KR20200095755A - 클립 간격 조절 기능을 구비하는 클립픽커 - Google Patents

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최윤화
최순성
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박정민
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제엠제코(주)
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Abstract

본 발명은 클립픽커에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 칩에 클립을 부착하기 위해 개별적으로 커팅되어 분리된 다수의 클립들을 파지하여 각 클립들 사이의 피치 간격을 리드프레임에 탑재된 반도체 칩들의 배열 피치와 동일하게 재배열하는 클립 피치 간격 조절 기능을 구비하는 클립픽커에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커는, 다수의 개별 클립들을 복수의 클립 그룹으로 분할 파지하여 각 반도체 칩 상에 부착하기 위한 복수의 본딩팁과; 상기 각 본딩팁 사이의 간격을 가변시키기 위한 캠부재와; 상기 캠부재를 작동시키기 위한 캠구동수단을 포함한다.

Description

클립 간격 조절 기능을 구비하는 클립픽커{CLIP PICKER HAVING FUNCTION OF ADJUSTING PITCH OF THE CLIPS}
본 발명은 클립픽커에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 칩에 클립을 부착하기 위해 개별적으로 커팅되어 분리된 다수의 클립들을 파지하여 각 클립들 사이의 간격을 리드프레임에 탑재된 반도체 칩들의 배열 피치와 동일하게 재배열하는 클립 간격 조절 기능을 구비하는 클립픽커에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 칩 패키지는 반도체 칩(혹은 다이), 리드프레임 및 케이스 바디를 포함하여 구성되며, 반도체 칩은 리드프레임 패드 상에 부착되고, 리드프레임의 리드와는 본딩 와이어에 의하여 전기적으로 연결된다. 한편, 여러 반도체 칩 패키지 중 IGBT나 파워모스펫(Power MOSFET) 등과 같은 전력용 반도체 소자를 구현한 반도체 패키지는 작은 스위칭 손실과 도통 손실 및 낮은 소스-드레인간 온 저항(RdsON)이 요구된다. 따라서, 최근에는 상기한 전력용 반도체 소자를 구현한 반도체 패키지와 같이 고전압 대전류 디바이스용 반도체칩 패키지의 경우에는 본딩 와이어 대신 반도체용 도전성 클립(clip)이 사용되고 있다.
예컨대, 도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 클립 본딩 반도체 칩 패키지는 반도체 칩(20)이 실장되는 리드프레임 패드(lead frame pad: 11)와 반도체 칩(20)으로부터 패키지 외부로의 신호전달을 위한 리드(lead: 13)로 구성되는 리드프레임(lead frame: 10)을 포함한다. 리드(13)와 이에 대향되는 위치에 위치하는 다른 리드 사이에 리드프레임 패드(11)가 위치할 수 있다. 리드프레임 패드(11) 상에는 반도체 칩(20)이 실장되고, 반도체 칩(20) 위에는 클립(3)의 일 단부, 예컨대 클립 몸체부가 위치하고, 클립(3)의 다른 일 단부, 예컨대 다운셋(downset) 부분은 끝단부(end portion)가 어느 하나의 리드프레임 리드(13) 표면 상에 부착될 수 있다. 클립(3)은 반도체 칩(20)에 실질적으로 본딩되는 영역인 클립 몸체부와, 클립 몸체부로부터 연장되고 클립 몸체부의 표면에서 일정 각도 꺾여 구부러진 형태로 벤딩(bending)된 다운셋 부분으로 구분될 수 있다. 다운셋 부분은 클립 몸체부의 상면에 대해서 예컨대 아래 방향으로 일정 각도 구부러진 부분으로 형성될 수 있으며, 다운셋 부분의 끝단부는 리드(13) 표면에 접촉 연결되도록 다운셋 부분이 구부러지는 각도가 설정될 수 있다. 다운셋 부분은 반도체 칩(20)에 전기적으로 연결되는 클립 몸체부와 리드프레임(10)의 리드(13)를 전기적 및 열적으로 연결시키는 연결 부재로 작용할 수 있다. 클립(3)의 다운셋 부분과 클립 몸체부와의 사이에는 단차홈이 구비될 수 있다. 단차홈은 클립 몸체부와 다운셋 부분 사이 부분을 하프 에칭(half etching)하거나 단조하여 오목한 형상으로 구현할 수 있다. 이러한 단차홈은 반도체 칩(120)의 에지부(edge portion)와 클립(3) 부분, 특히 다운셋 부분 사이의 이격 간격을 보다 넓게 확보하기 위하여 도입된다.
반도체 칩(20)과 클립(3)의 클립 몸체부의 사이에는 예컨대 솔더층을 포함하는 접합층(40)이 구비될 수 있다. 또한, 다운셋 부분의 끝단부와 리드(13)를 전기적으로 연결 부착하는 부분에도 접합층(40)이 구비될 수 있다. 또한, 반도체 칩(20)과 리드프레임 패드(11)의 사이에도 접합층(40)이 구비될 수 있다. 리드프레임(10), 반도체 칩(20) 및 클립(3)의 적어도 일부를 덮는 밀봉부(50)가 에폭시몰딩재(EMC: Epoxy Molding Compound)와 같은 몰딩재에 의해 형성되어 반도체 패키지의 실질적인 몸체가 이루어진다. 이때, 밀봉부(50)는 리드프레임(10)의 일부, 예컨대, 리드(13)의 표면이 외부 소자들과 연결될 수 있게 이 부분을 노출하도록 몰딩(molding)될 수 있다.
여기서, 상기 클립(3)은 반도체 칩(20) 상에 올려져 본딩될 수 있는 데, 이를 위해서 클립(3)을 반도체 칩(20) 상에 정렬(align)하는 과정이 수행되어야 한다. 이와 같은 정렬이 정확하게 수행되지 않을 경우 반도체 칩(20)과 클립(3), 리드프레임(10) 사이의 전기적 연결이 부정확하거나 오류가 발생될 수 있다. 상기 클립(3)을 반도체 칩(20) 상에 본딩하는 방법으로 개개의 클립(3)을 반도체 칩(20) 상에 개별적으로 올려 본딩하는 방법이 있을 수 있으나 이는 효율면에서 바람직하지 않다. 따라서, 다수의 클립을 한 번에 다수의 반도체 칩(20)들 각각에 정렬시켜 본딩하는 것이 유리하다. 이를 위해서 개별적인 클립(3)들간의 간격과 반도체 칩(20)들간의 간격은 실질적으로 동일한 피치(pitch)를 가져야 한다.
그런데, 리드프레임(10)의 단위체가 다수개 연결된 리드프레임 상에 반도체 칩(20)들이 다수개가 배열되도록 실장(mounting)된 경우, 이들 반도체 칩(20)들의 배열에 실질적으로 동일하게 클립(3)들을 배열시키고자 하면 클립과 클립 사이에 많은 이격 간격을 가지게 되어 클립프레임(clip frame) 내에 배열되는 클립(3)의 밀도가 작아지기 때문에 클립프레임을 제작하는 데 소요되는 재료의 양이 증가되므로 제조 비용의 증가가 수반될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1544086호에서 피치 확장 스테이지(pitch extension stage)를 포함하는 다중 클립 부착 장비(multi clip mounting system)를 제안한 바 있다. 상기 등록특허에서는, 다수의 클립(3)들이 배열된 클립프레임과, 다수의 반도체 칩(20)들이 실장된 리드프레임을 준비하고, 상기 클립프레임의 각 클립들의 배열 피치를 리드프레임(10)에 배치된 각 반도체 칩(20)들의 배열 피치 보다 작게 구성하고, 상기 클립프레임을 커팅하여 다수의 개별 클립들로 분리한 후, 피치 확장 스테이지(pitch extension stage)에서 개별적인 클립(3)들 간의 간격을 확장하여 클립(3)들의 배열을 반도체 칩(20)들의 배열에 일치시켜 본딩하는 방법이 제안되었다.
한편, 본 발명의 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1612730호에서 클립프레임에 배치된 클립의 배열 피치를 리드프레임에 배치된 반도체 칩들의 배열 피치 보다 작게 하고, 클립프레임에 배치된 클립들을 일부씩 순차적으로 수회 커팅하여 개별적으로 분리 및 이송한 후, 분리된 클립들을 리드프레임에 배치된 반도체 칩들의 배열 피치와 동일하게 재배열하여 반도체 칩들 상에 본딩하는 방법과 이를 위한 장치가 제안되었다.
이와 같이, 상기한 다중 클립 부착 장치에서는 클립프레임을 커팅하여 다수의 개별 클립들로 분리한 후, 피치 확장 스테이지(pitch extension stage)에서 개별적인 클립(3)들 간의 간격을 확장하여 클립(3)들의 배열을 반도체 칩(20)들의 배열과 일치되도록 확장하여야 하는바, 신뢰성 있고 신속하게 클립들의 피치를 확장 재배열할 수 있는 피치 확장 스테이지가 요구된다.
그런데, 종래의 클립 본딩 장치에서는 커팅된 개별 클립들을 적재하는 클립마운트에서 개별 클립들 간의 간격을 조절한 후 별도의 픽커를 이용하여 반도체 칩에 본딩하는 2단계 과정을 거침에 따라 장치가 복잡해지고 공정 소요 시간이 비교적 길다는 문제를 인식하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1544086호 대한민국 등록특허 제10-1612730호
본 발명은 커팅된 개별 클립들을 픽킹한 상태에서 간격 조절 및 이송까지 통합적으로 수행 가능하여, 장비의 간소화 및 공정 시간을 단축할 수 있는 클립픽커를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커는, 다수의 개별 클립들을 복수의 클립 그룹으로 분할 파지하여 각 반도체 칩 상에 부착하기 위한 복수의 본딩팁과; 상기 각 본딩팁 사이의 간격을 가변시키기 위한 캠부재와; 상기 캠부재를 작동시키기 위한 캠구동수단을 포함한다.
여기서, 상기 본딩팁은 하측에 커팅된 개별 클립들을 진공에 의해 흡착 파지하기 위한 다수의 픽킹돌기가 형성된다.
그리고, 상기 캠부재는, 상기 각 본딩팁에 결합되고, 서로간의 간격이 조절될 수 있도록 각각 수평 이동 가능하게 구성되며, 캠핀이 각각 돌출 형성된 가변블럭과; 수평 이동에 따라 상기 각 가변블럭에 돌출 형성된 캠핀들을 이동시켜 각 가변블럭 간의 간격을 조절하기 위한 캠플레이트를 포함한다.
그리고, 상기 캠플레이트에는 상기 각 캠핀이 각각 삽입되어 상대 이동될 수 있도록 캠핀의 갯수와 상응하는 갯수의 장홈 형태의 캠슬롯이 형성되되, 상기 각 캠슬롯은 일측에서 타측으로 갈수록 서로 간의 간격이 벌어지도록 구성된다.
또한, 상기 캠구동수단은, 상기 캠플레이트와 고정 결합되는 이동플레이트와; 상기 이동플레이트를 수평 이동시키기 위한 볼스크류와; 상기 볼스크류를 구동시키기 위한 모터를 포함한다.
그리고, 상기 캠부재는, 상기 각 본딩팁에 결합되고, 서로간의 간격이 조절될 수 있도록 각각 수평 이동 가능하게 구성되며, 캠핀이 각각 돌출 형성된 가변블럭과; 상기 각 가변블럭에 구비된 캠핀이 관통 삽입되어 직선 이동 가능하도록 길게 연장된 가이드슬롯이 관통 형성된 가이드플레이트와; 하면에 상기 각 가변블럭의 캠핀이 삽입되며 서로 다른 크기를 갖는 복수의 동심 타원형 가이드홈이 형성되며, 회전 운동에 따라 상기 가변블럭의 각 캠핀이 수평 방향으로 이동되어 각 가변블럭 간의 간격을 조절하기 위한 회전가이드를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 커팅된 개별 클립들을 파지한 상태에서 간격 조절 및 이송까지 통합적으로 수행 가능하여, 장비의 간소화 및 공정 시간을 단축할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1 은 통상적인 반도체 패키지의 단면도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커의 사시도,
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커 부분 분해 사시도,
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커를 서로 다른 방향에서 바라본 분해 사시도,
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커의 본딩팁과 가변블럭의 단면도,
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커의 가변블럭 결합 사시도,
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커의 개별적인 가변블럭들의 분해도,
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커의 캠플레이트와 캠슬롯의 상호 작용에 의한 각 가변블럭 간의 간격이 조절되는 모습이 도시된 도면,
도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 각 가변블럭의 간격이 상대적으로 좁게 배열된 상태(a)와 넓게 확장 배열된 상태(b)가 도시된 하방 사시도,
도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 각 본딩팁의 간격이 상대적으로 좁게 배열된 상태(a)와 넓게 확장 배열된 상태(b)가 도시된 측면도,
도 11 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클립픽커의 캠부재 결합 사시도,
도 12a 및 도 12b 는 도 11 에 따른 캠부재의 상방 및 하방 분해 사시도,
도 13 은 도 11 에 따른 캠부재에 의해 가변블럭과 본딩팁의 간격이 조절되는 방법이 도시된 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 클립 간격 조절 기능을 구비하는 클립픽커의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
도 2 에는 본 발명의 실시예에 따른 클립픽커(400)의 사시도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 클립픽커(400)는 별도의 클립커팅부(미도시)에서 개별적인 클립들로 커팅된 클립(3)이 적재된 클립적재부(E)의 상측에 배치된다. 도시된 클립적재부(E)의 구성은 예시적인 것으로 판형의 적재스테이지(300) 상부 표면에 커팅된 다수의 클립(3)들이 안착될 수 있도록 안착돌기(300a)가 형성된다. 상기 안착돌기(300a)는 별도의 진공설비와 연결되어 진공 흡입력에 의해 클립(3)들을 안정적으로 흡착 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 클립픽커(400)는 클립적재부(E)에 적재된 다수의 클립(3)을 파지하여 픽킹(picking; 들어올림)한 후, 리드프레임 이송부(B)에 의해 이송되는 리드프레임(10) 상에 배치된 다수의 반도체 칩(20)들 간 배열 피치에 상응하게 상기 다수의 클립(3)들 간 배열 피치를 조정하여 재배열하고, 재배열된 클립(3)들을 리드프레임(10)의 상측으로 이송한 후 반도체 칩(20) 상에 본딩한다. 이를 위해, 상기 클립픽커(400)는 삼축이송수단(450)과 여기에 장착된 회전수단(460)에 결합되어 전체로서 클립픽킹부(F)를 형성한다. 이에 따라, 상기 클립픽커(400)는 삼방향으로 수평 이동 가능함과 아울러 회전 이동 가능하게 구성된다.
도 3 에는 상기 클립픽커(400)의 내부 구성이 부분 분해도로 도시되고, 도 4a 및 4b 에는 상기 클립픽커(400)의 서로 다른 방향에서 바라본 전체 분해 사시도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 클립픽커(400)는 본딩팁(410; bonding tip), 캠부재(420) 및 캠구동수단(430)을 포함한다.
본딩팁(410)은 커팅된 다수의 개별 클립(3)들을 파지하여 각 반도체 칩(20) 상에 부착하는 부분이다. 특히, 상기 본딩팁(410)은 후술하는 바와 같이 파지된 클립(3)들의 간격을 조정할 수 있도록 커팅된 개별 클립(3)들을 복수의 클립(3) 그룹으로 분할하여 파지하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 도 4a 및 4b 에 도시된 바와 같이, 상기 본딩팁(410)은 수평 방향으로 서로 맞대어진 상태로 일렬 배치되는 판부재로 구성되며, 측면에서 볼때 대체로 T자 형상의 단면을 가지도록 구성된다. 이때, 각 본딩팁(410)의 하측에는 커팅된 개별 클립(3)들을 흡착 파지하는 다수의 픽킹돌기(411)들이 형성된다. 상기 픽킹돌기(411)들은, 도시된 바와 같이, 각 본딩팁(410)의 하부에 일렬로 배치된다. 이에 따라, 하나의 본딩팁(410)에 형성된 다수의 픽킹돌기(411)들에 의해 다수개의 클립(3)들이 그룹을 이루어 동시에 파지되고, 다수의 본딩팁(410)에 의해 전체 클립(3)들이 복수의 클립 그룹으로 분할되어 파지된다. 그리고, 후술하는 캠부재(420)에 의해 상기 본딩팁(410)들이 서로 상대 이동되어, 서로 인접하는 본딩팁(410) 사이의 간격이 가변됨에 따라 분리된 클립(3)들 간의 배열 피치가 재배열된다.
도 5 에는 상기 본딩팁(410)의 단면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 본딩팁(410)의 내부에는 후술하는 가변블럭(420)의 내부에 형성된 진공라인(428)과 연통되는 진공라인(412)이 형성된다. 상기 가변블럭(422)의 진공라인(422c)은 가변블럭(422)의 일측면으로부터 내측으로 수평하게 연장 형성되고 그 외측 단부에는 진공피팅(422b)이 형성되어 외부에 별도로 설치된 진공펌프 등 진공 형성 수단(미도시)과 연결된 에어호스(미도시)가 연결된다. 한편, 상기 진공라인(422c)의 타단은 하측으로 연장되며, 가변블럭(422)의 하부에 결합된 본딩팁(410) 내부의 진공라인(412)과 연결된다. 본딩팁(410)의 진공라인(412)은 본딩팁(410) 하부의 각 픽킹돌기(411)로 분기 연결된다. 이에 따라, 외부의 진공 형성 수단이 구동되면 가변블럭(422)의 진공라인(422c)과 본딩팁(410)의 진공라인(412)에 진공이 형성되어 픽킹돌기(411)에서 흡입력에 의해 클립(3)들을 흡착 파지할 수 있게 된다.
캠부재(420)는 상기 개별적인 본딩팁(410)들의 간격을 가변시키기 위한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캠부재(420)는 가변블럭(422)과 캠플레이트(424)를 포함한다.
가변블럭(422)은 상기 다수의 개별적인 본딩팁(410)들의 상부에 결합되며, 후술하는 캠플레이트의 수평 이동에 따라 서로간의 간격이 가변될 수 있는 개별적인 다수의 블럭들의 집합으로 구성된다. 즉, 상기 개별적인 가변블럭(422)들은 서로 독립적으로 수평 이동될 수 있도록 구성된다. 도 6 에는 이러한 가변블럭(422)들이 결합된 상태의 사시도가 도시되고, 도 7 에는 개별적인 가변블럭(422)들의 분해도가 도시된다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 개별적인 가변블럭(422)들은 대체로 상하 수직 방향으로 길게 연장 형성되고, 너비는 상기한 개별적인 본딩팁(410)의 너비에 상응하게 형성되는 블럭체로서, 하부에 상기 본딩팁(410)의 상부가 결합된다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 가변블럭(422) 내부에는 진공라인(422c)이 형성되고, 상기 진공라인(422c)은 하부에 결합된 본딩팁(410)의 진공라인(412)과 연통된다. 그리고, 상기 가변블럭(422)의 일측면에는 상기 진공라인(422c)과 연통되는 에어호스(미도시)를 연결하기 위한 진공피팅(422b)이 형성된다.
한편, 상기 가변블럭(422)의 상부에는 캠핀(422a)이 돌출 형성된다. 상기 캠핀(422a)은 후술하는 캠플레이트(424)의 캠슬롯(424a)에 삽입되어 상기 캠플레이트(424)의 수평 이동에 따라 캠슬롯(424a) 경로를 따라 이동하여 가변블럭(422)의 간격이 조절되도록 한다.
이러한 가변블럭(422)은 단순하게 수직 방향으로 길게 연장된 편평한 판부재일 수도 있으나, 그들 사이의 간격이나 효과적인 배치 및 안정적인 이동을 고려하여 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 가변블럭(422)들은 수직으로 연장된 본체와 수직되게 수평 방향으로 연장되는 수평연장부(422d,422d',422d")을 포함할 수 있다. 상기 수평연장부(422d,422d',422d")는 각 가변블럭(422)의 본체의 좌우 양측에 형성될 수도 있고(422d 및 422d' 참조), 상부 중앙 일측에 형성될 수도 있다(422d" 참조). 그리고, 상기 수평연장부(422d,422d',422d")에는 상호간의 간섭을 방지하고 간격 조절시 이동 공간을 확보하기 위해 수직 방향으로 관통된 개구(422e, 422e')가 형성될 수 있다. 이들 각 개구는 단순한 수직 관통공 형태(422e' 참조)일 수도 있고, 일측면이 추가적으로 개구된 형태(422e 참조)일 수도 있다. 이러한 각 개구에 각 가변블럭(422)의 본체들이 삽입 배치된다. 이밖에도 각 가변블럭(422)들 사이의 간섭을 피하기 위한 다양한 구조가 채택될 수 있다. 한편, 상기 각 가변블럭(422)의 수평연장부(422d,422d',422d")의 좌우 양측면에는 각각 가이드블럭(404)이 결합된다. 상기 가이드블럭(404)은 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 가변블록(422)이 수용되는 서브하우징(402)에 형성된 가이드레일(403)을 따라 수평 방향으로 이동 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 상기 서브하우징(402)은 상기 가변블럭(422)의 둘레를 감싸 수용하도록 대체로 사각 프레임 형태로 구성되고 중앙은 개구되어 하방으로 본딩팁(410)이 돌출되고 상방으로는 가변블럭(422)의 상부 및 캠핀(422a)이 노출된다.
한편, 캠플레이트(424)는 상기 개별적인 각 가변블럭(422)의 상부에 돌출 형성된 캠핀들(422a)을 이동시켜 각 가변블럭(422) 간의 간격을 조절하기 위한 것으로, 도 3, 도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이, 각 가변블럭(422)의 상측에 배치되되, 대체로 수평 방향으로 긴 판부재로 구성되고, 중앙에는 상기 각 캠핀(422a)이 각각 삽입되어 이동될 수 있도록 상기 캠핀(422a)의 갯수와 상응하는 갯수의 장홈 형태의 캠슬롯(424a)이 형성된다. 상기 각 캠슬롯(424a)은 일측에서 타측으로 갈수록 서로 간의 간격이 벌어지도록 구성된다. 이와 같은 구성을 통하여 캠플레이트(424)가 캠슬롯(424a)의 길이 방향으로 이동됨에 따라 각 캠핀(422a) 간의 간격이 가변되어 가변블럭(422)과 여기에 결합된 각 본딩팁(410)의 간격이 조절된다.
도 8 에는 이러한 캠플레이트(424)와 캠슬롯(424a)의 상호 작용에 의한 각 가변블럭(422) 간의 간격이 조절되는 모습이 도시된다. 각 가변블럭(422) 상부의 각 캠핀(422a)이 캠플레이트(424)의 대응하는 각 캠슬롯(424a)에 각각 삽입되되, 도 8 의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 캠핀(422a)이 각 캠슬롯(424a) 서로 간의 간격이 좁은 구역에 위치되면, 각 캠핀(422a) 및 가변블럭(422) 서로 간의 간격도 그에 상응하게 좁게 배열된다. 한편, 도 8 의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 캠플레이트(424)가 일방향(도면에서는 상측)으로 수평 이동되면, 각 캠슬롯(424a)들 간의 간격이 변하기 때문에 각 캠슬롯(424a)에 삽입된 각 캠핀(422a)들이 각 캠슬롯(424a)의 경로를 따라 상대 이동되어 각 가변블럭(422)이 서브하우징(402) 내부에서 가이드레일(403)과 가이드블럭(404)의 상호 작용에 의해 수평 방향으로 슬라이드 이동됨에 따라 각 캠핀(422a) 및 가변블럭(422) 서로 간의 간격이 변화된다. 예컨대, 도 8 의 (b)에서는 캠플레이트(424)의 이동에 따라 각 캠핀(422a)이 각 캠슬롯(424a) 서로 간의 간격이 넓은 구역에 위치되어, 각 캠핀(422a) 및 가변블럭(422) 서로 간의 간격도 그에 상응하게 넓게 배열된다. 도 9 에는 이와 같이 각 가변블럭(422)의 간격이 상대적으로 좁게 배열된 상태(a)와 넓게 확장 배열된 상태(b)의 하방 사시도가 도시된다.
한편, 위에서 언급한 바와 같이, 상기 각 가변블럭(422)의 하부에는 본딩팁(410)이 결합되는 바, 상기와 같이 각 가변블럭(422) 서로 간의 간격이 조절됨에 따라, 그에 결합된 각 본딩팁(410) 간의 간격 또한 상응하게 조절된다. 도 10 에는 이와 같이 각 본딩팁(410)의 간격이 상대적으로 좁게 배열된 상태(a)와 넓게 확장 배열된 상태(b)의 도면이 측면도로 도시된다. 이와 같은 방법으로 각 본딩팁(410)의 간격이 조절됨에 따라, 각 본딩팁(410)에 의해 파지된 개별적인 클립(3)들 간의 간격 또한 조절된다.
이러한 캠부재(420)의 작동은 캠구동수단(430)에 의해 수행된다. 상기 캠구동수단(430)은 상기한 캠플레이트(424)를 수평 이동시키도록 구성되며, 도 3, 도4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이, 이동플레이트(436)와 모터(431) 및 볼스크류(435)를 포함한다.
이동플레이트(436)는 캠플레이트(424)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 것으로, 도시된 바와 같이, 모터(431)에 의해 회전되는 볼스크류(435)에 의해 수평 이동 가능하게 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 모터(431)에는 구동풀리(432)가 결합되고, 상기 볼스크류(435)에는 종동풀리(434)가 결합되며, 상기 구동풀리(432)와 종동풀리(434)는 밸트(433)에 의해 연결되어 모터(431)의 회전력이 밸트(433)에 의해 볼스크류(435)에 전달되고, 볼스크류(435)의 회전에 따라 이동플레이트(436)가 수평 이동되도록 구성된다. 그리고, 상기 이동플레이트(436)의 하부에는 상기 캠플레이트(424)가 고정 결합되어 상기 이동플레이트(436)의 수평 이동에 따라 캠플레이트(424)도 함께 수평 이동되도록 구성된다. 여기서, 상기 이동플레이트(424)의 안정적인 직선 이동을 보장하기 위해 LM가이드(438)가 추가로 구비된다. 상기 LM가이드(438)는 상기 이동플레이트(436)DLM 상측에 결합된느 LM블럭(438b)와 메인하우징(401) 상부 내벽에 결합되는 LM레일(438a)을 포함한다. 여기서, 상기 메인하우징(401)은 속이 빈 육면체 형상의 함체로 구성되어 내부에 모터(431)와 볼스크류(435)가 수용되도록 구성되며, 하부는 개구되어 도 3 에 도시된 바와 같이 이동플레이트(436) 하부에 결합된 캠플레이트(424)가 노출되도록 구성된다.
이러한 구성을 갖도록 조립된 메인하우징(401)과 서브하우징(402)은 서로 상하로 배치되어 볼트 등에 의해 고정 결합되어 전체로서 도 2 에 도시된 바와 같은 클립픽커(400)를 구성한다.
한편, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 캠부재(420)는 회전 가이드 타입(rotation guide type)으로 구성될 수도 있다. 도 11 에는 이러한 회전 가이드 타입 캠부재(420')의 결합 사시도가 도시되고, 도 12a 및 도 12b 에는 상방 및 하방 분해 사시도가 각각 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전 가이드 타입 캠부재(420')는 가이드플레이트(425) 및 회전가이드(428)를 포함한다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 본딩팁(410)에는 가변블럭(422)이 결합되고, 각 가변블럭(422)의 상부에는 캠핀(422a)이 돌출되며, 본 실시예에서는 추가적으로 상기 캠핀(422a)에 롤러(423)가 결합된다. 가변블럭(422)의 상부는 필요에 따라 이동 공간 확보 및 서로간의 간섭을 방지하기 위해 대체로 수평 및 수직 방향으로 절곡 형성될 수 있다. 상기 가변블럭(422)의 상부에는 가이드플레이트(425)가 배치된다. 상기 가이드플레이트(425)는 대체로 사각 형상으로 구성된 판부재로서, 중앙부에 수평방향으로 상기 각 가변블럭(422)의 상부에 구비된 캠핀(422a)과 롤러(423)가 배치된 방향으로 길게 연장된 가이드슬롯(425a)이 관통 형성되고, 상기 가이드슬롯(425a)은 직선형으로 구성되어 상기 캠핀(422a)과 롤러(423)가 삽입된 상태에서 수평 방향으로 직선 이동 가능하게 구성된다. 이때, 상기 롤러(423) 부분은 상부로 노출되어 후술하는 회전가이드(428) 하부에 형성된 가이드홈(428a)에 삽입 안착된다. 그리고, 상기 가변블럭(422)과 가이드플레이트(425) 사이에는 LM가이드(426)가 구비되어 각 가변블럭(422)이 좌우 수평 방향으로 개별적으로 슬라이딩 이동 가능하게 구성된다.
상기 가이드플레이트(425)의 상측에는 회전가이드(428)가 배치된다. 상기 회전가이드(428)는 대체로 원판형으로 구성되고 중심을 회전축으로 하여 회전됨에 따라 상기 각 가변블럭(422)을 수평 방향으로 이동시켜 간격을 조절한다. 이를 위해, 도 12b 에 도시된 바와 같이, 상기 회전가이드(428)의 하면에는 상기 각 가변블럭(422) 상부에 구비된 캠핀(422a) 또는 여기에 결합된 롤러(423)가 삽입되어 안내되도록 가이드홈(428a)이 음각 형성된다. 상기 가이드홈(428a)은 회전가이드(428)의 중심을 동심으로 하는 서로 다른 크기의 복수의 타원형 홈들로 구성된다. 그리고, 상기 각 가이드홈(428a) 서로 간의 간격은 모두 동일하게 구성된다.
도 13 에는 이러한 회전 가이드 타입 캠부재(420)에 의해 가변블럭(422)과 본딩팁(410)의 간격이 조절되는 방법이 단면도(결합 상태에서 회전가이드(428)의 평단면도)가 도시된다. 도 13 의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 가이드홈(428a)은 서로 다른 크기를 갖는 3개의 타원형 홈으로 구성되고, 각 가이드홈(428a)에 각각 롤러(423)가 삽입 배치된다. 보다 구체적으로, 서로 인접하는 가변블럭(422)에 구비된 각 롤러(423)들은 서로 인접한 서로 다른 가이드홈(428a)에 삽입되며, 동일한 가이드홈(428a) 내에서 서로 대향하는 위치(반대편)에 각각 대칭되는 가변블럭(422)에 구비된 롤러(423)가 삽입 배치된다.
도 13 의 (a)에는 각 롤러(423)가 각 가이드홈(428a)의 단축(B)을 따라 일렬로 배치된 상태에 있다. 이에 따라, 상기 각 롤러(423) 간의 간격이 비교적 좁게 배열되며, 따라서 개별적인 각 가변블럭(422) 및 본딩팁(410)의 간격 또한 비교적 좁게 배열된다. 여기서, 상기 회전가이드(428)가 모터(미도시)에 의해 중앙을 중심으로 회전하게 되면 각 롤러(423)가 각 가이드홈(428a)의 곡률 변화에 따라 가이드플이트(425)의 가이드슬롯(425a)을 따라 수평 방향으로 슬라이딩 이동된다. 도 13 의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전가이드(428)가 회전되어 각 롤러(423)가 각 가이드홈(428a)의 장축(A)을 따라 일렬로 배치되게 되면 각 롤러(423) 간의 간격이 최대로 넓게 배열되며, 따라서 개별적인 각 가변블럭(422) 및 본딩팁(410)의 간격 또한 최대로 넓게 배열된다. 상기 회전가이드(428)의 회전 정도를 조절함에 따라 본딩팁(410) 간의 간격을 조절할 수 있다. 이에 따라, 본딩팁(410)에 의해 파지되는 개별적인 클립(3)들 간 간격이 조절된다.
이러한 방법으로, 개별 클립(3)들이 커팅될 당시의 배열 피치를 유지한 채로 클립픽커(400)에 의해 파지된 상태에서, 리드프레임(10)에 탑재된 반도체 칩(20)들의 배열 피치에 상응하게 재배열될 수 있다.
상술한 바와 같이 클립픽커(400)에 의해 파지되어 배열 피치가 재배열된 클립(3)들은 미리 준비된 리드프레임(10)에 탑재된 반도체 칩(20)들 상에 본딩된다. 이를 위해 본 발명에 따른 클립픽커(400)는 도 2 에 도시된 바와 같은 삼축이송수단(450)에 의해 X축, Y축 및 Z축으로 이동되고, 회전수단(460)에 의해 회전된다. 상기 삼축이송수단(450)은 도시된 실시예와 같이 모터와 볼스크류 또는 실린더 또는 리니어모터 등이 3축 방향으로 배치된 통상의 3축 이송 장치로 구성될 수 있으며, 상기 회전수단(460) 또한 모터와 밸트에 의해 회전되는 회전축으로 구성되고, 상기 회전축 하부에 클립픽커(400)가 결합되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성을 통하여, 상기 클립픽커(400)에 의해 파지되고 재배열된 클립(3)들은 삼축이송수단(450)에 의해 리드프레임 및 반도체 칩이 배치된 위치로 수평 이송된 후, 회전수단(460)에 의해 리드프레임 상의 반도체 칩들과 동일한 배향으로 얼라인되고, 다시 상기 삼축이송수단(450)에 의해 클립픽커(400)가 하강하여 클립(3)들이 반도체 칩(20)들 상에 본딩된다.
클립(3)의 본딩이 완료된 리드프레임(10)들은 별도의 리드프레임 언로딩부(미도시)에서 순차적으로 적측된 후 외부로 반출된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
3 : 클립 3a : 통공
10 : 리드프레임 20 : 반도체 칩
30 : 클립프레임 A : 리드프레임 로딩부
B : 리드프레임 이송부 C : 클립프레임 로딩부
100 : 릴 110 : 이송가이드
120 : 클립프레임이송수단 122 : 모터
124 : 휠 126 : 돌기
D : 클립커팅부 200 : 펀칭부재
200a : 펀칭돌기 200b : 펀치브라켓
210 : 하부플레이트 210a : 제1관통홀
220 : 상부플레이트 230 : 가압플레이트
232 : 가이드샤프트 234 : 스프링
240 : 가이드플레이트 240a : 제2관통홀
250 : 가압수단 252 : 푸싱바
E : 클립적재부 300 : 적재스테이지
300a : 안착돌기 310 : 제1삼축이송수단
320 : 제1회전수단 322 : 회전모터
324 : 모터풀리 326 : 밸트
328 : 회전축 F : 클립픽킹부
400 : 클립픽커 401 : 메인하우징
402 : 서브하우징 403 : 가이드레일
404 : 가이드블럭 410 : 본딩팁
411 : 픽킹돌기 412 : 진공라인
420 : 캠부재 422 : 가변블럭
422a : 캠핀 422b : 진공피팅
422c : 진공라인 422d : 수평연장부
423 : 롤러 424 : 캠플레이트
424a : 캠슬롯 425 : 가이드플레이트
426 : LM가이드 428 : 회전가이드
428a : 가이드홈 430 : 캠이동수단
431 : 모터 432 : 구동풀리
433 : 밸트 434 : 종동풀리
435 : 볼스크류 436 : 이동플레이트
438 : LM가이드 438a : LM레일
438b : LM블럭 450 : 제2삼축이송수단
460 : 제2회전수단 G : 리드프레임 언로딩부

Claims (6)

  1. 다수의 개별 클립(3)들을 복수의 클립 그룹으로 분할 파지하여 각 반도체 칩(20) 상에 부착하기 위한 복수의 본딩팁(410)과;
    상기 각 본딩팁(410) 사이의 간격을 가변시키기 위한 캠부재(420)와;
    상기 캠부재(420)를 작동시키기 위한 캠구동수단(430)을 포함하는 클립픽커.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩팁(410)은 하측에 커팅된 개별 클립(3)들을 진공에 의해 흡착 파지하기 위한 다수의 픽킹돌기(411)가 형성된 것을 특징으로 하는 클립픽커.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠부재(420)는,
    상기 각 본딩팁(410)에 결합되고, 서로간의 간격이 조절될 수 있도록 각각 수평 이동 가능하게 구성되며, 캠핀(422a)이 각각 돌출 형성된 가변블럭(422)과;
    수평 이동에 따라 상기 각 가변블럭(422)에 돌출 형성된 캠핀들(422a)을 이동시켜 각 가변블럭(422) 간의 간격을 조절하기 위한 캠플레이트(424)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클립픽커.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캠플레이트(424)에는 상기 각 캠핀(422a)이 각각 삽입되어 상대 이동될 수 있도록 캠핀(422a)의 갯수와 상응하는 갯수의 장홈 형태의 캠슬롯(424a)이 형성되되, 상기 각 캠슬롯(424a)은 일측에서 타측으로 갈수록 서로 간의 간격이 벌어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 클립픽커.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 캠구동수단(430)은,
    상기 캠플레이트(424)와 고정 결합되는 이동플레이트와;
    상기 이동플레이트를 수평 이동시키기 위한 볼스크류(435)와;
    상기 볼스크류(435)를 구동시키기 위한 모터(431)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클립픽커.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠부재(420)는,
    상기 각 본딩팁(410)에 결합되고, 서로간의 간격이 조절될 수 있도록 각각 수평 이동 가능하게 구성되며, 캠핀(422a)이 각각 돌출 형성된 가변블럭(422)과;
    상기 각 가변블럭(422)에 구비된 캠핀(422a)이 관통 삽입되어 직선 이동 가능하도록 길게 연장된 가이드슬롯(425a)이 관통 형성된 가이드플레이트(425)와;
    하면에 상기 각 가변블럭(422)의 캠핀(422)이 삽입되며 서로 다른 크기를 갖는 복수의 동심 타원형 가이드홈(428a)이 형성되며, 회전 운동에 따라 상기 가변블럭(422)의 각 캠핀(422)이 수평 방향으로 이동되어 각 가변블럭(422) 간의 간격을 조절하기 위한 회전가이드(428)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클립픽커.
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