KR100573248B1 - 칩온 필름 부착시스템 - Google Patents

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KR100573248B1
KR100573248B1 KR1020040090688A KR20040090688A KR100573248B1 KR 100573248 B1 KR100573248 B1 KR 100573248B1 KR 1020040090688 A KR1020040090688 A KR 1020040090688A KR 20040090688 A KR20040090688 A KR 20040090688A KR 100573248 B1 KR100573248 B1 KR 100573248B1
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양서일
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Abstract

본 발명은 유연회로기판에 칩을 부착하는 공정을 자동화함으로써, 생산성을 높이고, 불량발생을 방지할 수 있는 칩온 필름 부착시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상면에 칩(7)이 정렬된 칩트레이(11)를 이송하는 트레이이송대(12)가 설치된 칩공급장치(10)와, 이 칩공급장치(10)와 소정의 간격으로 이격되고 그 상부에 유연회로기판(5)이 배치되는 로딩블록(21)이 설치되며 이 로딩블록(21)의 위치를 조절하도록 된 가동테이블(23)이 구비된 로딩장치(20)와, 상기 칩트레이(11)에서 칩(7)을 인출하며 상기 로딩블록(21)의 상측으로 이송 및 하강하는 피커(61)가 설치된 가접장치(60)와, 상기 로딩블록(21)의 하측에 설치되어 상기 칩(7)과 유연회로기판(5)의 회로패턴을 관찰하는 카메라(31) 및 상기 가동테이블(23)을 위치제어하며 상기 피커(61)의 승강을 제어하는 제어부(32)가 구비된 비전제어장치(30)와, 상기 로딩블록(21)에서 유연회로기판(5)을 인출하여 이송하는 이송대(42)가 설치된 이송장치(40)와, 상기 로딩장치(20)에 인접 설치되며 상기 이송장치(40)에 의해 이송되는 유연회로기판(5)의 하면이 안착되는 고정다이(51) 및 이 고정다이(51)의 상측에는 칩(7)의 상면을 열압착하는 승강블록(52)이 설치된 본접장치(50)를 포함하여 구성되는 칩온 필름 부착시스템이 제공된다.

Description

칩온 필름 부착시스템{Chip on film bonding system}
도 1은 일반적인 칩온 필름방식의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 칩온 필름 부착시스템의 평면 구성도
도 3은 본 발명에 따른 칩공급장치의 평면 구성도
도 4는 본 발명에 따른 로딩장치와 비전제어장치의 측면 구성도
도 5는 본 발명에 따른 가접장치의 정면 구성도
도 6은 본 발명에 따른 이송장치의 평면 구성도
도 7은 본 발명에 따른 본접장치의 정면 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 칩공급장치 20. 로딩장치
21. 로딩블록 23. 가동테이블
30. 비전제어장치 40. 이송장치
41. 이송블록 50. 본접장치
52. 승강블록 60. 가접장치
본 발명은 칩온 필름 부착시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유연회로기판에 칩을 부착하는 공정을 자동화함으로써, 생산성을 높이고, 불량발생을 방지할 수 있는 칩온 필름 부착시스템에 관한 것이다.
최근, 고도화되는 산업발전에 따라, 전자기기는 다운사이징화, 즉 소형경량화되면서도 다기능을 요하는 방향으로 진전되고 있다. 특히, PDA, 휴대폰, 디지털카메라 등과 같이 액정디스플레이를 가지는 소형 전자기기에 있어서는, 더욱 소형화 및 슬림화되는 추세이며, 이에 따라 극히 협소한 공간에 IC칩(이하 칩이라 함)이 부착된 인쇄회로기판(PCB)의 설치가 필요하게 되었다. 이에 따라, 근래에 착안된 기술로서, 칩온 필름(Chip On Film, 이하 COF라 함)이라고 불리는 방식이 있는데, 이 COF는 도체회로를 형성하는 동박과 폴리이미드재질의 절연재로 이루어지는 유연회로기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라 함)에 직접 칩을 부착하는 것이다.
도 1은 이러한 COF에 적용되는 FPC와 칩, 그리고 이 FPC에 칩을 부착할 때 접착매개물로 사용되는 이방성 도전필름(Anisotropic Conductive Film, 이하 ACF라 함)을 도시한 구성도이다. 즉, COF는 동박의 도체회로패턴(1)과, 이 도체회로패턴(1)의 종단에 형성되어 전기신호가 입출력되는 커넥터(2)와, 이 커넥터(2)와 도체 회로패턴(1)이 형성되는 베이스인 폴리이미드재질의 절연재(3)와, 상기 커넥터(2)부의 강성을 보완하여 다른 인쇄회로기판에 쉽게 연결하기 위한 수지성분의 보강층(4) 등으로 이루어진 FPC(5)에 압착된 부분만 선택적으로 도통하는 도전성 접착테이프인 ACF(6)를 접착하고, 이 ACF(6) 위에 칩(7)을 압착하여, FPC(5)와 칩(7)을 한 몸체로 결합하는 것이다.
그런데, 이러한 COF는 두께가 얇고 강성이 없는 폴리이미드재질의 필름이 베이스로 형성된 FPC(5)를 사용하며, 이 FPC(5)의 고정과 이송이 어려워서 자동화가 곤란하여, 작업자가 하나씩 수동으로 작업해야하므로, 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 이 COF는 FPC(5)와 칩(7)의 작은 면적에 조밀하게 형성된 패턴이 상호 대응하여 연결되는 것이 중요한데, 이렇게 높은 정밀도가 요구되는 작업을 현미경이나 비전(vision)모니터에 의해 육안 확인하며 작업하는 작업자의 기능과 숙련도에 의존하므로, 도체패턴의 접속불량이 많이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 FPC의 소정 위치에 칩을 부착하는 공정을 자동화함으로써, 생산성을 높이고, 도체패턴의 접속불량을 방지할 수 있는 칩온 필름 부착시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 상면에 칩(7)이 다수 정렬된 칩트레이(11)를 이송하는 트레이이송대(12)가 설치된 칩공급장치(10)와, 이 칩공급장치(10)와 소정의 간격으로 이격되고 그 상부에 유연회로기판(5)이 배치되는 로딩블록(21)이 설치되며 이 로딩블록(21)을 X축 Y축 또는 회전방향으로 위치 조절하도록 된 가동테이블(23)이 구비된 로딩장치(20)와, 상기 칩트레이(11)에서 칩(7)을 인출하며 상기 로딩블록(21)의 상측으로 이송 및 하강하여 유연회로기판(5)의 상면에 칩(7)을 가접하는 피커(61)가 설치된 가접장치(60)와, 상기 로딩블록(21)의 하측에 설치되어 상기 칩(7)과 유연회로기판(5)의 회로패턴을 관찰하는 카메라(31) 및 이 카메라(31)에서 관찰된 회로패턴을 상호 비교하여 상기 가동테이블(23)을 위치제어하며 상기 피커(61)의 승강을 제어하는 제어부(32)가 구비된 비전제어장치(30)와, 상기 로딩블록(21)에서 칩(7)이 가접된 유연회로기판(5)을 인출하여 이송하는 이송대(42)가 설치된 이송장치(40)와, 상기 로딩장치(20)에 인접 설치되며 상기 이송장치(40)에 의해 이송되는 유연회로기판(5)의 하면이 안착되고 하부에 히터(54)가 장착되는 고정다이(51) 및 이 고정다이(51)의 상측에는 칩(7)의 상면을 열압착하기 위해 상부에 히터(53)가 장착되는 승강블록(52)이 설치된 본접장치(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로딩블록(21)은 상면에 유연회로기판(5)의 칩(7) 접합부 저면이 진공에 의해 흡착되는 흡착공(24)이 성형되고, 내측에 수직으로 투시공(22)이 형성되며, 상기 카메라(31)는 칩(7)과 유연회로기판(5)의 회로패턴을 상기 투시공(22)을 통하여 관찰하는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이송대(42)의 일측 모서리에는 그 상면에 흡착공(43)이 형성된 이송블록(41)이 구비되어, 이 이송블록(41)의 흡착공(43)은 상기 유연회로기판(5)의 보강층(4) 저면을 진공에 의해 흡착하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템이 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 칩온 필름 부착시스템을 도시한 것으로서, 이 칩온 필름 부착시스템은 칩(7)을 공급하는 칩공급장치(10)와, 이 칩공급장치(10)와 소정의 간격으로 이격되고 FPC(5)가 배치되는 로딩블록(21)이 설치된 로딩장치(20)와, 상기 칩공급장치(10)에서 칩(7)을 인출, 이송 및 하강하여 상기 로딩장치(20)에 배치된 FPC(5)의 상면에 가접하는 가접장치(60)와, 상기 로딩블록(21)의 하측에 구비되며 상기 칩(7)과 FPC(5)의 회로패턴을 관찰하여 로딩블록(21)의 위치를 제어하는 비전제어장치(30)와, 상기 로딩블록(21)에서 칩(7)이 가접된 FPC(5)를 인출하여 이송하는 이송장치(40)와, 이 이송장치(40)에 의해 이송된 칩(7)이 가접된 FPC(5)를 열압착하여 상호 부착시키는 본접장치(50)로 구성된다.
상기 칩공급장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 칩(7)이 정렬된 칩트레이(11)가 배치되는 판형상의 트레이이송대(12)가 소정의 구동기구에 의해 가이드레일(14) 위에서 슬라이드되게 구성된다. 그리고, 상기 가이드레일(14)의 인접부위에는 전후진하는 다수의 그립퍼(13)가 방사상으로 구비된 센터링장치(15)가 하부에 연결된 에어실린더(16)에 의해 가이드레일(14) 상측을 가로질러 전후진되게 구성된다.
상기 로딩장치(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에는 FPC(5)가 배치되는 로딩블록(21)이 고정되고, 하부에는 상기 로딩블록(21)의 위치가 3방향(X축,Y축,회전방향)으로 조절되도록 가동테이블(23)이 설치되어 구성된다. 이때, 상기 로딩블록(21)은 상면에 FPC(5)의 칩(7) 접합부 저면이 진공에 의해 흡착되도록 흡착공(24)이 성형되고, 내측에 수직으로 투시공(22)이 천공된 금속재질로 형성되는 것이 구조적으로 견고하기 때문에 바람직하지만, 별도의 투시공(22)이 없이 흡착공(24)만 성형된 석영이나 다른 투명한 비금속재질로 형성되는 것도 가능하다.
상기 가접장치(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상측의 모터(62)에 하향 연결되는 회동판(63)이 수직으로 형성되는데, 이 회동판(63)의 양측단부에는 하면에 흡착공(66)이 형성되어 칩(7)을 흡착하는 피커(61)가 각각 하향 설치된다. 그리고, 이 피커(61)는 상측에 연결되는 에어실린더(64)에 의해 승강되어 상기 칩트레이(11)에서 칩(7)을 픽업하고, 역시, 상측에 연결되는 다른 에어실린더(65)에 의해 승강되어 상기 픽업된 칩(7)을 상기 로딩블록(21)에 배치된 FPC(5)의 상면으로 하강하게 구성된다. 이때, 상기 회동판(63)은 수평의 원판형상으로 형성되어, 이 회 동판(63)의 둘레부에 다수의 피커(61)가 설치되는 것도 가능하다.
상기 비전제어장치(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로딩블록(21)의 하측에 설치되어, 이 로딩블록(21)의 내측에 형성된 투시공(22)을 통하여 상기 피커(61)에 흡착되어 있는 칩(7)의 회로패턴과 로딩블록(21)의 상면에 흡착되어 있는 FPC(5)의 회로패턴을 관찰하는 카메라(31)가 구비된다. 그리고, 이 카메라(31)에 의해 관찰된 회로패턴은 제어부(32)로 보내지고, 이 제어부(32)는 칩(7)과 FPC(5)의 회로패턴을 비교하여, 이 두 회로패턴이 일치하도록 상기 가동테이블(23)을 3방향(X축,Y축,회전방향)으로 조절함으로써, 이 가동테이블(23) 상부에 고정된 로딩블록(21)의 위치가 조절되어, 이 로딩블록(21)의 상면에 배치된 FPC(5)가 소정의 자리에 위치되게 구성된다. 또한, 이 제어부(32)는 이와 같이 FPC(5)가 소정의 자리에 위치되면, 상기 가접장치(60)의 에어실린더(65)를 하강시킴으로써, 이 에어실린더(65) 하측 피커(61)의 하면에 흡착된 칩(7)이 FPC(5)의 상면으로 하강하여 상호 가접되게 구성된다.
상기 이송장치(40)는 도 2와 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로딩블록(21)의 전방에 소정의 간격으로 이격되는 가이드레일(44)이 횡방향으로 설치되고, 이 가이드레일(44)의 상면에 판형상의 이송대(42)가 소정의 구동기구에 의해 슬라이드되게 설치된다. 그리고, 상기 이송대(42)의 모서리 중에 로딩블록(21)을 향한 모서리에는 로딩블록(21)이 유격을 가지며 끼워질 수 있도록 요홈이 형성된 이송블록(41)이 설치되는데, 이 이송블록(41)의 요홈주위 상면에 흡착공(43)이 형성되어 FPC(5)의 보강층(4) 저면을 흡착하여 고정하며, 이송대(42)의 하면에는 에어실린더(45)가 연 결되어 이송대(42)가 승강되도록 구성된다. 이러한 이송대(42) 및 이송블록(41)은 로딩블록(21)을 기준으로 가이드레일(44)의 좌우 양측에 설치되는데, 가이드레일(44)의 일측에만 설치될 수도 있다.
상기 본접장치(50)는 도 2와 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 로딩장치(20)의 로딩블록(21)에 인접하여 고정다이(51)가 설치되는데, 이 고정다이(51)의 상면에는 흡착공(55)이 성형되어 상기 이송장치(40)에 의해 이송되는 FPC(5)의 칩(7) 접합부 저면이 흡착되어 안착되고, 고정다이(51)의 하부에는 이 고정다이(51)의 가열을 위해 히터(54)가 장착된다. 그리고, 이 고정다이(51)의 상측에는 승강블록(52)이 설치되는데, 이 승강블록(52)의 상단은 에어실린더(56)와 연결되어 승강블록(52)이 승강되도록 하고, 승강블록(52)의 상부에는 칩(7)의 상면을 열압착하기 위해 히터(53)가 장착되어 구성된다. 이러한, 본접장치(50)는 상기 로딩블록(21)을 기준으로 좌우 양측에 설치되는데, 로딩블록(21)을 기준으로 일측에 한 개 또는 다수개 설치될 수도 있다.
이와 같이 구성된 칩온 필름 부착시스템은 작업자가 상기 칩트레이(11)에 다수의 칩(7)을 정렬하여 트레이이송대(12)에 적재하면, 상기 가접장치(60)의 피커(61)가 승강하여 칩(7)을 픽업하한 후, 재차 승강하면서 칩(7)의 측면이 센터링장치(15)의 그립퍼(13)에 둘러싸여 센터링된다. 이렇게 센터링된 칩(7)을 흡착하고 있는 피커(61)는 회동판(63)의 180°회동에 의해 상기 로딩블록(21)의 상측으로 이송되며, 이때, 로딩블록(21)의 하측에 위치한 카메라(31)가 칩(7) 하면의 회로패턴을 관찰한다. 그리고, 작업자가 로딩블록(21)의 상면에 FPC(5)를 배치하면, 로딩블 록(21)의 흡착공(24)이 FPC(5)를 흡착한 상태에서 역시, 로딩블록(21)의 하측에 위치한 카메라(31)가 FPC(5)의 회로패턴을 관찰한다. 이렇게 관찰된 상기 두 회로패턴은 제어부(32)로 보내지고, 이 제어부(32)는 이 두 회로패턴을 비교하면서 가동테이블(23)을 3방향(X축,Y축,회전각) 조절하여 FPC(5)를 소정의 자리에 위치시키며, 또한, 제어부(32)는 FPC(5)의 위치조절 완료신호를 받아 피커(61)를 하강시켜 FPC(5)와 칩(7)이 가접되게 한다. 이와 같이 FPC(5)와 칩(7)이 가접되면 로딩블록(21) 흡착공(24)의 흡착이 정지되고, 이송블록(41) 흡착공(43)의 흡착이 시작되어 이송블록(41)에 FPC(5)가 고정된 상태에서 이송대(42)가 상승 및 이동하여 고정다이(51)의 상면에 FPC(5)를 배치하게 된다. 그러면, 이 FPC(5)의 저면은 고정다이(51) 상면의 흡착공(55)에 흡착되어 고정되며, 고정다이(51) 하부의 히터(54)에 의해 열을 받게되고, 이 상태에서 고정다이(51) 상측의 역시, 그 상부의 히터(53)에 의해 가열된 승강블록(52)이 FPC(5)의 상면에 가접된 칩(7)의 상면으로 하강하며 열압착하여, FPC(5)에 칩(7)이 본접되어 부착되는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, COF의 모재로 사용되는 두께가 얇고 강성이 없어 고정과 이송이 어려운 FPC를 로딩블록에 흡착 고정한 상태에서 FPC에 칩을 가접하며, 이 칩이 가접된 FPC를 이송블록에 흡착 고정한 상태에서 이송장치에 의해 가접장치에서 본접장치로 이송한 후에 FPC에 칩을 본접하여, FPC에 칩을 부착하는 공정을 자동화함으로써, 종래에 자동화가 곤란하여 작업자가 하나씩 수동으로 작업해야 하는 것에 비해, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 칩온 필름 부착시스템은 로딩블록 상측의 칩과 FPC 회로패턴을 로딩블록 하측의 카메라가 로딩블록의 투시공을 통해서 관찰하며, 이 카메라와 연결된 제어장치에 의해 FPC가 고정된 로딩블록의 위치가 자동 조절된 후에, FPC와 칩의 회로패턴이 상호 일치되게 부착함으로써, 종래에 작업자가 칩과 FPC의 회로패턴을 현미경이나 비전모니터에 의해 육안확인하며 가동테이블을 수동 조절한 후에 FPC에 칩을 부착하는 것에 비해, 칩과 FPC의 도체회로패턴의 접속불량이 현격히 줄어드는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 상면에 칩(7)이 다수 정렬된 칩트레이(11)를 이송하는 트레이이송대(12)가 설치된 칩공급장치(10)와, 이 칩공급장치(10)와 소정의 간격으로 이격되고 그 상부에 유연회로기판(5)이 배치되는 로딩블록(21)이 설치되며 이 로딩블록(21)을 X축 Y축 또는 회전방향으로 위치 조절하도록 된 가동테이블(23)이 구비된 로딩장치(20)와, 상기 칩트레이(11)에서 칩(7)을 인출하며 상기 로딩블록(21)의 상측으로 이송 및 하강하여 유연회로기판(5)의 상면에 칩(7)을 가접하는 피커(61)가 설치된 가접장치(60)와, 상기 로딩블록(21)의 하측에 설치되어 상기 칩(7)과 유연회로기판(5)의 회로패턴을 관찰하는 카메라(31) 및 이 카메라(31)에서 관찰된 회로패턴을 상호 비교하여 상기 가동테이블(23)을 위치제어하며 상기 피커(61)의 승강을 제어하는 제어부(32)가 구비된 비전제어장치(30)와, 상기 로딩블록(21)에서 칩(7)이 가접된 유연회로기판(5)을 인출하여 이송하는 이송대(42)가 설치된 이송장치(40)와, 상기 로딩장치(20)에 인접 설치되며 상기 이송장치(40)에 의해 이송되는 유연회로기판(5)의 하면이 안착되고 하부에 히터(54)가 장착되는 고정다이(51) 및 이 고정다이(51)의 상측에는 칩(7)의 상면을 열압착하기 위해 상부에 히터(53)가 장착되는 승강블록(52)이 설치된 본접장치(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로딩블록(21)은 상면에 유연회로기판(5)의 칩(7) 접합부 저면이 진공에 의해 흡착되는 흡착공(24)이 성형되고, 내측에 수직으로 투시공(22)이 형성되며, 상기 카메라(31)는 칩(7)과 유연회로기판(5)의 회로패턴을 상기 투시공(22)을 통하여 관찰하는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이송대(42)의 일측 모서리에는 그 상면에 흡착공(43)이 형성된 이송블록(41)이 구비되어, 이 이송블록(41)의 흡착공(43)은 상기 유연회로기판(5)의 보강층(4) 저면을 진공에 의해 흡착하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 칩온 필름 부착시스템.
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