KR102462642B1 - 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ACF를 이용하여 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 장치에서, 툴 본체의 강성을 유지하면서 무게를 줄여 저추력을 구현한 것이며, 내부에 설치되는 로드셀의 구조를 개선하고, 공압회로에 가압라인과 배압라인을 적용하여 활용함으로써, 추력값을 실시간으로 확인할 수 있으면서도 안정적인 값을 얻을 수 있도록 하는 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치에 관한 것이다.

Description

로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치{Low thrust thermocompression bonding device with load cell applied}

본 발명은 카메라 모듈에 FPC를 이방전도성 필름을 사용하여 열압착 본딩하는 장치에 관한 것으로, 특히 공정에 필요한 저추력을 기구적으로 구현하고, 그 결과값을 로드셀을 통하여 실시간으로 확인할 수 있도록 개선한 장치에 관한 것이다.

기존에 카메라 모듈에 FPC를 압착본딩하는 장치의 경우, 압착본딩시의 추력값(가압되는 압력)을 확인하기 위해 로드셀을 사용하였다.

하지만, 이러한 기존의 로드셀 탑재 구조를 살펴보면, 가압툴(Tool)의 상하 운동 시, 실린더 로드와 로드셀은 상호간 연결고정되는 구조를 가지지 않음으로 인하여, 가압시에만 실린더 로드가 로드셀과 접촉되는 구조를 가진다.

이로써, 실린더 로드와 로드셀 상호간의 접촉이 항시 유지되는 것이 어려웠고, 실린더 로드와 로드셀의 접촉을 항시 유지하게 되면 로드셀에서 압력을 받아 추력값이 항시 발생하는 문제점이 있었으며, 저추력 구간에서 공정조건을 많이 벗어나는 문제도 발생하였다.

이에 반하여, 로드셀을 미탑재하는 경우에는, 로드셀의 구성이 제거됨에 따라 추력값의 변화는 일정해지지만, 매회 작업에 대한 추력값을 바로 확인하기 어렵다는 문제가 있었다.

이에, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 장치의 개발이 대두되고 있는 실정이다.

1. 대한민국 특허등록 제0958323호 2. 대한민국 특허등록 제0949537호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열압착 본딩공정을 위한 툴 본체의 구조 개선을 통해, 강성은 유지하면서 무게를 줄여 사용자가 사전설정 범위의 저추력을 구현하고, 툴 본체 내부의 로드셀 구조 개선과 공압회로의 조합을 활용하여 공정조건에 만족할 수 있는 추력값을 실시간 확인 가능하며 안정적인 값을 얻을 수 있도록 하는 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

ACF를 이용하여 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 장치이며,

수직거치대(100)에 고정설치되는 가압 실린더(10);

상기 가압 실린더(10)의 하단에서 수직거치대(100)에 상, 하로 슬라이딩 이동가능하게 직립설치되며, 최하단에는 상기 FPC와 접촉되는 툴팁(T)이 형성되어 있으며, 사전설정된 저중량을 위해 소형화로 제작되는 툴 본체(30);

상기 툴 본체(30)의 최상면에 하단이 고정설치되고, 상단은 플로팅 조인트(20)로 가압 실린더(10)의 실린더 로드(11)와 유격없이 연결설치되는 상,하단 고정형 구조를 가지며, 열압착 본딩공정을 위해 가압 실린더(10)를 통해 툴 본체(30)가 하강시에 추력값을 측정하는 양단고정형 로드셀(40);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 ACF를 이용하여 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 장치에서 저추력 구현이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 툴 본체의 움직임에 따라 추력값이 변화되는 문제가 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 툴 본체의 강성은 유지하면서 무게를 줄이고, 로드셀 구조 개선과 공압회로의 조합을 활용하여, 다양한 공정조건에 만족할 수 있는 추력값을 실시간으로 확인가능함과 동시에, 안정적인 값을 도출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치를 나타낸 일실시예의 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 툴 본체를 나타낸 일실시예의 도면.
도 4는 본 발명에 따른 가압 실린더의 공압회로도를 나타낸 일실시예의 도면.
도 5는 본 발명에 따른 양단고정형 로드셀과 하부 로드셀 상호간의 저추력 측정값을 비교한 실험결과표를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 양단고정형 로드셀의 추력값을 실시간으로 확인이 가능함을 나타낸 일실시예의 도면.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치는 ACF(Anisotropic Conductive Film)를 이용하여 카메라 모듈(Camera Module)에 FPC(Flexible Printed Circuit)를 열압착 본딩하는 장치이며, 가압 실린더(10), 툴 본체(30), 양단고정형 로드셀(40)을 포함한다.

상기 가압 실린더(10)는 수직거치대(100)(수직거치대(100)는 판 형태로써, 별도의 거치본체(120)에 승하강 가능하게 설치되며, 거치본체(120)에는 상기 수직거치대(100)를 승, 하강시키기 위한 구동부(130)가 별도로 더 구비되어 있도록 한다.)에 고정설치되는 실린더 부재로서, 수직하향으로 설치되며, 하단부에는 토출가능하게 실린더 로드(11)가 설치되어 있도록 한다.

이러한 가압 실린더(10)는 실린더 로드(11)를 가압 실린더(10) 내부로 삽입하거나, 외부로 토출하는 작동을 통해, 열압착 본딩 공정시 후술될 툴 본체(30)가 수직거치대(100)에 LM 가이드(110)(LM Guide, 리테이너)를 통해 슬라이딩되면서 상, 하로 승하강될 수 있도록 하는 것이다.

이를 위한 상기 가압 실린더(10)는 열압착 본딩공정에 필요한 1 ~ 15kgf에 해당되는 저추력을 제공하도록 하기 위해, 최종 추력값에서 툴 본체(30)의 무게 부분을 상쇄시키기 위하여 가압 실린더(10)의 공압 구성을 가압과 배압을 따로 구성한, 가압 에어공급라인(L1)과 배압 에어공급라인(L2)을 별도로 내부에 구비한다.

상기 가압 에어공급라인(L1)의 경우, 상기 가압 실린더(10) 내부에서 피스톤의 후단에 공기를 공급하여, 피스톤을 하강시키는 에어공급라인이고, 상기 배압 에어공급라인(L2)의 경우, 상기 가압 실린더(10) 내부에서 피스톤의 전단에 공기를 공급하여, 피스톤이 하강되지 않도록 하는 에어공급라인이다.

이로써, 상기 배압 에어공급라인(L2)에는 툴 본체(30)의 무게에 해당되는 제 1공압을 공급하고, 상기 가압 에어공급라인(L1)에는 사용하고자 하는 저추력의 제 2공압을 공급함으로써, 열압착 본딩공정시, 제 2공압에 툴 본체(30)의 무게가 합산되어져 저추력이 제공되는 것을 배압 에어공급라인(L2)을 통해 상쇄시켜, 제 2공압만큼의 저추력만이 사용되도록 하는 것이다.

즉, 가압 실린더(10) 내부에는 이러한 가압(가압 에어공급라인(L1))과 배압(배압 에어공급라인(L2))을 각각의 레귤레이터(Regulator)를 통해 조절할 수 있도록 구성한 것으로, 일실시예로서, 상, 하로 승, 하강되는 툴 본체(30)의 무게가 2kgf 일때, 배압 에어공급라인(L2)의 배압의 추력이 2kgf가 되도록 압력을 셋팅하고, 가압 에어공급라인(L1)의 가압의 추력이 1kgf가 되도록 압력을 셋팅(+본체의 무게 2kgf)하면, 저추력인 1kgf 추력값을 얻을 수 있는 것이다.

이로써, 본 발명은 상기 가압 실린더(10)의 실린더 로드(11)를 IN/OUT(토출, 삽입) 하더라고, 인디게이터(Indicator)에 표시되는 추력값의 헌팅은 공정조건 이내로 유지되며, 툴 본체(30) 전체를 소형화하면서 저추력 공정에 더욱 유리해지는 효과를 가지게 되는 것이다.

상기 툴 본체(30)는 전술된 가압 실린더(10)의 하단에서 수직거치대(100)에 상, 하로 슬라이딩 이동가능하게 직립설치되며, 최하단에는 상기 FPC와 접촉되는 툴팁(T)(Tool Tip)이 형성되어 있는 본체이다.

이를 위한 상기 툴 본체(30)는 툴 몸체(31), 오버히터 센서(32), 히터블럭(33), 제 1틸트 블럭(34)(Tilt Block), 제 2틸트 블럭(35), 제 3틸트 블럭(36), 카트리지 히터(37)(Cartridge Heater), 툴팁 냉각부(38)를 포함한다.

상기 툴 몸체(31)는 후술될 양단고정형 로드셀(40)이 상면에 고정설치되며, 전방을 향해 'ㄷ'자 형태의 빈공간이 형성되는 직립설치형 지지부재로써, 하단에 지지블럭(31a)이 설치되어 있는 것이다.

상기 오버히터 센서(32)는 전술된 툴 몸체(31)의 중단에 설치되어 툴팁(T)이 오버히팅되지 않도록 온도를 체크하는 온도센서이다.

상기 히터블럭(33)은 툴팁(T)이 저면에 형성되어 있는 블럭이다.

상기 제 1틸트 블럭(34)은 전술된 히터블럭(33)의 상단에 연결설치되되, 전, 후방향으로 위치이동가능하게 설치되어, 상기 툴팁(T) 위치를 전, 후측으로 조절가능토록 하는 X-AXIS 틸트 블럭이다.

상기 제 2틸트 블럭(35)은 전술된 제 1틸트 블럭(34)의 상단에 설치되고, 상기 지지블럭(31a)의 저면과 연결설치되되, 제 1틸트 블럭(34)을 좌, 우 방향으로 좌, 우방향으로 위치이동가능하게 설치됨으로써, 상기 툴팁(T) 위치를 좌, 우측으로 조절가능토록 하는 Y-AXIS 틸트 블럭이다. 물론, 상기 제 1, 2틸트 블럭(34, 35)은 사용자의 실시예에 따라, 그 설치위치가 상호간 바뀔수도 있음이다.

상기 제 3틸트 블럭(36)은 전술된 지지블럭(31a)의 정면에 설치되어, 툴 본체(30)를 시계 또는 반시계방향으로 각도조절시켜 툴팁(T)의 평탄조절에 사용되는 R-AXIS틸트용 마이크로미터 헤드가 설치된 블럭이다. 즉, 전술된 제 1, 2, 3틸트 블럭들을 조정하여 툴팁(T)의 위치와 평탄도를 사전설정된 위치로 미세하게 제어하는 것이다.

상기 카트리지 히터(37)는 전술된 제 1, 2틸트 블럭(34, 35)의 측면에서, 히터블럭(33)의 내부로 삽입설치되어, 히터블럭(33)을 사전설정온도로 가열시킬 수 있도록 하는 히터이며, 상기 툴팁 냉각부(38)는 제 1, 2틸트 블럭(34, 35)의 측면에서 툴팁(T)에 연결되도록 설치되어, 툴팁(T)을 냉각시킬 수 있도록 하는 냉각장치이다.

상기 양단고정형 로드셀(40)(load cell, 상부 로드셀)은 전술된 툴본체의 최상면에 하단이 고정설치되고, 상단은 플로팅 조인트(20)(Floating Joint)로 가압 실린더(10)의 실린더 로드(11)와 유격없이 연결설치되는 상,하단 고정형 구조를 가지며, 열압착 본딩공정을 위해 가압 실린더(10)를 통해 툴 본체(30)가 하강시에 추력값을 측정하는 로드셀이다.

이러한 양단고정형 로드셀(40)은 양단고정형 로드셀(40) 외부에 양단고정형 로드셀(40)과 연결설치한 인디게이터를 통해, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 추력값이 육안으로 실시간 확인이 가능토록 하여, 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 공정이 원하는 추력값으로 진행되고 있는지 매회 확인이 가능토록 한다.

이러한 양단고정형 로드셀(40)의 추력값 테스트를 위하여, 카메라 모듈이 올려지는 툴 본체(30)의 하단의 거치본체(120) 거치상면에 하부 로드셀(200)을 설치한 후, 툴 본체(30)를 하강시켜 추력값을 비교한 결과, 하부 로드셀(200)(최종 추력값)의 추력값과 양단고정형 로드셀(40)의 추력값 차이는 도 5에 도시된 측정값 비교표에서도 확인할 수 있듯이, 거의 동일하게 표시되며, 가압의 크기에 따른 추력값은 일정하게 나타났음을 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가짐에 따라, 본 발명은 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치는 하기와 같은 효과를 가진다.

1. 종래의 열압착 본딩 공정에 사용되는 가압 실린더(10)와 비교하여, 기존의 실린더 로드(11)는 구경이 작고 위치를 바로잡기 어려웠지만, 본 발명의 가압 실린더(10) 및 실린더 로드(11)는 플로팅 조인트(20)와 양단고정형 로드셀(40)을 통하여, 위치의 틀어짐 없이 열압착 본딩공정이 가능해지는 효과가 있다.

2. 종래의 로드셀과 가압툴 구성으로는, 저추력 측정시 추력값의 헌팅이 심하고 실제 측정되는 상부 로드셀의 값이 일정하지 않았던 것에 비해, 본 발명의 개선된 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치 구조에서는 양단고정형 로드셀(40)의 값이 일정하게 나타나는 효과가 있다.

3. 종래의 가압툴(툴 본체(30))은 고중량으로서 저추력 셋팅에는 불리한 점이 많았으나, 본 발명의 툴 본체(30)는 무게를 대폭 줄임으로써 저추력(배압구성)에 유리한 효과가 있다.

4. 본 발명의 가압 실린더(10)는 가압과 배압의 회로도 구성이 간단하며, 요구되는 추력의 정도에 따라 변동 가능한 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 가압 실린더 11: 실린더 로드
20: 플로팅 조인트 30: 수직거치대
31: 툴 몸체 31a: 지지블럭
32: 오버히터 센서 33: 히터블럭
34: 제 1틸트 블럭 35: 제 2틸트 블럭
36: 제 3틸트 블럭 37: 카트리지 히터
38: 틀팁 냉각부 39: 틸트용 스프링
40: 양단고정형 로드셀 100: 수직거치대
110: LM 가이드 120: 거치 본체
200: 하부 로드셀 130: 구동부
L1: 가압 에어공급라인 L2: 배압 에어공급라인
T: 툴팁

Claims (4)

1. ACF를 이용하여 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 장치이며,
   수직거치대(100)에 고정설치되는 가압 실린더(10);
   상기 가압 실린더(10)의 하단에서 수직거치대(100)에 상, 하로 슬라이딩 이동가능하게 직립설치되며, 최하단에는 상기 FPC와 접촉되는 툴팁(T)이 형성되어 있는 툴 본체(30);
   상기 툴 본체(30)의 최상면에 하단이 고정설치되고, 상단은 플로팅 조인트(20)로 가압 실린더(10)의 실린더 로드(11)와 유격없이 연결설치되는 상,하단 고정형 구조를 가지며, 열압착 본딩공정을 위해 가압 실린더(10)를 통해 툴 본체(30)가 하강시에 추력값을 측정하는 양단고정형 로드셀(40); 를 포함하여 이루어지며,
   상기 가압 실린더(10)는
   열압착 본딩공정에 필요한 1 ~ 15kgf에 해당되는 저추력을 제공하기 위해,
   상기 가압 실린더(10) 내부에서 피스톤의 후단에 공기를 공급하여, 피스톤을 하강시키는 가압 에어공급라인(L1);
   상기 가압 실린더(10) 내부에서 피스톤의 전단에 공기를 공급하여, 피스톤이 하강되지 않도록 하는 배압 에어공급라인(L2);을 구성하여,
   상기 배압 에어공급라인(L2)에는 툴 본체(30)의 무게에 해당되는 제 1공압을 공급하고, 상기 가압 에어공급라인(L1)에는 사용하고자 하는 저추력의 제 2공압을 공급함으로써, 열압착 본딩공정시, 제 2공압에 툴 본체(30)의 무게가 합산되어져 저추력이 제공되는 것을 배압 에어공급라인(L2)을 통해 상쇄시켜, 제 2공압만큼의 저추력만이 사용되도록 하며,
   상기 양단고정형 로드셀(40)은
   양단고정형 로드셀(40) 외부에 연결설치한 인디게이터를 통해 상기 추력값이 육안으로 실시간 확인이 가능토록 하여, 카메라 모듈에 FPC를 열압착 본딩하는 공정이 원하는 추력값으로 진행되고 있는지 매회 확인이 가능토록 하며,
   상기 툴 본체(30)는
   상기 양단고정형 로드셀(40)이 상면에 고정설치되며, 전방을 향해 'ㄷ'자 형태로 설치되며, 하단에 지지블럭(31a)이 설치되어 있는 툴 몸체(31);
   상기 툴 몸체(31)의 중단에 설치되어 툴팁(T)이 오버히팅되지 않도록 온도를 체크하는 오버히터 센서(32);
   상기 툴팁(T)이 저면에 형성되어 있는 히터블럭(33);
   상기 히터블럭(33)의 상단에 연결설치되되, 전, 후방향으로 위치이동가능하게 설치되어, 상기 툴팁(T) 위치를 전, 후측으로 조절가능토록 하는 제 1틸트 블럭(34);
   상기 제 1틸트 블럭(34)의 상단에 설치되고, 상기 지지블럭(31a)의 저면과 연결설치되되, 제 1틸트 블럭(34)을 좌, 우 방향으로 좌, 우방향으로 위치이동가능하게 설치됨으로써, 상기 툴팁(T) 위치를 좌, 우측으로 조절가능토록 하는 제 2틸트 블럭(35);
   상기 지지블럭(31a)의 정면에 설치되어, 툴 본체(30)를 시계 또는 반시계방향으로 각도조절시켜 툴팁(T)의 평탄조절에 사용되는 제 3틸트 블럭(36);
   상기 제 1, 2틸트 블럭(34, 35)의 측면에서, 히터블럭(33)의 내부로 삽입설치되어, 히터블럭(33)을 사전설정온도로 가열시킬 수 있도록 하는 카트리지 히터(37);
   상기 제 1, 2틸트 블럭(34, 35)의 측면에서 툴팁(T)에 연결되도록 설치되어, 툴팁(T)을 냉각시킬 수 있도록 하는 툴팁 냉각부(38);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로드셀을 적용한 저추력 열압착 본딩장치.
   
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