KR101019469B1 - 진공흡착 헤드 - Google Patents

Abstract

진공흡착 패드31로서 에칭 가능한 판자모양 부재를 이용한다. 그 일방의 면에 대하여 다수의 독립한 볼록부와 오목부를 형성하고 흡착부33b를 형성한다. 또 흡착부의 외주를 고리 모양으로 형성해서 기밀부33a라고 한다. 진공흡착 패드31이 흡착 대상의 기판에 근접했을 때에 진공흡착 패드31의 주변 공간을 외기로부터 차폐하기 위하여, 슬릿32d가 있고 탄성부재를 이용하여 가장자리에 모자 모양으로 일체로 성형한 스커트 패드32를 설치한다. 이렇게 하면 흡인구36에서의 배기에 의하여 기판을 흡착할 때에 기판이 국부적으로 변형하지 않게 되고, 흡착시의 진공흡착 패드와 액정 패널과 같은 기판의 사이의 흡착 가능한 간격을 넓힐 수 있다.

Description

진공흡착 헤드{VACUUM SUCTION HEAD}

본 발명은, 기판(基板)을 반송(搬送)할 때에 기판을 지지하거나 기판을 흡착(吸着)하거나 하는 진공흡착 헤드에 관한 것이다. 본 발명에 있어서 기판은 단판(單板)의 반도체 웨이퍼(半導體 wafer), 세라믹스 기판, 글래스 기판, 플라스틱 기판 및 접합 기판인 투과형 프로젝터 기판, 또 플랫 패널 디스플레이인 PDP(플라즈마 디스플레이), 반사형 액정 프로젝터 기판, 액정 패널(液晶 panel), 유기EL소자 기판 등이다. 여기에서 기판 두께가 얇은 글래스 기판 등은 취성재료 기판(脆性材料 基板)이라 불린다. 이하의 설명에서는 액정 패널을 예로 들어서 설명한다.

기판의 가공장치 등에 공급 및 언로딩(unloading)을 하기 위하여 반송 로봇 등이 사용된다. 제1도는 반송 로봇의 진공흡착 장치에 사용되고 있는 기판을 반송하기 위한 제1종래 예(例)의 진공흡착 패드1과, 흡착 대상이며 기판을 접합시킨 접합 기판인 액정 패널2를 나타내고 있다. 액정 패널2는 주지된 바와 같이 2장의 글래스 기판3a, 3b를 입상(粒狀)의 스페이서(spacer)4를 사이에 두고 포개고 나서, 양쪽 글래스 기판3a, 3b의 가장자리 부분을 접착제(씰제(Seal 劑))5를 이용해서 서로 고정하고 접착제(씰제)5의 층에 형성한 작은 구멍으로 액정을 주입하는 것이다. 이 진공흡착 패드1은 그릇을 엎어 놓은 형상을 닮은 고무제(rubber製)의 흡입반la와, 그 흡입반la의 상부를 관통하는 위치에 설치된 흡인관1b로 이루어진다.

제2도는 그 흡입반la의 하단 가장자리 부분1c를 액정 패널2의 상면에 가압하고 흡인관1b를 통하여 진공 흡인한 상태를 나타낸다. 이 진공 흡인 에 의하여 진공 흡인한 곳에서는 상측의 글래스 기판3a가 상방(上方)으로 국부적으로 변형되고, 이 곳에서는 상하의 글래스 기판간의 갭이 커지고 일시적으로 압력이 작아지게 되는 경우가 있다. 이 경우에 액정이 그 곳에 집중되도록 유입된다. 스페이서4는 예를 들면 지름이 5∼10μm인 것이 100개/mm² 정도로 균일한 밀도가 되도록 봉입(封入)되어 있다. 그러나 스페이서4는 글래스 기판3a, 3b에 고정되어 있지 않으므로 액정의 이동에 따라 스페이서4도 이동한다. 액정 패널2에 액정이 미주입된 경우에는 압력이 작아지게 된 곳으로 공기가 유입된다. 이 경우에는 스페이서4의 이동 저항이 적기 때문에 스페이서4의 이동이 더욱 커진다.

이 결과 진공흡착 패드1에 의한 흡착 종료 후에는 제3도에 나타나 있는 바와 같이 스페이서4의 분포에 편차가 발생하고, 그에 따라 상하의 글래스 기판간의 갭에도 편차가 발생한다. 또 도시는 하지 않고 있지만, 최근 스페이서 없이 2장의 글래스 기판을 접합시킨 타입의 액정 패널도 존 재하고, 이 스페이서 없는 타입의 액정 패널은, 제1∼3도에 있어서 액정 패널2 사이의 스페이서4가 봉입되어 있지 않은 상태로 구성되어 있다. 이 스페이서 없는 타입의 액정 패널을 흡입반1a에 의하여 진공 흡인을 하는 경우에 있어서도, 상측의 글래스 기판3a가 상방에서 국부적으로 변형하고, 상측의 글래스 기판3a의 국부적인 변형이 원래로 돌아가지 않아 상하의 글래스 기판간의 갭에 편차가 발생해버린다. 이렇게 액정 패널의 상하의 글래스 기판간에 있어서의 갭의 간격이 0.04mm 이상으로 불균일하면 표시면에 얼룩이 나타나서 액정 패널로서 불량제품이 된다.

상기한 바와 같이 제1종래 예의 진공흡착 패드1에 의하여 액정 패널2를 흡착할 때에 상측의 글래스 기판이 변형되는 원인은, 글래스 기판의 판의 두께나 스페이서4의 사이즈에 비하여 흡입반1a의 구경(口徑)이 크기 때문이다. 흡입반1a의 구경은 몇 십mm도 있는 것에 비하여 글래스 기판의 판의 두께는 0.5 ∼ 1.1mm이며, 그 판의 두께는 얇은 것이 선택되는 경향이 있다.

이러한 진공흡착 패드1에 의한 흡착에 의한 흡착면의 글래스 기판의 국부적인 변형이나 글래스 기판간의 갭의 편차나 그것에 기인하는 스페이서4에 있어서의 분포의 편차의 문제를 피하기 위하여, 제1도의 진공흡착 패드1에 있어서 흡입반1a의 사이즈를 작게 하면 흡인력이 부족하게 된다. 이 때문에 제4도에 나타나 있는 바와 같이, 작은 흡입반을 이용한 진공흡착 패드1을 복수 개 설치하여 액정 패널2를 흡인하는 방법이 있다. 이 경우에 진공흡착 패드1이 글래스 기판의 표면을 꽉 누르지 않도록 모든 진공흡착 패드1의 흡착면을 소정의 설치 공차(設置 公差) 범위 내로 형성하도록 진공흡착 장치에 설치할 필요가 있다. 또한 흡착 대상인 액정 패널2에 굴곡이나 휘어짐이 있는 경우에 있어서도, 모든 진공흡착 패드1의 흡착면이 액정 패널2를 흡착 가능한 간격 내에 설정되어 있는 것이 필요하다.

복수의 진공흡착 패드1의 흡착면이 상기한 설치 공차 범위 내로 진공흡착 장치에 설치되지 않으면 흡착이 불완전한 채 액정 패널2를 반송하게 되기 때문에, 반송 도중에 액정 패널2가 낙하될 우려나 액정 패널2를 흡착할 때에 진공흡착 패드1에서 액정 패널2를 꽉 눌러 상하의 글래스 기판간의 갭에 편차를 생기게 해버리기 때문에 불량제품의 발생을 초래할 우려가 있었다.

제5도는 일본 공개특허공보 특개평11-19838호 공보에 나타낸 제2종래 예에 있어서의 진공흡착 패드21의 구조를 나타내는 분해도이다. 진공흡착 패드21의 흡착반(吸着盤)22는 감광성 수지재로 이루어지는 원반 모양이고, 그 중앙부에 상하 방향으로 관통하는 흡입구22c가 형성되고, 그 흡착반22의 흡착면에는 후술하는 바와 같은 다수의 볼록부와 오목부가 형성되어 있다. 이러한 다수의 볼록부와 오목부는 감광성 수지재의 에칭 처리(etching 處理)에 의하여 형성된다.

진공흡착 패드21의 흡착반22에 있어서의 흡착면의 구조를 제6도에 나타내고, 진공흡착 패드21의 단면도는 제7도에 나타나 있다. 이 흡착반22는 가장자리가 평면인 면을 가지는 기밀부(氣密部)22a와 다수의 볼록부와 오목부가 형성된 흡착부22b를 구비하고 있다. 보강층23은 제7도에 나타나 있는 바와 같이 감광성 수지재가 외부 응력에 의하여 변형되지 않도록 강성이 큰 판재로 이루어지는 층이며, 감광성 수지재가 제판 재료(製版 材料)로서 제품화되는 단계에서 접합된다. 마그넷 시트(magnet sheet)24는 흡착반22와 동일한 직경의 시트이다. 양면접착 시트25는 마그넷 시트24와 보강층23을 접합하기 위한 접착 시트이며, 그 지름은 흡착반22에 있어서의 흡착부22b의 지름과 같다. 이들의 부재23∼25에는 흡입구22c와 대응하는 위치에 구멍Q가 형성된다.

양면접착 시트25의 지름을 흡착부22b의 지름과 동일하게 할 경우에 제7도에 나타나 있는 바와 같이, 흡착반22는 그 흡착부22b만 마그넷 시트24를 통하여 지지부재26에 고정된다. 그러나 기밀부22a는 고정되지 않고 프리(free)하게 되어 있다. 제8도는 양면접착 시트25의 지름을 흡착반22의 지름과 동일하게 한 예이며, 이 경우에는 흡착반22의 전체 면이 지지부재26에 고정된다.

제6도로 되돌아가서 흡착반22의 가장자리 부분의 확대도X를 참조한다. 기밀부22a는 감광성 수지재를 에칭하지 않고 있는 영역이다. 흡착부22b는 다수의 작은 원(圓)의 영역을 비에칭부(볼록부)로 하고 기타를 에칭부(오목부)로 한 것이다. 제6도의 확대도X에 나타나 있는 바와 같이 작은 원(圓)인 곳이 볼록부M으로 남고 기타가 오목부N이 된다. 여기에서 볼록부M과 기밀부22a는 함께 비에칭부이기 때문에 동일면상에 있다.

지지부재26은 마그넷 시트24와 동일한 직경을 가지는 철로 만든 부재이며, 흡착반22의 흡입구22c와 대응하는 중앙부의 위치에 지지부26a가 일체로 형성된다. 지지부26a에는 흡인관27이 삽입되어 있고 그 흡인관27은 도면에 나타나 있지 않은 진공 펌프에 접속된다. 흡착반22는 보강층23, 양면접착 시트25, 마그넷 시트24와 일체적으로 접합되어 마그넷 시트24의 작용에 의하여 지지부재26에 대하여 착탈(着脫)하도록 되어 있다.

이렇게 구성된 진공흡착 패드21을 평탄한 액정 패널2에 가압하면 흡착반22의 흡착부22b의 오목부N은 기밀부22a에 의하여 폐공간을 형성하고 또한 개개의 볼록부M이 독립하고 있기 때문에 제5도에 나타나 있는 바와 같이 흡착반22의 흡입구22c가 이 폐공간으로 연통(連通)함으로써, 흡입구22c를 통해서 상기의 도면에 나타나 있지 않은 진공펌프에 의하여 진공 흡인이 이루어짐으로써 흡착반22를 액정 패널2에 흡착시킬 수 있다.

제9도는 상기한 제2종래 예의 진공흡착 패드21을 이용해서 외형 형상이 작은 액정 패널2를 흡착한 상태를 나타내는 단면도이다. 이 경우에 기판을 지지하기 위하여 반송 로봇 등에 구비되는 진공흡착 장치에 이용하는 진공흡착 패드21의 수는 1개이며, 액정 패널2의 크기는 진공흡착 패드21보다 약간 큰 정도로 한다. 액정 패널2를 진공흡착 패드21에 흡착시킬 때에는 제6도의 확대도X의 기밀부22a와 동일면에 있는 다수의 볼록부M이 액정 패널2에 있어서의 상측의 글래스 기판3a의 상면에 접촉하기 때문에, 액정 패널2의 상측의 글래스 기판3a는 국부적으로 변형하지 않게 되어 상측의 글래스 기판3a와 하측의 글래스 기판3b 사이의 갭에 편차는 발생하지 않는다. 또한 스페이서를 봉입하지 않고 갭이 형성되어 있는 액정 패널의 경우에도 상하의 글래스 기판간의 갭에 편차는 발생하지 않는다. 한편 진공흡착 패드21은 흡착반22 자체에 충분한 유연성이 있는 경우에는, 제8도에 나타나 있는 것 같이 양면접착 시트25에 의하여 흡착반22의 전체 면을 고정한 타입이더라도 좋다.

개개의 표시장치에 사용되는 액정 패널의 형상이 작을 경우에 머더 액정 패널(mother 液晶 panel)을 절단함으로써, 규정 사이즈의 액정 패널이 복수 매(枚) 제조된다. 휴대전화나 PDA 등에 사용되는 액정 패널이 그 예이다. 한편 외형 형상이 큰 액정 패널에는 제4도에 나타나 있는 것 같은 진공흡착 장치로서 진공흡착 패드가 복수 개 사용된다.

1개의 진공흡착 장치에 복수 개의 진공흡착 패드가 설치될 경우에 제4도와 같이 제1종래의 예인 진공흡착 패드1을 사용하면, 상기한 바와 같이 액정 패널에 있어서의 상측의 글래스 기판의 국부적인 변형이나 이 변형에 기인하는 상기의 스페이서의 편재가 발생해서 불량제품의 발생을 초래한다. 이 때문에 제2종래의 예인 진공흡착 패드21이 사용된다.

진공흡착 패드에는 액정 패널을 흡착할 수 있는 간격이 존재한다. 제5도에 나타나 있는 구조의 진공흡착 패드21에서는 흡인관27을 통하여 공기를 배기(排氣)한다. 이 때 진공흡착 패드21이 전면의 공기를 흡입하여 액 정 패널을 흡착한다. 이 때의 액정 패널에 있어서의 상측의 글래스 기판의 표면으로부터 진공흡착 패드21의 흡착반22까지의 거리를 흡착 가능한 간격이라고 한다. 이 간격은 종래에는 0.0 ∼ 0.3mm로서 적정한 범위가 매우 좁기 때문에 이 간격을 유지시키는 것이 매우 어렵고 또한 그 조정도 곤란했다.

제10도(a), (b)에 나타나 있는 바와 같이 액정 패널2에 굴곡이나 휘어짐이 있는 경우에, 복수 개의 진공흡착 패드21을 소정의 설치 공차 범위내로 진공흡착 장치에 설치했어도 액정 패널2의 상면과 진공흡착 패드21의 간격G가 진공흡착 패드21의 흡착 가능한 간격으로 적합하지 않는 경우가 있었다. 이 경우에는 복수 개의 진공흡착 패드21 중에 어느 하나가 액정 패널2를 정규의 상태로 흡인할 수 없고 흡착이 불완전한 채 액정 패널2를 반송하고 반송 중에 액정 패널2를 낙하시키거나, 액정 패널2를 진공흡착 패드21에 흡착시킬 때에 진공흡착 패드21이 액정 패널2를 꽉 누르기 때문에 액정 패널2의 상측의 글래스 기판이 국부적으로 변형됨으로써 상하의 글래스 기판간의 갭에 편차가 발생할 우려가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하는 것으로서 굴곡이나 휘어짐을 발생시키고 있는 기판을 진공흡착 패드가 기판에 불량이 발생하지 않게 지지하고, 흡착할 때에 진공흡착 패드와 기판과의 사이의 흡착 가능한 간격을 넓히고, 또한 액정 패널과 같은 접합 기판의 경우에 흡인에 의한 기판의 국부적인 변형의 방지와 이 국부적인 변형에 기인하는 상하의 글래스 기판 간의 갭에 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 진공흡착 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기판을 진공흡착하는 진공흡착 헤드로서, 판자모양 부재를 이용하여 그 일방의 면에 대하여 다수의 독립한 볼록부와 오목부를 형성한 흡착부, 상기 흡착부를 둘러싸는 상기 판자모양 부재의 외주위치에 고리 모양으로 형성한 기밀부, 상기 흡착부의 기체를 배기하는 통로가 되는 홈부, 상기 홈부의 기체를 외부로 배기하는 개구를 형성하는 진공흡착 패드와, 상기 진공흡착 패드를 수용하도록 형성되고, 상기 진공흡착 패드가 흡착 대상의 기판에 근접했을 때에 상기 진공흡착 패드의 주변 공간으로부터 외기를 차단하는 탄성부재를 구비하고, 또한 상기 탄성부재는 그 탄성부재의 외측의 기체를 내측으로 리크(leak) 시키는 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 탄성부재는 스커트(skirt) 모양으로 형성된 스커트 패드로서, 상기 진공흡착 패드를 흡착면의 배후로부터 지지하는 플레이트부와, 상기 진공흡착 패드의 외주부를 소정의 간격을 사이에 두고 둘러싸도록 상기 플레이트부의 외측 가장자리 부분에 두꺼운 고리 모양으로 형성한 환상부와, 상기 환상부의 외주부에서 두께를 얇게 하여 원추 고리 모양으로 형성한 스커트부를 구비하여도 좋다.

이 스커트 패드는 상기 환상부의 외측과 내측 공간을 연통하고, 상기 외측과 내측 공간의 압력 차이가 클 때에 상기 외측의 기체를 내측으로 리크 시키는 슬릿을 상기 환상부에 형성한 것으로 하여도 좋다.

또 이 탄성부재는 원통 모양으로 형성된 스펀지 패드로서, 상기 진공흡착 패드가 흡착 대상의 기판에 근접했을 때에 상기 진공흡착 패드의 주변 공간을 외기로부터 차폐하도록 연속기포체(連續氣泡體)의 스펀지 부재를 이용하여 원통 모양으로 성형되고, 차폐 상태에서 외측과 내측 공간의 압력 차이가 있을 때에 상기 외측의 기체를 내측으로 리크 시키는 것으로 하여도 좋다.

또 진공흡착 패드의 흡착부는 에칭 가능한 판자모양 부재를 이용하여 그 일방의 면에 대하여 다수의 독립한 볼록부와 오목부를 에칭에 의하여 형성한 것이고, 상기 기밀부는 상기 판자모양 부재의 외주를 비에칭 영역으로 하여 고리 모양으로 형성한 것으로 하여도 좋다.

이 진공흡착 패드는 자외선조사 및 용제를 이용하여 선택적으로 에칭이 가능한 감광성 수지 재료를 이용한 것으로 하여도 좋다.

제1도는 제1종래 예의 진공흡착 패드와 흡착 대상인 취성재료 기판인 액정 패널의 위치관계를 나타내는 단면도이다.

제2도는 제1종래 예의 진공흡착 패드에 있어서, 흡입반의 하단 가장자 리 부분을 액정 패널의 상면에 가압하고 흡인관을 통해서 진공 흡인한 상태를 나타내는 단면도이다.

제3도는 제1종래 예의 진공흡착 패드를 이용하였을 경우에, 흡착 종료 후에 스페이서의 분포에 편차가 발생하고 그에 따라 글래스 기판간의 갭에도 편차가 발생하는 상태를 나타내는 설명도이다.

제4도는 복수 개의 진공흡착 패드를 설치한 종래 예의 진공흡착 장치의 구성을 나타내는 외관도이다.

제5도는 제2종래 예에 있어서의 진공흡착 패드의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

제6도는 제2종래 예의 진공흡착 패드에 있어서 흡착반을 하방에서 본 평면도이다.

제7도는 제2종래 예의 진공흡착 패드에 있어서 흡착반의 구조를 나타내는 단면도이다.

제8도는 제2종래 예의 진공흡착 패드에 있어서 양면접착 시트의 지름을 흡착반의 지름과 같게 했을 경우의 단면도이다.

제9도는 제2종래 예의 진공흡착 패드를 이용하여 외곽형상이 작은 액정 패널을 흡착한 상태를 나타내는 단면도이다.

제10도는 제2종래 예의 진공흡착 패드와 굴곡이 있는 액정 패널과의 간격을 나타내는 설명도이다.

제11도는 본 발명의 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드의 구조를 나 타내는 단면도이다.

제12도는 본 발명의 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드의 흡착면의 구조를 나타내는 평면도이다.

제13도는 슬릿 없는 진공흡착 헤드를 이용하였을 경우의 액정 패널에 대한 흡착 상태를 나타내는 단면도이다.

제14도는 본 발명의 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드를 이용하였을 경우의 액정 패널에 대한 과도(過渡)한 흡착 상태를 나타내는 단면도다.

제15도는 본 발명의 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드를 이용하였을 경우의 액정 패널에 대한 흡착 상태를 나타내는 단면도이다.

제16도는 본 발명의 실시예2에 있어서의 진공흡착 헤드의 구조를 나타내는 단면도이다.

제17도는 실시예2에 있어서의 진공흡착 헤드를 이용하였을 경우의 액정 패널에 대한 과도한 흡착 상태를 나타내는 단면도이다.

제18도는 실시예2에 있어서의 진공흡착 헤드를 이용하였을 경우의 액정 패널에 대한 흡착 상태를 나타내는 단면도이다.

제19도는 각 실시예의 진공흡착 헤드에 사용되는 것 외의 흡착반의 구조를 나타내는 평면도이다.

(실시예1)

본 발명의 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명에 있어서 기판으로는 단판의 반도체 웨이퍼, 세라믹스 기판, 글래스 기판, 플라스틱 기판 및 접합 기판인 투과형 프로젝터 기판, 또 플랫 패널 디스플레이인 PDP(플라즈마 디스플레이), 반사형 액정 프로젝터 기판, 액정 패널, 유기EL소자 기판 등이다. 스페이서가 봉입되어 있지 않은 액정 패널 및 머더 액정 패널에 있어서도 본 발명의 진공흡착 헤드는 효과적으로 적용할 수 있지만, 여기에서는 스페이서가 봉입되어 있는 액정 패널을 예로 들어서 설명한다. 제11도는 실시예1에 있어서의 진공흡착 헤드30A의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 진공흡착 헤드30A는 진공흡착 패드31과 스커트 패드(skirt pad)32를 포함하여 구성된다. 제12도는 진공흡착 패드31의 흡착면(흡착반33)의 구조를 나타내는 평면도이다.

진공흡착 패드31은 제6도 및 제7도에 나타나 있는 진공흡착 패드와 유사한 구조를 구비하고, 흡착반33과 보강층34가 양면접착 시트35a로 접합된 다층 구조이다. 흡착반33은 가장자리가 평면인 기밀부33a와 다수의 요철부가 형성된 흡착부33b를 구비하고 있다.

흡착반33은 감광성 수지재로 이루어지는 원반 모양이고, 그 중앙부에 상하 방향으로 관통하는 흡인구36의 일부로서 개구33d가 형성된다. 흡착부33b의 다수의 볼록부와 오목부는 감광성 수지재의 에칭처리에 의하여 형성된다. 감광성 수지재로서 예를 들면 인쇄판재인 AFP가 사용된다. 이 AFP는 자외선 조사(紫外線 照射)와 용제(溶劑)를 이용하여 선택적으로 볼록부와 오목부를 형성할 수 있다. 또 감광성 수지재이면 인쇄용 판재에 한정되지 않는다. 금속판이나 세라믹 등에서도 에칭처리가 가능하고 또 이것과 유사한 가공 방법을 적용할 수 있는 것이라면 그들의 방법을 이용해도 좋다.

감광성 수지재를 사용하는 경우에 시트 모양의 감광성 수지판의 표면에 원하는 패턴을 그린 필름을 마스크로서 접합시킨다. 그리고 그 위에서 자외선을 조사(감광)한 후, 그 감광성 수지를 처리액으로 에칭(현상) 한다. 이렇게 함에 따라 패턴 부분 이외에서는 에칭 되어서 오목부가 형성되고, 빛을 투과하지 않는 패턴 부분은 에칭 되지 않기 때문에 볼록부로 남겨진다.

볼록부의 분포 밀도는 10∼250메쉬(mesh)/인치²이며, 개개의 볼록부의 크기는 그 분포 밀도에 있어서 흡착부33b에 대한 전 볼록부의 면적율이 10∼50%가 되도록 하는 값으로 한다. 또한 오목부의 깊이(에칭 깊이)는 몇 십μm∼몇 백μm 이면 충분하다. 한편 볼록부의 형상은 원으로 한정되지 않고 다각형 등의 임의의 형상이더라도 지장이 없다.

기밀부33a는 감광성 수지재의 에칭 되지 않는 영역이다. 여기에서 볼록부와 기밀부33a는 같이 에칭 되어 있지 않은 영역이기 때문에 동일면 상에 위치하게 된다. 또 기밀부33a의 내주측에는 고리 모양의 홈33c가 새로운 오목부로서 형성되어 있다. 또 흡착반33의 중심으로 개구33d가 형성되고, 이것을 지나고 십(十)자 형상으로 홈33e가 형성되어 있다. 이들의 홈은 개구33d와 통하고 오목부에 존재하는 공기를 배기할 때의 통로가 된다.

보강층34는 흡착반33을 구성하는 감광성 수지재가 외부 응력에 의하여 변형되지 않도록 접합된 층이다. 이 층은 감광성 수지재가 제판 재료(製版 材料)로서 제품화되는 단계에서 양면접착 시트35a를 사이에 두고 접합되어 있다. 이 보강층34의 중심부에도 개구가 형성되어 있다. 스커트 패드32는 본 발명에 있어서 새롭게 설치된 탄성부재이며, 플레이트부(plate部)32a와 환상부(環狀部)32b와 스커트부32c가 일체로 성형된 고무이다. 플레이트부32a는 양면접착 시트35b를 사이에 두고 진공흡착 패드31을 지지하는 원반 모양의 지지부재이며, 그 지름은 진공흡착 패드31의 외경보다 충분히 크다. 이 플레이트부32a의 중심에도 개구가 형성되고 진공흡착 패드31의 개구와 연통하는 흡인구36으로 되어 있다. 환상부32b는 소정의 틈 사이를 막아서 진공흡착 패드31을 둘러 싸도록 플레이트부32a의 외측 가장자리 부분에 두꺼운 고리 모양으로 형성되고, 또한 진공흡착 패드31이 환상부32b보다 아래로 돌출하도록 환상부32b의 하면이 진공흡착 패드의 하면보다 높게 형성된다. 스커트부32c는 환상부32b의 부착 부분으로서 기판과 대면하는 방향으로 원추 모양으로 벌어진 얇은 고리 모양의 고무 부재이다. 이 고무재로서 예를 들면 니트릴 고무가 사용된다.

스커트 패드32는 기판을 흡착할 때에 흡착부 주변에서의 배기 공간을 확대하고, 진공흡착 패드31과 기판 사이의 흡착 가능한 간격을 크게 하는 기능을 하는 것이다. 스커트부32c는 그 두께가 얇으므로 진공흡착 헤드30A가 기판에 근접했을 때에 외주부가 접촉해서 탄성 변형한다. 이렇게 스커트 패드32의 스커트부32c는 기판과의 접촉에 의하여 외계(外界)로부터의 공기의 유입을 차단한다고 하는 실(seal) 기능을 발휘한다.

슬릿(slit)32d는 환상부32b에 형성한 가는 홈이며, 스커트 외부와 스커트 내부의 사이로 공기가 리크(leak) 하도록 한 것이다. 이 슬릿32d는 예를 들면 성형 후의 스커트 패드32에 대하여 측방의 일부분에 날이 얇은 칼을 이용해서 가는 홈을 만드는 것으로 구현된다.

또 슬릿32d는 이 제법(製法) 및 형상에 한정되지 않는다. 슬릿32d는 스커트부32c가 기판과 접촉하고 진공흡착 패드31이 글래스 기판에 접촉할 때까지의 사이에 내부의 공간을 마이너스압 상태로 유지할 수 있고, 진공흡착 패드31이 기판을 흡착하는 것을 방해하지 않는 크기의 관통 구멍이면 좋고 예를 들면 미소(微小) 지름의 구멍이어도 좋다.

또한 진공흡착 패드31이 환상부32b보다 아래로 돌출하도록 환상부32b의 하면은 진공흡착 패드31의 하면보다 높게 되어 있다. 이 때문에 진공흡착 패드31이 액정 패널2에 접촉해도 환상부32b는 액정 패널2에는 접촉하지 않는다. 따라서 환상부32b가 변형하여 슬릿32d를 막는 일은 없다.

여기에서 슬릿32d의 기능에 대하여 더 설명한다. 슬릿32d가 없는 타입의 진공흡착 헤드를 30B로 한다. 제13도는 진공흡착 헤드30B의 액정 패널2에 대한 흡착 상태를 나타내는 단면도이다. 전술한 바와 같이 액정 패널2 는 상측의 글래스 기판3a와 하측의 글래스 기판3b가 스페이서S를 사이에 두고 일정한 갭이 유지된 상태로 되어 있다. 진공흡착 헤드30B를 액정 패널2에 근접시켜 흡인구36에서 배기를 하면, 도면에 나타내는 바와 같이 스커트부32c가 액정 패널2에 밀착하고 스커트부32c로 덮어진 공간이 마이너스압으로 유지된다. 이윽고 흡착반33도 액정 패널2에 밀착하고 배기에 의하여 한층 더 액정 패널2에 대하여 흡인력이 작용한다.

진공흡착 패드31이 환상부32b의 하단보다 아래에 있고, 스커트부32c가 부착되는 환상부32b의 하면이 진공흡착 패드31의 하면보다도 높게 되어 있으므로, 공간V1이 생긴다. 이 공간V1은 진공흡착 패드31과 환상부32b의 간격에 의하여 형성되는 것이며, 진공흡착 패드31의 외경과 환상부32b의 내경의 차이가 큰 경우에는 더욱 넓어지게 된다. 글래스 기판3a, 3b는 종래의 예에서 설명한 것 같이 그 두께가 0.5 ∼ 1.1mm으로 얇고, 마이너스압이 작용하면 제13도와 같이 x1, x2 부분에서 상측의 글래스 기판3a가 상측으로 국부적으로 변형한다. 이러한 상태가 되면 x1, x2 부분에서 상측의 글래스 기판3a와 하측의 글래스 기판3b와의 갭이 넓어지고, 스페이서S가 갭이 넓어지게 된 x1, x2의 부분으로 이동하게 된다. 또 제13도에 있어서 액정 패널2의 상하의 글래스 기판간에 스페이서S가 봉입되어 있지 않은 타입의 액정 패널도 존재한다. 이 스페이서 없는 타입의 액정 패널을 진공흡착 헤드30B에 의하여 진공 흡인을 하는 경우에 있어서도, 상측의 글래스 기판3a가 상방으로 국부적으로 변형하고 상측의 글래스 기판3a의 국부적인 변형이 원 래로 돌아가지 않고 상하의 글래스 기판간의 갭에 편차가 발생해 버린다. 이렇게 액정 패널에 있어서의 상하의 글래스 기판간에 갭의 간격에 편차가 발생하고, 표시면에 얼룩이 나타나서 액정 패널로서 불량제품이 된다.

이 문제를 해결하기 위하여, 제11도와 같이 스커트 패드32에 흡기용의 슬릿32d를 형성한다. 진공흡착 패드31이 액정 패널2에 접촉해도 환상부32b가 변형해서 슬릿32d를 막는 일이 없도록 진공흡착 패드31이 환상부32b보다 하측으로 돌출하도록 한다. 이 때문에 환상부32b의 하면을 진공흡착 패드31의 하면보다 높은 위치로 한 것이다. 이 경우의 진공흡착 헤드30A의 액정 패널에 대한 과도한 흡착 상태를 제14도에 나타내고, 정상의 흡착 상태를 제15도에 나타낸다.

흡인구36을 통하여 배기를 하고 액정 패널2를 흡착하면, 제14도에 나타나 있는 바와 같이 우선 스커트부32c가 액정 패널2에 접촉한다. 이 상태에서 배기를 계속하면, 스커트부32c와 상측의 글래스 기판3a로 둘러싸이는 공간이 마이너스압이 된다. 이 때 스커트부32c가 탄성 변형하고 스커트부32c와 상측의 글래스 기판3a의 접촉 면적은 증가한다. 또 스커트부32c 내부의 마이너스압이 커지게 되므로 슬릿32d를 통하여 외부로부터 공기가 리크를 시작한다.

이 때문에 흡착반33의 주변의 마이너스압을 감소시키지만 이 정도의 마이너스압은 진공흡착 패드31이 액정 패널2를 끌어 당기는 것을 방해하기에는 모자라고, 액정 패널2를 진공흡착 패드31이 끌어 당길 수 있다. 또한 배기가 계속되면 제15도면에 나타나 있는 바와 같이 진공흡착 패드31의 흡착반33이 액정 패널2에 접촉한다. 이러한 상태가 되면 기밀부33a의 밀봉 기능에 의하여 흡착반33의 상측의 글래스 기판3a에 대한 마이너스압은 더욱 커지게 된다. 이 때문에 흡착반33만으로 액정 패널2를 흡착하여 지지할 수 있는 상태가 된다. 그 후 공간V1에 있어서는, 슬릿32d에서 외기가 더욱 리크(leak) 해서 마이너스압이 해소된다. 이러한 방법으로 흡착하면 공간V1의 압력이 외압과 거의 같게 유지되어 상측의 글래스 기판3a는 제13도와 같이 국부적으로 변형하지 않게 된다. 따라서 스페이서S의 이동도 일어나지 않고 글래스 기판간의 갭을 균일한 상태로 유지하면서 액정 패널2를 흡착하여 지지할 수 있다.

이러한 구조의 진공흡착 헤드30A를 복수 개 이용하여 외형 형상이 큰 취성재료 기판을 흡착하는 경우에, 흡착 가능한 거리는 종래의 예보다 커지고 일례로서 0.0 ∼ 2.0mm이 되었다. 이 때문에 취성재료 기판에 다소의 굴곡이나 휘어짐이 있어도 흡착반33이 이를 따라 확실하게 기판을 지지 할 수 있었다.

(실시예2)

다음에 본 발명의 실시예2에 있어서의 진공흡착 헤드에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 제16도는 실시예2에 있어서의 진공흡착 헤드40의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 진공흡착 헤드40은 진공흡착 패드31과 플레 이트부41과 스펀지 패드(sponge pad)42를 포함하여 구성된다. 플레이트부41에는 진공흡착 패드31과 스펀지 패드42가 동심(同心) 모양으로 부착된다.

진공흡착 패드41의 구조는 제11도 및 제12도에 나타나 있는 것과 동일하므로 구성요소에 관해서는 설명을 생략한다. 스펀지 패드42는 제11도의 스커트 패드32와 동일한 기능을 가지는 탄성부재이다. 스펀지 패드42는 다공성의 고무를 소재로 이용하여 통 모양으로 형성된 탄성부재이다. 다공성(多孔性)의 고무로서 특히 압력 손실(壓力 損失)이 높은 것이 사용된다. 여기에서는 내후성(耐候性), 내열성(耐熱性), 내노화성(耐老化性)이 우수한 EPT(에틸렌·프로필렌·타폴리머)의 스펀지체를 이용한다. 스펀지체로서 원하는 압력손실을 구비하는 연속기포체(連續氣泡 體; open foam; 내부에 기포가 존재하고 기포 상호간의 벽에 작은 구멍이 나 있어 기포 상호간이 연결되어 있다. 이 기포에 의하여 액체를 흡수하거나 기체를 통과시킨다. 부엌에서 사용하는 스펀지 수세미, 휠터 등이 대표적인 것이다.) 타입이 바람직하다. 진공흡착 패드31의 중심축을 z 라고 하면 뒤틀림 없는 상태에서의 스펀지 패드42의 z 방향의 높이는, 진공흡착 패드31의 z 방향의 두께보다 조금 크다. 그리고 진공흡착 패드31의 중심축에는 흡인구43이 형성된다.

이 경우의 진공흡착 헤드40의 액정 패널2에 대한 과도한 흡착 상태를 제17도에 나타내고, 정상의 흡착 상태를 제18도에 나타낸다. 진공흡착 헤드40을 액정 패널2에 근접시키면, 제17도에 나타나 있는 바와 같이 우선 스펀지 패드42의 하단부가 상측의 글래스 기판3a에 닿을 때에 그 탄성에 의 하여 스펀지 패드42는 두께가 커지게 되는 방향으로 휜다. 흡인구43에서 배기를 하면 스펀지 패드42로 둘러싸인 폐공간이 마이너스압이 되고, 스펀지 패드42의 외압과 내압의 차이에 의하여 외계의 공기가 제17도 중의 화살표와 같이 유입된다. 그러나 이 공기의 유입이 액정 패널2를 진공흡착 패드31이 끌어 당기는 것을 방해하는 동안에는 그 폐공간의 마이너스압은 감소되지 않는다. 이렇게 해서 액정 패널2를 더욱 진공흡착 패드31이 끌어 당길 수 있어, 제18도에 나타나 있는 바와 같이 진공흡착 패드31의 흡착반33이 액정 패널2에 접촉한다. 이 때에 기밀부33a의 밀봉 기능에 의하여 흡착반33의 상측의 글래스 기판3a에 대한 마이너스압은 충분한 값으로 유지되어, 흡착반33만으로 액정 패널2를 흡착하여 지지할 수 있다. 한편 스펀지 패드42와 진공흡착 패드31 사이의 공간V2는, 스펀지 패드42의 외압과 내압의 차이에 의하여 외계의 공기가 이미 유입되었기 때문에 공간V2의 마이너스압이 즉시 해소된다. 따라서 이 부분의 상측의 글래스 기판3a는 상방으로 국부적으로 변형하지 않게 된다. 따라서 스페이서S의 이동도 일어나지 않고 글래스 기판간의 갭을 균일한 상태로 유지하면서 액정 패널2를 확실하게 흡착하여 지지할 수 있다.

이러한 구조의 진공흡착 헤드40을 복수 개 이용하여 외형 형상이 큰 취성재료 기판을 흡착하는 경우에, 흡착 가능한 거리는 종래의 예보다 커지게 된다. 일례로서 0.0 ∼ 2.0mm이 되고 취성재료 기판에 다소의 굴곡이나 휘어짐이 있어도 흡착반33이 추종하여 취성재료 기판을 확실하게 지지할 수 있었다.

또 실시예1 및 2에 있어서, 진공흡착 패드로서 흡착부는 제12도에 나타나 있는 바와 같이 미소(微小)한 볼록부를 남기고 에칭에 의하여 서로 연통(連通)하는 오목부를 형성했다. 그러나 제19도에 나타나 있는 바와 같이, 미소한 볼록부를 형성하는 대신에 홈을 많이 형성하고 홈으로 둘러싸이는 부분을 볼록부로 하여도 좋다. 제19도의 흡착반50에서는 외주부를 기밀부50a로 해서 개구50b를 중심으로 동심 모양으로 복수의 홈50c를 에칭에 의하여 형성하고, 개구50b룰 가로 지르도록 십자모양의 홈50d를 에칭에 의하여 형성한다. 또 에칭 되지 않는 영역을 볼록부50e라고 한다. 이러한 구조의 흡착반50에서도 실시예1 또는 2와 동일한 흡착 효과가 얻어지고 흡착 가능 거리도 마찬가지로 확대된다.

한편 본 실시예1 및 2의 설명에 있어서 기판으로서 주로 액정 패널을 사용하여 설명했지만, 본 발명의 진공흡착 헤드는 단판의 반도체 웨이퍼, 세라믹스 기판, 글래스 기판, 플라스틱 기판 및 접합 기판인 투과형 프로젝터 기판, 반사형 프로젝터 기판, 또 플랫 패널 디스플레이인 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 패널, 유기EL소자기판 등으로, 기판에 국부적인 변형을 주지 않고 흡착시킬 수 있으므로 효과적으로 적용할 수 있다. 또한 액정 패널 및 머더 액정 패널에 있어서의 2장의 글래스 기판의 사이에 스페이서가 봉입되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 스페이서가 봉입되어 있지 않은 액정 패널 및 머더 액정 패널에 있어서도 본 발명의 진공흡착 헤드를 효과적으로 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면 흡착반의 외주부에 탄성부재를 설치했기 때문에, 기판을 흡착하기 직전에 흡착반의 주변을 조기(早期)에 또한 안정하게 마이너스압으로 할 수 있다. 다음에 흡착반이 기판에 밀착하면 기판에 대한 흡착반의 흡인력이 더욱 높아지도록 유지된다. 이렇게 해서 기판을 흡착반에 흡착할 수 있는 간격(즉 기판과 흡착반의 흡착면과의 간격)이 넓어지므로, 흡착반을 복수 개 이용해서 형상이 큰 기판을 흡착할 때에 흡착 불량이 발생하지 않게 된다. 또 기판의 흡착시에 발생하는 기판의 국부적인 변형을 방지할 수 있고, 또 접합 기판의 경우에 상기 기판의 국부적인 변형에 기인하는 기판간의 갭이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 또한 탄성부재는 기판의 흡착시에 발생하는 기판의 국부적인 변형을 흡수하여 기판을 안정한 흡인력으로 흡착반에 밀착시키므로, 복수의 흡착반을 복수 개 이용해서 큰 기판을 흡착할 때에 안정한 흡착이 가능하게 된다. 이러한 진공흡착 헤드는 기판의 스크라이브 장치나 기판의 반송장치에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 판자모양 부재를 이용하여 그 일방의 면에 대하여 다수의 독립한 볼록부와 오목부를 형성한 흡착부(吸着部), 상기 흡착부를 둘러싸는 상기 판자모양 부재의 외주(外周) 위치에 고리 모양으로 형성한 기밀부(氣密部), 상기 흡착부의 기체를 배기하는 통로가 되는 홈부, 상기 홈부의 기체를 외부로 배기하는 개구(開口)를 형성하는 진공흡착 패드(眞空吸着 pad)와,

   상기 진공흡착 패드를 수용하도록 형성되고, 상기 진공흡착 패드가 흡착 대상의 기판에 근접했을 때에 상기 진공흡착 패드의 주변 공간으로부터 외기(外氣)를 차단하는 탄성부재(彈性部材)를 구비하고, 기판을 진공 흡착하는 진공흡착 헤드로서,

   상기 탄성부재는 그 탄성부재의 외측의 기체를 진공흡착 패드와 상기 탄성부재에 의하여 형성되는 간격으로 리크(leak) 시키는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄성부재는 스커트 모양으로 형성된 스커트 패드(skirt pad)로서,

   상기 진공흡착 패드를 흡착면의 배후에서 지지하는 플레이트부(plate部)와,

   상기 진공흡착 패드의 외주부를 소정의 간격을 사이에 두고 둘러싸도 록 상기 플레이트부의 외측 가장자리 부분에 두꺼운 고리 모양으로 형성한 환상부(環狀部)와,

   상기 환상부의 외주부에서 두께를 얇게 하여 원추(圓錐) 고리 모양으로 형성한 스커트부(skirt部)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스커트 패드는 상기 환상부의 외측과 내측 공간을 연통(連通)하고 상기 외측과 내측 공간의 압력 차이가 클 때에 상기 외측의 기체를 내측으로 리크(leak) 시키는 슬릿을 상기 환상부에 형성한 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 탄성부재는 원통 모양으로 형성된 연속기포체(連續氣泡體)의 스펀지 부재(sponge 部材)의 스펀지 패드로서,

   상기 스펀지 패드는 스펀지 패드의 외측의 기체를 진공흡착 패드와 스펀지 패드의 사이의 간격으로 리크 시키는 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.
5. 제1항에 있어서,

   상기 진공흡착 패드의 흡착부는,

   에칭 가능한 판자모양 부재를 이용하여 그 일방의 면에 대하여 다수의 독립한 볼록부와 오목부를 에칭에 의하여 형성한 것이고, 상기 기밀부는 상기 판자모양 부재의 외주를 비에칭 영역으로 하여 고리 모양으로 형성한 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.
6. 제5항에 있어서,

   상기 진공흡착 패드는 자외선 조사(紫外線 照射) 및 용제(溶劑)를 이용하여 선택적으로 에칭이 가능한 감광성 수지 재료(感光性 樹脂 材料)를 이용한 것을 특징으로 하는 진공흡착 헤드.

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