 조정 렌즈(21)와, 레이저 빔 조정 렌즈(21)를 통한 레이저 빔을 X축 방향으로 반사하는 제 1 스캔 미러(23)와, 제 1 스캔 미러(23)의 반사각을 조절하는 제 1 갈바노미터(galvanometer ; 22)와, 제 1 스캔 미러(23)로부터 반사된 레이저 빔을 Y축 방향으로 반사하는 제 2 스캔 미러(25)와, 제 2 스캔 미러(25)의 반사각을 조절하는 제 2 갈바노미터(24)와, 제 2 스캔 미러(25)로부터 반사된 레이저 빔을 집광하여 금형부에 조사하는 집광용 렌즈(26)와, 이러한 구성요소들을 내장하는 하우징(미도시)을 포함한다.

이와 같은 구조로 이루어진 레이저 빔 조사부(20)는 180°각도로 회전하여 상/하부 금형 다이에 레이저 빔을 조사한다.

이와 같은 구조로 이루어진 금형 클리닝 장치의 작용을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 금형 클리닝 장치는 클리닝 공정을 진행할 해당 몰딩 설비에 관련하여 배치된다.

물론, 금형부의 상/하 금형 다이는 소정 간격 이격된 상태로 정지된다.

이어서, 제어부(11)의 제어에 따라 로봇 암(13)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상/하 금형 다이(30)(31) 사이에 레이저 빔 조사부(20)를 위치시킨다.

레이저 빔 조사부(20)의 배치가 완료되면, 제어부(11)는 레이저 발생부(10)를 구동하고, 레이저 발생부(10)로부터 발생된 레이저 빔은 광 파이버(14)를 통해 레이저 빔 조사부(20)로 전송된다.

레이저 빔 조사부(20)로 전송된 레이저 빔은 레이저 빔 조정 렌즈(21)를 통과하면서 설정 크기로 조정된 다음 제 1 갈바노미터(22)에 의해 소정 각도로 조절된 제 1 스캔 미러(23)에 투사된다.

제 1 스캔 미러(23)에 투사된 레이저 빔은 반사되어 제 2 갈바노미터(24)에 의해 소정 각도로 조절된 제 2 스캔 미러(25)에 투사된다.

제 2 스캔 미러(25)에 투사된 레이저 빔은 반사되어 집광용 렌즈(26)를 통과하고, 집광용 렌즈(26)를 통과하면서 집광된 레이저 빔은 하부 금형 다이(30)의 일정 영역을 조사하게 된다. 이때, 레이저 빔 조사부(20)의 제 1 갈바노미터(22)와 제 2 갈바노미터(24)의 구동에 의해 제 1 스캔 미러(23)와 제 2 스캔 미러(24)가 소정 각도로 조절됨으로서 특정 좌표를 기준으로 주변영역을 조사할 수 있게 된다.

하부 금형 다이(30)에 레이저 빔이 조사되어 하부 금형 다이(30)에 잔존해 있는 열경화성수지의 잔유물을 제거할 때 발생하는 연기, 먼지 등은 진공흡착부(미도시)에 의해 진공흡입된다.

일정 영역을 조사한 다음에 기 프로그래밍된 순서에 따라 로봇 암(13)이 다음 좌표로 레이저 빔 조사부(20)를 재위치시킨다. 이와 같은 과정을 반복하여 하부 금형 다이(30) 전체를 클리닝한 다음, 레이저 빔 조사부(20)는 180°회전하고, 상부 금형 다이(31)에 대해 클리닝할 수 있도록 로봇 암(13)이 레이저 빔 조사부(13)를 재위치시킨다.

상부 금형 다이(31)에 대한 클리닝 작업은 하부 금형 다이(30)에 대한 클리닝 작업과 동일하다.

상/하부 금형 다이(30)(31)를 모두 클리닝한 다음, 마무리 작업으로 종래와 동일한 금형 클리닝 공정을 진행한 다음 클리닝 공정을 완료한다. 이때, 금형 클리닝 횟수는 종래와 달리 1회로 한다.

이렇게 레이저 빔으로 상/하부 금형 다이의 잔유물을 제거한 다음 종래와 동일하게 금형 클리닝 공정을 진행함으로서 대략 50분 정도의 클리닝 공정 시간이 소요되며 종래의 금형 클리닝 공정 시간보다 대략 25분 정도 단축된다.

이와 같이 금형 클리닝 장치를 이용하여 몰딩 설비의 상/하부 금형 다이에 대해 클리닝 작업을 실시하면, 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임이 종래의 금형 클리닝 공정에 사용하는 것 보다 적게 소요됨으로서 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임의 소모로 인해 발생하는 환경오염을 최소화할 수 있으며, 제품의 원가를 절감할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 금형 클리닝 공정을 진행하기 전에 금형 클리닝 장치를 이용하여 몰딩 설비의 상/하부 금형 다이에 대해 클리닝 작업을 실시하면, 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임이 종래의 금형 클리닝 공정에 사용하는 것 보다 적게 소요되어 클리닝용 열경화성수지와 클리닝용 리드 프레임의 소모로 인해 발생하는 환경오염을 최소화할 수 있고, 제품의 원가를 절감할 수 있으며, 금형 클리닝 공정 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 레이저를 발생시키는 레이저 발생부와;

   상기 레이저 발생부로부터 발생한 레이저 빔을 전송하는 레이저 빔 전송부와;

   상기 레이저 빔 전송부로부터 전송된 상기 레이저 빔을 조사하여 금형장치의 금형부에 잔존해 있는 이물질을 제거하는 레이저 빔 조사부와;

   상기 금형부에 잔존해 있는 이물질을 제거할 수 있도록 상기 레이저 빔 조사부를 상기 금형부의 소정 위치에 위치시키는 로봇 암과;

   상기 로봇 암을 지지하는 지지부와;

   상기 로봇 암의 구동 및 상기 레이저 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 금형 클리닝 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔 출사부는 일정 영역을 조사하는 갈바노메터 타입인 것을 특징으로 하는 금형 클리닝 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 레이저 빔 출사부는 상기 레이저 빔 전송부를 통한 레이저 빔의 크기를 조정하는 레이저 빔 조정 렌즈와, 상기 레이저 빔 조정 렌즈를 통한 상기 레이저 빔을 반사하는 제 1 스캔 미러와, 상기 제 1 스캔 미러의 반사각을 조절하는 제 1 갈바노미터와, 상기 제 1 스캔 미러로부터 반사된 상기 레이저 빔을 반사하는 제 2 스캔 미러와, 상기 제 2 스캔 미러의 반사각을 조절하는 제 2 갈바노미터와, 상기 제 2 스캔 미러로부터 반사된 상기 레이저 빔을 집광하여 상기 금형부에 조사하는 집광용 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 클리닝 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔 전송부는 광 파이버인 것을 특징으로 하는 금형 클리닝 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔에 의해 상기 이물질이 제거되면서 발생하는 연기 및 먼지를 진공흡입하는 진공흡입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 클리닝 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 금형장치는 열경화성수지를 사용하여 다이 패드상에 탑재된 반도체 칩의 외부를 몰딩하는 장치인 것을 특징으로 하는 금형 클리닝 장치.