KR101833616B1 - 진공유리 열융착 인라인 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 진공유리 제조시스템을 인라인 화하여 생산성을 향상시키고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 진공유리 생산시스템을 배치 타입으로부터 인라인 타입으로 변경된 진공유리 열융착 인라인 제조시스템을 제공하였다.
이를 위해 본 발명은 구체적으로 다수의 챔버를 선형 배열하고 각 챔버에서 실시될 공정을 인라인으로 진행될 수 있는 수준의 공정 시간에 맞추어 안배하였다. 즉, 챔버 진공, 예열, 가열, 냉각, 진공파기에 걸리는 시간을 계산하여 공정 단위를 설정하고 각 단위 공정을 각각의 챔버에서 실시하도록 하여 인라인 제조시스템을 설계하였다. 또한 씰링 챔버 공정조건을 파기하지 않고 씰링용 캡을 지속적으로 공급가능하도록 별도의 버퍼 챔버를 구성하여 장 시간 운영이 가능한 인라인 제조시스템을 제공하였다.

Description

진공유리 열융착 인라인 시스템{IN-LINE SYSTEM FOR THERMOSETTING OF VACUUM GLASS}

본 발명은 열융착으로 진공유리를 생산하는 제조시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인라인 제조시스템의 구성에 관한 것이다.

진공유리는 단열용으로 건물에 적용되고 있으며, 그 외에도 태양전지 패널이나 디스플레이 패널을 넣어 두는 일종의 하우징 역할을 하기도 한다. 특히, 건축자재로 사용되는 진공유리에 대한 수요는 더욱 확대되고 있다. 이러한 진공유리의 제조는 두 장의 유리패널을 열융착으로 접합하고 두 장의 유리사이의 공간에 들어있는 공기를 진공화함으로써 완성된다. 진공 유리는 유리 두 장을 1mm 이하의 공간으로 이격시켜 합착된 복층의 유리로 내부가 진공으로 형성되어 있다. 진공 유리는 내부에 매질이 없어 고단열성의 특성을 갖기 때문에 냉난방 효율에 매우 유리하며 방음 효과에도 우수한 장점을 가지고 있다. 현재 진공 유리는 높은 생산 단가로 인해 일부 고급 건축물의 창호에만 적용되고 있으나 에너지 절약과 소음 차단 효과로 인해 향후 가정 뿐만 아니라 일반 사무실에서도 확대가 기대되고 있다.

진공유리는 일정간격으로 다수의 정렬된 필러가 기판에 사이에 삽입되고 고온에서 융착되는 프릿이 내부 모서리에 도포된 상하판 유리를 겹쳐 투입 후 예열, 가열, 탈가스, 열융착, 씰링, 냉각 과정을 거쳐 제조한다. (대한민국 특허출원제10-2012-0112914호 참조). 합착된 두 장의 유리 기판 내부 공간의 진공화 작업을 별도로 하지 않아도 되도록 진공 챔버 내에서 상기 과정들을 실시한다.

그러나 기존의 진공유리 제조방식은 배치(batch) 타입으로 이루어지고 있어, 챔버 내 온도 변화와 진공도의 변화에 따라 장시간이 걸린다. 한 개의 대형 챔버내에서 상기 과정을 모두 진행하기 때문에 공정에 따른 진공도 및 온도 조건으로 소요되는 펌핑시간, 벤트시간, 가열시간, 냉각시간이 공정시간 외에 추가적으로 수시간이 걸려 하루에 생산되는 진공유리는 수장에 불과하다.

즉, 종래에 배치 타입(Batch type)의 경우 기판 로딩, 배기, 승온, 탈가스, 열융착, 씰링, 냉각, 기판 언로딩에 이르는 일련의 모든 공정이 동일한 공간에서 진행되어 속도가 현저히 떨어지는 단점을 가지고 있으며 복수의 장비를 운영할 경우 장비 운영을 위한 불필요한 인력 손실이 따르게 된다.

또한 동일한 공간에서 각각의 공정을 순차적으로 진행하기 때문에 해당 공정 환경을 맞추기 위한 작업이 반복적으로 이루어져 불필요하게 에너지를 소비해야 하는 단점을 가지고 있다. 예를 들어 기판 투입 후 프릿 융착을 위한 가열 시 상온으로부터 수백도까지 올리기 위해 불필요한 전기에너지가 추가로 소비되며 냉각공정에서는 고온 분위기를 낮추기 위해 공급되는 냉각수 순환으로 인해 칠러에서 발생 되는 에너지 손실을 가지게 된다. 추가적으로 반복 순환되는 환경변화로 인해 장비 내부 및 외부에 부착되는 부품들의 수명도 짧아지는 단점도 가질 수 밖에 없어 개선이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 진공유리 제조시스템을 인라인으로 구축하여 생산성을 향상시켜 대량 생산이 가능한 열융착 시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 진공유리 생산시스템을 배치 타입으로부터 인라인 타입으로 변경된 진공유리 열융착 인라인 제조시스템을 제공하였다.

이를 위해 본 발명은 구체적으로 다수의 챔버를 선형 배열하고 각 챔버에서 실시될 공정을 인라인으로 구동될 수 있는 수준의 공정 시간에 맞추어 안배하였다. 즉, 챔버 진공, 예열, 가열, 냉각, 진공파기에 걸리는 시간을 계산하여 공정 단위를 설정하고 각 단위 공정을 각각의 챔버에서 실시하도록 하여 인라인 제조시스템을 설계하였다.

즉, 본 발명은 두 장의 기판이 합착 된 진공유리기판을 투입하여 로딩하는 로딩 챔버;

상기 로딩 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 예열하는 예열 챔버;

상기 예열 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 진공유리기판 내부에 배열된 융착용 프릿을 가열하여 열융착을 실시하는 열융착 챔버;

상기 열융착 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 진공유리기판에 형성된 씰링용 캡을 가열 및 접합 마감하는 씰링챔버;

상기 씰링 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 냉각하는 냉각 버퍼 챔버; 및

상기 냉각버퍼 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 냉각하여 배출하는 배출챔버;를 선형으로 배열한 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템을 제공한다.

상기에서, 제조되는 진공유리는 일정한 간격으로 배치된 다수의 지지핀에 안착 되며 다수의 지지핀의 높이가 동일하게 구성될 수 있도록 지지핀의 하부가 하나의 몸체로 연결되는 구조를 갖는 기판 이송용 유닛인 트레이를 이용하여 이송된다.

상기에서, 공정챔버는 트레이를 이송하고 지지할 수 있는 롤러가 구성되어 해당 공정이 순차적으로 진행된다.

상기에서, 트레이가 기판과 함께 각각의 공정 챔버에 순차적으로 이송되고 트레이는 기판과 별도로 순환되어 예열 공정으로 재투입될 수 있게 구성된다.

상기에서, 예열 챔버 전단에 기판 가열장치(30)가 내부에 설치된 기판 투입 챔버가 구성되어 추가 예열이 가능하도록 구성된다.

상기에서, 열융착 챔버에는 기판에 압력을 가할 수 있는 가압용 유닛 설치가 추가 가능하여 열융착 진행 시 프릿의 융착 효과를 증가시킬 수 있도록 구성된다.

상기에서, 씰링 챔버에는 씰링 부재용 캡(Cap)을 추가 공급할 수 있는 별도의 버퍼 챔버가 구성되어 장시간 설비 운영이 가능하다.

상기에서, 씰링 챔버에는 스테이지와 비전카메라 유닛이 추가 구성되어 배기 홀 씰링 처리 시 캡의 위치 보정이 가능하다.

상기에서, 냉각 챔버 후단에 기판 배출 챔버가 장착되고 챔버 내부에 진공파기용 가스 확산 유닛(디퓨져) 다수가 일정하게 배치되어 챔버 내부에 가스가 동시에 균일한 유량으로 분사되도록 하여 진공파기로 인한 기판의 충격을 최소화하는 구조를 갖는다.

상기에서, 기판 배출 챔버에 주입되는 진공파기용 가스는 온도 조절이 가능하여 주입 시점 이후 경과 시간에 따라 주입가스의 온도를 변화시켜 기판의 열적 충격을 최소화할 수 있도록 구성된다.

상기에서, 기판 배출 챔버 후단에 추가 냉각이 가능하도록 냉각팬이 설치되는 공간을 갖는다.

상기에서, 기판 배출 챔버에서 배출된 기판이 기판 언로더 챔버에서 순차적으로 상승하여 로봇에 의해 배출될 때까지 복수의 냉각팬을 설치하여 추가 냉각이 가능하도록 한다. 상기에서, 일부 공정 또는 전체 공정에 대하여 복수의 챔버로 구성하여 공정시간 단축이 추가로 가능하다.

본 발명에 따르면, 진공유리 생산성이 크게 향상될 수 있다.

즉, 종래 배치 타입으로 된 제조시스템으로 진공유리를 생산하기 때문에 온도 조절 및 진공도 조절에 수 시간씩 기다리면서 진행하던 공정을 다수의 챔버에서 실시하고 챔버별로 수분 단위로 실시될 수 있어 생산성을 매우 크게 향상시킨다.

본 발명에 따르면 진공유리를 형성시키는 일련의 공정(예열, 가열, 탈가스, 열융착, 씰링, 냉각)이 각각의 구분된 진공 챔버에서 유리 기판이 이동하면서 순차적으로 진행됨에 따라 진공도 수준을 향상시킬 수가 있다.

또한, 공정 효율을 극대화한 대량 생산용 열융착 선형 시스템을 구성하여 배치타입(Batch type)이 가지고 있는 생산성의 한계를 개선할 수 있으며 이로 인해 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 진공유리기판의 구조를 보여준다.
도 2는 진공유리기판의 제조 과정을 도시한 순서도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 인라인 시스템에서의 기판 및 트레이 이동경로를 보여준다.
도 4는 이송수단으로서 트레이의 사시도를 보여준다.
도 5는 롤러에 의해 이동되는 트레이를 보여준다.
도 6은 지지핀 상의 유리기판의 모습을 보여준다.
도 7은 트레이의 모서리에 가이드를 통해 기판 이탈 방지 및 위치 틀어짐을 방지 하는 것을 보여준다.
도 8은 인라인 시스템에서 공정별 진공조건 및 온도변화를 보여준다.
도 9는 가압 유닛이 설치된 열융착 챔버의 정면도이다.
도 10은 버퍼 챔버가 설치되어 있는 씰링 챔버의 평면도이다
도 11은 버퍼 챔퍼와 씰링 챔버간의 매거진 교체과정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 12는 버퍼 챔버와 씰링 챔버간의 매거진 교체과정을 보여주는 순서도이다.
도 13은 매거진의 한 랙에서 적재된 캡을 차례로 뽑아 쓴 후, 회전시켜 다른 쪽 랙에 적재된 캡을 사용하려는 것을 보여준다.
도 14는 캡을 매거진으로부터 진공유리기판의 배기홀로 이송하는 것을 보여준다.
도 15는 도 14의 C부분을 확대하여 본 측면도로, 캡핑 장치가 배기홀을 막음 처리하는 과정을 보여준다.
도 16은 씰링 챔버 평면도 및 절단하여 본 투시도이다.
도 17은 도 16의 D부분의 확대도이고, 도 18은 E 부분의 확대도이다.
도 19는 배출 챔버에 가스 배관 경로와 디퓨져를 대칭적으로 구성한 실시예의 정면도이다.
도 20은 도 19의 가스 배관 경로와 디퓨져를 대칭적으로 구성한 실시예의 평면도이다.
도 21은 디퓨저 유닛의 주입가스 온도조절 장치 모식도와 주입 가스 온도가 조절되는 것을 나타내는 그래프이다.
도 22는 트레이 회수 라인이 공정 챔버 상부에 설치된 라인의 평면도 및 정면도이다.
도 23은 열융착 인라인 시스템에 열융착 챔버와 냉각 버퍼챔버를 하나씩 추가한 라인의 정면도 및 평면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1에는 진공유리기판(100)이 나와있다. 상판(101)과 하판(102)이 서로 접합된 상태이며, 하판에는 일정 간격으로 필라(120)가 배열되어 있고, 상하판 사이에 기판 모서리를 따라 프릿(110)이 도포되어 있다. 열융착 전의 상태를 왼편이 도시하였고 열융착 후의 상태를 오른편에 도시하였다. 배기홀(130)은 최종 캡(140)으로 마감된다.

도 2에는 진공유리기판의 제조 과정을 도시한 순서도를 보여주며, 특히 열융착 공정에 대한 부분은 좀 더 세부적으로 나타내고 있다.

기판을 세정하고, 필라(120)를 정렬하여 배치하고, 하부 기판에 프릿(110)을 배열하고 게터를 부착하며, 상부기판을 하부기판과 합착하여 진공유리기판(100)으로 만든 후, 인라인으로 구성된 열융착 시스템으로 진입된다. 상기에서 진공유리기판(100)이라는 용어는 상하판 유리가 합착된 것을 의미하며, 진공화 전후를 불문하고 사용될 것이다. 진공 전과 진공 후는 기술구성의 설명에 대한 문맥에 의해 판단될 수 있다.

본 발명자들은 기존의 배치 타입으로 실시되던 열융착 공정을, 기판 로딩, 예열, 열융착, 씰링(캡 가열 및 접합 마감), 냉각, 배출을 공정 단위로 분류하여 각각의 공정 챔버로 구성하여 선형배치함으로써 인라인 시스템을 구성하였다.

이러한 공정별 챔버 구성으로 인해, 진공 조건을 맞추기 위한 챔버 진공화 시간, 열융착 온도 조건의 도달(상승)시간, 씰링 온도 조건의 도달(하강)시간, 기판 냉각을 위한 온도 도달(하강)시간, 기판 배출을 위한 챔버 진공 파기 시간을 절약하여 기존에 수시간에 한 장의 진공유리를 생산하던 공정시간을 대폭 단축시켰다. 본 발명에 의할 경우, 한 장의 진공유리기판의 생산에 걸리는 시간이 30분 이내로 단축되며, 공정 시간이 많이 소요되는 구간에 챔버를 더 추가할 경우 10분 이내로 단축도 가능하다.

일정한 간격으로 정렬된 필라(Pillar)(120)가 하판에 다수 배치되고 또한 고온에서 융착되는 프릿(110)이 내부 모서리에 도포된 상하판 유리 합착체인 진공유리기판(100)은 트레이(tray)(150)에 올려진 상태로 각각의 공정 구간별 챔버(기판투입, 예열, 열융착, 씰링, 냉각, 배출)에 투입된다. 도 3에는 이러한 인라인 시스템이 상세히 나와있다.

진공 전 진공유리기판(100)은 로봇(9)에 의해 기판 로더(1)에서 대기 중인 트레이(150)에 안착되어 투입되고 이후 선형으로 늘어선 진공 챔버(0) 안으로 순차 반입된다. 투입 챔버(2), 예열 챔버(3)에서는 열융착 챔버(4)로 투입되어 열융착이 빠른 시간 안에 가능하도록 순차적으로 진공도 및 온도조건을 맞춰나간다. 즉, 투입 챔버(2)는 진공유리기판이 반입되면 펌핑(Pumping)을 실시하여 저진공 분위기를 형성시키는 역할을 진행하게 된다. 또한 투입 챔버(2)에는 히팅 유닛이 추가 설치 될 수 있어, 다음 예열 챔버(3)의 기판 온도 승온 시간을 단축시키는 것이 가능하며 기판에 대한 온도 충격도 낮추는 효과를 갖게 된다. 예열 챔버(3)는 고진공펌프를 이용하여 챔버를 고진공화하고 기판을 가열하여 열융착에 적합한 환경에 도달할 수 있도록 유지되며, 후단의 열융착 챔버(4)에서는 운반된 진공유리기판(100)을 고온으로 올려 프릿(110)이 용융됨에 따라 상판(101)과 하판(102)이 합착되는 공정이 진행된다. 이때 가열 온도는 프릿(11)의 용융온도 이상이며 또한 유리 융점 이하 온도로 유지된다. 하판(102)에 일정하게 배치된 다수의 필라(120)는 기판 처짐 등으로 인한 상판(101)과 하판(102)의 접촉을 방지하고 일정간격을 유지시켜준다. 열융착 시 상판(101)의 자중으로 융착이 가능하나 열융착 챔버(4) 상부에 가압유닛(50)을 추가 설치하여 상판유리(101)를 눌러 융착을 도울 수 있게 하는 것이 바람직하다(도 9 참조). 열융착이 완료되면 진공유리기판(100)은 씰링 챔버(5)로 운반되어 캡(140)에 의한 배기홀(130) 막음 처리(도 12, 13 참조) 공정이 진행되며, 이때 상판(101)과 하판(102) 사이는 진공상태를 유지하게 된다. 캡의 재질은 유리기판이나 또는 금속재질로 선정가능하며, 막음 처리 시 동일한 프릿 용융공정에 의해 진행된다. 다음, 냉각 버퍼 챔버(6)로 운반된 진공유리기판(100)은 내부에 가열장치(30)가 없는 환경으로 인해 기판의 냉각이 진행되며, 마지막 배출 챔버(7)에서는 추가 냉각 공정 진행 후 진공 파기를 통하여 기판 언로더(8)로 반출시킨다. 기판 언로더(8)에서 트레이(150)는 진공유리기판과 분리되어 회수라인(11)을 통해 기판 로더(1)로 회수 및 재활용된다.

챔버별 공정온도 및 진공도는 도 8에 나타내었다. 일련의 공정이 각각의 구분된 챔버에서 이동하면서 진행됨에 따라 순차적인 가열 및 냉각이 진행되고 진공도 수준 또한 각 챔버 조건에 맞게 구분할 수 있다.

각각의 공정별로 구분된 챔버는 선형으로 연결되어 구성되고 트레이(150)가 챔버 내부에 구성된 롤러(160)에 의해 반송됨에 따라 순차적으로 열융착 공정이 수행된다.

이와 같이 인라인 시스템으로 진공유리기판을 제조하기 위해서 다수의 공정별 챔버로 기판을 운반하여 주는 이송수단이 필요하게 된다. 그에 따라 본 발명은 트레이(150)를 구성하였다. 트레이는 일정한 간격으로 배치된 다수의 지지핀을 구비하고 다수의 지지핀의 높이가 동일하게 구성될 수 있도록 지지핀의 하부가 하나의 몸체로 연결되는 구조를 갖는다.

도 4에는 트레이(150)의 사시도가 나와있다. 트레이(150)는 기판을 지지할 수 있는 면적을 따라 배열된 프레임상에 지지핀(151)을 다수 구비하며 지지핀(151)은 지지대(152)와 구형 단부(153)를 구비한다. 트레이(150)는 열에 의한 변형이 적은, 경량의 금속 또는 합금재질로 구성하는 것이 바람직하다. 구형 단부(153)는 유리기판을 손상시키지 않도록 접촉면적을 최소화한 것으로 세라믹 또는 석영과 같이 고온에서 사용이 가능하고 열전도율이 낮은 것으로 구성된다(도 6 참조). 트레이(150)는 도 5와 같이 롤러(160)에 탑재되어 기판을 운반하게 되며, 트레이(150)의 모서리 4개소에는 가이드(154) 설치가 가능하여 운반 중 기판의 이탈방지 및 위치 틀어짐 방지가 가능하다(도 7 참조). 이때 가이드는 접촉면적이 작은 원형 블록 형상이나 베어링으로 구성될 수 있다.

공정 중 진공유리기판(100)은 상판과 하판이 합착된 상태로 기판 자중에 의해 트레이는 그 모양이 틀어지지 않지만, 좀 더 안정감을 주기 위해, 모서리 네 곳에 소정의 압력으로 기판과 트레이를 잡아 누르는 클립핑 유닛(미 도시)을 추가할 수 있다.

인라인 시스템을 구성하는 대부분의 챔버 외곽에는 냉각수가 공급되어 열에 의한 변형을 최소화하도록 한다. 또한, 가열장치(30)가 장착되지 않는 구간에는 챔버 내부 온도를 낮춰 기판 냉각 역할을 수행하게 한다. 예열 챔버(3), 열융착 챔버(4), 씰링 챔버(5)는 가열장치(30)가 필수적으로 장착되며, 투입 챔버(2)에도 가열 장치가 장착될 수 있으며, 기판 예열이 가능한 구조일 수 있다.

예열 챔버(3)는 기판 승온을 위해 단계적으로 예열하는 기능을 한다.

챔버별 내부 온도는 가열 장치와 냉각 장치에 의해, 도 8과 같이 유리 기판에 가해지는 열충격을 최소화할 수 있도록 조절하는 것이 바람직하며, 도 8의 온도분포는 예시적인 것으로 경우에 따라 변경될 수 있다.

도 9는 열융착 챔버에서 열 융착이 실시되는 것을 보여준다.

열융착 챔버(4) 내에 가열장치(30)와 열복사를 반사하는 반사판(40)이 설치되어 있다. 도시한 열융착 챔버 외에 가열장치(30)를 사용하는 챔버는 반사판 설치가 바람직하며, 또한 기판 가열에 사용되는 가열장치(30)는 IR램프 또는 시즈 히터가 될 수 있으며 진공 챔버 내에 사용 가능한 다양한 수단도 무방하다.

열융착 챔버(4) 구간에는 진공유리기판(100)에 압력을 가할 수 있는 가압용 유닛(50)이 상부에 설치될 수 있어, 프릿(110)의 융착 효과를 증가시킬 수 있다. 이때 구동용 기구부와 가압용 접촉 기재 연결부에 탄성부재(51)가 삽입되어 누름 시 기판 접촉부에 고른 압력이 가해 진다.

열융착이 완료된 다음 씰링 챔버(5)로 운반되어 배기홀(130)을 캡(140)으로 밀봉한다. 도 10은 씰링 챔버(5)에 버퍼 챔버(60)를 설치하여 씰링 챔버(5)의 진공 및 온도 조건을 파기하지 않고 캡(140)을 버퍼 챔버(60)에서 공급하여 장시간 공정을 지속할 수 있게 한 것을 보여준다.

즉, 씰링용 캡(140)을 진공유리기판의 배기홀(130)에 공급하여 씰링함에 있어서, 진공유리기판(100)이 지속적으로 인라인 시스템에서 씰링될 수 있도록 씰링용 캡(140)을 진공유리기판의 배기홀(130)에 지속적으로 공급하되, 씰링 챔버(5)의 진공도를 유지하기 위해, 캡(140)을 공급하는 파트가 챔버 내에 위치해야 하는데, 본 발명은 도 10에서와 같이 캡(140)을 다수 적재한 매거진(Megazine)(70)을 씰링 챔버(5) 안에 구비하여 진공을 유지한 상태에서 캡(140)을 공급한다. 매거진(70)에는 다수의 랙이 구비되고 랙마다 다수의 캡(140)이 적재되어 하나의 랙 상부에서 캡(140)을 인출하여 사용하면, 랙은 공급되어 빈 칸을 한 단계 상승하여 캡(140)이 적재된 칸이 공급위치에 오게 되며, 하나의 랙에 있던 캡(140)이 모두 소진되면, 매거진 축이 회전되어 새로운 랙이 공급위치에 오게 된다. 매거진(70)에 탑재된 모든 캡(140)이 소진되면, 버퍼 챔버(60)로 빈 매거진을 반출하고, 게이트 밸브(61)를 닫은 상태에서 버퍼 챔버(60) 일측에 구성된 도어(미도시)를 통하여 빈 매거진(70)을 꺼내고 캡(140)이 적재된 다른 매거진(70)을 넣어주거나 빈 매거진(70)에 캡(140)을 적재하여 넣어준다.

도 11에는 매거진 구동부(71)가 매거진 이송암(72)을 구동시켜 매거진(70)을 버퍼 챔버(60)로부터 열린 게이트 밸브(61)를 통과시켜 씰링 챔버(5)로 반입시키는 것을 보여준다. 매거진(70)이 씰링 챔버(5)의 코너에 자리를 잡으면, 코너 하단에 있던 캡 공급장치(79)가 상승하여 매거진(70)의 중심부에 안착되고 매거진 구동부(71)가 매거진 이송암(72)을 후진시킨다. 도 12는 이러한 과정을 순차로 도시한다.

이러한 버퍼 챔버(60)의 설치는 씰링용 캡(140) 소진으로 추가 공급 작업 시 챔버 냉각, 진공파기, 교체 후 진공형성 및 가열장치(30) 승온 시간이 추가로 요구되지 않아 생산 효율을 극대화할 수 있다.

도 13는 매거진(70)에서 캡(140)을 인출하는 것을 순차로 설명한다.

본 실시예에서 매거진(70)은 회전축(74)을 구비하고 그 상단에 슬라이딩할 수 있는 편평한 암(76)을 구비하고, 방사상으로 다수의 랙을 구비하여 여기에 캡(140)을 층층이 적재한다. 랙 하단에 상하구동 유닛(75)를 구비하여, 맨 위에 있는 캡(140)을 암(76)이 밀어 캡핑 유닛(80)의 상단부에 탑재시키고 복귀하면, 상하구동유닛(75)이 랙을 한 단계 상승시켜, 다음 칸에 있던 캡(140)이 암(72)에 의해 밀릴 수 있게 된다. 이와 같은 방법에 의해 순차적으로 캡(140)이 캡핑 유닛(80)으로 이송되어 반출되면 하나의 랙에 위치한 캡이 모두 소진 되어 랙의 수납고는 최대높이로 상승된 상태에 도달하고, 상하구동 유닛(75)은 수납고를 다시 원위치로 끌어내린다. 이후에는 회전 유닛(74)을 구동시켜 다음 번 랙이 캡핑 유닛(80)으로 캡이 공급되는 위치에 오게 된다. 이러한 과정을 랙의 수(예를 들면 8)만큼 반복하여 매거진(70) 내부에 있는 캡이 모두 소진 되면, 매거진(70)을 버퍼 챔버(60)로 반출하고 캡(140)이 적재된 매거진(70)이 다시 투입된다.

도 14은 매거진(70)에서 캡(140)이 배기홀(130)로 운반되는 과정을 나타낸다. 캡핑 유닛 구동부(81)는 캡핑 유닛(80)을 구동시켜 매거진에 적재된 캡(140)을 취출하여(a, b) 암 형태의 캡핑 유닛이 회전되고(c), 배기홀을 향해 직진하고(d, e) 배기홀을 향해 상승되어(도 14) 배기홀에 도달하면 캡을 부착하여 배기홀을 캡이 막음 처리한다. 도 15는 도14의 C 부분을 측면도로 확대하여 나타낸 것으로 하판에 형성된 배기홀(130) 아래에는 캡핑 유닛(80)의 상단부에 캡(140)이 탑재되어 있고, 캡핑 유닛(80)의 몸체 안에는 가열장치(82)가 들어있어 캡(140)을 순간 가열하여 캡(140)의 프릿을 용융한 뒤 배기홀(130)을 막음 처리한다. 캡(140)이 탑재된 상단부는 탄성부재(83)로 몸체와 접속하고 있어 캡(140)을 배기홀(130)에 막음 처리시 접촉 충격을 완화시킨다.

씰링 챔버(5)에는 고온에 의한 기판 팽창으로 캡(140)과 배기홀(130)의 위치가 맞지 않을 경우 비전 카메라(200)을 이용하여 캡핑 유닛(80)와 연결된 스테이지(stage) 모션으로 캡(140)을 배기홀(130)에 맞추는 얼라인 기능이 추가될 수 있다.

도 16 내지 18에 이러한 얼라인 기능이 도시되어 있다.

도 16에는 보강대(190)가 구비된 챔버 상부 리드(180)을 관통하여 형성한 견시창(210)을 표현하고 있으며, A-A선에서 절단한 단면도가 나와있다. 도 16의 D 부분의 확대도가 도 17이며, 견시창(210) 위쪽에 비전 카메라(200)가 배치되어 있는 것을 보여준다. 카메라(200)를 이용하여 캡(140)과 배기홀(130)의 위치를 확인하고, CCD 영상의 이미지를 비전프로그램으로 계산하여 스테이지(87)를 구동함으로써 배기홀(130)을 기준으로 캡핑유닛(80)을 이동시켜 얼라인을 실시한다. 캡핑 유닛(80)이 상하구동 및 전후진 구동을 할 수 있는 구동부(86)와 샤프트(84) 및 벨로우즈(85)로 연결되어 있고 스테이지(87)와 결합되어 있어 배기홀(13)로의 전후진 이동과 막음 처리를 위한 상하이동, 틀어짐 보정을 위한 얼라인 동작이 모두 가능하게 된다.

고진공화 되고 씰링된 진공유리기판(100)은 냉각 버퍼 챔버(6)로 운반되어 내부에 가열장치(30)가 없는 환경으로 인해 기판의 자연 냉각이 진행된다. 이는 배출 챔버(7)에서 진공파기용 가스에 의해 받게 되는 진공유리기판(100)의 열적 변화에 대한 스트레스를 방지하기 위한 목적도 지니고 있다. 또한 진공유리기판(100) 내부에 형성되는 진공도 수준을 높이기 위하여 씰링 챔버(5)와 배출 챔버(7)의 진공도 버퍼 역할도 담당하게 된다.

도 19는 배출 챔버(7)에 가스 배관 경로와 디퓨져(710)를 대칭적으로 구성한 실시예의 보여준다.

가스가 1차로 주입되는 중앙 배관으로부터 챔버내부 최하단에 위치한 디퓨져(710)에 이르는 경로까지 모두 대칭적으로 구성함으로써 진공파기 시 내부에 유입되는 가스가 챔버 전체에 고르게 확산되어 기판의 가스 도달 시간 차를 최소화 시킬 수 있다. 따라서 순간적으로 발생되는 온도편차에 의한 기판의 스트레스를 줄이는 것이 가능하게 된다. 도 20은 도 19의 가스 배관 경로와 디퓨져를 대칭적으로 구성한 실시예의 평면도이다.

또한, 주입되는 진공파기용 가스는 온도 조절이 가능하여 기판에 미치는 가스 온도의 열적 충격을 최소화할 수 있도록 구성할 수 있다.

도 21에는 가스 가열 장치를 구성하여 주입가스의 온도가 조절되는 그래프를 나타낸다. 도 21은 1차 가스 분배기(701) 전단에 가스 가열 장치(720)가 구성된 예시를 나타낸다. 각각의 분배기(701,702,703)에 선택적으로 가스 가열 장치(720)를 구성하거나 분배기 사이 배관에 가스 가열장치(720)를 설치하여 진공파기를 위한 가스 투입 시 온도 조절이 가능한 구성도 가능하다.

이와 같이 하여 진공유리기판(100)의 제조가 인라인 시스템에서 완성되어 기판 언로더(8)을 통해 외부로 배출된다. 기판 언로더(8)에는 냉각팬(800)이 구비되어 추가적인 냉각을 실시할 수 있다. 도 22에는 기판 언로더(8)에서 기판이 기판 배출용 로봇(10)으로 의해 트레이(150)로부터 탈착 이송된 후, 트레이(150)는 인라인 시스템의 상부에 설치된 트레이 회수라인(11)을 통해 기판 로더(1)로 회수되는 것을 도시한다.

배출된 기판은 기판 언로더(8)에서 순차적으로 상승 또는 하강하도록 구성하고 최상단 또는 최하단의 기판이 가장 많이 냉각되도록 냉각팬(800)가 구성되어 냉각 효율을 높이는 구조를 설계할 수 있다. 로봇(10)에 의해 최상단의 기판은 제품 검사 공정(진공도, 기판 휨 및 파손 유무 검사)라인으로 이동된다.

트레이(150) 리턴 구간은 열융착 공정 챔버 상단부 또는 하단부에 구성하는 것이 공간활용에 효율적이나 공정 챔버 전단 또는 후단에 구성할 수도 있다.

생산 속도를 증가시키기 위해 열융착 챔버(4b) 및 냉각 버퍼 챔버(6b)를 추가 구성할 수 있다. 열융착 챔버(4)와 냉각 버퍼 챔버(6)를 도 23의 도시된 바와 같이 열융착 챔버(4a, 4b)와 냉각 버퍼 챔버(6a, 6b)로 추가 구성하여 열융착 온도시간과 기판 냉각 시간을 추가 확보하여 생산속도 단축이 가능하도록 구성할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

0 : 진공 챔버
1 : 기판 로더
2 : 투입 챔버
3 : 예열 챔버
4 : 열융착 챔버
4a : 열융착 챔버
4b : 열융착 챔버
5 : 씰링 챔버
6 : 냉각 버퍼 챔버
6a : 냉각 버퍼 챔버
6b : 냉각 버퍼 챔버
7 : 배출 챔버
8 : 기판 언로더
9 : 기판 투입용 로봇
10 : 기판 배출용 로봇
11 : 트레이 회수라인
20 : 게이트 밸브
30 : 가열장치(30)
40 : 반사판
50 : 가압용 유닛
51 : (가압용 유닛) 탄성부재
60 : 버퍼 챔버
61 : (버퍼 챔버) 게이트 밸브
62 : 진공 밸브
63 : 고진공 펌프
70 : 매거진(Megazine)
71 : (매거진 이송) 구동부
72 : (매거진 이송) 암
73 : (매거진) 몸체
74 : (매거진 몸체) 회전 유닛
75 : (매거진) 상하구동 유닛
76 : 캡 공급유닛
77 : 캡 공급유닛 구동부
78 : (캡 공급장치) 연결샤프트
79 : 캡 공급장치
80 : 캡핑 유닛
81 : 캡핑 유닛 구동부
82 : (캡) 가열장치(30)
83 : (캡핑 유닛) 탄성 부재
84 : (캡핑 유닛 연결) 샤프트
85 : 벨로우즈
86 : (캡핑 유닛 상하구동 및 전후진) 구동부
87 : (얼라인) 구동 스테이지
88 : (얼라인 스테이지 받침용) 플레이트
100 : 진공유리기판
101 : 상판
102 : 하판
103 : 저복사율 물질 코팅층
110 : 프릿(Frit)
120 : 필라(Pillar)
130 : 배기홀
140 : (씰)캡
150 : 트레이
151 : 지지핀
152 : 지지대
153 : 지지핀 단부(기판접촉부)
154 : (기판 이탈 방지용) 가이드
160 : 롤러
170 : 가이드 유닛
180 : 챔버 상부 리드
190 : 보강대
200 : (비전)카메라
210 : (비전카메라용) 견시창
700 : 디퓨저 유닛
701 : 1차 (가스)분배기
702 : 2차 (가스)분배기
703 : 3차 (가스)분배기
710 : 디퓨저
720 : 가스 가열 장치
800 : 냉각팬
810 : 크레인(Crain)

Claims (12)

1. 진공유리기판을 반입하여 예열하는 예열 챔버;
   상기 예열 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 진공유리기판 내부에 배열된 융착용 프릿을 가열하여 열융착을 실시하는 열융착 챔버;
   상기 열융착 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 진공유리기판에 형성된 씰링용 캡을 가열 및 접합 마감하는 씰링 챔버;
   상기 씰링 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 냉각하는 냉각 버퍼 챔버; 및
   상기 냉각 버퍼 챔버로부터 진공유리기판을 반입하여 냉각하여 배출하는 배출챔버;를 선형으로 배열하고,
   상기 배출 챔버는, 내부에 진공파기용 가스 확산 유닛이 대칭적으로 설치되어 기판의 온도 편차에 의한 충격을 방지한 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템.
   
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 배출 챔버에 주입되는 진공파기용 가스는 온도 조절이 가능하여 주입 시점 이후 경과 시간에 따라 주입가스의 온도를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템.
9. 제1항에 있어서, 기판 이송수단이 진공유리기판과 함께 각각의 공정 챔버에 순차적으로 이동된 후, 기판 이송수단은 기판과 분리된 후, 별도로 순환되어 예열 챔버로 재투입될 수 있도록 회수라인이 설치된 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템.
10. 제1항에 있어서, 배출 챔버 후단에 기판 언로더가 설치되고, 기판 언로더는 진공유리기판의 추가 냉각이 가능하도록 냉각팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템.
11. 제10항에 있어서, 배출 챔버에서 배출된 기판이 순차적으로 상승 또는 하강하여 최상단 또는 최하단의 기판이 가장 많이 냉각되는 구조를 갖도록 냉각팬이 복수로 설치된 것을 특징으로 하는 진공유리 열융착 인라인 시스템.
    
    
    
    
    
12. 삭제

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