KR100244966B1 - 공기 유입구가 형성된 절단 펀치를 포함하는 게이트 잔여물절단 장치 - Google Patents

공기 유입구가 형성된 절단 펀치를 포함하는 게이트 잔여물절단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 봉지 공정이 완료되어 패키지 몸체가 형성된 리드 프레임에서 게이트 잔여물을 절단하여 제거하는 게이트 잔여물 절단 장치에 관한 것으로서, 특히 공기 유입구가 형성된 절단 펀치에 관한 것이다. 종래의 절단 장치의 경우 상부 다이와 하부 다이 사이에 맞물려 있는 리드 프레임으로 말미암아 배출구 내부의 공기 흐름이 차단되기 때문에, 게이트 잔여물의 배출이 잘 이루어지지 않아 절단 장치의 파손 및 패키지 소자의 크랙 불량 등이 발생하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공기 유입구가 형성된 절단 펀치를 포함하는 게이트 잔여물 절단 장치를 제공한다. 따라서, 절단 펀치가 게이트 잔여물을 절단할 때, 절단 펀치의 공기 유입구를 통하여 외부로부터 배출구로 지속적인 공기 유입이 이루어지기 때문에 절단된 게이트 잔여물이 배출구로 원활하게 배출될 수 있다. 절단 펀치의 내부에 형성된 관통 구멍이 공기 유입구의 바람직한 예이다.

Description

공기 유입구가 형성된 절단 펀치를 포함하는 게이트 잔여물 절단 장치 (APPARATUS HAVING TRIM PUNCH WITH AIR FLOW ROUTE FOR TRIMMING GATE SCRAP)
본 발명은 반도체 칩 패키지 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 봉지 공정이 완료되어 패키지 몸체가 형성된 리드 프레임에서 게이트 잔여물을 절단하여 제거하는 게이트 잔여물 절단 장치에 있어서 절단 펀치에 공기 유입구가 형성된 게이트 잔여물 절단 장치에 관한 것이다.
반도체 칩 패키지 소자의 제조 공정에 있어서, 반도체 칩을 리드 프레임에 부착하고 전기적으로 연결한 후에는 통상적으로 반도체 칩을 외부로부터 보호하고 전기적 동작의 신뢰성을 확보하기 위하여 에폭시(epoxy) 계열의 수지 화합물로 봉지하는 공정을 거친다. 봉지 공정은 패키지 몸체와 같은 형태의 캐버티(cavity)가 각각 형성된 상하의 금형 사이에 반도체 칩이 부착된 리드 프레임을 물린 후, 게이트(gate)를 통하여 봉지수지를 주입하여 캐버티 내부를 채우는 단계로 진행된다. 그리고 나서 열을 가하여 경화시킨 후 금형을 분리하면 패키지 몸체가 형성된 리드 프레임이 얻어진다.
그러나, 봉지 공정 완료 후 상하 금형을 패키지 몸체로부터 분리하더라도, 봉지수지의 주입 통로인 게이트 쪽에는 게이트 잔여물이 패키지 몸체에 남아 있게 된다. 따라서, 봉지 공정 후에는 댐 바의 제거와 더불어 게이트 잔여물을 제거하게 되는데, 이러한 공정을 절단(trim) 공정이라 한다. 통상적으로 댐 바 절단 장치에서 게이트 잔여물을 절단하게 되며, 게이트 잔여물의 절단은 댐 바 절단 직전에 이루어진다.
게이트 잔여물 절단 장치는 절단 펀치를 포함하는 상부 다이와, 절단된 게이트 잔여물이 배출되는 배출구가 형성된 하부 다이로 이루어진다. 리드 프레임은 상부 다이와 하부 다이 사이에 맞물려 고정되며, 게이트 잔여물은 하부 다이의 배출구에 위치하게 된다. 상부 다이에서 절단 펀치가 하강하여 게이트 잔여물을 절단하게 되면, 게이트 잔여물은 배출구를 통하여 제거된다. 배출구 하부에는 절단된 게이트 잔여물을 흡입하기 위한 진공 흡입기가 형성된다.
그러나, 게이트 잔여물이 절단 펀치에 의하여 절단될 때, 리드 프레임은 상부 다이와 하부 다이 사이에 맞물려 있기 때문에, 배출구 내부의 공기의 흐름이 차단된다. 따라서, 진공 흡입기에 의한 게이트 잔여물의 흡입이 제대로 이루어지지 않아 게이트 잔여물이 배출구 내부에 잔류하게 된다. 또한, 절단 작업이 반복될수록 절단 펀치와 하부 다이는 지속적인 마찰에 의하여 자성을 띄게 된다. 따라서, 게이트 잔여물은 패키지 몸체로부터 분리된 후 배출구를 통하여 배출되지 않고, 절단 펀치 또는 하부 다이에 달라 붙어 다음 리드 프레임에 대한 절단 작업을 방해하게 된다. 이는 절단 장치의 파손을 유발하거나, 패키지 소자의 크랙 불량을 초래하는 원인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 잔여물의 절단 공정시 공기가 지속적으로 배출구에 공급되도록 함으로써 절단된 게이트 잔여물의 배출이 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 절단된 게이트 잔여물에 의한 절단 장치의 파손 및 패키지 소자의 깨짐 불량이 방지하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절단 장치의 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 상부 다이의 저면 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 게이트 절단 다이와 리드 프레임의 관계를 보여주는 분해 사시도,
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 절단한 단면도로서, 게이트 잔여물이 절단되어 배출되는 상태를 나타내는 단면도,
도 5a와 도 5b는 공기 유입구가 형성된 절단 펀치의 두가지 예를 보여주는 사시도,
도 6은 공기 유입구가 형성된 절단 펀치에 의한 게이트 잔여물의 절단 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
100: 절단 장치 10: 하부 다이
20: 상부 다이 30: 가이드 바
40: 이송 레일 50: 게이트 절단 다이
52: 배출구 54: 고정턱
56: 배출구 블록 58: 가이드 블록
60: 댐 바 절단 다이 70, 80: 펀치 다이
72: 절단 펀치 74: 누름턱
76: 오목부 78, 79: 공기 유입구
90: 리드 프레임 92: 패키지 몸체
94: 게이트 잔여물 96: 댐 바
98: 타이 바
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공기 유입구가 형성된 절단 펀치를 포함하는 게이트 잔여물 절단 장치를 제공한다. 봉지 공정이 완료된 패키지 몸체로부터 게이트 잔여물을 절단하기 위한 본 발명의 절단 장치는, 패키지 몸체가 형성된 리드 프레임의 하부에 위치하는 게이트 절단 다이와, 리드 프레임의 상부에 위치하는 펀치 다이를 포함한다.
게이트 절단 다이에는 게이트 잔여물이 절단된 후 배출되는 통로인 배출구가 게이트 잔여물에 대응하여 형성되고, 게이트 잔여물이 절단될 때 리드 프레임을 고정하는 돌출턱이 형성된다. 펀치 다이에는 게이트 잔여물을 절단하기 위한 절단 펀치가 게이트 잔여물에 대응하여 형성되고, 게이트 잔여물이 절단될 때 리드 프레임을 고정하는 누름턱이 형성된다.
본 발명에 따른 절단 장치는 특히 절단 펀치의 내부에 공기 유입구가 형성된다. 따라서, 절단 펀치가 게이트 잔여물을 절단할 때, 절단 펀치의 공기 유입구를 통하여 외부로부터 배출구로 지속적인 공기 유입이 이루어지기 때문에 절단된 게이트 잔여물이 배출구로 원활하게 배출될 수 있다. 절단 펀치의 내부에 형성된 관통 구멍이 공기 유입구의 바람직한 예이다.
본 발명의 절단 장치는 복수개의 게이트 잔여물을 동시에 절단할 수 있도록, 게이트 절단 다이가 복수개의 배출구를 구비하고, 펀치 다이가 복수개의 절단 펀치를 구비하는 것이 바람직하다.
게이트 절단 다이는 리드 프레임을 이송하기 위한 이송 레일과 더불어 하부 다이에 형성되고, 펀치 다이는 상부 다이에 형성될 수 있다. 또한, 하부 다이가 리드 프레임의 댐 바를 절단하기 위한 댐 바 절단 다이를 더 포함하고, 상부 다이가 댐 바 절단 다이에 대응하는 펀치 다이를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면을 통틀어 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 절단 장치(100)의 실시예를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 상부 다이(20)의 저면 사시도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 절단 장치(100)의 하부 다이(10)에는 게이트 절단 다이(50)와 댐 바 절단 다이(60)가 형성되고, 상부 다이(20)에는 게이트 절단 펀치 다이(70)와 댐 바 절단 펀치 다이(80)가 형성된다. 상부 다이(20)는 가이드 바(30)를 따라 하부 다이(10)까지 상하이동을 할 수 있다. 하부 다이(10)에는 또한 리드 프레임(90)을 이송하기 위한 이송 레일(40)이 형성된다.
본 발명은 이상과 같은 대강의 구조를 가지는 절단 장치(100) 중에서도 특히 게이트 절단 다이(50)와 그에 대응하는 펀치 다이(70)에 관련된 것이므로, 이하에서는 이들(50, 70)에 대해서 중점적으로 설명한다. 봉지 공정이 완료되어 패키지 몸체(92)가 형성된 리드 프레임(90)은 하부 다이(10)의 이송 레일(40)을 따라 게이트 절단 다이(50)로 공급된다. 리드 프레임(90)이 게이트 절단 다이(50)에 위치하게 되면, 상부 다이(20)가 가이드 바(30)를 따라 하강하여 리드 프레임(90)을 눌러 고정시킨다. 그리고 나서, 상부 다이(20)의 절단 펀치(72)가 하강하면서 게이트 잔여물(94)을 절단하게 된다.
도 3과 도 4를 참조하여 게이트 잔여물(94)의 절단 과정에 대해 상세하게 설명하자면 다음과 같다. 도 3은 게이트 절단 다이(50)와 리드 프레임(90)의 관계를 보여주는 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV선 단면도로서 게이트 잔여물(94)이 절단되어 배출되는 상태를 나타내는 단면도이다. 한편, 도 2의 미설명 도면부호인 74번은 이하에서 함께 설명된다.
게이트 절단 다이(50)는 리드 프레임(90)의 하부에 위치하며, 패키지 몸체(92)에 남아 있는 게이트 잔여물(94)의 위치에 대응하는 배출구(52)를 포함한다. 리드 프레임(90)은 통상적으로 스트립(strip) 형태이며, 여러개의 패키지 몸체(92)가 하나의 리드 프레임(90)에 동시에 형성되어 있다. 따라서, 게이트 잔여물(94)의 절단 공정 또한 복수개의 게이트 잔여물(94)을 동시에 절단하는 방식으로 진행되는 것이 일반적이며, 그에 따라 게이트 절단 다이(50)에는 복수개의 배출구(52)가, 펀치 다이(70)에는 복수개의 절단 펀치(72)가 형성되는 것이 바람직하다.
리드 프레임(90)은 패키지 소자의 유형에 따라 여러 가지 종류가 있을 수 있기 때문에, 게이트 절단 다이(50) 역시 그에 대응하여 교체가 가능하도록 가이드 블록(58)의 양쪽에 배출구 블록(56)이 체결되는 구조를 갖는다. 도 3에 도시된 리드 프레임(90)은 소위 TSOP(thin small outline package) 패키지 소자의 제조에 사용되는 리드 프레임의 예이며, 타이 바(98) 사이에 게이트 잔여물(94)이 남아 있다. 도 3의 도면부호 96번은 댐 바를 가리키는 것으로서, 댐 바(96)는 봉지 공정시 봉지수지의 유출을 막아 패키지 몸체(92)가 형성되도록 하며, 게이트 잔여물(94)의 절단 직후에 절단되어 제거된다.
게이트 절단 다이(50)의 배출구(52)의 양쪽에는 고정턱(54)이 형성된다. 이 고정턱(54)은 펀치 다이(도 2, 4의 70)의 누름턱(74)과 대응하는 것으로서, 고정턱(54)과 누름턱(74)이 각각 리드 프레임(90)의 하부면과 상부면을 눌러 절단 공정시 리드 프레임(90)을 고정하게 된다. 고정턱(54)과 누름턱(74)은 각각 게이트 절단 다이(50)와 펀치 다이(70)로부터 돌출되기 때문에, 고정턱(54)과 누름턱(74)이 리드 프레임(90)의 상하부면에 닿게 되더라도 패키지 몸체(92)는 게이트 절단 다이(50)와 펀치 다이(70)로부터 충격을 받지 않는다.
한편, 펀치 다이(70)에는 게이트 절단 다이(50)의 배출구(52)에 대응하는 절단 펀치(72)가 형성된다. 리드 프레임(90)이 게이트 절단 다이(50)와 펀치 다이(70) 사이에 맞물려 고정되고, 게이트 잔여물(94)이 배출구(52)와 절단 펀치(72) 사이에 놓이게 되면, 펀치 다이(70)로부터 절단 펀치(72)가 하강하여 게이트 잔여물(94)을 절단하게 된다. 배출구(52) 하부에는 절단된 게이트 잔여물(94)을 흡입하기 위한 진공 흡입기(도시되지 않음)가 있기 때문에, 게이트 잔여물(94)은 배출구(52)를 통하여 제거될 수 있다. 절단 펀치(72)에 의하여 절단된 게이트 잔여물(94)이 배출구(52)를 통하여 배출되는 상태가 도 4에 나타나 있다.
한편, 절단 펀치(72)에 의한 게이트 잔여물(94)의 절단 공정은 다음과 같은 문제점을 안고 있다. 즉, 리드 프레임(90)이 게이트 절단 다이(50)의 고정턱(54)과 펀치 다이(70)의 누름턱(74) 사이에 맞물려 있기 때문에, 외부로부터 배출구(52) 내부로의 공기 흐름이 차단된다. 따라서, 진공 흡입기(도시되지 않음)에 의한 게이트 잔여물(94)의 흡입이 제대로 이루어지지 않아, 게이트 잔여물(94)이 배출구(52) 내부에 잔류하는 경우가 발생한다. 또한, 절단 작업이 반복될수록 절단 펀치(72)와 게이트 절단 다이(50)가 서로 간의 지속적인 마찰로 인하여 자성을 띄게 된다. 따라서, 패키지 몸체(92)로부터 분리된 게이트 잔여물(94)이 배출구(52)를 통하여 배출되지 않고, 자성에 의하여 절단 펀치(72) 또는 게이트 절단 다이(50)에 달라 붙어 다음 리드 프레임에 대한 절단 작업을 방해하게 된다.
따라서, 게이트 잔여물(94)의 절단 공정시 공기의 지속적인 흐름을 제공해 줄 수 있는 경로가 필요하다. 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이, 절단 펀치(72) 내부에 관통 구멍(78, 79)을 형성하는 것이 그 해결 방안 중의 하나이다. 절단 펀치(72) 중간 부분에 형성된 오목부(76)는 절단 펀치(72)가 펀치 다이(70)에 용이하게 체결될 수 있게 해 준다.
이와 같이 절단 펀치(72)에 관통 구멍(78, 79)과 같은 공기 유입구를 형성하여 공기 흐름의 경로를 확보하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(90)이 게이트 절단 다이의 고정턱(54)과 펀치 다이의 누름턱(74) 사이에 맞물려 외부로부터의 공기 흐름이 차단되더라도, 절단 펀치(72)의 관통 구멍(78)을 통하여 지속적으로 공기가 유입될 수 있다(도 6의 110). 따라서, 배출구(52) 내부에서의 진공 흡입이 원활히 이루어지고 게이트 잔여물(94)의 배출이 원활해진다.
이상 설명한 바와 같이, 절단 펀치에 관통 구멍과 같은 공기 유입구를 형성하게 되면, 상하 다이 사이에 리드 프레임이 맞물리고 절단 펀치가 하강하여 게이트 잔여물을 절단하면서 공기의 흐름을 차단하더라도, 절단 펀치의 관통 구멍을 통하여 지속적으로 공기의 흐름을 제공할 수 있다. 따라서, 절단된 게이트 잔여물의 배출이 원활하게 이루어지게 되어 절단 장치의 파손 및 패키지 소자의 깨짐 불량이 방지된다.
또한, 설령 절단 펀치와 게이트 절단 다이가 지속적인 마찰로 인하여 자성을 띄게 되더라도, 절단 펀치의 관통 구멍을 통하여 지속적으로 유입되는 공기의 흐름 때문에, 절단된 게이트 잔여물이 자성에 의하여 절단 펀치 또는 게이트 절단 다이에 붙어버리는 불량이 방지된다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 일반적이고 서술적인 의미에서 사용되었으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에 나타난다.

Claims (5)

  1. 봉지 공정이 완료된 패키지 몸체로부터 게이트 잔여물을 절단하기 위한 절단 장치에 있어서,
    상기 패키지 몸체가 형성된 리드 프레임의 하부에 위치하며, 상기 게이트 잔여물에 대응하여 형성되며 상기 게이트 잔여물이 절단된 후 배출되는 통로인 배출구와, 상기 게이트 잔여물이 절단될 때 상기 리드 프레임을 고정하는 돌출턱을 구비하는 게이트 절단 다이와;
    상기 리드 프레임의 상부에 위치하며, 상기 게이트 잔여물에 대응하여 형성되며 상기 게이트 잔여물을 절단하기 위한 절단 펀치와, 상기 게이트 잔여물이 절단될 때 상기 리드 프레임을 고정하는 누름턱을 구비하는 펀치 다이;
    를 포함하며, 상기 절단 펀치가 상기 게이트 잔여물을 절단할 때 절단된 게이트 잔여물이 상기 배출구로 원활하게 배출될 수 있도록, 상기 절단 펀치의 내부에 공기 유입구가 형성되어 외부로부터 상기 배출구로 지속적인 공기 유입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 절단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유입구는 상기 절단 펀치의 내부에 형성된 관통 구멍인 것을 특징으로 하는 절단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 절단 장치가 복수개의 게이트 잔여물을 동시에 절단할 수 있도록, 상기 게이트 절단 다이는 복수개의 배출구를 구비하고 상기 펀치 다이는 복수개의 절단 펀치를 구비하는 것을 특징으로 하는 절단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 절단 다이는 상기 리드 프레임을 이송하기 위한 이송 레일과 더불어 하부 다이에 형성되며, 상기 펀치 다이는 상부 다이에 형성되는 것을 특징으로 하는 절단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하부 다이는 상기 리드 프레임의 댐 바를 절단하기 위한 댐 바 절단 다이를 더 포함하며, 상기 상부 다이는 상기 댐 바 절단 다이에 대응하는 펀치 다이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 장치.
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