KR20130004012A - 평판 디스플레이의 모듈 접합 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 디스플레이의 제조과정 중 칩 온 글래스, 테이프 자동화 실장(TAB), TCP(Tape Carrier Package), 히트 시일(Heat Seal) 등의 각종 접합 공정에서 활용되는 평판 디스플레이의 모듈 접합 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 기판의 로딩단계 후에 모듈의 접합이 이루어진 기판을 언로딩하는 언로딩단계에 이르기까지 각도변위되는 다각통형작업대의 각 작업대유니트 소정 위치에 기판을 고정 위치시킨 상태에서 모듈의 접합 공정으로서 기판의 접합부 표면에 이방전도성 필름의 접합이 이루어지는 단계, 모듈의 예비접합이 이루어지는 단계, 그리고 모듈의 주접합이 이루어지는 단계가 순차적으로 이루어지되, 상기 다각통형작업대의 중심축을 기준으로 각 단계별로 수평 각도회전이 이루어지는 각각의 단계에서 상기 작업대유니트 표면의 기판장착부와 인접한 부위로서 작업대유니트엔 접합기구를 각각 설치하고, 상기 다각통형작업대의 작업대유니트 외주연에 인접한 고정위치로서 상기 작업대유니트의 각도회전이 이루어지는 대향된 위치에 각각 순차적으로 로딩기구 및 언로딩기구를 각각 설치하여 순차적으로 작업이 이루어지는 평판디스플레이의 제조를 위한 모듈의 접합방법과 이를 구체화한 접합 장치가 제공된다.

Description

평판 디스플레이의 모듈 접합 방법 및 장치{Module bonding method and apparatus for producing a plate type display}

본 발명은 평판 디스플레이의 제조과정 중 칩 온 글래스(Chip On Glass), 테이프 자동화 실장(TAB, Tape Automated Bonding), TCP(Tape Carrier Package), 히트 시일(Heat Seal) 등의 각종 접합 공정에서 활용되는 평판 디스플레이의 모듈 접합 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 평판 디스플레이는 각종 모니터, PDA, TAB PC 등의 휴대용 컴퓨터, 휴대전화 단말기 등에 사용되는 표시장치로서, 이러한 평판 디스플레이는 LCD, PDP, LED, FED 등이 활용되고 있다.

이러한 평판 디스플레이를 제조하는 공정에는 기판상의 측변에 드라이버 IC나 FPC(Flexible Printed Circuit: 연성회로기판)을 접합시키는 공정이 반드시 포함되고, 이러한 접합 공정의 경우 종래에는 이러한 종래의 기계적인 가압방식에 의하면 소정의 고정대 상부에 접합하고자 하는 기판을 바른 위치로 위치시킨 상태에서 공압실린더를 이용하여 핫바(Hot Bar)를 가압시키도록 그 구성이 이루어져 있는데, 공압실린더에 의한 가압력이 핫바의 일부분에 집중적으로 전달되어 핫바의 전체 부위에 걸쳐 고른 등분포 가압력이 존재하는 것이 아니라 어느 일측으로 편중되고 불균일한 분포압력을 갖게 되며, 결국 기판상에 모듈의 가압 접합과정이 균일하고도 고르게 이루어질 수 없어 제품의 품질을 저하시키고 제품 불량의 원인이 되고 있다.

또한, 핫바를 모듈의 외형에 맞도록 정교하게 가공한다고 하더라도 공압실린더와 핫바 상호간 기구적인 결합에 따른 구조적인 결함에 의하여 위와 같은 근본적인 문제를 해소할 수 없는 문제점이 발생되고 있다.

또한, 기판상에 접합이 이루어지게 되는 모듈로서 예를 들면 각종 칩이 결합 및 접합이 이루어지게 되는 경우에 기판의 표면의 상태가 수평으로 평평하게 구성되는 것이 아니라 돌출부가 불규칙적으로 나타나게 되는 경우에 가압 접합과정이 이루어지게 되면 핫바의 가압이 이루어지게 되는 표면은 통상 평평하게 이루어지므로 가압이 이루어지게 되는 기판상의 모듈 표면과 핫바의 표면상태가 전혀 다르게 되어 가압작동시에 서로 불균형을 이루게 되고 게다가 가압력의 분포가 불균일한 상태를 유지하게 되므로 가압 접합작동이 제대로 이루어질 수 없게 되는 근본적인 문제점을 발생시키고 있는 것이다.

또한, 종래에 있어서 평판디스플레이의 제조하는 과정에서 기판상에 이방전도성 필름을 부착하는 공정은 기판을 필름부착을 위한 스테이지에 있어서 소정의 위치에 로딩하고 정위치에 위치고정시킨 후 이방전도성 필름을 부착하고 나서 가열압착과정을 수행하고 이형지를 벗겨낸 다음에 이방전도성 필름이 부착된 기판을 언로딩하는 과정을 수행하게 되며, 칩을 접합하는 공정은 예비접합공정과 주접합공정을 나누어 실행하게 되는데 그 중 칩의 예비접합공정은 위의 이방전도성 필름을 부착하는 공정에서 이방전도성 필름을 부착하고 언로딩이 되었던 기판 중 해당 순서에 이르게 된 기판을 다시 칩의 예비접합공정을 수행하기 위한 스테이지로 로딩시키고 다수의 칩이 준비된 트레이로부터 칩을 집고 뒤집어 접합을 위한 정위치에 위치시킨 다음에 예비접합공정을 수행하고 다음의 칩에 대한 예비접합을 필요한 만큼 반복적으로 수행하고 나서 칩의 예비접합이 이루어진 기판을 언로딩하는 과정을 수행하게 되고, 칩의 주접합공정은 위의 예비접합공정에서 예비접합이 이루어지고 언로딩이 이루어진 기판 중 해당 순서에 이르게 되는 기판을 다시 칩의 주접합을 수행하기 위한 스테이지로 로딩시키고 정위치에 자리잡도록 한 다음에 주접합과정을 수행한 다음에 주접합이 이루어진 기판을 언로딩하는 과정을 수행하게 된다.

이와 같이, 기판에 이방전도성 필름을 부착하는 공정, 칩을 예비접합하는 공정, 칩을 주접합하는 공정 모두 각각의 공정마다 로딩 및 언로딩이 각각 이루어져야만 하므로 이에 따라 작업시간이 많이 소요되게 되고 각각 로딩 언로딩을 수행하기 위한 설비가 별도로 각각 필요하게 되어 비효율적인 문제가 발생되고 있다.

또한, 이들 공정들이 각각 별개로 이루어지고 수평상에서 서로 다른 라인형 배치를 갖도록 작업라인이 구성되게 되어 전체적인 전자부품의 접합작업을 위하여 소요되는 작업공간이나 관련된 설비의 배치에 상대적으로 많은 공간을 요하게 되어 전체적인 제조라인 상으로 볼 때 공간의 비효율적인 활용이 지적되고 있으나 별도로 이를 해소하기 위한 별도의 대책이 마련되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 연구 개발이 이루어진 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 주목적은 기판과 이방전도성 필름이나 칩을 포함하는 각종 다양한 형태의 모듈을 가압 접합하게 되는 가압접합기구에 있어서 가압작동시에 압력분포가 전체 부위에 걸쳐 균일하게 이루어질 수 있도록 구성하여 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판상에 모듈의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되어 정확하고 정교한 접합이 가능하게 되어 평판디스플레이 제품의 품질을 획기적으로 개선할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판상에 가압접합이 이루어지게 되는 전체적인 전자부품의 표면상태가 동일하지 않고 평평하지도 않아 기판상에 배치되는 다양한 형태의 모듈 표면이 전체적으로 볼 때 평평하지 아니한 상태를 유지하게 되더라도 이에 상응되게 가압기구가 균형적으로 자리를 잡으면서 일정하게 가압작동이 이루어져 제품의 불량요인을 사전에 배제시키고, 작업하기 어려운 다양한 작업조건에도 적절하게 응용이 이루어질 수 있도록 하고자 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 일단 모듈의 접합을 위하여 기판의 로딩이 이루어지면 각 공정별도 언로딩이 각각 이루어지는 것이 아니라 한번 로딩이 이루어진 상태에서 별도의 언로딩공정이 없이도 이방전도성 필름의 부착, 모듈의 예비접합 및 주접합공정이 순차적으로 이루어져 모듈의 접합이 완료된 후에 기판을 언로딩하는 공정을 수행하도록 함으로서 작업효율을 향상시켜 대량생산에 적합하고, 위의 여러 공정이 방사상테이블의 각도회전에 의한 스테이지의 변위가 가능하도록 하여 입체적인 설비 및 작업배치가 가능하고 설치 및 작업공간의 효율적인 활용이 가능하도록 하고자 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 접합을 위한 기판의 사이즈가 대형화되거나 장비의 제작상 테이블작업대의 지름을 늘리는데 한계가 있는 경우, 이를 쉽게 해소할 수 있고 각도 변위가 이루어지면서 작업이 이루어지는 각각의 스테이지마다 구성되는 작업대유니트를 서로 동일하게 구성할 수 있도록 하여 전체 장비의 제작이 용이하고 유지 관리도 효과적으로 이루어질 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전자부품의 접합을 위한 기판의 로딩단계 후에 모듈의 접합이 이루어진 기판을 언로딩하는 언로딩단계에 이르기까지 각도변위가 이루어지는 다각통형작업대의 각 작업대유니트 소정 위치에 일단 기판을 고정 위치시킨 상태에서 모듈의 접합이 이루어지게 되는 공정으로서 접합용 기판의 표면에 이방전도성 필름의 접합이 이루어지는 필름접합단계, 모듈의 예비접합이 이루어지는 예비접합단계, 그리고 모듈의 주접합이 이루어지는 주접합단계가 순차적으로 이루어지되, 상기 다각통형작업대의 수평중심축을 기준으로 각 단계별로 각도회전이 이루어지는 각각의 단계에서 상기 다각통형작업대의 일정 각도마다 표면상에 각각 마련된 작업대유니트 표면의 기판장착부와 인접한 부위로서 상기 작업대유니트엔 접합기구를 각각 설치하고, 상기 다각통형작업대의 작업대유니트 기판장착부와 인접한 고정된 대향 위치에 각각 순차적으로 로딩기구 및 언로딩기구를 각각 설치하여 순차적으로 작업이 이루어지는 평판디스플레이의 제조를 위한 모듈의 접합방법이 제공된다.

또한, 중심에 수평중심축이 설치되고 그 양측에서 볼 때 다각형을 이루도록 구성하고 다각형을 이루게 되는 각각의 표면엔 기판장착부가 마련된 작업대유니트를 각각 설치하고 수평중심축을 중심으로 일정각도씩 각도회전이 가능하게 설치된 다각통형작업대를 구성하고, 상기 작업대유니트 각각의 표면에 마련된 기판장착부와 인접한 부위로서 상기 작업대유니트엔 접합기구를 각각 설치하고, 상기 작업대유니트의 표면 기판장착부의 대향측 고정된 부위엔 로딩기구 및 언로딩기구를 각각 순차적으로 배치 고정시켜 구성이 이루어지고, 상기 접합기구는 상기 작업대유니트의 일측에 별도로 세워 고정 설치되는 컬럼과, 상기 컬럼의 일측에 설치되고 기판의 상부에 모듈을 가열 가압하여 접합하기 위하여 설치되는 접합기구조립체와, 그리고 상기 접합기구조립체를 승,하강시키기 위하여 컬럼의 일측에 설치되는 승하강구동기구를 포함하여 이루어지되, 상기 접합기구조립체는 하부 내측에 위치하고 승, 하강이 이루어지면서 모듈을 가열 가압하여 접합하는 가열가압기와; 상기 가열가압기를 하부에서 감싼 상태로 가열하기 위하여 마련된 가열기구와; 상기 가열가압기를 상부에서 가압하거나 상승시키기 위하여 설치되는 다이아프램기구와; 그리고 상기 가열가압기의 하강 또는 상승 작동시에 가열가압기를 안내하는 가이더를 포함하여 이루어지는 평판디스플레이의 제조를 위한 모듈의 접합장치가 제공된다.

그리하여 본 발명의 경우 기판의 로딩이 이루어지면 각 공정별도 언로딩이 각각 이루어지는 것이 아니라 한번 로딩이 이루어진 상태에서 별도의 언로딩공정이 없이도 이방전도성 필름의 부착, 모듈의 예비접합 및 주접합공정이 순차적으로 이루어져 모듈의 접합이 완료된 후에 기판을 언로딩하는 공정을 수행하도록 함으로서 작업효율을 향상시켜 대량생산에 적합하고, 위의 여러 공정이 턴테이블의 각도회전에 의한 스테이지의 변위가 가능하도록 하여 입체적인 설비 및 작업배치가 가능하고 설치 및 작업공간의 효율적인 활용이 가능하며, 기판과 이방전도성 필름이나 칩을 포함하는 각종 다양한 형태의 모듈을 가압하게 되는 가압기구에 있어서 가압작동시에 압력분포가 전체 부위에 걸쳐 균일하게 이루어질 수 있도록 구성하여 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판상에 모듈의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되어 정확하고 정교한 접합이 가능하게 되어 평판디스플레이 제품의 품질을 획기적으로 개선시키면서, 기판상에 가압접합이 이루어지게 되는 전체적인 전자부품의 표면상태가 동일하지 않고 평평하지도 않아 기판상에 배치되는 다양한 형태의 모듈 표면이 전체적으로 볼 때 평평하지 아니한 상태를 유지하게 되더라도 이에 상응되게 가압기구가 균형적으로 자리를 잡으면서 일정하게 가압작동이 이루어져 제품의 불량요인을 사전에 배제시키고, 작업하기 어려운 다양한 작업조건에도 적절하게 응용이 이루어질 수 있어 경제적일 뿐만 아니라 접합을 위한 기판의 사이즈가 대형화되거나 장비의 제작상 테이블작업대의 지름을 늘리는데 한계가 있는 경우, 이를 쉽게 해소할 수 있고 각도 변위가 이루어지면서 작업이 이루어지는 각각의 스테이지마다 구성되는 작업대유니트를 서로 동일하게 구성할 수 있도록 하여 전체 장비의 제작이 용이하고 유지 관리도 효과적으로 이루어질 수 있는 등의 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일례로서 개략 측면도,
도 2는 도 1의 일부를 생략한 개략 정면도,
도 3은 도 1에 있어서 접합공정이 이루어지는 부위에서 공통적으로 사용되는 장치를 중심으로 나타낸 개략 정면도,
도 4는 도 3의 접합기구조립체를 중심으로 나타낸 개략 측면도,
도 5는 도 4의 정면에서 바라본 일부 절결 종단면도,
도 6은 도 5의 일부 생략 종단면도,
도 7은 본 발명인 접합 방법을 공정별로 구분하여 도 1과 대응되게 나타낸 개략 측면도.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 장치에 대한 바람직한 실시예를 먼저 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 7에 예시한 바와 같이 본 발명인 접합장치는 다양한 형태로 구성이 이루어질 수 있는데, 이러한 다양한 실시예들은 공통적으로 다음과 같이 이루어지게 된다.

본 발명인 장치의 바람직한 예에 의하면, 중심에 수평중심축(1b)이 설치되고 그 양측에서 볼 때 다각형을 이루도록 구성하고 다각형을 이루게 되는 각각의 표면엔 기판장착부(1a)가 마련된 작업대유니트(100)를 각각 설치하고 수평중심축(1b)을 중심으로 일정 각도씩 상기 작업대유니트(100)가 설치된 상태로 각도회전이 가능하게 설치된 다각통형작업대(1)를 구성하고, 상기 작업대유니트(100) 각각의 표면에 마련된 기판장착부(1a)와 인접한 부위로서 상기 작업대유니트(100)엔 접합기구(7)를 각각 설치하고, 상기 작업대유니트(100)의 표면 기판장착부(1a)의 대향측 고정된 부위엔 로딩기구(5) 및 언로딩기구(9)를 각각 순차적으로 배치 고정시켜 이루어지고, 상기 접합기구(7)는 상기 다각통형작업대(1)의 일측 인접된 위치에 별도로 세워 고정 설치되는 컬럼(2)과, 상기 컬럼(2)의 일측에 설치되고 기판(10)의 상부에 모듈을 가열 가압하여 접합하기 위하여 설치되는 접합기구조립체(3)와, 그리고 상기 접합기구조립체(3)를 승,하강시키기 위하여 컬럼(2)의 일측에 설치되는 승하강구동기구(4)를 포함하여 이루어지되, 상기 접합기구조립체(3)는 하부 내측에 위치하고 승하강이 이루어지면서 모듈을 가열 가압하여 접합하는 가열가압기(30)와; 상기 가열가압기(30)를 하부에서 감싼 상태로 가열하기 위하여 마련된 가열기구(32)와; 상기 가열가압기(30)를 상부에서 가압하거나 상승시키기 위하여 설치되는 다이아프램기구(34)와; 그리고 상기 가열가압기(30)의 하강 또는 상승 작동시에 가열가압기(30)를 안내하는 가이더(36)를 포함하여 그 구성이 이루어지게 된다.

이때, 상기 다각통형작업대(1)는 수평중심축(1b)을 중심으로 제자리에서 구동모터에 의하여 각도 회전에 의한 변위가 가능하게 구성되고, 각각의 상기 작업대유니트(100)의 표면에 마련되는 기판장착부(1a)의 경우에는 기판(10)을 일시적으로 고정시켜 접합작업을 수행하는 동안 움직이지 않도록 지그나 클램프 형태로 구성이 이루어지게 된다. 또한, 상기 다각통형작업대(1)에 있어서 각도회전에 의한 변위는 도시한 바와 같이 4곳에 같은 각도로 구성되는 경우엔 90도 간격으로 각각 기판장착부(1a)를 갖춘 작업대유니트(100)가 마련되어 있으므로, 다각통형작업대(1)를 수평중심축(1b)을 중심으로 한번 위치의 변위마다 90도씩 각도변위가 이루어지도록 구성되나, 그 이외에도 5곳에 작업대유니트(100)가 마련되는 경우에는 72도 간격으로, 6곳에 작업대유니트(100)가 마련되어 있는 경우에는 60도 간격으로, 8곳에 작업대유니트(100)가 마련되어 있는 경우에는 45도 간격으로 각각 다각통형작업대(1)는 수평중심축(1b)을 중심으로 한번 위치의 변위마다 각도변위가 이루어지도록 그 구성이 이루어지게 된다.

다음, 상기 로딩기구(5)는 기판(10)을 작업대유니트(100)의 기판장착부(1a)로 이동시켜 장착시키기 위한 기술구성으로서, 이는 기존에도 사용되고 있는 로더(Loader)나 산업용 로보트를 채택하여 사용할 수 있고, 때에 따라서는 작업자가 직접 로딩작업을 수행할 수도 있다.

또한, 상기 접합기구(7)는 필름접합을 위한 접합기구나, 또는 예비접합을 위한 접합기구나, 또는 주접합을 위한 접합기구에 공용으로 활용하게 되는데, 상기 접합기구(7)의 경우, 상기 컬럼(2)은 접합기구조립체(3)을 설치하기 위한 지지기둥 역할을 수행하기 위하여 상기 작업대유니트(100)의 기판장착부(1a)와 인접한 위치에 별도로 고정 설치되고, 상기 접합기구조립체(3)와는 승하강구동기구(4)를 경유하여 서로 결합 설치되는데, 때에 따라서는 승하강구동기구(4)를 개재시키지 아니하고 직접 결합 설치하거나 아니면 X방향, Y방향 또는 Z방향으로 위치의 변위가 이루어지는 다양한 형태의 위치변위기구를 중간에 개재시킨 형태로 서로 결합 고정하여 구성이 이루어질 수 있고, 대형의 기판(10)이나 다수의 기판(10)을 동시에 장착하고 이들 기판(10)에 대하여 동시에 접합작업을 수행하고자 하는 경우엔 이들 접합작업에 요구되는 범위를 동시에 수용할 수 있도록 다수의 접합기구(7)를 동시에 일렬로 또는 다열로 설치하여 활용할 수 있다.

이때, 상기 컬럼(2), 접합기구조립체(3) 및 승하강구동기구(4)를 포함하여 구성되는 접합기구(7)를 작업대유니트(100)에 설치하되, 작업대유니트(100) 상에서 전, 후진 이동이 가능하게 설치하여, 접합기구(7)에 의한 작업으로서 필름접합단계, 예비접합단계, 그리고 주접합단계에서는 접합기구(7)가 기판장착부(1a)와 근접한 위치로 위치이동이 이루어져 접합작업이 원활하게 이루어지도록 하고, 접합작업이 이루어지지 아니하는 작업으로서 로딩단계와 언로딩단계에서는 간섭을 받지 않도록 상기 기판장착부(1a)로부터 떨어져 후진한 상태로 위치이동이 이루어지도록 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 접합기구조립체(3)의 가열가압기(30)는 서로 나뉘어져 독립적으로 움직이게 되는 다수의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3) 형태로 이루어지고, 이들 각각의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)는 상부에 위치한 고정부재(30a)의 내측에 가압기본체(30b)가 끼워져 고정 결합되어 이루어져 가이더(36)의 내측에서 안내가 이루어지는 상태에서 상부에 위치한 다이아프램기구(34)에 의하여 각각 독립적으로 가압작동이 가능하게 구성이 이루어진다. 이때, 가열가압기(30)를 이루게 되는 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)의 수효는 가감이 가능한데 접합작업이 이루어지게 되는 모듈의 형태나 다른 외부요인에 따라 단일의 형태 또는 복수의 형태로 다양하게 선택하여 구성이 이루어질 수 있고, 상기 고정부재(30a)는 단열성은 높고 열전도성이 낮은 세라믹소재로 구성하여 가압기본체(30b)에서 발생되는 열이 전도되는 것을 방지하도록 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 접합기구조립체(3)의 가열기구(32)는 가이더(36)의 하부 위치로서 가압기본체(30b)를 외부에서 감싸는 형태로 이루어지고 내측에는 가열원(32a)이 위치하여 가압기본체(30b)를 외측에서 가열하고 가열원(32a)의 외측에는 방열기(32b)가 위치하여 가열원(32a)에서 가압기본체(30b)를 가열하고 남는 여열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있게 구성이 이루어진다. 이때, 상기 가열원(32a)은 할로겐램프를 활용하여 작동이 이루어지도록 구성하거나 아니면 전기히터를 활용하여 외부에서 가열이 이루어지도록 하거나 아니면 가압기본체(30b)의 내측에 각각 매립하여 직접 가열작동이 이루어지도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 접합기구조립체(3)의 다이아프램기구(34)는 하우징(34a)의 내부에 내부가 비어 있는 에어백(34b)이 설치되고 하우징(34a)의 상부엔 에어백(34b) 내부로 압축공기를 공급하거나 아니면 에어백(34b) 내부의 압축공기를 외부로 배출시키기 위한 에어통로(34c)를 갖추며 에어백(34b)의 하부에 상기 가열가압기(30)의 상부가 서로 맞닿은 상태로 구성이 이루어져, 외부로부터 에어통로(34c)를 통하여 컴프레서에 의한 압축공기의 공급에 따라 에어백(34b)이 팽창하면 가열가압기(30)가 하강하여 가열 가압작동에 의한 접합작업이 이루어지고, 에어백(34b)으로부터 내부 압축공기를 에어통로(34c)를 경유하여 외부로 배출시켜 에어백(34b)을 수축시키게 되면 가열가압기(30)에 대한 가압작동이 해제될 수 있게 구성이 이루어지게 된다.

또한, 승하강구동기구(4)는 일측이 컬럼(2)과 고정 설치된 상태에서 상기 접합기구조립체(3)를 상승 또는 하강시켜 접합작업이 이루어질 수 있는 최적의 위치에 위치하도록 하고, 접합기구조립체(3)의 다이아프램기구(34)에 의하여 가열가압기(30)가 접합작업을 수행한 다음엔 접합기구조립체(3)를 상승시켜 다음의 접합작업을 위한 준비위치에 위치하도록 하는 역할을 수행하게 되는데, 일측에 설치된 공압실린더(40)의 왕복운동에 의하여 접합기구조립체(3)가 조립체가이더(42)를 타고 승, 하강 작동이 가능하게 구성이 이루어진다.

다음, 상기 언로딩기구(9)는 기판(10)에 모듈의 주접합까지 완전하게 접합작업이 이루어진 다음, 기판(10)을 다각통형작업대(1)의 기판장착부(1a)로부터 분리하고 이를 다음의 공정을 위한 장소로 이송시키기 위하여 언로딩시키는 기술구성으로서, 이는 기존에도 사용되고 있는 언로더(Unloader)나 산업용 로보트를 채택하여 사용할 수 있고, 때에 따라서는 작업자가 직접 언로딩작업을 수행할 수도 있다.

특히, 본 발명에 있어서 다각통형작업대(1), 컬럼(2), 접합기구조립체(3) 및 승하강구동기구(4)를 구성하게 되는 구조체의 경우, 기존에는 고강도 강재를 소재로 사용하여야만 하였으나, 본 발명에 있어서는 독립적으로 작동되는 가압기유니트(30-1,30-2,30-3)와 피접합물 내지 피가압물로서의 모듈의 형태에 따라 순응하여 변형되면서 균일한 가압작동이 이루어지게 되는 다이아프램기구(34)의 특성 도움에 의하여 기존의 고강도 강재 소재가 아닌 알루미늄 합금의 소재를 활용할 수 있게 된다.

다음은 이와 같이 이루어지게 되는 본 발명인 접합장치의 작동이 이루어지는 과정을 본 발명인 접합방법에 입각하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

즉, 모듈의 접합을 위한 기판(10)의 로딩단계 후에 모듈의 접합이 이루어진 기판(10)을 언로딩하는 언로딩단계에 이르기까지 각도변위가 이루어지는 다각통형작업대(1)의 각 작업대유니트(100) 소정 위치에 일단 기판(10)을 고정 위치시킨 상태에서 모듈의 접합이 이루어지게 되는 공정으로서, 접합이 이루어지게 되는 기판(10)의 표면에 이방전도성 필름의 접합이 이루어지는 필름접합단계, 모듈의 예비접합이 이루어지는 예비접합단계, 그리고 모듈의 주접합이 이루어지는 주접합단계가 순차적으로 이루어지되, 상기 다각통형작업대(1)의 수평중심축(1b)을 기준으로 각 단계별로 수평 각도회전이 이루어지는 각각의 단계에서 상기 다각통형작업대(1)의 수평중심축(1b)을 기준으로 각 단계별로 각도회전이 이루어지는 각각의 단계에서 상기 다각통형작업대(1)의 일정 각도마다 표면상에 각각 마련된 작업대유니트(100) 표면의 기판장착부(1a)와 인접한 부위로서 작업대유니트(100)엔 접합기구(7)를 각각 설치하고, 상기 다각통형작업대(1)의 작업대유니트(100) 외주연에 인접한 고정된 대향 위치에 각각 순차적으로 로딩기구(5) 및 언로딩기구(9)를 각각 설치하여 로딩단계, 필름접합단계, 예비접합단계, 주접합단계, 그리고 언로딩단계가 순차적으로 작업이 이루어지게 된다.

로딩단계

모듈의 접합을 위한 기판(10)을 다각통형작업대(1)의 작업대유니트(100) 중 해당하는 기판장착부(1a)에 장착시키는 단계로서, 로딩기구(5)에 의하여 작업이 이루어지게 된다. 이와 같이 기판(10)의 로딩작업이 이루어지게 되면 다각통형작업대(1)는 구동모터에 의하여 각도회전에 의한 변위가 이루어져 기판(10)이 장착된 기판장착부(1a)가 필름접합단계의 스테이지 앞으로 각도변위가 이루어지게 된다. 또한, 본 단계에서는 별도의 접합작업이 필요하지 아니하므로 기판장착부(1a)와 인접되게 설치된 접합기구(7)는 작동이 이루어지지 아니하고 접합기구조립체(3)가 승하강기구(4)에 의하여 상승 위치하고 전술한 로딩작업에 간섭을 주지 않도록 하면서 대기 상태를 유지하게 된다.

필름접합단계

다음, 대기하고 있던 필름접합을 위한 접합기구(7)에 의하여 기판장착부(1a)의 기판(10)에 이방전도성 필름을 부착하는 작업으로서 기판(10)의 접합부위 상부에 이방전도성 필름을 위치시킨 상태에서 승하강구동기구(4)에 의하여 접합기구조립체(3)를 하강 위치시키고 다이아프램기구(34), 가열기구(32) 및 가열가압기(30)에 의한 필름접합단계를 수행하게 되는데 이와 같이 이방전도성 필름의 장착이 이루어진 다음에는 다각통형작업대(1)는 구동모터에 의하여 각도회전에 의한 변위가 이루어지면서 승하강구동기구(4)에 의하여 접합기구조립체(3)을 상승 위치시켜 다음의 예비접합단계를 수행하기 위한 준비상태를 유지하게 된다.

예비접합단계

다음은 각도변위가 이루어진 다음의 스테이지에서 이방전도성 필름이 접합된 기판(10)에 장착을 요하는 칩이나 기타 전자부품을 포함하는 각종 모듈을 예비적으로 접합하기 위한 작업이 상승 위치하고 있던 접합기구조립체(3)의 준비상태에서 전술한 필름접합단계에서 활용하였던 접합기구(7)를 공용으로 다시 활용하여 예비접합단계를 수행하게 되며, 이방전도성 필름이 접합된 기판(10)의 상부에 칩이나 전자부품을 포함하는 각종 모듈을 정위치시킨 상태에서 승하강구동기구(4)에 의하여 접합기구조립체(3)를 하강 위치시키고 다이아프램기구(34), 가열기구(32) 및 가열가압기(30)에 의한 예비접합단계를 수행하게 되는데, 이와 같이 모듈의 예비접합이 이루어진 다음에는 다각통형작업대(1)는 구동모터에 의하여 각도회전에 의한 변위가 이루어지면서 다음의 주접합단계를 수행하기 위한 준비상태를 유지하게 된다.

주접합단계

다음, 각도변위가 이루어진 다음의 스테이지로부터 검사단계에 이르기 전까지 연속적으로 동일한 접합기구(7)에 의하여 주접합단계를 계속하여 수행하게 되며, 예비접합된 기판(10)의 상부에 다이아프램기구(34), 가열기구(32) 및 가열가압기(30)에 의한 주접합단계를 수행하게 되는데, 이와 같은 주접합단계는 검사단계에 이르기 전까지 연속적으로 다각통형작업대(1)가 수평각도변위가 이루어지는 상태에서도 접합기구조립체(3)에 의한 가열 가압작동에 의한 주접합작업이 이루어지게 된다. 이와 같이 주접합작업이 이루어진 다음에는 다각통형작업대(1)는 구동모터에 의하여 각도회전에 의한 변위가 이루어지면서 승하강구동기구(4)에 의하여 접합기구조립체(3)을 상승 위치시키고 다음의 언로딩단계를 수행하기 위한 준비상태를 유지하게 된다.

이때, 전술한바 있는 필름접합단계, 예비접합단계 및 주접합단계는 동일한 형태의 접합기구로서 컬럼(2), 접합기구조리체(3) 및 승하강구동기구(4)를 포함하는 형태의 접합기구를 활용하게 되는 경우 다음과 같은 작동순서에 입각하여 작업이 이루어지게 되며, 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

공통적으로, 기판(10)의 접합부위에 미리 준비한 이방전도성 필름이나 접합용 모듈을 위치시키고 승하강구동기구(4)에 의하여 접합작업을 위한 초기위치까지 접합기구조립체(3)를 하강시켜 가열가압기(30)를 이루는 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)의 가압기본체(30b)가 이방전도성 필름 또는 접합용 모듈의 상부에 접한 상태로 위치시킨 다음, 상부로부터 하향으로 다이아프램기구(34)에 의하여 가열 가압하는 작동을 실행하여 접합작업을 수행하게 되는데, 이때 가열기구(32)에 의하여 가열가압기(30)의 가압기본체(30b)를 가열시키고 가열된 가압기본체(30b)는 외부로부터 에어통로(34c)를 경유 압축공기가 에어백(34b)의 내부로 유입되도록 하고 하우징(34a)의 내부에서 에어백(34b)이 팽창하면서 고정부재(30a)와 함께 가압기본체(30b)가 하강하되, 다수의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)가 각각 독립적으로 움직이게 되면서 하강하는 가압작동도 서로 다르게 작동이 가능하게 되며 특히, 이방전도성 필름이나 접합용 모듈의 형태가 비정형이거나 아니면 이방전도성 필름이나 접합용 모듈이 여러 개인 경우로서 서로 높낮이가 다르거나 일측이 경사지게 외형이 이루어져 있는 경우에도 에어백(34b)의 가요성이 있는 특성상 그 외형에 맞게 순응하여 변형이 이루어지고 가압작동이 이루어져 효과적인 가압작동이 이루어지면서 또한, 전술한 가열기구(32)의 가열원(32a)에 의하여 가열된 가압기본체(30b)가 이방전도성 필름 또는 접합용 모듈을 가압하는 동안 열전도에 의한 열전달이 이루어져 가열 및 가압 접합작업이 동시에 이루어지게 된다.

또한, 위와 같은 가열작동 중에 가압기본체(30b)에 전달되는 열기 이외의 여열은 방열기(32b)를 통하여 외부로 발산되고, 가압기본체(30b)에 전달되는 열기도 고정부재(30a)가 단열성이 높고 열전도성이 낮아 상부로 전달되는 열량이 상대적으로 적게 되어 에어백(34b)을 포함하는 다이아프램기구(34)나 기타 주변기기에는 크게 영향을 미치지 않아 주변기기의 작동상 나쁜 영향을 끼치지 아니하고 사용수명을 저하하지 않게 될 뿐만 아니라, 기판(10) 내지 이방전도성 필름 또는 접합용 모듈의 표면이 불균일하거나 높낮이가 다르더라도 그러한 불균일한 상황에 순응하여 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)가 각각 용이하게 자리잡을 수 있게 되며, 일단 그러한 상황에 맞게 자리를 잡게 되면 다이아프램기구(34)의 에어백(34b)으로부터 가열가압기(30)의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3) 각각 전부위에 걸쳐 가압력이 고르게 전달되어 기판(10)과 이방전도성 필름 또는 모듈을 가압하게 되는 가압력 분포가 균일하게 이루어져 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판(10)상에 이방전도성 필름 또는 모듈의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되고 접합된 기판제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

언로딩단계

위와 같이 주접합단계를 거치면서 모듈의 주접합이 이루어진 기판(10)을 언로딩기구(9)를 사용하여 기판(10)을 다각통형작업대(1)의 작업대유니트(100)에 마련된 기판장착부(1a)로부터 분리하여 이를 다음의 공정을 위한 장소로 이송시키기 위하여 언로딩 작업을 수행하고, 이와 같이 기판(10)의 언로딩작업이 이루어진 다음에는 다각통형작업대(1)의 작업대유니트(100)에 마련된 기판장착부(1a)가 비어 있는 상태인데 다시 로딩기구(5)에 의하여 다음의 새로운 기판(10)을 장착하는 로딩단계를 순차적으로 수행하고, 다각통형작업대(1)는 구동모터에 의하여 각도회전에 의한 변위가 이루어져 다음의 필름접합단계를 위한 스테이지 앞으로 변위가 이루어지게 되고 다시 위와 같은 순차적인 작업이 계속적으로 이루어지게 된다.

물론, 위와 같이 설명한 작업의 순서는 로딩기구(5) 및 언로딩기구(9)가 설치되는 스테이지가 각각 구분되어 기술구성이 이루어지고, 필름접합, 예비접합 및 주접합을 위한 접합기구(7)는 동일한 접합기구(7)에 의하여 순차적으로 작업이 이루어지게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판(10)의 로딩이 이루어지면 각 공정별도 언로딩이 각각 이루어지는 것이 아니라 한번 로딩이 이루어진 상태에서 별도의 언로딩공정이 없이도 이방전도성 필름의 부착, 모듈의 예비접합 및 주접합공정이 순차적으로 이루어져 모듈의 접합이 완료된 후에 기판(10)을 언로딩하는 공정을 수행하도록 함으로서 작업효율을 향상시켜 대량생산에 적합하고, 위의 여러 공정이 다각통형작업대(1)의 각도회전에 의한 스테이지의 변위가 가능하도록 하여 입체적인 설비 및 작업배치가 가능하고 설치 및 작업공간의 효율적인 활용이 가능하며, 기판과 이방전도성 필름이나 칩을 포함하는 각종 다양한 형태의 모듈을 가압하게 되는 접합기구조립체(3)에 있어서 가압작동시에 압력분포가 전체 부위에 걸쳐 균일하게 이루어질 수 있도록 구성하여 가압작동시에는 항상 등분포상의 가압력이 유지되어 기판(10)상에 모듈의 가압 접합시에 균일한 가압력이 전달되어 정확하고 정교한 접합이 가능하게 되어 평판디스플레이 제품의 품질을 획기적으로 개선시키면서, 기판(10)상에 가압접합이 이루어지게 되는 모듈의 표면상태가 동일하지 않고 평평하지도 않아 기판(10)상에 배치되는 다양한 형태의 모듈 표면이 전체적으로 볼 때 평평하지 아니한 상태를 유지하게 되더라도 이에 상응되게 가압기구가 균형적으로 자리를 잡으면서 일정하게 가압작동이 이루어져 제품의 불량요인을 사전에 배제시키고, 작업하기 어려운 다양한 작업조건에도 적절하게 응용이 이루어질 수 있어 경제적일 뿐만 아니라, 접합을 위한 기판의 사이즈가 대형화되거나 장비의 제작상 테이블작업대의 지름을 늘리는데 한계가 있는 경우, 이와 같은 한계를 쉽게 해소할 수 있고 각도 변위가 이루어지면서 작업이 이루어지는 각각의 스테이지마다 구성되는 작업대유니트(100)를 서로 동일하게 구성할 수 있도록 하여 전체 장비의 제작이 용이하고 유지 관리도 효과적으로 이루어질 수 있는 등의 장점을 갖는다.

1: 다각통형작업대, 1a: 기판장착부,
1b: 중심축, 2: 컬럼,
3: 접합기구조립체, 4: 승하강구동기구,
5: 로딩기구, 7: 접합기구,
9: 언로딩기구, 10: 기판,
30: 가열가압기,
30-1, 30-2, 30-3: 가압기유니트, 30a: 고정부재,
30b: 가압기본체, 32: 가열기구,
32a: 가열원, 32b: 방열기,
34: 다이아프램기구, 34a: 하우징,
34b: 에어백, 34c: 에어통로,
36: 가이더, 40: 공압실린더,
42: 조립체가이더, 100: 작업대유니트

Claims (7)

1. 중심에 수평중심축(1b)이 설치되고 그 양측에서 볼 때 다각형을 이루도록 구성하고 다각형을 이루게 되는 각각의 표면에는 기판장착부(1a)가 마련된 작업대유니트(100)를 각각 설치하고 수평중심축(1b)을 중심으로 일정 각도씩 상기 작업대유니트(100)가 설치된 상태로 각도회전이 가능하게 설치된 다각통형작업대(1)를 구성하고, 상기 작업대유니트(100) 각각의 표면에 마련된 기판장착부(1a)와 인접한 부위로서 다각통형작업대(1)엔 접합기구(7)를 각각 설치하고, 상기 작업대유니트(100)의 표면에 위치한 기판장착부(1a)의 대향측 고정된 부위엔 로딩기구(5) 및 언로딩기구(9)를 각각 순차적으로 배치 고정시켜 이루어지고,
   상기 접합기구(7)는 상기 다각통형작업대(1)의 일측 인접된 위치에 별도로 세워 고정 설치되는 컬럼(2)과, 상기 컬럼(2)의 일측에 설치되고 기판(10)의 상부에 모듈을 가열 가압하여 접합하기 위하여 설치되는 접합기구조립체(3)와, 그리고 상기 접합기구조립체(3)를 승,하강시키기 위하여 컬럼(2)의 일측에 설치되는 승하강구동기구(4)를 포함하여 이루어지되,
   상기 접합기구조립체(3)는 하부 내측에 위치하고 승하강이 이루어지면서 모듈을 가열 가압하여 접합하는 가열가압기(30)와;
   상기 가열가압기(30)를 하부에서 감싼 상태로 가열하기 위하여 마련된 가열기구(32)와;
   상기 가열가압기(30)를 상부에서 가압하거나 상승시키기 위하여 설치되는 다이아프램기구(34)와; 그리고
   상기 가열가압기(30)의 하강 또는 상승 작동시에 가열가압기(30)를 안내하는 가이더(36)를 포함하여 그 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접합기구조립체(3)의 가열가압기(30)는 서로 나뉘어져 독립적으로 움직이게 되는 다수의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3) 형태로 이루어지고,
   이들 각각의 가압기유니트(30-1, 30-2, 30-3)는 상부에 위치한 고정부재(30a)의 내측에 가압기본체(30b)가 끼워져 고정 결합되어 이루어져 가이더(36)의 내측에서 안내가 이루어지는 상태에서 상부에 위치한 다이아프램기구(34)에 의하여 각각 독립적으로 가압작동이 가능하게 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 접합기구조립체(3)의 가열기구(32)는 가이더(36)의 하부 위치로서 가압기본체(30b)를 외부에서 감싸는 형태로 이루어지고 내측에는 가열원(32a)이 위치하여 가압기본체(30b)를 외측에서 가열하고 가열원(32a)의 외측에는 방열기(32b)가 위치하여 가열원(32a)에서 가압기본체(30b)를 가열하고 남는 여열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있게 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 접합기구조립체(3)의 다이아프램기구(34)는 하우징(34a)의 내부에 내부가 비어 있는 에어백(34b)이 설치되고 하우징(34a)의 상부엔 에어백(34b) 내부로 압축공기를 공급하거나 아니면 에어백(34b) 내부의 압축공기를 외부로 배출시키기 위한 에어통로(34c)를 갖추며 에어백(34b)의 하부에 상기 가열가압기(30)의 상부가 서로 맞닿은 상태로 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 승하강구동기구(4)는 일측이 컬럼(2)과 고정 설치된 상태에서 일측에 설치된 공압실린더(40)의 왕복운동에 의하여 접합기구조립체(3)가 조립체가이더(42)를 타고 승, 하강 작동이 가능하게 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접합기구(7)를 작업대유니트(100)에 설치하되, 작업대유니트(100) 상에서 전, 후진 이동이 가능하게 설치하여 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 장치.
7. 모듈의 접합을 위한 기판(10)의 로딩단계 후에 모듈의 접합이 이루어진 기판(10)을 언로딩하는 언로딩단계에 이르기까지 각도변위가 이루어지는 다각통형작업대(1)의 각 작업대유니트(100) 소정 위치에 일단 기판(10)을 고정 위치시킨 상태에서 모듈의 접합이 이루어지게 되는 공정으로서, 접합이 이루어지게 되는 기판(10)의 표면에 이방전도성 필름의 접합이 이루어지는 필름접합단계, 모듈의 예비접합이 이루어지는 예비접합단계, 그리고 모듈의 주접합이 이루어지는 주접합단계가 순차적으로 이루어지되,
   상기 다각통형작업대(1)의 수평중심축(1b)을 기준으로 각 단계별로 각도회전이 이루어지는 각각의 단계에서 상기 다각통형작업대(1)의 일정 각도마다 표면상에 각각 마련된 작업대유니트(100) 표면의 기판장착부(1a)와 인접한 부위로서 작업대유니트(100)엔 접합기구(7)를 각각 설치하고, 상기 다각통형작업대(1)의 작업대유니트(100)의 기판장착부(1a)와 인접한 고정된 대향 위치에 각각 순차적으로 로딩기구(5) 및 언로딩기구(9)를 각각 설치하여 로딩단계, 필름접합단계, 예비접합단계, 주접합단계 그리고 언로딩단계가 순차적으로 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 모듈 접합 방법.

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