KR20120070511A

KR20120070511A - 기판 조립 장치

Info

Publication number: KR20120070511A
Application number: KR1020110137828A
Authority: KR
Inventors: 히로아끼 다께다; 다꾸야 가이즈; 히로아끼 이마이
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-29
Also published as: JP5737927B2; CN102566122A; JP2012133098A; CN102566122B; TWI507285B; KR101366519B1; TW201235197A

Abstract

표시 장치에 3D 패널이나 터치 패널을 조립하기 위해서, 간단한 구성으로 고정밀도의 조립을 행함과 동시에, 생산 효율의 향상을 도모한 조립 장치가 요구되고 있다. 3D 패널 또는 터치 패널과 표시 패널을 접합하기 위해서, 가접합실에서 상하 기판을 상부 테이블과 하부 테이블에 보유 지지하고, 상하 기판의 위치 정렬과, 요철이 있는 가압면을 가진 상하 테이블에 의해 소정의 가압력에 의한 가접합을 행하고, 본 접합실에서, 가접합된 기판을 필름 반송하고, 반송용 필름 사이에 가접합된 기판을 끼운 상태에서 가열함과 동시에, 가접합실에서 가한 가압력의 약 8배의 가압력으로 본 접합을 행하는 구성으로 하였다.

Description

기판 조립 장치 {SUBSTRATE ASSEMBLING DEVICE}

본 발명은 액정이나 유기 EL(Electro Luminescence)을 사용한 표시 패널에 3차원 패널이나 터치 패널을 설치하기 위한 기판 조립 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치나, 유기 EL 표시 장치에 3차원 표시를 위해서 3D(3dimension:3차원) 패널(또는 필름)을 장착하거나, 이용자가 표시 지시나, 동작 지시를 행하기 위한 터치 패널을 장착한 표시 장치가 증가해 오고 있다. 이러한, 3D 패널이나 터치 패널을 표시 장치에 장착하기 위한 제조 방법으로서 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 화상 표시 패널에 기판 형상 부재를 접착제로 직접 장착하는 것이 있다.

일본 특허 출원 공개 제2010-117618호 공보

상기 특허 문헌 1에서는, 표시 패널에 기판 형상 부재를 장착하는 방법이 명시되어 있지만, 실제로 어떠한 장치를 사용하여 장착을 행하는지에 관해서는, 전혀 개시가 없다.

특허 문헌 1의 방법에서는 표시 패널과 터치 패널 또는 3D 패널 사이는 액자 형상(환형상)으로 접착제를 도포하는 구성으로 하고 있다. 그러나, 이와 같은 부착에서는, 접착제층의 두께에 의해 표시 패널과 장착하는 터치 패널이나 3D 패널 사이에 공간이 생겨, 표시 위치와 터치 위치의 어긋남이 발생할 우려가 있고, 3D 패널에서는 표시 위치의 어긋남에 의해 화상이 변형될 우려가 있다. 또한, 패널 사이의 전체면에 접착제를 도포하여 접합하는 방법도 있지만 접착제에 기포가 혼입되어, 마찬가지의 문제가 발생하는 경우가 있다.

또한, 표시 패널에 기판을 접합할 때에 고압으로 접합할 필요가 있다. 고압으로 기판을 접합하는 경우에는, 기판을 보유 지지하는 면에 요철이 있으면, 기판에 그 요철의 압착 자국이 잔류하여 표시 불균일 등의 원인으로 되어, 표시 장치로서는 불량품으로 될 가능성이 크다.

그 때문에, 본 발명의 목적은, 표시 패널에 3D 패널을 접합하였을 때에 기포의 잔류가 없는 정밀도가 좋은 표시 패널 장치를 실현함과 동시에, 제조를 위한 시간의 단축을 도모한 표시 패널 장치의 조립 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 상측 기판을 보유 지지하기 위해서, 진공 흡착 패드나, 점착 부재 박리용의 박리 핀용의 요철이 있는 기판 보유 지지면을 구비한 상부 테이블과, 로봇 핸드로부터 기판을 수취하기 위한 복수의 수취 핀용의 요철이 있는 기판 보유 지지면을 구비한 하부 테이블을 구비하고, 어느 한쪽의 기판에 접착제를 도포한 상기 상하 기판을 진공 상태에서 소정의 가압력으로 가접합을 하는 가접합실과, 진공 상태에서 상기 가접합된 기판을 가열하고 가압하기 위한 가압면에 요철이 없는 상하의 정반의 위치까지 필름 상에 실어 반송하고, 필름 상에 실은 상태에서 가열함과 동시에, 가접합시보다도 고압으로 접합을 행하는 본 접합실과, 상기 본 접합실로부터 대기 상태에서 접합이 완료된 기판을 반출하는 반출부로 구성하였다.

상기 구성으로 함으로써, 기판이 변형되지 않고, 3D 패널 또는 터치 패널을 표시 패널에 접합하였을 때에 기포의 잔류가 없고, 또한 가압 자국이 발생하지 않는 정밀도가 좋은 패널 장치를 실현함과 동시에, 제조를 위한 시간의 단축을 도모하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태로 되는 기판 접합 장치의 전체 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 가접합실의 단면 구성도.
도 3은 본 접합실의 일례의 단면 구성도.
도 4는 본 접합실의 다른 실시의 단면 구성도.
도 5는 기판 접합 장치의 동작을 설명하는 흐름도.
도 6은 도 4의 계속의 공정을 도시한 플로우차트.

이하, 본 발명의 표시 패널에 기판 형상 부재를 접합하는 장치의 일 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 본 발명에서는 진공 챔버(진공 접합실)를 2개 조합하고, 작은 가압력으로 표시 패널과 기판 형상 부재를 가접합을 행한 후에, 가열하면서 큰 가압력으로 접합을 행하는 구성으로 한 것이다.

도 1에는 본 발명의 표시 패널에 터치 패널 또는 3D 패널 등의 기판 형상 부재를 장착하는 조립 장치의 전체 배치의 평면도를 도시한다. 도 1에 있어서, 참조 부호 1d, 1u는 로봇 핸드, 2는 가접합 장치, 3은 진공 챔버 구조의 가접합실(도 2 참조), 4는 필름 조출부, 5는 가열 접합실, 6은 필름 권취부, 7은 본 접합실[필름 조출부(4), 가열 접합실(5), 필름 권취부(6)를 합체한 것], 8은 패널 반출부이다. 또한, 상측 로봇 핸드(1u)에는, 표시 패널인 상측 기판(9)이, 하측 로봇 핸드(1d)에는 3D 필름인 하측 기판(10)이 보유 지지되어 있다. 필름 조출부(4)로부터 조출된 반송 필름은, 가열 접합실(5) 내에 배치된 상부 정반과 하부 정반 사이를 경유하여 필름 권취부(6)에 이르고, 거기에서 권취되는 구성으로 되어 있다. 가접합실(3)의 기판 반입구에는 제1 게이트 밸브(41)가, 가접합실(2)과 본 접합실(7) 사이에는 제2 게이트 밸브(42)가, 본 접합실(7)의 기판 반출측에 제3 게이트 밸브(43)가 설치되어 있다.

본 실시예에서는 표시 패널을 상측 기판으로 하고, 3D 패널 또는 3D 필름 또는 터치 패널을 하측 기판으로 하여 설명한다. 도 1에 있어서, 우선, 가접합실(3)에 상하 기판을 반입할 때는, 가접합실(3) 내를 대기 상태로 하여 제1 게이트 밸브(41)를 개방하고, 상측 로봇 핸드(1u)에 의해 상측 기판(9)을, 하측 로봇 핸드(1d)에 의해 하측 기판(10)을 각각 보유 지지하여, 가접합실(3) 내에 반입한다. 또한, 상측 로봇 핸드(1u)에는 상하로 이동 가능한 복수 진공 흡착 패드가 설치되어 있고, 이 흡착 패드에 의해 상측 기판(9)의 접합면을 아래로 하여 보유 지지하도록 구성되어 있다. 또한 가접합실(3)에 상측 기판(9)과 하측 기판(10)을 반입할 때, 제2 게이트 밸브(42)는 폐쇄되어 있다.

또한, 상측 기판(9)이나 하측 기판(10) 중 어느 한쪽의 접합면에는, 열경화성의 수지로 이루어지는 접착제가 전공정에서 전체면에 도포되어 있다. 가접합실(3) 내에는, 후술하는 바와 같이 상부 테이블(14U)과 하부 테이블(14D)이 대향하도록 설치되어 있고, 상측 기판(9)은 접합면을 하향으로 하여 상부 테이블(14U)면에 수평으로 보유 지지되고, 하측 기판(10)은 접합면을 상향으로 하여 하부 테이블(14D)면에 수평하게 보유 지지된다. 또한, 상부 테이블(14U)측에는 상측 기판을 상측 로봇 핸드(1u)로부터 수취하기 위해서, 상하로 이동할 수 있는 복수의 흡착 패드가 설치되어 있다. 또한, 하부 테이블(14D)에는 로봇 핸드(1d)가 보유 지지하고 있는 하측 기판을 수취하기 위해서 복수의 상하 이동할 수 있는 핀을 구비하고 있고, 이 핀을 상방향으로 이동시켜 핀 상에 하측 기판을 수취하는 구성으로 되어 있다.

상하 기판의 반입이 완료되면, 제1 게이트 밸브(41)를 폐쇄하고, 가접합실(3) 내를 진공 배기한다. 그리고, 위치 정렬을 행한 후, 가접합이 행해진다. 이때의 접합 하중은 약 5tf 정도의 힘이다. 가접합이 종료되면, 제2 게이트 밸브(42)가 개방된다. 이 제2 게이트 밸브(42)를 개방하기 전에는, 제3 게이트 밸브(43)는 폐쇄되어 있어, 본 접합실(7) 내는 가접합실(3) 내의 가접합을 하는 진공 상태와 동일한 진공 상태로 되어 있다. 제2 게이트 밸브(42)가 개방되면, 가접합이 완료된 가접합 기판이 하부 테이블(10)로부터 반송 롤러(19)에 전달되어, 본 접합실(7) 내에 반입된다. 또한, 반송 롤러 컨베이어(19)는 상하로 이동할 수 있도록 상하 이동 기구를 구비하고 있다.

본 접합실(7)에서는, 가열 접합부(5)를 사이에 두고 필름 조출부(4)와 필름 권취부(6)가 설치되어 있고, 이 필름 조출부(4)로부터 풀어져 필름 권취부(6)에 의해 권취되는 반송 필름 상에 가접합 기판을 적재하여 반송하는 기판 반송 기구를 구성하고 있다. 반송 필름 상에 적재된 가접합 기판은 가열 접합부(5)에 보내어진다. 가열 접합부(5)에서는 반송 필름 상에 적재된 상태에서 가접합 기판을, 가열(예를 들어 약 80 내지 90℃)하면서 고가압력(가접합실에 있어서의 가압력의 약 8배의 가압력)으로 가압함으로써 접착제를 용융, 고화하여 본 접합을 행한다. 본 접합이 종료되면 본 접합실(7) 내를 대기 상태로 복귀시키고, 제3 게이트 밸브(43)를 개방하여, 접합이 완료된 접합 기판(40)을 반송 필름 상에 적재한 상태에서 반송 필름을 필름 권취부(6)측으로 이동시킴으로써 반송 필름으로부터 반송 롤러 컨베이어(44)에 전달된다. 본 접합 기판(30)은 반송 롤러 컨베이어(44)에 의해 패널 반출부(9)에 반출된다.

이와 같이, 가접합실(3)에서는 고정밀도의 위치 결정이 필요하기 때문에, 복수대의 카메라(18)를 사용하여 위치 결정을 하고 나서 가접합을 행하고 있다. 또한, 본 접합실(7)에서는 높은 가압력을 가하여 접합을 행하기 때문에, 가접합 기판에 힘을 작용시키는 가압면 등에 요철이 있으면, 그 요철을 기판에 전사해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 가능한 한 완전히 평평한 면으로 가압할 수 있도록, 기판을 보유 지지할 필요가 없는 상태에서 반송 필름에 가접합 기판을 탑재한 채로 가열ㆍ가압할 수 있도록 함과 동시에, 상부 정반측에는 탄성체를 설치한 구성으로 한 것이다. 또한, 접착제에는 기포가 남지 않도록, 진공 중에서 접합을 행하도록 한 것이다. 이상이 대략적인 동작이지만, 다음으로 각 부의 구성의 상세를, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 금회 사용한 접착제는 열경화성의 접착제이다.

도 2에 가접합 장치의 단면도를 도시한다. 가대(11) 상에 가접합실(3)이 설치되어 있다. 가접합실(3)은 진공 챔버로 구성되어 있다. 상측 기판과 하측 기판을 진공 상태에서 가접합하는 것이며, 가접합실(3) 내에는 상측 기판(9)을 보유 지지하는 상부 테이블(14U)과 하측 기판(10)을 보유 지지하는 하부 테이블(14D)이 설치되어 있다. 가접합실(3)에는, 상하 기판을 반입하기 위한 반입구에는 제1 게이트 밸브(41)가, 가접합한 기판을 반출하기 위한 반출구에는 제2 게이트 밸브(42)가 설치되어 있다. 또한, 제2 게이트 밸브(42)는 본 접합실(7)의 기판 반입구와 겸용하고 있다. 가접합실(3) 내를 진공 상태로 함으로써, 기판면에 도포되어 있는 접착제에 기포가 혼입되어 있어도 탈기할 수 있다. 그를 위해서, 도시하지 않은 진공 펌프와 그 배관이 배치되어 있어, 가접합실(3) 내를 대기 상태로부터, 진공 상태로 변환한다. 또한, 도시하지 않지만 가접합실(3) 내가 소정의 진공도로 되었는지의 여부를 측정하는 기압계가 설치되어 있다. 또한, 가접합실(3) 내에서의 접합에서는, 가접합을 행하는 것이며, 가접합 후의 접착제는 건조된 상태가 아니라, 접착제의 점성으로 접합되어 있는 것이다. 또한, 접합을 위해서 기판면에 가압 자국 등이 남지 않는 가압력을 가하도록 하고 있다. 또한, 도시하지 않지만 상측 로봇 핸드(1u)로부터 상측 기판(9)을 수취하기 위해서, 상부 테이블(14U)에는 복수의 진공 흡착 패드가 설치되어 있다. 이 진공 흡착 패드는, 상부 테이블(14U)에 대하여 별도로 상하 이동할 수 있도록 구동 기구를 설치한 구성으로 되어 있다. 이 진공 흡착 패드에도, 진공 펌프로부터 배관이 배치되어 있다. 또한, 하부 테이블(14D)측에는 반송 롤러 컨베이어(19)가 설치되어 있다. 또한, 상부 테이블(14U)의 기판 보유 지지면에는 상측 기판(9)을 진공 중에서도 보유 지지할 수 있게 점착 부재가 설치되어 있다. 또한 상부 테이블(14U)은 상측 빔(13)에 설치한 테이블 지지 기둥에 접속되어 있다. 이 상측 빔(13)을 가대(11)의 4코너에 설치한 지지 기둥(12)에 장착한 구동 기구(15)를 사용하여 상하 이동시킴으로써 상부 테이블(14U)을 상하로 이동시킬 수 있다. 즉 지지 기둥(12)측과 상측 빔(13) 사이에 리니어 레일과 슬라이드 부재가 설치되어 있고, 이에 의해 스무스하게 상하 이동할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 상부 테이블(14U)에는 점착 부재로부터 접합 후의 기판을 박리하기 위한 상부 테이블(14U)면으로부터 돌출되어 상측 기판(9)면을 눌러 두기 위해서, 복수의 돌출 핀과 그 구동 기구로 이루어지는 점착 부재 박리 기구가 설치되어 있다.

또한, 하부 테이블(14D)에는 하측 로봇 핸드(1d)로부터 하측 기판(10)을 수취하기 위한 도시하지 않은 복수의 들어올림 핀과 상하로 구동하는 구동 기구가 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 하부 테이블(14D) 또는 반송 롤러 컨베이어(19) 중 어느 한쪽을 상하로 이동함으로써, 하부 테이블면 상의 접합 후의 가접합 기판을 반송 롤러 컨베이어(19)에 전달하는 구동 기구가 설치되어 있다. 또한, 하부 테이블(14D)에도 점착 부재를 설치하여, 하부 테이블(14D)을 위치 정렬하기 위해서 움직였을 때에 하측 기판(10)이 어긋나지 않도록 해 두어도 된다. 만약, 하부 테이블(14D)에 점착 부재를 설치한 경우에는, 들어올림 핀으로 하부 테이블(14D)면으로부터 가접합 기판을 들어올림으로써 가접합 기판으로부터 점착 부재를 박리할 수 있다. 동일하게 도시하지 않지만, 하부 테이블(14D)은, 상측 기판(9)과 하측 기판(10)의 위치 정렬을 행하기 위해서 수평 방향(XYθ 방향)으로 이동할 수 있도록, 가대측에 설치한 복수의 테이블 지지 기둥과 하부 테이블(14D) 사이에 설치한 프리조인트(17)로 지지되어 있다. 그리고, 도시하지 않지만, 하부 테이블(14D)을 수평 방향으로 이동하기 위한 하부 테이블(14D)의 사각변의 단부를 누르기 위해서 횡압봉과 구동 기구로 이루어지는 횡누름 기구가 복수 설치되어 있다. 또한 구동 기구는 가접합실 밖에 설치되어 있다. 또한, 상측 기판(25)과 하측 기판(26)의 위치 정렬을 위해서, 상하의 기판(25, 26)에 설치한 위치 정렬 마크를 촬상하여, 위치 정렬을 행하기 위한 검출용의 카메라(16)와, 카메라(16)에 대응하여 LED 조명(18)이 복수대 설치되어 있다.

전술한 바와 같이, 위치 정렬 정밀도 등을 내기 위해서, 상부 테이블(14U)면에는 상측 기판(9)을 보유 지지하기 위한 진공 흡착 패드나, 점착 부재 박리 기구의 돌출 핀이 동작할 수 있도록 구멍이 형성되어 있고, 이 구멍에 의한 요철이 있다. 동일한 하부 테이블(14D)면에도 들어올림 핀용의 구멍의 요철이 있다. 따라서, 상하 기판을 접합할 때에는, 상하 테이블(14U)면의 요철이 가압 자국으로서 남지 않도록 하는 가압력을 가하도록 하고 있다.

도 3에 본 접합실의 일례와 접합 기판 반출부의 단면도를 도시한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 접합실(7)은 가대(29) 상에 필름 조출부(4)와 가열 접합실(5)과 필름 권취부(6)가 설치되어 있다. 필름 조출부(4)는 제2 게이트 밸브(41)를 통하여 가접합실(3)에 접속되어 있다. 필름 조출부(6)는 진공 챔버(21)로 구성되며 내부에 반송 필름(25)을 감은 조출 롤러(24)가 설치되어 있고 필름 권취부도 마찬가지로 진공 챔버(23)로 구성되며, 내부에 필름 권취 롤러(25)가 설치되어 있다. 가열 접합실(5)도 진공 챔버(22)로 구성되어 있고, 내부는 필름 조출부(6)의 진공 챔버(21)와, 필름 권취부(6)를 구성하고 있는 진공 챔버(23)와 연통하고 있다.

본 접합실(7)에 있어서도, 도시하지 않은 진공 펌프로부터의 배관이 설치되어 있고, 이 진공 펌프를 동작시킴으로써, 본 접합실(7) 내를 대기 상태로부터 진공 상태로 하도록 구성되어 있다. 또한, 진공 펌프에 접속된 진공 배기용의 배관의 도중에 3방 전자기 밸브 통하여 대기를 도입할 수 있도록 대기 도입관이 설치되어 있다. 제2 게이트 밸브(42)가 개방되었을 때는, 본 접합실(7) 내는 진공 상태로 되어 있다. 가접합이 완료된 가접합 기판은, 제2 게이트 밸브(42)로부터 본 접합실(7) 내에 반입되고, 필름 조출부(4)에 보내어져 와서, 반송 필름(25) 상에 전달된다. 이 반송 필름(25)은 가열 접합실(5)을 통과하여, 필름 권취부(6)의 권취 롤(26)에 권취된다. 또한, 사용하는 반송 필름(25)은 내열성의 필름이며, 가열해도 변형되지 않는 것이다. 가열 접합실(5)의 진공 챔버(22)의 천장측에는 상부 정반(35)이 장착되어 있다. 상부 정반(35)은 접합 기판 보유 지지면측에는 히터를 내장한 가열판(36)과 고무 또는 합성 수지로 형성된 탄성체(37)와 그 표면측에 강판(38)을 장착한 구성으로 하고 있다.

또한 가대(29) 상에는, 하부 정반(31)을 상하로 크게 이동시키기 위해서 공압 실린더로 형성된 구동 기구(30)와 미소 이동시키는 구동 기구(공압 실린더로 형성)(32)를 설치하고 있다. 하부 정반(31)에도 히터를 내장한 가열판(33)과 탄성체(34)로 구성되어 있다.

가접합이 행해진 가접합 기판은, 가접합실(3)에 설치한 반송 롤러(19) 상을 이동하여 본 접합실(7) 내에 반입된다. 우선, 가접합 기판 전체가 본 접합실(7) 내의 시트 조출부(4)의 반송 시트(25)에 전달되면, 제2 게이트 밸브(42)가 폐쇄된다. 가접합 기판(40)은 반송 필름(25) 상에 실려져 가열 접합실(5)에 보내어진다. 상하의 정반(31, 35)에 설치한 탄성체에 의해 가접합 기판(40)을 가압하였을 때, 가접합 기판(40)에 큰 하중이 충격적으로 가해지는 것을 방지하고 있다. 또한, 본 접합을 행할 때에는, 상부 정반(35)과 하부 정반(31) 사이에 접합된 기판 전체가 들어가는 위치에 있으면 되고 위치 정밀도를 그다지 정확하게 할 필요는 없다. 그 때문에, 가접합 기판(40)은 반송 필름 상에 적재되어 하부 정반(31)과 상부 정반(35)이 있는 위치까지 반송되고, 도시하지 않은 소정 위치에 설치한 광 센서로 이루어지는 검출기를 사용하여, 기판이 상하 정반(31, 35)의 접합면의 범위 내에 위치한 것을 검출하여 반송 필름(25)의 이동(기판의 이동)을 정지함으로써, 가접합 기판(40)의 이동을 멈춘다. 다음으로, 하부 정반(31)을 상승시켜 반송 필름에 탑재된 상태에서 가열ㆍ가압한다. 가열ㆍ가압이 종료되면 하부 정반(31)을 강하시키고, 본 접합실(7) 내를 대기 상태로 복귀시킨다. 그 후, 제3 게이트 밸브(43)를 개방하고, 필름 조출 롤(24)과 권취 롤(26)을 구동하여, 반송 필름의 이동을 개시하여, 접합이 완료된 기판(40)을 반송 롤러(44)로 구성된 패널 반출부(8)에 보내는 구성으로 되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 본 접합실(7) 내가 소정의 진공도로 되었는지의 여부를 측정하는 기압계가 설치되어 있다.

전술한 바와 같이 가접합실(3)에서의 접합은, 상측 기판과 하측 기판을 상부 테이블과 하부 테이블에 로봇 핸드 등으로부터 수취하고, 각각의 기판을 보유 지지하여 위치 정렬을 행할 필요가 있어, 기판을 보유 지지하는 면(가압하는 면)을 평평하게 형성하는 것이 어렵다. 즉, 테이블측에 설치한 수취 지그를 상하 동작시키기 위해서 요철이 있는 면으로 된다. 이 때문에, 큰 가압력을 가하면 가압 자국이 기판측에 발생하여, 패널이 불량으로 될 가능성이 크다. 따라서, 가접합실(2)에서는 가압력을 제한하여 기판에 가압 자국이 남지 않도록 가접합을 행하고, 본 접합실(7)에서 기판을 보유 지지할 필요가 없는 상태에서(상하 필름 사이에 가접합한 기판을 끼워) 평평한 정반면에 의해 큰 가압력으로 가압ㆍ가열함으로써 본 접합을 행하여, 불량품의 발생을 방지하도록 한 것이다.

도 4에 본 접합실의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.

본 실시예에서 도 3의 실시예와 다른 점은, 가접합 기판을 반송하는 반송 필름을 상하로 설치하고 있는 점이다. 즉, 필름 조출부(4)에는 반송 필름(25a, 25b)을 감은 필름 조출 롤러(24a, 24b)가 상하로 배치되어 있다. 동일하게 필름 권취부(6)에도 상하로 필름 권취 롤러(26a, 26b)가 배치되어 있다. 또한, 도 3에는 기재하지 않았지만, 필름 조출 롤러로부터 가접합 기판을 끼워 넣는 부분의 사이에는, 필름의 장력을 조정하기 위한 댄싱 롤러나 가이드 롤러가 설치되어 있다. 본 접합실(5)의 구성은 도 3과 동일한 구성으로 하고 있으므로 여기서의 설명은 생략한다.

가접합실(3)로부터 반송되어 온 가접합 기판(40)은 필름 조출부(4)에 배치된 상측 반송 필름(25a)과 하측 반송 필름(25b) 사이에 끼워지는 상태로 전달된다. 상하 반송 필름(25a, 25b) 사이에 끼워진 가접합 기판은, 반송 필름(25a, 25b)의 이동에 수반하여 상하의 정반 사이로 이동한다. 이때, 본 접합을 위한 위치 정렬은 불필요하며, 정반 사이에 가접합 기판이 있으면 된다. 그 때문에, 도시하지 않지만 기판 위치를 구성으로 계측할 필요는 없고, 대략적으로 측정하는 광 센서를 배치하고 있다. 상하의 정반 사이에 가접합 기판이 배치되면 반송 필름의 이동을 정지하고, 구동 기구(30)를 동작시켜 하부 정반을 상방으로 크게 이동한다. 이때, 상하 정반에 설치되어 있는 가열판은 소정의 온도까지 가열되어 있다. 그 후, 본 도면에는 도시하지 않은 미소 상부 구동 기구를 동작시켜 압박력을 조정한다. 본 접합이 종료되면 본 접합실(7) 내를 대기 상태로 한 후, 제3 게이트 밸브(43)를 개방하고, 반송 필름을 권취 롤러 및 조출 롤러를 동작시켜 본 접합이 완료된 기판을 본 접합실로부터, 반출부(8)에 전달한다.

다음으로 도 5, 도 6에 도시하는 흐름도를 사용하여 전체의 동작을 설명한다.

우선, 가접합실(2)의 도어 밸브(1)를 개방한다(S1). 다음으로, 접합 전의 상측 기판(9)의 테이블 보유 지지면측을 상측 로봇 핸드(1u)의 손가락부에 설치되어 있는 진공 흡착 패드로 진공 흡착 보유 지지하여, 우선 상측 기판(9)을 상부 테이블(14U)에 반입한다. 상부 테이블(14U)로부터는, 복수의 진공 흡착 패드가 상부 테이블(14U)면의 점착 부재면으로부터 돌출되어 상측 로봇 핸드(1u)의 손가락부의 사이로부터 상측 기판(9)의 기판 보유 지지면을 진공 흡착 보유 지지한다. 다음으로, 상측 로봇 핸드(1u)의 손가락부의 진공 흡착 패드의 진공을 차단하여 진공 흡착을 개방한다. 그 후, 상측 로봇 핸드(1u)를 상부 테이블(14U)면으로부터 대피시킨다. 다음으로 상부 테이블(14U)측의 진공 흡착 패드를 상부 테이블(14U)면까지 상승시킨다. 진공 흡착 패드를 상승시킴으로써, 상측 기판(9)은 상부 테이블(14U)면에 설치되어 있는 점착 부재에 점착 보유 지지된다(S2).

다음으로, 하측 기판(10)을 하측 로봇 핸드(1d)의 손가락부에 접합면을 상향으로 하여 실어, 하부 테이블(14D)까지 반송한다. 하측 기판(26)이 반송되어 오면, 복수의 들어올림 핀이 하부 테이블(14D)면보다 높은 위치(로봇 핸드의 손가락부의 두께보다 높은 위치)까지 상승하여, 하측 기판(10)을 들어올림 핀으로 보유 지지한다. 들어올림 핀이 하측 기판(10)을 보유 지지하면 하측 로봇 핸드를 도어 밸브(1)의 밖까지 대피시킨다. 하측 로봇 핸드(1d)가 대피하면 들어올림 핀을 하부 테이블(14d)면보다 아래의 위치로 될 때까지 강하시킨다. 또한 하부 테이블(14d)의 면에도 점착 부재를 설치해 두어 하부 테이블(14d)을 동작시켰을 때에 하측 기판(10)이 어긋나지 않도록 하고 있다(S3).

다음으로, 제1 게이트 밸브(41)를 폐쇄한다(S4). 제1 게이트 밸브(41)가 폐쇄되면 가접합실(3) 내를 진공 배기한다(S5). 가접합실(3) 내가 접합을 행하는 진공 상태(약 2000㎩)로 되었는지의 여부를 가접합실(3) 또는 진공 배기 배관에 설치한 기압계로 계측하고, 설정한 값으로 될 때까지 진공 배기를 행한다(S6).

가접합실(3) 내의 진공 배기가 완료되면, 카메라(16)로 상측 기판(9) 및 하측 기판(10)의 4개의 코너부를 촬상하고, 제어부에서 화상 처리하여 위치 어긋남량을 구하고, 어긋남량에 따라서 하부 테이블(10)을 수평 방향으로 이동하여 위치 정렬을 행한다(S7). 위치 정렬이 완료되면 상측 기판(9)을 보유 지지하고 있는 상부 테이블(14U)을 하부 테이블(14D)측으로 강하시켜, 접합을 행한다. 이때의 가압력은 5tf 정도이며, 접착제는 건조시키지 않고 그대로의 상태(가접합)이다(S8).

가접합이 종료되면, 기판을 보유 지지하고 있는 상부 테이블(14U)의 점착 부재를 박리하기 위한 박리 기구를 동작시켜, 압박 핀이 하강하여, 상측 기판면을 압박함과 동시에, 상부 테이블(14U)을 상승시킴으로써 점착 부재를 기판면으로부터 박리한다. 다음으로, 하부 테이블(14D)측에 설치되어 있는 들어올림 핀을 상승시켜 하부 테이블(14D)면으로부터 기판을 이격시키고, 다음으로, 하부 테이블(14)을 강하시켜 반송 롤러(19)에 가접합한 기판을 전달하고, 제2 게이트 밸브(42)를 개방한다(S9). 이때, 본 접합실(7) 내는 가접합실(3) 내와 동일한 진공도로 되어 있다.

다음으로, 반송 롤러(19)를 구동하여 본 접합실(7) 내에 가접합된 가접합 기판(40)을 반입한다. 가접합 기판(40)은, 가접합실(3) 내는 반송 롤러(19) 상을 이동하여, 본 접합실(7)의 필름 조출부(4) 내로 이동하고, 필름 조출 롤러(24)로부터 조출된 반송 필름(25) 상에 전달된다. 반송 필름(25)에 탑재된 가접합 기판(40)은 반송 필름(25)과 함께 이동하여 본 접합실(7) 내에 반송된다(S10). 본 접합실(7) 내에 가접합 기판(40)이 반입되면, 제2 게이트 밸브(42)가 폐쇄된다(S11). 제2 게이트 밸브(42)가 폐쇄되면 제1 게이트 밸브(41)가 개방되어 가접합실(3) 내가 대기 개방된다. 그 후, 가접합실(3)에서는 앞서 서술한 S1 이하의 공정이 실행된다(S12).

본 접합실(7) 내에 반송된 가접합 기판(40)은, 반송 필름(25) 상에 탑재된 상태에서 반송되어 상부 정반(35)과 하부 정반(31)의 영역 내에 반송된다. 이 영역 내에는, 기판의 정지 위치를 결정하기 위한 기판 검출 센서(광 센서)가 설치되어 있고, 가접합 기판(40)을 검출하면 필름(25)의 이동을 정지한다(S13).

가접합 기판(40)의 프레스 위치가 결정되면, 상부 정반(35)과 하부 정반(31) 내에 설치되어 있는 히터(33, 36)를 동작시켜 기판을 가열하여 접착제를 용융 건조시킨다(S14). 동시에 하부 정반(31)을 상승시켜 상부 정반(35)과의 간격을 좁혀 가압한다(S15). 즉, 반송 필름(25) 상에 가접합 기판을 탑재한 상태에서 가압하는 구성이다. 이렇게 반송 필름(25) 상에 탑재한 상태에서 본 접합을 행함으로써 접착제가 흘러 넘쳐도 장치(하부 정반)를 오염시키지 않아 메인터넌스가 용이해진다.

가열과 가압이 종료되면, 배기 배관에 설치되어 있는 전자기 밸브를 대기 도입측으로 변경하여, 본 접합실(7) 내에 대기를 도입하여, 대기 상태로 한다(S16). 즉, 접합실(7) 내가 대기 상태로 되면 제3 게이트 밸브(53)를 개방한다(S17). 제3 게이트 밸브(43)가 개방되면 필름의 조출 롤과 권취 롤을 구동하여 접합이 완료된 기판(40)을 패널 반출부(8)에 배출한다. 이때 패널 반출부(8)에 설치되어 있는 롤러 컨베이어(44)가 구동되어, 본 접합실(7) 내의 반송 필름으로부터 롤러 컨베이어(44) 상에 본 접합이 완료된 기판(40)이 전달된다(S18).

본 접합이 완료된 기판(40)이 본 접합실(7)로부터 배출되면, 제3 게이트 밸브(43)를 폐쇄한다(S19). 제3 게이트 밸브(43)가 폐쇄되면, 본 접합실(7) 내를 진공 배기하여 다음 기판의 접합의 준비를 개시한다(S20). 본 접합실(7) 내가 본 접합을 행하는 진공압으로 되었는지의 여부를 본 접합실(7) 내에 설치되어 있는 기압계를 사용하여 확인한다(S21). 본 접합실(7) 내가 소정의 진공도로 되면 일련 작업을 종료한다.

이상이, 도 3에 도시한 실시예에 있어서의 동작의 개요이다. 본 발명에서는 가접합을 가접합실(3) 내의 접합 기기에 의해, 상하 테이블면에 기판 전달용의 핀이나 흡착 패드용의 구멍 및 점착 부재 박리 핀용의 구멍 등의 요철이 있어도, 기판에 가압면의 요철에 의한 변형이 발생하지 않는 가압력으로 기판면을 가압하여 가접합을 행하고, 그 후, 본 접합실(7) 내를, 가접합 기판을 반송 필름에 의해 반송함과 동시에, 기판을 가압하는 면이 요철이 없는 상하 정반을 사용하여 가열하고, 고압으로 가압하여 본 접합하는 구성으로 하였기 때문에, 기판면에 변형이 발생하지 않고 또한 정밀도가 좋은 패널을 작성하는 것이 가능해진다.

또한, 도 4의 실시예의 본 접합실(7)에서의 본 접합의 공정도 대략 동일하다. 즉, 가접합 기판의 반송이 상측 반송 필름과 하측 반송 필름 사이에 끼워져 반송되도록 한 것 및 상하의 반송 필름 사이에 끼운 상태에서 본 접합을 실시하는 점을 제외하고 동일한 공정으로 된다.

또한, 전술한 실시예에서는, 가접합실(3) 내의 상측 기판의 보유 지지에 점착 부재를 사용함으로써 설명하였지만, 점착 부재 대신에 정전 척을 사용하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 점착 부재를 박리하기 위해서 설치한 기구는 불필요하게 된다.

1 : 로봇 핸드
2 : 가접합 장치
3 : 가접합실
4 : 필름 조출부
5 : 가열 접합실
6 : 필름 권취부
7 : 본 접합실
8 : 반출부
9 : 상측 기판
10 : 하측 기판
14U : 상부 테이블
14D : 하부 테이블
24 : 필름 조출 롤러
25 : 반송 필름
26 : 필름 권취 롤러
31 : 하부 정반
35 : 상부 정반

Claims

상측 기판에 하측 기판을 접합하는 기판 조립 장치에 있어서,
상기 상측 기판을 보유 지지하기 위해서, 요철이 있는 기판 보유 지지면을 구비한 상부 테이블과, 요철이 있는 기판 보유 지지면을 구비한 하부 테이블을 구비하고, 어느 한쪽의 기판에 접착제를 도포한 상기 상측 기판과 하측 기판을 상부 테이블과 하부 테이블에 보유 지지하고, 테이블의 간격을 좁혀 진공 상태에서 가압하여 가접합을 하고, 가접합 기판을 반출하는 반송 반출 기구를 구비한 가접합실과,
진공 상태에서 상기 가접합실로부터 반출된 가접합 기판을 반송 필름 상에 실어 가열 접합실에 반송하고, 가열 접합실에서 본 접합을 행한 후에, 본 접합 기판을 기판 반출부에 반송하는 반송 필름 조출부와, 반송 필름 권취부로 이루어지는 기판 반송 기구와, 가열 기구를 내장하며 가압면이 평평하게 형성된 하부 정반과, 가열 기구를 내장하며 가압면측에 탄성체를 통하여 강판이 설치된 상부 정반으로 이루어지며, 상기 상부 정반과 하부 정반의 간격을 좁혀 상기 가접합 기판을 가열ㆍ가압하는 가열 접합실로 이루어지는 본 접합실과,
상기 필름 권취부로부터 상기 본 접합실 밖으로 상기 본 접합실로부터 대기 상태에서 기판을 반출하는 패널 반출부로 구성한, 기판 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 가접합실 내의 상부 테이블에는 상측 기판을 수취하기 위한 복수의 진공 흡착 패드용이나, 점착 부재를 박리하기 위한 복수의 돌출 핀용의 구멍으로 이루어지는 요철이, 하부 테이블에는 복수의 들어올림 핀용의 구멍으로 이루어지는 요철이 있는 것을 특징으로 하는, 기판 조립 장치.
제2항에 있어서, 상기 가접합실 내에는 가접합 후의 기판을 본 접합실에 반송하기 위한 상하로 이동하는 구동 기구를 구비한 반송 롤러를 설치하고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 조립 장치.
제3항에 있어서, 상기 본 접합실 내가 상하로 필름을 조출하는 필름 조출 롤러를 구비한 필름 조출부와, 상하로 필름을 권취하는 권취 롤러를 구비한 필름 권취부 사이에 가열 가압실을 배치한 것을 특징으로 하는, 기판 조립 장치.
제4항에 있어서, 상기 상부 정반과 하부 정반의 각각의 가압면측에 탄성체와 강판을 설치한 것을 특징으로 하는, 기판 조립 장치.
제4항에 있어서, 상기 가접합실 내에서 상하 기판의 4코너를 촬상하여 위치 정렬을 행하고, 가접합을 행하고, 상기 본 접합실 내의 가열 접합부에서는 가접합 기판을 검출하는 검출 센서를 설치한 구성으로 한, 기판 조립 장치.