KR20210009073A - 칩 본딩장치 - Google Patents

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Abstract

칩 본딩장치가 개시된다. 개시된 칩 본딩장치는 인쇄회로기판, 접착 필름 및 마이크로 디스플레이가 로딩된 스테이지; 상기 접착 필름을 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착하는 제1 픽커; 상기 마이크로 디스플레이를 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착된 접착 필름 상에 가압하여 부착하는 제2 픽커; 상기 제1 및 제2 픽커를 X축 및 Y축을 따라 이동시키고, Z축을 따라 승강시키는 구동부; 및 상기 스테이지, 상기 제1 픽커, 상기 제2 픽커 및 상기 구동부를 제어하는 콘트롤러;를 포함하며, 상기 제2 픽커는, 몸체부와, 상기 몸체부에 분리 가능하게 결합되고 공기압에 의해 일부분이 가압 지지되는 실린더 로드를 구비한 축부와, 상기 실린더 로드에 분리 가능하게 체결되는 마이크로 디스플레이가 진공 흡착되는 헤드부를 포함하며, 상기 실린더 로드는 중심 축선이 상기 헤드부의 일측으로 편향되게 배치되고, 상기 헤드부에 흡착된 상기 마이크로 디스플레이의 중심과 일치한다.

Description

칩 본딩장치{CHIP BONDING APPARTUS}
본 발명은 칩 본딩장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판에 본딩하기 위한 칩 본딩장치에 관한 것이다.
일반적으로 칩 본딩장치는 반도체 칩을 인쇄회로기판의 일 부분에 부착시키기 위한 장치이다.
이와 같은 종래의 칩 본딩장치는 픽커의 하단에 원형 헤드가 구비되어 있으며, 원형 헤드의 저면에 형성되는 진공압을 이용하여 반도체 칩을 흡착한다. 픽커에 흡착된 반도체 칩은 일정한 위치로 이동한 후 인쇄회로기판에 부착된다.
그런데 이러한 종래의 칩 본딩장치는 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판에 본딩시키는 것이 불가능하다. 그 이유로 원형 헤드가 마이크로 디스플레이를 파지할 때, 원형 헤드는 마이크로 디스플레이의 디스플레이 영역에 접촉하게 되므로 디스플레이 영역이 오염되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 원형 픽커가 마이크로 디스플레이를 진공 흡착한 상태에서 인쇄회로기판에 부착 시 마이크로 디스플레이 전체에 균일한 압력을 가압하여 부착해야 하는데, 원형 픽커가 마이크로 디스플레이를 가압하는 영역이 협소하기 때문에 마이크로 디스플레이 전체에 균일한 압력을 가할 수 없어 부착 공정이 제대로 이루어지지 못할 수 있다.
본 발명의 목적은 마이크로 디스플레이를 픽킹 시 마이크로 디스플레이의 디스플레이 영역이 오염되는 것을 방지할 수 있고, 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판에 부착 시 픽커의 토크를 정밀하게 제어하여 마이크로 디스플레이 전체에 균일한 압력으로 부착 공정을 진행할 수 있는 칩 본딩장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 인쇄회로기판, 접착 필름 및 마이크로 디스플레이가 로딩된 스테이지; 상기 접착 필름을 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착하는 제1 픽커; 상기 마이크로 디스플레이를 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착된 접착 필름 상에 가압하여 부착하는 제2 픽커; 상기 제1 및 제2 픽커를 X축 및 Y축을 따라 이동시키고, Z축을 따라 승강시키는 구동부; 및 상기 스테이지, 상기 제1 픽커, 상기 제2 픽커 및 상기 구동부를 제어하는 콘트롤러;를 포함하며, 상기 제2 픽커는, 몸체부와, 상기 몸체부에 분리 가능하게 결합되고 공기압에 의해 일부분이 가압 지지되는 실린더 로드를 구비한 축부와, 상기 실린더 로드에 분리 가능하게 체결되는 마이크로 디스플레이가 진공 흡착되는 헤드부를 포함하며, 상기 실린더 로드는 중심 축선이 상기 헤드부의 일측으로 편향되게 배치되고, 상기 헤드부에 흡착된 상기 마이크로 디스플레이의 중심과 일치하는 칩 본딩장치를 제공한다.
상기 헤드부는 상기 마이크로 디스플레이에 대하여 편향된 상태로 상기 마이크로 디스프레이를 진공 흡착할 수 있다.
상기 몸체부는, 상기 축부에 분리 가능하게 삽입되는 결합로드; 및 상기 결합로드를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키는 구동모터;를 포함할 수 있다.
상기 결합로드는 회전 구동 시 상기 축부가 함께 회전하도록 다수의 O-링이 외주에 간격을 두고 결합될 수 있다.
상기 축부는, 외부로부터 공급되는 공기가 저장되는 공기 챔버; 및 상기 공기 챔버의 공기압을 실시간으로 검출하는 압력센서;를 구비하며, 상기 콘트롤러는 상기 압력센서에 의해 상기 공기 챔버의 공기압 검출 값을 수신하여 공기 압축기를 제어하여 상기 공기 챔버의 공기압을 조절할 수 있다.
상기 실린더 로드는 상부가 상기 공기 챔버 내에서 이동 가능하게 배치되고, 하부가 상기 축부의 하단으로부터 돌출되며, 상기 실린더 로드의 하부는 내측에 진공원에 의해 진공압이 걸리는 진공통로가 형성되고, 상기 진공통로는 상기 헤드부의 저면에 형성된 요홈과 연통될 수 있다.
상기 헤드부는 상기 마이크로 디스플레이를 진공 흡착 시 상기 마이크로 디스플레이의 디스플레이 영역을 둘러싸는 부분에 접촉하는 접촉부를 형성하고. 상기 접촉부는 상기 헤드부의 요홈을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 실린더 로드와 상기 헤드부는 나사 체결될 수 있다.
본 발명은 상기 스테이지에 로딩된 인쇄회로기판, 접착 필름 및 마이크로 디스플레이의 위치 및 배치 각도를 검출하기 위한 상부 비젼; 및 상기 제1 및 제2 픽커의 각 헤드부의 장착 각도를 검출하기 위한 하부 비젼;을 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치의 스테이지를 나타낸 평면동이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치의 디스플레이용 픽커를 나타낸 조립도 및 분해도이다.
도 5는 도 3에 도시된 가압부와 헤드부가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 헤드부를 나타낸 저면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 마이크로 디스플레이를 나타낸 평면도이다.
도 8은 헤드부에 마이크로 디스플레이가 흡착된 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판에 본딩하는 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치는 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판의 일부에 접착 고정하기 위한 것으로, 접착 필름을 인쇄회로기판의 접착 영역에 부착한 후, 마이크로 디스플레이를 픽킹 시 마이크로 디스플레이의 디스플레이 영역에 소정의 파티클이 묻지 않도록 진공 흡착하여 인쇄회로기판의 접착 필름에 안정적으로 가압하여 인쇄회로기판에 부착하는 장치이다. 이 경우 접착 필름은 경우에 따라 전도성을 가지는 접착 필름일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치의 스테이지를 나타낸 평면동이다.
도 1을 참조하면, 칩 본딩장치(1)는 칩 본딩장치(1)를 제어하기 위한 콘트롤러(10)와, 칩 본딩 공정을 위한 각종 데이터들과 프로그램 등이 저정된 메모리(11)를 포함할 수 있다. 콘트롤러(10)는 후술하는 구동부(13), 접착 필름용 픽커(15), 디스플레이용 픽커(100), 스테이지(200), 상부 비젼(18) 및 하부 비젼(19)을 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 칩 본딩장치(1)는 접착 필름(231)을 인쇄회로기판(210)의 접착 영역(231)에 안착시키기 위한 접착 필름용 픽커(15)와, 마이크로 디스플레이(251)를 인쇄회로기판의 접착 영역(231)에 안착된 접착 필름(231) 위에 가압하여 부착시키기 위한 디스플레이용 픽커(100)와, 각 픽커(15,100)를 소정 위치로 이동시키고 승강시키기 위한 구동부(13)를 포함할 수 있다.
구동부(13)는 구체적으로 도시하지 않았으나, 각 픽커(15,100)를 X축 및 Y축 이동을 위해 통상의 LM 가이드 구조와 구동모터를 구비할 있고, 각 픽커(15,100)를 Z축 방향의 승강 구동을 위한 통상의 LM 가이드 구조와 구동모터를 구비할 수 있다. 각 픽커(15,100)는 구동부(13)에 의해 함께 이동할 수 있으며, 승강 동작을 개별적으로 이루어질 수 있다.
칩 본딩장치(1)는 다수의 인쇄회로기판(210), 다수의 접착 필름(231) 및 다수의 마이크로 디스플레이(251)가 로딩되는 스테이지(200)를 포함할 수 있다.
이 경우 스테이지(200)에는 다수의 인쇄회로기판(210), 다수의 접착 필름(231) 및 다수의 마이크로 디스플레이(251)이 각각 구분되어 안착되는 각 로딩 플레이트(201,203,205)가 마련될 수 있다.
특히, 인쇄회로기판(210)이 안착되는 로딩 플레이트(201)에는 인쇄회로기판(210)의 접착 영역에 안착된 접착 필름(231)을 액체 상태 또는 액체 상태에 가깝게 녹이기 위한 히터(미도시)가 내장될 수 있다.
칩 본딩장치(1)는 각 픽커(15,100)의 상측에 배치된 상부 비젼(18)과, 각 픽커(15,100)의 하측에 배치된 하부 비젼(19)을 포함할 수 있다.
상부 비젼(18)은 각 로딩 플레이트(201,203,205)에 로딩되어 있는 인쇄회로기판(210), 접착 필름(231), 마이크로 디스플레이(251)의 위치(좌표)와 배치 각도(틀어진 정도)를 측정하여, 상기 측정한 값들을 콘트롤러(10)로 전송할 수 있다. 상부 비젼(18)에 의한 검출 시점은 각 픽커(15,100)에 의해 접착 필름(231) 또는 마이크로 디스플레이(251)를 진공 흡착하기 전과, 진공 흡착한 접착 필름(231) 또는 마이크로 디스플레이(251)를 인쇄회로기판(210)에 안착하기 전에 이루어질 수 있다.
또한, 칩 본딩장치(10)는 각 픽커(15,100)의 헤드부의 높이를 측정하기 위한 레이저 센서(미도시)를 구비할 수 있다.
하부 비젼(19)은 미리 설정한 지점(예를 들면, 접착 필름 또는 마이크로 디스플레이를 진공 흡착하기 전 지점)에서 각 픽커(15,100)의 헤드부가 틀어진 각도를 측정하고, 상기 측정한 값들을 콘트롤러(10)로 전송할 수 있다.
이 경우, 상부 비젼(18)은 각 로딩 플레이트에 안착된 접착 필름(231) 및 마이크로 디스플레이(251)의 위치(좌표)와 배치 각도(틀어진 정도)를 측정하여 측정 값을 콘트롤러(10)로 전송할 수 있다. 콘트롤러(10)는 상부 비젼(18)으로부터 수신된 측정 값과 하부 비젼(19)으로부터 수신된 측정 값을 비교 분석하고 그 결과 값을 통해 각 픽커(15,100)의 헤드부의 장착 각도를 제어할 수 있다. 각 픽커(15,100)에는 헤드부를 회전시키기 위한 구동모터를 각각 구비할 수 있다.
한편, 스테이지(200)의 제1 로딩 플레이트(201)에 안착된 다수의 인쇄회로기판(210)은 일측에 탭 형태의 연장부(211)가 형성될 수 있다. 연장부(211)의 에지(edge)에는 접착 필름(231)이 안착되는 접착 영역(213)이 마련될 수 있다.
접착 영역(213)은 접착 필름(231)이 안착된 후, 접착 필름(231)을 통해 마이크로 디스플레이(251)의 일부분(251c, 도 7 참조)이 부착될 수 있다. 이 경우, 마이크로 디스플레이(251)은 디스플레이용 픽커(100)의 헤드부(150)에 진공 흡착된 상태에서 인쇄회로기판(210) 측으로 일정한 압력으로 가압 됨에 따라, 인쇄회로기판의 접착 영역(213)에 안착된 접착 필름(231)에 안정적으로 부착될 수 있다.
다수의 접착 필름(231)은 시트(230)에 분리 가능하게 부착되어 있고, 다수의 마이크로 디스플레이(251)는 지지플레이트(250)에 분리 가능하게 배치되어 있다. 이 경우, 접착 필름(231)은 접착 필름용 픽커(15)에 의해 진공 흡착 시 시트(230)로부터 용이하게 분리되고, 마이크로 디스플레이(251)는 디스플레이용 픽커(100)에 의해 진공 흡착 시 지지플레이트(250)로부터 용이하게 분리될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 픽커(100)의 구성을 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치의 디스플레이용 픽커를 나타낸 조립도 및 분해도이고, 도 5는 도 3에 도시된 가압부와 헤드부가 결합된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 헤드부를 나타낸 저면도이고, 도 7은 도 2에 도시된 마이크로 디스플레이를 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이용 픽커(100)는 몸체부(110)와, 몸체부(110)에 분리 가능하게 결합되는 축부(130)와, 축부(130)에 분리 가능하게 결합되는 헤드부(150)를 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 구동부(13)에 설치되어 X축 및 Y축을 따라 이동하고, Z축을 따라 승강할 수 있다.
몸체부(110)의 하단에는 축부(130)의 상단에 형성된 제1 결합구멍(131)에 삽입되는 결합로드(111)가 돌출 형성된다. 결합로드(111)의 외주에는 고무재질로 이루어진 다수의 O-링(112a,112b)이 간격을 두고 결합된다. 몸체부(110)의 상단에는 결합로드(111)를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전 구동하기 위한 구동모터(113)가 배치될 수 있다.
다수의 O-링(112a,112b)은 축부(130)의 결합구멍(131)에 삽입된 상태에서제1 결합구멍(131)의 내주면에 소정의 탄성력이 작용하게 된다. 이에 따라, 결합로드(111)가 구동모터(113)에 의해 일정한 각도로 회전 할 때, 축부(130)는 결합로드(111)와 함께 동일한 각도로 회전할 수 있다. 이 경우, 다수의 O-링(112a,112b)과 제1 결합구멍(131)의 내주면 사이에 발생하는 탄성력이 크지 않기 때문에 작업자가 별도의 도구를 이용하지 않고 손으로 쉽게 축부(130)를 몸체부(110)에 착탈 시킬 수 있다.
축부(130)는 실린더 로드(133)와 압력센서(138)를 포함할 수 있다.
실린더 로드(133)는 일 부분이 축부(130)의 내측에 슬라이딩 가능하게 배치되고 나머지 부분이 축부(130)의 하단으로부터 소정 길이 돌출될 수 있다.
이 경우 실린더 로드(133)의 하단 외주에는 나사부(133a)가 형성될 수 있다. 나사부(133a)는 헤드부(150)의 상면으로부터 내측으로 형성된 제2 결합구멍(153)의 내주면 일부에 형성된 나사부(153a)에 나사 체결될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 축부(130)와 헤드부(150)의 내부 구조를 상세히 설명한다.
축부(130)는 내측에 공기 챔버(135)가 형성된다. 공기 챔버(135)는 축부(130)의 일측에 연결된 제1 공기관(141)으로부터 공급되는 공기를 저장할 수 있다.
제1 공기관(141)은 일단이 피팅(143)을 통해 공기 챔버(135)와 연통되고 타단이 공기 압축기(137)에 연통된다. 이에 따라, 공기 챔버(135)에는 공기 압축기에서 제공하는 소정 압력의 공기가 저장될 수 있다.
한편 제1 공기관(141)은 전공 레귤레이터(미도시)를 통해 공기 압축기(137)에 간접적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 공기 압축기(137)는 일정한 압축 공기를 전공 레귤레이터로 공급할 수 있고, 전공 레귤레이터는 콘트롤러(10)에 의해 제어됨에 따라 공기 챔버(135)로 제공하는 공기의 압력을 가변할 수 있다.
축부(130)는 타측에 공기 챔버(135)의 공기압을 측정하기 위한 압력센서(138)가 구비될 수 있다. 압력센서(138)는 공기 챔버(135)의 공기압을 실시간으로 측정하여 측정 값을 콘트롤러(10)로 전송한다.
이 경우, 콘트롤러(10)는 공기 챔버(135) 내의 공기압을 변경하기 위해 공기 압축기(137)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 디스플레이(251)를 인쇄회로기판(210)에 부착하는 과정에서, 헤드부(150)에 마이크로 디스플레이(251)를 진공 흡착한 상태로 디스플레이용 픽커(100)가 Z축을 따라 하강하여 인쇄회로기판(210)에 마이크로 디스플레이(251)를 가압하게 된다.
이때, 실린더 로드(133)는 몸체부(110) 측으로 밀릴 수 있다. 이를 방지하기 위해 콘트롤러(10)는 압력센서(138)로부터 공기 챔버(135) 내 공기압을 실시간으로 전송 받아 실린더 로드(133)가 몸체부(110) 측으로 밀리지 않도록 공기 압축기(137)를 제어하여 공기 챔버(135) 내 공기압을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 디스플레이용 픽커(100)는 일정한 압력으로 초고속 디스플레이(251)를 가압함으로써 토크 제어가 정밀하게 이루어질 수 있으므로, 인쇄회로기판(210)에 안정적으로 부착 시킬 수 있다.
실린더 로드(133)은 상부가 공기 챔버(135) 내에 위치하고, 중간부가 공기 챔버(135)와 연통된 가이드통로(139)에 위치하며, 하부가 축부(130)의 하단으로부터 일정 길이 돌출된다.
실린더 로드(133)의 상부는 테두리(133b)가 중간부보다 측방향으로 더 돌출된다. 테두리(133b)의 측면은 공기 챔버(135)의 내주면과 거의 밀착된 상태를 유지한다. 이 경우, 테두리(133b)의 측면과 공기 챔버(135)의 내주면 사이의 갭은, 실린더 로드(133)가 공기 챔버(135) 내에서 Z축 방향으로 이동할 수 있고 동시에 테두리(133b)의 측면과 공기 챔버(135)의 내주면 사이로 공기가 누출되지 않을 정도의 갭이 유지되는 것이 바람직하다.
테두리(133b)는 공기 챔버(135)의 하측에 형성된 걸림턱(135a)에 의해 간섭됨에 따라, 실린더 로드(133)가 축부(130)로부터 분리되지 않는다.
실린더 로드(133)는 축부(130)에 대하여 회전하지 않도록 실린더 로드(133)의 상부가 다각형상으로 형성되고, 공기 챔버(135)가 실린더 로드(133)의 상부에 대응하는 다각형상으로 형성될 수 있다. 또는, 실린더 로드(133)는 축부(130)에 대하여 회전하지 않도록 실린더 로드(133)의 중간부가 다각형상으로 형성되고, 가이드 통로(139)가 실린더 로드(133)의 중간부에 대응하는 다각형상으로 형성될 수도 있다.
이에 따라, 몸체부(110)에 구비된 결합로드(111)가 구동모터(113)에 의해시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도만큼 회전하게 되면, 축부(130)는 결합로드(111)와 함께 동일한 방향 및 각도로 회전한다. 이 경우, 실린더 로드(133)와 헤드부(150)는 축부(130)와 동일한 방향 및 각도로 회전하게 된다. 이러한 연결구조에 따라, 헤드부(150)의 각도가 틀어진 경우(미리 설정한 각도와 차이가 있을 경우) 콘트롤러(10)는 구동모터(113)를 제어하여 헤드부(150)의 각도를 정밀하게 조정할 수 있다.
실린더 로드(133)의 하부에는 내측에 진공 통로(134)가 형성될 수 있다. 진공 통로(134)는 일단이 실린더 로드(133)의 하부의 일측면에 위치하고 타단이 실린더 로드(133)의 하부의 저면에 위치할 수 있다.
진공 통로(134)의 일단(134a)에는 피팅(147)에 의해 제2 공기관(145)이 연결될 수 있다. 제2 공기관(145)의 일단은 피팅(147)을 통해 진공 통로(134)와 연통되고 타단은 진공원(미도시)에 연통될 수 있다. 진공원으로부터 진공압이 형성되면 제2 공기관(145)을 통해 진공 통로(134)에 진공압이 걸릴 수 있다.
앞서 설명한 제1 및 제2 공기관(141,145)은 디스플레이용 픽커(100)와 실린더 로드(133)의 이동에 간섭을 최소화할 수 있도록 플렉서블 튜브로 형성되는 것이 바람직하다.
헤드부(150)는 저면에 소정 깊이의 요홈(151)이 형성된다. 요홈(151)은 마이크로 디스플레이(251)와 접촉하는 접촉부(155)에 의해 둘러싸임에 따라 형성될 수 있다.
헤드부(150)는 실린더 로드(133)와 나사 체결된 상태에서 실린더 로드(133)의 진공 통로(134)의 타단(134b)과 연통되는 관통구멍(152)에 형성될 수 있다. 관통구멍(152)은 요홈(151)과 진공 통로(134)를 상호 연결해줄 수 있다.
이 경우 관통구멍(152)은 헤드부(150)의 전체 길이(L1)를 고려해 볼 때 헤드부(150)의 중심으로부터 일측으로 편향되게 배치될 수 있다(L2>L3). 이와 같이 관통구멍(152)을 편향 배치하는 것은 실린더 로드(133)가 헤드부(150)에 체결되는 지점을 고려한 것이다.
실린더 로드(133)가 헤드부(150)에 체결되는 지점은 헤드부(150)에 마이크로 디스플레이(251)가 진공 흡착된 상태에서, 마이크로 디스플레이(251)의 전체 길이(L5, 도, 7 참조)의 1/2 지점이 되도록 고려한 것이다. 이에 대해서는 하기 본 발명의 칩 본딩장치(1)의 동작 설명에서 부연한다.
도 7을 참조하면, 마이크로 디스플레이(251)는 디스플레이 영역(251a)은 헤드부(150)와 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 이는 디스플레이 영역(251a)에 헤드부(150)가 접촉할 경우 미세 파티클이 묻을 가능성이 있으며, 이러한 미세 파티클은 마이크로 디스플레이(251)의 디스플레이 성능을 저하시키는 요인이 된다.
따라서, 헤드부(150)의 접촉부(155)는 헤드부(150)가 마이크로 디스플레이(251)를 진공 흡착할 때, 마이크로 디스플레이(251)의 디스플레이 영역(251a)과 접촉하지 않고 디스플레이 영역(251a)을 둘러싸는 부분(251b)에 접촉하게 된다. 이와 관련하여 헤드(150)의 폭(W1, 도 6 참조)과 마이크로 디스플레이(251)의 폭(W2, 도 7 참조)을 동일하게 형성할 수도 있다.
마이크로 디스플레이(251)는 디스플레이 영역(251a)이 존재하는 면의 반대 면에 접착 필름(231)과 접착하는 접착 영역(251c)이 마련된다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본딩장치(1)의 동작을 순차적으로 설명한다.
도 8은 헤드부에 마이크로 디스플레이가 흡착된 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 마이크로 디스플레이를 인쇄회로기판에 본딩하는 예를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2와 같이, 다수의 인쇄회로기판(210), 다수의 접착 필름(231) 및 다수의 마이크로 디스플레이(251)가 각 로딩 플레이트(201,203,205) 상에 세팅한다.
접착 필름용 픽커(15)는 구동부(13)에 의해 다수의 접착 필름(231)가 로딩된 측으로 이동한 후 미리 설정된 위치에서 하강하여 접착 필름(231)을 진공 흡착한다.
이어서, 접착 필름용 픽커(15)는 상승하여 인쇄회로기판(210)이 로딩된 측으로 이동한 후 미리 설정된 위치에서 하강하여 접착 필름(231)을 인쇄회로기판(210)의 접착 영역(213)에 안착시키고 다시 상승한다.
이와 같이 접착 필름(231)이 인쇄회로기판(210)의 접착 영역(213)에 안착되면, 로딩 플레이트(201)에 구비된 히터에 의해 인쇄회로기판(210) 및 접착 필름(231)이 가열된다. 이 경우, 히터의 가열 온도는 인쇄회로기판(210) 및 인쇄회로기판에 실장된 각종 소자들이 열화되지 않을 정도의 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
접착 필름(231)은 마이크로 디스플레이(251)가 용이하게 부착될 수 있도록 대략 액체 형태 또는 젤 형태에 가깝게 녹는다.
도 8을 참조하면, 디스플레이용 픽커(100)는 마이크로 디스플레이(251)가 로딩된 측으로 이동한 후 미리 설정된 위치에서 하강하여 마이크로 디스플레이(251)을 진공 흡착한다.
이 경우, 마이크로 디스플레이(251)는 디스플레이 영역(251a)의 주변부(251b)가 헤드부(150)의 접촉부(155)에 접촉된다. 이때, 실린더 로드(133)의 중심 축선(C)이 마이크로 디스플레이(251)의 전체 길이(L5)의 1/2 지점에 위치하게 된다(L2=L4).
도 9를 참조하면, 디스플레이용 픽커(100)는 인쇄회로기판(210)이 로딩된 측으로 이동하여 후 미리 설정된 위치에서 하강하여 마이크로 디스플레이(251)를 인쇄회로기판(210)에 부착한다.
구체적으로, 마이크로 디스플레이(251)는 헤드부(150)에 진공 흡착된 상태로 디스플레이용 픽커(100)와 함께 하강하여, 마이크로 디스플레이(251)의 접착 영역(251c)이 인쇄회로기판(210)의 접착 영역(213)에 안착된 접착 필름(231) 상에 안착된다. 계속해서 디스플레이용 픽커(100)가 하강하여 마이크로 디스플레이(251)를 소정 압력으로 가압하여 접착 필름(231)에 견고하게 부착한다.
가압 시 실린더 로드(133)의 중심 축선(C)이 마이크로 디스플레이(251)의 전체 길이(L5)의 1/2 지점에 위치하게 되므로(L2=L4), 마이크로 디스플레이(251)가 좌측 또는 우측으로 경사지지 않고 대략 수직 방향으로 가압될 수 있다.
한편, 마이크로 디스플레이(251)를 가압하는 동안 압력센서(138)에 의해 축부(130)의 공기 챔버(135)의 압력이 실시간으로 검출되고, 검출된 값이 콘트롤러(10)로 전달된다.
콘트롤러(10)는 압력센서(138)로부터 수신된 검출 값을 분석하여 실린더 로드(133)가 몸체부(110) 측(가압 방향의 반대 방향)으로 밀리지 않도록 공기 압축기(137)를 제어하여 공기 챔버(135)로 압축 공기를 지속적으로 공급한다. 이에 따라 마이크로 디스플레이(251)를 일정한 압력으로 가압하고 동시에 좌측 또는 우측으로 편향되지 않고 수직 방향으로 가압되므로, 균일하고 안정적인 가압 동작에 의해 마이크로 디스플레이(251)가 인쇄회로기판(210)에 견고하게 부착될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 콘트롤러(10)에 의해 실린더 로드(133)의 가압 정도를 조절할 수 있으므로, 헤드부(150) 대신에 다른 종류의 헤드부(미도시)를 실린더 로드(133)에 체결하는 경우에도 별도의 조정없이 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안될 것이다.
10: 콘트롤러
13: 구동부
15: 접착 필름용 픽커
18: 상부 비젼
19: 하부 비젼
100: 디스플레이용 픽커
110: 몸체부
113: 구동모터
130: 축부
133: 실린더 로드
135: 공기 챔버
135: 압력센서
150: 헤드부

Claims (9)

  1. 인쇄회로기판, 접착 필름 및 마이크로 디스플레이가 로딩된 스테이지;
    상기 접착 필름을 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착하는 제1 픽커;
    상기 마이크로 디스플레이를 진공 흡착하여 상기 인쇄회로기판의 접착 영역에 안착된 접착 필름 상에 가압하여 부착하는 제2 픽커;
    상기 제1 및 제2 픽커를 X축 및 Y축을 따라 이동시키고, Z축을 따라 승강시키는 구동부; 및
    상기 스테이지, 상기 제1 픽커, 상기 제2 픽커 및 상기 구동부를 제어하는 콘트롤러;를 포함하며,
    상기 제2 픽커는, 몸체부와, 상기 몸체부에 분리 가능하게 결합되고 공기압에 의해 일부분이 가압 지지되는 실린더 로드를 구비한 축부와, 상기 실린더 로드에 분리 가능하게 체결되는 마이크로 디스플레이가 진공 흡착되는 헤드부를 포함하며,
    상기 실린더 로드는 중심 축선이 상기 헤드부의 일측으로 편향되게 배치되고, 상기 헤드부에 흡착된 상기 마이크로 디스플레이의 중심과 일치하는 칩 본딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 마이크로 디스플레이에 대하여 편향된 상태로 상기 마이크로 디스프레이를 진공 흡착하는 칩 본딩장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 축부에 분리 가능하게 삽입되는 결합로드; 및
    상기 결합로드를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키는 구동모터;를 포함하는 칩 본딩장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합로드는 회전 구동 시 상기 축부가 함께 회전하도록 다수의 O-링이 외주에 간격을 두고 결합되는 칩 본딩장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축부는,
    외부로부터 공급되는 공기가 저장되는 공기 챔버; 및
    상기 공기 챔버의 공기압을 실시간으로 검출하는 압력센서;를 구비하며,
    상기 콘트롤러는 상기 압력센서에 의해 상기 공기 챔버의 공기압 검출 값을 수신하여 공기 압축기를 제어하여 상기 공기 챔버의 공기압을 조절하는 칩 본딩장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실린더 로드는 상부가 상기 공기 챔버 내에서 이동 가능하게 배치되고, 하부가 상기 축부의 하단으로부터 돌출되며,
    상기 실린더 로드의 하부는 내측에 진공원에 의해 진공압이 걸리는 진공통로가 형성되고,
    상기 진공통로는 상기 헤드부의 저면에 형성된 요홈과 연통되는 칩 본딩장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 마이크로 디스플레이를 진공 흡착 시 상기 마이크로 디스플레이의 디스플레이 영역을 둘러싸는 부분에 접촉하는 접촉부를 형성하고.
    상기 접촉부는 상기 헤드부의 요홈을 둘러싸는 칩 본딩장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 로드와 상기 헤드부는 나사 체결되는 칩 본딩장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 스테이지에 로딩된 인쇄회로기판, 접착 필름 및 마이크로 디스플레이의 위치 및 배치 각도를 검출하기 위한 상부 비젼; 및
    상기 제1 및 제2 픽커의 각 헤드부의 장착 각도를 검출하기 위한 하부 비젼;을 더 포함하는 칩 본딩장치.
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