KR100732008B1

KR100732008B1 - Ｌｃｄ 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터ｇｍａ용접방법

Info

Publication number: KR100732008B1
Application number: KR1020060083054A
Authority: KR
Inventors: 강남현; 김준기; 이창우; 김정한; 권용철
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-06-25

Abstract

본 발명은 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법에 관한 것으로, 그 목적은 발열체를 서셉터에 매몰되게 설치하기 위한 GMA 용접 시, 기계적 강도 특성을 만족하면서, 용접부와 피용접부의 색상 일치도를 향상시킬 수 있는 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 준비된 서셉터의 판부에 형성된 패턴홈에 발열체가 삽입되고, 그 위에 알루미늄 캡이 씌워진 상태에서 발열체의 진공실링을 위한 GMA 용접을 수행함에 있어서, 상기 알루미늄 캡의 상부로 Al5183 와이어를 이용하여 적어도 2개 이상의 용접층으로 이루어진 제1 용접층부를 형성하는 단계; 및 상기 제1 용접층부의 상부에 상기 판부와 동일 재질의 와이어를 용가재로서 적어도 1개 이상의 용접층으로 이루어진 제2 용접층부를 형성하는 단계;로 이루어진 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

서셉터, 제1 용접층부, 제2 용접층부, Al5183, Al6061, 색상일치도

Description

ＬＣＤ 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 ＧＭＡ용접방법{GMA welding technology to produce the uniform anodizing layer for LCD glass substrate}

도 1 은 PECVD 장비의 서셉터를 나타낸 사시도,

도 2 는 서셉터에 설치되는 발열체의 진공 실링을 위해 형성되는 용접부의 단면도,

도 3 및 도 4 는 본 발명에 따라 형성되는 용접부의 단면도,

도 5a 는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 용접부의 단면 사진,

도 5b 는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 용접부의 평면 사진,

도 6a 는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 용접부의 단면 사진,

도 6b 는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 용접부의 평면 사진,

도 7a 는 본 발명의 비교 예에 따른 용접부의 단면 사진,

도 7b 는 본 발명의 비교 예에 따른 용접부의 평면 사진,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 판부 (11) : 패턴홈

(20) : 로드부 (110) : 제1 용접층부

(120) : 제2 용접층부

본 발명은 GMA 용접방법에 관한 것으로, 특히 LCD 유리기판에 박막을 증착하기 위한 PECVD장비에 사용되는 서셉터에 발열체를 설치하기 위해 수행되는 용접 시 용접부와 피용접부의 색상일치도를 향상시키도록 하는 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법에 관한 것이다.

최근 인터넷의 발달로 인해 정보화 시대로 급 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 갖는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display)가 개발되어 노트북과 데스탑 모니터 등에 활발하게 사용되고 있다.

상기 액정표시장치는 서로 대향하는 두 기판의 일면에 각각 전계 생성 전극을 형성하고, 이들 각 전극을 서로 마주보도록 배치한 상태에서 그 사이에 액정 물질을 삽입하여 구성되는 화상표시장치로서, 상기 각각의 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하면, 액정의 배열이 변화하게 되는데 이 상태의 액정을 빛이 투과하게 되면 회절이 일어나게 되며, 이 빛을 편광판에 투과시켜 원하는 영상을 얻는 장치이다.

상기와 같은 액정표시장치의 제조 과정 중, LCD 유리기판 위에 반도체 또는 절연박막을 증착하는 공정이 필수적으로 요구되며, 이러한 증착공정을 위해 PECVD 장비가 사용되고 있다. 상기 PECVD 장비는 크게 진공챔버와 서셉터로 구성되어 있으며, 챔버 내부에 증착에 필요한 가스를 주입하고 원하는 압력과 기판 온도가 설정되면 RF전원을 이용하여 주입된 가스를 플라즈마 상태로 분해하여 기판 위에 증착하는 장비이다.

한편 상기 서셉터는 PECVD 장비의 핵심 부품으로 유리기판을 지지함과 더불어 진공챔버 내의 공정온도를 조절하는 기능을 제공하게 된다. 이러한 서셉터는 도 1에 도시된 바와 같이, 유리기판이 놓여지는 판부(10)와, 상기 판부로부터 진공챔버의 외부로 연장되는 로드부(20)로 이루어지며, 상기 판부에는 열을 발생하기 위한 발열체가 설치되고, 상기 로드부에는 발열체로 연결되는 전선이 배선되어 있다. 여기서 상기 발열체는 판부에 형성된 패턴홈(11)에 삽입된 상태에서 알루미늄 캡에 의해 씌워지게 되고, GMA 용접에 의해 판부에 매몰되게 설치되며, 이때 상기 판부는 발열체로부터 공급되는 열이 균일하게 분포되도록 하기 위해 열전도율이 우수한 알루미늄으로 구성된다.

한편 상기 발열체를 판부에 진공 실링하기 위한 용접시 패턴홈(11)의 너비 및 깊이가 깊은 관계로 도 2와 같이 여러번의 용접을 통해 비드(B)가 적층되도록 함으로써 발열체를 판부에 매몰되게 설치하였다. 이와 같은 용접을 수행함에 있어 종래에는 모든 과정을 Al5183 또는 Al4043 와이어를 사용하여 적층하였다. 이처럼 모든 과정을 Al5183 또는 Al4043 와이어를 사용함에 따른 기공 또는 크랙 등의 용접품질에는 문제가 없었으나, 아노다이징 표면처리 후 용접부의 색상이 피용접부의 색상에 비해 짙게 나오는 경향이 발생하였다. 한편 용접부와 피용접부의 색상일치도는 아노다이징 피막 두께와 관련이 있으며, 주로 색상일치도가 우수하면 피막두께의 균일도가 우수하나, 상기와 같이 용접부와 피용접부의 색상일치도가 열악한 경우, 서셉터 표면의 얼룩이 CVD 공정 진행시 유리기판에 직접적인 얼룩발생 및 백화현상을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 발열체를 서셉터에 매몰되게 설치하기 위한 GMA 용접 시, 기계적 강도 특성을 만족하면서, 용접부와 피용접부의 색상 일치도를 향상시킬 수 있는 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 준비된 서셉터의 판부에 형성된 패턴홈에 발열체가 삽입되고, 그 위에 알루미늄 캡이 씌워진 상태에서 발열체의 진공실링을 위한 GMA 용접을 수행함에 있어서,

상기 알루미늄 캡의 상부로 Al5183 와이어를 이용하여 적어도 2개 이상의 용접층으로 이루어진 제1 용접층부를 형성하는 단계; 및

상기 제1 용접층부의 상부에 상기 판부와 동일 재질의 와이어를 용가재로서 적어도 1개 이상의 용접층으로 이루어진 제2 용접층부를 형성하는 단계;로 이루어진 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따라 형성되는 용접부의 단면을 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 패턴홈(11 : 도 1에 도시됨)에 매몰되는 제1 용접층부(110)와 서셉터의 판부(10)로 노출되는 제2 용접층부(120)를 서로 다른 재질의 와이어를 이용해 용접하여 형성하되, 제1 용접층부(110)는 크랙 방지를 위해 Al5183 와이어를 용가재로 이용하여 형성하고, 제2 용접층부(120)는 용접부와 피용접부의 색상일치도의 향상을 위해 판부(10)의 재질과 동일한 Al6061 와이어를 용가재로 이용하여 형성된다.

일반적으로 상기 서셉터를 구성하는 판부(10)의 경우, 미도시된 발열체로부터 발생된 열이 고르게 분포될 수 있도록 열전도율이 우수한 Al6061로 제작되고 있으며, 이때 용접부와 피용접부의 색상일치도를 고려하여 상기 판부(10)의 재질과 동일한 Al6061 와이어를 용가재로 이용하여 제1 용접층부(110)와 제2 용접층부(120)를 형성할 경우, 크랙 센서티버티(crack sensitivity)가 증가하여 기계적 강도 특성을 만족할 수 없으므로, 본 발명은 이종재료이면서 비슷한 색상반응도를 가지는 Al5183과 Al6061을 용가재로 사용함으로써, 색상일치도와 기계적 강도를 모두 만족시킬 수 있도록 한 것이다.

먼저, 상기 서셉터의 판부(10)에는 발열체로부터 발생된 열이 서셉터에 안착되는 유리기판에 고르게 전달될 수 있도록 발열체를 배치하기 위한 패턴홈(11)이 형성되고, 이 패턴홈(11)에 발열체가 배치되며, 배치된 발열체의 상부에는 미도시된 알루미늄 캡이 씌워지게 된다. 이처럼 알루미늄 캡에 의해 씌워진 발열체를 진공 실링 하기 위하여 GMA 용접을 수행하게 되며, 이때 상술한 바와 같이 서로 다른 용가재를 이용하여 제1 용접층부(110)와 제2 용접층부(120)를 순차적으로 형성하게 된다.

상기 제1 용접층부(110)는 Al5183 와이어를 용가재로 사용하여 형성되며, 용접 비드가 적어도 2개 이상의 용접층구조를 갖도록 형성함으로써 구성된다. 바람직하게는 충분한 기계적 강도를 구현할 수 있도록 3개의 용접층으로 구성하게 된다. 한편 도 3의 경우, 1~6 패스(pass)를 Al5183 와이어로 수행하여 3개의 용접층이 적층된 구조를 갖도록 함으로써 제1 용접층부(110)가 형성된 것을 나타내고 있다. 한편 상기 언급된 패스란 하나의 용접비드를 형성하기 위해 수행되는 용접공정을 의미하는 것이다.

상기 제2 용접층부(120)는 Al6061 와이어를 용가재로 사용하여 형성되며, 용접 비드가 적어도 1개 이상의 용접층구조를 갖도록 형성함으로써 구성된다. 바람직하게는 용접부와 피용접부의 색상일치도를 향상시키기 위해 2개의 용접층으로 구성하게 된다. 한편 도 3의 경우 7~9 패스를 Al6061 와이어로 수행하여 1개의 용접층 에 의해 제2 용접층부(120)가 형성된 것을 나타내고 있으며, 도 4에는 7~12 패스를 Al6061 와이어로 수행하여 2개의 용접층이 적층되어 제2 용접층부(120)가 형성된 것을 나타내고 있다.

[실시 예 1]

Al5183 와이어를 용가재로서 3개의 용접층이 적층구조를 갖도록 제1 용접층부(110)를 형성하고, Al6061 와이어를 용가재로서 1개의 용접층이 제2 용접층부(120)를 형성하도록 하였다. 이때 용접조건으로는 250A, 25V로 하였다.

[실시 예 2]

Al5183 와이어를 용가재로서 3개의 용접층이 적층구조를 갖도록 제1 용접층부(110)를 형성하고, Al6061 와이어를 용가재로서 2개의 용접층이 적층구조를 갖도록 제2 용접층부(120)를 형성하도록 하였다. 이때 용접조건으로는 250A, 25V로 하였다.

[비교 예]

Al4043 와이어를 용가재로서 3개의 용접층이 적층구조를 갖도록 제1 용접층부(110)를 형성하고, Al6061 와이어를 용가재로서 1개의 용접층이 제2 용접층부(120)를 형성하도록 하였다. 이때 용접조건으로는 230A, 23V로 하였다.

상기 실시 예1,2와 비교 예에 따라 용접된 모재에 아노다이징을 수행한 후, 모재와 용접부의 피막두께를 측정하여 아래의 표에 나타내었다.

상기 표와 같이, 본 발명에 따른 실시 예1,2가 비교 예에 비해 피막 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 실시 예1에 따른 용접부의 단면과 표면을 촬영한 사진이고, 도 6a 및 도 6b는 실시 예2에 따른 용접부의 단면과 표면을 촬영한 사진이며, 도 7a 및 도 7b는 비교예에 따른 용접부의 단면과 표면을 촬영한 사진이다. 이러한 사진들과 같이, 본 발명에 따른 실시 예1,2가 비교 예에 비해 기공이 감소되며, 용접부와 피용접부의 색상일치도가 향상됨을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 서셉터의 판부 표면으로 노출되는 부분은 판부 와 동일한 재질의 용가재를 이용하여 용접하고, 판부에 매몰되는 부분은 기계적 강도를 보상하기 위해 다른 재질의 용가재를 이용하여 용접하도록 함으로써, 용접부와 피용접부의 색상일치도록 향상시킴과 더불어 기계적 강도 또한 만족할 수 있게 되었다. 더욱이 용접부와 피용접부의 색상일치도록 향상시킬 수 있게 되므로 CVD 공정 진행시 유리기판에 발생되는 얼룩발생 및 백화연상을 감소시킬 수 있게 되었다.

Claims

PECVD 장비에 장착되도록 준비된 서셉터의 판부에 형성된 패턴홈에 발열체가 삽입되고, 상기 발열체 위에 알루미늄 캡이 씌워지며, 상기 알루미늄 캡의 상부로 발열체의 진공 실링을 위한 GMA 용접을 수행함에 있어서,

상기 알루미늄 캡의 상부로 Al5183 와이어를 용가재로 이용하여 적어도 2개 이상의 용접층으로 이루어진 제1 용접층부를 형성하는 단계; 및

상기 제1 용접층부의 상부에 상기 판부와 동일 재질의 와이어를 용가재로 이용하여 적어도 1개 이상의 용접층으로 이루어진 제2 용접층부를 형성하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법.
제 1 항에 있어서,

상기 판부는 Al6061로 이루어지고, 상기 제2 용접층부는 Al6061 와이어를 용가재로 이용하여 용접하는 것을 특징으로 하는 LCD 유리기판의 박막 균일 증착을 위한 서셉터 GMA 용접방법.