KR20240055596A - 이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법 - Google Patents

이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되는 부품 안착 지그; 및 상기 부품 안착 지그에 대응하게 배치되고, 상기 부품 안착 지그에 안착된 이종의 부품들을 접합시키는 초음파 접합 유닛을 포함하며, 상기 스테이지는 상기 부품 안착 지그를 통하여 상기 이종의 부품들에 열을 전달하는 제1 히터를 구비하고, 상기 초음파 접합 유닛은 초음파를 상기 이종 부품들에 인가하는 초음파 혼; 및 상기 초음파 혼에 결합되고, 상기 초음파 혼을 통하여 상기 이종 부품들에 열을 전달하는 제2 히터를 구비할 수 있다.

Description

이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법{ULTRASONIC BONDING PROCESS APPARATUS AND PROCESS BONDING METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법에 관한 것이다.
일반적인 초음파 접합(Ultrasonic welding) 방법은 19kHz 이상의 초음파 혼과 스테이지 사이에 부착할 피접합물들을 배치하고, 피접합물들을 초음파 진동으로 마찰시켜 접합시키는 방법이다. 한편, 초음파 접합 과정에서 피접합물들(회로 또는 절연층)의 손상 가능성이 있다. 이러한 피접합물들의 손상 가능성으로 인하여, 초음파 접합 방법은 20um 이하의 얇은 동박 회로에 적용이 어려울 수 있으며, 절연층으로 사용되는 PI층의 손상을 발생시킬 수 있다.
열을 이용하는 열 접합(핫바 또는 열융착 등) 방법은 일반납을 녹이기 위해 400℃ 이상의 열을 가하거나, 열이 가해지는 시간을 늘려주거나, 플럭스를 추가하여 접합을 진행하는 방법이다. 이러한, 열 접합 방법은 인가되는 열에 의해 절연층을 손상시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 초음파 접합 방법 및 열 접합 방법에서, 절연층의 손상을 막기 위해 초음파를 줄이거나, 온도를 낮추면 냉납이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 초음파와 함께 이종의 부품들의 상부 및 하부에서 열을 인가하여 이종의 부품들의 접합 시간을 단축하고, 이종의 부품들의 손상을 방지할 수 있는 이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되는 부품 안착 지그; 및 상기 부품 안착 지그에 대응하게 배치되고, 상기 부품 안착 지그에 안착된 이종의 부품들을 접합시키는 초음파 접합 유닛을 포함하며, 상기 스테이지는 상기 부품 안착 지그를 통하여 상기 이종의 부품들에 열을 전달하는 제1 히터를 구비하고, 상기 초음파 접합 유닛은 초음파를 상기 이종 부품들에 인가하는 초음파 혼; 및 상기 초음파 혼에 결합되고, 상기 초음파 혼을 통하여 상기 이종 부품들에 열을 전달하는 제2 히터를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스테이지의 상부에는 상기 부품 안착 지그가 안착되는 제1 요부가 마련되고, 상기 제1 요부의 하부에는 상기 제1 히터가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부품 안착 지그의 상부에는 상기 이종의 부품들이 안착되는 제2 요부가 마련되고, 상기 부품 안착 지그의 하부에는 상기 제1 요부에 결합되는 돌출부가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초음파 접합 유닛은 상기 초음파 혼의 상부에 마련되고, 전기 신호를 생성하는 초음파 발진기; 및 상기 초음파 발진기 및 상기 초음파 혼 사이에 배치되며, 상기 전기 신호에 기초하여 초음파를 발생시키는 컨버터; 및 상기 컨버터에 연결되어 상기 초음파 혼의 높이를 조절하는 높이 조절기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초음파 혼은 상기 높이 조절기에 의해 하강하여 상기 이종의 부품들에 압력을 가할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 접합 방법은 스테이지, 부품 안착 지그 및 초음파 접합 유닛을 포함하는 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 이종 부품들을 접합하는 접합 방법에 있어서, 제1 히터를 구비하는 상기 스테이지 상에 상기 부품 안착 지그를 배치하는 단계; 상기 부품 안착 지그 상에 상기 이종의 부품을 안착시키는 단계; 상기 초음파 접합 유닛의 초음파 혼을 상기 부품 안착 지그에 대응하게 배치하는 단계; 및 상기 초음파 혼을 이용하여 상기 이종 부품들을 접합시키는 단계를 포함하며, 상기 이종 부품들을 접합시키는 단계는 상기 초음파 혼을 하강시켜 상기 이종의 부품들에 초음파 및 압력이 인가되며, 상기 제1 히터의 열이 상기 부품 안착 지그를 통하여 상기 이종의 부품들에 인가되고, 상기 초음파 혼에 결합된 제2 히터의 열이 상기 초음파 혼을 통하여 상기 이종의 부품들에 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부품 안착 지그에 상기 이종의 부품들을 안착시키는 단계 이전에, 상기 스테이지의 제1 히터를 이용하여상기 부품 안착 지그를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초음파 혼을 이용하여 상기 이종 부품들을 접합시키는 단계 이전에, 상기 제2 히터를 이용하여 상기 초음파 혼을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법은 초음파와 함께 이종의 부품들의 상부 및 하부에서 열을 인가하여, 이종의 부품들 간의 접합을 촉진시킴과 동시에 접합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치 및 이를 이용한 접합 방법은 압력, 열 및 초음파를 인가하는 시간이 감소하므로, 이종의 부품들의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 접합 장치를 이용하여 접합 가능한 이종의 부품들을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 이종의 부품들이 접합 장치를 이용하여 접합된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 이종 부품들의 접합 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 내지 도 9는 이종 부품들의 접합 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 접합 장치를 이용하여 접합 가능한 이종의 부품들을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 이종의 부품들이 접합 장치를 이용하여 접합된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이종의 부품들에는 회로 기판(20)과, 회로 기판(20)에 연결되는 연성 인쇄 회로 기판(30)이 포함될 수 있으며, 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)은 이후에 설명되는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 통하여 접합될 수 있다.
한편, 상기에서는, 이종의 부품들의 일 예로 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이종의 부품들은 회로 기판(20) 및 리드 프레임일 수도 있다. 또한, 이종의 부품들은 전자 소자 및 회로 기판(20)일 수도 있다.
회로 기판(20)은 무선 충전 장치, 마그네틱 보안 전송(MST), 근거리 무선 통신(NFC) 등에 이용되는 코일 중 적어도 하나와, 이에 연결되는 배선들을 포함할 수 있다. 배선의 단부에는 다른 구성 요소, 예를 들어 연성 인쇄 회로 기판(30)에 연결되는 컨택부(CTa)가 제공될 수 있다.
연성 인쇄 회로 기판(30)은 회로 기판(20)에 접합되고 연결되는 것으로서, 배선을 포함할 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(30) 상에는 회로 기판(20)의 컨택부(CTa)에 각각 대응하는 컨택부(CTb)가 제공될 수 있다. 배선을 통해 회로 기판(20)에 전원을 제공할 수 있으며, 신호를 송신/수신할 수도 있다. 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30) 각각에 포함되는 컨택부들(CTa, CTb)은 서로 접합될 수 있다.
컨택부들(CTa, CTb)은 솔더링 공정을 이용하여 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 컨택부들(CTa, CTb)이 솔더링 공정을 통하여 연결됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 컨택부들(CTa, CTb)은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 통하여 서로 직접 접합되어 전기적으로 연결될 수도 있다. 또는, 컨택부들(CTa, CTb)은 컨택부들(CTa, CTb) 사이에 이방성 도전 필름(ACF, Anisotropic Conductive Film)을 배치하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 열, 초음파 및 압력을 가하여 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)의 컨택부들(CTa, CTb) 중 하나에 솔더 범프와 같은 도전성 범프가 사전에 마련되며, 컨택부들(CTa, CTb)은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 열, 초음파 및 압력을 가하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
하기에서는 도 3을 참조하여, 이종의 부품들을 접합할 수 있는 이중 가열형 초음파 접합 장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)는 이종의 부품들에 열, 압력 및 초음파를 동시에 인가하여 이종의 부품들을 접합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)을 이용하여 접합되는 이종의 부품들은 손상이 없이 빠른 시간 내에 접합될 수 있다.
상술한 바와 같은 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)는 스테이지(100), 부품 안착 지그(200), 및 초음파 접합 유닛(300)을 포함할 수 있다.
스테이지(100)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 부품 안착 지그(200)가 배치될 수 있는 수평면을 제공할 수 있다. 스테이지(100)의 상부에는 부품 안착 지그(200)가 배치될 수 있으며, 스테이지(100)는 부품 안착 지그(200)를 지지할 수 있다.
스테이지(100)의 상부에는 부품 안착 지그(200)가 안착될 수 있는 제1 요부(110)가 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 스테이지(100)에 제1 요부(110)가 마련됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스테이지(100)에는 스테이지(100)를 관통하는 관통부가 마련될 수도 있다.
제1 요부(110)의 하부에는 제1 히터(120)가 마련될 수 있다. 즉, 제1 히터(120)는 스테이지(100) 내부에 실장되는 형태로 마련될 수 있다. 제1 히터(120)는 부품 안착 지그(200)를 가열함으로써, 부품 안착 지그(200)에 안착되는 부품을 가열할 수 있다.
부품 안착 지그(200)는 스테이지(100)의 상부에 안착될 수 있다. 부품 안착 지그(200)의 상부에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)를 통해 접합하고자 하는 이종의 부품들이 안착될 수 있는 제2 요부(210)를 구비할 수 있다.
부품 안착 지그(200)의 하부에는 스테이지(100)의 제1 요부(110)에 결합될 수 있는 돌출부(220)가 마련될 수 있다.
초음파 접합 유닛(300)은 부품 안착 지그(200)의 제2 요부(210)에 대응하여 배치될 수 있다. 초음파 접합 유닛(300)은 부품 안착 지그(200)에 안착되는 이종의 부품들을 접합시킬 수 있다. 초음파 접합 유닛(300)은 이종의 부품들에 압력, 초음파 및 열을 동시에 인가하여 이종의 부품들이 접합되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 초음파 접합 유닛(300)은 초음파 발진기(310), 컨버터(320), 초음파 혼(330), 제2 히터(340)를 포함할 수 있다.
초음파 발진기(310)는 컨버터(320)와 전기적으로 연결되어, 초음파 생성을 위한 전기 신호를 생성할 수 있다. 초음파 발진기(310)는 기 설정된 초음파의 진동수에 따라 다양한 전기 신호를 생성하고 생성한 전기 신호를 컨버터(320)에 전송할 수 있다.
컨버터(320)는 초음파 발진기(310)와 전기적으로 연결되어, 초음파 발진기(310)에서 생성된 전기 신호에 기초하여 기 설정된 진동수를 갖는 초음파를 발생시킬 수 있다. 컨버터(320)의 일단은 초음파 발진기(310)의 일단에 연결되며, 컨버터(320)의 타단은 초음파 혼(330)에 연결될 수 있다.
컨버터(320)는 발생한 초음파에 의한 진동 에너지를 가공 비율에 따라 증감시키는 부스터(도시하지 않음)를 포함할 수도 있다.
초음파 혼(330)은 컨버터(320)의 타단에 연결되고, 컨버터(320)에서 발생한 초음파의 진동을 접합 대상인 이종의 부품들에 전달할 수 있다.
초음파 혼(330)은 이종의 부품들인 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 초음파 혼(330)의 이종의 부품들에 접촉하는 면은 회로 기판(20)의 넓이에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 초음파 혼(330)의 이종의 부품들에 접촉하는 면은 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)의 접합 부위에 대응하는 형상을 가질 수도 있다.
또한, 초음파 혼(330)의 이종의 부품들에 접촉하는 면에는 회로 기판(20)에 접합되는 전자 소자가 소정 깊이로 인입될 수 있는 소자 인입구(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다. 소자 인입구는 전자 소자의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 소자 인입구의 깊이는 전자 소자의 높이 또는 두께 이상일 수 있다.
제2 히터(340)는 초음파 혼(330)의 하단부에 결합되어, 초음파 혼(330)을 가열할 수 있다. 여기서, 제2 히터(340)는 기설정된 온도로 초음파 혼(330)을 가열할 수 있다. 기설정 온도는 고온, 예를 들면, 400℃ 이하의 온도일 수 있다. 또한, 기설정 온도는 회로 기판(20), 연성 인쇄 회로 기판(30) 또는 전자 소자의 종류 및 접합 조건에 따라 달라질 수 있다. 제2 히터(340)에 의해 가열된 초음파 혼(330)은 이종의 부품들에 압력, 초음파 및 열을 동시에 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 초음파 접합 유닛(300)은 높이 조절기(350) 및 수평 조절기(360)를 더 포함할 수 있다.
높이 조절기(350)는 컨버터(320)의 일단에 결합될 수 있으며, 컨버터(320) 및 초음파 혼(330)의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 높이 조절기(350)는 볼 스크류 방식으로 컨버터(320)의 일단과 연결되고, 컨버터(320)의 높이를 조절할 수 있다. 컨버터(320)의 높이가 높이 조절기(350)에 의해 조절됨에 따라 컨버터(320)의 타단에 연결된 초음파 혼(330)의 높이가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 높이 조절기(350) 및 초음파 혼(330) 사이에는 높이 조절 스크류(도시하지 않음)가 추가로 구비될 수 있다. 높이 조절 스크류의 일단은 초음파 혼(330)에 연결되고, 높이 조절 스크류의 타단은 높이 조절기(350)에 연결될 수 있다.
높이 조절기(350)의 구동에 따라 높이 조절 스크류의 높이가 조절되며, 높이 조절 스크류의 높이 조절에 따라 초음파 혼(330)의 높이가 조절될 수 있다.
높이 조절기(350)는 상술한 예들에 제한되지 않으며, 초음파 혼(330)의 높이를 조절할 수 있는 다양한 수단으로 구현될 수 있다.
수평 조절기(360)는 높이 조절기(350)의 일면에 연결되며, 초음파 혼(330)의 수평도를 조절할 수 있다.
수평 조절기(360)는 적어도 하나로 구비될 수 있다. 수평 조절기(360)가 복수 개로 구비되는 경우, 컨버터(320)의 일단을 평면 시점에서 볼 때, 각 수평 조절기(360)는 분할된 복수 개의 영역에 대응하여 배치될 수 있으며, 각 수평 조절기(360)는 복수 개의 영역에서 대응되는 각 영역의 높이를 조절할 수 있다. 각 수평 조절기(360)가 각 영역의 높이를 조절함에 따라, 컨버터(320) 및/ 또는 초음파 혼(330)의 수평이 조절될 수 있다.
한편, 수평 조절기(360)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 초음파 혼(330)의 수평을 조절할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 초음파 접합 유닛(300)의 구동을 위한 전원 공급기(도시하지 않음)가 추가로 구비될 수 있다. 전원 공급기는 전원을 필요로 하는 초음파 발진기(310), 컨버터(320), 제1 히터(120), 제2 히터(340), 높이 조절기(350) 및 수평 조절기에 전원을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)는 이종의 부품들에 초음파와 함께 압력 및 열을 인가하여, 이종의 부품들 간의 접합을 촉진시킴과 동시에 접합력을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 히터(120) 및 제2 히터(340)를 이용하여 이중 부품들의 상부 및 하부에서 열을 가함으로써, 이종 부품들의 예열 시간이 단축될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치는 이종 부품들 간의 접합을 촉진하므로, 압력, 열 및 초음파를 인가하는 시간이 감소하므로, 이종의 부품들의 손상을 방지할 수 있다.
하기에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여, 이종의 부품들을 접합할 수 있는 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용한 접합 방법을 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 이종 부품들의 접합 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 5 내지 도 9는 이종 부품들의 접합 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 부품들의 접합 방법은 도 3에 도시된 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)를 이용하여 수행될 수 있다.
이러한, 이종 부품들의 접합 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이지 상에 부품 안착 지그 배치 단계(S100), 제1 히터로 부품 안착 지그 가열 단계(S200), 부품 안착 지그에 이종 부품들 안착 단계(S300), 부품 안착 지그에 대응하게 초음파 접합 유닛 배치 단계(S400), 제2 히터로 초음파 혼 가열 단계(S500), 및 초음파 혼을 이용하여 이종 부품들 접합 단계(S600)를 포함하여, 이종 부품들의 접합을 수행할 수 있으며, 이에 따라, 이종 부품들이 전기적으로 연결될 수 있다.
스테이지 상에 부품 안착 지그 배치 단계(S100)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)의 제1 요부(110)에 부품 안착 지그(200)의 돌출부(220)를 결합하여, 스테이지(100) 상에 부품 안착 지그(200)를 안착시킬 수 있다.
제1 히터로 부품 안착 지그 가열 단계(S200)에서는, 스테이지(100) 상에 부품 안착 지그(200)를 배치한 후, 제1 히터(120)를 가동하여 부품 안착 지그(200)를 가열할 수 있다.
한편, 상기에서는 부품 안착 지그(200)를 스테이지(100) 상에 배치한 후, 제1 히터(120)로 부품 안착 지그(200)를 가열함을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이후에 설명하는 바와 같이, 부품 안착 지그(200)에 이종의 부품들을 배치한 후, 제1 히터(120)를 가동하여 부품 안착 지그(200)를 가열하고, 이에 따라 이종의 부품들을 가열할 수도 있다.
부품 안착 지그에 이종 부품들 안착 단계(S300)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 부품 안착 지그(200)의 제2 요부(210)에 이종의 부품들을 안착시킬 수 있다. 여기서, 이종의 부품들은 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)일 수 있으며, 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30)은 수직으로 적층된 형태로 배치될 수 있다. 또한, 회로 기판(20) 및 연성 인쇄 회로 기판(30) 사이에는 솔더볼 또는 솔더 페이스트와 같은 연결 부재(40)가 배치될 수 있다.
부품 안착 지그(200)의 제2 요부(210)에 안착된 이종의 부품들, 특히, 하부에 배치되는 회로 기판(20)은 제1 히터(120)에서 부품 안착 지그(200)를 통하여 공급되는 열에 의해 예열될 수 있다.
부품 안착 지그에 대응하게 초음파 접합 유닛 배치 단계(S400)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 초음파 접합 유닛(300)을 부품 안착 지그(200)에 대응하도록 배치할 수 있다. 특히, 초음파 접합 유닛(300)의 초음파 혼(330)이 이종 부품들에 대응하도록 배치할 수 있다.
제2 히터로 초음파 혼 가열 단계(S500)에서는, 초음파 접합 유닛(300)이 부품 안착 지그(200)에 대응하도록 배치한 후, 제2 히터(340)를 가동하여, 초음파 혼(330)을 가열할 수 있다.
한편, 상기에서는 초음파 접합 유닛(300)을 부품 안착 지그(200)에 대응하도록 배치한 후, 제2 히터(340)로 초음파 혼(330)을 가열함을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이후에 설명하는 바와 같이, 초음파 혼(330)을 이용하여 이종의 부품들을 접합하는 공정에서 제2 히터(340)를 가동하여 초음파 혼(330)을 가열하고, 이에 따라 이종의 부품들을 가열할 수도 있다.
초음파 혼을 이용하여 이종 부품들 접합 단계(S600)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 초음파 혼(330)이 가열되면, 초음파 혼(330)을 이용하여 이종의 부품들을 접합시킬 수 있다. 하기에서는 초음파 혼(330)일 이용하여 이종의 부품들을 접합시킴을 보다 상세히 설명한다.
우선, 초음파 접합 유닛(300)의 초음파 혼(330)을 하강시켜, 초음파 혼(330)과 이종의 부품들 중 상부에 배치되는 부품, 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판(30)에 압력을 가할 수 있다. 여기서, 연성 인쇄 회로 기판(30)에는 압력과 함께 제2 히터(340)에서 발생한 열이 초음파 혼(330)을 통하여 전달될 수 있다. 따라서, 연성 인쇄 회로 기판(30)은 예열될 수 있다. 여기서, 초음파 혼(330)의 하강은 높이 조절기(350)를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 초음파 혼(330)의 하강에 의해 이종 부품들에 압력이 인가될 수 있다.
그런 다음, 초음파 발진기(310)에서 초음파 생성을 위한 전기 신호를 생성하고, 전기 신호를 컨버터(320)에 전송할 수 있다. 컨버터(320)는 수신한 전기 신호에 기초하여, 기 설정된 진동수를 갖는 초음파를 발생시키며, 초음파는 초음파 혼(330)을 통하여 이종의 부품들로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이종의 부품들에는 제1 히터(120)에서 발생하여 부품 안착 지그(200)를 통해 전달되는 열과, 제2 히터(340)에서 발생하여 초음파 혼(330)을 통해 전달되는 열과, 초음파 접합 유닛(300)의 하강에 의한 압력과, 컨버터(320)에서 발생하여 초음파 혼(330)을 통해 전달되는 초음파가 동시에 인가될 수 있다.
열, 압력 및 초음파가 동시에 인가됨에 따라 솔더볼 또는 솔더 페이스트와 같은 연결 부재(40)가 빠른 시간 내에 이종의 부품들을 접합시킬 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 연결 부재(40)는 인가되는 열, 압력 및 초음파에 의해 압착된 형태로 형상이 변경될 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)를 이용한 이종 부품들의 접합 방법은 이종의 부품들에 초음파와 함께 압력 및 열을 인가하여, 이종의 부품들 간의 접합을 촉진시킴과 동시에 접합력을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 히터(120) 및 제2 히터(340)를 이용하여 이중 부품들의 상부 및 하부에서 열을 가함으로써, 이종 부품들의 예열 시간이 단축될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가열형 초음파 접합 장치(1000)를 이용한 이종 부품들의 접합 방법은 이종 부품들 간의 접합이 촉진되므로, 압력, 열 및 초음파를 인가하는 시간이 감소하므로, 이종의 부품들의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명된 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상을 조합한 것이나 상기 실시예들 중 적어도 어느 하나와 공지기술을 조합한 것을 새로운 실시예로 포함할 수 있음은 물론이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
20: 회로 기판 30: 연성 인쇄 회로 기판
40: 연결 부재
1000: 이중 가열형 초음파 접합 장치
100: 스테이지 110: 제1 요부
120: 제1 히터 200: 부품 안착 지그
210: 제2 요부 220: 돌출부
300: 초음파 접합 유닛 310: 초음파 발진기
320: 컨버터 330: 초음파 혼
340: 제2 히터 350: 높이 조절기
360: 수평 조절기

Claims (8)

  1. 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되는 부품 안착 지그; 및
    상기 부품 안착 지그에 대응하게 배치되고, 상기 부품 안착 지그에 안착된 이종의 부품들을 접합시키는 초음파 접합 유닛을 포함하며,
    상기 스테이지는 상기 부품 안착 지그를 통하여 상기 이종의 부품들에 열을 전달하는 제1 히터를 구비하고,
    상기 초음파 접합 유닛은
    초음파를 상기 이종 부품들에 인가하는 초음파 혼; 및
    상기 초음파 혼에 결합되고, 상기 초음파 혼을 통하여 상기 이종 부품들에 열을 전달하는 제2 히터를 구비하는 이중 가열형 초음파 접합 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스테이지의 상부에는 상기 부품 안착 지그가 안착되는 제1 요부가 마련되고,
    상기 제1 요부의 하부에는 상기 제1 히터가 마련되는 이중 가열형 초음파 접합 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 부품 안착 지그의 상부에는 상기 이종의 부품들이 안착되는 제2 요부가 마련되고,
    상기 부품 안착 지그의 하부에는 상기 제1 요부에 결합되는 돌출부가 마련되는 이중 가열형 초음파 접합 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 초음파 접합 유닛은
    상기 초음파 혼의 상부에 마련되고, 전기 신호를 생성하는 초음파 발진기;
    상기 초음파 발진기 및 상기 초음파 혼 사이에 배치되며, 상기 전기 신호에 기초하여 초음파를 발생시키는 컨버터; 및
    상기 컨버터에 연결되어 상기 초음파 혼의 높이를 조절하는 높이 조절기를 더 포함하는 이중 가열형 초음파 접합 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 초음파 혼은 상기 높이 조절기에 의해 하강하여 상기 이종의 부품들에 압력을 가하는 이중 가열형 초음파 접합 장치.
  6. 스테이지, 부품 안착 지그 및 초음파 접합 유닛을 포함하는 이중 가열형 초음파 접합 장치를 이용하여 이종 부품들을 접합하는 접합 방법에 있어서,
    제1 히터를 구비하는 상기 스테이지 상에 상기 부품 안착 지그를 배치하는 단계;
    상기 부품 안착 지그 상에 상기 이종의 부품을 안착시키는 단계;
    상기 초음파 접합 유닛의 초음파 혼을 상기 부품 안착 지그에 대응하게 배치하는 단계; 및
    상기 초음파 혼을 이용하여 상기 이종 부품들을 접합시키는 단계를 포함하며,
    상기 이종 부품들을 접합시키는 단계는 상기 초음파 혼을 하강시켜 상기 이종의 부품들에 초음파 및 압력이 인가되며,
    상기 제1 히터의 열이 상기 부품 안착 지그를 통하여 상기 이종의 부품들에 인가되고,
    상기 초음파 혼에 결합된 제2 히터의 열이 상기 초음파 혼을 통하여 상기 이종의 부품들에 인가되는 접합 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 부품 안착 지그에 상기 이종의 부품들을 안착시키는 단계 이전에, 상기 스테이지의 제1 히터를 이용하여상기 부품 안착 지그를 가열하는 단계를 더 포함하는 접합 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 초음파 혼을 이용하여 상기 이종 부품들을 접합시키는 단계 이전에, 상기 제2 히터를 이용하여 상기 초음파 혼을 가열하는 단계를 더 포함하는 접합 방법.
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