KR101877771B1 - 진공 라미네이터 - Google Patents

Abstract

진공 라미네이터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터는, 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하는 하부 챔버; 하부 챔버의 상부 영역에 배치되며, 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하는 상부 챔버; 및 하부 챔버 영역에 배치되며, 하부 챔버와 상부 챔버가 접면되어 내부가 진공유지될 때, 하부 척킹부가 상부 척킹부 쪽으로 가압되면서 라미네이팅 작업을 진행할 수 있도록 하부 척킹부를 상부 척킹부 쪽으로 가압 구동시키는 하부 가압식 구동 디바이스를 포함한다.

Description

진공 라미네이터{VACUUM LAMINATOR}

본 발명은, 진공 라미네이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종전과 달리 하부 가압식으로 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 구현함으로써 주요 구동 디바이스들을 장치의 하부 영역에 배치할 수 있는 진공 라미네이터에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB), 연성인쇄회로기판(Flexible printed circuit board, FPCB) 등의 여러 기판에는 회로를 구성하는 도전성을 갖는 패턴(Pattern)이 인쇄되어 있다.

기판의 제조 공정 및 사용 중에 패턴을 보호하기 위하여 폴리이미드 필름(Polyimide film)과 같은 커버레이 필름이 기판의 표면에 가접(Pre-attach)되거나, 반도체 집적회로 실장에 사용되는 리드프레임이나 프린트 배선 기판의 제조시에 에칭 레지스트(etching resist)로서 사용되는 감광층을 형성하기 위해 감광 드라이 필름(Dry film resist, DFR) 또는 감광성 필름이 기판의 표면에 가접된 후 롤러에 의해 또는 진공 라미네이터에 의해 라미네이팅(LAMINATING)된다.

롤러를 사용해서 필름을 기판 상에 라미네이팅을 하는 경우는 롤러의 특성상 속도면이나 생산성면에서 우수한 것으로 알려져 있다.

하지만, 수 개가 적층된 기판은 패턴 형상에 따라 요홈과 돌기에 의해 굴곡진 면이 존재하는데, 이러한 조건 하에서 롤링 방식에 의해 라미네이팅을 하는 경우에는 요홈 부위에 필름이 기판 상에 완전히 밀착되어 라미네이팅이 되지 않아 제품 불량의 요인이 될 수 있는 결점이 있다.

이에 반해 진공 라미네이터는 상하부 챔버가 합착되는 방식을 통해 필름이 기판 상에 라미네이팅되기 때문에 롤링 방식보다 라미네이팅 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 이에, 이러한 방식이 적용된 진공 라미네이터에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있는 실정이다.

한편, 현재 적용 중에 있는 진공 라미네이터는 상부 가압식으로 구동되면서 대상물을 라미네이팅한다. 즉 하부 챔버의 상부 영역에 배치되는 상부 챔버가 하부 챔버 쪽으로 다운(down) 동작되어 하부 챔버와 접면된 후, 상부 챔버 내의 상부 척킹부가 하부 챔버 내의 하부 척킹부 측으로 2차 가압되면서 상부 및 하부 척킹부에 각각 척킹된 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행한다. 이처럼 상부 챔버 내의 상부 척킹부가 하부 챔버 내의 하부 척킹부 측으로 가압되면서 라미네이팅되는 방식을 소위, 상부 가압식이라 한다.

그런데, 이러한 종래기술처럼 상부 가압식으로 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행할 경우, 상부 척킹부를 하부 척킹부 쪽으로 가압하면서 구동시키기 위한 구동 디바이스들의 대부분이 상부 챔버 측인 장치의 상부 영역에 설치되어야만 하기 때문에 상부 챔버를 비롯하여 주요 구동 다바이스들을 탑재 혹은 지지하기 위한 구조물들이 두텁거나 거대해질 수밖에 없으며, 이로 인해 구조적인 안정화를 구현하기 어려운 문제점이 있다.

특히, 종래기술처럼 상부 가압식을 적용하게 되면 거대 구조물들인 구동 다바이스들 모두가 함께 업/다운(up/down) 이동되어야 하는 구조적인 한계로 인해 정밀 세팅 문제, 케이블 처리 문제, 유지보수 문제 등이 발생될 소지가 높다는 점에서 이러한 사항들을 해결하기 위한 기술개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2006-0130830호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종전과 달리 하부 가압식으로 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 구현함으로써 주요 구동 디바이스들을 장치의 하부 영역에 배치할 수 있으며, 이로 인해 상부를 가볍게 유지할 수 있어 구조적인 안정화를 구현할 수 있음은 물론 정밀 세팅이 가능해질 뿐만 아니라 케이블을 깔끔하게 처리할 수 있고, 나아가 종전보다 유지보수 작업을 용이하게 진행할 수 있는 진공 라미네이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하는 하부 챔버; 상기 하부 챔버의 상부 영역에 배치되며, 상기 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하는 상부 챔버; 및 상기 하부 챔버 영역에 배치되며, 상기 하부 챔버와 상기 상부 챔버가 접면되어 내부가 진공유지될 때, 상기 하부 척킹부가 상기 상부 척킹부 쪽으로 가압되면서 라미네이팅 작업을 진행할 수 있도록 상기 하부 척킹부를 상기 상부 척킹부 쪽으로 가압 구동시키는 하부 가압식 구동 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터가 제공될 수 있다.

상기 하부 가압식 구동 디바이스는, 상하 방향을 따라 배치되며, 상기 하부 척킹부에 가압력을 제공하는 가압 샤프트; 및 상기 하부 챔버와 상기 가압 샤프트 사이에서 상기 가압 샤프트의 외측에 신장 가능하게 마련되는 벨로우즈를 포함할 수 있다.

상기 하부 가압식 구동 디바이스는, 상기 하부 척킹부의 하부에 배치되고 상기 가압 샤프트의 상부와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 상부에서 지지하는 상부 샤프트 지지대; 및 상기 가압 샤프트의 하부와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 하부에서 지지하는 하부 샤프트 지지대를 더 포함할 수 있다.

상기 하부 가압식 구동 디바이스는, 상기 가압 샤프트를 통해 상기 하부 척킹부로 가압력이 제공되도록 동력을 발생시키는 동력 발생부; 상기 가압 샤프트에 교차되는 방향을 따라 상기 동력 발생부와 연결되고 상기 동력 발생부에 의해 정역 방향으로 회전되는 볼 스크루; 및 상기 볼 스크루와 상기 하부 샤프트 지지대에 연결되며, 상기 볼 스크루의 회전운동을 상기 하부 샤프트 지지대의 상하 직선운동으로 변환시켜 전달하는 운동 변환 전달부를 포함할 수 있다.

상기 동력 발생부는, 컨트롤이 가능한 서보모터; 및 상기 서보모터 및 상기 볼 스크루와 연결되며, 상기 서보모터의 회전력을 감속시켜 상기 볼 스크루로 전달하는 감속기를 포함할 수 있다.

상기 운동 변환 전달부는, 상기 볼 스크루와 연결되며, 상기 볼 스크루의 회전 시 직선운동되되 일측에 제1 경사면을 구비하는 제1 경사형 가압블록; 및 상기 제1 경사형 가압블록의 제1 경사면과 대응되는 제2 경사면을 구비하되 상기 하부 샤프트 지지대와 연결되며, 상기 제1 경사형 가압블록의 수평 이동 시 수직 이동되는 제2 경사형 가압블록을 포함할 수 있다.

상기 운동 변환 전달부는, 상기 제1 경사형 가압블록의 하부에 연결되며, 상기 제1 경사형 가압블록의 직선운동을 가이드하는 직선 가이드; 및 상기 제1 경사형 가압블록의 제1 경사면과 상기 제2 경사형 가압블록의 제2 경사면에 배치되어 상기 제2 경사형 가압블록의 경사운동을 가이드하는 경사 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 경사형 가압블록과 상기 하부 샤프트 지지대 사이에 배치되며, 상기 하부 척킹부의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(Load cell)을 더 포함할 수 있다.

상기 로드 셀의 감지값에 기초하여 상기 서보모터의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 하부 가압식 구동 디바이스는, 상기 상부 샤프트 지지대와 상기 하부 샤프트 지지대 사이에 배치되며, 상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 간의 평탄도를 얼라인하는 다수의 투닝 폴(tuning pole)을 더 포함할 수 있다.

상기 하부 가압식 구동 디바이스는, 상기 하부 샤프트 지지대에 연결되며, 상기 하부 샤프트 지지대 쪽으로 전달되는 가압력을 탄성적으로 지지하는 다수의 플로팅 조인트(floating joint)를 더 포함할 수 있다.

상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부는 모두 정전척(ESC Chuck)일 수 있다.

상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 모두에는 다수의 진공홀(suction hole)이 형성될 수 있다.

상기 하부 척킹부와 연결되며, 상기 하부 척킹부를 얼라인시키는 얼라인 스테이지를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 챔버와 연결되며, 상기 하부 챔버에 대하여 상기 상부 챔버를 업/다운(up/down) 구동시키는 챔버 업/다운 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종전과 달리 하부 가압식으로 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 구현함으로써 주요 구동 디바이스들을 장치의 하부 영역에 배치할 수 있으며, 이로 인해 상부를 가볍게 유지할 수 있어 구조적인 안정화를 구현할 수 있음은 물론 정밀 세팅이 가능해질 뿐만 아니라 케이블을 깔끔하게 처리할 수 있고, 나아가 종전보다 유지보수 작업을 용이하게 진행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 하부 챔버와 하부 가압식 구동 디바이스 영역을 발췌한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 하부 챔버 지지용 프레임을 제거하고 하부 챔버의 내부를 투영한 도면이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 도 4의 부분 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 제어블록도이다.
도 8 내지 도 10은 각각 라미네이팅 작업의 단계별 공정도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 하부 챔버와 하부 가압식 구동 디바이스 영역을 발췌한 사시도이며, 도 3은 도 2에서 하부 챔버 지지용 프레임을 제거하고 하부 챔버의 내부를 투영한 도면이고, 도 4는 도 3의 측면도이며, 도 5는 도 4의 부분 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 영역의 확대도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 라미네이터의 제어블록도이고, 도 8 내지 도 10은 각각 라미네이팅 작업의 단계별 공정도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 라미네이터는 종전과 달리 하부 가압식으로 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 구현함으로써 주요 구동 디바이스, 다시 말해 하부 가압식 구동 디바이스(150)를 장치의 하부 영역에 배치할 수 있으며, 이로 인해 상부를 가볍게 유지할 수 있어 구조적인 안정화를 구현할 수 있음은 물론 정밀 세팅이 가능해질 뿐만 아니라 케이블을 깔끔하게 처리할 수 있고, 나아가 종전보다 유지보수 작업을 용이하게 진행할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 진공 라미네이터는 하부 척킹부(111)를 구비하는 하부 챔버(110)와, 하부 챔버(110)의 상부 영역에 배치되고 상부 척킹부(131)를 구비하는 상부 챔버(130)와, 장치의 하부 영역에 배치되는 하부 척킹부(111)를 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압 구동시키는 하부 가압식 구동 디바이스(150)를 포함할 수 있다.

하부 챔버(110)는 본 실시예에 따른 진공 라미네이터의 하부 영역에 고정되는 구조물이다. 하부 챔버(110)는 도 2처럼 상부가 개방된 박스(box) 타입의 구조물일 수 있다.

하부 챔버(110)는 하부 챔버 지지용 프레임(113)에 의해 진공 라미네이터의 하부 영역에 고정되게 설치될 수 있다. 하부 챔버 지지용 프레임(113)은 지면에 지지되는 다수의 지지 프레임(113a)과, 하부 챔버(110)를 지지하는 챔버 서포팅 플레이트(113b)와, 다수의 지지 프레임(113a)과 챔버 서포팅 플레이트(113b)를 완충 가능하게 연결하는 다수의 완충 브리지(113c)를 포함한다. 스프링이 결합된 완충 브리지(113c)가 적용되기 때문에 상부 챔버(130)가 가압되더라도 하부 챔버(110)가 파손되지 않게 된다. 하부 챔버 지지용 프레임(113)은 도 1처럼 베이스 플레이트(115) 상에 탑재될 수 있다.

하부 챔버(110)의 내부에는 라미네이팅될 제1 대상물(도 1 및 도 8 참조)을 척킹하는 하부 척킹부(111)가 마련된다. 여기서, 제1 대상물은 Window Glass, OCA, TSP, PANEL, Buffer Film 등 다양할 수 있다. 도 1에는 하부 척킹부(111) 상에 제1 대상물이 척킹된 상태가 도시되어 있다.

하부 챔버(110)의 하부 영역에는 얼라인 스테이지(120)가 마련된다. 얼라인 스테이지(120)는 하부 챔버(110)의 위치를 X축, Y축, θ축으로 얼라인시키는 역할을 한다. 실린더, 모터 및 볼 스크루의 조합에 의해 적용될 수 있는 얼라인 스테이지(120)로 인해 라미네이팅 작업 전 하부 챔버(110)의 정위치가 미리 세팅될 수 있다.

하부 챔버(110)에는 도시 않은 진공라인(미도시)이 연결될 수 있다. 진공라인은 도 8에서 도 9처럼 상부 챔버(130)가 다운(down) 동작되어 하부 챔버(110)에 접했을 때, 상부 챔버(130)와 하부 챔버(110)의 내부를 진공으로 유지시키는 역할을 한다. 이처럼 상부 챔버(130)와 하부 챔버(110)의 내부가 진공으로 유지된 이후에 비로소 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행된다.

상부 챔버(130)는 도 1, 그리고 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 챔버(110)의 상부 영역에 배치되되 하부 챔버(110)에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련된다.

다시 말해, 상부 챔버(130)는 위치 고정된 하부 챔버(110)에 대하여 다운(down) 동작되면서 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 한다. 이처럼 상부 챔버(130)가 업/다운(up/down) 구동될 수 있도록 챔버 업/다운 구동부(140)가 마련된다. 챔버 업/다운 구동부(140)는 상부 챔버(130)와 연결되며, 하부 챔버(110)에 대하여 상부 챔버(130)를 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 한다.

챔버 업/다운 구동부(140)의 주변에는 도 1에 도시된 바와 같이 외관 프레임(142)이 마련된다. 외관 프레임(142)에 의해 챔버 업/다운 구동부(140)를 비롯하여 내부의 구조물들이 일부 보호될 수 있다. 챔버 업/다운 구동부(140)는 모터와 볼 스크루의 조합에 의해 구현될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

상부 챔버(130)는 하부 챔버(110)와 반대로 하부가 개방된 박스(box) 타입의 구조물일 수 있으며, 그 내부에는 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물(도 8 참조)을 척킹하는 상부 척킹부(131)가 마련된다. 제2 대상물 역시, 제1 대상물과 마찬가지로 Window Glass, OCA, TSP, PANEL, Buffer Film 등 다양한 것이 적용될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)는 모두 정전척(ESC Chuck)으로 적용될 수 있다. 물론, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 중 하나만 정전척(ESC)으로 적용되는 것을 고려해볼 수도 있을 것인데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

참고로, 정전척(ESC)은 정전기의 힘을 사용해 제1 및 제2 대상물을 각각 그에 대응되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 역할을 한다.

하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 양극(+)과 음극(-)을 인가시키면 제1 및 제2 대상물에는 각각 반대의 전위가 대전되고, 이렇게 대전된 전위에 의하여 서로 끌어당기는 힘이 발생하는 원리를 이용함으로써 제1 및 제2 대상물을 고정시킬 수 있다.

이처럼 정전척(ESC)으로 적용되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에는 각각 다수의 진공홀(suction hole, 미도시)이 형성된다. 편의상 진공홀에 대해서는 도시하지 않았는데, 이러한 진공홀은 진공압에 의해 제1 및 제2 대상물을 각각 그에 대응되는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 역할을 한다.

결과적으로, 본 실시예의 경우, 대기 상태에서는 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 마련되는 진공홀의 진공압으로 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키고, 진공 상태에서는 정전척(ESC)의 정전기의 힘으로 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 고정시키는 원리를 갖는다. 따라서 종전보다 제1 및 제2 대상물을 척킹하는 효율이 높아질 수 있게 되고, 나아가 라미네이팅 공정 중 제1 및 제2 대상물이 제자리에서 이탈되거나 비뚤어지는 현상을 예방할 수 있다.

한편, 앞서도 기술한 것처럼 종전의 상부 가압식으로 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행할 경우, 상부 척킹부(131)를 하부 척킹부(111) 쪽으로 가압하면서 구동시키기 위한 구동 디바이스들의 대부분이 상부 챔버(130) 측인 장치의 상부 영역에 설치되어야 하기 때문에 상부 챔버(130)를 비롯하여 주요 구동 다바이스들을 탑재 혹은 지지하기 위한 구조물들이 두텁거나 거대해질 수밖에 없어 구조적인 안정화를 구현하기 어려운 문제점이 있다.

특히, 종래기술처럼 상부 가압식을 적용하게 되면 거대 구조물들인 구동 다바이스들 모두가 함께 업/다운(up/down) 이동되어야 하는 구조적인 한계로 인해 정밀 세팅 문제, 케이블 처리 문제, 유지보수 문제 등이 발생될 소지가 높기 때문에 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 하부 가압식 구동 디바이스(150)를 적용하고 있는 것이다.

하부 가압식 구동 디바이스(150)는 도 1 내지 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 하부 챔버(110) 영역, 즉 하부 챔버(110)의 하부 영역에 배치되며, 도 9처럼 하부 챔버(110)와 상부 챔버(130)가 접면되어 내부가 진공유지될 때, 도 10처럼 하부 척킹부(111)가 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압되면서 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행할 수 있도록 하부 척킹부(111)를 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압 구동시키는 역할을 한다.

이러한 하부 가압식 구동 디바이스(150)는 상하 방향을 따라 배치되며, 하부 척킹부(111)에 가압력을 제공하는 가압 샤프트(151)를 포함한다. 가압 샤프트(151)는 상하 방향을 따라 배치되는 축이며, 동력 발생부(156)에서 제공되는 구동력을 하부 척킹부(111)로 제공하여 하부 척킹부(111)가 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압되면서 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행할 수 있도록 한다.

가압 샤프트(151)의 주변에는 벨로우즈(152)가 마련된다. 벨로우즈(152)는 하부 챔버(110)와 가압 샤프트(151) 사이에서 가압 샤프트(151)의 외측에 신장 가능하게 마련된다. 즉 벨로우즈(152)는 하부 챔버(110)와 가압 샤프트(151) 사이에서 가압 샤프트(151)의 외측에 신장 가능하게 마련되되 가압 샤프트(151)의 업/다운(up/down) 구동은 허용하면서 하부 챔버(110)와 가압 샤프트(151) 사이의 공간을 밀폐시키는 역할을 한다.

가압 샤프트(151)의 상부와 하부에는 각각 상부 샤프트 지지대(153)와, 하부 샤프트 지지대(154)가 연결된다. 상부 샤프트 지지대(153)는 하부 척킹부(111)의 하부에 배치되고 가압 샤프트(151)의 상부와 연결되며, 가압 샤프트(151)를 상부에서 지지하는 역할을 한다. 그리고 하부 샤프트 지지대(154)는 가압 샤프트(151)의 하부와 연결되며, 가압 샤프트(151)를 하부에서 지지하는 역할을 한다.

상부 샤프트 지지대(153)와 하부 샤프트 지지대(154) 사이에 다수의 투닝 폴(171, tuning pole)과, 다수의 플로팅 조인트(176, floating joint)가 마련된다.

투닝 폴(171)은 상부 샤프트 지지대(153)와 하부 샤프트 지지대(154) 사이에 배치되며, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 간의 평탄도를 얼라인하는 역할을 한다.

이러한 투닝 폴(171)은 상단부가 플로팅 조인트(176)에 연결되고 하단부는 하부 샤프트 지지대(154)에 결합되는 베이스(171g)에 지지되되 중앙에 플랜지(171e)가 형성되는 축방향 샤프트(171a)와, 축방향 샤프트(171a)의 외측을 감싸는 샤프트 벨로우즈(171b)와, 샤프트 벨로우즈(171b)의 상하단을 지지하는 벨로우즈 지지대(171d,171c)와, 축방향 샤프트(171a)의 하단부를 조이는 콜렛 척(171g)과, 콜렛 척(171g)의 동작을 구속시키는 너트(171h)를 포함할 수 있다. 축방향 샤프트(171a)의 하단부는 비원형 단면으로서 베이스(171g)의 비원형 홀(미도시)에 회전이 방지되게 결합된다. 이와 같은 구조의 투닝 폴(171)을 적용함으로써, 초기 세팅 시 콜렛 척(171g)의 작용으로 축방향 샤프트(171a)의 위치를 맞춰 세팅할 수 있는 이점이 있다.

플로팅 조인트(176)는 하부 샤프트 지지대(154)에 연결되며, 하부 샤프트 지지대(154) 쪽으로 전달되는 가압력을 탄성적으로 지지하는 역할을 한다.

이러한 플로팅 조인트(176)는 횡방향 샤프트(176a)와, 횡방향 샤프트(176a)를 회전 가능하게 지지하되 각 위치에서 자유도를 가질 수 있게 하는 구면 베어링(176b)과, 구면 베어링(176b)을 지지하는 베어링 하우징(176c)과, 베어링 하우징(176c)이 결합되는 조인트 프레임(176d)을 포함한다. 조인트 프레임(176d)은 하단부가 투닝 폴(171)과 연결되고 상단부는 볼트(B)에 의해 상부 샤프트 지지대(153)의 축방향 샤프트(171a)와 연결되어 한 몸체를 이룬다.

한편, 하부 가압식 구동 디바이스(150)에는 하부 척킹부(111)가 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압하기 위한 수단으로서 동력 발생부(156) 및 볼 스크루(159), 그리고 운동 변환 전달부(160)가 마련된다.

동력 발생부(156)는 가압 샤프트(151)를 통해 하부 척킹부(111)로 가압력이 제공되도록 동력을 발생시키는 부분이다.

이러한 동력 발생부(156)는 컨트롤이 가능한 서보모터(157)와, 서보모터(157) 및 볼 스크루(159)와 연결되며, 서보모터(157)의 회전력을 감속시켜 볼 스크루(159)로 전달하는 감속기(158)를 포함할 수 있다.

볼 스크루(159)는 가압 샤프트(151)에 교차되는 방향을 따라 동력 발생부(156)와 연결되고 동력 발생부(156)의 감속기(158)에 의해 정역 방향으로 회전되는 스크루이다.

운동 변환 전달부(160)는 볼 스크루(159)와 하부 샤프트 지지대(154)에 연결되며, 볼 스크루(159)의 회전운동을 하부 샤프트 지지대(154)의 상하 직선운동으로 변환시켜 전달하는 역할을 한다.

운동 변환 전달부(160)는 볼 스크루(159)와 연결되며, 볼 스크루(159)의 회전 시 직선운동되되 일측에 제1 경사면(161a)을 구비하는 제1 경사형 가압블록(161)과, 제1 경사형 가압블록(161)의 제1 경사면(161a)과 대응되는 제2 경사면(162a)을 구비하되 하부 샤프트 지지대(154)와 연결되며, 제1 경사형 가압블록(161)의 수평 이동 시 수직 이동되는 제2 경사형 가압블록(162)을 포함할 수 있다.

볼 스크루(159)의 회전 시 제1 경사형 가압블록(161)이 제대로 된 경로에서 이동될 수 있도록 운동 변환 전달부(160)에는 직선 가이드(163)와 경사 가이드(164)가 갖춰진다.

직선 가이드(163)는 제1 경사형 가압블록(161)의 하부에 연결되며, 제1 경사형 가압블록(161)의 직선운동을 가이드하는 역할을 하고, 경사 가이드(164)는 제1 경사형 가압블록(161)의 제1 경사면(161a)과 제2 경사형 가압블록(162)의 제2 경사면(162a)에 배치되어 제2 경사형 가압블록(162)의 경사운동을 가이드하는 역할을 한다. 위치만 다를 뿐 직선 가이드(163)와 경사 가이드(164)는 모두 LM 가이드로 적용될 수 있다.

이에, 동력 발생부(156)의 동작에 의해 볼 스크루(159)가 일 방향으로 회전되면 제1 경사형 가압블록(161)이 직선 가이드(163)에 의해 가이드되면서 동력 발생부(156) 쪽으로 수평 이동하게 되는데, 이때 제1 경사면(161a) 및 제2 경사면(162a)의 경사 가이드(164) 작용으로 인해 제2 경사형 가압블록(162)이 밀리면서 제2 경사형 가압블록(162)이 상측으로 수직 이동된다. 이처럼 제2 경사형 가압블록(162)이 상측으로 수직 이동되면 하부 샤프트 지지대(154)를 상부로 가압하게 되고, 이의 작용으로 가압 샤프트(151)가 업(up) 동작되면서 하부 척킹부(111)를 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압할 수 있게 된다.

이처럼 컨트롤이 가능한 서보모터(157) 및 감속기(158)로 큰 출력을 내고, 운동 변환 전달부(160)가 볼 스크루(159)의 회전운동을 하부 샤프트 지지대(154)의 상하 직선운동으로 변환시켜 전달하도록 함으로써, 큰 힘으로 제1 및 제2 대상물을 가압하여 라미네이팅시킴으로써 기포를 방지하는 것을 최근의 목적에 부합될 수 있다.

한편, 제2 경사형 가압블록(162)과 하부 샤프트 지지대(154) 사이에는 하부 척킹부(111)의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(166, Load cell)이 마련된다. 이러한 로드 셀(166)은 도 7처럼 컨트롤러(180)와 연결된다.

컨트롤러(180)는 로드 셀(166)의 감지값에 기초하여 하부 가압식 구동 디바이스(150)의 서보모터(157)의 동작을 컨트롤한다. 이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(180)는 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 그리고 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(181)는 본 실시예에서 로드 셀(166)의 감지값에 기초하여 하부 가압식 구동 디바이스(150)의 서보모터(157)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(182, MEMORY)는 중앙처리장치(181)와 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.

서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(181)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(180)는 로드 셀(166)의 감지값에 기초하여 하부 가압식 구동 디바이스(150)의 서보모터(157)의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(180)가 로드 셀(166)의 감지값에 기초하여 하부 가압식 구동 디바이스(150)의 서보모터(157)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 진공 라미네이터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 8의 상태에서 도 1에 도시된 로봇(190)이 제1 및 제2 흡착판(191,192)에 제1 및 제2 대상물을 각각 흡착한 후, 하부 챔버(110)와 상부 챔버(130) 사이로 이동된 다음, 제1 및 제2 대상물을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 배치한다.

하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)가 제1 및 제2 대상물을 각각 척킹한 후에는 로봇(190)이 제1 및 제2 대상물에 피복된 보호필름을 박리하고 취출된다. 이때는 하부 챔버(110)와 상부 챔버(130)가 접하지 않은 대기상태라서 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 마련되는 진공홀의 진공압에 의해 제1 및 제2 대상물이 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)에 각각 척킹될 수 있다.

다음, 장치의 외측에 마련되는 비전(195)을 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)의 중앙까지 진입시켜 제1 및 제2 대상물의 얼라인 마크를 인식하고, 서로 간의 오차를 계산한다. 이때는 상부 척킹부(131)가 기준이 될 수 있다.

상부 척킹부(131)에 대한 하부 척킹부(111)의 오차는 얼라인 스테이지(120)로 하부 척킹부(111)를 얼라인시킴으로써 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131) 간의 얼라인을 세팅할 수 있다.

얼라인 작업이 완료되면, 도 9처럼 챔버 업/다운 구동부(140)의 작용으로 상부 챔버(130)가 다운(down) 동작되어 하부 챔버(110)에 접하도록 한다. 상부 챔버(130)와 하부 챔버(110)가 접하면 진공 펌핑하여 상부 챔버(130)와 하부 챔버(110) 내부를 진공 분위기로 유지한다. 한편, 도 9처럼 상부 챔버(130)와 하부 챔버(110)가 서로 맞닿았을 때, 하부 척킹부(111)와 상부 척킹부(131)는 약 10여 미리미터(mm) 가량 떨어진 상태에서 라미네이팅 준비 위치를 이룬다.

상부 챔버(130)와 하부 챔버(110) 내부가 진공으로 형성되면 도 10처럼 하부 가압식 구동 디바이스(150)가 동작되어 하부 척킹부(111)가 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압되면서 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업을 진행하도록 한다.

구체적으로 살펴보면, 서보모터(157)의 구동으로 감속기(158)를 통해 큰 출력이 볼 스크루(159)로 전달되어 볼 스크루(159)가 일 방향으로 회전된다. 볼 스크루(159)가 일 방향으로 회전되면 제1 경사형 가압블록(161)이 직선 가이드(163)에 의해 가이드되면서 동력 발생부(156) 쪽으로 수평 이동된다. 제1 경사형 가압블록(161)이 동력 발생부(156) 쪽으로 수평 이동되면 제1 경사면(161a) 및 제2 경사면(162a)의 경사 가이드(164) 작용으로 인해 제2 경사형 가압블록(162)이 밀리면서 제2 경사형 가압블록(162)이 상측으로 수직 이동된다. 이처럼 제2 경사형 가압블록(162)이 상측으로 수직 이동되면 하부 샤프트 지지대(154)를 상부로 가압할 수 있게 되고, 이의 일련의 작용으로 가압 샤프트(151)가 업(up) 동작되면서 하부 척킹부(111)를 상부 척킹부(131) 쪽으로 가압할 수 있게 된다. 따라서 제1 및 제2 대상물이 강한 압력으로 접하여 라미네이팅될 수 있다.

라미네이팅 작업이 완료되면 도 8처럼 상부 챔버(130)가 다시 원위치로 복귀되며, 라미네이팅 완성된 제품이 로봇을 통해 배출되고 또 다시 전술한 방법대로 라미네이팅 작업이 진행된다.

이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 종전과 달리 하부 가압식으로 제1 및 제2 대상물에 대한 라미네이팅 작업이 진행되도록 구현함으로써 주요 구동 디바이스, 다시 말해 하부 가압식 구동 디바이스(150)를 장치의 하부 영역에 배치할 수 있으며, 이로 인해 상부를 가볍게 유지할 수 있어 구조적인 안정화를 구현할 수 있음은 물론 정밀 세팅이 가능해질 뿐만 아니라 케이블을 깔끔하게 처리할 수 있고, 나아가 종전보다 유지보수 작업을 용이하게 진행할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 하부 챔버 111 : 하부 척킹부
113 : 하부 챔버 지지용 프레임 120 : 얼라인 스테이지
130 : 상부 챔버 131 : 상부 척킹부
140 : 챔버 업/다운 구동부 150 : 하부 가압식 구동 디바이스
151 : 가압 샤프트 152 : 벨로우즈
153 : 상부 샤프트 지지대 154 : 하부 샤프트 지지대
156 : 동력 발생부 157 : 서보모터
158 : 감속기 159 : 볼 스크루
160 : 운동 변환 전달부 161 : 제1 경사형 가압블록
161a : 제1 경사면 162 : 제2 경사형 가압블록
162a : 제2 경사면 163 : 직선 가이드
164 : 경사 가이드 166 : 로드 셀
171 : 투닝 폴 176 : 플로팅 조인트
180 : 컨트롤러 190 : 로봇
195 : 비젼

Claims (15)

1. 제1 대상물을 척킹하는 하부 척킹부를 구비하는 하부 챔버;
   상기 하부 챔버의 상부 영역에 배치되며, 상기 제1 대상물과 라미네이팅되는 제2 대상물을 척킹하는 상부 척킹부를 구비하는 상부 챔버; 및
   상기 하부 챔버 영역에 배치되며, 상기 하부 챔버와 상기 상부 챔버가 접면되어 내부가 진공유지될 때, 상기 하부 척킹부가 상기 상부 척킹부 쪽으로 가압되면서 라미네이팅 작업을 진행할 수 있도록 상기 하부 척킹부를 상기 상부 척킹부 쪽으로 가압 구동시키는 하부 가압식 구동 디바이스를 포함하며,
   상기 하부 가압식 구동 디바이스는,
   상하 방향을 따라 배치되며, 상기 하부 척킹부에 가압력을 제공하는 가압 샤프트;
   상기 하부 챔버와 상기 가압 샤프트 사이에서 상기 가압 샤프트의 외측에 신장 가능하게 마련되는 벨로우즈;
   상기 하부 척킹부의 하부에 배치되고 상기 가압 샤프트의 상부와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 상부에서 지지하는 상부 샤프트 지지대;
   상기 가압 샤프트의 하부와 연결되며, 상기 가압 샤프트를 하부에서 지지하는 하부 샤프트 지지대;
   상기 가압 샤프트를 통해 상기 하부 척킹부로 가압력이 제공되도록 동력을 발생시키는 동력 발생부;
   상기 가압 샤프트에 교차되는 방향을 따라 상기 동력 발생부와 연결되고 상기 동력 발생부에 의해 정역 방향으로 회전되는 볼 스크루; 및
   상기 볼 스크루와 상기 하부 샤프트 지지대에 연결되며, 상기 볼 스크루의 회전운동을 상기 하부 샤프트 지지대의 상하 직선운동으로 변환시켜 전달하는 운동 변환 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 동력 발생부는,
   컨트롤이 가능한 서보모터; 및
   상기 서보모터 및 상기 볼 스크루와 연결되며, 상기 서보모터의 회전력을 감속시켜 상기 볼 스크루로 전달하는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 운동 변환 전달부는,
   상기 볼 스크루와 연결되며, 상기 볼 스크루의 회전 시 직선운동되되 일측에 제1 경사면을 구비하는 제1 경사형 가압블록; 및
   상기 제1 경사형 가압블록의 제1 경사면과 대응되는 제2 경사면을 구비하되 상기 하부 샤프트 지지대와 연결되며, 상기 제1 경사형 가압블록의 수평 이동 시 수직 이동되는 제2 경사형 가압블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 운동 변환 전달부는,
   상기 제1 경사형 가압블록의 하부에 연결되며, 상기 제1 경사형 가압블록의 직선운동을 가이드하는 직선 가이드; 및
   상기 제1 경사형 가압블록의 제1 경사면과 상기 제2 경사형 가압블록의 제2 경사면에 배치되어 상기 제2 경사형 가압블록의 경사운동을 가이드하는 경사 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 경사형 가압블록과 상기 하부 샤프트 지지대 사이에 배치되며, 상기 하부 척킹부의 가압력을 실시간으로 감지하는 로드 셀(Load cell)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 로드 셀의 감지값에 기초하여 서보모터의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 하부 가압식 구동 디바이스는,
    상기 상부 샤프트 지지대와 상기 하부 샤프트 지지대 사이에 배치되며, 상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 간의 평탄도를 얼라인하는 다수의 투닝 폴(tuning pole)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
11. 제1항에 있어서,
    상기 하부 가압식 구동 디바이스는,
    상기 하부 샤프트 지지대에 연결되며, 상기 하부 샤프트 지지대 쪽으로 전달되는 가압력을 탄성적으로 지지하는 다수의 플로팅 조인트(floating joint)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부는 모두 정전척(ESC Chuck)인 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
13. 제1항에 있어서,
    상기 하부 척킹부와 상기 상부 척킹부 모두에는 다수의 진공홀(suction hole)이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
14. 제1항에 있어서,
    상기 하부 척킹부와 연결되며, 상기 하부 척킹부를 얼라인시키는 얼라인 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.
15. 제1항에 있어서,
    상기 상부 챔버와 연결되며, 상기 하부 챔버에 대하여 상기 상부 챔버를 업/다운(up/down) 구동시키는 챔버 업/다운 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이터.

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