WO2012053757A2 - 봉지재 성형장치 및 방법 - Google Patents

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WO2012053757A2
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석대수
박은숙
최영규
황동주
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신한다이아몬드공업(주)
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/02—Transfer moulding, i.e. transferring the required volume of moulding material by a plunger from a "shot" cavity into a mould cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/14639—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for forming an encapsulant, and more particularly, to an apparatus and a method for forming an encapsulant, particularly suitable for molding an encapsulant of a light emitting diode package in an overmolded manner.
  • the resin in order to fill the resin before curing as a raw material into the cavity in which the molding is made, the resin is first supplied to the port (s) provided in the mold, and an external force is applied to the port while the upper mold and the lower mold are closed.
  • the resin must pass through the runner and the gate sequentially into the cavity.
  • the resin that has passed through the gate is cured when a predetermined time elapses after completely filling the cavity.
  • the encapsulant or the product including the encapsulant is separated from the mold, and the resin remaining in the port, runner, and gate is discarded after separation from the product.
  • the conventional transfer molding (or injection molding) requires a lot of flow of resin because the resin is transported a lot, and the volume of the pot, runner, and gate is larger than that of the cavity in which the encapsulant is molded.
  • the amount of resin consumption is excessively increased by discarding the inner resin. Therefore, the transfer molding has the inherent problem that the economy is greatly reduced due to excessive resin consumption, although it has the advantage of good molding accuracy and high stability of the molding dimensions.
  • the overmolding unlike the transfer molding method, since the resin is formed by directly supplying and pressing the resin directly to the cavity without a port, a runner, and a gate, the overmolding has an economical advantage that the resin consumption can be greatly reduced.
  • the conventional overmolding molding since the cavity volume is reduced or changed in the molding thickness direction during pressurization, the molding thickness difference can be generated depending on the degree of resin supply amount.
  • the conventional overmolding molding has the advantage of forming the encapsulant in a batch for a plurality of devices, but has a problem that it is difficult to respond to a specific product.
  • the resin may flow through the through holes. This is accompanied by inconvenience and hassle, such as requiring precautionary measures to block the through-holes with tape.
  • the reflector is a molded product which is integrally formed by injection molding PPA on a lead frame substrate formed by patterning a metal, and includes an opening for accommodating a semiconductor chip.
  • the encapsulant or lens should be molded so as to cover the opening. Therefore, when the resin is applied over the entire cavity of the lower mold, the encapsulant is formed up to an unnecessary part of the lead frame including the reflector outline. This will be done.
  • the problem to be solved by the present invention is an overmolding method, the sealing material can be molded to a reliable thickness dimension, and a sealing material forming apparatus particularly suitable for molding the sealing material on a substrate, such as a lead frame in which a through hole exists To provide.
  • Another problem to be solved by the present invention is an encapsulation for forming an encapsulant into a reliable dimension without any further precautions on a substrate, in particular, a substrate including a hole in which a through hole exists, using an overmolding apparatus. It is to provide a remolding method.
  • the fixed mold is mounted to the substrate; A movable mold disposed to face the fixed mold; An insert cavity block located between the fixed mold and the movable mold; A resin loading space provided between the insert cavity block and the movable mold, wherein the insert cavity block is formed with molding cavities facing the substrate, and a resin migration path from the resin loading space to the molding cavity.
  • the resin movement path includes resin inlets formed in the insert cavity block to connect the resin loading space and the molding cavity when the substrate, the insert cavity block, and the resin loading space are in continuous contact with each other.
  • the movable mold is a cavity holding block that stops after raising or lowering until it reaches the insert cavity block, and further up or down after stopping the cavity holding block to move the resin in the resin loading space to the insert
  • a cavity pressing block presses toward the cavity block, and a release film is covered to cover an upper portion of the cavity holding block and an upper portion of the cavity pressing block.
  • a substrate is mounted in a stationary mold, an insert cavity block is used to form one or more molding cavities in contact with the substrate, and a resin in the resin loading space is pressed into the molding cavity using a movable mold, An encapsulant molding method for molding an encapsulant in the molding cavity is provided.
  • the dimensional stabilization of the encapsulant can be achieved regardless of the degree of resin supply.
  • the insert cavity block can individually seal a plurality of elements arranged in the leadframe, even if a through hole exists in the molding region of the leadframe, resin leakage can be prevented without taking a separate blocking measure.
  • the cavity pressing block for pressurizing the resin is disposed on the top, eliminating the need to adsorb the release film in a vacuum manner to provide a predetermined space for containing the resin, Furthermore, the need for a separate vacuum mechanism and device for vacuum adsorption can be eliminated.
  • 1, 2 and 3 are cross-sectional views showing the encapsulant forming apparatus according to an embodiment of the present invention in a first position, a second position and a third position, respectively.
  • Figure 4 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the sealing material forming apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view showing one application example of an encapsulation material forming apparatus suitable for forming an encapsulant on a substrate having protrusions on its back surface.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a sealing material forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 1, 2 and 3 are cross-sectional views showing the encapsulation material forming apparatus according to an embodiment of the present invention at a first position at the beginning of molding, a second position at the middle of molding, and a third position of the molding finisher; 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 3.
  • the sealing material forming apparatus As shown in Figures 1 to 3, the sealing material forming apparatus according to the present embodiment, the molding apparatus of the over-mold or compression molding method, the upper fixed mold 20, the lower movable mold 30 and those It includes an insert cavity block 40 therebetween.
  • a lifting drive mechanism such as, for example, a pressurizing device is used for press molding of the resin by raising or lowering the movable mold.
  • the stationary mold 20 and the movable mold 30 are disposed to face each other on the upper and lower portions of the elevating drive mechanism such as a pressurizing device.
  • the fixed mold 20 and / or the movable mold 30 may be provided with a heating device (not shown) for heating the resin to a set temperature.
  • the encapsulant is formed on the substrate 10 including the lead frame 11, and the substrate 10 is formed of the light emitting diode chips 12 mounted on the lead frame 11 and the light emission. It includes a reflector 13 formed with an opening for receiving the diode chips (12).
  • the substrate 10 is cut after forming an encapsulant and separated into a plurality of SMD type light emitting diode packages, and a through hole is formed in the substrate 10 due to the pattern of the lead frame 11.
  • the term 'substrate' is defined herein to include all kinds of objects mounted on the stationary mold 20 or the movable mold 30 for forming an encapsulant.
  • the substrate which is an object on which the encapsulant is formed, is formed by mounting a light emitting diode chip in a lead frame, but the present invention is not limited thereto.
  • the substrate 10 is supplied to the fixed mold 20 by a separate substrate supply device (not shown) and mounted on the fixed mold 20.
  • a vacuum suction method or a clamp method may be used, and other methods of mounting the substrate 10 to the stationary mold 20 may also be considered.
  • the supply of the substrate 10 through the substrate supply device is performed in a state in which the fixed mold 20 and the movable mold 30 are spaced apart at regular intervals by a press movable portion. In the substrate 10 mounted on the stationary mold 20, the wide surface on which the encapsulant is molded faces the movable mold 30.
  • the insert cavity block 40 is mounted on the substrate 10 mounted on the fixed mold 20. As shown in FIG. 4, the insert cavity block 40 has a plurality of molding cavities 41 on one side thereof, and a plurality of resin inlets (or a plurality of resin inlets connected to each of the molding cavities 41) on the opposite side thereof. Gate 42. In addition, the insert cavity block 40 allows the plurality of molding cavities 41 to face the substrate 10 and the plurality of resin inlets 42 to fill the resin loading space 38 of the movable mold 30. Facing the substrate 10.
  • the substrate 10 includes a reflector 13 having a light emitting diode chip 12 and an opening for accommodating the light emitting diode chip 12 on one surface thereof, and an encapsulant includes an opening of the reflector 13. It is necessary to be formed to fill. For this requirement, the reflector 13 fits almost snugly into the forming cavity 41 of the insert cavity block 40. Therefore, a space in which the actual resin R may be filled in the molding cavity 41 remains only in the opening of the reflector 13. In order to make the encapsulant shape into a desired shape, the shape of the molding cavity 41 can be designed into a convex lens shape or a desired shape as shown.
  • the resin existing in the resin loading space of the movable mold 30 is pressurized into the molding cavity 41 through the resin inlets 42 by pressurization by the cavity pressing block 31, and then cured, thereby causing the reflector 13 to be pressed.
  • An encapsulant for encapsulating the light emitting diode chip 12 is formed in an opening of the c. Unlike the present embodiment, when the reflector 13 is not included in the substrate 10, the resin will be filled up to the space occupied by the reflector 13 in the drawing.
  • the movable mold 30 includes a cavity pressing block 31 and a cavity holding block 36 disposed on the base 3.
  • the base 3 is connected to a lift drive mechanism not shown, and is configured to be driven up and down by the lift drive mechanism.
  • the cavity pressing block 31 is fixedly disposed at a central area of the upper surface of the base 3, and the cavity holding block 36 is elastically supported by an elastic member 37 installed in the base 3.
  • the cavity pressing block 31 and the cavity holding block 36 are raised together, and the cavity holding block 36 is formed of another element (in this embodiment, the insert cavity block 40).
  • the cavity pressing block 31 ascends to a certain height with the compression of the elastic member 37 thereafter.
  • the cavity pressing block 31 is always located lower than the outer cavity holding block 36, the movable mold defined by the cavity pressing block 31 and the cavity holding block 36 ( At the upper portion of the 30), a concave space for containing the molten resin is formed.
  • the encapsulation material forming apparatus according to the present embodiment, the movable mold (in order to prevent the molten resin from coming into direct contact with the movable mold 30 and prevent the molten resin from leaking under the movable mold 30 during pressure molding). 30) the release film 50 covering the upper portion.
  • the release film 50 is absorbed onto the movable mold 30 by a vacuum device (not shown) installed on the movable mold 30 while being covered on the movable mold 30.
  • the release film 50 is vacuum-adsorbed through a narrow gap between the cavity pressing block 31 and the cavity holding block 36 of the movable mold 30, through the above process, the outside of the resin during the pressing process
  • a resin loading space 38 can be formed that can prevent leakage.
  • a fixed amount of solid or liquid resin is evenly loaded in the resin loading space 38.
  • a substrate 10 is mounted on an upper fixed mold 20, and then an insert cavity block 40 is mounted on the substrate 10.
  • the release film 50 is adsorbed on the upper portion of the movable mold 30 having a concave shape by the step between the cavity pressing block 31 and the cavity holding block 36 to form the resin loading space 38.
  • the insert cavity block 40 is mounted on the substrate 10 on the stationary mold 20, but the insert cavity block 40 is mounted on the movable mold 30 on which the release film 50 is adsorbed. Mounting may also be considered. All parts of the movable mold 30 in the position shown in FIG. 1 are spaced apart from all the elements on the stationary mold 20 side.
  • the cavity holding block 36 of the movable mold 30 first touches the insert cavity block 40 and stops. Thereby, the resin loading space 38 is completely closed between the insert cavity block 40 and the movable mold 30. At this time, the parts that actually touch are the release film 50 and the insert cavity block 40, but if the leakage of the resin can be prevented by other means, since the release film 50 can be omitted, the insert cavity block 40 and The first touching portion will be described as the cavity holding block 36.
  • the cavity pressing block 31 is further raised while the compression of the elastic member 37 causes the resin loading space 38 to be raised. Pressurize the resin.
  • the resin loading space 38 gradually decreases due to the pressurization.
  • the dam bar surface 43 in which the reflector 13 and the insert cavity block 40 contact each other is further pressed, it is possible to suppress the resin from transferring to the cavity region, and further improve the sealing force. Can be.
  • the resin loading space 38 is reduced to directly press the resin, and the pressurized resin is injected into the molding cavity 41 through the resin inlet 42 provided in the insert cavity block 40.
  • a vacuum passage that is, an air vent, may be formed, and the air vent may be formed in the resin loading space 38.
  • the top surface of the cavity holding block 36 and the top surface of the reflector 13 and the insert cavity block 40 which form the outer side may be selectively placed.
  • the resin pressurized into the liquid phase cures after a certain time.
  • the stationary mold 20 and the movable mold 30 are separated from each other, and the substrate 10 and the insert cavity block 40 are unloaded by using a material supply device, not shown, and collectively externally placed.
  • the insert cavity block 40 may be unloaded and separated at the same time, and then the substrate on which the encapsulant is completed may be removed.
  • FIG. 5 shows an application example for the case where the back surface of the substrate 10, that is, the surface opposite to the surface on which the encapsulant is formed, is not a flat surface.
  • the evacuation grooves 27 corresponding to the protrusions 19 are provided in the fixed mold 20 to prevent the substrate 10 from being lifted up.
  • the escape groove 27 is formed by overlapping not only the protrusion 19 but also a deviation formed by a plurality of reflector 13 upper surfaces and a deviation of the dam bar surface 43 (see FIG. 4) of the insert cavity block 40. It is possible to eliminate the gap of the outer peripheral surface of the molding cavity 41 that can be. While a portion of the substrate 10 is elastically pushed into the escape groove 27 formed in the fixed mold 20, the sealing force can be further improved while offsetting the aforementioned deviation by the spring back action.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a sealing material forming apparatus according to another embodiment of the present invention. It is based on the mechanism introduced in the previous embodiment, but the mounting direction of the substrate 10 is reversed. That is, according to the present embodiment, the movable mold 30 is disposed on the upper portion to constitute the upper mold, and the fixed mold 20 is disposed on the lower portion to constitute the lower mold. The substrate 10 is mounted on the lower fixed mold 20 and the insert cavity block 40 is placed thereon.
  • the insert cavity block 40 has a molding cavity 41 which is open toward the substrate 10 mounted on the stationary mold 20, that is, the lower mold, that is, the movable mold 30 is provided on the opposite side.
  • a resin loading space 38 and a resin inlet 42 for connecting the resin loading space 38 to the molding cavity are formed on the facing surface.
  • the release film 50 is disposed below the movable mold 30 or above the insert cavity block 40 so as to be placed below the resin loading space 38.
  • the cavity holding block 36 of the movable mold 30 contacts the insert cavity block 40 with the release film 50 interposed therebetween, and the cavity pressing block ( 31 is further lowered with the compression of the elastic member 37 to pressurize the resin in the resin loading space 38.
  • Resin is injected at a great pressure from the resin loading space 38 into the molding cavity through the resin inlet.
  • the liquid resin in the molding cavity is cured to form a bar paper having a compact and stable thickness dimension in the molding cavity.

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Abstract

본 명세서는 오버몰딩 방식이면서도, 신뢰성 있는 두께 치수로 봉지재를 성형할 수 있으며, 관통 구멍이 존재하는 리드프레임과 같은 기판 상에 봉지재를 성형하는데 특히 적합한 봉지재 성형장치를 개시한다. 개시된 봉지재 성형장치는, 기판이 장착되는 고정금형과; 상기 고정금형과 대향되게 배치되는 가동금형과; 상기 고정금형과 상기 가동금형 사이에 위치하는 인서트 캐비티 블록과; 상기 인서트 캐비티 블록과 상기 가동금형 사이에 제공되는 수지 적재 공간을 포함하며,상기 인서트 캐비티 블록에는 상기 기판과 대면하는 성형 캐비티들과, 상기 수지 적재 공간으로부터 상기 성형 캐비티로 이어진 수지 이동 경로가 형성된다.

Description

봉지재 성형장치 및 방법
본 발명은 봉지재 성형장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 발광다이오드 패키지의 봉지재를 오버몰드 방식으로 성형하는데 특히 적합한 봉지재 성형장치 및 방법에 관한 것이다.
발광다이오드 칩 등과 같은 반도체칩을 내장하는 패키지 제품의 제조에는 칩을 봉지하는 봉지재를 수지로 성형하는 기술이 이용되고 있다. 기술 수준과 최근 제품의 특성 및 시장 요구에 따라, 발광다이오드 패키지 등 반도체 패키지는 경박 단소화되는 경향을 보이고 있다. 이러한 경향과 원자재 절약을 줄이기 위한 노력으로 봉지재 성형을 위한 수지 소모량을 최소화하려는 봉지재 성형기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
종래의 봉지재 성형기술로는 트랜스퍼 성형 또는 인젝션 성형과 오버몰드 성형(또는, 압축성형)이 많이 알려져 있다.
트랜스퍼 성형의 경우, 원료가 되는 경화 전의 수지를 성형이 이루어지는 캐비티 내에 충진하기 위하여, 일차적으로 금형에 제공된 포트(들)에 수지를 공급하고, 상형과 하형이 클로징된 상태에서 포트에 외력을 가함으로써, 그 수지가 러너와 게이트를 순차적으로 지나 캐비티에 들어가도록 해야 한다. 게이트를 통과한 수지는 캐비티 내에 완전히 충진된 후 소정의 시간이 경과하게 되면 경화된다. 봉지재 또는 봉지재를 포함하는 제품을 금형으로부터 분리하며, 이때, 포트, 러너, 게이트 내에 남은 수지는 제품과의 분리 작업 후 버려진다.
위와 같이 종래의 트랜스퍼 성형(또는, 인젝션 성형)은 수지가 이송되는 경로가 많으므로 많은 수지의 유동량이 요구되며, 봉지재가 성형되는 캐비티 대비 포트, 러너, 게이트의 체적이 커서 그 포트, 러너 및 게이트 내 수지를 버리는 것에 의해 수지 소모량이 과다하게 많아지는 단점이 있다. 따라서, 트랜스퍼 성형은, 성형 정밀도가 좋고 성형 치수의 안정성이 높다는 이점을 가짐에도 불구하고, 과다한 수지 소모량으로 인해 경제성이 크게 떨어지는 본질적인 문제점을 안고 있다.
이에 반해, 오버몰드 성형은, 트랜스퍼 성형 방식과는 달리 포트, 러너, 게이트 없이 캐비티에 직접 수지를 공급하고 가압하여 봉지재를 성형하므로, 수지 소모량을 크게 줄일 수 있다는 경제적인 이점을 갖는다. 그러나 종래의 오버몰드 성형은, 캐비티 체적이 가압 도중 성형 두께 방향으로 축소 또는 변화하기 때문에, 수지 공급량의 정도에 따라 성형 두께 차이를 발생시킬 수 있다. 또한, 종래의 오버몰드 성형은, 다수의 소자들에 대하여 일괄적으로 봉지재를 형성하는 데에는 이점을 갖지만, 특정 제품에 대해서는 대응이 어렵다는 문제점을 안고 있다. 특히, 종래의 오버몰드 성형 기술은 다수의 관통 구멍을 갖는 리드프레임 기판 상의 반도체칩들에 대해 봉지재를 성형하는 적용의 경우, 관통 구멍을 통하여 수지가 흘러나갈 수 있으므로, 예를 들면, 리크 방지용 테이프로 관통 구멍을 막는 사전 보호조치가 요구되는 등의 불편함과 번거로움이 뒤따른다.
발광다이오드 패키지 제품의 대다수를 차지하는 표면 실장형 발광다이오드 패키지의 경우, 광 효율을 높이기 위하여, 발광다이오드 칩의 주변을 둘러싸는 리플렉터가 요구된다. 리플렉터는, 금속을 패턴 가공하여 형성된 리드프레임 기판 상에 PPA를 사출 성형하여 일체화시킨 성형물로서, 반도체칩을 수용하는 개구부를 포함한다. 이와 같은 적용에 오버몰드 성형을 이용하는 경우, 상기 개구부를 덮도록 봉지재 또는 렌즈 성형해야 하므로, 하형의 캐비티 전체에 걸쳐 수지를 도포할 경우, 리플렉터 외곽을 포함하는 리드프레임의 불필요한 부분까지 봉지재의 성형이 이뤄지게 된다. 이는 소자들 사이 또는 패키지들 사이의 간격 또는 피치가 클수록 폐기되는 수지 소모량을 증가시키며, 더 나아가, 성형 공정 이후의 공정에서 다른 추가적인 문제를 야기할 소지가 많다. 또한, 폐기되는 수지량을 줄이기 위해 얇게 성형하는 경우, 리플렉터와 봉지재 간의 밀착성이 떨어지므로, 몰딩 이후의 공정을 거치는 동안 봉지재가 떨어져 나와 다른 문제를 야기할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 오버몰딩 방식이면서도, 신뢰성 있는 두께 치수로 봉지재를 성형할 수 있으며, 관통 구멍이 존재하는 리드프레임과 같은 기판 상에 봉지재를 성형하는데 특히 적합한 봉지재 성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 오버몰딩 방식의 성형장치를 이용하여, 기판, 특히, 관통 구멍이 존재하는 구멍을 포함하는 기판 상에 별도의 사전 조치 없이 봉지재를 신뢰성 있는 치수로 성형하는 봉지재 성형방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 봉지재 성형장치는, 기판이 장착되는 고정금형과; 상기 고정금형과 대향되게 배치되는 가동금형과; 상기 고정금형과 상기 가동금형 사이에 위치하는 인서트 캐비티 블록과; 상기 인서트 캐비티 블록과 상기 가동금형 사이에 제공되는 수지 적재 공간을 포함하며, 상기 인서트 캐비티 블록에는 상기 기판과 대면하는 성형 캐비티들과, 상기 수지 적재 공간으로부터 상기 성형 캐비티로 이어진 수지 이동 경로가 형성된다. 여기에서, 상기 수지 이동 경로는, 기판과 인서트 캐비티 블록과 수지 적재 공간이 연속적으로 맞닿아 있을 때, 상기 수지 적재 공간과 상기 성형 캐비티들을 연결하도록 상기 인서트 캐비티 블록에 형성된 수지 유입구들을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 가동금형은 상기 인서트 캐비티 블록에 닿을 때까지 상승 또는 하강 후 정지하는 캐비티 홀딩블록과, 상기 캐비티 홀딩블록의 정지 후 더 상승 또는 하강하여 상기 수지 적재 공간의 수지들을 상기 인서트 캐비티 블록을 향해 가압하는 캐비티 가압블록을 포함하며, 상기 캐비티 홀딩블록의 상부와 상기 캐비티 가압블록의 상부를 덮도록 이형필름이 씌워진다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 고정금형에 기판을 장착하고, 인서트 캐비티 블록을 이용해 상기 기판에 접하는 하나 이상의 성형 캐비티를 형성하고, 가동금형을 이용해 수지 적재 공간의 수지를 상기 성형 캐비티 내로 가압하여, 상기 성형 캐비티 내에서 봉지재를 성형하는 봉지재 성형방법이 제공된다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판과 인서트 캐비티 블록이 밀착되면서 만들어진 부동의 캐비티 공간을 통하여 성형이 이루어지므로, 수지 공급량의 정도와는 무관하게 봉지재의 치수 안정화를 도모할 수 있다.
둘째, 수지를 공급하고 가압하는 위치와 봉지재 형성 공간인 성형 캐비티와의 거리를 단축시킴으로써, 불필요한 포트, 러너 등의 수지의 이동 경로를 최소화하여 폐기되는 수지 소모량을 최소화 할 수 있다.
셋째, 인서트 캐비티 블록을 리드프레임에 배열된 여러 개의 소자를 개별로 밀폐시킬 수 있으므로, 리드프레임의 성형 영역 내에 관통 홀이 존재하더라도 별도의 막음 조치를 취하지 않고 수지 누설을 방지할 수 있다.
넷째, 봉지재의 형상을 결정하면서 봉지재 품질에 직접적인 영향을 끼치는 요소인 인서트 캐비티 블록을 금형에 삽입 형태로 조립하지 않아도 되므로. 고온의 무거운 고정금형 또는 가동금형을 따로 분리하는 일 없이 손쉽게 캐비티의 상태 확인 및 유지/보수를 수행할 수 있다.
다섯째, 성형이 불가하거나 성형이 불필요한 곳을 인서트 캐비티 블록의 수지 유입구를 선별적으로 막음 조치함으로써 간단히 배제할 수 있으며, 수지 공급량에 상관없이 동일 치수로 성형된 봉지재를 얻을 수 있다.
여섯째, 기판을 가동금형에 배치하는 구조의 경우, 수지 가압을 위한 캐비티 가압블록이 상부에 배치되므로, 수지를 담기 위한 소정의 공간을 마련하기 위해 이형필름을 진공방식으로 흡착시킬 필요를 제거하며, 더 나아가, 상기 진공 흡착을 위한 별도의 진공 기구 및 장치의 필요성을 제거할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지재 성형장치를 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치 각각에서 도시한 단면도들.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지재 성형장치 일부를 확대하여 도시한 단면도.
도 5는 이면에 돌출부를 갖는 기판에 봉지재를 형성하는데 적합한 봉지재 성형장치의 한 적용예를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 봉지재 성형장치를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지재 성형장치를 성형 초기의 제1 위치, 성형 중기의 제2 위치, 그리고, 성형 완료기의 제3 위치에서 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 주요 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 봉지재 성형장치는, 오버 몰드 또는 압축 성형 방식의 성형장치로서, 상부의 고정금형(20), 하부의 가동금형(30) 및 그들 사이의 인서트 캐비티 블록(40)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 가동금형의 상승 또는 하강을 통한 수지의 가압 성형을 위해, 예를 들면, 프레스 가압장치와 같은 승강 구동기구 이용된다.
상기 고정금형(20)과 상기 가동금형(30)은 프레스 가압장치와 같은 승강 구동기구의 상부와 하부에 서로 대향되게 배치된다. 상기 고정금형(20) 및/또는 상기 가동금형(30)에는 수지를 설정 온도로 가열하기 위한 가열장치(미도시됨) 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 리드프레임(11)을 포함하는 기판(10) 상에 봉지재의 성형이 이루어지며, 상기 기판(10)은 리드프레임(11)에 실장된 발광다이오드 칩(12)들과 상기 발광다이오드 칩(12)들을 수용하는 개구부가 형성된 리플렉터(13)를 포함한다. 또한, 상기 기판(10)은 봉지재 형성 후 절단되어 복수의 SMD형 발광다이오드 패키지들로 분리되는 것으로서, 리드프레임(11)의 패턴으로 인하여 기판(10)에는 관통 구멍이 형성되어 있다. 본 명세서에서 용어 '기판'을 고정금형(20) 또는 가동금형(30)에 봉지재 성형을 위해 장착되는 모든 종류의 객체를 포함하는 것으로 정의한다. 또한, 도시된 바에 따르면, 봉지재가 형성되는 객체인 기판이 발광다이오드 칩이 리드프레임에 실장되어 이루어진 것이지만 이에 의해 본 발명이 한정되어서는 아니됨에 유의한다.
상기 기판(10)은 별도로 마련된 기판 공급장치(미도시됨)에 의해 고정금형(20)에 공급되어 그 고정금형(20)에 장착된다. 기판(10)을 고정금형(20)에 장착하는 방식은 진공 흡착 방식 또는 클램프 방식이 이용될 수 있으며, 기타 다른 방식에 의해 기판(10)을 고정금형(20)에 장착하는 것도 고려될 수 있다. 기판 공급장치를 통한 상기 기판(10)의 공급은 프레스 가동부에 의해 고정금형(20)과 가동금형(30)이 일정 간격으로 이격된 상태에서 이루어진다. 고정금형(20)에 장착된 기판(10)은 봉지재가 성형되는 넓은 면이 가동금형(30)을 향하게 된다.
또한, 상기 고정금형(20)에 장착된 기판(10) 상으로 상기 인서트 캐비티 블록(40)이 장착된다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 인서트 캐비티 블록(40)은 일면에 복수의 성형 캐비티(41)들을 구비하며, 반대면에는 상기 성형 캐비티(41)들 각각에 연결되는 복수의 수지 유입구(또는, 게이트; 42)들을 구비한다. 또한, 상기 인서트 캐비티 블록(40)은 상기 복수의 성형 캐비티(41)들이 기판(10)을 향하도록 그리고 상기 복수의 수지 유입구(42)들이 상기 가동금형(30)의 수지 적재 공간(38)을 향하도록 상기 기판(10)에 장착된다.
앞서 언급한 바와 같이 상기 기판(10)은 일면에 발광다이오드 칩(12)과 그 발광다이오드 칩(12)을 수용하는 개구부가 형성된 리플렉터(13)를 포함하며, 봉지재는 상기 리플렉터(13)의 개구부를 채우도록 형성되는 것이 필요하다. 이러한 요구를 위해, 상기 인서트 캐비티 블록(40)의 성형 캐비티(41)에는 상기 리플렉터(13)가 거의 꼭 맞게 끼워진다. 따라서, 상기 성형 캐비티(41) 중에서 실제 수지(R)가 채워질 수 있는 공간은 상기 리플렉터(13)의 개구부에만 남게 된다. 상기 봉지재 형상을 원하는 형상으로 하기 위해서, 도시된 것과 같은 볼록 렌즈형 또는 따른 원하는 형상으로 성형 캐비티(41)의 형상을 설계할 수 있다. 가동금형(30)의 수지 적재 공간에 존재하던 수지는 캐비티 가압블록(31)에 의한 가압에 의해 상기 수지 유입구(42)들을 통해 성형 캐비티(41)로 가압 유입된 후 경화되어, 상기 리플렉터(13)의 개구부에 상기 발광다이오드 칩(12)을 봉지하는 봉지재를 형성한다. 본 실시예와 다르게 기판(10)에 리플렉터(13)가 포함되지 않는 경우, 수지는 도면에서 리플렉터(13)가 차지하고 있는 공간까지 채워질 것이다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 가동금형(30)은 베이스(3) 상에 배치되는 캐비티 가압블록(31)과 캐비티 홀딩블록(36)을 포함한다. 상기 베이스(3)는 미도시된 승강 구동기구에 연결되어 상기 승강 구동기구에 의해 상하로 구동되도록 구성된다. 상기 캐비티 가압블록(31)은 상기 베이스(3)의 상부면 중앙 영역에 고정 배치되며, 상기 캐비티 홀딩블록(36)은 베이스(3)에 설치된 탄성부재(37)에 의해 탄성적으로 지지된다. 상기 베이스(3)가 상승 구동되면, 캐비티 가압블록(31)과 캐비티 홀딩블록(36)이 함께 상승하되, 상기 캐비티 홀딩블록(36)이 타 요소(본 실시예에서는, 인서트 캐비티 블록(40))와의 접촉에 의해 정지하면, 그 이후부터는 탄성부재(37)의 압축을 수반하면서 캐비티 가압블록(31)만이 일정 높이까지 상승한다.
본 실시예에 따르면, 상기 캐비티 가압블록(31)은 외곽의 캐비티 홀딩블록(36) 보다 항상 낮게 위치하므로, 상기 캐비티 가압블록(31)과 상기 캐비티 홀딩블록(36)에 의해 정해지는 가동금형(30)의 상부에는 용융 수지를 담을 수 있는 오목한 공간이 형성된다. 또한, 본 실시예에 따른 봉지재 성형장치는, 가압 성형 중 용용 수지가 가동금형(30)과 직접 접촉하는 것을 막고 그 용용 수지가 가동금형(30) 아래로 누설되는 것을 막기 위해, 가동금형(30)의 상부를 덮는 이형필름(50)을 포함한다. 상기 이형필름(50)은 가동금형(30)의 상부에 씌워진 채 상기 가동금형(30) 측에 설치된 진공기기(미도시됨)에 의해 상기 가동금형(30)의 상부에 흡착된다.
이때, 상기 이형필름(50)은 가동금형(30)의 캐비티 가압블록(31)과 캐비티 홀딩블록(36) 사이의 좁은 틈을 통하여 진공 흡착되고, 위와 같은 과정을 통해, 가압공정 중 수지의 외부 누설을 방지할 수 있는 수지 적재 공간(38)이 형성될 수 있다. 이 수지 적재 공간(38) 내에 일정량의 고형 또는 액상의 수지를 고르게 적재한다.
이제 도 1, 도 2 및 도 3을 차례로 참조하여, 전술한 봉지재 성형장치로 기판 상에 봉지재를 형성하는 과정에 대하여 더 설명하고자 한다.
도 1을 참조하면, 먼저 기판(10)이 상부의 고정금형(20)에 장착되고 다음 기판(10) 상에는 인서트 캐비티 블록(40)이 장착된다. 캐비티 가압블록(31)과 캐비티 홀딩블록(36) 사이의 단차에 의해 오목한 형상을 갖는 가동금형(30)의 상부에 이형필름(50)을 흡착시켜 수지 적재 공간(38)을 형성한다. 본 실시예에서는, 인서트 캐비티 블록(40)이 고정금형(20) 상의 기판(10) 상에 장착되지만, 인서트 캐비티 블록(40)을 이형필름(50)이 흡착된 가동금형(30)의 상부에 장착하는 것도 고려될 수 있다. 도 1에 도시된 위치에서 가동금형(30)의 모든 부분은 고정금형(20) 측의 모든 요소들로부터 이격되어 있다.
도 2를 참조하면, 승강 구동기구에 의해 베이스(3)를 상승 구동시키면, 1차로 가동금형(30)의 캐비티 홀딩블록(36)이 인서트 캐비티 블록(40)에 닿아 정지된다. 이에 의해, 수지 적재 공간(38)은 인서트 캐비티 블록(40)과 가동금형(30) 사이에서 완전히 닫힌다. 이때, 실제로 닿는 부분들은 이형필름(50)과 인서트 캐비티 블록(40)이지만, 다른 수단에 의해 수지의 누설을 막을 수 있다면, 이형필름(50)이 생략될 수 있으므로, 인서트 캐비티 블록(40)과 1차로 닿는 부분을 캐비티 홀딩블록(36)인 것으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 승강 구동기구에 의해 베이스(3)를 더 상승 구동시키면, 탄성부재(37)의 압축을 수반하면서 캐비티 가압블록(31)이 더 상승하여 수지 적재 공간(38)의 수지를 가압하게 된다. 상기 가압에 의해 수지 적재 공간(38)은 점점 줄어들다. 도 4에 보여지는 바와 같이, 리플렉터(13)와 인서트 캐비티 블록(40)이 맞닿은 댐바면(43)이 더욱 가압되면, 수지가 캐비티 영역으로 전이되는 것을 억제할 수 있고, 밀봉력이 더 향상될 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 수지 적재 공간(38)이 줄어들면서 직접적으로 수지를 가압하게 되고 가압된 수지는 인서트 캐비티 블록(40)에 마련된 수지 유입구(42)를 통하여 성형 캐비티(41) 내로 주입된다.
아울러, 상기 단계별 과정에서 성형물에 내재되거나 발생된 기포(보이드)를 효과적으로 제거하고 성형성을 개선하기 위해, 진공 통로, 즉 에어 벤트가 형성될 수 있으며, 이 에어 벤트는 수지 적재 공간(38)의 외곽을 형성하는 캐비티 홀딩블록(36)의 상면과 리플렉터(13)의 상면과 인서트 캐비티 블록(40)이 맞닿는 면에 선택적으로 둘 수 있다.
액상으로 가압된 수지는 일정 시간이 지나 경화된다. 수지가 경화되면, 고정금형(20)과 가동금형(30)을 이격시키고 기판(10)과 인서트 캐비티 블록(40)을 미도시된 자재공급 장치를 이용하여 일괄 언로딩하여, 금형들의 외부로 일괄 분리하거나, 인서트 캐비티 블록(40)을 먼저 언로딩함과 동시에 분리한 후 봉지재의 성형이 완료된 기판을 떼어낼 수도 있다.
도 5는 기판(10)의 이면, 즉, 봉지재가 형성되는 면의 반대면이 편평한 면이 아닌 경우에 대한 적용예를 도시한다. 상기 기판(10)의 이면에 돌출부(19)가 있는 경우, 고정금형(20)에 상기 돌출부(19)에 상응하는 도피홈(27)을 마련하여, 기판(10)의 들뜸을 방지한다. 상기 도피홈(27)은 단지 돌출부(19)에 대한 대응 뿐 아니라 다수개의 리플렉터(13) 윗면이 형성하는 편차와 인서트 캐비티 블록(40)의 댐바면(43; 도 4 참조)들의 편차가 겹쳐 생성될 수 있는 성형 캐비티(41) 외주면의 간극을 없앨 수 있다. 기판(10)의 일부가 고정금형(20)에 형성된 도피홈(27)으로 탄성적으로 밀리면서 스프링 백 작용에 의해 전술한 편차를 상쇄하면서 밀봉력도 더 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 봉지재 성형장치를 도시한 단면도이다. 앞선 실시예에서 소개된 매커니즘을 기초로 하되, 기판(10)의 장착 방향이 반대인 경우이다. 즉, 본 실시예에 따르면, 가동금형(30)이 상부에 배치되어 상형을 구성하며, 고정금형(20)이 하부에 배치되어 하형을 구성한다. 기판(10)이 하부의 고정금형(20)에 장착되고 그 위에 인서트 캐비티 블록(40)이 올려진다. 상기 인서트 캐비티 블록(40)은 하형, 즉, 고정 금형(20)에 장착된 기판(10)을 향해 개방된 성형 캐비티(41)를 일면에 구비하고, 반대면, 즉, 가동금형(30)을 향해 있는 면에는 수지 적재 공간(38)과 상기 수지 적재 공간(38)을 상기 성형 캐비티에 연결하는 수지 유입구(42)가 형성된다. 상기 수지 적재 공간(38) 아래에 두도록 상기 가동금형(30)의 하부 또는 상기 인서트 캐비티 블록(40)의 상부에는 이형필름(50)이 배치된다. 가동금형(30)이 1차 하강하여, 가동금형(30)의 캐비티 홀딩블록(36)이 상기 이형 필름(50)을 사이에 두고 상기 인서트 캐비티 블록(40)에 닿으며, 상기 캐비티 가압블록(31)은 탄성부재(37)의 압축을 수반하면서 더 하강하여 수지 적재 공간(38) 내 수지를 가압한다. 수지는 수지 적재 공간(38)로부터 수지 유입구를 통해 성형 캐비티 내로 큰 압력으로 주입된다. 성형 캐비티 내 액상의 수지가 경화되어 치밀하고 두께 치수가 안정정인 봉재지가 상기 성형 캐비티 내에서 형성된다. 진공 흡착이 아니더라도 이형필름(50)을 하부의 고정금형(20), 즉, 하형에 그대로 유지시킬 수 있으므로, 이형필름(50)의 진공 흡착을 위한 진공 기기를 생략하는 것도 가능하다. 도 5에 도시된 것과 같은 도피 홈(27)을 고정금형(20)에 형성하는 것도 고려될 수 있다.

Claims (3)

  1. 기판이 장착되는 고정금형;
    상기 고정금형과 대향되게 배치되는 가동금형;
    상기 고정금형과 상기 가동금형 사이에 위치하는 인서트 캐비티 블록; 및
    상기 인서트 캐비티 블록과 상기 가동금형 사이에 제공되는 수지 적재 공간을 포함하며,
    상기 인서트 캐비티 블록에는 상기 기판과 대면하는 성형 캐비티들과, 상기 수지 적재 공간으로부터 상기 성형 캐비티로 이어진 수지 이동 경로가 형성된 것을 특징으로 하는 봉지재 성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 가동금형은 상기 인서트 캐비티 블록에 닿을 때까지 상승 또는 하강 후 정지하는 캐비티 홀딩블록과, 상기 캐비티 홀딩블록의 정지 후 더 상승 또는 하강하여 상기 수지 적재 공간의 수지들을 상기 인서트 캐비티 블록을 향해 가압하는 캐비티 가압블록을 포함하며, 상기 캐비티 홀딩블록의 상부와 상기 캐비티 가압블록의 상부를 덮도록 필름이 씌워지는 것을 특징으로 하는 봉지재 성형장치.
  3. 고정금형에 기판을 장착하고,
    인서트 캐비티 블록을 이용해 상기 기판에 접하는 하나 이상의 성형 캐비티를 형성하고,
    가동금형을 이용해 수지 적재 공간의 수지를 상기 성형 캐비티 내로 가압하여,
    상기 성형 캐비티 내에서 봉지재를 성형하는 것을 특징으로 하는 봉지재 성형방법.
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