KR200417278Y1 - 열압착 장비의 가압 헤드 유닛 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부에 전열 히터를 내장하여 피압착 부재에 열을 가하면서 가압하여 접합하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛에 관한 것이다. 본 고안에 따른 열압착 장비의 가압 헤드 유닛은, 하단부에 전,후 방향으로 길게 연장된 가압날이 형성되고 상기 가압날의 저면인 가압면으로 피압착 부재에 열을 가하면서 눌러 압착을 수행하는 본딩 블록을 포함하는 가압 헤드 유닛에 있어서, 상기 본딩 블록에는, 본딩 블록의 길이에 대응하는 길이를 가지는 히터가 상기 본딩 블록의 가압날에 인접하여 상기 본딩 블록의 전방 단부로부터 후방 단부까지 상기 가압날과 나란한 상태로 삽입.설치되고, 상기 본딩 블록에 설치된 상기 히터의 하부와 상기 가압날 사이에는 온도 센서가 상기 히터의 삽입 방향과 동일한 방향으로 상기 가압날과 나란하게 삽입 배치되며, 상기 온도 센서로부터의 온도 검출 신호에 의해 상기 히터를 제어하는 콘트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛이 제공된다.

압착, 본딩, 히터, 온도 센서, 디스플레이 패널

Description

열압착 장비의 가압 헤드 유닛{Pressing Head Unit for Thermo-compression Bonding Tool}

도 1은 일반적인 열압착 장비를 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도 2는 종래의 가압 헤드 유닛의 가압 블록을 보여주는 정면도이다.

도 3은 종래의 가압 헤드 유닛을 보여주는 사시도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 고안에 따른 가압 헤드 유닛을 보여주는 사시도 및 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40a : 가압 헤드 유닛 50a : 본딩 블록

60a : 히터 70a : 온도 센서

80a : 콘트롤러

본 고안은 내부에 전열 히터를 내장하여 피압착 부재에 열을 가하면서 가압하여 접합하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛에 관한 것으로서, 특히 가압면의 온 도 분포가 균일하고, 가압면의 평탄도를 우수하게 제조 및 유지할 수 있으며, 열변형을 최소화함과 더불어, 부품수가 적고 간단한 구조로 구성할 수 있도록 한 열압착 장비의 가압 헤드 유닛에 대한 것이다.

액정 디스플레이의 디스플레이 패널과 인쇄 회로 기판은 신호 전송 필름인 테이프에 구동 드라이브 IC가 탑재된 TCP(Tape Carrier Package)를 통하여 연결된다. 이 과정에서는, 상기 TCP의 출력 리드들과 디스플레이 패널, 그리고 TCP의 입력 리드들과 인쇄 회로 기판 사이에 열경화성 수지재로 이루어진 이방성 도전 필름(ACF)을 개재한 후 열 압착 장비로 가열, 가압하여 압착시키게 된다.

도 1에는 이와 같은 종래의 열압착 장비가 도시되어 있다. 열압착 장비(10)는, 테이블(20)의 상부에 공압 실린더에 의하여 상, 하 방향으로 이동하는 가동대(30)가 설치되어 있고, 상기 가동대(30)의 하단부에는 가압 헤드 유닛(40)이 장착되어 있다. 상기 가압 헤드 유닛(40)은, TCP와 디스플레이 패널 등의 피압착 부재에 접촉하여 가열 및 가압을 수행하는 본딩 블록(50)과, 상기 본딩 블록(50)에 열을 제공하고 제어하는 콘트롤러(도시하지 않음)를 포함하여 이루어진다.

첨부도면 도 2에는 상기한 본딩 블록(50)의 단면 형태가 도시되어 있는 바, 본딩 블록(50)의 하단에는 피압착 부재(A)에 열을 가하면서 누르기 위한 가압날(51)이 도 2에서 지면(紙面)으로 들어가는 방향으로 길게 연장된 형태로 형성되어 있다.

도 3에는 상기한 가압 헤드 유닛(40)에 있어서, 상기 본딩 블록(50)을 압착 에 필요한 온도로 가열함과 더불어, 공정 중에는 본딩 블록(50)을 압착에 적합한 온도로 계속적으로 일정하게 유지하기 위한 요소들의 구성이 도시되어 있다.

본딩 블록(50)은, 앞서 설명한 바와 같이, 그의 하단부에 본딩 블록(50)의 전,후 방향(길이 방향)을 따라 길게 연장된 가압날(51)이 형성된 형태를 가진다. 상기 가압날(51)의 저면인 가압면으로 피압착 부재에 열을 가하면서 눌러 압착을 수행하게 된다.

이러한 본딩 블록(50)의 측면에는 다수개의 히터(60)가 본딩 블록(50)을 횡단하는 형태로 삽입되어서 본딩 블록(50)을 가열한다. 상기 다수개의 히터(60)들은, 다시 소정 개수의 히터(60)를 가지는 단위 그룹으로 구분되어 각 단위 그룹마다 1개씩의 온도 센서(70)가 설치되며, 각 단위 그룹별 히터(60)와 온도 센서(70)를 제어하기 위한 콘트롤러(80)가 구비된 구성으로 이루어진다. 도 3에 도시된 예에서는, 도합 20개의 히터(60)들을, 각각 4개씩의 히터(60)로 이루어지는 5개의 단위 그룹으로 나누고, 각 단위 그룹을 이루는 4개의 히터(60)의 가운데 지점에 하나의 온도 센서(70)가 설치되며, 각 단위 그룹을 이루는 4개의 히터(60)와 하나의 온도 센서(70)가 각각 하나의 콘트롤러(80)에 의하여 제어되는 구조로 이루어져 있다.

이와 같은 가압 헤드 유닛(40)에 있어서, 상기 콘트롤러(80)는 온도 센서(70)로부터 입력되는 측정값에 따라 히터(60)에 인가되는 전류를 단속하여 본딩 블록(50)의 가압날(51)이 전 길이에 걸쳐 균일한 온도를 유지하도록 한다.

가압 헤드 유닛(40)을 사용하여 열압착 공정을 수행할 경우, 압착 품질을 높 이기 위하여는 본딩 블록(50)의 가압면인 가압날(51)의 평탄도와 온도 균일성이 가장 중요한 인자이다. 평탄도가 떨어지면 피압착 부재를 균일한 압력으로 누를 수 없고, 온도 균일성이 떨어지면 이방성 도전 필름의 융착이 불균일하게 된다. 상기 본딩 블록(50)은 그 길이가 400~700mm로 길고, 압착하여야 할 액정 디스플레이 패널의 크기도 점차 대형화하고 있는 추세에 있는 것을 감안하면, 상기한 평탄도와 온도 균일성은 더욱 중요해진다.

그러나, 종래의 가압 헤드 유닛(50)에 있어서는, 다수개의 히터(60)가 본딩 블록(50)의 측면을 횡단하는 형태로 설치되는 구조를 가지기 때문에, 히터(60)와 히터(60) 사이에는 반드시 일정한 간격이 유지될 수밖에 없다. 그렇기 때문에, 가압날(51)과 히터(60)와의 거리가 균일하지 못하여 가압날(51)을 전체 길이에 걸쳐 균일한 온도로 가열하기 어려워 압착 품질이 저하될 수밖에 없다. 또한, 이와 같이 가압날(51)의 온도 분포가 균일하지 못함에 따라, 가압날(51)의 위치에 따라 열팽창량에 편차가 발생하여 가압날(51)의 가압면에 대한 평탄도 및 진직도가 나빠지게 되고, 그에 따라 압착 품질을 더욱 저하시키게 된다.

또한, 본딩 블록의 가압면의 평탄도가 맞지 않을 때에는 장비를 셋업 하는 과정중, 임시로 본딩 블록이 장착된 부품들을 강제로 조정(레벨링)하게 되는데, 이러한 조정 작업을 한다고 하더라도 평탄도를 소망하는 범위 이내로 맞추기가 불가능한 경우가 많을 뿐만 아니라, 조정 작업에는 상당한 숙련도가 필요하고 시간도 많이 허비되는 등, 불필요한 장비 셋업 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 본딩 블록(50)은 히터(60), 온도 센서(70) 및 콘트롤러(80)의 수량이 많아 제조 비용이 증가하고, 제작 시간도 많이 소요되며, 유지 보수 비용도 많이 드는 문제가 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 고안의 목적은 열압착 장비의 가압 해드 유닛을 가압면의 온도 분포를 균일하게 유지하고, 가압면의 평탄도를 우수하게 제조 및 유지할 수 있으며, 열변형을 최소화함과 더불어 부품수가 적고 간단한 구조로 구성하는데 있다.

상술한 본 고안의 목적은, 하단부에 전,후 방향으로 길게 연장된 가압날이 형성되고 상기 가압날의 저면인 가압면으로 피압착 부재에 열을 가하면서 눌러 압착을 수행하는 본딩 블록을 포함하는 가압 헤드 유닛에 있어서,

상기 본딩 블록에는, 본딩 블록의 길이에 대응하는 길이를 가지는 히터가 상기 본딩 블록의 가압날에 인접하여 상기 본딩 블록의 전방 단부로부터 후방 단부까지 상기 가압날과 나란한 상태로 삽입. 설치되고,

상기 본딩 블록에 설치된 상기 히터의 하부와 상기 가압날 사이에는 온도 센서가 상기 히터의 삽입 방향과 동일한 방향으로 상기 가압날과 나란하게 삽입 배치되며,

상기 온도 센서로부터의 온도 검출 신호에 의해 상기 히터를 제어하는 콘트 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛을 제공함으로써 달성된다.

상기한 본 고안에 있어서, 상기 본딩 블록은 열팽창 계수가 적은 인바아(INVAR) 또는 자기(Porcelain) 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 4a 및 도 4b에는 각각 본 고안에 따른 가압 헤드 유닛을 보여주는 사시도 및 정면도가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 가압 헤드 유닛(40a)에 있어서, 본딩 블록(50a)은, 종래의 본딩 블록(50)과 윤곽 형태는 동일하다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이, 본 고안에 따른 가압 헤드 유닛(40a)에 있어서는, 본딩 블록(50a)에 하나의 히터(60a)와 하나의 온도 센서(70a)가 본딩 블록(50a)의 길이 방향으로 배치된 형태를 가진다.

구체적으로, 상기 히터(60a)는 상기 본딩 블록(50a)의 길이에 대응하는 길이를 가지고, 상기 본딩 블록(50a)의 가압날(51a)에 인접하여 상기 본딩 블록(50a)의 전방 단부로부터 후방 단부까지 상기 가압날(51a)과 나란한 상태로 삽입. 설치된다.

또한, 상기 온도 센서(70a)는, 상기 본딩 블록(50a)에 설치된 상기 히터(60a)의 하부와 상기 가압날(51a) 사이에 상기 히터(60a)의 삽입 방향과 동일한 방 향으로 상기 가압날(51a)과 나란한 상태로 삽입 배치된다.

또한, 상기 온도 센서(70a)로부터의 온도 검출 신호에 의해 상기 가압날(51)의 온도를 산출하여 상기 히터(60a)를 제어하는 하나의 콘트롤러(80a)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 히터(60a)와 온도 센서(70a)는 각각 하나씩 설치하는 것이 본 고안의 목적을 달성하기에 가장 바람직하다고 하겠으나, 그 이상의 개수로 설치하는 것을 전혀 배제하는 것은 아니다.

이와 같이, 본 고안에서는 히터(60a)가 상기 본딩 블록(50a)의 길이 방향 즉, 상기 본딩 블록(50a)의 전방 단부로부터 후방 단부까지 상기 가압날(51a)과 나란한 상태로 삽입.설치되는 구조를 가짐으로써, 히터(60a)로부터 본딩 블록(50a)의 가압날(51a) 사이의 거리가 본딩 블록(50a) 전체에 걸쳐 동일하게 되기 때문에, 피압착 부재에 접촉하는 가압날(51a)을 전체적으로 균일한 온도로 가열시킬 수가 있고, 가압날(51a)의 열팽창도 균일하게 이루어져 가압면의 평탄도 및 진직도도 우수하게 됨으로써, 피압착 부재에 대한 압착 품질을 향상시킬 수가 있다.

또한, 종래에 비하여 히터(60a)를 가압날(51a)에 가까이 배치할 수 있기 때문에, 가압날(51a)의 온도가 외부적 요인에 의한 영향을 덜 받으며 예열 시간도 줄어든다.

또한, 온도 센서(70a)를 가압날(51a)에 매우 근접하여 설치할 수 있기 때문에, 가압날(51a)의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 히터(60a)와 온도 센서(70a) 및 콘트롤러(80a)의 개수가 종래에 비하 여 현격하게 많이 줄어들기 때문에, 제조 비용이 저렴해지고 유지 보수 비용도 적게 소요된다.

한편, 상기 본딩 블록(50a)은, 열팽창 계수가 적은 인바아(INVAR) 또는 자기(Porcelain) 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

인바아는 이른바 '불변강'이라고 불리우는 것으로, 열팽창 계수가 1 ~ 1.5 ×10^-6/℃로 극히 작다. 또한, 자기 재료는 열팽창 계수가 0.55 × 10^-6/℃로 극히 작다. 종래의 스테인레스 강인 SUS440의 경우에는 열팽창 계수가 11 ~ 12 ×10^-6/℃ 정도로 높다.

이와 같이 본딩 블록(50a)을 종래의 스테인레스계 재료에서 인바아나 자기 재료로 구성하면, 본딩 블록(50a)의 열팽창량이 감소되어 가압날(51a) 및 가압면의 열변형이 줄어들고, 그에 따라 가압면의 평탄도와 진직도를 양호하게 유지할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 종래에 있어서는 히터가 본딩 블록의 측면으로부터 여러개 삽입되는 구성에 기인하여 가압날로부터의 거리가 멀리 떨어져 있게 되는 것에 비하면, 본 고안에서는 히터(60a)를 가압날(51a)에 매우 가깝게 설치할 수 있거나 또는 설치되기 때문에, 가압날(51a)에 더 많은 열변형(열팽창)을 초래할 가능성이 있다고 할 수 있다. 그러나, 이때에는 본딩 블록(50a)을 열팽창 계수가 작은 인바아나 자기 재료로 구성함으로써 이러한 염려를 충분히 해소할 수 있다.

또한, 종래에는 본딩 블록의 열팽창 계수가 높아 공정 진행시 열변형이 심하게 발생하므로, 히터를 본 고안과 같이 본딩 블록의 길이 방향으로 배치하는 경우 에는 본딩 블록의 열변형이 심해져서 히터가 파손될 염려가 있다. 종래에는 이와 같은 이유로 인하여, 횡방향으로 많은 수의 히터를 설치하였던 것이다. 그러나, 인바아나 자기 재료로 구성된 본 고안의 본딩 블록(50a)은 가열시 열변형이 적어 히터(60a)를 본딩 블록(50a)의 길이 방향으로 배치하더라도 히터(60a)가 파손될 염려가 거의 없다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 열압착 장비의 가압 헤드 유닛에 의하면, 가압면(가압날)의 온도 분포가 균일하고, 가압면(가압날)의 평탄도를 우수하게 제조 및 유지할 수 있다.

또한, 본딩 블록 및 그의 가압날의 열변형이 최소화되고, 히터, 온도 센서 및 콘트롤러의 개수가 현저히 줄어들고, 구조도 매우 간단하게 구성할 수가 있다.

Claims (2)

1. 하단부에 전,후 방향으로 길게 연장된 가압날이 형성되고 상기 가압날의 저면인 가압면으로 피압착 부재에 열을 가하면서 눌러 압착을 수행하는 본딩 블록을 포함하는 가압 헤드 유닛에 있어서,

   상기 본딩 블록에는, 본딩 블록의 길이에 대응하는 길이를 가지는 히터가 상기 본딩 블록의 가압날에 인접하여 상기 본딩 블록의 전방 단부로부터 후방 단부까지 상기 가압날과 나란한 상태로 삽입.설치되고,

   상기 본딩 블록에 설치된 상기 히터의 하부와 상기 가압날 사이에는 온도 센서가 상기 히터의 삽입 방향과 동일한 방향으로 상기 가압날과 나란하게 삽입 배치되며,

   상기 온도 센서로부터의 온도 검출 신호에 의해 상기 히터를 제어하는 콘트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 본딩 블록은 스테인레스 강에 비하여 열팽창 계수가 적은 인바아 또는 자기 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열압착 장비의 가압 헤드 유닛.

Images