KR101470921B1

KR101470921B1 - 기판 합착장치 및 기판 합착 방법

Info

Publication number: KR101470921B1
Application number: KR1020120114897A
Authority: KR
Inventors: 김병극; 이정보; 문장수
Original assignee: 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-12-10
Also published as: KR20140049184A; CN103730389A

Abstract

본 발명은 기판 합착장치 및 기판합착방법에 관한 것으로 그 구성은 베이스 위에 위치되며 외부로부터 진입된 제1기판을 정렬 안착 고정되는 다이; 상기 다이 상부에 위치되어 상기 제1기판과 합착될 수 있도록 외부로부터 진입된 제2기판을 척킹하는 기판척킹부; 상기 기판척킹부를 수평 구동시키는 수평구동부; 상기 베이스 위에 위치되며 상기 수평구동부와 연결되어 상기 수평구동부를 수직 운동시키는 제1수직구동부; 상기 기판척킹부 위치 배치되어 상기 기판척킹부에 척킹된 제2기판을 상기 제1기판 측으로 가압하는 제1,2가압수단; 상기 제1수직구동부에 직교하게 위치된 상태로 상기 제1가압수단을 수직 구동시키는 제2수직구동부; 및 상기 제2수직구동부에 배치되어 상기 제2가압수단을 수직 구동시키는 제3수직구동부;를 포함한다.

Description

기판 합착장치 및 기판 합착 방법{Substrate bonding apparatus and substrate bonding method}

본 발명은 기판 합착장치 및 기판 합착 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 합착시 합착과정에서 발생할 수 있는 기포를 방지하고 합착 시간을 단축시킬 수 있어 전체 공정 수율을 증대시킬 수 있게 하는 기판 합착장치 및 기판 합착 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 평판 표시소자는 사용되는 물질을 기준으로 하여 무기물을 사용하는 소자와 유기물을 사용하는 소자로 구분된다. 무기물을 사용하는 소자로서는 형광체로 PL(Photo Luminescence)을 이용하는 플라즈마 표시패널(PDP; Plasma Display Panel)과, CE(Cathode Luminescence)를 이용한 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등이 있고, 유기물을 사용하는 소자로서는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 액정 표시장치(LCD; Liquid Crystal Display) 및 유기 발광 표시장치(OLED; Organic Light Emitting Display) 등이 있다.

상기 유기 발광 표시장치는 분자량이 작은 기능성 단분자를 사용하는 저분자 유기 발광 표시장치와, 분자량이 큰 고분자를 사용하는 고분자 유기 발광 표시장치가 있는 것으로서, 현재 널리 상용화되어 있는 액정 표시장치에 비하여 약 30,000배 이상의 빠른 응답속도를 갖고 있어 동영상의 구현이 가능하고, 자체적으로 발광하여 시야각이 넓으며 높은 휘도를 낼 수 있는 장점이 있어 차세대의 표시장치로서 각광을 받고 있다.

그리고 터치패널은 음극선관(Cathode Ray Tube ;'CRT'라 함), 액정표시장치(Liquid Crystal Display :'LCD'라함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display :'FED'라 함), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel :'PDP'라 함) 및 전계발광소자(Electro Luminescence Device :'ELD'라 함) 등과 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어 사용자가 화상표시장치를 보면서 터치패널을 가압하여 컴퓨터에 미리 정해진 정보를 입력하는 컴퓨터 주변장치이다.

이러한 디스플레이 일체형 입력장치인 터치패널은 터치 기능을 내장한 모바일폰이 대표적인데 스타일러스 펜 또는 손가락이 눌려진 위치에 해당하는 전압 또는 전류 신호를 발생함으로써 사용자가 지정하는 명령 또는 그래픽 정보를 입력하게 된다. 최근에는 평판 표시장치 중 액정패널과 일체되어 아날로그 입력 방식의 저항막 방식의 터치패널의 주로 사용되고 있다. 통상의 액정패널은 두장의 유리기판 사이에 주입되어진 액정 셀 들의 광 투과율이 조절되게 함으로써 화상을 표시하게 된다. 액정 셀들 각각은 비디오신호, 즉 해당 화소신호에 응답하여 투과되는 광량을 조절한다.

상기 같이 디스플레이 일체형 터치패널을 합착하기 위해서는 통상 진공분위기에서 합착이 이루어지기 때문에 공정 진행 과정에 진공분위기 조성시간과 배기과정에 많은 시간이 소요되어 전체 공정 수율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 디스플레이 패널과 터치패널을 합착시 상호 밀착면에는 접착액이 도포된 상태에서 공정을 진행하게 되는 접착액을 도포하여 전체면적에 대해 균일한 도포층 형성시 기포가 발생하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 기판 합착시 합착과정에서 발생할 수 있는 기포를 방지하고 합착 시간을 단축시킬 수 있어 전체 공정 수율을 증대시킬 수 있게 하는 기판 합착장치 및 기판 합착 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 기판 합착장치는, 베이스 위에 위치되며 외부로부터 진입된 제1기판을 정렬 안착 고정되는 다이; 상기 다이 상부에 위치되어 상기 제1기판과 합착될 수 있도록 외부로부터 진입된 제2기판을 척킹하는 기판척킹부; 상기 기판척킹부를 수평 구동시키는 수평구동부; 상기 베이스 위에 위치되며 상기 수평구동부와 연결되어 상기 수평구동부를 수직 운동시키는 제1수직구동부; 상기 기판척킹부 위치 배치되어 상기 기판척킹부에 척킹된 제2기판을 상기 제1기판 측으로 가압하는 제1,2가압수단; 상기 제1수직구동부에 직교하게 위치된 상태로 상기 제1가압수단을 수직 구동시키는 제2수직구동부; 및 상기 제2수직구동부에 배치되어 상기 제2가압수단을 수직 구동시키는 제3수직구동부;를 포함한다.

그리고 상기 제1,2가압수단은 서로 독립 구동되며 상기 제2기판을 가압하여 상기 제1기판과 제2기판이 합착된다.

또한 상기 제1가압수단은 상기 제2기판의 중앙 부분을 가압하고, 상기 제2가압수단은 상기 제2기판의 전체면을 가압한다.

그리고 상기 제1,2가압수단 중 상기 제1가압수단이 먼저 동작한 후 상기 제2가압수단이 동작한다.

또한 상기 제1,2가압수단은 기판척킹부보다 나중에 동작한다.

그리고 상기 기판척킹부는 제2기판이 삽입되는 삽입홈이 형성된 척킹대와, 상기 척킹대가 고정되는 지지대와, 상기 지지대를 상기 제1수직구동부 측과 연결시키는 고정대를 구성된다.

또한 상기 삽입홈은 내주면 측으로 갈수록 경사진 경사면이다.

그리고 상기 제1수직구동부는 상기 베이스에 지지되는 지지대와, 상기 지지대 상단에 구비되는 모터와, 케이스 내에 구비된 상태로 상기 모터와 연결되는 구동풀리 및 종동풀리와, 상기 종동풀리와 연결되어 모터 구동에 의해 회전하는 축과, 상기 축과 연결되어 상기 축의 회전에 따라 승강하며 상기 기판척킹부가 수직 운동되게 하는 축연결대를 구성된다.

또한 상기 제2수직구동부는 상기 베이스에 고정되는 지지대와, 상기 지지대에 고정되는 모터와 상기 모터와 커플링에 의해 연결되어 회전하는 축과, 상기 지지대에 고정된 상태로 상기 축을 지지하는 축지지대와, 상기 축과 연결되어 축의 회전에 의해 승강하는 축연결대와, 상기 축 연결대에 연결되어 상기 제3수직구동부를 지지하는 고정대를 구성된다.

그리고 상기 제3수직구동부는 상기 제2수직구동부의 고정대 상면에 안착되는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 로드에 연결되는 레일지지대와, 상기 구동실린더의 둘레에 배치된 상태로 일측은 상기 레일지지대에 고정되고 타측은 상기 고정대를 관통하여 상기 제2가압수단과 연결되는 다수개의 수직레일과, 상기 고정대에 고정된 상태로 상기 수직레일을 안내하는 가이드로 구성된다.

또한 상기 제2가압수단은 가압지지대와 상기 가압지지대 하면에 배치되는 가압판으로 이루어지며, 상기 가압판은 표면이 탄성을 갖는다.

그리고 상기 제1가압수단은 일측 단부가 구면으로 이루어지며, 상기 구면은 탄성을 갖는다.

한편 본 발명의 기판 합착방법은, 1)외부로부터 진입된 제1기판을 다이에 안착하는 단계; 2) 상기 제1기판의 상부에 제2기판을 위치시키는 단계; 및 3) 상기 제1기판과 제2기판을 정렬시킨 후 상기 제2기판을 제1기판으로 하강시켜 합착하는 단계;를 포함하며, 상기 3)단계에서는 상기 제1기판에 대해 상기 제2기판의 중앙 부분이 먼저 밀착이 이루어진 상태에서 합착시킨다.

그리고 상기 3)단계는 상기 제2기판의 중앙 부분을 제1가압수단에 의해 가압한 후 제2가압수단에 의해 상기 제2기판의 전체면을 가압하는 동작순서로 이루어진다.

또한 상기 3)단계에서는 제2가압수단에 의해 상기 제2기판 전체면을 가압하기 이전에 기판척킹부의 하강 동작에 의해 상기 제2기판의 전체면을 먼저 가압한다.

본 발명에 따른, 기판 합착시 합착과정에서 발생할 수 있는 기포를 방지하고 합착시간을 단축시킬 수 있어 전체 공정수율을 증대시킬 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 기판 합착장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 기판 합착장치의 일부분을 나타내는 부분 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 기판 합착장치를 나타내는 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 기판 합착장치를 나타내는 측면도.
도 5는 도 2에 도시된 기판 합착장치의 일부분을 나타내는 부분 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 기판 합착장치를 나타내는 측면도.
도 7은 도 6에 도시된 기판 합착장치를 나타내는 평면도.
도 8 내지 도 13은 본 발명에 따른 기판 합착장치의 동작을 나타내는 작동상태도.
도 14는 본 발명의 기판 합착방법을 나타내는 블록도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 기판 합착장치(100)는, 베이스(111) 위에 위치되며 외부로부터 진입된 제1기판(S1)을 정렬 안착 고정되는 다이(110); 상기 다이(110) 상부에 위치되어 상기 제1기판(S1)과 합착될 수 있도록 외부로부터 진입된 제2기판(S2)을 척킹하는 기판척킹부(120); 상기 기판척킹부(120)를 수평 구동시키는 수평구동부(130); 상기 베이스(111) 위에 위치되며 상기 수평구동부(130)와 연결되어 상기 수평구동부(130)를 수직 운동시키는 제1수직구동부(140); 상기 기판척킹부(120)에 위치 배치되어 상기 기판척킹부(120)에 척킹된 제2기판(S2)을 상기 제1기판(S1) 측으로 가압하는 제1,2가압수단(170,180); 상기 제1수직구동부(140)에 직교하게 위치된 상태로 상기 제1가압수단(170)을 수직 구동시키는 제2수직구동부(150); 및 상기 제2수직구동부(150)에 배치되어 상기 제2가압수단(180)을 수직 구동시키는 제3수직구동부(160);를 포함한다.

상기 다이(110)는 배면에 베이스(111)에 안착되며, 상기 베이스(111)는 지면에 안착되어 있다.

또한 상기 다이(110)는 상면이 평평한 정반 형태로 다수의 통공(미도시)을 내부에서 공기를 진공 배기시키며 기판을 흡착할 수 있게 하는 구조를 하고 있거나 정전기를 이용해 기판을 밀착시키는 구조 등을 이용할 수 있으며 이러한 구조는 디스플레이 패널의 공정에서는 통상적으로 이용하는 구성임으로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 구성된 기판척킹부(120), 수평구동부(130) 및 제1수직구동부(140)를 설명하면,

상기 기판척킹부(120)는 척킹대(121), 지지대(123), 고정대(124) 및 연결대(125)로 구성되어 있다.

상기 척킹대(121)는 한쌍이 서로 마주보는 방향으로 개방된 삽입홈(122)이 형성되어 있으며, 상기 삽입홈(122)에는 내주 방향으로 경사진 경사면(122a)을 갖고 있어 삽입되는 제2기판이 안정적으로 안착 지지될 수 있게 하고 있다.

또한 상기 척킹대(121)는 제2기판의 삽입시 손상되는 것을 방지하도록 표면이 매끄러운 연질 소재를 이용하는 것이 바람직다.

상기 지지대(123)는 한쌍의 횡대(123a)와 종대(123b)가 서로 직교하게 연결된 형태로 도 3에 도시된 바와 같이 제1수직구동부를 기준으로 상호 직각 설치되어 상기 척킹대(121)를 지지하도록 하고 있다.

상기 고정대(124)는 상기 지지대(123) 후면에 배치되며, 상기 지지대(123)와의 사이에서 수평구동부(130)를 연결시키기 위한 보조적인 구조물이다.

상기 수평구동부(130)는 구동수단(131)과 가이드레일(132)로 구성되어 있으며, 상기 구동수단(131)은 유압 또는 공압에 의해 동작하는 실린더이다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 구동수단(131)은 상기 횡대(123a)에 각각 연결되도록 로드가 인출되어 있고, 상기 구동수단의 몸체에 해당되는 부분은 고정대(124)에 연결되어 고정대를 기준으로 한쌍의 지지대가 서로 대향되는 방향으로 상대 운동하게 되어 있다.

상기 제1수직구동부(140)는 상기 베이스(111)에 지지되는 지지대(141)와, 상기 지지대(141) 상단에 구비되는 모터(142)와, 케이스(143) 내에 구비된 상태로 상기 모터(142)와 연결되는 구동풀리(144) 및 종동풀리(145)와, 상기 종동풀리(145)와 연결되어 모터(141) 구동에 의해 회전되도록 축지지대(146a,146b)에 지지되는 축(146)과, 일측은 상기 지지대(141)에 지지되고 타측은 상기 기판척킹부(120)의 연결대(125)에 연결되어 상기 기판척킹부(120)를 수직 방향 안내하는 가이드레일(147)과, 상기 기판척킹부(120)의 고정대(124)에 고정되며 상기 축(146)과 연결되어 상기 축(146)의 회전에 따라 승강하며 상기 기판척킹부(120)을 수직 운동시키는 축연결대(148)로 구성되어 있다.

도 5 내지 도 7를 참고하여 본 발명에 구성된 제2수직구동부(150), 제3수직구동부(160), 제1가압수단(170) 및 제2가압수단(180)을 설명하면,

상기 제2수직구동부(150)는 상기 베이스(111)에 고정되는 지지대(151)와, 상기 지지대(151)에 고정되는 모터(152)와 상기 모터(152)와 커플링(153)에 의해 연결되어 회전하는 축(154)과, 상기 지지대(151)에 고정된 상태로 상기 축(154)을 지지하는 축지지대(155a,155b)와, 상기 축(154)과 연결되어 축(154)의 회전에 의해 승강하는 축연결대(157)와, 상기 축연결대(157)에 연결되어 상기 제3수직구동부(160)를 지지하는 고정대(158)와, 지지대(151)와 고정대(158) 사이에서 연결대(159)에 의해 연결되어 상기 고정대(158)를 수직 방향 안내하는 가이드레일(156)로 구성되어 있다.

또한 상기 고정대(158)는 축연결대(157) 및 연결대(159)가 배치되는 수직편(158a)과 상기 수직편(158a)에 대해 직교하게 연장되어 상기 제3수직구동부(160)를 지지하는 수평편(158b)으로 이루어져 있다.

상기 제3수직구동부(160)는 상기 제2수직구동부(150)의 고정대(158) 상면에 안착되는 구동실린더(161)와, 상기 구동실린더(161)의 로드(미도시)에 연결되는 레일지지대(162)와, 상기 구동실린더(161)의 둘레에 배치된 상태로 일측은 상기 레일지지대(162)에 고정되고 타측은 상기 고정대(158)를 관통하여 상기 제2가압수단(180)과 연결되는 다수개의 수직레일(163)과, 상기 고정대(158)에 고정된 상태로 상기 수직레일(163)을 안내하는 가이드(164)로 구성되어 있다.

상기 제1가압수단(170)은 상기 고정대(158)의 수평편(158b) 하단의 폭 방향과 대응되는 길이를 가지며 단면 형상은 상기 제2가압수단(180)의 가압지지대(181)의 두께 방향보다 두꺼운 높이로 형성되어 있다.

또한 상기 제1가압수단(170)의 하부면은 구면(172)이며, 표면이 매끄러운 연질 소재를 이용하여 자체 탄성을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 상기 제1가압수단이 제2기판을 가압할 때 가압력에 의해 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있게 하는 것이다.

상기 제2가압수단(180)은 상기 수직레일(163)에 연결되는 가압지지대(181)와, 상기 가압지지대(181) 하부면 전에 대해 설치되는 가압판(182)으로 이루어져 있다.

상기 가압판(182)은 상기 제2기판을 가압시 제2기판의 손상을 방지하기 위해 표면이 매끄러운 연질 소재를 이용하며 자체 탄성을 갖고 있다.

또한 상기 가압지지대(181) 폭 방향에는 상기 제1가압수단(170)이 이동할 수 있도록 슬롯 형태의 개구공(183)이 형성되어 있다.

본 발명에서 이용되는 가이드레일들은 L/M가이드이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 결합 상태를 설명하면, 우선 일정한 크기의 판체 형태인 베이스(111)를 지면에 고정시킨 후 상기 베이스(111)의 상면에 다이(110)를 고정시킨다.

이 상태에서 상기 다이(110)의 측면(도면상의 우측)에 제2수직구동부(150)의 지지대(151)를 설치한 후 상기 지지대(151) 상부에 모터축이 하측을 향하도록 모터(152)를 설치한다.

이 후 상기 지지대(151) 측면에 상기 모터와 수직선상에 위치되도록 축지지대(155a)를 설치하고 상기 축지지대(155a)에 일정 간격 이격된 위치에 다른 축지지대(155b)를 설치한다.

여기서 상기 축지지대(155a,155b) 내에서는 도시하고 있지는 않지만 베이링이 설치되어 있다.

이 상태에서 상기 축지지대(155a,155b)를 기준으로 좌,우측 각각에 수직 방향으로 안내될 수 있도록 가이드레일(156)을 설치하고, 상기 가이드레일(156)과 연결되는 연결대(159)를 설치한다.

다음으로 상기 연결대(159)에 지지되도록 고정대(158)의 수직편(158a)을 결합시킨 후 상기 연결대(159)의 사이에 위치되되 상기 축지지대와 직선선상에 위치되도록 축연결대(157)를 설치한다.

이 후 상기 축(154) 하단을 상측의 축지지대(155a)에 회전 가능하게 삽입 연결시킨 후 연속적으로 상기 축연결대(157)을 경유하여 하측의 축지지대(155b)에 회전 가능하게 결합시키고 상기 축(154) 상단을 커플링(153)을 이용해 모터(152) 측과 연결시킨다.

이때 상기 축(154) 외주면 대부분은 스크류 형태를 하고 있어서 상기 축연결대(157)와는 스크류 방식으로 연결되며, 상기 축지지대와는 베어링 결합된다.

따라서 상기 모터 동작하면 상기 축(154)의 회전 방향에 따라 축연결대를 상부 방향 또는 하부 방향으로 진행할 수 있게 된다.

다음으로 상기 수직편(158a) 일측 중심 부분에서 수평으로 연장되도록 수평편(158b)을 결합시킨다.

다음으로 상기 수평편(158b) 일측 중심선상을 따라 등간격 위치되도록 다수개의 구멍(미도시)을 관통시킨 후 상기 구멍과 정렬되도록 제1가압수단(170)의 상단을 상기 수평편(158b)의 하면과 밀착시켜 상기 구멍을 이용해 상기 제1가압수단(170)을 볼트(171) 고정시킨다.

다음으로 상기 수평편(158b)에 형성된 다수개의 구멍들 중 중심 부분에 형성된 구멍 측에 상기 구동실린더(161)를 위치시켜 고정시킨 후 상기 구동실린더(161)에서 이격된 위치의 둘레를 따라 4개의 구멍(미도시)을 형성시켜 상기 구멍 측에 가이드(164)를 설치한다.

이 상태에서 상기 가이드(164)를 관통하도록 수직레일(163)을 설치한 후 상기 수직레일(163)의 상단과 상기 구동실린더(161)의 로드(미도시) 단부를 레일지지대(162)를 이용해 고정시킨다.

다음으로 상기 수직레일(163)이 수평편(158b) 하부로 돌출된 상태에서 상기 수직레일(163) 하단에 상기 가압지지대(181)를 고정시킨 후 상기 가압지지대(181) 하면에 밀착 고정되도록 가압판(182)을 삽입한다.

이때 상기 가압판(182)은 한쌍이 상기 제1가압수단(170)을 기준으로 양분되어 있다.

이와 같이 결합된 제2수직구봉부, 제3수직구동부, 제1가압수단 및 제2가압수단은 상기 제2수직구동부에 의해 상기 제1,2가압수단 전체가 승강 동작하며, 상기 제3수직구동부에 의해 상기 제2가압수단이 승강 동작한다. 즉, 상기 제1수직구동부의 동작에 의해 상기 제1가압수단이 상기 제2기판의 중심 부분을 가압하여 제1기판과 부분적으로 밀착되게 한 후 상기 제2가압수단에 의해 상기 제2기판 전체를 가압시켜 제1기판과 제2기판이 합착되게 하는 것이다.

다음으로 상기 제1수직구동부, 수평구동부 및 기판척킹부의 결합을 보면,

상기 지지대(141)를 다이(110)를 기준으로 먼저 설치된 지지대(151)와 직교하는 위치에 설치한다.

이 상태에서 상기 지지대(141) 상부에 케이스(143)를 설치한 후 모터축이 상부를 향하도록 상기 케이스(143) 하면에 모터(142)를 고정한 후 상기 모터(142)의 모터축에 구동풀리(144)를 고정시킨다.

다음으로 축연결대(148)와 축(146)을 스크류 방식으로 연결시킨 후 상기 축(146) 하단을 축지지대(146b)에 회전 가능하도록 베어링 결합시키고 다른 축지지대(146a)에는 회전 가능하게 관통 연결시킨다.

이 후 상기 축지지대(146a,146b)를 상기 지지대(141) 측면에 결함시켜 고정한다.

이 상태에서 상기 축(146) 상단이 상기 케이스(143) 하부를 관통하여 케이스 내에 위치되게 한 후 상기 축 단부에 종동풀리(145)를 설치하고 먼저 설치된 구동풀리와 벨트 연결시킨다.

다음으로 상기 가이드레일(147)을 상기 축(146)과 수직선상에 배치되도록 상기 지지대(141) 측면에 각각 결합시킨 후 상기 가이드레일(147)과 연결대(125)를 결합시킨다.

다음으로 상기 연결대(125) 및 축연결대(148)가 고정되도록 상기 고정대(124)를 결합시킨 후 연결대(125)와 축연결대(148)가 연결된 상기 고정대(124) 타측의 수평 방향으로 2개가 각각 한조가 되어 개별 동작되도록 4개의 가이드레일(132)을 설치한다.

이 후 2개의 상기 가이드레일(132)이 한조가 되도록 종대(123b)를 각각 설치한 후 상기 종대(123b)의 횡 방향으로 직교하게 횡대(123a)를 결합시킨다.

다음으로 일측은 상기 고정대(124)에 고정되고 타측은 상기 횡대(123a)에 연결되도록 상기 가이드레일(132) 하측에 구동수단(131)을 설치한다.

다음으로 상기 횡대(123a)의 서로 마주보는 면상에 각각 척킹대(121)를 설치한다.

이와 같이 설치된 제1수직구동부, 수평구동부 및 기판척킹대는 외부에서 진입한 제2기판을 상기 척킹대 사이에 위치시킨 상태에서 척킹대를 수평 구동시켜 척킹한 후 척킹된 제2기판을 제1수직구동부를 이용해 제1기판 측으로 수직 운동시키는 동작을 수행한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작상태를 설명한다.

도 8을 참조하면, 로봇 등을 이용해 외부로부터 제1기판(S1)을 상기 다이(110) 상로 진입시켜 다이(110) 상면에 안착시킨다. 이때 상기 제1기판(S1)의 정렬은 외부의 로봇에 의해 이루어지며, 제1기판의 고정은 다이(110) 내부에 설치된 진공 흡착수단(미도시)에 의해 이루어진다.

다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 수평구동부(130)의 구동수단(131)을 이용해 상기 기판척킹부(120)를 제2기판이 진입할 수 있을 정도로 서로 멀어지는 방향으로 벌어지게 한 후 로봇 등을 이용해 외부로부터 제2기판(S2)을 상기 제1기판의 상부에 위치되도록 진입시킨다.

이 상태에서 다시 상기 수평구동부(130)를 동작시켜 상기 기판척킹부(120)가 서로 가까워지는 방향으로 이동시켜 진입된 제2기판(S2)을 척킹대(121)의 삽입홈(122)에 삽입시켜 제2기판(S2) 양단을 척킹한다.

이때 상기 기판척킹부(120) 사이로 진입하는 제2기판은 외부의 로봇에 의해 기판척킹부(120)와 수평 상태가 되도록 정렬되어진다.

다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 기판척킹부(120)에 척킹된 상태의 제2기판(S2)을 상기 제1기판(S1) 측으로 근접되도록 상기 제1수직구동부(140)의 모터를 동작시켜 축이 회전하면 축 외주면에 형성된 스크류에 의해 축연결대가 하강하며 기판척킹부(120)를 하강시킨다.

다음으로, 도 11을 참조하면, 제1기판(S1)과 제2기판(S2)이 근접된 상태에서 상기 제2수직구동부(150)를 동작시켜 상기 제2기판(S2) 상부에 위치한 제1가압수단(170) 및 제2가압수단(180)을 하강시켜 상기 제1가압수단(170)의 하단이 상기 제2기판(S2)의 상면 중앙 부분과 밀착되게 한 후 계속적으로 하강시켜 제1가압수단(170)이 제2기판(S2) 상면을 가압하여 제1기판(S2) 상면과 밀착되게 한다.

이때 상기 제2기판(S2)은 상기 기판척킹부(120)에 의해 양단이 고정된 상태로 상기 제1가압수단(170)에 의해 중심 부분이 가압된 상태이기 때문에 상기 제2기판 양단으로부터 제1가압수단(170)을 경유하는 곡선 형태를 하게 되므로 제2기판의 하면 중심 부분과 상기 제1기판 상면 중심 부분만이 밀착된 상태를 유지하게 된다.

또한 상기 제2기판(S2)은 제1가압수단(170)에 의해 곡선진 형태를 하고 있기 때문에 제2기판(S2) 양단이 척킹대(121)의 삽입홈(122)으로부터 수평 상태를 유지할 수 없어 삽입홈과의 간섭이 일어나기 때문에 이를 방지하기 위하여 제2기판(S2)이 곡선진 만큼 삽입홈(122) 또한 경사진 형태를 해야하므로 상기 삽입홈(122) 내주면에 경사면(122a)을 형성하게 된다.

이 상태에서, 도 12에 도시된 바와 같이 제1수직구동부(140)를 하강시켜 상기 제2기판(S2) 양단을 지지하고 있는 기판척킹부(120)를 하강시키면 중앙 부분으로부터 외측으로 곡선진 형태의 제2기판(S2)이 중앙 부분부터 서서히 제1기판(S1) 상면에 밀착하게 된다.

이와 같이 중앙 부분부터 서서히 밀착되게 함으로써 밀착 과정에 기포 발생을 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제2기판(S2)이 제1기판(S1)과 밀착된 후에는 상기 제3수직구동부(160)의 구동실린더(161)를 동작시켜 레일지지대(162)를 하강시킴과 동시에 레일(163)을 하강시키면 상기 가이드(164)의 안내를 받으며 상기 제2가압수단(180)을 제2기판 측으로 하강하게 되면 제2가압수단(180)의 가압판(182) 전체면이 제2기판(S2)을 가압하여 제1기판(S1)과의 밀착을 강화하게 된다.

상기와 같이 가압판(182)을 통해 일정 시간 가압 상태를 유지하게 되면 제1기판과 제2기판의 완전히 밀착시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명은 대기압 상태에서 공정을 진행하기 때문에 진공 분위기를 형성하기 위해 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

한편 본 발명의 기판 합착방법은 상술한 기판 합착장치에 의해 구현되며, 1)외부로부터 진입된 제1기판을 다이에 안착하는 단계(S10); 2) 상기 제1기판의 상부에 제2기판을 위치시키는 단계(S20); 및 3) 상기 제1기판과 제2기판을 정렬시킨 후 상기 제2기판을 제1기판으로 하강시켜 합착하는 단계(S30);를 포함하며, 상기 3)단계(S30)에서는 상기 제1기판에 대해 상기 제2기판의 중앙 부분이 먼저 밀착이 이루어진 상태에서 합착시킨다.

예컨대 1)단계(S10)는 외부의 로봇을 이용해 제1기판을 다이로 이동시킨 후 다이 상면에 안착 고정시키는 단계이고, 상기 2)단계(S20)는 상기 제1기판 상부에 위치되도록 외부에서 로봇을 이용해 제2기판을 이동시켜 정렬하는 단계이며, 상기 3)단계(S30)는 상기 제2기판을 상기 제1기판 측으로 이동시켜 제1기판과 제2기판이 서로 합착되게 하는 단계이다.

여기서 상기 3)단계(S30)는 상기 제2기판의 중앙 부분을 제1가압수단에 의해 가압한 후 제2가압수단에 의해 상기 제2기판의 전체면을 가압하는 동작순서로 이루어진다.

또한 상기 3)단계(S30)에서는 제2가압수단에 의해 상기 제2기판 전체면을 가압하기 이전에 기판척킹부의 하강 동작에 의해 상기 제2기판의 전체면을 먼저 가압한 후 제2가압수단에 의해 제1기판과 제2기판의 밀착력을 증대시키기 위해 가압한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

100 : 기판 합착장치 110 : 다이
120 : 기판척킹부 130 : 수평구동부
140 : 제1수직구동부 150 : 제2수직구동부
160 : 제3수직구동부 170 : 제1가압수단
180 : 제2가압수단

Claims

베이스 위에 위치되며 외부로부터 진입된 제1기판을 정렬 안착 고정되는 다이;
상기 다이 상부에 위치되어 상기 제1기판과 합착될 수 있도록 외부로부터 진입된 제2기판을 척킹하는 기판척킹부;
상기 기판척킹부를 수평 구동시키는 수평구동부;
상기 베이스 위에 위치되며 상기 수평구동부와 연결되어 상기 수평구동부를 수직 운동시키는 제1수직구동부;
상기 기판척킹부 위치 배치되어 상기 기판척킹부에 척킹된 제2기판을 상기 제1기판 측으로 가압하는 제1,2가압수단;
상기 제1수직구동부에 직교하게 위치된 상태로 상기 제1가압수단을 수직 구동시키는 제2수직구동부; 및
상기 제2수직구동부에 배치되어 상기 제2가압수단을 수직 구동시키는 제3수직구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 제1,2가압수단은 서로 독립 구동되며 상기 제2기판을 가압하여 상기 제1기판과 제2기판이 합착되게 하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제2항에 있어서,
상기 제1가압수단은 상기 제2기판의 중앙 부분을 가압하고, 상기 제2가압수단은 상기 제2기판의 전체면을 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제3항에 있어서,
상기 제1,2가압수단 중 상기 제1가압수단이 먼저 동작한 후 상기 제2가압수단이 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제4항에 있어서,
상기 제1,2가압수단은 기판척킹부보다 나중에 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 기판척킹부는 제2기판이 삽입되는 삽입홈이 형성된 척킹대와, 상기 척킹대가 고정되는 지지대와, 상기 지지대를 상기 제1수직구동부 측과 연결시키는 고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제6항에 있어서,
상기 삽입홈은 내주면 측으로 갈수록 경사진 경사면인 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 제1수직구동부는 상기 베이스에 지지되는 지지대와, 상기 지지대 상단에 구비되는 모터와, 케이스 내에 구비된 상태로 상기 모터와 연결되는 구동풀리 및 종동풀리와, 상기 종동풀리와 연결되어 모터 구동에 의해 회전하는 축과, 상기 축과 연결되어 상기 축의 회전에 따라 승강하며 상기 기판척킹부가 수직 운동되게 하는 축연결대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 제2수직구동부는 상기 베이스에 고정되는 지지대와, 상기 지지대에 고정되는 모터와 상기 모터와 커플링에 의해 연결되어 회전하는 축과, 상기 지지대에 고정된 상태로 상기 축을 지지하는 축지지대와, 상기 축과 연결되어 축의 회전에 의해 승강하는 축연결대와, 상기 축 연결대에 연결되어 상기 제3수직구동부를 지지하는 고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 제3수직구동부는 상기 제2수직구동부의 고정대 상면에 안착되는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 로드에 연결되는 레일지지대와, 상기 구동실린더의 둘레에 배치된 상태로 일측은 상기 레일지지대에 고정되고 타측은 상기 고정대를 관통하여 상기 제2가압수단과 연결되는 다수개의 수직레일과, 상기 고정대에 고정된 상태로 상기 수직레일을 안내하는 가이드로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제10항에 있어서,
상기 제2가압수단은 가압지지대와 상기 가압지지대 하면에 배치되는 가압판으로 이루어지며, 상기 가압판은 표면이 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항에 있어서,
상기 제1가압수단은 일측 단부가 구면으로 이루어지며, 상기 구면은 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 합착장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 기판 합착장치를 이용한 기판 합착방법으로서,
1) 외부로부터 진입된 제1기판을 다이에 안착하는 단계;
2) 상기 제1기판의 상부에 기판척킹부를 이용해 제2기판을 위치시키는 단계; 및
3) 상기 제1기판과 제2기판을 정렬시킨 후 제1수직구동부를 이용해 상기 제2기판을 제1기판으로 제1,2가압수단을 이용해 하강시켜 합착하는 단계;를 포함하며,
상기 3)단계에서는 상기 제1기판에 대해 상기 제2기판의 중앙 부분이 먼저 밀착이 이루어진 상태에서 합착시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
제13항에 있어서,
상기 3)단계는 상기 제2기판의 중앙 부분을 제1가압수단에 의해 가압한 후 제2가압수단에 의해 상기 제2기판의 전체면을 가압하는 동작순서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.
제14항에 있어서,
상기 3)단계에서는 제2가압수단에 의해 상기 제2기판 전체면을 가압하기 이전에 기판척킹부의 하강 동작에 의해 상기 제2기판의 전체면을 먼저 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 합착방법.