KR20070072071A - 본딩 장치의 툴 팁 및 이를 사용하여 제조되는 화상표시장치 - Google Patents

본딩 장치의 툴 팁 및 이를 사용하여 제조되는 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본딩(bonding) 장치의 툴(tool) 팁, 이를 장착하는 본딩 장치 및 이를 사용하여 제조되는 화상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 대향하는 회로 전극을 각각 포함하는 제 1 기판 및 제 2 기판을, 평판 디스플레이와 같은 화상 표시장치에 사용되는 저온 속경화형 이방전도성 필름을 사용하여 접속시키는 본딩 장치의 툴 팁에 있어서, 상기 툴 팁의 폭은 상기 이방 전도성 필름의 폭보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 본딩 장치의 툴 팁이 제공되며, 이 본딩 장치의 툴 팁을 이용하면 초기 접속 저항 및 신뢰성 접속 저항이 모두 우수한 필름을 포함하는 화상 표시장치를 제조할 수 있다.
저온 속경화, 이방전도성 필름, 본딩 장치 툴, 툴 팁 폭

Description

본딩 장치의 툴 팁 및 이를 사용하여 제조되는 화상 표시장치{TOOL TIP OF BONDING APPARATUS AND IMAGE DISPLAY APPARATUS PREPARED BY THE SAME}
도 1은 현재 가장 일반적으로 사용되는 이방전도성 필름의 개략도이다.
도 2는 종래의 이방전도성 필름의 본딩 과정을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 본딩 과정을 도시한 개략도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 이방전도성 필름 20 : 기재 (SEPARATOR)
100 : 본딩 툴 120 : 본딩 툴 팁
130 : 완충 시트
150 : 인쇄회로기판 (PCB: Printed Circuit Board)
160 : 칩 온 플렉서블 인쇄회로 (Chip On Flexible Printed Circuit)
본 발명은 본딩(bonding) 장치의 툴(tool) 팁, 이를 장착하는 본딩 장치 및 이를 사용하여 제조되는 화상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 대향하는 회로 전극을 각각 포함하는 제 1 기판 및 제 2 기판을, 평판 디스플레이와 같은 화상 표시장치에 사용되는 저온 속경화형 이방전도성 필름을 사용하여 접속시키는 본딩 장치에 있어서, 상기 본딩 장치의 툴 팁의 폭은 상기 이방 전도성 필름의 폭보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 툴 팁, 이를 장착하는 본딩 장치 및 이를 장착하는 본딩 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 상기 본딩 장치의 툴 팁의 폭을 저온 속경화형 이방전도성 필름의 폭과 동일하거나 약간 작게 하여 필름 접착시 접착력이 우수하고, 접속 저항이 상승하지 않도록 하는 저온 속경화형 이방전도성 필름에 사용되는 본딩 장치의 툴 팁에 관한 것이다.
최근 전자 패키징 기술에서는 회로의 미세한 전극들을 한 번에 접속시키기 위한 기술이 요구되며, 평판 디스플레이(FPD)와 같은 화상 표시장치에서는 소형화 및 생산성 향상을 위하여 공정 조건이 간단한 이방전도성 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 많이 사용하고 있다. 도 1은 현재 가장 일반적으로 사용되는 이방전도성 필름의 개략도이다. 이러한 종래의 이방전도성 필름은 기재 위에 이방 전도성 필름이 형성되어 구성된다. 이러한 이방전도성 필름은 최근 생산효율 향상을 위하여 접속시간을 단축하는 것이 요구되고 있어, 저온 속경화성이 필요 불가결하게 되고 있다.
일반적으로 최근의 저온 속경화형 이방전도성 필름은 가압착 및 본압착의 본 딩 공정을 통한 화상 표시장치의 회로간 접속 연결에 적용되어지고 있으며, 중요 본딩 공정인 본압착시의 본딩 툴 팁 폭의 조건에 따라 이방전도성 필름과 양쪽 회로 기판의 접속 연결 상태가 달라지게 된다. 기존의 이방전도성 필름은 경화속도가 빠르지 않은 시스템을 도입하여 적용하였으나 최근에는 평판 디스플레이를 비롯한 화상 표시장치 제조 업체의 생산효율 향상을 위하여 접속시간을 10초 이하로 단축하는 것이 요구되고 있는 것이다.
이러한 이유로 이방전도성 필름의 경화속도가 빨라지고 있으며, 이방전도성 필름의 성능을 최대화 시키기 위해서는 본딩 공정에서의 설비 툴 팁 폭의 선정이 요구되고 있다.
한국공개특허 제 10-2005-0101638호에서 본딩 장치의 툴 팁은 회로부 필름과 패드의 크기에 따라 적당한 팁을 선택한다고 제안되어 있으나, 일반적으로 이방전도성 필름의 폭보다 큰것을 적용하여 다양한 크기의 이방전도성 필름을 접속에 사용하므로 속경화형 이방전도성 필름의 경우 본딩 후의 접속상태에 문제점을 야기시킨다.
이방전도성 필름의 본딩 공정에서 필름의 폭보다 본압착 설비의 툴 팁 폭이 넓은 경우 열압착 본딩시 이방전도성 필름의 가장자리 부분에 순간적으로 많은 열이 전달되고, 가장자리 부분부터 속경화가 일어나므로, 도전입자들이 전극 사이를 충분히 접속할 수 있도록 필름의 구성 수지가 흐르기 전에 경화가 이루어져 본딩 후에 회로간 전극 사이에 접속통로가 흐르지 못한 이방전도성 필름의 수지로 인하여 들뜨게 된다. 이 경우 본딩 상태가 불안정해 지며 접속 저항의 증가를 야기시키 고 신뢰 안정성에도 악영향을 초래하게 된다.
저온 속경화용 이방전도성 필름을 사용하여 회로 부재끼리를 접속할 때 이방전도성 필름의 속경화 성능 및 공정상의 설비에 따른 문제점으로 인하여 본딩 상태에서 발생되는 문제점이 있어, 본딩 장치의 툴 팁 폭 조절로 회로 전극 사이의 본딩 상태를 최적으로 만드는 것이 요구되고 있다.
일반적으로 이방전도성 필름을 사용하는 접속 공정은 인쇄회로기판(PCB) 위에 부착하고 제품의 기재(separator)를 제거하는 공정인 가압착 공정 및 TAB(Tape automating bonding) 필름인 TCP 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit)와 액정 디스플레이(LCD) 패널 또는 인쇄회로기판과의 전기적 접속을 최종적으로 실현하는 본압착 공정으로 구성된다.
상기 공정에서 본딩 툴 팁은 이방전도성 필름의 성능 실현을 위해 중요한 부분이지만, 지금까지는 툴 팁 폭은 회로부 필름과 PCB 배선판의 크기에 따라 적절하게 선택하였을 뿐 중요한 인자는 아니었다. 종래에는 이방전도성 필름의 접속시간이 10초를 초과하여, 본딩 툴 폭에 크게 영향을 받지 않고 최적 성능을 가졌기 때문이다.
그러나 최근에는 전술한 바와 같이 생산성 향상을 위하여 속경화에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이며, 속경화 성능이 중요해 짐에 따라 이방전도성 필름의 최적 본딩 조건을 구현하기 위해서 본딩 장치의 툴 팁 폭의 조건을 조절하는 것이 중요하게 되었다.
즉, 저온 속경화형 이방전도성 필름은 일반적인 본딩 조건에서 본딩 장치의 툴 팁 폭이 이방전도성 필름의 폭보다 넓은 경우 본딩 후의 접속 상태에 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 본딩 장치의 툴 팁의 폭을 조절하여, 접속 저항의 증가를 방지할 수 있는 본딩 장치의 툴 팁을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 조건으로 설정한 본딩 장치의 툴 팁을 장착하는 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 조건으로 설정한 본딩 장치의 툴 팁으로 제조한 화상 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 서로 대향하는 회로 전극을 각각 포함하는 제 1 기판 및 제 2 기판을 저온 속경화형 이방전도성 필름을 사용하여 접속시키는 본딩 장치의 툴 팁에 있어서, 상기 툴 팁의 폭은 상기 이방 전도성 필름의 폭보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 본딩 장치의 툴 팁에 관계한다.
본 발명에 사용되는 이방전도성 필름의 조성은 다음과 같은 3가지 분류의 물 질들이 분산된 것을 사용한다.
-분류 1 : 도전입자
-분류 2 : 라디칼 중합성 물질 및 열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 경화제
-분류 3 : 경화 반응 물질들을 지탱해주는 바인더
본 발명의 본딩 장치의 툴 팁에 사용되는 상기 이방전도성 필름은 접속 시간이 10초 이하인 것을 특징으로 하는 저온 속경화형 이방전도성 필름이다.
본 발명은 서로 대향하는 회로전극을 가지는 기판 사이에 상기의 이방전도성 필름을 위치시키고, 서로 대향하는 회로전극을 가지는 기판을 가압하는 경우 가압하는 본딩 장치의 툴 폭의 조건을 조정함으로써 평판 디스플레이와 같은 화상 표시장치에 사용되는 필름이 최적의 초기 접속 저항 및 신뢰성 접속 저항을 갖고, 접착력이 우수하도록 함에 그 특징이 있다.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 이방전도성 필름의 본딩 과정을 도시한 개략도로서, 인쇄회로기판(150)과 칩 온 플렉서블 인쇄회로(160) 사이에 이방전도성 필름(10)을 위치시키고, 칩 온 플렉서블 인쇄회로(160) 상부에 완충 시트(130)를 위치시킨 후 본딩 장치로(100)로 가압하는 본딩 과정을 나타낸 것이다. 이 경우 본딩 장치의 팁 폭(120)이 이방전도성 필름(10)의 폭 보다 넓은 것을 확인할 수 있다.
도 2와 같이 이방전도성 필름의 폭보다 본압착 설비의 툴 팁 폭(120)이 넓은 경우 본딩시 이방전도성 필름의 흐름성에 방해를 가하여 충분이 흐르기 전에 경화 가 이루져 본딩 후에 회로간 전극사이에 접속통로가 이방전도성 필름의 수지로 인하여 들뜨게 된다. 이 경우 본딩 상태가 불안정해 지며 접속 저항의 증가를 야기시키고 신뢰 안정성에도 악영향을 초래하게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이방전도성 필름을 본딩하는 경우 적용되는 본딩 툴 팁의 최적 조건을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명은 본딩 장치의 툴 팁의 폭이 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
도 2에서 제시한 본압착 툴 팁 폭이 이방전도성 필름 폭 보다 넓은 경우 본딩 상태에 악영향을 미치는 문제점이 있으므로, 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 3에 나타낸 바와 같이 저온 속경화형 이방전도성 필름을 적용할 경우 본압착 툴 팁 폭(120)이 이방전도성 필름 폭과 동일하거나 작도록 한다.
상기와 같은 조건에서는 완충 시트(130) 영향 하에서도 이방전도성 필름의 가장자리와 중앙부분의 경화속도의 차이가 줄어들어 유동성이 좋아지므로, 이방도전성 필름 내부의 수지 흐름성이 더 활발해져 이방전도성 필름의 도전입자와 양쪽 회로 전극과의 접촉면적이 넓어지고, 접속하고자 하는 전극간의 거리가 줄어들기 때문에, 접속 저항이 낮고 장기 신뢰 안정성에서도 우수한 특성을 나타낸다.
상기 조건으로 본딩하는 경우, 본딩 툴 팁의 폭이 이방전도성 필름의 폭과 같고 본딩 공정에서 정확하게 일치되어 본딩하는 것이 가장 좋다. 만약 본딩 툴 팁 폭이 이방전도성 필름 폭과 일치되지 않게 본딩하는 경우, 접속 조건에 이상이 발생될 수 있다. 예를 들어, 이방전도성 필름 폭이 본딩 툴 팁과 1/3정도만 벗어나도 본딩 상태가 불안정해 질 가능성이 크다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 상기와 같은 조건으로 설정한 본딩 장치의 툴 팁을 장착하는 본딩 장치에 관계한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 상기와 같은 조건으로 설정한 본딩 장치의 툴 팁으로 제조한 화상 표시장치에 관계한다.
상기와 같은 조건으로 제조한 화상 표시장치는 패널의 접속 저항이 낮고, 견고하게 접착되어 있으며, 신뢰성 접속 저항이 높을 뿐만 아니라, 공정 처리 시간도 짧아 경제적이다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
도 3에 나타낸 바와 같이 본딩 툴 팁 폭이 이방전도성 필름(10)의 폭(2.0 mm)과 같은 것을 사용하여 본딩을 실시하였다. 이 경우 완충 시트(130)는 두께가 0.15 mm인 테프론 재질의 시트를 사용하였다. 회로의 접속은 라인폭이 230 ㎛이고, 피치가 410 ㎛인 인쇄회로기판(150)과 라인폭이 160 ㎛이고, 피치가 410 ㎛이며, 두께가 8 ㎛이고, 구리회로를 66개 가지는 칩 온 플렉서블 인쇄회로(160)를 본딩 조건별로 접속하여 접속구조체를 얻었다.
본딩은 가압착의 경우 1 MPa의 압력하에 80℃에서 2초간 실시하였고, 본압착의 경우 3 MPa의 압력하에 각각 140℃, 160℃, 180℃의 온도로 9초간 실시하였다. 상기 조건은 현재 속경화 이방전도성 필름의 가장 많이 적용되는 조건이며 이 조건에서 신뢰 안정성까지 파악하였다.
본딩 후 접착력과 접속 저항을 측정하였고, 고온고습도, 냉열사이클 등 신뢰안정성을 점검하였다. 고온고습도는 85℃, 85%RH(상대습도)에서 250hr, 500hr 동안 수행하였으며, 냉열사이클의 경우 -40℃ 내지 100℃에서 한 사이클(cycle)을 진행하는 조건으로 500사이클(1hr = 1사이클)을 수행하여 접속 저항을 측정하고, 이 값을 초기 데이터와 비교하였다.
비교예 1
도 2에 나타낸 바와 같이, 기존의 방식인 이방전도성 필름의 폭(2.0mm) 보다 0.5 mm 넓은 본딩 툴 팁 폭(2.5mm)을 사용하여 본압착을 실시하였다. 이 경우 완충 시트 및 적용 접속체는 실시예 1의 경우와 동일한 것을 사용하였다. 본딩은 실시예 1과 마찬가지로 가압착의 경우 1 MPa의 압력하에 80℃에서 2초간 실시하였고, 본압착의 경우 3 MPa의 압력하에 각각 140℃, 160℃, 180℃의 온도로 9초간 실시하였다.
본딩 후 접착력과 전기저항을 측정하였고, 실온고습도, 냉열사이클 등 신뢰안정성을 점검하였다. 실온고습도는 85℃, 85%RH(상대습도)에서 250hr 동안 실시하였으며, 냉열사이클의 경우 -40℃ 내지 100℃에서 250사이클(1hr = 1사이클)을 수행하여 접속 저항을 측정하고, 초기 데이터와 비교하였다.
비교예 2
도 2에 나타낸 바와 같이, 이방전도성 필름의 폭(2.0 mm) 보다 1.0 mm 넓은 본딩 툴 폭(3.0 mm)을 사용하여 본압착을 실시하였다. 이 경우 완충 시트 및 접속구조체는 실시예 1과 동일한 겻을 사용하였으며, 본딩 조건도 동일하게 설정하였다. 본딩 후 초기와 250hr 및 250사이클 접속 저항을 측정하여 비교하였다.
상기 조건으로 측정한 실시예 및 비교예의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112005078639260-PAT00001
[물성 평가 방법]
(1) 접착력
접착력은 ASTM D6862-04에 준하여 90도 박리법으로 측정하여 평가하였다. 이 경우 접착력의 측정장치는 Hounsfield 회사제품인 UTM-H5KT (박리속도 50mm/min, 25℃)를 사용하였다.
(2) 접속 저항
접속 초기 및 고온고습도와 냉열사이클을 수행한 후 각각 4단자법(four probe method)을 이용하여 측정하였다.
표 1을 참조하면 본 발명에 따른 실시예 1의 경우 초기 접착력 및 접속 저항, 그리고 접속 저항 신뢰성 250hr, 500hr 까지 모두 양호(접속 저항 1.0 Ω 이하)함을 확인하였다.
한편, 비교예 1의 경우 초기 접속 저항은 양호하나 접속 저항 신뢰성 250hr 및 250사이클에서 접속 저항이 높게(1.0 Ω 초과) 나타나는데, 이는 본딩 툴 팁 폭이 이방전도성 필름 폭 보다 넓어서 속경화 이방전도성 필름이 충분이 유동성을 가지지 못하고, 접속시 칩 온 플렉서블 인쇄회로와 인쇄회로기판을 불안정하게 접속하여, 초기 값은 양호하더라도 신뢰 안정성 수행시 접속 저항이 높게 나타난 것으로 판단된다.
비교예 2의 경우 본딩 상태가 비교예 1의 경우보다 불안정하여, 접속 초기부터 접속 저항이 높게 나타났다 (140℃ 본압착). 본딩 툴 팁 폭이 이방전도성 필름 폭 보다 커지면 커질수록 이방전도성 필름의 유동성에 방해를 주어 회로 접속간 간극을 증가시키고, 접속 저항이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 저온 속경화형 이방전도성 필름에 사용되는 본딩 장치 및 그 툴 팁의 경우, 본딩 장치의 툴 팁의 폭을 이방전도성 필름 폭과 동일하게 설정하여 평판 디스플레이와 같은 화상 표시장치에 사용되는 필름 구성 부품간 접착력을 향상시키고, 접속 저항값이 상승되지 않도록 함으로써, 본 발명의 툴 팁을 사용하면, 신뢰성이 우수한 화상 표시장치를 제조할 수 있으며, 저온 속경화형 이방전도성 필름을 사용하므로, 제조 공정도 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 서로 대향하는 회로 전극을 각각 포함하는 제 1 기판 및 제 2 기판을 저온 속경화형 이방전도성 필름을 사용하여 접속시키는 본딩 장치의 툴 팁에 있어서, 상기 툴 팁의 폭은 상기 이방 전도성 필름의 폭보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 본딩 장치의 툴 팁.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 툴 팁의 폭이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 본딩 장치의 툴 팁.
  3. 제 1항의 툴 팁을 장착하는 본딩 장치.
  4. 제 1항의 본딩 장치의 툴 팁을 사용하여 제조되는 화상 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 화상 표시장치의 이방전도성 필름에 의해 접속된 부분의 접속 저항이 1.0 Ω 이하인 것을 특징으로 하는 화상 표시장치.
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