KR20130053953A - 몰딩장치 - Google Patents

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KR20130053953A
KR20130053953A KR1020110119691A KR20110119691A KR20130053953A KR 20130053953 A KR20130053953 A KR 20130053953A KR 1020110119691 A KR1020110119691 A KR 1020110119691A KR 20110119691 A KR20110119691 A KR 20110119691A KR 20130053953 A KR20130053953 A KR 20130053953A
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윤영민
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한미반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 액상 몰딩재를 사용하여 기판에 실장된 전자회로 또는 반도체 소자를 패키징하기 위한 몰딩장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광 반도체 소자에 몰딩을 수행하는 몰딩장치에 있어서, 몰딩재가 유입되는 챔버를 형성하는 실린더; 상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 상기 발광 반도체 소자에 몰딩재를 공급하는 실린더 로드; 상기 챔버로부터 상기 실린더로 상기 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되며, 탄성 재질로 형성되는 피스톤 실링; 그리고 상기 실린더 로드에 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽의 밀착력을 증가시키도록 구비되는 실링 가압부를 포함하여 이루어지는 몰딩장치를 제공할 수 있다.

Description

몰딩장치{molding device}
본 발명은 액상 몰딩재를 사용하여 기판에 실장된 전자회로 또는 반도체 소자를 패키징하기 위한 몰딩장치에 관한 것이다.
회로기판에는 특정 전자회로가 실장되고, 전자회로에 패키징 재료를 공급하여 사용하여 상기 전자회로를 패키징하게 된다. 그리고, 최근 LED 소자를 광원으로 채용한 LED 조명장치가 소개되고 있다. LED(light emitting diode) 소자는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시킬 수 있다. 발광 다이오드는 종래의 광원(光源)에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋아, 점차 보급이 증가하고 있다. 상기 LED 소자 등을 광원으로 채용하는 LED 조명장치의 경우, 기판 상에 LED 소자를 장착하고 LED 소자를 패키징한다. 즉, LED 소자가 패키징 대상 전자회로가 된다.
그러나, 일반적인 반도체 소자와 달리 LED 소자는 광원으로 사용되므로 불투명 재료를 패키징 재료로 사용하기 힘들다. 따라서, 광투과성 재질의 투명한 패키징 재료가 사용된다. 이러한 패키징 재료는 대표적으로 실리콘 재질의 몰딩재일 수 있다.
실리콘 재질의 몰딩재는 원재료가 액체 상태이므로, 종래의 일반적인 트랜스퍼 몰딩장치를 사용할 수 없다. 따라서, 액체 상태의 몰딩재를 실린더를 통해 공급하는 몰딩장치를 사용하게 된다. 아울러, 몰딩에 요구되는 몰딩재의 양을 정확하게 공급하기 위하여 실린더를 통해 몰딩재를 공급하는 몰딩장치를 사용하게 된다.
상기 실린더 내에는 왕복 이동하는 실린더 로드가 구비되며, 실린더 로드의 이동에 따라 실린더 내로 몰딩재가 유입되고 다시 유출되게 된다. 이때, 상기 실린더 로드의 외주면에는 실링이 구비되고 상기 실링을 통해 실린더 내부에서 실린더 로드로 몰딩재가 유출되는 것이 방지된다. 즉, 실린더와 실린더 로드 사이의 간극을 통해 몰딩재가 유입되는 것이 방지된다.
상기 실링은 단면이 원형이거나 사각 형태로 형성되어 실린더 로드의 외주면에 장착된다. 따라서, 실린더 내벽과 실링 사이의 밀착력은 실링의 형상, 재질 그리고 치수에 의해 결정되고, 시간이 지나면 이러한 밀착력은 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 실링을 장착한 후에는 재차 밀착력을 증진시키는 것이 불가능한 문제가 있다. 또한, 대량의 몰딩재를 공급하는 경우에는 소량의 몰딩재를 공급하는 경우에 비하여 상대적으로 실린더 로드의 이동 거리가 크기 때문에 실링의 마모도가 커지는 문제가 있다.
한편, LED 소자를 패키징 하기 위한 몰딩재는 광원의 방향성을 부여하기 위해 실리콘과 같은 주원료에 유리 성분의 첨가제가 혼합될 수 있다. 즉, 투명 재질의 주원료에 빛을 반사하여 광원의 방향성을 부여하기 위한 첨가제가 혼합될 수 있다. 이러한 몰딩재는 LED 소자의 상부를 덮는 상부 몰딩부뿐만 아니라 LED 소자의 하부를 지지하는 하부 몰딩부에 사용될 수도 있다.
상기 하부 몰딩부는 LED 소자에서 발생되는 열을 발산하는 기능을 수행하거나, LED 소자의 광원을 상부로 반사하는 리플렉터의 기능을 수행할 수도 있다.
이러한 첨가제로 인해 상기 실링이 쉽게 손상되어 몰딩장치의 내구성이 저하될 수 있으며, 이는 작업 공정의 비효율성을 야기하게 된다. 특히, 유리 성분의 첨가제를 사용하는 경우 경도가 매우 높기 때문에 실린더 내벽이나 실린더 로드의 외주면을 마모시켜 몰딩장치의 내구성이 현저히 저하될 수 있고, 이로 인한 장치의 유지 보수비가 현저히 증가되는 문제도 발생될 수 있다.
또한, 몰딩장치의 내구성 저하 문제뿐만 아니라 몰딩 불량이 현저히 증가할 수 있다. 왜냐하면 마모로 인한 실린더와 실린더 로드의 파편들이 몰딩재와 혼합되어 LED 소자에 공급될 수 있기 때문이다.
따라서, 내구성과 몰딩 불량을 현저히 줄일 수 있는 액상 몰딩재를 공급하는 몰딩장치를 제공할 필요성이 매우 높다고 할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 전술한 종래의 몰딩장치의 문제점을 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실링의 단면적을 가변되게 형성하여 상기 실링이 반경 방향 내측으로 탄성 변형될 수 있는 이격 거리를 현저히 줄여 실링의 외주면을 통해 몰딩재가 유입되는 것을 방지하고 함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실링을 가압하는 가압력에 따라 실링과 실린더의 내벽과의 밀착력을 증진시키고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용이하게 실링에 가압력을 증가시켜 실링의 교체 주기를 현저히 늘려 장치의 내구성을 증진시키고, 장치의 유지 보수 비용을 현저히 절감시키고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 몰딩 공정의 불량률을 현저히 절감시키고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광 반도체 소자에 몰딩을 수행하는 몰딩장치에 있어서, 몰딩재가 유입되는 챔버가 구비되는 실린더; 상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 몰딩재를 토출시키는 실린더 로드; 상기 챔버로부터 상기 실린더와 상기 실린더 로드 사이의 간극을 통해 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되는 피스톤 실링; 그리고 상기 피스톤 실링을 가압하여 상기 피스톤 실링을 변형시키도록 구비되는 실링 가압부를 포함하여 이루어지는 몰딩장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 발광 반도체 소자에 몰딩을 수행하는 몰딩장치에 있어서, 몰딩재가 유입되는 챔버를 형성하는 실린더; 상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 상기 발광 반도체 소자에 몰딩재를 공급하는 실린더 로드; 상기 챔버로부터 상기 실린더로 상기 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되며, 탄성 재질로 형성되는 피스톤 실링; 그리고 상기 실린더 로드에 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽의 밀착력을 증가시키도록 구비되는 실링 가압부를 포함하여 이루어지는 몰딩장치를 제공할 수 있다.
상기 실링 가압부가 상기 실린더 로드에 결합되는 힘이 증가할수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽 사이의 밀착 면적이 증가됨이 바람직하다.
상기 실링 가압부에는 반경 방향 내측으로 반경이 작아지도록 하향 경사면이 형성되고, 상기 피스톤 실링에는 상기 하향 경사면에 대응되고 반경 방향 외측으로 반경이 커지도록 상향 경사면이 형성됨이 바람직하다.
상기 하향 경사면과 상기 상향 경사면은 상기 피스톤 실링의 탄성 변형 전 또는 탄성 변형 초기부터 서로 밀착되도록 구성될 수 있다. 이러한 하향 경사면과 상향 경사면의 형상적 특성으로 인해 챔버 인근의 피스톤 실링의 두께 내지는 폭을 현저히 줄이는 것이 가능하다. 이로 인해 피스톤 실링을 타고 몰딩재가 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
상기 실링 가압부에는, 상기 실링 가압부가 상기 실린더 로드에 결합되는 힘의 1차 임계치에서 상기 피스톤 실링과 밀착되도록 상기 하향 경사면의 반경 방향 내측에 구비되는 실링 가압부 임계면이 구비될 수 있다. 상기 피스톤 실링에는 상기 실링 가압부의 임계면과 대응되는 피스톤 실링 임계면이 구비될 수 있다. 이를 통해, 실링 가압부를 통한 가압력과 피스톤 실링의 밀착력의 관계를 쉽게 예측할 수 있게 된다. 그리고, 이후의 유지 보수 시점을 용이하게 예측할 수 있고, 그 유지 보수도 매우 용이하게 할 수 있게 된다.
그리고 상기 피스톤 실링에는 상기 상향 경사면과 상기 피스톤 실링 임계면 사이에 상기 상향 경사면의 반경 방향 외측의 탄성 변형을 용이하도록 홈이 형성될 수 있다.
상기 실링 가압부는,상기 피스톤 실링을 덮도록 구비되는 실링 덮개; 그리고상기 실링 덮개를 상기 실린더 로드에 결합시키는 결합부재를 하여 이루어질 수 있다. 그리고 상기 결합부재는 볼트일 수 있다.
상기 몰딩장치는 상기 실린더의 로더의 이격 거리를 제한하여 상기 챔버에 유입되는 몰딩재의 양을 조절하는 로드 스토퍼를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여 본 발명의 실시예는, 발광 반도체 소자에 몰딩을 수행하는 몰딩장치에 있어서, 몰딩재가 유입되는 챔버가 구비되는 실린더; 상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 몰딩재를 공급하는 실린더 로드; 상기 챔버로부터 상기 실린더와 상기 실린더 로드 사이의 간극을 통해 상기 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되는 피스톤 실링; 상기 피스톤 실링의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 상기 피스톤 실링을 가압하여 탄성 변형시키도록 구비되는 실링 덮개; 그리고 상기 실링 덮개를 상기 실린더 로드에 결합시키며, 상기 실린더 로드에 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽의 밀착력을 증가시키도록 구비되는 결합부재를 포함하여 이루어지는 몰딩장치를 제공할 수 있다.
상기 실링 덮개에는 반경 방향 내측으로 반경이 좁아지도록 하향 경사면이 형성되고, 상기 피스톤 실링에는 상기 하향 경사면에 대응되고 반경 방향 외측으로 반경이 넓어지도록 상향 경사면이 형성될 수 있다.
상기 하향 경사면과 상기 상향 경사면은 상기 피스톤 실링의 탄성 변형 전 또는 탄성 변형 초기부터 서로 밀착되도록 구성될 수 있다.
상기 실링 덮개에는, 상기 실링 덮개가 상기 피스톤 실링을 가압하는 힘의 1차 임계치에서 상기 피스톤 실링과 밀착되도록 상기 하향 경사면의 반경 방향 내측에 구비되는 실링 덮개 임계면이 구비될 수 있다.
상기 피스톤 실링에는 상기 실링 덮개 임계면과 대응되는 피스톤 실링 임계면이 구비될 수 있다.
상기 피스톤 실링에는 상기 상향 경사면과 상기 피스톤 실링 임계면 사이에 상기 상향 경사면의 반경 방향 외측의 탄성 변형을 용이하도록 홈이 형성될 수 있다.
상기 실링 덮개 임계면과 상기 피스톤 실링 임계면은 상기 실린더 로드의 이동 방향에 대한 수직면일 수 있다.
상기 몰딩장치는 상기 실린더 외부에 구비되고, 상기 실린더의 로더의 이격 거리를 제한하여 상기 챔버에 유입되는 몰딩재의 양을 조절하는 로드 스토퍼를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 기본적으로 전술한 종래의 몰딩장치의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실링의 단면적을 가변되게 형성하여 상기 실링이 반경 방향 내측으로 탄성 변형될 수 있는 이격 거리를 현저히 줄여 실링의 외주면을 통해 몰딩재가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실링을 가압하는 가압력에 따라 실링과 실린더의 내벽과의 밀착력을 효과적으로 증진시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용이하게 실링에 가압력을 증가시켜 실링의 교체 주기를 현저히 늘려 장치의 내구성을 증진시키고, 장치의 유지 보수 비용을 현저히 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 몰딩 공정의 불량률을 현저히 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액상 몰딩재를 대량으로 공급할 수 있고 정량으로 공급할 수 있다. 왜냐하면 피스톤 실링을 통한 몰딩재의 누출이 효과적으로 방지되므로 실린더 내부의 챔버에 공급된 액상 몰딩재가 모두 공급될 수 있기 때문이다. 아울러, 피스톤 실링의 마모가 현저히 감소될 수 있으므로, 챔버의 체적을 키워 대량으로 액상 몰딩재를 공급할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩장치의 단면도;
도 2a는 도 1에 도시된 피스톤 실링의 가압 초기를 나타내는 부분 단면도;
도 2b는 도 1에 도시된 피스톤 실링의 가압 이후를 나타내는 부분 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
설명되는 실린더, 실린더 로드 그리고 기타 몇몇 구성들은 종래의 몰딩장치와 동일하거나 유사할 수 있다. 그러나, 상세히 설명될 실질적인 본 실시예의 특징들을 통해 그 기능이나 작용, 그리고 이로 인해 발생되는 효과는 현저히 증진될 수 있을 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 몰딩장치(10)는 구체적으로는 몰딩재를 공급하기 위한 장치라 할 수 있다. 따라서 상기 몰딩장치(10)는 몰딩재 공급장치라 할 수 있으며, 몰딩재를 공급하기 위한 장치 그리고 몰딩되기 위한 기판 이송 장치 등 다른 장치를 포함하여 몰딩장치를 구성하는 것이 가능할 것이다.
구체적으로 본 실시예에 따른 몰딩장치(10)는 컴프레션 몰딩장치 및 트랜스퍼 몰딩장치의 일부 구성으로 사용될 수 있다. 즉, 몰딩장치의 종류에 무관하게 사용될 수 있음을 주지하여야 한다.
즉, 본 발명은 컴프레션 몰딩장치에 있어서 금형에 안착된 발광 반도체 소자에 몰딩재를 공급하거나, 트랜스퍼 몰딩장치에 있어서 포트에 몰딩재를 공급하기 위한 몰딩재 공급장치에 관한 것으로, 몰딩재가 공급되는 성형장치 및 성형 방법의 종류에 상관없이 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
컴프레션 몰딩장치나 트랜스퍼 몰딩장치는 주지의 성형 장치 및 방법이므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 몰딩장치(10)는 원통형의 실린더(100)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 실린더(100)의 상부를 덮는 실린더 유니온(200)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 실린더(100)의 내부에는 왕복 운동을 하는 실린더 로드(300)가 구비될 수 있다.
상기 실린더(100)의 내부는 몰딩재가 유입되고 가압되어 유출되는 챔버(20)가 구비된다. 상기 챔버(20)는 상기 실린더 로드(300)의 일측에 구비되며, 상기 실린더 로드(300)의 왕복 운동에 따라 그 체적이 가변된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 로드(300)가 최대로 이완되는 경우, 예를 들어 하부로 최대한 이동하는 경우에는 그 체적이 최대가 된다. 그리고 실린더 로드(300)가 최대로 압축되는 경우, 예를 들어 상부로 최대한 이동하는 경우에는 그 체적이 최소가 된다. 따라서, 실린더 로드(300)의 이완 시 상기 챔버(20)로 몰딩재가 유입되고, 압축 시 상기 챔버(20) 내의 몰딩재가 유출되어 반도체 소자로 공급된다.
상기 실린더 유니온(200)은 상기 챔버(20)와 연통되며 외부로부터 몰딩재를 제공받고 다시 외부로 몰딩재를 공급하도록 구성될 수 있다. 일측에는 유입구(210)가 형성될 수 있고, 타측에는 유출구(220)가 형성될 수 있다. 상기 유입구(210)의 인근에는 온/오프 밸브(211)가 구비되어 상기 유입구(210)로 몰딩재가 공급되는 시점과 공급 완료 시점이 결정된다. 그리고, 상기 유출구(220)의 인근에도 온/오프 밸브(221)가 구비되어 상기 유출구(220)로부터 몰딩재가 유출되는 시점과 유출 완료 시점이 결정된다. 상기 실린더 유니온(200)에는 챔버(20)와 연통되는 연통구(230)가 구비되며, 상기 연통구(230)는 상기 유입구(210)와 유출구(220)와도 연통된다.
따라서, 상기 실린더 로드(230)의 이완 시에는 상기 온/오프 밸브(221)가 닫힌 상태에서 상기 온/오프 밸브(211)가 열려 상기 유입구(210)와 연통구(230)를 통해 챔버(20) 내부로 몰딩재가 유입된다. 그리고 상기 실린더 로드(230)의 압축 시에는 상기 온/오프 밸브(221)가 열린 상태에서 상기 온/오프 밸브(211)가 닫혀 상기 연통구(230)와 유출구(220)를 통해 챔버(20) 내의 몰딩재가 노즐(240)을 통해 반도체 소자로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 실린더 로드(300)의 왕복 이동 거리는 상기 챔버(20)의 체적과 관련이 있다. 그리고, 상기 챔버(20)의 체적은 몰딩재의 양과도 관련이 있다. 따라서, 반도체 소자로 공급되는 몰딩재의 양을 결정하기 위해서는 상기 실린더 로드(300)의 왕복 거리를 결정하여야 한다. 이를 위해 상기 실린더 로드(300)의 왕복 이동 거리, 즉, 최대 이동 범위를 제한하거나 결정하기 위한 로드 스토퍼(400)가 구비됨이 바람직하다.
구체적으로 상기 실린더 로드(300)는 가압부(310)와 상기 가압부(310)와 일체로 형성되는 로드 축(320)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 로드 축(320)은 상기 실린더(100)를 관통하여 구비될 수 있다. 따라서, 상기 로드 축(320)의 이동거리를 제한함으로써 상기 가압부(310)의 이동 거리를 제한하는 것이 가능하다.
이러한 이동 거리 제한을 위하여 상기 로드 스토퍼(400)는 상기 로드 축(320)의 이동 거리를 제한하도록 구비될 수 있다. 일례로 상기 로드 스토퍼(400)는 상기 실린더(100)의 외측에 구비될 수 있으며, 사용자의 조정을 통해 상기 로드 스토퍼(400)와 상기 로드 축(320)의 최대 이격 거리를 조절할 수 있게 된다.
즉, 상기 스토퍼(400)와 상기 로드 축(320)이 이격 거리를 조절할 수 있도록 상기 스토퍼(400)가 구비될 수 있다. 상기 실린더 로드(300)가 후퇴할 때 상기 로드 축(320)도 후퇴한다. 그리고 상기 로드 축(320)이 후퇴할 수 있는 거리를 가변시킴으로써 상기 실린더 로드(300)가 후퇴할 수 있는 거리도 가변 된다. 이러한 후퇴 가능 거리는 상기 챔버의 체적을 가변시키게 된다. 결국, 상기 스토퍼(400)와 로드 축(320)의 이격 거리를 조절함으로써 챔버 내에 유입되는 몰딩재의 양을 조절하는 것이 가능하게 된다. 즉, 스토퍼(400)의 위치를 조정함으로써 상기 로드 축(32)의 후퇴 거리를 가변시켜 챔버 내에 유입되는 몰딩재의 양을 조절할 수 있다.
도시되지는 않았지만 모터 등과 같은 구동 수단을 통해 로드 스토퍼(400)의 조정이 가능할 수 있고, 수동으로 나사 형태로 이를 돌림으로써 로드 스토퍼(400)의 조정이 가능할 수 있다. 즉, 스토퍼를 전진시키거나 후진시킴으로써 챔버의 체적을 가변시킬 수 있다.
한편, 모터를 이용하여 상기 실린더 로드(300)의 왕복 이동 거리를 제어함으로써 스토퍼(400)를 사용하지 않고도 챔버 내에 유입되는 몰딩재의 양을 조절할 수도 있다.
상기 실린더 로드(300)의 왕복 이동을 위한 구동 수단은 다양한 엔진일 수 있으며, 모터나 공압이나 유압 장치일 수도 있다. 도 1에는 구동 수단의 일례로 공압인 것이 도시되어 있다. 즉, 외부에서 공기가 실린더 내부로 유입되면 공기압으로 인해 실린더 로드(300)가 압축되고, 이후 공기압이 해소되면 실린더 로드(300)는 이완되게 된다. 물론, 상기 실린더 로드(300)의 이완은 챔버(20) 내에 공급되는 몰딩재의 주입 압력에 의해서 수행될 수도 있다. 즉, 상기 몰딩재가 챔버(20) 내에 주입될 때에는 상기 실린더(10) 내의 공기압은 해소됨이 바람직할 것이다.
여기서, 상기 공기압이 유입되는 공간을 공기 챔버(30)이라 할 수 있다. 상기 공기 챔버(30)의 단면적은 상기 챔버(20)의 단면적보다 높은 것이 바람직하다. 왜냐하면 실린더 로드(300)를 이동시키는 힘은 압력과 단면적에 비례하기 때문이다. 따라서, 공기 챔버(30)와 챔버(20) 사이의 압력의 차이가 작더라도 단면적의 차이로 인해 보다 큰 힘을 통해 챔버(20) 내의 몰딩재를 가압하여 유출시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 실린더 로드(300)의 왕복 이동은 유압이나 공기압 외에 모터의 구동을 통해서도 구현되는 것이 가능할 것이다. 즉, 모터의 회전력이 볼스크류, 크랭크 축이나 캠 등의 구동력 전달 수단을 통해 실린더 로드(300)에 전달되도록 하는 구성도 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예에서 실린더 로드(300)의 구동 방법은 다양하게 변형되는 것이 가능할 것이다.
이러한 몰딩재의 유입 및 유출 메카니즘을 수행하기 위해 상기 실린더 로드(300), 특히 가압부(310)를 통해 상기 챔버(20)와 공기 챔버(30)는 서로 구획됨이 바람직하다. 이를 통해 몰딩재와 공기가 다른 챔버로 유입되는 것이 방지된다. 그리고, 상기 가압부(310)의 외주에는 공기 실링(330)이 구비됨이 바람직하다. 이러한 공기 실링(300)을 통해 공기압이 누설되지 않고 충분한 가압력을 발생시킬 수 있게 된다. 또한, 후술하는 피스톤 실링(500)을 통해 양 챔버(20, 30) 사이의 밀봉이 더욱 유지될 수 있다.
이하에서는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 피스톤 실링(500)의 구조 및 이의 장착 구조에 대해서 상세히 설명한다.
피스톤 실링(500)은 챔버(20) 내에서 가압되는 몰딩재가 실린더 로드(300)로 유입되거나 누설되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 따라서, 실린더(100)와 실린더 로드(300)의 형상을 감안하여 상기 피스톤 실링(500)은 실린더 로드(300)의 외주와 상기 실린더(100)의 내벽 사이에 구비된다. 따라서, 피스톤 실링(500)은 실린더(100)의 내벽과 실린더 로드(300) 사이를 통해 몰딩재가 누설되는 것을 방지하게 된다.
상기 피스톤 실링(500)은 밀봉 수단임과 동시에 실린더 로드(300)와 일체로 이동하는 수단이다. 따라서, 상기 피스톤 실링(500)은 탄성 재질로 형성됨이 바람직하며, 구체적으로 실리콘 재질이나 천연 고무, 또는 합성 고무 재질로 형성될 수도 있을 것이다.
그리고, 상기 피스톤 실링(500)은 기밀 상태를 유지하면서 전진 및 후퇴되기 때문에 마찰력으로 인한 손상을 방지하기 위하여 자기 윤활성 물질로 이루어짐이 바람직하다. 이러한 자기 윤활성 물질의 일례로 4불화 에틸렌이나 흑연 등이 사용될 수 있으며, 이러한 자기 윤활성 물질은 탄성 물질에 혼합될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 피스톤 실링(500)은 탄성과 자기 윤활 성질을 갖는 재질로 형성됨이 바람직하다.
본 실시예에서는 상기 피스톤 실링(500)이 직접 실린더 로드(300)에 장착되지 않고, 실링 가압부(510)를 통해 실린더 로드(300)에 결합되거나 장착되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실링 가압부(510)는 실린더 로드(300)에 결합되거나 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 실링 가압부(510)가 상기 실린더 로드(300)에 결합되거나 장착될 때, 상기 피스톤 실링(500)이 상기 실린더 로드(300)에 결합되거나 장착되는 것이 바람직하다.
상기 실링 가압부(510)가 상기 실린더 로드(300)에 결합되는 결합력은 가변될 수 있다. 왜냐하면 탄성 재질의 피스톤 실링(500)이 상기 결합력이 가변됨에 따라 탄성 변형 변위가 변할 수 있기 때문이다. 이는 상기 실린더 로드에 상기 실링 가압부(510)가 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링의 탄성 변형 변위가 증가함을 의미한다. 결국, 상기 실린더 로드에 상기 실링 가압부(510)가 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링(500)과 상기 실린더(100) 내벽 사이의 밀착력이 증가됨을 의미하게 된다. 이러한 밀착력의 증가는 피스톤 실링(500)의 반경 방향으로 실린더 내벽을 미는 힘의 증가일 수 있으며, 상기 피스톤 실링(500)과 상기 실린더 내벽 사이의 밀착 면적의 증가일 수도 있다.
본 실시예에서는, 상기 실링 가압부(510)에서 상기 피스톤 실링(500)에 가하는 가압력, 즉, 실링 가압부(510)와 실린더 로드(300) 사이의 결합력에 따라 피스톤 실링(500)과 실린더(100) 내벽 사이의 밀착 면적이 증가함이 바람직하다. 이를 위해, 상기 실링 가압부(510)의 형상과 피스톤 실링(500)의 형상이 서로 대응되도록 형성됨이 바람직하다.
상기 실링 가압부(510)에는 반경 방향 내측으로 반경이 작아지도록 하향 경사면(511)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤 실링(500)에는 상기 하향 경사면(511)에 대응되고 반경 방향 외측으로 반경이 커지도록 상향 경사면(501)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 하향 경사면(511)과 상향 경사면(501)은 상기 피스톤 실링(500)의 탄성 변형 전 또는 탄성 변형 초기부터 서로 밀착되도록 구성됨이 바람직하다. 이 때의 상태가 도2a에 도시되어 있다.
즉, 실링 가압부(510)가 실린더 로드(300)에 결합되는 초기에는 피스톤 실링(500)을 가압하지 않고, 상기 하향 경사면(511)과 상향 경사면(501)이 서로 밀착된 상태가 된다. 이러한 밀착이 이루어질 때까지 실링 가압부(510)가 실린더 로드(300)에 결합되기 위한 힘은 그리 크지 않게 된다. 왜냐하면 피스톤 실링(500)을 가압하는 힘이 가해지지 않기 때문이다. 여기서, 상기 하향 경사면(511)과 상향 경사면(501)의 밀착이 이루어질 때까지의 상기 실링 가압부(510)가 상기 실린더 로드(300)에 결합되는 힘을 1차 임계치라 할 수 있다.
그러나, 이러한 힘을 가하기 전 또는 매우 초기부터 상기 하향 경사면(511)과 상향 경사면(501)이 밀착된다면 이러한 1차 임계치는 무시될 수 있다. 왜냐하면 이 경우 1차 임계치는 피스톤 실링(500)의 탄성 변형과는 무관하기 때문이다. 따라서, 후술하는 피스톤 실링(500)의 탄성 변형과 관계되는 임계치를 1차 임계치라 할 수 있다.
다시 말하면, 상기 실링 가압부(510)를 통하여 피스톤 실링(500)을 탄성 변형시키면서 가압시키는 힘의 급격한 변화가 발생될 때를 1차 임계치라 할 수 있고, 이러한 1차 임계치는 몰딩장치(10)의 유지 보수, 특히 피스톤 실링(500)의 유지 보수에 매우 중요할 수 있다. 이러한 1차 임계치 형성을 위해 상기 실링 가압부(510)에는 실링 가압부 임계면(512)가 구비될 수 있고, 상기 피스톤 실링(500)에는 상기 실링 가압부 임계면(512)와 대응되는 피스톤 실링 임계면(502)가 구비됨이 바람직하다.
상기 양 임계면(502, 512)는 피스톤 실링(500)의 탄성 변형 전에는 서로 간격(d2)를 두고 마주보고 있게 된다. 그리고 상기 양 임계면(502, 512)은 각각 상기 하향 경사면(511)와 상향 경사면(501)의 반경 방향 내측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 양 임계면(502, 512)은 실린더 로드(300)의 이동 방향에 대한 수직면으로 형성됨이 바람직하다.
상기 양 임계면(502, 512)가 서로 밀착될 때, 상기 실링 가압부(510)와 상기 실린더 로드(300) 사이에는 간격(d3)가 형성됨이 바람직하다. 이는 상기 실링 가압부(510)를 가압하는 힘을 더욱 가할 수 있는 거리라 할 수 있다. 그리고, 상기 간격(d3)는 임계면들이 이루는 간격(d2) 보다는 큰 것이 바람직하다.
따라서, 피스톤 실링(500)의 탄성 변형 초기에는 상기 상향 경사면(501) 부분에서만 탄성 변형이 발생되며, 상기 양 임계면(502, 512)이 서로 밀착될 때 상기 피스톤 실링(500) 전체에서 탄성 변형이 발생된다. 따라서, 상기 양 임계면(502, 512)이 밀착된 후에는 매우 큰 힘이 가해져야 상기 피스톤 실링(500)의 탄성 변형을 더욱 야기할 수 있다. 따라서, 상기 양 임계면(502, 512)이 밀착될 때의 실링 가압부(510)와 실린더 로드(300)의 결합력을 1차 임계치라 할 수 있다.
한편, 상기 피스톤 실링(500)의 탄성 변형 전에는 피스톤 실링(500)과 실린더(100)의 내벽 사이에는 간격(d1)이 형성된다. 즉, 상기 상향 경사면(501)과 하향 경사면(511)이 밀착될 때까지는 이러한 간격(d1)이 유지됨이 바람직하다. 왜냐하면, 실링 가압부(510)의 가압력에 따라 피스톤 실링(500)의 밀착력을 예측할 수 있고, 시간이 지남에 따라 증가되어야 하는 가압력을 예측할 수 있기 때문이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 실링 가압부(310)가 1차 임계치까지 피스톤 실링(500)을 가압하는 경우 피스톤 실링(500)의 반경은 커진다. 따라서, 피스톤 실링(500)과 실린더(100) 내벽 사이의 밀착력은 증가하게 된다. 이를 통해 몰딩재가 실린더 로드(300) 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 1차 임계치일 때 상기 실링 가압부(510)와 실린더 로드(300) 사이에 간격(d4)가 형성된다. 이는 전술한 간격(d3)보다는 좁아진 것이다. 상기 간격(d4)는 1차 임계치에서 더욱 피스톤 실링(500)을 가압할 수 있는 여지를 남겨둔 것으로, 1차 임계치에서 간격(d4)가 영이 될 때까지 더욱 피스톤 실링(500)을 가압할 수 있다. 따라서, 이러한 간격(d4)가 영이 될 때를 2차 임계치라 할 수 있다.
후술하는 피스톤 실링의 유지 보수는 상기 2차 임계치까지 가압력을 가하는 데까지 수행될 수 있을 것이다.
한편, 상기 하향 경사면(511)과 상향 경사면(502)의 형상적 특성으로 인해 실링 가압부의 수직 방향힘은 피스톤 실링(500)의 반경 방향 외측으로 용이하게 전환될 수 있다. 물론, 이는 수직 방향힘의 증가함에 따라 피스톤 실링(500)의 변형 변위가 용이하게 증가할 수 있음을 의미한다. 따라서, 피스톤 실링(500)과 실린더 내벽의 밀착력이 상기 실링 가압부의 가압력을 통해 쉽게 예측할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 실링 가압부(310)는 하나의 부재로서 직접 실린더 로드(300)에 결합되는 구성일 수 있다. 상기 실링 가압부(310)는 상기 실린더 로드(300)에 정위치에서 결합되어야 한다. 이를 위해 상기 실링 가압부(310)에는 삽입부(515)가 형성됨이 바람직하고, 상기 실린더 로드(300)에는 상기 삽입부(515)가 삽입되기 위한 수용부(305)가 형성됨이 바람직하다.
상기 삽입부(515)의 외주면과 상기 수용부(305)가 서로 나사 결합될 수 있다. 물론, 삽입부의 위치와 수용부의 위치는 서로 변경될 수도 있다. 이 경우 상기 실링 가압부(510)가 상기 실린더 로드(300)에 직접 결합되는 힘이 상기 실링 가압부(510)가 상기 피스톤 실링(500)을 가압하는 힘이라 할 수 있다.
한편, 전술한 바와는 달리, 상기 실링 가압부(510)가 별도의 결합부재를 통해 상기 실린더 로드(300)에 결합되는 것도 가능할 것이다. 도 1에는 별도의 결합부재으로서 볼트(520)가 도시되어 있다. 그러나, 결합부재로서 볼트(520) 이외에 다른 구성들이 사용될 수 있음은 부연할 필요가 없을 것이다.
이 때, 상기 실링 가압부(510)는 상기 피스톤 실링(500)을 덮도록 구성된 실링 덮개(516)를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 결합부재는 상기 실링 덮개(516)를 상기 실린더 로드에 결합시키게 된다.
또한, 상기 실링 가압부(510)에는 결합부재가 위치되는 체결부(516)가 형성될 수 있고, 상기 체결부는 상기 실링 덮개(516)의 중앙에 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 체결부(516) 그리고 실린더 로드(300)의 중앙에서 일부 또는 전체를 관통하여 볼트를 통해 실링 가압부(510)가 실린더 로드(300)에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 실링 가압부(510)의 하향 경사면(511)과 피스톤 실링(500)의 상향 경사면(501)은 다음과 같은 의미도 갖고 있다. 즉, 이러한 형상적 특성으로 인해 챔버(20)와 가까워질 수록 상기 피스톤 실링(500)의 두께가 작아진다는 것을 의미한다.
탄성 재질의 폭이 넓어질 수록 폭 방향으로 탄성 변형될 수 있는 거리가 커진다는 것을 의미한다. 반대로 탄성 재질의 폭이 좁아질 수록 폭 방향으로 탄성 변형될 수 있는 거리가 작아진다는 것을 의미한다. 또한, 이는 동일 탄성 변형 거리를 일으키기 위한 힘은 탄성 재질의 폭에 따라 현저히 달라짐을 의미한다.
도시된 바와 같이, 챔버(20) 측으로 갈 수록 피스톤 실링(500)의 폭은 현저히 좁아진다. 따라서, 피스톤 실링(500)의 상부에서부터 실링 가압부(510)와 실린더 내벽 사이에서 발생될 수 있는 피스톤 실링(500)의 탄성 변형 거리는 매우 좁아진다. 이로 인해 피스톤 실링(500)을 넘어 실린더 내벽으로 몰딩재가 유입되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 피스톤 실링(500)에는 상기 상향 경사면(501)과 상기 피스톤 실링 임계면(502) 사이에 홈(508)이 형성됨이 바람직하다. 이러한 홈(508)은 상기 상향 경사면(501) 부분의 반경 방향 두께를 줄이는 기능을 수행한다. 이를 통해, 상기 상향 경사면(501) 부분이 반경 반향 외측으로 탄성 변형이 용이하게 된다.
한편, 상기 피스톤 실링(500)은 상기 실린더(100)의 내벽과 밀착되어야 하면 이러한 밀착력은 몰딩장치의 사용 시간에 따라 감소 될 것이다. 이 경우, 밀착력이 감소되는 경우 밀착력 유지시키거나 증진시키기 위한 밀착력 유지부재가 더욱 구비될 수 있을 것이다.
이러한 밀착력은 상기 피스톤 실링(500)을 반경 방향으로 미는 힘을 통해서 유지될 수 있다. 또한, 상기 실링 가압부(510)의 가압력을 증가시킴으로써 밀착력을 유지할 수도 있을 곳이다. 따라서, 상기 밀착력 유지부재는 감소된 밀착력을 보상하기 위하여 구비될 수 있으며, 구체적으로는 실링 가압부(510)의 가압력을 보상하기 위하여 구비될 수 있을 것이다.
상기 실링 가압부(510)와 상기 피스톤 실링(500)은 양자 사이의 압력을 일정하게 유지시켜주는 밀착력 유지부재를 통해 결합될 수도 있을 것이다. 구체적으로는 상기 실링 가압부(510)에서 상기 피스톤 실링(500)을 가압하는 부분은 탄성을 갖도록 형성될 수 있다. 물론, 이 부분의 탄성계수는 피스톤 실링(500)의 탄성계수보다는 높은 것이 바람직하다. 따라서, 피스톤 실링(500)을 가압하는 경우 상기 실링 가압부(510)의 일 부분도 탄성 변형되어 복원 방향으로 탄성력이 가해질 것이다.
시간이 지남에 따라 피스톤 실링(500)의 밀착력이 감소되며, 상기 실링 가압부(510)의 일부분, 구체적으로는 밀착력 유지부재의 탄성 복원력을 통해 피스톤 실링(500)을 가압하는 압력을 유지할 수 있을 것이다.
10 : 몰딩장치 100 : 실린더
200 : 실린더 유니온 300 : 실린더 로드
400 : 로드 스토퍼 500 : 피스톤 실링
510 : 실링 가압부 520 : 결합부재

Claims (8)

  1. 발광 반도체 소자에 몰딩재를 공급하는 몰딩장치에 있어서,
    몰딩재가 유입되는 챔버가 구비되는 실린더;
    상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 몰딩재를 토출시키는 실린더 로드;
    상기 챔버로부터 상기 실린더와 상기 실린더 로드 사이의 간극을 통해 상기 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되는 피스톤 실링; 그리고
    상기 피스톤 실링을 가압하여 상기 피스톤 실링을 변형시키도록 구비되는 실링 가압부를 포함하여 이루어지는 몰딩장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링 가압부에는 반경 방향 내측으로 반경이 작아지도록 하향 경사면이 형성되고, 상기 피스톤 실링에는 상기 하향 경사면에 대응되고 반경 방향 외측으로 반경이 커지도록 상향 경사면이 형성됨을 특징으로 하는 몰딩장치
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤 실링에는 상향 경사면의 반경 방향 외측의 탄성 변형을 용이하도록 홈이 형성됨을 특징으로 하는 몰딩장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤 실링은 자기 윤활성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 몰딩장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링 가압부가 상기 피스톤 실링을 가압하는 힘이 증가할 수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽 사이의 밀착 면적이 증가됨을 특징으로 하는 몰딩장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링 가압부와 상기 피스톤 실링은 상기 실링 가압부와 상기 피스톤 실링 간의 압력을 일정하게 유지시켜주는 밀착력 유지부재로 결합된 것을 특징으로 하는 몰딩장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더는 트랜스퍼 몰딩장치의 포트에 액상의 몰딩재를 공급하는 것을 특징으로 하는 몰딩장치.
  8. 발광 반도체 소자에 몰딩을 수행하는 몰딩장치에 있어서,
    몰딩재가 유입되는 챔버가 구비되는 실린더;
    상기 챔버 내의 몰딩재를 가압하여 몰딩재를 토출시키는 실린더 로드;
    상기 챔버로부터 상기 실린더와 실린더 로드 사이의 간극 통해 상기 몰딩재가 유입되는 것을 방지하도록 구비되는 피스톤 실링;
    상기 피스톤 실링의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 상기 피스톤 실링을 가압하여 탄성 변형시키도록 구비되는 실링 덮개; 그리고
    상기 실링 덮개를 상기 실린더 로드에 결합시키며, 상기 실린더 로드에 결합되는 결합력이 증가할수록 상기 피스톤 실링과 상기 실린더 내벽의 밀착력을 증가시키도록 구비되는 결합부재를 포함하여 이루어지는 몰딩장치.
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