KR20130092738A - 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법 - Google Patents

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KR20130092738A
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츠산-중 첸
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코캄 인터네셔널 코포레이션., 리미티드.
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Abstract

본 발명은 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖춘 열압력기를 사용해 구리배선층과 절연도열층을 열압력 접합 방식을 이용해 기밀성 있게 하우징기판 상에 접합시킨 후, 다시 히터를 이용해 굽는 방식으로 절연도열층을 고체화시키고 더 나아가 구리배선층과 하우징기판 사이의 접합 강도를 향상시켜 구리배선층이 하우징기판 표면에서 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있게 되며, 이 외에도 본 발명에서 제공하는 열압력 접합 방법은 단지 열압력기 및 히터를 통해 완성될 수 있고, 여기서 알 수 있듯이 본 발명에서 제공하는 열압력 접합 방법에서 사용하는 제조 설비는 상당히 간단하고 단가가 저렴하며, 또한 상기 열압력 접합 방법은 냉압, 열압, 냉압 등과 같은 복잡한 제작 과정을 거칠 필요가 없기 때문에 하우징기판과 구리배선층의 열압력 접합 제작 속도를 더욱 빠르게 향상시킬 수 있고 더 나아가 LED백라이트 모듈의 전체적인 제작 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 가진 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 말한다.

Description

구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법{Method of thermal-pressure welding between copper wire and housing substrate}
본 발명은 열압력 접합에 관한 것으로서 특히 구리배선을 절연도열아교를 통해 기판상에 완전히 밀착되는 방식으로 접합이 될 수 있게 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 말한다.
LED백라이트 모듈은 액정모니터에서 없어서는 안될 장치이며, 보통 LED백라이트 모듈은 하우징기판, 동선로층, 복수 개의 LED 부품, 도열층, 반사부품, 도광판 및 바닥반사판 등으로 구성되어 있고, 그 중 상기 동선로층은 절연도열아교를 통해 상기 하우징기판의 바닥 표면에 접합이 된다.
도1의 내용을 참조해 보면, 도1은 하우징기판, 절연도열아교 및 동선로층의 측시도이며, 도1에서 나타난 바와 같이 하우징기판(100')은 보통 금속 기판으로 형성되며, 예를 들어 절연도열아교(110')와 상기 동선로층(120')이 순서에 따라 상기 하우징기판(100') 표면에 접합된다. 도2의 내용을 참조해 보면, 도2는 종래의 열압력기의 사시도이며, 도2에 나타난 바와 같이 보통 하우징기판(100'), 절연도열아교(110') 및 동선로층(120')은 반드시 열압력기(200')를 통해 열압력 접합 제조 과정을 거치게 되고, 이러한 제조 과정을 거친 후 절연도열아교(110')와 동선로층(120')이 하우징기판(100') 표면에 단단하게 접합이 된다.
그 중 열압력기(200')는 열압판(206')을 갖추고 있고, 상기 열압판(206') 상방에는 구동장치(203'), 기압실린더(201'), 피스톤축(211') 및 열압헤드(202')가 설치된다. 이러한 구조로 열압력 접합 제조 과정을 진행할 때, 절연도열아교(110')와 동선로층(120')이 접합 설치된 하우징기판(100')을 열압판(206') 상에 위치시키고, 이어서 구동장치(203')를 이용해 기압실린더(201')를 구동시켜 피스톤축(211')의 작동을 제어하며, 이를 통해 피스톤축(211')이 열압헤드(202')를 구동시킬 수 있게 되며, 더 나아가 절연도열아교(110')과 동선로층(120')이 접합된 하우징기판(100')에 열압력 접합 제조 과정을 마칠 수 있게 된다.
이 외에도, 열압력 접합 제조 과정을 진행하는 과정 중, 열압헤드(202')에서 생성되는 고온을 이용해 절연도열아교(110') 접합성을 향상시키고, 또한 열압판(206')은 진공장치와 가열장치(도면에는 미표시)를 갖추고 있으며, 이를 통해 열압력 접합 제조 과정을 진행할 때, 실제 필요한 요구 사항에 따라 가열장치의 가열 온도 범위를 설정할 수 있으며, 이를 통해 동선로층(120')이 절연도열아교(110')을 통해 하우징기판(100') 상에 단단히 접합 고정된다.
상술된 내용은 간단히 정리해 보면, 열압력기(200')의 열압력 제조 과정을 통해, LED 백라이트 모듈 중의 동선로층을 쉽게 하우징기판의 바닥 표면부에 접합 시킬 수 있으나, 상기 열압력기(200')의 열압력 제조 과정은 여전히 다음과 같은 단점을 가지고 있다.
1. 열압력기(200')의 열압헤드(202')가 경질 금속인데 반해 동선로층(120')는 두께가 다른 구리 금속 배선으로 구성되어 있기 때문에 열압헤드(202')가 동선로층(120')에 압력을 가할 때 일부 동선로층(120')과 아래로 누르는 열압헤드(202') 사이에 완전한 기밀성 결합이 이뤄지지 못하며, 이로 인해 상기 구리 금속 배선과 하우징기판(100') 표면 사이에 충분한 접합 강도가 생성되지 않아 동선로층(120')의 일부 구리 금속 배선이 하우징기판(100') 표면에서 쉽게 벗겨지는 현상이 발생하게 된다.
2. 또한 상기 열압력 접합 제조 과정은 반드시 첫 번째 냉압, 열압 및 두 번째 냉압 과정을 거쳐야만 완성이 되며, 또한 세 번째 제조 과정을 완성하기 위해 반드시 4시간 정도의 작업 시간이 필요하기 때문에 열압력 접합 제조 과정의 시간이 직접적으로 LED 백라이트 모듈의 전체적인 생산 시간에 영향을 미치게 된다.
상술된 내용은 종래의 열압력 접합 제조 과정이 가지고 있는 단점과 결점이며, 이러한 종래의 기술이 가진 문제점에 입각하여 본 발명인은 다년간의 연구 개발을 통해 본 발명인 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 개발하게 되었으며, 또한 본 발명인은 본 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 이용해 종래의 열압력 접합 제조 과정을 대체하기를 희망한다.
본 발명의 주요 목적은 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 제공하는 데 있으며, 그 내용은 최소한 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖춘 열압력기를 이용해 구리배선층과 절연도열층을 열압력 접합 방식을 이용해 기밀성 있게 하우징기판 상에 접합시키게 되며, 다시 히터를 이용해 굽는 방식으로 절연도열층을 고체화시키고 더 나아가 구리배선층과 하우징기판 사이의 접합 강도를 향상시켜 구리배선층이 하우징기판 표면에서 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 하나의 주요 목적은 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 제공하는 데 있고, 그 중 상기 열압력 접합 방법은 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖춘 열압력기와 히터를 통해 완성될 수 있고, 또한 냉압, 열압, 냉합 등과 같은 복잡한 제작 과정을 거칠 필요가 없기 때문에 하우징기판과 구리배선층의 열압력 접합 제작 속도를 더욱 빠르게 향상시킬 수 있고 더 나아가 LED백라이트 모듈의 전체적인 제작 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상술된 주요 목적을 달성하기 위해, 본 발명인은 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 제공하며, 그 내용은 다음과 같은 순서를 포함한다.
(1) 하우징기판을 열압력기의 하부몰드부 상에 배치하고, 그 중 상기 열압력기는 최소한 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖추고 있으며, 상기 하부몰드부 내부에는 최소한 하나 이상의 가열기구가 설치된다.
(2) 도열절연아교와 구리배선 전기회로층을 순서에 따라 상기 하우징기판의 표면에 접합시킨다.
(3) 상기 가열기구를 가동하고, 상기 가열기구의 온도를 제1 작업 온도로 조절한 후 열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접착된 하우징기판에 가열 작업을 진행한다.
(4) 열압력기의 가압헤드와 공기밀착압력부품을 구동시켜 아래로 작동하게 하며, 가압헤드와 공기밀착압력부품을 이용해 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 하우징기판의 표면 상에 접합시키며, 그 중 상기 공기밀착압력부품은 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 기밀성 있게 완전히 부착시키는 역할을 하게 된다.
(5) 제1 작업 시간이 지난 후,
(6) 열압력기의 상기 가압헤드와 상기 공기밀착압력부품을 구동시켜 위로 작동하게 하며, 이를 통해 가압헤드와 공기밀착압력부품이 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 접합 시키는 작업을 중지하게 한다.
(7) 도열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접합된 하우징기판을 히터 내로 이동시킨다.
(8) 상기 히터를 가동시키고 히터의 온도를 제2 작업 온도로 조절한 후 상기 도열절연아교를 고체화시킨다.
(9) 제2 작업 시간이 지난 후,
(10) 도열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접합된 하우징기판을 히터에서 빼낸다.
상술된 내용을 종합해 보면 본 발명은 다음과 같은 장점 및 효과를 얻을 수 있다.
1. 본 발명의 주요 내용은 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖춘 열압력기를 사용해 구리배선층과 절연도열층을 열압력 접합 방식으로 기밀성 있게 하우징기판 상에 접합시킨 후, 다시 히터를 이용해 굽는 방식으로 절연도열층을 고체화시키고 더 나아가 구리배선층과 하우징기판 사이의 접합 강도를 향상시켜 구리배선층이 하우징기판 표면에서 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있게 된다.
2. 상술된 제1의 내용에 이어서, 본 발명에서 제공하는 열압력 접합 방법은 열압력기 및 히터 만을 사용해서 완성할 수 있기 때문에 상기 열압력 접합 방법에서 사용한 제조 설비들이 간단해지고 단가가 저렴해지는 효과를 얻을 수 있다.
3. 상술된 제2의 내용에 이어서, 상기 열압력 접합 방법은 냉압, 열압, 냉압을 번갈아 가면서 진행하지 않아도 되기 때문에 그 순서가 매우 간단해지고 그로 인해 상기 열압력 접합 방법은 하우징기판(11)과 구리배선층(12)의 열압력 접합 제조 속도를 향상시키고 더 나아가 LED 백라이트 모듈의 전체적인 제작 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 하우징기판, 절연도열아교 및 동선로층의 측시도이다.
도2는 종래의 열압력기의 사시도이다.
도3은 본 발명에서 사용한 열압력기의 사시도이다.
도4a와 도4b는 본 발명의 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도5a에서 도5d는 본 발명의 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 제작 과정을 나타낸 제작 과정 사시도이다.
본 발명 구조에 관해 비교적 우수한 실시예와 도면을 함께 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 열압력 접합 방법에서 사용하는 열압력기은 종래에 열압력 접합 제조 과정에서 사용하던 열압력기와 서로 다르기 때문에 우선 본 발명의 열압력 접합 방법에서 사용하는 열압력기의 구성 내용과 구조에 관해 설명하기로 한다. 도3은 본 발명에서 사용하는 열압력기의 사시도이다. 도3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 열압력기(2)는 하부몰드부(21), 피스톤축(22), 기압실린더(23), 구동장치(24), 가압헤드(25) 및 공기밀착압력부품(26)을 포함하고 있고, 그 중 상기 하부몰드부(21)는 최소한 하나 이상의 가열기구(211)를 갖추고 있다. 상기 열압력기(2) 중의 상기 하부몰드부(21)는 탑재판과 가열판의 역할을 수행하게 된다. 또한 상기 열압력기(2) 중의 상기 공기밀착압력부품(26)은 실리콘이나 혹은 폴리우레탄 등과 같은 변형이 가능한 재질로 제작된다.
이어서 본 발명에서 제시한 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법을 설명하면 다음과 같다. 도4a와 도4b는본 발명의 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다. 또한 도5a에서 도5d는 본 발명의 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 제작 과정을 나타낸 제작 과정 사시도이다. 그 중 상기 열압력 접합 방법의 주요 내용은 다음과 같은 순서를 포함하고 있다.
도4a와 도5a에 나타난 바와 같이, 상기 열압력 접합 방법 중 실행순서(S01)는 하우징기판(11)을 열압력기(2)의 하부몰드부(21) 상에 배치하고, 그 중 상기 열압력기(2)는 최소한 가압헤드(25)와 공기밀착압력부품(26)을 갖추고 있으며, 상기 하부몰드부(21) 내부에는 최소한 하나 이상의 가열기구(211)가 설치된다.
이어서 실행순서(S02)는 도열절연아교(18)와 구리배선 전기회로층(12)을 순서에 따라 상기 하우징기판(11)의 표면에 접합시킨다. 실행순서(S02)가 끝난 후, 이어서 바로 실행순서(S03)을 실행하며, 실행순서(S03)은 상기 가열기구(211)을 가동하고, 상기 가열기구(211)의 온도를 제1 작업 온도로 조절한 후 열절연아교(18)와 구리배선 전기회로층(12)이 접착된 하우징기판(11)에 가열 작업을 진행한다. 본 발명 중에서 사용한 제1 작업 온도는 90℃~140℃사이이며, 바람직한 온도는 120℃이다.
이어서 도4a와 도5d의 내용을 참조해 보면, 실행순서(S04)는 열압력기(2)의 구동장치(24)를 구동시켜, 피스톤축(22)을 제어하고, 더 나아가 열압력기(2)의 가압헤드(25)와 공기밀착압력부품(26)을 구동시켜 아래로 작동하게 하며, 가압헤드(25)와 공기밀착압력부품(26)을 이용해 구리배선 전기회로층(12)과 도열절연아교(18)를 하우징기판(11)의 표면상에 접합시키며, 그 중 상기 공기밀착압력부품(26)은 구리배선 전기회로층(12)과 도열절연아교(18)를 기밀성 있게 완전히 부착시키는 역할을 하게 된다.
이어서 실행순서(S05)는 제1작업 시간이 지나게 되고, 이때 제1 작업 시간은 5초~20초 사이이며, 바람직한 시간은 10초이다.
가압헤드(25)와 공기밀착압력부품(26)이 기밀성 있게 구리배선 전기회로층(12)과 도열절연아교(18)을 접합시킨 후, 12초가 경과하고 나서, 다시 도4a와 도5c에서 나타난 바와 같이, 실행순서(S06)를 진행한다. 실행순서(S06)는 피스톤축(22)을 제어하여, 열압력기(2)의 상기 가압헤드(25)와 상기 공기밀착압력부품(26)을 구동시켜 위로 작동하게 하며, 이를 통해 가압헤드(25)와 공기밀착압력부품(26)이 구리배선 전기회로층(12)과 도열절연아교(18)를 접합 시키는 작업을 중지하게 한다.
이어서 도4b와 도5d의 내용을 참조해 보면, 실행순서(S07)와 실행순서(S08)은 도열절연아교(18)와 구리배선 전기회로층(12)이 접합된 하우징기판(11)을 히터 내로 이동시키고, 동시에 히터(3)를 가동시키고 히터(3)의 온도를 제2 작업 온도로 조절한 후 상기 도열절연아교(18)를 고체화시킨다. 계속해서 실행순서(S09)은 제2작업 시간을 거치는데, 여기서 제2작업 온도는 90℃~160℃가 되며, 바람직한 온도는 150℃이다. 상기 제2 작업 시간은 2.5시간~4.5시간 사이이며, 바람직한 시간은 3시간이다. 마지막으로 실행순서(S10)은 도열절연아교(18)와 구리배선 전기회로층(12)이 접합된 하우징기판(11)을 히터(3)에서 빼낸다. 이러한 과정을 통해 구리배선층(12)과 하우징기판(11)의 열압력 접합 제조 과정을 모두 마치게 된다.
상술된 내용에서 본 발명인 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법에 관한 상세한 순서를 설명하였다. 본 발명 중에서 하우징기판(11)은 LED백라이트 모듈의 하우징기판이 되며, 상기 하우징기판(11)의 제작 재료는 보통 알루미늄이나 스테인레스 혹은 구리가 된다. 그로 인해 상기 가열기구(211)가 하우징기판(11)에 대해 가열 작업을 할 수 있으며, 이러한 가열 작업을 통해 상기 실행순서(S03)에서 실행순서(S05)까지의 작업을 완성하게 되고, 더 나아가 절연도열아교(18)를 통해 구리배선 전기회로층(12)을 하우징기판(11)의 표면상에 접합시킬 수 있다.
또한 공기밀착압력부품(26)은 실리콘이나 혹은 폴리우레탄 등과 같은 변형이 가능한 재질로 제작되며, 그로 인해 상기 실행순서(S04)를 진행할 때, 열압력기(2)의 가압헤드(25)가 피스톤축(22)의 구동력을 받아 구리배선 전기회로층(12)을 아래로 누를 때, 모든 구리배선층(12)의 구리 금속 배선이 공기밀착압력부품(26) 사이에서 모두 밀착되기 때문에 완전한 기밀성 결합을 달성할 수 있다. 그러므로 상기 구리배선층(12)의 구리 금속 배선과 하우징기판(11) 표면 사이에는 충분한 결합 강도가 생기게 된다. 또한 하우징기판(11)은 LED백라이트 모듈의 하우징으로 하는 기판으로 형성되기 때문에 상술된 실행순서(S02) 중에서 상기 도열절연아교(18)가 상기 하우징기판(11)의 국부 표면에 접착되고, 또한 상기 구리배선 전기회로층(12)이 상기 도열절연아교(18)에 접착되어 도열절연아교(18)을 완전히 덮어쓰게 된다. 이러한 구조를 통해 실행순서(S02)의 후속 제작 순서에 의해 모든 작업을 마친 후, 도열절연아교(18)와 구리배선 전기회로층(12)이 접합된 하우징기판(11)을 LED백라이트 모듈의 하우징기판으로 사용할 수 있게 된다.
상술된 설명에서 본 발명인 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법에 대해 상세히 설명하였으며, 또한 상기 열압력 접합 방법 내에 사용한 부품, 장치 및 설비 역시 상세히 소개 및 설명을 하였다.
이상을 종합하면, 본 발명은 종래의 회전축이 가지고 있는 부족한 부분을 개선하여 신예성과 진보성을 가진 발명으로 특허신청요건에 부합되므로 신청을 제출하는 바이다. 상술한 것은 본 발명의 구체적인 실시예로 결코 이에 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 신청범위 내에서 가한 어떠한 첨가나 수정도 본 발명의 범위에 속함을 밝혀둔다.
11 하우징기판
12 구리배선 전기회로층
18 도열절연아교
2 열압력기
21 하부몰드부
211 가열기구
22 피스톤축
23 기압실린더
24 구동장치
25 가압헤드
26 공기밀착압력부품
3 히터
100' 하우징기판
110' 절연도열아교
120' 동선로층
200' 열압력기
201' 기압실린더
202' 열압헤드
203' 구동장치
206' 열압판
211' 피스톤축

Claims (10)

  1. (1) 하우징기판을 열압력기의 하부몰드부 상에 배치하는 것으로, 그 중 상기 열압력기는 최소한 가압헤드와 공기밀착압력부품을 갖추고 있으며, 상기 하부몰드부 내부에는 최소한 하나 이상의 가열기구가 설치되고,
    (2) 도열절연아교와 구리배선 전기회로층을 순서에 따라 상기 하우징기판의 표면에 접합시키며,
    (3) 상기 가열기구를 가동하고, 상기 가열기구의 온도를 제1 작업 온도로 조절한 후, 상기 열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접착된 상기 하우징기판에 가열 작업을 진행하고,
    (4) 상기 열압력기의 가압헤드와 공기밀착압력부품을 구동시켜 아래로 작동하게 하며, 상기 가압헤드와 공기밀착압력부품을 이용해 상기 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 상기 하우징기판의 표면상에 접합시키며, 그 중 상기 공기밀착압력부품은 상기 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 기밀성 있게 완전히 부착시키는 역할을 하게 되고,
    (5) 제1 작업 시간이 지난 후,
    (6) 상기 열압력기의 가압헤드와 상기 공기밀착압력부품을 구동시켜 위로 작동하게 하며, 이를 통해 상기 가압헤드와 공기밀착압력부품이 상기 구리배선 전기회로층과 도열절연아교를 접합시키는 작업을 중지하게 하고,
    (7) 상기 도열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접합된 상기 하우징기판을 히터 내로 이동시키고,
    (8) 상기 히터를 가동시키고 상기 히터의 온도를 제2 작업 온도로 조절한 후 상기 도열절연아교를 고체화시키고,
    (9) 제2 작업 시간이 지난 후,
    (10) 상기 도열절연아교와 구리배선 전기회로층이 접합된 상기 하우징기판을 상기 히터에서 빼내는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 작업 온도는 90℃~140℃사이인 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2작업 온도는 90℃~160℃사이인 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 작업 시간은 5초~20초 사이인 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 작업 시간은 2.5시간~4.5시간 사이인 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하우징기판 제작 재료는 알루미늄이나 스테인레스 혹은 구리가 되는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 도열절연아교가 상기 하우징기판의 국부 표면에 접착되는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구리배선 전기회로층이 상기 도열절연아교에 접착되어 상기 도열절연아교를 완전히 덮어쓰는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 공기밀착압력부품은 실리콘이나 혹은 폴리우레탄 등과 같은 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열압력기는 피스톤축, 기압실린더, 구동장치를 갖추고, 상기 피스톤축은 가압헤드에 연결되고, 상기 기압실린더는 상기 피스톤축에 연결되어 상기 피스톤축의 상하 운동을 제어하고, 상기 구동장치는 상기 기압실린더에 연결되어 상기 기압실린더를 구동하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 구리배선과 하우징기판의 열압력 접합 방법.
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