KR100927189B1 - 구형의 분말 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 실리카 볼 용액을 원하는 양만큼 원하는 위치에 일정한 속도로 분사할 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 실리카 볼 용액을 빠른 시간 내에 건조할 수 있도록 구조가 개선되어 수율이 증가되며 나아가 코팅 품질도 향상되도록 하는 구형의 분말 코팅장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 구형의 분말 코팅장치는 케이스; 기판이 안착되어 지지되며, 안착된 기판의 두께방향과 평행한 가상의 축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 케이스의 내부에 설치되는 기판지지대; 및 안착된 기판에 실리카 볼 용액을 분사하는 분사유닛;을 구비한다.

실리카 볼(silica ball), 코팅, 기판, 템플레이트(template)

Description

구형의 분말 코팅장치{Apparatus for coating powder}

본 발명은 구형의 분말 코팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리카 볼 등과 같은 구형의 분말 용액을 기판에 코팅하는데 사용되는 구형의 분말 코팅장치에 관한 것이다.

실리카 볼 템플레이트(Silica ball template)를 제작하기 위해서는 기판 상에 실리카 볼 용액을 코팅하는 공정이 필수적으로 요구된다. 실리카 볼 용액의 코팅은 먼저 기판을 기판지지대에 안착시킨 후에 기판지지대를 300rpm 이하의 저속으로 회전시키면서 기판의 표면에 실리카 볼 용액을 분사함으로써 이루어지게 된다. 이 때, 실리카 볼 용액은 피펫을 이용하여 분사된다. 그리고, 코팅된 실리카 볼 용액은 자연 건조된다.

그런데, 상술한 바와 같이 실리카 볼을 코팅하는 경우에는 실리카 볼 용액을 원하는 양만큼 원하는 위치에 일정한 속도로 분사하기 어려울 뿐만 아니라 나아가 수율을 높이기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 코팅 과정에서 외부로부터 먼지가 유입되어 코팅 품질이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 실리카 볼 등과 같은 구형의 분말 용액을 원하는 양만큼 원하는 위치에 일정한 속도로 분사할 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 구형의 분말 용액을 빠른 시간 내에 건조할 수 있도록 구조가 개선되어 수율이 증가되며 나아가 코팅 품질도 향상되도록 하는 구형의 분말 코팅장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 구형의 분말 코팅장치는 케이스; 기판이 안착되어 지지되며, 상기 안착된 기판의 두께방향과 평행한 가상의 축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 상기 케이스의 내부에 설치되는 기판지지대; 및 상기 안착된 기판에 구형의 분말 용액을 분사하는 분사유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 분사유닛은, 상기 케이스에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 구형의 분말 용액이 수용되는 수용부와, 상기 수용부에 수용된 구형의 분말 용액이 분사되는 노즐부를 가지는 실린더; 및 상기 실린더의 수용부 내에서 직선 이동 가능하도록 상기 수용부에 삽입되며, 상기 수용부 내에서의 직선 이동에 의해 상기 구형의 분말 용액을 분사시키는 피스톤;를 구비하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 분사유닛이 상기 피스톤의 직선 이동 속도가 조절되도록 상기 피스톤을 구동시키는 구동유닛;을 더 구비하도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 케이스는 상기 케이스의 내부가 외부와 연통되도록 관통 형성된 관통공을 가지며, 상기 관통공에는 상기 실린더의 노즐부가 삽입되며, 상기 관통공에 삽입된 노즐부는 상기 안착된 웨이퍼의 상방에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 안착된 기판의 상방에 설치되도록 상기 케이스에 결합되며, 상기 구형의 분말로 코팅된 기판을 건조하는 건조유닛;을 더 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 건조유닛은 상기 기판지지대의 회전축을 중심으로 서로 대칭이 되도록 한 쌍 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 건조유닛은 할로겐램프장치로 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 실리카 볼 등과 같은 구형의 분말 용액을 원하는 양만큼 원하는 위치에 일정한 속도로 분사할 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 구형의 분말 용액을 빠른 시간 내에 건조할 수 있게 되며 나아가 코팅시 외부 이물질의 유입을 방지할 수 있게 된다. 따라서 수율이 증가되며 나아가 코팅 품질도 향상되게 된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 분말 코팅장치의 개략적인 평면 도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 탄성변형부의 탄성 변형과정을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 구형의 분말 코팅장치를 이용하여 실리카 볼이 코팅된 기판을 확대한 사진이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 구형의 분말 코팅장치(100)는 구형의 분말, 예를 들어 실리카 볼을 코팅하기 위한 것이다. 이하에서는, 실리카 볼을 코팅하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.

구형의 분말 코팅장치(100)는 케이스(10)와, 기판지지대(20)과, 분사유닛(30)과, 구동유닛과, 건조유닛을 구비한다.

케이스(10)는 서로 상하방향으로 볼트 등에 의해 결합되는 상부케이스(11) 및 하부케이스(12)를 포함한다. 상부케이스(11)는 광투과성 소재, 예를 들어 유리로 이루어져 있다. 그리고, 상부케이스(11) 및 하부케이스(12) 사이에는 공간이 형성되어 있다. 상부케이스(11)의 중앙에는 관통공(111)이 관통 형성되어 있다. 따라서, 케이스(10)의 내부 및 외부는 관통공(111)만을 통하여 연통된다. 또한, 하부케이스(12)에는 상하방향으로 길게 형성된 제1브라켓(13)이 고정되어 있으며, 제1브라켓(13)에는 수평방향으로 길게 형성된 제2브라켓(14)이 볼트결합되어 있다. 제2브라켓(14)에는 탄성 변형 가능한 소재로 이루어진 한 쌍의 탄성변형부(141)가 형성되어 있다. 그리고, 각 탄성변형부(141)의 내측면은 후술하는 실린더(31)의 외측면에 대응되는 형상으로 이루어진다. 탄성변형부(141)는 도 3에 실선 및 가상선으로 도시되어 있는 바와 같이 수평방향과 직교하는 방향으로 탄성 변형 가능하 다. 또한, 하부케이스(12)에는 케이스(10)의 중심축을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 기둥부재(15)가 결합되어 있다.

기판지지대(20)는 케이스(10)의 내부에 배치된다. 기판지지대(20)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 안착된 기판(w)의 두께방향과 평행한 가상의 축(C)을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 기판지지대(20)는 모터 등과 같은 회전수단에 의해 회전된다. 그리고, 기판지지대(20)에는 실리카 볼 코팅의 대상인 기판(w)이 안착되어 지지되며, 특히 기판이 널리 알려져 있는 진공흡착방식에 의해 흡착되어 위치고정되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 진공흡착방식에 의해 기판이 지지되도록 하기 위해서는 기판지지대(20)를 진공척으로 구성하면 된다.

분사유닛(30)은 안착된 기판(w)에 실리카 볼 용액을 분사한다. 분사유닛(30)은 시린지타입으로서, 실린더(31)와, 피스톤(32)을 구비한다.

실린더(31)는 제2브라켓(14)에 착탈 가능하게 결합된다. 즉, 도 3에 가상선으로 도시되어 있는 바와 같이 제2브라켓의 탄성변형부(141)가 서로 이격되도록 탄성변형부(141)를 탄성변형시킨 상태에서 실린더(31)를 끼운 후에, 탄성변형을 해제하게 되면, 한 쌍의 탄성변형부(141) 사이에 실린더(31)가 끼워지게 된다. 이와 같이 실린더(31)를 끼운 후에, 한 쌍의 탄성변형부(141)를 볼트결합시키게 되면, 실린더(31)가 견고하게 고정된다.

실린더(31)는 중공형상으로 이루어져 있어서, 실린더의 내부에는 실리카 볼 용액이 수용되는 수용부(311)가 형성되어 있다. 또한, 실린더(31)의 단부에는 수용부(311)에 수용된 실리카 볼 용액이 분사되는 노즐부(312)가 형성되어 있다. 노 즐부(312)는 상부 케이스의 관통공(111)에 삽입되며, 노즐부(312)가 삽입된 상태에서 노즐부(312)는 안착된 기판(w)의 상방에 배치된다.

피스톤(32)은 실린더의 수용부(311)에 삽입되어 수용부(311) 내에서 직선 이동 가능하다. 피스톤(32)은 실린더의 수용부(311)의 직경에 대응되게 형성되어, 피스톤(32)의 외주면과 실린더(31)의 내주면은 밀착된다. 그리고, 피스톤(32)의 직선 이동에 의해 실린더의 수용부(311)에 충전된 실리카 볼 용액은 노즐부(312)를 통해서 분사된다.

구동유닛(미도시)은 실리카 볼 용액의 분사량이 조절 가능하도록 피스톤의 직선 이동 속도를 조절한다. 구동유닛은 널리 알려져 있는 바와 같이 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동유닛은 피스톤에 결합되는 유압액츄에이터 및 유압액츄에이터의 작동을 제어하는 제어기를 포함하여 구성될 수 있으며, 또한 널리 사용되는 주사기펌프로 구성될 수도 있다.

건조유닛은 실리카 볼이 코팅된 기판(w)을 건조하기 위한 것이다. 건조유닛은 한 쌍의 할로겐램프장치(40)로 구성된다. 즉, 할로겐램프장치(40)에 전원이 인가되어 할로겐램프장치(40)가 발열하게 되면, 기판(w)에 코팅된 실리카 볼이 빠르게 건조된다. 여기서, 할로겐램프장치(40)는 일반적으로 널리 알려져 있으므로, 그 구조에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 각 할로겐램프장치(40)는 각 기둥부재(15)의 상단부에 고정되어 있어서 안착된 기판(w)의 상방에 배치된다. 그리고, 한 쌍의 할로겐램프장치(40)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 기판지지대의 회전축(C)을 중심으로 서로 대칭이 되도록 배치되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 구형의 분말 코팅장치(100)에 있어서는, 먼저 기판(w)을 기판지지대(20)에 안착시키고 상부케이스(11)를 하부케이스(12)에 결합시킨 후에, 상부케이스의 관통공(111)에 실린더의 노즐부(312)를 삽입한다. 이 때, 진공흡착방식을 이용하여 기판(w)을 기판지지대(20)에 견고하게 고정한다. 그 후, 기판지지대(20)를 회전축(C)을 중심으로 회전시킨다. 이와 같이, 기판지지대(20)가 회전한 상태에서, 구동유닛(미도시)을 구동하여 피스톤(32)을 직선이동시키면, 실린더의 수용부(311)에 충전되어 있던 실리카 볼 용액이 노즐부(312)를 통하여 분사된다. 그리고, 분사된 실리카 볼 용액은 기판지지대(20)의 회전시 발생되는 원심력에 의하여 기판(w)의 상면에 골고루 퍼지면서 코팅되게 된다. 이 때, 피스톤(32)의 직선 이동 속도는 구동유닛을 적절하게 작동시킴으로써 조절될 수 있으며, 이러한 구동유닛의 작동에 의해서 실리카 볼 용액의 분사량을 조절할 수 있게 된다. 이와 같이, 실리카 볼 용액이 코팅된 후에, 할로겜램프장치(40)를 작동하여 기판(w)에 열을 가하게 되면, 실리카 볼 용액이 빠르게 건조되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 구동유닛에 의해 실리카 볼 용액의 분사량이 조절 가능하게 되므로, 원하는 양을 일정한 속도로 분사할 수 있게 된다. 또한, 실린더의 노즐부(312)가 관통공(111)에 끼워져 위치 고정되어 있으므로, 실리카 볼 용액을 기판(w)의 특정 위치에 반복적으로 분사할 수 있게 된다.

특히, 실린더의 노즐부(312)가 관통공(111)에 끼워지게 되면, 케이스(10)의 내부는 외부와 완전히 격리되게 되므로, 실리카 볼 용액의 코팅 과정에서 외부의 이물질이 유입되어 코팅 품질을 저해하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 분사유닛(30)이 하부케이스(12)에 착탈 가능하게 결합되어 있으므로, 실리카 볼 용액의 조성이나 성분 등에 따라 적절한 형상을 가지는 실린더(31) 및 피스톤(32)을 선택하여 하부케이스(12)에 결합함으로써 다양한 조성이나 성분을 가지는 실리카 볼 용액의 코팅에 사용할 수 있게 된다. 예를 들어 점도가 높은 실리카 볼 용액의 경우에는 노즐부(312)의 직경이 큰 실린더(31)를 결합하여 사용할 수 있게 된다. 그리고, 실린더(31) 및 피스톤(32)을 분리하여 세척 등을 할 수 있게 되므로, 유지 관리가 용이하다는 장점도 있다.

이와 같이, 본 실시예의 코팅장치(100)를 이용하게 되면, 외부의 오염물질의 유입을 방지할 수 있으며, 원하는 양의 실리카 볼 용액을 원하는 위치에 원하는 속도로 분사할 수 있게 되므로, 코팅 품질도 향상되며 나아가 수율도 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 코팅된 기판을 분리하지 않은 상태에서도 할로겐램프장치(40)를 작동시킴으로써 코팅된 실리카 볼 용액을 건조할 수 있게 되므로, 건조시간을 단축할 수 있게 된다. 특히, 기판의 건조 시간을 다양한 공정조건에 맞게 변화시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 실리카 볼 용액의 코팅과 함께 할로겐램프장치(40)를 작동시켜 건조하거나, 실리카 볼 용액의 코팅 후에 할로겐램프장치(40)를 이용하여 건조할 수 있게 된다. 특히, 본 실시예에서는 한 쌍의 할로겐램프장치(40)가 기판지지대의 회전중심축(C)을 중심으로 대칭이 되도록 배치되어 있어서, 기판(w)의 전면을 전체적으로 균일하게 건조할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시예에서는 코팅된 기판을 할로겐램프장치(40)를 이용하여 건 조할 수 있게 되므로, 종래 방식에서 자연 건조된 코팅 기판에 대하여 더 우수한 품질의 코팅 기판을 얻을 수 있게 된다. 그리고, 이러한 점은 도 3 및 도 4에 도시된 사진을 통하여 명확하게 알 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예의 코팅장치를 이용하게 되면 종래의 코팅장치를 이용하는 경우에 비해서 볼 밀도가 약 2배 이상 증가함을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 본 실시예에서는 분사유닛이 실린더, 피스톤 및 구동유닛을 포함하도록 구성되어 있으나, 분사유닛이 피펫장치 또는 대한민국 공개특허공보 제2006-132589호, 제2006-34828호, 제2002-73344호 및 제2002-88433호 등에 개시되어 있는 바와 같은 분사량의 조절이 가능한 피펫장치로 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 분말 코팅장치의 개략적인 평면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 개략적인 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 탄성변형부의 탄성 변형과정을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 구형의 분말 코팅장치를 이용하여 실리카 볼이 코팅된 기판을 확대한 사진이다.

도 5는 종래의 방법에 의해 실리카 볼이 코팅된 기판을 확대한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...케이스 11...상부케이스

12...하부케이스 20...기판지지대

30...분사유닛 31...실린더

32...피스톤 40...할로겐램프장치

100...구형의 분말 코팅장치 111...관통공

311...수용부 312...노즐부

Claims (7)

1. 케이스;

   기판이 안착되어 지지되며, 상기 안착된 기판의 두께방향과 평행한 가상의 축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 상기 케이스의 내부에 설치되는 기판지지대;

   상기 안착된 기판에 구형의 분말 용액을 분사하는 분사유닛; 및

   상기 안착된 기판의 상방에 설치되도록 상기 케이스에 결합되며, 상기 구형의 분말 용액으로 코팅된 기판을 건조하는 건조유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분사유닛은,

   상기 케이스에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 구형의 분말 용액이 수용되는 수용부와, 상기 수용부에 수용된 구형의 분말 용액이 분사되는 노즐부를 가지는 실린더; 및

   상기 실린더의 수용부 내에서 직선 이동 가능하도록 상기 수용부에 삽입되며, 상기 수용부 내에서의 직선 이동에 의해 상기 구형의 분말 용액을 분사시키는 피스톤;를 구비하는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 케이스는 상기 케이스의 내부가 외부와 연통되도록 관통 형성된 관통공을 가지며,

   상기 관통공에는 상기 실린더의 노즐부가 삽입되며, 상기 관통공에 삽입된 노즐부는 상기 안착된 기판의 상방에 배치되는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치,
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 피스톤의 직선 이동 속도가 조절되도록 상기 피스톤을 구동시키는 구동유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 건조유닛은 상기 기판지지대의 회전축을 중심으로 서로 대칭이 되도록 한 쌍 구비되는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치.
7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 건조유닛은 할로겐램프장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 구형의 분말 코팅장치.

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