KR101599040B1 - 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는, 리페어 대상물이 놓이는 처리기판홀더; 상기 처리기판의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드의 일측에 형성되어 상기 잉크젯 헤드의 노즐 또는 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부; 상기 잉크젯 헤드의 타측에 일정 거리만큼 오프셋된 위치에 구비되어 상기 리페어 대상물에 대한 리페어 상태를 관측하는 정렬관측부; 및 상기 리페어 대상물에 토출된 상기 잉크 액적을 소결시키는 레이저 소결부;를 포함하며, 상기 처리기판홀더에 대해서 상기 정렬관측부와 상기 레이저 소결부는 일체로 상하방향 또는 좌우방향으로 운동 가능하도록 형성될 수 있다.

Description

전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치{Repair apparatus using electro hydro dynamic inkjet}

본 발명은 리페어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기수력학적 잉크젯을 이용하여 디스플레이 등에서 끊어진 라인을 연결하거나 수리할 수 있는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 제공한다.

디스플레이 기기의 대면적화 노력은 전세계 디스플레이 업체들의 미래 생존 가능성을 결정지을 만큼 중요한 기술적 목표로 대두되고 있다. 이러한 대면적 디스플레이 구현 기술에서 생산성 증대 및 가격경쟁력 확보라는 관점에서 3m가 넘는 대면적 기판 상에 다양한 재료들의 패턴 형상을 완벽하게 구현한다는 것은 기술적으로 매우 어려운 문제이다. 이러한 현실에서 불량을 최대한 효율적으로 리페어(repair, 수리)할 수 있는 기술은 향후 대면적 디스플레이 기기 구현에 핵심이 되는 기술이라고 할 수 있다.

한편, 차세대 디스플레이 기기의 대면적화에도 불구하고 고해상도 구현을 위해 디스플레이 패널 회로 (TFT) 형성에 있어 6μm 이하의 배선 및 배선간격 60μm 이하의 고집적 초미세 회로 배선이 요구되고 있다. 이러한 고집적 초미세 패턴 제품의 불량 개선을 위한 기존의 Laser CVD 수리 기술을 통한 re-routing bridge 수리배선 형성 방법은 기술적 한계에 도달한 상태이기 때문에 새로운 수리 방법을 통한 리페어 기술의 개발 요구가 절실한 상황이다.

또한, 디스플레이 패널 내부 TFT 회로 배선 이외에도 베젤(bezel)이 좁은 디스플레이 기기 구현을 위해 베젤의 내부 선폭 및 배선 간격을 10μm 이하로 구현하려는 노력이 증대되고 있는 현실이다. 이러한 고집적 초미세 베젤 배선의 리페어 기술 개발에 대한 요구도 증대 되고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0015557호(발명의 명칭; 평판 디스플레이 기판 회로의 리페어 장치, 공개일자; 2008년 2월 20일)가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 디스플레이 기기의 고집적 초미세 패턴화로 인한 불량 배선 수리를 위해 불량부위에 직접 수리배선을 형성할 수 있는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 제공한다.

본 발명은 전기수력학적 잉크젯 인쇄기술을 이용하여 3μm 이하의 초미세 수리배선을 형성할 수 있는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 제공한다.

본 발명은 배선의 수리 상태를 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 제공한다.

본 발명은 레이저 신터링을 이용하여 전도성 잉크를 소결시켜서 통전이 가능한 수리 배선을 형성할 수 있는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 제공한다.

본 발명은 절연 잉크를 토출 시키고 경화 시켜서 절연이 필요한 부분의 수리가 가능하게 한 리페어 장치를 제공한다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는, 리페어 대상물이 놓이는 처리기판홀더; 상기 처리기판의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드의 일측에 형성되어 상기 잉크젯 헤드의 노즐 또는 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부; 상기 잉크젯 헤드의 타측에 일정 거리만큼 오프셋된 위치에 구비되어 상기 리페어 대상물에 대한 리페어 상태를 관측하는 정렬관측부; 및 상기 리페어 대상물에 토출된 상기 잉크 액적을 소결시키는 레이저 소결부;를 포함하며, 상기 처리기판홀더에 대해서 상기 정렬관측부와 상기 레이저 소결부는 일체로 상하방향 또는 좌우방향으로 운동 가능하도록 형성될 수 있다.

상기 정렬관측부는, 상기 처리기판홀더 상에 구비되는 정렬 홀더; 상기 정렬 홀더에 이동 가능하게 장착되는 정렬 몸체부; 및 상기 정렬 몸체부의 하단에 구비되는 정렬 카메라;를 포함할 수 있다.

상기 레이저 소결부는, 상기 정렬 홀더에 연결되는 제1 지지대; 상기 제1 지지대에 대해서 운동 가능하게 상기 제1 지지대에 연결되는 제2 지지대; 및 상기 제2 지지대의 하단에 연결된 레이저 생성부;를 포함할 수 있다.

상기 정렬 카메라의 초점과 상기 레이저 소결부에서 생성되는 레이저의 초점이 일치하도록 형성될 수 있다.

상기 정렬 카메라와 상기 잉크젯 헤드 사이의 오프셋 거리 만큼 상기 정렬관측부와 상기 레이저 소결부가 이동하여 상기 잉크젯 헤드에서 토출된 잉크 액적의 패턴을 따라서 상기 레이저 소결부에 의해 레이저 신터링을 하면서 상기 정렬관측부에 의해 리페어 상태를 모니터링할 수 있다.

상기 정렬 카메라를 이용하여 리페어 위치를 편집할 수 있다.

상기 정렬 카메라를 이용하여 상기 레이저 소결부의 신터링 과정을 모니터링할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드를 상기 오프셋된 위치로 이동시킨 후 잉크를 토출시키면서 상기 제팅관측부를 이용하여 상기 노즐을 관측하고, 잉크 토출 이후에 오프셋 거리 만큼 역으로 이동하여 상기 정렬 카메라를 이용하여 리페어 공정을 확인하며, 상기 정렬 카메라를 사용하여 확인된 결과에서 상기 레이저 소결부의 광원을 온(ON)시키면 상기 정렬 카메라에 의해 보이는 위치에 레이저를 조사하게 되어 잉크 토출 이후에 자동으로 레이저 조사 위치로 이동이 되고 레이저 소결과정의 모니터링을 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는 디스플레이 기기의 고집적 초미세 패턴화로 인한 불량 배선 수리를 위해 불량부위에 직접 수리배선을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는 전기수력학적 잉크젯 인쇄기술을 이용하여 3μm 이하의 정밀한 초미세 수리배선을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는 배선의 수리 상태를 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있기 때문에 수리의 정확성을 높이고 끊어진 라인을 다시 수리해야 하는 번거로움을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치는 레이저 신터링을 이용하여 리페어 잉크를 소결시켜서 통전이 가능한 수리 배선을 신속하게 형성할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드 장착구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드 장착구조를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 리페어 장치의 정렬관측부 및 레이저 소결부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 리페어 장치의 제팅관측부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 리페어 장치의 X-Z 스테이지를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드를 도시한 사시도이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 따른 잉크젯 헤드의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치의 요부를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 리페어 장치의 리페어 소프트웨어를 보여주는 화면을 캡쳐한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 리페어 장치에 의한 리페어 작업을 도시한 사진이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 도시한 사시도, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드 장착구조를 도시한 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드 장착구조를 도시한 측면도, 도 6은 본 발명에 따른 리페어 장치의 정렬관측부 및 레이저 소결부를 도시한 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 리페어 장치의 제팅관측부를 도시한 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 리페어 장치의 X-Z 스테이지를 도시한 사시도, 도 9는 본 발명에 따른 리페어 장치의 잉크젯 헤드를 도시한 사시도, 도 10 및 도 11은 도 9에 따른 잉크젯 헤드의 다른 실시예를 도시한도면, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 도시한 도면, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치의 요부를 도시한 도면, 도 16은 본 발명에 따른 리페어 장치의 리페어 소프트웨어를 보여주는 화면을 캡쳐한 도면, 도 17은 본 발명에 따른 리페어 장치에 의한 리페어 작업을 도시한 사진이다.

도 1 내지 도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치(100)는 전기수력학적 잉크젯(Electro Hydro Dynamic Inkjet)을 이용하여 대면적 디스플레이 패널 회로(TFT)의 배선에 발생한 불량 또는 배선(라인)의 끊어짐을 수리할 수 있는 장치에 관한 것이다.

우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치(100)는, 잉크젯 헤드의 위치제어가 가능한 리니어 스테이지의 형태로 구성되어 베이스 프레임(101) 상에 설치된 XY 스테이지(104,105,102), 상기 XY 스테이지에 형성되어 리페어 대상물이 놓이는 처리기판홀더(111), 베이스 프레임(101)에 형성되며 처리기판홀더(111)의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 헤드(120), 잉크젯 헤드(120)의 일측에 형성되어 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부(160), 잉크젯 헤드(120)의 타측에 형성되어 리페어 대상물에 대한 잉크젯 헤드(120)의 위치를 관측하는 정렬관측부(130), 상기 리페어 대상물에 토출된 상기 잉크 액적을 소결시키는 레이저 소결부(140) 및 상기 잉크젯 헤드(120), 상기 제팅관측부(160), 상기 정렬관측부(130) 또는 상기 레이저 소결부(140)와 상기 처리기판홀더(111) 사이의 높이를 조절하는 Z 스테이지(106)를 포함할 수 있다.

여기서, 리페어 대상물은 대면적 디스플레이 패널 회로의 배선 중 끊어진 라인(line)이라고 할 수 있다. 다만, 리페어 대상물은 대면적 디스플레이에 국한되는 것은 아니며 미세 수준으로 정밀한 수리가 필요한 어떠한 대상물이라도 본 발명이 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 리페어 대상물은 끊어진 라인이 있는 디스플레이라고 한다.

베이스 프레임(101)은 리페어 장치(100)의 골격 역할을 하는 구조물로서, 각종 관측부, 제어부 등이 리페어 프레임(101)에 탑재되거나 구비될 수 있다. XYZ 스테이지(102,104,105,106)는 베이스 프레임(101) 상에서 처리기판홀더(111)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 XY 스테이지(102,104,105)와 처리기판홀더(111)에 대해서 잉크젯 헤드(120) 등을 상하 방향 즉 Z축 방향으로 이동시키는 Z 스테이지(106)를 포함할 수 있다. XYZ스테이지는 전체적으로 하나의 스테이지로 구성될 수 있을 뿐만 아니라 적어도 2개의 스테이지로 구분 형성될 수도 있다.

도 1에는 XYZ스테이지는 Y스테이지와 XZ스테이지로 분리된 리페어 장치(100)가 도시되어 있는데, 이는 예시적인 것이며 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 도 1을 참조하면, Y스테이지(104,105)는 처리기판홀더(111)를 Y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부(105) 및 처리기판홀더(111)의 움직임을 안내하는 스테이지 가이드(104)를 포함할 수 있다. 한편, XZ스테이지(102,106)는 잉크젯 헤드(120) 등을 Z축 방향(상하 방향)으로 이동시켜서 처리기판홀더(111)와의 거리를 조절하는 Z스테이지(106), X축 방향(좌우 방향)으로 이동시키는 X스테이지(102)를 포함할 수 있다. 도 1에는 Z스테이지(106)와 X스테이지(102)가 개괄적으로 도시되어 있는데, 일반적인 스테이지 구동장치가 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치(100)에 있어서, 잉크젯 헤드(120)와 상기 리페어 대상물이 놓이는 처리기판홀더(111)에는 서로 다른 파형을 가지는 전압이 인가될 수 있다. 리페어 장치(100)에 구비되는 임의파형 발생기(미도시)와 파워 서플라이어(미도시)에 의해서 잉크젯 헤드(120)와 리페어 대상물을 올려지는 기판홀더(111)에 각각 가해지는 전압을 생성할 수 있다.

또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 노즐(120b) 끝부분의 바깥쪽에 링 모양의 전극(220)을 추가로 설치할 수 있는데, 이때에는 기판홀더(111)에 전기를 인가할 필요가 없다. 기판홀더(111)에 전기를 인가하지 않으면 다양한 장점이 있을 수 있다. 예를 들면, 기판 등의 리페어 대상물과 잉크젯 헤드(120)간의 거리에도 민감하지 않게 토출이 가능하며, 리페어 장치의 구조를 단순하게 할 수 있고, 기존의 리페어 장치에 간단히 헤드 모듈을 붙여서 토출이 가능한 장점이 있다. 그러나 이러한 링 모양의 전극을 구비한 잉크젯 헤드는 링 모양 전극에 전기를 인가해주면 기판(리페어 대상물)에 대전이 생겨서 제팅(jetting)에 문제가 생기거나, 링 모양 전극을 그라운드(접지) 처리를 하게 되면 잉크젯 헤드에 DC+Pulse 전기를 가해주게 되어 전기적으로 효율적이지 못하고 잉크의 스프레이(spray) 등이 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명에서는 잉크젯 헤드와 링 모양 전극에 인가하는 전압을 동일한 극성 또는 서로 다른 전위를 가지면서도 기판(리페어 대상물) 또는 처리기판홀더(111) 부분에 접지처리를 하여 기판에 대전되는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진다. 이러한 다른 전압은 한쪽은 DC, 다른 한쪽은 pulse형태로 인가할 수 있다.

이러한 노즐(120b) 또는 잉크젯 헤드(120)의 외부에 추가적으로 구비되는 전극은 카메라를 사용하여 잉크 제팅을 모니터링 하기 위한 카메라 사용시 전극이 노즐(120b)의 밑면을 가려서 모니터링이 불가능한 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 ITO(Indium Tin Oxide) 필름과 같은 투명한 재질의 전극 및 절연재질을 사용하거나, 투명한 재질이 아니면 링의 구멍이 최소한 2mm 이상 2cm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

도 11에는 링 모양 전극(220)의 일례가 도시되어 있다. 링 전극(220)은 잉크젯 헤드(120) 등의 구조물과의 간섭을 피하기 위해 아크모양의 바디(221)를 구비하며, 일단에는 전극(220)이 고정되는 고정단(223)이 형성되고 타단에는 전극 홀(222)이 형성될 수 있다. 전극 홀(222)은 2~20 mm 정도의 직경으로 형성되는 것이 바람직한데, 만약 전극 바디(221)가 투명한 재질로 형성되는 경우에는 전극 홀(222)의 크기를 더욱 줄일 수 있다. 즉, 전극 바디(221)를 ITO 필름과 같은 투명한 재질로 형성하면 카메라를 이용한 제팅 모니터링이 가능하므로 전극 홀(222)의 크기를 작게 할 수 있다.

전극 바디(221)는 도 11의 (d)에 도시된 바와 같이, 3개의 레이어(221a,221b,221c)를 겹쳐 놓은 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 제1레이어(221a) 및 제3레이어(221c)는 전극 레이어이고, 그 사이의 제2레이어(221b)는 절연 레이어이다. 이 때, 처리기판홀더(111) 쪽의 제3레이어(221c)는 접지를 시켜서 기판의 대전을 방지하고, 노즐(120b)과 제1레이어(221a)에는 서로 다른 극성의 전압을 인가할 수 있다.

잉크젯 헤드(120)와 상기 리페어 대상물의 홀더(111) 또는 링 모양 전극(220) 중 어느 하나에는 직류전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스전압이 인가될 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(120)와 처리기판홀더(111)에 각각 인가되는 전압은 서로 동일한 극성의 전위 및 서로 다른 극성의 전위를 모두 가질 수 있다. 이와 같이, 임의파형 발생기와 파워 서플라이어에 의해 각각 전압을 인가함으로써, 잉크젯 헤드(120)와 처리기판홀더(111)에 인가되는 전압을 서로 분리할 수 있다. 이처럼 잉크젯 헤드(120)와 처리기판홀더(111)에 인가되는 전압을 서로 분리함으로써 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치의 고전압 드라이버의 인가 전압을 줄임으로서 제조 비용을 절감할 수 있다.

수평으로 마련된 베이스 프레임(101) 상에는 처리기판홀더(111)이 마련될 수 있는데, 처리기판홀더(111) 위에 수리(repair, 리페어)하고자 하는 기판 등의 리페어 대상물이 놓이게 된다.

처리기판홀더(111)에 전압이 인가되기 때문에 처리기판홀더(111)의 고정부는 절연처리가 되어야 한다. 이를 위해 처리기판홀더(111)의 하부에는 절연플레이트(112)가 부착될 수 있다. 처리기판홀더(111)는 알루미늄 등의 금속재질로 형성되는 반면에 절연플레이트(112)는 비금속재질 또는 합성수지 등으로 형성되는 것이 바람직하다.

처리기판홀더(111)의 표면에는 아노다이징 층(anodizing layer)이 형성될 수 있다. 즉, 처리기판(111)은 알루미늄 등의 금속으로 형성되는데 알루미늄의 표면이 산화물로 덮이는 것을 방지하기 위해서 처리기판(111)의 표면에 양극산화피막을 형성한다.

한편, 처리기판 홀더(111)에는 다수개의 진공흡착홀(미도시)이 관통 형성될 수 있다. 처리기판홀더(111)의 전체 표면에 걸쳐서 다수의 진공흡착홀이 고르게 관통 형성될 수 있다. 진공흡착홀은 진공펌프(미도시)에 연통될 수 있다. 진공흡착홀을 형성하고 진공펌프를 작동시킴으로써 리페어 대상물이 처리기판홀더(111) 상에 밀착되게 유지할 수 있다. 만약 리페어 대상물이 처리기판홀더(111) 상에 수리 도중에 움직인다면 정확한 수리를 할 수 없게 된다. 따라서, 진공흡착홀을 이용하여 리페어 대상물이 처리기판홀더(111) 상에서 움직이지 않게 할 수 있다. 처리기판홀더(111)에 전기를 인가하여 잉크를 토출하는 경우 이러한 진공 흡착홀이 제팅에 영향을 미칠 수 있는데, 이러한 경우에는 전도성 다공질 재질을 사용할 수도 있다. 만약 링 모양 전극(220)의 헤드 구조를 사용한다면 진공 흡착홀로 인한 문제를 방지할 수 있다.

이와 같은 처리기판홀더(111)에 리페어 대상물 등의 기판이 놓인 상태에서 잉크젯 헤드(120)를 이용하여 수리 작업을 수행하게 된다. 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치(100)는 전기수력학적 잉크젯을 이용하여 기판의 끊어진 라인을 연결하는 등의 작업 과정을 실시간으로 관측하면서 리페어 작업을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 리페어 장치(100)는 패턴을 검사하는 얼라인(정렬) 카메라 등을 구비하는 정렬관측부(130)와 잉크젯 헤드(120)의 토출을 측정하는 제팅관측카메라 등을 구비하는 제팅관측부(160), 잉크를 소결시키는 레이저 소결부(140) 및 잉크젯 헤드(120)는 한 개의 유닛(unit)으로 Z 스테이지(106)에 고정되어 있다. 따라서 Z 스테이지(106) 제어를 통하여 기판과 노즐, 정렬 카메라, 레이저 및 제팅관측카메라의 높이를 정밀하게 조절하는 것이 가능하다.

한편, 잉크젯 헤드(120), 정렬관측부(130), 레이저 소결부(140), 제팅관측부(160) 및 Z 스테이지(106)는 X 스테이지(102)에 연결되어 있기 때문에 X 스테이지(102)에 의해서 X축 방향으로 움직일 수 있다.

리페어 대상물에 있어서 리페어 부분에 대한 좌표 정보를 리페어 장치(100)에 미리 입력한 후 리페어 작업을 시작할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 리페어 장치(100)에서 직접 리페어 부분에 대한 좌표 정보 등을 구할 수도 있다. 본 발명에 따른 리페어 장치(100)에는 패턴검사, 잉크토출관측 등을 위한 카메라 등이 장착되어 있기 때문에 카메라 등에 의해 취득된 영상정보를 이미지프로세싱 처리를 하여 리페어 부분에 대한 정보를 얻을 수도 있다. 예를 들면, 배선 즉, 라인이 끊어진 경우 끊어진 부분에 대한 좌표 정보를 구하여 이 좌표정보를 이용하여 잉크젯 헤드(120)를 움직이면서 리페어 작업을 할 수도 있다. 이럴 경우 잉크젯 헤드(120)의 운동경로의 시작점과 끝점의 좌표를 구하여 리페어 작업에 이용할 수 있다.

리페어에 사용되는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드(120)는 베이스 프레임(101)에 구비되는 헤드 홀더(121)에 분리 가능하도록 장착될 수 있다. 헤드 홀더(121)는 Z스테이지(106)에 장착되는데, 헤드 홀더(121)는 처리기판홀더(111) 또는 리페어 대상물에 대해서 상하 방향 또는 좌우방향으로 움직일 수 있도록 구비될 수 있다. 이를 위해 처리기판홀더(111) 또는 리페어 대상물에 대해서 헤드 홀더(121)를 좌우 또는 상하방향으로 움직이기 위한 Z스테이지 구동부(210, 도 8 참조)가 형성될 수 있다.

한편, 잉크젯 헤드(120)는 헤드 홀더(121)에 장착 또는 탈착될 수 있다. 헤드 홀더(121)는 베이스 프레임(101)에 대해 상대운동이 가능하게 형성되는 홀더 장착부(124)에 연결되며, 홀더 장착부(124)에는 길이 방향을 따라 헤드 홀더(121)의 장착높이를 가변할 수 있는 가이드 홀(125)이 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 헤드 홀더(121)는 홀더 장착부(124)의 가이드 홀(125)에 끼워지는 연결부재(126)에 의해서 홀더 장착부(124)에 고정될 수 있다. 연결부재(126)는 헤드 홀더(121)와 홀더 장착부(124)의 연결 및 분리를 쉽게 할 수 있도록 나사 등의 부재가 사용되는 것이 바람직하다.

홀더 장착부(124)의 일측에는 홀더 조정부재(129)가 형성될 수 있다. 홀더 조정부재(129)를 돌리면 홀더 장착부(124) 상에서 헤드 홀더(121)의 위치 또는 높이가 가변될 수 있다. 이를 위해 홀더 조정부재(129)에는 회전에 따른 눈금이 표시되어 있다. 홀더 조정부재(129)의 회전량에 따른 헤드 홀더(121)의 높이 변화를 눈금을 통해서 확인할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 홀더 조정부재(129)는 홀더 장착부(124)에 형성된 조정부재 가이드(128)에 연결될 수 있다. 홀더 조정부재(129)를 돌리면 조정부재 가이드(128)에 대해서 홀더 장착부(124)와 헤드 홀더(121)가 상하로 움직이게 된다.

홀더 장착부(124)의 가이드 홀(125)에는 잉크젯 헤드(120) 또는 상기 리페어 대상물에 떨어지는 잉크 액적에 조명을 가하는 드랍 조명(150)이 형성될 수 있다. 드랍 조명(drop light, 150)은 잉크젯 헤드(120)의 일측에 마련되어 잉크젯 헤드(120)의 끝단 또는 리페어 대상물의 표면에 조명을 비추게 된다.

드랍 조명(150)은 조명 장착부(151)의 일단에 연결되는데, 드랍 조명(150)은 조명 장착부(151)의 일단에 대해서 피벗 운동이 가능한 형태로 조명 장착부(151)에 연결될 수 있다. 이로 인해 드랍 조명(150)이 비추는 위치 또는 각도를 조정할 수 있다.

조명 장착부(151)는 홀더 장착부(124)에 연결될 수 있다. 이를 위해 조명 장착부(151)의 타단 쪽에는 가이드 홀(152)이 관통 형성될 수 있다. 조명 장착부(151)의 가이드 홀(152)과 홀더 장착부(124)의 가이드 홀(125)이 서로 연통되도록 겹친 후 연결부재(153)를 가이드 홀(152,125)에 끼워서 조명 장착부(152)와 홀더 장착부(124)를 서로 연결할 수 있다.

드랍 조명(150)은 가이드 홀(152)을 따라 높이 또는 위치 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 즉, 연결부재(153)를 돌려서 홀더 장착부(124)와 조명 장착부(151)의 체결 상태를 느슨하게 한 후 조명 장착부(151)의 위치, 높이 또는 각도를 조절한 후에 연결부재(153)를 조이면 된다.

홀더 장착부(124)에는 헤드 홀더(121)를 체결하기 위한 가이드 홀(125)과 조명 장착부(151)를 체결하기 위한 가이드 홀(125)이 구분 형성되는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하면, 헤드 홀더(121)가 장착되는 가이드 홀(125)은 조명 장착부(151)가 장착되는 가이드 홀(125) 보다 아래 쪽에 형성되며, 양자는 분리 형성되어 있다. 경우에 따라서 2개의 가이드 홀(125)이 홀더 장착부(124)에 일체로 형성될 수도 있다.

한편, 잉크젯 헤드(120)에는 잉크를 주입 또는 공급하기 위한 퍼지/석션 컨트롤러(191, Purge/Suction Controller)가 연결될 수 있다. 퍼지/석션 컨트롤러(191)는 잉크젯 헤드(120) 또는 노즐(120b, 도 9 참조)에 잉크의 주입 여부를 제어하거나 공급될 잉크의 양을 제어할 수 있다. 이를 위해 퍼지/석션 컨트롤러(191)는 제어부(192)에 연결될 수 있다.

도 4를 참조하면, 헤드 홀더(121)는 홀더 장착부(124)에 연결되는 홀더 몸체부(121a), 홀더 몸체부(121a)에 관통 형성되어 잉크젯 헤드(120)가 장착되는 헤드장착부(204) 및 홀더 몸체부(121a)의 일측에 형성되어 전압 공급선(201)이 연결되는 전원연결부(205)를 포함할 수 있다.

기존의 전기수력학적 잉크젯 기술에서는 비전도성 노즐을 사용하는 경우 노즐의 안쪽 또는 바깥 부분에 전도성 물질을 코팅하여 전기를 가해주는 방법을 주로 사용하거나, 노즐 내부에 전극을 추가로 설치하여 헤드에 전기를 인가하였다. 그러나, 이러한 방식은 헤드 노즐을 제조 및 제작 하는데 복잡하기 때문에 노즐 막힘이 있었을 때 신속하게 노즐을 교체하는 것이 어려운 단점이 있었다. 본 발명에서는 헤드 홀더(121)에 장착되는 노즐 어댑터에 전원이 공급되면 이를 통하여 잉크에 대전이 되게 하는 방식을 사용한다. 이를 통해 잉크 공급을 위한 튜빙과 노즐의 금속 어댑터 사이의 연결부위를 금속으로 제작하고 이를 금속 헤드 홀더에 끼워지게 한다. 헤드 홀더(121)에 전압을 가해주면 금속 재질의 어댑터를 통과하는 잉크가 대전이 되므로 구조 및 전압 인가 방식을 단순하게 만들 수 있다. 잉크젯 헤드(120)의 구성에 대해서는 후술하도록 한다. 헤드 홀더(121)에 전원을 인가하기 위해 헤드 홀더(121)에 전원연결부(205)가 형성될 수 있다. 전원연결부(205)는 홀더 몸체부(121a)의 일측면에 돌출 형성될 수 있다. 전원연결부(205)는 홀더 몸체부(121a)의 일측면에서 돌출 형성된 핀 모양의 부재인 것이 바람직하다. 전원연결부(205)에는 전압 공급선(201)이 맞물릴 수 있다. 여기서, 전압 연결선(201)은 전원연결부(205)와의 연결 및 분리가 용이한 형태를 가지는 것이 바람직하다.

헤드장착부(204)는 홀더 몸체부(121a)를 관통하는 형태를 가진다. 헤드장착부(204)에 잉크젯 헤드(120)가 삽입될 수 있다. 후술할 잉크젯 헤드(120)는 헤드장착부(204)와 접촉에 의해 전압을 공급받을 수 있다.

헤드 홀더(121)에는 헤드장착부(204)와 홀더 몸체부(121a)의 일단부를 연통시키는 슬릿(206) 및 슬릿(206)의 간격을 조절하는 슬릿조절부재(122)가 형성될 수 있다.

홀더 몸체부(121a)에는 잉크젯 헤드(100)의 온도를 제어 하기 위한 히터가 장착되는 히터장착부(207)가 형성되며, 히터장착부(207)에는 길이 방향으로 장착홀(203)이 관통 형성될 수 있다. 토출되는 잉크의 온도를 일정하게 제어함으로써 잉크의 토출상태를 균일하게 제어할 수 있다. 이를 위해, 히터장착부(207)가 구비될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히터장착부(207)에 형성된 원형 모양의 히터삽입공(203)에 히터(미도시)를 집어 넣은 후 히터에 전원을 인가하게 되면, 히터에서 열이 발생하게 된다. 이와 같이, 히터를 헤드 홀더(121)에 장착하여 헤드 홀더(121)를 가열하거나 온도를 제어함으로써 잉크젯 헤드(120)에도 열이 전달되고 최종적으로 분사되는 잉크에도 열이 전달된다. 잉크를 가열하거나 온도를 조절하게 되면 잉크의 점성 등 잉크의 물리적 또는 화학적 성질을 변화시킬 수 있다. 따라서, 동일한 잉크를 다양한 환경에서 사용할 수 있게 된다.

히터삽입공(203)의 단면 모양은 사용되는 히터의 형상에 따라 결정될 수 있다. 히터삽입공(203)은 헤드 홀더(121)의 판면 방향을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 도 5에서 도면부호 "208"은 절연 부재이다.

한편, 도 9를 참조하면, 잉크젯 헤드(120)는, 끝단에 형성된 노즐(120b), 노즐(120b)의 일단이 연결되는 제1어댑터(120c), 제1어댑터(120c)에 연결되는 제3어댑터(120e), 제3어댑터(120e)의 후단에 연결되며 헤드장착부(204)에 삽입되는 홀딩부(120g) 및 홀딩부(120g)에 연결되는 잉크공급튜브(202)를 포함할 수 있다.

잉크 공급을 위한 튜빙과 노즐의 금속 어댑터 사이의 연결부위를 금속으로 제작하고 이를 금속 헤드 홀더에 끼워지게 한다

노즐(120b)의 끝단(120a)은 잉크의 분사에 유리하도록 뾰족하게 형성될 수 있다. 노즐(120b)은 제1어댑터(120c)에 끼워져서 홀딩부(120g)에 연결될 수 있다. 제1어댑터(120c)의 표면에는 미세한 요철이 형성되거나 널링(knurling) 가공 처리됨으로써, 작업자가 제1어댑터(120c)을 손으로 쥐고 제3어댑터(120e)에서 쉽게 분리할 수 있다.

제1어댑터(120c)와 제3어댑터(120e) 사이에는 제2어댑터(120d)가 끼워질 수 있다. 이 때, 제1어댑터(120c)와 제3어댑터(120e)는 서로 나사 체결되는데, 이 때 제1어댑터(120c)와 제3어댑터(120e) 사이에 있는 제2어댑터(120d)는 둘의 사이에서 압축된 상태가 된다. 노즐(120b)의 일단은 제1어댑터(120c)를 통과하여 제2어댑터(120d)에 끼워진다. 제1어댑터(120c)와 제3어댑터(120e)가 나사 결합될 때 제2어댑터(120d)가 압축되기 때문에 노즐(120b)이 제1어댑터(120c)에 움직이지 않게 고정될 수 있다.

제3어댑터(120e)의 후단에는 병목부(120f)가 형성될 수도 있다. 홀딩부(120g)의 앞단에는 병목부(120f)에 끼워지는 끼움부(120j)가 형성될 수 있다. 끼움부(120j)는 병목부(120f)에 억지끼움 방식에 의해 체결되는 것이 바람직하다. 홀딩부(120g)의 후단에는 잉크공급튜브(202)와 홀딩부(120g)를 연결하는 튜빙커넥터(202a)가 구비된다. 튜빙커넥터(202a)는 홀딩부(120g)에 나사 체결방식으로 연결될 수 있다.

전도성 재질로 만들어진 홀딩부(120g)는 헤드 홀더(121)의 헤드장착부(204)에 삽입되는 부분으로서, 헤드장착부(204)와 직접 접촉하는 부분이다. 즉, 홀딩부(120g)와 헤드장착부(204)가 접촉된 상태에서 헤드 홀더(121)에 인가되는 전원이 홀딩부(120g)를 통해서 잉크로 전달될 수 있다. 즉, 홀딩부(120g)는 잉크에 전원을 가하는 전극과 유사한 기능을 한다.

홀딩부(120g)의 후단에는 잉크공급튜브(202)가 연결될 수 있다. 잉크공급튜브(202)의 일단은 홀딩부(120g)에 연결되고 잉크공급튜브(202)의 타단은 잉크저장부(103, 도 1 참조)에 연결될 수 있다.

잉크공급튜브(202)는 잉크저장부(103)에 저장된 잉크를 노즐(120b)로 공급할 뿐만 아니라, 잉크저장부(103)에 연결되지 않은 상태로 잉크를 노즐(120b)에 공급할 수도 있다. 예를 들면, 주사기(syringe) 타입으로 형성된 노즐을 이용하는 경우에는 잉크저장부(103)와의 연결이 필요 없다.

홀딩부(120g)는 전도체로 형성될 수 있다. 홀딩부(120g)가 전도체로 형성된 경우에는 헤드 홀더(121)와의 연결만으로 노즐(120b) 내의 잉크에 전원이 인가될 수 있다. 전압인가부(120h)를 구비함으로써 잉크가 하전된 상태로 분사될 수 있고, 처리기판홀더(111)와 잉크젯 헤드(120) 사이에 형성되는 전위차이에 의해서 전기수력학적 잉크젯을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치(100)는 잉크젯 헤드(120)에서 분사되는 잉크 드랍(drop, 액적)이 리페어 위치에 정확히 탄착되는지 실시간으로 관측하면서 리페어 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 제팅관측부(160)를 구비한다. 즉, 제팅관측부(160)는 잉크젯 헤드(120)에서 잉크가 제팅(jetting)되는 상태 또는 모양 등을 관찰하는 관찰카메라이다.

상기 제팅관측부(160)는, 베이스 프레임(101)에 장착되는 관측 홀더(164)에 분리 가능하도록 장착되는 제팅관측카메라(161) 및 관측 홀더(164)에 길이 방향을 따라 형성된 가이드 홀(165)에 체결되어 제팅관측카메라(161)의 위치 또는 각도를 조절하는 카메라 장착부재(166)를 포함할 수 있다.

제팅관측부(160)는 노즐(120b)의 끝단과 기판 사이를 관측하도록 형성되는 것이 바람직하다.

관측 홀더(164)는 베이스 프레임(101)에 장착되는데, 베이스 프레임(101)에 대해서 관측 홀더(164)는 위치가 고정될 수도 있고 가변 가능하도록 형성될 수도 있다. 즉, 베이스 프레임(101)에 대해서 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능하게 형성될 수도 있다.

관측 홀더(164)에는 처리기판홀더(111)에 대한 관측 홀더(164)의 위치를 가변시킬 수 있는 홀더 조정부재(171,172,173)가 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 관측 홀더(164)에는 제1 내지 제3 홀더 조정부재(171,172,173)가 연결되며 이들 조정부재(171,172,173)에 의해서 관측 홀더(164)의 위치를 조정할 수 있다. 제1 및 제2 홀더 조정부재(171,172)는 관측 홀더(164)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 제1 및 제2 홀더 조정부재(171,172)는 가이드 블록(170)에 연결될 수 있고, 가이드 블록(170)은 관측 홀더(164)와 연결될 수 있다. 제3 홀더 조정부재(173)는 관측 홀더(164)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 제3 홀더 조정부재(173)도 가이드 블록(170)에 연결될 수 있다.

제팅관측부(160)는, 베이스 프레임(101)에 장착되는 관측 홀더(164)에 분리 가능하도록 장착되는 카메라 지지부(162), 카메라 지지부(162)의 일단에 형성된 제팅관측카메라(161) 및 관측 홀더(164)에 길이 방향을 따라 형성된 가이드 홀(165)에 체결되어 카메라 지지부(162)의 위치 또는 각도를 조절하는 카메라 장착부재(166)를 포함할 수 있다.

관측 홀더(164)의 하단부에는 그 가운데 부분에 가이드 홀(165)이 관측 홀더(164)의 길이 방향을 따라 관통 형성될 수 있다. 회전 운동 또는 직선 운동이 가능한 상태로 카메라 지지부(162)가 관측 홀더(164)에 장착될 수 있다.

관측 홀더(164)에의 연결 또는 장착을 위해서 카메라 지지부(162)에는 그 길이 방향을 따라 체결홈(163)이 형성될 수 있다. 카메라 장착부재(166)는 가이드 홀(165) 및 체결홈(163)에 체결될 수 있다. 즉, 관측 홀더(164)의 가이드 홀(165)과 카메라 지지부(162)의 체결홈(163)이 서로 겹치거나 연통되도록 만든 후에 가이드 홀(165)과 체결홈(163)에 카메라 장착부재(166)를 끼워 넣음으로써 카메라 지지부(162)가 관측 홀더(162)에 장착될 수 있다. 카메라 지지부재(166)의 조임 정도를 조정함으로써 관측 홀더(162)에 대한 카메라 지지부(162)의 각도 또는 위치를 자유롭게 선택할 수 있다.

카메라 지지부(162)는 관측 홀더(164)에 대해서 처리기판홀더(111)에 대한 제팅관측카메라(161)의 각도 또는 거리 조절이 가능하도록 관측 홀더(164)에 장착될 수 있다.

한편, 제팅관측 부위의 각도 조절은 다양한 위치에서 관측이 가능하게 되어 장점을 가질 수 있다. 예컨대 관측 각도가 기판과 수평에 가까우면 노즐 또는 기판부의 잉크의 토출 현상을 그림자 형태로 관측할 수 있기 때문에 보다 선명한 이미지 처리가 가능하고, 관측 각도가 수직에 가까우면 기판 위의 정밀도 등을 평가하는데 유리하다.

카메라 지지부(162)의 일단에는 잉크의 제팅 상태, 리페어 상태 등을 관측하고 관련된 영상 정보를 획득하는 제팅관측카메라(161)가 구비되고, 카메라 지지부(162)의 타단에는 드랍 조명(168)이 형성될 수 있다.

카메라 지지부(162)의 일단에 형성된 드랍 조명(168)을 사용하여 노즐(120b) 또는 리페어 부위에 조명을 가함으로써 제팅관측카메라(161)에서 보다 정확한 영상을 획득할 수 있다.

본 발명에 따른 리페어 장치(100)의 제팅관측부(160)는 2단계에 걸쳐서 제팅관측카메라(161)의 위치를 정밀하게 조정할 수 있다. 우선 제1 내지 제3 홀더 조정부재(171,172,173)를 이용하여 관측 홀더(164)를 원하는 위치까지 이동시킨 후 카메라 장착부재(166)의 체결력을 느슨하게 하고 카메라 지지부(162)의 각도를 조정함으로써 제팅관측카메라(161)의 정확한 위치를 제어하고 결정할 수 있다.

제팅관측카메라(161)는 그 위치 또는 각도가 조절되더라도 제팅관측카메라(161)의 초점은 항상 노즐(120b)의 끝단 또는 기판 위의 리페어 위치와 일치하도록 유지되어야 한다. 따라서, 제팅관측부(160)는 제팅관측카메라(161)의 위치 또는 각도를 조절하더라도 카메라가 항상 일정한 초점을 유지할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 리페어 장치(100)는 지정된 위치 즉, 리페어 위치로 잉크젯 헤드(120)를 오프셋 거리만큼 이동시킨 후 잉크를 토출시키면서 제팅관측카메라(161)를 이용하여 노즐(120b)을 관측할 수 있다. 도 17(a)는 이러한 토출 및 모니터링 과정을 보여주는 사진이다. 또한, 잉크 토출 이후에 다시 오프셋 거리 만큼 역으로(반대방향으로) 이동한 후, 후술하는 정렬 카메라(131)를 이용하여 리페어 등 진행 결과를 확인할 수도 있다(도 17 (b) 참조).

본 발명에 따른 리페어 장치(100)에는 노즐(120b)과 리페어 부위 간에 정확한 정렬(alignment) 상태가 확보되어 있는지를 확인하기 위한 정렬관측부(130)가 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 정렬관측부(130)는, 잉크젯 헤드(120)의 일측에 형성되어 기판의 위치를 관찰하여 리페어 위치를 관찰하고, 정렬 카메라의 위치와 노즐 위치 사이의 오프셋(offset) 거리를 환산하여 잉크가 토출된 위치로 이동하여 바로 리페어 위치에서 리페어 상태를 관찰할 수 있다. 다만, 정렬관측부(130), 잉크젯 헤드(120) 및 제팅관측부(160)의 위치 관계는 리페어 장치(100)의 설계 요구 사항에 따라 변동될 수 있다.

정렬관측부(130)는, 베이스 프레임(101)에 구비되는 정렬 홀더(132), 정렬 홀더(132)에 이동 가능하게 장착되는 정렬 몸체부(135) 및 정렬 몸체부(135)의 하단에 구비되는 얼라인 카메라 내지 정렬 카메라(131)를 포함할 수 있다.

정렬관측부(130)의 정렬 홀더(132)는 앞서 설명한 바와 같이 Z 스테이지(106)에 연결되어 있어서 처리기판홀더(111)와의 거리(높이)를 조절할 수 있고, Z 스테이지(106)와 함께 X 스테이지(102)에 연결되어 있기 때문에 처리기판홀더(111) 상에서 좌우로 움직일 수도 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 정렬관측부(130)는 정렬 홀더(132)에 체결 고정되는 정렬 몸체부(135)를 포함하며, 정렬 몸체부(135)의 하단에는 정렬 카메라(131)가 구비될 수 있다. 정렬 카메라(131)는 노즐(120b)과 나란한 형태로 구비되되, 노즐(120b)에서부터 일정한 거리만큼 오프셋된 상태로 구비된다. 정렬 몸체부(135)에는 정렬 카메라(131)에서 획득한 영상 이미지를 처리하는 수단이 구비될 수도 있다.

정렬관측부(130)는 정렬 카메라(131)를 위한 정렬 조명(미도시)을 더 구비할 수도 있다. 리페어 위치를 정렬관측부(130)를 통하여 확인하고 노즐과의 오프셋 거리를 이용하여 확인된 위치에 잉크를 토출시켜서 리페어에 활용할 수 있다.

한편, 정렬관측부(150)는 후술하는 레이저 소결부(140)와 일체로 움직이도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 정렬 카메라(131)의 초점은 광학계(정렬 조명 등)를 통하여 레이저 소결부(140)의 레이저의 초점과 일치되어야 한다. 이와 같이, 정렬 카메라(131)의 초점과 레이저의 초점이 일치하기 때문에 정렬 카메라(131)와 잉크젯 헤드(120) 사이의 오프셋 거리 만큼 정렬관측부(130)와 레이저 소결부(140)가 이동함으로써 잉크가 토출된 액적의 패턴을 따라서 레이저 소결부(140)에 의해 레이저 신터링(소결)을 하면서 동시에 정렬관측부(130)에 의해 모니터링을 할 수 있다.

정렬 카메라(131)를 이용하여 리페어 위치를 직접 편집(editing)할 수도 있다. 리페어 위치를 저장하고, 정렬 카메라(131)와 잉크젯 헤드(120)의 노즐 사이의 오프셋 거리를 이용하여 자동적으로 잉크젯 헤드(120)를 움직이면서 토출하여 리페어를 수행할 수도 있다. 도 16에는 본 발명에 따른 리페어 장치의 리페어 소프트웨어의 일 예가 도시되어 있다.

도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 리페어 장치의 리페어 소프트웨어의 일 예는 리페어 상황을 보여주는 모니터링창(401), XYZ스테이지 제어를 위한 메뉴(410), XY스테이지 이동버튼(411), Z스테이지 이동버튼(412), 리페어 지점의 좌표를 설정하는 메뉴(420), 기타 하드웨어 제어메뉴(430) 등을 구비하고 있다.

본 발명에 따른 리페어 장치(100)는 리페어 내지 수리 부위에 분사된 잉크를 소결시켜서 끊어진 라인 등을 연결하게 된다. 이를 위해서는 액체 상태의 잉크를 소결시켜야 하는데, 본 발명은 레이저 소결부(140)를 이용하여 이러한 작용을 할 수 있다. 즉, 레이저 소결부(140)는 전도성 잉크를 소결시켜서 전기적인 특성을 얻게 할 수 있다. 한편으로는 절연잉크를 사용하는 경우에도 레이저의 파워를 조절하여 솔벤트를 증발시켜 잉크를 기판에 고착시킬 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 소결부(140)는 잉크젯 헤드(120)에서 분사되는 잉크를 태워야 하기 때문에 잉크젯 헤드(120)의 일측 또는 정렬관측부(130)의 일측에 구비되며, 잉크젯 헤드(120)와는 일정한 거리만큼 이격된 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 소결부(140)는 정렬 관측부(130)에 연결되는 형태를 가지는 것이 바람직하다. 레이저 소결부(140)의 레이저 초점과 정렬 카메라(131)의 초점을 일치시켜야 하는데, 레이저 소결부(140)와 정렬 관측부(130)가 서로 연결된 상태로 구비되면 초점 일치 작업이 수월할 수 있다.

정렬 카메라(131)를 사용하여 확인된 결과에서 레이저 소결부(140)의 광원을 온(ON)시키면 정렬 카메라(131)에 의해 보이는 위치에 레이저를 조사하게 되면, 잉크 토출 이후에 자동으로 레이저 조사 위치로 이동이 되고 동시에 레이저 소결과정의 모니터링이 가능하다(도 17(c) 참조).

레이저 소결과정도 정렬 카메라(131)를 통하여 모니터링 할 수 있다. 레이저 소결 과정의 모니터링을 통하여 소결(신터링)의 공정을 최적화 할 수 있다. 따라서 레이저의 초점은 정렬 카메라(131)의 관찰하고 있는 초점(중심)의 위치와 일치 시켜야 한다. 정렬 카메라(131)와 잉크젯 헤드(120) 노즐(120b)의 오프셋을 이용하면 토출 영역이 넓더라도 토출의 경로를 그대로 이동하여 레이저 신터링(소결)이 가능하다.

레이저 소결부(140)는, 정렬 홀더(132)에 연결되는 제1 지지대(133), 제1 지지대(133)에 대해서 운동 가능하게 제1 지지대(133)에 연결되는 제2 지지대(142) 및 제2 지지대(142)의 하단에 연결된 레이저 생성부(141)를 포함할 수 있다.

제1 지지대(133)는 정렬 관측부(130)와 레이저 소결부(140)를 서로 연결하며, 리페어 프레임(101)에 대해서 정렬 관측부(130)와 레이저 소결부(140)가 함께 움직일 수 있게 해 준다. 제1 지지대(133)는 판상의 부재로 형성되는 것이 바람직하다.

제1 지지대(133)에 대해서 제2 지지대(142)의 위치를 가변시킬 수 있는 위치조정부재(134)가 제1 지지대(133)와 제2 지지대(142) 사이에 형성될 수 있다. 위치조정부재(134)는 정렬 관측부(130)와 레이저 소결부(140)의 높낮이를 조정할 수 있다. 위치 조정부재(134)의 작동원리는 홀더 조정부재(171,172,173)와 유사하다.

위치조정부재(134)는 처리기판홀더(111)에 대한 제2 지지대(142)의 높이를 조절할 수 있다. 즉, 위치조정부재(134)는 처리기판홀더(111) 또는 베이스 프레임(101)에 대해서 정렬카메라(131) 또는 레이저 생성부(141)의 높이를 조정할 수 있다.

레이저 생성부(141)는 제2 지지대(142)에 대해서 각도 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 레이저 생성부(141)는 제2 지지대(142)에 대해서 기울어진 상태로 장착되어 있다. 레이저 생성부(141)에서 발사되는 레이저는 매우 좁거나 아주 작은 지점에 레이저를 가하기 때문에 레이저 생성부(141)가 정확하게 리페어 부위를 지향할 수 있어야 한다. 이와 같이 레이저의 정확한 목표 지향성은 위치조정부재(134) 및 레이저 생성부(141)의 회전 운동에 의해서 이루어질 수 있고, 정렬 카메라(131)와 초점을 일치시킬 수 있다.

도 12 내지 도 15에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치(300)가 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치(300)는 도 1에 도시된 리페어 장치(100)와 유사한 구조를 가지는데, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 붙이고 이에 대한 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치(300)의 Y 스테이지(104,105)는 처리기판홀더(111)를 전후 방향으로 움직이게 한다. 베이스 프레임(101)에 형성된 X 스테이지(302,308)에 의해서 Z 스테이지(307,309), 잉크젯 헤드(320), 제팅관측부(360), 정렬 관측부(330) 및 레이저 소결부(340)가 좌우방향(X축 방향)으로 움직일 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(320), 제팅관측부(360), 정렬 관측부(330) 및 레이저 소결부(340)는 Z 스테이지(307,309)에 의해서 상하방향(Z축 방향)으로 움직이면서 처리기판홀더(111)와의 거리(높이)를 조절할 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 정렬 관측부(330)의 카메라 초점과 레이저 소결부(340)의 레이저 초점은 일치된 상태를 유지한다. 도 15에서 L1은 정렬 관측부(330)의 정렬 카메라(331)의 초점, L2는 레이저 소결부(340)의 레이저 생성부(341)에서 방출되는 레이저의 초점을 나타낸다. 정렬 카메라의 초점과 레이저의 초점을 일치시킨 상태로 정렬 관측부(330)와 잉크젯 헤드(320)의 이격된 오프셋 거리만큼 정렬 관측부(330)와 레이저 소결부(340)를 이동시킨 후 레이저 소결 및 모니터링을 수행할 수 있다.

도 15를 참조하면, 레이저 소결부(340)는 정렬 관측부(330)의 원통부(332)에 연결되고 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 레이저 소결부(340)는 정렬 관측부(330)의 원통부(332)에 연결된 회전부(343), 회전부의 일단에 연결된 레이저 생성부(341)를 포함할 수 있다. 레이저 생성부(341)는 회전부(343)의 일단(342)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

도 15를 참조하면, 제팅관측부(360)의 카메라 초점(L3)은 잉크젯 헤드(320)의 노즐 끝과 일치시킨다. 도 12 내지 도 15에는 제팅관측부(360)가 2개 도시되어 있는데, 이는 제팅관측부(360)가 수평으로 있는 상태, 기울어진 상태로 있는 경우를 각각 도시한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 리페어 장치(300)는 제팅관측부(360)의 구조가 도 1에 도시된 리페어 장치(100)와는 다르다.

제팅 관측부(360)의 관측 홀더(364)는 원호 또는 아크 모양으로 형성되며, 관측 홀더(364)의 대략 가운데 부분에는 그 길이방향을 따라 가이드 홀(365)이 형성될 수 있다. 가이드 홀(365)도 원호 또는 아크 모양으로 형성된다. 제팅관측카메라(361)는 가이드 홀(365)을 따라 회전하거나 이동할 수 있도록 관측 홀더(364)에 장착되기 때문에, 제팅관측카메라(361)의 초점(L3)이 잉크젯 헤드(320)의 노즐 끝단과 일치된 상태로 제팅관측카메라(361)가 회전하거나 이동할 수 있다. 이와 같이, 원호 또는 아크 모양의 관측 홀더(364)에 제팅관측카메라(361)를 장착함으로써 잉크 토출 위치를 평가하기 위해서는 카메라(361)의 각도를 조절할 때 초점은 그대로 둔 상태에서 카메라(361)의 각도만 조절하면 된다.

드랍 조명(350)은 잉크젯 헤드(320)의 노즐 끝단에 조명을 제공하며, 제팅 관측부(360)의 드랍 조명(368)은 제팅관측카메라(361)에 대해서 조명을 제공할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치를 사용함으로써, OLED 디스플레이 수율 향상을 통한 국제 가격 경쟁력 확보를 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 리페어 장치는 초미세 배선을 이용하는 다양한 응용분야인 터치패널, 금속 그리드형 투명전극, RFID, OLED light, 태양전지 등 다양한 기능성 소재 또는 부품의 리페어 기술로 활용될 수 있다.

본 발명에 따른 리페어 장치는 리페어 장비/소재/공정/소프트웨어 전분야에 걸친 융합기술로서, 디스플레이 산업전반에서 필요한 장비/소재/공정/소프트웨어 산업분야에 지대한 파급효과를 발생 할 수 있을 것으로 기대된다.

이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100,300: 리페어 장치
101: 베이스 프레임
111: 처리기판홀더
120,320: 잉크젯 헤드
121: 헤드 홀더
130,330: 정렬 관측부
140,340: 레이저 소결부
150,350: 드랍 조명
160,360: 제팅 관측부

Claims (8)

1. 리페어 대상물이 놓이는 처리기판홀더;
   상기 처리기판의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 헤드;
   상기 잉크젯 헤드의 일측에 형성되어 상기 잉크젯 헤드의 노즐 또는 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부;
   상기 잉크젯 헤드의 타측에 일정 거리만큼 오프셋된 위치에 구비되어 상기 리페어 대상물에 대한 리페어 상태를 관측하는 정렬관측부; 및
   상기 리페어 대상물에 토출된 잉크 액적을 소결시키는 레이저 소결부;를 포함하며,
   상기 처리기판홀더에 대해서 상기 정렬관측부와 상기 레이저 소결부는 일체로 상하방향 또는 좌우방향으로 운동 가능하도록 형성되고,
   상기 잉크젯 헤드를 상기 오프셋된 위치로 이동시킨 후 잉크를 토출시키면서 상기 제팅관측부를 이용하여 상기 노즐을 관측하고, 잉크 토출 이후에 오프셋 거리 만큼 역으로 이동하여 정렬 카메라를 이용하여 리페어 공정을 확인하며,
   상기 정렬 카메라를 사용하여 확인된 결과에서 상기 레이저 소결부의 광원을 온(ON)시키는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 정렬관측부는,
   상기 처리기판홀더 상에 구비되는 정렬 홀더;
   상기 정렬 홀더에 이동 가능하게 장착되는 정렬 몸체부; 및
   상기 정렬 몸체부의 하단에 구비되는 정렬 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 레이저 소결부는,
   상기 정렬 홀더에 연결되는 제1 지지대;
   상기 제1 지지대에 대해서 운동 가능하게 상기 제1 지지대에 연결되는 제2 지지대; 및
   상기 제2 지지대의 하단에 연결된 레이저 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 정렬 카메라의 초점과 상기 레이저 소결부에서 생성되는 레이저의 초점이 일치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 정렬 카메라와 상기 잉크젯 헤드 사이의 오프셋 거리 만큼 상기 정렬관측부와 상기 레이저 소결부가 이동하여 상기 잉크젯 헤드에서 토출된 잉크 액적의 패턴을 따라서 상기 레이저 소결부에 의해 레이저 신터링을 하면서 상기 정렬관측부에 의해 리페어 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 정렬 카메라를 이용하여 리페어 위치의 편집이 가능한 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 정렬 카메라를 이용하여 상기 레이저 소결부의 신터링 과정을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 정렬 카메라를 사용하여 확인된 결과에서 상기 레이저 소결부의 광원을 온(ON)시키면 상기 정렬 카메라에 의해 보이는 위치에 레이저를 조사하게 되어 잉크 토출 이후에 자동으로 레이저 조사 위치로 이동이 되고 레이저 소결과정의 모니터링이 가능한 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯을 이용한 리페어 장치.

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