KR100931602B1 - 기판합착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 기판을 합착하는 기판합착장치에 관한 것으로, 기판합착장치는 제1 기판을 지지하는 제1 챔버;제2 기판을 지지하며, 상기 제1 챔버와 함께 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 합착공간을 형성하는 제2 챔버;상기 제2 챔버의 측면부에 배치되어, 상기 제2 챔버를 상기 제1 챔버 측으로 승강시키는 승강부;및 상기 승강부에 설치되며, 상기 제2 챔버의 측면방향으로 작용하는 압력에 대해 반력을 작용시키는 반력발생부;를 구비함으로써, 장비 내부의 상측에서 이물질이 합착공간으로 반입되는 것을 최소화 하며, 챔버가 어느 한 측으로 기울어져, 챔버의 측면방향으로 작용할 수 있는 압력에 대해 반력을 작용시켜, 챔버를 안정적으로 승강시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판합착장치{Apparatus for assembling substrates}
본 발명은 기판합착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 기판을 합착하는 기판합착장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되어 왔다. 이에 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 그 일부는 이미 실생활에 널리 사용되고 있다.
그 중 LCD의 경우에는 CRT(Cathode Ray Tube)에 비하여 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 많이 사용되고 있다.
이러한, LCD는 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 CF(Color filter) 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입하여 형 성된다. 두 기판의 외주면에는 액정 물질을 누출을 막기 위한 봉인재(Sealer)가 구비되며, 두 기판 사이에는 소정 간격으로 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격재(Spacer)가 배치된다.
한편, 두 기판의 기판합착공정은 상부챔버와 하부챔버에 의해 합착공간을 형성하여, 이 합착공간으로 두 기판을 위치시키고, 두 기판을 접촉시켜 가압하는 방식으로 진행된다.
이때, 두 기판 간 간격을 조절하거나, 합착공간의 밀폐를 위해서, 일반적으로 승강축을 챔버의 테두리부에 복수 개로 위치시키고, 복수 개의 승강축을 개별 구동시켜, 상부챔버를 승강시키는 방법이 사용되고 있다.
종래의 기판합착장치는 상부챔버를 승강시켜 합착공간을 밀폐시키므로, 장비 상측의 진동 등에 따라 상부챔버에 부착되어 있던 이물질이 낙하되어, 합착공간으로 반입될 수 있으며, 이는 불량생산의 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 두 기판의 간격 조절 시, 어느 한 측방향으로 챔버가 기울어져, 이에 따라 챔버의 측면방향으로 압력이 작용되어 승강축의 피로도가 증가하여 장비의 내구성이 약해지는 문제점이 있다.
이에 따른 본 발명의 목적은, 합착공간으로 이물질이 반입되는 것을 최소화 하며, 챔버의 측면방향으로 승강축에 전달되는 압력에 대해 반력을 가지도록 한, 기판합착장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치는 제1 기판을 지지하는 제1 챔버;제2 기판을 지지하며, 상기 제1 챔버와 함께 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 합착공간을 형성하는 제2 챔버;상기 제2 챔버의 측면부에 배치되어, 상기 제2 챔버를 상기 제1 챔버 측으로 승강시키는 승강부;및 상기 승강부에 설치되며, 상기 제2 챔버의 측면방향으로 작용하는 압력에 대해 반력을 작용시키는 반력발생부;를 구비한다.
상기 승강부는, 상기 제2 챔버의 측면으로부터 이격되며, 상기 제2 챔버의 승강방향으로 마련되는 베이스;상기 베이스의 상기 제2 챔버를 향하는 일측면에 설치되는 제1 리니어가이드;및 상기 제1 리니어가이드에 레일 결합되어 승강되는 제1 슬라이더;를 구비할 수 있다.
상기 반력발생부는, 상기 베이스의 일측면과 대향되는 타측면에 설치되는 제2 리니어가이드;상기 제2 리니어가이드에 레일 결합되어 상기 제1 슬라이더와 함께 승강되는 제2 슬라이더;및 상기 제2 슬라이더에 결합되며, 상기 제1 슬라이더를 신장지지하는 탄성부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 슬라이더는 상기 제2 챔버의 측면에 결합될 수 있다.
상기 제2 챔버의 하부에 배치되어 상기 제2 챔버를 지지하며, 상기 제2 챔버를 평면 상으로 이동시켜, 상기 제1 기판에 대해 상기 제2 기판을 정렬시키는 복수 개의 정렬유닛;및 복수 개의 상기 정렬유닛을 지지하는 정렬스테이지;를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 슬라이더는 상기 정렬스테이지의 측면에 결합될 수 있다.
상기 정렬스테이지는 한 쌍의 평판;및 상기 평판의 사이에 결합되는 보강구조체로 이루어질 수 있다.
상기 제2 챔버는 밑판;및 상기 밑판으로부터 상기 제1 챔버 측으로 돌출되는 측벽;으로 이루어질 수 있다.
상기 밑판은, 한 쌍의 평판;및 상기 평판의 사이에 결합되는 보강구조체로 이루어질 수 있다.
상기 제1 챔버는 상부챔버이며, 상기 제2 챔버는 하부챔버일 수 있다.
본 발명에 따른 기판합착장치는 장비 내부의 상측에서 이물질이 합착공간(103)으로 반입되는 것을 최소화 하며, 챔버가 어느 한 측으로 기울어져, 챔버의 측면방향으로 작용할 수 있는 압력에 대해 반력을 작용시켜, 챔버를 안정적으로 승강시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치를 간략하게 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치 중 일부를 나타낸 분해사시도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 기판합착장치(100)는 제1 챔버(110), 제2 챔버(120), 승강부(160) 및 반력발생부(170)를 구비한다. 제1 챔버(110)는 상부챔버이며, 제2 챔버(120)는 하부챔버일 수 있다.
제1 챔버(110)는 제1 기판(S1)을 지지하며, 제2 챔버(120)는 제2 기판을 지지한다. 여기서, 도시되지 않았지만, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)에는 각각 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 지지하기 위한, 정반(미도시)과 척(미도시)이 더 구비될 수 있다. 이때, 척(미도시)은 정전척, 진공흡착척, 점착척 중 어느 하나로 채택될 수 있다.
제1 챔버(110)는 기판합착장치(100)의 외관을 형성하는 프레임(101)에 결합되어, 고정위치를 가진다. 제2 챔버(120)는 제1 챔버(110)와 함께, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 합착공간(103)을 형성한다.
한편, 기판합착장치(100)는 제2 챔버(120)의 하부에 배치되는 복수 개의 정렬유닛(140)과, 정렬유닛(140)을 지지하는 정렬스테이지(150)를 더 구비한다. 복수 개의 정렬유닛(140)은 제2 챔버(120)를 지지하며, 제2 챔버(120)를 평면 상으로 이동시킴으로써, 제1 기판(S1)에 대해 제2 기판(S2)을 정렬시킨다. 이러한, 정렬유닛(140)으로는 리니어 액츄에이터와 같은 선형 이동수단으로 채택될 수 있다.
여기서, 기판합착장치(100)는 정렬스테이지(150)를 승강시킴으로서, 제2 챔버(120)가 제1 챔버(110) 측으로 승강되도록 설치된다. 이에 따라, 제2 챔버(120) 는 밑판(121)과, 밑판(121)으로부터 제1 챔버(110) 측으로 돌출되는 측벽(123)으로 분리될 수 있으며, 제2 챔버(120)의 밑판(121)과 정렬스테이지(150)는 경량화되어 마련되는 것이 바람직하다.
제2 챔버(120)의 밑판(121)과 정렬 스테이지(150)는, 경량화를 위해 각각 한 쌍의 평판(121a, 121b, 150a, 150b)과, 한 쌍의 평판(121a, 121b, 150a, 150b)의 사이에 결합되는 보강구조체(121c, 150c)로 이루어질 수 있다. 이때, 보강구조체(121c, 150c)는 벌집(honeycomb)구조를 가질 수 있으며, 그 외에도 격자(lattice)구조, 트러스(truss)구조 중 어느 하나로 마련되어, 한 쌍의 평판(121a, 121b, 150a, 150b)을 수직지지할 수 있다.
한편, 합착공간(103)은 제2 챔버(120)가 제1 챔버(110)측으로 상승됨에 따라 밀폐된다. 이때, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)의 사이에는 합착공간(103)의 기밀을 유지시키기 위한 오-링(O-ring)과 같은 기밀부재(130)가 구비되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치의 승강부와 반력발생부의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다. 도 3을 참조하면, 승강부(160)는 리니어모터(Linear Moter)의 형태로 정렬스테이지(150)의 측면에 결합되며, 베이스(161), 제1 리니어가이드(163) 및 제1 슬라이더(165)를 구비한다.
베이스(161)는 제2 챔버(120)의 측면으로부터 이격되며, 제2 챔버(120)의 승강방향으로 마련된다. 제1 리니어가이드(163)는, 제2 챔버(120)의 승강방향으로 승강되는 제1 슬라이더(165)의 승강을 안내하기 위해, 제2 챔버(120)를 향하는 베이 스(161)의 일측면에 설치된다. 제1 슬라이더(165)는 제1 리니어가이드(163)에 레일 결합된다.
여기서, 제1 슬라이더(165)는 코일 어셈블리(165a)를 구비하며, 베이스(161)에는 자석 어셈블리(161a)를 구비할 수 있다. 코일 어셈블리(165a)는 에폭시 또는, 강으로 구리 코일을 감싼 형태로써, 구리 코일에는 전류가 흐른다. 자석 어셈블리(161a)는 N극과 S극이 교차되어가며 철판에 자석이 부착되어 자기장을 형성한다. 이와 같이, 전류와 자기장이 교차됨에 따라, 제1 슬라이더(165)는 제2 챔버(120)의 승강방향으로 승강된다.
여기서, 도시되지 않았지만, 베이스(161)는 제1 슬라이더(165)의 현재 위치를 파악하며, 제1 슬라이더(165)의 이동 거리를 조절하기 위한 스케일(미도시)이 형성될 수 있다.
이러한, 승강부(160)는 제2 챔버(120)의 측면부에 복수 개로 구비되어, 제2 챔버(120)의 테두리부를 각각 승강시킴으로써, 제1 기판(S1)에 대한 제2 기판(S2)의 간격을 조절할 수 있다.
한편, 반력발생부(170)는 제2 리니어가이드(171), 제2 슬라이더(173) 및 탄성부재(175)를 구비한다. 제2 리니어가이드(171)는 베이스(161)의 일측면과 대향되는 타측면에 설치되며, 제2 슬라이더(173)는 제2 리니어가이드(171)에 레일 결합된다. 탄성부재(175)는 일측이 제1 슬라이더(165)에 결합되고, 타측이 상기 제2 슬라이더(173)에 결합된다.
따라서, 제2 슬라이더(173)는 탄성부재(175)에 의해 제1 슬라이더(165)와 결 합되므로, 제1 슬라이더(165)의 승강에 따라 함께 승강될 수 있다. 이때, 탄성부재(175)의 탄성강도는 제1 슬라이더(165)의 승강에 따라, 제2 슬라이더(173)를 함께 승강시킬 수 있는 강도로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 탄성부재(175)는 제1 슬라이더(165) 측으로 작용되는 신장력을 가지도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 탄성부재(175)는 제2 챔버(120)의 측면방향으로 작용할 수 있는 압력에 대해, 제1 슬라이더(165)를 신장지지하도록 마련되는 것이다.
여기서, 상술된 설명에서는 제2 슬라이더(173)가 탄성부재(175)에 의해 제1 슬라이더(165)와 결합되어, 제1 슬라이더(165)와 함께 승강되는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로, 제1 슬라이더(165)에 구비되는 코일 어셈블리(165a)를 제2 슬라이더(173)에도 구비함으로써, 제2 슬라이더(173)를 제1 슬라이더(165)와 함께 승강되도록 실시될 수 있을 것이다.
한편, 기판합착장치(100)는 도시되지 않았지만, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간 정렬상태를 측정하기 위한 카메라(미도시)와 조명장치(미도시), 밀폐된 합착공간(103)의 진공배기를 수행하는 진공펌프(미도시)를 더 구비할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치의 작동에 대해 설명하도록 한다.
제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)(이하, '두 기판')은 합착을 위해, 합착공간(103)으로 반입되며, 제1 기판(S1)은 제1 챔버(110)에 부착되고 제2 기판(S2)은 제2 챔버(120)에 부착된다.
이어, 카메라(미도시)와 조명장치(미도시)에 의해, 두 기판(P1, P2)의 정렬상태가 측정된다. 두 기판(P1, P2)의 정렬상태 측정결과에 따라, 복수 개의 정렬유닛(140)은 제2 챔버(120)를 평면 상으로 이동시켜 두 기판(P1, P2) 간 위치를 정렬시키며, 복수 개의 승강부(160)는 제2 챔버(120)의 테두리부를 각각 제1 챔버(110) 측으로 승강시켜 두 기판(P1, P2) 간 간격을 조절한다.
이와 같이, 복수 개의 승강부(160)는 두 기판(P1, P2)의 간격조절을 위해, 각각 개별 구동될 수 있다.
도 4a, 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치의 일부를 확대하여, 제2 챔버의 측면방향으로 작용하는 압력에 대한 반력의 작용상태를 나타낸 개념도이다. 도 4를 참조하면, 복수 개의 승강부(160)는 두 기판(P1, P2)의 간격조절을 위해 제2 챔버(120)를 승강시킨다. 이때, 각각 개별 구동되는 승강부(160)에 의해 제2 챔버(120)는 어느 한 측으로 기울어질 수 있다.
제2 챔버(120)는 어느 한 측으로 기울어짐에 따라, 기울어진 제2 챔버(120)의 측면방향으로 압력(P1)이 작용되며, 이 압력(P1)은 해당 위치에서 제2 챔버(120)에 결합되는 제1 슬라이더(165)로 전달된다. 제1 슬라이더(165)로 전달되는 압력(P1)은 제1 슬라이더(165)와 제1 리니어가이드(163) 간 마찰을 증가시키거나, 제1 슬라이더(165)가 베이스(161)에 접촉되어, 제1 슬라이더(165)가 제1 리니어가이드(163)를 따라 승강되는 동작에 장해 요소로 작용할 수 있다(도 4a 참조).
이때, 반력발생부(170)는 제2 챔버(120)의 측면방향으로 작용하는 압력(P1) 에 대해, 반력(P2)을 작용시켜, 제2 챔버(120)의 승강을 보장한다. 즉, 제2 슬라이더(173)에 결합되고, 제1 슬라이더(165)를 신장지지하는 탄성부재(175)는, 제1 슬라이더(165) 측으로 작용하는 신장력을 가지므로, 제2 챔버(120)의 측면방향으로 반력(P2)을 작용시킨다.
이와 같이, 제1 슬라이더(165)는 제2 챔버(120)의 측면방향으로 압력(P1)이 작용하더라도, 제1 리니어가이드(163)를 따라 승강될 수 있는 상태를 유지한다(도 4b 참조).
계속해서, 두 기판(P1, P2) 간 정렬이 수행되면, 복수개의 승강부(160)는 동일한 구동력으로 제2 챔버(120)를 제1 챔버(110) 측으로 상승시켜, 합착공간(103)을 밀폐시킨다. 합착공간(103)이 밀폐됨에 따라 두 기판(P1, P2)은 근접되며, 합착공간(103)의 진공배기가 수행된다.
합착공간(103)이 진공분위기로 전환되면, 제1 기판(S1)이 제2 기판(S2)으로 자유낙하되어, 두 기판(P1, P2)은 접촉된다. 접촉된 두 기판(P1, P2)으로 기구적 가압 또는, 가압가스에 의한 가압이 수행되어, 두 기판(P1, P2)은 합착된다.
상술된 바와 같이, 기판합착장치(100)는 제2 챔버(120)를 제1 챔버(110) 측으로 승강시켜, 두 기판(P1, P2)의 합착이 진행되므로, 장비 내부의 상측에서 이물질이 합착공간(103)으로 반입되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 기판합착장치(100)는 두 기판(P1, P2)의 간격조절 시, 제2 챔버(120)가 어느 한 측으로 기울어져, 제2 챔버(120)의 측면방향으로 작용할 수 있는 압 력(P1)에 대해 반력을 작용시켜, 제2 챔버(120)의 승강을 보장할 수 있다.
한편, 상술된 설명에서, 기판합착장치(100)는 정렬유닛(140)과 정렬스테이지(150)를 구비하고, 승강부(160)는 정렬스테이지(150)를 승강시킴으로써, 제2 챔버(120)를 승강시키는 것으로 설명하고 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 정렬유닛(140)과 정렬스테이지(150)가 구비되지 않는 기판합착장치(100)에서, 승강부(160)는 제1 슬라이더(165)가 제2 챔버(120)의 측면에 결합되어 제2 챔버(120)를 승강시키도록 실시 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치 중 일부를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치의 승강부와 반력발생부의 결합관계를 나타낸 분해사시도이다.
도 4a, 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판합착장치의 일부를 확대하여, 제2 챔버의 측면방향으로 작용하는 압력에 대한 반력의 작용상태를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판합착장치 중 일부를 나타낸 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 : 기판합착장치 110 : 제1 챔버
120 : 제2 챔버 160 : 승강부
170 : 반력발생부

Claims (10)

  1. 제1 기판을 지지하는 제1 챔버;
    제2 기판을 지지하며, 상기 제1 챔버와 함께 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 합착공간을 형성하는 제2 챔버;
    상기 제2 챔버의 측면부에 배치되어, 상기 제2 챔버를 상기 제1 챔버 측으로 승강시키는 승강부;및
    상기 승강부에 설치되며, 상기 제2 챔버의 측면방향으로 작용하는 압력에 대해 반력을 작용시키는 반력발생부;를 구비하되,
    상기 승강부는
    상기 제2 챔버의 측면으로부터 이격되며, 상기 제2 챔버의 승강방향으로 마련되는 베이스;
    상기 베이스의 상기 제2 챔버를 향하는 일측면에 설치되는 제1 리니어가이드;및
    상기 제1 리니어가이드에 레일 결합되어 승강되는 제1 슬라이더;를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 반력발생부는,
    상기 베이스의 일측면과 대향되는 타측면에 설치되는 제2 리니어가이드;
    상기 제2 리니어가이드에 레일 결합되어 상기 제1 슬라이더와 함께 승강되는 제2 슬라이더;및
    상기 제2 슬라이더에 결합되며, 상기 제2 슬라이더에 대해 상기 제1 슬라이더를 탄성지지하는 탄성부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 슬라이더는,
    상기 제2 챔버의 측면에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 챔버의 하부에 배치되어 상기 제2 챔버를 지지하며, 상기 제2 챔버를 평면 상으로 이동시켜, 상기 제1 기판에 대해 상기 제2 기판을 정렬시키는 복수 개의 정렬유닛;및
    복수 개의 상기 정렬유닛을 지지하는 정렬스테이지;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 슬라이더는,
    상기 정렬스테이지의 측면에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 정렬스테이지는,
    한 쌍의 평판;및
    상기 평판의 사이에 결합되는 보강구조체로 이루어지는 것를 특징으로 하는 기판합착장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제2 챔버는
    밑판;및
    상기 밑판으로부터 상기 제1 챔버 측으로 돌출되는 측벽;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 밑판은,
    한 쌍의 평판;및
    상기 평판의 사이에 결합되는 보강구조체로 이루어지는 것를 특징으로 하는 기판합착장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 상부챔버이며, 상기 제2 챔버는 하부챔버인 것을 특징으로 하는 기판합착장치.
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