KR200233211Y1 - 반도체 포장용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지자동 적재 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 칩의 몰딩공정을 수행하기 위해 열가소성수지 캐리어(지그 또는 래크)에 열가소성 수지(펠릿 또는 타블렛)를 자동으로 적재하기 위한 장치에 관한 것이다.

자동 펠릿 정렬 및 이송수단; 펠릿 정렬 및 이송수단 하부에 배치되고 다수의 펠릿을 누적적재할 수 있는 펠릿 적재튜브를 포함하는 펠릿 적재 수단; 펠릿 정렬 및 이송수단으로부터 공급되는 펠릿을 하나씩 구분하여 상기 펠릿 적재 튜브로 이송하는 펠릿 인덱싱(indexing) 수단; 상부 펠릿 공급 튜브와, 상부 멈추개(stopper) 및 하부 멈추개로 이루어진 펠릿 공급 수단; 및 상기 수단들을 제어하는 제어수단;으로 이루어진다.

이러한 장치를 이용하면, 작업자가 일일이 펠릿을 손으로 지그에 적재하지 않아도 되므로 편리하며, 결과적으로 반도체 후공정중 몰딩과정에 소요되는 작업시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 높이방향(z축 방향)으로 이동할 필요가 없어서, 장치가 간단해질 뿐 아니라 적재에 소요되는 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

Description

반도체 포장용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지 자동 적재 장치 {Apparatus for automatically loading thermoplastic resin to resin carrier used in semiconductor packaging}

본 고안은 반도체 칩과 회로망을 보호하기 위해 에폭시수지로 몰딩공정을 수행하기 위해 자동몰딩장치로 다수의 열가소성수지(펠릿 또는 타블렛)를 이동시키는 캐리어(지그 또는 래크)에 열가소성 수지를 자동으로 적재하기 위한 장치에 관한 것이다.

반도체 팩키지의 생산은 여러 작업공정을 거쳐 생산이 되는데 개략적인 공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 판상 또는 릴상의 필름형태의 리드프레임(Lead Frame)에 반도체 칩을 부착하는 다이본딩(Die Bonding)단계와, 다이본딩된 후 리드프레임상의 반도체 칩과 리드프레임 하면에 부착되어 있는 회로망을 연결하여 통전되도록 하는 와이어본딩(Wire Bonding)단계, 와이어본딩 후 반도체 칩과 회로망을 보호하기 위해 에폭시수지등으로 몰딩(Molding)을 행하는 단계와, 몰딩후 몰딩과정에서 반도체 칩과 회로망으로 구성된 반도체 팩키지에 부착된 불순물등을 제거하는 트리밍(Triming)단계와, 트리밍된 반도체 팩키지의 리드를 절곡하는 포밍(Forming)단계와, 리드프레임에서 반도체팩키지를 분리하기 위한 싱귤레이션(Singulation)단계를 거쳐 최종적으로 제품이 완성된다.

본 고안은 몰딩 전단계에 필요한 장치로서, 와이어본딩이 끝난 리드프레임에 열가소성 수지를 입히기 위하여, 몰딩장치에 컴파운드(compound)라고 불리는 열가소성수지를 공급해주어야 한다. 이를 위하여, 예전에는 하나의 큰 컴파운드를 손으로 금형에 공급하였다. 이러한 수작업의 불편을 해소하기 위하여, 몰딩장치로 컴파운드를 자동공급해주는 장치가 제안되었는 바, 제5,599,159호 미국특허, 출원번호 제94-29020호 한국특허출원 등이 이러한 장치에 관한 것이다.

그러나, 최근에는 하나의 큰 컴파운드를 공급하는 것보다, 펠릿(pellet) 또는 타블렛(tablet)이라 불리는 작은(높이 약25mm, 지름이 약 15mm 정도인) 원통형 수지 덩어리를 다수 금형에 배치하는, 소위 MGP(Multi-Gang Pot)방법이 널리 이용되고 있다. MGP몰딩을 이용하는 경우에는 종래의 몰딩에서 발생하는 문제점인 와이어-스윕(Wire-sweep)현상과 기포(void) 또는 미충전(non-fill)현상을 극복할 수 있을 뿐 아니라, 컴파운드의 소비량을 줄일 수 있다는 점에서, 하나의 컴파운드만을 사용하던 종래의 방식을 거의 대체하고 있다.

이러한 MGP몰딩에서는, 수 십개의 작은 펠릿을 금형에 형성된 홈(pot)들에 적재하여야 하는 데, 이를 위하여 작업자가 일일이 펠릿을 채우는 번거로움을 해결하기 위하여, 소위 '지그(jig)' 또는 '래크(rack)'라 불리는 펠릿 적재용 도구를 이용한다. 지그는 도 1에 도시된 바와 같이, 금형에 있는 펠릿용 홈과 일치하는 수십개의 홈을 구비하고 있는 얇은 판재로서, 작업자가 지그의 홈에 펠릿을 채우고, 지그를 금형 위에 배치시킨 후에 적당한 레버를 작동시키면 지그에 있던 수십개의 펠릿이 지그로부터 금형의 펠릿용 홈으로 떨어지게 한다. 즉, 다수의 펠릿을 운반하고, 금형에 한꺼번에 적재시키기 위하여 사용되는 도구이다.

다시 말해, 지그 또는 래크는 리드프레임이나 펠릿과 같은 물체를 몰딩장치 내부로 공급하기 위하여 사용하는 가벼운 재질의 케리어로서, 손잡이가 달려있고 무게를 줄이기 위하여 주로 알루미늄 재질을 사용한다.

종래에는 작업자가 수십개의 펠릿을 일일이 지그에 적재하여야 했기 때문에, 작업자의 피곤이 발생할 수 있었다. 또한, 실재로 한 사람이 여러 작업(리드프레임의 적재, 디컬(decull)공정, 자동 리드프레임 로딩장치의 운전 등)을 동시에 수행하는 경우에는, 지그로의 펠릿 적재로 인한 시간 소모가 발생하여 생산성의 저하를 일으키게 된다.

본 고안은 이러한 점에 착안한 것으로서, 펠릿을 지그에 자동으로 적재함으로써 작업시간을 단축시키고 작업자의 편의를 도모함으로써, 전체적인 생산성을 향상시키고자 고안되었다.

이하 본 고안에 대한 설명에 있어서, 반도체 포장용 열가소성수지를 표현하는 여러 가지 용어중에서 '펠릿(pellet)'을, 반도체 포장용 열가소성 수지의 캐리어를 표현하는 여러 가지 용어중에서 '지그(jig)'를 대표적으로 사용한다. 그러나, 본 고안이 이러한 용어에 한정되는 것은 아니다.

본 고안의 목적은 반도체 포장용 열가소성 수지 캐리어로의 열가소성 수지 자동적재장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 리드프레임 몰딩에 사용되는 펠릿을 지그에 자동으로 적재하는 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 종래의 픽-앤-플래이스(Pick-and-Place)방식의 펠릿 자동 로딩 장치와는 달리, 상하의 펠릿 적재 및 공급용 튜브를 이용함으로써 상하방향으로는 움직일 필요가 없는 자동 펠릿 적재장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 몰딩 작업과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3은 본 고안에 의한 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 및 정면도이다.

도 4는 펠릿 적재 수단의 구성을 상세하게 도시하는 것으로, 정면도(하좌측), 측면도(하우측), 및 평면도(상우측)를 도시한다.

도 5는 펠릿 공급 수단의 일부 중 펠릿 공급 튜브 및 멈추개(stopper)의 구성을 도시하는 것이다.

도 6a 및 6b는 펠릿 인덱싱 수단의 구성을 상세하게 도시하는 평면도(도 6a) 및 정면도(도 6b)이다.

**도면부호중 주요부분에 대한 부호의 설명**

110 : 펠릿(pellet) 120 : 지그(jig)

200 : 펠릿 정렬 및 이송수단 210 : 호퍼

220 : 보울피더 230 : 선형피더

300 : 펠릿 인덱싱 수단 310 : 펠릿 파지부

320 : 펠릿 파지부 고정블록 330 : 에어실린더

340 : 펠릿 파지 센서

400 : 펠릿 적재 수단 410 : 펠릿 적재 튜브

420 : 가역모터 430 : 펠릿 레벨 감지 센서

440 : 펠릿 푸셔(pusher) 460 : 펠릿푸셔 고정블록

500 : 펠릿 공급 수단 510, 520 : x,y축 안내레일

511, 512 : x,y축 서보모터 512,522 : x,y축 볼스크류(ballscrew)

530 : 펠릿 공급 튜브 540 : 펠릿공급튜브 고정블록

560 : 상부멈추개(stopper) 570,570': 하부멈추개

580 : 펠릿 해제 감지 센서

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 장치는 다음과 같은 구성으로 되어있다.

자동 펠릿 정렬 및 이송수단; 펠릿 정렬 및 이송수단 하부에 배치되고 다수의 펠릿을 누적적재할 수 있는 펠릿 적재튜브와, 펠릿 적재 튜브 내부에 배치되고 외부 모터와 연결되어 상기 튜브 내부에서 상하로 이동하는 펠릿 푸셔(pusher)와, 펠릿 푸셔를 튜브 상하로 이동시키는 모터와, 상기 튜브의 일부에 장착되어 펠릿의적재여부를 감지하는 펠릿 레벨 감지 센서로 이루어지는 펠릿 적재 수단; 펠릿 정렬 및 이송수단으로부터 공급되는 펠릿을 하나씩 구분하여 상기 펠릿 적재 튜브로 이송하는 펠릿 인덱싱(indexing) 수단; x-y 2차원 위치선정 로봇과, 위치선정 로봇에 연결되어 있는 상부 펠릿 공급 튜브, 펠릿 공급 튜브 내외부에 장착되어 있는 상부 멈추개(stopper), 및 하부 멈추개로 이루어진 것으로서, 펠릿 적재 튜브로부터 적재된 펠릿을 공급받아 적재하고 있다가, 위치선정 로봇에 의하여 지그에 형성된 펠릿용 홈 각각의 상부로 가이드된 후, 펠릿을 하나씩 지그의 펠릿용 홈에 적재하는 펠릿 공급 수단; 및 상기 수단들을 제어하는 제어수단;으로 이루어진다.

상기 제어수단은 미리 정해진 수의 펠릿이 펠릿 적재 튜브에 적재된 경우, 상기 펠릿 공급 튜브를 펠릿 적재 튜브와 정렬되는 위치로 이동시키고, 펠릿 적재 튜브에 있는 펠릿들을 펠릿 공급 튜브로 이송하며, 미리 정해진 지그의 펠릿용 홈 상부로 펠릿 공급 튜브를 차례로 이동시켜 펠릿을 홈에 삽입하는 기능을 한다.

자동 펠릿 정렬 및 이송수단은 다수의 펠릿을 투입하는 호퍼(hopper)와, 호퍼로부터 투입된 펠릿을 진동하면서 선별 및 정렬하는 보울피더(bowl feeder)와 입식으로 정렬된 펠릿을 상기 펠릿 인덱싱 수단으로 안내하는 선형피더(linear feeder)로 이루어질 수 있다

상기 펠릿 적재 수단은 펠릿이 하나씩 튜브에 적재될 때마다, 센서가 이를 감지하고 모터를 일정시간 가동하여 추가된 펠릿의 높이만큼 펠릿 푸셔를 하강시킨다. 또한, 미리 정해진 숫자의 펠릿이 튜브에 적재된 경우에는 이를 감지하고, 상기 펠릿 공급 튜브를 펠릿 적재 튜브와 정렬시킨 후, 펠릿 푸셔를 끝까지 상향이동시킴으로써, 펠릿 적재 튜브의 펠릿을 펠릿 공급 튜브로 이동시킨다.

펠릿 공급 수단의 위치선정 로봇은 펠릿 공급 튜브를 원하는 (x, y)좌표상으로 이동시키는 것으로, x축 안내레일, x축 서보모터, x축 서보모터와 연결되어 회전하는 x축 볼스크류(ball screw), y축 서보모터가 위치하는 x축 이동블럭으로 구성되는 x축 구동부와, y축 안내레일과 y축 서보모터, y축 서보모터와 연결되어 회전하는 y축 볼스크류로 구성되는 y축 구동부로 이루어진 것으로서, 서보모터의 위치제어에 의하여 로봇의 y방향레일에 이동가능하게 부착되어 있는 펠릿 공급 튜브를 임의의 (x, y)위치로 이동시킬 수 있다.

펠릿 인덱싱 수단은, 펠릿을 하나씩 파지하는 펠릿 파지부와, 상기 펠릿 파지부에 펠릿이 파지되었는지 파악하는 펠릿 파지 센서와, 펠릿을 파지한 펠릿 파지부를 상기 펠릿 적재 튜브 상단으로 이동시키는 펠릿 파지부 이동 수단으로 이루어짐으로써, 선형피더로부터 공급되는 펠릿을 하나씩 펠릿 적재 튜브로 이송하는 기능을 한다. 펠릿 파지부 이동수단은 펠릿 파지부 고정 블럭 및 펠릿 파지부 고정블록을 왕복운동시키기 위한 에어 실린더로 이루어진다.

펠릿 공급 튜브 내외부에 장착되어 있는 상부 멈추개 및 하부 멈추개는 펠릿 공급 튜브가 지그의 펠릿용 홈 상단으로 이동하였을 때, 펠릿을 하나씩 홈으로 낙하시키기 위하여 사용되는 것이다. 즉, 상부 멈추개와 하부 멈추개 사이는 하나의 펠릿 높이 이상의 간격을 가지고 있으며, 펠릿 공급 튜브가 지그의 펠릿용 홈 상단으로 이동한 때, 하부 멈추개가 해제됨으로써 두 멈추개 사이에 있던 하나의 펠릿을 홈으로 낙하시킨다. 이 때 상부 멈추개는 위에 적재되어 있는 다른 펠릿이 상·하부 멈추개 사이로 내려오지 못하도록 펠릿을 멈추고 있다. 그러다가, 펠릿 공급 튜브가 다른 홈으로 이동하는 동안 하부 멈추개는 작동을 하고, 상부 멈추개가 작동을 해제함으로써 하나의 펠릿이 상·하부 멈추개 사이의 튜브 공간에 적재되고, 다음 홈 상단으로 이동한 후 전술한 작동방법에 의하여 그 펠릿을 새로운 홈으로 낙하한다. 이러한 멈추개는 공압을 이용한 에어실린더에 의하여 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 본 고안의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 종래의 몰딩 작업을 개략적으로 도시한다. 수작업에 의한 지그로의 펠릿 적재 작업 및 몰딩작업을 도시하는 것으로서, 작업자가 손으로 펠릿(110)을 지그(120)에 형성되어 있는 펠릿용 홈(122)으로 모두 적재한 후, 지그를 몰딩용 하부 금형(111) 위로 이동시킨다. 지그의 펠릿용 홈(122)들이 하부 금형의 펠릿용 홈(113)들과 정렬되도록 지그를 맞춘 후, 손잡이 근처에 있는 펠릿 해제레버(미도시)를 작동시키면, 모든 펠릿이 지그의 홈(122)을 떠나 하부 금형의 펠릿용 홈으로 낙하함으로써, 펠릿을 하부 금형에 공급하게 된다. 펠릿을 금형에 공급한 후에, 트랜스퍼 실린더(114)을 이용, 가이드 포스트(117)에 의하여 안내되는 두개의 프레스 플레이트(탑플레이트;115, 및 이동 플레이트 116)를 압착하여 몰딩을 수행한다. 이러한 종래의 방법에 의하면, 작업자가 일일이 손으로 펠릿을 지그에 적재하여야 하므로, 작업시간이 많이 소요되고, 작업자의 작업능률을 떨어뜨린다.

도 2 및 도 3은 본 고안에 의한 장치의 평면도 및 정면도를 도시하는 것으로서, 자동으로 펠릿을 지그에 적재하는 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.

전체적인 구성요소로 크게, 펠릿 정렬 및 이송수단(200), 펠릿 인덱싱 수단(300), 펠릿 적재수단(400) 및 펠릿 공급수단(500)이 도시되어 있으며, 제어수단은 도시하지 않았다. 또한, 펠릿이 공급될 지그(120)가 도시되어 있으며, 도시된 지그에는 총 30개의 펠릿용 홈이 구비되어 있다.

펠릿 정렬 및 이송수단(200)은 다수의 펠릿을 투입하는 호퍼(210)와, 진동하면서 불량 펠릿을 선별해내고 선별된 펠릿을 정렬하여 선형피더로 공급하는 보울피더(bowl feeder;220)와, 입식으로 정렬된 펠릿(110)을 펠릿 인덱싱 수단(200)으로 안내하는 선형피더(230)로 이루어져 있다. 보울피더 및 선형피더는 다수의 소형 물건을 선별 및 정렬하기 위해 일반적으로 사용되는 장치이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

펠릿 인덱싱 수단(300)은 펠릿 파지부(310)와, 펠릿 파지부에 펠릿이 파지되었는지 파악하는 펠릿 파지 센서(미도시)와, 펠릿 파지부 고정 블록(320), 및 펠릿 파지부 고정 블록을 왕복이동시키기 위한 에어실린더(330)로 이루어져 있다. 펠릿 인덱싱 수단은 선형 피더(230)로부터 공급되는 펠릿(110)을 하나씩 파지하여 펠릿 적재 튜브(410)로 적재하기 위하여 사용되는 것으로, 도 6에 상세한 구성이 도시되어 있다.

펠릿 적재 수단(400)은 펠릿 인덱싱 수단(300)으로부터 하나씩 공급되는 펠릿을 받아, 펠릿 적재 튜브(410)에 적재하고, 일정수의 펠릿이 적재된 경우에는 적재하고 있던 펠릿을 x-y 로봇에 연결되어 있는 펠릿 공급 튜브(530)로 이동시킨다. 이러한 펠릿 적재 수단(400)에 대해서는 도 4와 관련하여 상세하게 설명한다.

펠릿 공급수단(500)은 다수의 펠릿을 순서대로 지그(120)의 펠릿용 홈으로 적재하기 위하여 사용되는 것으로, 서보 모터에 의하여 구동·제어되는 x-y로봇에 연결되어 있는 펠릿 공급 튜브(530)가 펠릿 적재 튜브(410)로부터 다수의 펠릿을 공급받아 저장하고 있다가, x-y로봇의 제어에 의하여 펠릿 공급 튜브(530)가 펠릿용 홈 상단으로 이동하였을 때, 펠릿을 하나씩 낙하하여 지그의 펠릿용 홈에 펠릿을 공급하기 위하여 사용된다.

이러한 펠릿 공급수단은 x-y 2차원 위치선정 로봇과, 로봇에 연결되어 있는 상부 펠릿 공급 튜브, 펠릿 공급 튜브 내외부에 장착되어 있는 상부 멈추개(stopper), 및 하부 멈추개로 이루어져 있다.

전술한 위치선정 로봇은 펠릿 공급 튜브를 원하는 (x, y)좌표상으로 이동시키는 것으로, x축 안내레일(510), x축 서보모터(도 3의 511), x축 서보모터와 연결되어 회전하는 x축 볼스크류(ball screw; 512), x축 이동블럭(514)으로 구성되는 x축 구동부와, y축 안내레일(520)과 y축 서보모터(521), y축 서보모터와 연결되어 회전하는 y축 볼스크류(522)로 구성되는 y축 구동부로 이루어져 있다. y축 서보모터는 x축 이동블럭(514)상에 장착되며, x축 이동블럭(514)은 x축 볼스크류(512)에 연결되어 있어서, x축 서보모터의 회전에 의하여 볼스크류가 회전함에 따라 x축 안내레일(510) 상에서 좌우(x방향)로 이동한다.

한편, 후술할 바와 같이 펠릿 공급튜브 고정 블럭(540)이 y축 볼스크류(522)에 연결되어 있어서, y축 서보모터(521)의 회전 및 볼스크류(522)의 회전에 따라 펠릿 공급 튜브 고정 블럭(540) 및 그에 고정되어 있는 펠릿 공급 튜브(530)가 y축 안내레일(520)을 따라 상하(y방향)로 이동할 수 있다.

따라서, 이러한 위치선정 로봇을 이용하면 두개의 서보모터를 제어함으로써 펠릿 공급 튜브(530)를 임의의 (x,y)좌표상으로 이동시킬 수 있다. 본 고안의 실시예에서는 미쓰비시사의 HC-PQ23 서보모터, MR-C20A 모터 드라이버, RORZE사의 RC233모터 콘트롤러, KURODA사의 GE1520AS-BALR-600A 및 900A 볼스크류, THK사의 HSR15R2UU+720L 안내레일을 사용하여 위치선정로봇을 구현하였으나 이러한 사양에 한정되는 것은 아니다. 이러한 2차원 위치선정 로봇은 다른 분야에서 널리 사용되는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 펠릿 적재 수단(400)의 구성을 상세하게 도시하는 것으로, 정면도(하좌측), 측면도(하우측), 및 평면도(상우측)가 제공되어 있다.

펠릿 적재 수단(400)은 펠릿 인덱싱 수단으로부터 하나씩 공급되는 펠릿을 접수하여 미리 정해진 다수 개의 펠릿을 수용하기 위하여 사용되는 것으로, 연직방향으로 연장되어 있는 펠릿 적재 튜브(410)와, 펠릿 적재 튜브 내부에서 상하로 이동할 수 있는 펠릿 푸셔(440)와, 펠릿 푸셔를 상하로 구동하기 위한 가역모터(reversible motor; 420), 및 펠릿 레벨 감지 센서(430)가 도시되어 있다.

그 밖에, 펠릿 푸셔 고정 블록(460)은 펠릿 푸셔와 고정되어 있고, 커플링(490)을 매개로 모터(420)축과 연결된 볼스크류(ball screw;480)에 물려있어서, 모터의 회전에 따라 선형 안내레일(450)을 따라 상하로 이동함으로써, 펠릿 푸셔(440)를 펠릿 적재 튜브 상하로 이동시킬 수 있다.

또한, 추가적으로, 펠릿 적재 튜브의 상하단에 배치되는 상부 리미트 센서(470) 및 하부 리미터 센서(470')를 추가로 구비할 수 있으며, 이러한 리미트 센서는 펠릿 푸셔의 이동범위를 한정하기 위한 것으로, 푸셔가 일정 높이 이상으로 올라가거나 내려가는 것을 감지하여 더 이상의 상하운동을 방지하는 역할을 한다.

펠릿 감지 센서(430)는 센서가 설치된 높이의 적재 튜브(410) 내부에 펠릿이 존재하는 지 감지하기 위한 것으로, 하나씩 삽입되는 펠릿을 감지할 때마다 펠릿 푸셔(440)를 펠릿의 높이만큼 하강시키도록 한다. 이렇게 펠릿이 투입될 때마다 센서를 이용하여 펠릿 푸셔를 단계적으로 하강시키도록 함으로써, 높은 곳에서 투하될 때 발생하는 펠릿 파쇄 등을 방지할 수 있다.

본 실시예에 사용된 펠릿 레벨 감지 센서(430) 및 상·하부 리미트 센서(470, 470')는 근접센서로서, 전자기장(Electromagnetic field)을 형성하고 그 전자기장의 형태를 변형시키는 물체가 있는 지 감지하는 전자기장 센서를 이용하였으며, 구체적으로는 오토닉스(AUTONICS)사의 PS12-2DN 및 CR18-8DN모델 센서를 사용하였다.

도 5는 펠릿 공급 수단의 일부, 펠릿 공급 튜브 및 멈추개(stopper)를 도시하는 것이다.

펠릿 공급튜브(530)는 공급 튜브 고정블록(540)에 고정되어 있으며, 고정 블록(540)은 y축 볼스크류(522;도 2, 3참고)에 물려있다. 따라서, 펠릿 공급 튜브(530)는 x, y 서보모터(511, 521) 및 x, y 볼스크류(512, 522)의 작동에 따라임의의 (x,y)좌표상으로 이동할 수 있다.

본 실시예에서는 하나의 상부 멈추개(560) 및 두 개의 하부 멈추개(570)이 제공된다. 상·하부 멈추개는 에어 실린더 형태의 멈추개로서, 제어수단이 솔레노이드 밸브(미도시)에 신호를 인가하여 실린더에 공압을 인가 또는 해제함으로써 실린더의 축을 진행·수축시키는 원리로 동작한다.

펠릿 공급 튜브(530)가 지그(미도시)의 펠릿용 홈 상부에 정렬된 때, 하부 멈추개는 작동을 해제함으로써, 상·하부 멈추개 사이에 수용되어 있던 펠릿을 지그의 펠릿용 홈으로 투하시키며, 이때 상부 멈추개는 위에 있는 펠릿이 상·하부 멈추개 사이로 내려오는 것을 방지한다. 펠릿 공급 튜브(530)가 지그의 다음 홈으로 이동하는 동안 상부 멈추개는 작동을 해제하여, 하나의 펠릿이 상·하부 멈추개 사이로 내려오도록 하며, 이 동안 하부 멈추개는 펠릿이 튜브 밖으로 떨어지는 것을 방지한다. 다시 말해, 상·하부 멈추개는 교차적으로 작동·해제함으로써 펠릿을 하나씩 안정적으로 지그의 펠릿용 홈으로 공급되도록 한다. 또한, 본 실시예에서는 두 개의 하부 멈추개(570)를 제공함으로써, 펠릿이 수평인 상태로 안정적으로 투하되도록 한다.

또한, 펠릿 공급 튜브(530) 맨 하단에는 펠릿 해제 감지 센서(580)를 제공하여, 펠릿이 튜브로부터 완전하게 분리되어 지그의 펠릿용 홈으로 적재되었는 지 여부를 감지하도록 할 수도 있다. 본 고안에 사용된 펠릿 해제 감지센서(580)는 투광부와 수광부가 분리되어 있는 투수광형(投受光形) 포토센서로서, SUNX사의 FT-P2모델을 사용하였다.

이렇게 상·하부 멈추개 및 튜브형태의 펠릿 공급 수단(500)을 이용하면, 종래의 픽-앤드-플래이스(pick-and-place)방식의 로봇 적재수단과는 달리 z축 방향(높이방향)으로는 이동할 필요가 없기 때문에 장치의 구성을 간단하게 할 수 있을 뿐 아니라, 작업시간을 대폭 감소시킬 수 있다.

도 6a 및 6b는 펠릿 인덱싱 수단의 구성을 상세하게 도시하는 평면도(도 6a) 및 정면도(도 6b)이다.

도 6a에서와 같이, 펠릿 인덱싱 수단(300)은 선형피더(230; 점선으로 표시)로부터 나란히 공급되는 펠릿을 하나씩 파지하기 위하여 펠릿을 파지하는 부분의 폭과 깊이가 펠릿의 반경보다 약간 큰 ㄷ자 형상의 펠릿 파지부(310)를 구비하고 있으며, 펠릿 파지부(310)의 양단에 부착되어 펠릿 파지부의 ㄷ자 홈 내부에 펠릿이 삽입되었는지 여부를 감지하기 위한 펠릿 파지 센서(340)가 제공된다. 본 실시예에서는 펠릿 파지 센서(340)로서 투수광(投受光形) 포토 센서, 구체적으로는 SUNX사의 SH-21모델을 사용하였다.

펠릿 파지부(310)는 펠릿 파지부 고정 블록(320)과 부착·고정되어 있고, 펠릿 파지부 고정 블록(320)은 하부 고정판(350)에 고정되어 있는 축(360)에 끼워져 있어서, 에어 실린더(330)에 공압을 인가 및 해제함으로써, 축(350)을 따라 펠릿 파지부 고정 블록(320) 및 그에 고정되어 있는 펠릿 파지부(310)를 도 6a의 상하로 왕복 이동시킬 수 있다.

펠릿 파지 센서(340)에 의하여 펠릿이 펠릿 파지부에 삽입된 것이 확인되면, 제어수단은 에어 실린더(330)에 공압을 인가하여 펠릿 파지부(310) 및 펠릿 파지부고정블록(320)을 펠릿 적재 튜브(410)쪽으로 이동시키고, 펠릿 파지부(310)의 ㄷ자 내부 홈부분과 펠릿 적재 튜브(410)가 정렬되는 순간 파지되어 있던 펠릿이 펠릿 적재 튜브(410) 내부로 떨어져 적재된다. 펠릿이 펠릿 파지부로부터 낙하하여 펠릿 적재 튜브(410)에 적재된 후에는 에어 실린더의 공압을 해제(단동실린더의 경우)하거나 역방향 공압을 인가(복동실린더의 경우)하여 펠릿 인덱싱 수단을 원위치로 복귀시킨다.

펠릿을 파지하여 펠릿 적재 튜브 쪽으로 이동시켜 튜브 내부로 투하하는 동안에는, 펠릿 파지부 고정 블록의 측면이 선형피더(230)를 막아 펠릿의 진행을 방지한다.

첨부되는 도면을 근거로 본 고안에 의한 장치의 전체적인 작동방법을 살펴보면 다음과 같다.

작업자가 지그(120)를 본 고안에 의한 장치에 장착하고, 다수의 펠릿을 호퍼(210)에 투입한 후, 본 장치를 작동시키면, 펠릿 정렬·이송수단인 보울피더(220)에 의하여 펠릿이 적절히 선별·정리되어 선형피더(230)를 통하여 펠릿 인덱싱 수단쪽으로 이동하게 된다.

펠릿 인덱싱 수단(300)을 구성하는 펠릿 파지부(310)가 펠릿(110)을 하나씩 파지하면, 펠릿 파지 감지 센서(340)가 이를 감지하고 에어 실린더(330)를 작동시켜 파지된 펠릿을 펠릿 적재 튜브(410)로 이동시켜 펠릿 적재 튜브의 입구(pot)로 투하한다.

하나의 펠릿이 펠릿 적재 튜브(410)로 삽입되면, 펠릿 레벨 감지 센서(430)가 이를 감지하고 펠릿 푸셔(440)를 한단계(펠릿의 높이만큼) 아래로 이동시킨다. 펠릿 인덱싱 수단의 반복되는 동작에 의하여 미리 정해진 숫자(본 실시예에서는 10개)의 펠릿이 펠릿 적재 튜브에 수용되면, 펠릿 푸셔(440)를 맨 위까지 이동함으로써, 이미 펠릿 적재 튜브(410) 상부에 정렬되어 있는 펠릿 공급 튜브(530) 내부로 펠릿 모두(10개)를 이송시킨다.

펠릿 공급 튜브(530)가 x-y위치선정 로봇에 의하여 제어되어 지그의 펠릿용 홈 상부로 이동하고, 전술한 상·하부 멈추개(570, 570')의 동작에 의하여 펠릿이 하나씩 지그의 펠릿용 홈으로 투하된다. 10개의 펠릿이 순서대로 지그의 펠릿용 홈으로 삽입되는 동안, 펠릿 적재 튜브에 다시 10개의 펠릿이 공급·적재된다.

10개의 다음 펠릿이 펠릿 적재 튜브(410)에 적재된 때, 펠릿 공급 튜브(530)는 지그로의 펠릿 공급을 완료하고 다시 펠릿 적재 튜브 상단으로 이동되어 정렬되도록 제어된다. 따라서, 지그로의 펠릿 공급이 연속적으로 이루어질 수 있어서, 작업시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

지그의 펠릿용 홈에 펠릿이 모두 적재되면, 작업자는 지그를 장치로부터 분리하여 몰딩장치로 이동하며, 이 시점에서도 이미 펠릿 적재 튜브(410) 또는 펠릿 공급 튜브(530)에는 다음 작업을 위하여 10개의 펠릿이 수용되어 있다. 따라서, 최초의 작업개시시에만 펠릿 적재 튜브를 채우는 시간이 소요되며, 그 다음부터의 작업은 연속적으로 이루어질 수 있다.

본 고안의 제어수단(미도시)은 전술한 전체적인 제어를 수행하기 위한 것으로, 적당한 종래기술에 의한 회로에 의하여 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는PLC 유닛(OMRON사의 CS1G-CPU43모델의 CPU 유닛, 200HW-PA204S모델의 파워유닛, CS1W-SCB21모델의 PLC 링크유닛, ID-212모델의 입력유닛, OC-212모델의 출력유닛)을 이용하였다. 이러한 PLC(Programmable Logic Controller)는 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈(Module)을 사용하여 여러 가지 종류의 기계와 프로세서를 제어하기 위한 로직(Logic), 씨퀀싱(Sequence), 타이밍(Timing), 카운트(Count), 연산(Calculate) 등과 같은 특수한 기능을 수행하기 위한 명령을 내부에 기억하는 Programmable Memory(EPROM)를 사용하여 디지털 작동을 하는 제어장치를 의미하는 것으로, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 종래 기술에 의하여 용이하게 구현할 수 있는 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 고안에 의한 장치는 필요한 경우, 작동과정이나 기타 정보를 작업자에게 디스플레이하기 위한 적절한 디스플레이수단을 추가로 구비할 수도 있다.

본 고안에 의한 지그로의 펠릿 자동 적재 장치를 이용하면, 작업자가 일일이 펠릿을 손으로 지그에 적재하지 않아도 되므로 편리하며, 결과적으로 반도체 후공정에 소요되는 작업시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

또한, 튜브형태의 펠릿 적재수단과 펠릿 공급수단을 제공함으로써 다수의 펠릿을 연속하여 지그의 펠릿용 홈으로 적재할 수 있고, 종래의 픽-앤드-플래이스(pick-and-place) 방식의 자동 적재 장치와는 달리 높이방향(z축 방향)으로 이동할 필요가 없어서, 장치가 간단해질 뿐 아니라 적재에 소요되는 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 자동 펠릿 정렬 및 이송수단;

   상기 펠릿 정렬 및 이송수단 하부에 배치되고 다수의 펠릿을 누적적재할 수 있는 펠릿 적재튜브와, 상기 펠릿 적재 튜브 내부에 배치되고 외부 모터와 연결되어 상기 튜브 내부에서 상하로 이동하는 펠릿 푸셔(pusher)와, 펠릿 푸셔를 튜브 상하로 이동시키는 모터와, 상기 튜브의 일부에 장착되어 펠릿의 적재여부를 감지하는 펠릿 레벨 감지 센서로 이루어지는 펠릿 적재 수단;

   상기 펠릿 정렬 및 이송수단으로부터 공급되는 펠릿을 하나씩 구분하여 상기 펠릿 적재 튜브로 이송하는 펠릿 인덱싱(indexing) 수단;

   x-y 2차원 위치선정 로봇과, 위치선정 로봇에 연결되어 있는 상부 펠릿 공급 튜브, 펠릿 공급 튜브 내외부에 장착되어 있는 상부 멈추개(stopper), 및 하부 멈추개로 이루어진 것으로서, 펠릿 적재 튜브로부터 적재된 펠릿을 공급받아 적재하고 있다가, 위치선정 로봇에 의하여 지그에 형성된 펠릿용 홈 각각의 상부로 가이드된 후, 펠릿을 하나씩 지그의 펠릿용 홈에 적재하는 펠릿 공급 수단; 및

   상기 수단들을 제어하는 제어수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체몰딩용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지(펠릿) 자동 적재 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 펠릿 인덱싱 수단은, 펠릿을 하나씩 파지하는 펠릿 파지부와, 상기 펠릿 파지부에 펠릿이 파지되었는지 파악하는 펠릿 파지 센서와, 펠릿을 파지한 펠릿 파지부를 상기 펠릿 적재 튜브 상단으로 이동시키는 펠릿 파지부 이동 수단으로 이루어지며,

   펠릿 파지부 이동수단은 펠릿 파지부 고정 블럭 및 펠릿 파지부 고정블록을 왕복운동시키기 위한 에어 실린더로 이루어짐으로써,

   상기 펠릿 정렬 및 이송수단으로부터 공급되는 펠릿을 하나씩 펠릿 적재 튜브로 이송하는 것을 특징으로 하는 반도체몰딩용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지(펠릿) 자동 적재 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 멈추개는 상기 펠릿 공급 튜브의 반경방향 일측에 부착되어 있는 에어실린더에 의하여 작동하고, 상기 하부 멈추개는 상기 펠릿 공급 튜브의 반경방향 양측에 부착되어 있는 에어실린더에 의하여 작동하며,

   상기 1개의 상부 멈추개와 2개의 하부멈추개는 펠릿 1개의 높이보다 크고 펠릿 2개의 높이보다 작은 거리만큼 상하방향으로 이격 배치되어 있으며,

   상기 펠릿 공급수단은,

   펠릿 공급튜브 하단에 배치되어, 적재되는 펠릿이 상기 튜브로부터 완전히 분리되었는지 감지하는 펠릿 해제 감지 센서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체몰딩용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지(펠릿) 자동 적재 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 자동 펠릿 정렬 및 이송수단은 다수의 펠릿을 투입하는 호퍼(hopper)와, 호퍼로부터 투입된 펠릿을 진동하면서 선별 및 정렬하는 보울피더(bowl feeder)와 입식으로 정렬된 펠릿을 상기 펠릿 인덱싱 수단으로 안내하는 선형피더(linear feeder)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체몰딩용 열가소성수지 캐리어로의 열가소성수지(펠릿) 자동 적재 장치.