KR20010014171A - 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 장치및 방법 - Google Patents

Abstract

스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 목적은 기능적으로 보다 확실하게 성형 분리를 만들어 비싼 부품들에 대한 손상을 상당히 방지하는 것이다.

수동으로 이동 가능한 이것의 챔버 부분(1,2)들이 스탬핑 공구(3)를 위한 그리고 형상화될 수 있는 기판(5)을 위한 서포터인 밀폐 가능한 챔버는 기판 홀더(16)를 포함하며, 기판 홀더는 챔버가 밀폐될 때 기판(5)을 스탭핑 영역 외측에 있는 이것의 서포터에 고정하며, 그 결과, 기판(5)은 챔버가 개방될 때 스탭핑 공구(3)로부터 분리된다.

장치 및 방법은 미소 가공된 부품들의 제조를 위하여 사용된다.

Description

스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING A MOULDED SUBSTRATE FROM A STAMPING TOOL}

본 발명은 밀봉성 챔버의 한 쌍의 챔버 부분들을 가지는 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판의 분리에 관한 것이며, 한 쌍의 챔버 부분들은 서로에 관계하여 이동할 수 있으며, 첫 번째 챔버 부분이 스탬핑 공구용 서포터로서 작용하고 두 번째 챔버 부분이 형상화될 수 있는 기판용 서포터로서 작용한다.

미소가공된 부품들을 제조하기 위한 방법은 LIGA 공정의 이름하에 공지되어 있다(LIGA는 플라스틱을 이용하는 싱크로트론 조사 전기 도금 성형의 독어 약자이다). 예를 들어 열가소성 층과 같은 성형 가능한 재료로 성형 공구를 누르는 것에 의하여, 수 나노미터로부터 수 백 마이크로미터 범위의 높이를 가지는 삼차원 패턴이 바람직하게 진공하에서 그리고 성형 가능한 재료의 연화 온도 위에 놓이는 온도에서 제조된다.

이러한 목적에 적절한 DE 196 48 844 C1에 따른 장치는 프레임에 고정된 하나의 챔버 부분 및 하나의 가동성 챔버 부분을 포함한다. 챔버 내측의 압력 및 온도 조건을 설정하는 것은 고정된 챔버 부분에 작용하는 힘의 소정값에 관련된다.

고온성형 공정이 마무리된 후에, 고정된 챔버 부분 상의 기판 서포트에 적용되는 성형 가능한 재료는 공정에 의하여 유발되는 상기 성형 공구의 큰 종횡비, 수축 공정 및 표면 인성으로 인하여 성형공구의 패턴에 들어붙어, 적절한 방식으로 분리되어야만 한다.

성형의 분리동안 낮은 레벨로 굽힘 응력을 유지하여 이용 가능한 성형 공구 표면에서의 기하학적 제한을 피하도록 의도된 DE 195 09 452 A1에 따른 장치는 이러한 성형 분리를 위하여 사용된다.

미소 구조가 성형된 부품으로 전달되는 성형 인서트는 그 가장자리에서 정지 위치와 작업 위치 사이에서 이동될 수 있는 추출기에 의하여 에워싸인다. 압축화된 유체로 채워질 수 있는 공간이 성형된 부품으로부터 멀리 있는 추출기의 측부에 제공된다. 추출기의 작업 위치에서, 유체가 성형된 부품의 가장자리 바로 아래에서 작용하여 성형 인서트와 분리되어야만 되는 성형된 부품 사이의 압력이 만들어져서, 그 결과, 분리를 돕도록 의도된다. 더욱이, 추출기가 유체로부터의 압력의 도움으로 작업 위치로 이동되도록 의도된다.

그러나, 개시된 해결책에 있어서, 추출기를 변위시키며 위하여 유체의 이중 기능을 위해 준비되는 공간이 공압 실린더로서 작용하여야만 하는 압력 챔버로서 설계되어야 되는 이러한 특성의 동작 방법은 상당한 불확실성을 수반한다. 이는 그 위에 놓여진 성형된 부품의 층과 함께 성형 인서트와 인접한 추출기가 공간의 벽요소로서 제공되기 때문이다. 사출기 상에서의 성형된 부품의 한정되지 않은 접착은 밀봉되지 않은 영역을 이끌 수도 있으며, 장치의 기능에 상당히 나쁜 영향을 줄 수 있다.

또한, 성형 분리 공정의 제어는 적용된 힘 제어 및 기계적인 스토퍼 수단에 의한 종료의 결과로서 한정되지 않는다. 형상화된 부품의 행위는 크게 제어할 수 없게 된다.

추가의 결점은 성형 인서트에 대한 추출기의 가장자리측의 일치이며, 비싼 부품과의 이러한 직접적인 접촉이 손상 또는 공구 상의 어떤 다른 나쁜 영향을 불필요하게 증가시키기 때문이다.

본 발명의 목적은 성형 분리를 작업적으로 보다 확실하게 만들어 비싼 부품에 대한 손상을 방지하는 것이다.

본 발명에서 청구된 바와 같이, 상기 목적은 한 쌍의 챔버 부분들이 서로에 관계하여 이동할 수 있으며, 첫 번째 챔버 부분이 스탬핑 공구용 서포터로서 작용하고 두 번째 챔버 부분이 형상화될 수 있는 기판용 서포터로서 작용하는 한 쌍의 챔버 부분들을 가지는 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 장치의 수단에 의하여 달성된다. 챔버는 챔버가 밀폐될 때 스탬핑 영역의 외측에 있는 그 서포터에 기판을 고정하는 기판 홀더를 포함하고, 그 결과 챔버가 개방될 때 기판은 스탬핑 공구로부터 분리된다.

더욱이, 기판 홀더는 챔버부분들의 이동방향과 평행하게 변위될 수 있으며, 스탬핑 공구용 서포터와 함께 첫 번째 압력 챔버를 에워싼다. 바람직하게, 첫 번째 압력 챔버는 기판 홀더의 경계를 결정하는 환형 홈으로써 스탬핑 공구용 서포터 내로 가공된다.

압력 챔버는 가동성 부품으로서 기판 홀더를 포함하고, 공압 실린더로서 높은 레벨의 확실성으로 동작하며, 가판 홀더는 공압 실린더에 의하여 챔버의 체적을 증가시키는 것에 의하여 기판을 향하여 이동된다.

또한, 기판 홀더가 스탬핑 공구용 서포터 상에 있는 공구 홀더를 에워싸면 바람직하고, 공구 홀더는 스탬핑 공구의 외주면 주위를 결합한다. 이것은 비싼 스탬핑 공구와 가동성 부품 사이의 직접적인 접촉을 피하므로, 손상의 위험을 상당히 감소시킨다.

더욱이, 기판 상에 있는 기판 홀더는 공구 홀더와 함께 두 번째 압력 챔버의 경계를 정하고, 챔버가 개방될 때 스탬핑 공구로부터 기판의 분리를 돕기 위하여, 압축 공기를 위한 적어도 하나의 덕트가 공구 홀더를 통하여 두 번째 압력 챔버로 가이드된다.

스탬핑 공구용 서포터는 압축 공기를 위한 공급 덕트들을 포함하며, 그 덕트들 중 첫 번째 덕트는 첫 번째 압력 챔버에 연결되고, 두 번째 덕트는 공구 홀더에 있는 덕트에 연결된다.

더욱이, 본 발명은 한 쌍의 챔버 부분을 포함하는 밀폐된 챔버의 내측에 있는 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 방법에 관한 것이며, 밀폐된 챔버는 서로에 관계하여 이동할 수 있는 한 쌍의 챔버 부분들을 포함하며, 챔버 부분들중 첫 번째 챔버 부분은 스탬핑 공구용 서포터로서 작용하며 두 번째 챔버 부분은 형상화될 수 있는 기판용 서포터에 고정되고 챔버를 개방하는 것에 의하여 스탬핑 공구로부터 분리된다.

챔버가 개방될 때 고정된 가장자리 영역에 형성된 초기의 분리 영역은 기판이 스탬핑 공구로부터 완전히 분리될 때까지 압축된 공기 및 챔부의 추가 개방의 수단에 의하여 크기에 있어서 증가되면 바람직하다.

성형된 부품이 추출기의 방식에 의한 힘 제어 수단에 의해서만 기능적 조건들에서 성형 인서트로부터 분리되는 DE 195 09 452 A1에 다른 공지의 해결채과 대조적으로, 스탬핑 공구로부터 기판의 분리는 상이하게 제어되는 다양한 기증적 순서로 분할된다. 기판이 가장자리 영역에서 그 서포터에 유지되는 동안, 챔버의 개방부를 적절하게 조정하는 것에 의하여 스탬핑 공구로부터 기판을 분리하는 것이 가능하다. 성형된 부품의 성능은 상당히 제어할 수 있게 된다. 기판은 벗겨지거나 또는 추출되지 않고, 오히려 초기에 적소에서 유지된 후에 당겨진다.

압축된 공기의 수단에 의하여 수행될 수 있는 기능적 순서들을 위하여, 어느 때에도 적절한 압력 상태가 퍼질 수 있는 별도의 압력 챔버가 준비된다. 바람직하게, 분리작업은 스프링 백 효과 없이 그리고 공구로부터의 패턴을 찢음없이, 성형될 수 있는 물질이 고르게 제거되는 방식으로 어떤 때에도 확실하게 제어될 수 있다. 성형에 이어질 수 있는 별도의 공정 단계들을 자동화할 가능성과 함께 수작업의 제거는 생산성에 있어서의 증가가 따른다.

본 발명은 개략적인 도면을 참조하여 다음에 보다 상세하게 설명되며, 여기에서,

도 1은 미소 가공된 패턴을 성형하기 위한 장치를 도시하며

도 2는 도1에 따른 장치에 포함된 성형 분리 장치를 도시하며,

도 3은 성형분리기가 취해진 후에 성형 분리 장치로부터의 발췌도이다.

진공아래 작업하는 도 1에 따른 성형 장치는 밀폐 가능한 챔버로서 구성되며, 서로에 관계하여 이동할 수 있는 챔버 부분 1,2들을 포함하며, 이 중 하나의 챔버 부분 1은 스탬핑 공구 3를 위한 서포터를 포함하며, 기판 서포터 4상의 다른 챔버 부분 2은 형상화될 수 있는 기판 5를 포함한다. 온도 제어 플레이트 6,7들은 고온 스탬핑에 필요한 온도를 설정한다.

도 2로부터 보다 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 스탬핑 공구 3을 위한 서포터는 원통형 공구 홀더 8를 포함하며, 공구 홀더는 베이스 플레이트 9에 부착되어 밀봉 링 10에 의하여 밀봉되어, 스탬핑 공구 3의 외주면 주위를 결합한다. 그 내부 원통면 14이 공구 홀더 8의 원통형 원주면 15까지 연장되는 환형 홈부 13는 베이스 플레이트 9에 가공되며, 베이스 플레이트는 온도 제어 플레이트 6에 부착되어 밀봉 링 11, 12들을 통하여 밀봉된다. 챔버 이동 방향과 평행하게 변위될 수 있는 환형의 기판 홀더 16는 홈 13 및 이를 연장시키는 원주면 15과 함께 압축 공기용 첫 번째 공급 덕트 18가 베이스 플레이트 9를 통하여 그 내부로 가이드되는 첫 번째 압력 챔버를 형성한다. 단부 측에 빈 홀더로서 작용하고 포위 밀봉부 20를 구비한 돌출부 19를 가지는 기판 홀더 16는 밀봉 수단 21, 22의 방식에 의하여 공구 홀더 8의 외부 원통면 15에 그리고 홈 13의 외부 원통면 23에 각가 접촉된다. 이러한 것은 축 방향으로 이동할 수 있는 기판 홀더 16가 공압 실린더의 피스톤처럼 작용할 수 있게 한다. 이동 범위는 한 쪽 방향이 베이스 플레이트 9에 의하여 정해지며 다른 쪽 방향이 도시되지 않는 스토퍼에 의하여 정해진다. 복귀 스프링 24은 기판 홀더 16를 압축 공기의 공극이 정지된 수에 그 정지 위치로 복귀시키도록 작용한다. 정지 위치에서, 기판 홀더 16는 어떠한 도면에도 도시되지 않았을지라도 스탬핑 공구 3의 구조면 이상 돌출하지 않도록 포위 밀봉부 20과 함께 돌출부 19 이상 충분히 상승된다.

베이스 플레이트 9에 있는 압축 공기용 두 번째 공급 덕트 25는 상하로 연장하는 덕트 26 내로 개방하고, 공구 홀더 8에 있는 추가 덕트 27에 의하여 단부측 배출구까지 연장된다. 두 개의 공급 덕트 18, 25들은 성형 장치 공압 시스템(도시되지 않음)에 의하여 공급되며 별개로 작동될 수 있다.

스탬핑 공구 3의 표면 패턴이 예를 들어 DE 196 48 844 CI에 따라서 기판으로 전달될 수 있는 스탬핑 사이클은 성형 장치의 폐쇄와 함께 시작한다. 이 때, 기판 홀더 16는 정지 위치에 있다. 적절한 주위 조건(진공)이 공압 제어 시스템을 이용하여 설정되고 필요한 온도가 온도 제어 플레이트 6, 7을 이용하여 설정된 후에, 두 개의 챔버 부분 1,2들은 스탬핑 공구 3가 형상화 될 수 있는 기판 5과 접촉할 때까지 힘 및 거리 제어 방식으로 서로에 관계하여 상하로 배치된다. 그런다음, 힘 제어 위치 선정 작업의 수단에 의하여, 기판 5은 설정된 공정 변수에 따라서 스탬핑 공구 3 내로 가압된다. 그 후, 챔버는 온도 제어 플래이트 6, 7의 수단에 의하여 온도-종속 성형 분리 온도로 냉각된다. 이 기간 동안, 스탬핑 작업에 의하여 발생되는 스탬핑 공구 3와 기판 5 사이의 표면 접촉은 힘 조정 방식으로 유지된다.

성형 분리 온도에 도달되었을 때, 표준 대기압 조건이 챔버에서 다시 만들어 진다. 압력 평형이 발생한 후에, 압축 공기는 공압 유닛의 수단에 의하여 공급 덕트 18에 적용되며, 압축 공기는 공정에 적절한 압축화된 가스 매체를 의미하는 것을 알 것이다.

첫 번째 압력 챔버 17에 만들어진 압력의 결과로서, 기판 홀더 16는 포위 밀봉부 20와 함께 돌출부 19가 기판 5의 표면에 정지할 때까지 챔버 부분 2을 향하여 변위된다. 이러한 접촉이 이동을 정지시키기 때문에, 기판 5은 공기압에 비례하는 힘으로 기판 서포터 4를 향하여 가압된다. 기판 5 상의 환형 돌출부 19의 밀봉 지지부는 기판 5, 공구 홀더 8 및 스탬핑 공구 3에 의하여 범위가 정해지는 두 번째 압력 챔버 28를 만들고, 덕트 27는 두 번째 챔버로 벌어진다.

압력 챔버 28가 덕트 25, 26, 27를 통하여 압축 공기로 채워진 후에, 두 챔버 부분 1,2들 사이의 거리는 연속적으로 증가된다. 첫 번째 압력 챔버 17에서 퍼지는 압력으로 인하여 기판 홀더 16에 의하여 기판 서포터 4로 일정하게 가압되는 기판 5는 가장자리로부터 스탬핑 공구 3에서 당겨진다. 두 번째 압력 챔버 28에 존재하는 압축 공기는 형성된 틈새로 즉시 흘러, 공기 압력에 비례하는 성형 분리힘으로 기판 5의 분리를 돕는다. 점진적 분리에 관계되면 공기가 작용하는 면적의 증가는 성형 분리힘에 있어서의 추가의 증가를 이끈다. 분리 공정은 기판 5의 주변에 걸쳐서 고르게 분포되고, 어떠한 스프링 백 효과와 관련되지 않는다.

챔버 부분 1,2들의 연속적인 이동은 소정의 거리에 대해 한정되고 균일한 속도로 수행된다. 이러한 운동의 종료후에, 압력 챔버 17 및 28들에 대한 압축 공기 공급은 차단된다. 복귀 스프링 24은 그 정지 위치로 다시 기판 홀더 16을 이동시킨다.

기판 5이 스탬핑 공구 3로부터 완전히 분리되었을 때, 챔버는 개방될 수 있다.

Claims (8)

1. 한 쌍의 챔버 부분들이 서로에 관계하여 이동할 수 있으며, 첫 번째 챔버 부분이 스탬핑 공구용 서포터로서 작용하고 두 번째 챔버 부분이 형상화될 수 있는 기판용 서포터로서 작용하는 한 쌍의 챔버 부분들을 가지는 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 장치에 있어서, 챔버는 챔버가 밀폐될 때 기한 (5)을 스탬핑 영역 외측에 있는 그 서포터에 고정하는 기판 홀더 (16)를 포함하며, 그 결과 챔버가 개방될 때 기판(5)이 스탬핑 공구(3)로부터 분리되는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 기판 홀더(16)는 챔버 부분(1,2)의 이동 방향과 평행하게 변위될 수 있으며, 스탬핑 공구(3)를 위한 서포터와 함께 첫 번째 압력 챔버(17)를 에워싸는 장치.
3. 제 2항에 있어서, 기판 홀더(16)는 스탬핑 공구를 위한 서포터 상에 있는 공구 홀더(8)를 에워싸며, 공구 홀더는 스탬핑 공구(3)의 외주면 주위를 결합하는 장치.
4. 제 3항에 있어서, 첫 번째 압력 챔버(17)는 기판 홀더(16)의 경계를 정하는 환형 홈부(13)로서 스탬핑 공구(3)를 위한 서포터로 가공되는 장치.
5. 제 4항에 있어서, 기판(5)상에 정지하는 기판 홀더(16)는 공구 홀더(8)와 함께 두 번째 압력 챔버(28)의 경계를 정하며, 적어도 하나의 압축 공기용 덕트(27)는 챔버가 개방될 때 스탬핑 공구(3)로부터 기판(5)의 분리를 돕기 위하여 공구 홀더(8)를 통하여 두 번째 압력 챔버로 가이드되는 장치.
6. 제 5항에 있어서, 스탬핑 공구(3)를 위한 서포터는 압축 공기용 공급 덕트(18,25)를 포함하며, 첫 번째 덕트는 첫 번째 압력 챔버(17)에 연결되며, 두 번째 덕트는 공구 홀더에 있는 덕트(27)에 연결되는 장치.
7. 서로에 관계하여 이동할 수 있는 한 쌍의 챔버 부분들을 포함하며, 첫 번째 챔버 부분이 스탬핑 공구용 서포터로서 작용하며 두 번째 챔버 부분은 형상화될 수 있는 기판용 서포터로서 작용하는 한 쌍의 챔버를 포함하는 밀폐된 챔버의 내측에 있는 스탬핑 공구로부터 형상화된 기판을 분리하기 위한 방법에 있어서, 기판(5)은 스탬핑 영역을 외측에 놓는 가장자리 영역에서 그 서포터에 고정되고 챔버를 개방하는 것에 의하여 스탬핑 공구(3)로부터 분리되는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 챔버가 개방될 때 고정된 가장자리 영역에 형성된 초기의 분리 영역은 기판(5)이 스탬핑 공구(3)로부터 완전히 분리될 때까지 압축된 공기 및 챔버의 추가 개방의 수단에 의하여 크기에 있어서 증가되는 방법.