KR101615531B1

KR101615531B1 - 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프

Info

Publication number: KR101615531B1
Application number: KR1020140098516A
Authority: KR
Inventors: 이정우; 조희중; 강동성
Original assignee: (주)위시스
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-04-27
Also published as: KR20160017696A

Abstract

본 발명의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프는, 용액이 저장되는 저장부와, 외부로부터 상기 용액을 상기 저장부로 공급할 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 유입관과, 상기 저장부에 저장된 용액을 하측으로 토출할 수 있도록 상기 상기 저장부의 하측에 형성된 노즐과, 상기 저장부에 승강 가능하게 삽입되어 상기 저장부에 저장된 상기 용액에 대해 압력을 가하는 밸브 로드를 구비하는 펌프 몸체; 상기 펌프 몸체의 밸브 로드에 연결되어 상기 밸브 로드를 승강시키는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor); 상기 용액을 도포할 자재가 배치되는 워크 플레이트; 상기 펌프 몸체의 노즐과 상기 워크 플레이트 또는 상기 워크 플레이트 위에 배치되는 자재에 전기적으로 연결되어 상기 노즐 내부의 용액과 상기 자재 사이에 전위차를 발생시키는 전원 공급 장치; 및 상기 보이스 코일 모터와 전원 공급 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프{High Speed Dispensing Pump for Liquid Material}

본 발명은 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용액을 점도에 관계없이 고속으로 디스펜싱하면서도 토출양을 매우 정확하게 제어하여 토출할 수 있는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프에 관한 것이다.

LED 칩에 형광액을 도포하거나 반도체 칩의 패키지에 인캡슐레이터를 도포하는 공정에 액상의 물질(용액)을 도포하는 펌프가 널리 사용된다.

이와 같이 용액을 토출하는 공정을 수행함에 있어서 용액을 토출하는 속도가 매우 중요하다. 용액의 토출 속도가 낮으면 전체적인 공정의 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 특히 점도가 높은 용액을 토출하는 경우에도 빠른 속도를 용액을 토출할 수 있는 펌프가 필요하다.

이와 같은 용액 토출의 속도와 함께 용액을 정확한 용량으로 토출하는 것도 매우 중요하다. 종래의 펌프의 경우 용액을 빠르게 토출하면서 동시에 정확한 용량으로 미세 조정하여 토출하기에는 어려운 문제점이 있었다. 특히, 고점도의 용액을 빠르고 정확하게 투출할 수 있는 펌프에 대한 수요가 증가하였으나 종래의 펌프는 이와 같은 수요를 만족시키기에 부족함이 있다.

종래에는 용액을 빠르게 토출할 수 있는 펌프와 용액의 저용량으로 정확하게 토출할 수 있는 2개의 펌프를 사용하여 2단계로 용액 디스펜싱 공정을 수행하는 경우가 있었으나, 이와 같은 종래의 방법은 생산성이 낮고 원가가 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 용액을 매우 빠르게 토출하는 것이 가능하면서 동시에 용액의 토출량도 정확하게 제어하는 것이 가능하며 점성이 높은 용액도 효과적으로 토출하는 것이 가능한 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프는, 용액이 저장되는 저장부와, 외부로부터 상기 용액을 상기 저장부로 공급할 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 유입관과, 상기 저장부에 저장된 용액을 하측으로 토출할 수 있도록 상기 상기 저장부의 하측에 형성된 노즐과, 상기 저장부에 승강 가능하게 삽입되어 상기 저장부에 저장된 상기 용액에 대해 압력을 가하는 밸브 로드를 구비하는 펌프 몸체; 상기 펌프 몸체의 밸브 로드에 연결되어 상기 밸브 로드를 승강시키는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor); 상기 용액을 도포할 자재가 배치되는 워크 플레이트; 상기 펌프 몸체의 노즐과 상기 워크 플레이트 또는 상기 워크 플레이트 위에 배치되는 자재에 전기적으로 연결되어 상기 노즐 내부의 용액과 상기 자재 사이에 전위차를 발생시키는 전원 공급 장치; 및 상기 보이스 코일 모터와 전원 공급 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 의한 EHD 멀티 가변 펌프를 구비한 LED 소자 제조 장치는, 용액을 고속으로 토출하면서 동시에 용액의 토출양을 매우 정확하게 조절함으로써 용액을 디스펜싱하는 공정의 품질과 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 EHD 멀티 가변 펌프를 구비한 LED 소자 제조 장치는 점성이 높은 용액도 빠르고 정확하게 토출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 EHD 멀티 가변 펌프를 구비한 LED 소자 제조 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 EHD 멀티 가변 펌프를 구비한 LED 소자 제조 장치의 펌프 헤드 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면 본 실시예의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)는 펌프 몸체(130)와 보이스 코일 모터(110)와 워크 플레이트(200)와 전원 공급 장치(170)와 제어부(180)를 포함하여 이루어진다.

펌프 몸체(130)는 저장부(131)와 유입관(132)과 노즐(150)과 밸브 로드(120)를 구비한다. 도 1에 도시한 것과 같이 저장부(131)는 펌프 몸체(130)에 상하로 연장되도록 형성되고 유입관(132)은 저장부(131)에 연결되도록 펌프 몸체(130)에 형성된다. 유입관(132)을 통해 외부로부터 공급되는 용액(L)은 저장부(131)에 저장된다. 저장부(131)의 하측에는 노즐(150)이 배치되어 저장부(131)에 저장된 용액(L)이 노즐(150)을 통해 하측으로 토출된다. 밸브 로드(120)는 저장부(131)에 대해 상측으로부터 삽입되고 저장부(131)에 대해 승강 가능하게 설치된다. 저장부(131)의 상측과 밸브 로드(120) 사이는 기밀되어 용액(L)이 저장부(131) 외측으로 유출되지 않도록 구성된다.

보이스 코일 모터(110)는 펌프 몸체(130)의 상측에 배치된다. 보이스 코일 모터(110)는 영구 자석(111)과 코일(112)과 승강부재(114)와 고정부재(113)를 구비한다. 고정부재(113)는 펌프 몸체(130)가 설치되어 고정되는 외부 장치에 고정된다. 고정부재(113)에는 영구자석(111)이 설치된다. 승강부재(114)는 고정부재(113)에 대해 승강 가능하게 설치된다. 승강부재(114)에는 코일(112)이 설치된다. 코일(112)에 공급되는 전원에 의해 코일(112)에 발생하는 전자기력이 영구자석(111)에 작용하여 승강부재(114)를 고정부재(113)에 대해 승강시킨다. 제어부(180)는 보이스 코일 모터(110)에 전원을 공급하여 보이스 코일 모터(110)의 작동을 제어하고 승강부재(114)의 변위를 제어한다. 제어부(180)는 보이스 코일 모터(110)에 인가하는 전력을 조절함으로써 승강부재(114)를 특정 주파수로 상하로 진동하도록 작동시킬 수도 있고, 사용자에 의해 설정된 범위 내에서 고속으로 상승시키거나 하강시킬 수 있다.

워크 플레이트(200)는 펌프 몸체(130)의 하측에 배치되고 용액(L)을 도포할 자재(C)가 워크 플레이트(200) 위에 배치된다.

전원 공급 장치(170)의 일측은 펌프 몸체(130)의 노즐(150)에 연결되고 타측은 워크 플레이트(200) 또는 자재(C)에 연결된다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 것과 같이 워크 플레이트(200)에 전원 공급 장치(170)가 연결된 경우를 예로 들어 설명한다. 제어부(180)는 전원 공급 장치(170)에 연결되어 전원 공급 장치(170)의 전력을 제어한다. 전원 공급 장치(170)에 의해 노즐(150) 내부의 용액(L)과 워크 플레이트(200) 사이에 전위차가 발생하면 정전기력에 의해 노즐(150) 내부의 용액(L)이 노즐(150)에서 토출되어 워크 플레이트(200) 위의 자재(C)로 토출된다.

유입 밸브(140)는 펌프 몸체(130)의 유입관(132)에 설치되어 유입관(132)을 개폐한다. 유입관(132)을 개폐하는 유입 밸브(140)의 작동은 제어부(180)에 의해 제어된다.

상술한 바와 같이 제어부(180)는 보이스 코일 모터(110)와 전원 공급 장치(170)와 유입 밸브(140)의 작동을 각각 제어한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)의 작동에 대해 설명한다.

제어부(180)가 유입 밸브(140)를 개방한 상태에서 보이스 코일 모터(110)가 밸브 로드(120)를 상승시키면 유입(132)를 통해 용액(L)이 저장부(131)의 내부에 채워진다. 노즐(150)의 내경은 유입관(132)의 내경에 비해 매우 작으므로 노즐(150)을 통해 공기가 유입되는 작동보다는 유입관(132)를 통해 용액(L)이 유입되는 동작이 주로 발생하게 된다. 경우에 따라서는 노즐(150)을 개폐하는 밸브를 노즐(150)에 설치하여 상술한 바와 같은 충진 과정에는 노즐(150)을 폐쇄하도록 구성하는 것도 가능하다.

이와 같이 저장부(131)에 용액(L)이 채워지면(충진되면) 제어부(180)는 유입 밸브(140)를 작동시켜 유입관(132)을 폐쇄한다. 이와 같은 상태에서 제어부(180)가 보이스 코일 모터(110)를 작동시켜 밸브 로드(120)를 하강시키면 저장부(131) 내부의 압력에 의해 용액(L)이 노즐(150)을 통해 토출된다. 이와 같은 동작에 의해 비교적 대용량의 용액(L)을 토출하는 것이 가능하다. 이 경우 본 실시예의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)는 리니어 펌프와 유사한 방법으로 작동하게 된다.

필요에 따라서는 본 실시예의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)를 다음과 같이 작동시키는 것도 가능하다. 먼저 유입 밸브(140)를 개방하고 용액(L)이 저장부(131)로 유입되도록 한다. 이때 유입관(132)은 용액(L)을 일정한 압력으로 지속적으로 공급하는 외부 시린지에 연결된다. 이와 같은 상태에서 제어부(180)를 보이스 코일 모터(110)를 작동시켜 밸브 로드(120)를 빠른 속도로 상하로 진동시킨다. 사용자의 설정에 따라 제어부(180)는 밸브 로드(120)가 저장부(131) 하면의 밸브 시트(133)에 접촉하는 범위까지 밸브 로드(120)를 상하로 진동시킬 수도 있고, 밸브 로드(120)가 밸브 시트(133)에 접촉하지 않는 범위까지 밸브 로드(120)를 하강시키면서 진동시킬 수도 있다. 이와 같이 밸브 로드(120)를 상하로 빠르게 진동시키는 경우 앞에서 리니어 펌프와 유사한 방법으로 본 실시예의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)를 작동시키는 경우보다 더 빠르게 더 많은 양의 용액(L)을 토출할 수 있는 것으로 알려져 있다. 제어부(180)는 보이스 코일 모터(110)의 변위와 작동 주파수를 쉽게 제어할 수 있으므로, 본 실시예의 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)는 매우 빠르게 용액(L)을 도포하면서도 동시에 정확한 양의 용액(L)을 도포하는 것이 가능한 장점이 있다. 특히, 보이스 코일 모터(110)는 비교적 작은 부피를 가지는 경우에도 인가 전압이나 코일(112)의 권선수, 영구자석(111)의 세기 등에 따라 매우 강한 힘을 발생시키는 구성을 하는 것이 용이하므로 이와 같은 구성을 용액(L) 펌프에 적용시키는 것은 매우 다양한 장점이 있다. 특히, 점성이 큰 용액(L)을 고속으로 토출하기 위해서는 매우 강한 힘으로 밸브 로드(120)를 작동시켜야 하는데 보이스 코일 모터(110)는 종래의 다른 펌프에 비해 매우 효과적으로 고점도의 용액(L)을 토출할 수 있는 장점이 있다. 특히, 형광 물질이 혼합된 액상의 합성수지(형광액)을 LED 칩에 도포하는 공정을 수행함에 있어서 본 실시예에 따른 용액(L) 도포용 고속 디스펜싱 펌프를 이용하여 고점도의 형광액을 LED 칩에 도포하는 공정을 수행하는 경우 작업 속도를 향상시킬 수 있고 원가를 절감하는 것이 가능한 장점이 있다.

한편, 제어부(180)가 전원 공급 장치(170)를 작동시켜 노즐(150)과 워크 플레이트(200) 사이에 전위차를 발생시키면, 노즐(150) 내부의 용액(L)에 작용하는 정전기력으로 인해 용액(L)이 워크 플레이트(200) 위의 자재(C)로 떨어지게 된다. 이와 같은 방식으로 용액(L)을 토출시킴에 있어서, 제어부(180)가 전원 공급 장치(170)를 제어하는 방법에 따라 용액(L)을 액적(droplet) 단위로 토출하는 것이 가능하므로 용액(L)의 토출량을 매우 미세하게 조절하는 것이 가능한 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프(100)를 각각 리니어 펌프와 유사한 방법으로 토출하는 방법, 펌프로드 승강 진동에 의해 토출하는 방법, 전원 공급 장치(170)의 인가 전압에 의해 토출하는 방법을 개별적으로 사용하거나 동시에 2개 이상의 방법을 사용하면서 작동시키면 비교적 많은 양의 용액(L)을 매우 빠르게 토출하면서 용액(L)의 토출양을 매우 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

예를 들어, LED 칩에 형광액을 토출하는 경우 앞서 설명한 리니어 펌프 방식이나 밸브 로드(120) 승강 진동 방식으로 비교적 큰 단위의 용액(L)을 토출한 후에 용액(L)의 미세 조종은 전원 인가 방식으로 조절하면 하나의 펌프로 속도와 정확성을 모두 만족시키면서 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 유입 밸브(140)를 구비하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 유입 밸브(140)를 구비하지 않는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 유입 밸브(140)를 폐쇄한 상태에서 용액(L)을 토출하는 공정은 수행하지 않게 된다.

또한, 앞에서 예를 들어 설명한 보이스 코일 모터(110)는 영구자석(111)이 고정되고 코일(112)이 상대 운동하도록 구성된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 반대로 코일이 고정되고 영구자석이 움직이는 구조로 된 보이스 코일 모터를 사용하는 것도 가능하다.

100: 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프
100: 보이스 코일 모터 111: 영구자석
112: 코일 113: 고정부재
114: 승강부재 130: 펌프 몸체
131: 저장부 132: 유입관
133: 밸브 시트 120: 밸브 로드
140: 유입 밸브 150: 노즐
170: 전원 공급 장치 180: 제어부
200: 워크 플레이트 C: 자재
L: 용액

Claims

용액이 저장되는 저장부와, 외부로부터 상기 용액을 상기 저장부로 공급할 수 있도록 상기 저장부에 연결되는 유입관과, 상기 저장부에 저장된 용액을 하측으로 토출할 수 있도록 상기 상기 저장부의 하측에 형성된 노즐과, 상기 저장부에 승강 가능하게 삽입되어 상기 저장부에 저장된 상기 용액에 대해 압력을 가하는 밸브 로드를 구비하는 펌프 몸체;
상기 펌프 몸체의 유입관에 설치되어 상기 유입관을 개폐하는 유입 밸브;
상기 밸브 로드에 연결되어 상기 밸브 로드를 승강시키는 승강부재와, 상기 승강부재에 설치되는 코일과, 상기 코일에서 발생하는 전자기력에 상호작용하여 상기 코일을 승강부재와 함께 승강시키는 영구자석과, 상기 영구자석이 설치되어 고정되는 고정부재를 구비하는 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor);
상기 용액을 도포할 자재가 배치되는 워크 플레이트;
상기 펌프 몸체의 노즐과 상기 워크 플레이트 또는 상기 워크 플레이트 위에 배치되는 자재에 전기적으로 연결되어 상기 노즐 내부의 용액과 상기 자재 사이에 전위차를 발생시키는 전원 공급 장치; 및
상기 보이스 코일 모터와 유입 밸브 및 전원 공급 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 밸브 로드가 상하로 진동하도록 상기 보이스 코일 모터를 작동시켜 상기 용액을 상기 노즐을 통해 토출시키는 것을 특징으로 하는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 유입 밸브를 개방한 상태에서 상기 보이스 코일 모터에 의해 밸브 로드를 상승시켜 상기 용액을 상기 저장부에 저장한 후, 상기 유입 밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 보이스 코일 모터에 의해 상기 밸브 로드를 하강시켜 상기 저장부에 저장된 용액을 상기 노즐을 통해 토출시키는 것을 특징으로 하는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전원 공급장치에 전원을 공급하여 상기 노즐 내부의 용액과 상기 자재 사이에 발생하는 전위차에 의한 정전기력에 의해 상기 용액을 상기 노즐에서 토출시키는 것을 특징으로 하는 용액 도포용 고속 디스펜싱 펌프.