KR101417252B1

KR101417252B1 - 카메라 모듈의 기판 접합 장치

Info

Publication number: KR101417252B1
Application number: KR1020120019108A
Authority: KR
Inventors: 이재춘; 백경욱; 김유선; 이기원
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-07-08
Also published as: US20130221067A1; CN103298271B; KR20130097452A; US9113586B2; CN103298271A

Abstract

본 발명은 열압착 방식과 초음파접합 방식을 결합하여 연성기판을 카메라모듈에 효과적으로 접합하기 위한 카메라모듈의 연성기판 접합 장치에 관한 것으로, 카메라모듈과 연성기판 사이에 배치된 전도성필름(ACF 필름)으로 열과 압력을 인가하여 전도성필름을 통해 카메라모듈과 연성기판을 접합시키는 열압착부; 상기 카메라모듈의 측면에 위치되며, 상기 열압착부의 작동 중 초음파 진동에너지를 카메라모듈의 측면에 직접 전달하여 전도성필름에 내재된 접속입자의 산화막을 제거하는 초음파접합부; 및 상기 열압착부와 초음파접합부를 개별 제어하며, 상기 열압착부를 통해 전도성필름의 열압착시, 상기 접속입자의 산화막을 제거하기 위하여 상기 초음파접합부를 작동시키는 메인 컨트롤러;를 제공한다.

Description

카메라 모듈의 기판 접합 장치{DEVICE FOR BONDING PCB TO MODULE}

본 발명은 전자부품의 접합 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열압착 방식과 초음파접합 방식을 결합하여 카메라 모듈에 기판을 효과적으로 접합하는 카메라 모듈의 기판 접합 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리머 수지 접합제를 접합하는 방식으로 초음파접합 방식과 열압착 방식 등이 있다.

초음파접합 장비는 초음파 주파수를 발생시키는 초음파발진부와, 초음파를 진동에너지로 변환하여 접합대상물을 접합시키는 초음파헤드(horn)를 포함한다. 즉, 초음파 진동에너지가 초음파헤드를 통하여 접합대상물로 전달되면, 접합대상물의 접합면에 설치된 접합제에서 순간적인 마찰열이 발생한다. 마찰열로 인해 접합제가 용해됨으로써, 접합대상물을 접착시키게 된다.

열압착 장비는 용착물인 접합제에 열과 압력을 가하여 상호 접착시키는 것으로, 용착물의 재질 및 형상에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 열압착 장비는 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 열을 발생시키고, 이를 이용하여 접합대상물을 서로 융착시키게 된다.

상기와 같은 초음파접합 장비와 열압착 장비는 접합대상물을 접합할 때 폴리머 수지 접합제를 이용하게 되며, 대표적인 폴리머 수지 접합제는 이방전도성필름(Anisotropic Conductive Film; 이하 '전도성필름'이라 칭함)일 수 있다.

전도성필름은 절연성 폴리머수지와 폴리머수지 안에 분산되어 있는 도전입자를 기본으로 하여 도전입자에 의한 전극 사이의 전기적 접속, 폴리머수지의 열경화에 의한 기계적 접속을 동시에 수행하는 접합 재료이다.

통상적으로 은, 금, 구리, 니켈, 탄소, 금속이 코팅(coating)된 폴리머, 고유 전도성 고분자(intrinsically conductive polymer) 등의 미세 입자가 도전입자로 사용되며, 폴리머수지로 에폭시, 폴리이미드, 실리콘, 아크릴, 폴리에스테르 또는 폴리술폰수지가 사용된다. 사용 분야에 따라서 도전입자의 종류가 달라질 수 있으며, 열팽창 계수를 줄이기 위한 목적으로 비도전입자를 포함하기도 한다.

전도성필름을 이용한 접합대상물간의 접속 방법은 기존의 땜납 공정을 대체하는 공정(lead free)으로 깨끗하고 공정자체가 간단하며 친환경적이고, 제품에 순간적인 고온을 가할 필요가 없으므로(저온 공정) 열적으로 더 안정한 공정이며, 유리 기판이나 폴리에스테르 플렉스와 같은 저렴한 기판을 사용하여 공정 단가를 낮출 수 있으며, 미세 도전입자를 사용하여 전기적 접속이 이루어짐으로 극미세 전극 피치(pitch)의 구현이 가능한 장점들이 있다.

이러한 장점을 가지는 전도성필름은 스마트카드, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기 EL(Organic Light Emitting Diodes) 등의 디스플레이 패키징(display packaging), 컴퓨터, 휴대폰, 통신 시스템 등에 그 활용 범위를 넓혀가고 있다.

전도성필름이 가장 활발히 사용되어 온 분야는 디스플레이 모듈 실장인데, 연성 기판을 유리 기판에 접속할 때 사용되는 OLB(Outer Lead Bonding)용, 연성 기판(FPCB)을 PCB(Printed Circuit Board) 기판과 접합하는 PCB 본딩용 전도성필름의 시장이 가장 커지고 있다.

또한, 구동회로 IC 칩이 유리 기판에 직접 접속되는 COG(Chip On Glass) 본딩, 연성 기판에 직접 플립 칩 접속되는 COF(Chip On Film) 본딩은 구동회로 IC가 고밀도화, 복잡화되면서 극미세 피치 접속의 필요성이 더욱 대두되고 있어 전도성필름의 중요성 또한 급격히 커지고 있는 실정이다.

전도성필름을 사용한 접합대상물의 실장 기술은 기본적으로 초음파 또는 열압착 공정을 사용하여 전극 패드 사이의 전도성 입자에 의한 도전과 주변 폴리머수지의 열경화에 의해 접속이 완성된다.

이와 같은 전도성필름의 열경화성 고분자는 온도가 높아짐에 따라 열경화 반응 속도가 빨라지기 때문에 온도가 높아지면 더 빨리 접합을 수행할 수 있다. 하지만, 과도하게 높은 온도는 전도성필름의 열변형 및 전도성필름의 물성 저하를 야기할 수 있다.

또한, 휴대폰의 카메라모듈과 같이 구조적으로 취약한 장치에 열압착 방식 또는 초음파접합 방식을 적용할 경우 고온과 고압 등으로 인해 카메라모듈이 파손되는 현상이 발생되므로, 그 대응책의 마련이 시급하다.

관련된 선행문헌으로는 한국등록특허공보 제0819333호(등록일: 2008.3.27, 명칭: 에이씨에프 가압착 본딩장치) 및 한국공개특허 제2009-0090762호(공개일: 2009.8.26, 명칭: 이방성 전도 필름을 이용하는 전기적 회로 본딩장치 및 본딩방법)가 있다.

본 발명은 열압착 방식과 초음파접합 방식을 결합하여 연성기판을 카메라모듈에 효과적으로 접합할 수 있는 카메라모듈의 연성기판 접합 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 카메라 모듈의 기판 접합 장치는, 카메라 모듈과 연성기판 사이에 배치된 전도성필름(Anisotropic Conductive Film)으로 열과 압력을 인가하여 전도성필름을 통해 카메라 모듈과 연성기판을 접합시키는 열압착부, 상기 열압착부의 작동 중 초음파 진동에너지를 카메라 모듈에 전달하는 초음파접합부, 상기 열압착부와 초음파접합부를 개별 제어하며, 상기 열압착부를 통해 전도성필름의 열압착시, 상기 초음파접합부를 작동시키는 메인 컨트롤러 및 상기 열압착부의 목표 히팅온도 또는 초음파접합부의 동작시간 중 적어도 하나를 입력하는 입력부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전도성필름은 절연성 폴리머수지 및 상기 절연성 폴리머수지 내에 형성되어 상기 카메라 모듈 및 연성기판과 전기적으로 접촉되는 전도성 접속입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 카메라 모듈은 휴대폰용 카메라 모듈인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 초음파접합부는 외부로부터 인가된 상용전원을 초음파 주파수의 전기에너지로 변환하여 출력하는 초음파발진부 및 상기 카메라 모듈의 측면에 위치되며, 상기 초음파발진부로부터 인가된 전기에너지를 기계적 진동에너지로 변환 및 증폭하여 상기 카메라 모듈의 측면에 직접 전달하여 상기 전도성필름에 내재된 도전입자의 산화막을 제거하는 초음파진동툴을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 열융착부는 외부로부터 인가된 상용전원을 제어신호에 따라 필요한 전압 또는 전류로 변환하여 출력하는 전원공급부, 상기 카메라 모듈의 상단에 위치되며, 상기 전원공급부에서 입력된 전원에 따라 설정된 히팅온도로 가열되어 상기 카메라 모듈의 상단면에 위치된 상기 전도성필름을 가압하여 열융착시키는 열압착툴 및 상기 열압착툴을 제어신호에 따라 상하로 이동시키는 위한 구동수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 메인 컨트롤러는 상기 열압착부로 공급되는 전원을 제어하여 열압착부의 히팅온도가 가변되도록 하고, 상기 초음파접합부에서 발생되는 진동에너지의 출력진폭과 작동시간을 각각 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 초음파접합부는 상기 전도성필름에 내재된 접속입자의 산화막을 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 초음파접합부는 상기 카메라 모듈의 측면에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 기판 접합 장치는 상기 입력부를 통해 입력된 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

상기와 같이 본 발명에서는 열압착부와 초음파접합부를 분리하여 개별적으로 작동시킴으로써, 압력, 온도, 초음파 진폭 및 각 헤드의 본딩시간을 독립적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 전도성필름을 사용하여 열압착시, 초음파접합부를 통해 초음파 진동을 가함에 따라 초음파 진동에 의한 카메라모듈의 손상없이 접속입자의 산화막을 제거하고, 이에 따라 접속입자와 카메라모듈의 전극 간의 전기적인 접합력을 높여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 초음파 카메라모듈의 연성기판 접합 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라모듈의 연성기판 접합 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 전도성필름의 접합 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 전도성필름의 접합 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 카메라모듈의 연성기판 접합 장치를 나타낸 개념도로서, 접합 장치(100)는 열압착부(110), 초음파접합부(130), 및 메인 컨트롤러(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

열압착부(110)는 카메라모듈(10)의 상단에 위치되며, 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에 배치된 전도성필름(ACF; Anisotropic Conductive Film)으로 열과 압력을 인가하여 전도성필름(50)을 통해 카메라모듈(10)과 연성기판(20; Flexible PCB)을 접합시키게 된다.

초음파접합부(130)는 카메라모듈(10)의 측면에 위치되며, 열압착부(110)의 작동 중 초음파 진동에너지를 카메라모듈(10)의 측면에 직접 전달하여 전도성필름(50)에 내재된 접속입자(55)의 산화막을 제거하여 카메라모듈(10)과 연성기판(20; FPCB)의 전기적인 접합을 향상시킨다.

메인 컨트롤러(150)는 열압착부(110)와 초음파접합부(130)를 개별 제어하며, 열압착부(110)를 통해 전도성필름(50)의 열압착시에 초음파접합부(130)도 작동시켜 상기 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 전기적인 접합력을 높이도록 한다.

또한, 접합 장치는 도시된 바와 같이, 열압착부(110)의 히팅 온도와 초음파접합부(130)에서 출력되는 전기에너지의 파형 중 적어도 어느 하나를 메인 컨트롤러(150)의 제어신호에 따라 디스플레이하는 LED(7-segment) 또는 LCD 등과 같은 표시부(170)와, 열압착부(110)의 목표 히팅온도나 초음파접합부(130)의 동작 시간 등과 같은 각종 설정값이나 명령을 입력하기 위한 입력부(180), 및 열압착부(110)와 초음파접합부(130)의 제어관련 설정값이나 동작시간 등에 대한 데이터가 저장된 메모리(190)를 더 포함할 수 있다.

상기 열압착부(110)와 초음파접합부(130)의 세부 구성은 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열압착부(110)는 전원공급부(111), 열압착툴(115) 및 구동수단(119)을 포함하여 구성되고, 초음파접합부(130)는 초음파발진부(131) 및 초음파진동툴(135)을 포함하여 구성된다.

열압착부(110)의 전원공급부(111)는 외부로부터 인가된 상용전원(AC 110V 또는 AC 220V)을 제어신호에 따라 필요한 전압 또는 전류로 변환하여 출력한다. 전원공급부(111)는 소정의 제어신호에 따라 선택적으로 작동하여 전원을 공급하거나 출력 전류를 가변시킬 수 있다.

열압착툴(115)은 카메라모듈(10)의 상단에 위치되며, 전원공급부(111)로부터 인가된 전원에 따라 고온으로 가열되어 접합대상인 카메라모듈(10)과 연성기판(20)을 가압하여 전도성필름(50)을 통해 열압착시키게 된다. 열압착툴(115)은 카메라모듈(10)을 열압착하는 압착헤드(116)와, 압착헤드(116)를 가열시키는 히터가 내장된 열가압부재(117)를 포함하여 구성될 수 있다.

구동수단(119)은 열압착툴(115)을 메인 컨트롤러(150)의 제어신호에 따라 수직으로 이동시키게 된다.

초음파접합부(130)의 초음파발진부(131)는 외부로부터 인가된 상용전원(AC 110V 또는 AC 220V)을 초음파 주파수의 전기에너지로 변환하여 출력한다. 초음파발진부(131)는 외부로부터 입력된 50Hz 내지 60Hz의 상용전원을 15kHz 내지 40kHz의 초음파 주파수로 변환하여 출력한다.

초음파진동툴(135)은 카메라모듈(10)의 측면에 위치되며, 초음파발진부(131)로부터 인가된 전기에너지를 기계적 진동에너지로 변환 및 증폭하여 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에 배치된 전도성필름(50)으로 전달한다. 상기 초음파진동툴(135)은 초음파발진부(131)로부터 인가된 전기에너지를 기계적 진동에너지로 변환하는 컨버터(136)와, 기계적 진동에너지의 진폭을 증폭하는 부스터(137), 및 부스터(137)에서 출력된 기계적 진동에너지를 카메라모듈(10)로 증폭 전달하는 초음파헤드(138; Horn)로 이루어져 있다.

본 발명에서 카메라모듈(10)은 구조적으로 취약한 휴대폰용 카메라모듈일 수 있다. 물론, 본 발명의 접합대상은 휴대폰용 카메라모듈에 각각 한정되지 않으며, 구조적으로 취약한 모든 전자부품에 확장할 수 있다.

여기서, 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에는 도 3과 같은 전도성필름(50)이 배치될 수 있다. 그리고, 접합대상인 카메라모듈(10)과 연성기판(20)은 전극(11, 21)이 각각 형성될 수 있다.

전도성필름(50)은 절연성 폴리머수지(51), 및 절연성 폴리머수지(51) 내에 형성되어 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 각 전극(11, 21)과 면접촉하는 전도성 접속입자(55)를 포함할 수 있다. 상기에서 절연성 폴리머수지(51)는 열경화성 폴리머수지 또는 열가소성 폴리머수지이며, 바람직하게는 열경화성 폴리머수지이다. 본 실시예에 따른 전도성필름(50)은 필름 또는 페이스트 형태일 수 있으며, 바람직하게 이방성 전도성필름(ACF)이다.

상기 폴리머수지(51)는 90℃ 내지 300℃의 온도에서 경화되는 수지이며, 바람직하게 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리술폰 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 이들의 혼합물이다. 만일 폴리머수지(51)가 열경화성 폴리머수지가 아닌 열가소성 폴리머수지인 경우, 초음파나 열에 의한 경화가 아닌 용융이 발생될 것이다. 그리고, 접속입자(55)는 용융 전에 구형으로 형성되는 금속 재료로서, 평균 입경은 3 내지 100㎛일 수 있다. 접속입자(55)는 Sn, Sn/Bi계, Sn/Zn계, Sn/Ag계, Sn/Ag/Cu계, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 접속입자(55)는 일정온도(120℃) 이상이 되면 용융될 것이다.

이에 따라, 열압착툴(115)의 가압에 따라 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에 배치된 전도성필름(50)으로 열이 전도되고, 전도성필름(50) 내의 접속입자(55)는 전도된 열에 의해 용융되어 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 각 전극(11, 21)과 면으로 접하여 융착된다. 이때, 전도성필름(50)의 접속입자(55)는 초음파진동툴(135)에서 발생되는 초음파 진동에 따라 온도가 추가적으로 상승되며, 접속입자(55)는 초음파 진동의 충격에 의해 표면에 형성된 산화막이 깨져서 융착 신뢰성과 전기적인 접합력이 향상된다.

그리고, 폴리머수지(51)는 발생되는 열에 따라 액상으로 변화되어 카메라모듈(10)과 연성기판(20)을 기계적으로 접합하게 되며, 일정 온도 이상에서 일정 시간이 경과되면 경화되게 된다. 즉, 전도성필름(50)에 열이 인가되면, 폴리머수지(51)가 액상으로 변화하기 시작하며, 폴리머수지(51)에 내재된 접속입자(55)의 용융이 완료되는 시점에서 폴리머수지(51)의 경화가 이루어지게 된다. 이와 같이 전도성필름(50)은 카메라모듈(10)과 연성기판(20)을 기계적 및 전기적으로 상호 접합시키게 된다.

카메라모듈(10)에 초음파를 인가하는 것은 전도성필름(50)에 초음파 진동이 인가됨을 의미하며, 상기 초음파 진동은 소정의 압력을 동반한 진동을 포함한다. 전도성필름(50)에 인가되는 초음파는 전도성필름(50)에 함유된 폴리머수지(51)의 소성변형을 유도하며, 이러한 소성변형에 의해 폴리머수지(51)는 자체적으로 발열하게 된다. 상기 초음파 인가에 따른 폴리머수지(51)의 자체 발열에 의해 전도성필름(50)의 온도가 폴리머수지(51)의 용융 온도와 경화 온도 이상으로 승온된다.

여기서, 전도성필름(50)의 열경화성 폴리머수지(51)는 온도가 높아짐에 따라 열경화 반응 속도가 빨라지기 때문에 온도가 높아지면 더 빨리 접합을 수행할 수 있다. 하지만, 과도하게 높은 온도는 전도성필름(50)의 열변형 및 물성 저하를 야기할 뿐만 아니라 카메라모듈(10)에 심각한 영향을 줄 수 있으므로 적절한 온도 조절이 중요하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 접합 장치의 작동 과정을 간단하게 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 열압착툴(115)의 하방에 위치된 지지대(1) 상에는 카메라모듈(10)이 위치하고 있고, 접합대상인 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에는 전도성필름(50)이 배치되어 있다.

이와 같은 상태에서, 전원공급부(111)는 외부로부터 상용전원(AC 110V 또는 AC 220V)을 입력받고, 메인 컨트롤러(150)의 제어신호에 따라 필요한 전압으로 변환하여 열가압부재(117)의 내부 히터로 공급한다. 열가압부재(117)는 전원공급부(111)의 출력에 따라 고온으로 가열된다. 여기서, 전원공급부(111)의 출력은 메인 컨트롤러(150)에 설정된 초기값을 따를 것이다.

이와 같이 열압착툴(115)의 열가압부재(117)가 설정 온도, 예를 들어 300℃ 정도로 가열되면, 메인 컨트롤러(150)는 구동수단(119)을 제어하여 열압착툴(115)이 하강되어 카메라모듈(10)을 가압하도록 한다. 메인 컨트롤러(150)는 열전대(Thermocouple)나 온도센서를 통해 열가압부재(117)의 히팅 온도를 측정함으로써, 열가압부재(117)의 온도를 감시할 수 있다.

이와 같이 열압착툴(115)이 하강되어 연성기판(20)의 상단면을 가압하면, 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 사이에 배치된 전도성필름(50)으로 열이 전도되고, 전도성필름(50)은 전도된 열에 의해 온도가 상승하기 시작한다. 전도성필름(50)에 열압착툴(115)이 가압되면, 전도성필름(50)은 시간이 지남에 따라 상온에서 접속입자(55)가 용융되는 온도까지 상승될 수 있다. 여기서, 접속입자(55)의 용융 온도가 140℃일 경우에는, 전도성필름(50)이 적어도 140℃ 이상 상승되도록 열압착툴(115)의 히팅 온도가 설정될 것이다.

이어, 메인 컨트롤러(150)는 열압착 후 설정된 시간이 경과되었는지를 판단하게 된다. 열압착툴(115)의 온도가 300℃(ⓐ)일 경우 전도성필름(50)이 설정된 온도인 대략 140℃(ⓑ)까지 상승하는 데에는 대략 2초 정도가 소요될 수 있으므로, 설정된 시간은 열압착 후 2초가 될 수 있다. 이와 같이 전도성필름(50)이 상온에서 설정된 온도까지 상승되는 시간은 사전에 열전대와 같은 온도센서를 전도성필름(50) 측에 설치하여 온도와 시간을 모니터링함에 따라 알 수 있고, 이와 같이 전도성필름(50)이 열압착 후 일정 온도까지 상승되는데 소요되는 시간은 입력부(180)를 통해 메모리(190)에 저장될 수 있다.

상기와 같이 열압착 후 설정된 시간이 경과되면, 메인 컨트롤러(150)는 카메라모듈(10)의 측면에 위치된 초음파진동툴(135)을 가동시키게 된다. 이에 따라 전도성필름(50)은 1초당 15,000회 내지 40,000회의 초음파 진동에 따라 마찰열이 발생되고, 전도성필름(50) 내의 접속입자(55)는 진동에 따라 표면 산화막이 제거될 수 있다. 여기서, 초음파 진동에너지의 출력 진폭은 8㎛ 내지 12㎛가 될 수 있다. 이 경우에도 진폭이 8㎛ 미만일 경우에는 접속입자(55)의 산화막의 제거가 어려울 수 있으며, 12㎛가 초과될 경우에는 카메라모듈(10)이 휴대폰용 카메라모듈일 경우에는 취약한 구조로 인해 카메라모듈이 파손될 우려가 있다.

상기에서 전도성필름(50)의 폴리머수지(51)는 열압착툴(115)에 의해, 상온에서 설정된 온도까지 상승되는 구간에서 일시적으로 고상이 액상으로 변하게 되며, 전도성필름(50)에 내재된 접속입자(55)도 용융되기 시작한다. 이때, 메인 컨트롤러(150)는 초음파진동툴(135)을 가동시키면, 전도성필름(50)의 접속입자(55)는 초음파 진동에 의한 충격에 따라 산화막이 깨져서 제거된다. 상기 접속입자(55)의 표면에 형성된 산화막은 접속입자(55)와 전극(11, 21) 간의 전기적인 접합을 저해하는 요소로서, 제거되는 것이 바람직하다. 접속입자(55)의 산화막의 경우 고온의 열에 의해서도 제거될 수도 있으나, 이와 같은 고온은 전도성필름(50) 또는 카메라모듈(10)을 손상시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.

이와 같이 열압착툴(115)로부터 전도된 열에 의해 전도성필름(50)의 폴리머수지(51)가 액상으로 변화됨과 아울러 접속입자(55)가 용융되기 시작하고, 초음파진동툴(135)에 의해 전달된 초음파 진동에 따라 접속입자(55)의 산화막이 제거되면서 접속입자(55)는 도 4와 같이 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 각 전극과 강력한 분자적 결합이 이루어진다. 물론, 전도성필름(50)의 폴리머수지(51)는 접속입자(55)가 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 각 전극(11, 21)과 용융 및 접합되면서 경화되기 시작한다. 만일, 초음파 진동을 가하지 않고 열압착툴(115)로만 카메라모듈(10)과 연성기판(20)의 각 전극(11, 21)을 접합할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 전도성필름(50)에 내재된 접속입자(55)의 산화막이 제거되지 않아 전극과의 면접합에 신뢰성이 저하되어 상용화하기가 곤란할 것이다.

이어, 메인 컨트롤러(150)는 초음파진동툴(135)을 설정된 시간동안 가동함과 동시에 열압착툴(115)을 설정된 시간까지 열가압을 지속하여 전도성필름(50)의 폴리머수지(51)를 완전히 경화시키게 되고, 카메라모듈(10)과 연성기판(20) 간의 전극(11, 21) 접합을 완료하게 된다. 상기 폴리머수지(51)의 경우 일정 온도 이상에서 경화되지만, 완전히 경화되기까지는 일정 시간이 더 소요된다. 이와 같은 폴리머수지(51)의 경화시간은 대략 10초 이상이 소요되지만 전도성필름(50)의 온도에 따라 증감될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 전도성필름(50)을 사용하여 열압착시, 초음파접합부(130)를 통해 초음파 진동을 추가로 인가함에 따라 초음파 진동에 의한 카메라모듈(10)의 손상없이 접속입자(51)의 산화막을 제거할 수 있다. 이에 따라 접속입자(51)와 카메라모듈(10)의 전극(11, 21) 간의 전기적인 접합력을 높여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 접합 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10: 카메라모듈 20: 연성기판
50: 전도성필름 51: 폴리머수지
55: 접속입자 100: 접합 장치
110: 열압착부 111: 전원공급부
115: 열압착툴 116: 압착헤드
117: 열가압부재 119: 구동수단
130: 초음파접합부 131: 초음파발진부
135: 초음파진동툴 136: 컨버터
137: 부스터 138: 초음파헤드
150: 메인 컨트롤러

Claims

카메라모듈과 연성기판 사이에 배치된 전도성필름(Anisotropic Conductive Film)으로 열과 압력을 인가하여 전도성필름을 통해 카메라모듈과 연성기판을 접합시키는 열압착부;
상기 열압착부의 작동 중 초음파 진동에너지를 카메라모듈에 전달하는 초음파접합부;
상기 열압착부와 초음파접합부를 개별 제어하며, 상기 열압착부를 통해 전도성필름의 열압착시, 상기 초음파접합부를 작동시키는 메인 컨트롤러;및
상기 열압착부의 목표 히팅온도 또는 초음파접합부의 동작시간 중 적어도 하나를 입력하는 입력부를 포함하고,
상기 열압착부는,
외부로부터 인가된 상용전원을 제어신호에 따라 필요한 전압 또는 전류로 변환하여 출력하는 전원공급부;
상기 카메라모듈의 상단에 위치되며, 상기 전원공급부에서 입력된 전원에 따라 설정된 히팅온도로 가열되어 상기 카메라모듈의 상단면에 위치된 상기 전도성필름을 가압하여 열융착시키는 열압착툴; 및
상기 열압착툴을 제어신호에 따라 상하로 이동시키는 위한 구동수단;을 포함하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 전도성필름은,
절연성 폴리머수지; 및 상기 절연성 폴리머수지 내에 형성되어 상기 카메라모듈 및 연성기판과 전기적으로 접촉되는 전도성 접속입자;를 포함하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 카메라모듈은 휴대폰용 카메라모듈인 카메라모듈의 기판 접합 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 초음파접합부는,
외부로부터 인가된 상용전원을 초음파 주파수의 전기에너지로 변환하여 출력하는 초음파발진부; 및
상기 카메라모듈의 측면에 위치되며, 상기 초음파발진부로부터 인가된 전기에너지를 기계적 진동에너지로 변환 및 증폭하여 상기 카메라모듈의 측면에 직접 전달하여 상기 전도성필름에 내재된 도전입자의 산화막을 제거하는 초음파진동툴을 포함하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
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청구항 1에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는,
상기 열압착부로 공급되는 전원을 제어하여 열압착부의 히팅온도가 가변되도록 하고, 상기 초음파접합부에서 발생되는 진동에너지의 출력진폭과 작동시간을 각각 제어하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 초음파접합부는,
상기 전도성필름에 내재된 접속입자의 산화막을 제거하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
제 1항에 있어서, 상기 초음파접합부는,
상기 카메라모듈의 측면에 위치하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
제 1항에 있어서,
상기 입력부를 통해 입력된 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하는 카메라모듈의 기판 접합 장치.
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