KR20140046802A

KR20140046802A - 진공 유리 및 반도체 소자의 진공 봉지 장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20140046802A
Application number: KR1020120112914A
Authority: KR
Inventors: 최명운; 정광호; 정승욱
Original assignee: 주식회사 야스
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-04-21
Also published as: KR101411151B1

Abstract

본 발명은 진공 유리 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 간편히, 그와 동시에 좀 더 고 진공도로 내구성 있는 진공 유리를 제공하고자 안출 된 것이다.
본 발명에 따르면, 진공 중에서 두 장의 유리기판 사이를 자외선 수지, 프릿 등의 합착 페이스트를 도포하고 경화시켜 유리기판들을 합착하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조방법을 제공한다.
또한, 진공 챔버 안에서 합착 된 진공 유리를 진공 챔버 밖으로 반출한 후, 추기적인 진공화 작업을 실시하여 더욱 고 진공도의 진공 유리를 제조할 수 있다.

Description

진공 유리 및 반도체 소자의 진공 봉지 장치 및 제조방법{VACUUM ENCAPSULATION SYSTEM AND METHOD FOR VACUUM GLASS AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 진공 유리의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 생산성을 극대화한 인 라인 타입의 제조시스템 구성에 관한 것이다.

단열 유리에 대하여는 유리 두 장을 진공과 함께 샌드위치 한 진공 유리 외에, 유리 위에 금속포일(foil)을 땜질(soldering)하거나 고점착성의 점착 필름을 합착시키는 등의 시도가 이루어지고 있다. 이중 진공 유리는 유리와 유리 사이를 진공화하여 초고단열성을 갖는 에너지 절약형 유리로 건물의 발코니 등에 사용된다. 이러한 진공 유리는, 두 장의 유리를 합착용 지지체를 이용하여 이격 되게 합착시키고 실리콘 합착페이스트로 밀봉한 후, 주사 바늘로 실리콘 합착부에 침투하여 진공화하는 방식을 이용하고 있다(대한민국 등록특허 제10-0758498호 참조).

이와 같은 진공 유리 제조방법은 진공화가 미비 되기 쉽고 일일이 밀봉하고 주사바늘을 침투시키는 작업을 실시하여야 하므로 무엇보다 생산성이 매우 낮아 문제된다.

따라서 본 발명의 목적은 진공 유리를 제조함에 있어서, 좀 더 철저히 진공화할 수 있으면서도 생산성을 극대화할 수 있는 인라인 방식의 진공 유리 제조 방법 및 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

그에 따라 본 발명은, 두 장의 유리기판 사이에 자외선 수지와 프릿을 도포하여 두고, 진공 챔버 내에서 자외선 경화 수지로 합착하여 가접한 후, 대기 중에서 프릿을 가열하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조방법 및 그에 따른 제조장치를 제공한다.

즉, 본 발명은,

하판 유리의 둘레를 따라 합착용 자외선 수지와 프릿을 도포하는 단계;

상기 하판 유리에 도포된 프릿에 대해 건조, 경화 및 탈가스 시키는 단계;

상기 하판 유리와 상판 유리를 진공 챔버 안으로 이송하는 단계;

진공 펌프를 이용하여 진공 챔버 내부의 공기를 배기하여 진공화하는 단계;

진공화된 상기 진공 챔버 안에서 하판 유리에 상판 유리를 얹혀놓고 자외선 을 조사하여 합착하는 단계;및

상기 합착 된 진공 유리를 진공 챔버에서 반출하고 프릿을 가열하여 진공 유리의 밀봉을 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기에서, 프릿의 경화를 위해, 레이저, RF, 마이크로웨이브, IR 램프 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 진공 유리의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은,

상판과 하판을 이루는 두 장의 유리기판;

유리기판 합착용 자외선 수지와 프릿 페이스트를 하판 유리에 도포하는 디스펜서;

유리기판을 이송하는 이송수단;

상기 하판 유리를 탈가스 하는 탈가스용 챔버;

상판 유리와 하판 유리의 합착이 이루어지는 진공 챔버;

상기 진공 챔버를 진공화하는 진공 펌프;

두 장의 유리기판을 얼라인 하는 얼라인 수단;

하판 유리에 도포 된 자외선 수지를 경화하기 위한 자외선 램프;및

프릿 경화를 위한 프릿 경화 장치;를 포함하고,

상기 디스펜서에 의해 자외선 수지와 프릿 페이스트가 도포 된 하판 유리를 상기 이송수단이 상기 탈가스용 챔버로 이송하여 가열에 의해 탈가스한 후,

상기 하판 유리와 합착 될 상판 유리를 상기 이송 수단이 상기 진공 챔버로 이송하고,

상기 진공 펌프로 진공 챔버를 진공화하고,

상기 얼라인 수단에 의해 상판 유리가 하판 유리에 얼라인 된 후 하판 유리 위에 상판 유리를 얹고,

상기 자외선 램프로 자외선을 조사하여 자외선 수지 경화로 상판 유리와 하판 유리가 합착 되고,

상기 합착 된 진공 유리를 진공 챔버로부터 상기 이송 수단에 의해 반출된 후,

상기 프릿 경화 장치로 상기 프릿을 경화시켜 밀봉을 완성하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에서, 프릿 경화 장치는, 레이저, IR 램프, RF(라디오 주파수) 조사장치, 마이크로웨이브 조사장치 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에서, 합착이 이루어지는 진공 챔버의 진공도를 1mTorr 내지 10^-7Torr 로 유지하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에서, 탈가스용 챔버와 합착이 이루어지는 진공 챔버 외에 버퍼 챔버를 더 포함하며, 상기 버퍼 챔버는 상판 유리와 하판 유리가 탈가스용 챔버에 반입되기 전과 진공 챔버로부터 반출되기 전에 거치도록 탈가스용 챔버 전과 진공 챔버 다음에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 진공 챔버 안에서 두 장의 유리를 합착시키므로 진공 유리의 진공화과정이 매우 용이하고 간편하며, 씰캡(Seal cap; 600)추가적인 진공화를 거치게 되면, 진공 유리의 진공도를 매우 높일 수 있어, 단열 및 방음 목적 등의 기대에 충분한 만족을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 진공유리 개략도 및 단면도 이다.
도 2는 본 발명에 따라 진공 챔버 안에서 진공 유리를 제조하는 인라인 제조 장치의 과정을 설명하기 위한 블록순서도 이다.
도 3은 본 발명에 따라 프릿과 필라를 진공 유리에 적용하는 단계를 나타낸 것으로 합착 전후를 보여주는 단면도들이다.
도 4는 유리기판을 이송하는 이송 수단의 일 실시예를 나타내는 개략적인 평면도와 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따라 로봇을 이용하여 필라를 하판 유리에 배열하는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따라 하판의 유리기판에 대한 탈가스 과정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따라 상판을 진공 챔버 안으로 반입하여 하판과 합착/진공 유리로 만드는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 8은 합착이 완료된 진공 유리를 카세트로 언로딩 하는 과정을 보여주는 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 가운데 진공 공간을 갖는 진공 유리를 만들기 위한 하판(100)과 상판(500)을 이루는 두 장의 유리기판을 준비한다. 유리기판은 흔히 사용되는 소다라임 유리일 수 있고, 두께 3 내지 8 mm, 면적은 제한은 없으나 예를 들면, 400mmㅧ400mm 내지 2000mmㅧ2800mm인 것을 사용할 수 있다.

하판(100) 유리의 둘레를 따라 디스펜서(170)를 이용하여 합착용 프릿 페이스트를 도포한다. 또한, 자외선 수지(자외선을 받으면 경화하는 수지를 의미함)를 디스펜서(170)를 이용하여 프릿(200) 외측에 도포한다.

합착용의 프릿과 자외선 수지 외에 진공 유리의 내구성 및 형상성을 좋게 하기 위해, 도 3에 나타낸 필라(pillar)를 소정 간격으로 다수 배열하며, 이 작업은 그립용 로봇에 의해 실시할 수 있다. 필라(300)는 예를 들면, 직경 500 μm, 높이 250 μm의 금속, 바람직하게는 스테인레스스틸을 사용할 수 있고 서로 40mm 정도의 간격을 두고 다수 배열할 수 있다. 합착 전에는 필라(300)는 그 높이가 프릿(200)에 비해 낮게 보이나 합착 후에는 형상성을 좋게 할 수 있는 정도로 진공 유리 두께와 꼭 맞도록 설계되어 있다.

이와 같이 하판(100)에 두 가지 합착용 페이스트를 도포한 후, 롤러 등의 이송수단(250)을 이용하여 하판(100)을 챔버 안으로 이송하고, 히터로 가열하여 프릿에 대해 건조, 경화 및 탈가스(out gassing) 공정을 실시한다. 대기중에 있던 유리의 진공 챔버 안으로의 반입은 저 진공도의 챔버(로딩 챔버)로 먼저 반입하여 버퍼 단계를 거친 후, 탈가스 공정을 위한 진공 챔버로 반입하는 것이 바람직하다.

탈가스 공정은 프릿에 포함되어 있는 용제를 휘발시키며, 챔버 내 온도를 300 내지 500℃ 정도로 유지함이 바람직하다. 이때 이송 수단(250)은 도 4와 같은 모터에 의해 구동되는 롤러로 구성하고 디스펜서(170)의 구동은 로봇에 의할 수 있다. 가열 시간은 기판 면적에 따라 달라질 수 있으나, 대략 수 분 내지 수십 분 정도 실시할 수 있다.

탈가스 공정을 마친 후, 합착용 진공 챔버(300)로 하판(100)을 이송하고, 진공 챔버 내 고정된 카세트 등의 위치 고정 수단에 하판(100)의 위치를 고정시킨 후, 이송 수단에 의해 상판(500)을 진공 챔버 안으로 반입시킨다.

이때 상판(500)은 기판 홀더(미 도시) 등을 이용하여 척킹 된 상태로 이송 수단에 의해 이송될 수 있고, 합착 전 상태에서 진공 펌프(미 도시)로 진공화한다. 진공도는 1 mtorr 내지 10^-7 torr 정도일 수 있으나 제한적인 수치는 아니다.

상판(500)과 하판(100)에는 미리 얼라인 용 마킹을 해 놓는 것이 바람직하며, 비젼 등의 얼라인 수단을 이용하여 상 하판의 위치를 바로 맞춘 후 상판(500)을 하판(100) 위에 탑재시킨다. 상기한 바와 같이, 합착 페이스트에 자외선 (경화)수지를 사용하였으므로, 자외선 램프를 진공 챔버 안에서 조사하면 자외선 수지가 경화되며 두 장의 유리가 일체화된다. 그러나 자외선 수지 경화에 의한 합착 유리는 합착 강도가 낮아 안전하게 사용되기 어려우므로, 미리 도포해 둔 프릿(200)에 의해 추가 합착을 할 필요가 있다. 그에 따라 가접 상태의 진공 유리를 진공 챔버에서 저 진공도의 버퍼 챔버(언로딩 챔버)를 통해 반출시켜 대기 중에서 레이저, RF 히터, 마이크로웨이브 히터 등으로 프릿(200) 부분을 조사하여 프릿(200)의 융착에 의해 합착을 완성한다.

상기와 같이 진공 챔버 안에서 유리기판을 합착하여 진공 유리를 제작함으로써 간편한 공정으로 고수율 고품질의 10^-4 torr 수준 이상의 고 진공도 진공 유리를 제조할 수 있다.

유리 기판 표면에 물리적 또는 화학적으로 포함되는 기체 및 오염에 의한 불순물 또는 프릿 본딩 도중에 발생되는 기체 등에 의하여 진공 유리 제작 후 고진공에 도달하지 못한 제품에 대해 씰캡(Seal cap; 600)에 의해 추가적인 진공 배기를 통해 고진공 확보가 가능하다. 씰캡(600)은 오링 타입과 같은 밀폐형 캡으로 추가진공 후 레이저 등으로 다시 밀폐하게 된다.

또한 진공유지 물질로서 게터(Getter)등을 이용하여 더욱 고품질의 진공도를 달성 가능하고 진공유지 기간을 연장할 수 있다.

또한, 상기의 진공 유리 제조방법은 태양전지 모듈, OLED 모듈, 반도체 회로기판 모듈 중 하나를 상판과 하판 사이에 끼워넣음으로써 그 자체로 봉지 기술로 응용될 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 하판
150: 자외선 수지
170: 디스펜서
200: 프릿
250: 이송 수단
500: 상판
600: 씰캡

Claims

두 장의 유리기판 사이에 자외선 수지와 프릿을 도포하여 두고, 진공 챔버 내에서 자외선 경화 수지에 자외선을 조사하여 두 장의 유리기판을 합착하여 가접한 후, 대기 중에서 프릿을 가열하여 밀봉을 강화하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조방법.
하판 유리의 둘레를 따라 합착용 자외선 수지와 프릿을 도포하는 단계;
상기 하판 유리에 도포된 프릿에 대해 건조, 경화 및 탈가스 시키는 단계;
상기 하판 유리와 상판 유리를 진공 챔버 안으로 이송하는 단계;
진공 펌프를 이용하여 진공 챔버 내부의 공기를 배기하여 진공화하는 단계;
진공화된 상기 진공 챔버 안에서 하판 유리에 상판 유리를 얹혀놓고 자외선 을 조사하여 합착하는 단계;및
상기 합착 된 진공 유리를 진공 챔버에서 반출하고 프릿을 가열하여 진공 유리의 밀봉을 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기에서, 프릿의 경화를 위해, 레이저, RF, IR 램프, 마이크로웨이브 중 어느 하나를 조사하는 것을 특징으로 하는 진공 유리의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 합착이 이루어지는 진공 챔버의 진공도를 1mTorr 내지 10^-7Torr 로 유지하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 방법.
상판과 하판을 이루는 두 장의 유리기판;
유리기판 합착용 자외선 수지와 프릿 페이스트를 하판 유리에 도포하는 디스펜서;
유리기판을 이송하는 이송수단;
상기 하판 유리를 탈가스 하는 탈가스용 챔버;
상판 유리와 하판 유리의 합착이 이루어지는 진공 챔버;
상기 진공 챔버를 진공화하는 진공 펌프;
두 장의 유리기판을 얼라인 하는 얼라인 수단;
하판 유리에 도포 된 자외선 수지를 경화하기 위한 자외선 램프;및
프릿 경화를 위한 프릿 경화 장치;를 포함하고,
상기 디스펜서에 의해 자외선 수지와 프릿 페이스트가 도포 된 하판 유리를 상기 이송수단이 상기 탈가스용 챔버로 이송하여 가열에 의해 탈가스한 후,
상기 하판 유리와 합착 될 상판 유리를 상기 이송 수단이 상기 진공 챔버로 이송하고,
상기 진공 펌프로 진공 챔버를 진공화하고,
상기 얼라인 수단에 의해 상판 유리가 하판 유리에 얼라인 된 후 하판 유리 위에 상판 유리를 얹고,
상기 자외선 램프로 자외선을 조사하여 자외선 수지 경화로 상판 유리와 하판 유리가 합착 되고,
상기 합착 된 진공 유리를 진공 챔버로부터 상기 이송 수단에 의해 반출된 후,
상기 프릿 경화 장치로 상기 프릿을 경화시켜 밀봉을 완성하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치.
제5항에 있어서, 프릿 경화 장치는, 레이저, RF(라디오 주파수) 조사장치, 마이크로웨이브 조사장치 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치
제5항에 있어서, 합착이 이루어지는 진공 챔버의 진공도를 1mTorr 내지 10^-7Torr 로 유지하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치.
제7항에 있어서, 탈가스용 챔버와 합착이 이루어지는 진공 챔버 외에 버퍼 챔버를 더 포함하며, 상기 버퍼 챔버는 상판 유리와 하판 유리가 탈가스용 챔버에 반입되기 전과 진공 챔버로부터 반출되기 전에 거치도록 탈가스용 챔버 전과 진공 챔버 다음에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 유리 제조 장치.
태양전지 모듈, OLED 모듈, 반도체 회로기판 모듈 중 하나를 탑재한 하판 유리의 둘레를 따라 합착용 자외선 수지와 프릿을 도포하는 단계;
상기 하판 유리에 도포된 프릿에 대해 건조, 경화 및 탈가스 시키는 단계;
상기 하판 유리와 상판 유리를 진공 챔버 안으로 이송하는 단계;
진공 펌프를 이용하여 진공 챔버 내부의 공기를 배기하여 진공화하는 단계;
진공화된 상기 진공 챔버 안에서 하판 유리에 상판 유리를 얹혀놓고 자외선 을 조사하여 합착하는 단계;및
상기 합착 된 진공 유리를 진공 챔버에서 반출하고 프릿을 가열하여 진공 유리의 밀봉을 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리를 이용한 봉지(encapsulation) 방법.