KR100787051B1

KR100787051B1 - 2개 영역으로 분할된 액정패널용 스테이지를 가지는 본딩장치

Info

Publication number: KR100787051B1
Application number: KR1020070006529A
Authority: KR
Inventors: 정민재
Original assignee: (주)하호테크
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-12-21
Also published as: KR20070032741A

Abstract

본 발명은 액정패널의 본딩영역에 구동 IC와 플렉시블 인쇄회로기판을 접합시키는 본딩장치에 있어서, 상기 액정패널을 안치하는 스테이지가 구동 IC의 본딩영역을 지지하는 제1 영역과 플렉시블 인쇄회로기판의 본딩영역을 지지하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 열전달을 차단하기 위하여 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 액정패널에 구동 IC와 FPCB를 접합하는 공정시간을 단축함으로써 생산성을 높이고, 작업공수를 줄임으로써 제품불량률을 줄일 수 있다. 또한 본딩장치의 스테이지에서 구동 IC 또는 FPCB를 접합할 때 열전달로 인하여 인접한 접합영역의 ACF가 변성되는 것을 방지함으로써 종래에 비해 제품의 접합성능을 향상시킬 수 있다.

칩온글래스, 이방성 전도필름, 액정표시장치

Description

2개 영역으로 분할된 액정패널용 스테이지를 가지는 본딩장치{Bonding apparatus having stage of liquid crystal panel separated into two areas}

도 1은 액정패널에 구동 IC와 FPCB가 접합된 모습을 나타낸 도면

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도

도 3은 이방성 도전필름을 이용하여 구동 IC와 액정패널을 연결하는 모습을 나타낸 도면

도 4a 내지 도 4d는 종래에 액정패널에 구동 IC와 FPCB를 접합하는 과정을 순서대로 나타낸 도면

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따라 액정패널에 구동 IC와 FPCB를 접합하는 과정을 순서대로 나타낸 도면

도 6은 본딩 스테이지가 분리된 모습을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 액정패널 11 : TFT 어레이 기판

11a : 본딩영역 12 : 컬러필터 기판

14 : 본딩패드 20 : 구동 IC

22 : 칩패드 30 : 화상표시부

40 : FPCB 50 : 구동 IC용 이방성 도전필름

60 : FPCB용 이방성 도전필름 70 : 스테이지

80 : 본딩헤드

본 발명은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)의 제조를 위하여 하나의 이방성 도전필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 이용하여 구동 IC와 플렉시블 인쇄회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)을 액정패널에 접합하는 본딩장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 액정패널이 놓여지는 스테이지를 구동IC의 본딩을 위한 영역과 FPCB의 본딩을 위한 영역으로 분할하고 열전달을 차단하기 위하여 양 영역을 서로 이격시킨 본딩장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정패널, 액정패널을 구동하는 구동 IC, 구동 IC에 호스트 시스템의 영상정보를 전달하는 구동회로, 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트유닛 및 이들을 고정하는 프레임을 포함한다.

액정패널은 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 화소 영역에 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)와 화소전극을 구비하는 TFT 어레이기판, 컬 러필터층과 공통전극을 구비하는 컬러필터 기판, 두 기판 사이에 충진되는 액정층으로 구성된다.

이러한 액정패널은 구동 IC의 제어신호 및 비디오신호에 따라 액정의 배열을 변화시켜 소정의 화상을 표시하며, 구동 IC는 일반적으로 액정패널의 게이트라인을 구동하는 게이트 구동 IC와 데이터라인(또는 소스라인)을 구동하는 데이터 구동 IC로 구분된다. 양자는 별개로 제작되기도 하지만 소형 액정패널에서는 하나의 구동 IC를 이용하여 게이트라인 및 데이터라인을 구동하기도 한다.

이러한 구동 IC가 액정패널에 신호를 전달하기 위해서는 액정패널과 전기적으로 연결되어야 하는데, 액정패널과 구동 IC를 연결하는 방법에는 TAB(Tape Automated Bonding) 방식과 COG(Chip On Glass) 방식 등이 있다.

TAB방식은 구동 IC를 실장한 TCP(Tape Carrier Package)를 액정패널에 접합하는 방식이고, COG방식은 액정패널의 상면에 직접 구동 IC를 실장하는 방식이다. COG방식은 실장면적을 최소화할 수 있기 때문에 제품의 경박단소가 요구되는 소형 전자제품의 액정표시장치에 많이 사용된다.

도 1은 액정패널(10)에 COG 방식으로 구동 IC(20)를 실장한 모습을 나타낸 도면으로서, TFT 어레이 기판(11)과 컬러필터 기판(12)을 적층한 액정패널(10)과 액정패널(10)에 부착된 구동 IC(20) 및 FPCB(40)를 나타내고 있다.

액정패널(10)에서 게이트라인과 데이터라인이 교차하는 영역은 화상표시부(30)이고, 화상표시부(30)의 주변부는 본딩영역(11a)으로서 TFT 어레이 기판(11) 과 컬러필터 기판(12)의 전극라인과 연결되는 본딩패드(미도시)가 형성되어 있다.

본딩영역(11a)에 실장된 2개의 구동 IC(20)는 각각 게이트 구동 IC 와 데이터 구동 IC를 나타내며, 본딩영역(11a)에서 각 구동 IC(20)와 소정 거리 이격된 위치에는 외부 구동회로의 영상신호를 전달받아 구동 IC(20)로 전달하는 FPCB(40)가 접합된다.

FPCB(40)는 액정패널(10)의 본딩영역(11a)에 형성되어 있는 회로패턴에 의해 인접한 구동 IC(20)와 전기적으로 연결된다.

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면을 도시한 것으로서, 액정패널(10)의 본딩영역(11a)에 구동 IC(20)와 FPCB(40)가 접합된 모습을 나타내며, 이때 접합매개물로 주로 이용되는 것이 이방성 도전필름(ACF: Anisotropic Conductive Film, 50,60)이다.

이방성 도전필름(50)은 접합부위를 확대한 도 3에 도시된 바와 같이, 열경화성 에폭시수지 등의 절연성수지로 이루어지는 접착제에 금속재질 또는 폴리머입자에 금속피막을 코팅한 재질의 도전볼(52)을 분산시켜 제조한 것이다.

액정패널(10)의 본딩영역(11a)에 이러한 이방성 도전필름(50)을 부착하고 그 위에 본딩장치를 이용하여 구동 IC(20)를 가열하면서 압착하면, 구동 IC(20)의 저면과 액정패널(10) 사이에 접착제가 충진되어 양자가 접합하는 한편, 구동 IC의 칩패드(22)와 액정패널(10)의 본딩패드(14) 사이에서 도전볼(52)이 융착하면서 칩패드(22)와 본딩패드(14)가 전기적으로 연결된다.

이러한 이방성 도전필름은 FPCB(40)를 액정패널(10)에 접합하는 경우에도 동 일하게 이용되는데, 다만 구동 IC용 ACF(50)에는 FPCB용 ACF(60)에 비해 도전볼의 직경이 작고 밀도가 더 큰 제품이 사용된다. 일반적으로는 구동 IC의 칩패드(22)가 FPCB(40)의 본딩패드에 비하여 훨씬 더 미세한 피치를 가지기 때문이다.

이하에서는 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 액정패널(10)에 구동 IC(20) 및 FPCB(40)를 접합하는 과정을 설명한다.

먼저 본딩장치의 스테이지(70) 위에 액정패널(10)을 안치시키고 액정패널(10)의 본딩영역(11a)에 구동 IC용 ACF(50)를 부착한다.(도 4a)

본딩헤드(80)를 이용하여 구동 IC용 ACF(50)의 상부에 구동 IC(20)를 가열 압착하면 구동 IC(20)가 액정패널(10)의 상면에 접합되는 한편, 도전볼이 칩패드와 본딩패드 사이에서 융착되면서 양자를 전기적으로 연결시킨다.(도 4b)

이어서 구동 IC(20)를 외부의 구동회로와 연결시키는 FPCB(40)를 본딩영역(11a)에 접합시켜야 하므로 이를 위해 구동 IC(20)의 외측으로 소정거리 이격된 위치에 FPCB용 ACF(60)를 부착한다.(도 4c)

그리고 본딩헤드(80)를 이용하여 FPCB(40)를 ACF(60)의 상부에서 가열 압착하면 FPCB(40)가 액정패널(10)의 상면에 접합되는 한편, 도전볼이 FPCB(40)의 본딩부와 액정패널(10)의 본딩패드 사이에서 융착되면서 양자를 전기적으로 연결시킨다.(도 4d)

그런데 구동 IC(20)와 FPCB(40)의 접합위치가 매우 근접되어 있음에도 불구 하고 이러한 방식으로 구동 IC(20)와 FPCB(40)를 접합하면 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 구동 IC용 ACF(50)와 FPCB용 ACF(60)를 각각 별개의 접합공정을 통해 부착하므로 공정시간을 지연시키는 요인이 된다.

또한, 구동 IC용 ACF(50)와 FPCB용 ACF(60)는 통상 도전볼의 직경 및 밀도뿐만 아니라 접착제의 성분도 약간씩 다르기 때문에, 구동 IC(20)를 접합할 때와 FPCB(40)를 접합할 때는 본딩헤드(80)의 온도 및 압력을 약간씩 달리하여야 하는데 이를 조정하는 시간도 공정시간을 지연시키는 요인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정패널에 구동 IC와 FPCB를 접합하는 공정시간을 단축함으로써 생산성을 높이고 작업공수를 줄임으로써 제품불량률을 낮추는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 본딩장치의 스테이지에서 구동 IC 또는 FPCB를 접합할 때 열전달로 인하여 인접한 접합영역의 ACF가 변성되는 것을 방지함으로써 접합성능을 향상시키는데 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 액정패널의 본딩영역에 구동 IC와 플렉시블 인쇄회로기판을 접합시키는 본딩장치에 있어서, 상기 액정패널을 안치하는 스테이지가 구동 IC의 본딩영역을 지지하는 제1 영역과 플렉시블 인쇄회로기판의 본딩영역을 지지하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 열전달을 차단하기 위하여 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치를 제공한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 본딩장치는 구동 IC와 FPCB를 종래처럼 서로 다른 ACF를 이용하여 각각 접합하는 경우뿐만 아니라, 각각 다른 ACF를 이용함으로써 공정시간이 많이 소요되던 문제점을 해결하기 위하여 하나의 ACF를 이용하여 구동 IC와 FPCB를 접합하는 경우에도 적용될 수 있다.

이하에서는 먼저 하나의 ACF를 이용하여 구동 IC와 FPCB를 접합하는 새로운 방법에 대하여 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 새로운 방법에 따라 액정패널(10)에 구동 IC(20)와 FPCB(40)를 접합하는 과정을 순서대로 나타낸 도면으로서, 먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 본딩장치의 스테이지(70) 위에 액정패널(10)을 안치시키고 액정패널(10)의 본딩영역(11a)에 1매의 ACF(50)를 부착한다.

상기 ACF(50)는 구동 IC의 본딩영역뿐만 FPCB의 본딩영역까지 한꺼번에 커버할 수 있을 정도의 면적을 가져야 하며, 그 상면에 구동 IC를 부착하여야 하기 때문에 종래에 구동 IC용으로 사용되던 ACF와 같은 정도의 접합성능과 도전볼 특성을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도전볼의 직경은 5㎛ 이하이고, 밀도는 100만개/㎣인 것이 바람직하다.

다음에 도 5b에 도시된 바와 같이, 본딩헤드(80)를 이용하여 구동 IC(20)를 ACF(50)의 상부에서 가열 압착하면 액정패널(10)의 상면에 구동 IC(20)가 접합되는 한편, 도전볼이 칩패드와 본딩패드 사이에서 융착되면서 양자를 전기적으로 연결시킨다.

본딩헤드(80)는 약 200℃ 정도의 온도에서 약 10초간 구동 IC(20)를 가열압착하게 되는데, 이때 고온의 본딩헤드(80)와 가열된 구동 IC(20)로 인해 FPCB 본딩영역의 ACF(50)가 변성되어 FPCB의 접합성능을 약화시킬 수 있다는 우려가 있었으나, 실험결과 고열로 인해 ACF(50)가 변성되는 영역의 폭은 구동 IC(20)로부터 최대 0.25mm에 불과했다. 따라서 구동 IC(20)와 FPCB(50)의 간격이 통상 0.5mm 이상인 접합공정에서는 이러한 문제는 고려하지 않아도 무방하다.

구동 IC(20)를 접합한 이후에는 FPCB(40)를 접합하게 되는데, 도 5c에 도시된 바와 같이 구동 IC(20)로부터 소정거리 이격된 위치에 FPCB(40)의 단부를 위치시킨 후 역시 본딩패드(80)를 이용하여 FPCB(40)를 가열 압착하면, FPCB(40)가 액정패널(10)의 상면에 접합되는 한편, 도전볼이 FPCB(40)의 본딩부와 액정패널(10)의 본딩패드 사이에서 융착되면서 양자를 전기적으로 연결한다.

본 발명에서는 1매의 ACF(50)를 이용하여 구동 IC(20)와 FPCB(40)를 부착함으로써 종래에 비해 FPCB용 ACF를 별도로 부착하는 공정이 줄어들게 되므로 공정시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한 관련 설비와 인건비를 절감하여 생산성을 향상 시킬 수 있다.

또한 종래에는 FPCB(40)를 접합할 때 직경이 10㎛ 정도이고 밀도가 2-3만 개/㎣ 정도인 도전볼이 분산되어 있는 ACF를 주로 이용하였었는데, 본 발명의 실시예에서는 구동 IC(20)를 접합하기 위해 사용되는 고품질의 ACF를 이용하여 FPCB(40)까지 접합하기 때문에 FPCB(40)의 접합성능이 종래에 비해 훨씬 개선되는 효과가 있으며, 얼라인미스로 인해 발생하는 제품불량도 종래에 비해 크게 줄어들게 된다.

이상에서는 칩온 글래스 본딩장치에서 액정패널(10)을 안치하는 스테이지(70)가 일체형인 경우를 가정하여 설명하였으나, 도 6에 도시된 바와 같이 액정패널(10)을 안치하는 스테이지(70)를 2개의 영역으로 분리할 수도 있다.

구체적으로는 스테이지(70)를 구동 IC(20)가 접합되는 제1 영역(70a)과 FPCB(40)가 접합되는 제2 영역(70b)으로 분리하는 것이다.

구동 IC(20)를 접합하는 과정에서 스테이지를 통해 인접영역으로 열전달이 일어나면 FPCB 접합영역의 ACF(50)가 변성될 우려가 높은데 이와 같이 스테이지(70)를 2개 영역으로 분리하면 그러한 열전달의 가능성을 미리 차단함으로써 접합신뢰성을 크게 높일 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 액정패널에 구동 IC와 FPCB를 접합하는 공정시간을 단축함으로써 생산성을 높이고, 작업공수를 줄임으로써 제품불량률을 줄일 수 있다.

또한 본딩장치의 스테이지에서 구동 IC 또는 FPCB를 접합할 때 열전달로 인하여 인접한 접합영역의 ACF가 변성되는 것을 방지함으로써 종래에 비해 제품의 접합성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

액정패널의 본딩영역에 구동 IC와 플렉시블 인쇄회로기판을 접합시키는 본딩장치에 있어서,

상기 액정패널을 안치하는 스테이지가 구동 IC의 본딩영역을 지지하는 제1 영역과 플렉시블 인쇄회로기판의 본딩영역을 지지하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 열전달을 차단하기 위하여 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치