KR100431149B1 - 액정표시장치에 있어서 칩 온 글래스의 본딩기 - Google Patents

액정표시장치에 있어서 칩 온 글래스의 본딩기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 있어서, COG의 본딩기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LCD(Liquid Crystal Display) 디바이스의 TFT 글래스에 LCD 드라이브용 IC 칩(Liquid Crystal Display Drive Chip)을 직접 부착하는 칩 온 글래스(Chip on Glass)의 본딩기로 상기 IC 칩을 글래스에 본딩하기 위해 본딩 헤드 유닛트와 작업대 유닛트를 칩 운반 유닛트와 연결되도록 형성한 상태에서 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트에 의해 IC 칩을 공급하면 상기 본딩 헤드 유닛트에 조립된 본딩 헤드가 슬라이드를 타고 하강하면서 IC 칩을 글래스에 열가압하여 본딩시킬 수 있는 특징이 있다.

Description

액정표시장치에 있어서 칩 온 글래스의 본딩기{A bonding device of chip on glass in Liquid Crystal Display}
본 발명은 액정표시장치에 있어서, COG의 본딩기에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 LCD(Liquid Crystal Display) 디바이스의 TFT 글래스에 LCD 드라이브용 IC 칩(Liquid Crystal Display Drive Chip)을 직접 부착하는 칩 온 글래스(Chip on Glass)의 본딩기에 관한 것이다.
일반적으로 종래에는 도 14의(a)와 같이 모든 디바이스가 경박단소화됨에 따라 연구되어 프로토타입(Prototype)으로 시제품이 나오고 있는 LCD의 구조도로서 도면에 도시한 바와 같이 LCD 드라이브용 칩을 QFP 방법이 아닌 TAP(Tape Automated Bonding) 방법으로 1차 패키지한 후 PCB에 실장하고 상기 칩의 아웃리드를 절곡하여 TFT 글래스에 연결되는 구조로 널리 사용하였다.
또한, 도 14의(b)는 더욱더 경박단소화하기 위하여 LCD 드라이브용 칩을 TFT 글래스에 직접 패키지 하는 칩온글래스(Chip-on-Glass) 방법에 의한 LCD의 구성을 보이는 구조도인바, 상기 이러한 구조의 LCD는 도 14의(c)에 도시한 바와 같이 TFT 글래스의 양측에 메탈리제이션층(Matallization)을 형성하고, 그 부분에 LCD 드라이브용 칩을 부착한 구성으로 되어 있으며, 그 부착방법은 SBB COG(Stud bump-Bonding Chip on Glass)로써 컨덕티브 폴리머(Conductive Polymer)를 칩의 패드에형성된 골드범프에 올려놓고 열압착시키면서 중합(Polymerization)하여 부착한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 구조는 각각의 패드에 컨덕티브 폴리머를 올려놓을때 매우 정밀한 정확도가 필요하여 기술적으로 많은 애로사항이 있었으며, 따라서 코스트(Cost)가 상승하는 문제점이 있었다.
그리고 상기 컨덕티브 폴리머는 전기저항이 보통의 금속보다 10-100배 정도가 높아 전도성에 문제가 있었으며 한번 중합하여 칩을 부착하면 리페어(repair)하는 방법이 곤란한 단점이 있었다.
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display) 디바이스의 글래스에 LCD 드라이브용 칩(Liquid Crystal Display Drive Chip)을 직접 부착하는 칩온글래스(Chip on Glass)의 본딩기를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 칩온글래스(Chip on Glass)에 사용되는 본딩재는 열가소성 수지(Thermoplastic Resin)계인 염화비닐수지, 초산비닐수지, 비닐아세틸수지 및 열경화성 수지(Thermosetting Resin)계인 페놀수지, 요소수지, 멜라닌수지, 알키드수지, 폴리에스텔수지, 실리콘수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 프란수지등으로 형성 된 본딩재를 상기의 글래스에 밀착시킨 상태에서 히터 플레이트의 높은 열에 의해 상기 본딩재를 녹여 IC 칩을 글래스에 접착시킬 수 있는 Chip on Glass의 본딩기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 정면도
도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 측면도
도 3은 본 발명의 본딩 헤드 유닛트를 확대한 정면도
도 4는 본 발명의 본딩 헤드 유닛트를 확대한 측면도
도 5는 본 발명의 작업대 유닛트를 나타낸 정면도
도 6은 본 발명의 작업대 유닛트를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 요부인 칩 운반 유닛트를 나타낸 평면도
도 8은 본 발명의 요부인 칩 운반 유닛트를 나타낸 측면도
도 9는 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트를 나타낸 정면도
도 10은 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트를 나타낸 측면도
도 11은 글래스에 ACF가 부착된 상태의 측면도
도 12는 COG 타입의 IC 칩이 부착된 상태의 측면도
도 13은 요부를 부분적으로 확대한 상태의 측면도
도 14의(a)(b)(c)는 종래의 TAP를 이용한 LCD 구조도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10. 플레이트 11. 지지대
12. 슬라이드 지지대 13. 패드
14. 브래킷 15. 헤드 지지대 가이드
16. 슬라이드 브래킷 17. 히터 플레이트
18. 헤드 지지대 플레이트 19. 하우징
20. 실린더 21. 로드
22. 가이드 23. 롤러
24. 클램프 25. 볼트 클램프
26. 블록 클램프 27. 블록 스페이스
28. 에어 실린더 29. 본딩 헤드
30. 스테이지 브래킷 31. 플레이트 스테이지
32. 밀러 클램프 33. 노즐
34. 노즐 브래킷 35. 실린더 브래킷
36. 로타리 액츄레타 37. 칩핀
38. 진공 패드(흡착 패드) 39. 볼 스크류
40. 베이스 플레이트 41. 상부 커버
42. 조인트 플레이트 43. 트레이 패드
44. 모터 브래킷 45. IC 칩
46. 슬라이드 47. 카메라
48. 로보트 유닛트 49. 작업대 유닛트
50. 칩운반 유닛트 51. 본딩 헤드 유닛트
52. 글래스 53. 본딩재(ACF)
본 발명은 IC 칩을 글래스에 본딩하기 위해 본딩 헤드 유닛트와 작업대 유닛트 및 칩 운반 유닛트로 구분되어 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트에 의해 IC 칩이 자동으로 이동될 수 있도록 구성하였다.
이하, 첨부된 도면에 관련하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 정면도이며, 도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 본딩 헤드 유닛트를 확대한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 본딩 헤드 유닛트를 확대한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 작업대 유닛트를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명의 작업대 유닛트를 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명의 요부인 칩 운반 유닛트를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 요부인 칩 운반 유닛트를 나타낸 측면도이고, 도 9는 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트를 나타낸 정면도이고, 도 10은 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트를 나타낸 평면도이고, 도 11은 글래스에 본딩재가 부착된 상태의 측면도이고, 도 12는 COG 타입(Chip on Glass)의 IC 칩이 부착된 상태의 측면도이고, 도 13은 요부를 부분적으로 확대한 상태의 측면도이고, 도 14의 (a)(b)(c)는 종래의 TAB를 이용한 LCD 구조도이다.
먼저 도 3 및 도 4와 같이 양측으로 형성된 슬라이드 지지대(12)의 상측에는 에어실린더(28)가 지지대(11)에 고정되어 있으며, 상기 에어실린더(28)의 하측에는 본딩 헤드(29)와 연결시키는 플레이트(10)로 구성된다.
이때, 상기의 본딩 헤드(29)에서 발생하는 온도는 작업조건에 따라서 차등적으로 적용시키게 되는데 그 온도범위는 170℃∼220℃가 바람직하며, 시간은 5∼10초 사이가 적합하다.
또한, 압력은 본딩재에 따라서 2Mpa, 40kg/㎠ 가 타당하다.
그리고 상기의 본딩 헤드(29)는 에어실린더(28)의 작용에 의해 슬라이드(46)를 타면서 상하로 움직이게 구성하였다.
도 5와 도 6은 작업대 유닛대를 나타낸 정면도 및 평면도를 설명하고 있는 것으로, 플레이트 스테이지(31)에는 밀러 클램프(32)가 조립되어 있으며, 또한 스테이지 브래킷(30)에는 카메라(47)가 고정되어 있어 글래스(52)와 본딩재(53) 및 IC 칩(45)의 접착 되는 상태를 모니터로 면밀히 관찰할 수 있게 구성된다.
도 7 및 도 8은 칩 운반 유닛트를 나타낸 평면도와 측면도를 설명하고 있는 것으로, 칩핀(37)이 고정된 키이(미도시됨)는 또 다른 플레이트(10)에 고정되어 에어실린더(28)의 작동으로 좌우로 이동하면서 로보트 유닛트(48)에 보관된 IC 칩(45)을 진공으로 흡착한 다음 자동으로 이동하여 본딩 헤드(29)에 옮겨 진공으로 흡착되게 한 다음 칩 운반 유닛트는 복귀하고 실린더(28)에 의해 하강한 다음 카메라(47)를 통해 위치 조정을 하고 작업대 유닛트(49)에 올려진 글래스 표면에 상기 IC 칩(45)을 본딩시키게 된다.
도 9 및 도 10은 X-Y축으로 작동하는 로보트 유닛트를 나타낸 정면도와 평면도를 설명하고 있는 것으로, 먼저 조인트 플레이트(42)는 모터 브래킷(44)에 연결된 볼 스크류(39)의 회동으로 좌, 우로 회동할 수 있게 구성된다.
또한, 상기 조인트 플레이트(42)의 상측에는 다수개의 IC 칩(45)을 위치시키고 칩 운반 유닛트(50)에 의해 이동될 수 있도록 구성하였다.
이때, 사용되는 본딩재는 열가소성 수지(Thermoplastic Resin)계인 염화비닐수지, 초산비닐수지, 비닐아세틸수지 및 열경화성 수지(Thermosetting Resin)계인 폐놀수지, 요소수지, 멜라닌수지, 알키드수지, 폴리에스텔수지, 실리콘수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 프란수지등으로 형성된 본딩재를 상기의 글래스에 밀착시킨 상태에서 히터 플레이트의 높은 열에 의해 상기 본딩재(53)를 녹여 IC 칩(45)을 글래스(52)에 접착시킬 수 있다.
상기의 상황은 로보트 유닛트(48)와 칩운반 유닛트(50) 및 작업대 유닛트(49), 본딩 헤드 유닛트(51)가 연속적으로 작동하므로 인하여 가능하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로보트 유닛트(48)에 조립된 볼 스크류(39)의 작용에 의해 X-Y 축으로 작동하는 플레이트(10)의 상측에 작업자는 수개의 IC 칩(45)을 올린 후, 다음작업에 대기하게 된다.
이때, 본딩 헤드 유닛트(51)에 조립된 히터 플레이트(17)와 본딩 헤드(29)는 에어실린더(28)의 작동으로 슬라이드(46)를 타고 상승한다.
그리고 칩 운반 유닛트(50)와 일체로 형성된 하우징(19)과 패드(13)가 에어 실린더(28)의 작동으로 플레이트(10) 상측에 위치한 IC 칩(45)까지 이동하게 된다.
다음 칩 운반 유닛트(50)에는 MOUNT와 연결된 로터리 액츄에이터(36)에 진공패드(38) 고정시켜 에어의 공급에 의해 상기 IC 칩(45)을 순간적으로 진공 흡착하여 이동할 수 있게 되는 것이다.
상기의 상황에서 진공 흡착된 IC 칩(45)은 본딩 헤드(29)에 진공으로 흡착되게 옮겨지고 칩 운반 유닛트(50)는 복귀한다.
다음 본딩 헤드(29)는 에어실린더(28)의 작동으로 하강하게 된다.
이때, 상기의 글래스(52)의 표면에는 본딩재(53)를 부착하고 있으므로 인하여 상기 IC 칩(45)은 이동하지 않게 된다.
또한, 작업대 유닛트(49) 하부에 부착된 카메라(47)에 의해 글래스(52)에 식각된 ITO 라인(미도시됨)과 IC 칩(45)의 BUMP와 일치되게 X.Y.θ스테이지를 이용하여 조정 한 다음 스위치(미도시됨)를 누르면 실린더(28)의 작동으로 슬라이드(46)가 후진하며 본딩 헤드(29)가 내려와 글래스와 IC칩을 열가압하게 된다.
다음 설정된 시간이 지나면 본딩 헤드(29)가 상승을 하면서 한 사이클의 작업이 끝나고 다시 처음의 작업공정으로 원위치하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 패널의 배선구조에 의하면, COG 방식의 LCD 패널의 글래스에 실장된 다수의 데이터라인 사이에서 발생하는 신호의 간섭 및 EMI 현상이 줄어드는 특징과 함께 그로 인해 상기 테이터라인과 각 입력배선부를 통해 전송되는 각 신호들의 왜곡이 줄어드는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. LCD 디바이스의 TFT 글래스에 LCD 드라이브용 IC 칩을 직접 부착하는 칩온 글래스의 본딩기에 있어서,
    상기 IC 칩을 글래스에 본딩하기 위해 본딩 헤드 유닛트와 작업대 유닛트를 칩 운반 유닛트와 연결되도록 형성한 상태에서 X-Y 축으로 작동하는 로보트 유닛트에 의해 IC 칩을 공급하면 상기 본딩 헤드 유닛트에 조립된 본딩 헤드가 슬라이드를 타고 하강하여 170℃∼220℃의 온도에서 5∼10초 동안 IC 칩을 글래스에 본딩시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 한, 액정표시장치에 있어서, 칩 온 글래스의 본딩기
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작업대 유닛트의 플레이트 스테이지와 연결된 스테이지 브래킷에 카메라를 부착하여 글래스와 IC 칩의 위치 정렬상태를 모니터로 확인하면서 조정할 수 있도록 구성함을 특징으로 한, 액정표시장치에 있어서, 칩 온 글래스의 본딩기
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 칩 운반 유닛트에 칩핀이 고정된 키이는 플레이트에 고정되어 에어실린더의 작동으로 좌우로 이동하면서 로보트 유닛트에 보관된 IC 칩을 진공으로 흡착하여 작업대 유닛트로 이동할 수 있도록 구성함을 특징으로 한, 액정표시장치에 있어서, 칩 온 글래스의 본딩기
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로보트 유닛트는 조인트 플레이트와 모터 브래킷에 연결된 볼 스크류의 회동으로 상기 로보트 유닛트를 좌, 우로 회동시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 한, 액정표시장치에 있어서, 칩 온 글래스의 본딩기
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 본딩재는 열가소성 수지계와 열경화성 수지계로 형성시켜 본딩 헤드의 높은 열에 의해 상기 본딩재를 녹여 IC 칩을 글래스에 접착시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 한, 액정표시장치에 있어서, 칩 온 글래스의 본딩기
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