KR20200064250A - 본딩 장치 및 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 전자 부품을 고정하는 스테이지, 상기 제1 전자 부품 상에 도전성 접착 필름 및 제2 전자 부품을 가압하는 압착부, 상기 압착부의 승하강을 제어하는 구동부 및 상기 스테이지 상의 서로 다른 위치에 배치되고, 상기 압착부와의 사이에서 정전 용량 변화를 감지하도록 구성되는 복수 개의 센서들을 포함하되, 상기 압착부는, 상기 복수 개의 센서들과 대면하는 하부면의 적어도 일 영역에 형성되는 평평한 금속 전극을 포함하는, 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{Bonding apparatus and bonding method}
본 발명은 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 신호 라인에 연결되어 신호를 공급하는 구동 일반적으로, 전자 기기는 2개 이상의 전자 부품들을 포함한다. 예컨대, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 텔레비전과 같은 전자 기기는 영상을 생성하는 표시 패널, 메인 배선 기판, 및 플렉서블 배선 기판 등을 포함한다.
2개의 전자 부품들은 서로 전기적으로 연결된다. 패드부들의 결합을 통해서, 2개의 전자 부품들은 전기적으로 연결된다. 2개의 전자 부품들의 패드부들을 전기적으로 연결하는 공정(이하, 접착 공정)은 2개의 전자 부품들의 패드부들을 정렬 및 결합시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 목적은 본딩 과정에서 발생하는 불량률을 줄일 수 있는 구조를 갖는 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 본딩 장치는, 제1 전자 부품을 고정하는 스테이지, 상기 제1 전자 부품 상에 도전성 접착 필름 및 제2 전자 부품을 가압하는 압착부, 상기 압착부의 승하강을 제어하는 구동부 및 상기 스테이지 상의 서로 다른 위치에 배치되고, 상기 압착부와의 사이에서 정전 용량 변화를 감지하도록 구성되는 복수 개의 센서들을 포함하되, 상기 압착부는, 상기 복수 개의 센서들과 대면하는 제1 영역들에서 평평한 금속 재료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압착부는, 상기 구동부에 결합되는 압착 헤드, 상기 압착 헤드가 하강할 때 상기 도전성 접착 필름 및 상기 제2 전자 부품을 가압하는 상기 압착 팁 및 상기 압착 헤드로부터 연장되고, 상기 압착 헤드가 하강할 때 상기 도전성 접착 필름 및 상기 제2 전자 부품으로 열을 전달하는 열원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 센서들은, 상기 압착 헤드가 하강 또는 상승할 때 상기 정전 용량 변화를 감지할 수 있다.
또한, 상기 압착 헤드는, 상기 구동부에 결합되고 상기 제1 영역들을 포함하는 본체부 및 상기 본체부와 상기 압착 팁 사이에서 연장되는 연결부를 포함하되, 상기 연결부는, 상기 본체부로부터 멀어질수록 단면적이 작아질 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에서 상기 본체부로부터 연장될 수 있다.
또한, 상기 열원은, 상기 본체부의 적어도 일면에서 상기 본체부의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 본체부는, 상기 제1 영역에서의 단면적이 상기 제2 영역에서의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 정전 용량은, 상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 거리에 응답하여 변화할 수 있다.
또한, 상기 압착부의 가압 동안, 상기 압착부의 평형 상태에 따라 상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지되는 상기 정전 용량 변화는 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 본딩 방법은, 스테이지 상에 제1 전자 부품을 고정하는 단계, 상기 제1 전자 부품 상에 도전성 접착 필름을 부착하는 단계, 상기 도전성 접착 필름 상에 제2 전자 부품을 배치하는 단계, 상기 제2 전자 부품 상에 더미 필름을 배치하는 단계, 압착부를 구동하여 상기 도전성 접착 필름, 상기 제2 전자 부품 및 상기 더미 필름을 가압하는 단계 및 상기 더미 필름을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 더미 필름은 상기 제2 전자 부품과 접촉하는 일면이 접착력을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 더미 필름의 상기 접착력에 의해 상기 제2 전자 부품 상에 유입되는 파티클이 제거될 수 있다.
또한, 상기 가압하는 단계는, 상기 스테이지 상의 서로 다른 위치에 배치되는 복수 개의 센서들을 이용하여, 상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 정전 용량 변화를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본딩 방법은, 상기 감지 결과를 기초로, 상기 압착부의 평형 상태를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전 용량은, 상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 거리에 응답하여 변화할 수 있다.
또한, 상기 압착부의 가압 동안, 상기 압착부의 평형 상태에 따라 상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지되는 상기 정전 용량 변화는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 본딩 장치 및 본딩 방법은 본딩 과정에서 압착부의 기계적 결함 또는 파티클(particle) 등에 의해 발생하는 불량률을 감소시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자 부품의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자 부품의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 2개의 전자 부품들의 분리된 패드부들을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 2개의 전자 부품들의 결합된 패드부들을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본딩 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 7에 도시된 본딩 장치를 이용하여 전자 부품들을 본딩하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 압착부의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센서 측정을 이용한 압착부의 평형 상태 판단 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기(100)를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자 부품(120)의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자 부품(120)의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 제1 내지 제3 전자 부품들(110, 120, 130)을 포함한다. 제1 내지 제3 전자 부품들(110, 120, 130)은 전기적으로 연결된다. 본 실시 예에서, 제1 전자 부품(110)은 전기 광학 패널, 제2 전자 부품(120)은 연결 배선 기판, 제3 전자 부품(130)은 메인 회로기판일 수 있다. 본 실시 예는 3개의 제2 전자 부품들(120)을 포함하는 전자 기기(100)를 예시적으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 용도 또는 크기에 따라 전자 기기(100)는 하나의 제2 전자 부품(120)을 포함할 수도 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 전기 광학 패널(110, 이하, 표시 패널)은 복수 개의 화소들(PX)에 구동 신호를 인가함으로써 원하는 영상을 표시하는 표시 패널일 수 있다. 복수 개의 화소들(PX)은 직교하는 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 화소들(PX) 각각은 레드 컬러, 그린 컬러 및 블루 컬러 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 화소들(PX)은 화이트 컬러, 시안 컬러, 및 마젠타 컬러 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 화소들(PX)은 표시 패널(110)의 표시부로 정의될 수 있다.
화소들(PX)의 종류에 따라서 표시 패널(110)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 및 전기 습윤 표시 패널 등 중 어느 하나 일 수 있다. 이하, 본 실시 예에서 표시 패널(110)은 유기 발광 표시 패널로 설명되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
평면상에서, 표시 패널(110)은 복수 개의 화소들(PX)이 배치된 표시 영역(DA), 표시 영역(DA)을 감싸는 비표시 영역(BA), 및 제2 전자 부품(120)이 결합되는 실장 영역(MA)으로 구분될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 비표시 영역(BA)과 실장 영역(MA)은 구분되지 않을 수 있다. 비표시 영역(BA)은 생략되거나, 실장 영역(MA)은 비표시 영역(BA)의 일부분일 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 표시 패널(110)은 베이스 기판(SUB), 제1 층(DP-CL, 또는 회로층), 제2 층(DP-OLED, 또는 유기발광 소자층), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 베이스 기판(SUB)은 제1 층(SUB1)과 제2 층(SUB2)을 포함할 수 있다. 제1 층(SUB1)은 표시 영역(DA) 또는 비표시 영역(BA)에 대응되는 부분이고, 제2 층(SUB2)은 실장 영역(MA)에 대응하는 부분일 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서 비표시 영역(BA)은 실장 영역(MA)을 포함하는 개념일 수 있고, 이 경우 제1 층(SUB1)은 표시 영역(DA)에 대응하는 부분이고, 제2 층(SUB2)은 비표시 영역(BA)에 대응하는 부분이다. 베이스 기판(SUB)은 폴리이미드와 같은 플라스틱 기판, 유리 기판, 또는 메탈 기판 등을 포함할 수 있다.
비표시 영역(BA)에는 광을 차단하는 블랙 매트릭스(미도시)가 배치될 수 있다. 비표시 영역(BA)에는 복수 개의 화소들(PX)에 게이트 신호를 공급하기 위한 게이트 구동 회로(미도시)가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 비표시 영역(BA)에는 데이터 구동 회로(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 실장 영역(MA)에는 제2 전자 부품(120)으로부터 공급되는 신호를 수신하기 위한 패드부(미도시)가 배치된다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 제2 전자 부품(120)은 플렉서블 배선 기판(122) 및 구동 IC(125)를 포함한다. 구동 IC(125)는 예를 들어 데이터 구동 회로, 주사 구동 회로 등일 수 있다.
구동 IC(125)는 적어도 하나의 구동칩을 포함할 수 있다. 구동 IC(125)는 플렉서블 배선 기판(122)의 배선들에 전기적으로 연결된다. 구동 IC(125)와 플렉서블 배선 기판(122)은 도전성 접착 필름(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전자 부품(120)이 구동 IC(125)를 포함하는 경우, 표시 패널(110)의 패드부(미도시)는 데이터 배선들에 전기적으로 연결되는 데이터 패드 전극들 및 제어신호 배선들과 전기적으로 연결되는 제어신호 패드 전극들을 포함할 수 있다. 데이터 배선들은 화소들(PX)에 연결되고, 제어신호 배선들은 게이트 구동 회로에 연결될 수 있다. 본 실시 예에서 제2 전자 부품(120)은 칩 온 필름(Chip On Film) 구조를 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3 및 도 4를 참조하여 제2 전자 부품(120)에 대해 더욱 상세히 설명한다. 플렉서블 배선 기판(122)은 베이스 필름(미도시), 베이스 필름 상의 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120)과 복수 개의 배선들(SL-120)을 포함한다. 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120) 및 복수 개의 배선들(SL-120)은 베이스 필름 상에 배치된다. 베이스 필름은 폴리이미드를 포함할 수 있다.
복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120)은 구동 IC(125)의 접속 단자들(미도시)에 접속되는 접속 패드들(CPD), 제3 전자 부품(130)에 접속되는 입력 패드들(IPD-120), 및 표시 패널(110)에 접속되는 출력 패드들(OPD-120)을 포함할 수 있다. 입력 패드들(IPD-120)은 플렉서블 배선 기판(122)의 일측에 배치된 입력 패드부(IPP-120)로 정의되고, 출력 패드들(OPD-120)은 플렉서블 배선 기판(122)의 타측에 배치된 출력 패드부(OPP-120)로 정의될 수 있다. 본 실시 예에서 접속 패드들(CPD)은 구동 IC(125)의 양측에 중첩하게 정렬되어 있으나, 도 4에 도시된 것과 달리 접속 패드들(CPD)은 구동 IC(125)의 접속 단자들에 대응하게 랜덤하게 배열될 수 있다.
본 실시 예에서 하나의 패드행을 포함하는 입력 패드부(IPP-120) 및 출력 패드부(OPP-120)를 예시적으로 도시하였다. 패드행은 제1 방향(DR1)을 따라 나열된 복수 개의 패드들을 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 입력 패드부(IPP-120) 및 출력 패드부(OPP-120) 각각은 복수 개의 패드행들을 포함할 수도 있다.
배선들(SL-120) 중 일부는 접속 패드들(CPD)과 입력 패드들(IPD-120)을 연결하고, 다른 일부는 접속 패드들(CPD)과 출력 패드들(OPD-120)을 연결한다. 미도시되었으나, 배선들(SL-120)은 입력 패드들(IPD-120) 중 일부와 출력 패드들(OPD-120) 중 일부를 직접 연결할 수도 있다.
플렉서블 배선 기판(122)은 베이스 필름 상에 배치되어 적어도 복수 개의 배선들(SL-120)을 커버하는 솔더 레지스트층을 더 포함할 수 있다. 솔더 레지스트층은 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120) 주변을 더 커버할 수 있되, 적어도 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120) 각각을 노출시킨다. 솔더 레지스트층에는 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120)에 대응하는 개구부들이 형성될 수 있다.
또한, 플렉서블 배선 기판(122)은 후술하는 본딩 공정 시 이용되는 얼라인 마크(AM2, AM20)를 포함할 수 있다. 도 4에는 복수 개의 패드들(CPD, IPD-120, OPD-120)과 이격된 4개의 제1 얼라인 마크들(AM2)과 입력 패드들(IPD-120)과 출력 패드들(OPD-120)에 연결된 4개의 제2 얼라인 마크들(AM20)을 예시적으로 도시하였다. 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM2, AM20) 중 어느 하나 이상은 생략될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 입력 패드들(IPD-120) 및 출력 패드들(OPD-120)이 노출된 면은 플렉서블 배선 기판(122)의 결합면(CS)으로 정의되고, 결합면(CS)에 마주하는 면은 비결합면(NCS)으로 정의된다. 본 실시 예에서, 구동 IC(125)는 결합면(CS) 상에 배치되는 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않고, 구동 IC(125)는 비결합면(NCS) 상에 배치될 수도 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제3 전자 부품(130)은 표시 패널(110) 또는 구동 IC(125)에 영상 데이터, 제어신호, 전원전압 등을 제공한다. 제3 전자 부품(130)은 플렉서블 배선 기판(122)과 다른 배선 기판으로, 능동소자 및 수동소자들을 포함할 수 있다. 제3 전자 부품(130)은 플렉서블 배선 기판 또는 리지드 배선 기판으로, 플렉서블 배선 기판(122)에 연결되는 패드부(미도시)를 포함한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드부(OPP-120)와 표시 패널(110)의 패드부는 도전성 접착 필름(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 플렉서블 배선 기판(122)의 입력 패드부(IPP-120)와 제3 전자 부품(130)의 패드부 또한, 도전성 접착 필름(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성 접착 필름(140)은 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF)일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 솔더 범프가 도전성 접착 필름(140)을 대체할 수도 있다.
표시 패널(110)의 패드부는 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드들(OPD-120)에 대응하는 패드들을 포함할 수 있다. 또한, 제3 전자 부품(130)의 패드부는 플렉서블 배선 기판(122)의 입력 패드들(IPD-120)에 대응하는 패드들을 포함할 수 있다.
이하, 표시 패널(110)의 패드부와 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드부(OPP-120)를 참조하여 제1 내지 제3 전자 부품(110, 120, 130)의 전기적 연결 구조를 좀 더 구체적으로 설명한다. 제2 전자 부품(120)과 제3 전자 부품(130)의 전기적 연결 구조는 후술하는 표시 패널(110)의 패드부와 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드부(OPP-120)의 전기적 연결 구조에 대응할 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 제1 내지 제3 전자 부품들(110, 120, 130)을 포함하는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 전자 부품(110) 및 제3 전자 부품(130) 중 어느 하나가 생략될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 2개의 전자 부품들의 분리된 패드부들을 도시한 평면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 2개의 전자 부품들의 결합된 패드부들을 도시한 평면도이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 표시 패널(110)은 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드부(OPP-120)에 대응하는 입력 패드부(IPP-110)를 포함한다. 입력 패드부(IPP-110)는 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드들(OPD-120)에 대응하는 입력 패드들(IPD-110)을 포함한다. 본 실시 예에서, 입력 패드들(IPD-110)과 출력 패드들(OPD-120)은 1:1 대응되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 입력 패드부(IPP-110)와 출력 패드부(OPP-120)는 서로 다른 개수의 패드들 및 서로 다른 개수의 패드행을 포함할 수도 있다.
표시 패널(110)은 플렉서블 배선 기판(122)의 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM2, AM20)에 대응하는 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM1, AM10)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM1, AM10) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 플렉서블 배선 기판(122)의 출력 패드들(OPD-120)과 표시 패널(110)의 입력 패드들(IPD-110)은 전기적으로 연결된다. 플렉서블 배선 기판(122)의 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM2, AM20)과 표시 패널(110)의 제1 및 제2 얼라인 마크들(AM1, AM10)을 이용하여 출력 패드부(OPP-120)와 입력 패드부(IPP-110)를 정렬시키고, 제2 방향(DR2)을 따라 얼라인 보정을 실시한다. 이후, 본딩 장치(툴, tool)를 이용해서 도전성 접착 필름(140)을 사이에 두고 출력 패드들(OPD-120)과 입력 패드들(IPD-110)을 결합시킨다.
이하에서는, 표시 패널(110) 상에 전자 부품들(120, 130)을 본딩하기 위한 본 발명에 따른 본딩 장치의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본딩 장치(2)의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 본딩 장치(2)는 표시 패널(110)이 배치되고 고정되는 스테이지(210), 스테이지(210)에 고정된 표시 패널(110) 상에 도전성 접착 필름(140, 도 1 내지 도 6 참조)을 사이에 두고 제2 전자 부품(120, 도 1 내지 도 6 참조)을 압착하기 위한 압착부(220) 및 압착부(220)를 구동하기 위한 구동부(230)를 포함한다.
스테이지(210)는 진공 흡착 또는 기계적 결합 방식 등으로 표시 패널(110)을 고정시킬 수 있다.
압착부(220)는 열원(223)이 설치되는 압착 헤드(221), 및 압착 헤드(221)의 일단에 부착되어 도전성 접착 필름(140)을 사이에 두고 표시 패널(110) 상에 도전성 접착 필름(140) 및 제2 전자 부품(120, 이하 전자 부품)을 압착하는 압착 팁(222)을 포함하여 구성될 수 있다. 열원(223)은 나사 등으로 압착 헤드(221)에 고정될 수 있다. 열원(223)에서 발생하는 열은 압착 헤드(221) 및 압착 팁(222)을 통해 도전성 접착 필름(140)에 가해져 도전성 접착 필름(140) 내부의 도전성 입자가 유동성을 갖게 한다. 그에 따라 도전성 접착 필름(140)을 이용한 본딩이 더욱 용이해질 수 있다.
구동부(230)는 압착부(220)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동부(230)는 압착부(220)가 압착 대상(예를 들어, 전자 부품(120))을 설정된 하중으로 설정된 시간 동안 가압하도록 압착부(220)의 구동을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 구동부(230)는 실린더 또는 모터로 구성되는 승강 구조를 포함하여, 압착부(220)의 승하강을 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 본딩 장치(2)는 복수 개의 센서들(241, 242)을 더 포함할 수 있다. 센서들(241, 242)은 압착부(220)의 승하강에 따른 센서들(241, 242)과 압착부(220) 사이의 정전 용량 변화를 감지할 수 있다. 구체적으로, 센서들(241, 242)은 센서들(241, 242)의 상부면과 압착 헤드(221)의 하부면 사이의 정전 용량 변화를 감지할 수 있다.
이러한 실시 예에서, 센서들(241, 242)은 압착부(220)와 대면하는 상부면이 평평하게 형성되며, 금속 재료로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 압착 헤드(221)는 센서들(241, 242)과 대면하는 하부면의 적어도 일 영역이 평평하게 형성되며, 금속 재료로 구성될 수 있다. 금속 재료는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등일 수 있으나, 이로써 한정되지 않는다.
압착부(220)가 승하강함에 따라 각각의 센서들(241, 242)의 상부면과 압착 헤드(221)의 하부면 사이의 거리가 변화하면, 각각의 센서들(241, 242)과 압착 헤드(221) 사이의 정전 용량은 하기의 수학식 1에 따라 변화된다.
Figure pat00001
여기서, ΔC는 정전 용량의 변화, ε은 정전 용량 계수, A는 각각의 센서들(241, 242)과 압착부(220)가 대면하는 면의 면적, Δh는 압착부(220)의 승하강에 따른 각각의 센서들(241, 242)과 압착 헤드(221) 사이의 거리 변화이다.
예를 들어, 압착부(220)가 전자 부품(120)을 표시 패널(110) 상에 가압하기 위해 스테이지(210)를 향하여 하강할 때, 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량은 증가할 수 있다. 반대로 압착부(220)가 가압을 마치고 스테이지(210)로부터 멀어지도록 상승할 때, 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량은 감소할 수 있다.
압착 헤드(221)의 하부면이 스테이지(210)의 상부면에 대하여 평행하면, 압착 공정 시에 각 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량의 변화는 기설정된 오차 범위 내에서 대체로 동일할 수 있다. 그러나 압착 헤드(221)의 하부면과 스테이지(210)의 상부면이 평행하지 않은 경우, 압착 공정 시에 각 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량의 변화는 기설정된 오차 범위를 벗어나 상이할 수 있다.
압착부(220)의 기계적 결함 또는 장기간 사용에 의한 압착부(220)의 열화 또는 변형에 의해, 압착 헤드(221)의 하부면과 스테이지(210)의 상부면이 서로 평행하지 않게 배치될 수 있다. 이러한 상태에서 압착부(220)를 통해 전자 부품(120)을 표시 패널(110) 상에 가압할 때, 압착 팁(222)의 하중이 표시 패널(110)의 특정 부위에 집중되어 표시 패널(110)이 손상되거나 본딩 불량이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 스테이지(210)에 마련되는 다수의 센서들(241, 242)을 이용하여 압착부(220)와의 정전 용량 변화들을 측정하고, 측정된 정전 용량 변화들을 비교함으로써 압착부(220)의 평형 상태(기울기)를 판단하고. 가압 시에 압착부(220)의 전 영역에서 가압 하중의 균일성(uniformity)이 보장될 수 있게 한다.
센서들(241, 242)을 통해 감지된 정전 용량의 변화는 도시되지 않은 외부의 컨트롤러 또는 모니터링 장치 등에 전달되어, 압착부(220)의 평형 상태 교정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 압착부(220)의 평형 상태 교정은 구동부(230)에 의해 수행될 수 있다.
한편, 도 7에서는 센서들(241, 242)이 2개만 구비되는 예가 도시되지만, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않으며, 센서들(241, 242)은 3개 이상이 마련될 수 있다. 이러한 센서들(241, 242)은 스테이지(210) 상의 다양한 위치들(예를 들어, 각각의 모서리들 또는 각각의 변들)에 배치될 수 있다.
또한, 도 7에서 센서들(241, 242)은 스테이지(210) 상에 별도의 구성 요소로써 마련되는 것으로 도시되나 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 센서들(241, 242)은 스테이지(210) 내부에 실장될 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시 예에서, 센서들(241, 242)은 스테이지(210) 상의 서로 다른 위치에서 스테이지(210)와 일체화된 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 센서들(241, 242)은 스테이지(210)의 대응되는 위치에 제공되는 도전체일 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 도 7에 도시된 본딩 장치(2)를 이용하여 전자 부품들(120)을 본딩하는 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 본딩 장치(2)의 스테이지(210)의 상에 표시 패널(110)이 고정된다. 표시 패널(110)은 진공 흡착 또는 기계적 결합 방식 등으로 스테이지(210) 상에 고정될 수 있다.
다음으로, 도 8b를 참조하면, 표시 패널(110) 상에 도전성 접착 필름(140)이 부착된다. 구체적으로, 도시되지 않은 이송 수단 등에 의해 표시 패널(110) 상에 도전성 접착 필름(140)이 이송되어 오면, 구동부(230)에 의해 압착부(220)가 구동되어 도전성 접착 필름(140)에 열과 압력이 전달될 수 있다. 이후에, 압착부(220)가 도전성 접착 필름(140)으로부터 이격되고, 도전성 접착 필름(140)으로 이형 필름이 제거될 수 있다.
다음으로, 도 8c를 참조하면, 도전성 접착 필름(140)이 부착된 표시 패널(110) 상에 전자 부품(120)이 정렬 및 가압착된다. 구체적으로, 도시되지 않은 이송 수단 등에 의해 표시 패널(110) 상에 전자 부품(120)이 이송되어 오면, 표시 패널(110)과 전자 부품(120)은 얼라인 마크들(AM1, AM10, AM2, AM20, 도 1 내지 도 6 참조)을 이용하여 정렬될 수 있다. 이후에 구동부(230)에 의해 압착부(220)가 구동되어 전자 부품(120)과 도전성 접착 필름(140)에 열과 압력이 전달될 수 있다. 이후에, 압착부(220)가 전자 부품(120)으로부터 이격될 수 있다.
도 8d 내지 도 8f를 참조하면, 가압착 이후에 본압착이 수행될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 본압착 공정 시에 더미 필름(150)이 더 이용될 수 있다.
더미 필름(150)은 본압착 공정에서 완충 부재의 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 더미 필름(150)은 우레탄 계열 및/또는 아크릴 계열과 같이 탄성을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 더미 필름(150)은 우레탄 계열 및 아크릴 계열의 물질을 발포 성형한 스폰지로 형성될 수 있다. 그러나 더미 필름(150)을 구성하는 물질은 상술한 것에 한정되지 않는다.
또한, 더미 필름(150)은 본압착 공정 동안 전자 부품(120)과 압착부(220) 사이에 유입될 수 있는 파티클(p) 등을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 더미 필름(150)의 적어도 일면은 접착력을 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 더미 필름(150)이 갖는 접착력은, 이후 본압착 공정을 통해 도전성 접착 필름(140)에 의해 표시 패널(110)에 전자 부품(120)이 부착되는 접착력보다 충분히 작을 수 있다. 그에 따라, 더미 필름(150)은 본압착 공정 이후에 전자 부품(120)으로부터 용이하게 제거될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 도 8d에 도시된 것과 같이, 도시되지 않은 이송 수단 등에 의해 가압착된 전자 부품(120) 상에 더미 필름(150)이 배치된다. 그러나 다른 실시 예에서, 더미 필름(150)은 압착부(220), 예를 들어 압착 팁(222)에 일체로 마련될 수 있다.
이후에, 도 8e에 도시된 것과 같이, 구동부(230)에 의해 압착부(220)가 구동되어 더미 필름(150), 전자 부품(120) 및 도전성 접착 필름(140)에 열과 압력이 전달될 수 있다. 본압착 공정에서 압착부(220)가 제공하는 열과 압력은, 가압착 공정에서 압착부(220)가 제공하는 열과 압력보다 클 수 있다.
압착부(220)가 더미 필름(150)과 전자 부품(120)을 가압하는 동안, 전자 부품(120) 상에 유입된 파티클(p)은 더미 필름(150)에 부착될 수 있다. 이후에, 도 8f에 도시된 것과 같이, 압착부(220)가 전자 부품(120)으로부터 이격되고, 전자 부품(120) 상에서 더미 필름(150)이 제거될 수 있다. 더미 필름(150)에 부착된 파티클(p)은 더미 필름(150)과 함께 전자 부품(120) 상에서 제거될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 본딩 공정이 수행되는 동안 센서들(241, 242)은 센서들(241, 242)과 압착부(220)(다시 말하면, 스테이지(210)와 압착부(220)) 사이의 정전 용량 변화를 각각 측정할 수 있다. 센서들(241, 242)의 정전 용량 변화 측정 결과에 기초하여, 압착부(220)의 평형 상태(기울기)가 측정될 수 있다. 압착부(220)의 평형 상태 측정 결과는 외부의 컨트롤러, 모니터링 장치 또는 구동부(230)에 전달되어 압착부(220)의 평형 상태 교정을 위해 사용될 수 있다.
일 실시 예에서, 센서들(241, 242)은 도 8a 내지 도 8d에 도시된 공정 동안 오프 상태로 제어되고, 도 8e 내지 도 8f에 도시된 본압착 공정 동안 온 상태로 제어될 수 있다. 즉, 센서들(241, 242)은 본압착 공정을 위해 압착부(220)가 승하강되는 동안에만, 센서들(241, 242)과 압착부(220) 사이의 정전 용량 변화를 측정할 수 있다. 이러한 실시 예는, 불필요한 정전 용량 변화 데이터가 과도하게 누적되는 것과 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
도 9a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 압착부(220)의 구조를 도시하는 개략도이다.
먼저, 도 9a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 압착부(220)의 구조를 도시하고, 도 9b는 도 9a의 a-a'선에 따른 단면도이며, 도 9c는 도 9a의 b-b'선에 따른 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 압착부(220)는 압착 헤드(221), 압착 팁(222) 및 열원(223)을 포함한다. 압착 헤드(221)는 본체부(2211)와 연결부(2212)로 구성될 수 있다. 본체부(2211)는 구동부(230)에 결합되며, 예를 들어, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 사각의 기둥 형태를 가질 수 있다.
연결부(2212)는 본체부(2211)의 적어도 일 영역에서 스테이지(210)를 향해 하부로 연장된다. 그에 따라, 본체부(2211)의 다른 영역에서 연결부(2212)는 형성되지 않는다. 여기서, 다른 영역은 예를 들어 본체부(2211)의 양측일 수 있다. 이때, 연결부(2212)의 측면 폭(d)은 본체부(2211)로부터 멀어질수록 좁아질 수 있다. 다시 말하면, 연결부(2212)는 본체부(2211)로부터 멀어질수록 단면적이 작아진다.
연결부(2212)가 연장되지 않은 본체부(2211)의 다른 영역, 예를 들어 본체부(2211)의 양측에서 하부면은 평평하게 형성될 수 있다. 본체부(2211) 양측의 평평한 하부면은 센서들(241, 242, 도 7 참조)과 대면하여 센서들(241, 242)에 의해 정전 용량 변화가 올바르게 측정될 수 있도록 한다. 일 실시 예에서, 본체부(2211)가 금속이 아닌 재질로 형성되는 경우에, 본체부(2211) 양측의 평평한 하부면에 금속 재료의 전극 등이 형성될 수 있다.
압착 팁(222)은 연결부(2212)로부터 하부로 연장된다. 압착 팁(222)은 사각의 기둥 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명은 이로써 한정되지 않으며, 압착 팁(222)의 하부면은 압착 대상에 대응하는 형태 및 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 다만, 연결부(2212)의 측면 폭이 본체부(2211)로부터 멀어질수록 감소되기 때문에, 연결부(2212)의 하부 말단으로부터 연장되는 압착 팁(222)의 측면 폭은 압착 헤드(221)의 본체부(2211)보다 좁다.
열원(223)은 압착 헤드(221)의 본체부(2211)의 적어도 일면을 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 열원(223)은 도 9a 내지 도 9c에 도시된 것과 같이 본체부(2211)의 상부면 및 후면의 적어도 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 열원(223)은 본체부(2211)의 적어도 일면에 대하여 일부 영역만을 감싸도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 열원(223)의 전면 길이(L1)는 본체부(2211)의 전면 길이보다 짧을 수 있다.
다음으로, 도 10a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 압착부(220)의 구조를 도시하고, 도 10b는 도 10a의 c-c'선에 따른 단면도이며, 도 10c는 도 10a의 d-d'선에 따른 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 압착부(220)의 열원(223')은, 도 9a 내지 도 9c의 열원(223)보다 더 짧은 전면 길이(L2)를 갖는다. 상술한 바와 같이, 열원(223')은 본체부(2211)의 적어도 일면에 대해 전체를 감싸도록 구성될 필요가 없으며, 열원(223')이 제공하는 열이 본체부(2211), 연결부(2212) 및 압착 팁(222)을 통하여 압착 대상에 효율적으로 전달될 수 있을 정도의 크기와 형태로 마련되면 충분하다.
마지막으로, 도 11a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 압착부(220)의 구조를 도시하고, 도 11b는 도 11a의 e-e'선에 따른 단면도이며, 도 11c는 도 11a의 f-f'선에 따른 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 연결부(2212)가 형성되지 않은 본체부(2211')의 양측에서, 본체부(2211')는 다른 영역의 높이(h1)보다 감소된 높이(h2)를 갖는다. 즉, 본체부(2211')는 연결부(2212)가 형성되지 않은 영역에서 단면적이 감소된다.
연결부(2212)가 형성되지 않은 본체부(2211')의 양측은, 센서들(241, 242)과 대면하는 평평한 면을 제공하기 위해 형성되는 것으로, 하부면이 평평하기만 하면 그 형상에 대하여는 특별히 제한되지 않는다.
따라서, 본체부(2211')의 양측은 다른 영역보다 높이, 폭, 넓이 중 적어도 하나가 작게 형성될 수 있다. 본체부(2211')의 양측이 다른 영역보다 작게 형성됨으로써, 본딩 장치가 소형화 및 경량화될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 본체부(2211') 양측의 형태는 일 예에 지나지 않으며, 본 발명의 기술적 사상은 도 11a 내지 도 11c에 도시된 것에 한정되지 않는다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센서 측정을 이용한 압착부의 평형 상태 판단 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 구체적으로, 도 12는 도 7의 본딩 장치(2)에 의해 본압착이 반복적으로 수행되는 동안, 제1 센서(241) 및 제2 센서(242)에서 측정된 정전 용량 변화에 기초하여 판단되는 센서들(241, 242)과 압착부(220)(보다 구체적으로, 압착 헤드(221)의 하부면) 사이의 거리 변화를 나타낸 그래프이다. 도 13은 도 12의 AA 영역을 확대한 그래프이며, 도 14는 도 12의 AA 영역에서 제1 센서(241)와 제2 센서(242)에서 측정된 정전 용량 사이의 차이를 기록한 그래프이다.
압착 헤드(221)의 하부면이 스테이지(210)의 상부면에 대하여 평행하면, 압착 공정 시에 각 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량의 변화는 기설정된 오차 범위 내에서 대체로 동일할 수 있다. 따라서, 측정된 정전 용량 변화로부터 수학식 1을 통해 판단되는 압착 헤드(221)의 하부면과 각 센서들(241, 242) 사이의 거리 변화는 도 13 및 도 14의 좌측에 도시된 그래프처럼 대체로 동일할 수 있다.
여기서, 제1 센서(241)와 제2 센서(242) 각각에 대한 압착 헤드(221)와의 거리는, 센서 자체의 공정상 두께 차이 등에 의해 상이할 수 있다.
그러나 압착 헤드(221)의 하부면이 스테이지(210)의 상부면에 대하여 평행하지 않은 경우, 압착 공정 시에 각 센서들(241, 242)에서 측정되는 정전 용량의 변화는 기설정된 오차 범위를 벗어나 상이할 수 있다. 따라서, 측정된 정전 용량 변화로부터 수학식 1을 통해 판단되는 압착 헤드(221)의 하부면과 각 센서들(241, 242) 상의 거리 변화는 도 13 및 도 14의 우측에 도시된 그래프처럼 서로 상이할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 스테이지(210) 상의 여러 지점에 설치되는 적어도 3개 이상의 센서들을 이용하여 스테이지(210)와 압착부(220) 사이의 정전 용량 변화를 측정한다. 본 발명은 측정된 정전 용량 변화로부터 스테이지(210) 상의 여러 지점에서 스테이지(210)와 압착부(220) 사이의 거리를 간접적으로 판단하고, 그에 따라 압착부(220)의 평형 상태를 판단할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전자 기기
PX: 화소들
110: 제1 전자 부품
120: 제2 전자 부품
130: 제3 전자 부품
140: 도전성 접착 필름

Claims (15)

  1. 제1 전자 부품을 고정하는 스테이지;
    상기 제1 전자 부품 상에 도전성 접착 필름 및 제2 전자 부품을 가압하는 압착부;
    상기 압착부의 승하강을 제어하는 구동부; 및
    상기 스테이지 상의 서로 다른 위치에 배치되고, 상기 압착부와의 사이에서 정전 용량 변화를 감지하도록 구성되는 복수 개의 센서들을 포함하되,
    상기 압착부는,
    상기 복수 개의 센서들과 대면하는 제1 영역들에서 평평한 금속 재료를 포함하는, 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압착부는,
    상기 구동부에 결합되는 압착 헤드;
    상기 압착 헤드가 하강할 때 상기 도전성 접착 필름 및 상기 제2 전자 부품을 가압하는 압착 팁; 및
    상기 압착 헤드로부터 연장되고, 상기 압착 헤드가 하강할 때 상기 도전성 접착 필름 및 상기 제2 전자 부품으로 열을 전달하는 열원을 포함하는, 본딩 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수 개의 센서들은,
    상기 압착 헤드가 하강 또는 상승할 때 상기 정전 용량 변화를 감지하는, 본딩 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 압착 헤드는,
    상기 구동부에 결합되고 상기 제1 영역들을 포함하는 본체부; 및
    상기 본체부와 상기 압착 팁 사이에서 연장되는 연결부를 포함하되,
    상기 연결부는,
    상기 본체부로부터 멀어질수록 단면적이 작아지는, 본딩 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연결부는,
    상기 제1 영역을 제외한 제2 영역에서 상기 본체부로부터 연장되는, 본딩 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 열원은,
    상기 본체부의 적어도 일면에서 상기 본체부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는, 본딩 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 본체부는,
    상기 제1 영역에서의 단면적이 상기 제2 영역에서의 단면적보다 작게 형성되는, 본딩 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정전 용량은,
    상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 거리에 응답하여 변화하는, 본딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압착부의 가압 동안, 상기 압착부의 평형 상태에 따라 상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지되는 상기 정전 용량 변화는 동일하거나 상이한, 본딩 장치.
  10. 스테이지 상에 제1 전자 부품을 고정하는 단계;
    상기 제1 전자 부품 상에 도전성 접착 필름을 부착하는 단계;
    상기 도전성 접착 필름 상에 제2 전자 부품을 배치하는 단계;
    상기 제2 전자 부품 상에 더미 필름을 배치하는 단계;
    압착부를 구동하여 상기 도전성 접착 필름, 상기 제2 전자 부품 및 상기 더미 필름을 가압하는 단계; 및
    상기 더미 필름을 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 더미 필름은 상기 제2 전자 부품과 접촉하는 일면이 접착력을 갖도록 구성되는, 본딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 더미 필름의 상기 접착력에 의해 상기 제2 전자 부품 상에 유입되는 파티클이 제거되는, 본딩 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 가압하는 단계는,
    상기 스테이지 상의 서로 다른 위치에 배치되는 복수 개의 센서들을 이용하여, 상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 정전 용량 변화를 감지하는 단계를 포함하는, 본딩 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 감지 결과를 기초로, 상기 압착부의 평형 상태를 조절하는 단계를 더 포함하는, 본딩 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 정전 용량은,
    상기 복수 개의 센서들 각각과 상기 압착부 사이의 거리에 응답하여 변화하는, 본딩 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 압착부의 가압 동안, 상기 압착부의 평형 상태에 따라 상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지되는 상기 정전 용량 변화는 동일하거나 상이한, 본딩 방법.
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