KR200386146Y1 - 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로접속시키는 접속 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 휴대폰이나 컴퓨터 등에 사용되는 액정표시장치용 드라이버 칩과 액정표시장치 패널을 연결하는 공정에서, 이방성 전도필름의 경화시간을 단축시켜 설비의 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템에 관한 것이다.

본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템은, ACF가 접착되고 반경화되는 제 1 경화공정과 ACF가 완전히 경화되는 제 2 경화공정을 분리하여 수행함으로써, 본압착공정 전체에 소요되는 작업시간을 대폭 단축시켜 제조설비의 생산성을 향상시키고 제조원가를 절감하여 상품 경쟁력을 높일 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템{SYSTEM FOR CONNECTING ELECTRIC PARTS WITH ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM}

본 고안은 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰이나 컴퓨터 등에 사용되는 액정표시장치용 드라이버 칩과 액정표시장치 패널을 연결하는 공정에서, 이방성 전도필름의 경화시간을 단축시켜 설비의 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템에 관한 것이다.

칩 온 필름(Chip On Film, 이하 'COF'라 한다.)이나 칩 온 글래스(Chip On Glass, 이하 'COG'라 한다.) 등의 접속(Bonding) 방식은 도전성입자 등의 도전재료가 함유된 접착제를 기판 상에 접착한 후 범핑(Bumping)된 집적회로를 가열 가압하여 접속하는 것을 말한다.

상기 도전재료가 함유된 접착제는 두께가 15 ~ 35㎛의 접착물질(Adhesive Material)에 지름이 3 ~ 15㎛를 갖는 전도성입자(Conductive Particle)를 흩뿌린 접착필름을 말하는 것으로 이방성 전도필름(Anisotropic Conductive Film, 이하 'ACF'라 한다.)이라 한다.

도 4 는 개략적인 이방성 전도필름의 접속장치를 도시한 것으로, 상기 ACF를 이용하여 FPC(Flexible Printed Circuit, 이하 'FPC'라 한다.)와 칩 또는 FPC와 유리(Glass) 등을 접속하는 장치이다.

ACF를 접속하는 장치는, 모터부(10), 상부 구동플레이트(20), 히터부(30), 하부 구동플레이트(70)가 포함되어 구성된다. 상기 상부 구동플레이트(20)와 하부 구동플레이트(70)는 상하 좌우 및 경사를 조절할 수 있고, 상부 구동플레이트(20)에는 범프(41)가 형성된 칩(40)이 장착되며, 하부 구동플레이트(70)에는 일정한 금속으로 패턴(61)이 형성된 FPC(60)가 장착된다. 상기 모터부(10)는 모터의 회전운동으로 상부 구동플레이트(20)가 상하 운동되도록 하여 상기 칩(40)과 FPC(60) 사이에 접착된 ACF(50)에 소정의 압력을 가하며, 상기 히터부(30)는 소정의 온도를 상기 ACF(50)에 가한다.

도 5a 내지 도 5e 는 상기와 같은 본딩장치를 이용하여 ACF를 이용하여 칩과 FPC를 접속하는 공정을 설명한 부분 확대도이다. 먼저, 도 5a 는 일정한 금속으로 패턴(61)이 형성된 FPC(60)를 도시한 것으로, 상기 하부 구동플레이트(70)에 장착 또는 흡착되는 방식으로 고정된다. 다음으로, 도 5b 에 도시한 바와 같이, 접착물질(52)과 박리스트립트(51)로 구성된 ACF(50)를 상기 FPC(60)의 패턴(61) 위에 접착하는 가압착공정을 실시한다. 그리고, 도 5c 에 도시한 바와 같이, 상기 가압착된 ACF(50)에서 박리스트립트를 제거하는데, 이는 상기 본딩장치에 도시되지는 않았지만 복수의 릴(REEL)을 구동시켜 자동적으로 수행하게 된다. 다음으로, 상기 상부 구동플레이트(20)를 구동시켜, 도 5d 와 같이 상기 칩(40)의 범프(41)와 상기 FPC(60)의 패턴(61)을 정렬(alignment)시킨다. 그리고, 도 5e 와 같이 상기 히터부(30)와 상부 구동플레이트(20)를 통해 소정의 온도와 압력을 ACF(50)의 접착물질(52)에 본압착을 하여 접속공정을 수행하게 된다. 이때 상기 본압착공정을 수행하는 시간의 프로파일은 도 6 에 도시되어 있다.

상기와 같이 ACF를 이용한 접속공정에서는 약 3 내지 5초의 가압착과정과 5 내지 25초의 본압착공정이 수행되어야 ACF의 경화가 이루어진다. 즉, 상기 본압착공정에서 ACF를 일정 경도 이상으로 경화시키기 위해서는 소정의 압력과 온도 조건에서 일정시간 이상 동안 경화시켜야 하기 때문에, 작업 소요시간이 많아져 생산설비의 생산성이 떨어지고, 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로서, 본 고안의 목적은 접속되는 전기부품 사이의 ACF가 반경화상태로 경화되는 제 1 경화공정과 이를 오븐을 이용하여 완전히 경화시키는 제 2 경화공정을 분리되게 수행하여, 본압착공정 전체에 소요되는 작업시간을 대폭 단축시켜 제조설비의 생산성을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있는 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템은, 전기적 접속부분을 갖는 제 1 전기부품과 전기적 접속부분을 갖는 제 2 전기부품을, 일정 두께를 갖는 접착물질에 전도성입자가 포함되어 형성되고 제 1 면에는 박리스트립트가 부착되는 이방성 전도필름을 이용하여 전기적으로 접속시키는 접속 시스템으로서, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품 사이에 이방성 전도필름을 접합하고 소정의 열과 압력을 가하여, 이방성 전도필름이 반경화된 상태에서 제 1 전기부품과 제 2 전기부품이 전도성입자를 통해 전기적으로 접속하는 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 생성하는 접속장치와, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 이송하는 이송장치, 그리고 복수의 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 수납하고, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 열과 압력을 가하여 이방성 전도필름을 완전경화시키는 오븐을 포함하고, 접속장치는, 전기적 접속부분이 상부를 향하도록 제 1 전기부품을 장착하는 하부 구동플레이트, 박리스트립트가 부착되지 않은 이방성 전도필름의 제 2 면을 제 1 전기부품에 부착시키는 부착부, 이방성 전도필름의 박리스트립트를 제거하는 복수의 릴, 하부 구동플레이트의 상부로 소정 거리 이격되어 배치되고, 전기적 접속부분이 하부를 향하도록 제 2 전기부품을 장착하는 상부 구동플레이트, 구동축이 상부 구동플레이트와 연동되고, 모터의 회전운동을 통해 상부 구동플레이트를 상하로 움직여, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품 사이에 부착된 이방성 전도필름에 소정의 압력을 가하는 모터부 및 상부 구동플레이트에 접촉하여 배치되고, 소정 온도의 열을 발생하여 발생되는 열을 제 2 전기부품을 매개로 하여 이방성 전도필름에 가하는 히터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 오븐이, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 210℃ 내지 220℃의 열을 가하도록 한다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 장점, 특징 및 바람직한 실시례에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1a 내지 도 1d 는 본 고안의 실시례에 의한 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속하는 과정을 설명한 부분 확대도이고, 도 2 는 본 고안의 실시례에 의한 이방성 전도필름의 접속공정 중의 제 1 경화공정과 제 2 경화공정의 시간 프로파일이다. 또한, 도 3 은 본 고안의 실시례에 의한 오븐의 사시도이다. 도 1a 내지 도 3 을 참조하여 본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템에 대하여 설명하면 이하와 같다.

본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템은, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품을 이방성 전도필름(50)을 이용하여 전기적으로 접속시키고 상기 이방성 전도필름을 반경화(1차 경화)시키는 접속장치, 상기 전기적으로 접속된 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 이송하는 이송장치 및 상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 열과 압력을 가하여 이방성 전도필름을 완전경화(2차 경화)시키는 오븐을 포함한다.

제 1 전기부품과 제 2 전기부품은 전기적인 접속부분을 각기 포함하며, 범프(bump, 41)가 형성된 칩(chip, 40)이나 패턴(61)이 형성된 FPC(Flexible Printed Circuit, 60) 등이 해당된다. 이하에서는 제 1 전기부품으로 칩(40)을 사용하고 제 2 전기부품으로는 FPC(60)를 사용하는 실시례를 설명하되, 제 1 전기부품과 제 2 전기부품이 이에 한정되지 않음은 물론이다.

또한, 이방성 전도필름(Anisotropic Conductive Film, 50, 이하 'ACF'라 한다.)은 접착물질(52)에 전도성입자(53)가 포함되어 있으며 제 1 면에는 박리스트립트가 부착된 접착필름으로서, 바람직하게는 접착물질이 15 ~ 35㎛의 두께를 갖도록 하고 전도성입자의 지름은 3 ~ 15㎛가 되도록 한다.

본 고안에 따른 접속장치는 제 1 전기부품과 제 2 전기부품을 이방성 전도필름을 이용하여 전기적으로 접속시키고 열과 압력을 가하여 이방성 전도필름을 반경화시키는 구성부로서, 도 4 에 도시한 종래의 접속장치와 동일/유사한 구성을 갖는다. 이하에서는 도 4 에 도시한 접속장치를 기준으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 고안에 따른 접속장치가 도 4 에 도시한 접속장치에 한정되지 않음은 물론이다.

본 고안에 따른 접속장치는 모터부(10), 상부 구동플레이트(20), 히터부(30), 하부 구동플레이트(70)를 포함한다. 상부 구동플레이트(20)와 하부 구동플레이트(70)는 상하 좌우 및 경사를 조절 가능하도록 구성되며, 상부 구동플레이트(20)는 하부 구동플레이트(70)의 상부로 소정 거리 이격되어 배치된다. 상부 구동플레이트(20)에는 범프(41)가 형성된 칩(40)이 장착되는데, 이때 범프(41)가 상부를 향하도록 장착되도록 한다. 또한, 하부 구동플레이트(70)에는 일정한 금속으로 패턴(61)이 형성된 FPC(60)가 장착되는데, 패턴(61)이 하부를 향하도록 장착되도록 한다. 모터부(10)는 구동축이 상부 구동플레이트(20)와 연동되며 모터의 회전운동을 통해 상부 구동플레이트(20)를 상하로 움직여 칩(40)과 FPC(60) 사이에 접착된 ACF(50)에 압력을 가하게 된다. 또한, 히터부(30)는 소정 온도의 열을 발생하여 발생된 열이 칩(40)을 통해 ACF(50)에 전달되도록 한다. 한편, 본 고안에 따른 접속장치는 이방성 전도필름(50)을 칩(40)에 부착하는 로봇팔 등의 부착부와, 이방성 전도필름의 박리스트립트를 제거하는 복수의 릴을 더 포함하도록 한다.

본 고안에 따른 이송장치는 접속장치에 의해 ACF(50)가 반경화된 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 오븐으로 이송시키는 구성부로서, 컨베이어 밸트 또는 픽커를 구비한 로봇팔 등 다양한 형태로 실시될 수 있다. 이송장치는 본 고안이 속한 기술분야의 통상의 전문가(이하 '당업자'라 한다.)라면 용이하게 실시할 수 있는 것으로 도면의 도시나 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 고안에 따른 오븐은 이송장치에 의해 이송된 복수의 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 수납하고, 상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 소정의 열과 압력을 가함으로써 ACF(50)를 완전경화시키는 구성부이다. 본 고안에 따른 오븐은 도 3 에 도시되어 있다. 한편, 상기 오븐에서 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 가해지는 열의 온도는 210℃ 내지 220℃ 범위 내로 유지되도록 하며, 열풍순환 방식의 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템을 이용하여 제 1 전기부품과 제 2 전기부품을 전기적으로 접속하는 과정에 대하여 설명하면 이하와 같다.

도 1a 에 도시한 바와 같이, 제 2 전기부품으로서 범프(41)가 형성된 칩(40)과 제 1 전기부품으로서 일정한 금속으로 패턴(61)이 형성된 FPC(60)는 접속장치에 장착되고, 칩(40)과 FPC(60) 사이에는 전도성입자(53)를 포함한 ACF(50)가 배치된다. 제 1 전기부품과 제 2 전기부품을 접속장치에 장착하는 방법은 이미 공지된 기술로서, 다양한 고정장치나 흡착장치에 의해 실시할 수 있음은 당업자라 하면 용이하게 알 수 있는 것이다. 또한 상기 제 1 전기부품은 LCD 패널의 유리(glass)가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

구체적으로, 금속으로 패턴(61)이 형성된 FPC(60)를 하부 구동플레이트(70)에 장착하고, 범프(41)가 형성된 칩(40)은 상부 구동플레이트(20)에 장착한다. 다음으로, 제 1 면에 박리스트립트가 부착된 ACF(50)를 FPC(60)의 패턴(61) 위에 부착 및 가압하는 필름 부착공정을 진행한다. 이때, FPC(60)에는 ACF(50)의 양면 중 박리스트립트가 부착되지 않은 제 2 면을 부착시킴은 물론이다. 그리고, 복수의 릴(reel)을 구동시켜 ACF(50)의 박리스트립트를 제거하는 박리스트립트 제거공정을 진행한다.

다음으로, 상부 구동플레이트(20)를 구동시켜, 도 1b 와 같이 칩(40)의 전기적 접속부분인 범프(41)와 FPC(60)의 패턴(61)이 상호 일치하도록 박리스트립트(51)가 제거된 ACF(50)의 제 1 면 상에 정렬하는 정렬공정을 진행한다.

그리고, 히터부(30)와 상부 구동플레이트(20)를 소정 온도의 열과 압력을 가하여 제 1 경화공정을 진행하게 되고, 상기 열과 압력은 칩(40)을 통해 ACF(50)로 전달된다. 따라서, 도 1c 와 같이 ACF(50)의 첩착물질(52)이 반경화(제 1 경화상태, 54)가 되고, FPC(60)의 패턴(61)과 칩(40)의 범프(41)는 전도성입자(53)를 통해 전기적으로 접속이 이루어진다.

다음으로, 상기 반경화된 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 복수개 수집한 후 이송장치에 의해 오븐으로 이동 및 투입하는 이송공정을 수행한다.

오븐은 투입된 복수의 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 소정 온도의 열과 압력을 가하여 제 2 경화공정을 진행하게 되고, 이에 따라 도 1d 와 같이 반경화된 ACF(50)의 접착물질(52)이 완전경화된 상태(제 2 경화상태, 55)가 된다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 제 1 경화공정은 2t 에서 10t의 약 8t 동안 ACF(50)를 반경화시키는 제 1 경화공정을 수행하며, 10t 이후인 'A' 구간 동안 완전경화를 시키는 제 2 경화공정을 수행하게 된다(t=second). 따라서, 도 6 에 도시한 종래의 본압착공정의 프로파일과 비교하면 약 8t 동안만 접속장치에 의한 공정을 수행하고, 상기 제 2 경화공정은 따로 설치된 오븐에서 수행하게 되므로 상기 접속장치에서의 공정시간을 약 12t 이상 절감하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템은, ACF가 접착되고 반경화되는 제 1 경화공정과 ACF가 완전히 경화되는 제 2 경화공정을 분리하여 수행함으로써, 본압착공정 전체에 소요되는 작업시간을 대폭 단축시켜 제조설비의 생산성을 향상시키고 제조원가를 절감하여 상품 경쟁력을 높일 수 있는 현저한 효과가 있다.

본 고안의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해 되어져야 한다.

도 1a 내지 도 1d 는 본 고안의 실시례에 의한 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속하는 과정을 설명한 부분 확대도.

도 2 는 본 고안의 실시례에 의한 이방성 전도필름의 접속공정 중의 제 1 경화공정과 제 2 경화공정의 시간 프로파일.

도 3 은 본 고안의 실시례에 의한 오븐의 사시도.

도 4 는 종래의 이방성 전도필름의 개략적인 접속장치.

도 5a 내지 도 5e 는 종래의 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속하는 방법을 설명한 부분 확대도.

도 6 은 종래의 이방성 전도필름의 접속공정 중 본압착공정의 시간 프로파일.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

10 : 모터부 20 : 상부 구동플레이트

30 : 히터부 40 : 칩

41 : 범프(bump) 50 : ACF(Anisotropic Conductive Film)

51 : 박리스트립트 52 : 접착물질

53 : 전도성입자 54 : 제 1 경화상태

55 : 제 2 경화상태 60 : FPC(Flexible Printed Circuit)

61 : 패턴 70 : 하부 구동플레이트

Claims (2)

1. 전기적 접속부분을 갖는 제 1 전기부품과 전기적 접속부분을 갖는 제 2 전기부품을, 일정 두께를 갖는 접착물질에 전도성입자가 포함되어 형성되고 제 1 면에는 박리스트립트가 부착되는 이방성 전도필름을 이용하여 전기적으로 접속시키는 접속 시스템으로서,

   상기 제 1 전기부품과 상기 제 2 전기부품 사이에 상기 이방성 전도필름을 접합하고 소정의 열과 압력을 가하여, 상기 이방성 전도필름이 반경화된 상태에서 상기 제 1 전기부품과 상기 제 2 전기부품이 상기 전도성입자를 통해 전기적으로 접속하는 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 생성하는 접속장치;

   상기 접속장치가,

   상기 전기적 접속부분이 상부를 향하도록 상기 제 1 전기부품을 장착하는 하부 구동플레이트;

   상기 박리스트립트가 부착되지 않은 상기 이방성 전도필름의 제 2 면을 상기 제 1 전기부품에 부착시키는 부착부;

   상기 이방성 전도필름의 상기 박리스트립트를 제거하는 복수의 릴;

   상기 하부 구동플레이트의 상부로 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 전기적 접속부분이 하부를 향하도록 상기 제 2 전기부품을 장착하는 상부 구동플레이트;

   구동축이 상기 상부 구동플레이트와 연동되고, 모터의 회전운동을 통해 상기 상부 구동플레이트를 상하로 움직여, 상기 제 1 전기부품과 상기 제 2 전기부품 사이에 부착된 상기 이방성 전도필름에 소정의 압력을 가하는 모터부; 및

   상기 상부 구동플레이트에 접촉하여 배치되고, 소정 온도의 열을 발생하여 상기 발생되는 열을 상기 제 2 전기부품을 매개로 하여 상기 이방성 전도필름에 가하는 히터부를 포함하고,

   상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 이송하는 이송장치; 및

   복수의 상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체를 수납하고, 상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 소정의 열과 압력을 가하여 상기 이방성 전도필름을 완전경화시키는 오븐을 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 오븐이,

   상기 제 1 전기부품과 제 2 전기부품의 결합체에 210℃ 내지 220℃의 열을 가하는 것을 특징으로 하는 이방성 전도필름을 이용하여 전기부품을 전기적으로 접속시키는 접속 시스템.