KR102085778B1

KR102085778B1 - 라미네이팅 시스템

Info

Publication number: KR102085778B1
Application number: KR1020180095505A
Authority: KR
Inventors: 허재국; 백승열; 이형규; 이수진
Original assignee: 주식회사 리텍
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-05-22
Also published as: KR20200020145A

Abstract

본 발명은 라미네이팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 라미네이팅 장치에서 사용되는 다이어프램의 수명을 늘일 수 있거나, 평탄화 장치에서 기판의 표면을 정교하게 평탄화할 수 있는 라미네이팅 시스템에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은, 상부 프레임, 및 상기 상부 프레임 아래에 결합된 하부 외곽 프레임을 포함하는 상부 챔버; 상기 상부 챔버 내부에 배치된 상부 히터; 및 상기 상부 히터 아래에 배치되고, 상기 하부 외곽 프레임 내부에 배치된 다이어프램;을 포함하고, 상기 하부 외곽 프레임은, 개구를 형성하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 내면으로부터 연장되고 끝단이 경사면을 형성하는 연장부를 포함하고, 상기 다이어프램의 외곽부는 상기 하부 외곽 프레임의 연장부 상에 배치된다.

Description

라미네이팅 시스템{LAMINATING SYSTEM}

본 발명은 라미네이팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 라미네이팅 장치에서 사용되는 다이어프램의 수명을 늘일 수 있고, 평탄화 장치에서 기판의 표면을 정교하게 평탄화할 수 있는 라미네이팅 시스템에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)은 일면 내지 양면에 다양한 형태의 회로패턴이 형성된 기판으로서, 컴퓨터, 휴대폰, TV, 노트북 등 거의 모든 전자제품에서 내부 부품을 장착하거나 상호 연결하는데 사용되고 있으며, 전자제품의 성능, 수명, 부피 등에 있어 큰 비중을 차지하고 있다.

이러한 전자제품이 점차 소형화, 경량화됨에 따라 인쇄회로기판의 제조공정이 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 그 기술도 매우 다양화되고 있다.

일반적으로 인쇄회로기판의 제조공정은 드릴링, 디버링(deburring) 등의 기초공정과, 드라이 필름(포토레지스트 필름)을 인쇄회로기판의 원판인 동판에 라미네이팅하는 라미네이팅 공정과, 라미네이팅 된 동판을 노광장치에 투입하여 자외선(UV)을 조사하여 회로를 패턴화하는 공정과, 노광 후 패턴화된 부분(경화된 부분)은 그대로 유지하고 패턴화되지 않은 부분(미경화된 부분)을 현상액을 통해 제거하는 현상공정과, 회로를 형성하기 위해 현상 후 염화 제2동(CuCl2) 또는 염화 제2철(FeCl3)을 사용하여 회로패턴을 제외한 나머지 부분의 동판을 녹여 회로 패턴 이외의 부분을 절연시키는 에칭공정과, 에칭 후 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)를 사용하여 회로패턴상의 드라이 필름막을 제거하는 박리공정을 포함하여 이루어진다.

특히, 라미네이팅 공정 시 밀착성의 향상, 기포의 제거 및 DFR(Dry Film Resist) 필름의 도포 후 평탄화하는 평탄화 공정이 중요하다.

도 1의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 라미네이션 장치는, 다이어프램(D)을 이용하여 인쇄회로기판(P)에 가접합된 소정의 필름을 기포와 주름이 생기지 않도록 라미네이션하고 있다.

그런데, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 다이어프램(D)이 부풀 때, 다이어프램(D)이 챔버(10)의 모서리 부분(A, B)과 접촉하게 된다. 대량의 인쇄회로기판(P)들을 라미네이션하기 때문에, 챔버(10)의 모서리 부분(A 또는 B)에 다이어프램(D)이 반복적으로 접촉되므로, 다이어프램(D)이 손상이 야기되는 문제가 발생한다. 다이어프램(D)의 손상은 다이어프램(D)의 교체를 자주해야 하는 비용상의 문제도 발생시킨다.

한편, 평탄화 공정 시, 등록특허공보 제10-1144272호에는 정확한 온도의 측정이 가능한 다이어프램 및 이를 이용하는 라미네이팅 장치를 제안하고 있으나, 여전히 인쇄회로기판의 표면을 정교하게 평탄화하기 위한 방안에 대한 연구는 미미한 실정이다.

KR

10-1144272

B

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 반복적으로 사용되는 다이어프램의 손상을 줄일 수 있는 라미네이팅 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 다이어프램으로 가해지는 기압을 높일 수 있는 라미네이팅 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 기판의 표면을 정교하게 평탄화할 수 있는 라미네이팅 시스템을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은, 상부 프레임, 및 상기 상부 프레임 아래에 결합된 하부 외곽 프레임을 포함하는 상부 챔버; 상기 상부 챔버 내부에 배치된 상부 히터; 및 상기 상부 히터 아래에 배치되고, 상기 하부 외곽 프레임 내부에 배치된 다이어프램;을 포함하고, 상기 하부 외곽 프레임은, 개구를 형성하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 내면으로부터 연장되고 끝단이 경사면을 형성하는 연장부를 포함하고, 상기 다이어프램의 외곽부는 상기 하부 외곽 프레임의 연장부 상에 배치된다.

다른 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은, 상부 프레임; 상부 프레임 아래에 이격되어 배치된 하부 프레임; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 사이에서 상승 또는 하강하는 이동 프레임; 상기 상부 프레임의 하면 상에 배치된 제1 핫 플레이트; 상기 이동 프레임의 상면 상에 배치된 제2 핫 플레이트; 상기 상부 프레임의 일 측에 배치되고, 상기 이동 프레임을 미리 설정된 높이만큼 상승 이동시키기 위한 상부 액츄에이터; 및 상기 하부 프레임 상의 서로 다른 위치에 복수 개로 설치되고, 상기 이동 프레임을 미세 상승 또는 미세 하강시키기 위한 복수의 하부 액츄에이터;를 포함한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템을 사용하면, 다이어프램의 손상을 줄여 다이어프램의 수명을 늘일 수 있다. 따라서, 라미네이팅 비용이 절감되는 이점이 있다.

또한, 다이어프램으로 가해지는 기압을 높일 수 있다. 따라서, 소정의 필름을 기판에 더 강하게 라미네이션할 수 있어 주름과 기포의 발생을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 기판의 표면을 정교하게 평탄화할 수 있는 이점이 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 라미네이팅 시스템을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 진공 라미네이팅 장치(30)의 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 진공 라미네이팅 장치의 분해도이다.
도 5는 도 4에 도시된 하부 외곽 프레임(315)를 위에서 바라본 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 하부 외곽 프레임(315)를 아래에서 바라본 배면도이다.
도 7은 도 4 내지 도 6에 도시된 하부 외곽 프레임(315)이 다이어프램(330)의 손상을 막는 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 평탄화 장치(50)의 일 측면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시 형태에 따른 복수 개의 변위 센서의 위치를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 하부 액츄에이터(885)와 공간 충진 모듈(890)의 일 측면 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 공간 충진 모듈(890)을 위에서 바라본 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 공간 충진 모듈(890)을 다른 일 측에서 바라본 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템을 설명한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은 소정의 필름(예를 들어, 드라이 필름 또는 포토레지스트 필름)을 소정의 기판(예를 들어, 인쇄회로기판)에 라미네이팅하는 진공 라미네이팅 장치와, 기판에 라미네이팅된 필름을 평탄화하는 평탄화 장치를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은 진공 라이네이팅 장치와 평탄화 장치를 모두 포함하는 시스템으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은 진공 라미네이팅 장치와 평탄화 장치 중 어느 하나만을 포함할 수 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템은 2-스테이지 라미네이터(2-stage laminator)로서, 투입 장치(10), 진공 라미네이팅 장치(30), 평탄화 장치(50), 배출 장치(70)를 포함할 수 있다.

투입 장치(10)는 라미네이션이 될 2개 이상의 재료들을 이송하여 진공 라이네이팅 장치(30)에 투입한다. 예를 들어, 인쇄회로기판의 원판인 동판과 상기 동판에 라미네이션될 필름을 함께 이송하여 진공 라미네이팅 장치(30)에 투입할 수 있다. 여기서, 투입 장치(10)는 동판 위에 필름을 배치된 것을 진공 라미네이팅 장치(30)로 이송시킬 수 있다.

진공 라미네이팅 장치(30)는 다이어프램(diaphragm)에 열과 가압을 가하여 소정의 필름, 예를 들어 포토레지스트용 드라이 필름을 소정의 기판에 라미네이션한다. 예컨대, 진공 라미네이팅 장치(30)에 적용되는 진공도(degree of vacuum)는 대략 5*104torr, 핫 플레이트의 온도는 대략 110 이하일 수 있다.

평탄화 장치(50)는 서로 대향하는 핫 플레이트들을 이용하여 진공 라미네이팅 장치(30)에서 배출된 기판을 가열 및 가압 처리하여 상기 기판의 표면을 평탄화한다. 예컨대, 평탄화 장치(50)에 적용되는 압력은 대략 최대 47ton, 핫 플레이트의 온도는 대략 150 이하일 수 있다.

평탄화 장치(50)는 서로 대향하는 핫 플레이트를 이용하여 기판을 가열 및 가압 처리하되, 대향하는 핫 플레이트 간의 거리 변화값을 서로 다른 위치에서 측정하여 그 측정된 거리 변화값에 따라 가해지는 압력을 미세하게 조절할 수 있다.

배출 장치(70)는 평탄화 장치(50)로부터 표면이 평탄화된 기판을 이송하여 배출한다.

이하, 도면들을 참조하여 진공 라미네이팅 장치(30)와 평탄화 장치(50)를 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 진공 라미네이팅 장치(30)의 일 측면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 진공 라미네이팅 장치는, 상부 챔버(310)와 하부 챔버(350)를 포함한다.

상부 챔버(310)와 하부 챔버(350) 사이로, 가접합된 기판과 필름이 배치될 수 있다. 가접합된 기판과 필름은 도 2에 도시된 투입 장치(10)로부터 배출된 것일 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 진공 라미네이팅 장치의 분해도이다.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 상부 챔버(310)는 상부 프레임(311), 중간 프레임(313) 및 하부 외곽 프레임(315)를 포함한다.

상부 프레임(311)은 하부 외곽 프레임(315) 상에 배치되고, 하부 외곽 프레임(315)와 결합할 수 있다. 상부 프레임(311) 내부에는 중간 프레임(313)을 비롯한 상부 단열재(312), 상부 히터(314) 및 상부 플레이트(316)가 배치된다.

상부 단열재(312)와 상부 플레이트(316) 사이에 상부 히터(314)가 배치되는데, 상부 단열재(312)는 상부 히터(314)로부터 배출되는 열을 차단한다. 상부 플레이트(316)은 상부 히터(314)로부터의 열을 전도할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

중간 프레임(313)은 상부 프레임(311) 내부에 배치되고, 적어도 하나 이상의 에어 경로(313a)를 가질 수 있다. 중간 프레임(313) 아래에 상부 단열재(312)가 배치된다.

하부 외곽 프레임(315)은 상부 프레임(311) 아래에 배치되고, 상부 프레임(311)과 결합한다.

하부 외곽 프레임(315) 내부에 고정 프레임(318)과 다이어프램(330)이 배치된다. 다이어프램(330)은 고정 프레임(318)과 하부 외곽 프레임(315) 사이에 고정될 수 있다. 도 5와 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 4에 도시된 하부 외곽 프레임(315)를 위에서 바라본 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 하부 외곽 프레임(315)를 아래에서 바라본 배면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 하부 외곽 프레임(315)은, 내부에 개구(315h)를 형성하는 외곽부(315a) 및 외곽부(315a)의 내면에서 개구(315h)로 연장된 연장부(315b)를 포함한다.

연장부(315b)는 경사면(315c)를 포함한다. 경사면(315c)은 연장부(315b)의 끝단에 형성된다. 경사면(315c)은 연장부(315b)의 저면과 소정의 각도(z)를 이룬다. 소정의 각도(z)는 45도 초과 55도 미만일 수 있다. 가장 바람직하게는 소정의 각도(z)는 50도일 수 있다.

경사면(315c)은, 도면으로 도시하지 않았지만, 곡면일 수도 있다. 예를 들어, 경사면(315c)은 연장부(315b)의 저면으로 볼록한 볼록면을 포함할 수도 있다. 볼록면은 다이어프램(330)이 최대로 팽창되었을 때의 다이어프램(330)의 곡면과 대응되는 형상을 가질 수 있다.

외곽부(315a)는 사각형의 띠 형상일 수 있다. 연장부(315b)도 사각형의 띠 형상일 수 있다. 사각형의 띠 형상을 갖는 연장부(315b)의 각 모서리는 각지지 않고 소정의 곡률을 갖는 곡선이다. 여기서, 연장부(315b)의 각 모서리 부분도 끝단이 경사면(315c)을 갖는다.

다이어프램(330)은 하부 외곽 프레임(315)에 결합된다. 구체적으로, 다이어프램(330)의 외곽부는 하부 외곽 프레임(315)의 연장부(315b)의 상면 상에 배치되고, 다이어프램(330)의 외곽부 상에 고정 프레임(318)이 배치된다.

다이어프램(330)의 외곽부를 제외한 부분은 다이어프램(330)의 팽창에 의해 하부 외곽 프레임(315)의 개구(315h)를 통과할 수 있다. 다이어프램(330)의 팽창에 의해서 개구(315h)를 통과한 다이어프램(330)의 일 부분이 하부 챔버(350) 상에 놓은 가접합된 기판과 필름을 압박한다. 이러한 과정에 의해, 가접합된 기판과 필름 사이에 주름과 기포가 생기지 않고 라미네이션될 수 있다.

도 7은 도 4 내지 도 6에 도시된 하부 외곽 프레임(315)이 다이어프램(330)의 손상을 막는 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 7의 (a)는 다이어프램(330)이 진공압에 의해 팽창하기 전의 모습이고, 도 7의 (b)는 다이어프램(330)이 정압에 의해 팽창한 경우의 모습이다.

도 7의 (a) 내지 (b)를 참조하면, 하부 외곽 프레임(315)이 경사면(315c)을 갖기 때문에, 다이어프램(330)은 경사면(315c)을 따라 부푼다. 따라서, 하부 외곽 프레임(315)의 경사면(315c)에는 각진 부분이 없기 때문에, 하부 외곽 프레임(315)이 다이어프램(330)을 거의 손상시키지 않는다. 게다가, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연장부(315b)의 모서리 부분이 각지지 않고 소정의 곡률을 갖는 곡선으로 형성되어 있기 때문에, 다이어프램(330)이 연장부(315b)의 모서리 부분에서도 큰 영향을 받지 않게 된다. 이러한, 하부 외곽 프레임(315)의 구조에 의해, 다이어프램(330)이 반복적으로 팽창과 수축을 하더라도 다이어프램(330)의 손상이 도 1에 도시된 종래보다 훨씬 줄어들 수 있다. 그러므로, 다이어프램(330)의 수명을 늘릴 수 있고, 늘어난 다이어프램(330)의 수명으로 인해 진공 라미네이팅 장치(30)의 유지 비용이 줄어드는 이점이 있다.

또한, 하부 외곽 프레임(315)이 구조가 반복적으로 팽창하는 다이어프램(330)에 손상을 덜 주기 때문에, 다이어프램(330)에 도 1의 경우보다 더 큰 기압(예를 들어 8 내지 10 기압)을 가할 수 있다. 따라서, 다이어프램(330)은 강한 힘으로 기판과 필름을 밀착시켜 고품질의 라미네이팅이 가능한 이점도 있다.

한편, 도 4에 도시된 하부 챔버(350) 내에는 하부 단열재, 하부 히터 및 하부 플레이트가 배치될 수 있다. 가접합된 기판과 필름은 하부 플레이트 상에 배치될 수 있다. 하부 플레이트 아래에 하부 히트가 배치되고, 하부 히터 아래에 하부 단열재가 배치될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 평탄화 장치(50)의 일 측면도이다.

도 8에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 장치는 도 3에 도시된 진공 라미네이팅 장치(30)에서 배출된 기판의 표면을 정교하게 평탄화하는 장치이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 라미네이팅 시스템의 평탄화 장치는, 하부 프레임(810), 포스트(post)(820), 상부 프레임(830), 제1 핫 플레이트(hot plate)(840), 이동 프레임(850), 제2 핫 플레이트(860), 변위 센서(870), 액츄에이터(actuator)(880, 885), 공간 충진 모듈(890) 및 제어부(900)를 포함할 수 있다.

하부 프레임(810)과 상부 프레임(830)은 복수의 포스트(820)를 이용하여 미리 정해진 간격만큼 이격되어 배치되고, 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 장치의 전체적인 몸체를 구성할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 장치 전체를 지지하는 하부 프레임(810)과 상부 프레임(830)은 그 위치가 고정될 수 있다.

상부 프레임(830)의 아래, 즉 상부 프레임(830)의 하면 상에는 제1 핫 플레이트(840)가 설치될 수 있다.

이동 프레임(850)은 하부 프레임(810)과 상부 프레임(830)의 사이에 배치되고, 상부 액츄에이터(880)와 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들에 의해 상하 이동될 수 있다.

이동 프레임(850)의 상면 상에는 상부 프레임(830)의 제1 핫 플레이트(840)와 대향되도록 배치된 제2 핫 플레이트(860)가 설치될 수 있다. 제1 핫 플레이트(840)와 제2 핫 플레이트(860) 사이로 평탄화 공정이 수행되는 소정의 기판이 배치된다.

이동 프레임(850)이 상승함에 따라, 이동 프레임(850)의 제2 핫 플레이트(860)에 놓여진 기판은 상부 프레임(830)의 제1 핫 플레이트(840)에 가열 및 가압되어 평탄화될 수 있다.

변위 센서(870)는 상부 액츄에이터(880)에 의한 이동 프레임(850)의 1차 상승에 따라 기판(P)이 가열 및 가압될 때, 기판의 표면이 전체적으로 고르게 평탄화가 되었는지를 판단하기 위한 소정의 값을 측정할 수 있다.

변위 센서(870)는 제1 핫 플레이트(840)가 설치된 상부 프레임(830)과 제2 핫 플레이트(860)가 설치된 이동 프레임(850) 간의 거리값(또는 거리 변화값)을 측정할 수 있다.

변위 센서(870)는 기판의 표면이 전체적으로 고르게 평탄화 되었는지를 확인할 수 있도록 복수 개가 서로 다른 위치에 설치될 수 있다. 이러한 변위 센서(870)로는 거리 변화값을 측정할 수 있는 모든 변위 센서를 포괄하는 개념이고, 예컨대, 레이저 변위 센서를 포함할 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시 형태에 따른 복수 개의 변위 센서의 위치를 나타내는 도면이다.

도 9a를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 변위 센서(870)는 서로 다른 위치에 설치되고, 발광부(871)와 수광부(872)가 한 쌍으로 설치될 수 있다. 예컨대, 상부 프레임(830)에는 발광부(871)가 설치되고, 발광부(871)가 설치된 위치에 대응하도록 이동 프레임(850)에는 수광부(872)가 설치될 수 있다. 반대의 경우인 상부 프레임(830)에는 수광부(872)가 설치되고, 이동 프레임(850)에는 발광부(871)가 설치될 수도 있다.

도 9b를 참조하면, 변위 센서(870a, 870b, 870c, 870d)는 이동 프레임(850)의 제2 핫 플레이트(860) 상부에 놓여진 기판(P)을 기준으로 양쪽 측면 즉, 상부 프레임(830)의 모서리들 중 서로 마주보는 2개의 모서리 각각에 2개씩 설치될 수 있다.

도 9c를 참조하면, 변위 센서(870a, 870b, 870c, 870d)는 이동 프레임(850)의 제2 핫 플레이트(860) 상부에 놓여진 기판(P)을 기준으로 모든 측면 즉, 상부 프레임의 모서리 각각에 1개씩 설치될 수 있다.

물론, 여기서는 변위 센서(870a, 870b, 870c, 870d)가 기판(P)을 기준으로 양쪽 측면에 2개씩 설치된 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 기판이 전체적으로 고르게 평탄화 되었는지를 판단하기 위한 다양한 설치 위치가 모두 고려될 수 있다.

다시, 도 8을 참조하면, 액츄에이터(880, 885)는 이동 프레임(850)을 이동시킨다. 액츄에이터(880, 885)는 상부 액츄에이터(880)와 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들을 포함한다.

상부 액츄에이터(880)와 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들은 서보모터를 포함하고, 서보모터의 구동에 의해 동작한다.

상부 액츄에이터(880)는 상부 프레임(830)의 일 측에 배치되고, 이동 프레임(850)을 상승 또는 하강시킨다. 평탄화 공정 시, 상부 액츄에이터(880)는 이동 프레임(850)을 미리 설정된 높이만큼 1차적으로 상승시키는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 미리 설정된 높이는 100mm 일 수 있다.

복수 개의 하부 액츄에이터(885)들은 하부 프레임(810)에 고정 및 장착되고, 이동 프레임(850)을 미세 상승 또는 미세 하강시킨다. 평탄화 공정 시, 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들은 이동 프레임(850)을 2차적으로 미세 상승 또는 미세 하강시키는 역할을 한다.

하부 액츄에이터(885)는 기판의 표면을 전체적으로 고르게 평탄화 시키기 위해 복수 개가 하부 프레임(810)의 서로 다른 위치에 설치될 수 있다. 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들은 독립적 또는 개별적으로 동작하여 이동 프레임(850)의 특정 부분을 미세 상승 또는 미세 하강시킬 수 있다.

도 10은 도 8에 도시된 하부 액츄에이터(885)와 공간 충진 모듈(890)의 일 측면 사시도이다.

도 10을 참조하면, 하나의 하부 액츄에이터(885)는 서보모터(885a), 감속기(885b), 커플러(885j), 볼 스크류(885c), 테이퍼 경사 블록(885d, 885e), 플랫 롤러 베어링(885f, 885g), 크로스 롤러 베어링(885h), 수직 이동부(885m)를 포함한다.

서보모터(885a)에서 발생된 회전력이 볼 스크류(885c)의 회전운동을 유발시키고, 볼 스크류(885c)의 회전운동이 수직 이동부(885m)를 상하로 이동시킨다. 볼 스크류(885c)의 회전은 테이퍼 경사 블록(885d, 885e), 플랫 롤러 베어링(885f, 885g), 크로스 롤러 베어링(885h)를 이용하여 최적의 부하율 적용으로 수직 운동으로 변환되어 수직 이동부(885m)로 전달된다. 수직 이동부(885m)의 상승 또는 하강으로 미세 평탄화 공정이 진행된다.

구체적으로, 서보모터(885a)가 도 8에 도시된 제어부(900)로부터의 미세 제어신호를 제공받아 회전하면, 서보모터(885a)의 회전력은 감속기(885b)와 커플러(885j)를 통해 볼 스크류(885c)로 전달된다. 볼 스크류(885c)는 나사선을 갖는 수나사와 수나사의 나사선을 따라 직선 왕복 운동을 하는 암나사를 포함한다.

볼 스크류(885c)의 암나사가 수나사의 회전에 따라 이동하면, 하부 테이퍼 경사 블록(885e)이 볼 스크류(885c)의 암나사를 따라 연동하여 좌우로 이동한다. 하부 테이퍼 경사 블록(885e)의 좌우 이동은 플랫 롤러 베어링(885f, 885g)을 통해 상부 테이퍼 경사 블록(885d)의 상하 이동을 유발한다. 예를 들어, 하부 테이퍼 경사 블록(885e)이 좌측 방향으로 이동하면, 상부 테이퍼 경사 블록(885d)은 상승한다. 반면에 하부 테이퍼 경사 블록(885e)이 우측 방향으로 이동하면, 상부 테이퍼 경사 블록(885d)는 하강한다.

여기서, 상부 테이퍼 경사 블록(885d)과 하부 테이퍼 경사 블록(885e)은 대략 10도 정도의 경사각을 가질 수 있다. 따라서, 하부 액츄에이터(885)에 의한 이동 프레임(850)의 2차 이동 시, 이동 프레임(850)의 미세 상승 또는 미세 하강이 가능하다. 이러한 테이퍼 경사 블록(885d, 885e)의 구조로 고강성과 고추력이 발생될 수 있다.

크로스 롤러 베어링(885h)은 하부 테이퍼 경사 블록(885e)의 직선 왕복 운동을 가이드할 수 있다. 크로스 롤러 베어링(885h)에 의해, 하부 테이퍼 경사 블록(885e)의 좌우 이동 범위가 결정될 수 있다.

다시, 도 8을 참조하면, 상부 액츄에이터(880)에 의한 이동 프레임(850)의 1차 상승의 높이는, 하부 액츄에이터(885)에 의한 이동 프레임(850)의 2차 상승 또는 하강 높이보다 크다. 예를 들어, 1차 상승의 높이는 최대 100mm 일 수 있고, 2차 상승 또는 하강의 범위는 최대 5mm 이내일 수 있다.

이와 같이, 상부 액츄에이터(880)는 이동 프레임(850)을 1차적으로 신속하고 정확하게 상승시키는 역할을 하고, 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들은 이동 프레임(850)의 각 부위를 미세하게 상승 또는 하강시키는 역할을 한다.

복수 개의 하부 액츄에이터(885)들의 개수는 변위 센서(870)의 개수와 동일하고, 변위 센서(870) 각각은 복수 개의 하부 액츄에이터(885)와 인접하도록 설치될 수 있다.

공간 충진 모듈(890)은 이동 프레임(850)과 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들 사이에 배치된다. 공간 충진 모듈(890)은 이동 프레임(850)이 상부 액츄에이터(880)에 의해 미리 설정된 높이만큼 1차 상승한 경우에, 이동 프레임(850)과 하부 액츄에이터(885) 사이의 이격된 공간을 채운다.

좀 더 자세하게 도 8, 도 10 내지 도 12를 참조하면, 공간 충진 모듈(890)은 실린더(891), 레일(893) 및 충진 블록(895)를 포함한다.

실린더(891)와 레일(893)은 이동 프레임(850)의 하면에 결합될 수 있다. 실린더(891)는 충진 블록(895)을 이동시킨다. 충진 블록(895)은 실린더(891)에 의해 레일(893)을 따라 이동한다. 실린더(891)은 제어부(900)에 의해 제어될 수 있다.

실린더(891)는, 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 2개의 충진 블록(895)를 함께 이동시킬 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 실린더(891)는 이동 프레임(850)과 각 하부 액츄에이터(885) 사이에 채워지는 모든 충진 블록(895)들을 한 번에 이동시킬 수도 있다.

평탄화 공정 시작 전에, 충진 블록(895)은 이동 프레임(850)과 수직 이동부(885m) 사이에 배치되지 않는다. 평탄화 공정이 시작되어 1차적으로 상부 액츄에이터(880)에 의해 이동 프레임(850)이 미리 결정된 높이만큼 상승하면, 이동 프레임(850)의 하면과 하부 액츄에이터(885)의 수직 이동부(885m) 사이는 이격된다. 이동 프레임(850)이 미리 결정된 높이만큼 상승이 완료되면, 실린더(891)는 충진 블록(895)을 레일(893)을 따라 이동시켜 충진 블록(895)을 이동 프레임(850)의 하면과 수직 이동부(885m) 사이의 이격된 공간으로 밀어 넣는다. 충진 블록(895)이 이동 프레임(850)의 하면과 수직 이동부(885m) 사이의 이격된 공간을 채우면, 이동 프레임(850)은 충진 블록(895)에 의해 지지되어 하부 액츄에이터(885) 상에 배치된다.

충진 블록(895)이 이동 프레임(850)과 하부 액츄에이터(885) 사이에 배치된 후, 복수 개의 하부 액츄에이터(885)들에 의해 이동 프레임(850)이 미세 상승 또는 미세 하강되는 2차 공정이 수행된다.

2차 공정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 복수 개의 변위 센서(870)로부터 센싱 신호들을 제어부(900)가 수신하고, 제어부(900)는 수신된 센싱 신호들로부터 이동 프레임(850)과 상부 프레임(830) 사이의 거리값들을 검출한다. 제어부(900)는 검출된 거리값들의 평균 거리값을 연산하고, 평균 거리값보다 작은 거리값을 출력한 변위 센서(870)에 인접하여 배치된 하부 액츄에이터(885)를 제어하여 평균 거리값에 가까워지도록 하부 액츄에이터(885)의 서보모터(885a)를 제어한다. 이러한 과정을 소정 시간 단위, 예를 들어 3초 내지 5초 단위로 반복하여 제1 핫 플레이트(840)과 제2 핫 플레이트(860) 사이에 배치된 기판의 미세 평탄화 작업을 진행한다.

제어부(900)는 상부 액츄에이터(880)와 하부 액츄에이터(885)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(890)는 평탄화 공정 시 1차적으로 미리 설정된 제어 신호를 상부 액츄에이터(880)의 서보모터로 출력하여 상부 액츄에이터(880)의 서보모터를 구동시킴으로서 이동 프레임(850)을 1차 상승시킨다. 또한, 제어부(890)는 이동 프레임(850)의 1차 상승 후에, 변위 센서(870)를 이용하여 서로 다른 위치에서 측정된 거리값을 획득하고, 획득된 거리값에 따른 미세 제어 신호를 복수 개의 하부 액츄에이터(885)의 서보모터(885a)에 개별적으로 출력하여 복수 개의 하부 액츄에이터(885)를 개별적으로 구동시킴으로서 이동 프레임(850)을 2차적으로 미세 상승 또는 미세 하강시킬 수 있다.

이때, 제어부(890)는 서로 다른 위치에서 측정된 거리값에 따라 복수 개의 하부 액츄에이터(885)의 서보모터(885a) 각각을 제어하되, 거리값들이 모두 동일해지거나 일정 범위 이내가 될 때까지 조절할 수 있다.

또한, 제어부(900)는 1차로 이동 프레임(850)이 상승한 경우, 공간 충진 모듈(890)의 실린더(891)을 제어하여 충진 블록(895)가 이동 프레임(850)과 각 하부 액츄에이터(885) 사이에 위치되도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시 형태들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

10: 투입 장치
30: 진공 라미네이팅 장치
50: 평탄화 장치
70: 배출 장치

Claims

진공 라미네이팅 장치와 평탄화 장치를 포함하고,
상기 진공 라미네이팅 장치는,
하부 외곽 프레임을 포함하는 상부 챔버;
상기 상부 챔버 내부에 배치된 상부 히터; 및
상기 상부 히터 아래에 배치되고, 상기 하부 외곽 프레임 내부에 배치된 다이어프램;을 포함하고,
상기 평탄화 장치는,
상부 프레임;
상기 상부 프레임 아래에 이격되어 배치된 하부 프레임;
상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 사이에서 상승 또는 하강하는 이동 프레임;
상기 상부 프레임의 하면 상에 배치된 제1 핫 플레이트;
상기 이동 프레임의 상면 상에 배치된 제2 핫 플레이트;
상기 상부 프레임의 일 측에 배치되고, 상기 이동 프레임을 미리 설정된 높이만큼 상승 이동시키기 위한 상부 액츄에이터; 및
상기 하부 프레임 상의 서로 다른 위치에 복수 개로 설치되고, 상기 이동 프레임을 미세 상승 또는 미세 하강시키기 위한 복수의 하부 액츄에이터;를 포함하고,
상기 하부 외곽 프레임은, 개구를 형성하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 내면으로부터 연장되고 끝단이 경사면을 형성하는 연장부를 포함하고,
상기 다이어프램의 외곽부는 상기 하부 외곽 프레임의 연장부 상에 배치되고,
상기 경사면은 상기 연장부의 저면으로 볼록한 볼록면을 포함하고,
상기 볼록면은 상기 다이어프램이 팽창되었을 때의 상기 다이어프램의 곡면과 대응되는 형상을 갖는, 라미네이팅 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 상부 프레임과 상기 이동 프레임 사이 또는 상기 제1 핫 플레이트와 상기 제2 핫 플레이트 사이의 거리를 측정하기 위한 복수의 변위 센서;를 포함하는, 라미네이팅 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 액츄에이터와 상기 복수의 하부 액츄에이터 각각은, 서보모터를 포함하는, 라미네이팅 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 하부 액츄에이터는,
회전력을 발생하는 서보모터;
상기 서보모터로부터의 회전력을 전달받아 회전하는 볼 스크류;
상기 볼 스크류의 회전에 연동하여 직선 왕복 운동을 하는 하부 테이퍼 경사 블록;
상기 하부 테이퍼 경사 블록 상에 배치되고, 상기 하부 테이퍼 경사 블록의 직선 왕복 운동에 연동하여 상하 왕복 운동하는 상부 테이퍼 경사 블록; 및
상기 상부 테이퍼 경사 블록 상에 결합되어 상기 상하 왕복 운동하고, 상기 이동 프레임을 미세 상승 또는 미세 하강시키는 수직 이동부;를 포함하는, 라미네이팅 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 프레임과 상기 복수의 하부 액츄에이터 사이에 배치된 공간 충진 모듈;을 포함하고,
상기 공간 충진 모듈은, 상기 상부 액츄에이터에 의해 상기 이동 프레임이 상승한 경우에 상기 이동 프레임과 상기 하부 액츄에이터 사이의 이격된 공간을 채우는, 라미네이팅 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 공간 충진 모듈은, 상기 이동 프레임의 하면에 결합된 레일; 상기 레일을 따라 이동하여 상기 이동 프레임과 상기 하부 액츄에이터 사이의 이격된 공간에 배치되는 충진 블록; 및 상기 충진 블록을 이동시키는 실린더;를 포함하는, 라미네이팅 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 액츄에이터에 의해 상기 이동 프레임이 1차적으로 상기 상부 프레임 측 방향으로 상기 미리 설정된 높이만큼 상승하고,
상기 하부 엑츄에이터에 의해 상기 이동 프레임의 일 부분이 2차적으로 미세 상승 또는 미세 하강하는, 라미네이팅 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 이동 프레임이 1차적으로 상승하는 상기 미리 설정된 높이는, 상기 이동 프레임이 2차적으로 미세 상승 또는 미세 하강하는 최대 범위보다 큰, 라미네이팅 시스템.