JP2008006439A - ペーストディスペンサーのヘッドユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルと基板との間のギャップを速かに制御できるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供する。
【解決手段】本発明は、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、ノズルが装着された塗布ヘッド、塗布ヘッドをＺ軸方向に昇降させてノズルの上下位置を変化させるＺ軸駆動機構、ノズルの上下位置を測定する位置センサー、Ｚ軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、基板の位置変化による基板までの距離を測定する距離センサー、及び、位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けてＺ軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前にノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間にノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるＺ軸制御部、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はペーストディスペンサーのヘッドユニットに係り、より詳細には構成が簡単で、迅速な動作が可能なペーストディスペンサーのヘッドユニットに関する。

ペーストディスペンサーは各種平板ディスプレーの製造において、基板の接着またはシーリングのために基板上に所定パターンでペーストを塗布する装置であり、基板が搭載されるステージと、ステージに搭載された基板にペーストを吐出するノズルが装着されたヘッドユニットと、ヘッドユニットを支持するヘッド支持台を含んで構成される。

このようなペーストディスペンサーは、ノズルと基板との間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布する。すなわち、ペーストディスペンサーは、ヘッドユニットに装着されたノズルをＺ軸方向に上下移動させてノズルと基板との間のギャップ（ｇａｐ）を一定に維持するように制御しながら、ノズルや基板をＸ軸とＹ軸方向に水平移動させることによって、基板上に所定パターンでペーストを塗布する。

しかし、従来技術によれば、ノズルをＺ軸方向に上下移動させるためにヘッドユニットに設置したＺ軸駆動機構は、一般的にノズルにペーストを供給するペースト保存筒だけでなく、基板とノズルとの間のギャップを測定する距離センサーの全てを上下に移動させるように構成される。したがって、Ｚ軸駆動機構の駆動負荷が大きくなることによってノズルと基板との間のギャップを速かに制御するのに不利であり、大きな動力を要求するためにヘッドユニットの重さが重くなる恐れがある。また、距離センサーに連結される配線の動きによりパーティクルが発生する恐れもある。

従来技術の一例として特許文献１に開示されたように、基板とノズルとの間のギャップを一定に維持するために、粗動アクチュエーターと微動アクチュエーターを装着する場合、特に問題になる。すなわち、特許文献１に開示された発明によれば、ノズルの上下位置を変化させるために、低速で大きい距離範囲にノズルの上下位置を変化させる粗動アクチュエーターだけでなく、高速で微小距離範囲にノズルの上下位置を変化させる微動アクチュエーターを備える。それによって、一つのアクチュエーターを備えることに比べて、ヘッドユニットの重さが重くなる。

また、微動アクチュエーターはノズル、ペースト保存筒、及び距離センサーの全てを上下に移動させるように構成されているので、駆動負荷が大きくなる。それによってノズルと基板との間のギャップを速かに制御するのに不利である。さらに、このような微動アクチュエーターは粗動アクチュエーターにより上下に移動させるように構成されているので、微動アクチュエーターだけでなく粗動アクチュエーターの駆動負荷が大きくなる。それによってこれらの部品の重さが重くなる。その結果、所定のペーストパターンを基板に形成するためにヘッドユニットがＸ軸及びＹ軸に水平移動してノズルを移動させる場合、ヘッドユニットの重量の増加により迅速で安定な動作を行うことが困難となる。
韓国特許公開第２００３−０００１３３８号公報 特開平１０−１３７６６０号公報

本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、Ｚ軸駆動機構により昇降する構成要素を最小にすることによって、ノズルと基板との間のギャップを速かに制御できるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供することにその目的がある。
本発明の他の目的は、ただ一つのＺ軸駆動機構を備えてヘッドユニットを軽量化することによって、迅速で安定な動作を行うことができるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供することにある。

このような目的を達成するための本発明に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットは、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら前記基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、前記ノズルが装着された塗布ヘッド、前記塗布ヘッドをＺ軸方向に昇降させて前記ノズルの上下位置を変化させるＺ軸駆動機構、前記ノズルの上下位置を測定する位置センサー、前記Ｚ軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、前記基板の位置変化による前記基板までの距離を測定する距離センサー、及び、前記位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けて前記Ｚ軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるＺ軸制御部、を含むことを特徴とする。

前記ギャップ校正部は、前記ノズルを前記基板に接触させて分離させる過程で前記位置センサーにより測定した値に基づいて前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置から前記ノズルと基板との間の設定ギャップ分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを校正することを特徴とする。

前記ギャップ校正部は、前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出する過程を複数回反復し、前記ギャップ補正部は、ペースト塗布が始まる時点で前記距離センサーで測定した値とペースト塗布が進行する間に前記距離センサーで測定した値を比較して、その差分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを補正することを特徴とする。

前記距離センサーは、前記ノズルと基板との間のギャップを校正する前に測定範囲の中間値に初期設定され、前記位置センサーは、前記Ｚ軸駆動機構に設けられたリニアエンコーダー（ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅｒ）であることを特徴とし、前記塗布ヘッドには、前記ノズルにペーストを供給するペースト保存筒が装着されたことを特徴とする。

本発明によれば、距離センサーがＺ軸駆動機構の上下動がない位置に固定されることによって、従来のノズルと共に距離センサーが昇降することに比べて、Ｚ軸駆動機構により昇降する構成要素の数を低減することができるので、Ｚ軸駆動機構の駆動負荷が減少できる。
したがって、Ｚ軸駆動機構の軽量化が可能であり、それによって基板上にペースト塗布が進行する間にノズルと基板との間のギャップをより速かに制御できる。
その上、ノズルが昇降しても距離センサーに連結された配線の上下動きがないので、配線の動きによるパーティクルの生成が防止できる。
また、本発明によれば、ただ一つのＺ軸駆動機構によりノズルをＺ軸に沿って昇降させてノズルと基板との間のギャップを制御するので、ヘッドユニットを軽量化させることができる。それによって、ヘッドユニットが基板上にペーストパターンを形成するために水平移動する時、より一層迅速で安定な動作を行うことができる効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットについて詳細に説明する。ここで、本発明の好ましい実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットは、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーに採用されるものである。

図１は本発明の一実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットを示す斜視図である。
図１に示す通り、ペーストディスペンサーのヘッドユニット１００は、塗布ヘッド１１０、Ｚ軸駆動機構１２０、位置センサー１３０、距離センサー１４０、及びＺ軸制御部１５０を含んで構成される。

塗布ヘッド１１０にはノズル１１１と、このノズル１１１に連結され、ペーストを保存するペースト保存筒１１２が装着される。ここで、ノズル１１１は基板１０（図２参照）上にペーストを吐出する役割を果たす。そして、ペースト保存筒１１２はノズル１１１に供給するペーストを保存するためのもので、塗布ヘッド１１０に設けられた支持ブロック１１３に装着して支持できる。一方、図示していないが、ペースト保存筒１１２にはノズル１１１からペーストが吐出できるように吐出圧力を加えると共に、吐出圧力を一定に維持する定圧システムを設置することが好ましい。

Ｚ軸駆動機構１２０は前述した塗布ヘッド１１０をＺ軸方向に昇降させることによって、結果的にはノズル１１１の上下位置を変化させる役割を果たす。本実施形態において、Ｚ軸駆動機構１２０はヘッドユニット１００の軽量化のためにただ一つを設ける。このＺ軸駆動機構１２０は、後述する位置センサー１３０と距離センサー１４０から測定値の提供を受けるＺ軸制御部１５０の制御により、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正すると共に、補正する。

Ｚ軸モーター１２１は、例えば回転モーターまたはリニアモーターの駆動力によりＺ軸に沿って昇降するＺ軸可動部が塗布ヘッド１１０に固定されているので、Ｚ軸駆動機構１２０は、塗布ヘッド１１０をＺ軸方向に昇降させることができる。
一例として、Ｚ軸駆動機構１２０に回転モーターを採用する場合、回転モーターの回転力の伝達を受けて回転できるように回転モーターの回転軸に結びつくＺ軸にはボールスクリューが設置される。このようなボールスクリューにはＺ軸可動部が螺合される一方、Ｚ軸可動部の移動を案内するＬＭ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ）ガイドが設けられる。したがって、回転モーターの駆動によりスクリューが回転すると、Ｚ軸可動部はＺ軸方向に移動することが可能である。

一方、前述したＺ軸駆動機構１２０だけでなく、ヘッドユニット１００にはノズル１１１をＹ軸及びＸ軸方向に水平移動させることができるように、Ｙ軸駆動機構１６０とＸ軸駆動機構１７０をさらに設けることができる。ここで、Ｙ軸駆動機構１６０をＺ軸駆動機構１２０に設置することによって、Ｚ軸駆動機構１２０に連結した塗布ヘッド１１０、すなわちノズル１１１はＹ軸方向に移動できる。
そして、Ｘ軸駆動機構１７０は、通常ペーストディスペンサーに設けられるヘッド支持台２０と前述したＹ軸駆動機構１６０との間に設置され、ヘッドユニット１００の全体をＸ軸方向に移動させることができる。したがって、ノズル１１１の位置をＸ軸方向に調整することが可能である。このようなＹ軸駆動機構１６０及びＸ軸駆動機構１７０は、通常的なアクチュエーター、例えばリニアモーターなどを含んで構成される。

位置センサー１３０は、ノズル１１１の上下位置を測定するためのもので、測定値は後述するＺ軸制御部１５０に提供される。このような位置センサー１３０は、ノズル１１１の上下位置を測定できるものであれば、いずれも用いることが可能であるが、ノズル１１１の精密な位置制御のためにはリニアエンコーダー（ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅｒ）を用いることが好ましい。ここで、Ｚ軸駆動機構１２０に設置されるリニアエンコーダーは、Ｚ軸可動部の移動量と方向を検知してＺ軸制御部１５０に提供することによって、結果的にノズル１１１の上下位置を測定できる。一方、Ｚ軸駆動機構１２０のＺ軸可動部、すなわちノズル１１１を原点に位置させるための原点センサーをさらに設けることができる。

距離センサー１４０は、Ｚ軸駆動機構１２０、詳細にはＺ軸駆動機構１２０の上下動がない位置に固定することによって、基板１０の位置変化による基板１０までの距離測定が可能である。すなわち、距離センサー１４０は、ノズル１１１が基板１０に対して相対移動して基板１０上にペーストを所定パターンで塗布する間、基板１０までの距離をリアルタイムで測定する。それによって、基板１０の屈曲などによるノズル１１１と基板１０との間のギャップ変化を間接的に測定して、後述するＺ軸制御部１５０に提供する。

上記の通り、本実施形態においては、距離センサー１４０がＺ軸駆動機構１２０により昇降せずに、所定高さに固定される。それによって、ノズルと共に距離センサーが昇降する従来の構造に比べて、Ｚ軸駆動機構１２０により昇降するので、構成要素の数を低減することができる。したがって、Ｚ軸駆動機構１２０の駆動負荷が減少して、Ｚ軸駆動機構１２０の軽量化を達成することができると共に、基板１０上にペースト塗布が進行する間にノズル１１１と基板１０との間のギャップをより速かに制御できるので有利である。また、距離センサー１４０には配線（図示なし）が連結される。しかし、ノズル１１１が昇降しても距離センサー１４０と同様に配線の上下動きがないので、配線の動きによるパーティクルの生成が防止できる。

一方、距離センサー１４０は、ペースト塗布が進行する間に測定値が測定範囲から外れないように、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正する前に初期に設定することが好ましい。例えば、距離センサー１４０は測定範囲の中間値を初期に設定できる。
Ｚ軸制御部１５０は、位置センサー１３０と距離センサー１４０から測定値の提供を受けて、提供を受けた値に基づいてノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正し、補正できるようにＺ軸駆動機構１２０を制御する。そのためにＺ軸制御部１５０はギャップ校正部１５１とギャップ補正部１５２を備える。

ギャップ校正部１５１は、ペースト塗布が始まる前にノズル１１１と基板１０との間のギャップを設定値に校正する。より詳細には、ギャップ校正部１５１は、ノズル１１１を基板１０に接触させて分離させる過程で、位置センサー１３０により測定した値に基づいてノズル１１１が基板１０に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置からノズル１１１と基板１０との間の設定ギャップ分だけノズル１１１を移動させてノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正するように構成する。

ここで、接触位置とは、ノズル１１１を基板１０に接触させて上昇させる過程で位置センサー１３０で測定した値が転換される時点でのノズル１１１の位置を意味する。すなわち、基板１０から所定距離だけ離れているノズル１１１を下降させると、位置センサー１３０からの値が変わる途中、ノズル１１１が基板１０に接触すると、位置センサー１３０からの値が変わらなくなる。そして、このような状態でノズル１１１を上昇させると、位置センサー１３０からの値がまた変わるようになる。

このようにノズル１１１を基板１０に接触させて上昇させる過程でノズル１１１を下降させる間に位置センサー１３０からの値が変わった後変わらなくなる時点でのノズル１１１の位置や、ノズル１１１を上昇させる間位置センサー１３０からの値が変わらない後に変わる時点でのノズル１１１の位置が、ノズル１１１が基板１０に接触する接触位置になる。このような接触位置を検出する過程は正確な検出のために複数回反復して行うことができる。

上記過程を経て検出した接触位置は、ノズル１１１と基板１０との間のギャップ設定時にギャップに対する基準位置に該当するので、このような基準位置からノズル１１１と基板１０との間の設定ギャップ分だけノズル１１１を上昇させると、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを正確な値に校正できる。
ギャップ補正部１５２は、ペースト塗布が進行する間に基板１０の屈曲などによりノズル１１１と基板１０との間のギャップが変わる場合、ギャップを設定値に補正することによって、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを一定に維持する。それによって、基板上には均一な幅と高さを有するペーストパターンが形成できる。

より詳細には、ギャップ補正部１５２は、ギャップ校正部１５１によりギャップを校正した後、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー１４０で測定した値とペースト塗布が進行する間に距離センサー１４０によりリアルタイムで測定した値を比較し、その差の分だけノズル１１１を移動させることによって、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを設定値に補正できるように構成する。ここで、ギャップ補正部１５２によるノズル１１１の移動は、位置センサー１３０から提供を受けた値に基づいて制御される。

次に、上記の通り構成されたペーストディスペンサーのヘッドユニット１００によりノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正し、補正する過程について、図１と共に、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２はノズルが原点に位置した状態を示し、図３はノズルが設定ギャップ分だけ移動した状態を示すものである。
まず、ペーストの塗布が始まる前にノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正する過程について説明する。ギャップ校正部１５１では図２に示すように、基板１０から所定距離を置いて原点に位置したノズル１１１を下降させて基板１０に接触させた後、さらに上昇させる。このような過程を通じてノズル１１１が基板１０に接触する接触位置を検出する。

接触位置の検出は、ノズル１１１を基板１０に接触させて上昇させる過程で位置センサー１３０からの測定値が転換される時、ノズル１１１の位置を検出することによって行う。この時、接触位置は、ノズル１１１を下降させる間に位置センサー１３０からの値が変わった後変わらなくなる時点でのノズル１１１の位置や、ノズル１１１を上昇させる間に位置センサー１３０からの値が変わらない後に変わる時点でのノズル１１１の位置に該当する。このような接触位置を検出する過程は、正確な検出のために複数回反復して行うことができる。

このように接触位置を検出した後、ギャップ校正部１５１では位置センサー１３０の値を参照しながら、接触位置から図３に示すようにノズル１１１と基板１０との間の設定ギャップ分だけノズル１１１を上昇させて位置させる。すると、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを正確な値に校正できるようになる。
図３に示すように、上記の過程を経てノズル１１１と基板１０との間のギャップを校正した状態で、ペーストの塗布が開始されると、ギャップ補正部１５２ではペースト塗布が進行する間に基板１０の屈曲などによるノズル１１１と基板１０との間のギャップが変わる場合、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを設定値に補正する。

この時、ギャップ補正部１５２は、ギャップ校正部１５１によりギャップが校正された後、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー１４０により測定した値を受信して格納する。次に、ギャップ補正部１５２は、ノズル１１１と基板１０との間の相対位置が変わりながら基板１０上に所定パターンでペースト塗布が進行する間に距離センサー１４０から測定値を受信した後、その値をペースト塗布が始まる時点での距離センサー１４０の測定値と比較して、位置センサー１３０を参照しながらその差の分だけノズル１１１を昇降させることによって、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを補正する。

より詳細には、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー１４０で測定した値をＡとして、ペースト塗布が進行する間距離センサー１４０でリアルタイムで測定した値をＢとする時、ギャップ補正部１５２では次のようにギャップの補正が行われるようになる。
まず、Ｂ値がＡ値より大きい場合は、ノズル１１１と基板１０との間のギャップが設定値より大きくなった場合であるので、ギャップ補正部１５２ではギャップを減少させるために位置センサー１３０を参照しながら、ＢとＡの差分だけノズル１１１を下降させて位置させる。その反対に、Ｂ値がＡ値より小さい場合は、ノズル１１１と基板１０との間のギャップが設定値より小さくなった場合であるので、ギャップ補正部１５２ではギャップを増加させるために位置センサー１３０を参照しながら、ＢとＡの差分だけノズル１１１を上昇させる。それによって、ノズル１１１と基板１０との間のギャップを設定値に補正できる。

本発明によれば、ただ一つのＺ軸駆動機構によりノズルをＺ軸に沿って昇降させてノズルと基板との間のギャップを制御できるので、ヘッドユニットの軽量化が可能である。それによって、ヘッドユニットが基板上にペーストパターンを形成するために水平移動する時、より一層迅速で安定な動作を行うことができる。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明の一実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットを示す斜視図である。 図１に示したヘッドユニットの動作状態を説明するための図面で、ノズルが原点に位置した状態を示す正面図である。 図１に示したヘッドユニットの動作状態を説明するための図面で、ノズルが設定ギャップ分だけ移動した状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ 基板
１１０ 塗布ヘッド
１１１ ノズル
１１２ ペースト保存筒
１２０ Ｚ軸駆動機構
１３０ 位置センサー
１４０ 距離センサー
１５０ Ｚ軸制御部
１５１ ギャップ校正部
１５２ ギャップ補正部

Claims (7)

1. 基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら前記基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、
   前記ノズルが装着された塗布ヘッド、
   前記塗布ヘッドをＺ軸方向に昇降させて前記ノズルの上下位置を変化させるＺ軸駆動機構、
   前記ノズルの上下位置を測定する位置センサー、
   前記Ｚ軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、前記基板の位置変化による前記基板までの距離を測定する距離センサー、及び、
   前記位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けて前記Ｚ軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるＺ軸制御部、
   を含むことを特徴とするペーストディスペンサーのヘッドユニット。
2. 前記ギャップ校正部は、前記ノズルを前記基板に接触させて分離させる過程で前記位置センサーにより測定した値に基づいて前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置から前記ノズルと基板との間の設定ギャップ分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを校正することを特徴とする請求項１に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
3. 前記ギャップ校正部は、前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出する過程を複数回反復することを特徴とする請求項２に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
4. 前記ギャップ補正部は、ペースト塗布が始まる時点で前記距離センサーで測定した値とペースト塗布が進行する間に前記距離センサーで測定した値を比較して、その差分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを補正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
5. 前記距離センサーは、前記ノズルと基板との間のギャップを校正する前に測定範囲の中間値に初期設定されることを特徴とする請求項４に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
6. 前記位置センサーは、前記Ｚ軸駆動機構に設けられたリニアエンコーダー（ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅｒ）であることを特徴とする請求項１に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
7. 前記塗布ヘッドには、前記ノズルにペーストを供給するペースト保存筒が装着されたことを特徴とする請求項１に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。

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