KR100828309B1

KR100828309B1 - 구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100828309B1
Application number: KR1020060082408A
Authority: KR
Inventors: 김만제; 진명출
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-05-08
Also published as: KR20080020730A

Abstract

구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 구동용 회로기판의 본딩장치는, 구동용 회로기판을 스테이지의 표면으로 미리 안착시켜 구동용 회로기판이 실질적으로 평평해질 수 있도록 구동용 회로기판을 가압하는 가압부; 가압부에 의해 가압되어 실질적으로 평평하게 펼쳐진 상태의 구동용 회로기판에 대한 평면영상정보를 획득하는 평면영상정보 획득부; 및 평면영상정보 획득부에 의해 획득된 평면영상정보에 기초하여, 구동용 회로기판이 본딩될 기판과, 구동용 회로기판의 얼라인(Align)을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 유연하기(flexible) 때문에 실질적으로 쉽게 휘어지거나 처질 수 있는 성질을 갖는 구동용 회로기판의 자체적인 물성을 고려하여 구동용 회로기판과 기판 간의 상대적인 얼라인(Align)을 종래보다 정확히 수행하여 기판에 구동용 회로기판을 가압착 본딩시킬 수 있음으로써 기판의 정위치에 구동용 회로기판을 본딩할 수 있고, 따라서 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

구동용 회로기판, FPC, 비전카메라, 이송기구, 얼라인, 본딩, LCD

Description

구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Bonding Printed Circuit on FPD Panel}

도 1은 일반적인 구동용 회로기판의 본딩장치에서 풀 오토 모듈 본딩공정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩공정을 전반적으로 설명하기 위한 순서도이다.

도 3은 도 2의 개략적인 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 구동용 회로기판의 본딩장치에서 가압착부 영역의 개략적인 사시도이다.

도 5 내지 도 8은 각각 도 4에 도시된 가압착부의 동작을 단계적으로 보인 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 5 : FPC

10 : 공급부 12 : 적재위치

14 : 공급트레이 16 : 팔레트

18 : 공급라인 20 : 공급위치

30 : 프리 얼라인부 40 : 가압착부

41 : 스테이지 43 : 기판로딩부

50 : 가압부 51 : 가압몸체부

53 : 가압흡착부 55 : 저마찰실린더

57a,57b : 평면영상정보 획득부 70 : 본압착부

80 : 압흔 및 크랙 검사부

본 발명은, 구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판의 정위치에 구동용 회로기판을 본딩할 수 있어 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel), 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes)과 같은 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display)는 점차 경박단소화되어 가는 추세에 있다. 이에 따라 평판표시소자(이하, "기판" 이라 함)에 여러 구동용 회로기판이 직접 부착되어 단일화된 물품으로 제조되고 있다.

구동용 회로기판에는 FPC(Flexible Printed Circuit), TCP(Tape Carrier Package) 및 CBF(Common Block Flexible Printed Circuit) 등이 있다.

이러한 구동용 회로기판들이 기판에 직접 부착됨에 따라 복잡한 배선을 하지 않아도 되므로 조립 및 유지보수가 용이하며, 별도의 배선 공간을 확보할 필요가 없으므로 제품의 소형화 및 박형화에 적합하여 더욱 향상된 상품성을 가질 수 있다. 또한 구동용 회로기판은 다양한 배선의 호환성이 유지되므로 기판의 용도 및 사양에 제한을 받지 않고 폭넓게 사용되고 있다.

이에 따라, 기판 상에 구동용 회로기판을 직접 본딩(bonding)하는 구동용 회로기판 본딩공정에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다.

특히, 최근에는 모든 공정이 완전히 자동화된 풀 오토 모듈(Full Auto Module) 본딩공정이 사용되고 있는 바, 이하에서는 이 본딩공정에 의해 수행되는 본딩방법에 대해서 개략적으로 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 풀 오토 모듈 본딩공정을 개략적으로 도시한 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 풀 오토 모듈 본딩공정은, 크게 COG(Chip on Glass) 본딩공정과, FOG(Film on Glass) 본딩공정으로 나뉜다.

COG 본딩공정에서는, 우선 작업대상물인 기판을 스테이지 상에 올려놓고 기판의 구동칩을 부착할 위치에 먼저 도전성전도필름(ACF, Anistropic Conductive Film)을 패터닝(patterning)하여 부착한다.

이후, 핸들러와 같은 반송장치를 이용하여 구동칩이 수용되어 있는 공급트레이로부터 구동칩을 파지하여 도전성전도필름(ACF)이 패터닝된 위치에 예비본딩(Pre-bonding, 이하, 가압착 혹은 가압착 본딩이라 함)시킨 다음, 기판과 칩에 열과 압력을 가하여 완전히 부착(본압착)시킨다. 이어서 제대로 부착되었는지를 확인하기 위한 압흔검사와, 기판 상에 균열이 발생되었는지의 여부를 검사하는 크랙검사가 진행된다.

COG 본딩공정에 이어서 진행되는 FOG 본딩공정은, 부착되는 구동용 회로기판의 종류만 다를 뿐 전술한 COG 본딩공정과 흡사하다.

즉, COG 본딩공정은 구동칩 즉 드라이버 IC(Driver IC)를 부착하는 공정인 반면에, FOG는 COG 본딩공정에 의해 부착된 구동칩과 PCB(Printed Circuit Board)를 연결하는 FPC(Flexible Printed Circuit), CBF 등과 같은 유연성 있는 필름 소재의 구동용 회로기판을 본딩하는 공정이다. 이하, 구동용 회로기판을 FPC라 하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하여 다시 설명하면, 우선 기판에 도전성전도필름(ACF)을 부착한 후, 그 위로 얼라인(Align)된 FPC를 배치하여 FPC를 가압착한다. 물론, 이 때에 FPC와 기판은 상호간 얼라인(Align)이 이루어진 상태이다.

가압착이 완료되면 기판과 FPC에 열과 압력을 가하여 완전히 부착(본압착)시키고, 이어서 제대로 부착되었는지를 확인하기 위한 압흔검사와, 기판 상에 균열이 발생되었는지의 여부를 검사하는 크랙검사가 진행된다.

이와 같은 COG 및 FOG 본딩공정이 완료되면, 전기테스트(Electrical Test) 등과 같은 부차적인 공정을 거친 후에 최종 패킹(Packing)함으로써 풀 오토 모듈 본딩공정은 완료된다.

한편, 도 1에 도시된 풀 오토 모듈(Full Auto Module) 본딩공정 중에서 특히, FOG 본딩공정 중에는, 기판에 대한 FPC의 가압착 공정이 있는데, 이 때에는 앞서도 기술한 바와 같이, 기판과 FPC 간에 상호간 얼라인(Align)이 된 상태에서 진행된다.

만약에 기판과 FPC 간에 상호간 얼라인이 되지 않은 상태로 기판에 대한 FPC의 가압착 공정이 진행되면, FPC는 기판의 정위치에 본딩(부착)될 수 없기 때문에 추후에 제품으로서의 그 기능을 상실할 수 있다.

따라서 통상적으로는, 기판에 FPC를 가압착하여 예비 본딩하기 전에, FPC에 대한 얼라인이 진행되며, FPC 얼라인이 완료되면 FPC 얼라인을 기준으로 기판이 안착된 스테이지의 동작을 제어하여 기판을 얼라인시킨 후에 비로서, 스테이지 상에서 기판에 대한 FPC의 가압착 공정이 진행된다. 다시 말해, 기판에 대한 FPC의 가압착 공전 전에, 흡착/가압착기구(이하의 가압부에 대응함)가 FPC를 흡착하면, 이 상태에서 FPC의 영상을 촬영하고, 이를 토대로 기판이 안착된 스테이지의 동작을 제어하여 기판을 얼라인시킨 다음, 얼라인된 기판에 FPC를 가압착하고 있는 것이다.

그런데, 이러한 종래기술에 있어서는, 흡착/가압착기구가 FPC를 흡착하는 경우, 유연한(flexible) 성질을 갖는 FPC에 처짐(휘어짐)이 발생하게 되고, 특히 이러한 처짐은 다양한 사이즈가 있고 사이즈가 크면 클수록 더더욱 심화되며, 이와 같이 처짐이 발생한 FPC의 영상을 촬영하고 이를 토대로 기판을 얼라인시킨 다음에 FPC를 기판에 접촉시켜 가압착시키게 되는데, 처짐이 발생한 FPC의 영상에 기초하여 기판을 얼라인시켰기 때문에 가압력에 의해 FPC가 펼쳐지면서 기판에 가압착되는 상태와 불일치할 수 있어 기판의 정위치에 FPC를 가압착시키지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 유연하기(flexible) 때문에 실질적으로 쉽게 휘어지거나 처질 수 있는 성질을 갖는 구동용 회로기판의 자체적인 물성을 고려하여 구동용 회로기판과 기판 간의 상대적인 얼라인(Align)을 종래보다 정확히 수행하여 기판에 구동용 회로기판을 가압착 본딩시킬 수 있음으로써 기판의 정위치에 구동용 회로기판을 본딩할 수 있고, 따라서 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 구동용 회로기판을 스테이지의 표면으로 미리 안착시켜 상기 구동용 회로기판이 실질적으로 평평해질 수 있도록 상기 구동용 회로기판을 가압하는 가압부; 상기 가압부에 의해 가압되어 실질적으로 평평하게 펼쳐진 상태의 상기 구동용 회로기판에 대한 평면영상정보를 획득하는 평면영상정보 획득부; 및 상기 평면영상정보 획득부에 의해 획득된 평면영상정보에 기초하여, 상기 구동용 회로기판이 본딩될 기판과, 상기 구동용 회로기판의 얼라인(Align)을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 스테이지는 상기 기판과 상기 구동용 회로기판 간의 본딩공정이 진행되는 스테이지로서, 실질적으로 투명 또는 반투명한 재질의 스테이지일 수 있으며, 상기 구동용 회로기판은 상기 스테이지의 상면으로 미리 안착되어 상기 가압부에 의해 가압될 수 있다.

상기 스테이지는 실질적으로 투명한 쿼츠(quartz) 재질로 제작될 수 있다.

상기 스테이지의 상면으로 상기 기판을 로딩시키는 기판로딩부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지의 동작을 제어하여 상기 스테이지에 안착된 상기 기판과 상기 가압부에 흡착된 상기 구동용 회로기판을 얼라인(Align)시킬 수 있다.

상기 평면영상정보 획득부는, 상기 스테이지의 하부에 마련되어, 상기 쿼츠 재질의 스테이지를 통해서 상기 스테이지의 상면에 미리 안착된 상기 구동용 회로기판의 평면영상을 촬영하는 얼라인 카메라를 포함할 수 있다.

상기 얼라인 카메라는 상기 스테이지의 하부에서 상호 이격되게 한 쌍 배치될 수 있다.

상기 가압부는 상기 스테이지의 상부 영역에 마련되어 상기 스테이지에 대해 접근 및 이격가능하다.

상기 가압부는, 가압몸체부; 상기 가압몸체부의 일측에 결합되어 상기 구동용 회로기판을 흡착하는 가압흡착부; 및 상기 가압몸체부에 마련되어 상기 구동용 회로기판에 대한 가압 정도를 조절하는 저마찰실린더를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 구동용 회로기판에 대해 획득된 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지 상으로 상기 기판이 얼라인되어 로딩되면, 상기 기판에 대한 상기 구동용 회로기판의 가압착 본딩공정이 진행되도록 상기 가압부를 제어할 수 있다.

상기 구동용 회로기판은 FPC(Flexible Printed Circuit)일 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 스테이지의 표면으로 구동용 회로 기판을 미리 안착시켜 상기 구동용 회로기판이 실질적으로 평평해질 수 있도록 상기 구동용 회로기판을 가압하는 단계; (b) 실질적으로 평평해진 상기 구동용 회로기판에 대한 평면영상정보를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 구동용 회로기판이 본딩될 기판과 상기 구동용 회로기판의 얼라인(Align)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 스테이지는 상기 기판과 상기 구동용 회로기판 간의 본딩공정이 진행되는 스테이지로서, 실질적으로 투명 또는 반투명한 재질의 스테이지일 수 있으며, 상기 (a) 단계는 상기 스테이지의 상면으로 미리 안착되어 가압될 수 있다.

상기 스테이지는 실질적으로 투명한 쿼츠 재질로 제작될 수 있되, 상기 (b) 단계는, 상기 스테이지의 하부에 마련되어, 상기 쿼츠 재질의 스테이지를 통해서 상기 스테이지의 상면에 미리 안착된 상기 구동용 회로기판의 평면영상을 촬영하는 얼라인 카메라에 의해 진행될 수 있다.

상기 (c) 단계는, (c1) 상기 스테이지의 상면으로 상기 기판을 로딩시키는 단계; 및 (c2) 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지를 동작시켜, 상기 스테이지에 안착된 상기 기판과, 상기 구동용 회로기판을 얼라인(Align)시키는 단계를 포함할 수 있다.

(d) 상기 기판에 대한 상기 구동용 회로기판의 가압착 본딩공정이 진행되는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩장치 및 그 방법은, FPC(Flexible Printed Circuit), TCP(Tape Carrier Package) 및 CBF(Common Block Flexible Printed Circuit) 등의 구동용 회로기판을, 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel), 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes) 등과 같은 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display)용 기판에 본딩(Bonding, 가압착 본딩)할 때 사용될 수 있는 것이나, 설명의 편의를 위해 이하에서는 휴대폰과 같은 소형의 모바일 기기에 사용되는 LCD 패널에 FPC를 본딩하는 것에 대해 설명하기로 한다. 따라서 이하에서는 구동용 회로기판을 FPC로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩공정을 전반적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 도 2의 개략적인 구성도이다.

앞서 간략하게 기술한 바 있지만, 기판(1, 도 4 참조)에 FPC(5, Flexible Printed Circuit)를 본딩하는 일련의 공정이 진행되기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, FPC(5)를 공급하는 FPC(5) 공급 공정(S11), FPC(5)에 대한 프리 얼라 인(Pre-Align) 공정(S12), 기판(1)과 FPC(5) 간의 본 얼라인(Main-Align) 공정(S13), 기판(1)에 대한 FPC(5)의 가압착 공정(S14), 기판(1)에 대한 FPC(5)의 본압착 공정(S15), 압흔 및 크랙 검사 공정(S16) 등을 거친다.

이러한 공정들 중에서 본 실시예는 특히, S13 단계인 기판(1)과 FPC(5) 간의 본 얼라인 공정 및 S14 단계인 기판(1)에 대한 FPC(5)의 가압착 공정에 해당한다.

즉, 본 실시예의 경우에는, 기판(1)에 FPC(5)를 가압착하기 전에, 기판(1)과 FPC(5) 간의 본 얼라인 공정을 진행함으로써 가압착 공정에서 기판(1)의 정위치에 FPC(5)을 본딩할 수 있도록 하고 있는 것이다. 특히, 기판(1)과 FPC(5) 간의 본 얼라인 공정에서는, FPC(5)가 쉽게 휘어지는 성질, 즉 FPC(5)의 유연한 자체 물성을 고려하여 FPC(5)가 평평하게 펼쳐진 상태의 영상을 기초로 하여 FPC(5)와 기판(1) 간의 얼라인이 진행되기 때문에 가압착 공정에 대한 신뢰도가 향상될 수 있게 되는 것이다.

그러면, 전술한 S11 내지 S16 단계를 진행하는 공정들에 대해 도 3을 참조하여 순차적으로 설명하도록 한다. 도 3은 도 2의 본딩공정을 모식화한 구성도이다.

도 3을 참조할 때, 본 실시예에 따른 본딩장치는 도 2의 각 공정과 대응되도록, FPC(5)의 공급을 위한 공급부(10), FPC(5)에 대한 프리 얼라인을 위한 프리 얼라인부(30), 기판(1)과 FPC(5) 간의 본 얼라인 공정을 진행한 후에 기판(1)에 FPC(5)를 가압착하는 가압착부(40), 기판(1)에 대해 FPC(5)를 본압착하는 본압착부(70), 그리고 압흔 및 크랙 검사부(80)로 크게 나뉜다.

공급부(10)는 다시, 적재위치(12)와 공급위치(20)로 나뉜다. 적재위치(12)는 다수의 FPC(5)가 수용된 공급트레이(14)를 개별적으로 지지하는 팔레트(16)가 그 높이방향으로 적재되는 부분이다.

참고로, 다수의 FPC(5)가 수용된 공급트레이(14)는 그 대부분이 유연한 플라스틱 재질로 제작되기 때문에 공급트레이(14)를 평평하게 펴지 않을 경우, 공급트레이(14) 내에 수용된 FPC(5) 역시, 공급트레이(14)를 따라 휘어진 상태로 존재될 수 있다. 이러한 상태로는 FPC(5)를 본딩공정에서 사용하기 어렵다.

따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 본 실시예의 경우에는, 임의로 휘어지지 않는 견고한 재질로 제작된 팔레트(16)를 준비하고, 이 팔레트(16)에 의해 공급트레이(14)가 하나씩 지지될 수 있도록 하고 있는 것이다. 하지만, 만약에 공급트레이(14)가 휘어지지 않는 견고한 재질로 제작된다면 굳이 팔레트(16)를 준비할 필요가 없다.

반복해서 설명하는 바와 같이, 적재위치(12)는 하나씩의 공급트레이(14)가 결합된 팔레트(16)가 그 높이방향으로 쌓이는 부분이다. 이러한 적재위치(12)는 별도의 하우징(미도시)으로 제작되지 않고, 단순히 팔레트(16)의 외곽을 지지하는 "ㄱ"자 프레임(13) 구조를 갖는다.

적재위치(12)에 적재된 다수의 팔레트(16)들은 적재위치(12)에 마련된 로딩부(미도시)에 의해 최하층의 것부터 공급라인(18)으로 하나씩 로딩(Roading)되며, 이후에 별도의 반송장치(미도시)에 의해 공급라인(18)을 따라 후방으로 이동하여 공급위치(20)에 다다른다.

공급위치(20)에서, 공급트레이(14)에 수용되어 있는 FPC(5)는 하나씩 파지된 후, 프리 얼라인부(30)에 갖춰진 스테이지(32)로 공급된다. 이를 위해, 공급위치(20)와 프리 얼라인부(30) 사이에는 FPC(5)를 스테이지(32)로 공급하는 별도의 이송기구(34)가 더 설치된다.

이 때의 이송기구(34)는 단순히, FPC(5)를 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)에 공급하는 역할을 벗어나, 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)에 놓이는 FPC(5)에 대한 프리 얼라인을 진행한다.

이를 위해, 이송기구(34)의 주변에는 이송기구(34)에 흡착되어 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)로 향하는 FPC(5)의 형상을 촬영하는 비전카메라(36)가 더 갖춰진다. 그리고 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)에 놓인(로딩된) FPC(5)가 임의로 회전하거나 그 방향이 바뀌는 것을 방지하기 위해 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)에는 FPC(5)를 흡착하는 진공흡착구(32a)가 일렬로 배열되어 있다.

이에, 이송기구(34)가 공급위치(20)에 놓인 공급트레이(14)에서 하나의 FPC(5)를 흡착하여 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)로 이동하는 도중에, 비전카메라(36)는 이송기구(34)에 흡착된 FPC(5)의 영상을 촬영한다.

촬영된 정보에 의해 제어부(미도시)는 이송기구(34) 상에서 FPC(5)의 위치가 원하는 위치로 얼라인되도록 이송기구(34)를 제어한다. 이 후에, 얼라인 완료된 FPC(5)가 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32) 상에 놓여 진공흡착구(32a)에 의해 지지되도록 한다. 이러한 상태가 프리 얼라인 상태인 것이다. 즉, 프리 얼라인이란 실질적인 본딩공정이 진행되기 전에, FPC(5)에 대해 미리 어느 정도 얼라인을 수행하는 과정을 말한다.

따라서 경우에 따라 프리 얼라인 공정은 진행되지 않을 수도 있지만 프리 얼라인 공정이 제외될 경우에는, 본 얼라인 공정에서 많은 시간이 소요될 수 있고, 또한 실질적인 FPC(5)의 얼라인이 제대로 진행되기 어려울 수도 있으므로 바람직하지 못하다. 따라서 본 실시예와 같이, 프리 얼라인 공정을 미리 진행하면 택트 타임(tact time)을 감소시키는 데 보다 유리할 수 있다.

한편, 반복해서 설명하는 바와 같이, 본 실시예는 도 3의 가압착부(40)에 해당하는데, 가압착부(40)에서는 프리 얼라인부(30)에서 이미 프리 얼라인된 FPC(5)와, 별도로 제공되는 기판(1) 간의 상대적인 본 얼라인(Main-Align) 공정을 진행한 후, 이어서 기판(1)에 FPC(5)를 가압착 본딩하는 일련의 공정이 진행된다. 이를 도 4 내지 도 8을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도 3에 도시된 구동용 회로기판의 본딩장치에서 가압착부 영역의 개략적인 사시도이고, 도 5 내지 도 8은 각각 도 4에 도시된 가압착부의 동작을 단계적으로 보인 도면들이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 본딩장치에서 가압착부(40)는, 기판(1)과 FPC(5) 간의 본딩공정(가압착 본딩공정)이 진행되는 스테이지(41)와, 스테이지(41)의 상면으로 기판(1)을 로딩시키는 기판로딩부(43)와, 기판(1)이 로딩되기 전에, FPC(5)를 스테이지(41)의 상면으로 미리 안착시켜 FPC(5)가 실질적으로 평평해질 수 있도록 FPC(5)를 가압하는 가압부(50)와, 가압부(50)에 의해 가압되어 실질적으로 평평하게 펼쳐진 상태의 FPC(5)에 대한 평면영상정보를 획득하는 평면영상정보 획득부(57a,57b)와, 평면영상정보 획득부(57a,57b)에 의해 획득된 평면영상정보에 기초하여, 기판(1)과 FPC(5)의 얼라인(Align)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

스테이지(41)는 FPC(5)에 대한 평면영상정보를 획득함과 동시에, 기판(1)에 FPC(5)를 가압착 본딩하는 부분으로 활용된다. 따라서 스테이지(41)의 상면은 적어도 평평한 정반으로 제조되는 것이 바람직하다.

다만, FPC(5)에 대한 평면영상정보의 획득과정이 완료되고, 실질적으로 기판(1)에 대한 FPC(5)의 가압착 본딩공정이 진행될 때, 스테이지(41)와 기판(1) 간의 접촉면적이 크면 클수록 기판(1)에 스크래치 등이 발생될 우려가 높다. 따라서 스테이지(41)는 FPC(5)를 평평하게 펼칠 수는 있으면서도 기판(1)과의 접촉면적을 줄일 수 있는 구조로 설계되는 것이 바람직하다.

일예로, 본 실시예의 경우, 스테이지(41)는 사다리꼴 형상으로서 상호 분할된 한 쌍의 스테이지부분(41a,41b)으로 이루어져 있으며, 기판(1)을 포함한 FPC(5)는 스테이지부분(41a,41b)의 상면 좁은 영역에서 접촉되도록 하고 있다. 물론, 스테이지부분(41a,41b)들의 상면은 평평한 정반으로 형성된다.

이러한 스테이지(41)는 실질적으로 투명 혹은 반투명한 재질로 제작될 수 있는데, 본 실시예의 경우, 투명한 쿼츠(quartz) 재질로 제작됨으로써, 스테이지(41)의 하부에 위치한 평면영상정보 획득부(57a,57b)로서의 얼라인 카메라(57a,57b)가 스테이지(41)의 하부에서 스테이지(41)의 상면에 놓인 FPC(5)를 촬영할 수 있도록 하고 있다. 따라서 스테이지(41)는 빛이 통과할 수 있는 다른 재질로도 충분히 대체될 수 있다. 물론, 이 때에 재질적인 강도는 고려되어야 할 것이다.

기판로딩부(43)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(1)을 파지하여 스테이지(41)의 상면으로 로딩시키는 역할을 한다. 이러한 기판로딩부(43)는 그 위치에 따라 이송부(43a)와, 헤드부(43b)로 나뉜다.

이송부(43a)는 별도의 리니어 모터 등에 결합되어 스테이지(41)에 대해 접근 및 이격되게 이동하면서 기판(1)을 옮기는 역할을 한다. 헤드부(43b)는 실질적으로 기판(1)을 파지한다. 헤드부(43b)에 의한 기판(1)의 파지는 진공 흡착 등의 방법이 적용될 수 있다.

가압부(50)는 스테이지(41)에 대해 접근 및 이격가능하도록 스테이지(41)의 상부 영역에 마련된다.

이러한 가압부(50)는, FPC(5)를 스테이지(41)의 상면에서 가압하여 실질적으로 평평하게 하는 역할을 한다. 물론, 가압착시, 스테이지(41)에 대해 FPC(5)를 들어 올린 후에 기판(1)에 대해 FPC(5)를 가압착하는 역할도 겸한다.

가압부(50)는, 가압몸체부(51)와, 가압몸체부(51)의 일측에 결합되어 FPC(5)를 흡착하는 가압흡착부(53)와, 가압몸체부(51)에 마련되어 FPC(5)에 대한 가압 정도를 조절하는 저마찰실린더(55)를 포함한다.

가압몸체부(51)는 가압부(50)의 틀을 이루는 부분으로써, 저마찰실린더(55) 등이 결합되는 부분으로 활용된다. 이러한 가압몸체부(51)는 도시 않은 별도의 엘엠(LM) 가이드 등을 통해서 해당 위치에서 유연하게 승하강할 수 있다. 엘엠(LM) 가이드가 사용될 경우, 가압몸체부(51)의 양측에서 한 쌍 정도가 마련된다.

저마찰실린더(55)는 인장코일스프링 또는 피스톤로드에 의해 일정한 반발력 이 유지되는 장치이다.

이러한 저마찰실린더(55)는 실린더본체(55a)와, 실린더본체(55a)에 대해 길이 연장 및 축소되는 실린더로드(55b)로 이루어질 수 있으며, 실린더본체(55a)에 대해 그 길이가 연장된 실린더로드(55b)가 피구조물에 접촉 가압될 경우, 어느 정도 이상의 힘이 실린더로드(55b)에 걸리면, 즉 미리 설정된 압력 이상이 걸리면 반발력에 의해 실린더로드(55b)의 길이는 축소되면서 원위치로 복귀되는 원리를 갖는다.

따라서 본 실시예와 같이, 이러한 저마찰실린더(55)를 가압부(50)에 마련하여 FPC(5)를 가압하는 경우, 과도한 압력에 의해 FPC(5)가 손상되거나 압착되어 파손되는 현상을 용이하게 방지할 수 있게 되는 것이다.

물론, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 저마찰실린더(55) 대신에 판스프링, 벨로우즈 실린더 등으로 대체되어, 가압되는 피구조물인 FPC(5)가 손상되지 않고 원하는 만큼만 가압될 수 있도록 할 수도 있다.

실린더로드(55b)의 단부에는 실질적으로 FPC(5)를 흡착하여 가압하는 가압흡착부(53)가 결합되어 있다. 가압흡착부(53)에는 FPC(5)의 흡착을 위한 복수의 석션홀(53a)이 형성되어 있다. 도시하고 있지는 않지만, 석션홀(53a)은 진공펌프 등에 연결되어 가압부(50)가 상승될 때, FPC(5)가 이탈되지 않고 흡착될 수 있도록 한다.

평면영상정보 획득부(57a,57b)는, 스테이지(41)의 하부에 마련되어 쿼츠 재질의 스테이지(41)를 통해서 스테이지(41)의 상면에 미리 안착된 FPC(5)의 평면영 상을 촬영한다.

이러한 평면영상정보 획득부(57a,57b)로서 본 실시예의 경우, 얼라인 카메라(57a,57b)를 사용하고 있다. 얼라인 카메라(57a,57b)로는 에어리어 카메라가 적용될 수 있는데, 도시된 바와 같이, 스테이지(41)의 하부에서 상호 이격되게 한 쌍 배치된다. 한 쌍으로 배치되어, FPC(5)에 대한 양측면 영상을 촬영함으로써 FPC(5)가 얼마만큼 회전하였는지를 판가름한다.

제어부는 평면영상정보 획득부(57a,57b)에 의해 획득된 평면영상정보에 기초하여 스테이지(41) 상으로 로딩될 기판(1)이 얼라인(Align)되도록 스테이지(41)의 동작을 제어한다.

즉, 제어부는, 평면영상정보 획득부(57a,57b)에 의해 획득된 FPC(5)의 평면영상정보를 원래의 기본 FPC의 영상과 비교하여, FPC(5)의 평면영상정보가 얼마만큼 틀어져 있는지를 판단한 후, 스테이지(41) 상에 기판(1)이 로딩되면, 이에 맞추어 스테이지(41)를 X축 및 Y축으로 이동시키거나 혹은 회전시킴으로써 기판(1)을 얼라인시킨다.

한편, 종래기술은 FPC(5)가 처진(휘어진) 상태 그대로를 촬영하여 영상정보를 얻은 후에 기판(1)을 정렬시켜 기판(1)에 FPC(5)를 가압착시켜 왔기 때문에 기판(1)의 정위치에 FPC(5)를 본딩시킬 수 없었으나, 본 실시예에서는 가압부(50)를 이용하여 FPC(5)를 평평하게 펼친 후, 평평하게 펼쳐진 상태의 FPC(5)에 대한 평면영상정보를 획득하고, 이를 토대로 제어부가 스테이지(41)의 동작을 제어하여 기판(1)을 정렬시키고 있기 때문에, 추후에 스테이지(41) 상에서 기판(1)에 FPC(5)가 가압착될 경우, FPC(5)는 기판(1)의 정위치에 본딩될 수 있게 되는 것이다. 이러한 일련의 과정이 진행될 수 있도록, 본 실시예의 제어부는 FPC(5)에 대해 획득된 평면영상정보에 기초하여 스테이지(41) 상에 로딩되어 얼라인된 기판(1)에 대한 FPC(5)의 가압착 본딩공정을 진행하도록 가압부(50)를 제어한다.

본압착부(70)에서는 가압착된 상태의 FPC(5)를 열과 압력을 가하여 기판(1)에 완전히 부착(본압착)시킨다. 압흔 및 크랙 검사부(80)에서는 FPC(5)가 제대로 부착되었는지를 확인하기 위한 압흔검사와, 기판 상에 균열이 발생되었는지의 여부를 검사하는 크랙검사를 실시한다.

이러한 구성을 갖는 본딩장치에서, 기판(1)과 FPC(5) 간의 상대적인 얼라인 공정(본 얼라인 공정)을 실시하고, 이어 기판(1)에 FPC(5)를 가압착 본딩하는 일련의 방법에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 프리 얼라인부(30)의 스테이지(32)에서 프리 얼라인된 FPC(5)가 스테이지(41)의 상면으로 공급된다. 앞서도 기술한 바와 같이, 스테이지(41)의 상면에 놓인 FPC(5)는 그 자체적인 유연한(flexible) 성질에 의해 처질(휘어질) 수 있다. 도 5는 다소 과장되게 도시한 것일 뿐, FPC(5)가 실제로 도 5와 같이 과도하게 휘어지지는 않는다.

도 5와 같은 상태에서, 가압부(50)가 동작한다. 즉, 도 6과 같이, 가압부(50) 전체가 하강하여 저마찰실린더(55)의 실린더로드(55b) 단부에 마련된 가압흡착부(53)가 FPC(5)를 스테이지(41)의 상면으로 가압되도록 한다. 이 때의 가압력은 정해진 압력의 범위 내에서 이루어진다. 즉, FPC(5)가 평평하게 펴질 수 있는 최소의 압력이면 족하다. 만약에, 이상 원인에 의해 이러한 설정 압력 이상의 압력이 FPC(5)에 가해진다면, 저마찰실린더(55)의 원리에 의해 실린더로드(55b)의 길이가 축소되어 원위치로 복귀됨으로써 FPC(5)에 가해지는 압력이 해제되고, 따라서 FPC(5)가 손상되는 것이 방지된다.

가압부(50)의 하강 동작에 의해, FPC(5)는 스테이지(41)의 상면에서 실질적으로 평평해지면서 펼쳐질 수 있게 되는데, 이 때, FPC(5)가 휘어진 정도와 펴지는 과정에 따라서 FPC(5)는 도 6에 확대 도시한 같이, 수평 상태(5a, 실선) 혹은 일측으로 기울어진 상태(5b, 점선) 등이 될 수 있다. 그러면 이러한 상태를 얼라인 카메라(57a,57b)가 스테이지(41)의 하부에서 쿼츠 재질의 스테이지(41)를 통해 촬영하여 FPC(5)에 대한 평면영상정보를 획득한다. 획득된 정보는 제어부로 전송된다.

얼라인 카메라(57a,57b)에 의해 FPC(5)의 평면영상정보가 획득되고 나면, 도 7과 같이, 가압부(50)는 상승한다. 가압흡착부(53)에는 석션홀(53a)이 구비되어 있으므로, 가압부(50)가 상승할 때, FPC(5) 역시 함께 상승된다.

이어, 기판로딩부(43)가 기판(1)을 스테이지(41)의 상면으로 로딩시킨다. 기판(1)이 스테이지(41) 상에 로딩되면, 제어부는 FPC(5)의 평면영상정보에 기초하여 스테이지(41)를 X축 및 Y축으로 이동시키거나 혹은 회전시킴으로써 기판(1)을 얼라인시킨다.

즉, 도 7에 확대 도시한 바와 같이, 기판(1)은 스테이지(41) 상에서 기판(1)의 얼라인 상태(1a,1b)가 조절된다. 조절이 완료되면, 제어부에 의해 스테이지(41)의 동작은 멈춘다.

이처럼 기판(1)이 스테이지(41)의 상면에서 얼라인되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 다시 가압부(50) 전체가 하강하면서 가압흡착부(53)에 흡착된 FPC(5)를 기판(1)에 가압착하게 된다. 이 때는 FPC(5)가 틀어지지 않고, 기판(1)의 일측 변 영역의 정위치에 가압착 본딩될 수 있게 된다. 물론, 가압착 본딩 전에, 도전성전도필름(ACF) 부착 공정이 더 진행될 수도 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 유연하기(flexible) 때문에 실질적으로 쉽게 휘어질 수 있는 성질을 갖는 FPC(5)의 자체적인 물성을 고려하여 FPC(5)와 기판(1)에 대한 상대적인 얼라인(Align) 과정을 진행한 후에, 기판(1)에 FPC(5)를 본딩시킴으로써 기판(1)의 정위치에 FPC(5)를 본딩할 수 있게 된다.

특히, 프리 얼라인(Pre-Align)이 진행된 FPC(5)를 기판(1)에 가압착 본딩하기 전에, FPC(5)의 유연한 자체 물성을 고려하여 FPC(5)와 기판(1)에 대한 상대적인 얼라인 과정을 수행하고, 이를 토대로 기판(1)에 FPC(5)를 본딩함으로써 기판(1)의 정위치에 FPC(5)를 본딩할 수 있어 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는, 기판의 얼라인을 위해 스테이지의 동작을 제어하고 있으나, 이 때, 기판을 파지한 헤드부가 이송부에 대해 적어도 일방향으로 회전이 가능하다면, 헤드부에서 기판이 미리 얼라인되고, 이러한 상태로 이송부에 의해 스테이지의 상면으로 로딩될 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에 서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유연하기(flexible) 때문에 실질적으로 쉽게 휘어지거나 처질 수 있는 성질을 갖는 구동용 회로기판의 자체적인 물성을 고려하여 구동용 회로기판과 기판 간의 상대적인 얼라인(Align)을 종래보다 정확히 수행하여 기판에 구동용 회로기판을 가압착 본딩시킬 수 있음으로써 기판의 정위치에 구동용 회로기판을 본딩할 수 있고, 따라서 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims

구동용 회로기판을 스테이지의 표면으로 미리 안착시켜 상기 구동용 회로기판이 실질적으로 평평해질 수 있도록 상기 구동용 회로기판을 가압하는 가압부;

상기 가압부에 의해 가압되어 실질적으로 평평하게 펼쳐진 상태의 상기 구동용 회로기판에 대한 평면영상정보를 획득하는 평면영상정보 획득부; 및

상기 평면영상정보 획득부에 의해 획득된 평면영상정보에 기초하여, 상기 구동용 회로기판이 본딩될 기판과, 상기 구동용 회로기판의 얼라인(Align)을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제1항에 있어서,

상기 스테이지는 상기 기판과 상기 구동용 회로기판 간의 본딩공정이 진행되는 스테이지로서, 실질적으로 투명 또는 반투명한 재질의 스테이지이며,

상기 구동용 회로기판은 상기 스테이지의 상면으로 미리 안착되어 상기 가압부에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제2항에 있어서,

상기 스테이지는 실질적으로 투명한 쿼츠(quartz) 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제1항에 있어서,

상기 스테이지의 상면으로 상기 기판을 로딩시키는 기판로딩부를 더 포함하며,

상기 제어부는, 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지의 동작을 제어하여 상기 스테이지에 안착된 상기 기판과 상기 가압부에 흡착된 상기 구동용 회로기판을 얼라인(Align)시키는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제3항에 있어서,

상기 평면영상정보 획득부는, 상기 스테이지의 하부에 마련되어, 상기 쿼츠 재질의 스테이지를 통해서 상기 스테이지의 상면에 미리 안착된 상기 구동용 회로기판의 평면영상을 촬영하는 얼라인 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제5항에 있어서,

상기 얼라인 카메라는 상기 스테이지의 하부에서 상호 이격되게 한 쌍 배치되는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부는 상기 스테이지의 상부 영역에 마련되어 상기 스테이지에 대해 접근 및 이격가능한 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제7항에 있어서,

상기 가압부는,

가압몸체부;

상기 가압몸체부의 일측에 결합되어 상기 구동용 회로기판을 흡착하는 가압흡착부; 및

상기 가압몸체부에 마련되어 상기 구동용 회로기판에 대한 가압 정도를 조절하는 저마찰실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 구동용 회로기판에 대해 획득된 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지 상으로 상기 기판이 얼라인되어 로딩되면, 상기 기판에 대한 상기 구동용 회로기판의 가압착 본딩공정이 진행되도록 상기 가압부를 제어하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
제1항에 있어서,

상기 구동용 회로기판은 FPC(Flexible Printed Circuit)인 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩장치.
(a) 스테이지의 표면으로 구동용 회로기판을 미리 안착시켜 상기 구동용 회 로기판이 실질적으로 평평해질 수 있도록 상기 구동용 회로기판을 가압하는 단계;

(b) 실질적으로 평평해진 상기 구동용 회로기판에 대한 평면영상정보를 획득하는 단계; 및

(c) 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 구동용 회로기판이 본딩될 기판과 상기 구동용 회로기판의 얼라인(Align)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법.
제11항에 있어서,

상기 스테이지는 상기 기판과 상기 구동용 회로기판 간의 본딩공정이 진행되는 스테이지로서, 실질적으로 투명 또는 반투명한 재질의 스테이지이며,

상기 (a) 단계는 상기 스테이지의 상면으로 미리 안착되어 가압되는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법.
제12항에 있어서,

상기 스테이지는 실질적으로 투명한 쿼츠 재질로 제작되되,

상기 (b) 단계는, 상기 스테이지의 하부에 마련되어, 상기 쿼츠 재질의 스테이지를 통해서 상기 스테이지의 상면에 미리 안착된 상기 구동용 회로기판의 평면영상을 촬영하는 얼라인 카메라에 의해 진행되는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법.
제12항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

(c1) 상기 스테이지의 상면으로 상기 기판을 로딩시키는 단계; 및

(c2) 상기 평면영상정보에 기초하여 상기 스테이지를 동작시켜, 상기 스테이지에 안착된 상기 기판과, 상기 구동용 회로기판을 얼라인(Align)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법.
제11항에 있어서,

(d) 상기 기판에 대한 상기 구동용 회로기판의 가압착 본딩공정이 진행되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동용 회로기판의 본딩방법.