KR101282161B1 - 합착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 합착장치는 합착을 위한 제 1기판과 제 2기판이 내부로 반입되는 챔버, 상기 챔버 내부의 상측에 설치되어 상기 제 1기판이 지지되는 상부 정반, 상기 챔버 내부의 하측에 설치되어 상기 제 2기판이 지지되는 하부 정반, 상기 챔버의 하부를 관통하여 외부로 연장되며 일단이 상기 하부 정반의 하부에 유니버셜 링크로 결합되고, 하단이 상기 챔버의 하부 외측에 구비된 지지대에 유니버셜 링크로 결합되고, 신축 동작을 수행하여 상기 하부 정반을 정렬하는 정렬 액츄에이터를 구비하는 것으로, 이와 같은 본 발명에 따른 합착장치는 두 개의 기판의 합착을 위하여 어느 하나의 기판을 정렬하기 위한 정렬수단이 종래의 정렬수단에 비하여 단순한 구조로 기판의 정렬 동작을 수행하도록 하여 대형 기판 뿐만 아니라 소형 기판에 대한 합착이 가능하도록 합착장치의 크기를 작게 또는 필요한 경우 크게 제조할 수 있도록 함으로써 합착장치의 제조원가를 절감하고, 사용 효율을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

Description

합착장치{Bonding apparatus}
본 발명은 합착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 기판 또는 필름을 정밀하게 합착하기 위하여2개의 기판 또는 필름 간의 정렬을 수행하는 정렬수단을 구비하는 합착장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 2개 이상의 기판이 서로 합착되어 완성된다. 단지 디스플레이 장치를 제조하기 위해서 합착되는 2개의 기판중 어느 하나는 TFT 기판일 수 있고, 다른 하나는 유리기판일 수 있다.
또는 디스플레이 장치에 다른 기능을 수행하는 필름 또는 기판을 부착할 수 있다. 이 경우 다른 기능을 수행하는 필름 또는 기판은 터치패드 또는 3차원 디스플레이를 위한 렌티큘러 필름일 수 있다. 따라서 이와 같이 디스플레이 장치 뿐만 아니라 디스플레이 장치에 다른 기판이나 필름을 부착하기 위해서도 합착장치가 사용된다.
이러한 합착장치는 2개의 기판 또는 필름을 서로 정밀하게 합착하기 위하여 기판의 합착 위치를 정렬하는 정렬 장치가 구비된다.
기판을 정렬하는 종래의 기술인 "대한민국 공개특허공보 10-2008-0056821호"인 "기판합착장치에서 기판의 평행도 조정방법"에 개시되어 있다. 이 선행한 기술문헌은 기판의 정렬을 위하여 하부 스테이지를 X 및 Y 축으로 미세하게 이동시키는 캠 유닛과 하부 스테이지의 4 개의 모서리부에 설치되어 하부 스테이지를 Z 축으로 미세하게 이동시키는 리니어 액츄에이터에 대한 기술을 개시하고 있다.
상기의 선행한 기술문헌은 X축과 Y축을 조절하기 위하여 캠 유닛을 사용하고, Z축을 조절하기 위하여 복수개의 리니어 액츄에이터를 사용하므로 기판의 위치 정렬을 위한 정렬장치의 구성이 복잡한 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2008-0056821호 (2008.6.24.)
본 발명은 2개의 기판 또는 필름의 합착을 위한 정렬을 신축 구동이 가능하고, 유니버셜 링크에 의하여 양단부가 결합된 정렬 액츄에이터를 이용하여 수행하도록 하는 합착장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 합착장치는 합착을 위한 제 1기판과 제 2기판이 내부로 반입되는 챔버, 상기 챔버 내부의 상측에 설치되어 상기 제 1기판이 지지되는 상부 정반, 상기 챔버 내부의 하측에 설치되어 상기 제 2기판이 지지되는 하부 정반, 상기 챔버의 하부를 관통하여 외부로 연장되며 일단이 상기 하부 정반의 하부에 유니버셜 링크로 결합되고, 하단이 상기 챔버의 하부 외측에 구비된 지지대에 유니버셜 링크로 결합되고, 신축 동작을 수행하여 상기 하부 정반을 정렬하는 정렬 액츄에이터를 구비한다.
상기 정렬 액츄에이터는 상기 하부 정반에 설치된 제 1정렬 액츄에이터, 제 2정렬 액츄에이터, 제 3정렬 액츄에이터를 포함하고, 상기 지지대에 결합된 각각의 상기 정렬 액츄에이터들의 결합단 사이의 간격은 상기 하부 정반에 결합된 상기 정렬 액츄에이터들의 결합단 사이의 간격보다 거리가 멀게 설치되어 각각의 상기 정렬 액츄에이터들이 상기 지지대 방향으로 하향 외측으로 경사지게 설치될 수 있다.
상기 정렬 액츄에이터들의 상기 하부 정반과 상기 지지대에 결합된 위치는 서로 등 간격을 이룰 수 있다.
상기 정렬 액츄에이터는 동력부와 로드부를 포함하는 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터, 리니어 볼스크류 중의 어느 하나로 구비될 수 있다.
상기 하부 챔버에는 상기 로드부가 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 외측단과 상기 동력부 사이에는 벨로우즈가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 합착장치는 두 개의 기판의 합착을 위하여 어느 하나의 기판을 정렬하기 위한 정렬수단이 종래의 정렬수단에 비하여 단순한 구조로 기판의 정렬 동작을 수행하도록 하여 대형 기판 뿐만 아니라 소형 기판에 대한 합착이 가능하도록 합착장치의 크기를 작게 또는 필요한 경우 크게 제조할 수 있도록 함으로써 합착장치의 제조원가를 절감하고, 사용 효율을 향상시키도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합착장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 액츄에이터의 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 액츄에이터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 합착장치를 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합착장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 합착장치는 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120)로 구성된 챔버(100)를 구비한다.
상부 챔버(110)와 하부 챔버(120)가 접하는 하부 챔버(120)의 외곽 테두리 부분에는 오링(150)이 설치된다. 또한 하부 챔버(120)의 테두리 부분에는 하부 챔버(120)의 테두리 부분을 상하로 관통하여 상부 챔버(110)의 테두리 부분 바닥에 결합된 승강축(140)이 구비된다. 따라서 이 승강축(140)이 상하로 승강함으로써 상부 챔버(110)가 상하로 승강한다.
그리고 상부 챔버(110)가 하부 챔버(120) 측으로 하강하면 챔버(100) 내부에는 밀폐된 공정 공간이 형성된다. 이 밀폐된 공정 공간이 진공 상태가 되도록 하기 위하여 도면에 도시하지 않았지만 진공 펌프가 챔버(100)의 공정 공간과 연결되도록 설치된다.
또한 승강축(140)의 하부를 지지하며 동력을 발생시키는 모터(미도시)와 후술할 정렬 액츄에이터를 지지하는 지지대(130)가 설치되는 베이스가 챔버(100) 외측 하부에 위치한다.
상부 챔버(110)의 내부 천정 중앙 부분에는 상부 정반(111)이 설치된다. 이 상부 정반(111)에는 합착을 위한 제 1기판(113)이 지지된다. 제 1기판(113)은 유리기판, 렌티큘러(lenticular) 기판, 터치패널 기판, 디스플레이 기판 등일 수 있다.
제 1기판(113)을 지지하기 위하여 상부 정반(111)에는 도면에 도시하지 않았지만, 정전척, 점착척 등이 설치된다. 그리고 제 1기판(113)이 챔버(100) 내부로 진입하였을 때 제 1기판(113)을 흡착하여 상부 정반(111)으로 이송시키는 상부 리프트 핀(112)이 상부 챔버(110)에 설치된다.
그리고 상부 챔버(110)와 마주하는 하부 챔버(120)의 바닥에는 하부 챔버(120)의 바닥과 이격되어 위치한 하부 정반(121)이 설치된다. 하부 챔버(120)의 하측 외부에는 하부 리프트 핀(122)이 설치된다.
이 하부 리프트 핀(122)은 하부 정반(121)에 안착되는 제 2기판(127)을 지지하여 하부 챔버(120)에 안착되도록 하기 위한 것이다. 이때의 제 2기판(127)은 유리기판, 렌티큘러 기판, 터치패널 기판, 디스플레이 기판 등일 수 있다. 또한 하부 정반(121)에는 도면에 도시하지 않았지만, 정전척, 점착척이 설치되어 제 2기판(127)을 지지한다.
하부 챔버(120)의 바닥에는 하부 챔버(120)를 관통하여 하부 정반(121)에 안착된 제 2기판(127)과 상부 정반(111)에 안착된 제 1기판(113) 사이의 정렬 위치를 확인하기 위한 촬영홀(123)과 카메라(124)가 설치된다.
한편, 제 1기판(121)과 제 2기판(127)이 상부 정반(111)과 하부 정반(121)보다 작은 경우에는 하부 정반(121)에 촬영홀(123)과 연통되는 홀을 형성하여 하부 정반(121)과 상부 정반(111)에 형성된 얼라인 마크를 촬영하도록 형성할 수 있다.
반면에, 제 1기판(113)과 제 2기판(127)이 하부 정반(121) 보다 면적이 큰 경우에는 얼라인 마크를 하부 정반(121) 외측에 형성할 수 있기 때문에 하부 정반(121)에 촬영홀(123)과 연통되는 별도의 홀을 형성할 필요가 없다.
제 1기판(113)과 제 2판의 합착을 위해서는 제 1기판(113)과 제 2기판(127)의 합착 위치의 정렬이 반드시 요구된다, 즉 제 1기판(113)과 제 2기판(127)에 형성된 얼라인 마크의 정렬이 필요하다. 이를 위하여 하부 정반(121)의 하부에는 정렬수단이 설치된다. 본 발명의 실시예에서 정렬수단은 상단과 하단에 각각 유니버셜 링크(203)(204)가 마련된 복수개의 정렬 액츄에이터(200)(210)(220)로 구비된다.
그리고 이 정렬 액츄에이터(200)(210)(220)는 하부 정반(121)의 하측면과 전술한 지지대(130)의 상부면에 양단이 결합된 제 1정렬 액츄에이터(200), 제 2정렬 액츄에이터(210), 제 3정렬 액츄에이터(220)로 구비된다.
이하에서는 각각의 정렬 액츄에이터의 구성이 동일하므로 제 1정렬 액츄에이터(200)에 대해서만 상세하게 설명한다. 따라서 제 2정렬 액츄에이터(210)와 제 3정렬 액츄에이터(220)는 제 1정렬 액츄에이터(200)의 구성을 참조하여 실시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 액츄에이터의 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 정렬 액츄에이터(200)는 챔버(100) 외측에 위치하는 동력부(201)와 챔버(200) 내측의 하부 정반(121) 하부로 연장되어 하부 정반(121)과 결합되는 로드부(202)를 구비한다.
이 동력부(201)는 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터 그리고 리니어 볼스크류를 동작시키는 모터와 이들 선형 구동장치를 감싸는 외관 케이스(미부호)를 포함한다. 따라서 정렬 액츄에이터(200)의 로드부(202)는 이 동력부(201)에서 제공하는 동력에 의하여 신축하게 되어 정렬 액츄에이터(200)의 전체 길이가 조절되도록 한다.
그리고 하부 챔버(120)의 바닥에는 정렬 액츄에이터(200)의 로드부(202)가 관통하는 관통홀(125)이 형성되고, 이 관통홀(125)과 정렬 액츄에이터(200)의 동력부(201) 사이에는 벨로우즈(126)가 설치되어 관통홀(125)을 통한 진공 누설이 발생하지 않도록 구성된다.
한편, 로드부(202)의 단부와 하부 정반(121)의 하면을 결합하는 상부 유니버셜 링크(203)는 하부 정반(121)에 고정 결합된 제 1요크(203a)와 로드부(202)의 단부에 고정 결합되며 전술한 제 1요크(203a)와 직각 방향으로 배치된 제 2요크(203b)를 구비한다.
또한, 상부 유니버셜 링크(203)는 제 1요크(203a)와 제 2요크(203b) 사이에위치하는 센터피스(203c), 제 1요크(203a)와 센터피스(203c)를 축 결합하는 제 1링크(203d), 이 제 1링크(203d)와 직각 방향으로 배치되어 제 2요크(203b)와 센터피스(203c)를 축 결합되는 제 2링크(203e)를 포함한다.
이러한 상부 유니버셜 링크(203)의 구성은 지지대(130)와 동력부(201) 사이를 결합시키는 하부 유니버셜 링크(204)와 동일하므로, 하부 유니버셜 링크(204)는 상부 유니버셜 링크(203)의 구성을 참조하여 실시할 수 있다.
이와 같이 구성되어 결합된 제 1정렬 액츄에이터(200)와 제 2정렬 액츄에이터(210) 그리고 제 3정렬 액츄에이터(220)들이 지지대(130)에 결합된 결합단 사이의 간격은 하부 정반(121)에 결합된 각각의 정렬 액츄에이터들(200)(210)(220)의 결합단 사이의 간격보다 거리가 멀게 결합되어 있다. 따라서 각각의 정렬 액츄에이터들(200)(210)(220)은 하부 정반(121)에 결합된 위치에서 지지대(130) 방향으로 하향 외측으로 경사지게 설치된다.(도 3참조)
또한, 하부 정반(121)과 지지대(130)에 결합된 제 1, 2, 3정렬 액츄에이터들(200)(210)(220)의 결합된 위치는 각각이 하부 정반(121)의 중심부에서 동일한 거리로 이격된 위치에 등간격으로 위치한다. 따라서 각각의 정렬 액츄에이터들(200)(210)(220) 사이는 하부 정반(121)의 중심에서 방사상의 위치에 서로 120도 간격씩 이격되어 설치된다.(도 4참조)
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 합착장치의 동작에 대하여 설명한다.
승강축(140)이 상승하여 상부 챔버(110)를 상승시키면 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120) 사이의 간격이 개방된다. 그리고 통상적인 기판 이송 로봇(미도시)이 제 1기판(113)과 제 2기판(127)을 각각 또는 동시에 챔버(100)의 공정 공간 내부로 반입시킨다.
이후 상부 리프트 핀(112)과 하부 리프트 핀(122)은 각각 제 1기판(113)과 제 2기판(127)을 이송하여 제 1기판(113)은 상부 정반(111)에 지지되도록 하고, 제 2기판(127)은 하부 정반(121)에 지지되도록 한다.
제 1기판(113)과 제 2기판(127)이 각각 상부 정반(111)과 하부 정반(121)에 지지되면 승강축(140)은 하강하여 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120)의 테두리 부분이 밀착 되도록 한다. 이에 따라 챔버(100) 내부의 공정 공간은 외부와 차단된다. 이후 공정 공간 내부는 진공 펌프에 의하여 펌핑되어 진공 상태가 된다.
이후 상부 정반(111)이 하부 정반(121) 측으로 하강할 수 있다. 이를 위하여 상부 정반(111)은 상부 챔버(110)에 별도의 도시되지 않은 승강장치에 결합될 수 있다. 반면에 하부 정반(121)이 상승할 수 있다. 이때에는 제 1, 2, 3정렬 액츄에이터가 동시에 신장(height) 동작하여 하부 정반(121)이 상부 정반(111) 측으로 상승하도록 할 수 있다.
즉, 이와 같이 상부 정반(111)이 하부 정반(121)과 가까워지면 카메라(124)는 제 1기판(113)과 제 2기판(127) 사이의 얼라인 상태를 제 1기판(113)과 제 2기판(127)에 형성된 얼라인 마크를 통하여 확인한다.
그리고 얼라인의 조정이 필요하면 제 1, 2, 3정렬 액츄에이터(200)(210)(220)는 정렬 동작을 수행한다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시에에 따른 합착장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 예를 들어 카메라(124)가 촬영한 제 1기판(113)과 제 2기판(127)의 얼라인 마크의 초점이 맞지 않는 경우 제 1정렬 액츄에이터(200)와 제 2정렬 액츄에이터(210) 그리고 제 3정렬 액츄에이터(220)가 신축 또는 수축 동작하여 제 1기판(113)과 제 2기판(127) 사이의 초점이 맞추어 지도록 하부 정반(121)을 움직인다.
또한 그리고 제 1기판(113)과 제 2기판(127)에 형성된 얼라인 마크의 회전방향으로 위치가 맞지 않으면 3개의 정렬 액츄에이터들(200)(210)(220)이 신축 또는 수축하여 회전 방향 위치에 대한 얼라인이 이루어지도록 한다.
이와 같은 정렬 동작으로 제 1기판(113)과 제 2기판(127)에 대한 정렬이 완료되면 이후 제 1기판(113)이 제 2기판(127) 측으로 낙하한다. 이를 위하여 상부 정반(111)에는 에어를 분사하는 에어 분사장치가 구비되거나 또는 에어에 의하여 팽창되는 다이아프램이 설치되어 제 1기판(113)이 제 2기판(127)측으로 낙하하도록 한다. 이에 따라 제 1기판(113)의 낙하로 제 1기판(113)과 제 2기판(127)은 합착된다.
한편, 제 1기판(113)과 제 2기판(127)의 합착이 견고히 유지되도록 제 1기판(113)과 제 2기판(127) 중의 어느 하나에는 통상적으로 접착용 레진이 도포될 수 있다.
이상과 같이 합착이 완료되면 상부 챔버(110)가 승강축(140)에 의하여 상승하여 공정 공간이 열리게 되고, 하부 리스트 핀(122)이 상승하여 합착된 기판을 상승시킨다. 그리고 기판 이송 로봇이 공정 공간 내부로 진입하여 합착된 기판을 외부로 반출함으로써 2개의 기판에 대한 합착 공정이 완료된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예 및 도면은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100...챔버
110...상부 챔버
120...하부 챔버
130...지지대
140...승강축
200...제 1정렬 액츄에이터
210...제 2정렬 액츄에이터
220...제 3정렬 액츄에이터

Claims (5)

  1. 합착을 위한 제 1기판과 제 2기판이 내부로 반입되는 챔버;
    상기 챔버 내부의 상측에 설치되어 상기 제 1기판이 지지되는 상부 정반;
    상기 챔버 내부의 하측에 설치되어 상기 제 2기판이 지지되는 하부 정반;
    상기 챔버의 하부를 관통하여 외부로 연장되며 일단이 상기 하부 정반의 하부에 상부 유니버셜 링크로 결합되고, 하단이 상기 챔버의 하부 외측에 구비된 지지대에 하부 유니버셜 링크로 결합되며 신축 동작을 수행하여 상기 하부 정반을 정렬하는 정렬 액츄에이터를 구비하되,
    상기 정렬 액츄에이터는 상기 하부정반과 상기 지지대에 결합된 위치가 서로 등간격을 이루도록 구비되는 제 1, 2, 3정렬 액츄에이터를 포함하는 합착장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지대에 결합된 각각의 상기 정렬 액츄에이터들의 사이의 간격은 상기 하부 정반에 결합된 상기 정렬 액츄에이터들의 사이의 간격보다 거리가 멀게 설치되어 각각의 상기 정렬 액츄에이터들이 상기 지지대 방향으로 하향 외측으로 경사지게 설치된 합착장치.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서, 상기 정렬 액츄에이터는 동력부와 로드부를 포함하는 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터, 리니어 볼스크류 중의 어느 하나로 구비되는 합착장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 하부 챔버에는 상기 로드부가 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 외측단과 상기 동력부 사이에는 벨로우즈가 설치되는 합착장치.
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