KR101362295B1 - 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 - Google Patents

연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 Download PDF

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KR101362295B1 KR1020120113553A KR20120113553A KR101362295B1 KR 101362295 B1 KR101362295 B1 KR 101362295B1 KR 1020120113553 A KR1020120113553 A KR 1020120113553A KR 20120113553 A KR20120113553 A KR 20120113553A KR 101362295 B1 KR101362295 B1 KR 101362295B1
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Abstract

본 발명은 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치는 하부 기판에 장착되며, 상방향으로 휘어진 자유단을 구비한 복수의 연성 회로 기판을 수용하는 수용홈을 구비한 벤딩 부재; 상기 벤딩 부재가 고정 장착되는 장착 부재; 상기 장착 부재가 고정 장착되는 승강 부재; 상기 승강 부재가 승강 가능하게 장착되는 지지 부재; 상기 승강 부재에 장착되며, 상기 벤딩 부재를 승강시키는 액추에이터; 상기 지지 부재에 연결되며, 상기 지지 부재가 수평방향으로 이동하도록 가이드하는 리니어 모션 가이드; 및 상기 리니어 모션 가이드에 연결되는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법{Bending Device and Method of Flexible Printed Circuit Board, and Apparatus and Method of Bonding Substrates Having the Same}
본 발명은 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 하부 기판 상에 상방향으로 휘어진 연성 회로 기판(flexible printed circuit board: FPCB)의 자유단(free end)을 하방향으로 벤딩시킴으로써, 상부 기판을 하부 기판에 합착할 때 연성 회로 기판에 의해 상부 기판과 하부 기판 간에 합착액의 미경화 또는 부분 경화 현상이 방지되고, 연성 회로 기판이 상부 기판과 하부 기판 사이에 낄 가능성이 제거되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소되며, 합착 기판의 합착 품질이 향상되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 추가로 감소되고, 전체 공정 시간이 감소되는 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라, 영상 정보를 출력하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양해지면서 기존의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display), 전계 방출 디스플레이(FED: Field Emission Display), 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), PC용 모니터, 및 태블릿(Tablet) PC용 모니터 등과 같은 여러 가지 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)가 등장하였다.
상술한 여러 가지 FPD 중에서 휴대폰 화면에서부터 대형 TV 화면에까지 다양하게 쓰이고 있는 PDP 또는 LCD가 가장 대표적인 평판표시장치로 사용되고 있다.
예를 들어, LCD를 제조하기 위해서는 일반적으로 박막 트랜지스터를 구비한 박막 트랜지스터 어레이 기판(제 1 기판)을 준비하는 단계; 컬러 필터층을 구비한 컬러필터 어레이 기판(제 2 기판)을 준비하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다. 이 경우, 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계는 기판 합착 장치에 의하여 수행된다.
종래 기술에서 사용되는 기판 합착 장치의 일 예로 기판을 고정시키기 위하여 평면형의 스테이지가 사용된다. 이러한 스테이지는 평면형의 정반, 상기 정반에 장착된 정전척(chuck), 및 상기 정반에 형성되어 상기 정전척 사이에 배치된 다수의 홀을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 정반(1)은 표면이 평면형의 구조로 형성되어 있고, 상기 표면에는 복수의 홀(2)이 형성되어 있다. 복수의 홀(12)은 진공력을 전달하여 기판을 흡착시켜 고정시킨다.
도 2는 종래 기술에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다. 이러한 종래 기술은 임대경 등에 의해 2011년 5월 12일자에 "유리기판 합착방법 및 유리기판 합착장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2011-0044754호로 출원되어 2011년 8월 22일자에 등록된 대한민국 특허 제 10-1059952호(이하 "952 특허"라 합니다)에 개시되어 있다.
도 2를 참조하면, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110) 또는 하부 기판(120)의 중 어느 일 유리기판의 타 유리기판 방향의 면에 광학 접착(optical clear adhesive, OCA) 필름(112)을 부착하는 S1 단계; 상기 S1 단계에서 일 유리기판에 광학 접착 필름(112)이 부착된 면을 타 유리기판의 일면으로 이송하되, 일 유리기판의 일단이 타단보다 먼저 타 유리기판의 일면에 접촉하는 S2 단계; 및 상기 S2 단계의 일 유리기판의 광학 접착 필름(112)이 부착되지 않은 면을 가압하여 광학 접착 필름(112)을 타 유리기판에 부착시키는 S3 단계를 포함하고 있다.
또한, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 하부 기판(120)이 하부 스테이지(100) 상에 안착된다. 상부 기판(110)은 상부 스테이지(200) 상에 분리가능하게 흡착된다. 또한, 상부 스테이지(200)의 상부면에 제공되는 롤러(221)를 사용하여 상부 스테이지(200)를 가압한다. 롤러(221)는 롤러 이송 유닛(미도시)에 결합되어 상하 및 좌우로 이동할 수 있다.
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110)이 하부 기판(120)의 일단과 맞닿으면 롤러(221)가 롤러 이송 유닛(미도시)에 의해 하강한 후 예를 들어 우측 방향으로 이동하여 상부 스테이지(200)를 순차적으로 가압하게 되어 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 기포가 제거된다.
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 고가의 진공 장비를 사용할 필요가 없다는 장점이 달성되지만, 여전히 다음과 같은 문제가 발생한다.
좀 더 구체적으로, 도 3a는 종래 기술에 따른 기판 합착 시 연성 회로 기판(FPCB)이 부착된 하부 기판이 리프트 핀 유닛 상에 장착된 상태를 도시한 도면이고, 도 3b는 연성 회로 기판(FPCB)이 부착된 하부 기판이 스테이지에 위치된 상태에서 상부 기판을 합착하는 것을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래 기술에 따른 유리기판 합착 방법에서는, 기판 합착을 위해 먼저 복수의 연성 회로 기판(124)이 부착된 하부 기판(120)이 복수의 리프트 핀(132)을 구비한 리프트 유닛(130) 상으로 이송된다. 이를 위해, 리프트 유닛(130)은 도 3b에 도시된 스테이지(100)의 하부에 제공되며, 하부 기판(120)이 복수의 리프트 핀(132) 상에 장착되도록 복수의 리프트 핀(132)을 스테이지(100)의 상부로 돌출하도록 상승시킨다. 이 때, 복수의 연성 회로 기판(124)의 자유단(124a)은 통상적으로 상방향으로 휘어져 있다. 여기서 자유단(124a)은 연성 회로 기판(124) 중 하부 기판(120)에 부착되지 않아 하부 기판(120)의 외부로 돌출된 부분을 지칭한다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 연성 회로 기판(124)의 복수의 자유단(124a1,124a2,124a3,124a4)은 각각 그 휘어짐의 정도가 서로 상이하다. 예를 들어 자유단(124a2)은 하부 기판(120)의 수평면을 기준으로 상대적으로 덜 휘어져 있고, 자유단(124a1,124a4)은 중간 정도 휘어져 있으며, 자유단(124a3)은 가장 많이 휘어져 있다. 도 3b에서는 설명의 편의상 4개의 연성 회로 기판(124)이 예시적으로 도시되어 있지만, 이러한 연성 회로 기판(124)의 수는 하부 기판(120)의 사이즈에 따라 증가 또는 감소될 수 있다는 것은 자명하다.
그 후, 리프트 유닛(130)은 복수의 리프트 핀(132)을 하강시켜 하부 기판(120)이 스테이지(100) 상에 안착된다. 그 후, 도 2에 도시된 바와 같이 상부 기판(110)을 하부 기판(120) 상으로 이동시킨 후 합착 공정이 진행된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 하부 기판(120)에 부착된 복수의 연성 회로 기판(124)의 복수의 자유단(124a1,124a2,124a3,124a4)은 여전히 상방향으로 휘어진 상태를 유지한다. 이 때, 통상적으로 상부 기판(410)의 사이즈는 하부 기판(420)의 사이즈 보다 더 크다. 그에 따라, 종래 기술에서는 상부 기판(110)을 하부 기판(120) 상에 경사 상태로 위치시킬 때, 휘어진 자유단(124a1,124a2,124a3,124a4)의 일부가 하부 기판(120)과 상부 기판(110) 사이에 끼일 수 있다.
또한, 상술한 문제가 발생하면, 종래 기술에서는 상부 기판(110)을 다시 들어 올린 후 작업자가 직접 수동방식으로 자유단을 빼내 주어야 하므로 전체 공정 시간(tact time)이 증가한다.
또한, 작업자가 상술한 문제를 발견하지 못한 상태로 후속 공정이 진행되거나 또는 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 낀 자유단이 상부 기판(110)의 압력으로 인해 손상되는 경우 최종 제품의 불량이 발생할 수 있다.
또한, 기판 합착을 위해 하부 기판(120)과 상부 기판(110) 사이에 도포된 합착액(미도시)을 예를 들어 자외선 경화 장치와 같은 경화 장치(미도시)로 경화하는 경우, 휘어진 자유단(124a)에 의해 경화 동작이 방해를 받을 수 있다. 그에 따라, 하부 기판(120) 중 복수의 연성 회로 기판(124)이 부착된 측면에서 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 간에 합착액의 미경화 또는 부분 경화 현상이 발생할 수 있다. 이러한 합착액의 미경화 또는 부분 경화가 발생하면, 합착 기판의 합착 품질이 저하되어 최종 제품의 불량이 발생할 가능성이 추가로 높아진다.
따라서, 상술한 종래 기술의 기판 합착 방법의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 특허 제 10-1059952호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부 기판 상에 상방향으로 휘어진 연성 회로 기판(flexible printed circuit board: FPCB)의 자유단(free end)을 하방향으로 벤딩시킴으로써, 상부 기판을 하부 기판에 합착할 때 연성 회로 기판에 의해 상부 기판과 하부 기판 간에 합착액의 미경화 또는 부분 경화 현상이 방지되고, 연성 회로 기판이 상부 기판과 하부 기판 사이에 낄 가능성이 제거되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소되며, 합착 기판의 합착 품질이 향상되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 추가로 감소되고, 전체 공정 시간이 감소되는 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치는 하부 기판에 장착되며, 상방향으로 휘어진 자유단을 구비한 복수의 연성 회로 기판을 수용하는 수용홈을 구비한 벤딩 부재; 상기 벤딩 부재가 고정 장착되는 장착 부재; 상기 장착 부재가 고정 장착되는 승강 부재; 상기 승강 부재가 승강 가능하게 장착되는 지지 부재; 상기 승강 부재에 장착되며, 상기 벤딩 부재를 승강시키는 액추에이터; 상기 지지 부재에 연결되며, 상기 지지 부재가 수평방향으로 이동하도록 가이드하는 리니어 모션 가이드; 및 상기 리니어 모션 가이드에 연결되는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 합착 장치는 스테이지; 상기 스테이지의 하부에 제공되며, 하부 기판을 상기 스테이지 상에 안착시키기 위한 복수의 리프트 핀을 구비한 리프트 유닛; 상기 스테이지의 일측에 제공되며, 상기 하부 기판의 일측에 부착된 복수의 연성 회로 기판의 자유단을 벤딩시키는 연성 회로 기판 벤딩 장치; 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치; 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치; 상기 제 2 합착액을 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 경화 장치; 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판의 일측을 고정 지지하는 제 1 지지 장치; 상기 상부 기판의 타측을 승강가능하게 지지하는 제 2 지지 장치; 및 상기 상부 기판 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법은 a) 복수의 연성 회로 기판이 부착된 하부 기판을 복수의 리프트 핀을 구비한 리프트 유닛 상으로 이송하는 단계; b) 액추에이터를 이용하여 벤딩 부재의 수용홈이 상기 복수의 연성 회로 기판의 자유단의 높이에 위치하도록 승강 부재를 상승시키는 단계; c) 구동 장치를 이용하여 상기 수용홈이 상기 자유단을 수용하도록 상기 벤딩 부재를 이동시키는 단계; 및 d) 상기 액추에이터를 이용하여 상기 승강 부재를 하강시켜 상기 수용홈이 상기 자유단을 하방향으로 벤딩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 합착 방법은 a) 리프트 유닛 및 연성 회로 기판 벤딩 장치를 이용하여 복수의 연성 회로 기판의 자유단이 하방향으로 벤딩된 상태로 하부 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계; b) 제 1 노즐 장치를 이용하여 상기 스테이지 상에 장착된 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계; c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계; d) 이동 부재를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판의 일측을 클램핑 방식으로 고정 지지하고, 상기 상부 기판의 타측을 롤 방식으로 승강 가능하게 지지하는 단계; e) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및 f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 기판 합착 공정이 이루어지기 전에 하부 기판에 부착된 연성 회로 기판의 상방향으로 휘어진 자유단이 하방향으로 벤딩되어 상부 기판과 하부 기판 사이에 도포된 합착액의 미경화 또는 부분 경화 현상이 방지된다.
2. 연성 회로 기판의 자유단이 상부 기판과 하부 기판 사이에 낄 가능성이 제거되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소된다.
3. 합착 기판의 합착 품질이 향상되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 추가로 감소된다.
4. 전체 공정 시간이 감소된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 기판 합착 시 연성 회로 기판(FPCB)이 부착된 하부 기판이 리프트 핀 유닛 상에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 3b는 연성 회로 기판(FPCB)이 부착된 하부 기판이 스테이지에 위치된 상태에서 상부 기판을 합착하는 것을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치를 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치에 사용되는 벤딩 부재의 연성 회로 기판의 수용홈의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 4c 내지 도 4f는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치를 사용하여 연성 회로 기판을 벤딩하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4g 내지 도 4k는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 합착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치를 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치에 사용되는 벤딩 부재의 연성 회로 기판의 수용홈의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)는 하부 기판(420)에 장착되며, 상방향으로 휘어진 자유단(424a)을 구비한 복수의 연성 회로 기판(424)(후술하는 도 4c 참조)을 수용하는 수용홈(482a)을 구비한 벤딩 부재(482); 상기 벤딩 부재(482)가 고정 장착되는 장착 부재(484); 상기 장착 부재(484)가 고정 장착되는 승강 부재(486); 상기 승강 부재(486)가 승강 가능하게 장착되는 지지 부재(489); 상기 승강 부재(486)에 장착되며, 상기 벤딩 부재(482)를 승강시키는 액추에이터(488); 상기 지지 부재(489)에 연결되며, 상기 지지 부재(489)가 수평방향으로 이동하도록 가이드하는 리니어 모션 가이드(LMG); 및 상기 리니어 모션 가이드(LMG)에 연결되는 구동 장치(M)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)에서는 장착 부재(484)가 리프트 유닛(430)이 복수의 리프트 핀(432)과의 기구 간의 간섭을 피하기 위해 수평 방향에 대해 경사지게 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 장착 부재(484)의 승강 높이가 리프트 유닛(430)이 복수의 리프트 핀(432)과의 기구 간의 간섭을 피할 수 있는 높이를 갖는 경우, 장착 부재(484)는 수평 방향으로 제공될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다.
또한 벤딩 부재(482)는 장착 부재(484)에 대해 수직 방향으로 장착된다. 그에 따라, 벤딩 부재(482)에 구비된 수용홈(482a)은 수직 방향에 대해 경사를 가지게 되어, 휘어진 복수의 연성 회로 기판(424)이 용이하게 수용될 수 있다(후술하는 도 4c 참조).
그러나, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대안적인 실시예에서는 벤딩 부재(482)가 수평 방향에 대해 수직 방향으로 장착될 수도 있다, 이 경우. 벤딩 부재(482)에 구비된 수용홈(482a)은 상부가 하부보다 수평 방향으로 돌출한 돌출부(482b)를 구비할 수 있다. 또한, 벤딩 부재(482)는 내측이 외측보다 더 높은 경사 형태의 수용홈(482a)을 구비할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법을 상세히 기술하기로 한다.
도 4c 내지 도 4f는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 장치를 사용하여 연성 회로 기판을 벤딩하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4c 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법에서는, 먼저 복수의 연성 회로 기판(424)이 부착된 하부 기판(420)이 복수의 리프트 핀(432)을 구비한 리프트 유닛(430) 상으로 이송된다. 이 때, 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)은 통상적으로 상방향으로 휘어져 있다.
그 후, 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)의 액추에이터(488)가 벤딩 부재(482)의 수용홈(482a)이 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)의 높이에 위치하도록 승강 부재(486)를 상승시킨다. 그 후, 구동 장치(M)는 리니어 모션 가이드(LMG)를 따라 지지 부재(489)를 이동시킨다(도 4c 참조). 그 결과, 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)이 벤딩 부재(482)의 수용홈(482a) 내에 수용된다(도 4 d 참조).
그 후, 액추에이터(488)가 승강 부재(486)를 하강시키면 벤딩 부재(482)의 수용홈(482a)이 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)을 하방향으로 벤딩시킨다(도 4e 참조).
그 후, 구동 장치(M)는 리니어 모션 가이드(LMG)를 따라 지지 부재(489)에 장착된 벤딩 부재(482)를 원래 위치로 복귀시키고, 리프트 유닛(430)이 복수의 리프트 핀(432)을 하강시키면 복수의 연성 회로 기판(424)이 아래 방향으로 벤딩된 상태로 하부 기판(420)이 스테이지(100) 상에 안착된다(도 4f 참조). 그 후 후술하는 기판 합착 공정이 이루어진다.
그 후, 후속적으로 리프트 유닛(430) 상으로 이송되는 후속 하부 기판(미도시)에 대해 상술한 동작이 반복된다.
도 4g 내지 도 4k는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 합착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4g 내지 도 4k를 도 4a 내지 도 4f를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치(400)는 스테이지(100); 상기 스테이지(100)의 하부에 제공되며, 하부 기판(420)을 상기 스테이지(100) 상에 안착시키기 위한 복수의 리프트 핀(432)을 구비한 리프트 유닛(430)(도 4c 참조); 상기 스테이지의 일측에 제공되며, 상기 하부 기판(420)의 일측에 부착된 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)을 벤딩시키는 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)(도 4c 참조); 상기 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치(440); 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(423)을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치(445); 상기 제 2 합착액(423)을 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(423)을 함께 가경화하는 경화 장치(450); 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시키는 이동 부재(미도시); 상기 이동 부재(미도시)에 의해 이동된 상기 상부 기판(410)의 일측을 고정 지지하는 제 1 지지 장치(460); 상기 상부 기판(410)의 타측을 승강가능하게 지지하는 제 2 지지 장치(470); 및 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)을 형성하는 가압 장치(421)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 상기 제 2 합착액(423)은 상기 경화 장치(450) 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)에 의해 경화될 수 있다.
상기 가압 장치(421)는 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 롤러로 구현되거나 또는 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 에어 커튼 발생 장치로 구현될 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 사용되는 상부 기판(410)의 이동 부재(미도시)는 예를 들어 로봇 암(robot arm) 또는 진공을 이용하여 탈부착이 가능한 픽업 부재(pick-up element)로 구현될 수 있다.
먼저, 4a 내지 도 4f를 참조하여 상술한 바와 같이, 리프트 유닛(430) 및 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)를 이용하여 복수의 연성 회로 기판(424)이 하방향으로 벤딩된 상태로 하부 기판(420)이 스테이지(100) 상에 안착된다(도 4f 참조).
그 후, 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포한다(도 4g 참조). 이 경우, 제 1 합착액은 제 2 합착액(423)과 동일 또는 상이한 재질일 수 있다.
그 후, 갠트리(미도시)에 장착된 제 2 노즐 장치(445) 및 경화 장치(450)를 이용하여 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(423)을 전면 도포하면서, 동시에 제 1 합착액과 제 2 합착액(423)을 함께 가경화한다(도 4h 참조). 이러한 경화 장치(450)는 예를 들어 자외선(UV) 조사장치로 구현될 수 있다. 또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액을 도포하기 위해 제 1 노즐 장치(440) 대신 제 2 노즐 장치(445)가 사용될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다.
그 후, 이동 부재(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 하부 기판(420) 상으로 이동시킨다(도 4i 참조). 이 경우, 상부 기판(410)의 일측은 제 1 지지 장치(460)에 의해 클램핑 방식으로 고정 지지된다. 이를 위해, 제 1 지지 장치(460)는 상기 상부 기판(410)의 상기 일측을 클램핑하기 위한 클램핑 유닛(462); 및 상기 클램핑 유닛(462)을 고정 지지하는 고정 부재(464)를 포함한다. 고정 부재(464)는 제 1 고정 베이스(466)에 장착된다. 또한, 클램핑 유닛(462)은 상부 기판(410)을 클램핑할 때 파손 발생을 방지하기 위해 예를 들어 우레탄이나 고무와 같은 연성 재질로 구현되는 상부 및 하부 클램핑 부재(미도시)로 구현될 수 있다.
또한, 상부 기판(410)의 타측은 제 2 지지 장치(470)에 의해 롤 방식으로 승강 가능하게 지지된다. 이를 위해. 제 2 지지 장치(470)는 상부 기판(410)의 타측을 지지하는 롤(472); 및 상기 롤(472)이 승강 가능하게 장착되는 제 2 승강 부재(474)를 포함한다. 제 2 승강 부재(474)는 제 2 고정 베이스(476)에 장착된다. 이 때, 롤(472)은 제 2 승강 부재(474)에 의해 클램핑 유닛(462)보다 높은 위치로 상승한다. 그에 따라. 상부 기판(410)이 이동 부재(미도시)에 의해 하부 기판(420) 상으로 이동되면 상부 기판(410)의 타측이 롤(472) 상에 지지되어 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지된다. 통상적으로 상부 기판(410)의 사이즈는 하부 기판(420)의 사이즈 보다 더 크므로, 상부 기판(410)의 일측은 하부 기판(420)의 일측과 접촉하거나(미도시) 또는 약간 이격된 상태를 유지한다(도 4i 참조).
그 후, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식(롤러를 사용하는 경우) 또는 비접촉 방식(에어 커튼 발생 장치를 사용하는 경우)으로 가압하면서 이동시킨다. 이 때, 가압 장치(421)가 경사 상태의 상부 기판(410) 상의 표면을 따라 이동함에 따라 상부 기판(410)의 타측을 지지하는 롤(472)이 제 2 승강 부재(474)에 의해 하강하여 상부 기판(410)은 하부 기판(420)의 표면 높이와 실질적으로 동일한 높이로 하강한다(도 4j 참조). 그 결과, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)이 얻어진다.
그 후, 상술한 경화 장치(450)를 이용하여 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 그 내부의 제 2 합착액(423)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415a)이 얻어진다(4k 참조). 대안적으로, 도 4j에 도시된 압착 기판(415)을 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)로 이송한 후 제 2 경화 장치에 의해 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부의 제 2 합착액(423)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415)을 얻을 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 제 2 합착액(423)이 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포되면서 가경화가 동시에 이루어지므로, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)과 하부 기판(420)을 압착할 때 제 2 합착액(423)이 폐쇄 경계 씰라인(422)을 벗어남이 없이 상부 기판(410)과 하부 기판(420) 사이에서 매우 균일한 상태로 압착된다. 그에 따라, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)의 합착면 전체에 걸쳐 균일한 합착력이 형성되어 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 매우 견고하게 합착될 수 있다.
또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부의 제 2 합착액(423)이 동시에 가경화되므로, 제 2 합착액(423)의 상부 표면의 평탄도가 매우 균일하게 형성된다. 그에 따라, 상부 기판(410)의 하부면과 제 2 합착액(423)의 상부 표면 사이에 기포가 발생할 가능성이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 최종 제품(즉, 합착 기판(415a))의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다.
또한, 기판 합착 공정이 이루어지기 전에 하부 기판(420)에 부착된 연성 회로 기판(424)의 상방향으로 휘어진 자유단(424a)이 하방향으로 벤딩되어 상부 기판(410)과 하부 기판(420) 사이에 도포된 합착액의 미경화 또는 부분 경화 현상이 방지되고, 또한 자유단(424a)이 상부 기판(410)과 하부 기판(420) 사이에 낄 가능성이 제거되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소된다.
상술한 바와 같은 장점에 의해 합착 기판(415)의 합착 품질이 향상되어 불량 발생 가능성이 크게 감소된다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착용 상부 기판 지지 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5a를 도 4a 내지 도 4f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법(500)은 a) 복수의 연성 회로 기판(424)이 부착된 하부 기판(420)을 복수의 리프트 핀(432)을 구비한 리프트 유닛(430) 상으로 이송하는 단계(510); b) 액추에이터(488)를 이용하여 벤딩 부재(482)의 수용홈(482a)이 상기 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)의 높이에 위치하도록 승강 부재(486)를 상승시키는 단계(520); c) 구동 장치(M)를 이용하여 상기 수용홈(482a)이 상기 자유단(424a)을 수용하도록 상기 벤딩 부재(482)를 이동시키는 단계(530); 및 d) 상기 액추에이터(488)를 이용하여 상기 승강 부재(486)를 하강시켜 상기 수용홈(482a)이 상기 자유단(424a)을 하방향으로 벤딩시키는 단계(540)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 벤딩 방법(500)은 e) 상기 구동 장치(M)를 이용하여 상기 벤딩 부재(482)를 원래 위치로 복귀시키고, 상기 리프트 유닛(430)을 이용하여 상기 하부 기판(420)을 스테이지(100) 상에 안착시키는 단계; 및 f) 후속적으로 상기 리프트 유닛(430) 상에 이송되는 후속 하부 기판(미도시)에 대해 상기 b) 단계 내지 상기 e) 단계를 반복하는 단계를 추가로 포함한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b를 도 4a 내지 도 4k와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(501)은 a) 리프트 유닛(430) 및 연성 회로 기판 벤딩 장치(480)를 이용하여 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)이 하방향으로 벤딩된 상태로 하부 기판(420)을 스테이지(100) 상에 안착시키는 단계(511); b) 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 상기 스테이지(100) 상에 장착된 상기 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계(521); c) 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(423)을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치(450)를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(423)을 함께 가경화하는 단계(531); d) 이동 부재(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시켜 상기 상부 기판(410)의 일측을 클램핑 방식으로 고정 지지하고, 상기 상부 기판(410)의 타측을 롤 방식으로 승강 가능하게 지지하는 단계(541); e) 가압 장치(421)를 이용하여 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판(415)을 얻는 단계(541); 및 f) 상기 경화 장치(450)를 이용하여 상기 압착 기판(415) 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 상기 제 2 합착액(423)을 함께 경화시키는 단계(551)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(501)의 상기 a) 단계는 a1) 상기 복수의 연성 회로 기판(424)이 부착된 상기 하부 기판(420)을 복수의 리프트 핀(432)을 구비한 상기 리프트 유닛(430) 상으로 이송하는 단계; a2) 액추에이터(488)를 이용하여 벤딩 부재(482)의 수용홈(482a)이 상기 복수의 연성 회로 기판(424)의 자유단(424a)의 높이에 위치하도록 승강 부재(486)를 상승시키는 단계; a3) 구동 장치(M)를 이용하여 상기 수용홈(482a)이 상기 자유단(424a)을 수용하도록 상기 벤딩 부재(482)를 이동시키는 단계; 및 a4) 상기 액추에이터(488)를 이용하여 상기 승강 부재(486)를 하강시켜 상기 수용홈(482a)이 상기 자유단(424a)을 하방향으로 벤딩시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(501)은 a5) 상기 구동 장치(M)를 이용하여 상기 벤딩 부재(482)를 원래 위치로 복귀시키고, 상기 리프트 유닛(430)을 이용하여 상기 하부 기판(420)을 상기 스테이지(100) 상에 안착시키는 단계; 및 a6) 후속적으로 상기 리프트 유닛(430) 상에 이송되는 후속 하부 기판(미도시)에 대해 상기 a2) 단계 내지 상기 a5) 단계를 반복하는 단계를 추가로 포함한다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
1: 정반 2: 홀 100,200: 스테이지 110,120,410,420: 기판
112: 광학 접착 필름 124,424: 연성 회로 기판
130,430: 리프트 유닛 132,432: 리프트 핀
124a,124a1,124a2,124a3,124a4,424a: 자유단 221: 롤러
400: 기판 합착 장치 415: 압착 기판 415a: 합착 기판
421: 가압 장치 422: 폐쇄 경계 씰라인 423: 합착액
440,445: 노즐 장치 450: 경화 장치 460: 제 1 지지 장치
462: 클램핑 유닛 464: 고정 부재 466,476: 고정 베이스
470: 제 2 지지 장치 472: 롤 474,486: 승강 부재
480: 연성 회로 기판 벤딩 장치 482: 벤딩 부재
482a: 수용홈 482b: 돌출부 484: 장착 부재
488: 액추에이터 489: 지지 부재

Claims (14)

  1. 연성 회로 기판 벤딩 장치에 있어서,
    하부 기판에 장착되며, 상방향으로 휘어진 자유단을 구비한 복수의 연성 회로 기판을 수용하는 수용홈을 구비한 벤딩 부재;
    상기 벤딩 부재가 고정 장착되는 장착 부재;
    상기 장착 부재가 고정 장착되는 승강 부재;
    상기 승강 부재가 승강 가능하게 장착되는 지지 부재;
    상기 승강 부재에 장착되며, 상기 벤딩 부재를 승강시키는 액추에이터;
    상기 지지 부재에 연결되며, 상기 지지 부재가 수평방향으로 이동하도록 가이드하는 리니어 모션 가이드; 및
    상기 리니어 모션 가이드에 연결되는 구동 장치
    를 포함하는 연성 회로 기판 벤딩 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장착 부재는 수평 방향으로 제공되거나 또는 상기 수평 방향에 대해 경사지게 제공되며, 상기 벤딩 부재는 상기 장착 부재에 대해 수직 방향으로 장착되는 연성 회로 기판 벤딩 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수용홈은 상부가 하부보다 수평 방향으로 돌출한 돌출부를 구비하는 연성 회로 기판 벤딩 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 수용홈은 내측이 외측보다 더 높은 경사 형태를 갖는 연성 회로 기판 벤딩 장치.
  5. 기판 합착 장치에 있어서,
    스테이지;
    상기 스테이지의 하부에 제공되며, 하부 기판을 상기 스테이지 상에 안착시키기 위한 복수의 리프트 핀을 구비한 리프트 유닛;
    상기 스테이지의 일측에 제공되며, 상기 하부 기판의 일측에 부착된 복수의 연성 회로 기판의 자유단을 벤딩시키는 연성 회로 기판 벤딩 장치;
    상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치;
    상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치;
    상기 제 2 합착액을 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 경화 장치;
    상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재;
    상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판의 일측을 고정 지지하는 제 1 지지 장치;
    상기 상부 기판의 타측을 승강가능하게 지지하는 제 2 지지 장치; 및
    상기 상부 기판 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치
    를 포함하는 기판 합착 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판 벤딩 장치는
    상방향으로 휘어진 상기 자유단을 수용하는 수용홈을 구비한 벤딩 부재;
    상기 벤딩 부재가 고정 장착되는 장착 부재;
    상기 장착 부재가 고정 장착되는 승강 부재;
    상기 승강 부재가 승강 가능하게 장착되는 지지 부재;
    상기 승강 부재에 장착되며, 상기 벤딩 부재를 승강시키는 액추에이터;
    상기 지지 부재에 연결되며, 상기 지지 부재가 수평방향으로 이동하도록 가이드하는 리니어 모션 가이드; 및
    상기 리니어 모션 가이드에 연결되는 구동 장치
    를 포함하는 기판 합착 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 장착 부재는 수평 방향으로 제공되거나 또는 상기 수평 방향에 대해 경사지게 제공되며, 상기 벤딩 부재는 상기 장착 부재에 대해 수직 방향으로 장착되는 기판 합착 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수용홈은 상부가 하부보다 수평 방향으로 돌출한 돌출부를 구비하는 기판 합착 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 수용홈은 내측이 외측보다 더 높은 경사 형태를 갖는 기판 합착 장치.
  10. 연성 회로 기판 벤딩 방법에 있어서,
    a) 복수의 연성 회로 기판이 부착된 하부 기판을 복수의 리프트 핀을 구비한 리프트 유닛 상으로 이송하는 단계;
    b) 액추에이터를 이용하여 벤딩 부재의 수용홈이 상기 복수의 연성 회로 기판의 자유단의 높이에 위치하도록 승강 부재를 상승시키는 단계;
    c) 구동 장치를 이용하여 상기 수용홈이 상기 자유단을 수용하도록 상기 벤딩 부재를 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 액추에이터를 이용하여 상기 승강 부재를 하강시켜 상기 수용홈이 상기 자유단을 하방향으로 벤딩시키는 단계
    를 포함하는 연성 회로 기판 벤딩 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판 벤딩 방법은
    e) 상기 구동 장치를 이용하여 상기 벤딩 부재를 원래 위치로 복귀시키고, 상기 리프트 유닛을 이용하여 상기 하부 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계; 및
    f) 후속적으로 상기 리프트 유닛 상에 이송되는 후속 하부 기판에 대해 상기 b) 단계 내지 상기 e) 단계를 반복하는 단계
    를 추가로 포함하는 연성 회로 기판 벤딩 방법.
  12. 기판 합착 방법에 있어서,
    a) 리프트 유닛 및 연성 회로 기판 벤딩 장치를 이용하여 복수의 연성 회로 기판의 자유단이 하방향으로 벤딩된 상태로 하부 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계;
    b) 제 1 노즐 장치를 이용하여 상기 스테이지 상에 장착된 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계;
    c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계;
    d) 이동 부재를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판의 일측을 클램핑 방식으로 고정 지지하고, 상기 상부 기판의 타측을 롤 방식으로 승강 가능하게 지지하는 단계;
    e) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및
    f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 a) 단계는
    a1) 상기 복수의 연성 회로 기판이 부착된 상기 하부 기판을 복수의 리프트 핀을 구비한 상기 리프트 유닛 상으로 이송하는 단계;
    a2) 액추에이터를 이용하여 벤딩 부재의 수용홈이 상기 복수의 연성 회로 기판의 자유단의 높이에 위치하도록 승강 부재를 상승시키는 단계;
    a3) 구동 장치를 이용하여 상기 수용홈이 상기 자유단을 수용하도록 상기 벤딩 부재를 이동시키는 단계; 및
    a4) 상기 액추에이터를 이용하여 상기 승강 부재를 하강시켜 상기 수용홈이 상기 자유단을 하방향으로 벤딩시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기판 합착 방법은
    a5) 상기 구동 장치를 이용하여 상기 벤딩 부재를 원래 위치로 복귀시키고, 상기 리프트 유닛을 이용하여 상기 하부 기판을 상기 스테이지 상에 안착시키는 단계; 및
    a6) 후속적으로 상기 리프트 유닛 상에 이송되는 후속 하부 기판에 대해 상기 a2) 단계 내지 상기 a5) 단계를 반복하는 단계
    를 추가로 포함하는 기판 합착 방법.
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