KR100809576B1 - 스크라이브 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

스크라이브 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 스크라이브 장치는, 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 커터를 구비한 적어도 하나의 스크라이브 헤드; 스크라이브 헤드를 승강시키며, 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 스크라이브 헤드에 가하는 리니어 모터; 및 리니어 모터의 직선 토크에 의한 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력이 되도록 기준 압력에 대응되는 인가 전류를 리니어 모터에 인가하면서 스크라이브 헤드로 기판을 스크라이브하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 스크라이브 헤드가 미리 설정된 일정한 하강 압력으로 기판을 스크라이브할 수 있으며, 종래보다 토크 변화에 대한 응답성이 우수하고 제어가 용이하여 기판의 절단 성능이 향상될 수 있다.
스크라이브, 스크라이브 압력, 로드 셀, 보이스 코일 모터

Description

스크라이브 장치 및 그 방법{Device for scribing and method thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 측면 모식도이다.
도 3은 도 1의 스크라이브 장치의 스크라이브 과정을 도시한 모식도로서,
도 3의 a)는 스크라이브 헤드가 로드 셀의 상부로 이동한 것을 도시한 것이다.
도 3의 b)는 브라켓이 로드 셀을 누르는 것을 도시한 것이다.
도 3의 c)는 스크라이브 헤드가 기판을 스크라이브하는 것을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브되는 기판의 개략적 모식도이다.
도 5는 도 1의 스크라이브 장치의 스크라이브 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 스크라이브 헤드 111 : 승강 가이드
112 : 팁 홀더 지지체 113 : 팁 홀더
114 : 커터 휠 팁 120 : 리니어 모터, 보이스 코일 모터
130 : 스크라이브 헤드 이송부 140 : 기판 이송부
150 : 측정부 151 : 로드 셀
152 : 로드 셀 지지체 160 : 제어부
본 발명은 스크라이브 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스크라이브 헤드가 미리 설정된 일정한 압력으로 기판을 스크라이브할 수 있으며, 종래보다 토크 변화에 대한 응답성이 우수하고 제어가 용이하여 기판의 절단 성능이 향상될 수 있는 스크라이브 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전자 부품의 재료로 사용되는 기판은, 그 내부에 전기 회로가 실장된 후 소정의 크기로 절단됨으로써 칩(Chip) 및 평판 표시소자의 평판 등으로 활용될 수 있다. 이와 같은 기판은, 반도체 칩을 형성하기 위한 웨이퍼(Wafer)가 될 수 있으며, PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등과 같은 평판 표시소자에 사용되는 평판이 될 수도 있다.
이 중에서 특히, LCD 기판은 상하로 적층되는 두 장의 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)이 주입되어 구동되기 때문에, 일반적으로 두 장의 기판이 상하로 접합되어 스크라이브(Scribe) 및 절단(Break)된다.
일반적으로 기판은, 우선 표면에 스크라이브 라인(Scribe Line)을 형성하고, 그 스크라이브 라인이 형성된 기판의 온도를 변화시킴으로써 크랙(Crack)을 성장시켜 스크라이브 라인을 따라 절단(Break)하여, 원하는 크기의 반도체 칩 및 평판 표시소자의 평판으로 구현될 수 있다.
그런데, 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성함에 있어서, 그 스크라이브 라인의 깊이가 얕을 경우에는 기판의 절단이 힘들어지고, 절단된다 하더라도 절단면이 깨끗하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 대한 해결책으로 스크라이브 헤드가 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성할 때, 서보 모터, 캠 및 기어 등의 장치를 이용하여 기판의 표면을 소정 압력으로 누른 상태로 스크라이브함으로써, 스크라이브 라인의 깊이를 보다 깊게 하려는 노력이 있었다. 그러나, 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 토크의 변화에 대한 응답성이 저하되고 그 제어가 어려워 기판의 절단 성능 및 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.
그리고, 캠이나 기어 등의 기계 요소에 이물질 및 분진 등이 발생되고, 스토퍼, 스프링 및 기어 등의 많은 기계 요소들이 필요하기 때문에, 작업 환경을 비위생적으로 만들고 기판 절단 공정의 정밀도를 저해한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 스크라이브 헤드가 미리 설정된 일정한 스크라이브 압력으로 기판을 스크라이브할 수 있으며, 종래보다 토크 변화에 대한 응답성이 우수하고 제어가 용이하여 기판의 절단 성능이 향상될 수 있는 스크라이브 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 커터를 구비한 적어도 하나의 스크라이브 헤드; 스크라이브 헤드를 승강시키며, 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 스크라이브 헤드에 가하는 리니어 모터; 및 리니어 모터의 직선 토크에 의한 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력이 되도록 기준 압력에 대응되는 인가 전류를 리니어 모터에 인가하면서 스크라이브 헤드로 기판을 스크라이브하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치에 의하여 달성된다.
여기서, 리니어 모터는 보이스 코일 모터이며, 인가 전류는 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류인 것이 바람직하다.
그리고, 스크라이브 라인이 형성되는 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 스크라이브 압력을 측정하기 위한 측정부를 더 포함하며, 기준 압력에 대응되는 인가 전류는 측정부에서 측정된 값을 기초로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 측정부는, 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 스크라이브 압력을 측정하기 위한 로드 셀(Load Cell); 및 로드 셀(Load Cell)을 지지하는 지지체를 포함할 수 있다.
여기서, 스크라이브 헤드와 함께 이동되며, 스크라이브 압력 측정시 로드 셀(Load Cell)에 접촉되는 브라켓이 스크라이브 헤드의 일측에 마련되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 스크라이브 헤드는 한 쌍 마련되어 기판을 사이에 두고 상호 대향되게 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 리니어 모터의 직선 토크에 의한 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력이 되도록 기준 압력에 대응되며 리니어 모터에 인가되는 인가 전류를 설정하는 단계; 및 리니어 모터에 인가 전류를 인가하면서 스크라이브 헤드로 기판을 스크라이브하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법에 의하여도 달성된다.
여기서, 리니어 모터는 보이스 코일 모터이며, 인가 전류는 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류인 것이 바람직하다.
그리고, 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 설정하는 단계는, 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 측정하는 단계; 및 측정된 스크라이브 압력에 기초하여 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 측정하는 단계는, 스크라이브 라인이 형성되는 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치된 로드 셀(Load Cell)에 스크라이브 헤드의 일측에 마련된 브라켓을 접촉시켜 측정하는 단계인 것이 바람직하다.
그리고, 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 조정하는 단계는, 스크라이브 헤드에 마련된 브라켓이 로드 셀(Load Cell)을 누르는 압력이 기준 압력이 될 때까지 보이스 코일 모터에 인가되는 전류를 조정하는 단계인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판은 반도체 칩을 형성하기 위한 웨이퍼, 평판 표시소자의 평판의 모재에 해당되는 PDP 기판, LCD 기판 및 OLED 기판 등을 모두 아우르는 개념이며, 이에 한정되지 않고 취성재료(脆性材料) 기판과, 그 취성재료 기판을 접합한 접합 기판을 모두 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 도 1의 측면 모식도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)는, 기판(1)에 스크라이브 라인을 형성하도록 기판(1)을 스크라이브하는 스크라이브 헤드(110)와, 스크라이브 헤드(110)를 승강 구동시키는 리니어 모터(120)와, 스크라이브 헤드(110)를 X축 방향으로 이송시키는 스크라이브 헤드 이송부(130)와, 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시키는 기판 이송부(140)와, 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정하는 측정부(150)와, 이들 부품을 전기적, 기계적으로 제어하는 제어부(160)를 구비한다.
스크라이브 헤드(110)는, 기판(1)의 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 구성 요소로서, 로드(111a)에 결합되어 스크라이브 헤드(110)를 상하로 승강 안내하는 승강 가이드(111)와, 승강 가이드(111)에 상대 회전 가능하게 결합된 팁 홀더 지지체(112)와, 팁 홀더 지지체(112)에 연결되고 커터 휠 팁(114)을 구속하는 팁 홀더(113)와, 팁 홀더(113)에 회전 가능하게 결합되어 기판(1)의 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 커터 휠 팁(114)과, 승강 가이드(111)의 일측에 돌출되게 마련되어 후술할 바와 같은 로드 셀(151, Load Cell)에 의하여 그 스크라이브 압력이 측정되는 브라켓(115)을 구비한다.
승강 가이드(111)는, 후술할 바와 같은 리니어 모터(120)에 의하여 승강됨으로써 스크라이브 헤드(110)를 상하로 승강 안내하는 구성 요소이다. 따라서, 일반적으로 사용되는 리니어 가이드(Linear Guide)와 같은 수단으로 구성될 수 있다.
팁 홀더 지지체(112)는, 하부에 팁 홀더(113, Tip Holder)를 지지하는 구성 요소로서, 승강 가이드(111)의 하부에 상대 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 기판(1)의 표면에 X축 방향으로 스크라이브 라인을 형성할 때는 커터 휠 팁(114)의 칼날이 X축 방향을 향하도록 하고, 기판(1)의 표면에 Y축 방향으로 스크라이브 라인을 형성할 때는 승강 가이드(111)에 대하여 90도 회전함으로써 커터 휠 팁(114)의 칼날이 Y축 방향을 향하도록 한다.
커터 휠 팁(114, Cutter Wheel Tip)은, 기판(1)의 표면에 직접 접촉되어 스크라이브 라인을 형성하는 것으로서, 팁 홀더(113)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 스크라이브 헤드(110)의 이송에 의하여 기판(1)의 표면에 접촉된 상태로 회전함으로써 기판(1)의 표면에 스크라이브 라인을 형성한다.
커터 휠 팁(114)은, 기판(1)의 표면에 직접 접촉하여 기판(1)의 접촉면에 소성변형(塑性變形)을 일으키고, 그 소성 변형의 한계점(Critical Point)을 넘어서 면, 커터 휠 팁(114)의 칼날이 누르는 방향(기판의 두께 방향)으로 크랙(Crack)이 성장하게 된다. 그런데, 커터 휠 팁(114)의 칼날이 기판(1)을 누르는 힘이 너무 커지게 되면 크랙(Crack)이 포화상태에 이르게 되어 기판(1)의 두께 방향이 아니라 의도하지 않았던 다른 방향으로 성장하게 된다. 즉, 기판(1)의 두께 방향이 아닌 기판(1)의 내부 방향으로 크랙이 성장하기 때문에, 이는 반도체 칩이나 평판 표시소자의 평판의 성능 및 신뢰도의 저하를 야기하게 된다. 반대로, 커터 휠 팁(114)의 칼날이 기판(1)을 누르는 힘이 너무 작으면 크랙(Crack)이 제대로 성장하지 못하여 절단(break) 공정에서 절단이 제대로 이루어지지 않게 되어 기판의 절단 성능 및 품질을 저하시킨다. 따라서, 본 발명은 후술할 바와 같은 스크라이브 방법(S100)으로 커터 휠 팁(114)의 압력을 미리 설정된 기준 압력으로 일정하게 조절함으로써, 기판(1)의 두께가 불균일하여도 스크라이브 라인의 깊이를 균일하게 하여 기판(1)의 두께 방향으로 정확하게 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.
브라켓(115, Bracket)은, 스크라이브 헤드(110)의 일측에 마련되어 스크라이브 헤드(110)와 함께 승강하며, 특히 후술할 바와 같은 로드 셀(151, Load Cell)에 직접 접촉되어 스크라이브 헤드(110)의 하강 압력을 로드 셀(151, Load Cell)이 측정할 수 있도록 하는 구성 요소이다. 따라서, 도 2에서 도시된 바와 같이, 스크라이브 헤드(110)의 전방으로 돌출 형성되어 로드 셀(151)의 상부에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 브라켓(115)이 로드 셀(151)을 누르는 압력이 결국 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력으로 판명되기 때문에, 브라켓(115)은 스크라이브 헤드(110)에 강체(Rigid Body)로 연결되어야 하며, 브라켓(115) 자체의 재질도 탄성 변형이 작은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
브라켓(115)은, 도 1 및 도 2에서는 승강 가이드(111)의 전방에 마련된 것으로 도시되어 있지만, 그 결합 위치가 승강 가이드(111)로 한정되는 것은 아니며, 스크라이브 헤드(110)와 일체로 승강되며 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 그대로 로드 셀(151)에 전달할 수만 있다면, 어디에 결합된다 하더라도 무방하다 할 것이다.
리니어 모터(120)는, 스크라이브 헤드(110)를 수직 방향(Z축 방향)으로 승강시키는 구성 요소이다. 즉, 스크라이브 헤드(110)를 수직 방향(Z축 방향)으로 승강시키기 위한 구성요소로서, 고도의 청결성 및 정밀성이 요구되는 첨단 장비의 생산 공정의 특성상 클린 룸(Clean Room)에서 이루어지는 점을 감안할 때 리니어 모터, 특히 리니어형 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor)를 사용하는 것이 바람직하다. 보이스 코일 모터는, 마그네트(자석, Magnet)에 의해 발생된 자기력선과 보이스 코일을 흐르는 전류와의 상호작용에 의해 발생되는 전자기력을 이용하여 가동자를 선형으로 운동시키는 동력 발생 장치이다. 이와 같이 보이스 코일 모터를 이용할 경우, 소음과 분진의 발생 가능성이 현저히 낮아지며, 응답이 빠르고, 제어가 용이하며, 기계적 구성이 간단해진다는 장점이 있다. 특히, 스크라이브 헤드(110)를 승강 구동시키는 리니어 모터(120)가 보이스 코일 모터로 구성될 경우, 보이스 코일 모터에 인가되는 전류를 조절하는 것만으로 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 쉽고 정확하게 제어할 수 있으며, 응답이 빠르기 때문에 스크라이브 라인의 두께를 정밀하게 형성할 수 있다.
스크라이브 헤드 이송부(130)는, 스크라이브 헤드(110)를 X축 방향으로 이송시키는 구성 요소로서, X축 방향으로 동력을 발생시키는 리니어 모터 등의 구동 수단으로 구성될 수 있다. 스크라이브 헤드 이송부(130)는, 제어부(160)에 의하여 후술할 바와 같은 기판 이송부(140)와 함께 적절히 제어됨으로써, 기판(1)의 표면에 X축 방향의 스크라이브 라인 및 그 라인들과 교차하는 Y축 방향의 스크라이브 라인의 형성이 가능하도록 한다.
기판 이송부(140)는, 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시키는 구성 요소로서, 기판(1)에 면접(面接)하여 회전함으로써 기판(1)을 이송시키는 이송 롤러(140)로 구성될 수 있다. 이와 같은 이송 롤러(140)는 기판(1)의 하부에 다수로 마련되어 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시킬 수 있다. 이송 롤러(140)는, 도 1에서는 기판(1)의 하부에만 마련되는 것으로 도시되어 있지만, 기판(1)을 사이에 두고 기판(1)의 상하에서 서로 압접(壓接)하여 회전함으로써 기판(1)을 이송시키도록 구성될 수도 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니하며, 기판 이송부(140)는 일반적으로 사용되는 벨트 컨베이어(Belt Conveyor)로 구성될 수도 있다.
또한, 기판 이송부(140)는, 기판(1)을 이송시키거나 기판(1)에 스크라이브 라인을 형성하는 중에, 기판(1)이 뒤틀리거나 움직이는 것을 방지하도록 기판(1)을 파지하는 기판 파지 수단(미도시)이 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 기판 파지 수단은, 기판(1)을 클램핑하는 클램프로 구성되거나, 기판(1)과 이송 롤러(140) 사이에 삽입되어 기판(1)을 진공흡착하여 파지하는 진공 흡착판으로 구성될 수도 있지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다.
측정부(150)는, 리니어 모터(120)에 의하여 하방향으로 가압되는 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정하여 제어부(160)로 전송하는 구성 요소이다. 따라서, 측정부(150)는, 스크라이브 헤드(110)의 브라켓(115)의 하강 경로 상에 배치되어 브라켓(115)에 접촉됨으로써 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정하는 로드 셀(151, Load Cell)과, 로드 셀(151)을 브라켓(115)의 하강 경로 상에 배치하여 지지하는 지지체(152)를 구비한다.
측정부(150)는, 기판(1)의 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되어 별개로 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 기판(1)의 스크라이브 작업을 시작하기에 앞서, 스크라이브 헤드(110)를 측정부(150)로 이송시켜, 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정하고 조정하는 작업을 선행한 후, 다시 기판(1)의 스크라이브 경로로 이송하여 스크라이브 작업을 시작하는 것이다. 이와 같이, 측정부(150)가 기판(1)의 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 설치될 경우에는, 기판 이송부(140)의 구조가 복잡해지지 않을 뿐만 아니라, 측정부(150)가 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 작업을 방해하지 않는다는 장점이 있다.
로드 셀(151, Load Cell)은, 브라켓(115)에 접촉되어 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정하고, 그 측정치를 제어부(160)로 전송하는 구성 요소로서, 금속 재질의 탄성체에 스트레인 게이지(Strain Guage)를 부착하여 하중에 따른 탄성체의 변형률을 전기 신호로 출력하는 무게 측정 소자이다. 따라서, 스크라이브 헤드(110)에 부착된 브라켓(115)이 스크라이브 헤드(110)의 하강에 따라, 그 하강 경로 상에 배치된 로드 셀(151)을 누르게 되면, 로드 셀(151)의 탄성체의 변형률이 전기 신호로 검출되고 그 전기 신호가 컨버터(Converter) 등을 통하여 아날로그 신호의 형태로 제어부(160)로 전송된다. 제어부(160)에는 검출된 전기 신호에 따른 스크라이브 압력치가 계산된 수식에 의해 미리 데이터 베이스(Data Base)화 되어 있기 때문에, 로드 셀(151)로부터 전송받은 전기 신호에 의하여 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력이 얼마인지를 빠르고 정확하게 알 수 있다.
제어부(160)는, 전술한 바와 같은 부품들의 기계적, 전기적 동작을 제어하는 것으로서, 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서(Micro Processor), 마이크로 콘트롤러(Micro Controller) 등이나, 이들 부품을 모두 포함하는 컴퓨터로 구성될 수 있으며, 후술할 바와 같은 스크라이브 방법(S100)을 수행하는 소프트웨어(software) 또는 펌 웨어(firmware)가 기록된 기록 매체일 수도 있다. 뿐만 아니라, 로드 셀(151)로부터 전송된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(Analogue Digital Converter)나, 디지털 신호를 보이스 코일 모터에 인가할 전기 신호로 변환하는 DA 컨버터(Digital Analogue Converter) 등을 모두 포함하는 넓은 개념으로 이해될 수 있다.
제어부(160)에 대한 구체적인 설명은, 이하의 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치(100)의 스크라이브 방법(S100)에 대한 설명과 병행하기로 한다.
도 3은 도 1의 스크라이브 장치의 스크라이브 과정을 도시한 모식도로서, 도 3의 a)는 스크라이브 헤드의 하강 압력을 측정하기 위해 로드 셀의 상부로 이동한 상태를 도시한 것이고, 도 3의 b)는 브라켓이 로드 셀을 누르는 것을 도시한 것이고, 도 3의 c)는 스크라이브 헤드가 미리 설정된 하강 압력으로 기판을 스크라이브 하는 것을 도시한 것이고, 도 4는 도 1의 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브되는 기판의 개략적 모식도이고, 도 5는 도 1의 스크라이브 장치의 스크라이브 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
이에 도시된 바와 같이, 스크라이브 헤드 이송부(130)는 스크라이브 헤드(110)를 (+X)축 방향으로 이송시켜 브라켓(115)이 로드 셀(151)의 상부에 이르게 한다. 브라켓(115)이 로드 셀(151)의 상부에 다다르면, 보이스 코일 모터(120)에 전류를 인가한다.(S110)
보이스 코일 모터(120)에 전류가 인가되면, 마그네트와 보이스 코일의 상호 작용에 의하여 발생되는 전자기력에 의하여 스크라이브 헤드(110)가 하강(下降)한다.
스크라이브 헤드(110)가 하방향으로 하강하면, 스크라이브 헤드(110)의 전방으로 돌출된 브라켓(115)이 로드 셀(151)과 접촉되어 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 로드 셀(151)로 전달하게 된다.
브라켓(115)이 로드 셀(151)에 압력을 가하면, 로드 셀(151)이 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력을 측정한다.(S120) 즉, 브라켓(115)의 압력에 의하여 로드 셀(151)의 탄성체가 변형되고 그 변형률이 전기 신호로 검출되어 제어부(160)로 전송되는 것이다.
제어부(160)는, 로드 셀(151)이 검출한 전기 신호를 바탕으로 미리 작성된 데이터 베이스(Data Base)로부터 그 전기 신호에 해당하는 스크라이브 압력치를 찾아내고, 그 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한다.(S130)
제어부(160)가 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 만약 스크라이브 압력이 기준 압력보다 작다면(N) 보이스 코일 모터(120)에 초기 전류보다 큰 전류를 인가하도록 한다.(S140) 초기 전류보다 큰 전류가 인가된 보이스 코일 모터(120)에 의하여 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력이 증가하고, 그 증가된 스크라이브 압력은 브라켓(115)을 통하여 로드 셀(151)에 의하여 다시 검출된다.(S120) 제어부(160)는 다시 측정된 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력과 기준 압력을 비교(S130)하여 스크라이브 압력이 기준 압력과 같아질 때(Y)까지 이와 같은 과정을 반복하도록 한다.
제어부(160)가 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 만약 스크라이브 압력이 기준 압력보다 크다면(N) 보이스 코일 모터(120)에 초기 전류보다 작은 전류를 인가하도록 하여(S140), 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력이 기준 압력과 같아질 때(Y)까지 전술한 과정을 반복하도록 한다.
제어부(160)가 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 스크라이브 압력과 기준 압력이 같다면(Y), 제어부(160)는 그 때의 전류를 최종적인 인가 전류로 저장하여(S150), 이후 스크라이브 과정에서 보이스 코일 모터(120)에 그 인가 전류를 인가하게 된다.
이와 같은 과정을 통하여, 보이스 코일 모터(120)에 인가될 전류를 찾고 나면, 기판(1)에 스크라이브하는 공정을 시작하게 된다.
우선, 기판(1)에 X축 방향으로 스크라이브 라인을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
스크라이브 헤드 이송부(130)는, 스크라이브 헤드(110)를 측정부(150)로부터 (-X)축 방향으로 이송시켜, 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a, 도 4에 도시됨)의 상부에 위치시킨다(S160). 이와 동시에, 기판 이송부(140)는 기판(1)을 (-Y)축 방향으로 이송시켜, 스크라이브 헤드(110)의 하부에 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a)이 위치되도록 한다.
스크라이브 헤드(110)가 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a)에 위치하면, 보이스 코일 모터(120)에 제어부(160)에 의하여 저장된 인가 전류를 인가한다(S170).
보이스 코일 모터(120)에 전류가 인가되면, 스크라이브 헤드(110)가 하강하여 커터 휠 팁(114)이 기판(1)의 표면에 접촉되고, 스크라이브 헤드 이송부(130)에 의하여 스크라이브 헤드(110)가 (-X)축 방향을 따라 이동하면서 기판(1)의 표면을 스크라이브 한다(S180). 이 경우, 일반적으로, 스크라이브 헤드(110)가 동일한 스크라이브 라인을 수차례 반복하여 스크라이브함으로써, 원하는 깊이의 스크라이브 라인을 정확하게 형성한다. 이 경우, X축과 Y축은 보간(Interpolation)하여 동작된다.
기판(1)의 X축선상에 하나의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 기판 이송부(140)는 기판(1)을 (+Y)축 방향으로 소정 거리 이송시킨다. 그러면, 스크라이브 헤드(110)는 기판(1)의 X축선상에 새로운 스크라이브 라인을 형성하게 된다.
이와 같은 과정을 순차적으로 반복하여, 기판(1)의 X축선상에 다수개의 스크 라이브 라인을 형성하고 나면, 기판(1)에 그 스크라이브 라인들과 교차하는 Y축선상의 스크라이브 라인을 형성하게 된다.
즉, 스크라이브 헤드 이송부(130)는 스크라이브 헤드(110)를 X축선상을 따라 이송시켜 기판(1)의 새로운 스크라이브 시작 지점(1b)의 상부에 위치시키고(S160), 이와 동시에 기판 이송부(140)는 기판(1)을 (-Y)축 방향으로 이송시켜 스크라이브 헤드(110)의 하부에 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1b)이 위치되도록 한다.
이 경우, 팁 홀더 지지체(112)는 승강 가이드(111)에 대하여 90도 회전하여, 커터 휠 팁(114)의 칼날이 Y축과 나란한 방향을 향하도록 한다. 그러면, 보이스 코일 모터(120)에 제어부(160)에 의하여 저장된 인가 전류를 인가한다(S170).
보이스 코일 모터(120)에 전류가 인가되면, 스크라이브 헤드(110)가 하강하여 커터 휠 팁(114)이 기판(1)의 표면에 접촉되며, 기판 이송부(140)에 의하여 기판이 (+Y)축 방향으로 이송됨으로써 기판(1)의 표면이 다시 스크라이브 된다(S180). 이 경우에도, 전술한 바와 같이 X축과 Y축은 보간(Interpolation)하여 동작된다.
기판(1)의 Y축선상에 하나의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 스크라이브 헤드 이송부(130)는 스크라이브 헤드(110)를 (-X)축 방향으로 소정 거리 이송시킨다. 그러면, 기판 이송부(140)에 의하여 커터 휠 팁(114)이 접촉된 기판(1)이 (+Y)축 방향으로 이송됨으로써 기판(1)의 Y축선상에 새로운 스크라이브 라인이 형성된다.
이와 같은 과정을 순차적으로 반복하여, 기판(1)의 Y축선상에 다수개의 스크 라이브 라인을 형성하고 나면, 스크라이브 라인이 형성된 기판(1)은 절단(Break) 공정에 진입하게 되어, 스크라이브 라인을 따라 다수개의 칩이나 평판으로 절단된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 스크라이브 헤드(110)의 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력과 정확히 일치하기 때문에, 기판(1)에 형성되는 스크라이브 라인의 깊이가 깊어져 후속되는 기판(1)의 절단 공정이 용이해지고, 기판(1) 절단의 성능 및 품질이 향상될 수 있다.
또한, 보이스 코일 모터(120)의 직선 토크가 스크라이브 헤드(110)에 직접 전달되기 때문에, 직선 토크의 변화에 대한 응답이 매우 빠를 뿐만 아니라, 보이스 코일 모터(120)에 인가되는 인가 전류를 조정하는 것만으로 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 쉽게 제어할 수 있기 때문에, 기판(1) 절단의 성능이 크게 향상될 수 있다.
전술한 실시 예에서는, 하나의 스크라이브 헤드(110)로 기판(1)의 상면에만 스크라이브 라인을 형성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다. 이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스크라이브 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예의 스크라이브 헤드(110), 스크라이브 헤드 이송부(130), 측정부(150)가 기판(1)을 사이에 두고 상호 대향되게 두 개씩 마련된다는 점에 차이가 있다.
즉, 기판(1)을 사이에 두고 상호 대향되게 마련된 두 개의 스크라이브 헤드(110a, 110b)가 기판(1)의 상면 및 하면에 스크라이브 라인을 형성할 수 있는 것이다. 이 경우에도, 본 발명의 일 실시 예에서와 마찬가지로, 기판(1)의 표면에 스크라이브가 시작되기 전에, 상부 스크라이브 헤드(110a) 및 하부 스크라이브 헤드(110b)는 각각에 대응되도록 마련된 로드 셀(151a, 151b)로 이동하여 하강(상부 스크라이브 헤드(110a)의 경우) 압력 및 상승 (하부 스크라이브 헤드(110b)의 경우)압력이 측정되고 제어부(160)에 의하여 미리 설정된 기준 압력으로 조정될 수 있다. 이와 같이, 두 개의 스크라이브 헤드(110a, 110b)로 기판(1)의 상면 및 하면에 스크라이브 라인을 형성하는 것은, LCD 기판과 같이 두 장의 기판이 접합된 접합 기판의 경우에 유용하게 적용될 수 있다. 즉, 접합 기판의 경우 하나의 스크라이브 헤드로 일면을 스크라이브하고 그 접합 기판을 반전시켜 다시 동일한 스크라이브 헤드로 타면을 스크라이브하면 작업 공정 시간이 길어지고 접합 기판을 반전시키기 위한 장치(반전장치)가 별도로 필요하였지만, 이와 같이 두 개의 스크라이브 헤드(110a, 110b)로 접합 기판(1)의 상면 및 하면에 스크라이브 라인을 형성하면, 작업 공정 시간을 감소시키고 별도의 반전 장치가 불필요해지는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 내용의 범주에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스크라이브 헤드가 미리 설정된 일정한 하강 압력으로 기판을 스크라이브할 수 있으며, 종래보다 토크 변화에 대한 응답성이 우수하고 제어가 용이하여 기판의 절단 성능이 향상될 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 커터를 구비한 적어도 하나의 스크라이브 헤드;
    상기 스크라이브 헤드를 승강시키며, 상기 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 상기 스크라이브 헤드에 가하는 보이스 코일 모터; 및
    상기 보이스 코일 모터의 직선 토크에 의한 상기 스크라이브 헤드의 상기 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력이 되도록 상기 기준 압력에 대응되는 인가 전류를 상기 보이스 코일 모터에 인가하면서 상기 스크라이브 헤드로 상기 기판을 스크라이브하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    스크라이브 라인이 형성되는 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 상기 스크라이브 압력을 측정하기 위한 측정부를 더 포함하며,
    상기 기준 압력에 대응되는 상기 인가 전류는 상기 측정부에서 측정된 값을 기초로 설정되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 상기 스크라이브 압력을 측정하기 위한 로드 셀(Load Cell); 및
    상기 로드 셀(Load Cell)을 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스크라이브 헤드와 함께 이동되며, 상기 스크라이브 압력 측정시 상기 로드 셀(Load Cell)에 접촉되는 브라켓이 상기 스크라이브 헤드의 일측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스크라이브 헤드는 한 쌍 마련되어 상기 기판을 사이에 두고 상호 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  7. 보이스 코일 모터의 직선 토크에 의한 스크라이브 헤드의 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력이 되도록 상기 기준 압력에 대응되며 상기 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 설정하는 단계; 및
    상기 보이스 코일 모터에 상기 인가 전류를 인가하면서 상기 스크라이브 헤드로 기판을 스크라이브하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 설정하는 단계는,
    상기 스크라이브 헤드의 상기 스크라이브 압력을 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 스크라이브 압력에 기초하여 상기 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스크라이브 헤드의 상기 스크라이브 압력을 측정하는 단계는,
    스크라이브 라인이 형성되는 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 배치된 로드 셀(Load Cell)에 상기 스크라이브 헤드의 일측에 마련된 브라켓을 접촉시켜 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 보이스 코일 모터에 인가되는 인가 전류를 조정하는 단계는,
    상기 스크라이브 헤드에 마련된 상기 브라켓이 상기 로드 셀(Load Cell)을 누르는 압력이 상기 기준 압력이 될 때까지 상기 보이스 코일 모터에 인가되는 전류를 조정하는 단계인 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법.
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