KR101550012B1 - 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법 - Google Patents

Abstract

제1챔버와, 상기 제1챔버에 대향하여 상기 제1챔버와 선택적으로 결합되어 내부에 진공 공간을 형성할 수 있도록 구비된 제2챔버와, 상기 제1챔버와 제2챔버의 사이에 개재되고, 제1기판을 지지하는 제1척과, 상기 제1척에 대향되도록 상기 제1챔버와 제2챔버의 사이에 개재되고, 접착재를 사이에 두고 상기 제1기판과 대향된 제2기판을 지지하는 제2척과, 상기 제1척 및 제2척 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 제1기판과 상기 제2기판을 서로 합착하는 가압 유닛과, 상기 접착재의 적어도 일부를 경화시키는 경화 유닛을 포함하는 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법에 관한 것이다.

Description

기판 접합 장치 및 기판 접합 방법 {Substrate coupling device and coupling method }

본 발명은 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 접합 불량을 줄일 수 있는 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법에 관한 것이다.

유기 발광 표시 장치나 액정 표시 장치와 같은 평판 표시 장치는 외면에 편광 필름을 부착시키거나, 커버 글라스 또는 3D 필름을 부착시킬 때에 기판들을 가압하여 접합하는 방법을 사용한다.

이 때, 기판 사이에 개재되는 접착재가 기판들의 가압에 따라 외측으로 오버 플로우되는 문제가 있었다.

또한 진공 상태에서 기판들을 접합시킨 후, 이를 경화하기 위해 이송시킬 때 접착재가 경화되지 않은 상태이기 때문에 기판들의 얼라인이 틀어질 수 있는 문제가 발생했다.

상기와 같은 종래기술의 문제 및/또는 한계를 극복하기 위한 것으로, 본 발명은, 기판 접합 시 접착재가 외측으로 오버 플로우되는 문제를 줄일 수 있는 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한 가접합 상태의 기판 이송 시에도 기판들의 얼라인이 틀어지는 문제를 줄일 수 있는 기판 접합 장치 및 기판 접합 방법을 제공하는 목적을 포함한다.

일 측면에 따르면, 제1챔버와, 상기 제1챔버에 대향하여 상기 제1챔버와 선택적으로 결합되어 내부에 진공 공간을 형성할 수 있도록 구비된 제2챔버와, 상기 제1챔버와 제2챔버의 사이에 개재되고, 제1기판을 지지하는 제1척과, 상기 제1척에 대향되도록 상기 제1챔버와 제2챔버의 사이에 개재되고, 접착재를 사이에 두고 상기 제1기판과 대향된 제2기판을 지지하는 제2척과, 상기 제1척 및 제2척 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 제1기판과 상기 제2기판을 서로 합착하는 가압 유닛과, 상기 접착재의 적어도 일부를 경화시키는 경화 유닛을 포함하는 기판 접합 장치를 제공한다.

경화 유닛은 상기 제1챔버 및 제2챔버의 외측에 위치할 수 있다.

상기 경화 유닛은 자외선을 조사하는 자외선 조사 유닛이고, 상기 자외선 조사 유닛과 대향된 상기 제1챔버 및 제2챔버 중 적어도 하나의 일부에 상기 자외선을 투과하도록 구비된 투과 창을 더 포함할 수 있다.

상기 경화 유닛은 상기 제1챔버 및 제2챔버의 내측에 위치할 수 있다.

상기 경화 유닛은 상기 접착재의 적어도 측면을 향하도록 위치할 수 있다.

상기 제1척은 상기 제1챔버에 고정적으로 결합되고, 상기 가압 유닛은 상기 제2척에 연결되어 상기 제2척을 상기 제1척을 향하여 가압하도록 구비될 수 있다.

다른 일 측면에 따르면, 접착재를 사이에 두고 서로 대향되도록 제1기판과 제2기판을 정렬하는 단계와, 상기 제1기판과 제2기판을 서로 합착하는 단계와, 상기 접착재의 일부를 경화해 상기 접착재의 외곽 가장자리를 따라 댐을 형성하는 단계를 포함하는 기판 접합 방법이 제공된다.

상기 제1기판과 제2기판을 진공 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 접착재의 일부를 자외선 조사에 의해 경화하는 것일 수 있다.

상기 댐을 형성하는 단계는, 적어도 상기 제1기판 또는 제2기판의 측면 외측으로 돌출되도록 빠져 나온 상기 접착재의 일부를 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

이처럼 본 발명은 제1기판과 제2기판을 합착한 후 접착재의 적어도 가장자리를 가경화시켜 댐을 형성함으로써 접착재가 사이드로 오버플로우되는 것을 방지할 수 있다.

또, 접착재를 가경화함으로써 다음 공정으로 이동 시 제1기판과 제2기판의 얼라인이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고 제1기판과 제2기판의 합착 시 접착재의 두께가 균일하게 되도록, 즉, 제1기판과 제2기판의 갭을 일정하게 유지하여 제품 품질을 높일 수 있다.

또, 제1기판과 제2기판의 사이에 기포 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 제1기판과 제2기판의 합착 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 접착재의 가장자리에 댐이 형성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 방법을 순차적으로 도시한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치는 제1챔버(1), 제2챔버(2), 제1척(3), 제2척(4), 가압 유닛(5) 및 경화 유닛(6)을 포함한다.

상기 제1챔버(1)와 제2챔버(2)는 서로 분리되어 있는 데, 서로 선택적으로 결합됨으로써 내부에 진공 공간(10)을 형성할 수 있도록 구비된다. 도면에 도시하지는 않았지만 상기 제1챔버(1) 및/또는 제2챔버(2)는 별도의 구동 유닛과 연결되어 서로 결합되는 방향 및/또는 분리되는 방향으로 구동될 수 있도록 구비된다.

상기 제1척(3)과 상기 제2척(4)은 상기 제1챔버(1)와 제2챔버(2)의 내부에 위치하도록 상기 제1챔버(1)와 제2챔버(2)의 사이에 개재된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1척(3)은 상기 제1챔버(1)와 결합되고, 상기 제2챔버(2)는 상기 제2챔버(2)와 결합될 수 있다. 따라서 상기 제1척(3) 및/또는 제2척(4)은 각각 상기 제1챔버(1) 및/또는 제2챔버(2)의 구동에 연동하여 상하 방향으로 구동될 수 있다.

도 1에 따른 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1척(3)은 상기 제1챔버(1)에 오-링(14)을 개재하여 고정적으로 결합될 수 있다. 따라서 상기 제1척(3)은 제1챔버(1)가 상하 방향으로 구동할 경우 이에 연동하여 상하 방향으로 움직일 수 있다. 상기 제2척(4)은 상기 제2챔버(2)에 결합될 수 있다. 이 때, 상기 제2척(4)은 상기 제2챔버(2)의 외측에 위치하는 가압 유닛(5)과 연결될 수 있다. 따라서 상기 제2척(4)은 제2챔버(2)가 상하 방향으로 구동할 경우 이에 연동하여 상하 방향으로 움직일 수 있을 뿐 아니라, 제2챔버(2)의 움직임과는 독립적으로 상하 방향으로 구동될 수 있다.

상기 가압 유닛(5)은 가압 지지대(52)가 제2챔버(2)를 관통하여 제2척(4)에 결합될 수 있으며, 제2챔버(2)와 가압 유닛(5)의 사이에는 유연성 실링 부재(54)가 설치될 수 있다. 상기 가압 지지대(52)는 상기 제2챔버(2)에 대하여 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있으며, 이 때 제2챔버(2) 내부의 기밀이 유지되도록 결합될 수 있다.

본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제2척(4)이 제2챔버(2)에 고정적으로 결합되고 제1척(3)은 제1챔버(1)에 대하여 상대적으로 운동 가능하도록 결합될 수 있다.

상기 제1척(3) 및 제2척(4)은 각각 제1기판(71) 및 제2기판(72)을 흡착 지지할 수 있는 척이 사용될 수 있는 데, 정전 척, 진공 척 등이 적용될 수 있다.

상기 경화 유닛(6)은 제1챔버(1)의 외측에 위치한다. 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화 유닛(6)은 자외선을 조사하는 자외선 조사 유닛일 수 있다. 이 경우, 상기 제1챔버(1)의 상부에는 자외선이 투과될 수 있도록 제1투과 창(12)이 형성되어 있다. 그리고 상기 제1챔버(1)에 결합되어 있는 제1척(3)은 상기 자외선이 투과될 수 있도록 석영 유리 척(Quartz Glass chuck)을 사용할 수 있다. 상기 제1투과 창(12)에는 자외선이 투과할 수 있도록 제1글라스(13)가 더 결합되어 있을 수 있다.

상기 제1기판(71) 및 제2기판(72)은 각각 제1척(3) 및 제2척(4)에 흡착 지지되는 데, 상기 제1기판(71)의 제2기판(72)을 향한 면, 또는 상기 제2기판(72)의 제1기판(71)을 향한 면에 접착재(73)가 도포된 것일 수 있다. 상기 접착재(73)는 OCR과 같이 접착 성분을 갖는 레진을 사용할 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 접착 성분을 갖는 필름을 사용할 수도 있다.

상기 접착재(73)는 상기 경화 유닛(6)에 의해 경화될 수 있다. 예컨대 도 1에 도시된 실시예와 같이 경화 유닛(6)이 자외선 조사 유닛일 경우 상기 접착재(73)는 자외선 경화 접착재일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 실시예와 달리, 도 2에 도시된 실시예는 경화 유닛(6)이 제2챔버(2)의 측면 외측에 위치한다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 경화 유닛(6)은 제1챔버(1)의 측면 외측에 위치할 수 있다.

상기 제2챔버(2)의 측면에는 자외선이 투과될 수 있도록 제2투과 창(22)이 형성되고 상기 제2투과 창(22)에는 자외선이 투과할 수 있도록 제2글라스(23)가 더 결합되어 있을 수 있다.

상기 경화 유닛(6)은 상기 제2챔버(2)의 측면 외측에서 상기 접착재(73)의 적어도 측면을 향하도록 위치한 자외선 조사 유닛일 수 있다. 이에 따라 후술하는 바와 같이 접착재(73)의 측면을 가경화시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판 접합 장치를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 실시예와 달리, 도 3에 도시된 실시예는 경화 유닛(6)이 제1챔버(1) 및 제2챔버(2)의 내측에 위치한다.

이 경우 상기 제1챔버(1)의 상부에는 도 1과 같은 투과 창이 구비될 필요가 없다.

상기 경화 유닛(6)은 상기 접착재(73)의 적어도 측면을 향하도록 위치할 수 있다. 이에 따라 후술하는 바와 같이 접착재(73)의 측면을 가경화시킬 수 있다.

상기 경화 유닛(6)은 도 1에 도시된 실시예와 같이 자외선 조사 유닛일 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가열 유닛일 수 있다. 상기 경화 유닛(6)이 가열 유닛일 경우, 상기 접착재(73)는 열 경화 접착재일 수 있다.

비록 도면으로 도시하지는 않았지만 상기 경화 유닛(6)이 반드시 상기 접착재(73)의 적어도 측면을 향하도록 위치해야 하는 것은 아니며, 만일 제1척(3)이 제1챔버(1)의 상부면과 소정 간격 이격되어 위치한다면 제1척(3)과 제1챔버(1)의 사이에 자외선 조사 유닛이 위치할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 합착 장치를 이용하여 접착재(73)를 사이에 두고 서로 대향된 제1기판(71) 및 제2기판(72)을 합착할 경우, 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1기판(71) 및 제2기판(72)은 서로 합착되는 방향으로 각각 제1압력(P1) 및 제2압력(P2)에 의한 가압력을 받는다. 이 경우 제1기판(71)과 제2기판(72)의 사이에 개재된 접착재(73)의 가장자리(731)는 상기 제1압력(P1) 및 제2압력(P2)에 의해 제1기판(71)의 측면 외측으로 돌출되도록 빠져 나올 수 있다.

이렇게 빠져 나온 접착재의 가장자리를 도 5에서 볼 수 있듯이, 자외선으로 가경화시킬 경우, 접착재(73)의 측면 가장자리에는 접착재(73)의 가장자리가 경화되어 댐(732)이 형성된다. 상기 댐(732)에 의해 접착재(73)는 더 이상 외측으로 오버 플로우(over flow)되지 않으며, 접착재(73)가 전체적으로 균일한 두께로 유지될 수 있다. 이러한 댐(732)은 도 6에서 볼 수 있듯이 접착재 및/또는 제1기판(71)의 외곽 가장자리를 둘러싸는 폐곡선으로 구비될 수 있다. 도 5에서는 접착재(73)를 자외선으로 가경화시키는 경우를 나타내었으나, 전술한 바와 같이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 접착재(73)가 열경화 접착재일 경우 열을 가하여 가경화시킬 수 있음은 물론이다.

상기 제1기판(71)은 LCD 또는 OLED와 같은 디스플레이 기판, 상기 제2기판(72)은 터치 소자가 결합된 커버 글라스가 될 수 있다. 또는 이와 반대가 될 수 있다. 상기 터치 소자는 제1기판(71)에 결합된 것일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1기판(71)은 디스플레이 기판, 상기 제2기판(72)은 터치 패널일 수 있다. 또는 이와 반대가 될 수 있다. 상기 제1기판(71)은 디스플레이 기판, 상기 제2기판(72)은 편광 필름과 같은 광 기능성 필름일 수 있다. 또는 이와 반대가 될 수 있다.

다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 방법을 설명한다.

먼저 도 7에서 볼 수 있듯이, 제1척(3)에 제1기판(71)을 로딩하고, 제2척(4)에 접착재(73)가 도포된 제2기판(72)을 로딩한다.

상기 로딩된 제1기판(71) 및 제2기판(72)을 정렬한 후, 도 8에서 볼 수 있듯이 제1챔버(1) 및/또는 제2챔버(2)를 구동하여 닫고, 목표 진공압력까지 펌핑함으로써 제1챔버(1)와 제2챔버(2)의 내부에 진공 공간(10)을 형성한다.

목표 진공압력까지 도달한 후 가압 유닛(5)이 제2척(4)을 상승시켜 도 9에서 볼 수 있듯이 제1기판(71)과 제2기판(72)을 서로 합착한다. 이 후, 제1챔버(1)의 상부 외부에서 경화 유닛(6)으로 3 ~ 5초간 자외선을 조사하여 제1기판(71)의 사이드로 오버 플로우되는 접착재를 가경화시켜 댐을 형성한다.

이 후, 도면에 도시하지는 않았지만, 제1척(3)의 흡착력을 풀고 제2척(4)을 하강시킨다. 그리고 제1챔버(1)와 제2챔버(2)를 서로 분리시켜 합착된 제1기판(71) 및 제2기판(72)을 꺼낸다. 이 후, 합착된 제1기판(71)과 제2기판(72)을 다음 공정인 경화 공정으로 이송하여 접착재(73)를 완전히 경화시킬 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 1에 도시된 기판 접합 장치를 이용한 기판 접합 방법을 설명한 것인 데, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

이처럼 본 발명은 제1기판과 제2기판을 합착한 후 접착재의 적어도 가장자리를 가경화시켜 댐을 형성함으로써 접착재가 사이드로 오버플로우되는 것을 방지할 수 있다.

또, 접착재를 가경화함으로써 다음 공정으로 이동 시 제1기판과 제2기판의 얼라인이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고 제1기판과 제2기판의 합착 시 접착재의 두께가 균일하게 되도록, 즉, 제1기판과 제2기판의 갭을 일정하게 유지하여 제품 품질을 높일 수 있다.

또, 제1기판과 제2기판의 사이에 기포 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 제1챔버;
   상기 제1챔버에 대향하여 상기 제1챔버와 선택적으로 결합되어 내부에 진공 공간을 형성할 수 있도록 구비된 제2챔버;
   상기 제1챔버의 상기 진공 공간을 향한 내면에 고정적으로 결합되고, 제1기판을 흡착하는 제1척;
   상기 제1척에 대향되도록 상기 제2챔버의 상기 진공 공간을 향한 내면에 위치하고, 접착재를 사이에 두고 상기 제1기판과 대향된 제2기판을 흡착하는 제2척;
   상기 제2챔버의 외측에 위치하고, 가압 지지대를 구비하여 상기 가압 지지대가 상기 제2챔버를 관통하여 제2척에 결합되고, 상기 제2척을 구동시켜 상기 제1기판과 상기 제2기판을 서로 합착하는 가압 유닛;
   상기 제2챔버와 상기 가압 유닛의 사이에서 상기 가압 지지대를 둘러 싸도록 설치된 유연성 실링 부재; 및
   상기 접착재의 적어도 일부를 경화시키도록 상기 접착재의 적어도 측면을 향하도록 위치하는 경화 유닛;을 포함하고,
   상기 경화 유닛은 상기 제1챔버 및 제2챔버의 외측에 위치하며,
   상기 경화 유닛은 자외선을 조사하는 자외선 조사 유닛이고,
   상기 자외선 조사 유닛과 대향된 상기 제2챔버의 측면에 상기 자외선을 투과하도록 구비된 투과 창을 더 포함하고,
   상기 투과 창에 글라스가 결합되는 기판 접합 장치.
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