KR20190095972A

KR20190095972A - 레이저 본딩 장치

Info

Publication number: KR20190095972A
Application number: KR1020180015174A
Authority: KR
Inventors: 이준희; 박태영; 김윤수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2019-08-19
Also published as: CN110125541A; CN110125541B; KR102449882B1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 서로 수직하는 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 평면과 평행한 상면을 갖는 스테이지, 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기, 상기 제1 방향에서 상기 제1 가압 라인과 평행하게 이격된 제2 가압 라인을 따라 하부 방향으로 가압력을 발생시키는 실린더부, 상기 실린더부와 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 상기 피가공물을 가압하는 가압부, 및 상기 실린더부 및 상기 가압부 사이에 배치되어 상기 실린더부 및 상기 가압부를 연결하는 전달부를 포함하고, 상기 전달부는 상기 가압력을 상기 제1 가압 라인에서 상기 제2 가압 라인으로 전달시키는 레이저 본딩 장치.

Description

레이저 본딩 장치{LASER BONDING APPARATUS}

본 발명은 레이저 본딩 장치에 관한 것으로, 표시 품질이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 전자 장치를 이루는 기판들 또는 필름들을 전기적으로 연결시키기 위하여, 레이저를 이용하여 접합하는 방법이 사용되고 있다. 상기 기판들과 같은 부품의 접합은 접합 대상물의 재질, 레이저의 파장/출력, 접합 속도, 접합 부위의 가압력 등에 접합 품질이 좌우될 수 있다. 그 중, 가압력은 접합 대상물의 품질 양부를 결정하는 중요 인자로서 작용할 수 있다.

본 발명의 목적은 안정성이 향상된 레이저 본딩 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 서로 수직하는 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 평면과 평행한 상면을 갖고, 상기 상면 상에 피가공물이 안착되는 스테이지, 상기 평면과 수직한 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기, 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 제1 방향에서 상기 제1 가압 라인과 평행하게 이격된 제2 가압 라인을 따라 하부 방향으로 가압력을 발생시키는 실린더부, 상기 실린더부와 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 상기 피가공물을 가압하는 가압부, 및 상기 실린더부 및 상기 가압부 사이에 배치되어 상기 실린더부 및 상기 가압부를 연결하고, 상기 실린더부로부터 제공받은 상기 가압력을 상기 가압부에 전달하는 전달부를 포함하고, 상기 전달부는 상기 가압력을 상기 제1 가압 라인에서 상기 제2 가압 라인으로 전달시킨다.

상기 전달부의 상면은 상기 제1 방향을 따라 하부 방향으로 경사진 적어도 하나의 경사면을 포함한다.

상기 전달부는, 상기 실린더부와 연결되고, 상기 제2 방향으로 연장된 제1 전달부, 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖고, 상기 제1 방향에서 일측이 상기 제1 전달부의 하부와 연결되는 제2 전달부, 및 상기 제1 전달부의 측면 및 상기 제2 전달부의 상면을 연결하고, 상기 경사면을 포함하는 연결부를 포함하고, 상기 경사면은 상기 제1 전달부의 상면으로부터 하부로 경사진다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 제1 전달부의 상기 상면 상에 배치되어, 상기 실린더부의 하부와 상기 전달부의 상부를 연결하는 제1 연결 부재, 및 상기 제2 전달부의 배면 상에서 상기 제1 방향 타측에 배치되어, 상기 전달부의 하부와 상기 가압부의 상부를 연결하는 적어도 하나의 제2 연결 부재를 더 포함한다.

상기 제2 전달부 및 상기 연결부 각각은 복수로 제공되고, 상기 복수의 제2 전달부들은 상기 제2 방향에서 상기 제1 전달부의 양측에 각각 배치되고, 상기 복수의 연결부들은 상기 제2 전달부들과 일대일 대응하도록 연결된다.

상기 가압부에 홀이 정의되고, 상기 홀은 상기 제1 평면 상에서 상기 제1 가압 라인과 중첩하고, 상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔이 상기 홀을 통하여 조사된다.

상기 가압부는, 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖는 가압 플레이트, 및 상기 가압 플레이트의 하부에 배치되는 가압툴을 포함하고, 상기 홀은 상기 가압 플레이트 및 상기 가압툴을 관통한다.

상기 가압부는 상기 가압툴에 고정되는 팁을 더 포함하고, 상기 팁은 상기 홀과 연결되어, 광을 투과시킨다.

상기 가압툴은 상기 가압 플레이트로부터 탈착 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 스테이지와 연결되어, 상기 스테이지를 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 스테이지와 인접하게 배치되고, 상기 레이저 빔의 형상 및 성능을 측정하는 모니터부를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 평면과 수직한 방향으로 연장된 적어도 하나의 가이드 레일을 포함하는 프레임을 더 포함하고, 상기 가이드 레일에 의하여 상기 실린더부, 상기 전달부 및 상기 가압부가 상하로 이동된다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 실린더부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제1 이동 부재, 상기 전달부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제2 이동 부재, 및 상기 가압부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제3 이동 부재를 더 포함한다.

상기 실린더부는, 상기 실린더부의 내부 공간을 정의하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되고, 판 형상을 가져 상기 하우징의 상기 내부 공간을 구획하고, 상기 하우징 내부 공간의 공기압을 상기 가압력으로 변환하는 실린더 헤드, 및 상기 실린더 헤드와 연결되고, 상기 가압력을 상기 전달부로 제공하는 실린더 로드를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 실린더부 및 상기 전달부 사이의 거리를 측정하는 변위 센서를 더 포함한다.

상기 변위 센서는 엔코더(Encoder)를 포함한다.

상기 레이저 빔은 라인 빔 형상을 갖는다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 서로 수직한 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 평면과 평행한 상면을 갖고, 상기 상면에 피가공물이 안착되는 스테이지, 상기 스테이지를 향하는 방향으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기, 상기 스테이지 상부에 배치되고, 하부 방향으로 가압력을 발생시키는 실린더부, 상기 실린더부 및 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 피가공물을 상기 하부 방향으로 압착하는 가압부, 및 상기 실린더부 및 상기 가압부의 사이에 배치되고, 상기 실린더부로부터 제공받은 상기 가압력을 상기 가압부에 전달하는 전달부를 포함하고, 상기 전달부는 상기 제1 방향 일측이 실린더부와 연결되고, 상기 제1 방향 타측은 가압부와 연결되고, 상기 전달부의 상면은 상기 제1 방향의 상기 일측에서 상기 타측을 향할수록, 하부 방향으로 경사진 적어도 하나의 경사면을 포함한다.

상기 실린더부는 상기 전달부에 제공하는 상기 가압력의 방향은 상기 가압부로부터 상기 스테이지에 제공되는 가압력의 방향으로부터 상기 제1 방향으로 이격되고, 상기 가압부가 피가공물을 압착하는 영역과 중첩하도록 상기 레이저 빔이 조사된다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치는 상기 전달부의 제1 방향 일측에 배치되고, 상기 실린더부의 하부와 상기 전달부의 상부를 연결하는 제1 연결 부재, 및 상기 전달부의 제1 방향 타측에 배치되고, 상기 전달부의 하부와 상기 가압부의 상부를 연결하는 제2 연결 부재를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 레이저 본딩 장치의 안정성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 본딩 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가압부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전달부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더부, 가압부 및 전달부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 레이저 본딩 장치의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면,

소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 레이저 본딩 장치의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000)는 레이저 빔(LSR)을 이용하여 두 개 이상의 피가공물들(SUB1, SUB2)을 서로 접합할 수 있다. 상기 피가공물들은 서로 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 피가공물(SUB1, SUB2)은 기판, 필름, 또는 전기 소자일 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 피가공물들(SUB1, SUB2) 중 어느 하나는 표시 패널, 터치 패널 또는 인쇄회로기판일 수 있으며, 나머지 하나는 연성회로기판일 수 있다.

레이저 본딩 장치(1000)는 레이저 발생기(100), 실린더부(200), 가압부(300), 전달부(400), 스테이지(500) 및 프레임(600)을 포함한다.

레이저 발생기(100)는 레이저 빔(LSR)을 발생시킨다. 레이저 빔(LSR)은 하부 방향으로 조사될 수 있다. 본 실시 예에서, 레이저 빔(LSR)의 단면 형상은 일 방향으로 연장된 라인 빔(Line Beam) 형태일 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 레이저 발생기(100)는 레이저 빔(LSR)의 형상 및 세기를 가공하는 광학계(미도시)를 포함할 수 있다.

피가공물들(SUB1, SUB2)은 스테이지(500)의 상면 상에 안착된다. 스테이지(500)의 상면은 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)과 수직한 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면과 평행할 수 있다.

스테이지(500)와 레이저 발생기(100)는 상기 평면 상에서 중첩하도록, 일직선 상에 배치될 수 있다. 즉, 레이저 발생기(100)로부터 발생된 레이저 빔(LSR)은 스테이지(500)를 향하는 방향으로 조사된다.

설명의 편의를 위하여, 레이저 빔이 조사되는 방향을 하부 방향으로 정의하고, 하부 방향의 반대 방향을 상부 방향으로 정의한다. 본 실시 예에서는, 상부 방향 및 하부 방향을 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각과 직교하는 방향으로 정의되는 제3 방향(DR3)과 평행하다. 제3 방향(DR3)은 후술할 구성 요소들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향일 수 있다. 그러나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로써, 다른 방향으로 변환될 수 있다.

실린더부(200)는 스테이지(500)의 상부에 배치된다. 실린더부(200)는 제1 방향(DR1)에서 레이저 발생기(100)의 일측과 인접하게 배치된다. 실린더부(200)는 하부 방향으로 가압력을 발생시킨다. 실린더부(200)에서 발생된 가압력의 방향은 레이저 빔(LSR)이 조사되는 방향과 평행할 수 있다. 이하 도 3에서, 실린더부(200)에 대하여 보다 상세히 후술된다.

가압부(300)는 실린더부(200) 및 스테이지(500) 사이에 배치된다. 가압부(300)는 상부로부터 가압력을 제공받아 스테이지(500) 상에 안착된 피가공물들(SUB1, SUB2)을 압착시킨다. 가압부(300)가 스테이지(500)에 제공하는 가압력의 방향은 레이저 빔(LSR)이 스테이지(500) 상에 조사되는 방향과 동일할 수 있다. 이하 도 4에서 가압부(300)에 대하여 보다 상세히 후술된다.

전달부(400)는 실린더부(200) 및 가압부(300) 사이에 배치된다. 전달부(400)는 실린더부(200)로부터 제공받은 가압력을 가압부(300)에 전달하는 역할을 한다. 이하 도 5 및 도 6에서 전달부(400)에 대하여 보다 상세히 설명된다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000)는 적어도 하나의 제1 연결 부재(CN1) 및 적어도 하나의 제2 연결 부재(CN2)를 더 포함할 수 있다. 제1 연결 부재(CN1)는 실린더부(200)와 전달부(400)를 연결한다. 제2 연결 부재(CN2)는 전달부(400)와 가압부(300)를 연결한다. 본 실시 예에 따르면, 상기 평면 상에서, 제1 연결 부재(CN1)는 제2 연결 부재(CN2)와 제1 방향(DR1)으로 이격되도록 배치될 수 있다. 이하 도 6에서, 연결 부재들(CN1, CN2)에 대하여 보다 상세히 설명된다.

프레임(600)은 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)의 제1 방향(DR1) 일측에 배치된다. 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)는 프레임(600)의 어느 하나의 일 측벽에 고정될 수 있다. 프레임(600)은 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)를 상기 평면 상에서 움직이지 않도록 고정하기 위한 지지체의 역할을 수행한다.

본 실시 예에 따른 프레임(600)은 상기 일 측벽에 배치되는 제1 및 제2 가이드 레일들(GR1, GR2)을 포함한다. 구체적으로, 제1 및 제2 가이드 레일들(GR1, GR2)은 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)와 인접한 프레임(600)의 상기 일 측벽에 배치된다. 제1 및 제2 가이드 레일들(GR1, GR2) 각각은 상부 및 하부 방향인 제3 방향(DR3)으로 연장된다.

본 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000)는 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)을 더 포함할 수 있다. 본 발명은 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3) 각각의 개수에 특별히 한정되지 않는다.

제1 이동 부재(MM1)는 실린더부(200)에 연결된다. 제2 이동 부재(MM2)는 전달부(400)에 연결된다. 제3 이동 부재(MM3)는 가압부(300)에 연결된다. 제1 이동 부재(MM1)는 제1 가이드 레일(GR1)에 체결된다. 제2 및 제3 이동 부재(MM2, MM3)는 제2 가이드 레일(GR2)에 체결된다.

제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)이 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2)에 체결됨에 따라, 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)가 프레임(600)에 고정될 수 있다.

예시적으로, 제1 및 제2 가이드 레일들(GR1, GR2) 각각의 외측면에 적어도 하나의 홈(G)이 형성되고, 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)의 내측면에 적어도 하나의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 암수 체결 방식으로 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)이 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2)에 체결될 수 있다. 그러나, 이는 어느 일 체결 방식에 한하여 설명된 것이며, 본 발명은 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)과 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2) 간의 체결 방식에 특별히 한정되지는 않는다.

제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)에 형성된 돌출부(미도시) 및 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2)에 형성된 홈(G)은 제3 방향(DR3)을 따라 연장될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)은 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2)의 연장 방향을 따라, 상부 또는 하부로 이동될 수 있다. 즉, 실린더부(200), 가압부(300) 및 전달부(400)는 제1 및 제2 가이드 레일(GR1, GR2)의 연장 방향인 상부 또는 하부 방향을 따라 왕복 이동될 수 있다.

본 실시 예에서는 하나의 제1 가이드 레일(GR1)과 두 개의 제2 가이드 레일들(GR2)이 프레임(600)의 측벽에 배치되는 구성이 설명되나, 본 발명은 가이드 레일들의 개수에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 프레임(600)은 제1 가이드 레일(GR1) 및 제2 가이드 레일들(GR2) 중 어느 하나만을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 가이드 레일에 제1 내지 제3 이동 부재들(MM1, MM2, MM3)이 모두 체결될 수 있다.

본 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000)는 스테이지(500)의 측부 또는 하부에 배치되는 스테이지 이동부(700)를 더 포함할 수 있다. 스테이지 이동부(700)는 스테이지(500)와 연결되어, 스테이지(500)를 상기 평면 상에서 이동시키거나, 상부 또는 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 발명은 스테이지 이동부(700)의 형상, 크기 및 이동 방향에 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 스테이지 이동부(700)는 생략될 수 있다.도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더부의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실린더부(200)는 하우징(210), 실린더 헤드(220) 및 실린더 로드(230)를 포함한다.

하우징(210)은 실린더부(200)의 내부 공간을 정의한다. 하우징(210) 내부에 외부로부터 공기가 제공될 수 있다. 본 실시 예에서, 하우징(210)은 직육면체 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명은 하우징(210)의 형상을 특별히 한정하지 않는다.

실린더 헤드(220)는 하우징(210) 내부에 배치된다. 실린더 헤드(220)는 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖는다. 실린더 헤드(220)는 하우징(210) 내부의 공간을 구획할 수 있다. 실린더 헤드(220)는 하우징(210) 내부의 공기압에 의하여 상부 또는 하부 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 실린더 헤드(220)는 하우징(210) 내부의 공기압을 가압력으로 변환할 수 있다.

실린더 로드(230)는 실린더 헤드(230)의 하면에 배치된다. 실린더 로드(230)의 상부는 실린더 헤드(230)와 연결된다. 실린더 로드(230)는 하부 방향으로 연장된 막대 형상을 갖는다. 실린더 로드(230)는 실린더 헤드(220)로부터 가해지는 가압력을 전달부(400)로 제공한다. 실린더 로드(230)의 하부는 제1 연결 부재(CN1)와 연결된다.

도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000)는 모터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 모터부(미도시)는 실린더부(200)와 연결되어 실린더부(200)가 상하 방향으로 이동하도록 압력을 발생시킬 수 있다.도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가압부의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 가압부(300)는 가압 플레이트(310), 가압툴(320) 및 팁(TT)을 포함한다.

가압 플레이트(310)는 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖는다. 가압툴(320)은 가압 플레이트(310)의 하부에 배치되어 가압 플레이트(310)에 고정된다. 가압툴(320)은 가압 플레이트(310)의 배면 중 제1 방향(DR1) 타측에 편향되도록 배치된다. 본 실시 예에 따르면, 가압툴(320)은 가압 플레이트(310)로부터 탈착이 가능하도록 설계될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 가압 플레이트(310) 및 가압툴(320)에 하부 방향으로 관통되는 홀(H)이 정의될 수 있다. 홀(H)은 가압 플레이트(310)의 상면으로부터 가압툴(320)의 배면까지 연장된다. 레이저 발생기(100)로부터 발생된 레이저 빔(LSR)은 홀(H)을 관통하여 스테이지(500)에 조사될 수 있다(도 1).

팁(TT)은 가압툴(320)의 하부에 배치된다, 팁(TT)은 피가공물(도 1, 도 2)에 직접 접촉하여 가압력을 제공한다. 팁(TT)은 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 예시적으로, 팁(TT)은 유리, 석영 및 플라스틱 등을 포함할 수 있다.

팁(TT)은 단면 상에서 하단 끝이 뾰족한 고깔 형상을 갖는다. 즉, 팁(TT)은 스테이지(500)와 인접할수록 단면 폭이 좁아질 수 있다. 팁(TT)은 레이저 빔(LSR, 도 1)의 라인 빔 형상에 대응하도록 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 팁(TT)의 일부가 가압툴(320)에 형성된 홀(H) 내부에 삽입됨으로써, 팁(TT)이 가압툴(320)에 고정될 수 있다. 팁(TT)을 통하여 레이저 빔(LSR)이 투과되어 스테이지(500) 상에 조사될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 팁(TT)은 가압툴(320)로부터 탈착이 가능하도록 설계될 수 있다. 따라서, 팁(TT)이 가압력에 의하여 손상되더라도, 교체가 용이하다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전달부의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더부, 가압부 및 전달부의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 전달부(400)는 제1 전달부(410), 제2 전달부(420) 및 연결부(430)를 포함한다. 제1 전달부(410)는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)으로 연장된 직육면체 형상을 갖는다. 본 실시 예에 따르면, 제1 전달부(410)의 상면에 제1 연결 부재(CN1)가 배치될 수 있다. 즉, 제1 연결 부재(CN1)는 제1 전달부(410)와 실린더부(200)의 실린더 로드(230)를 연결한다. 실린더 로드(230)로부터 제공되는 가압력은 제1 연결 부재(CN1)를 통하여 제1 전달부(410)에 제공된다.

제2 전달부(420)는 제1 전달부(410)의 하부에 배치된다. 구체적으로, 제2 전달부(420)의 제1 방향(DR1) 일측은 제1 전달부(410)의 하부와 연결될 수 있다. 제2 전달부(420)는 제1 전달부(410)의 하부로부터 제1 방향(DR1) 타측으로 연장된다.

본 실시 예에 따르면, 제2 전달부(420)는 복수로 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 제2 전달부들(420)은 제2 방향(DR2)에서 제1 전달부(410)의 양단에 각각 배치될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 제2 연결 부재(CN2)는 복수로 제공될 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 두 개의 제2 연결 부재들(CN2) 각각은 제2 전달부(420)의 하부에 배치된다. 제2 연결 부재들(CN2) 각각은 제1 방향(DR1)에서 제2 전달부(420)의 타측에 편향되도록 배치된다. 제2 연결 부재들(CN2)은 제2 전달부(420)와 가압부(300)의 가압 플레이트(310)를 연결한다(도 1 및 도 2 참조). 제2 전달부(420)에 제공되는 가압력은 제2 연결 부재들(CN2)을 통하여 가압 플레이트(310)에 제공될 수 있다. 제2 전달부(420)의 제1 방향(DR1) 일측에는 연결 부재가 배치되지 않는다. 즉, 제2 전달부(420)의 제1 방향(DR1) 일측은 가압부(300)와 이격된다.

연결부(430)는 제1 전달부(410)의 제1 방향(DR1) 타측에 배치된다. 연결부(430)의 제1 방향(DR1) 일측면은 제1 전달부의 제1 방향(DR1) 타측면과 접촉할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 연결부(430)는 복수로 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 연결부들(430)이 제1 전달부(410)의 타측면 상에서 제2 방향(DR2) 양쪽 가장자리와 접촉하도록 배치될 수 있다. 연결부들(430)은 제2 전달부(420)와 일대일 대응하도록 연결된다. 제2 전달부들(420) 각각의 상면은 연결부들(430)의 각각의 하면과 접촉한다.

본 실시 예에 따르면, 연결부들(430) 각각의 상면은 제1 방향(DR1)을 따라 하부 방향으로 경사진 경사질 수 있다. 이하, 상기 상면은 경사면(IS)으로 정의된다. 구체적으로, 경사면(IS)은 제1 방향(DR1)의 일측에서 제1 전달부(410)의 상면과 연결되고, 제1 방향(DR1)의 타측을 향할수록, 하부 방향으로 경사질 수 있다. 경사면(IS)은 제1 방향(DR1)의 타측에서 제2 전달부(420)의 제1 방향(DR1) 타측면과 연결된다.

도 6을 참조하면, 레이저 발생기(100)로부터 발생된 레이저 빔(미도시)은 제1 가압 라인(PRL1)을 따라 조사될 수 있다. 레이저 빔(미도시)은 가압부(300)의 팁(TT)을 통하여 스테이지(500) 상에 조사된다. 또한, 가압부(300)가 제공하는 가압력은 제1 가압 라인(PRL1)과 중첩할 수 있다. 따라서, 본딩하고자 하는 피가공물(미도시) 상의 영역은 평면 상에서, 레이저 빔(미도시)의 조사 영역 및 가압부(300)의 가압 영역과 동일할 수 있다.

실린더부(200)가 발생시키는 가압력은 제2 가압 라인(PRL2)을 따라 제공될 수 있다. 제2 가압 라인(PRL2)은 제1 방향(DR1)에서 제1 가압 라인(PRL1)과 평행하게 이격된다.

전달부(400)는 실린더부(200)로부터 제공된 가압력을 제1 가압 라인(PRL1)에서 제2 가압 라인(PRL2)으로 전달시킨다.

본 발명의 실시 예와는 다르게, 경사면(IS)을 갖는 전달부(400)를 포함하지 않는 레이저 본딩 장치의 경우, 제2 가압 라인(PRL2)을 따라 실린더부(200)로부터 가압부(300)에 가압력이 가해질 때, 가압부(300)에 모멘트가 발생할 수 있다. 즉, 실린더부(200)가 가압부(300)의 제1 방향(DR1) 일측에 가압력을 제공하므로, 가압툴(320)이 배치되는 가압부(300)의 제1 방향(DR1) 타측에 상부 방향의 힘이 가해질 수 있다. 이 경우, 제1 가압 라인(PRL1)을 따라 피가공물(도 1, 도 2)에 제공되어야 하는 가압력이 손실되거나, 가압부(300)로부터 피가공물(도 1, 도 2)에 제공되는 가압력의 방향이 제1 가압 라인(PRL1)으로부터 틀어질 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 전달부(400)의 연결부(430)에 의하여 가압부(300)에 발생되는 모멘트가 상쇄될 수 있다. 즉, 전달부(400)의 연결부(430)는 상부 방향으로 발생되는 힘에 의하여 가압부(300)가 틀어지지 않도록 고정시킬 수 있으며, 피가공물(도 1, 도 2)에 제공되는 가압력이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 레이저 본딩 장치의 안정성이 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 레이저 본딩 장치의 정면도이다.

설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000-1)는 제1 변위 센서(DM1)를 더 포함할 수 있다. 제1 변위 센서(DM1)는 측정 플레이트(DMP) 및 측정 막대(DMB)를 포함한다.

측정 플레이트(DMP)는 실린더부(200)와 연결된다. 본 실시 예에서는 실린더부(200)의 하우징(310, 도 3 참조) 하단에 배치된다. 그러나, 본 발명은 측정 플레이트(DMP)의 배치 및 연결 관계에 특별히 한정되는 것은 아니다.

측정 플레이트(DMP)는 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 연장된다.

측정 막대(DMB)는 측정 플레이트(DMP)의 제2 방향(DR2) 일측에 배치된다. 측정 막대(DMB)는 측정 플레이트(DMP)를 관통한다. 측정 막대(DMB)의 하단은 전달부(400)의 제1 전달부(410) 상면에 고정된다.

도면에 도시되지 않았으나, 측정 막대(DMB)의 외면에 눈금이 표시될 수 있다. 실린더부(200)가 상부 및 하부 방향으로 이동됨에 따라, 측정 플레이트(DMP)가 상부 및 하부 방향으로 함께 이동될 수 있다. 이 때, 측정 막대(DMB)는 이동되지 않는다. 측정 플레이트(DMP)가 측정 막대(DMB)에 접촉하는 위치를 측정하여, 실린더부(200)와 전달부(400) 사이의 거리(d)를 측정할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 스테이지(500) 상에 소정의 가압력이 제공되는 시점을 측정할 수 있다. 상기 시점을 측정하여, 레이저 발생기(100)의 레이저 빔(LSR)의 조사 시점을 제어할 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 가압 시점와 조사 시점을 제어하여 피가공물(도 1, 도 2)이 가압력 또는 열에 의하여 손상되거나, 본딩 정밀도가 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바에 의하면, 제1 변위 센서(DM1)가 실린더부(200) 및 전달부(400)의 사이의 거리를 측정하도록 설계되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 가압력의 크기를 측정하기 위하여 실린더부(200), 가압부(300), 전달부(400), 및 스테이지(500) 중 적어도 어느 두 개 사이를 측정하도록 제1 변위 센서가 설계될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 전체 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000-2)는 제2 변위 센서(DM2)를 더 포함할 수 있다.

제2 변위 센서(DM2)는 측정 플레이트(DMP), 측정 헤드(HD), 및 측정 막대(SC)를 포함할 수 있다. 측정 플레이트(DMP)는 실린더부(200)의 하우징(310, 도 3 참조)의 하부에 배치된다. 측정 플레이트(DMP)는 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 상기 평면과 평행한 판 형상을 갖는다. 측정 헤드(HD)는 측정 플레이트(DMP) 상부에 배치된다. 구체적으로, 측정 헤드(HD)는 제2 방향(DR2)에서 측정 플레이트(DMP)의 일측에 배치된다. 측정 헤드(HD)는 실린더부(200)와 함께 상부 및 하부 방향으로 이동될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 측정 플레이트(DMP)는 생략될 수 있다. 이 경우, 측정 헤드(HD)는 실린더부(200)와 직접적으로 접촉하여 실린더부(200)에 고정될 수 있다.

측정 막대(SC)는 제2 이동 부재들(MM2) 중 어느 하나에 고정된다. 따라서, 측정 막대(SC)는 전달부(400)에 함께 제3 방향(DR3)으로 이동될 수 있다. 측정 막대(SC)는 상부 및 하부 방향으로 연장된다. 측정 막대(SC)는 측정 해드(HD)와 마주보도록 배치된다. 도면에 도시되지 않았으나, 측정 막대(SC)의 외측에 눈금이 표시될 수 있다. 측정 헤드(HD)는 측정 막대(SC)에 표시된 눈금을 센싱할 수 있다. 예시적으로, 측정 헤드(HD)는 엔코더(Encoder)일 수 있다. 따라서, 제2 변위 센서(DM2)는 실린더부(200) 및 전달부(400)의 사이의 거리를 측정할 수 있다.

도 9에서는 측정 막대(SC)가 제2 이동 부재들(MM2)에 고정되도록 설계되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 측정 막대(SC)와 측정 헤드(HD)가 마주보는 범위 내에서, 측정 막대(SC)는 전달부(400)에 직접적으로 접촉하여 전달부(400)에 고정될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치의 측면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 본딩 장치(1000-3)는 모니터링부(MNT)를 더 포함할 수 있다. 모니터링부(MNT)는 스테이지(500)와 인접하게 배치된다. 모니터링부(MNT)는 스테이지(500)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.

모니터링부(MNT)는 스테이지 이동부(700)와 연결된다. 모니터링부(MNT)는 스테이지(500)와 함께 스테이지 이동부(700)에 의하여 이동될 수 있으며, 스테이지(500)와 독립적으로 이동되어도 무방하다.

모니터링부(MNT)는 스테이지(500)에 제공될 레이저 빔(LSR)의 형상 및 성능을 측정하는 역할을 한다. 도면에 도시되지 않았으나, 모니터링부(MNT)는 광학계를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 빔스플리터를 이용하여 레이저 빔(LSR)을 분할하지 않고, 스테이지(500)에 제공될 레이저 빔(LSR) 그대로를 측정할 수 있다. 따라서, 레이저 빔(LSR)의 측정 정밀도가 향상될 수 있다.

이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 레이저 본딩 장치 100: 레이저 발생기
200: 실린더부 210: 하우징
220: 실린더 헤드 230: 실린더 로드
300: 가압부 310: 가압 플레이트
320: 가압 툴 TT: 팁
400: 전달부 410: 제1 전달부
420: 제2 전달부 430: 연결부
500: 스테이지 600: 프레임
700: 스테이지 이동부 MM: 이동 부재
GR: 가이드 레일 CN: 연결 부재
PRL: 가압 라인 DM: 변위 측정기
DMB: 측정 막대 DMP: 측정 플레이트
HD: 측정 헤드 SC: 측정 막대
MNT: 모니터링부

Claims

서로 수직하는 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 평면과 평행한 상면을 갖고, 상기 상면 상에 피가공물이 안착되는 스테이지;
상기 평면과 수직한 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기;
상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 제1 방향에서 상기 제1 가압 라인과 평행하게 이격된 제2 가압 라인을 따라 하부 방향으로 가압력을 발생시키는 실린더부;
상기 실린더부와 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 제1 가압 라인을 따라 하부 방향으로 상기 피가공물을 가압하는 가압부; 및
상기 실린더부 및 상기 가압부 사이에 배치되어 상기 실린더부 및 상기 가압부를 연결하고, 상기 실린더부로부터 제공받은 상기 가압력을 상기 가압부에 전달하는 전달부를 포함하고,
상기 전달부는 상기 가압력을 상기 제1 가압 라인에서 상기 제2 가압 라인으로 전달시키는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전달부의 상면은 상기 제1 방향을 따라 하부 방향으로 경사진 적어도 하나의 경사면을 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전달부는,
상기 실린더부와 연결되고, 상기 제2 방향으로 연장된 제1 전달부;
상기 제1 전달부의 하부에 배치되고, 상기 제1 방향에서 일측이 상기 제1 전달부의 하부와 연결되는 제2 전달부; 및
상기 제1 전달부의 측면 및 상기 제2 전달부의 상기 상면을 연결하고, 상기 경사면을 포함하는 연결부를 포함하고,
상기 경사면은 상기 제1 전달부의 상면으로부터 하부로 경사진 레이저 본딩 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 전달부의 상기 상면 상에 배치되어, 상기 실린더부의 하부와 상기 전달부의 상부를 연결하는 제1 연결 부재; 및
상기 제2 전달부의 배면 상에서 상기 제1 방향 타측에 배치되어, 상기 전달부의 하부와 상기 가압부의 상부를 연결하는 적어도 하나의 제2 연결 부재를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제2 전달부 및 상기 연결부 각각은 복수로 제공되고,
상기 복수의 제2 전달부들은 상기 제2 방향에서 상기 제1 전달부의 양측에 각각 배치되고,
상기 복수의 연결부들은 상기 제2 전달부들과 일대일 대응하도록 연결되는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가압부에 홀이 정의되고,
상기 홀은 상기 제1 평면 상에서 상기 제1 가압 라인과 중첩하고,
상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저 빔이 상기 홀을 통하여 조사되는 레이저 본딩 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가압부는,
상기 평면과 평행한 판 형상을 갖는 가압 플레이트; 및
상기 가압 플레이트의 하부에 배치되는 가압툴을 포함하고,
상기 홀은 상기 가압 플레이트 및 상기 가압툴을 관통하는 레이저 본딩 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 가압부는
상기 가압툴에 고정되는 팁을 더 포함하고,
상기 팁은 상기 홀과 연결되어, 광을 투과시키는 레이저 본딩 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 가압툴은 상기 가압 플레이트로부터 탈착 가능한 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스테이지와 연결되어, 상기 스테이지를 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스테이지와 인접하게 배치되고, 상기 레이저 빔의 형상 및 성능을 측정하는 모니터링부를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 평면과 수직한 방향으로 연장된 적어도 하나의 가이드 레일을 포함하는 프레임을 더 포함하고,
상기 가이드 레일에 의하여 상기 실린더부, 상기 전달부 및 상기 가압부가 상하로 이동되는 레이저 본딩 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 실린더부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제1 이동 부재;
상기 전달부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제2 이동 부재; 및
상기 가압부에 고정되어 상기 가이드 레일에 체결되는 적어도 하나의 제3 이동 부재를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더부는,
상기 실린더부의 내부 공간을 정의하는 하우징;
상기 하우징 내부에 배치되고, 판 형상을 가져 상기 하우징의 상기 내부 공간을 구획하고, 상기 하우징 내부 공간의 공기압을 상기 가압력으로 변환하는 실린더 헤드; 및
상기 실린더 헤드와 연결되고, 상기 가압력을 상기 전달부로 제공하는 실린더 로드를 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더부 및 상기 전달부 사이의 거리를 측정하는 변위 센서를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 변위 센서는 엔코더(Encoder)를 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 라인 빔 형상을 갖는 레이저 본딩 장치.
서로 수직한 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 평면과 평행한 상면을 갖고, 상기 상면에 피가공물이 안착되는 스테이지;
상기 스테이지를 향하는 방향으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생기;
상기 스테이지 상부에 배치되고, 하부 방향으로 가압력을 발생시키는 실린더부;
상기 실린더부 및 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 피가공물을 상기 하부 방향으로 압착하는 가압부; 및
상기 실린더부 및 상기 가압부의 사이에 배치되고, 상기 실린더부로부터 제공받은 상기 가압력을 상기 가압부에 전달하는 전달부를 포함하고,
상기 전달부는 상기 제1 방향 일측이 실린더부와 연결되고, 상기 제1 방향 타측은 가압부와 연결되고,
상기 전달부의 상면은 상기 제1 방향의 상기 일측에서 상기 타측을 향할수록, 하부 방향으로 경사진 적어도 하나의 경사면을 포함하는 레이저 본딩 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 실린더부는 상기 전달부에 제공하는 상기 가압력의 방향은 상기 가압부로부터 상기 스테이지에 제공되는 가압력의 방향으로부터 상기 제1 방향으로 이격되고,
상기 가압부가 피가공물을 압착하는 영역과 중첩하도록 상기 레이저 빔이 조사되는 레이저 본딩 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 전달부의 제1 방향 일측에 배치되고, 상기 실린더부의 하부와 상기 전달부의 상부를 연결하는 제1 연결 부재; 및
상기 전달부의 제1 방향 타측에 배치되고, 상기 전달부의 하부와 상기 가압부의 상부를 연결하는 제2 연결 부재를 더 포함하는 레이저 본딩 장치.