KR200173164Y1 - 평판소자의 기판 분리시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 평판소자의 기판을 세터로부터 분리하는 신규한 시스템을 개시한다.

기판의 열처리시 팔레트로 사용되는 세터는 기판과의 접착면이 고도의 평활면이어서 기판의 분리가 어려워 기판과 세터의 손상문제와 분리 및 반출의 자동화가 불가능한 문제등이 있었다.

본 고안에서는 세터에 관통구멍을 형성하여 컨베이어 단부의 압력실상으로 진입시킨 뒤, 세터를 부압으로 흡착시킨 상태로 압력실에 압력기체를 주입하여 기판을 에어쿠션 효과로 들어 올림으로써 기판과 세터의 손상을 방지하고 기판의 분리및 반출의 자동화가 가능하도록 하였다.

Description

평판소자의 기판 분리시스템

제1도는 세터의 기능을 설명하는 단면도,

제2도는 본 고안 시스템의 구성을 보이는 단면도,

제3도는 본 고안에 의한 세터의 구성을 보이는 확대단면도,

제4도는 제2도에서 압력실의 구성을 보이는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P : 기판(substrate) S : 세터(setter)

V : 컨베이어(conveyor) 10 : 압력실(pressure chamber)

20 : (세터의) 관통구멍 30 : 안내롤러(guide roller)

11 : 연결관 40 : 흡착관

41 : 배기관 42 : 흡착구멍

본 고안은 평판소자의 제조에 관한 것으로, 특히 기판을 세터(setter)로부터 분리하는 시스템에 관한 것이다.

반도체소자로부터 LCD나 PDP등의 평판표시장치에 이르기까지 평판소자의 활용영역은 계속 넓어지고 있는 바, 평판소자는 기본적으로 유리등의 기판상에 기능층을 적층한 구성을 가진다.

이러한 기능층은 박막 또는 후막공정으로 이루어지는 바, 제조원가의 큰 차이에 따라 주로 인쇄방법등의 후막공정이 선호되고 있다. 인쇄방법은 기능성입자를 바인더(binder)와 용제등에 혼합하여 구성한 인쇄 페이스트(paste)를 스크린(screen)등에 의해 선별적으로 인쇄함으로써 패턴(pattern)을 형성하는데, 인쇄된 패턴이 견고한 기능층을 이루기 위해서는 일반적으로 소성(燒成)등의 열처리가 필요하게 된다.

기판의 열처리는 공장생산의 경우 주로 소성로등의 연속도를 통과하며 이루어지는데, 이러한 열처리에 사용할 수 있는 컨베이어(conveyor)는 체인(chain) 컨베이어나 메시 벨트(mesh belt) 컨베이어 등의 금속 컨베이어이다.

그런데 기판은 주로 유리로 구성되는 바, 유리는 상온에서도 크리이프(creep)가 심하게 발생되는 유동체이므로 고온 소성시 체인 컨베이어나 메시 컨베이어에 그대로 적재하면 기판에 전체적으로 그리고 국부적으로 큰 변형이 발생될 수 밖에 없다.

이에 따라 제1도에 도시된 바와 같이 열처리될 기판(P)을 적재하는 팔레트(palet)가 사용될 수 밖에 없는 바, 특히 이 팔레트는 고온상태에서도 열변형이 없는 특수 세라믹 재질로 구성되어 세터(setter : S')라는 명칭으로 통칭되고 있다. 세터(S')의 표면은 기판(P)면의 손상이 없도록 ㎛ 단위의 표면가공이 이루어져 상당한 고가이다.

이와 같이 기판(P)을 세터(S')에 적재하여 메시 벨트 컨베이어등에 의해 소성로등을 통과시켜 열처리를 완료하고 나면 기판(P)을 세터(S')로 부터 분리해 다음 공정으로 투입해야 한다.

그런데 기판(P)의 하면은 수 ㎛의 표면조도를 가지는, 즉 거의 완전한 평활면인 세터(S')의 상면에 달라 붙어 쉽게 떼어낼 수가 없게 된다.

이에 따라 종래에는 기판(P)을 세터(S')에 대해 횡으로 밀어 떼어내거나 기판(P)과 세터(S') 사이에 날(edge)을 찔러 넣어 기판(P)을 들어 올림으로써 분리하였다.

이러한 과정에서는 기판(P)과 세터(S')의 표면이 긁혀 스크래치(scratch)등의 손상이 불가피하게 발생될 수 밖에 없는 바, 기판(P)의 손상 등 불량의 발생률이 높고 고가의 세터(S')도 사용수명이 짧아질 수 밖에 없게 된다.

종래 방법의 또 하나의 문제는 이러한 분리및 반출작업이 수동으로 이루어질 수 밖에 없어 그 작업 생산성이 낮으며, 더구나 아직 고온인 기판(P)과 세터(S')를 취급해야 하므로 작업성도 불량하고 취급중 크랙(crack)이나 파손등의 손상도 빈번히 발생되는 점이다.

이와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 본 고안의 목적은 기판과 세터를 손상없이 자동으로 분리하여 자동으로 반출할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 고안자는 먼저 기판(P)과 세터(S')가 밀착되는 원인을 살펴보았다.

그 결과 가장 주요한 원인은 기판(P)과 세터(S')의 접촉면이 각각 상당히 고른 평활면들이므로 두 평활면간에 공기가 잔류하기 어려운 진공흡착에 의한 것으로 파악되었다. 이외에도 기판(P)과 세터(S')간의 정전기의 발생에 의한 정전부착과, 유리제인 기판(P)의 Si 팔이 고온상태에서 유사재질인 세라믹제 세터(S')의 Si팔과 부분적인 공유결합도 일으킴을 알게 되었다.

이러한 원인의 규명에 따라 본 고안자는 기판(P)과 세터(S')의 접촉면 사이에 충분한 압력의 공기를 주입하면 진공흡착과 공유결합에 의한 부착을 떼어낼 수 있으며, 특히 이온화 공기를 주입하면 정전부착에 의한 결합력도 해제시킬수 있다는 결론에 도달하였다.

이에 따라 구성된 본 고안의 기판분리 시스템은 기판을 세터에 적재하여 컨베이어에 의해 열처리로를 통과시킨 후 기판을 세터로부터 분리하는 시스템으로서, 세터에 복수의 관통구멍을 형성하고, 컨베이어의 단부에 설치되며 그 상면이 세터의 진입으로 차폐되어 소정압력의 기체가 공급되는 압력실과, 이 압력실의 측벽으로 연장되며 부압(負壓)이 공급되어 압력실 상변의 흡착구멍으로 세터를 흡착파지하는 흡착관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의하면, 압력실상에 기판을 적재한 세터가 진입되면 세터가 흡착관에 의해 고정된 상태로 압력실내에 공급된 기체압력이 세터의 관통구멍을 통해 기판을 세터로부터 자동적으로 분리하게 되고, 분리상태는 기판이 세터로부터 소정간격만큼 떠오른 상태가 되므로 그 간격으로 포오크 리프트(fork lift)등 이재(移載) 장치의 포오크등을 진입시켜 자동으로 반출할 수 있게 된다.

이러한 본 고안 시스템의 구체적인 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제2도에서, 메시 벨트 컨베이어등의 컨베이어(V)상에서 기판(P)을 적재하는 세터(S)에는 본 고안 특징에 따라 복수의 관통구멍(20)이 형성되어 있다.

컨베이어(V)는 기판(P) 및 세터(S)가 적재된 상태로 주행하여 소성로등의 열처리로(도시안됨)를 통과하게 되는데, 컨베이어(V)의 단부에는 본 고안에 따라 압력실(10)이 설치된다. 나머지 부호 T1과 T2는 세터(S)의 정지를 위한 스토퍼(stopper)이다.

제3도에 도시된 바와 같이 하측에 기체압력의 원활한 도입을 위해 깔때기 형태의 도입부(21)가 형성되고, 그 상부는 기판(P)과의 긁힘등의 방지를 위해 라운딩(rounding) 또는 챔퍼링(chamfferring)된다.

한편 압력실(10)의 측벽(13)에는 부압이 공급되는 흡착관(40)이 배열되는데 그 상부, 즉 압력실(10) 측벽의 상변에는 역시 깔때기 모양의 흡착구멍(42)이 형성되어 흡착관(40)을 통한 부압의 공급에 따라 세터(S)를 흡착파지하게 된다.

한편 압력실(10)은 제4도에 잘 도시된 바와 같이 상면이 세터(S)의 진입으로 차폐되는 대략 직육면체의 개방된 용기형태로 구성되어 그 일측에 형성된 연결관(11)으로 압력기체가 공급된다.

압력실(10)의 상변에는 세터(S)의 진입을 원활하게 하고, 세터(S)에 손상을 가하지 않도록 적절한 탄성의 베어링재(12)가 부착되는 바, 내열성등을 감안하여 베어링재(12)는 불소수지(상품명 ; Teflon)로 구성되는 것이 바람직하다.

세터(S)는 컨베이어(V)의 구동력에 의해 압력실(10)상으로 진입하게 되므로 그 진입의 촉진을 위해서 압력실(10)의 상부에는 세터(S)의 진입방향으로 보아 좌우측에 안내롤러(30)가 구비되는 것이 바람직하다.

압력실(10)의 측벽(13)에 배열된 흡착관(40)은 바람직하기로 하나 또는 복수의 배기관(41)에 연결되고, 이 배기관(41)은 진공펌프나 진공배관 등의 부압원(負壓源)에 연결된다.

이와 같은 본 고안 시스템의 작동을 살펴보기로 한다.

제2도와 같이 열처리가 이뤄져 컨베이어(V)를 따라 이동하는 세터(S) 및 기판(P)은 일단 컨베이어(V)의 단부에서 스토퍼(T1)에 의해 정지된다.

이 스토퍼(T1)가 해제되면 세터(S) 및 기판(P)은 컨베이어(V)의 주행력에 의해 압력실(10) 상부로 진입하여 안내롤러(30)에 안내되며 이동하고 그 단부가 다른 스토퍼(T2)에 의해 접촉하여 정지하게 된다.

이때 배기관(41)을 통해 흡착관(40)에는 소정의 부압이 공급되고 이에 따라 흡착구멍(42)은 세터(S)를 흡착파지한다.

그러면 연결관(11)을 통해 압력실(10)에 소정압력의 기체가 공급되고 이 기체는 세터(S)의 관통구멍(20)을 통해 기판(P)을 들어 올리게 된다.

한편 주입되는 기체는 바람직하기로 양 또는 음 전하로 대전된 이온화기체인 것이 바람직하다. 이러한 기체의 이온화는 고압으로 대전된 전극 사이로 기체를 통과시켜 간단히 이뤄질 수 있는 바, 정전기 제거에 일반적으로 사용되고 있는 기술이다. 또한 주입기체는 공기여도 무방하나 필요에 따라서는 N2등이나 불활성가스를 주입할 수도 있다.

관통구멍(20)을 통해 기판(P) 하면으로 주입된 기체는 제3도에 화살표로 표시된 바와 같이 관통구멍(20)의 상부 주위로 퍼지며 기판(P)과 세터(S) 사이의 틈새로 빠져 나가게 된다. 이와 같이 좁은 틈새로 빠져나가는 기체의 흐름은 에어쿠션(air cushion) 효과를 일으켜 기판(P)을 떠오르게 하는 부양력(浮揚力)을 발생시키게 된다. 이러한 에어 쿠션 효과를 이용하고 있는 다른 예로서는 공기부양선(hover craft)등을 들수 있다.

이와 같이 기판(P)이 세터(S)로부터 떠오르게 됨에 따라 기판(P)과 세터(S) 사이에는 포오크리프트등 이재장치의 포오크가 삽입될 수 있게 되며, 이에 따라 기판(P)의 자동적인 반출이 가능하게 된다. 물론 작업자가 기판(P)을 수동으로 반출하는 작업도 기판(P)이나 세터(S)에 손상을 입히지 않고 이뤄질 수 있다.

기판(P)을 분리반출하고 난 세터(S)는 역시 이재장치에 의한 자동반출이나 작업자에 의한 수동반출에 의해 압력실(10)상에서 반출된다.

그러면 컨베이어(V)의 스토퍼(T1)가 해제되어 다음 세터(S) 및 기판(P)이 압력실(10)상에 진입되어 다음 분리공정이 수행된다.

이상과 같이 본 고안에 따르면 기판(P)과 세터(S)를 손상없이 자동으로 분리할 수 있으며 분리상태에서 수동반출 뿐 아니라 자동반출도 가능하게 되어 작업성과 생산성을 크게 개선할 수 있게 된다. 또한 반출된 기판(P)에 손상이 없어 완성된 평판소자의 품질이 향상되고, 세터(S)도 손상이 없어 장기간 반복사용이 가능하게 되어 품질향상과 원가절감의 효과도 발휘하게 된다.

Claims (1)

1. 기판을 세터에 적재하여 컨베이어에 의해 열처리로를 통과시킨후 상기 기판을 상기 세터로부터 분리하는 시스템으로서, 상기 세터(S)에 복수의 관통구멍(20)을 형성하고, 상기 컨베이어(V)의 단부에 설치되며 그 상면이 상기 세터(S)의 진입으로 차폐되어 소정압력의 기체가 공급되는 압력실(10)과, 상기 압력실(10)의 측벽(13)으로 연장되며 부압이 공급되어 상기 압력실(10) 상변의 흡착구멍(42)으로 상기 세터(S)를 흡착파지하는 흡착관(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판소자의 기판 분리시스템.