WO2016167526A1 - 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치 - Google Patents

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WO2016167526A1
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ultrasonic welding
lead frame
coupled
ball screw
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최윤화
이인섭
조정태
최순성
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제엠제코(주)
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic welding bonding apparatus, and more particularly, to an apparatus for bonding a lead frame to an DBC substrate of a semiconductor package by ultrasonic welding.
  • a power semiconductor chip package using a DBC substrate includes a DBC substrate 10, a semiconductor chip 20, a lead frame 30, and a case body 60, as shown in FIG.
  • the 160 is bonded on the copper pattern of the DBC substrate 10 by an adhesive such as solder and electrically connected to the semiconductor chip 20 by the conductive clip 40 or the bonding wire 50.
  • the lead frame 160 when the lead frame 160 is bonded to the DBC substrate 10 by soldering as described above, the lead frame 160 is vulnerable to physical vibration or solder cracks, the bonding quality is low, and thus the productivity is very low. There is a disadvantage that occurs. Accordingly, development of a bonding method and an apparatus thereof to replace the soldering method for joining the leadframe 160 is required.
  • the present invention has been made to solve the problems of the conventional lead frame bonding method as described above, by joining the DBC substrate and the lead frame by the ultrasonic welding method instead of the soldering method to improve the bonding quality and prevent the generation of environmental pollutants.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic welding bonding apparatus for a semiconductor substrate, which can improve productivity by automatic control.
  • Ultrasonic welding bonding apparatus for solving the above problems, a lead frame loading unit for supplying a lead frame; A substrate loading unit supplying a DBC substrate; An index rail on which the DBC substrate and the lead frame are placed; An ultrasonic welding unit for bonding the lead frame placed on the index rail and the DBC substrate by ultrasonic welding; It includes an unloading unit for carrying out the lead frame and the DBC substrate bonded by the ultrasonic welding unit.
  • the lead frame loading unit may include: a stack loader configured to move up and down a plurality of lead frames in a stacked state; And a separator configured to pick up and separate lead frames, which are loaded on the stack loader, one by one, and supply the separated lead frames to the index rails.
  • the stack loader may include a motor; A ball screw connected by the motor and the belt; A nut block coupled to the ball screw; A plurality of lead frames are stacked therein, and include a lift stack coupled to the nut block to move up and down as the motor is driven.
  • the separator includes: a pickup member for lifting a lead frame stacked on an uppermost layer of the lead frames stacked on the stack loader; A pickup arm on which the pickup member is mounted; A rotary cylinder configured to rotate the pickup arm to transfer the lead frame picked up by the pickup member to the index rail; It includes a lifting cylinder coupled to the upper side of the rotary cylinder.
  • the index rail is concave in the center portion is configured to form a step with both edge portions, the DBC substrate is placed in the concave center portion, the lead frame is disposed on the upper side of the DBC substrate, both left and right ends of the index rail It is preferable to settle in the left and right edge parts.
  • the lead frame may further include a lead frame transfer unit configured to transfer the lead frame supplied from the lead frame loading unit to the index rail to the ultrasonic welding unit, and to transfer the lead frame and the DBC substrate bonded by the ultrasonic welding unit to the unloading unit.
  • a lead frame transfer unit configured to transfer the lead frame supplied from the lead frame loading unit to the index rail to the ultrasonic welding unit, and to transfer the lead frame and the DBC substrate bonded by the ultrasonic welding unit to the unloading unit.
  • the lead frame transfer unit includes a clamp for holding a side end of the lead frame; It includes a linear motor for horizontally moving the clamp.
  • the substrate loading unit the substrate lifting supply module for lifting and supplying the DBC substrate in a stacked state
  • a substrate insert module configured to pick up the DBC substrate supplied by the substrate lift supply module and supply the same to the ildex rail.
  • the substrate lift supply module the substrate cartridge for receiving the DBC substrate in a multi-layer stacked state; A pusher for pushing up and moving the DBC substrate stacked in the substrate cartridge; And elevating driving means for elevating and pushing the pusher.
  • the pusher includes: a support block supporting the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge from below; It includes an elevating rod that is elevated in the vertical direction while supporting the support block from below.
  • the lifting driving means includes a motor; A ball screw connected by the motor and the belt; A nut block coupled to the ball screw; The lifting rod of the pusher is coupled and includes a lift piece coupled to the nut block to lift.
  • the substrate insert module may include: a pickup arm arranged on one side of the substrate cartridge and picking up a DBC substrate supplied to the substrate cartridge according to horizontal and vertical movements and supplying the DBC substrate to the index rail; Horizontal transfer means for horizontally moving the pickup arm; And lifting means for lifting and lowering the pickup arm.
  • the pick-up arm the suction nozzle which is mounted downward on the tip end side; And an air cylinder for adjusting the horizontal position of the pickup arm.
  • the horizontal conveying means includes a ball screw and a motor;
  • the ball screw is disposed parallel to the lower side of the pickup arm in the longitudinal direction, the nut block coupled to the ball screw is coupled to the lower end side of the transfer plate disposed on the side, the upper end of the transfer plate of the pickup arm It is coupled to one side, the LM guide is installed on the outer surface of the transfer plate, the LM guide is coupled to the inner surface of the vertical plate of the L-shaped bracket, the motor is disposed below the ball screw, the ball screw and The motor is preferably connected by a belt.
  • the lifting means includes a support bracket on which the pick-up arm and the horizontal transfer means are mounted, and a lift cylinder for lifting and lowering the support bracket.
  • the ultrasonic welding part the ultrasonic wave is disposed on one side of the index rail, the horn is horizontally positioned above one side of the index rail to vibrate while pressing the lead frame placed on the DBC substrate from above to weld the lead frame to the DBC substrate A fusion device; Y-axis direction transfer means for transferring the ultrasonic welding machine in the Y-axis direction; X-axis direction transfer means for transferring the ultrasonic welding machine in the X-axis direction; And Z-axis transfer means for transferring the ultrasonic welding machine in the Z-axis direction.
  • the Z-axis transfer means the Z-axis transfer motor disposed on one side of the ultrasonic welding machine so that the axis is directed downward;
  • a ball screw disposed vertically side by side on the side of the Z-axis transfer motor and disposed below the ultrasonic welding machine and connected to the Z-axis transfer motor by a belt;
  • a nut block coupled to the ball screw and lifted according to the operation of the Z-axis feed motor;
  • the lower part is connected to the nut block and the upper part includes a coupler connected to the ultrasonic welding machine.
  • the coupler is composed of a first coupler and a second coupler;
  • the first coupler has a cylindrical shape in which a space for inserting a ball screw is formed and a lower edge thereof is coupled to the nut block;
  • the second coupler is coupled to an upper portion of the first coupler, and comprises a block-shaped body for supporting the support plate for supporting the ultrasonic welding machine from below, and the shaft formed to project up and down the block-shaped body, respectively Threads are formed on the outer circumferential surface of the shaft to be screwed to the first coupler and the support plate, respectively.
  • the guide is a guide rod coupled to the lower portion of the support plate, a through groove is formed vertically in the center is configured so that the second coupler and the ball screw can pass through the guide block is slidably coupled to the corner portion It includes.
  • a spring is provided on the outer circumferential surface of the guide rod between the support plate and the guide block to provide a buffering force when the ultrasonic welding machine is lowered.
  • the X-axis transfer means includes an X-axis transfer motor and an X-axis transfer block;
  • the X-axis feed motor is composed of a linear motor, the X-axis feed block is coupled to the X-axis feed motor is transferred in the X-axis direction, the upper portion is coupled to the guide block and the lower portion is rotatably mounted to the ball screw It is preferable to be coupled to the ball screw bracket.
  • a pressure fixing means for pressing and fixing the DBC substrate placed on the index rail from above, wherein the pressure fixing means is a pressure fixing tool for pressing the DBC substrate surface from above; And a cylinder for lifting and lowering the pressing fixture.
  • 1 is a configuration diagram of a power semiconductor chip package using a DBC substrate
  • FIG. 3 is a front view of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a lead frame loading unit of the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of the index rail and the lead frame transfer unit of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention
  • Figure 6 is a side view of the substrate loading portion of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a front view of the substrate insert module of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a front view of the ultrasonic welding unit of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is a bonding operation operation diagram of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • lifting cylinder bracket 127 lifting cylinder bracket 127: LM shaft
  • Index rail 210 main frame
  • clamp bracket 320 linear motor
  • substrate loading unit 410 substrate lifting supply module
  • substrate cartridge 412 support plate
  • lifting section 420 board insert module
  • pickup arm 422a adsorption nozzle
  • ultrasonic welding unit 510 ultrasonic welding machine
  • 520 Y-axis feed motor 522: Y-axis feed motor
  • Y-axis feed plate 530 Z-axis feed means
  • Z axis feed motor 531a Reducer
  • Ball screw bracket 533b LM guide
  • 540 X-axis feed motor 542: X-axis feed motor
  • the ultrasonic welding bonding apparatus includes a lead frame loading unit 100, an index rail 200, a lead frame transfer unit 300, a substrate loading unit 400, and an ultrasonic wave.
  • the welding part 500 and the unloading part 600 are included.
  • the lead frame loading unit 100 is a portion for automatically supplying a lead frame LF to be bonded to the DBC substrate S. As shown in FIG. 4, the lead frame loading unit 100 includes a stack loader 110 and a separator 120. .
  • the stack loader 110 lifts and moves a plurality of lead frames LF in a stacked state, and supplies them to the separator 120.
  • the stack loader 110 is connected by a motor 111 mounted on an upwardly inclined 'L' shaped bracket 114 and the motor 111 and a belt 113. It includes a ball screw 112, the nut block 112a coupled to the ball screw 112 is coupled to the lower end of the lifting stack (115).
  • the elevating stack 115 may be configured in a rectangular enclosure shape with an open top, and a settlement portion 116 having a bar shape may be formed on the inner side so as to cross a plurality of lead frames LF.
  • the lower part is coupled to the lower bracket by guide means such as the LM guide 117 to move smoothly during the lifting.
  • the lead frame placed in the stack loader 110 is composed of a metal strip shape (or plate shape) extending generally horizontally, the outline of the plurality of lead frames to be attached to the DBC substrate is formed by punching As shown in (b) of FIG. 4, the multilayer stack is stacked in the settling portion 116 horizontally disposed inside the lifting stack 115.
  • the motor 111 when the motor 111 is operated, the rotational force is transmitted to the ball screw 112 by the belt 113 to rotate the ball screw 112, and the nut block 112a coupled with the ball screw 112. Is moved. And since the nut block 112a is coupled to the lifting stack 115, the lifting stack 115 is moved as a result.
  • the motor 111 is used as a stepping motor capable of forward and reverse rotation, when the lead frame is supplied, the motor 111 is rotated in the forward direction to elevate the lifting stack 115, and after the stacked lead frames are all supplied, rotate again in the reverse direction. Return to the original position.
  • the separator 120 includes a pickup member 121, a rotary cylinder 123, and a lift cylinder 125.
  • the pickup member 121 is a means for lifting the lead frame loaded on the uppermost layer of the lead frame stacked on the lifting stack 115 of the stack loader 110 as a suction nozzle for picking up the lead frame by vacuum. desirable. As shown, the pickup member 121 is preferably provided in an appropriate number according to the length of the lead frame and is mounted on the pickup member mounting piece 122.
  • the upper portion of the pickup member mounting piece 122 is provided with a rotary cylinder 123.
  • the rotary cylinder 123 rotates the pickup member mounting piece 122 by 180 ° to transfer the lead frame picked up from the pickup member 121 to the index rail 200.
  • the pick-up member 121 (and the pick-up member mounting piece 122) is configured to be elevated for pickup and supply of the lead frame to the index rail 200, for this purpose is located on the upper side of the rotary cylinder 123
  • a lifting cylinder 125 is provided.
  • the rotary cylinder 123 is mounted on the lower side of the rotary cylinder bracket 124, and the lifting cylinder bracket 126 is disposed at a predetermined interval above the rotary cylinder bracket 124.
  • the lifting cylinder 125 is mounted above the lifting cylinder bracket 126.
  • the rod of the lifting cylinder 125 passes through the lifting cylinder bracket 126 and is coupled to the rotary cylinder bracket 124.
  • the lifting cylinder bracket 126 is fixedly coupled to a separate bracket, between the rotary cylinder bracket 124 and the lifting cylinder bracket 126 LM shaft 127 for smoothly guiding the lifting of the rotary cylinder bracket 124 Guide means such as) is provided.
  • the lead frame picked up and transported by the separator 120 is placed in the index rail 200 to be described later.
  • the index rail 200 extends in the longitudinal direction to cross the lead frame loading unit 100, the substrate loading unit 400, the ultrasonic welding unit 500, and the unloading unit 600 of the ultrasonic welding bonding apparatus according to the present invention.
  • the rail is elongated, and the lead frame to be bonded to each other and the DBC substrate is placed.
  • the index rail 200 is recessed in a central portion to form a step with both edge portions, and the DBC substrate S is placed in the recessed central portion, and the lead frame LF is placed in the DBC.
  • the central portion of the index rail 200 is preferably composed of cemented carbide to withstand the impact of vibration during the ultrasonic welding operation.
  • the index rail 200 is installed on the main frame 210 so as to be able to be up and down.
  • the lead frame transfer part 300 includes a clamp 310, a clamp bracket 312, and a linear motor 320.
  • the clamp 310 is configured to move the tongs in opposite directions in accordance with the supply and exhaust of air to press and hold the side end portion of the lead frame up and down.
  • the configuration of the clamp 310 is conventional and detailed description thereof will be omitted.
  • the clamp 310 is mounted to the clamp bracket 312.
  • the clamp bracket 312 is configured as a 'b' shape as shown in Figure 5, the clamp 310 is mounted on the horizontal portion and the vertical portion is coupled to the linear motor 320 is moved horizontally.
  • the linear motor 320 is formed to extend in the longitudinal direction at one lower side of the main frame 210 in which the index rail 200 is installed.
  • the lead frame seated on the index rail 200 by the separator 120 of the lead frame loading unit 100 is gripped by the clamp 310 which is horizontally moved along the linear motor 320. It is horizontally transferred to the ultrasonic welding part 500 along the index rail 200.
  • the clamp of the lead frame transfer unit 300 310 is also preferably provided with a plurality.
  • two ultrasonic welding parts 500 that is, the first ultrasonic welding part 500a and the second ultrasonic welding part 500b are shown in a form in which they are spaced apart at regular intervals, as will be described later. After the welding of some lead frames in the first ultrasonic welding unit 500a, the welding of the remaining lead frames is performed in the second ultrasonic welding unit 500b. In this case, the lead frame loading unit 100 first performs welding.
  • Three clamps 310 are preferably provided. In this case, the three clamps 310 are preferably configured to be individually controlled and driven by a three-axis linear motor.
  • the substrate loading unit 400 includes a substrate lift supply module 410 and a substrate insert module 420 as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the substrate lifting supply module 410 is a part for automatically supplying a DBC substrate in a multi-layer stacked state, and includes a substrate cartridge 411, a pusher 413, and a lifting driving means 415.
  • the substrate cartridge 411 is a portion for accommodating the DBC substrate in a multi-layer stacked state, and is generally configured in the shape of a rectangular parallelepiped enclosure, with upper and lower openings, and a partition wall formed at an inner center thereof so that two compartments in which the DBC substrates are stacked are formed. do.
  • the substrate cartridge 411 is installed on the support plate 412 as shown in FIG.
  • the pusher 413 moves the DBC substrate stacked in the substrate cartridge 411 up and includes a support block 413b and a lifting rod 413a.
  • the support block 413b is a block body that supports the substrate stacked inside the substrate cartridge 411 from below
  • the lifting bar 413a is a rod that is elevated in the vertical direction while supporting the support block 413b from below.
  • the support member is disposed perpendicularly to the lower side of the substrate cartridge 411 as a shape member and is inserted into the lower opening of the substrate cartridge 411 through the support plate 412 and lifted by the elevating driving means 415 to be described later. 413b and the DBC substrate laminated thereon are supplied upward.
  • the lifting driving means 415 includes a motor 415a, a ball screw 415b, and a lifting piece 416e.
  • the motor 415a and the ball screw 415b are connected to the belt 415c in a state where they are mounted side by side on the bracket, and the lifting piece 416e is coupled to the nut block 415d of the ball screw 415b.
  • the ball screw 415b is rotated by the operation of the motor 415a, the nut block 415d coupled to the ball screw 415b is raised, and the lifting piece coupled to the nut block 415d ( 416e) and the lifting bar 413a coupled thereto are raised to push up the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge 411.
  • the stacked DBC substrates are picked up one by one by the substrate insert module 420 which will be described later for ultrasonic welding and supplied to the ultrasonic welding unit 500.
  • the motor 415a automatically operates.
  • the uppermost DBC substrate is constantly maintained at the highest height of the substrate cartridge 411.
  • the substrate insert module 420 is a portion to pick up the DBC substrate loaded by the substrate lifting supply 410 module to supply to the index rail 200, pickup arm 422 , Horizontal transfer means 424 and the lifting means 428.
  • the pick-up arm 422 is disposed on one side of the substrate cartridge 411 and picks up the DBC substrate supplied to the substrate cartridge 411 according to horizontal and vertical movement and supplies it to the index rail 200.
  • the pick-up arm 422 is equipped with a suction nozzle 422a toward the lower side.
  • the other end side of the pickup arm 422 is provided with an air cylinder 422b, the horizontal position of the pickup arm 422 is adjusted according to the operation of the air cylinder 422b.
  • the air cylinder 422b is supported by the cylinder support bracket 422c from below.
  • the pickup arm 422 is configured to be horizontally moved by the horizontal transfer means 424.
  • the horizontal conveying means 424 includes a conveying plate 424f, a ball screw 424b and a motor 424a.
  • the ball screw 424b is disposed parallel to the lower side of the pickup arm 422 along the longitudinal direction. As shown in FIG. 7, the ball screw 424b is installed on the support plate 424c horizontally coupled to the center of the vertical plate 426b of the support bracket 426, and coupled to the ball screw 424b.
  • the nut block 424e is coupled to the lower end side of the transfer plate 424f disposed laterally. And the upper end of the transfer plate 424f is coupled to one side of the pickup arm 422.
  • An LM guide 424g is installed on an outer surface of the transfer plate 424f, and the LM guide 424g is coupled to an inner surface of the vertical plate 426b of the support bracket 426.
  • a motor 424a is disposed below the ball screw 424b (and the supporting plate 424c), and the ball screw 424b and the motor 424a are connected by a belt 424d.
  • the rotational force is transmitted by the belt 424d according to the operation of the motor 424a so that the ball screw 424b is rotated so that the nut block 424e is horizontally moved and the transfer plate coupled to the nut block 424e.
  • the pick-up arm 422 is horizontally transported toward the substrate cartridge 411 or in the opposite direction.
  • the pick-up arm 422 in order for the pick-up arm 422 to pick up the DBC substrate supplied from the substrate cartridge 411, the pick-up arm must be configured to be vertically liftable, and for this purpose, the substrate insert module 420 moves the lifting means 428. It includes more. As shown in Figure 6 and 7, the lifting means 428 is preferably composed of a lifting cylinder 428a for lifting and moving the entire support bracket 426 on which the pick-up arm 422 is mounted.
  • the lifting cylinder 428a is mounted on the support plate 412, and the cylinder rod is coupled to the lower side of the horizontal plate 426a of the support bracket 426 to be installed to lift the support bracket 426.
  • An LM shaft 428b is installed between the support plate 412 and the horizontal plate 426a of the support bracket 426 for stable guidance.
  • the pick-up arm 422 is moved in the horizontal direction by the operation of the air cylinder 422b. Move to the upper side of the substrate cartridge 411, the pickup arm 422 is lowered again by the contraction of the lifting cylinder 428a, and the pick-up of the DBC substrate loaded on the substrate cartridge 411 is carried out.
  • the pick-up arm 422 After the pick-up arm 422 is raised by the expansion of the 428a, the pick-up arm 422 is horizontally moved according to the operation of the motor 424a to transfer the picked-up DBC substrate to the upper side of the index rail 200, and then the lifting cylinder ( As the pickup arm 422 is lowered according to the contraction of 428a, the DBC substrate is placed on the index rail 200 and then returned to its original position. By repeating this operation, the DBC substrate is automatically supplied to the index rail 200.
  • the lead frame and the DBC substrate mounted on the index rail 200 are bonded to each other in the ultrasonic welding part 500.
  • the ultrasonic welding part 500 is positioned on the opposite side of the substrate loading part 400 with respect to the index rail 200. 8 is a side view of the ultrasonic welding part 500, and FIG. 9 is a front view of the ultrasonic welding part 500, respectively.
  • the ultrasonic welding unit 500 is ultrasonic welding machine 510, Y axis direction transfer means 520, X axis direction transfer means 540, Z axis direction transfer means 530 and substrate pressure fixing means 550.
  • the ultrasonic fusion machine 510 is a tool for converting high frequency electric energy into vibration energy and fusion bonding the bonding surfaces of two base materials by vibration.
  • the ultrasonic fusion machine 510 includes a vibrator, a booster, and a horn 512. do. Since the structure of the ultrasonic fusion machine 510 is conventional, a detailed description thereof will be omitted.
  • the ultrasonic welding machine 510 is disposed on the support plate 412 on one side of the index rail 200 as shown in FIG. 8, but the horn 512 is horizontally above one side of the index rail 200.
  • the lead frame disposed above the DBC substrate is vibrated while pressing the lead frame from above to weld the lead frame to the DBC substrate.
  • the ultrasonic fusion machine 510 is configured to be movable in the X-axis, Y-axis and Z-axis respectively in the state installed on the support plate 412.
  • the Y-axis direction transfer means 520 is provided for the Y-axis direction transfer of the ultrasonic welding machine 510.
  • the Y-axis feed means 520 includes a Y-axis feed motor 522 and a Y-axis feed plate 524.
  • the Y-axis feed motor 522 is a linear motor
  • the Y-axis feed plate 524 is coupled to a mover (not shown) of the Y-axis feed motor 522 is moved horizontally in the Y-axis direction.
  • the Y-axis feed motor 522 is coupled to the lower side of one side of the Y-axis transfer plate 524
  • the LM guide is disposed on the other side lower portion of the Y-axis transfer plate 524.
  • Z-axis direction transfer means 530 is provided for Z-axis transfer of the ultrasonic welding machine 510.
  • the Z-axis direction transfer means 530 moves the ultrasonic fusion machine 510 in the Z-axis direction so that the horn 512 portion of the ultrasonic fusion machine 510 provides downward pressing force during the ultrasonic welding of the lead frame and the DBC substrate. Let's do it.
  • the Z-axis feed means 530 includes a Z-axis feed motor 531, a ball screw 533 and a coupler (535). As shown in FIG. 9, the Z-axis feed motor 531 is disposed on one side of the ultrasonic welding machine 510 so that the shaft faces downward, and the reducer 531a is connected to the lower side.
  • the sprocket is coupled to the reduction gear 531a and is connected to the ball screw 533 by a belt 532.
  • the ball screw 533 is disposed vertically side by side on the side of the Z-axis feed motor 531 and the reducer 531a and disposed below the ultrasonic welding machine 510 and rotatably mounted to the ball screw bracket 533a. do.
  • the nut block 534 coupled to the ball screw 533 is coupled to the lower side of the support plate 412 on which the ultrasonic welding machine 510 is installed by the coupler 535.
  • the coupler 535 may be composed of a single member connecting the nut block 534 and the support plate 412, but in the preferred embodiment of the present invention, the first coupler 535a and the second coupler 535b. It consists of.
  • the first coupler 535a has a cylindrical shape having a space in which a ball screw 533 can be inserted, and a lower edge thereof is coupled to the nut block 534 by a fastener such as a bolt.
  • a groove is formed in the first coupler 535a to prevent interference with the ball screw 533 when the nut block 534 moves up and down.
  • the second coupler 535b is coupled to the upper portion of the first coupler 535a. As illustrated in FIG.
  • the second coupler 535b includes a block-shaped body that supports the support plate 412 from below and a shaft protruding upward and downward, respectively. Threads are formed on the outer circumferential surface of each shaft to be screwed to the first coupler 535a and the support plate 412, respectively.
  • the guide 536 is provided for stable guidance during the lifting and lowering of the ultrasonic welding machine 510.
  • the guide 536 includes a guide block 536a and a guide rod 536b.
  • the guide block 536a is a rectangular parallelepiped block, and a through groove is formed vertically in the center thereof to allow the second coupler 535b and the ball screw 533 to pass therethrough. This is slidably combined.
  • the guide rod 536b has an upper end coupled to a lower portion of the support plate 412 and the other end coupled to a separate plate.
  • a spring 536c is provided on the outer circumferential surface of the guide rod 536b between the support plate 412 and the guide block 536a to provide a shock absorbing force when the ultrasonic welding machine 510 is lowered.
  • the guide block 536a is coupled to the X-axis feed motor 542 of the X-axis feed means 540 to be described later is configured to be movable in the X-axis direction.
  • the X-axis conveying means 540 includes an X-axis conveying motor 542 and an X-axis conveying block 546.
  • the X-axis feed motor 542 is composed of a linear motor, as shown in Figure 8, is mounted on the vertical bracket 544 coupled on the Y-axis feed plate 524.
  • the X-axis transfer block 546 is combined with a mover (not shown) of the X-axis transfer motor 542 to be transferred in the X-axis direction, and an upper portion thereof is a guide block 536a of the Z-axis transfer means 530. ) And the bottom is coupled to the ball screw bracket (533a).
  • An LM guide 533b is provided between the ball screw bracket 533a and the Y-axis feed plate 524.
  • the ultrasonic welding unit 500 further includes a substrate pressing fixing means 550 for fixing the DBC substrate does not move when the lead frame and the DBC substrate is bonded.
  • the substrate pressing fixing means 550 includes a pressing fixture 552 and a pressure cylinder 554 as shown in FIGS. 5 and 10.
  • the pressing fixture 552 is a block body for pressing the DBC substrate disposed in the center of the index rail 200 from above and is moved up and down by the pressure cylinder 554 disposed above.
  • the pressure cylinder 554 is fixed to a separate bracket.
  • FIG. 10 is a view illustrating bonding of a lead frame and a DBC substrate in the ultrasonic welding unit 500 as described above.
  • the lead frame is supplied to the ultrasonic welding work position of the index rail 200 by the lead frame transfer unit 300, and the clamp 310 of the lead frame transfer unit 300 grips and fixes the lead frame.
  • the DBC substrate is supplied to the index rail 200 in a state of being picked up by the pickup arm 422.
  • the pick-up arm 422 is lowered in the state in which the DBC substrate is adsorbed by the adsorption nozzle 422a to press one side of the DBC substrate to be fixed on the index rail 200.
  • the pressing fixture 552 descends to press the other side of the DBC substrate on the index rail 200. Fix it.
  • the horn 512 of the ultrasonic fusion machine 510 presses the junction between the lead frame and the DBC substrate while the lead frame and the DBC substrate are fixed on the index rail 200, thereby applying vibration to the lead frame and the DBC substrate.
  • Ultrasonic welding junction is made.
  • the ultrasonic welding unit 500 is preferably provided with one or more as shown in the figure is configured to shorten the working time.
  • another clamp 310 of the lead frame transfer unit 300 grips the finished DBC substrate to which the lead frame is bonded and transfers the finished product to the unloading unit 600.
  • the unloading unit 600 is provided with a magazine 610, and the finished product is transported after the multi-layer loading.

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Abstract

본 발명은 초음파 웰딩 접합 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 패키지의 DBC 기판에 리드프레임을 초음파 웰딩에 의해 접합하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치는, 리드프레임을 공급하는 리드프레임로딩부와; DBC 기판을 공급하는 기판로딩부와; 상기 DBC 기판과 리드프레임이 안치되는 인덱스레일과; 상기 인덱스레일에 안치된 리드프레임과 DBC 기판을 초음파 웰딩에 의해 접합하는 초음파웰딩부와; 상기 초음파웰딩부에서 접합된 리드프레임과 DBC 기판을 반출하는 언로딩부를 포함한다.

Description

반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치
본 발명은 초음파 웰딩 접합 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 패키지의 DBC 기판에 리드프레임을 초음파 웰딩에 의해 접합하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 DBC 기판을 이용한 전력용 반도체 칩 패키지는 도 1 에 도시된 바와 같이 DBC 기판(10), 반도체 칩(20), 리드프레임(30) 및 케이스 바디(60)를 포함하여 구성되되, 리드프레임(160)은 솔더 등의 접착제에 의해 DBC 기판(10)의 구리 패턴 상에 접합되고 도전성 클립(40) 또는 본딩 와이어(50)에 의해 반도체 칩(20)과 전기적으로 연결된다.
그런데, 이와 같이 리드프레임(160)을 솔더링에 의해 DBC 기판(10)에 접합하는 경우 물리적 진동이나 솔더 크랙에 취약하고, 접합 품질이 떨어져 생산성이 매우 낮으며, 납이나 유해가스 등 환경오염 물질을 발생한다는 단점이 존재한다. 이에 따라, 리드프레임(160) 접합을 위한 솔더링 방법을 대체할 접합 방법 및 그 장치에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 리드프레임 접합 방법의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, DBC 기판과 리드프레임을 솔더링 방식이 아닌 초음파웰딩 방식으로 접합함으로써 접합 품질을 향상시키고 환경오염 물질 발생을 방지할 수 있으며, 자동 제어에 의해 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치는, 리드프레임을 공급하는 리드프레임로딩부와; DBC 기판을 공급하는 기판로딩부와; 상기 DBC 기판과 리드프레임이 안치되는 인덱스레일과; 상기 인덱스레일에 안치된 리드프레임과 DBC 기판을 초음파 웰딩에 의해 접합하는 초음파웰딩부와; 상기 초음파웰딩부에서 접합된 리드프레임과 DBC 기판을 반출하는 언로딩부를 포함한다.
여기서, 상기 리드프레임로딩부는, 다수의 리드프레임을 다층 적재된 상태로 승강 이동시키는 스택로더와; 상기 스택로더에 적재되어 공급되는 리드프레임을 하나씩 픽업 분리하여 상기 인덱스레일로 공급하는 세퍼러이터를 포함한다.
그리고, 상기 스택로더는, 모터와; 상기 모터와 밸트에 의해 연결되는 볼스크류와; 상기 볼스크류에 결합되는 너트블럭과; 내측에 다수개의 리드프레임이 적층되고, 상기 너트블럭과 결합되어 모터 구동에 따라 승하강되는 승강스택을 포함한다.
그리고, 상기 세퍼레이터는, 상기 스택로더에 적층된 리드프레임 중 최상층에 적층된 리드프레임을 들어올리는 픽업부재와; 상기 픽업부재가 장착되는 픽업암과; 상기 픽업암을 회전시켜 픽업부재에 의해 픽업된 리드프레임을 인덱스레일로 이송하는 로터리실린더와; 상기 로터리실린더의 상측에 결합되는 승강실린더를 포함한다.
그리고, 상기 인덱스레일은 중앙부가 오목하게 함몰되어 양측 가장자리 부분과 단차를 이루도록 구성되며, DBC 기판은 상기 오목한 중앙부에 안치되고, 리드프레임은 상기 DBC 기판의 상측에 배치되되 좌우 양단이 상기 인덱스레일의 좌우 가장자리 부분에 안치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 리드프레임로딩부로부터 인덱스레일로 공급된 리드프레임을 상기 초음파웰딩부로 이송하고, 초음파웰딩부에서 접합된 리드프레임과 DBC 기판을 상기 언로딩부로 이송하는 리드프레임이송부를 더 포함한다.
그리고, 상기 리드프레임이송부는, 상기 리드프레임의 측단부를 파지하는 클램프와; 상기 클램프를 수평이동시키는 리니어모터를 포함한다.
한편, 상기 기판로딩부는, DBC 기판을 다층 적층한 상태로 승강 공급하는 기판승강공급모듈과; 상기 기판승강공급모듈에 의해 공급되는 DBC 기판을 픽업하여 일덱스레일에 공급하는 기판인서트모듈을 포함한다.
여기서, 상기 기판승강공급모듈은, DBC 기판을 다층 적층된 상태로 수용하는 기판카트리지와; 상기 기판카트리지 내부에 적층된 DBC 기판을 밀어서 상승 이동시키는 푸셔와; 상기 푸셔를 승강시키는 승강구동수단을 포함한다.
그리고, 상기 푸셔는 기판카트리지 내부에 적층된 DBC 기판을 하방에서 지지하는 지지블럭과; 상기 지지블럭을 하방에서 지지하면서 상하 수직방향으로 승강되는 승강봉을 포함한다.
그리고, 상기 승강구동수단은, 모터와; 상기 모터와 밸트에 의해 연결되는 볼스크류와; 상기 볼스크류에 결합되는 너트블럭과; 상기 푸셔의 승강봉이 결합되고 상기 너트블럭에 결합되어 승강되는 승강편을 포함한다.
그리고, 상기 기판인서트모듈은, 상기 기판카트리지의 일측 상부에 배치되고 수평 및 수직 이동에 따라 상기 기판카트리지에 공급된 DBC 기판을 픽업하여 인덱스레일에 공급하는 픽업암과; 상기 픽업암을 수평 이동시키는 수평이송수단과; 상기 픽업암을 승강 이동시키는 승강수단을 포함한다.
여기서, 상기 픽업암은, 선단부측에 하방을 향하여 장착되는 흡착노즐과; 픽업암의 수평 위치를 조절하기 위한 에어실린더를 포함한다.
그리고, 상기 수평이송수단은 볼스크류 및 모터를 포함하되; 상기 볼스크류는 픽업암의 하측에 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 상기 볼스크류에 결합된 너트블럭은 측방에 배치된 이송플레이트의 하단부측에 결합되고, 상기 이송플레이트의 상단부는 상기 픽업암의 일측면에 결합되며, 상기 이송플레이트의 외측면에는 LM가이드가 설치되며, 상기 LM가이드는 L자형브라켓의 수직플레이트 내측면에 결합되고, 상기 볼스크류의 하측에는 모터가 배치되고, 상기 볼스크류와 모터는 밸트에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 승강수단은, 상기 픽업암과 수평이송수단이 장착되는 지지브라켓과, 상기 지지브라켓을 승강이동시키는 승강실린더를 포함한다.
한편, 상기 초음파웰딩부는, 상기 인덱스레일의 일측에 배치되되 혼이 인덱스레일 일측 상방에 수평으로 배치되어 DBC 기판 상부에 놓여진 리드프레임을 상방에서 가압하면서 진동시켜 DBC 기판에 리드프레임을 웰딩 접합하는 초음파융착기와; 상기 초음파융착기를 Y축 방향으로 이송하는 Y축방향이송수단과; 상기 초음파융착기를 X축 방향으로 이송하는 X축방향이송수단과; 상기 초음파융착기를 Z축 방향으로 이송하는 Z축방향이송수단을 포함한다.
여기서, 상기 Z축방향이송수단은, 상기 초음파융착기의 일측에 축이 하방을 향하도록 배치된 Z축이송모터와; 상기 Z축이송모터의 측방에 나란히 수직으로 배치되되 상기 초음파융착기의 하측에 배치되고 밸트에 의해 Z축이송모터와 연결되는 볼스크류와; 상기 볼스크류에 결합되어 Z축이송모터의 작동에 따라 승강되는 너트블럭과; 하부는 상기 너트블럭과 연결되고 상부는 상기 초음파융착기에 연결되는 커플러를 포함한다.
그리고, 상기 커플러는 제1커플러와 제2커플러로 구성되되; 상기 제1커플러는 내부에 볼스크류가 삽입될 수 있는 공간이 형성된 원기둥 형상으로 구성되며 하부 가장자리면이 상기 너트블럭과 결합되고; 상기 제2커플러는 상기 제1커플러의 상부에 결합되되, 상기 초음파융착기를 지지하는 지지플레이트를 하방에서 지지하는 블럭형 몸체와, 상기 블럭형 몸체 상하로 각각 돌출 형성된 축을 포함하여 구성되고, 상기 각 축 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제1커플러 및 지지플레이트에 각각 나사결합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 초음파융착기의 승강시 안정적인 안내를 위한 가이드를 더 포함하되; 상기 가이드는 상기 지지플레이트의 하부에 결합되는 가이드봉과, 중앙에 수직으로 관통홈이 형성되어 상기 제2커플러 및 볼스크류가 통과될 수 있도록 구성되며 모서리 부분에 상기 가이드봉이 슬라이드 가능하게 결합되는 가이드블럭을 포함한다.
또한, 상기 지지플레이트와 가이드블럭 사이의 가이드봉 외주면에는 초음파융착기의 하강시 완충력을 제공하기 위한 스프링이 게재되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 X축방향이송수단은 X축이송모터와 X축이송블럭을 포함하되; 상기 X축이송모터는 리니어모터로 구성되고, 상기 X축이송블럭은 X축이송모터와 결합되어 X축 방향으로 이송되며 상부는 상기 가이드블럭에 결합되고 하부는 상기 볼스크류가 회전가능하게 장착된 볼스크류브라켓에 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인덱스레일 상에 안치된 DBC 기판을 상방에서 가압 고정하는 가압고정수단을 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 가압고정수단은 DBC 기판 표면을 상방에서 가압하는 가압고정구와; 상기 가압고정구를 승강 이동시키는 실린더를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, DBC 기판과 리드프레임을 솔더링 방식이 아닌 초음파웰딩 방식으로 접합함에 따라 접합 품질을 향상시키고 환경오염 물질 발생을 방지할 수 있으며, 자동 제어에 의해 생산성을 향상시킬 수 있는 장점을갖는다.
도 1 은 DBC 기판을 이용한 전력용 반도체 칩 패키지의 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 평면도,
도 3 은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 정면도,
도 4 는 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 리드프레임로딩부 구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 인덱스레일과 리드프레임이송부 구성도,
도 6 은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 기판로딩부 측면도,
도 7 은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 기판인서트모듈 정면도,
도 8 은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 초음파웰딩부 측면도,
도 9 는 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 초음파웰딩부 정면도,
도 10 은 도 8 은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 접합 작업 작동도이다.
<부호의 설명>
100 : 리드프레임로딩부 110 : 스택로더
111 : 모터 112 : 볼스크류
112a : 너트블럭 113 : 밸트
114 : 브라켓 115 : 승강스택
116 : 안치부 117 : LM가이드
120 : 세퍼레이터 121 : 픽업부재
122 : 픽업암 123 : 로터리실린더
124 : 로터리실린더브라켓 125 : 승강실린더
126 : 승강실린더브라켓 127 : LM샤프트
200 : 인덱스레일 210 : 메인프레임
300 : 리드프레임이송부 310 : 클램프
312 : 클램프브라켓 320 : 리니어모터
400 : 기판로딩부 410 : 기판승강공급모듈
411 : 기판카트리지 412 : 지지플레이트
413 : 푸셔 413a : 승강봉
413b : 지지블럭 415 : 승강구동수단
415a : 모터 415b : 볼스크류
415c : 밸트 415d : 너트블럭
416e : 승강편 420 : 기판인서트모듈
422 : 픽업암 422a : 흡착노즐
422b : 에어실린더 422c : 실린더지지브라켓
424 : 수평이송수단 424a : 모터
424b : 볼스크류 424c : 지지판
424d : 밸트 424e : 너트블럭
424f : 이송플레이트 424g : LM가이드
426 : 지지브라켓 426a : 수평플레이트
426b : 수직플레이트 428 : 승강수단
428a : 승강실린더 428b : LM샤프트
500 : 초음파웰딩부 510 : 초음파융착기
512 : 혼 514 : 지지플레이트
520 : Y축방향이송수단 522 : Y축이송모터
524 : Y축이송플레이트 530 : Z축방향이송수단
531 : Z축이송모터 531a : 감속기
532 : 밸트 533 : 볼스크류
533a : 볼스크류브라켓 533b : LM가이드
534 : 너트블럭 535 : 커플러
535a : 제1커플러 535b : 제2커플러
536 : 가이드 536a : 가이드블럭
536b : 가이드봉 536c : 스프링
540 : X축방향이송수단 542 : X축이송모터
544 : 수직브라켓 546 : X축이송블럭
550 : 기판가압고정수단 552 : 가압고정구
554 : 가압실린더 600 : 언로딩부
610 : 매거진
이하, 본 발명에 따른 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치는 리드프레임로딩부(100), 인덱스레일(200), 리드프레임이송부(300), 기판로딩부(400), 초음파웰딩부(500) 및 언로딩부(600)를 포함한다.
리드프레임로딩부(100)는 DBC 기판(S)에 접합할 리드프레임(LF)을 자동으로 공급하는 부분으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 스택로더(110)와 세퍼레이터(120)를 포함한다.
스택로더(110)는 다수의 리드프레임(LF)을 다층 적재된 상태로 승강 이동시켜 상기 세퍼레이터(120)로 공급한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 스택로더(110)는 상향 경사진 'L'자형의 브라켓(114)에 장착된 모터(111)와, 상기 모터(111)와 밸트(113)에 의해 연결되는 볼스크류(112)를 포함하며, 상기 볼스크류(112)에 결합된 너트블럭(112a)은 승강스택(115)의 하단부에 결합된다. 상기 승강스택(115)은 상부가 개방된 사각 함체 형상으로 구성되되, 내측에는 수평으로 가로지르도록 배치된 바 형태의 안치부(116)가 형성되어 다수개의 리드프레임(LF)이 다층 적층될 수 있도록 구성되며, 하부에는 승강시 원활한 이동을 위하여 LM가이드(117)와 같은 가이드수단에 의해 하측 브라켓과 결합된다.
한편, 상기 스택로더(110)에 안치되는 리드프레임은 대체로 가로로 길게 연장된 금속 띠 형상(또는 판 형상) 구성되되, DBC 기판에 부착될 복수의 리드프레임의 윤곽이 펀치 가공에 의해 형성되어 있으며, 도 4 의 (b)에 도시된 바와 같이 승강스택(115) 내측에 가로로 배치된 안치부(116)에 다층 적재된다.
이러한 구성을 통하여, 모터(111)가 작동되면 밸트(113)에 의해 볼스크류(112)로 회전력이 전달되어 볼스크류(112)가 회전되고, 볼스크류(112)와 결합된 너트블럭(112a)이 이동된다. 그리고 너트블럭(112a)은 승강스택(115)에 결합되어 있으므로 결과적으로 승강스택(115)이 이동하게 된다. 여기서 상기 모터(111)는 정역회전 가능한 스텝핑모터가 사용됨에 따라, 리드프레임의 공급시에는 정방향으로 회전되어 승강스택(115)을 상승시키고, 적층된 리드프레임이 모두 공급 완료된 후에는 다시 역방향으로 회전되어 본래 위치로 복귀된다.
상술한 스택로더(110)에 의해 공급된 리드프레임은 세퍼레이터(120)에 의해 하나씩 픽업 분리되어 후술하는 인덱스레일(200)로 공급된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 세퍼레이터(120)는 픽업부재(121), 로터리실린더(123) 및 승강실린더(125)를 포함한다.
상기 픽업부재(121)는 스택로더(110)의 승강스택(115)에 다층 적재된 리드프레임 중 최상층에 적재된 리드프레임을 들어올리는 수단으로서 진공에 의해 리드프레임을 픽업하는 흡착노즐로 구성되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이 상기 픽업부재(121)는 리드프레임의 길이에 따라 적절한 갯수로 구비되는 것이 바람직하며 픽업부재장착편(122)에 장착된다.
상기 픽업부재장착편(122)의 상부에는 로터리실린더(123)가 구비된다. 상기 로터리실린더(123)는 픽업부재장착편(122)을 180°만큼 회전시켜 픽업부재(121)에서 픽업된 리드프레임을 인덱스레일(200)로 이송한다.
한편, 상기 픽업부재(121)(및 픽업부재장착편(122))는 리드프레임의 픽업 및 인덱스레일(200)로의 공급을 위해 승강가능하게 구성되며, 이를 위해 상기 로터리실린더(123)의 상측에는 승강실린더(125)가 구비된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 로터리실린더(123)는 로터리실린더브라켓(124)의 하측에 장착되고, 상기 로터리실린더브라켓(124) 상측에는 일정 간격 이격되어 승강실린더브라켓(126)이 배치되고, 상기 승강실린더브라켓(126) 상측에 승강실린더(125)가 장착된다. 상기 승강실린더(125)의 로드는 승강실린더브라켓(126)을 관통하여 로터리실린더브라켓(124)에 결합된다. 상기 승강실린더브라켓(126)은 별도의 브라켓에 고정 결합되고, 상기 로터리실린더브라켓(124)과 승강실린더브라켓(126) 사이에는 로터리실린더브라켓(124)의 승강을 원활하게 안내하기 위한 LM샤프트(127)와 같은 가이드수단이 구비된다. 상기 세퍼레이터(120)에 의해 픽업되어 이송된 리드프레임은 후술하는 인덱스레일(200)에 안치된다.
인덱스레일(200)은 본 발명에 따른 초음파 웰딩 접합 장치의 리드프레임로딩부(100)와 기판로딩부(400), 초음파웰딩부(500) 및 언로딩부(600)를 가로지르도록 길이 방향으로 길게 연장 형성된 레일로, 상호 접합될 리드프레임과 DBC 기판이 안치되는 부분이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 인덱스레일(200)은 중앙부가 오목하게 함몰되어 양측 가장자리 부분과 단차를 이루며, DBC 기판(S)은 상기 오목한 중앙부에 안치되고, 리드프레임(LF)은 상기 DBC 기판(SA)의 상측에 배치되되 좌우 양단이 상기 인덱스레일(200)의 좌우 가장자리 부분에 안치된다. 한편, 상기 인덱스레일(200)의 중앙부는 초음파 웰딩 작업시 진동에 의한 충격에 잘 견디도록 초경합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 인덱스레일(200)은 메인프레임(210) 상에 필요에 따라 업다운 가능하게 설치된다.
세퍼레이터(120)에 의해 픽업되어 인덱스레일(200)에 안치된 리드프레임은 리드프레임이송부(300)에 의해 후술하는 초음파웰딩부(500)로 이송된다. 상기 리드프레임이송부(300)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 클램프(310), 클램프브라켓(312) 및 리니어모터(320)를 포함한다.
상기 클램프(310)는 에어의 공급 및 배기에 따라 집게가 서로 반대방향으로 이동하도록 구성되어 리드프레임의 측단부를 상하에서 가압하여 파지한다. 이러한 클램프(310)의 구성은 통상적인 것으로 상세한 설명은 생략한다. 상기 클램프(310)는 클램프브라켓(312)에 장착된다. 상기 클램프브라켓(312)은 도 5 에 도시된 바와 같이 'ㄱ'자 형상으로 구성되어 수평부 상부에 클램프(310)가 장착되고 수직부는 리니어모터(320)에 결합되어 수평이동된다. 여기서 상기 리니어모터(320)는 인덱스레일(200)이 설치된 메인프레임(210)의 일측 하부에 길이 방향으로 길게 연장 형성된다.
이러한 구성을 통하여, 리드프레임로딩부(100)의 세퍼레이터(120)에 의해 인덱스레일(200) 상에 안착된 리드프레임은 리니어모터(320)를 따라 수평 이동되는 클램프(310)에 의해 파지된 후 인덱스레일(200)을 따라 초음파웰딩부(500)로 수평 이송된다.
한편, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 공정 시간의 단축을 위해 초음파웰딩부(500)가 복수개 구비되는 것이 바람직하고, 이에 따라, 상기 리드프레임이송부(300)의 클램프(310)도 복수개가 구비되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예로서, 도면에는 2개의 초음파웰딩부(500), 즉, 제1초음파웰딩부(500a)와 제2초음파웰딩부(500b)가 일정 간격 이격 배치된 형태로 도시되며, 후술하는 바와 같이, 제1초음파웰딩부(500a)에서 일부 리드프레임의 웰딩이 수행된 후 제2초음파웰딩부(500b)에서 나머지 리드프레임의 웰딩이 수행되는 바, 이 경우 리드프레임로딩부(100)에서 제1초음파웰딩부(500a)까지, 제1초음파웰딩부(500a)에서 제2초음파웰딩부(500b)까지, 제2초음파웰딩부(500b)에서 언로딩부(600)까지 리드프레임을 각각 이송하는 총 3개의 클램프(310)가 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 이 경우 상기 3개의 클램프(310)는 3축 리니어모터에 의해 각각 개별적으로 제어 및 구동가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 리드프레임과 초음파 웰딩에 의해 접합될 DBC 기판은 기판로딩부(400)에 의해 공급된다. 상기 기판로딩부(400)는 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 기판승강공급모듈(410)과 기판인서트모듈(420)을 포함한다.
상기 기판승강공급모듈(410)은 DBC 기판을 다층 적층한 상태로 자동 공급하는 부분으로, 기판카트리지(411), 푸셔(413) 및 승강구동수단(415)을 포함한다.
기판카트리지(411)는 DBC 기판을 다층 적층된 상태로 수용하는 부분으로, 대체로 직육면체 함체 형상으로 구성되되 상하가 개구되며 내부 중앙에는 격벽이 형성되어 각각 DBC 기판이 적층되는 2개의 격실이 형성되도록 구성된다. 상기 기판카트리지(411)는 도 6 에 도시된 바와 같이 지지플레이트(412) 상에 설치된다.
푸셔(413)는 상기 기판카트리지(411) 내부에 적층된 DBC 기판을 상승 이동시키는 것으로, 지지블럭(413b)과 승강봉(413a)을 포함한다. 상기 지지블럭(413b)은 기판카트리지(411) 내부에 적층된 기판을 하방에서 지지하는 블럭체이며, 상기 승강봉(413a)은 지지블럭(413b)을 하방에서 지지하면서 상하 수직방향으로 승강되는 봉형상 부재로서 기판카트리지(411)의 하측에 수직으로 배치되되 상기 지지플레이트(412)를 관통하여 기판카트리지(411)의 하부 개구에 삽입되고 후술하는 승강구동수단(415)에 의해 상승되어 상기 지지블럭(413b) 및 그 위에 적층된 DBC 기판을 상방으로 공급한다.
상기 승강구동수단(415)은, 도 6 에 도시된 바와 같이, 모터(415a), 볼스크류(415b) 및 승강편(416e)을 포함한다. 모터(415a)와 볼스크류(415b)는 브라켓에 나란히 장착된 상태에서 밸트(415c)로 연결되며, 볼스크류(415b)의 너트블럭(415d)에는 승강편(416e)이 결합된다.
이러한 구성을 통하여, 모터(415a)의 작동에 의해 볼스크류(415b)가 회전되고, 볼스크류(415b)에 결합된 너트블럭(415d)이 상승되며, 너트블럭(415d)에 결합된 승강편(416e) 및 여기에 결합된 승강봉(413a)이 상승하여 기판카트리지(411) 내부에 적층된 DBC 기판을 밀어 올려준다. 적층된 DBC 기판은 초음파 웰딩을 위하여 후술하는 기판인서트모듈(420)에 의해 하나씩 픽업되어 초음파웰딩부(500)로 공급되는 바 적층된 DBC 기판의 갯수가 줄어듬에 따라 자동으로 모터(415a)가 작동하여 최상층 DBC 기판을 기판카트리지(411)의 최상단 높이로 항상 일정하게 유지시켜 준다.
한편, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 기판인서트모듈(420)은 기판승강공급(410)모듈에 의해 로딩되는 DBC 기판을 픽업하여 인덱스레일(200)에 공급하는 부분으로, 픽업암(422), 수평이송수단(424) 및 승강수단(428)을 포함한다.
픽업암(422)은 상기 기판카트리지(411)의 일측 상부에 배치되고 수평 및 수직 이동에 따라 상기 기판카트리지(411)에 공급된 DBC 기판을 픽업하여 인덱스레일(200)에 공급한다. 이를 위해 상기 픽업암(422)은 선단부측에 하방을 향하여 흡착노즐(422a)이 장착된다. 그리고 상기 픽업암(422)의 타단부측에는 에어실린더(422b)가 구비되고, 상기 에어실린더(422b)의 작동에 따라 픽업암(422)의 수평 위치가 조절된다. 여기서 상기 에어실린더(422b)는 하방에서 실린더지지브라켓(422c)에 의해 지지된다.
상기 픽업암(422)은 수평이송수단(424)에 의해 수평이동 가능하게 구성된다. 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 수평이송수단(424)은 이송플레이트(424f), 볼스크류(424b) 및 모터(424a)를 포함한다.
상기 볼스크류(424b)는 픽업암(422)의 하측에 길이방향을 따라 평행하게 배치된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 볼스크류(424b)는 지지브라켓(426)의 수직플레이트(426b) 중앙부에 결합되어 수평 배치되는 지지판(424c) 상에 설치되고, 상기 볼스크류(424b)에 결합된 너트블럭(424e)은 측방에 배치된 이송플레이트(424f)의 하단부측에 결합된다. 그리고 상기 이송플레이트(424f)의 상단부는 상기 픽업암(422)의 일측면에 결합된다. 상기 이송플레이트(424f)의 외측면에는 LM가이드(424g)가 설치되며, 상기 LM가이드(424g)는 지지브라켓(426)의 수직플레이트(426b) 내측면에 결합된다. 상기 볼스크류(424b)(및 지지판(424c))의 하측에는 모터(424a)가 배치되고, 상기 볼스크류(424b)와 모터(424a)는 밸트(424d)에 의해 연결된다.
이러한 구성을 통하여, 모터(424a) 작동에 따라 밸트(424d)에 의해 회전력이 전달되어 볼스크류(424b)가 회전되어 너트블럭(424e)이 수평 이동되고, 너트블럭(424e)에 결합된 이송플레이트(424f)가 이동됨에 따라 픽업암(422)이 기판카트리지(411)를 향하여 또는 그 반대 방향으로 수평 이송된다.
한편, 픽업암(422)이 기판카트리지(411)에서 공급된 DBC 기판을 픽업하기 위해서는 상기 픽업암이 수직으로 승강가능하게 구성되어야 하며, 이를 위해 기판인서트모듈(420)은 승강수단(428)을 더 포함한다. 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 승강수단(428)은 픽업암(422)이 장착된 상기 지지브라켓(426) 전체를 승강이동시키는 승강실린더(428a)로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 승강실린더(428a)는 지지플레이트(412)에 장착되되, 실린더로드가 지지브라켓(426)의 수평플레이트(426a) 하방에 결합되어 지지브라켓(426)을 승강시키도록 설치된다. 그리고 상기 지지플레이트(412)와 지지브라켓(426)의 수평플레이트(426a) 사이에는 안정적인 안내를 위해 LM샤프트(428b)가 설치된다.
이러한 구성을 통하여, 최초 승강실린더(428a)의 팽창에 의해 지지브라켓(426)이 상승하여 픽업암(422)이 상승된 후, 에어실린더(422b)의 작동에 의해 픽업암(422)이 수평 방향으로 이동하여 기판카트리지(411) 상측에 배치되고, 다시 승강실린더(428a)의 수축에 의해 픽업암(422)이 하강하여 기판카트리지(411)에 로딩된 DBC 기판을 흡착 픽업하고, 다시 승강실린더(428a)의 팽창에 의해 픽업암(422)이 상승된 후 모터(424a) 작동에 따라 픽업암(422)을 수평 이동시켜 픽업된 DBC 기판을 인덱스레일(200) 상측으로 이송시키고, 다시 승강실린더(428a)의 수축에 따라 픽업암(422)을 하강시켜 인덱스레일(200) 상에 DBC 기판을 내려놓은 후 다시 원위치로 복귀된다. 이러한 동작의 반복에 의해 DBC 기판이 인덱스레일(200)로 자동 공급된다.
인덱스레일(200) 상에 안착된 리드프레임과 DBC 기판은 초음파웰딩부(500)에서 상호 접합된다. 상기 초음파웰딩부(500)는 인덱스레일(200)을 기준으로 상기 기판로딩부(400)의 반대편에 위치된다. 도 8 에는 상기 초음파웰딩부(500)의 측면도가, 도 9 에는 상기 초음파웰딩부(500)의 정면도가 각각 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 초음파웰딩부(500)는 초음파융착기(510), Y축방향이송수단(520), X축방향이송수단(540), Z축방향이송수단(530) 및 기판가압고정수단(550)을 포함한다.
초음파융착기(510)는 고주파 전기 에너지를 진동에너지로 변환하여 진동에 의해 두 모재의 접합 표면을 융착시켜 접합하는 공구로서, 진동자(미도시)와, 부스터(미도시) 및 혼(512)을 포함한다. 이러한 초음파융착기(510)의 구조는 통상적인 것이어서 자세한 설명은 생략한다. 본 발명에서는 이러한 초음파융착기(510)가 도 8 에 도시된 바와 같이 인덱스레일(200)의 일측에 지지플레이트(412) 상에 배치되되 혼(512) 부분이 인덱스레일(200) 일측 상방에 수평으로 배치되어 DBC 기판 상부에 놓여진 리드프레임을 상방에서 가압하면서 진동시켜 DBC 기판에 리드프레임을 웰딩 접합한다. 이를 위해, 상기 초음파융착기(510)는 지지플레이트(412) 상에 설치된 상태에서 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동 가능하게 구성된다.
상기 초음파융착기(510)의 Y축 방향 이송을 위해 Y축방향이송수단(520)이 구비된다. 상기 Y축방향이송수단(520)은, 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, Y축이송모터(522)와 Y축이송플레이트(524)를 포함한다. 여기서, 상기 Y축이송모터(522)는 리니어모터이며, 상기 Y축이송플레이트(524)는 상기 Y축이송모터(522)의 이동자(미도시)에 결합되어 Y축 방향으로 수평 이동된다. 상기 Y축이송모터(522)는 Y축이송플레이트(524)의 일측 하부에 결합되고, Y축이송플레이트(524)의 타측 하부에는 LM가이드가 배치된다.
상기 초음파융착기(510)의 Z축 방향 이송을 위해 Z축방향이송수단(530)이 구비된다. 상기 Z축방향이송수단(530)은 초음파융착기(510)의 혼(512) 부분이 리드프레임과 DBC 기판의 초음파 웰딩 접합시 하방으로 누르는 가압력을 제공하도록 초음파융착기(510)를 Z축 방향으로 이동시킨다.
상기 Z축방향이송수단(530)은 Z축이송모터(531)와 볼스크류(533) 및 커플러(535)를 포함한다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 Z축이송모터(531)는 초음파융착기(510)의 일측에 축이 하방을 향하도록 배치되고 하측에 감속기(531a)가 연결된다. 감속기(531a)에는 스프로켓이 결합되어 밸트(532)로 볼스크류(533)와 연결된다. 상기 볼스크류(533)는 상기 Z축이송모터(531) 및 감속기(531a)의 측방에 나란히 수직으로 배치되되 상기 초음파융착기(510)의 하측에 배치되고 볼스크류브라켓(533a)에 회전가능하게 장착된다. 상기 볼스크류(533)에 결합된 너트블럭(534)은 커플러(535)에 의해 초음파융착기(510)가 설치된 지지플레이트(412)의 하측에 결합된다.
이러한 구성을 통하여, Z축이송모터(531)가가 작동되면 감속기(531a)를 거쳐 밸트(532)를 통해 회전력이 전달되어 볼스크류(533)가 회전되며, 볼스크류(533)에 결합된 너트블럭(534)이 승강된다. 이에 따라, 상기 너트블럭(534)과 결합된 커플러(535)가 승강되면서 지지플레이트(412) 및 초음파융착기(510)가 승강된다.
여기서, 상기 커플러(535)는 너트블럭(534)과 지지플레이트(412)를 연결하는 단일 부재로 구성될 수도 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제1커플러(535a)와 제2커플러(535b)로 구성된다. 상기 제1커플러(535a)는 대체로 내부에 볼스크류(533)가 삽입될 수 있는 공간이 형성된 원기둥 형상으로 구성되고 하부 가장자리면이 상기 너트블럭(534)과 볼트 등의 체결구에 의해 결합된다. 상기 제1커플러(535a)의 내부에는 홈이 형성되어 있어 너트블럭(534)의 승강시 볼스크류(533)와의 간섭이 방지된다. 한편, 상기 제1커플러(535a)의 상부에는 제2커플러(535b)가 결합된다. 상기 제2커플러(535b)는 도 9 에 도시된 바와 같이 지지플레이트(412)를 하방에서 지지하는 블럭형 몸체와 각각 상하로 돌출 형성된 축을 포함하여 구성된다. 그리고 각 축 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제1커플러(535a) 및 지지플레이트(412)에 각각 나사결합된다.
한편, 상기 초음파융착기(510)의 승강시 안정적인 안내를 위하여 가이드(536)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 가이드(536)는 가이드블럭(536a)과 가이드봉(536b)을 포함한다. 가이드블럭(536a)은 직육면체 블럭체로서 중앙에 수직으로 관통홈이 형성되어 상기한 제2커플러(535b) 및 볼스크류(533)가 통과될 수 있도록 구성되며, 네 모서리 부분에는 가이드봉(536b)이 슬라이드 가능하게 결합된다. 상기 가이드봉(536b)은 도 9 에 도시된 바와 같이 상단이 지지플레이트(412)의 하부에 결합되고 타단은 별도의 판에 결합된다. 그리고, 상기 지지플레이트(412)와 가이드블럭(536a) 사이의 가이드봉(536b) 외주면에는 초음파융착기(510)의 하강시 완충력을 제공하기 위한 스프링(536c)이 게재된다. 상기 가이드블럭(536a)은 후술하는 X축방향이송수단(540)의 X축이송모터(542)와 결합되어 X축 방향으로 이동가능하게 구성된다.
X축방향이송수단(540)은 X축이송모터(542)와 X축이송블럭(546)을 포함한다. 상기 X축이송모터(542)는 리니어모터로 구성되고, 도 8 에 도시된 바와 같이, Y축이송플레이트(524) 상에 결합된 수직브라켓(544)에 장착된다. 그리고 상기 X축이송블럭(546)은 X축이송모터(542)의 이동자(미도시)와 결합되어 X축 방향으로 이송되며, 상부는 상기한 Z축방향이송수단(530)의 가이드블럭(536a)에 결합되고 하부는 볼스크류브라켓(533a)에 결합된다. 그리고, 상기 볼스크류브라켓(533a)과 Y축이송플레이트(524) 사이에는 LM가이드(533b)가 설치된다.
한편, 초음파웰딩부(500)는 리드프레임과 DBC 기판의 접합시 DBC 기판이 움직이지 않도록 고정하기 위한 기판가압고정수단(550)을 더 포함한다. 상기 기판가압고정수단(550)은 도 5 및 도 10 에 도시된 바와 같이 가압고정구(552)와 가압실린더(554)를 포함한다. 가압고정구(552)는 인덱스레일(200) 중앙에 배치된 DBC 기판을 상방에서 가압하는 블록체이며 상부에 배치된 가압실린더(554)에 의해 승강 이동된다. 상기 가압실린더(554)는 별도의 브라켓에 고정 설치된다.
도 10 에는 상술한 바와 같은 초음파웰딩부(500)에서 리드프레임과 DBC 기판의 접합이 수행되는 모습이 도시된다. 먼저, 리드프레임은 리드프레임이송부(300)에 의해 인덱스레일(200)의 초음파 웰딩 작업 위치로 공급되고, 리드프레임이송부(300)의 클램프(310)가 리드프레임을 파지 고정하고 있다. 그리고, DBC 기판은 픽업암(422)에 흡착 픽업된 상태로 인덱스레일(200)에 공급된다. 이때, 상기 픽업d암(422)은 DBC 기판을 흡착노즐(422a)에 의해 흡착한 상태에서 하강하여 DBC 기판의 일측을 가압해 인덱스레일(200) 상에 고정한다. 또한, 인덱스레일(200) 상측에 구비된 기판가압고정수단(550)의 가압실린더(554)가 팽창함에 따라 가압고정구(552)가 하강하여 DBC 기판의 타측을 가압해 인덱스레일(200) 상에 고정한다. 이와 같이 리드프레임과 DBC 기판이 인덱스레일(200) 상에 고정된 상태에서 초음파융착기(510)의 혼(512)이 리드프레임과 DBC 기판의 접합부를 상측에서 가압하면서 진동을 가하여 리드프레임과 DBC 기판의 초음파 웰딩 접합이 이루어진다. 이러한 초음파웰딩부(500)는 도시된 바와 같이 1개 이상 복수개가 구비되어 작업 시간을 단축할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
리드프레임과 DBC 기판의 접합이 완료되면, 리드프레임이송부(300)의 또 다른 클램프(310)가 리드프레임이 접합된 DBC 기판 완제품을 파지하여 언로딩부(600)로 이송한다. 언로딩부(600)에는 매거진(610)이 구비되어 이송된 완제품이 다층 적재후 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.

Claims (22)

  1. 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치로서,
    리드프레임을 공급하는 리드프레임로딩부(100)와; DBC 기판을 공급하는 기판로딩부(400)와; 상기 DBC 기판과 리드프레임이 안치되는 인덱스레일(200)과; 상기 인덱스레일(200)에 안치된 리드프레임과 DBC 기판을 초음파 웰딩에 의해 접합하는 초음파웰딩부(500)와; 상기 초음파웰딩부(500)에서 접합된 리드프레임과 DBC 기판을 반출하는 언로딩부(600)를 포함하되;
    상기 초음파웰딩부(500)는,
    상기 인덱스레일(200)의 일측에 배치되되 혼(512)이 인덱스레일(200) 일측 상방에 수평으로 배치되어 DBC 기판 상부에 놓여진 리드프레임을 상방에서 가압하면서 진동시켜 DBC 기판에 리드프레임을 웰딩 접합하는 초음파융착기(510)와;
    상기 초음파융착기(510)를 Y축 방향으로 이송하는 Y축방향이송수단(520)과;
    상기 초음파융착기(510)를 X축 방향으로 이송하는 X축방향이송수단(540)과;
    상기 초음파융착기(510)를 Z축 방향으로 이송하는 Z축방향이송수단(530)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드프레임로딩부(100)는,
    다수의 리드프레임을 다층 적재된 상태로 승강 이동시키는 스택로더(110)와;
    상기 스택로더(110)에 적재되어 공급되는 리드프레임을 하나씩 픽업 분리하여 상기 인덱스레일(200)로 공급하는 세퍼레이터(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스택로더(110)는,
    모터(111)와; 상기 모터(111)와 밸트(113)에 의해 연결되는 볼스크류(112)와; 상기 볼스크류(112)에 결합되는 너트블럭(112a)과; 내측에 다수개의 리드프레임이 적층되고, 상기 너트블럭(112a)과 결합되어 모터(111)의 구동에 따라 승하강되는 승강스택(115)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터(120)는,
    상기 스택로더(110)에 적층된 리드프레임 중 최상층에 적층된 리드프레임을 들어올리는 픽업부재(121)와; 상기 픽업부재(121)가 장착되는 픽업부재장착편(122)과; 상기 픽업부재장착편(122)을 회전시켜 픽업부재(121)에 의해 픽업된 리드프레임을 인덱스레일(200)로 이송하는 로터리실린더(123)와; 상기 로터리실린더(123)의 상측에 결합되는 승강실린더(125)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덱스레일(200)은 중앙부가 오목하게 함몰되어 양측 가장자리 부분과 단차를 이루도록 구성되며, DBC 기판은 상기 오목한 중앙부에 안치되고, 리드프레임은 상기 DBC 기판의 상측에 배치되되 좌우 양단이 상기 인덱스레일(200)의 좌우 가장자리 부분에 안치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드프레임로딩부(100)로부터 인덱스레일(200)로 공급된 리드프레임을 상기 초음파웰딩부(500)로 이송하고, 초음파웰딩부(500)에서 접합된 리드프레임과 DBC 기판을 상기 언로딩부(600)로 이송하는 리드프레임이송부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 리드프레임이송부(300)는,
    상기 리드프레임의 측단부를 파지하는 클램프(310)와; 상기 클램프(310)를 수평이동시키는 리니어모터(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판로딩부(400)는,
    DBC 기판을 다층 적층한 상태로 승강 공급하는 기판승강공급모듈(410)과;
    상기 기판승강공급모듈(410)에 의해 공급되는 DBC 기판을 픽업하여 인덱스레일(200)에 공급하는 기판인서트모듈(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판승강공급모듈(410)은,
    DBC 기판을 다층 적층된 상태로 수용하는 기판카트리지(411)와; 상기 기판카트리지(411) 내부에 적층된 DBC 기판을 밀어서 상승 이동시키는 푸셔(413)와; 상기 푸셔(413)를 승강시키는 승강구동수단(415)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 푸셔(413)는 기판카트리지(411) 내부에 적층된 DBC 기판을 하방에서 지지하는 지지블럭(413b)과; 상기 지지블럭(413b)을 하방에서 지지하면서 상하 수직방향으로 승강되는 승강봉(413a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강구동수단(415)은,
    모터(415a)와; 상기 모터(415a)와 밸트(415c)에 의해 연결되는 볼스크류(415b)와; 상기 볼스크류(415b)에 결합되는 너트블럭(415d)과; 상기 푸셔(413)의 승강봉(413a)이 결합되고 상기 너트블럭(415d)에 결합되어 승강되는 승강편(416e)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판인서트모듈(420)은,
    상기 기판카트리지(411)의 일측 상부에 배치되고 수평 및 수직 이동에 따라 상기 기판카트리지(411)에 공급된 DBC 기판을 픽업하여 인덱스레일(200)에 공급하는 픽업암(422)과;
    상기 픽업암(422)을 수평 이동시키는 수평이송수단(424)과;
    상기 픽업암(422)을 승강 이동시키는 승강수단(428)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 픽업암(422)은,
    선단부측에 하방을 향하여 장착되는 흡착노즐(422a)과; 픽업암(422)의 수평 위치를 조절하기 위한 에어실린더(422b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 수평이송수단(424)은 볼스크류(424b) 및 모터(424a)를 포함하되;
    상기 볼스크류(424b)는 픽업암(422)의 하측에 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 상기 볼스크류(424b)에 결합된 너트블럭(424e)은 측방에 배치된 이송플레이트(424f)의 하단부측에 결합되고, 상기 이송플레이트(424f)의 상단부는 상기 픽업암(422)의 일측면에 결합되며, 상기 이송플레이트(424f)의 외측면에는 LM가이드(424g)가 설치되며, 상기 LM가이드(424g)는 지지브라켓(426)의 수직플레이트(426b) 내측면에 결합되고, 상기 볼스크류(424b)의 하측에는 모터(424a)가 배치되고, 상기 볼스크류(424b)와 모터(424a)는 밸트(424d)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 승강수단(428)은,
    상기 픽업암(422)과 수평이송수단(424)이 장착되는 지지브라켓(426)과, 상기 지지브라켓(426)을 승강이동시키는 승강실린더(428a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 Z축방향이송수단(530)은,
    상기 초음파융착기(510)의 일측에 축이 하방을 향하도록 배치된 Z축이송모터(531)와;
    상기 Z축이송모터(531)의 측방에 나란히 수직으로 배치되되 상기 초음파융착기(510)의 하측에 배치되고 밸트(532)에 의해 Z축이송모터(531)와 연결되는 볼스크류(533)와;
    상기 볼스크류(533)에 결합되어 Z축이송모터(531)의 작동에 따라 승강되는 너트블럭(534)과;
    하부는 상기 너트블럭(534)과 연결되고 상부는 상기 초음파융착기(510)에 연결되는 커플러(535)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 커플러(535)는 제1커플러(535a)와 제2커플러(535b)로 구성되되;
    상기 제1커플러(535a)는 내부에 볼스크류(533)가 삽입될 수 있는 공간이 형성된 원기둥 형상으로 구성되며 하부 가장자리면이 상기 너트블럭(534)과 결합되고;
    상기 제2커플러(535b)는 상기 제1커플러(535a)의 상부에 결합되되, 상기 초음파융착기(510)를 지지하는 지지플레이트(412)를 하방에서 지지하는 블럭형 몸체와, 상기 블럭형 몸체 상하로 각각 돌출 형성된 축을 포함하여 구성되고, 상기 각 축 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 제1커플러(535a) 및 지지플레이트(412)에 각각 나사결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 초음파융착기(510)의 승강시 안정적인 안내를 위한 가이드(536)를 더 포함하되;
    상기 가이드(536)는 상기 지지플레이트(412)의 하부에 결합되는 가이드봉(536b)과, 중앙에 수직으로 관통홈이 형성되어 상기 제2커플러(535b) 및 볼스크류(533)가 통과될 수 있도록 구성되며 모서리 부분에 상기 가이드봉(536b)이 슬라이드 가능하게 결합되는 가이드블럭(536a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 지지플레이트(412)와 가이드블럭(536a) 사이의 가이드봉(536b) 외주면에는 초음파융착기(510)의 하강시 완충력을 제공하기 위한 스프링(536c)이 게재된 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 X축방향이송수단(540)은 X축이송모터(542)와 X축이송블럭(546)을 포함하되;
    상기 X축이송모터(542)는 리니어모터로 구성되고, 상기 X축이송블럭(546)은 X축이송모터(542)와 결합되어 X축 방향으로 이송되며 상부는 상기 가이드블럭(536a)에 결합되고 하부는 상기 볼스크류(533)가 회전가능하게 장착된 볼스크류브라켓(533a)에 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덱스레일(200) 상에 안치된 DBC 기판을 상방에서 가압 고정하는 기판가압고정수단(550)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판가압고정수단(550)은 DBC 기판 표면을 상방에서 가압하는 가압고정구(552)와; 상기 가압고정구(552)를 승강 이동시키는 가압실린더(554)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치.
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