KR19990026105A - Molding mold for semiconductor chip package that can measure the release force of mold die and molding resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실제 성형공정이 진행되는 환경과 동일한 환경 하에서 성형 수지와 금형 사이의 이형력을 정확하게 측정하고 이를 패키지 유형, 성형 수지, 공정 진행 횟수별로 분석, 평가할 수 있는 성형 금형에 관한 것으로서, 분석용 성형 금형은 (a) 액상의 성형 수지가 지나가는 성형로와, 상기 성형로와 연결되어 있어서 액상의 성형 수지가 주입되며 상기 패키지 몸체를 정의하는 하부 캐비티가 형성되어 있는 상부면을 갖는 형판과, (b) 상기 형판에 의해 지지되며 상기 형판의 상부면 위로 돌출될 수 있고 상기 하부 캐비티가 형성된 캐비티 바와, (c) 상기 형판에 의해 지지되며 상기 형판의 상부면 위로 상기 캐비티 바 보다 더 많이 돌출될 수 있는 이형판을 갖는 하부 금형과; 상기 액상의 성형 수지가 주입되며 상기 하부 캐비티와 함께 패키지 몸체를 정의하는 상부 캐비티를 갖는 상부 금형을 구비하며, 상기 캐비티 바에는 변형 게이지가 부착되어 있다. 한편, 성형 금형의 이형핀에 변형 게이지를 부착하는 것도 가능한데, 이 경우 이형핀의 변형 게이지가 부착될 부분에는 평면 가공을 하여야 한다.The present invention relates to a molding die that can accurately measure the release force between the molding resin and the mold under the same environment as the actual molding process, and analyze and evaluate the release force between the package type, the molding resin, and the number of process steps. The molding die includes (a) a molding furnace through which a liquid molding resin passes, a mold having an upper surface connected to the molding furnace, into which a liquid molding resin is injected, and a lower cavity defining the package body is formed; b) a cavity bar supported by the template and protruding above the upper surface of the template and having the lower cavity formed therein; (c) being supported by the template and protruding more than the cavity bar above the upper surface of the template. A lower mold having a release plate therein; The liquid molding resin is injected and has an upper mold having an upper cavity defining the package body together with the lower cavity, and the cavity bar is attached with a strain gauge. On the other hand, it is also possible to attach the strain gage to the release pin of the mold, in this case, the part to be attached to the strain gage of the release pin should be subjected to planar processing.
Description
본 발명은 반도체 칩 패키지 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 칩 패키지의 몸체를 형성하는 금형과 성형 수지와의 이형력을 평가할 수 있는 측정수단을 구비하는 성형 금형에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip package manufacturing apparatus, and more particularly, to a molding die having measuring means capable of evaluating a releasing force between a mold forming a body of the semiconductor chip package and a molding resin.
반도체 집적회로 소자를 패키지하는 목적은 집적회로 소자의 정상적인 동작과 신뢰성을 보장하기 위한 보호 몸체를 형성함과 동시에 집적회로 소자가 외부 시스템과 전기적으로 연결될 수 있는 수단을 제공하는 것이다. 보호용 패키지 몸체를 열경화성 수지나 열가소성 수지를 이용한 플라스틱 성형 방법으로 형성하면, 세라믹 패키지에 비해 신뢰성은 떨어지지만 제조비용이 적게 들고 대량생산이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 현재 반도체 제조업체에서는 특수한 용도나 환경에서 사용하기 위해 높은 신뢰성을 요구하는 경우를 제외하고는 대부분의 반도체 칩을 플라스틱 수지로 성형하여 패키지 몸체를 성형한다.The purpose of packaging a semiconductor integrated circuit device is to provide a means by which the integrated circuit device can be electrically connected to an external system while forming a protective body to ensure the normal operation and reliability of the integrated circuit device. When the protective package body is formed by a plastic molding method using a thermosetting resin or a thermoplastic resin, it is less reliable than a ceramic package but has an advantage of low manufacturing cost and mass production. Therefore, at present, most semiconductor chips are molded from plastic resin to package the package body, except for the case where high reliability is required for use in a specific application or environment.
트랜스퍼 성형 공정은 플라스틱 패키지 몸체를 형성하기 위해 가장 널리 사용되는 공정 중 하나이다. 이 공정은 반도체 칩이 부착된 리드 프레임 스트립을 성형 금형에 장착한 다음 일정한 용기에 들어 있는 고온의 액상 성형 수지를 금형의 캐비티에 주입한 후 이형시키는 과정으로 이루어져 있다. 금형은 상부 금형과 하부 금형으로 나눌 수 있는데, 이 상하부 금형은 반도체 칩이 부착된 리드 프레임을 장착할 때 및 몸체 형성 후 이형 단계에서 열린 상태로 있고 성형 수지 주입시에는 닫힌다. 금형의 설계는 조립공정의 수율과 제품의 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문에 제품과 제조환경에 적합하도록 금형을 제조하여야 한다.The transfer molding process is one of the most widely used processes for forming plastic package bodies. This process consists of mounting a lead frame strip with a semiconductor chip attached to a molding die, and then injecting a hot liquid molding resin in a predetermined container into the mold cavity and then releasing it. The mold can be divided into an upper mold and a lower mold. The upper and lower molds remain open at the time of mounting the lead frame to which the semiconductor chip is attached and at the release stage after the body is formed, and closed when the molding resin is injected. Since the design of the mold greatly affects the yield of the assembly process and the reliability of the product, the mold must be manufactured to suit the product and the manufacturing environment.
한편, 플라스틱 성형 수지는 접착력을 갖고 있기 때문에 캐비티를 형성하는 상하 금형의 표면과 성형 수지에도 접착력이 존재한다. 성형 후 이형을 용이하게 하기 위하여 캐비티를 형성하는 금형의 표면에 크롬을 저기도금하거나 티타늄 질화물(titanum nitirde)로 표면처리하거나 성형 수지에 이형제를 첨가하기는 하지만, 성형 수지의 신뢰성이 향상됨에 따라 성형 수지의 접착력 자체가 향상되어 금형 표면에서의 접착력은 여전히 존재하게 된다. 캐비티에 액상의 성형 수지를 주입한 후 성형 수지가 어느 정도 경화되면 이형핀을 사용하여 성형 수지를 금형으로부터 이형하는데, 이때 금형 표면에서의 접착력 때문에 패키지 몸체에 손상을 주게 된다. 이러한 손상은 반도체 칩의 크랙이나 패키지 몸체의 크랙을 유발할 수 있으며, 패키지 몸체가 구부러짐에 의해 패키지 몸체가 리드 프레임과 떨어지는 불량이 발생하기도 한다.On the other hand, since the plastic molding resin has an adhesive force, the adhesive force also exists on the surface of the upper and lower molds forming the cavity and the molding resin. In order to facilitate mold release after molding, the surface of the mold forming the cavity is plated with chromium, surface treated with titanium nitride, or a mold release agent is added to the molding resin. The adhesion of the resin itself is improved so that the adhesion on the mold surface still exists. When the molding resin is hardened to some extent after the injection of the liquid molding resin into the cavity, the molding resin is released from the mold by using a release pin, which damages the package body due to the adhesive force on the mold surface. Such damage may cause a crack of the semiconductor chip or a crack of the package body, and the package body may be bent to cause the package body to fall off from the lead frame.
이러한 점을 해결하기 위해서는 성형 수지를 성형 금형에서 분리할 때 작용하는 이형력을 정확하게 측정하고 이것을 성형 수지, 패키지 유형, 공정 진행 횟수 등에 따른 이형력의 변화량을 분석하는 것이 중요하다. 이러한 분석 결과를 토대로 적절한 이형력을 계산할 수 있고, 성형 금형의 최적 세척주기를 설정할 수 있다.In order to solve this problem, it is important to accurately measure the release force acting when the molding resin is separated from the molding die, and analyze the change in the release force according to the molding resin, the package type, and the number of processes. Based on the analysis results, it is possible to calculate an appropriate release force and to set an optimal cleaning cycle of the molding die.
한편, 이러한 이형력을 측정하기 위해서는 분석 금형을 사용하는데, 도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 분석 금형을 개략 사시도 및 단면도로 나타낸다. 분석 금형(10)의 구멍(2)에는 이미 경화된 상태의 성형 수지(4)가 끼워지며, 이형 막대(6)을 사용하여 구멍(2)에 끼워진 성형 수지(4)를 밀어 내고 이때의 힘을 측정하여 이형력을 평가한다.On the other hand, an analysis mold is used to measure such a release force, Figures 1a and 1b is a schematic perspective view and a cross-sectional view of the analysis mold according to the prior art. The molding resin 4 of the already hardened state is inserted into the hole 2 of the analysis mold 10, and the mold resin 4 pushes out the molding resin 4 inserted into the hole 2 using the release bar 6 and at this time Evaluate the release force by measuring
그런데, 이러한 종래 분석 금형에 의하면, 실제 성형이 진행되는 환경, 예컨대 175℃의 온도와는 다른 환경에서 분석이 진행되며 실제 성형이 진행된 후 일정 시간이 경과한 다음 분석이 진행되기 때문에 그 동안 성형 수지가 수축되어 정확한 이형력의 평가가 어렵고, 또한 성형 수지(4)가 접촉하고 있는 부분이 실제 금형에서와는 달리 수지(4)의 측면이기 때문에 실제 이형력을 평가하는 데에는 한계가 있다.However, according to the conventional analysis mold, the analysis is carried out in an environment in which the actual molding proceeds, for example, in an environment different from the temperature of 175 ° C., and the molding resin during the time since the analysis proceeds after a certain time after the actual molding proceeds. There is a limit in evaluating the actual release force because it is difficult to evaluate the exact release force due to shrinkage and the part where the molding resin 4 is in contact with the side of the resin 4 unlike the actual mold.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복하고 실제 성형 환경과 동일한 조건에서 분석이 가능하게 하는 분석용 성형 금형을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an analytical molding die that overcomes the problems of the prior art and enables analysis under the same conditions as the actual molding environment.
본 발명의 또 다른 목적은 성형 수지와 금형의 이형력을 정확하게 분석하여 금형의 최적 세척주기를 설정하고 성형 공정의 효율을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to accurately analyze the release force of the molding resin and the mold to set the optimum cleaning cycle of the mold and increase the efficiency of the molding process.
도1a 및 도1b는 금형 다이와 성형 수지와의 이형력을 평가하기 위한 종래 기술에 따른 분석 금형의 개략 시시도 및 단면도,1A and 1B are schematic views and cross-sectional views of an analysis mold according to the prior art for evaluating a release force between a mold die and a molding resin;
도2는 금형 다이와 성형 수지와의 이형력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 분석 금형에 사용되는 하부 금형의 사시도,2 is a perspective view of a lower mold used in an analysis mold according to the present invention for evaluating a release force between a mold die and a molding resin;
도3은 금형 다이와 성형 수지와의 이형력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 분석 금형에 사용되는 상부 금형의 사시도,3 is a perspective view of an upper mold used in an analysis mold according to the present invention for evaluating a release force between a mold die and a molding resin;
도4a는 본 발명에 따른 분석 금형이 결합되는 상태를 나타내기 위한 분석 금형의 개략 단면도,Figure 4a is a schematic cross-sectional view of the analysis mold for showing a state in which the analysis mold is coupled according to the present invention;
도4b는 본 발명에 따른 분석 금형이 결합되고 액상의 성형 수지가 캐비티에 주입되어 패키지 몸체가 형성되는 상태를 나타내기 위한 분석 금형의 개략 단면도,Figure 4b is a schematic cross-sectional view of the analysis mold for showing the state in which the analysis mold according to the present invention is bonded and the liquid molding resin is injected into the cavity to form the package body;
도4c는 본 발명에 따른 분석 금형을 사용하여 패키지 몸체를 형성한 다음 금형 다이와 성형 수지를 이형시키기 위해 캐비티 바와 이형 판이 하부 형판의 상부면 위로 돌출되는 과정을 나타내기 위한 본 발명에 따른 분석 금형의 개략 단면도,Figure 4c is an analysis mold according to the present invention for showing the process of forming the package body using the analysis mold according to the present invention and then protruding the cavity bar and release plate over the upper surface of the lower template to release the mold die and the molding resin Outline section,
도4d는 본 발명에 따른 분석 금형을 사용하여 패키지 몸체를 형성한 다음 금형 다이와 성형 수지를 이형시키기 위해 캐비티 바와 이형 판이 하부 형판의 상부면 위로 완전히 돌출된 상태를 나타내기 위한 본 발명에 따른 분석 금형의 개략 단면도,Figure 4d is an analytical mold according to the present invention for showing the state that the cavity bar and the release plate is completely protruded over the upper surface of the lower template to form the package body using the analysis mold according to the present invention and then release the mold die and the molding resin Schematic section,
도5는 변형 게이지가 부착된 이형 핀을 갖는 본 발명에 따른 금형의 개략 단면도,5 is a schematic cross-sectional view of a mold according to the present invention having a release pin with a strain gauge attached thereto;
도6은 본 발명에 따른 금형에 사용하기에 적합한 이형핀의 부분 사시도,6 is a partial perspective view of a release pin suitable for use in a mold according to the present invention;
도7은 본 발명에 따른 금형에 사용하기에 적합한 구조를 갖는 캐비티 바와 하우징의 부분 단면도,7 is a partial cross-sectional view of a cavity bar and housing having a structure suitable for use in a mold according to the present invention;
도8은 본 발명에 따른 이형력 측정수단을 구비한 성형 금형을 사용하여 이형력을 평가하기 위한 시스템의 개략 연결도이다.8 is a schematic connection diagram of a system for evaluating release force using a molding die with release force measuring means according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11; 포트(port) 12; 정렬 구멍11; Port 12; Alignment holes
13, 19; 성형로 14, 20; 공기 배출로13, 19; Molding furnaces 14, 20; Air exhaust furnace
15, 16; 이형 판 17; 캐비티 바(cavity bar)15, 16; Release plate 17; Cavity bar
18; 하부 캐비티 21; 정렬 핀18; Lower cavity 21; Alignment pin
25; 리드 프레임 26; 패키지 몸체 형성부25; Lead frame 26; Package Body Formation
30; 하부 금형 40; 상부 금형30; Lower mold 40; Upper mold
41; 포트 구멍 42; 정렬 블록41; Port hole 42; Alignment block
43; 정렬 핀 구멍 48; 상부 캐비티43; Alignment pin holes 48; Upper cavity
50; 변형 게이지(strain gage) 60, 62; 스프링(spring)50; Strain gages 60, 62; Spring
70; 이형핀 74; 식별핀70; Release pin 74; Identification pin
80; 부착판(platen) 81; 구동측 부착판80; Platen 81; Drive Side Mounting Plate
82; 이형핀 부착판 90; 형판 (chase)82; Release pin attachment plate 90; Chase
93; 하우징(housing) 95; 캐비티 바93; Housing 95; Cavity Bar
150; 변형 게이지150; Strain gauge
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 면에 따른 성형 금형은 (a) 액상의 성형 수지가 지나가는 성형로와, 상기 성형로와 연결되어 있어서 액상의 성형 수지가 주입되며 상기 패키지 몸체를 정의하는 하부 캐비티가 형성되어 있는 상부면을 갖는 형판과, (b) 상기 형판에 의해 지지되며 상기 형판의 상부면 위로 돌출될 수 있고 상기 하부 캐비티가 형성된 캐비티 바와, (c) 상기 형판에 의해 지지되며 상기 형판의 상부면 위로 상기 캐비티 바 보다 더 많이 돌출될 수 있는 이형판을 갖는 하부 금형과; 상기 액상의 성형 수지가 주입되며 상기 하부 캐비티와 함께 패키지 몸체를 정의하는 상부 캐비티를 갖는 상부 금형을 구비하며, 상기 캐비티 바에는 변형 게이지가 부착되어 있다. 캐비티 바와 이형판은 스프링에 의해 하부 금형의 형판에 지지되어 있고, 캐비티 바와 이형판의 윗면에는 패키지 몸체를 형성할 리드 프레임이 놓인다. 리드 프레임은 이형판에 구비된 정렬 핀에 의해 캐비티와 정렬된다. 성형 수지에 의해 형성된 패키지 몸체는 캐비티 바가 완전히 돌출되고 난 다음 이형핀의 돌출에 의해 캐비티로부터 이형되며 이때 캐비티 바의 변형량을 변형 게이지가 측정하여 이형력을 구할 수 있다.The molding die according to the first aspect of the present invention for achieving this object is (a) a molding furnace through which the liquid molding resin passes, and is connected to the molding furnace so that the liquid molding resin is injected to define the package body. A template having an upper surface having a lower cavity formed therein; (b) a cavity bar supported by the template and protruding above the upper surface of the template and having the lower cavity formed therein; (c) supported by the template; A lower mold having a release plate that can protrude more than the cavity bar above the upper surface of the template; The liquid molding resin is injected and has an upper mold having an upper cavity defining the package body together with the lower cavity, and the cavity bar is attached with a strain gauge. The cavity bar and the release plate are supported on the template of the lower mold by a spring, and on the upper side of the cavity bar and the release plate is placed a lead frame to form the package body. The lead frame is aligned with the cavity by an alignment pin provided on the release plate. The package body formed by the molding resin is released from the cavity by the protrusion of the release bar after the cavity bar is completely protruded, whereby the strain gauge can measure the amount of deformation of the cavity bar to obtain the release force.
한편, 본 발명의 제2 면에 따르면, 금형은 한쌍의 상부 금형과 하부 금형을 구비하며, 상기 상부 금형과 하부 금형은 각각 고온의 액체 상태의 성형 수지가 주입되며 상기 형성하고자 하는 패키지 몸체의 형상을 결정하는 캐비티를 갖는 형판과, 상부 금형의 형판과 하부 금형의 형판을 열고 닫기 위한 부착판을 구비하며, 상기 상부 금형의 부착판에는 상기 캐비티에 성형 수지의 주입이 완료된 후 패키지 몸체를 이형시키기 위한 식별핀과 윗면 이형핀이 고정되어 상기 캐비티까지 돌출되어 있고, 상기 하부 금형의 부착판에는 상기 캐비티에 성형 수지의 주입이 완료된 후 패키지 몸체를 이형시키기 위한 밑면 이형핀이 고정되어 상기 캐비티까지 돌출되어 있고 상기 밑면 이형핀은 이형력 측정 수단, 예컨대 변형 게이지를 구비한다. 변형 게이지를 부착하기 위해 밑면 이형핀의 측면에는 평면가공을 한다.Meanwhile, according to the second aspect of the present invention, a mold includes a pair of upper molds and lower molds, and the upper mold and the lower mold are injected with a molding resin in a high temperature liquid state, respectively, and the shape of the package body to be formed. A mold having a cavity for determining a mold, and an attachment plate for opening and closing the mold of the upper mold and the mold of the lower mold, wherein the attaching plate of the upper mold releases the package body after the injection of molding resin into the cavity is completed. The identification pin and the upper release pin for fixing are protruded to the cavity, the bottom release pin for releasing the package body is fixed to the attachment plate of the lower mold to release the package body is projected to the cavity And the bottom release pin is provided with a release force measuring means, such as a strain gauge. To attach the strain gauges, planarize the sides of the base release pin.
금형에 구비된 변형 게이지는 캐비티 바 또는 이형핀 내부의 저항 변화를 이용 전기적인 신호로 바뀌며 이 신호는 스캐너에 의해 증폭되고 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터와 같은 장치에 의해 연산, 분석된다.The strain gages in the mold are converted into electrical signals using resistance changes inside the cavity bars or release pins, which are amplified by the scanner, converted into digital signals, and computed and analyzed by a computer-like device.
이하, 도면을 참조로 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.
도2는 금형 다이와 성형 수지와의 이형력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 분석 금형에 사용되는 하부 금형의 사시도이며, 도3은 금형 다이와 성형 수지와의 이형력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 분석 금형에 사용되는 상부 금형의 사시도이다. 본 발명에 따른 분석용 성형 금형은 종래 기술의 한계점, 즉 분석 장소와 실제 성형 장소가 다르기 때문에 발생하는 온도차와 수축에 의한 영향을 극복하기 이하여 성형이 진행되는 금형 내에 측정수단인 변형 게이지(strain guage)를 내장하여 이형력을 직접 측정할 수 있다. 이형력을 측정하고 평가하기 위해 실제 패키지 몸체와 동일한 형상의 성형 수지가 형성되도록 캐비티 바를 구성하였다.Figure 2 is a perspective view of the lower mold used in the analysis mold according to the present invention for evaluating the release force between the mold die and the molding resin, Figure 3 is an analysis according to the present invention for evaluating the release force between the mold die and the molding resin Perspective view of the upper mold used for the mold. The analysis molding die according to the present invention is a strain gauge (measurement measure) in the mold in which the molding proceeds by overcoming the influence of the temperature difference and shrinkage caused by the limitations of the prior art, that is, the analysis place and the actual forming place. guage) can be used to directly measure the release force. To measure and evaluate the release force, the cavity bar was configured to form a molding resin of the same shape as the actual package body.
먼저, 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 성형 금형의 하부 금형은 액상의 고온 성형 수지가 주입되는 포트(11)와 성형로(13)가 형성되어 있는 상부면을 갖는 형판(22)을 구비한다. 이러한 형판(22)의 상부면에 형성된 성형로를 제1 성형로(13)라 하며, 캐비티 바(17)의 윗면에 형성된 성형로를 제2 성형로(19)라 한다. 공기 배출로(20, 14)는 캐비티에 액상의 성형 수지가 주입될 때 캐비티에 들어 있던 공기가 배출되는 통로이다. 형판(22)에는 모두 4개의 정렬 구멍(12a, 12b, 12c, 12d)이 있다.First, referring to FIG. 2, the lower mold of the molding die according to the present invention includes a mold 11 having a port 11 into which a liquid high temperature molding resin is injected and an upper surface on which a molding furnace 13 is formed. do. The molding furnace formed on the upper surface of the template 22 is called a first molding furnace 13, and the molding furnace formed on the upper surface of the cavity bar 17 is called a second molding furnace 19. The air discharge passages 20 and 14 are passages through which air contained in the cavity is discharged when a liquid molding resin is injected into the cavity. The template 22 has four alignment holes 12a, 12b, 12c, and 12d in all.
캐비티 바 (17)와 이형판(15, 16)은 형판(22)에 끼움 결합되어 있으나, 형판의 상부면을 기준면으로 하여 위로 돌출될 수 있는 구조로 결합되어 있다. 캐비티 바(17)와 이형판(15, 16)의 윗면에는 리드 프레임(25)이 놓이는데, 리드 프레임(25)의 패키지 몸체 형성부(26)와 캐비티 바(17)의 하부 캐비티(18)가 일치하도록 정렬을 맞추어야 한다. 이형판(15, 16)에 형성된 정렬 핀(21)은 이러한 리드 프레임의 정렬 및 상하부 금형의 정렬을 위한 것이다.Cavity bar 17 and the release plate (15, 16) is fitted to the template 22, but is coupled in a structure that can protrude upward with the upper surface of the template as a reference plane. The lead frame 25 is placed on the upper surface of the cavity bar 17 and the release plates 15 and 16, and the package body forming portion 26 of the lead frame 25 and the lower cavity 18 of the cavity bar 17. The sort must be aligned to match. The alignment pins 21 formed on the release plates 15 and 16 are for alignment of such lead frames and alignment of upper and lower molds.
한편, 도3을 참조하면, 상부 금형(40)에는 하부 금형의 4개의 정렬 구멍 (12a, 12b, 12c, 12d)에 각각 끼워지는 정렬 블록(42a, 42b, 42c, 42d)과, 상부 금형의 이형 판에 형성된 정렬 핀이 끼워지는 정렬 핀 구멍(43) 및 하부 금형의 포트(11)과 대응되는 위치에 형성된 포트 구멍(41) 및 하부 캐비티와 대응하는 위치에 있으며 하부 캐비티와 함께 패키지 몸체를 정의하는 상부 캐비티(48)가 형성되어 있다.Meanwhile, referring to FIG. 3, the upper mold 40 includes alignment blocks 42a, 42b, 42c, and 42d fitted into four alignment holes 12a, 12b, 12c, and 12d of the lower mold, respectively. Align the package body with the lower cavity in the position corresponding to the port hole 41 and the lower cavity formed at the position corresponding to the alignment pin hole 43 into which the alignment pin formed on the release plate fits, and the port 11 of the lower mold. An upper cavity 48 is defined.
도4a는 상하부 성형 금형이 결합되는 상태를 나타낸다. 하부 금형(30)의 형판(22)의 밑면과 이형 판(15, 16)은 스프링(60, 64)에 의해 연결되어 있고, 캐비티 바(17) 또한 스프링(62)에 의해 형판(22)의 밑면에 부착되어 있다. 스프링(60, 62, 64)에 아무런 압력이 가해지지 않은 초기 상태일 때에는 도4a에 도시한 것처럼 이형 판(15, 16)이 캐비티 바(17) 보다 형판의 상부면을 기준으로 더 위로 돌출되어 있다. 캐비티 바(17)에는 변형 게이지(50)가 부착되어 있다. 변형 게이지(50)는 금속 또는 반도체의 저항체에 변형이 가해지면 그 저항값이 변화하는 압력 저항 효과를 이용한 측정수단이다.Figure 4a shows a state in which the upper and lower molding dies are coupled. The bottom surface of the template 22 of the lower mold 30 and the release plates 15, 16 are connected by springs 60, 64, and the cavity bar 17 is also connected to the template 22 by the spring 62. It is attached to the bottom. In the initial state where no pressure is applied to the springs 60, 62, and 64, the release plates 15, 16 protrude more upward relative to the upper surface of the template than the cavity bars 17, as shown in Fig. 4A. have. The strain gauge 50 is attached to the cavity bar 17. The strain gauge 50 is a measuring means using the pressure resistance effect that the resistance value changes when strain is applied to a resistor of a metal or a semiconductor.
하부 금형 위에 리드 프레임(25)을 올려 놓으면, 리드 프레임(25)은 이형 판(15, 16)의 윗면에 접촉하게 된다. 그 다음 상부 금형(40)을 올려 놓고 압력을 가하면, 도4b에 도시한 것처럼, 상하부 금형(30, 40)이 닫히게 된다. 따라서 이형 판(15, 16)과 캐비티 바(17)가 형판(22) 속으로 밀려 들어가고, 형판의 상부면과 이형판, 캐비티 바의 윗면이 일치하게 된다. 그래서, 형판의 상부면에 형성되어 있는 제1 성형로(13)와 캐비티 바(17)의 윗면에 형성되어 있는 제2 성형로(19)는 일치하게 되고 하나의 성형로를 구성한다. 상부 금형의 상부 캐비티(48)와 캐비티 바(17)의 하부 캐비티(18)에 의해 형성되는 캐비티에 액상의 성형 수지를 포트(11), 성형로(13, 19)를 통해 주입하여 패키지 몸체(60)를 만든다.When the lead frame 25 is placed on the lower mold, the lead frame 25 comes into contact with the upper surfaces of the release plates 15 and 16. Then, when the upper mold 40 is placed and pressure is applied, the upper and lower molds 30 and 40 are closed as shown in FIG. 4B. Therefore, the release plates 15 and 16 and the cavity bar 17 are pushed into the template 22, and the upper surface of the template and the upper surface of the release plate and the cavity bar coincide. Thus, the first forming furnace 13 formed on the upper surface of the template and the second forming furnace 19 formed on the upper surface of the cavity bar 17 coincide to constitute one forming furnace. The liquid molding resin is injected into the cavity formed by the upper cavity 48 of the upper mold and the lower cavity 18 of the cavity bar 17 through the port 11 and the forming furnaces 13 and 19 to package the body ( 60).
주입된 성형 수지가 어느 정도 경화되어 패키지 몸체(60)가 형성되면, 상부 금형에 가했던 압력을 제거하면서 도4c에 도시한 것처럼 상부 금형을 들어 올린다. 리드 프레임(25)과 상부 금형(40)은 스프링(60, 62, 64)의 복원력에 의해 형판의 상부면 위로 올라 오는데, 길이가 짧은 캐비티 바(17)가 완전히 올라오기 전까지는 캐비티 바(17)와 이형 판(15, 16)의 윗면은 동일한 수평면을 유지하고 있다.When the injected molding resin is cured to some extent to form the package body 60, the upper mold is lifted as shown in Fig. 4C while removing the pressure applied to the upper mold. The lead frame 25 and the upper mold 40 are raised above the upper surface of the template by the restoring force of the springs 60, 62, 64, and the cavity bar 17 until the shorter cavity bar 17 is fully raised. ) And the upper surfaces of the release plates 15, 16 maintain the same horizontal plane.
캐비티 바(17)가 완전히 올라온 다음에는 도4d에 도시한 것처럼, 리드 프레임(25)과 상부 금형(40)은 오로지 이형 판(15, 16)에 연결된 스프링(60, 64)에 의해서만 위로 올라온다. 이 순간 하부 금형(30)의 캐비티 바(17)의 윗면에 형성된 하부 캐비티(18)로부터 패키지 몸체(60)가 떨어진다. 이 때 패키지 몸체(60)와 하부 캐비티(18) 사이의 접착력에 의해 캐비티 바(17)에는 미세한 변형이 발생하고 이 변형에 의한 저항값의 변화를 압력 저항 효과를 이용하여 변형 게이지(50)가 측정한다. 이 측정된 값을 외부에서 관찰하여 이형력을 분석할 수 있게 된다.After the cavity bar 17 is fully raised, as shown in FIG. 4D, the lead frame 25 and the upper mold 40 are lifted up only by the springs 60, 64 connected to the release plates 15, 16. At this moment, the package body 60 falls from the lower cavity 18 formed on the upper surface of the cavity bar 17 of the lower mold 30. At this time, due to the adhesive force between the package body 60 and the lower cavity 18, minute deformation occurs in the cavity bar 17, and the deformation gauge 50 uses the pressure resistance effect to change the resistance value caused by the deformation. Measure This measured value can be observed from the outside to analyze the release force.
지금까지 설명한 것은 성형 수지와 금형의 이형력을 실제 성형 공정과 동일한 조건에서 측정하기 위한 분석용 성형 금형에 대하여 설명하였다. 한편, 변형 게이지와 같은 측정 수단을 실제 성형 금형에 부착하여 성형공정을 진행함과 동시에 이형력을 측정하고 평가하는 것도 가능하다.What has been described so far has described an analysis molding die for measuring the release force of the molding resin and the mold under the same conditions as the actual molding process. On the other hand, it is also possible to attach a measuring means such as a strain gauge to the actual molding die to proceed with the molding process and to measure and evaluate the release force.
도5는 변형 게이지가 부착된 이형 핀을 갖는 본 발명에 따른 금형의 개략 단면도이다. 상부 금형(104a)과 하부 금형(104b)은 각각 한 쌍의 형판(90; chase)과 부착판(80; platen)으로 구성되어 있다. 부착판(80)은 거대한 철제 블럭으로서 상하부 성형 프레스(도시 아니함)에 볼트 등에 의해 고정되어 있다. 아래쪽 부착판(80b)에는 구동측 부착판(81b; drive platen)과 이형핀 부착판(82b)이 있는데, 밑면 이형핀(70)은 이형핀 부착판(82b)에 고정되어 있다. 밑면 이형핀(70)은 성형된 부분을 캐비티(100)로부터 밀어 올리는 역할을 한다. 구동측 부착판(81b)은 히터(도시 아니함)에 의해 가열되어 형판이 일정한 금형 온도, 예컨대 175℃를 유지하도록 한다. 위쪽 부착판(80a)도 아래쪽 부착판과 마찬가지로 구동측 부착판(81a)과 이형핀 부착판(82a)을 구비하고 있지만 이형핀 부착판(82a)에는 식별 핀(74; ID mark pin)과 윗면 이형핀(79)이 결합되어 있다. 이러한 부착판은 수 톤에 달하는 성형 프레스의 압력을 충분히 견딜 수 있도록 설계하여야 한다.5 is a schematic cross-sectional view of a mold in accordance with the present invention having a release pin with strain gages attached thereto. The upper mold 104a and the lower mold 104b are each composed of a pair of molds 90 and a platen 80. The attachment plate 80 is a huge steel block which is fixed to the upper and lower forming presses (not shown) by bolts or the like. The lower mounting plate 80b includes a drive side mounting plate 81b and a release pin attaching plate 82b. The bottom release pin 70 is fixed to the release pin attaching plate 82b. The bottom release pin 70 serves to push up the molded part from the cavity 100. The drive side attachment plate 81b is heated by a heater (not shown) to allow the template to maintain a constant mold temperature, such as 175 ° C. Similarly to the lower mounting plate, the upper mounting plate 80a includes a driving side mounting plate 81a and a release pin attaching plate 82a. However, the release pin attaching plate 82a has an identification pin 74 (ID mark pin) and an upper surface. Release pin 79 is coupled. These attachment plates are to be designed to withstand the pressure of the molding press up to several tons.
형판(90)은 성형 공정시 성형 수지와 직접 접하며 패키지 몸체의 형상을 결정하는 부분이다. 형판 역시 아래,위 한짝씩 구비되어 있는데 각각의 형판(90a, 90b)은 하우징(93a, 93b; housing)과 캐비티 바(95a, 95b; cavity bar)로 구성되어 있다. 고온의 액상 성형 수지는 성형로와 캐비티 바(95a, 95b)에 형성되어 있는 게이트(도시 아니함)를 통해 캐비티(100)로 주입되고, 이때 캐비티에 들어 있던 공기는 공기 배출구(도시 아니함)를 통해 빠져 나간다.The template 90 is in direct contact with the molding resin during the molding process and determines the shape of the package body. The template is also provided with a pair of bottom and top, each of the template (90a, 90b) is composed of a housing (93a, 93b; housing) and cavity bars (95a, 95b; cavity bar). The hot liquid molding resin is injected into the cavity 100 through gates (not shown) formed in the molding furnace and the cavity bars 95a and 95b, and the air contained in the cavity is passed through the air outlet port (not shown). Exit
상부 금형(104a)과 하부 금형(104b)이 열린 상태에서 반도체 칩이 부착된 리드 프레임 스트립(106)이 캐비티(100)에 정렬된다. 상하부 금형(104a, 104b)가 닫히고 게이트와 성형로를 통해 성형 수지(102)가 캐비티(100)로 주입된다. 성형 수지(102)는 반도체 칩 및 리드 프레임(106)과의 결합력을 좋게 하기 위해서 접착성을 가지고 있는데, 이 때문에 성형 수지(102)는 캐비티(100)를 형성하는 상하 캐비티 바(95a, 95b)의 표면과도 접착된다. 따라서, 도5에 나타낸 것처럼 성형이 완료된 제품을 금형에서 제거하기 위해서는 별도의 이형핀(70, 74, 79)을 사용해야 한다. 이형과정은 다음과 같다. 먼저 상부 부착판(80a)과 상부 형판(90a)이 위로 올라가면서 식별핀(74)과 윗면 이형핀(79)이 패키지 몸체(102)를 밀어 낸다. 하부 형판(90b)은 고정된 상태에서 하부 부착판(80b)이 위로 상승하면 밑면 이형핀(70)에 의해 패키지 몸체(102)는 하부 캐비티 바(95b)에서 분리된다. 이때 밑면 이형핀(70)은 미세한 변형이 생기는데, 이러한 변형을 변형 게이지(150)가 측정하여 이형핀(70)이 받는 힘을 측정함으로써 이형력을 평가한다.In the state in which the upper mold 104a and the lower mold 104b are open, the lead frame strip 106 to which the semiconductor chip is attached is aligned with the cavity 100. The upper and lower molds 104a and 104b are closed, and the molding resin 102 is injected into the cavity 100 through the gate and the molding furnace. The molding resin 102 has adhesiveness in order to improve the bonding force between the semiconductor chip and the lead frame 106. For this reason, the molding resin 102 has upper and lower cavity bars 95a and 95b forming the cavity 100. It is also adhered to the surface. Therefore, in order to remove the molded product from the mold as shown in Figure 5, separate release pins (70, 74, 79) should be used. The release process is as follows. First, as the upper attachment plate 80a and the upper template 90a are raised, the identification pin 74 and the upper release pin 79 push the package body 102. When the lower plate 90b is fixed and the lower attachment plate 80b is lifted upward, the package body 102 is separated from the lower cavity bar 95b by the bottom release pin 70. At this time, the bottom release pin 70 has a slight deformation, and the deformation gauge 150 measures the deformation force by measuring the force received by the release pin 70.
앞에서 설명한 것처럼, 변형 게이지(150)는 어떤 시료의 변형을 통해서 그 시료가 받는 힘을 측정하는 계측기이다. 변형 게이지(150)는 평면에 부착하는 것이 가장 정확한 값을 얻는 데 유리하므로 도6 및 도7에 도시한 것처럼 변형 게이지가 부착될 위치에 평면 (72, 73) 가공을 한다. 시료의 변형량은 변형 게이지가 부착된 부분의 면적과 관계가 있으므로 면적을 일정하게 유지한다. 변형 게이지의 규격은 매우 다양하여 밑면 이형핀(70)의 측면을 평면으로 가공하여도 측정에 필요한 충분한 면적을 얻을 수 있다.As described above, the strain gauge 150 is a measuring instrument for measuring the force received by the sample through the deformation of a sample. The strain gauge 150 is machined to the plane 72, 73 at the position where the strain gauge will be attached as shown in Figs. Since the amount of deformation of the sample is related to the area of the portion where the strain gauge is attached, the area is kept constant. The size of the strain gauge is so diverse that even if the side surface of the bottom release pin 70 is machined in a plane can obtain a sufficient area for the measurement.
도6은 본 발명에 따른 금형에 사용하기에 적합한 이형핀의 부분 사시도이다. 밑면 이형핀(70)의 상중앙 부분을 부분 절삭하여 지름이 더 작은 부분(71)을 가공하고, 여기에 평면(72) 가공을 하여 변형 게이지를 부착할 부분을 만든다. 지름이 더 작은 부분(71)을 만드는 이유는 상하 왕복운동을 하는 이형핀(70)에 의해 변형 게이지가 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.6 is a partial perspective view of a release pin suitable for use in a mold according to the present invention. The upper center portion of the bottom release pin 70 is partially cut to process the portion 71 having a smaller diameter, and the surface 72 is processed to form a portion to which the strain gauge is attached. The reason for making the portion 71 of smaller diameter is to prevent the deformation gauge from being damaged by the release pin 70 which reciprocates up and down.
도7은 본 발명에 따른 금형에 사용하기에 적합한 구조를 갖는 캐비티 바와 하우징의 부분 단면도이다. 밑면 이형핀(70)이 상하왕복운동을 하는 하우징(93b)과 캐비티 바(95b)에 공간(97)을 형성하고 이형핀(70)의 상중앙 부분에 평면(73) 가공을 하여 변형 게이지를 부착할 부분을 만든다. 이 경우 이형핀(70)은 동일한 지름을 가지며, 하우징(93b)과 캐비티 바(95b)에 형성된 공간(97)에 의해 변형 게이지의 손상을 방지할 수 있다.7 is a partial cross-sectional view of a cavity bar and housing having a structure suitable for use in a mold according to the present invention. The bottom release pin 70 forms a space 97 in the housing 93b and the cavity bar 95b in which the up-and-down reciprocating motion is performed, and the plane gauge 73 is processed in the upper center portion of the release pin 70 to form a strain gauge. Make a part to attach. In this case, the release pin 70 has the same diameter, and the damage of the strain gauge can be prevented by the space 97 formed in the housing 93b and the cavity bar 95b.
도8은 본 발명에 따른 이형력 측정수단을 구비한 성형 금형을 사용하여 이형력을 평가하기 위한 시스템의 개략 연결도이다. 측정수단(150a, 150b, …, 150n), 예컨대 변형 게이지는 성형 금형(도 2의 30)의 캐비티 바(17)에 부착되거나 성형 금형(도5의 104)의 밑면 이형핀(70)에 부착되어 있다. 변형 게이지에 입력된 변형량은 내부의 저항 변화를 이용하여 전기적인 신호로 바뀌고 이것은 측정기기인 증폭기(160)를 거쳐 증폭된다. 증폭기(160)에서는 예컨대 1,200 개 이상의 변형 게이지의 신호를 수집할 수 있다. 증폭된 신호는 다시 증폭기(160)의 A/D (Analog/Digital) 변환기(도시 아니함)에서 디지털 신호로 바뀌고, 이것이 PC(170; Personal Computer)에서 연산되어 화면표시된다. 이 결과는 작업자(180)에 의해 관리되어 성형 금형의 최적 세척주기를 설정할 수 있다.8 is a schematic connection diagram of a system for evaluating release force using a molding die with release force measuring means according to the present invention. Measuring means 150a, 150b, ..., 150n, for example strain gages, are attached to the cavity bar 17 of the molding die (30 in FIG. 2) or to the bottom release pin 70 of the molding die (104 in FIG. 5). It is. The amount of deformation input to the strain gauge is converted into an electrical signal using a change in internal resistance, which is amplified through the amplifier 160 which is a measuring device. Amplifier 160 may, for example, collect signals from more than 1,200 strain gauges. The amplified signal is converted back into a digital signal in an A / D (Analog / Digital) converter (not shown) of the amplifier 160, which is calculated by the personal computer 170 and displayed on the screen. This result can be managed by the operator 180 to set the optimal cleaning cycle of the molding die.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실제 성형공정이 진행될 때 성형수지와 금형 사이의 이형력을 정확하게 측정할 수 있고, 이형력을 성형 수지, 공정 진행 횟수, 패키지 유형별로 평가하는 것이 가능하고 이것을 중앙에서 일괄적으로 통제하는 것이 가능하다. 또한 성형 금형별로 최적의 세척주기를 설정함으로써 생산량의 극대화를 기대할 수 있고 세정공정의 효율성을 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to accurately measure the releasing force between the molding resin and the mold when the actual molding process is progressed, and it is possible to evaluate the releasing force by molding resin, process number of times, and package type. It is possible to control collectively centrally. In addition, by setting the optimal cleaning cycle for each molding die, it is possible to expect the maximum production and increase the efficiency of the cleaning process.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |