KR20100107233A - 기판 절단 장치 - Google Patents

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KR20100107233A
KR20100107233A KR1020090025415A KR20090025415A KR20100107233A KR 20100107233 A KR20100107233 A KR 20100107233A KR 1020090025415 A KR1020090025415 A KR 1020090025415A KR 20090025415 A KR20090025415 A KR 20090025415A KR 20100107233 A KR20100107233 A KR 20100107233A
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housing
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scriber
cooling gas
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KR1020090025415A
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권병삼
이성희
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 경량의 스크라이버 헤드를 구비하는 기판 절단 장치에 관한 것이다. 기판 절단 장치는 대형의 기판을 복수 개의 단위 기판들로 분리하는 스크라이빙 공정을 처리한다. 기판 절단 장치는 얇은 기판, 소형 기판 및 단일 기판 등을 처리하기 위해 적어도 하나의 스크라이버 헤드를 구비한다. 스크라이버 헤드는 하우징 내부에 제공되는 압전 소자를 이용하여 스크라이브 휠로 초음파 진동을 제공한다. 이 때, 스크라이버 헤드는 내부가 발열되는데, 이를 방지하기 위하여 스크라이버 헤드는 냉매 공급원으로부터 냉매를 공급받아서 내부 온도가 조절한다. 본 발명에 의하면, 스크라이버 헤드의 하우징 내부로 냉각 가스를 공급함으로써, 스크라이버 헤드의 초음파 진동자의 발열 현상을 제거하여 공정 불량을 방지할 수 있으며, 스크라이버 헤드의 무게 및 부피를 경량화할 수 있다.
기판 절단 장치, 스크라이브 헤드, 초음파 진동자, 냉각 가스

Description

기판 절단 장치{SUBSTRATE SCRIBING APPARATUS}
본 발명은 기판 절단 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 대형의 기판을 복수 개의 단위 기판으로 절단하는 경량의 스크라이버 헤드를 구비하는 기판 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 영상을 표시하기 위한 평판 표시 패널은 대형 패널, 즉, 모기판을 이용하여 한번에 다수매씩 제조된다. 구체적으로, 모기판은 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판을 구비하는 복층 구조의 기판 또는 단일층으로 이루어진 기판, 및, 단위 기판이 소형의 전자 장치에 이용되는 얇은 박판 등이 있다.
이와 같이, 대형 모기판을 이용하여 다수의 평판 표시 패널을 제조하기 위해서는 단위 기판으로 절단하는 과정이 필요하다. 일반적으로, 모기판을 절단하는 기판 절단 장치는 레이저 빔을 이용하거나 스크라이브 휠(scribe wheel)을 이용한다.
스크라이브 휠을 이용하는 기판 절단 장치는 스크라이브 휠 및 스크라이브 휠에 진동을 인가하는 스크라이버 헤드를 구비한다. 기판 절단 장치는 스크라이브 공정시, 스크라이브 휠이 모기판에 접촉된 상태에서 스크라이브 휠에 진동을 인가한다. 기판 절단 장치는 스크라이브 휠을 절단 예정선을 따라 이동시켜 모기판의 표면에 소정 깊이의 홈으로 이루어진 스크라이브 라인을 형성한다. 이어서 모기판에 물리적인 충격을 가하면, 모기판은 스크라이브 라인을 따라 크랙이 전파되어 단위 기판들로 분리된다.
그러나, 스크라이브 공정에서 모기판과 스크라이브 휠 간의 마찰력에 의해 스크라이버 헤드가 가열되고, 이로 인해, 스크라이버 헤드의 오작동이 유발된다. 또 초음파 진동 소자를 이용하는 스크라이버 헤드의 경우에는 온도 변화에 따라 초음파의 위상 변화가 발생되는데, 이로 인해 원하는 진동의 세기가 모기판에 정확히 전달되지 못하는 현상이 발생되어 스크라이버 헤드의 품질에 대한 신뢰성이 저하된다.
이러한 현상들을 방지하지 위해, 기판 절단 장치는 스크라이버 헤드의 상부에 별도의 냉각기를 장착한다. 그러나, 냉각기는 예를 들어, 냉각 팬(fan) 방식으로 제공되어 스크라이버 헤드의 무게(예를 들어, 약 450g 이상) 및 크기를 증가시키고, 신속한 냉각이 어렵다.
특히, 단위 기판이 소형의 전자 장치에 적용되는 얇은 예를 들어, 0.7t 이하의 박판인 경우에는 스크라이버 헤드의 무게로 인하여 스크라이브 공정에서 모기판이 손상되는 경우가 발생된다.
본 발명의 목적은 경량의 스크라이버 헤드를 구비하는 기판 절단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스크라이브 공정 시 기판의 손상을 방지하기 위한 기판 절단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크라이버 헤드의 온도를 조절하기 위한 기판 절단 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 기판 절단 장치는 스크라이버 헤드의 하우징 내부로 냉각 가스를 공급하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 기판 절단 장치는 스크라이버 헤드의 초음파 진동자의 발열 현상을 제거하여 공정 불량을 방지할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 기판 절단 장치는, 기판이 안착되는 테이블과; 상기 테이블 상부에 배치되고, 기판을 복수 개의 단위 기판으로 절단하도록 스크라이브 라인을 형성하는 적어도 하나의 스크라이버 헤드 및; 상기 스크라이버 헤드의 내부로 냉각 가스를 공급하는 냉매 공급부를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 스크라이버 헤드는; 내부에 상기 냉각 가스가 흐르는 유로 공간이 제공되는 하우징과; 상기 하우징 일단에 설치되어 기판과 접촉하는 스크라이브 휠과; 상기 하우징 내부에 구비되어 초음파 진동을 발생시켜서 상기 스크라이브 휠로 제공하는 초음파 진동자 및; 상기 하우징 일측에 배치되어 상기 냉각 공급부와 연결되고, 상기 하우징 내부의 상기 유로 공간으로 냉각 가스를 공급하고, 냉각 가스를 순환되도록 상기 유로 공간으로부터 상기 냉매 공급부로 배출하는 연결 포트를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 절단 장치는 스크라이버 헤드의 하우징 내부로 냉각 가스를 공급함으로써, 스크라이버 헤드의 초음파 진동자의 발열 현상을 제거하여 공정 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 기판 절단 장치는 스크라이브 공정 시 발생되는 발열 현상을 냉각 가스를 이용하여 제거함으로써, 스크라이버 헤드의 품질에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 스크라이버 헤드의 무게 및 부피를 경량화할 수 있다.
본 발명의 기판 절단 장치는 경량의 스크라이버 헤드를 구현함으로써, 박판, 단판 및 소형 기판 등의 다양한 기판에 대응하여 차별화된 제품으로 시장 진출 확대가 가능하다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 절단 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판 절단 장치(100)는 스크라이브 공정을 처리하는 장치로, 적어도 하나의 스크라이버 헤드(110)를 구비한다. 기판 절단 장치(100)는 스크라이버 헤드(110)의 무게에 의한 저압 공정이 필요한 기판들 예를 들어, 0.7 t 이하의 얇은 박판이나, 단일층으로 이루어지는 단판 또는 소형의 전자 장치에 이용되는 소형 기판 등을 처리한다.
구체적으로, 기판 절단 장치(100)는 베이스(102), 테이블(104), 제 1 이동 유닛(106), 제 2 이동 유닛(108), 회전 유닛(109) 및 스크라이버 헤드(scriber head)(110)를 포함한다. 스크라이버 헤드(110)는 냉매 공급부(도 2의 130)와 연결된다. 기판 절단 장치(100)는 스크라이브 공정 시, 기판(미도시됨)을 테이블(104) 상에 안착한다.
테이블(104)은 평평하며 대체로 직사각의 상부면을 가진다. 테이블(104)의 상부면은 기판과 유사하거나 이보다 큰 면적을 가진다. 테이블(104)의 상부면에는 진공 라인(미도시됨)과 연결되는 복수의 홀들이 형성되어, 기판은 진공 압력에 의해 테이블(104)에 고정된다. 또한 테이블(104)에는 부가적으로 기판을 고정시키는 클램프(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 또 테이블(104)은 회전 유닛(109)에 의해 회전된다.
제 1 이동 유닛(106)은 테이블(104)을 제 1 방향(I)으로 직선 이동시킨다. 제 1 이동 유닛(104)은 제 1 가이드(106a), 제 1 브라켓(106b) 및 제 1 구동기(미도시됨)를 포함한다. 제 1 가이드(106a)는 제 1 방향(I)을 따라 길게 제공되며, 베이스(102) 상의 중앙에 장착된다.
제 1 가이드(106a)는 길이 방향을 따라 동일한 폭을 가진다. 제 1 가이드(106a)의 상면은 평평하게 제공되며, 제 1 가이드(106a)의 양측면 각각에는 길이 방향을 따라 길게 형성된 가이드 홈이 제공된다. 테이블(104)은 제 1 브라켓(106b)에 의해 제 1 가이드(106a)에 결합된다.
테이블(104)은 상부판(104a)과 하부판(104b)을 포함한다. 하부판(104b)은 제 1 브라켓(106b)에 고정되며, 상부판(104a)은 하부판(104b)에 대해 수평면 상에서 회전 가능하도록 하부판(104b)에 결합된다. 상부판(104a)의 저면에는 회전 유닛(109)이 고정 설치된다.
제 1 구동기는 테이블(104)이 직선 이동되도록 구동력을 제공한다. 제 1 구동기는 예컨대, 모터와 스크류를 포함한 어셈블리가 사용될 수 있다. 선택적으로 제 1 구동기로 모터, 벨트, 그리고 풀리를 포함한 어셈블리가 사용될 수 있다. 선택적으로 제 1 구동기로 직선형 전동기(linear motor)를 포함한 어셈블리가 사용될 수 있다. 상술한 다양한 어셈블리 등의 구체적인 구조는 업계에서 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
제 2 이동 유닛(108)은 스크라이버 헤드(110)를 제 2 방향(II)으로 직선 이동시킨다. 제 2 방향(II)은 제 1 방향(I)과 수직한 방향이다. 제 2 이동 유닛(108)은 수직 지지대(108a)들, 수평 지지대(108b), 제 2 가이드(108c), 제 2 브라 켓(108d) 및, 제 2 구동기(미도시됨)를 포함한다. 수직 지지대(108a)들은 제 2 방향(II)으로 일정 거리 이격되도록 베이스(102) 상에 고정 설치된다.
수직 지지대(108a)들은 기판이 제 1 방향(I)을 따라 이동 시, 수직 지지대(108a)들 사이를 지나갈 수 있도록 배치된다. 수평 지지대(108b)는 수직 지지대(108a)들의 상단에 고정 설치된다. 수평 지지대(108b)의 일측면에는 수평 지지대(108a)의 길이 방향을 따라 제 2 가이드(108c)가 제공된다. 제 2 가이드(108c)의 상면 및 하면에는 그 길이 방향을 따라 길게 가이드 홈이 제공된다. 제 2 가이드(108c)는 수평 지지대(108b)와 일체로 형성될 수 있다.
스크라이버 헤드(110)는 제 2 브라켓(108d)에 의해 수평 지지대(108b)에 결합된다. 제 2 브라켓(108d)은 제 2 가이드(108c)에 형성된 가이드 홈에 삽입 설치된다. 그리고 제 2 구동기는 스크라이버 헤드(110)가 제 2 가이드(108c)를 따라 직선 이동되도록 구동력을 제공한다.
제 2 구동기는 제 1 구동기와 유사한 구조로 제공될 수 있다. 스크라이버 헤드(110)는 제 3 방향(III) 즉, 상하로 이동 가능하도록 제 2 브라켓(108d)에 장착된다. 제 3 방향(III)은 제 1 방향(I) 및 제 2 방향(II) 각각과 수직한 방향이다. 제 3 구동기(미도시됨)는 스크라이버 헤드(110)를 직선 이동시키도록 구동력을 제공한다. 제 3 구동기는 예컨대, 모터 또는 실린더 등이 사용될 수 있다.
회전 유닛(109)은 기판에 서로 직교하는 방향으로 크랙을 제공할 수 있도록 테이블(104)의 상부판(104a)을 회전시킨다. 이로 인해 테이블(104)에 안착된 기판은 회전된다. 회전 유닛(109)으로는 예컨대, 모터가 사용된다.
스크라이버 헤드(110)는 테이블(104) 상에 놓여진 기판에 스크라이브 라인을 그어 크랙을 형성한다.
구체적으로 도 2 및 도 3을 참조하면, 스크라이버 헤드(110)는 하우징(112), 초음파 진동부(114), 홀더(116) 및 스크라이브 휠(118)을 구비한다.
하우징(112)은 내부에 초음파 진동부(114)가 설치된다. 하우징(112) 내부에는 초음파 진동부(114)의 외주면을 따라 냉각 가스가 흐르도록 유로 공간(122)이 제공된다.
하우징(112)의 일측에는 냉매 공급부(130)와 연결되는 연결 포트(120)가 배치된다. 연결 포트(120)는 하우징(112) 내부의 유로 공간(122)과 연결된다. 따라서 하우징(112) 내부는 스크라이브 공정 시 발생되는 발열 문제를 해결하기 위하여, 연결 포트(120)를 통해 냉매 공급부(130)로부터 냉각 가스를 공급받아서 유로 공간(122)으로 공급한다. 공급된 냉각 가스는 하우징(112) 내부를 경유하여 다시 연결 포트(120)를 통해 냉각 공급부(130)로 배출된다.
초음파 진동부(114)는 외부로부터 초음파 진동자(미도시됨)로 전원을 공급받아서 초음파를 발생시키고, 이를 이용하여 상하 방향으로 진동을 발생시킨다. 초음파 진동부(114)는 스크라이브 공정 시, 진동을 스크라이브 휠(118)로 전달한다. 이를 위해 하우징(112)의 하부에는 홀더(116)가 결합된다. 따라서 스크라이브 휠(118)이 초음파 진동에 의해 기판에 크랙을 형성하므로, 기판의 크랙면은 연마할 필요가 없다.
스크라이브 휠(118)은 회전 가능하고, 대체로 원판 형상을 가진다. 스크라이 브 휠(118)은 스크라이브 공정 시, 기판과 직접 접촉된다. 스크라이브 휠(118)은 예컨대, 다이아몬드 재질로 구비된다. 스크라이브 휠(118)의 중앙에는 원형의 통공이 형성되며, 스크라이브 휠(118)의 가장자리는 기판에 스크라이브 라인을 형성할 수 있도록 제공된다. 그리고 홀더(116)는 하우징(112) 일단에 제공되어 스크라이브 휠(118)을 하우징(112) 하부에 고정시킨다.
홀더(116)는 몸체와 축핀을 가진다. 몸체의 하면에는 일 방향으로 몸체를 관통하는 홈이 형성된다. 축핀은 단면이 원형인 긴 로드 형상을 가진다. 축핀은 홈의 길이 방향과 수직한 방향으로 홈 내에 위치된다. 축핀의 양단은 몸체에 고정 설치된다. 축핀은 스크라이브 휠(118)에 형성된 통공을 관통한다. 스크라이브 휠(118)이 축핀에 의해 지지될 때, 스크라이브 휠(118)의 일부는 몸체의 홈 내에 위치되고, 일부는 홀더(116)의 아래로 돌출된다. 따라서 스크라이브 휠(118)은 스크라이브 공정 시, 축핀에 고정된 상태에서 회전하며, 초음파 진동부(114)의 진동이 홀더(116)를 통해 전달된다.
또 스크라이버 헤드(110)는 하우징(112) 상부에 가압부재(미도시됨)를 더 구비할 수 있다. 가압부재는 스크라이버 헤드(110)를 아래 방향으로 가압한다. 가압부재는 스크라이브 휠(118)과 기판이 접촉 시, 스크라이브 휠(118)이 일정 크기의 힘으로 기판을 누를 수 있도록 가압한다. 예를 들어, 가압부재는 공압을 이용하여 스크라이버 헤드(110)를 가압하는 실린더로 구비된다. 또 가압부재는 전공 레귤레이터 등과 같은 장치로부터 전기적 신호를 입력받아서 가압되는 압력을 조절한다.
그리고 냉매 공급부(130)는 냉매 예를 들어, 압축 가스 등의 냉각 가스를 저 장하고, 냉각 가스를 공급 및 순환시키는 라인(132)을 통해 스크라이버 헤드(110)의 연결 포트(120)와 연결된다. 따라서 기판 절단 장치(100)는 냉매 공급부(130)로부터 연결 포트(120)로 냉각 가스를 공급하여, 스크라이버 헤드(110)의 하우징(112) 내부의 유로 공간(122)을 순환시킨다. 순환된 냉각 가스는 라인(132)을 통해 다시 냉매 공급부(130)로 배출된다. 이러한 과정을 반복하여 냉매 가스를 통해 스크라이버 헤드(110)의 온도를 조절한다.
이러한 스크라이버 헤드(110)는 스크라이브 공정 시, 기판과의 마찰로 인해 발생되는 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있다. 또 스크라이버 헤드(110)는 하우징(112) 내부의 초음파 진동부(114)의 동작에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 이는 초음파가 열에 의해 위상 변화가 일으날 수 있므로, 스크라이버 헤드(110)가 초음파 진동을 발생할 때, 냉각 가스를 통해 냉각시킴으로써, 초음파의 정확한 위상에서 진동이 발생되도록 하여, 기판에 원하는 스크라이브 라인이 형성될 수 있도록 한다.
이에 따라, 스크라이버 헤드(110)는 별도의 냉각기를 구비할 필요없이 온도를 조절할 수 있으므로, 무게 및 부피의 경량화(예를 들어, 무게가 약 150g 정도)가 가능하고, 발열로 인한 초음파 진동자의 오작동을 방지할 수 있다.
한편, 스크라이버 헤드(110)는 온도를 측정하는 온도 센서(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서는 하우징(112) 내부 또는 외측에 설치되고, 스크라이버 헤드(110)의 온도를 감지한다. 온도 센서에서 감지된 온도에 대응하여 냉매 공급부(130)는 냉각 가스의 공급 유량을 조절하여 스크라이버 헤드(110)의 온도를 공정 에 적합하도록 유지, 조절할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 절단 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 절단 장치의 구성을 도시한 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 스크라이버 헤드의 구성을 도시한 사시도; 그리고
도 3은 도 2에 도시된 스크라이버 헤드의 구성을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 기판 절단 장치 110 : 스크라이버 헤드
112 : 하우징 114 : 초음파 진동자
116 : 홀더 118 : 스크라이브 휠
120 : 연결 포트 122 : 유로 공간
130 : 냉매 공급부

Claims (2)

  1. 기판 절단 장치에 있어서:
    기판이 안착되는 테이블과;
    상기 테이블 상부에 배치되고, 기판을 복수 개의 단위 기판으로 절단하도록 스크라이브 라인을 형성하는 적어도 하나의 스크라이버 헤드 및;
    상기 스크라이버 헤드의 내부로 냉각 가스를 공급하는 냉매 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크라이버 헤드는;
    내부에 상기 냉각 가스가 흐르는 유로 공간이 제공되는 하우징과;
    상기 하우징 일단에 설치되어 기판과 접촉하는 스크라이브 휠과;
    상기 하우징 내부에 구비되어 초음파 진동을 발생시켜서 상기 스크라이브 휠로 제공하는 초음파 진동자 및;
    상기 하우징 일측에 배치되어 상기 냉각 공급부와 연결되고, 상기 하우징 내부의 상기 유로 공간으로 냉각 가스를 공급하고, 냉각 가스를 순환되도록 상기 유로 공간으로부터 상기 냉매 공급부로 배출하는 연결 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101349823B1 (ko) * 2013-05-03 2014-01-10 한국기계연구원 초음파 진동을 이용한 성형 장치 및 초음파 진동을 이용한 딥 드로잉 장치
WO2024043640A1 (ko) * 2022-08-23 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 제조 장치

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