KR20010106884A - 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치 - Google Patents

마이크로비지에이 싱귤레이션 장치 Download PDF

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KR20010106884A KR1020000027906A KR20000027906A KR20010106884A KR 20010106884 A KR20010106884 A KR 20010106884A KR 1020000027906 A KR1020000027906 A KR 1020000027906A KR 20000027906 A KR20000027906 A KR 20000027906A KR 20010106884 A KR20010106884 A KR 20010106884A
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조윤준
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곽 노 권
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Abstract

본 발명은 회로필름에 붙어있는 마이크로비지에이를 싱귤레이션하는 장치에 관한 것으로, 특히 종래의 펀치에서 절단시 밀봉재를 보유할 수 있도록 밀봉재도피홈을 갖추고 2개가 1조로된 펀치를 하나로 일체로 구성하고, 밀봉재도피홈을 구비하여 절단시 밀봉재가 이 도피홈으로 모이므로 절단시 펀치에 작용하는 저항이 현저히 줄어 펀치끝단의 미세한 변형을 방지하므로써 펀치의 마모를 줄이고, 그러므로 종래의 잦은 보수유지의 수고를 줄여 제품의 생산성 향성 및 인력을 줄인다.

Description

마이크로비지에이 싱귤레이션 장치{Singulation apparatus for micro-BGA}
일반적으로 마이크로비지에이를 생산하는 중간단계에서 도12에 보는바와같이 형성되는데, 즉, 마이크로비지에이(13)가 싱귤레이션되기 전단계의 모습으로서, 회로선이 형성된 회로필름(12)을 캐리어프레임(10)에 부착시키고, 엘레스토머(15)를 필름상에 부착한후, 마이크로비지에이를 그 엘레스토머에 부착시킨다. 그후, 디스펜서에 의해 밀봉재를 분출시켜 밀봉작업을 하게 된다. 그후 회로필름(12)의 밑면에는 솔더볼(14)를 부착시킴으로써 이 솔더볼이 회로필름의 회로선을 거쳐 마이크로비지에이과 통전이 가능하게 된다. 본 발명은 도12의 마이크로비지에이의 4면을 절단하여 낱개로 분리하여 완전한 마이크로비지에이를 제조하기 위한 마이크로비지에이 싱귤레이션장치에 관한 것인데, 이에 대해, 본 출원인(동일 출원인)이 기 출원한 특허출원 제98-9590호(마이크로비지에이의 싱귤레이션 금형)에서 보면 다이홀더에 다이편을 가진 다이와 상기 다이편에 사이에 또는 다이편의 측면에 다이인서트를 삽치하여 칼날도피홈을 형성시켜 상부금형의 펀치가 하강하여 마이크로비지에이를 싱귤레이션시 전단에 의한 절단(Shearing cutting)에 의해 절단을 하고, 또한 X방향(이송방향과 동일한 방향)으로 1차적으로 절단을 하고, Y방향(이송방향에 대해 수직방향)으로 2차적으로 절단을 하여 싱귤레이션작업이 완료된다.
상기 종래의 싱귤레이션 장치의 펀치부구조를 도11을 참조하여 간단히 설명하면, 싱귤레이션 펀치(50a)(50b)는 펀치리테이너(51a)(51b)에 의해 펀치홀더(도1의 130)에 고정된다. 도11의 예는 도12(a)에서와 같이 3열로 된 마이크로비지에이를 절단하기 위해 양단에 일방향으로 경사진 펀치(51a) 2개와 중간부위에는 일방향의 경사면을 가진 펀치는 2개씩가 1조로 구성된다.
이 싱귤레이션 장치에서는 펀치리테이너(51b)에 의해 펀치 사이의 일정 간격을 유지한 상태로 펀치리테이너(51a)에 삽입된다. 여기에 고정판(153)에 의해펀치(50a)(50b)와 펀치리테이너(51a)(51b)를 펀치홀더에 고정하게 된다.
그러나 종래의 분리형 펀치(도11의 50b)에서의 문제점은 싱귤레이션 작업시 펀치의 하단부 경사각에 의해 절단시 밀봉재가 밀리게 되는데, 이때 밀봉재의 저항력에 의해 절단펀치는 경사면의 수직방향으로 힘이 작용된다. 그러므로, 2개가 1조로된 절단펀치(50b)는 하단이 서로에 대해 벌려지도록 힘을 받게 되어 결국 절단펀치는 미소하게 벌려지게 된다. 특히 마이크로비지에이의 간격이 매우 좁아 펀치(50b)의 두께가 가늘어지게 되고 펀치의 하단 경사면 부위에서 밀봉재(16)이 도피할 수 있는 공간이 부족하게 되는데, 즉 밀봉재가 경사면의 공간에 꽉차게 된 상태에서도 절단펀치가 계속 하강하게 되면 절단펀치(50b)의 경사면에 가해지는 하중이 아주 크게 증가하게 된다. 이로인해 2개 1조로된 펀치는 서로에 대해 더욱 크게 벌어져 위치변동하게 되어 펀치의 하단이 절단시 다이와 미소하게 부딪히게 되어 펀치의 마모가 가속화 된다. 실제 이 값은 수 마이크로미터(μm=0.001mm)에 해당하는 매우 미소한 수치지만 이러한 위치변동에 의해 절단펀치의 하단부가 다이와 부딪히는 일이 발생하여 결국 펀치와 다이의 수명이 단축된다. 실제로 전자현미경으로 절단시 펀치의 관찰하면 2조의 펀치가 서로에 대해 약간 벌려지게 된다.
절단펀치의 마모가 심하여 운전중 작업자가 펀치나 다이를 교체해야 하고 교체할때 마다 장비의 작동을 중지시키게 하므로 생산성이 나빠지고 인력 또한 많이 필요로 하게 된다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 2개가 1조로된 펀치를 1개로 형성하여 2개의 펀치가 벌려지는 최소화하고 또한 이 펀치의 하단부에 밀봉재 도피홈을 형성시켜 절단시 밀봉재가 펀치의 하단 경사부를 미는 힘을 극소화 시켰다. 그러므로 펀치의 하단 경사부의 위치변동이 최소화 되어 펀치와 다이가 부딪히는 현상을 방지하게 되며, 이로인해 펀치와 다이의 수명을 증가시키게 된다.
도1은 본 발명의 장치의 정면단면도,
도2는 도1의 우측단면도,
도3은 도1의 하부금형에 대한 평면도,
도4는 도1의 상부금형에 대한 저면도,
도5(a)는 본 발명의 제1실시예의 요부를 도시한 도면으로,
(b)는 (a)의 측면도,
도6(a)는 도5(a)의 펀치의 하단부의 확대도,
(b)는 (a)의 칼날부의 확대도,
도7은 본 발명의 장치의 제2실시예로서, 도5(a)의 대응도,
도8은 본 발명의 장치의 제3실시예로서, 도5(a)의 대응도,
도9은 본 발명의 장치의 제4실시예로서, 도5(a)의 대응도,
도10은 본 발명의 장치의 제5실시예로서, 도5(a)의 대응도,
도11은 종래의 장치의 예로서, 도5(a)의 대응도,
도12(a)는 마이크로비지에이가 싱귤레이션되기 전의 모습을 나타낸 도면,
(b)는 (a)의 확대도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1...상부금형 2...하부금형 3가동판 4기판 5가이드포스트 6가이드부쉬
10...캐리어프레임 11...피딩홀 12...회로필름 13...마이크로비지에이(반도체칩) 14...솔더볼 15...엘레스토머 16...밀봉재 50a, 50b...펀치
110...펀치홀더하우징 120...지지판 130...펀치홀더 140...가이드커버
150, 150a, 150b, 250, 350a, 350b, 450a, 450b, 550...펀치
151a, 151b, 251, 351a, 351b, 451a, 451b, 551...펀치리테이너
152...심 153...고정판 155...에어블로워홀 160...상부클램프
170...상부스토퍼 210...다이홀더하우징 220...지지판 230...다이홀더
250...다이 251...다이인서트 252...심 253...고정판 255...진공흡착홀
256...진공흡착홀 257...볼도피홈 258...칼날부 259...칼날부도피홈
260...하부클램프 261...볼트 270...하부스토퍼 θ1, θ2...제1,2경사각
d1...제1경사각까지의 거리 d2...칼날부두께
도1 내지 도4도는 본 발명의 장치의 전체적인 구성을 도시한 것으로, 도1은 본 발명의 장치의 정면단면도, 도2는 도1의 우측단면도, 도3은 도1의 하부금형에 대한 평면도, 도4는 도1의 상부금형에 대한 저면도이다. 화살표는 도12의 마이크로비지에이의 이송방향을 나타낸 것이다.
본 발명의 전체적인 구성을 도1 내지 도4를 참조하여 설명하면,
견고히 고정된 기판(4)에 가이드포스트(5)가 고정되어, 기판(4)의 상부에는 가동판(3)이 서로 마주 보도록 설치되는데, 이 기판(4)에는 가이드부쉬(6)가 설치되어 가동판(3)이 기판(4)에 대해 수직방향으로 가이드포스트(5)의 안내를 받으면서 이동하게 된다. 그리고 상기 기판(4)의 상단에 하부금형(2)이 설치되는데, 이는 기판(4)에 고정설치된 다이홀더하우징(210)과, 다이홀더하우징 (210)에 지지판(220)을 매개로 하여 삽설되는 다이홀더(230)와, 다이홀더(230)를 고정하는 하부 클램프(260)와. 다이홀더(230)에 삽치된 다이(250)와 다이인서트(251)와, 상기 다이(250)와 다이인서트(251)를 다이홀더(230)에 고정하는 고정판(253)으로 구성된다.
상기 가동판(3)의 하단에는 상부금형(1)이 설치되는데, 이는 상기 가동판(3)의 하단에 고정된 펀치홀더하우징(110)과, 펀치홀더하우징(110)에 볼트(141)에 의해 고정된 가이드커버(140)와, 펀치홀더하우징(110)과 가이드커버에 삽치되는 지지판(120)과 펀치홀더(130)와, 지지판(120)과 펀치홀더(130)을 고정하기 위한 볼트(도시안됨)에 의해 펀치홀더하우징(110)에 고정되는 상부클램프(160)와, 상기 펀치홀더(130)에 삽치되는 펀치(150)와 펀치리테이너(151)와, 펀치(150)과 펀치리테이너(151)를 펀치홀더(130)에 고정시키기 위한 고정판(153)으로 구성된다.
미설명한 180과 280은 펀치홀더(130)이 수직운동을 할때 가이드하기 위한 가이드로드와 가이드부쉬이며, 152와 252는 각각 펀치와 다이의 높이를 조절하기 위한 심이고, 170과 270은 상부금형(1)의 하사점을 일정하게 맞추는 상,하부 스토퍼이다.
한편, 도3에서, 고정판(253)과 다이(250)에는 각각 진공흡착홀(256)(255)이 있어 이곳에 진공이 공급되어 싱귤레이션시 필름의 뜨는 것을 방지하고, 고정판(253)에는 볼도피홈(257)이 있어 솔더볼(14)에 의해 회로필름(12)가 뜨는 것을 방지한다. 도4에서 펀치리테이너(151)에 에어블로워홀(155)이 있어 싱귤레이션후 이곳에 에어가 공급되어 마이크로비지에이가 펀치(150)에 끼여 펀치(150)와 같이 상승하는 것을 방지한다.
참고로 도1에서 도4는 마이크로비지에이를 싱귤레이션하기 위해 필름을 X방향(이송방향과 동일한 방향)으로 절단하기 위한 장치만을 설명하였으며, 완전한 싱귤레이션이 되기 위해 반드시 Y방향(이송방향의 수직방향)으로도 절단이 이루어져야 한다. 이를 위해 도1 내지 도4와 동일하게 가동판(3), 기판(4), 상,하부금형(1)(2)가 구성되고, 단지 펀치, 펀치리테이너, 다이, 다이리테이너와 Y방향으로 절단하도록 구성하면 된다. 그러한 구성은 상기 설명한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
도5는 본 발명의 제1실시예에 관한 것으로, (b)는 (a)의 측면도이다. 이 도면에서 보는 바와같이 양 바깥쪽 펀치(150a)는 종래와 동일하고 중간부위의 펀치(150b)는 종래 2개가 1조로 된것이 단지 1개로 병합되었다. 그래서 하나의 펀치(150b)에 2개의 칼날부(도6(a)의 258)를 가지는 셈이 된다. 또한 펀치(150b)의 칼날부(258)의 중앙에 밀봉재도피홈(159)이 형성되어져 있다. 이 밀봉재도피홈(159)의 작용을 도6의 (a)를 참조하면서 설명하면, 싱귤레이션시 펀치의 하단부에 의해 밀봉재는 밀려지게 되는데 이때 밀봉재도피홈(159)가 형성됨으로써 밀봉재가 이 도피홈(159)로 이동되어 펀치(150b)의 경사면에 밀봉재(16)에 의해 저항력이 최소화된다. 그리고 펀치(150b)가 일체로 구성되므로 펀치 하단의 벌어지는 현상이 감소하게 된다.
도6의 (b)는 펀치(150b)의 하단의 구조를 나타낸 것인데, θ1은 제1경사각이며, d1은 제1경사각(θ1)의 거리이며, θ2는 제2경사각이며, d2는 칼날부(258)두께인데, 제1경사각이 제2경사각보다 큰 것이 바람직한데, 왜냐하면 제1경사각까지의 거리(d1)의 구간에서의 강도를 높이기 위해서이고 그외 구간에서 제2경사각의 크기는 작아야 절단시 펀치에 저항력이 적게 걸려 절단이 양호하게 된다.
제1경사각까지의 거리(d1)는 0.05 ∼ 0.15mm가 가장 바람직하고, 제1경사각(θ1)은40 ∼ 90˚가 바람직하며, 제2경사각(θ2)는 제1경사각보가 작은 40˚이하가 바람직하다. 또한 칼날부(258)의 두께(d2)는 0.2mm이상이 바람직한데, 그 이유는 펀치(150b)의 강도를 일정수준 이상을 높이기 위해서이다.
도7은 본 발명의 장치의 제2실시예를 도시한 것으로, 제1실시예의 펀치(150b)와 펀치리테이너(151b)가 합쳐져 하나의 펀치(250)으로 구성된 것이 특징이다. 펀치(250)을 도면과 같이 일체로 가공함으로써 싱귤레이션시 펀치(250)의 칼날부(258)의 위치변동을 더욱 줄일수 있고, 칼날부(258)에 밀봉재도피홈(159)가 있어 제1실시예와 같이 밀봉재에 의한 절단저항을 줄어 칼날부(258)의 변형과 마모를 방지할 수 있다. 그러나 단점으로는 하나의 칼날부(258)만 손상되더라도 펀치(250) 일체를 교체해야 하는 문제가 있기도 하다.
도8은 본 발명의 장치의 제3실시예를 도시한 것으로, 제1실시예의 펀치(150b)를 두조각으로 분리한 분리형 펀치(350b)로 구성하였고, 마찬가지로 칼날부(258)에는 밀봉재도피홈(159)를 보유한다. 이 실시예의 장점은 칼날부(258) 한개가 손상되면 손상부의 펀치(350b)만 교환하면 되므로 자원절약상 유리하고, 가공이 쉽다.
도9는 본 발명의 장치의 제4실시예를 도시한 것으로, 마이크로비지에이의 배치간격이 클경우 밀봉재도피홈(159)은 불필요하기 때문에 밀봉재도피홈(159)이 없도록 구성된 것이다. 즉 제1실시예의 펀치(도5의 150b)에서 다만 밀봉재도피홈(159)를 없앤 것이다.
도10은 본 발명의 장치의 제5실시예를 도시한 것으로, 제4실시예에서 펀치(450b)와 펀치리테이너(451b)를 하나로 일체가공한 것으로 싱귤레이션 작업시 칼날부(258)의위치변동을 더욱 최소화할 수 있는 것이 장점이고, 반면 가공비가 많이 소요되며 하나의 칼날부(258)가 손상되더라도 전체를 교체해야 하므로 비효율적인 면도 있다.
이하, 본 발명의 장치의 작동을 상세히 설명하면,
먼저 제1실시예를 설명하면, 도1, 3, 4의 화살표 방향으로 도12의 마이크로비지에이가 도시안된 이송장치에 의해 한 스텝씩 이송되면 도시안된 프레스장치에 의해 가동판(3)과 이에 고정된 싱귤레이션펀치(150a)(150b)가 수직운동을 하게 되는데, 이에 의해 고정판(253)과 다이(250) 및 다이인서트(251) 상에 안착된 마이크로비지에이를 싱귤레이션하게 된다. 이때 펀치(150a)(150b)의 하단의 칼날부(258)는 다이(250)과 다이인서트(251)에 의해 형성된 칼날부도피홈(도6a의 259)에 삽입되면서 회로필름(12)과 밀봉재(16)을 X방향(마이크로비지에이의 이송방향과 동일한 방향)으로 절단하게 된다. 이때 펀치(150b)의 하단은 양방향으로 경사진면이 서로 마주보도록 구성되고, 그 경사면 사이에 밀봉재도피홈(159)가 형성되어져 있어 절단시 밀봉재(16)는 이 경사면과 밀봉재도피홈(150b) 사이로 밀리면서 칼날부(258)가 회로필름(12)와 밀봉재(16)을 전단에 의해 절단하게 된다. 하나의 펀치(150b)에 2개의 칼날부(258)가 형성되므로 절단시 이 칼날부(258)가 벌어져 위치변동되는 현상이 최소화됨은 물론 밀봉재도피홈(159)이 있으므로 절단시 밀봉재(16)가 이곳으로 밀려지므로 칼날부(258)에 절단저항이 최대한 억제되어 칼날부(258)의 위치변동현상이 더욱 억제된다. 이로인해 칼날부(258)가 다이(250)와 접촉하는 현상이 방지되어 펀치(150b)이 수명이 크게 연장되고, 번거로운 보수유지가 없으므로 제품의 생산성이 향상되고, 인력을 줄일 수 있게 된다.
제2실시예는 도7에서 보는 바와같이 일체로된 하나의 펀치(250)만으로 구성되어 앞서 설명한 제1실시예와 동일한 효과를 내고, 더구나 제1실시예에서 펀치(150b)와 펀치리테이너(151a) 사이의 미세한 간격이 아예 없으므로 펀치(250)의 칼날부(258)의 위치변동이 더욱 방지된다.
제3실시예는 도8과 같이 분리된 펀치(350b)가 사용되는데, 제1실시예와 동일한 효과를 내며, 펀치(350b)의 파손시 그 파손된 펀치(350b)만 교체하면 되므로, 자원의 활용상 유리하다.
제4실시예는 도9와 같이 하나의 펀치(450b)의 하단의 2개의 칼날부(258)가 형성되고 밀봉재도피홈(159)이 없다. 마이크로비지에이의 배치간격이 크므로 밀봉재도피홈(159)는 불필요한 것이다.
제5실시예는 도10과 같은데, 제4실시예에서 펀치(450a)(450b)와 펀치리테이너(451b)를 일체로 구성하여 하나의 펀치(550)으로 구성한 것으로, 제4실시예에서 펀치(450a)(450b)와 펀치리테이너(451b) 사이의 간격을 없애므로 정밀도를 더욱 높일 수 있다.
2개 1조로된 펀치를 일체로 형성시키거나 또는 절단펀치와 펀치리테이너를 일체로 형성하고, 펀치의 하단부에 밀봉재도피홈을 형성함으로 펀치의 하단 칼날부의 위치변동을 최대한 억제하여 펀치의 마모를 줄여 종래의 잦은 펀치교체로 인한 생산성저하와 많은 인력을 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판(4)에 고정된 다이홀더하우징(210)과, 지지판(220)을 매개로 상기 다이홀더하우징(210)에 고정된 다이홀더(230)과, 다이홀더(230) 및 지지판(220)을 상기 다이홀더하우징(210)에 고정하는 하부클램프(260)와, 상기 다이홀더(230)에 고정된 다이(250)와, 다이(250)에 삽치되어 칼날도피홈(259)을 형성하는 다이인서트(251)와, 상기 다이(250)와 다이인서트(251)를 다이홀더(230)에 고정하는 고정판(253)으로 하부금형(2)이 구성되고,
    가이드포스트(5)와 가이드부쉬(6)에 의해 상기 기판(4)에 대해 상대적인 수직운동이 가능한 가동판(3)에 고정된 펀치홀더하우징(110)과, 지지판(120)을 매개로 상기 펀치홀더하우징(110)에 고정되는 펀치홀더(130)와, 상기 펀치홀더(130)를 펀치홀더하우징(110)에 고정하는 가이드커버(140) 및 상부클램프(160)와, 상기 펀치홀더(130)에 고정되는 펀치리테이너(151) 및 싱귤레이션용 펀치(150)와, 상기 펀치리테이너(151)와 싱귤레이션펀치(150)를 펀치홀더(130)에 고정하는 고정판(153)으로 상부금형(1)으로 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치가 구성되되, 상기 싱귤레이션 펀치(150)은 마이크로비지에이(13)의 열수에 따라 복수개로 구비되고, 상기 펀치리테이너(151)은 펀치(150)의 사이에 위치하는 펀치리테이너(151b)와 상기 펀치(150)와 펀치리테이너(151b)의 외곽을 둘러싸는 펀치리테이너(151a)로 구성된 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치에 있어서,
    상기 펀치(150b)는 2개의 칼날부(258)를 가지고, 2개의 칼날부(258)의 중간부위에 밀봉재도피홈(159)이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펀치(150a)(150b)와 펀치리테이너(151b)가 일체로 형성된 하나의 싱귤레이션펀치(250)로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펀치(150b)는 2개로 나누어진 분리형 펀치(350b)로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 펀치 하단의 칼날부(258)는 제1,2경사각(θ1, θ2) 으로 2단으로 구성되고, 제1경사각(θ1)이 제2경사각(θ2) 보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제1경사각(θ1)은 40 ∼ 90˚이며, 제1경사각의 거리(d1)은 0.05 ∼ 0.15mm이고, 제2경사각(θ2)은 40˚미만이고, 칼날부(258)의 두께(d2)는 0.2mm이상인 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
  6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 고정판(253)에는 마이크로비지에이(13)와 회로필름(12)를 흡착하기 위한 진공흡착홀(255)(256)이 형성되고, 마이크로비지에이(13)의 이송시 솔더볼(14)과 고정판(253)의 간섭을 방지하기 위해 볼도피홈(257)이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로비지에이 싱귤레이션 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100401467B1 (ko) * 2001-03-05 2003-10-10 김종은 반도체용 스트립의 슬롯펀치 및 이를 이용한 슬롯 펀칭방법
KR20190115584A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 김병찬 피어싱 금형에 의한 연성회로기판의 타발방법

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