KR102540085B1 - 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 방법 및 이 방법에 의해 코팅된 부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법 및 이 방법에 의해 코팅된 부품에 관한 것으로, 탄성층 코팅제의 재료, 부품의 표면처리(표면 거칠기), 연마 등의 조합을 통해 반도체와 디스플레이패널 등 전기전자 제품(소자, 완제품 등)을 제조하기 위한 장비에 사용되는 부품(클램프, 그립퍼 등)의 접착강도(박리강도), 정전기 방지 특성 등 내구성을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법은, 부품의 표면을 2차 이상의 반복으로 샌드 블라스팅하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 표면처리 된 부품을 세척하는 제2단계와; 상기 제2단계 후 상기 부품의 표면에 접착층을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 형성한 접착층 표면에 코팅제를 코팅하여 탄성층을 형성하는 제4단계를 포함하고, 상기 제1단계는 샌드 블라스팅을 2회 이상 반복하는 것으로, 이전 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재보다 이후 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재를 더 큰 크기로 하여 사용함으로써 표면적을 점진적으로 넓힌다. 또한, 상기 제4단계를 통해 표면 처리된 부품의 표면에 접착제를 도포하여 접착층을 형성한 후 상기 접착층 표면을 코팅제로 코팅하여 탄성층을 형성하는 제5단계와; 상기 제5단계를 통해 탄성층을 형성한 후 상기 부품을 1회 이상의 숙성을 거치고 평면 연마하여 두께를 조절하는 제5단계를 포함한다.
본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법은, 부품의 표면을 2차 이상의 반복으로 샌드 블라스팅하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 표면처리 된 부품을 세척하는 제2단계와; 상기 제2단계 후 상기 부품의 표면에 접착층을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 형성한 접착층 표면에 코팅제를 코팅하여 탄성층을 형성하는 제4단계를 포함하고, 상기 제1단계는 샌드 블라스팅을 2회 이상 반복하는 것으로, 이전 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재보다 이후 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재를 더 큰 크기로 하여 사용함으로써 표면적을 점진적으로 넓힌다. 또한, 상기 제4단계를 통해 표면 처리된 부품의 표면에 접착제를 도포하여 접착층을 형성한 후 상기 접착층 표면을 코팅제로 코팅하여 탄성층을 형성하는 제5단계와; 상기 제5단계를 통해 탄성층을 형성한 후 상기 부품을 1회 이상의 숙성을 거치고 평면 연마하여 두께를 조절하는 제5단계를 포함한다.
Description
본 발명은 디스플레이패널 등 전기전자 제품의 제조 공정에서 사용되는 부품(클램프, 그립퍼, 블록 등)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성층 코팅제의 재료, 부품의 표면처리(표면 거칠기), 연마 등의 조합을 통해 접착강도(박리강도), 정전기 방지 특성 등 내구성을 향상하는 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법 및 이 방법에 의해 코팅된 부품에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
스마트 폰이나 TV 등 전기전자 제품에 사용되는 디스플레이패널(LED, OLED, LCD, PDP)은 다양한 공정을 거쳐 제조되고 있으며, 각 공정별로 다양한 부품 예를 들어 그립퍼(Gripper), 클램프(clamp), 블록(block), 암(ARM), 패드(PAD), 척(CHUCK) 등이 사용되고 있다.
예를 들어, 액정표시장치는 화소 단위를 이루는 액정 셀의 형성 공정을 동반하는 패널 상판 및 하판의 제조공정과, 액정 배향을 위한 배향막의 형성 및 러빙(Rubbing) 공정과, 상판 및 하판의 합착 공정과, 합착된 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하고 봉지 하는 공정 등의 여러 과정을 거쳐 완성되게 된다. 한편, 이러한 디스플레이 패널은 제조 공정을 위해 반송 패드 위에 안착되어 목적한 공정으로 이송되는데 이러한 반송 패드는 상술한 여러 공정 작업 중 고유의 구조학적 특성상 물림식 클램핑이 불가능한 것으로, 통상 진공 척에 의해 진공압(흡입압)으로 하여금 고정을 실시해 왔다.
예를 들어, 공개특허 제10-2021-0028076호는 물체를 위한 취급 측을 갖는 기저부를 포함하며, 상기 취급 측이 물체를 흡입하기 위해 부압을 제공할 수 있는 복수의 흡입 지점을 구비하며, 상기 취급 측이 탄성적으로 변형 가능한 코팅, 특히 폼 코팅 및 상기 탄성 코팅 상에서 기저부로부터 멀리 떨어진 측에 배열되어 있는 커버 층을 구비하는, 부압을 이용해서 물체를 흡입 및 고정하기 위한 표면 흡입 그리퍼에 있어서, 상기 커버 층은 다층이고, 전기 전도성 접촉 층 그리고 탄성적으로 변형 가능한 코팅 상에 접촉 층을 고정하기 위한 접착 층을 구비하며, 상기 전기 전도성 접촉 층은 물체를 고정할 때 이 물체에 접하도록 배열되어 있으며, 상기 전기 전도성 접촉 층은 하나 이상의 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부는 취급 측을 넘어서 연장되고, 탄성적으로 변형 가능한 코팅 주변으로 그리고/또는 기저부의 일섹션 주변으로 접혀 있으며, 기저부 측의 리드 콘택과 전기적으로 접속되어 있는 표면 흡입 그리퍼이다.
종래 부품의 탄성층을 처리하는 방법은, 부품의 표면에 접착제를 도포하여 접착층을 형성한 후 상기 접착층 위에 탄성 조성물을 코팅하는 것으로, 부품의 표면과 탄성층 간에 접착층이 있지만 접착층의 접착강도가 높지 못하여 탄성층이 부품에서 단기간 내에 박리되는 문제점이 있고, 이와 같은 부품의 문제는 결국 전기전자 제품의 손상으로 이어지기 때문에 접착강도 향상 및 균일한 코팅층의 제조와 관련된 효율적인 코팅 기술이 요구되고 있다.
또한, 종래 부품은 정전기에 의한 회로 단락 등의 피해를 방지하고자 다음과 같은 특성을 요구하고 있다.
-저항 특성 : 9 X 106Ω ~ 9 X 109Ω
-표면거칠기 : Ra 1.6㎛ 이하
-접착강도 : 20N/mm 이상
-주파수 : 3hz, 초기 압축 길이 : 탄성체코팅 두께의 10%, 시험진폭 : 초기 압축 길이의 ±50%, 내구성 : 100만회까지 이상 없을 것
-치수 정밀도 향상[정밀공차 적용(두께기준) : ±0.1이하(6mm 이상 ~ 30mm 이하)
그러나, 종래 부품은 코팅제의 재료, 부품의 접착 기술 및 지그 기술을 볼 때 상기 기준을 만족하는 것이 어려운 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄성층 코팅제의 재료, 부품의 표면처리(표면 거칠기), 연마 등의 조합을 통해 반도체와 디스플레이패널 등 전기전자 제품(소자, 완제품 등)을 제조하기 위한 장비에 사용되는 부품(클램프, 그립퍼, 블록 등)의 접착강도(박리강도), 정전기 방지 특성 등 내구성을 향상하는 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법 및 이 방법에 의해 코팅된 부품을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법은, 부품의 표면을 2차 이상의 반복으로 샌드 블라스팅하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 표면처리 된 부품을 세척하는 제2단계와; 상기 제2단계 후 상기 부품의 표면에 접착층을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 형성한 접착층 표면에 코팅제를 코팅하여 탄성층을 형성하는 제4단계를 포함하고, 상기 제1단계는 샌드 블라스팅을 2회 이상 반복하는 것으로, 이전 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재보다 이후 단계의 샌드 블라스팅에서 사용되는 연마재를 더 큰 크기로 하여 사용함으로써 표면적을 점진적으로 넓히는 것을 특징으로 하는 한다.
본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법 및 이 방법에 의해 코팅된 부품에 의하면, 반도체와 디스플레이패널 등 전기전자 제품(소자, 완제품 등)의 제조 과정에서 전기전자 제품을 지지하는 부품(클램프, 그립퍼, 블록 등)의 표면을 폴리우레탄과 대전방지제를 조성하는 코팅제로 코팅하여 전기전자 제품을 충격으로부터 보호함과 아울러 정전기 방지를 통해 전기적 특성도 보호하는 효과가 있으며, 아울러, 표면에 탄성층을 코팅하여 부품으로 인한 전기전자 제품의 손상을 방지하고 그리고, 다단계의 샌드 블라스팅으로 접착층과 부품의 접합강도를 높여줌으로써 탄성층의 박리강도를 높여 부품의 내구성을 향상함과 아울러 전기전자 제품의 불량을 줄이는 효과가 있고, 더불어, 부품의 잦은 교체에 따른 비용을 절감하는 한편 전기전자 제품의 불량으로 인한 손실을 줄이는 효과가 있다.
또한, 탄성층 코팅제의 재료, 부품의 표면처리(표면 거칠기) 및 연마 등 제조 방법의 유기적 결합관계를 부품의 내구성을 향상하고, 이 부품을 이용한 전기전자 제품을 보호하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 방법을 포함하는 전체 제조 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 방법으로 제조된 부품의 인장강도와 인열강도 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 공정도.
도 4는 종래 부품과 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 표면을 비교하기 위한 사진.
도 2는 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 방법으로 제조된 부품의 인장강도와 인열강도 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 코팅 공정도.
도 4는 종래 부품과 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품의 표면을 비교하기 위한 사진.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법은, 탄성층 코팅제(조성물), 접착제, 표면처리와 코팅, 평면 연마를 포함하는 전체 공정을 특징으로 하며 구체적인 구성은 다음과 같다.
1. 탄성층 코팅제 조성물.
가. 폴리우레탄 폴리머.
코팅제는 폴리우레탄 폴리머와 대전방지제(이온리퀴드)를 조성으로 하며, 바람직하게 폴리우레탄 폴리머 100중량부에 대하여 대전방지제 0.8~1.2중량부를 혼합비율로 한다. 또한, 코팅제의 경화속도 제어를 위하여 경화제가 더 포함되고 경화제의 혼합비율은 코팅제 100중량부에 대해 5~30중량부이다. 이와 같은 조성의 코팅제 조성물은 도 2에서 보이는 것처럼, 경도에 따른 인열강도와 인장강도가 우수한 것으로 확인되었다.
코팅제는 경도에 따라 구체적인 조성에 차이가 있으며, 예를 들어 경도 50A의 경우, Polyol A 51.82 중량%, Polyol B 12.16 중량%, RESIN C 36.02 중량%를 조성으로 하는 MDI base poly ether POLYPOLYMER 3액형 타입이며 40~85℃에서 예열하고 40℃에서 1시간 동안 탈포하여 제조된다.
경도 90A의 경우, Polyol A 8.66 중량%, Polyol B 30.71 중량%, RESIN C 60.63 중량%를 조성으로 하며 제조 방법은 전술한 경도 50A와 동일하다.
경도 70A의 경우, Polyol A 34.7 중량%, Polyol B 19.51 중량%, RESIN C 45.79 중량%이다.
또는 TDI base poly ether / Poly ester POLYPOLYMER 경도 별 NCO(%)함량에 따라 아민류의 경화제를 첨가하여 제조된다.
나. 대전방지제.
대전방지제는 이온 리퀴드 타입의 대전방지제이며, 이온 리퀴드 타입의 대전방지제는 비휘발성이면서 높은 열적 안정성 및 전도도 및 유기물과 무기물에 대한 용매매화 능력이 뛰어나 침출문제가 없어 분산에 안정적이다.
이온 리퀴드 타입의 대전방지제를 적용함으로써 경도 90A의 경우 체적 저항 9 X 109Ωcm 이하를 만족한다.
2. 접착제.
접착제는 투명 접착제로서 부품의 색상이 외부로 비치고 깔끔한 이미지를 부각시키도로 한다.
도 1(도 1에서 부품과 지그를 조립하고 예열한 후 이형까지의 고정인 주형 단계는 탄성층 코팅의 공정이다)에서 보이는 것처럼, 코팅제는 폴리우레탄 폴리머를 40~85℃로 예열하면서 탈포하고 대전방지제를 혼합한 후 500rpm~3000rpm으로 2~5분 혼합하는 방법으로 제조된다.
3. 지그.
코팅용 지그는 부품의 피코팅면을 감싸면서 상기 피코팅면보다 더 높은 턱을 통해 형성되는 캐스팅부를 포함하여 상기 코팅제를 상기 캐스팅부 안에 주형함으로써 상기 부품의 피코팅면에 코팅층을 형성하며, 상기 캐스팅부를 구성하는 턱의 면에는 코팅제를 주입하는 높이를 표시하기 위한 눈금이 형성된다.
코팅제는 부품의 피코팅면 위와 캐스팅부 사이에 주입되어 자연스럽게 평탄화되면서 탄성층을 형성하며, 이와 같은 주형 코팅은 도포나 스프레이 방식에 비해 균일한 두께의 탄성층을 형성하는데 매우 효과적이다.
4. 코팅 방법.
코팅제를 주형 코팅한 후 110℃±10 온도에서 1시간±10분의 주형 시간을 통해 탄성층이 경화된 후 진행되며, 경화 후 코팅용 지그에서 부품을 분리(이형)한다.
이형된 부품을 숙성시키며, 숙성 조건은 코팅제의 종류에 따라 달라지고, 예를 들어, 100±5℃, 2hr~4hr 또는 80±3℃, 6~8hr 또는 60±3℃ 15~17hr 또는 실온 또는 16시간±30분 동안 100~110℃이다.
5. 평면 연마.
숙성 후 탄성층의 두께 치수를 맞추기 위하여 부품을 평면 연마한다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법은, 부품 표면의 1차 샌드 블라스팅 - 2차 샌드 블라스팅 - 초음파 세척 - 접착층 형성 - 탄성층 코팅의 단계로 이루어지며, 1차/2차 샌드 블라스팅에서 사용되는 1차 연마재와 2차 연마재는 입도가 서로 다르고 2차 연마재가 1차 연마재보다 더 큰 입도로 구성되어 표면적을 넓힌다.
(S10) 1차 샌드 블라스팅.
샌드 블라스트용 지그에 부품을 거치하고, 샌드 블라스트 건을 이용하여 부품(클램프, 그립퍼 등)의 표면(탄성층을 형성할 표면)에 1차 연마재를 고압 분사하는 방법으로 샌드 블라스팅한다. 분사 조건은 예를 들어 분사 압력 3~8KG/㎠, 분사시간 25초~35초이다.
1차 연마재는 샌드 블라스팅에서 사용되는 모래이며 그 입도는 #80±5%, 바람직하게 #80(약 180㎛)이다.
샌드 블라스트용 지그는 부품의 표면에 스크래치가 발생되지 않도록 부품보다 큰 크기(1% 내외)의 부품 수용부를 갖는 구조이다.
본 공정을 마치면 부품의 표면은 1차 연마재에 의해 연마되어 거칠은 상태로 변화되며, 1차 연마재의 입도에 따른 작은 크기의 홈들이 형성된다.
1차 샌드 블라스팅으로 부품의 표면에 미분이 남을 수 있으며 에어를 송풍하여 제거한 후 2차 샌드 블라스팅 단계를 이어갈 수 있다.
(S20) 2차 샌드 블라스팅.
1차 샌드 블라스팅 후 샌드 블라스트용 지그에 부품을 거치한 상태에서, 부품의 1차 처리면에 2차 연마재를 고압 분사하여 1차 샌드 블라스팅한다.
2차 연마재는 1차 연마재와 동일한 재료이며 단 그 입도가 1차 연마재보다 더 큰 크기로서 #25±5%, 바람직하게 #25(약 710㎛)이다. 2차 연마재는 1차 연마재의 입도보다 3.7 ~ 4.2배의 크기가 바람직하고, 상기 크기 관계는 짧은 시간 안에 적정수준으로 표면적을 넓히기 위한 것이며, 상기 범위를 벗어나면 작업 시간이 길어지고 작업성이 떨어지며 표면을 손상시킨다.
분사 조건은 예를 들어 분사 압력 3~8KG/㎠, 분사시간 30초~90초이다.
종래 단일의 샌드 블라스팅 및 그라인딩 후 접착제를 도포하고 탄성층을 형성하는 경우, 샌드 블라스팅 처리한 표면은 연마재가 표면을 흠집을 내서 같은 면적에 표면적 증대로 인한 잡아당기는 힘 즉 1차 결합(공유, 이온, 배위 결합)과 2차 결합인 수소결합이 물리 흡착으로 이루어지면서 접착강도가 강해진다.
또한, 작은 입도의 연마재만 사용하면 거칠기가 크지 않고 표면적의 증가 효과가 약하고 큰 입도의 연마재만 사용하면 오랜 시간이 걸리게 되며, 따라서, 본 발명처럼 상대적으로 작은 입도의 1차 연마재로 연마한 후 큰 입도의 2차 연마재로 연마하게 되면 시간을 단축하고 짧은 시간 내에도 넓은 표면적으로 처리하는 것이 가능하다.
도 4는 종래 부품(#80의 연마재로 표면 처리)과 본 발명에 의한 부품(1차 연마재(#80)와 2차 연마재(#25)로 표면 처리)의 표면을 비교하기 위한 사진이며, 도 4의 사진에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 부품이 종래 부품보다 거칠기가 더 큰 것으로 확인되었다.
(S30) 초음파 세척.
부품을 샌드 블라스트용 지그에서 분리한 후 초음파 세척기로 세척한다. 필요한 경우 부품의 표면을 건조하여 접착층이 부품의 표면에 높은 접착 강도로 접착되도록 한다.
(S40) 접착층 형성.
부품의 표면(피코팅면)에 접착제를 도포한다.
접착제를 도포한 후 105~115℃의 온도로 0.5~1hr동안 예열하여 코팅을 준비한다.
(S50) 탄성층 코팅.
부품을 코팅용 지그에 거치하고 코팅제를 도포(분사도 가능)하여 탄성층을 형성한다.
본 발명에 따라 제조된 부품은 그 특성이 공인기관(한국화학융합시험연구원)으로부터 확인되었으며 표 1(시험 기관 : 한국화학융합시험연구원, 성적서 번호 : TBK-2022-007651 중 발췌)과 같다.
| 시험 항목 | 결과 | 시험방법 |
| 듀로미터경도 | 70 | KS M 3824 : 2008 |
| 인장강도 | 32MPa | KS M 3824 : 2008 |
| 표면저항률 | 9 X 109Ωcm | ASTM D57-14 |
| 박리강도 | 32.3 kN/m | KS M 6518 : 2021(준용) |
본 발명에 의한 부품의 박리강도는 종래 박리강도인 15~20kN/m에 비해 매우 우수한 결과이다.
Claims (5)
- 부품의 표면을 2차의 반복으로 샌드 블라스팅하는 제1단계와;
상기 제1단계를 통해 표면처리 된 부품을 세척하는 제2단계와;
상기 제2단계 후 상기 부품의 표면에 접착층을 형성하는 제3단계와;
상기 제3단계에서 형성한 접착층 표면에 코팅제를 코팅하여 탄성층을 형성하는 제4단계를 포함하고,
상기 제1단계는 1차 샌드 블라스팅 단계 및 2차 샌드 블라스팅 단계로 이루어지며, 상기 1차 샌드 블라스팅 단계는 #80±5%입도의 1차 연마재로 분사 압력 3~8KG/㎠, 분사시간 25초~35초동안 진행되고, 상기 2차 샌드 블라스팅 단계는 상기 1차 연마재보다 더 큰 크기인 #25±5% 입도의 2차 연마재로 분사 압력 3~8KG/㎠, 분사시간 30초~90초동안 진행되어 표면적을 점진적으로 넓히는 것을 특징으로 하는 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법. - ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈청구항 1에 있어서, 상기 제4단계를 통해 탄성층을 형성한 후 상기 부품을 1회 이상의 숙성을 거치고 평면 연마하여 두께를 조절하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법.
- 삭제
- ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈청구항 2에 있어서, 상기 제4단계는 3액형의 폴리우레탄 폴리머 및 2액형 폴리우레탄을 40℃~100℃ 로 예열하면서 탈포하여 100중량부에 대하여 대전방지제 0.8~1.2중량부를 혼합한 코팅제를 주형 코팅하는 것을 특징으로 하는 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법.
- 청구항 1에 의한 전기전자 제품 제조장비용 부품 코팅 방법으로 코팅된 부품.
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