KR100787837B1

KR100787837B1 - 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합방법 및 장치

Info

Publication number: KR100787837B1
Application number: KR1020060012100A
Authority: KR
Inventors: 박웅기
Original assignee: 박웅기
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-12-27
Also published as: KR20070080710A

Abstract

본 발명은 평판디스플레이를 제조하는 과정 중 칩 온 글라스(Chip On Glass; C.O.G.) 작업공정에서 사용되는 칩의 가압 접합방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 접합고정을 수행하고자 하는 기판을 고정기구의 저면에 정위치로 하향 고정 배치시키는 로딩단계와, 상기 기판의 하부로부터 상향으로 가압기구를 에어백에 의한 가압작동에 의하여 접합을 행하는 접합단계와, 그리고 가압작동이 이루어진 다음에는 가압기구를 하강시키고 접합이 이루어진 기판을 분리하여 언로딩시키는 언로딩단계를 포함하여 이루어지는 칩의 접합방법과 이를 구체화한 칩의 접합장치를 제공한다.

평판디스플레이, 기판, 칩, 가압, 접합

Description

평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합방법 및 장치{Chip's Compression Bonding Method and Apparatus for Producing a Plate Type Display Module}

도 1 본 발명인 평판디스플레이의 제조시 칩의 접합을 위한 가압 접합방식을 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 발명인 장치의 요부 종단면도,

도 3은 도 2의 일부 절결 측면도,

도 4는 도 2과 대응되게 나타낸 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 본체, 12: 설치공간,

14: 설치홈, 20: 다이아프램,

22: 공간, 24: 연장부,

30: 고정부재, 32: 유로,

34: 포트, 36: 체결구,

40: 가이더, 42: 가이드공,

44: 설치부, 50: 가압기구,

52: 가압면, 60: 고정스테이지,

70: 공기공급배출기구, 90: 칩,

100: 기판

일반적으로 평판디스플레이를 제조하는 공정에 있어서 모듈의 접합이 이루어지는 공정의 경우에는 대부분이 기계적인 프레스에 의한 가열 가압방식을 주로 채택하고 있다.

이러한 종래의 기계적인 가압방식에 의하면 고정대의 상부에 기판을 정위치시킨 상태에서 공압실린더를 이용하여 기구적으로 가압기구를 가압시키도록 그 구성이 이루어져 있는데, 그 구조적인 특성상 공압실린더에 의한 가압력이 가압기구의 일부분에 집중적으로 전달되어 가압기구의 전부위에 걸쳐 고른 등분포 압력이 존재하는 것이 아니라 어느 일측으로 편중되게 되고 전체적으로 볼 때, 불균일한 분포압력을 갖게 되어 기판상에 칩의 가압 접합과정이 이루어지는 경우 칩의 전체에 걸쳐 고르게 가압작동이 이루어질 수 없어 가압접합작동이 정교하게 이루어질 수 없는 관계로 평판디스플레이에 대한 제품의 품질을 저하시키는 원인이 되고 있다.

설사, 가압기구를 정교하게 가공한다고 하더라도 공압실린더와 가압기구의 상호 결합시 어찌할 수 없이 발생되게 되는 기구적인 결함에 의하여 위와 같은 근본적인 문제를 해소할 수 없는 폐단이 발생되고 있는 것이다.

더우기, 기판상에 접합이 이루어지게 되는 전자부품으로서 예를 들면 각종 칩이 결합 및 접합이 이루어지게 되는 공정에 있어서 기판의 표면 상태가 수평으로 평평하게 구성되는 것이 아니라 돌출부가 불규칙적으로 나타나게 되는 경우에 가압 접합과정이 이루어지게 되면 가압기구의 가압이 이루어지게 되는 표면은 통상 평평하게 이루어지므로 기판의 상부로서 가압이 이루어지게 되는 칩의 표면과 가압기구의 표면이 균일하게 맞닿게 되어야 하나 실제로는 서로 다르게 되어 가압작동시에 서로 불균형을 이루게 되고 결국 가압력이 불균일한 분포상태가 유지되어 가압작동이 제대로 이루어질 수 없게 되는 근본적인 문제점을 발생시키고 있는 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 연구 및 개발이 이루어진 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 주목적은 기판과 칩을 가압하게 되는 가압기구의 가압력 분포가 균일하게 이루어질 수 있도록 구성하여 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판상에 칩의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되어 정확하고 정교한 접합이 가능하게 되어 평판디스플레이 제품의 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판상에 가압접합이 이루어지게 되는 전체적인 전자부품의 표면상태가 동일하지 않고 평평하지도 않아 기판상에 배치되는 칩의 표면이 전체적으로 볼 때 평평하지 아니한 상태를 유지하게 되더라도 이에 상응되게 가압기구가 균형적으로 자리를 잡으면서 일정하게 가압작동이 이루어져 제품의 불량요인을 사전에 배제시키고, 작업하기 어려운 다양한 작업조건에도 적절하게 응용이 이루어질 수 있도록 하고자 하는 데 있다.

본 발명은 위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 접합고정을 수행하고자 하는 기판을 고정스테이지의 저면에 정위치로 하향 고정 배치시키는 로딩단계와, 상기 기판의 하부로부터 상향으로 가압기구를 다이아프램에 의하여 상승시키고 가압작동에 의하여 칩의 접합을 행하는 접합단계와, 그리고 상기 가압작동에 의하여 칩의 접합이 이루어진 다음에는 가압기구를 하강시키고 칩의 접합이 이루어진 기판을 분리하여 언로딩시키는 언로딩단계를 포함하여 이루어지는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합방법이 제공된다.

또한, 본 발명은 위와 같은 접합방법을 구체화한 접합장치로서 본체의 내측 설치공간에 다이아프램를 끼워 설치하고 다이아프램의 하부는 유로 및 포트가 마련된 고정부재에 의하여 상기 본체와 고정 설치되며, 상기 본체의 상부에는 가이드공이 마련된 가이더를 설치하고, 상기 가이더의 가이드공엔 가압기구를 끼워 설치하되 상기 본체의 설치공간 내부에 설치되는 상기 다이아프램의 상부엔 상기 가압기구를 고정 설치하고, 상기 가압기구의 상부에는 기판을 저면에 로딩하고 고정시키는 고정스테이지를 마련하고, 상기 고정부재의 포트에는 다이아프램의 내부에 공기를 공급하거나 다이아프램의 내부공기를 외부로 배출시키기 위한 공기공급배출기구를 연결 설치하여 이루어지는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

우선, 본 발명인 장치에 대하여 살펴보면, 공통적으로 본체(10)의 내측 설치공간(12)에 다이아프램(20)를 끼워 설치하고 다이아프램(20)의 하부는 유로(32) 및 포트(34)가 마련된 고정부재(30)에 의하여 상기 본체(10)와 고정 설치되며, 상기 본체(10)의 상부에는 가이드공(42)이 마련된 가이더(40)를 설치하고, 상기 가이더(40)의 가이드공(42)엔 가압기구(50)를 끼워 설치하되 상기 본체(10)의 설치공간(12) 내부에 설치되는 상기 다이아프램(20)의 상부엔 상기 가압기구(50)를 고정 설치하고, 상기 가압기구(50)의 상부에는 칩(90)을 가압 접합하게 되는 기판(100)을 저면에 로딩하고 고정시키는 고정스테이지(60)를 마련하고, 상기 고정부재(30)의 포트(34)에는 다이아프램(20)의 내부에 공기를 공급하거나 다이아프램(20)의 내부공기를 외부로 배출시키기 위한 공기공급배출기구(70)를 연결 설치하여 이루어지게 된다.

이때, 상기 본체(10)의 내측에는 설치공간(12)을 마련하여 다이아프램(20)를 끼워 설치할 수 있도록 하고 상기 설치공간(12)의 상부에는 가이더(40)를 설치하기 위한 설치홈(14)을 마련하되, 상기 설치공간(12)과 상기 설치홈(14)은 서로 연통되게 구성하며 상기 고정부재(30)와의 사이에 상기 다이아프램(20)의 연장부(24)를 위치시키고 체결구(36)에 의하여 상기 본체(10)와 서로 고정 설치가 이루어지도록 구성한다.

상기 다이아프램(20)은 상부에 가압기구(50)가 고정 설치되고 내부에 공간(22)이 형성되고 탄성이 우수한 고무재로 제작되며 하부에는 연장부(24)를 마련하여 상기 본체(10)와 상기 고정부재(30)와의 사이에 상기 연장부(24)를 위치시킨 상태에서 고정 설치가 가능하게 구성되며, 상기 공간(22)의 내부에 공기가 공급되어 팽창하거나 상기 공간(22)의 내부로부터 공기를 외부로 배출시켜 축소됨에 따라 상부에 위치하게 되는 가압기구(50)가 본체(10)의 설치공간(12)과 가이더(40)의 가이드공(42)의 내부에서 승,하강 작동이 이루어지도록 그 구성이 이루어지게 되며, 상기 다이아프램(20)은 도시한 바와 같이 풍선형의 에어백 형태로 구성하거나 아니면 별도로 도시하지는 아니하였으나 가압기구(50)를 승,하강 작동시키는데 지장을 주지않는 형태로서 예를 들면, 벨로우즈 형태나 에어백 형태 등 기타 적절한 형태의 것을 선택하여 제조가 가능하다.

또한, 상기 본체(10)의 상부에 마련된 설치홈(14)에는 가이드공(42)이 마련된 가이더(40)의 설치부(44)를 끼워 고정 설치하되, 상기 가이더(40)의 가이드공(42)과 상기 본체(10)의 설치공간(12)이 서로 일치되고 연통이 가능하게 설치하며, 상기 가압기구(50)가 상기 가이드공(42)의 내부에서 가이드가 이루어지면서 승,하강 작동이 가능하게 설치된다.

다음, 상기 가압기구(50)는 블럭 형태로 이루어지고 하부에는 다이아프램(20)이 위치하여 서로 고정 설치되고 상부에는 가압면(52)이 위치하게 되며, 필요시에 내부에는 전기히터를 내장시켜 가열수단이 설치된 구성을 갖도록 이루어지게 된다.

다음, 상기 가압기구(50)의 상부에는 기판(100)을 저면에 로딩하고 고정시키 는 고정스테이지(60)가 마련되고 상기 고정스테이지(60)는 진공척과 같은 고정수단을 채택하여 구성하게 된다.

또한, 상기 고정부재(30)의 포트(34)에 연결 설치되는 공기공급배출기구(70)는 컴프레서(72)로부터 공급된 공기를 일정한 압력을 유지하게 되는 에어탱크(74)와 공기공급제어밸브(76)와 연결 설치되는 유로와 공기배출제어밸브(78)가 연결 설치되는 유로가 연결 설치하여 그 구성이 이루어져, 상기 다이아프램(20)의 내부에 공기를 공급하여 다이아프램(20)을 팽창시켜 상기 가압기구(50)를 상승시키거나 다이아프램(20)의 내부공기를 외부로 배출시켜 상기 가압기구(50)를 하강시키는 작동을 제어할 수 있게 그 구성이 이루어지게 된다.

다음은 이와 같이 이루어지게 되는 접합장치의 작동관계를 본 발명인 접합방법에 기초로 하여 단계별로 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

즉, 접합고정을 수행하고자 하는 기판(100)을 고정스테이지(60)의 저면에 정위치로 하향 고정 배치시키는 로딩단계와, 상기 기판(100)의 하부로부터 상향으로 가압기구(50)를 다이아프램(20)에 의하여 상승시키고 가압작동에 의하여 칩(90)의 접합을 행하는 접합단계와, 그리고 상기 가압작동에 의하여 칩(90)의 접합이 이루어진 다음에는 가압기구(50)를 하강시키고 칩(90)의 접합이 이루어진 기판(100)을 분리하여 언로딩시키는 언로딩단계를 포함하여 이루어지게 된다.

로딩단계

칩(90)의 가압 접합고정을 수행하고자 하는 기판(100)을 고정스테이지(60)의 저면에 정위치로 하향 고정 배치시키는 로딩단계로서, 기판(100)에 있어서 접합이 이루어지지 아니하는 저면을 고정스테이지(60)의 저면에 배치 고정시키는 단계이다. 이때, 진공척 역할을 수행하는 고정스테이지(60)에 의하여 기판(100)을 정위치에 고정할 수 있게 된다.

접합단계

다음, 상기 기판(100)의 하부로부터 상향으로 가압기구(50)를 다이아프램(20)에 의하여 상승시키고 가압작동에 의하여 접합을 행하는 접합단계는 가압기구(50)의 작동 상태에서 공기공급배출기구(70)에 의하여 다이아프램(20)의 내부로 가압용 공기를 공급하게 되면 다이아프램(20)의 공간(22)이 팽창하면서 본체(10)의 설치공간(12) 내부에서 상향으로 팽창 이동하고 이에 따라 가압기구(50)도 서서히 상승하되, 가압기구(50)는 가이더(40)의 가이드공(42) 내부에서 안내가 이루어지는 상태에서 상승하며, 가압기구(50)의 가압면(52)은 기판(100)에 가압 접합하고자 하는 칩(90)과 접하면서 이를 서서히 가압하여 가압에 의한 접합작업이 이루어지게 된다.

이때, 상기 가압기구(50)는 가이더(40)의 가이드공(42) 내부에서 여유가 있게 작동이 이루어지게 되어 기판(100)이나 칩(90)의 표면이 불균일하더라도 그러한 상황에 순응하여 가압기구(50)의 가압면(52)이 자리잡을 수 있게 되며, 일단 그러한 상황에 맞게 자리를 잡게 되면 다이아프램(20)의 상부가 가압기구(50) 대부분을 포함하여 가압력이 고르게 전달되어 기판(100)과 칩(90)을 가압하게 되는 가압기구(50)에 있어서 가압면(52)의 가압력 분포가 균일하게 이루어져 가압작동시에는 가압면(52) 전체에 걸쳐 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판(100)상에 칩(90) 의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되고 정확한 접합작업이 가능하게 된다.

언로딩단계

언로딩단계는 상기 가압기구(50)의 상승에 의하여 기판(100)의 가압 접합작동이 이루어지고 이러한 가압 접합작동에 의하여 접합단계가 완료된 다음에 가압기구(50)를 하강시키고 접합이 이루어진 기판(100)을 분리하여 언로딩시키는 단계로서, 고정스테이지(60)의 저면에 배치 고정되어 접합이 완료된 기판(100)을 분리시키는 단계이다. 이때, 진공척 역할을 수행하는 고정스테이지(60)에 있어서 기판(100)이 고정스테이지(60)로부터 분리되어 저절로 낙하하는 것을 방지하기 위하여 진공척의 작동중단 전에 미리 기판(100)을 파지한 상태에서 진공척의 작동을 중단시키고 기판(100)을 분리하여 언로딩작업을 수행하게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 기판(100)과 칩(90)을 가압하게 되는 가압기구(50)는 다이아프램(20)의 팽창 및 상승에 의하여 가압작동이 이루어지게 되어 가압기구(50)의 저부 전체에 걸쳐 균일한 가압력의 전달이 이루어지게 되어 균일한 가압력 분포가 이루어질 수 있게 되며, 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판(100)상에 칩(90)의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되고 이에 따라 가압 접합이 이루어지는 제품의 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 기판(100)상에 가압접합이 이루어지게 되는 전체적인 칩(90)의 표면상태가 평평하지 않은 경우로서 기판(100)상에 배치되는 칩(90)의 표면 이 전반적으로 볼 때 평평하지 아니한 상태를 유지하게 되더라도 이에 상응되게 가압기구(50)가 균형적으로 자리를 잡으면서 가압작동이 이루어져 제품의 불량요인을 사전에 배제시키고, 작업하기 어려운 다양한 작업조건에도 적절하게 응용이 가능하게 되어 유리한 장점을 갖게 된다.

Claims

본체(10)의 내측 설치공간(12)에 다이아프램(20)를 끼워 설치하고 다이아프램(20)의 하부는 유로(32) 및 포트(34)가 마련된 고정부재(30)에 의하여 상기 본체(10)와 고정 설치되며,

상기 본체(10)의 상부에는 가이드공(42)이 마련된 가이더(40)를 설치하고,

상기 가이더(40)의 가이드공(42)엔 가압기구(50)를 끼워 설치하되 상기 본체(10)의 설치공간(12) 내부에 설치되는 상기 다이아프램(20)의 상부엔 상기 가압기구(50)를 고정 설치하고,

상기 가압기구(50)의 상부에는 칩(90)을 가압 접합하게 되는 기판(100)을 저면에 로딩하고 고정시키는 고정스테이지(60)를 마련하고,

상기 고정부재(30)의 포트(34)에는 다이아프램(20)의 내부에 공기를 공급하거나 다이아프램(20)의 내부공기를 외부로 배출시키기 위한 공기공급배출기구(70)를 연결 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합장치.
제1항에 있어서,

상기 본체(10)의 내측에는 설치공간(12)을 마련하여 다이아프램(20)을 끼워 설치할 수 있도록 하고 상기 설치공간(12)의 상부에는 가이더(40)를 설치하기 위한 설치홈(14)을 마련하되,

상기 설치공간(12)과 상기 설치홈(14)은 서로 연통되게 구성하며 상기 고정 부재(30)와의 사이에 상기 다이아프램(20)의 연장부(24)를 위치시키고 체결구(36)에 의하여 상기 본체(10)와 서로 고정 설치가 이루어지도록 구성하고,

상기 다이아프램(20)은 상부에 가압기구(50)가 고정 설치되고 내부에 공간(22)이 형성되고 탄성이 우수한 고무재로 제작되며 상기 공간(22)의 내부에 공기가 공급되어 팽창하거나 상기 공간(22)의 내부로부터 공기를 외부로 배출시켜 축소됨에 따라 상부에 위치하게 되는 가압기구(50)가 본체(10)의 설치공간(12)과 가이더(40)의 가이드공(42)의 내부에서 승,하강 작동이 이루어지도록 그 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합장치.
제1항에 있어서,

상기 본체(10)의 상부에 마련된 설치홈(14)에는 가이드공(42)이 마련된 가이더(40)의 설치부(44)를 끼워 고정 설치하되, 상기 가이더(40)의 가이드공(42)과 상기 본체(10)의 설치공간(12)이 서로 일치되고 연통이 가능하게 설치하며, 상기 가압기구(50)가 상기 가이드공(42)의 내부에서 가이드가 이루어지면서 승,하강 작동이 가능하게 설치되어 이루어지고,

상기 가압기구(50)는 블럭 형태로 이루어지고 하부에는 다이아프램(20)이 위치하여 서로 고정 설치되고 상부에는 가압면(52)이 위치하게 되며,

상기 가압기구(50)의 상부에는 기판(100)을 저면에 로딩하고 고정시키는 고정스테이지(60)가 마련되고 상기 고정스테이지(60)는 진공척의 고정수단을 채택하여 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가 압 접합장치.
제1항에 있어서,

상기 고정부재(30)의 포트(34)에 연결 설치되는 공기공급배출기구(70)는 컴프레서(72)로부터 공급된 공기를 일정한 압력을 유지하게 되는 에어탱크(74)와 공기공급제어밸브(76)와 연결 설치되는 유로와 공기배출제어밸브(78)가 연결 설치되는 유로가 연결 설치하여 그 구성이 이루어져,

상기 다이아프램(20)의 내부에 공기를 공급하여 다이아프램(20)을 팽창시켜 상기 가압기구(50)를 상승시키거나 다이아프램(20)의 내부공기를 외부로 배출시켜 상기 가압기구(50)를 하강시키는 작동을 제어할 수 있게 그 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합장치.
접합고정을 수행하고자 하는 기판을 고정스테이지의 저면에 정위치로 하향 고정 배치시키는 로딩단계와,

상기 기판의 하부로부터 상향으로 가압기구를 다이아프램에 의하여 상승시키고 가압작동에 의하여 칩의 접합을 행하는 접합단계와, 그리고

상기 가압작동에 의하여 칩의 접합이 이루어진 다음에는 가압기구를 하강시키고 칩의 접합이 이루어진 기판을 분리하여 언로딩시키는 언로딩단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이의 제조를 위한 칩의 가압 접합방법.