KR101749684B1 - 마그네틱 콜렛의 제조방법 - Google Patents

마그네틱 콜렛의 제조방법 Download PDF

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고병천
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최재영
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Abstract

마그네틱 콜렛의 제조방법이 개시된다. 개시된 마그네틱 콜렛의 제조방법은 적어도 하나의 몰드홈이 형성된 상부 금형 및 상기 상부 금형의 적어도 하나의 몰드핀이 형성된 하부 금형을 포함하는 금형을 마련하는 단계, 적어도 하나의 진공홀이 형성된 금속 플레이트를 마련하는 단계, 상기 금형을 가열하는 단계, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트 및 미경화 러버를 차례로 삽입하는 단계로서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀이 상기 금속 플레이트의 상기 각 진공홀을 관통하고 상기 미경화 러버가 상기 금속 플레이트상에 적층되도록 하는 단계, 및 상기 상부 금형과 상기 하부 금형이 서로 밀착되도록 상기 금형을 가압함으로써 상기 금속 플레이트에 부착된 상태로 흡착러버를 성형하는 단계를 포함한다.

Description

마그네틱 콜렛의 제조방법{Method of preparing magnetic collet}
마그네틱 콜렛의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 흡착러버의 성형공정 및 상기 흡착러버와 금속 플레이트 간의 접착 공정을 동시에 수행할 수 있는 마그네틱 콜렛의 제조방법이 개시된다.
반도체 패키지는 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하고, 이를 전자 시스템에 물리적 접합 방식에 의해 전기적으로 접속시키는 기능을 갖는다.
최근 반도체 패키지 기술은 반도체 소자의 성능과 최종 제품의 가격, 성능 및 신뢰성 등을 좌우할 만큼 그 중요성이 매우 커지고 있다.
일반적으로 반도체 패키지 조립 공정 중에서, 개별 칩(또는 다이(die)로도 지칭됨)을 웨이퍼(wafer)에서 분리하여 리드 프레임 또는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판에 에폭시 접착제 등을 이용하여 붙이는 공정을 칩 부착 공정이라 한다. 이는 웨이퍼상에 형성된 복수개의 칩들을 개별적으로 분리하여 제품화하는 첫 단계로서, 이에 따라 칩 부착 공정을 수행하기 위해서는 웨이퍼를 개별 칩 단위로 절단하여 분리시키는 공정이 선행되어야 한다.
이와 같이 반도체 칩 패키지 공정은 복수개의 칩이 형성된 웨이퍼를 개별 칩 단위로 절단하는 공정과, 상기 절단된 개별 칩을 패키지 본체에 접착시키는 칩 부착 공정을 위해 상기 절단된 개별 칩을 픽업하여 패키지 본체의 실장부에 이송하는 공정이 요구된다. 이때, 웨이퍼로부터 절단된 반도체 칩을 픽업(pick-up)하여 이송하는 반도체 칩 이송장치 중 칩과 직접 접촉하여 픽업하는 부분을 콜렛(collet)이라고 한다.
종래의 일반적인 콜렛을 살펴보면, 콜렛은 일반적으로 홀더 진공홀이 마련된 진공 인가관, 상기 진공 인가관의 하단과 연결되며 저면으로 상기 홀더 진공홀이 노출되는 콜렛 홀더, 상기 진공홀과 연통되는 러버 진공홀을 가지며 상기 콜렛 홀더의 저면에 삽입 결합되는 신축성 흡착러버로 구성된다.
그러나, 상기 콜렛은 콜렛 홀더에 흡착러버를 결합하는 과정에서 반도체 칩의 원활한 흡착을 위해 흡착러버 저면의 편평함(flatness)을 유지시켜주어야 한다. 그러나, 상기 흡착러버가 고무라는 신축성 재질로 구성되어 있는 특성으로 인하여 콜렛 홀더에 흡착러버를 결합하는 과정에서 흡착러버 저면의 편평함의 조절이 용이하지 못하다는 문제점과 흡착러버의 형태가 변하는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 반도체 칩 흡착불량, 및 이송된 칩과 패키지 기판 간의 접착력 저하를 초래한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 등록실용신안공보 제20-0414775와 같이 흡착러버를 콜렛 홀더에 결합하는 과정에서 상기 콜렛 홀더에 자성력을 부여하고, 흡착러버에 금속 플레이트를 결합하여, 상기 흡착러버를 상기 금속 플레이트와 함께 상기 콜렛 홀더에 결합하도록 구성된 칩 이송장치가 제안된 바 있다.
종래기술은 흡착러버와 금속 플레이트를 결합시킬 때, 금속 플레이트에 화학적으로 접착제를 도포하거나 물리적으로 결합공을 만들어 미리 성형된 흡착러버와 붙이는 접착 공정을 사용한다. 구체적으로, 흡착러버의 형상과 동일한 형상의 금형을 사용하여 흡착러버를 성형하고, 상기 성형된 흡착러버에 상응하는 금속 플레이트를 별도로 제작 및 가공하고, 상기 흡착러버를 상기 금속 플레이트에 화학적 또는 물리적으로 접착하는 방식으로 흡착러버와 금속 플레이트를 결합하여 왔다. 이와 같이 흡착러버와 금속 플레이트를 별도로 제조한 후, 이들을 서로 접착시킬 경우에는 제품의 균일성이 저하되거나, 접착불량이 발생하거나, 및/또는 공정시간이 길어져서 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
또한 종래기술은 성형된 흡착러버와 금속 플레이트를 결합시킬 때 접착 계면에서 공동(void)이나 이물질 등이 발생하여 상기 흡착러버와 상기 금속 플레이트의 결합력 및 제품(즉, 마그네틱 콜렛)의 평탄도가 저하되는 문제점이 있으며, 흡착러버와 금속 플레이트를 결합하는 과정에서 상호간에 진공홀 위치 등이 틀어지거나 접착제 등에 의해 진공홀이 막혀 콜렛으로서의 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 마그네틱 콜렛(1)의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 마그네틱 콜렛(1)의 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저, 미경화(uncured) 러버(10), 금형(20) 및 금속 플레이트(30)를 마련한다.
금형(20)은 상부 금형(21) 및 하부 금형(22)을 포함한다.
상부 금형(21)의 일 표면에는 몰드홈(미도시)이 형성될 수 있다.
하부 금형(22)의 일 표면에는 적어도 하나의 몰드핀(P1)이 형성될 수 있다.
상부 금형(21)과 하부 금형(22)이 프레스와 같은 가압수단(미도시)에 의해 가압되어 서로 밀착될 경우, 하부 금형(22)의 각 몰드핀(P1)은 상부 금형(21)의 상기 몰드홈을 관통하여 상기 몰드홈의 바닥(즉, 상부 금형(21)의 내벽)과 접촉하게 된다.
금속 플레이트(30)는 복수개의 진공홀(h2)을 포함하고, 그 일 표면에는 적절한 시점에 접착제(40)가 도포되게 된다.
금속 플레이트(30)의 일 표면에 접착제(40)가 도포될 경우에는 공동(V)이 형성되고 이물질(F)이 혼입되는 문제점이 있다.
이후, 미경화 러버(10)를 상부 금형(21)과 하부 금형(22) 사이의 상기 몰드홈 내에 위치시킨 후, 이들 상부 금형(21)과 하부 금형(22)이 서로 밀착되도록 금형(20)을 가압한다(S1). 이 단계에서, 미경화 러버(10)가 가압 및 가열되어 경화되고, 몰드핀(P1)으로 인해 미경화 러버(10)에 몰드핀(P1)의 개수만큼의 진공홀(h1)이 형성된다. 결과로서, 흡착러버(10')가 생성된다.
이후, 상부 금형(21)과 하부 금형(22)을 서로 분리한다(S2). 결과로서, 복수개의 진공홀(h1)이 형성된 흡착러버(10')를 얻는다. 단계(S2) 이후에 도시된 도면들 중, 위쪽 도면은 흡착러버(10')의 단면도이고, 아래쪽 도면은 흡착러버(10')의 평면도이다.
이후, 흡착러버(10')의 표면을 세척한다(S3).
이후, 금속 플레이트(30)의 일 표면에 접착제(40)를 도포하고, 상기 도포된 접착제(40) 위에 흡착러버(10')를 위치시켜 압착함으로써 금속 플레이트(30)에 흡착러버(10')를 부착시킨다(S4).
끝으로, 상기 결과물을 소정 시간 건조시켜 마그네틱 콜렛(1 또는 1')을 얻는다(S5). 단계(S5) 이후에 도시된 3개의 도면들 중, 왼쪽 도면은 공동(V) 및 이물질(F)이 발생한 마그네틱 콜렛(1')의 단면도이고, 가운데 도면은 정렬 불량이 있는 마그네틱 콜렛(1')의 평면도이고, 오른쪽 도면은 정렬 불량 및 기타 불량이 없는 마그네틱 콜렛(1)의 평면도이다.
왼쪽의 마그네틱 콜렛(1')의 단면도를 참조하면, 공동(V) 및 이물질(F)로 인하여 마그네틱 콜렛(1')의 평탄도가 불량함을 알 수 있다.
가운데의 마그네틱 콜렛(1')의 평면도를 참조하면, 흡착러버(10')의 진공홀(h1)과 금속 플레이트(30)의 진공홀(h2)이 서로 어긋나 있음을 알 수 있다.
오른쪽의 마그네틱 콜렛(1)의 평면도를 참조하면, 흡착러버(10')의 진공홀(h1)과 금속 플레이트(30)의 진공홀(h2)이 잘 정렬되어 있음을 알 수 있다. 또한, 도면에는 비록 도시되어 있지 않지만, 오른쪽의 마그네틱 콜렛(1)에는 공동 및 이물질이 거의 존재하지 않는다.
상술한 종래기술은 정렬 불량 및 기타 불량(공동 및 이물질의 발생)이 없는 정상적인 마그네틱 콜렛(1)의 수율이 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 흡착러버의 성형공정 및 상기 흡착러버와 금속 플레이트 간의 접착 공정을 동시에 수행할 수 있는 마그네틱 콜렛의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
적어도 하나의 몰드홈이 형성된 상부 금형 및 하나의 몰드핀이 형성된 하부 금형을 포함하는 금형을 마련하는 단계;
적어도 하나의 진공홀이 형성된 금속 플레이트를 마련하는 단계;
상기 금형을 가열하는 단계;
상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트 및 미경화 러버를 차례로 삽입하는 단계로서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀이 상기 금속 플레이트의 상기 각 진공홀을 관통하고 상기 미경화 러버가 상기 금속 플레이트상에 적층되도록 하는 단계; 및
상기 상부 금형과 상기 하부 금형이 서로 밀착되도록 상기 금형을 가압함으로써 상기 금속 플레이트에 부착된 상태로 흡착러버를 성형하는 단계를 포함하는 마그네틱 콜렛의 제조방법을 제공한다.
상기 금형을 가열하는 단계는 50~250℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 마그네틱 콜렛의 제조방법은, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트를 삽입하는 단계 이전에, 상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 처리하는 단계는 상기 금속 플레이트의 표면에 표면 거칠기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속 플레이트의 표면을 화학적으로 처리하는 단계는 상기 금속 플레이트의 표면에 접착제를 도포하는 단계 및 상기 도포된 접착제를 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마그네틱 콜렛의 제조방법은, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트를 삽입하는 단계 이후에는, 상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리하는 단계를 포함하지 않을 수 있다.
상기 금형을 가압하는 단계는 50~500,000kgf의 압력으로 수행될 수 있다.
상기 흡착러버는 상기 미경화 러버의 경화물로서, 상기 금속 플레이트의 상기 각 진공홀과 연통된 적어도 하나의 진공홀을 포함할 수 있다.
상기 흡착러버는 상기 금속 플레이트보다 크기가 작고, 그 전체가 상기 금속 플레이트의 테두리 내에 포함되도록 배치될 수 있다.
상기 마그네틱 콜렛의 제조방법은 상기 상부 금형과 상기 하부 금형을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속 플레이트는 적어도 하나의 결합공을 더 포함하고, 상기 금형을 가압하는 단계에서 상기 미경화 러버의 일부분이 상기 각 결합공 내에 충전되어, 상기 성형된 흡착러버의 일부분이 상기 각 결합공내에도 배치될 수 있다.
상기 금형을 가압하는 단계에서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀은 상기 상부 금형의 내벽과 접촉할 수 있다.
상기 상부 금형은 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀에 대응하는 적어도 하나의 보조 몰드핀을 더 포함하고, 상기 금형을 가압하는 단계에서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀은 상기 상부 금형의 상기 각 보조 몰드핀과 접촉할 수 있다.
상기 상부 금형은 서로 분리 가능한 2개 이상의 부분이 결합된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법은 하기와 같은 이점을 갖는다.
첫째, 흡착러버의 성형공정 및 상기 흡착러버와 금속 플레이트 간의 접착 공정을 동시에 수행함으로써 공정시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 흡착러버와 금속 플레이트의 접착 계면에서 공동이나 이물질이 발생하지 않아, 상기 흡착러버와 상기 금속 플레이트 간의 결합력 및 평탄도가 높은 마그네틱 콜렛을 제공할 수 있다.
셋째, 마그네틱 콜렛에 형성된 진공홀이 접착제에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 흡착러버에 형성된 진공홀 및 금속 플레이트에 형성된 진공홀 간의 정렬 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법에 사용될 수 있는 다양한 금형 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법에 사용될 수 있는 다양한 금속 플레이트 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 참고예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "콜렛(collet)"은 반도체 칩 이송장치 중 반도체 칩과 직접 접촉하여 상기 반도체 칩을 진공을 이용하여 픽업하는 부품을 의미한다.
본 명세서에서, "마그네틱 콜렛(magnetic collet)"은 자성(magnetism)에 의해 콜렛 홀더에 결합되도록 구성된 콜렛을 의미한다.
본 명세서에서, "콜렛 홀더(collet holder)"는 콜렛과 탈착가능하게 결합되어 상기 콜렛에 진공을 인가하는 부품을 의미한다.
본 명세서에서, "몰드핀(mold pin)"은 흡착러버에 진공홀을 형성하기 위한 핀을 의미한다.
본 명세서에서, "진공홀(vacuum hole)"은 진공이 인가되는 홀을 의미한다.
본 명세서에서, "몰드홈(mold groove)"은 금형에 형성된 홈으로서, 미경화 러버가 충전되어 흡착러버로 성형되도록 의도된 홈을 의미한다.
본 명세서에서, "표면 거칠기(surface roughness)"는 웹사이트(https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_roughness)에 정의되어 있는 산술평균 표면 거칠기(Ra)를 의미한다.
본 명세서에서, "경화반응"은 경화되기 전 미경화 러버 분자들 사이에 가교결합이 일어나 분자들이 서로 연결되어 움직임이 제한되고, 그에 따라 미경화 러버의 경화물이 일정한 모양과 탄성을 가지게 되는 화학반응을 의미한다. 경화반응은 일반적으로 압력과 열을 필요로 하기 때문에 제품 형상의 금형과 가열 프레스 설비를 사용하여 수행된다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛(5)의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 미경화 러버(100), 금형(200) 및 금속 플레이트(300)를 마련한다.
미경화 러버(100)는 경화되기 전과 후에 물리적 특성 및 화학적 특성이 확연이 달라진다. 구체적으로, 미경화 러버(100)는 경화되기 전에는 화학적으로 불안정하고 높은 유동성을 가지기 때문에, 원하는 형상의 금형(200)에 넣고 열과 압력을 가하면 경화반응에 의해 원하는 형상의 흡착러버(100')를 형성한다. 즉, 미경화 러버(100)는 경화되어 흡착러버(100')를 형성한다. 미경화 러버(100)의 재질은 당해 기술분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 것일 수 있다.
금형(200)은 상부 금형(210)과 하부 금형(220)을 포함할 수 있다.
상부 금형(210)의 일 표면에는 몰드홈(미도시)이 형성될 수 있다.
하부 금형(220)의 일 표면에는 적어도 하나의 몰드핀(P2)이 형성될 수 있다. 몰드핀(P2)은 1~100개, 2~90개, 3~80개, 4~70개, 5~60개, 6~50개, 7~40개, 8~30개 또는 9~20개일 수 있다.
하부 금형(220)과 각 몰드핀(P2)은 처음부터 일체로 형성된 것일 수도 있고, 각각 별개로 형성된 후 서로 결합된 것일 수도 있다.
또한, 하부 금형(220)과 각 몰드핀(P2)은 동일한 재료로 형성된 것일 수도 있고, 서로 다른 재료로 형성된 것일 수도 있다.
상부 금형(210)과 하부 금형(220)이 프레스와 같은 가압수단(미도시)에 의해 가압되어 서로 밀착될 경우(즉, 이는 "금형(200)을 가압하는 단계"로 지칭됨), 하부 금형(220)의 각 몰드핀(P2)은 상부 금형(210)의 상기 몰드홈을 관통하여 상기 몰드홈의 바닥(즉, 상부 금형(210)의 내벽)과 접촉하게 된다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3의 (b), (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 상부 금형(210)은 하부 금형(220)의 각 몰드핀(P2)에 대응하는 적어도 하나의 보조 몰드핀(P2')을 더 포함하고, 금형(200)을 가압하는 단계에서, 하부 금형(220)의 각 몰드핀(P2)은 상부 금형(210)의 각 보조 몰드핀(P2')과 접촉할 수 있다.
상부 금형(210)과 각 보조 몰드핀(P2')은 각각 별개로 형성된 후 서로 결합된 것일 수도 있고, 처음부터 일체로 형성된 것일 수도 있다.
또한, 상부 금형(210)과 각 보조 몰드핀(P2')은 서로 다른 재료로 형성된 것일 수도 있고, 동일한 재료로 형성된 것일 수도 있다.
각 몰드핀(P2) 및 각 보조 몰드핀(P2')은 서로 동일한 재료로 형성된 것일 수 있고, 다른 재료로 형성된 것일 수도 있다.
상부 금형(210)은 서로 분리 가능한 2 이상의 부분이 결합된 것일 수 있다. 예를 들어, 상부 금형(210)은 서로 분리 가능한 제1 상부 금형(미도시) 및 제2 상부 금형(미도시)이 결합된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 제2 상부 금형은 상기 제1 상부 금형과 하부 금형(220) 사이에 배치될 수 있다. 또한 이 경우, 각 보조 몰드핀(P2')은 상기 제1 상부 금형에 포함되고, 상기 몰드홈은 상기 제2 상부 금형에 형성될 수 있다. 또한 이 경우, 상기 제2 상부 금형에는 각 몰드핀(P2) 및 각 보조 몰드핀(P2')이 관통하는 적어도 하나의 홀 및 상기 제2 상부 금형을 상기 제1 상부 금형에 체결하기 위한 적어도 하나의 체결공이 형성될 수 있다.
금속 플레이트(300)에는 적어도 하나의 진공홀(h3)이 형성될 수 있다. 금속 플레이트(300)에 형성된 진공홀(h3)의 개수는 하부 금형(220)에 형성된 몰드핀(P2)의 개수와 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 플레이트(300)에 형성된 진공홀(h3)의 개수는 하부 금형(220)에 형성된 몰드핀(P2)의 개수보다 적을 수도 있다. 예를 들어, 금속 플레이트(300)에 형성된 진공홀(h3)의 개수는 1개이고, 하부 금형(220)에 형성된 몰드핀(P2)의 개수는 2개 이상일 수 있으며, 이 경우 복수개의 몰드핀(P2)이 1개의 진공홀(h3)을 모두 관통한다.
다음에, 금형(200)을 가열한다. 예를 들어, 금형(200)은 프레스와 같은 가압수단에 장착되고, 상기 가압수단이 가열될 경우 상기 가열된 가압수단으로부터 금형(200)으로 열이 전도되어 금형(200)이 가열된다. 예들 들어, 금형(200)은 50~250℃, 예를 들어, 180℃의 온도로 가열될 수 있다.
다음에, 금속 플레이트(300)를 상부 금형(210)과 하부 금형(220) 사이에 삽입하기 전에, 금속 플레이트(300)의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리한다.
금속 플레이트(300)의 표면을 물리적으로 처리한다는 것은, 예를 들어, 금속 플레이트(300)의 표면에 표면 거칠기를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 결과로서, 물리적으로 표면처리된 금속 플레이트(300')를 얻을 수 있다.
상기 표면 거칠기는 0.1~1,000㎛일 수 있다.
금속 플레이트(300)의 표면을 화학적으로 처리한다는 것은, 예를 들어, 금속 플레이트(300)의 표면에 접착제(미도시)를 도포하고, 상기 도포된 접착제를 건조하는 것을 의미할 수 있다. 상기 건조에 의해 상기 접착제로부터 용제 성분이 제거된다. 결과로서, 화학적으로 표면처리된 금속 플레이트(300")를 얻을 수 있다.
이 경우, 금속 플레이트(300)를 금형(200)에 삽입하기 전에 접착제의 도포작업이 이루어지기 때문에, 접착제 도포시 금형 구조에 의한 간섭을 받지 않는다. 따라서, 브러시를 이용한 페인팅 및 스프레이 방법 등으로도 접착제의 도포작업이 쉽게 이루어질 수 있으며, 한 번에 여러 개의 금속 플레이트(300)에 도포 작업을 할 수 있어서 생산성 측면에서도 효과적이다. 또한, 높은 온도에서 접착제에서 발생할 수 있는 기포 등으로 인한 불량 요인과 화상 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 접착제 도포 후 금속 플레이트(300)를 금형(200)에 삽입하기 전까지 충분한 준비시간을 가질 수 있기 때문에 최적의 접착을 가능하게 하는 접착제의 건조 조건으로 건조공정을 수행할 수 있다.
상기 접착제는, 예를 들어, 내열성 및 고강도를 갖는 에폭시 접착제, 내열성 및 내구성이 우수할뿐만 아니라 강인성(toughness)과 유연성을 동시에 갖는 탄성 접착제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다음에, 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 및 미경화 러버(100)를 상부 금형(210)과 하부 금형(220) 사이에 차례로 삽입한다(S100). 이때, 하부 금형(220)의 각 몰드핀(P2)이 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")의 각 진공홀(h3)을 관통하고, 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")상에 미경화 러버(100)가 적층되도록 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 및 미경화 러버(100)를 삽입한다.
다음에, 상부 금형(210)과 하부 금형(220)이 서로 밀착되도록 금형(200)을 가압한다(S200). 상기 금형의 가압은 50~500,000kgf(kilogram-force), 예를 들어, 5,000kgf의 압력으로 수행될 수 있다.
이 과정에서, 미경화 러버(100)가 가압 및 가열되어 경화되고, 몰드핀(P2)으로 인해 미경화 러버(100)에 몰드핀(P2)의 개수만큼의 진공홀(h4)이 형성된다. 또한, 미경화 러버(100)와 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 사이의 계면에서도 미경화 러버(100)의 경화반응(예를 들어, 가교반응)이 일어나 미경화 러버(100)와 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 간의 접착력이 증가한다. 결과로서, 적어도 하나의 진공홀(h4)이 형성되고, 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")와의 밀착성 및 접착력이 우수한 흡착러버(100')가 생성된다.
즉, 흡착러버(100')는 미경화 러버(100)의 경화물로서, 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")의 각 진공홀(h3)과 연통된 적어도 하나의 진공홀(h4)을 포함한다.
또한, 흡착러버(100')는 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")보다 크기가 작고, 그 전체가 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")의 테두리 내에 포함되도록 배치될 수 있다.
이후, 상부 금형(210)과 하부 금형(220)을 서로 분리한다(S300). 결과로서, 마그네틱 콜렛(5)을 얻는다. 단계(S300) 이후에 도시된 3개의 도면들 중, 위쪽 도면은 마그네틱 콜렛(5)의 단면도이고, 가운데 도면은 마그네틱 콜렛(5)의 평면도이고, 아래쪽 도면은 마그네틱 콜렛(5)의 저면도이다.
이렇게 얻어진 마그네틱 콜렛(5)은 흡착러버(100')와 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 간의 밀착성이 우수하고, 공동과 이물질이 적고, 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300")의 각 진공홀(h3)과 흡착러버(100')의 각 진공홀(h4) 간의 정렬이 우수한 이점을 갖는다.
또한, 상술한 마그네틱 콜렛의 제조방법은 제품(즉, 마그네틱 콜렛)의 불량률을 감소시킬 수 있을뿐만 아니라, 흡착러버(100')의 성형공정 및 흡착러버(100')와 표면처리된 금속 플레이트(300' 또는 300") 간의 접착공정을 동시에 수행할 수 있어서 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법은, 물리적으로 또는 화학적으로 처리되지 않은 금속 플레이트(300)를 상부 금형(210)과 하부 금형(220) 사이에 삽입하고, 그 이후에 비로소 금속 플레이트(300)의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리하는 공정을 배제한다. 상기 배제된 공정은 도 5에 도시되고, 이하에서 설명하는 것과 같은 단점들을 갖는다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법에 사용될 수 있는 다양한 금형 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법에 다양한 구조의 상부 금형(210), 하부 금형(220) 및 금속 플레이트(300)가 사용될 수 있음을 알 수 있다.
상부 금형(210), 하부 금형(220) 및 금속 플레이트(300) 중 어느 한 구성요소의 구조가 변할 경우 다른 두개의 구성요소들의 구조는 변할 수도 있고 변하지 않을 수도 있다.
도 3의 (b), (c) 및 (d)에 도시된 금형들(200) 중 상부 금형들(210)은, 도 3의 (a)에 도시된 금형(200) 중 상부 금형(210)과는 달리, 적어도 하나의 보조 몰드핀(P2')을 포함한다. 각 보조 몰드핀(P2')은, 상술한 바와 같이, 금형(200)을 가압하는 단계에서 하부 금형(220)에 형성된 각 몰드핀(P2)과 접촉한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 마그네틱 콜렛의 제조방법에 사용될 수 있는 다양한 금속 플레이트 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 금속 플레이트(300)에서 진공홀(h3)의 형상은 다양하게 변할 수 있다.
또한, 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 금속 플레이트(300)는 진공홀(h3) 외에 적어도 하나의 결합공(hc)을 더 포함할 수 있다.
금형(200)을 가압하는 단계에서 미경화 러버(100)의 일부분이 각 결합공(hc) 내에 충전되어, 상기 성형된 흡착러버(100')의 일부분이 각 결합공(hc)내에도 배치될 수 있다. 따라서, 결합공(hc)은 미경화 러버의 통로로 작용하여 흡착러버와 금속 플레이트(300) 간의 밀착성 및 결합력(즉, 접착력)을 향상시키는 역할을 수행한다.
도 5는 참고예에 따른 마그네틱 콜렛(50)의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 미경화 러버(1000), 금형(2000) 및 금속 플레이트(3000)를 마련한다.
미경화 러버(1000)는 경화되어 흡착러버(1000')를 형성한다.
금형(2000)은 상부 금형(2100)과 하부 금형(2200)을 포함할 수 있다.
상부 금형(2100)의 일 표면에는 몰드홈(미도시)이 형성될 수 있다.
하부 금형(2200)의 일 표면에는 적어도 하나의 몰드핀(P3)이 형성될 수 있다.
상부 금형(2100)과 하부 금형(2200)이 프레스와 같은 가압수단(미도시)에 의해 가압되어 서로 밀착될 경우, 하부 금형(2200)의 각 몰드핀(P3)은 상부 금형(2100)의 상기 몰드홈을 관통하여 상기 몰드홈의 바닥(즉, 상부 금형(2100)의 내벽)과 접촉하게 된다.
금속 플레이트(3000)에는 적어도 하나의 진공홀(h5)이 형성될 수 있다. 금속 플레이트(3000)에 형성된 진공홀(h5)의 개수는 하부 금형(2200)에 형성된 몰드핀(P3)의 개수와 동일할 수 있다.
다음에, 금형(2000)을 가열한다.
다음에, 금속 플레이트(3000)를 상부 금형(2100)과 하부 금형(2200) 사이에 삽입한다(S1000). 이때, 하부 금형(2200)의 각 몰드핀(P3)이 금속 플레이트(3000)의 각 진공홀(h5)을 일대일로 관통하도록 금속 플레이트(3000)를 삽입한다.
다음에, 브러시를 이용한 페이팅(BR)이나 스프레이 방법(SP)을 이용하여 금속 플레이트(3000)의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층(4000)을 형성한다(S2000).
이하, 접착제층 형성단계(S2000)에서 발생하는 문제점을 상세히 설명한다.
상기 접착제는 1종 이상의 고체 성분(예를 들어, 수지, 첨가제 등) 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 고체 성분을 고르게 분산시키고, 금속 플레이트(3000)와 같은 피착체에 접착제가 용이하게 도포되도록 하기 위해서 비교적 끓는점이 낮은 물, 알코올류 또는 이들의 조합과 같은 액체를 포함할 수 있다.
상기 접착제는 통상적으로 스프레이 방법, 디핑 빙법, 브러시를 이용한 페인팅을 이용하여 피착체에 도포될 수 있다. 그러나, 금형(2000)에 금속 플레이트(3000)를 삽입한 다음에 상기 접착제를 금속 플레이트(3000)의 표면에 도포할 경우에는, 금속 플레이트(3000)에 형성된 진공홀(h5), 하부 금형(2200)에 형성된 몰드핀(P3), 또는 금속 플레이트(3000)의 위치를 잡아주기 위한 핀들(미도시)과 같은 금형 구조에 의한 간섭으로 인하여 접착제의 도포작업이 어려워지는 문제점이 있다.
더욱이, 금형(2000)에 금속 플레이트(3000)를 삽입한 후에는 디핑 방법으로 도포가 불가능하고, 브러시를 이용한 페인팅이나 스프레이 방법으로 도포를 할 수밖에 없다. 그러나 이와 같은 방법으로 접착제를 도포하게 되면, 금속 플레이트(3000)의 목표 접착면 외에 금속 플레이트(3000)의 비접착면(즉, 목표 접착면이 아닌 면)과 금형(2000)에도 접착제가 도포될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에 의한 흡착러버(1000')의 성형시 원하지 않는 부분에 러버가 접착되고, 그에 따라 불필요한 곳에 접착된 러버를 제거하는 공정이 추가로 필요하게 되며, 심할 경우 연속적으로 작업을 할 수 없게 되고, 결과적으로 생산성이 현저하게 저하된다.
또한, 흡착러버(1000')를 성형하기 위해서는 기본적으로 높은 열과 압력을 필요로 하기 때문에, 일반적으로 금형(2000)은 높은 온도로 예열되어 있다. 따라서 금속 플레이트(3000)를 금형(2000)에 삽입하면, 금속 플레이트(3000) 역시 고온으로 가열되어 접착제의 도포작업이 더욱 어려워진다. 구체적으로, 고온의 금속 플레이트(3000)에 접착제를 도포하면 접착제에 함유되어 있는 용제들이 기화하면서 순간적으로 많은 기포가 발생하게 되고, 결과적으로 접착제가 금속 플레이트(3000)의 표면에 고르게 도포되지 못한다. 이와 같이 금속 플레이트(3000)의 표면에 발생한 기포들은 금속 플레이트(3000)와 흡착러버(1000')의 계면에서 접착을 방해하고, 그에 따라 제품(즉, 마그네틱 콜렛)의 평탄도 저하와 접착불량에 따른 진공누설(vacuum leak)과 같은 여러가지 불량을 발생시킨다.
다음에, 미경화 러버(1000)를 상부 금형(2100)과 하부 금형(2200) 사이에 삽입한다(S3000). 이때, 미경화 러버(1000)가 금속 플레이트(3000)상에 적층되도록 미경화 러버(1000)를 삽입한다.
다음에, 상부 금형(2100)과 하부 금형(2200)이 서로 밀착되도록 금형(2000)을 가압한다(S4000). 이 과정에서, 미경화 러버(1000)가 가압 및 가열되어 경화되고, 몰드핀(P3)으로 인해 미경화 러버(1000)에 몰드핀(P3)의 개수만큼의 진공홀(h6)이 형성된다. 결과로서, 적어도 하나의 진공홀(h6)이 형성된 흡착러버(1000')가 생성된다.
이후, 상부 금형(2100)과 하부 금형(2200)을 서로 분리한다(S5000). 결과로서, 마그네틱 콜렛(50)을 얻는다. 도 5의 (a)는 마그네틱 콜렛(5)의 평면도이고, 도 5의 (b1), (b2) 및 (b3)는 여러가지 케이스의 마그네틱 콜렛(50)의 단면도이다.
도 5의 (a) 및 (b3)는 금속 플레이트(3000)의 비접착면(즉, 목표 접착면이 아닌 면)에도 러버(1000')(즉, 미경화 러버(1000)의 경화물)가 접착된 경우를 예시한다. 이러한 러버(1000')는 후속 공정에 의해 제거되어야 하므로, 공정이 복잡해지고 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 도 5의 (b3)는 흡착러버(1000') 내에 공동(V)이 더 발생한 경우를 예시한다.
도 5의 (b1)은 금속 플레이트(3000)와 흡착러버(1000') 사이에 접착불량(AF)이 발생한 경우를 예시한다.
도 5의 (b2)는 흡착러버(1000') 내에 이물질(F) 및 공동(V)이 함께 발생한 경우를 예시한다.
본 발명은 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
5, 50: 마그네틱 콜렛 100, 1000: 미경화 러버
100', 1000': 흡착러버 200, 2000: 금형
210, 2100: 상부 금형 220, 2200: 하부 금형
300, 3000: 금속 플레이트 h3, h4, h5, h6: 진공홀
P2, P3: 몰드핀 P2': 보조 몰드핀
300', 300", 3000', 3000": 표면처리 금속 플레이트

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 몰드홈이 형성된 상부 금형 및 적어도 하나의 몰드핀이 형성된 하부 금형을 포함하는 금형을 마련하는 단계;
    적어도 하나의 진공홀이 형성된 금속 플레이트를 마련하는 단계;
    상기 금형을 가열하는 단계;
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트 및 유동성을 갖는 열경화성 미경화 러버를 차례로 삽입하는 단계로서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀이 상기 금속 플레이트의 상기 각 진공홀을 관통하고 상기 미경화 러버가 상기 금속 플레이트상에 적층되도록 하는 단계; 및
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형이 서로 밀착되도록 상기 금형을 가압함으로써 상기 금속 플레이트에 부착된 상태로 상기 미경화 러버의 경화물인 흡착러버를 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트를 삽입하는 단계 이전에, 상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 처리하는 단계는 상기 금속 플레이트의 표면에 표면 거칠기를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 플레이트의 표면을 화학적으로 처리하는 단계는 상기 금속 플레이트의 표면에 접착제를 도포하는 단계 및 상기 도포된 접착제를 건조하는 단계를 포함하는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금형을 가열하는 단계는 50~250℃의 온도에서 수행되는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 상기 금속 플레이트를 삽입하는 단계 이후에는, 상기 금속 플레이트의 표면을 물리적으로 또는 화학적으로 처리하는 단계를 포함하지 않는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금형을 가압하는 단계는 50~500,000kgf의 압력으로 수행되는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡착러버는 상기 미경화 러버의 경화물로서, 상기 금속 플레이트의 상기 각 진공홀과 연통된 적어도 하나의 진공홀을 포함하는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 흡착러버는 상기 금속 플레이트보다 크기가 작고, 그 전체가 상기 금속 플레이트의 테두리 내에 포함되도록 배치되는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형을 분리하는 단계를 더 포함하는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속 플레이트는 적어도 하나의 결합공을 더 포함하고, 상기 금형을 가압하는 단계에서 상기 미경화 러버의 일부분이 상기 각 결합공 내에 충전되어, 상기 성형된 흡착러버의 일부분이 상기 각 결합공내에도 배치되는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금형을 가압하는 단계에서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀은 상기 상부 금형의 내벽과 접촉하는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형은 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀에 대응하는 적어도 하나의 보조 몰드핀을 더 포함하고, 상기 금형을 가압하는 단계에서, 상기 하부 금형의 상기 각 몰드핀은 상기 상부 금형의 상기 각 보조 몰드핀과 접촉하는 마그네틱 콜렛의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형은 서로 분리 가능한 2개 이상의 부분이 결합된 것인 마그네틱 콜렛의 제조방법.
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