KR100915200B1 - 얼라인 영상정보 획득유닛 - Google Patents

Abstract

얼라인 영상정보 획득유닛이 개시된다. 본 발명의 얼라인 영상정보 획득유닛은, 적어도 하나의 칩 마크(chip mark)가 형성된 구동용 회로기판과, 적어도 하나의 글라스 마크(glass mark)가 형성된 기판의 얼라인(align)을 위하여 구동용 회로기판과 기판의 영상정보를 획득하는 얼라인 영상정보 획득유닛에 있어서, 칩 마크와 글라스 마크에 대한 얼라인 영상정보의 획득을 위해 칩 마크와 글라스 마크를 한번에 함께 촬상하도록, 칩 마크를 촬상하는 촬상창과 글라스 마크를 촬상하는 촬상창이 상호 인접하게 마련되는 프리즘 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단순하고도 간편한 방법으로 구동용 회로기판을 기판에 본딩할 수 있으면서도 본딩 작업에 따른 택트 타임(tact time)의 단축 및 작업의 고속화를 실현할 수 있다.

Description

얼라인 영상정보 획득유닛{Unit for acquiring align image information}

본 발명은, 얼라인 영상정보 획득유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단순하고도 간편한 방법으로 구동용 회로기판을 기판에 본딩할 수 있으면서도 본딩 작업에 따른 택트 타임(tact time)의 단축 및 작업의 고속화를 실현할 수 있는 얼라인 영상정보 획득유닛에 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 평판표시소자에 여러 구동용 회로기판이 직접 부착되어 단일화된 물품으로 제조되고 있다. 이하, 평판표시소자를 LCD 기판이라 하여 설명한다.

구동용 회로기판에는 FPC(Flexible Printed Circuit), TCP(Tape Carrier Package) 및 CBF(Common Block Flexible Printed Circuit), Driver IC(Driver Integrated Circuit, 구동칩) 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 구동용 회로기판을 구동칩(Driver IC)이라 하여 설명한다. COG 본딩공정에서는, 우선 작업대상물인 기판을 스테이지 상에 올려놓고 구동칩을 부착할 위치의 기판에 먼저 도전성전도필름(ACF, Anistropic Conductive Film)을 패터닝(patterning)하여 부착한다.

이후, 핸들러와 같은 반송장치를 이용하여 구동칩이 수용되어 있는 공급트레이로부터 구동칩을 파지하고, 도전성전도필름(ACF)이 패터닝된 위치에 구동칩을 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(Driver IC)을 기판에 부착하여 본딩하는 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. FOG 본딩공정에서는 구동용 회로기판을 FPC라 하여 설명한다.

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, 이와 같은 본딩공정이 진행되는, 특히 COG 본딩공정이 진행되는 LCD 기판에 대해 살펴보면, LCD 기판은 내부에 액정(Liquid Crystal)이 주입된 상태에서 상호 부분적으로 면배치되는 상부 글라스(Color Filter Glass) 및 하부 글라스(TFT Panel)와, 상부 글라스 및 하부 글라스의 외측면에 각각 부착되는 상부 및 하부 편광판(Polarizer Film)을 구비한다.

칼라의 화상을 형성하는 상부 글라스는 하부 글라스에 비해 그 면적이 작게 형성된다. 따라서 하부 글라스의 상면 일측에는 상부 글라스가 중첩되지 않은 비중첩구간이 존재하게 되는데, 앞서 기술한 구동칩이 이 부분에 본딩된다.

구동칩이 기판에 본딩되는 종래의 본딩 작업에 대해 설명한다. 종래기술에 따르면, 본딩 작업을 하기 위해서, 구동칩은 기판의 정확한 위치에 안착이 된 상태에 있어야 하며 이 상태에서 가압 헤드가 하강하여 구동칩을 가압해야만 원하는 품질을 얻을 수 있다. 따라서 본딩 작업 전에는 구동칩과 기판 간의 상대적인 얼라인(align, 정렬) 작업이 필요하다.

구동칩과 기판 간의 얼라인 작업을 위해, 종래기술의 본딩장치에는 2개의 카메라가 갖춰져 있다. 이에, 2개의 카메라로 구동칩에 형성된 2개의 칩 마크(chip mark)를 촬상하여 그 영상을 획득하고, 이어 다시 2개의 카메라로 기판에 형성된 2개의 글라스 마크(glass mark)를 촬상하여 그 영상을 획득한다. 그런 다음, 2개의 칩 마크를 기준으로 기판이 지지되어 있는 스테이지(stage)를 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인시킨 후에 비로소 가압 헤드를 이용하여 구동칩을 기판에 본딩시키게 된다.

도 2는 종래기술에 따른 구동용 회로기판의 본딩방법에 대한 플로차트이다. 이 도면을 참조하여 종래의 본딩방법에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본딩 작업위치에 위치한 가압 헤드의 하부 영역으로 구동칩을 제공하는 공급 핸드가 이송되면, 가압 헤드가 픽업(pick up) 위치까지 하강한다(S111). 그리고 나서 가압 헤드에 진공이 제공되어 가압 헤드가 구동칩을 픽업한다(S112). 구동칩이 픽업되면 가압 헤드는 다시 도피 위치로 상승한다(S113).

가압 헤드가 도피 위치로 상승되면, 공급 핸드가 이송된다(S114). 즉 빠져나간다. 이때는 공급 핸드만이 단독으로 이송된다. 공급 핸드가 이송되고 나면, 다시 가압 헤드가 촬상 위치까지 하강한다(S115). 그리고는 2개의 카메라가, 가압 헤드에 진공으로 흡착된 구동칩의 2개의 칩 마크(chip mark)를 촬상한다(S116). 2개의 칩 마크에 대한 촬상이 완료되면 촬상 위치까지 하강된 가압 헤드는 다시 전술한 도피 위치로 상승한다(S117).

다음으로, 기판이 지지된 스테이지가 본딩 작업위치로 전진하여 이송된다(S118). 본딩 작업위치에는 기판의 일 영역(이하, 비중첩구간으로 설명됨)을 지지하는 백업 툴(back_up Tool)이 마련되어 있는데, 스테이지가 본딩 작업위치로 이송되면, 스테이지는 다운(down)되면서 기판이 스테이지와 백업 툴에 함께 지지된다(S119).

그리고는 이 상태에서 2개의 카메라가, 기판에 형성된 2개의 글라스 마크(glass mark)를 촬상한다(S120). 이처럼 2개의 글라스 마크까지 촬상하고 나면, 앞서 촬상된 2개의 칩 마크를 기준으로 기판이 지지되어 있는 스테이지(stage)를 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인시킨다(S121).

스테이지에 대한 얼라인 작업이 완료되면, 비로소 가압 헤드가 본딩 위치까지 하강하여(S122), 프리 본딩(pre-bonding) 작업을 실시한다(S123). 프리 본딩 작업이 완료되면 가압 헤드가 도피 위치로 상승하고(S124), 이어 스테이지가 업(up)된 후(S125), 스테이지는 취출된다(S126). 그리고는 다시 공급 핸드가 이송되면서(S127), 앞서 기술한 S111 내지 S127 단계가 1사이클씩 반복된다.

그런데, 이러한 종래기술에 의하면, 2개의 칩 마크를 촬상하거나 2개의 글라스 마크를 촬상하는 작업 등이 각각 별개의 단계로 진행되고 있을 뿐만 아니라 전술한 S111 내지 S127 단계가 부분적으로 동시에 진행되지 못하고 모두 독립된 동작을 보이고 있기 때문에 실질적으로 구동칩을 기판에 본딩하는데 따른 택트 타임(tact time)을 감소시키는데 한계가 있을 수밖에 없고, 따라서 새로운 개념의 도입이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 단순하고도 간편한 방법으로 구동용 회로기판을 기판에 본딩할 수 있으면서도 본딩 작업에 따른 택트 타임(tact time)의 단축 및 작업의 고속화를 실현할 수 있는 얼라인 영상정보 획득유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 하나의 칩 마크(chip mark)가 형성된 구동용 회로기판과, 적어도 하나의 글라스 마크(glass mark)가 형성된 기판의 얼라인(align)을 위하여 상기 구동용 회로기판과 상기 기판의 영상정보를 획득하는 얼라인 영상정보 획득유닛에 있어서, 상기 칩 마크와 상기 글라스 마크에 대한 얼라인 영상정보의 획득을 위해 상기 칩 마크와 상기 글라스 마크를 한번에 함께 촬상하도록, 상기 칩 마크를 촬상하는 촬상창과 상기 글라스 마크를 촬상하는 촬상창이 상호 인접하게 마련되는 프리즘 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 영상정보 획득유닛에 의해 달성된다.

여기서, 상기 프리즘 블록의 대향되는 양측면에 각각 연결되어 있는 복수개의 더미 결합블록; 상기 프리즘 블록과 상기 복수개의 더미 결합블록 내에 구비되어 빛의 방향을 상기 복수개의 촬상창 영역으로 굴절시키는 다수의 프리즘; 상기 복수개의 더미 결합블록에 각각 결합되는 복수개의 경통; 및 상기 복수개의 경통의 단부 영역에 각각 결합되는 복수개의 카메라 렌즈부를 더 포함할 수 있다.

상기 다수의 카메라 렌즈부와 상기 다수의 경통 사이에 마련되는 다수의 렌즈 홀더; 및 상기 다수의 경통에 각각 결합되어 상기 다수의 경통으로 빛을 조사하는 다수의 조명부를 더 포함할 수 있다.

상기 프리즘 블록은 상호 분할된 한 쌍으로 이루어져 있으며, 상기 한 쌍의 프리즘 블록에는 각각 2개씩의 상기 촬상창이 상호 등간격을 가지고 인접하게 배열될 수 있으며, 상기 프리즘 블록, 상기 다수의 더미 결합블록, 상기 다수의 프리즘, 상기 다수의 경통, 상기 다수의 카메라 렌즈부, 상기 다수의 렌즈 홀더 및 상기 다수의 조명부는 일체로 마련될 수 있다.

본 발명에 따르면, 단순하고도 간편한 방법으로 구동용 회로기판을 기판에 본딩할 수 있으면서도 본딩 작업에 따른 택트 타임(tact time)의 단축 및 작업의 고속화를 실현할 수 있다.

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

도 2는 종래기술에 따른 구동용 회로기판의 본딩방법에 대한 플로차트이다.

도 3은 구동칩(Driver IC)이 본딩될 LCD 기판의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 5는 도 4에 도시된 얼라인 영상정보 획득유닛의 사시도이다.

도 6은 도 5의 평면도이다.

도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩방법에 대한 플로차트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2,3 : 상부 및 하부 글라스

4,5 : 상부 및 하부 편광판 6 : 구동칩

10 : 스테이지 11 : 지지면

20 : 백업 툴 21 : 지지면

30 : 가압 헤드 40 : 얼라인 영상정보 획득유닛

50 : 공급 핸드

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), CBF(Common Block Flexible Printed Circuit) 및 Driver IC(Driver Integrated Circuit, 구동칩) 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 단말기에 사용되는 LCD 기판에 구동칩을 본딩하는 것에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 구동칩(Driver IC)이 본딩될 LCD 기판의 사시도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, LCD 기판(1)은, 내부에 액정(Liquid Crystal, 미도시)이 주입된 상태에서 상호 부분적으로 면배치되는 상부 글라스(2, Color Filter Glass) 및 하부 글라스(3, TFT Panel)와, 상부 및 하부 글라스(2,3)의 외측면에 각각 부착되는 상부 및 하부 편광판(4,5, Polarizer Film)을 구비한다.

칼라의 화상을 형성하는 상부 글라스(2)는 하부 글라스(3)에 비해 그 면적이 작게 형성된다. 따라서 하부 글라스(3)의 상면 일측에는 상부 글라스(2)가 중첩되지 않은 비중첩구간(H)이 존재하게 되는데, 이 비중첩구간(H)의 상면에 구동칩(6)이 본딩된다. 본 실시예의 경우, 비중첩구간(H)에 하나의 구동칩(6)이 본딩되어 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 2개 이상의 구동칩(6)이 본딩될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 상부 편광판(4)은 실질적으로 상부 글라스(2)의 상면 대부분 면에 부착된다. 하지만 하부 편광판(5)은 비중첩구간(H)을 제외한 하부 글라스(3)의 하면 일부에만 부착된다.

한편, 구동칩(6)은 기판(1), 다시 말해 비중첩구간(H)의 상면 정위치에 안착이 된 상태에 있어야 하며 이 상태에서 후술할 가압 헤드(30)가 하강하여 구동칩(6)을 가압해야만 원하는 품질을 얻을 수 있다. 따라서 본딩 작업 전에는 구동칩(6)과 기판(1) 간의 상대적인 얼라인(align, 정렬) 작업이 필요하다. 구동칩(6)과 기판(1) 간의 상대적인 얼라인(align, 정렬) 작업에 대해서는 후술하겠지만, 이러한 작업을 진행하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(1)에는 2개의 글라스 마크(1a,1b, glass mark)가 형성되고, 구동칩(6)에도 역시 2개의 칩 마크(6a,6b, chip mark)가 형성된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩장치에 대한 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 얼라인 영상정보 획득유닛의 사시도이며, 도 6은 도 5의 평면도이고, 도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 구동용 회로기판의 본딩장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩장치는, 크게 스테이지(10, stage), 백업 툴(20, back_up Tool), 가압 헤드(30), 얼라인 영상정보 획득유닛(40) 및 공급 핸드(50), 그리고 이들을 제어하는 제어부(미도시)를 구비한다.

스테이지(10)는, 전술한 바와 같이, 외측면 각각에 상부 및 하부 편광판(4,5)이 부착된 상부 및 하부 글라스(2,3)를 구비한 기판(1)을, 구동칩(6)의 본딩 작업위치(W)로 이송하거나 본딩 작업이 완료된 기판(1)을 취출시키는 역할을 한다. 즉, 스테이지(10)는 실질적으로 기판(1)을 이송시키는 이송 수단의 역할을 하는 것이다. 물론, 경우에 따라 본딩 작업이 진행될 때는 기판(1)의 하부 영역을 일부 지지하는 역할을 겸하기도 한다.

스테이지(10)는 기판(1)을 평면 상태로 용이하게 지지할 수 있도록 적어도 기판(1) 보다는 큰 면적의 지지면(11)을 구비한다. 다만, 앞서도 기술한 바와 같이, 스테이지(10)는 기판(1)을 지지하기는 하되, 기판(1)에서 비중첩구간(H)을 제외한 나머지 기판(1) 영역을 지지한다. 따라서 스테이지(10)의 지지면(11)은 기판(1)의 하부 편광판 영역(5)을 지지한다고 볼 수 있다.

자세하게 도시하고 있지는 않지만, 스테이지(10)의 지지면(11)에는 기판(1)을 흡착하기 위한 다수의 진공홀(미도시)이 구비되어 있다. 그리고 스테이지(10)에는 스테이지(10)에 형성되는 진공의 온/오프(On/Off) 및 진공의 세기를 조절하는 진공조절부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 진공은, 스테이지(10)가 구동칩(6)의 본딩 작업위치(W)로 기판(1)을 이송하거나 본딩 작업이 완료된 기판(1)을 취출될 때에만 형성될 수도 있고, 혹은 본딩 작업 중에도 형성될 수도 있다.

백업 툴(20)은, 본딩 작업 시 스테이지(10)와 함께 기판(1)을 지지하는 구성이다. 스테이지(10)의 지지면(11)이 기판(1)의 대부분 면을 지지하는데 반해, 백업 툴(20)의 지지면(21)은 전술한 비중첩구간(H)만을 국부적으로 지지한다. 이 때에, 백업 툴(20)의 지지면(21)에도 진공홀(미도시)을 형성시켜 비중첩구간(H)을 진공 상태로 흡착해도 무방하다.

만약, 이와 같이, 백업 툴(20)의 지지면(21)에 형성된 진공홀이 비중첩구간(H)을 진공 상태로 흡착하는 경우에는, 스테이지(10) 측에 형성된 진공이 해제되는 편이 유리할 것이다. 이에 대해 간략하게 부연한다.

만약에, 기판(1)의 대부분 면이 실질적으로 스테이지(10)의 지지면(11)에 진공으로 흡착되면서 지지되었고 기판(1)의 비중첩구간(H)은 백업 툴(20)의 지지면(21)으로부터 들뜬 상태라 할 때, 이 상태에서 가압 헤드(30)가 하강하여 구동칩(6) 영역을 가압하게 되면, 스테이지(10)의 지지면(11)과 백업 툴(20)의 지지면(21) 간의 상대적인 높이 차로 인해 기판(1)에 파손 및 크랙이 발생될 소지가 있다.

하지만, 전술한 바와 같이, 기판(1)의 비중첩구간(H)만이 백업 툴(20)의 지지면(21) 상에 진공으로 흡착되면서 지지되고, 기판(1)이 스테이지(10)의 지지면(11)으로부터는 들뜬 상태로 유지할 경우, 이와 같은 상태에서 가압 헤드(30)의 하강에 의해 기판(1)에 대한 구동칩(6)의 본딩 작업이 진행되면 실질적으로 가압되는 가압 헤드(30)와 기판(1), 그리고 백업 툴(20)의 지지면(21)은 실질적으로 나란한 동일 평면을 형성하게 되므로, 기판(1)의 파손 및 크랙 발생을 저지할 수 있게 되는 것이다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 반드시 이에 제한될 필요는 없다.

백업 툴(20)은 스테이지(10)와는 별도로 마련되는데, 본 실시예의 경우, 백업 툴(20)은 구동칩(6)의 본딩 작업위치(W)의 어느 일 영역에서 승하강 가능하게 마련된다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 백업 툴(20)이 본딩 작업위치(W)의 어느 일 영역에서 위치 고정되게 마련되어도 좋다.

가압 헤드(30)는, 실질적으로 기판(1)의 비중첩구간(H) 상면으로 구동칩(6)을 본딩하는 역할을 한다. 따라서 가압 헤드(30)는 본딩 작업위치(W)에 구비되되 해당 위치에서 승하강 가능하게 마련된다.

가압 헤드(30)의 승하강 구동을 위해, 가압 헤드(30)에는 승하강을 위한 실린더 장치 등이 구비되어야 할 뿐만 아니라 열 압착을 위해 열선 등이 내장되어 있어야 한다. 하지만 이러한 가압 헤드(30)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하며, 필요 시 본 출원인에 의해 기출원된 기술을 인용토록 한다.

얼라인 영상정보 획득유닛(40)은, 구동칩(6)에 형성된 2개의 칩 마크(6a,6b, 도 3 참조)와, 기판(1)에 형성된 2개의 글라스 마크(1a,1b, 도 3 참조)를 함께 동시에 촬상하여 마크(1a,1b,6a,6b)들 간의 상대적인 얼라인(align) 영상정보를 획득하는 역할을 한다.

즉, 종래기술의 본딩장치에는 2개의 카메라(미도시)에 의해 2개의 칩 마크(6a,6b)와 2개의 글라스 마크(1a,1b)를 촬상하는 작업이 각각 별개의 단계로 진행되어 왔기 때문에 마크(1a,1b,6a,6b)들을 개별적으로 촬상하는데 따른 시간 외에도 마크(1a,1b,6a,6b)들의 촬상을 위해 가압 헤드(30)가 승하강되는 동작 및 스테이지(10)가 이동되는 동작 등을 위한 시간이 더 요구되었기 때문에 택트 타임(tact time)을 감소시키는데 일정한 한계가 있을 수밖에 없었다.

하지만, 본 실시예에서는, 구동칩(6)에 형성된 2개의 칩 마크(6a,6b, 도 3 참조)와, 기판(1)에 형성된 2개의 글라스 마크(1a,1b, 도 3 참조)를 함께 동시에 촬상할 수 있는 얼라인 영상정보 획득유닛(40)을 채택함으로써 택트 타임을 종래보다 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라 이처럼 마크(1a,1b,6a,6b)들을 동시에 촬상함으로써 마크(1a,1b,6a,6b)들의 촬상을 위해 가압 헤드(30)가 승하강되는 동작 및 스테이지(10)가 이동되는 동작의 일부를 줄일 수 있어 택트 타임을 단축시키는데 보다 기여할 수 있게 된다.

이러한 얼라인 영상정보 획득유닛(40)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 2개씩의 칩 마크(6a,6b)와 글라스 마크(1a,1b)를 한번에 함께 촬상하기 위한 4개의 촬상창(41a)이 구비되어 있는 프리즘 블록(41)과, 프리즘 블록(41)의 대향되는 양측면에 각각 2개씩 연결되어 있는 4개의 더미 결합블록(42)과, 프리즘 블록(41)과 4개의 더미 결합블록(42) 내에 구비되어 빛의 방향을 4개의 촬상창(41a) 영역으로 굴절시키는 다수의 프리즘(미도시)과, 4개의 더미 결합블록(42)에 각각 결합되는 4개의 경통(43)과, 4개의 경통(43)의 단부 영역에 각각 결합되는 4개의 카메라 렌즈부(44)를 포함한다.

프리즘 블록(41)은 상호 분할된 한 쌍으로 이루어져 있다. 그리고 한 쌍으로 분할된 프리즘 블록(41)에는 각각 2개씩의 촬상창(41a)이 상호 등간격을 가지고 인접하게 배열되어 있다.

4개의 카메라 렌즈부(44)와 4개의 경통(43) 사이, 다시 말해 2개씩의 카메라 렌즈부(44)와 경통(43) 사이에는 카메라 렌즈부(44)들을 지지하는 렌즈 홀더(45)가 각각 구비되어 있다. 렌즈 홀더(45)는 렌즈부(44)와 경통(43)을 조립하기 위한 구조물에 해당된다.

그리고 4개의 경통(43)들 하부에는 4개의 경통(43)에 각각 결합되어 4개의 경통(43)으로 빛을 조사하는 4개의 조명부(46)가 더 마련되어 있다.

참고로, 본 실시예에서는 4개의 촬상창(41a)이 상호 등간격을 가지고 인접하게 배열되어 있기 때문에 구동칩(6)에 형성된 2개의 칩 마크(6a,6b, 도 3 참조)와, 기판(1)에 형성된 2개의 글라스 마크(1a,1b, 도 3 참조)를 함께 동시에 촬상하는 것이 가능해진다.

즉, 프리즘 블록(41), 4개의 더미 결합블록(42), 4개의 경통(43), 4개의 카메라 렌즈부(44), 2개의 렌즈 홀더(45) 및 4개의 조명부(46)들 간의 구조적인 특징으로 인해서, 4개의 촬상창(41a)을 세밀하게 좁혀 배치하더라도 협소한 4군데의 마크(1a,1b,6a,6b)들을 한번에 촬상하기에 충분한 것이다. 그렇지만, 단순하게 카메라를 4개를 마련한다면, 카메라 간의 부피로 인해 실질적으로 협소한 4군데의 마크(1a,1b,6a,6b)들을 한번에 촬상할 수는 없는 것이다.

이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 독립적인 4개의 카메라를 사용하여 전술한 4군데의 마크(1a,1b,6a,6b)를 동시에 촬상하도록 구성할 수도 있으나, 이 경우 카메라 사이의 간섭이 발생되지 않도록 하려면 칩 마크(6a,6b)와 글라스 마크(1a,1b)는 상당한 거리를 두고 있어야 하며, 따라서 4군데의 마크(1a,1b,6a,6b)를 동시에 촬상하더라도 상당한 거리를 스테이지(10)가 이동하여야 하므로, 이 경우 스테이지(10) 이동에 시간이 많이 소요되어 택트 타임을 실질적으로 감소시키지 못하거나 또는 스테이지(10)가 이동하는 경로가 복잡하여 실제 얼라인이 곤란할 수도 있을 것이다. 그러나 본 발명의 일 실시예와 같이 하나의 몸체에 4개의 촬상창(41a)이 상호 인접하게 배열되어 칩 마크(6a,6b)와 글라스 마크(1a,1b)를 동시에 촬상하는 얼라인 영상정보 획득유닛(40)을 채택하는 경우 스테이지(10)의 이동 시간이 짧을 뿐만 아니라 그 경로도 복잡하지 않아 얼라인이 곤란하지 않은 것이다.

공급 핸드(50)는 가압 헤드(30)에 구동칩(6)이 픽업(또는 흡착)될 수 있도록 가압 헤드(30)의 하부 영역으로 구동칩(6)을 제공하는 역할을 한다. 따라서 공급 핸드(50)는 구동칩(6)을 제공하는 로봇(robot) 정도로 보아도 무방하다.

한편, 제어부는 가압 헤드(30)를 비롯하여 스테이지(10)와 백업 툴(20), 그리고 얼라인 영상정보 획득유닛(40)을 제어한다. 특히, 본 실시예에서 제어부는 얼라인 영상정보 획득유닛(40)에 의해 획득된 마크(1a,1b,6a,6b)들 간의 상대적인 얼라인 영상정보에 기초하여, 구동칩(6)에 대한 기판(1)의 상대적인 얼라인을 제어한다. 즉, 제어부는 기판(1)이 지지된 스테이지(10)를 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인시킴으로써 구동칩(6)에 대한 기판(1)의 상대적인 얼라인을 제어하게 된다.

다만, 제어부에 의해 스테이지(10)가 얼라인되는 과정은, 스테이지(10)가 본딩 작업위치(W)로 이송되고 다운(down)되어 기판(1)의 일 영역이 백업 툴(20)의 지지면(21)에 지지되기 전에, 스테이지(10)를 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인시키도록 제어한다.

그러면, 이러한 제어부의 제어 과정과 병행하여 본 실시예에 따른 구동칩(6)의 본딩방법에 대해 도 7 내지 도 10을 참조하여 일련적으로 설명하도록 한다.

우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 본딩 작업위치(W)에 위치한 가압 헤드(30)의 하부 영역으로 구동칩(6)을 제공하는 공급 핸드(50)가 이송되면, 가압 헤드(30)가 픽업(pick up) 위치(L1)까지 하강한다(S11).

그리고 나서 가압 헤드(30)에 진공이 제공되어 가압 헤드(30)가 공급 핸드(50)로부터 구동칩(6)을 픽업한다(S12). 구동칩(6)이 픽업되면 가압 헤드(30)는 다시 도피 위치(L2)로 상승한다(S13). 여기까지의 단계는 전술한 도 2의 종래기술과 실질적으로 동일하다 할 수 있다.

가압 헤드(30)가 도피 위치(L2)로 상승되면, 공급 핸드(50)가 이송된다. 즉 원래의 위치로 빠져나간다. 종래기술에서는 이 단계에서 공급 핸드(50)만이 단독으로 이송되는 한 동작을 형성하였지만, 본 실시예의 경우에는 공급 핸드(50)의 이송과 함께 기판(1)이 지지된 스테이지(10)가 본딩 작업위치(W)로 전진하여 이송되는 작업이 함께 병행된다(S14).

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 가압 헤드(30)가 촬상 위치(L3)까지 하강한다. 종래기술에서는 이 단계에서 가압 헤드(30)만이 촬상 위치(L3)로 하강하였을 뿐 다른 동작이 함께 진행되지 못했다. 하지만, 본 실시예의 경우에는 가압 헤드(30)가 촬상 위치(L3)까지 하강되면서, 이와 더불어 스테이지(10)가 소정 거리 다운(down)된다(S15).

이처럼 스테이지가 소정 거리 다운(down)되면, 본딩 작업위치(W)에 구비된 백업 툴(20)의 지지면(21)에 기판(1)의 비중첩구간(H) 일부가 지지될 수 있게 된다. 물론, S15 단계에서 기판(1)이 완전히 정위치로 얼라인된 상태는 아니며, 아직도 스테이지(10)는 백업 툴(20)을 향해 일정 거리 좌우상하로 더 전진하면서 이동되어야 한다.

이와 같이, 가압 헤드(30)가 촬상 위치(L3)까지 하강되고 스테이지(10)가 다운(down)되어 기판(1)의 비중첩구간(H)이 백업 툴(20)의 지지면(21)에 일부 지지되고 나면, 다음으로 얼라인 영상정보 획득유닛(40)에 의해 구동칩(6)에 형성된 2개의 칩 마크(6a,6b, 도 3 참조)와 기판(1)에 형성된 2개의 글라스 마크(1a,1b, 도 3 참조)를 한번에 동시에 촬상된다(S16).

그런 다음, 스테이지(10)가 완전히 본딩 작업위치(W)에 위치될 수 있도록 백업 툴(20)을 향해 나머지 일정 거리만큼 더 전진하면서 이동된다. 이 때는 촬상되어 획득된 마크(1a,1b,6a,6b)들에 대한 영상정보에 기초하여, 즉 2개의 칩 마크(6a,6b)를 기준으로 기판(1)이 지지되어 있는 스테이지(10)를 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인시키는 과정이 동시에 진행된다(S17).

그리고는 스테이지(10)가 다운(down)되어 기판(1)은 스테이지(10)와 백업 툴(20)의 지지면(11,21)에 완전히 지지된다(S18). 물론, S18 단계에서, 스테이지(10)가 다운(down)되지 않고 반대로 백업 툴(20)이 업(up)되어도 좋다. 앞서도 기술한 바와 같이, 기판(1)이 지지될 때, 백업 툴(20)의 지지면(21)에 형성된 진공홀이 비중첩구간(H)을 진공 상태로 흡착하는 경우에는, 스테이지(10) 측에 형성된 진공이 해제되는 편이 유리할 것이다.

스테이지(10)에 대한 얼라인 작업이 완료되면, 비로소 가압 헤드(30)가 도 9에 도시된 바와 같이, 본딩 위치(L4)까지 하강하여(S19), 프리 본딩(pre-bonding) 작업을 실시한다(S20).

프리 본딩 작업이 완료되면 가압 헤드(30)가 다시 도피 위치(L2)로 상승한다. 종래기술에서는 이 단계에서 가압 헤드(30)만이 도피 위치(L2)로 상승하였을 뿐 다른 동작이 함께 진행되지 못했지만, 본 실시예의 경우에는 가압 헤드(30)가 도피 위치(L2)로 상승하면서, 스테이지(10)가 업(up)되거나 혹은 백업 툴(20)이 다운(down)되는 동작이 함께 진행된다(S21).

다음으로, 스테이지(10)가 취출되는데, 이 단계에서도 종래와는 달리 스테이지(10)가 취출되는 동작과 함께 다시 공급 핸드(50)가 새로운 구동칩(미도시)을 가압 헤드(30)의 하부 영역으로 이동시키는 동작이 함께 진행된다(S22). 그리고는 앞서 기술한 S11 내지 S22 단계가 1사이클씩 반복된다.

이러한 본딩방법에 의하면, 종래의 본딩방법(도 2 참조)에 비해 많은 단계를 그 전 단계의 완료 후에 진행할 필요가 없고, 각 단계들이 부분적으로 동시에 진행될 수 있기 때문에 그만큼 택트 타임(tact time)을 단축시키고 작업의 고속화를 실현하기에 충분한 것이다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 단순하고도 간편한 방법으로 구동칩(6)을 기판(1)에 본딩할 수 있으면서도 본딩 작업에 따른 택트 타임(tact time)의 단축 및 작업의 고속화를 실현할 수 있다.

전술한 실시예에서는 가압 헤드가 가압착용에 사용되는 것으로 설명하였지만, 본압착용에 적용되어도 무방하다.

또한 전술한 실시예에서는 얼라인 영상정보 획득유닛이 구동용 회로기판의 본딩장치에 적용된 것에 대하여 상술하였으나, 얼라인 영상정보 획득유닛은 검사장치 등의 다양한 장치에도 적용될 수 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 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (4)

1. 적어도 하나의 칩 마크(chip mark)가 형성된 구동용 회로기판과, 적어도 하나의 글라스 마크(glass mark)가 형성된 기판의 얼라인(align)을 위하여 상기 구동용 회로기판과 상기 기판의 영상정보를 획득하는 얼라인 영상정보 획득유닛에 있어서,

   상기 칩 마크와 상기 글라스 마크에 대한 얼라인 영상정보의 획득을 위해 상기 칩 마크와 상기 글라스 마크를 한번에 함께 촬상하도록, 상기 칩 마크를 촬상하는 촬상창과 상기 글라스 마크를 촬상하는 촬상창이 상호 인접하게 마련되는 프리즘 블록;

   상기 프리즘 블록의 대향되는 양측면에 각각 연결되어 있는 복수개의 더미 결합블록;

   상기 프리즘 블록과 상기 복수개의 더미 결합블록 내에 구비되어 빛의 방향을 상기 복수개의 촬상창 영역으로 굴절시키는 다수의 프리즘;

   상기 복수개의 더미 결합블록에 각각 결합되는 복수개의 경통;

   상기 복수개의 경통의 단부 영역에 각각 결합되는 복수개의 카메라 렌즈부;

   상기 다수의 카메라 렌즈부와 상기 다수의 경통 사이에 마련되는 다수의 렌즈 홀더; 및

   상기 다수의 경통에 각각 결합되어 상기 다수의 경통으로 빛을 조사하는 다수의 조명부를 포함하며,

   상기 프리즘 블록은 상호 분할된 한 쌍으로 이루어져 있고 상기 한 쌍의 프리즘 블록에는 각각 2개씩의 상기 촬상창이 상호 등간격을 가지고 인접하게 배열되어 있으며,

   상기 프리즘 블록, 상기 다수의 더미 결합블록, 상기 다수의 프리즘, 상기 다수의 경통, 상기 다수의 카메라 렌즈부, 상기 다수의 렌즈 홀더 및 상기 다수의 조명부는 일체로 마련되는 것을 특징으로 하는 얼라인 영상정보 획득유닛.
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