KR20070074205A - 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템 - Google Patents

Abstract

헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 디스펜싱 시스템은, 스테이지와 상기 스테이지에 대하여 수평 및 수직 방향으로 이동하는 디스펜싱 헤드를 포함하는 디스펜싱 시스템에 있어서, 상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 스테이지에 대하여 수평 방향으로 이동하는 수평 운동부; 상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 수평 운동부에 대하여 수직 방향으로 이동하고, 유동성 재료를 저장 및 토출하는 시린지가 고정된 수직 운동부; 상기 디스펜싱 헤드에 설치되어 상기 스테이지 위에 놓인 대상 기판까지의 거리를 감지하는 거리센서; 및 상기 거리센서로부터 신호를 인가 받아 상기 대상 기판에 대한 상기 시린지의 높이가 상기 시린지의 토출 동작 시에 일정하게 유지되도록 실시간으로 상기 수직 운동부의 높이를 제어하는 높이 제어부를 포함한다.

디스펜싱 시스템, 시린지, 거리센서, 디스펜싱 헤드, 유기전계발광소자

Description

헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템{Realtime head height control type dispensing system}

도 1은 본 발명에 따른 디스펜싱 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 디스펜싱 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

10: 디스펜싱 헤드 40: 압력 인가부

60: 시린지 61: 토출구

70: 수직 운동부 73, 83: 거리센서

80: 수평 운동부 91,92: 높이 제어부

100: 기판 200: 프레임

220: 스테이지

본 발명은 유동성 재료의 디스펜싱 공정에 사용되는 디스펜싱 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 디스펜싱 중에도 시린지의 토출구와 디스펜싱 대상 기판 사 이의 갭이 일정하게 유지되도록 디스펜싱 헤드의 높이를 자동적으로 조정할 수 있는 디스펜싱 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 디스펜싱 시스템(dispensing system)은 용액, 페이스트 또는 용융액 등의 유동성 재료를 일정량씩 토출하여, 상기 유동성 재료를 도포하고자 하는 위치에 점 또는 선 등의 패턴으로 도포하는 장치를 말한다. 최근에는 표면실장(SMT)용 접착제나 반도체칩의 언더필(underfill)용 수지뿐만 아니라 PDP의 형광 물질 및 유기 전계 발광소자(이하, OLED라 함)의 유기 발광 재료의 도포 등에 폭넓게 사용될 수 있다.

디스펜싱 시스템에서 디스펜싱 헤드는 적어도 하나의 시린지를 포함하고, 시린지는 토출할 유동성 재료를 담는 저장부와 상기 유동성 재료를 스테이지 쪽으로 토출하는 토출구를 구비한다. 디스펜싱 작업을 수행함에 있어서, 상기 토출구와 디스펜싱의 대상인 기판 사이의 갭(gap)은 디스펜싱 결과에 큰 영향을 미친다. 특히 선형 패턴을 디스펜싱하는 경우에는 상기 갭에 따라 선형 패턴의 두께 및 폭이 달라질 수 있다. 따라서, 기판의 여러 부분에 걸쳐 균일성 있는 패턴을 형성하기 위해서는 상기 갭을 일정하게 유지할 필요가 있다.

PDP나 OLED 등 평판 디스플레이 패널의 제조에 사용되는 종래의 디스펜싱 시스템은 디스펜싱 작업을 수행하기에 앞서, 디스펜싱 헤드를 대상 기판의 몇몇 지점으로 이동시키면서 각 지점에서 기판까지의 거리를 측정하여 그 측정값을 바탕으로 디스펜싱 헤드의 높이를 조정하고 있다. 그러나, 대상 기판이 바뀔 때마다 상기 거리 측정 작업을 수행하는 경우에는 시간은 비교적 적게 걸리는 대신 정확성이 떨어 지는 문제가 있다. 또한, 대상 기판에 개별 패턴을 형성할 때마다 상기 거리 측정 작업을 수행하는 경우에는 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있는 반면 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제점들을 개선하기 위해 제안된 것으로, 디스펜싱 중에도 시린지의 토출구와 디스펜싱 대상 기판 사이의 갭이 일정하게 유지되도록 디스펜싱 헤드의 높이를 실시간으로 조정할 수 있도록 한 디스펜싱 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템은, 스테이지와 상기 스테이지에 대하여 수평 및 수직 방향으로 이동하는 디스펜싱 헤드를 포함하는 디스펜싱 시스템에 있어서, 상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 스테이지에 대하여 수평 방향으로 이동하는 수평 운동부; 상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 수평 운동부에 대하여 수직 방향으로 이동하고, 유동성 재료를 저장 및 토출하는 시린지가 고정된 수직 운동부; 상기 디스펜싱 헤드에 설치되어 상기 스테이지 위에 놓인 대상 기판까지의 거리를 감지하는 거리센서; 및 상기 거리센서로부터 신호를 인가 받아 상기 대상 기판에 대한 상기 시린지의 높이가 상기 시린지의 토출 동작 시에 일정하게 유지되도록 실시간으로 상기 수직 운동부의 높이를 제어하는 높이 제어부를 포함한다.

상기 거리센서는 디스펜싱 작업 시 상기 디스펜싱 헤드의 진행방향을 기준으 로 시린지보다 선행하는 위치에 배치될 수 있다.

상기 거리센서는 상기 수평 운동부에 고정될 수도 있고, 상기 수직 운동부에 고정될 수도 있다. 거리센서가 수직 운동부에 고정된 경우, 상기 높이 제어부는 대상 기판에 대한 상기 수직 운동부의 높이를 되 먹임(feedback) 제어할 수 있다.

이상에서 상기 거리센서로는 일 예로서 레이저 거리센서를 채용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템의 일 실시예를 보인다. 본 실시예에 따른 디스펜싱 시스템의 프레임(200)은 스테이지(220)를 지지하는 하부 구조물과 디스펜싱 헤드(10)가 상기 스테이지(220) 위에서 수평 이동할 수 있도록 가이드 하는 상부 구조물을 포함한다. 상기 스테이지(220) 상에는 디스펜싱 공정의 대상이 되는 기판(100)이 놓일 수 있다.

상기 디스펜싱 헤드(10)에는 적어도 하나의 시린지(60)가 설치된다. 상기 디스펜싱 헤드(10)는 상기 상부 구조물을 따라 이동하는 수평 운동부(80)와 상기 수평 운동부(80)에 대하여 수직 방향으로 이동하는 수직 운동부(70)를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 시린지(60)는 상기 수직 운동부(70)에 대하여 고정되게 설치될 수 있다. 즉, 상기 수평 운동부(80)는 상기 프레임(200)에 의해 가이드 되면서 xy평면 상을 이동하고, 상기 수직 운동부(70)는 상기 수평 운동부(80)에 대해서 z축을 따라 이동할 수 있다. 상기 수평 및 수직 운동부(80,70)를 이동시키는 구동수단은 종래에 알려진 기술 중에서 채용될 수 있다. 예를 들면, 서보 모터를 동력 원으로 한 메커니즘을 채용하고, 상기 서보 모터를 전기적으로 제어할 수 있다.

상기 적어도 하나의 시린지(60)는 유동성 재료를 담는 저장부(미도시)와 인가된 압력에 따라서 상기 유동성 재료가 토출되는 토출구(61)를 포함한다. 상기 토출구(61)는 팁(tip)이 상기 스테이지(220)를 향하도록 설치된 바늘 형상을 가질 수 있고, 1자형 뿐만 아니라 코일형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 시린지(60)의 저장부는 배관을 통해 압력인가부(40)와 연결된다. 상기 압력인가부(40)는 토출 제어 신호에 따라 압력을 조절하여 인가하는 압력 컨트롤러를 포함할 수 있다. 한편, 상기 도면에 도시되지는 않았으나 시린지의 토출구에 밸브를 마련하고 상기 밸브를 이용하여 토출 여부 및 유량을 제어하는 경우에는 상기 압력인가부(40)는 일정한 압력을 인가할 수 있다.

상기 디스펜싱 헤드의 일측에는 상기 스테이지(220) 위에 놓일 상기 대상 기판(100)까지의 거리를 감지하는 거리센서가 설치될 수 있다. 상기 거리센서는 디스펜싱 작업 시 상기 디스펜싱 헤드(10)의 진행방향을 기준으로 시린지(60)보다 선행하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 시린지(60)의 토출구(61)와 대상 기판(100) 사이의 갭(h)을 미리 예측하여 조정하기 위함이다. 상기 도 1의 실시예는 거리센서(83)가 수평 운동부(80)에 설치된 경우이다. 상기 거리센서(83)는 현 위치에서 대상 기판(100)까지의 거리를 감지하여 그 신호를 상기 높이 제어부(91)에 인가하고, 상기 높이 제어부(91)는 상기 신호에 따라 상기 수직 운동부(70)의 높이를 제어한다. 예를 들면 상기 수직 운동부(70)를 움직이는 서보 모터에 제어 신호를 인가할 수 있다.

예를 들어, 디스펜싱 작업 시의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 상기 디스펜싱 헤드(10) x축을 따라 이동하며 유동성 재료를 토출하여 하나의 선형 패턴을 형성하고, y축 방향으로 소정 간격만큼 이동하여 다음 선형 패턴을 형성한다. 토출 동작 중에는 시린지(60)의 토출구(61)와 대상 기판(100) 사이의 갭(h)이 일정한 값을 갖도록 정해져 있고, 토출 작업을 시작할 때는 그에 맞춰 상기 수직 이동부(70)의 높이를 설정한다. 상기 디스펜싱 헤드(10)가 수평 이동하던 중에 상기 거리센서(83)에 의해 높이 변화가 감지되면, 상기 높이 제어부(91)는 실시간으로 그 변화된 높이 만큼 상기 수직 이동부(70)의 높이를 변화시켜 상기 갭(h)이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

상기 거리센서(83)는 레이저 센서 또는 초음파 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 실시간 비접촉식으로 거리를 측정할 수 있는 센서이면 족하다. 상기 거리센서(83)의 정밀도는 디스펜싱 시스템의 용도에 따라 적당한 수준의 것으로 선택될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템의 다른 실시예를 보인다. 대부분의 구성은 상기 도 1의 실시예와 동일하고, 거리센서(73)가 상기 수직 운동부(70)에 대하여 고정 설치된다는 점에 주된 차이가 있다. 이 경우 높이 제어부(92)는 상기 수직 운동부(70)의 높이를 되먹임제어(feedback control)할 수 있다. 즉, 상기 높이 제어부(92)는 상기 수직 운동부(70)를 움직이는 서보 모터에 초기 설정값에 따른 제어 신호를 인가함과 동시에 상기 거리센서(73)를 통해 감지된 신호에 따라 상기 제어 신호를 조절할 수 있다. 따라서, 토출구(61)와 기판(100) 사이의 갭(h)을 실시간으로 좀 더 정확하게 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템은, 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들면, 유기 전계 발광소자(OLED) 제조 공정 중에서 기판상에 마련된 하부전극 패턴 위에 유동성 유기 발광 재료를 도포하여 유기 발광층 패턴을 형성하는 공정에 적용될 수 있다. 디스펜싱 시스템을 이용하여 유동성 유기 발광 재료를 도포할 때, 시린지의 토출구와 대상 기판 사이의 갭은 대략 수십㎛ 정도이다. 시린지로부터 유동성 유기 발광 재료를 토출하는 동안 상기 갭의 크기를 일정하게 유지함으로써 기판 전면에 걸쳐 균일한 유기 발광층 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 디스펜싱 헤드의 높이 설정을 위한 별도의 예비 동작을 수행할 필요 없이, 시린지의 토출 동작과 동시에 헤드의 높이를 실시간으로 조정함으로써 작업 시간을 단축시킬 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니라 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

전술한 발명의 구성에 의하여 본 발명에 따른 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템은 디스펜싱 중에도 시린지의 토출구와 디스펜싱 대상 기판 사이의 갭이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디스펜싱 시스템은 종래의 장치에서 토출 동작에 선행하여 수행하던 헤드 높이 측정 동작을 배제할 수 있게 하여 시간적 효율성을 제고하고, 아울러 기판 전면에 대하여 균일하게 패턴을 형성할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 스테이지와 상기 스테이지에 대하여 수평 및 수직 방향으로 이동하는 디스펜싱 헤드를 포함하는 디스펜싱 시스템에 있어서,

   상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 스테이지에 대하여 수평 방향으로 이동하는 수평 운동부;

   상기 디스펜싱 헤드의 일부로서, 상기 수평 운동부에 대하여 수직 방향으로 이동하고, 유동성 재료를 저장 및 토출하는 시린지가 고정된 수직 운동부;

   상기 디스펜싱 헤드에 설치되어 상기 스테이지 위에 놓인 대상 기판까지의 거리를 감지하는 거리센서; 및

   상기 거리센서로부터 신호를 인가 받아 상기 대상 기판에 대한 상기 시린지의 높이가 상기 시린지의 토출 동작 시에 일정하게 유지되도록 실시간으로 상기 수직 운동부의 높이를 제어하는 높이 제어부를 포함하는 헤드 높이 실시간 제어식 디스펜싱 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 거리센서는 디스펜싱 작업 시 상기 디스펜싱 헤드의 진행방향을 기준으로 시린지보다 선행하는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 디스펜싱 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 거리센서는 상기 수평 운동부에 고정된 것을 특징으로 하는 디스펜싱 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 거리센서는 상기 수직 운동부에 고정된 것을 특징으로 하는 디스펜싱 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 높이 제어부는 상기 대상 기판에 대한 상기 수직 운동부의 높이를 되 먹임 제어하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 거리센서는 레이저 거리센서인 것을 특징으로 하는 디스펜싱 시스템.

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