KR101887394B1

KR101887394B1 - 진공 라미네이터

Info

Publication number: KR101887394B1
Application number: KR1020160174712A
Authority: KR
Inventors: 김해엽
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-08-10
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: KR20180071730A

Abstract

진공 라미네이터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터는, 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하며, 라미네이팅 작업위치에 고정되는 고정식 하부 챔버; 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하며, 고정식 하부 챔버의 상부에 배치되되 고정식 하부 챔버에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련되는 이동식 상부 챔버; 및 이동식 상부 챔버와 연결되며, 이동식 상부 챔버와 상부 척킹부를 공용으로 업/다운(up/down) 구동시키는 공용 업/다운 구동부를 포함하는 것을 포함한다.

Description

진공 라미네이터{VACUUM LAMINATOR}

본 발명은, 진공 라미네이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콤팩트하면서도 효율적인 구조로 인해 세팅의 오차 발생을 감소시킬 수 있으며, 특히 장비의 제어가 용이하여 수율을 향상시킬 수 있음은 물론 높은 정밀도를 만족시킬 수 있는 진공 라미네이터에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB), 연성인쇄회로기판(Flexible printed circuit board, FPCB) 등의 여러 기판에는 회로를 구성하는 도전성을 갖는 패턴(Pattern)이 인쇄되어 있다.

기판의 제조 공정 및 사용 중에 패턴을 보호하기 위하여 폴리이미드 필름(Polyimide film)과 같은 커버레이 필름이 기판의 표면에 가접(Pre-attach)되거나, 반도체 집적회로 실장에 사용되는 리드프레임이나 프린트 배선 기판의 제조시에 에칭 레지스트(etching resist)로서 사용되는 감광층을 형성하기 위해 감광 드라이 필름(Dry film resist, DFR) 또는 감광성 필름이 기판의 표면에 가접된 후 롤러에 의해 또는 진공 라미네이터에 의해 라미네이팅(LAMINATING)된다.

롤러를 사용해서 필름을 기판 상에 라미네이팅을 하는 경우는 롤러의 특성상 속도면이나 생산성면에서 우수한 것으로 알려져 있다.

하지만, 수 개가 적층된 기판은 패턴 형상에 따라 요홈과 돌기에 의해 굴곡진 면이 존재하는데, 이러한 조건 하에서 롤링 방식에 의해 라미네이팅을 하는 경우에는 요홈 부위에 필름이 기판 상에 완전히 밀착되어 라미네이팅이 되지 않아 제품 불량의 요인이 될 수 있는 결점이 있다.

이에 반해 진공 라미네이터는 상하부 챔버가 합착되는 방식을 통해 필름이 기판 상에 라미네이팅되기 때문에 롤링 방식보다 라미네이팅 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 이에, 이러한 방식이 적용된 진공 라미네이터에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있는 실정이다.

한편, 현재 적용 중에 있는 진공 라미네이터의 경우에는 상부 가압 방식을 갖는데, 이의 작용에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 라미네이팅 작업을 위해 하부 챔버에 마련되는 하부 스테이지 위에 라미네이팅 대상물과 상대물을 삽입하고 세팅한다. 이때의 세팅은 메뉴얼로 하며, 삽입 후 힌지 타입으로 1차 본딩(bonding)한다. 이는 상부 스테이지에서 라미네이팅 대상물을 척킹할 수 없기 때문에 힌지 타입의 합착 방식을 이용할 수밖에 없다.

세팅 작업이 완료되면 상부 챔버가 다운(down) 동작되어 하부 챔버에 접하게 되며, 이후에 챔버 내를 진공상태로 만든 다음, 상부의 실린더가 다운(down) 동작되어 실질적인 라미네이팅 작업을 진행한다.

그런데, 이러한 구조를 갖는 종래의 진공 라미네이터는 세팅을 매뉴얼로 하기 때문에 상대적으로 오차가 발생되기 쉬운데, 설사 오차 발생을 감소시키더라도 실린더의 힘이 일정하지 않은 등 다양한 구조적인 한계로 인해 장비의 제어가 어려워 수율이 좋지 않을 뿐만 아니라 높은 정밀도를 만족시킬 수 없는 문제점이 있다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2006-0130830호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콤팩트하면서도 효율적인 구조로 인해 세팅의 오차 발생을 감소시킬 수 있으며, 특히 장비의 제어가 용이하여 수율을 향상시킬 수 있음은 물론 높은 정밀도를 만족시킬 수 있는 진공 라미네이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하며, 라미네이팅 작업위치에 고정되는 고정식 하부 챔버; 상기 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하며, 상기 고정식 하부 챔버의 상부에 배치되되 상기 고정식 하부 챔버에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련되는 이동식 상부 챔버; 및 상기 이동식 상부 챔버와 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 상부 척킹부를 공용으로 업/다운(up/down) 구동시키는 공용 업/다운 구동부를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터가 제공될 수 있다.

상기 공용 업/다운 구동부는 상기 이동식 상부 챔버를 1차로 다운(down) 동작시켜 상기 고정식 하부 챔버에 접면되도록 한 다음 상기 상부 척킹부를 2차로 다운(down) 동작시켜 상기 하부 척킹부와의 상호작용으로 상기 제1 및 제2 대상물이 라미네이팅되도록 할 수 있다.

상기 이동식 상부 챔버와 연결되며, 상기 공용 업/다운 구동부에 의해 상기 이동식 상부 챔버와 함께 업/다운(up/down) 구동되는 업/다운 슬라이더를 더 포함할 수 있다.

상기 업/다운 슬라이더와 상기 이동식 상부 챔버에 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버를 탄성적으로 지지하는 챔버 탄성 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 챔버 탄성 지지부는, 상기 이동식 상부 챔버가 업/다운(up/down) 구동되는 방향을 따라 상기 업/다운 슬라이더에 연결되는 연결 샤프트; 상기 이동식 상부 챔버와 상기 연결 샤프트를 연결하는 연결부재; 및 상기 업/다운 슬라이더와 상기 연결부재 사이에서 상기 연결 샤프트의 외측에 배치되는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 공용 업/다운 구동부는, 컨트롤이 가능한 서보모터; 및 상기 서보모터의 회전운동을 상기 업/다운 슬라이더의 직선운동으로 변환시키는 운동 변환부를 포함할 수 있다.

상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부는 모두 정전척(ESC Chuck)일 수 있다.

상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 모두에는 다수의 진공홀(suction hole)이 형성될 수 있다.

상기 이동식 상부 챔버가 업/다운(up/down) 구동되는 방향으로 배치되되 하단부는 상기 이동식 상부 챔버를 통과하여 상기 상부 척킹부에 연결되고 상단부는 이동식 상부 챔버의 외측에 배치되는 가압 샤프트를 더 포함할 수 있다.

상기 이동식 상부 챔버와 상기 가압 샤프트 사이에서 상기 가압 샤프트의 외측에 신장 가능하게 마련되는 벨로우즈를 더 포함할 수 있다.

상기 가압 샤프트의 상부에서 상기 가압 샤프트와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 통해 상기 상부 척킹부를 상기 하부 척킹부 측으로 가압하는 실린더 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 실린더 유닛과 상기 가압 샤프트가 연결되는 영역에 배치되며, 상기 상부 척킹부의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(Load cell)을 더 포함할 수 있다.

상기 로드 셀의 감지값에 기초하여 상기 공용 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 가압 샤프트에 연결되는 샤프트 플레이트; 상기 업/다운 슬라이더에 지지되는 베이스 플레이트를 구비하는 외관 프레임; 및 상기 샤프트 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 결합되며, 상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 간의 평탄도를 탄성적으로 조절하는 다수의 가이드 마스터(Guide master)를 더 포함할 수 있다.

상기 베이스 플레이트와 상기 이동식 상부 챔버에 결합되며, 상기 이동식 상부 챔버가 다운(down) 동작되어 상기 고정식 하부 챔버에 접촉된 이후에 상기 상부 척킹부의 다운(down) 동작을 허용하는 다수의 볼 부시(Ball Bush)를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 척킹부의 주변에 이동 가능하게 마련되며, 상기 상부 척킹부에 척킹된 상기 제2 대상물이 상기 상부 척킹부에서 이탈되는 것을 저지시키는 서브 척킹모듈; 상기 고정식 하부 챔버에 연결되며, 상기 고정식 하부 챔버의 위치를 얼라인시키는 얼라인 스테이지; 및 상기 고정식 하부 챔버와 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 고정식 하부 챔버가 접했을 때, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 고정식 하부 챔버의 내부를 진공으로 유지시키는 진공라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 콤팩트하면서도 효율적인 구조로 인해 세팅의 오차 발생을 감소시킬 수 있으며, 특히 장비의 제어가 용이하여 수율을 향상시킬 수 있음은 물론 높은 정밀도를 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 2의 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 이동식 상부 챔버 영역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 제어블록도이다.
도 6 내지 도 11은 각각 라미네이팅 작업의 단계별 공정도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 2의 부분 단면도이고, 도 4는 도 3의 이동식 상부 챔버 영역의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 제어블록도이고, 도 6 내지 도 11은 각각 라미네이팅 작업의 단계별 공정도이다.

이들 도면을 참조하되 주로 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 라미네이터는 콤팩트하면서도 효율적인 구조로 인해 세팅의 오차 발생을 감소시킬 수 있으며, 특히 장비의 제어가 용이하여 수율을 향상시킬 수 있음은 물론 높은 정밀도를 만족시킬 수 있도록 한 것으로서, 고정식 하부 챔버(110)와, 고정식 하부 챔버(110)에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련되는 이동식 상부 챔버(130)와, 이동식 상부 챔버(130)의 구동을 위한 공용 업/다운 구동부(140)를 포함할 수 있다.

고정식 하부 챔버(110)는 본 실시예에 따른 진공 라미네이터의 하부 영역에 고정되는 구조물이다. 고정식 하부 챔버(110)는 도 1처럼 상부가 개방된 박스(box) 타입의 구조물일 수 있다.

고정식 하부 챔버(110)의 내부에는 라미네이팅될 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부(111)가 마련된다. 여기서, 제1 대상물은 Window Glass, OCA, TSP, PANEL, Buffer Film 등 다양할 수 있다. 도 1에는 하부 척킹부(111) 상에 제1 대상물이 척킹된 상태를 도시하였다.

고정식 하부 챔버(110)의 하부 영역에는 얼라인 스테이지(120)가 마련된다. 얼라인 스테이지(120)는 고정식 하부 챔버(110)의 위치를 X축, Y축, θ축으로 얼라인시키는 역할을 한다. 실린더, 모터 및 볼 스크루의 조합에 의해 적용될 수 있는 얼라인 스테이지(120)로 인해 고정식 하부 챔버(110)의 정위치가 미리 세팅될 수 있다.

고정식 하부 챔버(110)에는 진공라인(122)이 마련된다. 진공라인(122)은 도 6에서 도 7처럼 이동식 상부 챔버(130)가 다운(down) 동작되어 고정식 하부 챔버(110)에 접했을 때, 이동식 상부 챔버(130)와 고정식 하부 챔버(110)의 내부를 진공으로 유지시키는 역할을 한다.

이동식 상부 챔버(130)는 고정식 하부 챔버(110)의 상부에 배치되되 고정식 하부 챔버(110)에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련된다. 즉 이동식 상부 챔버(130)는 위치 고정된 고정식 하부 챔버(110)에 대하여 도 6 내지 도 11처럼 업/다운(up/down) 이동되면서 라미네이팅 작업을 진행한다. 이동식 상부 챔버(130)에는 내부 관찰이 가능하게 윈도우(130a)가 마련된다.

이동식 상부 챔버(130)는 고정식 하부 챔버(110)와 반대로 하부가 개방된 박스(box) 타입의 구조물일 수 있으며, 그 내부에는 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부(131)가 마련된다. 제2 대상물에 대해서는 구체적으로 도시하지 않았으나 제2 대상물 역시, 제1 대상물과 마찬가지로 Window Glass, OCA, TSP, PANEL, Buffer Film 등 다양한 것이 적용될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)는 모두 정전척(ESC Chuck)으로 적용된다. 물론, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 중 하나만 정전척(ESC)으로 적용되는 것을 고려해볼 수도 있을 것이다.

참고로, 정전척(ESC)은 정전기의 힘을 사용해 제1 및 제2 대상물을 각각 그에 대응되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 역할을 한다.

하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 양극(+)과 음극(-)을 인가시키면 제1 및 제2 대상물에는 각각 반대의 전위가 대전되고, 이렇게 대전된 전위에 의하여 서로 끌어당기는 힘이 발생하는 원리를 이용함으로써 제1 및 제2 대상물을 고정시킬 수 있다.

이처럼 정전척(ESC)으로 적용되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에는 각각 다수의 진공홀(suction hole, 미도시)이 형성된다. 편의상 진공홀에 대해서는 도시하지 않았는데, 이러한 진공홀은 진공압에 의해 제1 및 제2 대상물을 각각 그에 대응되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 역할을 한다.

결과적으로, 본 실시예의 경우, 대기 상태에서는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 마련되는 진공홀의 진공압으로 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키고, 진공 상태에서는 정전척(ESC)의 정전기의 힘으로 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 원리를 갖는다. 따라서 종전보다 제1 및 제2 대상물을 척킹하는 효율이 높아질 수 있게 되고, 나아가 라미네이팅 공정 중 제1 및 제2 대상물이 제자리에서 이탈되거나 비뚤어지는 현상을 예방할 수 있다.

이처럼 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)를 정전척(ESC)으로 적용하는 한편, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 다수의 진공홀을 형성시키는 것으로도 제1 및 제2 대상물을 척킹하는 효율을 높여 공정 중 제1 및 제2 대상물이 제자리에서 이탈되거나 비뚤어지는 현상을 예방할 수 있다.

다만, 본 실시예의 경우, 상부 척킹부(131)에 추가의 서브 척킹모듈(133)을 적용함으로써, 대기 중 혹은 진공 중에 제2 대상물이 상부 척킹부(131)에서 임의로 이탈되는 현상을 예방하고 있다.

이러한 서브 척킹모듈(133)은 액추에이터(133a)와, 액추에이터(133a)에 의해 전후진 동작되면서 상부 척킹부(131)의 측벽에 가압되는 가압부재(133b)를 포함할 수 있다. 액추에이터(133a)에 의해 가압부재(133b)가 전진되어 상부 척킹부(131)의 측벽에 가압되는 원리로 제2 대상물을 척킹함으로써 제2 대상물이 상부 척킹부(131)에서 임의로 이탈되는 현상을 예방할 수 있다.

본 실시예에서 서브 척킹모듈(133)은 상부 척킹부(131)의 둘레면에 다수 개 배치될 수 있다. 다만, 경우에 따라 서브 척킹모듈(133)이 없는 타입의 장치도 충분히 가능하기 때문에 이처럼 서브 척킹모듈(133)이 적용되지 않은 라미네이터 역시, 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

한편, 공용 업/다운 구동부(140)는 이동식 상부 챔버(130)와 연결되며, 이동식 상부 챔버(130)와 상부 척킹부(131)를 공용으로 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 한다.

다시 말해, 본 실시예에 적용되는 공용 업/다운 구동부(140)는 도 6에서 도 7 및 도 8처럼 이동식 상부 챔버(130)를 1차로 다운(down) 동작시켜 고정식 하부 챔버(110)에 접면되도록(contact) 한 다음, 도 8처럼 상부 척킹부(131)를 2차로 다운(down) 동작시켜 하부 척킹부(111)와의 상호작용으로 제1 및 제2 대상물이 라미네이팅되도록 한 후, 도 10 및 도 11처럼 이동식 상부 챔버(130)가 원위치로 복귀되도록 하는 구동력을 제공한다.

최근에는 큰 힘으로 대상물을 가압하여 라미네이팅시킴으로써 기포를 방지하는 것이 목적이기 때문에 이동식 상부 챔버(130)를 다운(down) 동작시키는 구조와, 상부 척킹부(131)를 다운(down) 동작시키는 구조를 개별적으로 적용하는 것을 고려해볼 수 있으나 이렇게 구동부를 개별적으로 적용하면 라미네이팅될 대상물에 비해 장치가 너무 거대해질 수밖에 없는 단점이 발생된다.

그렇지만, 본 실시예처럼 공용 업/다운 구동부(140)를 이용해서 이동식 상부 챔버(130)의 다운(down) 동작과, 상부 척킹부(131)의 다운(down) 동작을 함께 구현할 경우, 큰 힘을 제공할 수 있으면서도 장비의 사이즈를 콤팩트하게 유지시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 특히, 장치의 풋 프린트(foot print) 감소에 유리하다.

공용 업/다운 구동부(140)의 작용으로 이동식 상부 챔버(130)가 업/다운(up/down) 구동될 수 있도록 이동식 상부 챔버(130)에 업/다운 슬라이더(150)가 연결된다. 즉 업/다운 슬라이더(150)는 공용 업/다운 구동부(140)에 의해 이동식 상부 챔버(130)와 함께 업/다운(up/down) 구동되는 구조물이다.

업/다운 슬라이더(150)에는 베이스 플레이트(152)를 구비하는 외관 프레임(154)이 연결된다. 외관 프레임(154)은 이동식 상부 챔버(130)의 상부 구조물을 보호하는 외관 구조물이다.

공용 업/다운 구동부(140)는 컨트롤이 가능한 서보모터(141)와, 서보모터(141)의 회전운동을 업/다운 슬라이더(150)의 직선운동으로 변환시키는 운동 변환부(142)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 운동 변환부(142)는 볼 스크루로 적용될 수 있다. 따라서 서보모터(141)가 구동되어 운동 변환부(142)인 볼 스크루가 회전되면 볼 스크루에 물려 있는 업/다운 슬라이더(150)가 볼 스크루의 길이방향을 따라 이동할 수 있게 되는데, 이의 작용으로 이동식 상부 챔버(130)의 업/다운(up/down) 동작이 구현될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공용 업/다운 구동부(140)에는 구동부 프레임(145)이 결합되어 안전을 보호한다. 그리고 구동부 프레임(145)들에는 연결 프레임(147)이 연결되어 구조물을 보강할 수 있다.

업/다운 슬라이더(150)와 이동식 상부 챔버(130)에는 챔버 탄성 지지부(160)가 마련된다. 챔버 탄성 지지부(160)는 업/다운 슬라이더(150)와 이동식 상부 챔버(130)에 연결되며, 이동식 상부 챔버(130)를 탄성적으로 지지하는 역할을 한다.

이러한 챔버 탄성 지지부(160)는 이동식 상부 챔버(130)가 업/다운(up/down) 구동되는 방향을 따라 업/다운 슬라이더(150)에 연결되는 연결 샤프트(161)와, 이동식 상부 챔버(130)와 연결 샤프트(161)를 연결하는 연결부재(162)와, 업/다운 슬라이더(150) 및 연결부재(162) 사이에서 연결 샤프트(161)의 외측에 배치되는 탄성부재(163)를 포함할 수 있다. 연결부재(162)를 통해 이동식 상부 챔버(130)와 업/다운 슬라이더(150)가 연결되고, 연결 샤프트(161)에 비틀림 코일 스프링으로서의 탄성부재(163)가 적용됨으로써 이동식 상부 챔버(130)의 업/다운(up/down) 동작 시 이동식 상부 챔버(130)를 탄성적으로 지지할 수 있다.

한편, 이동식 상부 챔버(130)에는 가압 샤프트(171)가 연결된다. 즉 가압 샤프트(171)는 이동식 상부 챔버(130)가 업/다운(up/down) 구동되는 방향으로 배치되되 그 하단부는 이동식 상부 챔버(130)를 통과하여 상부 척킹부(131)에 연결되고 상단부는 이동식 상부 챔버(130)의 외측에 배치될 수 있다.

가압 샤프트(171)가 이동식 상부 챔버(130)를 통과하여 상부 척킹부(131)에 연결되어야 하기 때문에 가압 샤프트(171)와 이동식 상부 챔버(130) 사이 영역에 벨로우즈(172)가 마련된다.

다시 말해, 벨로우즈(172)는 이동식 상부 챔버(130)와 가압 샤프트(171) 사이에서 가압 샤프트(171)의 외측에 신장 가능하게 마련되되 가압 샤프트(171)의 업/다운(up/down) 구동은 허용하면서 이동식 상부 챔버(130)와 가압 샤프트(171) 사이의 공간을 밀폐시키는 역할을 한다.

가압 샤프트(171)의 상부에는 실린더 유닛(173)이 마련된다. 실린더 유닛(173)은 가압 샤프트(171)의 상부에서 가압 샤프트(171)와 연결되며, 가압 샤프트(171)를 통해 상부 척킹부(131)를 하부 척킹부(111) 측으로 가압하는 역할을 한다.

이때, 실린더 유닛(173)은 라미네이팅 작업이 진행될 때, 계속 동작되면서 가압 샤프트(171)를 통해 상부 척킹부(131)를 가압한다. 즉 이동식 상부 챔버(130)가 고정식 하부 챔버(110)에 접한 후에 실린더 유닛(173)이 동작되어 가압 샤프트(171)를 통해 상부 척킹부(131)를 하부 척킹부(111) 측으로 가압하는 것이 아니라 일정한 힘, 특히 풀 파워(full power)로 상부 척킹부(131)를 하부 척킹부(111) 측으로 계속 가압하고 있는 상태를 유지한다. 따라서 공용 업/다운 구동부(140)를 통해 2차로 상부 척킹부(131)를 다운(down) 동작시키면 실린더 유닛(173)에 의해 상부 척킹부(131)가 계속 가압력을 받고 있는 상태이기 때문에 라미네이팅 작업이 큰 힘으로 진행될 수 있다.

실린더 유닛(173)과 가압 샤프트(171)가 연결되는 영역에는 상부 척킹부(131)의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(174, Load cell)이 마련된다. 그리고 로드 셀(174)은 도 5처럼 컨트롤러(180)와 연결된다.

컨트롤러(180)는 로드 셀(174)의 감지값에 기초하여 공용 업/다운 구동부(140)의 서보모터(141)의 동작을 컨트롤한다. 이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(180)는 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 그리고 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(181)는 본 실시예에서 로드 셀(174)의 감지값에 기초하여 공용 업/다운 구동부(140)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(182, MEMORY)는 중앙처리장치(181)와 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.

서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(181)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(180)는 로드 셀(174)의 감지값에 기초하여 공용 업/다운 구동부(140)의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(180)가 로드 셀(174)의 감지값에 기초하여 공용 업/다운 구동부(140)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

한편, 가압 샤프트(171)의 상부 영역에는 가압 샤프트(171)와 연결되어 가압 샤프트(171)와 함께 동작되는 샤프트 플레이트(156)가 마련되는데, 이러한 샤프트 플레이트(156)와 외관 구조물인 베이스 플레이트(152)에는 다수의 가이드 마스터(176, Guide master)가 마련된다.

가이드 마스터(176)들은 가압 샤프트(171)의 둘레 방향을 따라 다수 개가 배열된다. 가이드 마스터(176)들은 샤프트 플레이트(156)와 베이스 플레이트(152)에 결합되며, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 간의 평탄도를 탄성적으로 조절하는 역할을 한다.

그리고 베이스 플레이트(152)와 이동식 상부 챔버(130)에는 다수의 볼 부시(177, Ball Bush)가 마련된다.

볼 부시(177)들은 이동식 상부 챔버(120)가 다운(down) 동작되어 고정식 하부 챔버(110)에 접촉된 이후에 상부 척킹부(111)의 다운(down) 동작을 허용하는 역할을 한다. 즉 이동식 상부 챔버(120)가 다운(down) 동작되어 고정식 하부 챔버(110)에 접촉된 상태일지라도 이동식 상부 챔버(120) 내의 상부 척킹부(111)의 2차로 다운(down) 동작될 수 있도록 한다.

이하, 본 실시예에 따른 진공 라미네이터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 6의 상태에서 별도의 로봇이 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 배치하고, 해당 대상물에 피복된 보호필름을 박리한다. 이때는 대기상태라서 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 마련되는 진공홀의 진공압에 의해 제1 및 제2 대상물이 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 각각 척킹될 수 있다.

다음, 장치의 외측에 마련되는 비전을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)의 중앙까지 진입시켜 제1 및 제2 대상물의 얼라인 마크를 인식하고, 서로 간의 오차를 계산한다. 이때는 상부 척킹부(131)가 기준이 될 수 있다. 상부 척킹부(131)에 대한 하부 척킹부(111)의 오차는 얼라인 스테이지(120)로 하부 척킹부(111)를 얼라인시킴으로써 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 간의 얼라인을 세팅할 수 있다.

얼라인 작업이 완료되면, 도 7처럼 공용 업/다운 구동부(140)의 작용으로 이동식 상부 챔버(130)가 다운(down) 동작되어 고정식 하부 챔버(110)에 접하도록 한다. 이동식 상부 챔버(130)와 고정식 하부 챔버(110)가 접하면 진공 펌핑하여 이동식 상부 챔버(130)와 고정식 하부 챔버(110) 내부를 진공 분위기로 유지한다. 한편, 도 7이처럼 이동식 상부 챔버(130)와 고정식 하부 챔버(110)가 서로 맞닿았을 때, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)는 약 13mm 가량 떨어진 상태에서 라미네이팅 준비 위치를 이룬다.

그런 다음, 도 8처럼 상부 척킹부(131)를 2차로 다운(down) 동작시켜 상부 척킹부(131)가 하부 척킹부(111)를 가압하도록 한 상태에서 도 9처럼 제1 및 제2 대상물이 라미네이팅되도록 한다. 이때는 실린더 유닛(173)의 피스톤이 항상 풀 파워인 상태로 자신의 힘을 내어 가압 샤프트(171)를 가압하고 있기 때문에 이동식 상부 챔버(130)가 고정식 하부 챔버(110)에 닿았을 때는 공용 업/다운 구동부(140)의 작용으로 상부 척킹부(131)가 2차로 다운(down) 동작되어 하부 척킹부(111)에 닿도록 할 수 있다. 이와 같은 가압력을 로드 셀(174)로 모니터링하면서 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행할 수 있기 때문에 제1 및 제2 대상물 간의 라미네이팅 힘을 조절할 수 있는 이점이 있다.

도 9처럼 제1 및 제2 대상물이 오버랩되면서 라미네이팅되고 나면 공용 업/다운 구동부(140)의 반대 작용으로 도 10처럼 상부 척킹부(131)가 업(up) 동작되어 하부 척킹부(111)에서 분리되고, 이어 도 11처럼 이동식 상부 챔버(130)가 업(up) 동작되면서 원위치로 복귀된다. 그리고는 라미네이팅 완성된 제품이 로봇을 통해 배출되고 또 다시 전술한 방법대로 라미네이팅 작업이 진행된다.

이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 콤팩트하면서도 효율적인 구조로 인해 세팅의 오차 발생을 감소시킬 수 있으며, 특히 장비의 제어가 용이하여 수율을 향상시킬 수 있음은 물론 높은 정밀도를 만족시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 고정식 하부 챔버 111 : 하부 척킹부
120 : 얼라인 스테이지 122 : 진공라인
130 : 이동식 상부 챔버 130a : 윈도우
131 : 상부 척킹부 133 : 서브 척킹모듈
140 : 공용 업/다운 구동부 141 : 서보모터
142 : 운동 변환부 145 : 구동부 프레임
147 : 연결 프레임 150 : 업/다운 슬라이더
152 : 베이스 플레이트 154 : 외관 프레임
156 : 샤프트 플레이트 160 : 챔버 탄성 지지부
161 : 연결 샤프트 162 : 연결부재
163 : 탄성부재 171 : 가압 샤프트
172 : 벨로우즈 173 : 실린더 유닛
174 : 로드 셀 176 : 가이드 마스터
177 : 볼 부시 180 : 컨트롤러

Claims

제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하며, 라미네이팅 작업위치에 고정되는 고정식 하부 챔버;
상기 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하며, 상기 고정식 하부 챔버의 상부에 배치되되 상기 고정식 하부 챔버에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련되는 이동식 상부 챔버;
상기 이동식 상부 챔버와 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 상부 척킹부를 공용으로 업/다운(up/down) 구동시키는 공용 업/다운 구동부;
상기 이동식 상부 챔버와 연결되며, 상기 공용 업/다운 구동부에 의해 상기 이동식 상부 챔버와 함께 업/다운(up/down) 구동되는 업/다운 슬라이더; 및
상기 업/다운 슬라이더와 상기 이동식 상부 챔버에 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버를 탄성적으로 지지하는 챔버 탄성 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 공용 업/다운 구동부는 상기 이동식 상부 챔버를 1차로 다운(down) 동작시켜 상기 고정식 하부 챔버에 접면되도록 한 다음 상기 상부 척킹부를 2차로 다운(down) 동작시켜 상기 하부 척킹부와의 상호작용으로 상기 제1 및 제2 대상물이 라미네이팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
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제1항에 있어서,
상기 챔버 탄성 지지부는,
상기 이동식 상부 챔버가 업/다운(up/down) 구동되는 방향을 따라 상기 업/다운 슬라이더에 연결되는 연결 샤프트;
상기 이동식 상부 챔버와 상기 연결 샤프트를 연결하는 연결부재; 및
상기 업/다운 슬라이더와 상기 연결부재 사이에서 상기 연결 샤프트의 외측에 배치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 공용 업/다운 구동부는,
컨트롤이 가능한 서보모터; 및
상기 서보모터의 회전운동을 상기 업/다운 슬라이더의 직선운동으로 변환시키는 운동 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부는 모두 정전척(ESC Chuck)인 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 모두에는 다수의 진공홀(suction hole)이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 이동식 상부 챔버가 업/다운(up/down) 구동되는 방향으로 배치되되 하단부는 상기 이동식 상부 챔버를 통과하여 상기 상부 척킹부에 연결되고 상단부는 이동식 상부 챔버의 외측에 배치되는 가압 샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제9항에 있어서,
상기 이동식 상부 챔버와 상기 가압 샤프트 사이에서 상기 가압 샤프트의 외측에 신장 가능하게 마련되는 벨로우즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제9항에 있어서,
상기 가압 샤프트의 상부에서 상기 가압 샤프트와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 통해 상기 상부 척킹부를 상기 하부 척킹부 측으로 가압하는 실린더 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제11항에 있어서,
상기 실린더 유닛과 상기 가압 샤프트가 연결되는 영역에 배치되며, 상기 상부 척킹부의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(Load cell)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제12항에 있어서,
상기 로드 셀의 감지값에 기초하여 상기 공용 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제9항에 있어서,
상기 가압 샤프트에 연결되는 샤프트 플레이트;
상기 업/다운 슬라이더에 지지되는 베이스 플레이트를 구비하는 외관 프레임; 및
상기 샤프트 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 결합되며, 상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 간의 평탄도를 탄성적으로 조절하는 다수의 가이드 마스터(Guide master)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제14항에 있어서,
상기 베이스 플레이트와 상기 이동식 상부 챔버에 결합되며, 상기 이동식 상부 챔버가 다운(down) 동작되어 상기 고정식 하부 챔버에 접촉된 이후에 상기 상부 척킹부의 다운(down) 동작을 허용하는 다수의 볼 부시(Ball Bush)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
제1항에 있어서,
상기 상부 척킹부의 주변에 이동 가능하게 마련되며, 상기 상부 척킹부에 척킹된 상기 제2 대상물이 상기 상부 척킹부에서 이탈되는 것을 저지시키는 서브 척킹모듈;
상기 고정식 하부 챔버에 연결되며, 상기 고정식 하부 챔버의 위치를 얼라인시키는 얼라인 스테이지; 및
상기 고정식 하부 챔버와 연결되며, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 고정식 하부 챔버가 접했을 때, 상기 이동식 상부 챔버와 상기 고정식 하부 챔버의 내부를 진공으로 유지시키는 진공라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.