KR102123399B1 - 시트 지그, 스테이지, 제조 장치 및 2 차 전지의 제조 방법 - Google Patents

시트 지그, 스테이지, 제조 장치 및 2 차 전지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 시트 지그는 시트(50)의 중앙 영역이 놓이고, 시트(50)의 중앙 영역이 흡착되게 하는 복수의 제 1 공기 구멍(13)을 갖는 중앙 배치면(17)과, 중앙 배치면(17) 외측에서 중앙 배치면(17)보다 낮은 높이로 형성되고, 시트(50)의 외주 영역이 흡착되게 하는 복수의 제 2 공기 구멍(14)을 갖는 외주 상부면(18)과, 중앙 배치면(17)으로부터 외주 상부면(18)으로 형성된 경사면(19)을 포함한다.

Description

시트 지그, 스테이지, 제조 장치 및 2 차 전지의 제조 방법
본 발명은 지그, 스테이지, 제조 장치 및 2 차 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는 토너 시트(toner sheet)와 수상 시트(image-receiving sheet) 사이의 밀착성이 우수한 기록 매체가 개시되어 있다. 이 문헌에서, 복수의 흡인 구멍이 드럼 회전 방향을 따라 수상 시트에 배열된다. 수상 시트는 수상 시트의 흡인 구멍이 기록용 회전 드럼의 흡인 구멍과 중첩되도록 부착된다. 그 다음, 토너 시트는 수상 시트의 흡인 구멍 및 기록용 회전 드럼의 흡인 구멍을 통해 수상 시트에 흡착되고 밀접하게 접촉된다(단락 0041). 또한, 특허 문헌 1은 단락 0045에서 흡입 구멍이 수상 시트의 네 변에 형성되어있다고 개시하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 미심사 특허출원 공개 제 H11-277920 호
전자 부품을 제조하는 몇몇 사례에서, 시트 지그(sheet jig)에 흡착된 시트에 대해 필름 형성 공정 및 기계 가공 공정과 같은 다양한 제조 공정이 수행된다. 이러한 제조 공정은 시트에 주름이 없는 상태로 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 필름 형성 공정은 시트에 주름이 없는 (즉, 시트가 편평한) 상태에서 시트에 대해 수행되는 것이므로, 시트 형상으로 형성된 필름의 두께는 거의 균일해질 수 있다. 따라서, 시트에 대해 제조 공정이 수행되기 전에 시트를 평탄화할 수 있는 기술을 개발하는 것이 요구되고 있다.
전술한 바를 고려하여, 본 발명의 목적은 시트에 대해 제조 공정이 수행되기 전에 시트를 평탄화할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 실시예의 양태에 따른 시트 지그는 시트의 중앙 영역이 놓이고, 시트의 중앙 영역이 흡착되도록 구성된 복수의 제 1 공기 구멍을 갖는 중앙 배치면과, 측면에서 보아 중앙 배치면보다 낮은 높이로 중앙 배치면 외측에 형성되고, 시트의 외주 영역이 흡착되도록 구성된 복수의 제 2 공기 구멍을 갖는 외주 상부면과, 중앙 배치면으로부터 외주 상부면으로 형성된 경사면을 포함한다. 전술한 바에 따르면, 주름 및 접힘의 출현이 방지될 수 있고 시트는 평평해질 수 있다.
위의 시트 지그에서, 외주 상부면과 경사면 사이의 경계는 모따기될 수 있다. 따라서, 주름의 출현이 더 억제될 수 있다.
위의 시트 지그에서, 제 2 공기 구멍은 측면에서 보아 그 직경이 하부 측으로부터 외주 상부면을 향하여 증가하는 직경 증가 부분을 가질 수 있다. 따라서, 주름의 출현이 더 억제될 수 있다.
위의 시트 지그에서, 제 2 공기 구멍과 외주 상부면 사이의 경계는 모따기될 수 있다. 따라서, 주름의 출현이 더 억제될 수 있다.
위의 시트 지그에서, 제 2 공기 구멍은 경사면에 인접해 있을 수 있다. 따라서, 주름의 출현이 더 억제될 수 있다.
본 실시예의 양태에 따른 스테이지는 위에서 언급한 시트 지그 및 시트 지그의 상부면으로부터 제 1 공기 구멍 및 제 2 공기 구멍을 통해 공기를 하방으로 배출하도록 구성된 공기 배출 기구를 포함한다. 전술한 바에 따르면, 주름 및 접힘의 출현이 방지될 수 있고 시트는 평평해질 수 있다.
본 실시예의 양태에 따른 제조 장치는 위에서 언급한 스테이지를 포함하며 시트가 스테이지에 흡착된 상태에서 시트에 대해 제조 공정을 수행한다.
위의 제조 장치에서, 제조 공정은 시트 상에 필름을 형성하는 필름 형성 공정 또는 시트를 처리하는 기계 가공 공정 중 적어도 하나를 포함한다.
위의 제조 장치는 시트를 권취하도록 구성된 권취 릴 및 시트를 시트 지그에 공급하도록 구성된 공급 릴을 포함하는 한 쌍의 반송 릴, 및 제 1 공기 구멍 및 제 2 공기 구멍을 통해 시트 지그의 상부면을 향하여 공기를 공급함으로써 스테이지에 붙은 시트의 흡착을 해제하도록 구성된 공기 공급 기구를 포함할 수 있다.
위의 제조 장치는 공기 배출 기구에 연결된 제 1 밸브, 공기 공급 기구에 연결된 제 2 밸브, 및 한 쌍의 이송 릴이 정지되고 시트가 공급 방향으로 당겨지는 상태에서 공기 배출 기구를 제어하여 공기 배출을 수행하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
위의 제조 장치에서, 제어기는 공기 배출 기구를 이용한 배출, 공기 공급 기구를 이용한 시트의 흡착 해제, 및 공기 배출 기구를 이용한 배출이 순서대로 수행되도록 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 양태에 따라 시트 형상의 2 차 전지를 제조하기 위한 방법은 위에서 언급한 제조 장치를 사용하여 시트에 대해 수행되는 시트 형상의 2차 전지용 제조 공정을 포함할 수 있다.
시트 형상의 2차 전지를 제조하기 위한 방법에서, 제조 공정은 시트를 제 1 전극으로서 배치하는 단계, 및 n 형 금속 산화물 반도체로 형성되는 n 형 금속 산화물 반도체 층과 n 형 금속 산화물 반도체 및 절연 물질을 포함하는 물질로 형성되는 충전 층을 순서대로 시트 상에 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 시트에 대해 제조 공정이 수행되기 전에 시트를 평탄화할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예의 스테이지의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 제 1 실시예의 시트 지그의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3은 제 1 실시예의 시트 지그의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ에서의 단면도이다.
도 5는 도 2의 V-V에서의 단면도이다.
도 6은 시트가 놓인 스테이지를 도시하는 평면도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII에서의 단면도이다.
도 8은 중앙 배치면과 외주 상부면 사이의 경계 영역을 도시하는 단면도이다.
도 9는 시트가 놓인 경계 영역을 도시하는 단면도이다.
도 10은 시트 지그의 경계 영역을 도시하는 확대 단면도이다.
도 11은 제 1 실시예의 스테이지의 흡착 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 제 1 비교 예의 시트 지그의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 13은 제 1 비교 예의 시트 지그의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 14는 제 2 비교 예의 시트 지그의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 15는 제 2 비교 예의 시트 지그의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 16은 제 2 실시예의 스테이지를 사용하는 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 제 2 실시예의 스테이지를 사용하는 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 18은 제 2 실시예의 스테이지의 흡착 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 제 2 실시예의 스테이지의 흡착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예의 예가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 다음의 설명은 단순히 바람직한 실시예의 설명이지 본 발명의 범위를 다음과 같은 실시예로 제한하려는 것은 아니다.
<제 1 실시예>
본 실시예의 시트 지그 및 스테이지는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 도 1은 스테이지의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 설명을 명확히 하기 위해, 도면에는 XYZ 3 차원 직교 좌표계가 도시된다. Z 방향은 타겟이 흡착되고 해제되는 시트(50)의 두께 방향이고, X 방향 및 Y 방향은 시트 평면상의 방향이다. 스테이지(100)는 시트 지그(10), 위치 조정 가이드(2), 파이프(3), 밸브(4) 및 진공 펌프(5)를 포함한다.
시트 지그(10)는 직사각형 플레이트 형상의 부재로 그의 면들은 X 방향 및 Y 방향을 향하고 있다. 시트 지그(10)의 상부면은 시트의 흡착-해제면이다. 시트 지그(10)의 상부면에는 시트를 흡착 및 해제를 위한 공기 구멍이 형성되어있다.
위치 조정 가이드(2)는 시트 지그(10)의 상부면상에서, 위에서 보아 직사각형인 시트 지그(10)의 네 개의 모서리 근방에 각각 배열된다. 위치 조정 가이드(2)는 스테이지(100) 상에 놓이는 시트의 위치 조정을 수행한다. 시트의 네 개의 모서리가 위치 조정 가이드(2)에 수동 또는 자동으로 일치됨으로써, 시트는 시트 지그(10) 상에서 적절한 위치에 놓인다.
파이프(3)는 시트 지그(10)의 측면에 연결된다. 파이프(3)는 밸브(4)를 통해 진공 펌프(5)에 연결된다. 진공 펌프(5)는 시트를 흡착하기 위한 부압(negative pressure)을 발생하는 공기 배출 기구로서 작용한다. 진공 펌프(5)는 시트 지그(10)의 상부면으로부터 나중에 설명되는 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)을 통해 하방으로 공기를 배출한다. 진공 펌프(5)는 예를 들면 -60 kPa의 부압을 발생한다. 밸브(4)가 열릴 때, 진공 펌프(5)는 시트 지그(10) 내부의 공기를 파이프(3)를 통해 배출한다. 따라서, 시트 지그(10)의 상부면에 놓인 시트(50)가 흡착되어 유지된다. 밸브(4)가 닫힐 때, 시트(50)의 흡착이 해제될 수 있다. 여기서, 두 개의 밸브(4)는 하나의 밸브(4)가 시트(50)의 흡착을 수행하고 다른 밸브(4)가 시트(50)의 해제를 수행하도록 따로 따로 배열될 수 있다.
파지 부분(6)은 시트 지그(10)의 대향하는 두 개의 측면에 각각 배치된다. 사용자가 파지 부분(6)를 잡음으로써, 시트 지그(10)는 용이하게 이동될 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 시트 지그(10)의 구성이 상세히 설명될 것이다. 도 2는 시트 지그(10)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 3은 시트 지그(10)의 구성을 도시하는 분해 사시도이다. 도 4는 도 2의 ⅣⅣ에서의 단면도이다. 도 5는 도 2의 V-V에서의 단면도이다. 도 6은 시트(50)가 놓인 구성을 도시하는 평면도이다. 도 7은 도 6의 VII-VII에서의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시트 지그(10)는 위에서 보아(XY 평면에서 보아) 직사각형 부재이다. 시트 지그(10)는 중앙 배치면(17) 및 외주 상부면(18)을 포함한다. 즉, 시트 지그(10)의 상부면은 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18)으로 분리된다. 중앙 배치면(17)은 시트 지그(10)의 중앙에 있는 직사각형 영역에 대응한다. 외주 상부면(18)은 중앙 배치면(17) 외측의 직사각형 틀 형상의 영역에 대응한다.
흡착되고 해제되는 시트(50)는 중앙 배치면(17)보다 크다. 즉, 시트(50)는 중앙 배치면(17)으로부터 튀어 나온다. 시트(50)의 중앙 영역은 중앙 배치면(17) 상에 놓이며 시트(50)의 단부 영역은 외주 상부면(18) 상에 놓인다. 시트(50)는 예를 들면, 수직 및 수평 길이 모두 320 mm인 직사각형이다. 예를 들어, 시트(50)는 두께가 10㎛ 인 SUS, 알루미늄 등의 금속박이다. 시트(50)는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등의 수지 시트일 수 있다.
복수의 제 1 공기 구멍(13)이 중앙 배치면(17)에 형성된다. 제 1 공기 구멍(13)은 매트릭스 방식으로 배열된다. 제 1 공기 구멍(13)은 X 방향 및 Y 방향의 모두에서 일정 간격으로 배열된다. 구체적으로는, 15 개의 제 1 공기 구멍(13)이 Y 방향으로 20 ㎜ 간격으로 배열되며 7 개의 제 1 공기 구멍(13)이 X 방향으로 40 ㎜ 간격으로 배열된다. 따라서, 105 개의 제 1 공기 구멍(13)이 중앙 배치면(17)에 배열된다.
복수의 제 2 공기 구멍(14)은 외주 상부면(18)에서 형성된다. 제 2 공기 구멍(14)은 직사각형 틀 형상의 외주 상부면(18)을 따라 배열된다. 구체적으로는, 17 개의 제 2 공기 구멍(18)이 Y 방향으로 20 mm 간격으로 배열되며 9 개의 제 2 공기 구멍(18)이 X 방향으로 40 mm 간격으로 배열된다. 따라서, 48 개의 제 2 공기 구멍(14)이 외주 상부면(18)에 배열된다. 각각의 제 2 공기 구멍(14)은 구멍 직경이 0.5 mm 인 원 형상을 갖는다.
그래서 제 1 공기 구멍(13)은 중앙 배치면(17)에 형성되며 제 2 공기 구멍(14)은 외주 상부면(18)에 형성된다. 따라서, 중앙 배치면(17) 및 외주 상부면(18)은 시트(50)의 흡착-방출면으로서 역할을 한다. 시트(50)는 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)의 위쪽에 놓인다. 즉, 시트(50)는 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)을 덮는다(도 6 참조). 여기서, 위에서 언급한 값으로 제한되지 않고, 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)의 간격, 개수 및 크기는 적절하게 변경될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 시트 지그(10)는 베이스 플레이트(12) 및 플레이트(11)를 포함한다. 플레이트(11) 및 베이스 플레이트(12)는 예를 들어 알루미늄 어레이로 만들어진 직사각형 플레이트 형상의 부재이다. 알루미늄 어레이로 만들어지는 시트 지그(10)는 경량화되어 운반하기가 용이하다. 여기서, 베이스 플레이트(12)와 플레이트(11)는 일체로 배열될 수 있다.
플레이트(11)와 베이스 플레이트(12)는 서로 마주 보도록 배열된다. 플레이트(11)는 플레이트(11)와 베이스 플레이트(12)가 서로 중첩되도록 베이스 플레이트(12) 상에 배치된다. 플레이트(11)는 나사 등을 사용하여 베이스 플레이트(12)에 고정된다. 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)은 Z 방향에서 플레이트(11)를 관통한다.
공기 구멍 홈(15)은 베이스 플레이트(12)에 형성된다. 공기 구멍 홈(15)은 X 방향 및 Y 방향으로 연장된다. 공기 구멍 홈(15)은 모든 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)의 바로 아래에 배열된다. 따라서, 공기 구멍 홈(15)은 모든 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)과 연통한다. 시트 지그(10)가 도 3의 예에서 플레이트(11) 및 베이스 플레이트(12)인 두 개의 플레이트로 구성되어 있지만, 시트 지그(10)는 단일 플레이트로 구성될 수 있다. 이러한 시트 지그(10)는 예를 들어, 공기 구멍 홈(15) 등을 단일 플레이트의 내부에 형성함으로써 획득될 수 있다.
공기 구멍 홈(15)은 베이스 플레이트(12)의 측면에 형성된 배관 구멍(20)과 연통한다(도 3 참조). 도 1에 도시된 파이프(3)는 배관 구멍(20)에 연결된다. 도 1에 도시된 진공 펌프(5)는 공기 구멍 홈(15) 내의 공기를 배관 구멍(20)을 통해 배출한다. 따라서, 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)에서 부압이 발생하여, 시트(50)가 흡착된다(도 7 참조). 시트(50)의 흡착을 해제하기 위해, 공기가 배관 구멍(20)을 통해 공기 구멍 홈(15)에 공급된다. 따라서, 배관 구멍(20)은 공기를 배출하기 위한 배출 구멍 및 공기를 공급하기 위한 공급 구멍으로 작용한다. 유사하게, 공기 구멍 홈(15)은 공기를 배출하기 위한 배출 홈 및 공기를 공급하기 위한 공급 홈으로 작용한다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이의 경계 영역에서의 구성에 관한 설명이 제공될 것이다. 도 8 및 도 9는 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이의 경계 영역에서의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 10은 경계 영역에서의 구성을 도시하는 확대 단면도이다. 도 8 및 도 10은 시트(50)가 시트 지그(10) 상에 놓이지 않은 않은 상태를 도시한다. 도 9는 시트(50)가 시트 지그(10) 상에 놓인 상태를 도시한다.
중앙 배치면(17) 및 외주 상부면(18) 각각은 XY 평면에 평행하다. 외주 상부면(18)은 중앙 배치면(17)보다 낮게 설정된다. 따라서, 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이의 경계 영역에서 평평하지 않은 영역이 형성된다. 경사면(19)이 평평하지 않은 영역에서 형성된다. 경사면(19)은 XY 평면에 평행하지 않다. 경사면(19)은 중앙의 배치면(17)과 외주 상부면(18)과의 경계 영역에서 끊어짐 없이 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 경사면(19)은 XY 평면에서 연속하는 직사각형 틀 형상으로 형성된다.
경사면(19)은 중앙 배치면(17)으로부터 외주 상부면(18)으로 형성된다. 경사면(19)은 중앙 배치면(17)으로부터 외주 상부면(18)을 향하여 기울어진다. 경사면(19)이 상이한 높이를 갖는 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이에 배열되므로, 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18)은 매끄럽게 연결된다. 경사면(19)은 매끄럽게 마무리된 표면이다.
경사면(19)이 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이에 배열되므로, 바깥쪽으로 잡아 당기는 힘이 시트(50)에 가해진다. 경사면(19)을 따라 시트(50)를 바깥쪽으로 잡아 당기는 힘은 도 9에서 화살표로 표시된 바와 같이 가해지며 주름은 사라진다. 즉, 시트(50)의 단부 영역에 가해지는 장력은 주름이 사라지게 한다. 따라서, 시트 지그(10)는 주름의 출현을 억제하면서 시트(50)가 평탄화되게 할 수 있다.
경사면(19)과 XY 평면 사이의 각도는 15도인데, 즉, 경사면(19)과 Z 방향 사이의 각도는 도 10에 도시된 바와 같이 75도이다. 중앙 배치면(17)은 외주 상부면(18)보다 0.2 mm만큼 높다. 따라서, 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이의 높이 차는 시트(50)의 두께보다 크다. 시트(50)의 단부 영역은 시트의 중앙 영역보다 낮은 위치에 흡착된다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 외주 상부면(18) 측상의 경사면(19)의 단부에는 모따기 부분(chamfer portion)(19a)이 형성된다. 모따기 부분(19a)은 둥글게 모따기한 형상을 갖는다. 여기서, 외주 상부면(18) 측상의 경사면(19)의 단부는 R2로 모따기된다. 경사면(19)과 외주 상부면(18) 사이의 경계가 둥글게 모따기되므로, 시트(50)의 주름 출현이 효과적으로 억제될 수 있다. 경사면(19)과 외주 상부면(18)의 경계에서 둥글게 모따기하면 경사면(19)과 시트(50) 사이에 공간이 생겨, 시트(50)의 팽팽함이 안정될 수 있다. 따라서, 시트 지그(10)는 주름의 출현을 억제하면서 시트(50)가 평탄화되게 할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 경사면(19)과 시트(50) 사이의 공간은 시트(50)의 팽팽함을 안정화시키는데 필요하므로, 경사면(19)에 형성된 곡률이 핵심 요인이다. 모따기 부분(19a)이 직선적이거나 또는 위쪽으로 불룩할 때, 시트(50)에 가해지는 장력은 적어진다. 본 실시예에서, 모따기 부분(19a)은 경사면(19)의 외측 단부에 배열되어 있기 때문에, 시트(50)의 팽팽함이 안정될 수 있다.
제 2 공기 구멍(14) 각각의 상단부에는 45 도의 테이퍼 부분(14b)이 배열된다. 테이퍼 부분(14b)에서, 제 2 공기 구멍(14)의 구멍 직경은 외주 상부면(18)의 하부 측을 향해 점차 감소한다. 바꾸어 말하면, 테이퍼 부분(14b)은 구멍 직경이 하부 측으로부터 외주 상부면(18)을 향하여 증가하는 직경 증가 부분이다. 테이퍼 부분(14b)의 아래에는 구멍 직경이 일정한 직선 부분(14a)이 배열된다. 직선 부분(14a)은 0.5 mm 직경의 원통형이다. 테이퍼 부분(14b)의 상부 단부는 1 mm 직경의 원형이다. 테이퍼 부분(14b)은 제 2 공기 구멍(14)의 면적을 확장시킨다. 따라서, 흡착력이 증대될 수 있으며 주름이 출현이 억제될 수 있다. 모따기 부분(19a)을 포함하는 경사면(19)의 X 방향의 길이는 약 1 mm이다. 중앙 배치면(17)의 단부로부터 테이퍼 부분(14b)의 단부까지 X 방향의 거리는 약 1 mm이다. 여기서, 둥근 모따기 작업은 제 2 공기 구멍(14)과 외주 상부면(18)의 경계에서 수행된다.
제 2 공기 구멍(14)은 경사면(19)의 경사가 끝나는 위치 옆의 경사면(19)에 인접하여 배열된다. 즉, 제 2 공기 구멍(14)은 경사면(19)과 접촉한다. 구체적으로는, 각각의 제 2 공기 구멍(14)의 단부는 경사면(19)의 테이퍼 부분(19a)의 단부와 접촉한다. 전술한 바에 따르면, 적절한 장력이 시트(50)에 가해질 수 있으며 주름의 출현이 억제될 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하여 시트(50)가 흡착되게 하기 위한 밸브(4)의 작동에 관한 설명이 제공된다. 도 11은 시트(50)에 대하여 밸브(4)의 흡착 작동 및 해제 작동을 나타내는 타임 차트이다. 밸브(4)가 턴 온될 때, 중앙 배치면(17) 및 외주 상부면(18)에서 부압이 발생하여 시트(50)의 흡착이 시작된다. 그런 다음, 시트(50)는 약 30 초 내에 시트 지그(10)에 흡착된다. 밸브(4)가 열린 후 흡착이 시작될 때, 시트(50)의 주름이 점차 줄어든다. 주름은 30 초가 지나면 사라진다. 주름이 사라진 후에, 시트(50)에 대해 미리 결정된 제조 공정이 수행된다. 밸브(4)가 턴 오프될 때, 흡착이 해제된다.
다음에, 도 12 내지 도 15를 참조하여 제 1 비교 예 및 제 2 비교 예의 구성에 관한 설명이 제공될 것이다. 도 12는 제 1 비교 예의 시트 지그(10)의 구성을 개략적으로 도시하는 XY 평면도이다. 도 13은 제 1 비교 예의 시트 지그(10)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 14는 제 2 비교 예의 시트 지그(10)를 개략적으로 도시하는 XY 평면도이다. 도 15는 제 2 비교 예의 시트 지그(10)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 13 및 도 15는 각각 시트(50)의 단부 영역 바로 아래의 구성을 도시한다.
제 1 비교 예에서, 배치면(21)은 도 13에 도시된 바와 같이 평평하다. 즉, 제 1 비교 예에서는 중앙 배치면(17)보다 낮은 외주 상부면(18)이 배열되지 않는다. 이 경우, 시트(50)를 바깥쪽으로 잡아 당기는 힘이 존재하지 않기 때문에, 주름이 남는 경향이 있다.
제 2 비교 예에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 외주 홈(14c)이 제 2 공기 구멍(14)의 상단부에 V 형상의 홈으로서 형성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 외주 홈(14c)은 XY 평면에서 보아 직사각형 틀 형상으로 연속적으로 형성된다. 제 2 비교 예에서, 시트(50)를 바깥쪽으로 잡아 당기는 장력이 외주 홈(14c)의 하방 경사를 따라 가해지기 때문에 주름이 줄어든다. 그러나, 시트(50)는 외주 홈(14c)의 상방 경사를 따라 접힌다. 따라서, 외주 홈(14c)의 바로 위의 외주 홈(14c)의 V 형상의 면을 따라 시트(50)의 단부 영역에서 접힘이 발생한다.
대조적으로, 본 실시예의 시트 지그(10)에서, 중앙 설치면(17)과 외주 상부면(18)과의 사이에는 평평하지 않은 영역이 형성되며 평평하지 않은 영역에 경사면(19)이 형성된다. 전술한 바에 따르면, 장력이 시트(50)에 가해지며, 주름 및 접힘의 출현이 방지될 수 있다. 따라서, 시트(50)는 평탄화될 수 있다.
스테이지(100)는 각종 제조 장치에 내장된다. 제조 장치에서, 제조 공정은 시트 지그(10)에 흡착되어 고정된 시트(50)에 대해 수행된다. 예를 들어, 2 차 전지의 제조 공정에서, 도포 액이 시트 지그(10) 상에 놓인 시트(50) 상에 도포된다. 즉, 도포 유닛이 시트 지그(10)에 흡착된 시트(50) 상에 도포 액을 도포한다. 구체적으로는, 도포 유닛은 슬릿 코팅으로 도포 액을 도포한다. 주름이 존재하지 않기 때문에, 도포 액은 시트(50)의 표면에 균일하게 도포될 수 있다. 2 차 전지의 제조 공정에서, 예를 들어, 충전 층에 대응하는 도포 액이 2 차 전지에 도포될 수 있다. 따라서, 2 차 전지의 생산성이 개선될 수 있다.
시트 형상의 2 차 전지의 제조 공정은 시트를 제 1 전극으로서의 배치하는 공정 및 n 형 금속 산화물 반도체로 형성된 n 형 금속 산화물 반도체 층 및 n 형 금속 산화물 반도체와 절연 물질을 포함하는 물질로 형성된 충전 층을 순서대로 시트 상에 적층하는 단계를 포함한다.
<제 2 실시예>
도 16 및 도 17을 참조하여 본 실시예의 시트 지그(10)를 사용하는 제조 장치가 설명될 것이다. 본 실시예에서, 한 쌍의 반송 릴 사이에 팽팽히 늘어선 시트(70)가 시트 지그(10)에 흡착된다. 도 16은 시트(70)가 흡착되기 이전의 대기 상태를 도시한다. 도 17은 시트(70)가 시트 지그(10)에 흡착된 이후의 흡착 상태를 도시한다. 도 16 및 도 17은 각각 제조 장치(200)의 측면도, 제조 장치의 주요 부분의 XY 평면도 및 제조 장치의 개략적인 확대 단면도를 포함한다.
시트 지그(10)의 기본 구성은 제 1 실시예와 동일하므로, 그에 관한 설명은 적절히 생략된다. 예를 들어, 시트 지그(10)에서, 경사면(19)은 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이에 배열된다. 시트(70)는 Y 방향으로 350 mm의 폭과 10㎛의 두께를 갖는 SUS 시트이다. 본 실시예에서, 공기 구멍의 간격 및 개수는 제 1 실시예와 상이하다. 구체적으로는, 11개의 제 1 공기 구멍(13)이 Y 방향으로 20 ㎜ 간격으로 배열되며 7개의 제 1 공기 구멍(13)이 X 방향으로 40 ㎜ 간격으로 배열된다. 또한, 13 개의 제 2 공기 구멍(14)이 Y 방향으로 20 ㎜ 간격으로 배열되며 9 개의 제 2 공기 구멍(14)이 X 방향으로 40 ㎜ 간격으로 배치된다. 여기서, 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)의 크기는 제 1 실시예와 동일하다. 플레이트(11) 및 베이스 플레이트(12)는 카본 스틸(carbon steel)로 형성되며 저온 흑색 크롬 처리(low-temperature black chromium processing)가 수행된다.
제조 장치(200)는 공급 유닛(61) 및 권취 유닛(62)을 포함한다. 시트 지그(10)는 공급 유닛(61)와 권취 유닛(62) 사이에서 X 방향으로 배열된다. 공급 릴(63)은 공급 유닛(61)에 회전 가능하게 부착된다. 유사하게, 권취 릴(64)은 권취 유닛(62)에 회전 가능하게 부착된다. 공급 릴(63) 및 권취 릴(64) 각각은 도시하지 않은 모터 등에 의해 회전된다. 공급 릴(63)에 권취된 시트(70)는 공급 롤(70a)이라고 부르며 권취 릴(64)에 권취된 시트(70)는 권취 롤(70b)이라고 부른다.
본 실시예에서, 경사면(19)은 중앙 배치면(17)과 외주 상부면(18) 사이의 경계에서 시트(70)의 공급 방향(X 방향)으로만 형성되어야 한다. 즉, 경사면(19)은 Y 방향의 양측이 아닌 X 방향의 양측에서만 형성되어 있어야 한다.
공급 릴(63) 및 권취 릴(64)은 롤 형상의 시트(70)를 시트 지그(10)에 공급하는 반송 릴로서 작용한다. 시트(70)는 공급 릴(63) 및 권취 릴(64)의 동기화된 회전에 의해 +X 방향으로 반송된다. 공급 롤(70a)의 시트(70)는 시트 지그(10) 위를 지나감에 따라 권취 롤(70b)로 이동된다. 따라서, 시트(70)는 시트 지그(10) 위에서 팽팽하게 늘어선다.
시트 지그(10)는 승강-하강 기구(66)에 부착된다. 승강-하강 기구(66)는 시트 지그(10)를 수직(Z 방향)으로 이동시킨다. 승강-하강 기구(66)에 의해 지지된 시트 지그(10)는 흡착 위치와 대기 위치 사이에서 이동된다. 즉, 승강-하강 기구(66)가 시트 지그(10)를 상방으로 이동시킬 때, 시트 지그(10)는 시트(70)가 흡착된 흡착 위치에 위치된다(도 17 참조). 이 때, 공급 유닛(61)과 권취 유닛(62) 사이에서 팽팽하게 늘어선 시트(70)는 시트 지그(10)에 접촉되고 그 때문에 들어 올려진다. 승강-하강 기구(66)가 시트 지그(10)를 하방으로 이동시킬 때, 시트 지그(10)는 시트(70)가 흡착되지 않은 대기 위치에 위치된다(도 16 참조). 시트 지그(10)의 중앙 배치면(17)이 대기 위치에 있는 시트(70)보다 낮기 때문에, 시트(70)는 시트 지그(10)와 접촉하지 않는다. 대기 위치에서, 시트(70)는 공급 릴(63) 및 권취 릴(64)에 의해 공급된다.
파이프(3)는 시트 지그(10)에 연결된다. 파이프(3)는 밸브(4a, 4b)가 각각 연결되는 두 개의 라인으로 분리된다. 하나의 밸브(4a)에는 진공 펌프(5)가 연결되며 다른 밸브(4b)에는 공기 공급 기구(7)가 연결된다. 공기 공급 기구(7)는 흡착 해제를 위한 공기를 공급하는 가스 실린더, 조절기 등을 포함한다. 제어기(8)는 적절한 타이밍으로 밸브(4a, 4b)의 온 오프 제어를 수행하여 밸브(4a, 4b)를 열고 닫는다. 제어기(8)는 공급 릴(63) 및 권취 릴(64)이 정지되어 시트(70)가 공급 방향으로 잡아 당겨진 상태에서 진공 펌프(5)가 공기 배출을 수행하도록 제어한다.
위에서 설명한 바와 같이, 시트(70)를 흡착하기 위해, 밸브(4b)는 닫히고 밸브(4a)는 열린다. 그 다음, 진공 펌프(5)는 시트 지그(10)의 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14) 및 및 파이프(3)를 통해 공기를 배출한다. 따라서, 시트(70)는 시트 지그(10)에 흡착되어 고정된다. 이와 반대로, 시트(70)의 흡착 해제를 위해, 밸브(4b)가 열리고 밸브(4a)가 닫힌다. 그런 다음, 공기 공급 기구(7)는 파이프(3)를 통해 시트 지그(10)에 공기를 공급한다. 따라서, 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)에서의 압력은 정압이 되며 시트(70)의 흡착이 해제된다. 공기 공급 기구(7)는 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)을 통해 시트 지그(10)의 상부면을 향해 공기를 공급하여 스테이지(100)에 붙은 시트(70)의 흡착을 해제한다.
본 실시예에서, 장력이 시트(70)에 가해지기 때문에, 시트(70)의 폭 방향, 즉 Y 방향으로 장력에 의한 편향이 시트(70)에서 발생한다. 편향으로 인해, 시트 지그(10) 위의 X 방향을 따라 주름(71)이 나타난다. 주름(71)은 시트 지그(10)의 단부 영역까지 뻗어나갈 때, 도 9의 경사면(19)을 가로질러 나타낸다. 따라서, 시트(70)와 시트 지그(10) 사이에서 X 방향으로 단부 영역에서 공간이 생기는 경향이 있다. 공간이 시트 지그(10)의 측 단부에서 생기면, 흡착이 적절하게 수행될 수 없으며 흡착 중에 주름(71)이 남는 경향이 있다.
본 실시예에서, 턴 온된 밸브(4a)를 이용한 흡착은 두 번 수행된다. 즉, 턴 온된 밸브(4a)를 이용한 흡착, 턴 온된 밸브(4b)를 이용한 흡착 해제, 그리고 턴 온된 밸브(4a)를 이용한 흡착이 순차적으로 수행된다. 제어기(8)는 밸브(4a, 4b)를 제어하여 진공에 의한 부착 및 흡착 해제가 반복적으로 수행되도록 한다. 즉, 제어기(8)는 공급 릴(63) 및 권취 릴(64)이 정지된 채로 계속되는 상태에서 진공 펌프(5)를 이용한 배출, 공기 공급 기구(7)를 이용한 흡착 해제 및 공기 펌프(5)를 이용한 배출이 순차적으로 수행되도록 한다. 흡착을 위해, 밸브(4a)는 열리고 밸브(4b)는 닫힌다. 흡착 해제를 위해, 밸브(4b)는 열리고 밸브(4a)는 닫힌다.
다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하여 본 실시예의 시트 지그(10)의 흡착 동작에 관한 설명이 제공될 것이다. 도 18은 흡착 동작을 나타내는 타임 차트이다. 도 19는 흡착 동작 동안 시트(70)의 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 18은 흡착용 밸브(4a)의 상태, 흡착 해제용 밸브(4b)의 상태 및 시트(70)의 흡착 상태를 나타낸다. 도 19는 도 18의 타이밍(a) 내지 타이밍(f)에서의 시트(70)의 상태를 도시한다.
먼저, 밸브(4a, 4b)가 OFF로 유지된 상태에서 공급 릴(63) 및 권취 릴(64)이 회전되고, 그럼으로써 시트(70)가 미리 결정된 위치로 이동된다. 시트(70)가 미리 결정된 위치로 이동된 후, 승강-하강 기구(66)가 시트 지그(10)를 들어 올린다. 따라서, 시트(70)는 시트 지그(10)에 접촉되어 들어 올려진다. 시트 지그(70)가 흡착 위치로 이동된 후, 밸브(4a)가 턴 온되고 제 1 흡착이 수행될 예정이다. 따라서, 시트(70)의 (도 18의 타이밍(a)에서) 제 1 흡착이 시작된다. 제 1흡착의 시작 타이밍에서, 도 19의 타이밍(a)에서 도시된 바와 같이, 시트(70)의 편향은 크며 X 방향으로 연장하는 주름(71)은 시트 지그(10)를 가로 질러 연장한다.
(도 18의 타이밍(b)에서)) 제 1 흡착이 완료될 때, 도 19의 타이밍(b)에서 도시된 바와 같이, 시트(70)의 편향은 작아진다. 그러나, 좌측과 우측에서 평평하지 않은 영역 위의 공간은 완전히 소거될 수 없으며, 주름(71)은 그대로 남는 경향이 있다.
이어서, 밸브(4a)가 턴 오프되고 밸브(4b)가 턴 온됨으로써, 공기가 시트 지그(10)에 공급된다. 그 다음, 공기는 제 1 공기 구멍(13) 및 제 2 공기 구멍(14)을 통해 공급되며 시트의 흡착은 해제된다. 따라서, 도 19의 타이밍(c)에서 도시된 바와 같이, 주름(71)은 줄어든다. 공기가 특정 기간 동안 공급된 후, 밸브(4b)는 턴 오프된다. 그 다음, 밸브(4a, 4b)가 OFF로 유지된 채로 흡착 해제 상태가 유지된다. 전술한 바에 따르면, 도 19의 타이밍(d)에서 도시된 바와 같이, 편향은 거의 완전히 사라진다.
이어서, 밸브(4a)가 턴 온되어 제 2 흡착을 수행한다. 제 2 흡착의 시작 타이밍에서, 시트(70)는 편향이 줄어든 채로 유지된다. 즉, 제 2 흡착은 제 1 흡착과 비교하여 편향이 줄어든 채로 시작될 수 있다. 따라서, 도 19의 타이밍(e)에서 도시된 바와 같이, 우측과 좌측에서 평평하지 않은 영역의 위쪽에는 공간이 남아 있지 않는다. 흡착이 지속됨에 따라, 주름은 사라질 것이다. 그래서 도 19의 타이밍(f)에서 도시된 바와 같이, 시트(70)는 주름 없이 흡착되어 고정될 수 있다. 따라서, 시트(70)는 평탄화될 수 있다.
시트(70)가 시트 지그(10)에 흡착된 상태에서 시트(70)에 대해 제조 공정이 수행된다. 제조 공정으로서 시트 상에 필름을 형성하는 필름 형성 공정 또는 시트를 처리하는 기계 가공 공정이 수행될 수 있다. 필름 형성 공정 및 기계 가공 공정 이외의 제조 공정이 또한 수행될 수 있다. 이러한 제조 공정을 수행하는 제조 방법은 시트 형상의 2 차 전지에 바람직하다. 또한, 전술한 바는 롤투롤(roll-to-roll) 제조 공정에 적용될 수 있기 때문에, 제조 공정은 연속적으로 수행될 수 있다. 따라서, 생산성이 개선될 수 있다.
본 실시예에서, 시트(70)에 장력이 가해진 채로 흡착이 수행되기 때문에, 시트(70)는 제 1 실시예보다 짧은 시간에 흡착될 수 있다. 예를 들어, 흡착 공정은 약 10 초 내에 완료될 수 있다.
위에서, 본 발명의 실시예의 예에 관한 설명이 제공된다. 여기서, 본 발명은 본 발명의 목적 및 장점을 손상시키지 않는 한 적절한 변형을 포함한다. 또한, 본 발명은 위에서 언급한 실시예로 제한되지 않는다.
본 출원은 2016년 3월 28일자로 출원된 일본 특허출원 제 2016-63451 호에 기초하여 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시내용은 본 출원에 참고로 포함된다.
2 위치 조정 가이드
3 파이프
4 밸브
5 진공 펌프
6 파지 부분
7 공기 공급 기구
8 제어기
10 시트 지그
11 플레이트
12 베이스 플레이트
13 제 1 공기 구멍
14 제 2 공기 구멍
14a 직선 부분
14b 테이퍼 부분
15 공기 구멍 홈
17 중앙 배치면
18 외주 상부면
19 경사면
20 배관 구멍
50 시트
61 공급 유닛
62 권취 유닛
63 공급 릴
64 권취 릴
66 승강-하강 기구
70 시트
100 스테이지

Claims (13)

  1. 시트 지그로서,
    시트의 중앙 영역이 놓이고, 상기 시트의 상기 중앙 영역이 흡착되도록 구성된 복수의 제 1 공기 구멍을 가지며, 평면 형상인 중앙 배치면;
    측면에서 보아 상기 중앙 배치면보다 낮은 높이로 상기 중앙 배치면 외측에 형성되고, 상기 시트의 외주 영역이 흡착되도록 구성된 복수의 제 2 공기 구멍을 갖는 외주 상부면;
    상기 중앙 배치면으로부터 상기 외주 상부면으로 형성된 경사면을 포함하고,
    상기 외주 상부면은 상기 중앙 배치면과 평행한 평면 형상인
    상기 제 2 공기 구멍이 상기 경사면에 인접하는
    시트 지그.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외주 상부면과 상기 경사면 사이의 경계는 모따기 되어 있는, 시트 지그.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공기 구멍은 측면에서 보아 그 직경이 하부 측으로부터 상기 외주 상부면을 향하여 증가하는 직경 증가 부분을 갖는, 시트 지그.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 공기 구멍과 상기 외주 상부면 사이의 경계는 모따기되어 있는, 시트 지그.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공기 구멍은 상기 경사면에 인접한, 시트 지그.
  6. 스테이지로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 시트 지그; 및
    상기 시트 지그의 상부면으로부터 상기 제 1 공기 구멍 및 상기 제 2 공기 구멍을 통해 공기를 하방으로 배출하도록 구성된 공기 배출 기구를 포함하는, 스테이지.
  7. 제 6 항에 따른 스테이지를 포함하며, 상기 시트가 상기 스테이지에 흡착된 상태에서 상기 시트에 대한 제조 공정을 수행하는, 스테이지를 포함하는 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제조 공정은 상기 시트 상에 막을 형성하는 필름 형성 공정 또는 상기 시트를 처리하는 기계 가공 공정 중 적어도 하나를 포함하는, 스테이지를 포함하는 제조 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 시트를 권취하도록 구성된 권취 릴 및 상기 시트를 상기 시트 지그에 공급하도록 구성된 공급 릴을 포함하는 한 쌍의 반송 릴; 및
    제 1 공기 구멍 및 제 2 공기 구멍을 통해 상기 시트 지그의 상부면을 향하여 공기를 공급함으로써 상기 스테이지에 붙은 상기 시트의 흡착을 해제하도록 구성된 공기 공급 기구를 더 포함하는, 스테이지를 포함하는 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 배출 기구에 연결된 제 1 밸브;
    상기 공기 공급 기구에 연결된 제 2 밸브; 및
    상기 한 쌍의 이송 릴이 정지되고 상기 시트가 공급 방향으로 당겨지는 상태에서 상기 공기 배출 기구를 제어하여 공기 배출을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하는, 스테이지를 포함하는 제조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 공기 배출 기구를 이용한 배출, 상기 공기 공급 기구를 이용한 상기 시트의 흡착 해제, 및 상기 공기 배출 기구를 이용한 배출이 순서대로 수행되도록 상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브를 제어하도록 구성되는, 스테이지를 포함하는 제조 장치.
  12. 제 7 항에 따른 제조 장치를 사용하여 시트에 대해 수행되는 시트 형상의 2 차 전지의 제조 공정을 포함하는, 시트 형상의 2차 전지를 제조하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제조 공정은 상기 시트를 제 1 전극으로서 배치하는 단계, 및 n 형 금속 산화물 반도체로 형성되는 n 형 금속 산화물 반도체 층과 n 형 금속 산화물 반도체와 절연 물질을 포함하는 물질로 형성되는 충전 층을 순서대로 상기 시트 상에 적층하는 단계를 포함하는, 시트 형상의 2차 전지를 제조하기 위한 방법.
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