KR102144036B1 - 진공척부재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 진공척부재 - Google Patents

Abstract

진공척부재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 진공척부재가 제공된다. 진공척부재의 제조방법은, (a) 충진홀이 구비된 하우징을 준비하는 단계; (b) 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 접촉시켜, 상기 열가소성 수지 분말, 상기 열경화성 접착제, 및 기공으로 이루어진 충진재를 형성하는 단계; (c) 상기 충진홀에 상기 충진재를 충진하는 단계; (d) 상기 충진홀에 충진된 상기 충진재를 가압하는 단계; 및 (e) 가압된 상기 충진재를 열처리하여 상기 열처리된 충진재가 상기 하우징에 고정된 진공척부재를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

진공척부재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 진공척부재{Method for manufacturing vacuum chuck member and vacuum chuck member manufactured thereby}

본 발명은 피처리물에 음압을 가하여 고정시키는 진공척장치에 사용되는 진공척부재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 진공척부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있는 진공척부재를 용이하게 제조할 수 있는 진공척부재의 제조방법과, 그에 의해 제조된 진공척부재에 관한 것이다.

제품 생산과정은 생산 라인 상에서 여러 부품을 조립하거나, 조립된 부품을 이송하는 등의 공정을 포함하고 있다. 각 공정에서 개별 부품이나 이들의 조립품 등을 취급하기 위해서는 이들을 붙잡아 고정시키는 장치가 필요하며 이러한 장치 중 하나가 척장치이다. 척은 물체를 고정시켜 두거나 이동시키는 등의 다양한 작업에 사용된다.

척장치는 취급하는 대상에 따라서 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들어 피처리물의 중량이 크고 경도가 높은 경우에는 기계적 고정구조를 이용한 대형 척이 사용될 수 있는 반면, 피처리물이 가볍고 보다 섬세한 취급이 필요한 경우에는 또 다른 방식의 척장치가 사용될 수 있다. 음압으로 대상을 흡입하여 고정하는 진공척장치는 가볍고 정밀한 대상을 섬세하게 취급하는데 보다 적합할 수 있다(대한민국등록특허 제10-1736824호 참조).

그러나 진공척장치의 경우에도 필요에 따라, 또는 공정에 보다 적합하게 개선이 필요할 수 있다. 예를 들어 표면이 극히 정밀하고, 두께도 매우 얇은 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 취급에 있어서는 피처리물과 밀착되는 진공흡착부재의 재질로 인한 손상 염려가 있어, 수지재질의 진공흡착부재를 사용하는 것을 고려할 수 있었다. 수지재질로 이루어진 진공흡착부재는, 진공척에 장착되기 위해 별도로 제작된 하우징에 삽입되어 고정되는 방식으로 조립되는 것을 일반적으로 고려할 수 있었다. 이와 같은 삽입을 원활하게 하기 위하여, 하우징 내벽과 진공흡착부재 사이에는 일정한 틈이 존재할 수 밖에 없었으며, 이와 같은 틈을 메우기 위해 일반적으로 접착제를 사용할 수도 있었다. 그러나, 이와 같은 방식으로 제조된 진공척장치는 고온에서 작업시 틈에서 접착제가 누설되어, 피처리물의 표면을 오염시킬 염려가 있었으며, 틈을 통해서도 음압이 발생하여 피처리물에 의도와 다른 진공이 형성될 염려가 있었다. 이와 같이 의도와 다른 음압이 진공척장치에서 발생하면, 잔존진공 문제, 피처리물에 크랙을 발생시키는 문제, 보이드(void) 현상(층상으로 접합되는 피처리물 사이의 접착면에서 잔여 공기층이 발생하는 현상)을 발생시키는 문제를 일으킬 염려가 있었다. 보이드 현상을 피하기 위해서는 종래 접착면에 과량의 접착제를 적용하는 방법도 고려할 수 있었으나, 이 역시 과량의 접착제로 인한 문제가 발생될 염려가 있었다.

따라서, 이와 같은 문제를 피할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.

대한민국등록특허공보 제10-1736824호, (2017. 05. 29), 명세서

본 발명이 해결하고자 하는 하나의 기술적 과제는 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있는 진공척부재의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 기술적 과제는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 진공척부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 진공척부재의 제조방법은, (a) 충진홀이 구비된 하우징을 준비하는 단계; (b) 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 접촉시켜, 상기 열가소성 수지 분말, 상기 열경화성 접착제, 및 기공으로 이루어진 충진재를 형성하는 단계; (c) 상기 충진홀에 상기 충진재를 충진하는 단계; (d) 상기 충진홀에 충진된 상기 충진재를 가압하는 단계; 및 (e) 가압된 상기 충진재를 열처리하여, 상기 열처리된 충진재가 상기 하우징에 고정된 진공척부재를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 열가소성 수지 분말은 제1열가소성 수지 분말 및 제2열가소성 수지 분말을 포함하여 이루어지고, 상기 제1열가소성 수지 분말은 상기 제2열가소성 수지 분말 보다 용융온도가 낮을 수 있다.

상기 제1열가소성 수지 분말 100중량부에 대하여, 상기 제2열가소성 수지 분말은 200 내지 500중량부일 수 있다.

상기 열처리는 상기 제1열가소성 수지 분말의 용융온도 이상이고 상기 제2열가소성 수지 분말의 용융온도 이하인 온도에서 실시할 수 있다.

상기 (b)단계에서, 상기 열경화성 접착제 100중량부에 대하여 상기 열가소성 수지 분말은 300 내지 500중량부일 수 있다.

상기 (b)단계에서, 상기 충진재 중 포함되는 열가소성 수지 분말은 적어도 일부가 상기 열경화성 접착제에 의해 적어도 일부 표면이 코팅될 수 있다.

상기 (d)단계에서, 상기 가압은 32 ~ 64kg/cm²의 압력조건에서 실시하는 것일 수 있다.

상기 (e)단계에서, 상기 열처리는 50 ~ 150℃의 온도조건에서 실시하는 것일 수 있다.

상기 (a)단계에서, 상기 하우징은, 제1평판영역, 상기 제1평판영역으로부터 돌출된 제2평판영역, 및 상기 제2평판영역으로부터 돌출된 제3평판영역을 포함하고, 상기 충진홀은, 상기 제1평판영역, 상기 제2평판영역, 및 상기 제3평판영역을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 (c)단계에서, 상기 충진은, 상기 충진홀로 삽입되는 돌출부가 형성된 밀폐부재로 상기 충진홀의 일측을 폐쇄한 상태에서 실시할 수 있다.

상기 (e)단계에서, 상기 열처리 후 상기 하우징이 제1평판영역, 상기 제1평판영역으로부터 돌출된 제2평판영역, 및 상기 제2평판영역으로부터 돌출된 제3평판영역을 포함하고, 상기 충진홀이 상기 제1평판영역, 상기 제2평판영역, 및 상기 제3평판영역을 관통하는 형상이 되도록 성형할 수 있다.

상기 제조방법은 상기 열처리된 충진재가 고정된 상기 하우징의 일 측에 상기 충진홀과 연통되는 관통홀이 형성된 금속판을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 열처리된 충진재는 평균 기공크기가 5 ~ 50um인 복수의 기공을 포함할 수 있다.

상기 열가소성 수지 분말의 입자크기는 평균 5 ~ 300um일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 진공척부재는 본 발명에 의한 진공척부재의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 의하면, 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있는 진공척부재를 용이하게 제조할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 진공척 활용시 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용될 수 있는 하우징의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진재 형성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 가압 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 열처리 단계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용 가능한 금속판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용 가능한 금속판 부착 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진 단계를 밀폐부재를 활용하여 실시하는 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 열처리 단계를 밀폐부재를 활용하여 실시하는 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 도 10에서 설명된 방식으로 제조된 진공척부재의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 12는 실시예 1에서 금속판이 부착되지 않은 상태의 진공척부재 저면을 촬영한 사진이다.
도 13은 실시예 1에서 금속판이 부착된 상태의 진공척부재 평면을 촬영한 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 명세서에서 '피처리물'은 진공척부재를 통해 제공되는 음압(또는 흡입력)에 의해 진공척부재 일 측에 고정되는 처리대상을 말한다. 피처리물은 진공척부재를 이용하여 고정시킬 수 있는 한 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 적어도 일면에 절단면이 형성된 부품 등의 절단품, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 필름과 같은 여러 가지 박막제품을 포함할 수 있다. 또한, '부재'는 진공척 장치의 피처리물과 접촉하는 부위에 장착하여 사용 가능한 물품으로 예를 들어, 피처리물과 접촉하는 부위에 적용되는 패드와 같은 물품을 포함하는 의미일 수 있다. 또한, '진공척장치'는 반도체나 LCD 제조공정에서 사용되는 콜렛(collet), 픽앤플레이스(pick & place) 툴 등을 포함하는 의미이다.

이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 진공척부재에 대해 상세히 설명한다.

우선, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 제조방법에 포함되는 각각의 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용될 수 있는 하우징의 일례를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진재 형성 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진 단계를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 가압 단계를 설명하기 위한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 열처리 단계를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 제조방법은 (a) 하우징 준비 단계(S100), (b) 충진재 형성 단계(S110), (c) 충진 단계(S120), (d) 가압 단계(S130), 및 (e) 열처리 단계(S140)를 포함하여 이루어진다.

(a) 단계는 충진홀이 구비된 하우징을 준비하는 단계로, 하우징은 고무 또는 합성수지재 등으로 이루어질 수 있으며, 충진홀이 구비된 것인 한 제한되지 않는다. 충진홀은 평판에 하나 이상의 관통홀을 타공에 의해 형성하는 등의 방식으로 형성할 수도 있다. 또한, 하우징 자체가 진공척부재의 일부를 구성하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 하우징과 같이 제1평판영역(110), 제1평판영역(110)으로부터 돌출된 제2평판영역(120), 및 제2평판영역(120)으로부터 돌출된 제3평판영역(130)을 포함하고, 충진재를 충진하기 위한 충진홀(101)이 제1평판영역(110), 제2평판영역(120), 및 제3평판영역(130)을 관통하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정될 것은 아니며 다양한 구조의 하우징(100)이 적용가능함은 물론이다. 또한, 다양한 구조의 하우징을 알려진 방법에 의해 성형하는 것도 가능하며, 이와 같은 성형은 (a) 내지 (e) 단계 중 어느 단계에서도 가능함은 물론이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같은 하우징의 형상이 (a)단계에서만 성형되는 것으로 제한되는 것은 아니며, 다른 어느 단계에서도 그와 같은 형상을 갖도록 성형하는 것이 가능하다. 일 예로, (e)단계에서, 열처리 후 하우징이 제1평판영역, 제1평판영역으로부터 돌출된 제2평판영역, 및 제2평판영역으로부터 돌출된 제3평판영역을 포함하고, 충진홀이 제1평판영역, 제2평판영역, 및 제3평판영역을 관통하는 형상이 되도록 성형할 수도 있다. 이와 같은 경우, (a)단계에서 하나의 평판에 복수의 충진홀을 형성하여 하우징을 준비하고, 그 이후 단계에서 열처리까지 실시한 후, 도 2에 도시된 외관을 갖도록 하우징을 절삭 등에 의해 성형하는 과정에서 각각의 충진홀이 서로 분리되도록 할 수도 있다. 충진홀이 각각 분리되면, 결국 충진홀의 수에 해당하는 수만큼 진공척부재를 제조할 수 있게 되므로, 이와 같은 방식에 의할 때, 복수의 진공척부재를 보다 용이하게 제조할 수 있음을 의미하는 것이기도 하다.

이 때, 제1평판영역(110)은 후술하는 금속판이 결합될 수 있는 부분으로, 결합되는 금속판과 동일한 크기일 수 있으며, 열처리 종료 후 금속판을 제1평판영역의 일 측에 부착하여 바로 진공척 장치에 적용되도록 할 수 있다.

제3평판영역(130)은 기공을 포함하는 진공흡착부재(예, 열처리된 충진재)가 외부로 노출되는 노출면을 둘러싸고, 그 보다 넓은 평면적을 갖는 제2평판영역(120)에 의해 가장 넓은 평면적을 갖는 제1평판영역(110)과 연결된다. 이와 같은 구조로 인해, 진공흡착부재에 의한 진공흡착시, 하우징이 피처리물에 접촉하는 면적을 가능한 줄일 수 있어, 하우징에 의한 피처리물에 대한 영향을 줄일 수 있게 된다.

이와 같은 하우징은 고무 판 또는 합성수지 판을 절삭, 절단, 접착하는 등의 알려진 방법으로 가공하여 준비할 수 있다.

한편, (b)단계는 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 접촉시켜, 상기 열가소성 수지 분말, 상기 열경화성 접착제, 및 기공으로 이루어진 충진재를 형성하는 단계로, 충진재가 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 포함하여 후속의 열처리에 의해 열경화성 접착제가 경화되는 과정에서 열가소성 수지 분말이 하우징에 강하게 고정되도록 할 수 있다. 또한, 충진재는 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제 외에 기공도 포함하므로, 후속의 열처리 과정에서 기공이 보다 원활하게 형성되어, 열처리 단계를 거쳐 제조된 진공척부재는 기공에 의해 보다 우수한 진공능력을 갖는 것이 가능하다. 따라서, 기공 형성이 용이한 상태로, 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 접촉시켜 충진재를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 열가소성 수지 분말은 적어도 일부가 열경화성 접착제에 의해 적어도 일부 표면이 코팅되는 방식으로 충진재를 형성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 열가소성수지 분말(210)을 이루는 각각의 입자 표면을 열경화성 접착제(220)가 코팅하고, 그 사이에 기공(s)이 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 기공이 보다 용이하게 형성될 수 있도록, 열경화성 접착제와 열가소성 수지 분말의 비율을 조절하여 혼합 등에 의해 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 열경화성 접착제 100중량부에 대하여 열가소성 수지 분말은 300 내지 500중량부의 비율이 되도록 하여 혼합에 의해 접촉시킬 수 있다. 이와 같은 범위 미만에서는 기공 형성이 불충분할 염려가 있고, 이와 같은 범위 초과에서는 열경화성 접착제의 양이 부족하여 접착작용이 불충분할 염려가 있다. 이 때, 접착제의 양은 제조 환경의 온도 및 습도의 영향을 받을 수 있다. 접촉은 혼합, 열경화성 접착제를 열가소성 수지 분말에 분사 등에 의한 코팅 등 통상적인 방법에 의할 수 있다. 이와 같은 접촉을 용이하게 하기 위하여, 열경화성 접착제는 겔 상태일 수 있다. 액상의 열경화성 접착제는 유동성이 크므로, 열가소성수지 분말을 이루는 각각의 입자 사이를 폐쇄시키게 되어 기공 형성이 불충분할 염려가 있으며, 고체상의 열경화성 접착제는 열가소성수지 분말을 이루는 각각의 입자 표면에 코팅이 불충분할 염려가 있기 때문이다. 또한, 열경화성 접착제의 점도를 용매(휘발성유기용제, 이소프로필알콜 등)를 이용하여 조절할 수도 있다.

열경화성 접착제는 가열방식에 의해 경화되어 접착력을 유지하는 접착제로, 수지 및 경화제를 필수적으로 포함하고 충진제, 희석제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 열경화성 접착제는 열에 의해 경화되는 접착제인 한 제한되지 않으며, 시판되는 것일 수 있다. 예를 들어, 열경화성 접착제는 열경화온도가 섭씨 50 내지 150도인 것일 수 있다. 이와 같은 온도범위 미만에서 열처리에 필요한 시간이 지나치게 길어질 염려가 있고, 초과에서는 열처리가 지나치게 고온에서 이루어져 열처리된 충진재 형성이 원활하지 않을 염려가 있다. 시판되는 열경화성 접착제는 예를 들어, 에폭시수지계 열경화성 접착제, 페놀수지계 열경화성 접착제, 요소수지계 열경화성 접착제, 아크릴수지계 열경화성 접착제, 폴리우레탄수지계 열경화성 접착제, 고무계 열경화성 접착제, 및/또는 실리콘수지계 열경화성 접착제 등일 수 있다.

열가소성 수지 분말은 열가소성 수지를 포함하여 이루어진 분말로, 수지 외의 성분이 포함되는 것을 배제하지 않는다. 또한, 열가소성 수지는 열가소성 수지로 지칭될 수 있는 것인 한 제한되지 않으며, 예를 들어, 합성수지 및/또는 천연수지일 수 있다. 열가소성수지는 열을 가하여 성형한 후에도 다시 열을 가하면 형태를 변형시킬 수 있는 수지를 의미한다. 열가소성수지는 폴리에틸렌, 나일론, 폴리아세탈수지, 염화비닐수지, 폴리스타이렌, ABS수지, 아크릴수지 등을 포함한다. 또한 열가소성수지의 바람직한 예는 폴리에틸렌수지 또는 고무 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

또한, 열가소성 수지 분말은 다른 종류의 열가소성 수지 분말이 혼합된 것을 배제하지 않으며, 예를 들어, 열가소성 수지 분말은 제1열가소성 수지 분말 및 제2열가소성 수지 분말을 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 제1열가소성 수지 분말은 제2열가소성 수지 분말 보다 용융온도가 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1열가소성 수지 분말은 LDPE(Low Density Polyethylene)로 이루어지고, 제2열가소성 수지 분말은 HDPE(High Density Polyethylene)로 이루어질 수 있다. LDPE는 용융온도가 섭씨 105-115도인 것이고, HDPE는 용융온도가 섭씨 130-135도인 것일 수 있다. 이 때, 후속하는 열처리를 바람직하게는 제1열가소성 수지 분말의 용융온도 이상이고 제2열가소성 수지 분말의 용융온도 이하인 온도, 보다 바람직하게는 제1열가소성 수지 분말의 용융온도 초과이고 제2열가소성 수지 분말의 용융온도 이하인 온도에서 실시함으로써, 열처리시 제1열가소성 수지 분말은 표면이 연화되어 제2열가소성 수지 분말과 표면에서 접착하는 작용을 하여 분말과 분말이 연결되어 입체적인 구조를 유지할 수 있으므로, 분말 사이의 기공도 견고하게 유지될 수 있다. 이와 같이 기공이 일정한 구조를 유지하게 되므로, 열경화성 접착제가 열처리 과정에서 열경화 이전에 열에 의해 유동성이 증가하더라도, 충진재에 전체적으로 고르게 분포한 상태를 유지할 수 있게 된다. 즉, 이와 같은 방법에 의해, 열처리 전후 충진재 중 존재하는 기공이 효과적으로 유지되며, 열경화성 접착제도 충진재 중 고르게 분포하여 고르게 작용할 수 있다.

이와 같이, 용융온도가 상이한 열가소성 수지 분말을 다양한 비율로 적용함으로써, 후속하는 열처리에 의해 다양한 방식의 열처리된 충진재를 구현할 수도 있다. 예를 들어, 제1열가소성 수지 분말 100중량부에 대하여, 제2열가소성 수지 분말은 200 내지 500중량부일 수 있다. 이와 같은 범위 미만에서 열처리된 충진재의 기공형성이 불충분할 염려가 있고, 이와 같은 범위 초과에서 하우징에 대한 고정성이 불충분할 염려가 있다. 또한, 열경화성 수지 분말의 입자크기 조절에 의해 충진재 기공율의 조절도 가능하다. 예를 들어, 열가소성 수지 분말의 입자크기는 바람직하게는 평균 5 ~ 300um, 보다 바람직하게는 10 ~ 300um, 보다 더 바람직하게는 40 ~ 300um일 수 있다. 이와 같은 범위에서 진공척부재에 적용 가능한 진공 형성이 용이하다.

또한, 충진재 중 제1열가소성 수지 분말, 제2열가소성 수지 분말, 및 열경화성 접착제의 함량을 조절함으로써, 열처리된 충진재의 기공율을 조절할 수 도 있음은 물론이다. 예들 들어, 제2열가소성 수지 분말의 용융이 시작되는 용융온도 이하의 열처리 온도에서도 유동 가능한 제1열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제의 함량을 증가시킬수록, 열처리 과정에서 충진재의 유동성이 증가되어 열처리 전 존재하던 기공이 폐쇄되는 정도가 증가되어 열처리된 충진재의 기공율이 감소될 수 있으며, 그 역도 가능하다.

(b) 단계에서 형성된 충진재(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, (a) 단계에서 준비된 하우징(100)의 충진홀(101)에 충진하는 단계인 (c) 충진 단계(S120)를 거치게 된다. 충진 단계(S120)가 종료된 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 충진홀에 충진된 충진재를 가압하는 (d) 가압 단계(S130)를 거친다. 가압은 도 5에 도시된 바와 같이, 중량을 갖는 가압수단(300)에 의할 수 있으며, 가압수단의 일측에 프레스와 같은 장치에 의해 추가로 압력을 가할 수도 있다. 가압에 의해, 충진재가 하우징의 내부에 밀착될 수 있으며, 후속 열처리 단계를 거쳐 하우징에 보다 효과적으로 고정될 수 있다. 이와 같은 가압은 예를 들어, 32 ~ 64kg/cm²의 압력조건에서 실시하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위 미만에서 충진재가 하우징에 고정이 불충분할 염려가 있고, 범위 초과에서 최종 형성된 진공척부재에 기공 형성이 불충분하여 음압형성이 불충분할 염려가 있다.

(d) 가압 단계(S130) 이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 가압된 충진재(200)를 열처리하여 열처리된 충진재가 하우징에 고정된 진공척부재를 형성하는 (e) 열처리 단계(S140)를 거친다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열처리는 가압수단이 제거된 상태에서 실시하거나, 가압수단을 유지하여 지속적으로 가압이 유지되는 상태에서도 실시할 수 있다. 열처리는 예를 들어 50 ~ 150℃, 바람직하게는 105 ~ 135℃, 보다 바람직하게는 105 ~ 130℃, 보다 더 바람직하게는 115 ~ 130℃의 온도조건에서 실시할 수 있으며, 이와 같은 범위 미만에서 열경화성 접착제의 경화가 불충분하여 접착이 불충분할 염려가 있고, 이와 같은 범위 초과에서 충진재가 지나치게 가열되어 기공 유지가 불충분할 염려가 있다. 열처리는 오븐 등 일반적인 열처리 장치를 이용할 수 있다. 이와 같은 과정을 거쳐 열처리된 충진재는 평균 기공크기가 바람직하게는 5 내지 50um, 보다 바람직하게는 10 내지 50um, 보다 더 바람직하게는 20 내지 50um인 복수의 기공을 포함할 수 있다.

이와 같은 범위에서 보다 효과적으로 음압을 유지할 수 있어, 진공척장치에 용이하게 적용될 수 있다.

이와 같은 가압과 열처리에 의해, 열가소성수지분말은 하우징 내면에 보다 강하게 고정되게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제조방법은, 열처리 이후, 하우징의 일 측에 충진홀과 연통되는 관통홀이 형성된 금속판을 부착하는 단계를 더 포함할 수 도 있다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 금속판을 부착하는 단계에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용 가능한 금속판의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법에 적용 가능한 금속판 부착 단계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 금속판 부착 단계에 적용 가능한 금속판은 진공을 공급하기 위한 장치에 연결된 마그네틱부재(미도시)에 자력으로 부착되기 위한 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 충진홀과 대향되어 연통되는 관통홀과 같은 진공공급홀(510)이 중앙영역에 형성된다. 이 때, 진공공급홀(510)의 주위에 금속판(500)을 마그네틱부재와 결합하거나 하우징과 결합하기 위한 복수의 결합홈(520)이 형성될 수 있다.

이와 같은 금속판(500)을 진공공급홀(510)이 하우징(100)의 충진홀(101)과 대향되게 정렬된 상태에서, 하우징(100)의 저면에 부착하는 방식으로 금속판 부착 단계를 실시할 수 있다. 이때, 충진홀(101)에는 열처리된 충진재(250)가 충진된 상태이다. 이와 같은 단계를 거쳐 제조된 진공척부재는 진공척 장치에 그대로 사용할 수 있으므로, 본 발명의 제조방법에 의해 보다 간이하게 진공척 장치에 바로 적용 가능한 진공척부재를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상술한 가압과 열처리는 밀폐부재를 활용하는 방식에 의해서도 실시할 수 있다. 이하에서는 도 9와 도 10을 참조하여, 밀폐부재를 활용한 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 충진 단계를 밀폐부재를 활용하여 실시하는 방식을 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공척부재의 제조 방법의 열처리 단계를 밀폐부재를 활용하여 실시하는 방식을 설명하기 위한 단면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예인 제조방법은 하우징(100)의 충진홀(101)의 일측을 폐쇄한 상태에서 충진재(200)를 충진하는 단계를 수행할 수도 있다. 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 밀폐부재(600)는 하우징(100)의 충진홀(101)로 삽입되는 돌출부(610)가 형성될 수 있다. 도 9에는 돌출부가 반구 형상이나, 이로써 제한되는 것은 아니며 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이후, 가압과 열처리 역시 밀폐부재(600)로 충진홀(101)의 일측을 폐쇄한 상태에서 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 열처리를 실시할 수 있다. 이와 같이, 밀폐부재로 충진홀의 일측이 폐쇄된 상태에서 가압과 열처리가 진행되므로, 충진재에 압력이 보다 잘 전달되어 충진재가 하우징에 보다 더 잘 고정된다. 특히, 돌출부(610)에 의해, 압력이 하우징 내측 벽면으로 보다 효과적으로 전달되므로, 충진재가 내측 벽면에 보다 가압되어 효과적으로 고정되는 것으로 보인다. 즉, 충진재(200)를 가압하면 돌출부(610)에 의해 충진홀(101) 내측벽에 보다 높은 압력이 전달되어, 충진홀(101) 내측벽에 접촉되어 있는 열경화성 접착제 및 열가소성 수지 분말은 강한 압력으로 밀착된다. 여기서, 열처리에 의해 열경화성 접착제가 경화되면서 충진홀(101) 내측벽에 강한 압력으로 밀착되어 있는 열경화성 접착제 및 열가소성 수지 분말은 충진홀(101) 내측벽으로 보다 강하게 고정됨으로써, 하우징(100)의 충진홀(101)과 열처리된 충진재(250)의 고정력이 증가된다. 특히, 충진홀(101) 내측벽과 밀폐부재(600)의 돌출부(610) 사이의 좁은 공간에 충진된 충진재(200)는 인가된 압력에 의해, 밀폐부재(600)의 돌출부(610)에 근접한 충진홀(101) 내측벽으로 보다 강하게 밀착되어 고정된다. 따라서, 밀폐부재(600)의 돌출부(610)가 하우징(100)의 충진홀(101) 내부로 삽입된 상태에서 충진재(200)를 충진, 가압 및 가열하는 과정에 의해 더욱 견고하게 충진재를 하우징에 고정할 수 있다. 이 때, 밀폐부재의 돌출부의 높이는 열처리된 충진재 높이의 30 ~ 55%인 것이 바람직하다. 이와 같은 범위 미만에서 충진재(250)가 하우징(100)에 고정이 불충분할 염려가 있고, 이와 같은 범위 초과에서 열처리된 충진재(250)의 상측 강도가 약해질 염려가 있기 때문이다.

열처리 이후, 밀폐부재(600)를 하우징(100)으로부터 이탈시키면, 밀폐부재(600)의 돌출부(610)가 존재하던 진공척부재의 열처리된 충진재(250) 영역에는 공간으로 이루어진 진공흡입영역(650)이 형성된다. 이후, 도 7에 도시된 금속판(500)을 하우징(100)의 저면에 부착하여, 도 11과 같은 진공척부재(700)를 제조할 수 있다. 이와 같은 진공척부재는 진공흡입영역(650)이 금속판(500)의 진공공급홀과 연통되어, 진공을 공급하기 위한 장치에 연결된 마그네틱부재로부터 진공이 금속판(500)의 진공공급홀과 진공흡입영역(650)으로 순차적으로 공급된다. 열처리된 충진재(250)는 기공을 포함하고 있으므로, 진공흡입영역(650)으로 공급된 진공은 기공을 통하여 열처리된 충진재 표면에 전달되어 음압(negative pressure)에 의하여 피처리물을 진공흡착하게 된다.

본 발명의 일 실시예인 진공척부재는 상술한 본 발명의 일 실시예인 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

이와 같은 방법으로 제조된 진공척부재는 피처리물과 접촉하는 열처리된 충진재가 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있는 열가소성 수지 소재로 이루어졌을 뿐만 아니라, 고온에서 피처리물과 접촉하더라도 접착제에 의한 표면 오염 등의 문제를 피할 수 있어, 피처리물의 표면에 미치는 영향을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 특히, 이와 같은 방법으로 제조된 진공척부재는 하우징과 충진재 사이에 틈이 존재하지 않으므로, 틈을 통해 피처리물에 의도와 다른 진공이 형성될 염려도 없다. 따라서, 의도와 다른 진공으로 인해 발생 가능한 잔존진공 문제, 피처리물에 크랙을 발생시키는 문제, 보이드(void) 현상(층상으로 접합되는 피처리물 사이의 접착면에서 잔여 공기층이 발생하는 현상)을 발생시키는 문제도 본 발명에 의해 피할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 보이드 현상을 피하기 위해 피처리물 사이의 접착면에 과량의 접착제를 적용할 필요도 없어, 과량 접착제 적용에 따른 문제도 피할 수 있음은 물론이다.

또한, 앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의할 때, 발포제와 같은 기공형성을 위한 추가 수단을 적용하지 않고도, 제조되는 진공척부재의 기공을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 기공율도 조절할 수 있으며, 상대적으로 간이한 공정으로 진공척장치에 바로 적용될 수 있는 진공척부재를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이하에서는 보다 구체적으로 실시예 1을 통하여 본 발명의 진공척부재 제조방법과 진공척부재에 대하여 설명한다.

<실시예 1> 진공척부재 I

도 2에 도시된 형식의 하우징을 준비하였다. 또한, HDPE(용융온도: 섭씨 130-135도) 분말 100중량부에 대하여 LDPE(용융온도: 섭씨 105-115도) 분말 33중량부를 추가하여 혼합한 후, 겔상의 실리콘수지계 열경화성 접착제(HDPE 분말 100중량부에 대하여 33중량부)를 혼합하여, 기공을 포함하는 충진재를 준비하였다. 하우징의 충진홀 일측을 밀폐부재(돌출부는 반원기둥 형상임)로 폐쇄한 상태로 충진재를 충진홀에 주입하여 충진한 후, 가압(48kg/cm²) 및 열처리(섭씨 130도, 5분)하고 밀폐부재를 제거하였다. 그 결과 도 12에 도시된 형태의 진공척부재(열처리된 충진재 평균 기공 크기 20um)를 제조하였다. 밀폐부재 제거 후, 도 7에 도시된 형식의 금속판을 하우징 저면에 부착하였다. 그 결과 도 13에 도시된 형태의 진공척부재를 제조하였다. 도 12는 실시예 1에서 금속판이 부착되지 않은 상태의 진공척부재 저면을 촬영한 사진이고, 도 13은 실시예 1에서 금속판이 부착된 상태의 진공척부재 평면을 촬영한 사진이다. 도 12와 도 13에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 진공척부재는 하우징 내벽에 열처리된 충진재가 강하게 결합하여 그 사이에 틈이 없는 상태로 제조될 수 있음을 알 수 있다.

<실시예 2> 진공척부재 Ⅱ

합성수지재 평판(폴리카보네이트 재질)을 관통하는 터널형상으로 타공하여, 충진홀이 형성된 평판 형상의 하우징을 준비하였다. 또한, HDPE(용융온도: 섭씨 130-135도) 분말 100중량부에 대하여 LDPE(용융온도: 섭씨 105-115도) 분말 33중량부를 추가하여 혼합한 후, 겔상의 실리콘수지계 열경화성 접착제(HDPE 분말 100중량부에 대하여 33중량부)를 혼합하여, 기공을 포함하는 충진재를 준비하였다. 충진홀 일측을 밀폐부재(돌출부는 반원기둥 형상임)로 폐쇄한 상태로 충진재를 충진홀에 주입하여 충진한 후, 가압(48kg/cm²) 및 열처리(섭씨 130도, 5분)하고 밀폐부재를 제거하였다. 그 후, 도 2에 도시된 제1평판영역, 제2평판영역, 및 제3평판영역과 같은 외관을 갖도록 밀폐부재가 제거된 하우징을 절단가공하여 성형하고, 도 7에 도시된 형식의 금속판을 하우징 저면에 부착하였다. 그 결과 도 13에 도시된 것과 같은 형태의 진공척부재를 제조하였다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

5: 기공 100:하우징
101:충진홀 110: 제1평판영역
120: 제2평판영역 130: 제3평판영역
200:충진재 210:열가소성 수지 분말
220:열경화성 접착제 300:가압수단
250:열처리된 충진재 500:금속판
510:진공공급홀 520:결합홈
600:밀폐부재 610:돌출부
650:진공흡입영역 700: 진공척부재

Claims (11)

1. (a) 충진홀이 구비된 하우징을 준비하는 단계;
   (b) 열가소성 수지 분말과 열경화성 접착제를 접촉시켜, 상기 열가소성 수지 분말, 상기 열경화성 접착제, 및 기공으로 이루어진 충진재를 형성하는 단계;
   (c) 상기 충진홀에 상기 충진재를 충진하는 단계;
   (d) 상기 충진홀에 충진된 상기 충진재를 가압하는 단계; 및
   (e) 가압된 상기 충진재를 열처리하여, 상기 열처리된 충진재가 상기 하우징에 고정된 진공척부재를 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 (b)단계에서, 상기 충진재 중 포함되는 열가소성 수지 분말은 적어도 일부가 상기 열경화성 접착제에 의해 적어도 일부 표면이 코팅되는 진공척부재의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 분말은 제1열가소성 수지 분말 및 제2열가소성 수지 분말을 포함하고, 상기 제1열가소성 수지 분말은 상기 제2열가소성 수지 분말 보다 용융온도가 낮은 진공척부재의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 열처리는 상기 제1열가소성 수지 분말의 용융온도 이상이고 상기 제2열가소성 수지 분말의 용융온도 이하인 온도에서 실시하는 진공척부재의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서, 상기 열경화성 접착제 100중량부에 대하여 상기 열가소성 수지 분말은 300 내지 500중량부인 진공척부재의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계에서, 상기 가압은 32 ~ 64kg/cm²의 압력조건에서 실시하는 것인 진공척부재의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 열처리는 50 ~ 150℃의 온도조건에서 실시하는 것인 진공척부재의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계에서, 상기 하우징은, 제1평판영역, 상기 제1평판영역으로부터 돌출된 제2평판영역, 및 상기 제2평판영역으로부터 돌출된 제3평판영역을 포함하고, 상기 충진홀은, 상기 제1평판영역, 상기 제2평판영역, 및 상기 제3평판영역을 관통하여 형성된 진공척부재의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계에서, 상기 충진은, 상기 충진홀로 삽입되는 돌출부가 형성된 밀폐부재로 상기 충진홀의 일측을 폐쇄한 상태에서 실시하는 진공척부재의 제조 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 열처리 후 상기 하우징이 제1평판영역, 상기 제1평판영역으로부터 돌출된 제2평판영역, 및 상기 제2평판영역으로부터 돌출된 제3평판영역을 포함하고, 상기 충진홀이 상기 제1평판영역, 상기 제2평판영역, 및 상기 제3평판영역을 관통하는 형상이 되도록 성형하는 진공척부재의 제조 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 열처리된 충진재가 고정된 상기 하우징의 일 측에 상기 충진홀과 연통되는 관통홀이 형성된 금속판을 부착하는 단계를 더 포함하는 진공척부재의 제조 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 진공척부재.

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