KR20100056037A - 액정표시장치의 본딩시스템 - Google Patents

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KR20100056037A
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    • H01L24/86—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB]

Abstract

본 발명은 본딩 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치의 액정패널에 구동IC가 장착된 전자부품을 압착시키는 본딩 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템은 전자부품을 공급하는 부품공급부재와, 부품공급부재에 의해 공급된 부품에 필름을 부착하는 필름부착부재와, 필름이 부착된 전자부품을 안착시켜 회전하는 인덱스부재와, 인덱스부재에서 정렬과 검사가 이루어진 다수개의 전자부품을 전달받아 액정패널에 정렬과 부착하는 본딩부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치의 본딩시스템{Bonding system for Liquid Crystal Display}
본 발명은 본딩 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치의 액정패널에 구동IC가 장착된 전자부품을 압착시키는 본딩 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)를 제조하는 공정은 유리 전자부품에 박막트랜지스터를 배열하여 제작하는 TFT 공정과, 유리 전자부품에 배향막을 도포하고 액정을 주입함으로써 완제품 셀(cell)을 제작하는 셀공정과, 완성된 셀에 구동IC 및 피시비(PCB)를 부착하고 백라이트유닛(back light unit) 및 하우징을 조립하는 모듈(module) 공정으로 이루어진다.
모듈 공정에서 액정표시장치에 구동IC를 실장하는 방식은 크게 씨오지(COG: Chip On Glass) 실장 방식과 탭(TAB:Tape Automated Bonding) 실장 방식으로 나뉘어진다. 씨오지 실장 방식은 별도의 구조물 없이 액정 액정패널의 게이트 영역과 데이터 영역에 직접 구동IC를 실장하는 방식이다. 그리고, 탭 실장 방식은 구동IC가 탑재된 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package)를 통해 액정 액정패널의 게이트 영역과 데이터 영역에 간접적으로 구동IC를 실장하는 방식이다.
액정표시장치에 구동IC를 실장하는 방식으로서 탭(TAB) 실장 방식을 택할 경 우, 구동IC를 탑재한 테이프 캐리어 패키지(이하, 탭 IC(TAB-IC)라 한다.)는 이방성 도전필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 통해 액정 액정패널과 인쇄회로전자부품(PCB)의 양쪽에 견고하게 접속됨으로써 구동IC가 자신에게 부여된 기능을 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
다시 말해서, 탭 IC를 액정 액정패널에 실장하는 공정에서는 액정 액정패널의 전극과 탭 아이씨와의 전기적 도통을 위한 매개체로서 이방성 도전필름(ACF)를 액정 액정패널에 일정한 규격으로 부착한 다음, 이방성 도전필름(ACF)이 부착된 액정 액정패널 전극에 탭 아이씨를 정렬하여 맞추어 가압착 유닛으로써 가압착을 수행하고, 다시 HOT BAR에 의한 열압착 공정을 이용하여 본압착을 행하여 탭 IC를 액정 액정패널에 부착하는 작업을 완료하게 된다.
본 발명의 일측면은 액정표시장치의 액정패널에 구동IC가 장착된 TCP를 액정패널에 압착시키는 본딩 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템은 전자부품을 공급하는 부품공급부재와, 부품공급부재에 의해 공급된 부품에 필름을 부착하는 필름부착부재와, 필름이 부착된 전자부품을 안착시켜 회전하는 인덱스부재와, 인덱스부재에서 정렬과 검사가 이루어진 다수개의 전자부품을 전달받아 액정패널에 부착하는 본딩부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본딩부재는 액정패널이 안착되는 본딩 스테이지와, 전자부품을 흡착 및 가압하는 본딩헤드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본딩부재는 전자부품이 액정패널에 접합될 수 있도록 필름에 레이저 광을 인가해주는 레이저공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본딩헤드부의 선단에는 전자부품을 소정의 열과 압력으로 눌러주도록 압착툴이 설치되며, 본딩헤드부의 후단에는 전자부품을 흡착한 상태로 이송시키도록 흡입노즐이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 레이저공급부는 레이저 광원과, 필름에 광을 전달해주는 빔 전달 광학계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전자부품은 탭 IC(TAP-IC)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 필름은 이방성전도필름(ACF)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템은 ACF를 전자부품에 부착하여 액정패널에 압착시키고, HOT BAR에 의한 열압착 공정으로 레이저 공정으로 대체함으로서 별도의 가압착 공정을 생략할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템을 나타낸 개략 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템은 부품공급부재(100)와, 부품이송부재(200)와, 인덱스부재(300)와, 필름부착부재(400)와, 본딩부재(500)를 포함하여 구성된다.
부품공급부재(100)는 액정패널(10)에 본딩되는 전자부품(110)을 낱개로 공급하는 부분이다. 부품공급부재(100)에는 전자부품(110)이 일렬로 부착된 스트랩이 릴형상으로 감겨진 부품릴(120)이 장착된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 전자부품(110)은 탭 IC(110)를 포함할 수 있다. 부품공급부재(100)에는 펀칭유닛(130)이 구비된다. 펀칭유닛(130)은 스트랩상에 있는 전자부품(110)을 분리한다.
부품공급부재(100)에는 취출유닛(140)이 구비된다. 취출유닛(140)은 펀칭유닛(130)에서 분리된 전자부품(110)을 부품공급부재(100)의 외부로 취출한다. 취출유닛(140)에는 취출테이블(150)이 구비된다. 취출테이블(150)은 펀칭유닛(130)과 부품공급부재(100)의 외부 사이에서 전자부품(110)을 이송시킨다.
부품이송부재(200)는 부품공급부재(100)에서 스트랩으로부터 분리된 전자부품(110)을 전달받아 이송하는 부분이다. 부품이송부재(200)에는 흡착헤드(미도시)가 구비되는데, 이러한 흡착헤드(미도시)는 취출테이블(150)에 놓여진 전자부품(110)을 흡착하여 인덱스부재(300)로 이송시킨다.
인덱스부재(300)는 부품이송부재(200)를 통해 공급된 전자부품(110)을 정렬하고 검사하는 부분이다. 인덱스부재(300)에는 베이스(미도시)에 회전 가능하게 인덱스테이블(310)이 설치된다. 인덱스테이블(310)은 원형의 테이블로서 회전하면서 전자부품(110)을 공급받아 정렬 및 검사를 통해 전자부품(110)을 본딩부재(500)로 선택적으로 공급한다.
인덱스테이블(310) 중 부품이송부재(200)와 인접한 영역(A)에서는 부품이송부재(200)를 통해 전자부품(110)을 전달받는다. 그리고, 상기 A영역에서 90ㅀ회전된 영역(B)에서는 액정패널(10)에 본딩시키기 위하여 전자부품(110)에 필름(400a)이 부착된다. 이를 위하여 B영역과 인접한 영역에서는 필름부착부재(400)가 마련된다.
필름부착부재(400)는 전자부품(110)이 액정패널(10)에 압착하기 전의 상태에서 필름(400a)을 부착시키는 역할을 한다. 여기서, 필름(400a)은 액정패널(10)의 전극과 전자부품(110)의 전극을 도통시키기 위하여 이방성 도전필름(ACF)을 사용할 수 있다. 한편, 전자부품(110)을 부착하기 위한 필름(400a)으로는 NCP(Non-Conductive Paste) 및 NCF(Non-Conductive Film)가 사용될 수 있음은 물론이나, 이 하에서는 필름(400a)으로 ACF가 사용된 경우에 한하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필름부착부재의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 필름부착부재(400)는 공급부(410), 회수부(420), 가이드부(430), 부착부(450)로 구성될 수 있다.
공급부(410)의 릴에는 ACF(400a)가 감겨 있고, 회수부(420)의 릴에는 사용된 ACF(400a)가 점차적으로 감기게 된다. ACF(400a)는 길다란 테이프의 일측 표면에 ACF(400a)를 점착하여 형상한 층상구조의 테이프 재료로 마련될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 ACF(400a)가 단층구조의 테이프 재료로 마련된 경우에 대하여 설명한다.
회수부(420)는 서보모터(미도시)와 결합되어 회전구동을 하게 되며, 회전구동에 의하여 ACF(400a)는 공급부(410)에서 회수부(420) 쪽으로 이동하게 된다.
가이드부(430,440)는 공급부(410) 측에 배치된 제1가이드부(430)와, 회수부(420) 측에 배치된 제2가이드부(440)로 구성되며, 그 사이에서 ACF(400a)의 이동을 안내한다. 즉, 공급부(410)의 릴에서 풀려나온 ACF(400a)는 제1가이드부(430)와 제2가이드부(440)를 경유하여 회수부(420)의 릴에 감기게 된다.
부착부(450)는 ACF(400a)를 상부에서 가압하여 하부에 위치한 전자부품(110)에 부착시키는 헤드부(451)와, 헤드부(451)를 상하로 동작시키는 실린더(452)로 구성되어, 인덱스테이블(310)의 B영역에 놓여진 전자부품(110)에 ACF(400a)를 부착할 수 있게 된다.
B영역에서 90ㅀ회전된 영역(C)에서는 ACF(400a)가 부착된 전자부품(110)의 정렬 및 검사가 이루어진다. 즉, ACF(400a)를 전자부품(110)에 일정한 길이로 부착한 다음에 ACF(400a)가 부착된 전자부품(110)을 정렬하여 맞추어 액정패널(10)에 압착을 수행할 수 있도록 하는 부분이다.
C영역에서 90ㅀ회전된 영역(D)에서는 전자부품(110)이 본딩부재(500)로 전달된다. D영역에서는 C영역에서 제대로 정렬이 이루어지고 불량이 없는 전자부품(110)만이 본딩부재(500)로 전달된다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩부재(500)는 ACF(400a)가 부착된 전자부품(110)을 액정패널(10)에 본딩시키는 역할을 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본딩부재를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩부재의 본딩헤드를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본딩부재(500)는 액정패널(10)이 안착되는 본딩 스테이지(20)와, 전자부품(110)을 흡착하되 동시에 전자부품(110)을 가압하는 본딩헤드부(510)과, 전자부품(110)이 액정패널(10)에 접합될 수 있도록 전자부품(110)에 레이저 광을 인가해주는 레이저공급부(520)와, 본딩부재(500)를 전반적으로 제어해주는 제어부(530)을 포함하여 구성된다.
본딩헤드부(510)에 구비된 본딩헤드(511)는 리니어가이드(512)에 의해 안내되어 직선 운동되는 제1방향이송대(513)에 각각 이동 가능하게 설치된다. 제1방향이송대(513)가 리니어가이드(512)에 대하여 X방향으로 안내되어 이동됨에 의해 전자부품(110)을 인덱스테이블(310)에서 전달받아 액정패널(10)에 본딩되는 위치로 이송한다.
제1방향이송대(513)에는 제2방향이송대(514)가 제2방향(즉, Y방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 제2방향은 제1방향과 직교하는 방향이다. 제2방향이송대(514)에는 본딩구동실린더(515)가 구비된다. 본딩구동실린더(515)는 전자부품(110)을 액정패널(10)에 압착시켜 본딩되도록 한다. 본딩구동실린더(515)는 압착툴(511a)이 Z방향으로 힘을 가할 수 있도록 한다.
제2방향이송대(514)에는 지지브라켓(516)이 설치되고, 지지브라켓(516)에는 회전구동원(517)이 설치된다. 회전구동원(517)은 본딩블럭(518)을 회전시킨다. 회전구동원(517)에는 본딩블럭(518)이 설치되고, 본딩블럭(518)의 선단에는 압착툴(511a)이 설치된다. 압착툴(511a)은 실제로 전자부품(110)을 소정의 열과 압력으로 눌러주는 부분이다. 본딩블럭(518)의 후단에는 흡입노즐(511b)이 설치되어 전자부품(110)을 흡착한 상태로 이송할 수 있다. 본딩블럭(518)에는 압착툴(511a)의 온도를 제어하기 위한 히터(519)가 구비된다.
한편, 도면에서는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 실시예에 따른 본딩부재(500)는 본딩헤드부(510)에 인접한 위치에 전자부품을 사전에 정렬을 위한 복수의 카메라(미도시) 및 정렬부(미도시)와, 액정패널의 이송을 위하여 전후 방향으로 배열되는 컨베이어(미도시)를 설치하여 독립적으로 구동되게 할 수도 있다.
또한, 본딩부재(500)는 액정패널(10)의 하측에서 레이저 빔을 조사하는 레이저공급부(520)가 마련된다. 레이저공급부(520)는 레이저 광원(521)과, ACF(400a)에 광을 전달해주는 빔 전달 광학계(522)를 포함하여 구성된다.
레이저 광원(521)은 제어부(530)의 제어에 따라 소정 세기의 레이저 빔을 발 생한다. 레이저 광원(521)은 UV 레이저로부터 가시광(可視光) 레이저, 근적외 레이저를 포함할 수 있다.
빔 전달 광학계(522)는 레이저 광원(521)의 레이저 빔을 액정패널 측으로 전달하기 위한 광 파이버(522a)와, 광학계를 지지하기 위한 광학계 고정대(522b), 광 파이버(522a)를 통해 전달된 광을 조사하기 위한 형태나 크기로 확장하는 빔 확장기(522c)로 이루어진다.
액정패널(10)에 압착할 전자부품(110)을 올려 놓고, ACF(400a)를 액정패널 위에 정치시킨다. 이 때 전자부품(110)과 액정패널(10)의 전극의 접속이 이루어지도록 정확하게 위치를 맞추어야 한다. 이러한 과정은 바람직하게는 로봇 등을 이용하여 자동화하는 것이 바람직하다.
레이저 광원(521)은 제어부(530)의 제어에 따라 ACF(400a)에서 흡수가 가능한 파장의 빛을 적절한 세기의 출력으로 방출한다. 방출 형태는 시간상으로 연속적인 광이거나 펄스 형태로 방출할 수 있다. 방출된 레이저 빔은 광 파이버(522a)로 구성된 빔 광학 전달계(522)로 전송되고, 빔 전달 광학계(522)의 빔 확장기(522c)를 연결하는 광학계 고정대(522b)를 거쳐 접속되는 부위에 조사되기 전 빔 확장기(522c)를 이용하여 적정한 크기의 광으로 만들어진다. 적절한 크기로 확장된 빔은 레이저 파장에 투과성이 매우 큰 광학창(20a)을 통하여 접속 부위에 조사된다.
광학창(20a)을 통해 전자부품(110)의 하면으로 레이저 빔을 조사하면, 전자부품(110)은 적외선 파장의 레이저 빔을 대부분 통과시킨다. 레이저 출력은 다른 일반적인 광보다 단위면적당 출력이 높으므로 작은 흡수에도 충분한 열을 발생시킨 다. 전자부품(110)을 통과한 레이저 빔은 ACF(400a)로 전달되어 전자부품(110)을 액정패널(10)에 압착할 수 있게 된다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템의 작용을 설명한다.
부품공급부재(100)에 장착된 부품릴(120)에서는 스트랩이 풀려나온다. 스트랩에는 전자부품(110)이 일렬로 부착되어 있으며, 펀칭유닛(130)에서 전자부품(110)이 하나씩 분리된다. 분리된 전자부품(110)은 취출유닛(140)의 취출테이블(150)에 안착되어 부품공급부재(100) 외부로 전달된다.
부품공급부재(100)의 외부로 전달된 전자부품(110)은 부품이송부재(200)에 의해 인덱스부재(300)로 전달된다. 전자부품(110)은 부품이송부재(200)에 의해 인덱스부재(300)의 A영역에서 인덱스테이블(310)에 안착된다.
인덱스테이블(310)의 회전에 의해 전자부품(110)은 B영역으로 이동되고, B영역에서는 필름부착부재(400)에 의해 ACF(400a)가 전자부품(110)에 부착된다. 그리고, 인덱스테이블(310)의 회전에 의해 전자부품(110)은 C영역으로 이동되고, C영역에서 정렬 및 검사가 이루어진다. C영역에서의 정렬은 본딩부재(500)와 대응되는 위치에 있도록 수행된다.
인덱스테이블(310)의 회전에 의해 C영역에서 정렬과 검사가 마쳐진 전자부품(110)은 D영역으로 이동된다. D영역에서는 본딩헤드(511)의 흡입노즐(511b)에 의해 흡착된 상태로 이동된다. 즉, 리니어가이드(512)를 따라 제1방향이송대(513)가 이동하여 인덱스테이블(310)에서 액정패널(10)쪽으로 전자부품(110)을 이송한다.
그리고, 본딩헤드(511)는 본딩구동실린더(515)의 동작에 의해 Z방향으로 힘을 가해 본딩블럭(518)을 전자부품(110)에 대고 눌러준다. 이때, 본딩블럭(518)의 히터(519)에 의해 압착툴(511a)은 소정의 온도로 가열된 상태여서, 열과 압력으로 전자부품(110)을 액정패널(10)에 본딩할 수 있다.
동시에, 액정패널(10)의 하측에 마련된 레이저 광원(521)은 제어부(530)의 제어에 따라 ACF(400a)에서 흡수가 가능한 파장의 빛을 적절한 세기의 출력으로 방출하여, 전자부품(110)을 액정패널(10)에 견고히 본딩할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템에서는 별도의 가압착을 생략한 상태에서도 전자부품(110)을 액정패널(10)에 본딩할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템은 ACF를 전자부품에 부착하여 액정패널에 압착시키고, HOT BAR에 의한 열압착 공정을 레이저 공정으로 대체함으로서 별도의 가압착 공정을 생략할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 본딩시스템을 나타낸 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필름부착부재의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본딩부재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩부재의 본딩헤드를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100...부품공급부재 200...부품이송부재
300...인덱스부재 400...필름부착부재
500...본딩부재 510...본딩헤드부
520...레이저공급부

Claims (7)

  1. 전자부품을 공급하는 부품공급부재와,
    상기 부품공급부재에 의해 공급된 부품에 필름을 부착하는 필름부착부재와,
    상기 필름이 부착된 전자부품을 안착시켜 회전하는 인덱스부재와,
    상기 인덱스부재에서 정렬과 검사가 이루어진 다수개의 전자부품을 전달받아 액정패널에 정렬과 부착하는 본딩부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 본딩부재는 상기 액정패널이 안착되는 본딩 스테이지와, 상기 전자부품을 흡착 및 가압하는 본딩헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 본딩부재는 상기 전자부품이 상기 액정패널에 접합될 수 있도록 상기 필름에 레이저 광을 인가해주는 레이저공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 본딩헤드부의 선단에는 전자부품을 소정의 열과 압력으로 눌러주도록 압착툴이 설치되며, 상기 본딩헤드부의 후단에는 전자부품을 흡착한 상태로 이송시키도록 흡입노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 레이저공급부는 레이저 광원과, 상기 필름에 광을 전달해주는 빔 전달 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자부품은 탭 IC(TAP-IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 이방성전도필름(ACF)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 본딩시스템.
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