KR20200069973A

KR20200069973A - 프레스핏 핀, 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지 및 프레스핏 핀의 제조방법

Info

Publication number: KR20200069973A
Application number: KR1020180157600A
Authority: KR
Inventors: 최윤화; 최순성; 조정훈
Original assignee: 제엠제코(주)
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: US10855009B2; US20200185845A1; KR102178119B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀은 기판에 형성된 관통공에 압입되되, 압입 시 상기 관통공을 형성하는 기판의 내면에 가압되어 내측에 형성된 장공 측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 상기 기판의 내면에 반력을 가하여 상기 기판의 내면에 접촉된 상태를 유지하는 프레스부; 상기 프레스부의 일 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 상측에 배치되는 제1 단자부; 및 상기 프레스부의 타 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 하측에 배치되는 제2 단자부;를 포함하고, 상기 프레스부는, 상기 장공을 중심으로 상기 프레스부의 폭 방향을 따라 대향 배치되고, 상기 관통공에 압입 시, 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 폭 방향에 대하여 교차하는 상기 프레스부의 두께 방향을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통하여 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 두께 방향으로 반력을 가하는 복수개의 압입편을 포함한다.

Description

프레스핏 핀, 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지 및 프레스핏 핀의 제조방법{PRESS-FIT PIN, SEMICONDUCTOR PACKAGE HAVING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE PRESS-FIT PIN}

본 발명은 프레스핏 핀, 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지 및 프레스핏 핀의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 형성된 관통공에 압입되어 기판과 전기적으로 접촉되는 프레스핏 핀, 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지 및 프레스핏 핀의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지는 반도체 패키지의 리드 프레임을 기판에 밀착시킨 후, 땜납을 통해 밀착부위를 솔더링(soldering)하는 공정을 통하여 기판에 장착된다.

그러나, 상술한 공정은 솔더의 융용으로 인하여 연결부위에 불량이 발생할 확률이 높고, 땜납 성분으로 인하여 환경오염을 야기하는 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래에는 땜납을 사용하지 않고, 반도체 패키지를 기판에 안정적으로 장착할 수 있는 프레스핏 핀(press-fit pin)이 개발되었다.

프레스핏 핀은 기판의 관통공에 삽입시 기판의 내면 측으로 탄성력이 발생될 수 있는 구조로 형성되어, 관통공에 안정적으로 고정되고, 반도체칩과 기판 간의 전기적 경로를 제공한다.

한편, 프레스핏 핀의 경우, 관통공에 압입된 상태에서 기판의 내면에 균일한 반발력을 가하여 기판과의 접촉력을 일정하게 유지하는 것이 중요한 요소로 작용한다.

따라서, 종래에는 상기와 같은 요소를 충족시킬 수 있도록, 관통공이 형성된 기판의 내면에 접촉되는 외형부와, 외형부의 내측에 구비되어 외형부를 탄성적으로 지지하는 내형부의 구조를 가진 프레스핏 핀이 개발된 바 있다.

이와 같은, 종래의 프레스핏 핀은 내형부를 통하여 외형부의 변형을 최소화하고, 외형부의 탄성력을 향상시키며, 프레스핏 핀의 압입 시 프레스핏 핀의 뒤틀림을 예방할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 종래의 프레스핏 핀은 압입을 용이하게 하기 위해서 외형부의 두께를 얇게 형성하고, 이를 보강하기 위해 외형부의 내측에 외형부를 탄성적으로 지지하는 내형부를 추가 형성함에 따라, 압입은 용이하나 기판과의 고정력이 저하되어 외부로부터 진동 혹은 충격이 가해질 경우 기판과의 접촉이 쉽게 해제될 수 있는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 프레스핏 핀은 구조가 복잡하여 드로잉 가공과 같이 특수한 가공을 필요로 하기 때문에 제조과정이 복잡하여 생산성이 저하됨은 물론, 두께가 두꺼운 소재의 가공이 불가능하여 얇은 두께의 소재로 제작됨에 따라, 고압의 전류가 통전될 경우 높은 저항이 발생되는 문제점이 있었다.

일본공개특허 제2007-265641호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판과의 고정력을 극대화하여 진동 혹은 외부 충격이 가해질 경우에도 안정적으로 기판과의 연결상태를 유지할 수 있고, 저항을 최소화하여 전류의 흐름을 원활히 할 수 있으며, 구조를 단순화 하여 제조 중 불량발생 확률을 현저히 낮춰 생산성을 향상시킬 수 있는 프레스핏 핀, 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지 및 프레스핏 핀의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀은 기판에 형성된 관통공에 압입되되, 압입 시 상기 관통공을 형성하는 기판의 내면에 가압되어 내측에 형성된 장공 측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 상기 기판의 내면에 반력을 가하여 상기 기판의 내면에 접촉된 상태를 유지하는 프레스부; 상기 프레스부의 일 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 상측에 배치되는 제1 단자부; 및 상기 프레스부의 타 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 하측에 배치되는 제2 단자부;를 포함하고, 상기 프레스부는, 상기 장공을 중심으로 상기 프레스부의 폭 방향을 따라 대향 배치되고, 상기 관통공에 압입 시, 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 폭 방향에 대하여 교차하는 상기 프레스부의 두께 방향을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통하여 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 두께 방향으로 반력을 가하는 복수개의 압입편을 포함한다.

상기 복수개의 압입편은, 상기 프레스부의 길이방향을 따라 상기 제1 단자부에서 상기 제2 단자부를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡되되, 상기 원호 형상이 상기 프레스부의 두께 방향을 따라 서로 다른 방향으로 돌출되도록 절곡되어, 상기 관통공에 압입 시 서로 다른 위치에서 상기 기판의 내면에 반력을 가할 수 있다.

상기 프레시부의 폭 방향을 따라 대향 배치된 상기 복수개의 압입편의 외면은, 상기 프레스부의 길이방향을 따라 상기 제1 단자부에서 상기 제2 단자부를 향하여 만곡(彎曲)지게 형성되어, 상기 관통공에 압입 시 서로 다른 위치에서 상기 기판의 내면에 반력을 가할 수 있다.

상기 복수개의 압입편은, 상기 관통공에 압입 시, 상기 관통공의 일 측에서 상기 프레스부의 폭 방향의 일 측 및 상기 프레스부의 두께 방향의 일 측으로 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 제1 압입편; 및 상기 관통공에 압입 시, 상기 관통공의 타 측에서 상기 프레스부의 폭 방향의 타 측 및 상기 프레스부의 두께 방향의 타 측으로 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 제2 압입편;을 포함할 수 있다.

상기 관통공에 압입되는 상기 프레스부의 폭 방향의 길이 및 두께 방향의 길이는 상기 관통공의 직경과 동일하거나, 상기 관통공의 직경 보다 크게 형성되되, 상기 프레스부의 폭 방향의 길이는 상기 관통공의 직경 대비 1 내지 1.5 배의 크기로 형성되고, 상기 프레스부의 두께 방향의 길이는 상기 관통공의 직경 대비 1 내지 1.2 배의 크기로 형성될 수 있다.

상기 프레스부의 두께는 상기 관통공의 직경 대비 0.2 내지 0.8 배의 크기로 형성되고, 상기 곡률반경은 상기 관통공의 직경 대비 0.3 내지 0.8 배의 크기로 형성될 수 있다.

상기 복수개의 압입편은 상기 기판의 내면에 면접촉 또는 선접촉되고, 상기 기판의 내면에 접촉되는 부위는 라운드(round) 또는 챔퍼(chamfer) 처리될 수 있다.

상기 제1 단자부에는, 상기 프레스부가 상기 관통공에 압입될 경우, 상기 프레스부가 상기 관통공에 삽입되는 길이를 제한하는 숄더부가 더 형성될 수 있다.

상기 제2 단자부는, 타 부품에 삽입 가능한 삽입부; 및 상기 프레스부로부터 연장되어 상기 삽입부와 상기 프레스부를 서로 연결하고, 단부에 상기 삽입부가 상기 타 부품에 삽입될 경우 상기 타 부품의 일면에 지지되어 상기 삽입부의 삽입길이를 제한하는 단턱부가 형성되는 연결부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지는 상술한 프레스핏 핀을 포함한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀의 제조방법은 소재를 블랭킹(blanking)하여, 길이방향을 따라 만곡(彎曲)지게 형성되는 제1 압입편 및 제2 압입편을 포함하는 프레스부, 상기 프레스부의 일 측으로부터 연장되는 제1 단자부, 그리고 상기 프레스부의 타 측으로부터 연장되는 제2 단자부를 포함하는, 외형을 형성하는 단계; 밴딩장치를 이용하여 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부의 일면을 지지한 상태에서 상기 프레스부의 일면을 미리 설정된 깊이로 함몰된 홈의 상측에 위치시키고, 원호 형상의 가압돌기를 구비한 상기 밴딩장치의 가압수단을 이용하여 상기 제1 압입편의 타면을 가압하여 상기 제1 압입편을 원호 형상으로 절곡하는 단계; 및 상기 외형을 뒤집어 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부의 타면을 상기 밴딩장치에 지지한 상태에서 상기 프레스부의 타면을 상기 홈의 상측에 위치시키고, 상기 가압수단을 이용하여 상기 제2 압입편의 일면을 가압하여 상기 제2 압입편을 원호 형상으로 절곡하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 압입편이 프레스부의 길이방향을 따라 제1 단자부에서 제2 단자부를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡됨과 함께 만곡(彎曲)지게 형성되어, 관통공에 압입 시 복수의 위치에서 각각 프레스부의 두께 방향 및 프레스부의 폭 방향을 따라 기판의 내면에 동시에 반력을 가함에 따라, 기판과의 고정력을 극대화하여 진동 혹은 외부 충격이 가해질 경우에도 안정적으로 기판과의 연결상태를 유지할 수 있다.

또한, 원호 형상의 절곡 부위를 통하여 저항을 최소화하고 전류의 흐름을 원활히 하여 반도체 패키지 내부의 칩에 이상이 발생될 확률을 현저히 낮출 수 있고, 나아가 발열로 인한 기판 혹은 타 부품의 손상을 예방할 수 있다.

또한, 구조를 단순화 하여, 제조 중 불량발생 확률을 현저히 낮춰 생산성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀이 기판에 결합된 상태 및 기판으로부터 이격된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀이 기판에 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀의 압입편과 기판의 내면과의 접촉부위를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀이 기판에 결합된 상태 및 기판으로부터 이격된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 절개한 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀이 기판에 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4의 V-V선을 따라 절개한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀의 압입편과 기판의 내면과의 접촉부위를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀(100)(press-fit pin)(이하 ‘프레스핏 핀(100)’라 함)은 반도체 패키지(미도시)에 구비된 리드 프레임(lead frame, 미도시)으로 구성되거나, 리드 프레임의 일부로 적용 되어, 기판(200)에 형성된 관통공(200a)에 압입되고, 이릍 통해 기판(200)에 물리적으로 결합됨은 물론, 기판(200)과 전기적으로 접촉 가능할 수 있다. 예컨대, 프레스핏 핀(100)은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 여기서, 기판(200)은 인쇄회로기판(200)을 의미하고, 본 프레스핏 핀(100)이 압입되는 관통공(200a)의 내주면은 전기적 성질의 향상을 위하여 주석, 구리, 금 등의 물질로 도금 처리될 수 있다.

본 프레스핏 핀(100)은 프레스부(110)를 포함한다.

프레스부(110)는 후술할 제1 단자부(120)와 제2 단자부(130) 사이에 구비되고, 본 프레스핏 핀(100)과 기판(200)의 연결 시, 기판(200)에 형성된 관통공(200a)에 압입되어 탄성력을 통해 기판(200)에 고정된 상태로 배치된다.

여기서, 프레스부(110)는 관통공(200a)에 압입 시 탄성력에 의해 기판(200)에 고정 가능한 구조로 형성된다.

더 자세하게는, 프레스부(110)는 내측에 형성된 장공(110a)과, 관통공(200a)에 압입 시 장공(110a) 측으로 압축됨과 동시에 탄성력에 의해 폭 방향(X축 방향) 및 두께 방향(Y축 방향)으로 반력을 가하는 복수개의 압입편을 포함한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 복수개의 압입편은 장공(110a)을 중심으로 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 대향 배치된다. 그리고, 도 3 및 도 5를 참조하면, 복수개의 압입편은 관통공(200a)에 압입 시, 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향) 및 프레스부(110)의 폭 방향에 대하여 교차하는 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통하여 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향) 및 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)으로 반력을 가한다.

따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프레스부(110)는 관통공(200a)에 압입 시, 상술한 복수개의 압입편을 통하여 관통공(200a)을 형성하는 기판(200)의 내면에 가압되어 내측에 형성된 장공(110a) 측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 기판(200)의 내면에 반력을 가하여 기판(200)의 내면에 접촉된 상태를 유지함은 물론, 기판(200)에 안정적으로 결합된 상태를 유지한다.

한편, 프레스부(110)를 형성하는 복수개의 압입편은 원호 형상의 절곡된 밴딩 구조로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 복수개의 압입편은, 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡될 수 있다.

더 자세하게는, 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 직선으로 연장되는 복수개의 압입편의 일부분은 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡될 수 있다.

여기서, 복수개의 압입편에 각각 형성된 원호 형상의 절곡부위는 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)을 따라 서로 다른 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

따라서, 복수개의 압입편은 관통공(200a)에 압입 시 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)을 따라 외측으로 탄성 복원되어 서로 다른 위치에서 기판(200)의 내면에 반력(Fy1, Fy2)을 가할 수 있다.

그러나, 복수개의 압입편에 각각 형성된 절곡부위는 반드시 원호 형상에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 구현할 수 있는 범위 내에서 다양한 형상으로 변경될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 4를 참조하면, 복수개의 압입편은, 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 만곡(彎曲)지게 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 대향 배치되어 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 연장되는 각 압입편의 외면은, 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 만곡지게 형성될 수 있다.

따라서, 복수개의 압입편은 관통공(200a)에 압입 시 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 외측으로 탄성 복원되어 서로 다른 위치에서 기판(200)의 내면에 반력(Fx1, Fx2)을 가할 수 있다.

예컨대, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 관통공(200a)에 압입되는 프레스부(110)의 폭 방향의 길이(L1) 및 두께 방향의 길이(L2)는 관통공(200a)의 직경(D)과 동일하거나, 관통공(200a)의 직경 보다 크게 형성될 수 있다. 더 자세하게는, 프레스부(110)의 폭 방향의 길이(L1)는 관통공(200a)의 직경(D) 대비 1 내지 1.5 배의 크기로 형성되고, 프레스부(110)의 두께 방향의 길이(L2)는 관통공(200a)의 직경(D) 대비 1 내지 1.2 배의 크기로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 오차를 고려하지 않았을 때, 프레스부(110)의 폭 방향의 길이(L1)는 관통공(200a)의 직경(D) 대비 1.2 배의 크기로 형성되는 것이 바람직하고, 프레스부(110)의 두께 방향의 길이(L2)는 관통공(200a)의 직경(D)과 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 프레스부(110)의 두께(T)는 관통공(200a)의 직경(D) 대비 0.2 내지 0.8 배의 크기로 형성되고, 원호 형상으로 절곡된 부위의 곡률반경(R)은 관통공(200a)의 직경(D) 대비 0.3 내지 0.8 배의 크기로 형성되되, 보다 바람직하게는, 오차를 고려하지 않았을 때, 프레스부(110)의 두께(T)는 관통공(200a)의 직경(D) 대비 0.5 배의 크기로 형성되는 것이 바람직하고, 원호 형상으로 절곡된 부위의 곡률반경(R)은 관통공(200a)의 직경(D) 대비 0.6 배의 크기로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 복수개의 압입편이 압축될 경우 복수개의 압입편이 압축되는 소정의 공간을 형성하는 장공(110a)의 폭은 각 압입편의 폭보다 작은 크기로 형성되고, 장공(110a)의 길이는 관통공(200a)의 직경보다 크고 프레스부(110)의 길이보다 작게 형성될 수 있다. 그러나, 프레스부(110)의 크기는 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(200)의 소재, 관통공(200a)의 크기, 본 프레스핏 핀의 소재 등에 따라 다양한 크기로 변경되어 적용될 수 있다.

즉, 복수개의 압입편은 도 5에 도시된 바와 같이, 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡됨과 함께, 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 만곡(彎曲)지게 형성됨에 따라, 관통공(200a)에 압입 시 복수의 위치에서 각각 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향) 및 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 기판(200)의 내면에 동시에 반력(Fx1, Fx2, Fy1, Fy2)을 가할 수 있고, 이를 통해 기판(200)과의 고정력을 극대화하여 진동 혹은 외부 충격이 가해질 경우에도 안정적으로 기판(200)과의 연결 상태를 유지할 수 있다. 아울러, 원호 형상의 절곡 부위를 통하여 저항을 최소화하고 전류의 흐름을 원활히 하여, 발열로 인한 기판(200)의 손상을 예방할 수 있다. 일예로, 1200V 및 75A의 특성을 가진 다이오드에 원호 형상의 절곡부위가 형성된 본 프레스핏 핀(100)을 직렬연결한 후, 전압을 700mV로 설정한 상태에서 전류를 흘려 저항을 측정한 결과, 원호 형상의 절곡부위가 형성된 본 프레스핏 핀(100)의 저항은 5.79Ω으로 측정되었고, 원호 형상의 절곡부위가 형성되지 않은 종래의 프레스핏 핀(100)의 저항은 6.29Ω으로 측정되었다. 즉, 원호 형상의 절곡부위가 형성된 본 프레스핏 핀(100)은 원호 형상의 절곡부위가 형성되지 않은 종래의 프레스핏 핀(100)에 비하여, 약 8% 가량 저항을 낮춤으로써, 전류의 흐름을 원활히 하여 반도체 패키지 내부의 칩에 이상이 발생될 확률을 현저히 낮출 수 있고, 나아가 발열로 인한 기판(200) 혹은 타 부품의 손상을 예방할 수 있다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 복수개의 압입편은 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)을 포함할 수 있다.

제1 압입편(111)은 도 2를 기준으로 장공(110a)의 일 측에 배치되고 원호 형상의 절곡된 부위가 전방으로 돌출되도록 형성되어, 관통공(200a)에 압입 시, 관통공(200a)의 일 측에서 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)의 일 측 및 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)의 일 측으로 기판(200)의 내면에 반력(Fx1, Fy1)을 가할 수 있다.

제2 압입편(112)은 도 2를 기준으로 장공(110a)의 타 측에 배치되고 원호 형상의 절곡된 부위가 후방으로 돌출되도록 형성되어, 관통공(200a)에 압입 시, 관통공(200a)의 타 측에서 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)의 타 측 및 프레스부(110)의 두께 방향(Y축 방향)의 타 측으로 기판(200)의 내면에 반력(Fx2, Fy2)을 가할 수 있다.

또한, 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)은 관통공(200a)에 압입 시, 기판(200)의 내면에 면접촉 또는 선접촉 가능한 형상으로 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 관통공(200a)에 압입된 복수개의 압입편은, 라운드(round) 처리되어 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 기판(200)의 내면에 면접촉 되거나, 소정의 각도로 챔퍼(chamfer) 처리되어 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 복수의 위치에서 기판(200)의 내면에 선접촉될 수 있다.

이에 따라, 본 프레스핏 핀(100)은 관통공(200a)에 압입 시 기판(200)과의 접촉면적을 확보하여 프레스핏 핀(100)의 하중을 기판(200)에 분산시킬 수 있고, 이를 통해 보다 안정적으로 기판(200)의 내면에 지지될 수 있다.

또한, 본 프레스핏 핀(100)은 복수개의 단자부를 포함한다.

도 2 및 도 4를 차조하면, 복수개의 단자부는 제1 단자부(120) 및 제2 단자부(130)를 포함한다.

제1 단자부(120)는 프레스부(110)의 일 측으로부터 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 미리 설정된 길이로 연장되어, 프레스부(110)의 압입 시 기판(200)을 중심으로 기판(200)의 상측에 배치되고, 반도체 패키지(미도시)에 수용되어 반도체 패키지의 칩(미도시)과 전기적으로 연결된다.

예컨대, 제1 단자부(120)는 폭의 크기에 따라 복수개의 영역으로 구분될 수 있다. 상세하게는, 제1 단자부(120)는 가장 큰 폭의 크기로 형성되어 반도체 패키지에 수용되는 제1 영역과, 제1 영역으로부터 길이방향으로 연장되고 제1 영역에 비하여 상대적으로 작은 폭의 크기로 형성되되 프레스부(110)의 일 측 보다는 큰 크기로 형성되는 제2 영역으로 구분될 수 있다.

한편, 제1 단자부(120)에는, 프레스부(110)가 관통공(200a)에 압입될 경우, 프레스부(110)가 관통공(200a)에 삽입되는 길이를 제한하는 숄더부(121)가 더 형성될 수 있다.

숄더부(121)는 프레스부(110)의 일 측과 제1 단자부(120) 사이에 형성되며, 제1 단자부(120)의 측면으로부터 프레스부(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 미리 설정된 길이로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 숄더부(121)의 폭은 관통공(200a)의 직경보다 더 큰 크기로 형성될 수 있다.

따라서, 프레스부(110)가 관통공(200a)에 압입되되, 설정 길이 이상 압입될 경우, 숄더부(121)의 단부가 관통공(200a) 주변의 구비된 기판(200)의 상면에 지지되어 프레스부(110)의 삽입길이를 제한할 수 있다.

제2 단자부(130)는 프레스부(110)의 타 측으로부터 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 따라 미리 설정된 길이로 연장되어, 프레스부(110)의 압입 시 기판(200)을 중심으로 기판(200)의 하측에 배치된다. 예컨대, 기판(200)의 하측으로 노출된 제2 단자부(130)는 기판(200)의 외측에 구비된 타 부품(미도시)과 결합될 수 있다.

또한, 제2 단자부(130)는 프레스부(110)의 타 측으로부터 프레스부(110)의 길이방향(Z축 방향)을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지는 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 프레스핏 핀을 기판(200)의 관통공(200a)에 삽입할 경우, 본 프레스핏 핀(100)의 이탈을 예방하고, 프레스부(110)의 압입을 보다 손쉽게 수행할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제2 단자부(130)는 타 부품(미도시)에 삽입 가능한 삽입부(131)와, 삽입부(131)의 삽입길이를 제한하는 연결부(132)를 포함할 수 있다.

삽입부(131)는 연결부(132)의 단부로부터 미리 설정된 길이로 돌출되고, 원형 또는 다각 형상의 단면형상을 갖는 돌기 형태로 형성될 수 있다.

연결부(132)는 프레스부(110)로부터 연장되어 삽입부(131)와 프레스부(110)를 서로 연결할 수 있다. 그리고, 연결부(132)의 단부에는 삽입부(131)가 기판(200)의 하측에 구비된 타 부품에 삽입될 경우, 타 부품의 일면에 지지되어 삽입부(131)의 삽입길이를 제한하는 단턱부(1321)가 형성될 수 있다.

즉, 본 프레스핏 핀(100)은 제1 단자부(120)에 구비된 숄더부(121)와 제2 단자부(130)에 구비된 연결부(132)의 단턱부(1321)를 통하여, 프레스부(110)의 압입 위치를 결정할 수 있으며, 이를 통해 프레스부(110)의 이탈 혹은 프레스부(110)가 불안정한 상태로 관통공(200a)에 압입되는 것을 예방할 수 있다.

한편, 본 프레스핏 핀(100)이 적용되는 반도체 패키지(미도시)는, 본 프레스핏 핀(100)이 일부 혹은 전체로 구성되는 리드 프레임, 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 칩, 및 반도체 칩과 리드 프레임이 수용되는 몰딩부를 포함할 수 있다.

예컨대, 반도체 칩은 발열이 높은 고전압 환경에서 사용되는 전력 MOSFET 반도체와 같은 전력반도체 칩으로 적용될 수 있다. 그리고, 리드 프레임은 기판(200)과 반도체 칩간의 전기적인 경로를 제공하고, 리드 프레임과 반도체 칩은 직접적으로 연결되거나, 금속 와이어 또는 금속 클립 등과 같은 매개체를 통해 간접적으로 연결될 수 있다.

그러나, 반도체 패키지는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조로 변경되어 적용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀(100)의 제조방법(이하 ‘프레스핏 핀(100) 제조방법’이라 함)에 대하여 설명하기로 한다.

참고로, 본 프레스핏 핀(100) 제조방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 프레스핏 핀(100)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀(100)의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 프레스핏 핀(100)의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 프레스핏 핀(100) 제조방법은, 소재를 블랭킹(blanking)하여, 길이방향을 따라 만곡(彎曲)지게 형성되는 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)을 포함하는 프레스부(110), 프레스부(110)의 일 측으로부터 연장되는 제1 단자부(120), 그리고 프레스부(110)의 타 측으로부터 연장되는 제2 단자부(130)를 포함하는, 프레스핏 핀(100)의 외형을 형성한다(S100).

즉, 본 프레스핏 핀(100) 제조방법은, 물리적 혹은 화학적으로 방법을 통하여 금속성 소재를 블랭킹 가공하여, 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)을 포함하는 프레스부(110), 제1 단자부(120) 및 제2 단자부(130)를 포함하는 프레스핏 핀(100)의 외형을 형성한다. 이때, 프레스핏 핀(100)의 외형은 다수의 영역이 블랭킹 처리된 소재의 틀(400)에 일체로 연결된 상태로 구비될 수 있다.

다음으로, 도 7 및 도 9를 참조하면, 밴딩장치(300)를 이용하여 제1 단자부(120) 및 제2 단자부(130)의 일면을 지지한 상태에서 프레스부(110)의 일면을 미리 설정된 깊이로 함몰된 홈(311)의 상측에 위치시키고, 원호 형상의 가압돌기(321)를 구비한 밴딩장치(300)의 가압수단(320)을 이용하여 제1 압입편(111)의 타면을 가압하여 제1 압입편(111)을 원호 형상으로 절곡한다(S200).

다음으로, 도 7 및 도 10을 참조하면, 제1 압입편(111)을 원호 형상으로 형성한 후, 외형을 뒤집어 제1 단자부(120) 및 제2 단자부(130)의 타면을 밴딩장치(300)에 지지한 상태에서 프레스부(110)의 타면을 밴딩장치(300)의 홈(311)의 상측에 위치시키고, 밴딩장치(300)의 가압수단(320)을 이용하여 제2 압입편(112)의 일면을 가압하여 제2 압입편(112)을 원호 형상으로 절곡한다(S300).

여기서, 밴딩장치(300)는 지지수단(310), 가압수단(320) 및 탄성지지수단(330)을 포함할 수 있다.

지지수단(310)은 일 측에 소재를 미리 설정된 위치에 고정시키고, 일면에 미리 설정된 깊이의 홈(311)이 형성되어 소재의 일면을 지지할 수 있다.

예컨대, 지지수단(310)은 일면 전체가 평판 형태로 형성되어 반도체 패키지에 결합되지 않은 상태의 프레스핏 핀(100)의 외형을 지지하도록 구성되거나, 프레스핏 핀(100)의 외형이 반도체 패키지에 결합된 상태에서 일 측으로는 반도체 패키지를 지지하고 타 측으로는 프레스핏 핀(100)의 외형을 지지할 수 있도록 소정 구간이 함몰된 단차진 평판 형태로 형성될 수 있다. 또한, 지지수단(310)에는 프레스핏 핀(100)의 외형이 일체로 연결된 소재의 틀(400)을 설정 위치에 고정시킬 수 있는 고정수단이 구비될 수 있다. 고정수단은 소재의 단부를 지지할 수 있는 단턱형태로 형성되거나, 소재의 틀(400)에 형성된 체결공에 삽입 가능한 기둥 형태로 형성될 수 있다.

가압수단(320)은 지지수단(310)의 상측에 배치되고 홈(311)이 형성된 지지수단(310)의 일면에 대향하는 타면에 원호 형상의 가압돌기(321)가 형성될 수 있다. 여기서, 가압돌기(321)는 가압수단(320)의 타면에 일체로 형성되거나, 탈착 가능한 모듈 형태로 형성될 수 있다.

탄성지지수단(330)은 일 측은 지지수단(310)에 수용되고, 타 측은 가압수단(320)에 수용되어 가압수단(320)을 탄성적으로 지지할 수 있다. 예컨대, 탄성지지수단(330)은 코일 스프링의 형태로 형성될 수 있으며, 지지수단(310)과 가압수단(320) 사이에 복수개로 구비될 수 있다.

따라서, 본 프레스핏 핀(100) 제조방법은, 지지수단(310)의 홈(311)에 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)의 일면을 위치시킨 상태에서, 지지수단(310)에 프레스핏 핀(100)의 외형이 일체로 연결된 소재의 틀(400)을 설정 위치에 고정시키고, 원호 형상의 가압돌기(321)가 제1 압입편(111)의 타면을 가압하도록 가압수단(320)을 수직방향으로 가압하여 제1 압입편(111)을 원호 형상으로 절곡한다. 그리고, 프레스핏 핀(100)의 외형이 일체로 연결된 소재의 틀(400)을 수직방향으로 180도 뒤집어 지지수단(310)의 홈(311)에 제1 압입편(111) 및 제2 압입편(112)의 타면을 위치시킨 상태에서, 지지수단(310)에 상기 소재의 틀(400)을 설정 위치에 고정시키고, 원호 형상의 가압돌기(321)가 제2 압입편(112)의 일면을 가압하도록 가압수단(320)을 수직방향으로 가압하여 제2 압입편(112)을 원호 형상으로 절곡한다.

이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 압입편이 프레스부(110)의 길이방향을 따라 제1 단자부(120)에서 제2 단자부(130)를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡됨과 함께 만곡(彎曲)지게 형성되어, 관통공(200a)에 압입 시 복수의 위치에서 각각 프레스부(110)의 두께 방향 및 프레스부(110)의 폭 방향을 따라 기판(200)의 내면에 동시에 반력을 가함에 따라, 기판(200)과의 고정력을 극대화하여 진동 혹은 외부 충격이 가해질 경우에도 안정적으로 기판(200)과의 연결 상태를 유지할 수 있다.

또한, 원호 형상의 절곡 부위를 통하여 저항을 최소화하고 전류의 흐름을 원활히 하여 반도체 패키지 내부의 칩에 이상이 발생될 확률을 현저히 낮출 수 있고, 나아가 발열로 인한 기판(200) 혹은 타 부품의 손상을 예방할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100. 프레스핏 핀
110. 프레스부
110a. 장공
111. 제1 압입편
112. 제2 압입편
120. 제1 단자부
121. 숄더부
130. 제2 단자부
131. 삽입부
132. 연결부
1321. 단턱부
200. 기판
200a. 관통공
300. 밴딩장치
310. 지지수단
311. 홈
320. 가압수단
321. 가압돌기
330. 탄성지지수단
400. 소재의 틀

Claims

기판에 형성된 관통공에 압입되되, 압입 시 상기 관통공을 형성하는 기판의 내면에 가압되어 내측에 형성된 장공 측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통해 상기 기판의 내면에 반력을 가하여 상기 기판의 내면에 접촉된 상태를 유지하는 프레스부;
상기 프레스부의 일 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 상측에 배치되는 제1 단자부; 및
상기 프레스부의 타 측으로부터 상기 프레스부의 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 연장되고, 상기 프레스부의 압입 시 상기 기판의 하측에 배치되는 제2 단자부;
를 포함하고,
상기 프레스부는,
상기 장공을 중심으로 상기 프레스부의 폭 방향을 따라 대향 배치되고, 상기 관통공에 압입 시, 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 폭 방향에 대하여 교차하는 상기 프레스부의 두께 방향을 따라 내측으로 압축됨과 동시에, 탄성력을 통하여 상기 프레스부의 폭 방향 및 상기 프레스부의 두께 방향으로 반력을 가하는 복수개의 압입편을 포함하는 프레스핏 핀.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 압입편은, 상기 프레스부의 길이방향을 따라 상기 제1 단자부에서 상기 제2 단자부를 향하여 미리 설정된 크기의 곡률반경을 갖는 원호 형상으로 절곡되되, 상기 원호 형상이 상기 프레스부의 두께 방향을 따라 서로 다른 방향으로 돌출되도록 절곡되어, 상기 관통공에 압입 시 서로 다른 위치에서 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 프레스핏 핀.
제2항에 있어서,
상기 프레스부의 폭 방향을 따라 대향 배치된 상기 복수개의 압입편의 외면은, 상기 프레스부의 길이방향을 따라 상기 제1 단자부에서 상기 제2 단자부를 향하여 만곡(彎曲)지게 형성되어, 상기 관통공에 압입 시 서로 다른 위치에서 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 프레스핏 핀.
제3항에 있어서,
상기 복수개의 압입편은,
상기 관통공에 압입 시, 상기 관통공의 일 측에서 상기 프레스부의 폭 방향의 일 측 및 상기 프레스부의 두께 방향의 일 측으로 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 제1 압입편; 및
상기 관통공에 압입 시, 상기 관통공의 타 측에서 상기 프레스부의 폭 방향의 타 측 및 상기 프레스부의 두께 방향의 타 측으로 상기 기판의 내면에 반력을 가하는 제2 압입편;
을 포함하는 프레스핏 핀.
제3항에 있어서,
상기 관통공에 압입되는 상기 프레스부의 폭 방향의 길이 및 두께 방향의 길이는 상기 관통공의 직경과 동일하거나, 상기 관통공의 직경 보다 크게 형성되되,
상기 프레스부의 폭 방향의 길이는 상기 관통공의 직경 대비 1 내지 1.5 배의 크기로 형성되고,
상기 프레스부의 두께 방향의 길이는 상기 관통공의 직경 대비 1 내지 1.2 배의 크기로 형성되는 프레스핏 핀.
제5항에 있어서,
상기 프레스부의 두께는 상기 관통공의 직경 대비 0.2 내지 0.8 배의 크기로 형성되고,
상기 곡률반경은 상기 관통공의 직경 대비 0.3 내지 0.8 배의 크기로 형성되는 프레스핏 핀.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 압입편은 상기 기판의 내면에 면접촉 또는 선접촉되고, 상기 기판의 내면에 접촉되는 부위는 라운드(round) 또는 챔퍼(chamfer) 처리되는 프레스핏 핀.
제1항에 있어서,
상기 제1 단자부에는, 상기 프레스부가 상기 관통공에 압입될 경우, 상기 프레스부가 상기 관통공에 삽입되는 길이를 제한하는 숄더부가 더 형성되는 프레스핏 핀.
제1항에 있어서,
상기 제2 단자부는,
타 부품에 삽입 가능한 삽입부; 및
상기 프레스부로부터 연장되어 상기 삽입부와 상기 프레스부를 서로 연결하고, 단부에 상기 삽입부가 상기 타 부품에 삽입될 경우 상기 타 부품의 일면에 지지되어 상기 삽입부의 삽입길이를 제한하는 단턱부가 형성되는 연결부;
를 포함하는 프레스핏 핀.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 프레스핏 핀을 포함하는 반도체 패키지.
소재를 블랭킹(blanking)하여, 길이방향을 따라 만곡(彎曲)지게 형성되는 제1 압입편 및 제2 압입편을 포함하는 프레스부, 상기 프레스부의 일 측으로부터 연장되는 제1 단자부, 그리고 상기 프레스부의 타 측으로부터 연장되는 제2 단자부를 포함하는, 외형을 형성하는 단계;
밴딩장치를 이용하여 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부의 일면을 지지한 상태에서 상기 프레스부의 일면을 미리 설정된 깊이로 함몰된 홈의 상측에 위치시키고, 원호 형상의 가압돌기를 구비한 상기 밴딩장치의 가압수단을 이용하여 상기 제1 압입편의 타면을 가압하여 상기 제1 압입편을 원호 형상으로 절곡하는 단계; 및
상기 외형을 뒤집어 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부의 타면을 상기 밴딩장치에 지지한 상태에서 상기 프레스부의 타면을 상기 홈의 상측에 위치시키고, 상기 가압수단을 이용하여 상기 제2 압입편의 일면을 가압하여 상기 제2 압입편을 원호 형상으로 절곡하는 단계;
를 포함하는 프레스핏 핀의 제조방법.