KR20200040398A - 디스플레이 제조 공정용 접합부품 및 디스플레이 제조 공정 장비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마찰교반용접에 의해 피접합부재들이 용접된 디스플레이 제조 공정용 접합부품 및 디스플레이 제조 공정 장비에 관한 것이다.
Description
본 발명은 마찰교반용접에 의해 용접된 디스플레이 제조 공정용 접합부품 및 디스플레이 제조 공정 장비에 관한 것이다.
디스플레이 제조를 위한 진공챔버 내부에는 글라스 상에 균일하게 가스를 분사시키는 디퓨져(diffuser)가 있다. 디스플레이는 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정을 주입하여 그 특성을 이용하여 영상효과를 얻는 비발광 소자이다. 이러한 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 각각 유리 등의 재질로 이루어지는 투명 글라스 상에 수차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정을 통해 제조된다. 이 경우, 진공 챔버 내부로 반응 및 소스 물질이 가스상으로 유입되어 증착 공정을 진행하고자 하는 경우 유입된 가스는 디퓨져를 통과하여 서셉터상에 설치된 글라스상에 증착되며 막질을 형성한다.
이러한 디퓨져로는 한국등록특허 제10-1352923호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1의 경우, 챔버 내의 상부 영역에 배치되어 유리기판의 표면으로 증착물질을 제공한다.
디퓨져는 밀폐된 공정챔버 내의 온도의 영향을 받을 수 있다. 디퓨져가 온도의 영향을 받을 경우 디퓨져 자체에 온도 편차가 발생하여 변형이 발생할 수 있다. 이로 인해 프로세스 유체 분배 방향 및 밀도가 균일하지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다. 다시 말해, 공정챔버 내의 온도의 영향을 받을 경우, 제품의 변형이 발생하고 디퓨져 기능에 부정적인 영향을 끼칠 수 있게 된다는 문제점이 있다.
디퓨져가 온도에 따라 받는 부정적인 영향을 보완하기 위하여 도 1과 같이 디퓨져 내부에 온도를 조절할 수 있는 공간을 형성함으로써 온도를 조절하는 것을 고려해볼 수 있다. 내부에 온도를 조절할 수 있는 공간이 구비된 디퓨져를 제조하기 위한 방법으로는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용될 수 있다. 도 1은 본 발명의 착상의 배경이 된 기술을 도시한 도면으로서, 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식을 이용하여 제조된 디퓨져의 접합부위를 일부 확대하여 도시한 도이다. 도 1(a)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용되기 전 피접합부재(1)들을 도시한 도이고, 도 1(b)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합 방식이 이용된 후 제조된 디퓨져의 접합부위 일부를 도시한 도이다.
금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식을 이용하여 디퓨져를 제조할 경우, 피접합부재(1)의 각각의 계면에는 용접 또는 접합 방식을 이용하여 제조될 때 온도 조절 공간을 형성하기 위한 그루브(2)가 대향되게 형성될 수 있다. 그루브(2)가 형성된 피접합부재(1)들은 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식을 이용하여 접합되고, 용접 또는 접합 후 온도 조절 공간이 형성되지 않은 영역에 천공 방식으로 홀(4)을 형성할 수 있다.
그러나 용접 또는 접합 방식의 경우, 금속 충전재(예를 들어, 용접의 경우 용가재(filler metal))를 이용하여 용융상태에서 용접 또는 접합하는 방식이므로 홀(4)을 통해 프로세스 유체가 주입될 경우 용접 또는 접합 부위인 용접부 또는 접합부(3)의 금속 충전재가 프로세스 유체에 노출되어 부식이 심화되는 문제가 발생할 수 있다. 구체적으로 용접부 또는 접합부(3)가 존재할 경우, 홀(4) 내벽에도 용접부 또는 접합부(3)가 존재하는 상태이므로 홀(4) 내벽을 통과하는 프로세스 유체로 인해 용접부 또는 접합부(3)가 노출되어 부식이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 문제점은 홀(4) 내의 파티클 발생 위험을 증가시키게 되고, 홀(4) 내에 발생한 파티클은 홀(4)에 프로세스 유체가 주입되어 분사될 때 기판 상으로 프로세스 유체와 함께 분사되어 공정 중 불량을 발생시키게 되는 심각한 문제를 초래할 수 있게 된다. 또한, 홀(4) 내벽의 용접부 또는 접합부(3)는 피접합부재(1)들 간의 계면이므로 홀(4) 내의 파티클이 계면을 따라 그루브(2)로 이동하여 그루브(2) 내의 온도 조절 공간에서의 온도 조절 기능 오류를 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
이처럼 본 발명의 착상의 배경이 된 기술에 따르면 기존의 용융 접합 방식을 이용할 경우에는 각종 문제를 야기할 수 있는 단점을 가지게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마찰교반용접에 의해 온도 조절이 가능한 구조로 제조되어 온도의 균일성이 확보되어 제품의 변형을 최소할 수 있는 디스플레이 제조 공정용 접합부품 및 디스플레이 제조 공정 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 디스플레이 제조 공정용 접합부품은 디스플레이 제조 공정장비에 구비되어 디스플레이 제조 시 이용되며 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 디스플레이 제조 공정용 접합부품에 있어서, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 상기 피접합부재들을 관통하는 홀이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 장비는 에칭 장비이고, 상기 접합부품은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며, 상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 장비는 세정 장비이고, 상기 접합부품은 피처리물에 세정공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며, 상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 장비는 열처리 장비이고, 상기 접합부품은 피처리물에 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며, 상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 장비는 CVD 장비이고, 상기 접합부품은 피처리물에 CVD 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며, 상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 장비는 스퍼터링 장비이고, 상기 접합부품은 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며, 상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적어도 2개의 피접합부재들은 상,하로 적층되고, 상기 마찰교반용접은 상기 피접합부재들의 계면을 용접하고, 상기 홀은 상기 피접합부재들의 상기 용접영역을 상, 하로 관통하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들의 재질은, 고속으로 회전하는 툴과 피접합부재와의 상호마찰에 의해 마찰열이 발생하고 이러한 마찰열에 의해 툴 주변의 상기 피접합부재가 연화되며 툴의 교반에 의해 피접합부재의 소성유동으로 접합면의 피접합부재가 강제적으로 혼합가능한 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들은 이종의 금속재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 온도조절수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 내부에는 복수개의 중공 채널이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 디스플레이 제조 공정 장비는 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접되며, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 홀이 구비된 접합부품을 포함하고, 상기 홀을 통해 공급된 유체를 이용하여 디스플레이를 이루는 일부 구성을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품은, 상기 피접합부재들의 계면에서 상기 계면을 따라 형성되며 내부에 온도조절수단이 구비된 중공 채널; 및 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하는 홀을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 온도조절수단은 냉각 유체인 것을 특징으로 한다.
또한, 온도조절수단은 히터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 디스플레이 제조 공정 장비는 기판; 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접되며, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 홀이 구비되며, 상기 기판을 지지하는 접합부품; 및 상기 홀 내부에서 승하강하면서 상기 기판을 상기 접합부품의 상면에 안착시키거나 상기 기판을 상기 접합부품의 상면으로부터 이탈시키는 승하강 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 디스플레이 제조 공정용 접합부품 및 디스플레이 제조 공정 장비는 부식 심화의 염려가 적고, 부식 심화로 인한 파티클 발생 위험도가 감소되어 공정 중 발생하는 불량률을 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 배경을 개략적으로 도시한 도.
도 2는 본 발명의 개념을 개략적으로 도시한 도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 접합부품을 도시한 도.
도 4는 도 3의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 5은 중공 채널이 1층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도.
도 6은 도 3의 변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 7은 중공 채널이 다층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체 흐름의 방향을 도시한 도.
도 8는 디스플레이 제조 공정 장비를 도시한 도.
도 9은 도 8에 구비된 접합부품을 확대하여 도시한 도.
도 10은 도 8에 구비된 접합부품의 피접합부재들을 위에서 바라보고 도시한 도.
도 11는 디스플레이 제조 공정 장비에서 기판을 지지하는 접합부품을 도시한 도.
도 2는 본 발명의 개념을 개략적으로 도시한 도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 접합부품을 도시한 도.
도 4는 도 3의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 5은 중공 채널이 1층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도.
도 6은 도 3의 변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 7은 중공 채널이 다층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체 흐름의 방향을 도시한 도.
도 8는 디스플레이 제조 공정 장비를 도시한 도.
도 9은 도 8에 구비된 접합부품을 확대하여 도시한 도.
도 10은 도 8에 구비된 접합부품의 피접합부재들을 위에서 바라보고 도시한 도.
도 11는 디스플레이 제조 공정 장비에서 기판을 지지하는 접합부품을 도시한 도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 부재들 및 영역들의 두께 및 구멍들의 지름 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 홀의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)의 용접부위를 일부 확대하여 개략적으로 도시한 도이다.
디스플레이 제조 공정용 접합부품(100, 이하 '접합부품'이라 한다)은 디스플레이 제조 공정 장비에 구비되어 디스플레이 제조 시 이용된다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접어 형성될 수 있다. 도 2에서는 하나의 예로서 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되어 용접될 경우, 접합부품(100)은 도면상으로 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)의 상부면에 위치한 제2피접합부재(1b)로 구성될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 마찰교반용접에 의해 피접합부재(1)들의 계면에 형성되는 접합부위는 서로 접합되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
마찰교반용접은 소재를 용융시키지 않고 용접하는 방식이므로, 기존 용융 용접 또는 접합방식에 비하여 액상에서 고상으로의 변태에 따른 기공, 응고균열, 잔류응력 등과 같은 결함 생성이 적다. 피접합부재(1)들의 계면에서 형성되는 접합 부위가 마찰교반용접에 의해 서로 접합될 경우, 툴(10b)이 접촉되면서 열을 발생시킨다. 그런 다음 툴(10b)의 상부에 결합된 숄더(10a)가 접촉하여 가열영역을 확대시키고 난 후, 툴(10b) 또는 피접합부재(1)의 이동으로 툴 아래 부분의 소재가 소성유동하여 마찰교반용접 너겟존(nugget zone)를 형성함으로써 접합이 이루어지게 된다. 너겟존은 높은 열과 변형량으로 인해 회복과 재결정이 일어나는 부분으로서 너겟존를 동적 재결정부라고도 한다.
너겟존은, 열에 의해서 용융이 일어나는 일반적인 용접과는 달리, 마찰열과 교반으로 융점 이하의 고상에서 소재가 동적 재결정을 이루어 형성된다. 너겟존의 직경은 툴(10b)의 직경보다는 크고 숄더(10a)의 직경보다는 작다. 너겟존의 크기는 툴(10b)과 숄더(10a)를 포함하는 용접툴(10)의 회전 속도에 따라 달라지는데 회전속도가 빠르면 너겟존의 크기가 감소한다. 다만 회전 속도가 너무 빠르면 결정립의 형상이 불완전해지고 결정립이 불완전한 부분에서 결함이 발생할 수 있다. 피접합부재(1)들이 마찰교반용접되어 혼합된 너겟존의 주변에는 너겟존 주변을 감싸며 형성되는 열-기계적 영향존(thermo-mechanically affected zone; TMAZ) 및 그 열-기계적 영향존를 감싸며 형성되는 열영향존(heat affected zone; HAZ)이 형성된다.
열-기계적 영향존은 용접툴(10)의 숄더(10a)와의 접촉면에서 마찰에 의한 소성 변형에 의해 부분적인 재결정을 보이는 곳으로, 마찰에 의하여 열변형과 숄더에 의한 기계적 변형이 동시에 일어나는 영역이다. 열-기계적 영향존은 소재의 극심한 소성유동과 변형으로 연화된 결정조직이 경사지게 분포한다.
열영향존은 열-기계적 영향존보다는 열에 의한 영향을 받는 부분으로서 사선 형상의 결정립이 보이며 다수의 기공이 나타난다.
마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 상기한 너겟존, 열-기계적 영향존 및 열영향존를 포함하여 의미할 수 있다. 바람직하게는 용접영역(w)은 너겟존 및 열-기계적 영향존이 피접합부재(1)들의 계면 밑으로까지 형성되는 것이거나, 너겟존이 피접합부재(1)들의 계면 밑으로까지 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 후술할 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)은 용접영역의 범위내에 용접영역(w)을 관통하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 홀(4)은 너겟존과 열-기계적 영향존의 범위내를 관통하여 형성될 수 있고, 더 바람직하게는 너겟존의 범위내를 관통하여 형성될 수 있다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비될 수 있다.
홀(4)은 프로세스 유체가 지나는 위치별로 그 폭이 다르게 형성될 수 있다. 도면상 홀(4)의 상부인, 프로세스 유체 공급부에서 공급되는 프로세스 유체가 유입되는 유입부의 폭은 임의로 형성될 수 있다. 유입부의 하부에는 유입부의 폭보다 좁은 폭으로 협소부가 형성될 수 있다. 프로세스 유체는 유입부보다 좁은 폭의 협소부를 지나면서 유속이 빨라질 수 있다. 프로세스 유체는 협소부를 지나면서 기판의 표면상으로 빠르게 프로세스 유체를 공급되어 디스플레이 제조 공정의 효율을 높일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 바람한 실시 예에 따른 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)을 도시한 도이다. 도 3(a)는 실시 예에 따른 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)의 사시도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 A-A'에 따라 절단한 단면을 도시한 도이다.
디스플레이 제조 공정 장비에 구비되어 디스플레이 제조 시 이용되는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)은 사각 단면을 갖는 형상일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
접합부품(100)은 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층될 수 있다. 피접합부재(1)들의 계면은 마찰교반용접에 의해 용접된다. 이로 인해 용접영역이 형성된다. 피접합부재(1)들의 용접영역(w)에는 용접영역(w)을 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성된다.
피접합부재(1)들의 재질은 고속으로 회전하는 툴(10b)과 피접합부재(1)와의 상호마찰에 의해 마찰열이 발생하고 이러한 마찰열에 의해 툴(10b) 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합가능한 재질이라면 어떤 재질로 구성되어도 무방하다. 접합부품(100)을 구성하는 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알라미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등을 포함하는 비철금속과 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있고 재질의 경우 이에 한정되는 것이 아니다.
적어도 2개의 피접합부재(1)가 마찰교반용접될 경우에 적어도 2개의 피접합부재(1)는 이종의 금속재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 위와 같은 재질의 구성 중 하나인 알루미늄으로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)는 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 한편, 피접합부재(1)들은 동종의 금속재질로 구성될 수도 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 알루미늄 재질로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)도 알루미늄 재질로 구성될 수 있고, 제1피접합부재(1a)가 스테인레스강일 경우, 제2피접합부재(1b)도 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 마찰교반용접의 경우 고상으로 접합이 이루어지므로 용융점이 상이한 부재들을 안정적으로 접합할 수 있다. 다시 말해 이종의 금속 재질들을 안정적으로 접합할 수 있다. 특히 용접영역에 포함되는 너겟존은 동적 재결정이 일어난 영역으로서 외부의 진동이나 충격에 강한 구조를 갖는다. 또한, 용접영역에 포함되는 열-기계적 영향존은 두 부재가 함께 회전하면서 접합된 영역으로서 피접합부재(1)들이 혼합되어 있어서 외부의 충격과 지동에 강한 구조적인 특징을 나타낼 수 있다. 마찰교반용접은, 금속 충전재를 용융상태에서 접합하는 용접 또는 접합 방식과 같은 타 용접에 비하여, 열원, 용접봉, 용가재(filler metal) 등이 불필요하므로 용접 과정에서 유해광선이나 유해물질이 배출되지 않는다. 또한, 동적 재결합이 일어나므로 용융 접합에서 생길 수 있는 응고 균열을 방지할 수 있고, 변형이 거의 없어서 기계적인 성질이 우수하다. 본 발명은 이렇게 높은 강도 및 용접성을 갖는 용접영역에 홀이 가공된 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)에 관한 것이다.
피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에는 온도 조절 수단(미도시)이 구비될 수 있다. 피접합부재(1)들이 마찰교반용접되고 마찰교반용접한 용접영역(w)에 홀(4)이 구비되어 접합부품(100)으로 구성되었을 때, 온도 조절 수단은 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 구비되는 형태로 하여 접합부품(100)의 내부에 구비된 형태일 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 내부의 온도 조절 수단을 통해 제품 자체의 온도를 조절하는 기능을 수행할 수 있게 된다. 접합부품(100)은 온도 조절 수단을 구비함으로써 온도의 균일성이 확보되어 제품의 변형 및 제품 변형으로 인한 기능 상실의 문제를 최소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
온도 조절 수단은 냉각 유체 또는 히터일 수 있다. 온도 조절 수단이 냉각 유체일 경우, 접합부품(100)은 쿨링블럭으로서의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 온도 조절 수단이 히터일 경우 접합부품(100)은 히팅블럭으로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.
온도 조절 수단의 경우 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성되는 그루브(2a)에 구비되어 내장되는 형태일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에는 그루브(2a)가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 일 예로서 제1피접합부재(1a)의 계면에 그루브(2a)가 복수개 형성된 것으로 도시하였다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 계면에 형성되는 그루브(2a)는 제1그루브(2a)일 수 있다.
도면에서는 용접영역(w)과 용접영역(w) 사이에 그루브(2)가 하나인 것으로 도시되어 있지만 2개이상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서 그루브(2)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
그루브(2a)는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성됨으로써 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)으로 형성되었을 때, 내부에서 유체가 이동하거나 별도의 부재가 구비되는 공간을 제공한다.
그루브(2a)에는 전술한 온도 조절 수단이 구비될 수 있다.
온도를 조절하는 수단인 온도 조절용 매체는 그루브(2a)를 통해 접합부품(100) 내부를 이동하여 접합부품(100)의 온도를 균일하게 할 수 있다. 온도 조절용 매체가 냉각 유체일 경우, 접합부품(100)은 쿨링 기능을 보유하게 된다. 또한, 접합부품(100)은 그루브(2a)에 냉각선 또는 히터선을 구비하여 쿨링 및/또는 히팅 기능을 보유하게 된다.
그루브(2a)는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성된다. 이로 인해, 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 접합부품(100)으로 형성될 경우, 접합부품(100) 내부에는 복수개의 중공 채널이 형성된 형태일 수 있다. 그루브(2a)로 인해 형성된 접합부품(100)의 내부 복수개의 중공 채널에는 온도 조절 수단이 구비될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 계면에 복수개의 그루브(2a)가 형성되면서, 제1피접합부재(1a)의 계면은 그루브(2a)가 형성된 그루브 영역과 그루브(2a)가 형성되지 않은 그루브 비영역(2a')이 존재할 수 있다. 제1피접합부재(1a)의 계면에 형성되는 복수의 그루브(2a)는 제1그루브(2a)일 수 있고, 그루브(2a)형성되지 않은 그루브 비영역(2a')은 제1그루브 비영역(2a)일 수 있다. 그루브 비영역(2a')은 마찰교반용접이 수행되는 영역일 수 있다. 예컨대, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2a')을 기준으로 이와 대응되는 제2피접합부재(1b)의 표면에 툴(10b)을 대고 고속회전시킴으로써 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)의 계면이 마찰교반용접될 수 있다. 이처럼 마찰교반용접된 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)의 계면은, 그루브 비영역(2a')일 수 있다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 계면의 그루브 비영역(2a')은 마찰교반용접에 의해 소성유동하여 용접영역(w)이 형성되고, 용접영역(w)에는 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비될 수 있게 된다. 마찰교반용접에 의해 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 계면이 용접되어 접합부품(100)이 형성되고, 용접영역(w)에 형성되는 홀(4)은 접합부품(100)을 상, 하 수직하게 관통하여 형성된다. 그루브(2a)가 형성된 그루브 영역은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 의해 둘러쌓이고 용접영역(w)에 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되는 구성에 의하여, 그루브(2a)와 홀(4) 사이에는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 구비되고, 이를 통해 그루브(2a)와 홀(4)간의 상호 물리적·화학적 작용이 차단된다.
도 1에 도시된 바와 같은 용접 또는 접합 방식을 이용하여 피접합부재(1)들을 접합할 경우, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 접합부위에 용접부 또는 접합부(3)가 형성되게 된다. 그리고 이러한 용접부 또는 접합부(3)는 홀(4)로 주입되는 프로세스 유체에 노출되게 된다.
하지만, 본 발명의 마찰교반용접에 의해 용접된 접합부품(100)은 피접합부재(1)들의 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 계면이 존재하지 않게 된다.
본 발명에서 홀(4)이 가공되는 영역은, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)으로서, 툴(10b)을 이용하여 피접합부재(1) 간의 상호 마찰에 의해 마찰열이 발생하고, 마찰열로 인해 툴 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합되어 형성되는 영역이다. 따라서, 용접영역(w)에서의 피접합부재(1)간의 계면은 강제적으로 혼합됨으로써 제거된다. 본 발명의 접합부품(100)은 위와 같은 용접영역(w)에 홀(4)을 형성하므로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않는 구성이다. 다시 말해, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 홀(4)을 형성하므로, 하나의 부재에 홀(4)을 형성하는 것과 같이, 홀(4)내벽에 계면이 존재하지 않게 된다. 도 1과 같은 용접 방식의 경우 홀(4) 내벽에 계면이 존재하고, 홀(4)주변에도 홀(4)과 이어지는 계면이 존재하여 중공 채널과 홀(4) 사이에 경계영역이 존재한다. 그 결과 도 1과 같은 기술은, 홀(4) 내벽의 계면에서 발생하는 부식 또는 누설 문제가 중공 채널로도 영향을 미치게 된다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 용접영역(w)에 홀(4)이 형성되어도 홀(4) 주변에 계면이 존재하지 않는 무경계영역이 형성되게 된다. 다시 말해 중공 채널과 홀(4) 사이에는 계면이 제거된 무경계영역이 형성되게 되는 것이다. 이로 인해 중공 채널과 홀(4)간의 누설 또는 부식으로 인한 파티클이 새는 영향 등의 부정적인 상호 작용은 발생하지 않게 된다.
본 발명의 접합부품(100)은 용접영역(w)에 홀(4)을 형성함으로써 접합계면에서의 부식 심화 문제 및 파티클 발생의 위험도가 감소하게 되고 누설과 같은 문제로 인한 불량 발생률이 적어지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성되므로 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 홀(4)을 감싸게 된다. 피접합부재(1)들의 계면에 형성되는 비접합 부위는 홀(4)측으로 향하면서 마찰교반용접에 의해 일체화되어 서로 접합된 형태이므로 비접합부위에서 생성되는 파티클이 홀(4)측으로 유입되는 것이 홀(4) 주변의 용접영역(w)에 의해 차단될 수 있다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 비접합부위에서 발생한 파티클이 홀(4) 내부로 유입되는 것이 차단되어, 파티클로 인한 불량 발생이 없어지게 된다.
제1피접합부재(1a)에는 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a')이 구비된다. 제1그루브 영역에는 온도 조절 수단이 구비될 수 있다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되어 접합부품(100)이 형성될 경우 접합부품(100) 내부에 온도 조절 수단이 구비된 형태가 되어 접합부품(100)의 온도를 균일화할 수 있게 할 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 일면에는 제2피접합부재(1b)가 위치할 수 있다. 피접합부재(1)들은 상, 하 적층되므로 제1피접합부재(1a)의 일면에 위치한 제2피접합부재(1b)는 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치한 형태일 수 있다. 다시 말해, 제1피접합부재(1a)의 일면은 상부면일 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 일면인 상부면에 제2피접합부재(1b)가 위치하면 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 일 영역은 상호 용접되지 않고, 상호 대향되는 제1그루브 비영역(2a') 및 제2피접합부재(1b)의 타 영역은 마찰교반용접으로 용접하여 용접영역(w)을 형성할 수 있다. 용접영역(w)에는 제1피접합부재(1a) 및 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하도록 홀(4)이 형성될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 일 영역은 제1그루브 영역에 온도 조절 수단이 구비됨으로 상호 용접되지 않고, 온도 조절 수단은 접합부품(100)의 내부에서 접합부품(100)의 온도를 조절하여 쿨링 또는 히팅기능을 수행할 수 있다.
제2피접합부재(1b)는 제1피접합부재(1a)의 상부에서 제1피접합부재(1a)의 적어도 일부와 마찰교반용접에 의해 용접된 형태일 수 있다. 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)의 적어도 일부와 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성되는 용접영역(w)은 전술한 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2a')일 수 있다. 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2a')은 제1그루브 비영역(2a')과 대향되는 제2피접합부재(1b)의 일 영역이 상호 용접되어 용접영역(w)을 형성하고 용접영역(w)에 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성될 수 있다. 홀(4)은 마찰교반용접에 의해 형성되는 용접영역(w)보다 작은 폭으로 형성될 수 있다.
용접영역(w)보다 작은 폭으로 용접영역(w)의 범위내에 형성되는 홀(4)은 주변이 적어도 일부의 용접영역(w)으로 둘러싸인 형태일 수 있다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 계면의 비접합부위에서 생성되는 파티클이 홀(4) 측으로 유입되는 것이 차단되는 효과를 얻을 수 있다.
제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면 중 적어도 일부에는 중공 채널이 형성될 수 있다. 중공 채널은 전술한 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역에 의해 형성될 수 있다. 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역(2a')이 형성된 제1피접합부재(1a)의 일면에 제2피접합부재(1b)가 위치하고, 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성된 용접영역(w)에 홀(4)이 형성되어 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
이 경우, 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 제1그루브 영역이 위치할 수 있다. 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성된 용접영역에 홀(4)이 형성되면서 접합부품(100)으로 형성될 경우, 제1그루브 영역은 접합부품(100) 내부에서 중공 채널을 형성할 수 있다. 따라서, 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 제1그루브 영역이 위치하므로 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 상호 용접되지 않은 계면의 적어도 일부에 중공 채널이 형성되는 형태일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 제1피접합부재(1a)에 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역이 형성된다. 이로 인해 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되었을 때 피접합부재(1)들의 계면을 따라 중공 채널이 형성될 수 있다.
또한, 접합부품(100)은 용접영역(w)에 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성된다. 이로 인해 접합부품(100)은 중공 채널과 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(4) 사이에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된 형태가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)는 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역 및 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a')을 구비할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시 예의 제조 순서의 설명에서는 제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a)를 먼저 구비하는 것으로 도시하였지만, 첫번째로 구비되는 피접합부재(1)는 제1, 2피접합부재(1a, 1b) 중 어느 피접합부재가 먼저 구비되어도 무방하다. 그런 다음 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 일면에 제2피접합부재(1b)를 구비할 수 있다. 제1피접합부재(1a)의 일면인 상부에 제2피접합부재(1b)가 구비된 후 마찰교반용접에 의해 피접합부재(1)들이 용접될 수 있다. 이 경우, 마찰교반용접되는 부위는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2a') 및 제1그루브 비영역(2a')과 대향되는 제2피접합부재의 일 영역일 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 그런 다음 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 용접영역(w)을 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(4)은 용접영역(w)의 적어도 일부에 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 형상으로 형성될 수 있다.
도 5은 실시 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널이 1층 구조인 경우에 중공 채널에 온도 조절 수단으로 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 구비될 경우 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 나타낸 도이다. 냉각 또는 히팅 유체의 흐름을 설명하기에 앞서, 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 온도 조절 수단으로 구비될 경우, 제2피접합부재(1b)에 구비되어야 하는 구성의 형상에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에는 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역(2a')이 구비될 수 있다. 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되고, 용접영역에 홀(4)이 구비되어 접합부품(100)으로 형성되었을 경우, 접합부품(100)의 내부에 제1그루브 영역에 의한 중공 채널이 형성되고, 중공 채널에는 온도 조절 수단이 구비될 수 있게 된다.
온도 조절 수단으로 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 구비될 경우, 중공 채널을 통해 온도 조절용 매체가 접합부품(100) 내부에서 이동할 수 있게 된다. 이 경우, 중공 채널로 온도 조절용 매체를 주입하기 위해서 제2피접합부재(1b)에는 메인홀(6)이 형성될 수 있다. 메인홀(6)은 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하되, 후술할 연통그루브(5)를 상, 하 관통하게 형성될 수 있다. 제2피접합부재(1b)에는 제1그루브 영역과 교차되도록 연통그루브(5)가 접합계면을 따라 형성될 수 있다. 연통그루브(5)는 제1그루브 영역과 교차되도록 형성되되, 제1그루브 영역의 일단과 타단에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다. 도 5을 참조하여 설명하면, 도 5 도면 상의 좌측에 도시된 부재는 제2피접합부재(1b)이다. 제2피접합부재(1b)에는 연통그루브(5)와 메인홀(6)이 형성될 수 있다. 연통그루브(5)는 제1그루브 영역과 교차되도록 제2피접합부재(1b)의 하면에 형성되되, 제1그루브 영역의 일단과 타단에 대응되는 위치에 각각 형성되어 제2피접합부재(1b)의 도면상 상측과 하측에 형성될 수 있다. 제1그루브 영역의 일단과 대응되는 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측에 형성된 연통그루브(5)는 제1그루브 영역의 최상부와 교차되고, 타단과 대응되는 제2피접합부재(1b)의 계면의 하측에 형성된 연통그루브(5)는 제1그루브 영역의 최하부와 교차된다. 이처럼 제2피접합부재(1b)의 계면에 형성된 상측 및 하측의 연통그루브(5) 사이에 제1그루브영역이 연통그루브(5)들과 연통되면서 존재하는 형태일 수 있다. 메인홀(6)은 제2피접합부재(1b)를 상,하 관통하되, 연통그루브(5)를 상, 하 관통하게 형성된다. 따라서 메인홀(6)은 제2피접합부재(1b)의 상측 및 하측에서 각각 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하게 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 실시 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널이 1층 구조인 경우에 냉각 또는 히팅 유체의 흐름을 설명한다.
도 5의 좌측에 도시된 도는 제2피접합부재(1b)를 위에서 바라보고 도시한 도이다. 도 5의 우측에 도시된 도는 제1피접합부재(1a)상에 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 화살표로 표시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측 및 하측에 연통그루브(5)가 형성되고, 연통그루브(5) 형성 위치에 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하는 메인홀(6)이 형성될 수 있다. 연통그루브(5)는 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역을 교차하면서 제1그루브 영역과 연통될 수 있다. 이로 인해 메인홀(6)로 주입된 냉각 또는 히팅 유체가 연통그루브(5)로 인해 제1그루브 영역에 전체로 균일하게 퍼지면서 접합부품 내의 온도가 조절될 수 있게 된다. 연통그루브(5)는, 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측에 형성된 제1연통그루브(5a)와, 하측에 형성된 제2연통그루브(5b)로 구성된다. 또한, 메인홀(6)은 제1연통그루브(5a)를 관통하는 제1메인홀(6a)과, 제2연통그루브(5b)를 관통하는 제2메인홀(6b)로 구성된다. 이 경우, 제1메인홀(6a)로 온도 조절용 매체가 주입되면 제1연통그루브(5a)를 통해 복수의 제1그루브 영역 전체에 온도 조절용 매체가 퍼지면서 제1그루브 영역을 통해 접합부품(100)의 내부 온도가 조절될 수 있다. 제1메인홀(6a)을 통해 주입된 온도 조절용 매체는 도 5 우측에 도시된 흐름과 같이 하방향으로 흘러 제2메인홀(6b)을 통해 빠져나올 수 있게 된다. 온도 조절용 매체가 주입되는 메인홀(6)은 제1메인홀(6a)이거나 제2메인홀(6b)이어도 무방하며, 온도 조절용 매체가 주입되는 위치에 따라 유체의 흐름은 하방향이거나, 상방향으로 바뀔 수 있다. 이 경우, 온도 조절용 매체가 일방향으로 흐름으로 인해 접합부품(100) 내부에서 온도가 조절되는 효과를 얻을 수 있다.
또는 제1메인홀(6a)과 제2메인홀(6b)로의 온도 조절용 매체의 주입 및 배출을 교번적으로 수행할 수 있다. 예컨대 제1메인홀(6a)로 주입하고 제2메인홀(6b)로 배출하는 과정을 수행하고 그 다음으로 제2메인홀(6b)로 주입하고 제1메인홀(6a)로 배출하는 과정을 반복 수행할 수 있다. 한편 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 교번적인 흐름을 동시에 가질 수 있도록 메인홀(6) 및 연통그루브(5)가 적합하게 변형될 수 있다. 온도 조절용 매체가 수평적으로 서로 교번적으로 중공 채널을 이동하여 접합부품(100)의 온도를 조절할 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 접합부품(100)의 변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 변형 예의 접합부품(100)은 실시 예와 피접합부재(1)들의 개수가 다르고 이로 인해 접합부품(100) 내부에 형성되는 중공 채널이 2층 구조라는 점에서 차이가 있다. 변형 예에서는 실시 예와 동일하게 제1피접합부재(1a)의 일면인 상부에 제2피접합부재(1b)가 적층되고, 제1, 2그루브영역과 같은 그루브영역이 형성되지 않고 연통그루브가 형성된 제3피접합부재(1c)는 제1피접합부재(1a)의 하부에 위치하는 것으로 설명한다. 이 경우, 피접합부재(1)들의 형태 및 피접합부재(1)들이 적층되는 형태는 예시적으로 도시된 것이므로 이에 한정된 것이 아니며, 중공 채널이 형성되고 피접합부재(1)들의 중공 채널을 통해 냉각 또는 히팅 유체 등이 이동하여 온도를 조절할 수 있는 적합한 형태로 이루어질 수 있다.
변형 예의 접합부품(100)은 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a')이 구비된 제1피접합부재(1a), 제1피접합부재(1a)의 일면에 위치하며 제2그루브(2b)가 형성된 제2그루브 영역과 제2그루브가 형성되지 않은 제2그루브 비영역(2b')이 구비된 제2피접합부재(1b) 및 제2피접합부재(1b)의 일면에 위치하는 제3피접합부재(1c)를 구비하여 제1그루브 비영역(2a'), 제2그루브 비영역(2b') 및 제3피접합부재(1c)의 일 영역을 마찰교반용접으로 용접하여 용접영역(w)을 형성하고, 용접영역(w)을 상, 하 관통하도록 홀(4) 구비함으로써 형성될 수 있다.
먼저, 변형 예의 접합부품(100)은 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)가 구비될 수 있다. 이 경우, 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)는 도면상 상방향에서 하방향으로 제2피접합부재(1b), 제1피접합부재(1a), 제3피접합부재(1c)의 순서로 적층될 수 있다. 그런 다음 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2a'), 제2피접합부재(1b)의 제2그루브 비영역(2b') 및 제3피접합부재(1c)의 일 영역을 마찰교반용접으로 용접하여 용접영역(w)을 형성할 수 있다. 이 경우, 도 6(b)에서는, 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)를 한번에 마찰교반용접으로 용접하여 용접영역(w)을 형성하는 것으로 도시하였지만, 3개의 피접합부재(1a, 1b, 1c)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 경우, 2개의 피접합부재(1a, 1b)를 먼저 마찰교반용접으로 용접하고, 나머지 1개의 피접합부재(1c)를 먼저 마찰교반용접에 의해 용접된 피접합부재(1a, 1b)들에 대해 용접할 수 있다. 예컨대, 제3피접합부재(1c) 및 제1피접합부재(1a)가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고, 나머지 제2피접합부재(1b)가 제3피접합부재(1c) 및 제1피접합부재(1a)의 상부에 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다.
그런 다음 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 용접영역(w)을 상, 하 관통하도록 홀(4)을 형성하여 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접된 접합부품(100)이 제조될 수 있다. 제3피접합부재(1c)에는 연통그루브가 형성될 수 있다. 제3피접합부재(1c)에 형성되는 연통그루브의 위치 및 개수에 따라 접합부품(100) 내부에서 온도를 조절하는 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체은 일방향 흐름 또는 교번 흐름일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 변형 예의 접합부품(100)은 제1피접합부재(1a)에 제1그루브 영역이 형성되고, 제2피접합부재(1b)에 제2그루브 영역이 형성됨으로써 2층 구조의 중공 채널을 가질 수 있다. 이와 같이 2층 구조의 중공 채널을 갖는 변형 예와 같은 접합부품(100)은 접합부품(100) 내부의 중공 채널이 형성되는 형태에 따라 중공 채널을 이동하는 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향이 다를 수 있다.
도 7은 변형 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널이 다층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도이다. 이 경우, 제1층 중공 채널은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역을 포함하고, 제2피접합부재(1b)의 제2그루브(2b)가 형성된 제2그루브 영역을 포함한다.
도 7(a)의 도면상 좌측에 도시된 도면은 2층 구조의 중공 채널을 단면적으로 도시한 도이고, 도 7(a)의 도면상 우측에 도시된 도면은 도 7(a)의 도면상 좌측의 도면과 같이 2층 구조의 중공 채널이 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 평면적으로 도시한 도이다.
도 7(a)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널이 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널로 각각 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체는 중공 채널을 통해 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널 각각에서 일방향으로 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 도 7(a)의 도면상 우측 도면에 도시된 도면에서 점선으로 표시된 화살표는 제1층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미하고, 실선으로 표시된 화살표는 제2층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미할 수 있다. 따라서, 도 7(a)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널이 접합부품(100)의 내부에서 각 층에 각각 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체는 동일한 방향으로 각 층에서 이동하여 접합부품(100)의 온도가 균일해질 수 있도록 할 수 있다. 이 경우, 냉각 또는 히팅 유체가 흐르는 일방향은 도 7(a)에 도시된 방향과 반대되는 방향으로 흘러도 무방하다.
도 7(a)의 도면상 좌측 도면을 기준으로 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널을 하나로 짝지을 경우, 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널의 주변으로 인접한 제1-1층 중공 채널 및 제2-1층 중공 채널이 존재할 수 있다. 이 경우, 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널의 주변에 인접하는 제1-1층 중공 채널 및 제2-1층 중공 채널은 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향과 반대되는 방향으로 흘러 유체 흐름이 평면적으로 교번적인 흐름이 될 수 있다. 접합부품(100)은 이와 같은 교번적인 흐름으로 온도를 조절하여 온도가 균일하게 형성될 수 있게 할 수 있다.
도 7(b)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널이 구비된 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널이 각각 형성되었을 경우, 도 7(b)의 도면상 우측 도면에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름과 제2층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름이 반대되는 방향일 수 있다. 예컨대, 도 7(b)의 도면상 우측 도면에 도시된 바와 같이, 점선 화살표는 제1층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미하고, 실선 화살표는 제2층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미한다. 이 경우, 제1층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향이 좌측에서 우측으로 흐른다면 제2층 중공 채널에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향은 우측에서 좌측으로 흐를 수 있다. 이로 인해 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널 각각에서 온도를 조절할 수 있는 냉각 또는 히팅 유체가 반대되는 방향으로 흐르면서 제2층 중공 채널 구조를 갖는 접합부품(100)의 온도를 더욱 균일하게 조절할 수 있게 된다.
도 7(c)는 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널이 구비된 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널이 서로 연통되어 형성되었을 경우, 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도이다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널 및 제2층 중공 채널이 연통되는 부위에서 냉각 또는 히팅 유체가 유턴하여 하나의 중공 채널의 냉각 또는 히팅 유체의 방향과 반대되는 방향으로 흐를 수 있다. 다시 말해, 복층의 중공 채널이 연통되게 접합부품(100)의 내부에서 형성될 경우, 적어도 하나의 중공 채널의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름이 연통부위에서 유턴하여 나머지 하나의 중공 채널에서 반대되는 방향으로 흐름이 바뀌어 흐를 수 있다. 접합부품(100)은 위와 같은 2층 구조의 중공 채널이 구비됨으로써 온도의 균일성을 확보할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)을 구비한 디스플레이 제조 공정 장비(100)를 개략적으로 도시한 도이다.
디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접되며, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비될 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 접합부품(100)의 홀(4)을 통해 공급된 유체를 이용하여 디스플레이를 이루는 일부 구성을 제조할 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 이하에서 설명하는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비 스퍼터링 장비, CVD장비 등을 포함한다.
접합부품(100)은 피접합부재(1)들의 계면에서 계면을 따라 형성되며 내부에 온도조절수단이 구비된 중공 채널 및 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)을 포함한다. 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널과 홀(4) 사이에 형성된다. 접합부품(100)에 구비되는 온도 조절 수단은 냉각 유체일 수 있다. 냉각 유체가 온도 조절 수단으로 구비될 경우, 접합부품(100)은 쿨링 기능을 수행함으로써 접합부품(100)의 온도를 조절할 수 있게 된다. 접합부품(100)에 구비되는 온도 조절 수단은 히터일 수 있다. 히터가 온도 조절 수단으로 구비될 경우, 접합부품(100)은 히팅 기능을 수행함으로써 접합부품(100)의 온도를 조절할 수 있다. 이와 같은 접합부품(100)은 온도 조절 수단으로 냉각 유체 또는 히터를 구비함으로써 접합부품(100)의 온도를 조절할 수 있고, 이로 인해 접합부품(100)의 변형을 최소할 수 있게 된다.
위와 같은 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비는 에칭 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정용 장비가 에칭 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품(100)일 수 있다. 이 경우, 프로세스 유체는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 홀(4)을 통과한다. 접합부품(100)이 구비되는 에칭 장비는 접합부품(100)의 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 기판(200) 상의 일 부분을 패터닝 할 수 있다. 에칭 장비는 습식식각(wet etch)장비, 건식식각(dry etch)장비, 플라즈마 에칭 장비 또는 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching; RIE)장비일 수 있다.
위와 같은 에칭 장비에 접합부품(100)이 구비될 경우, 접합부품(100)은 중공 채널에 구비되는 온도 조절 수단으로 인해 온도의 균일성이 확보되어 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 접합부품(100)의 홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하여 형성되되, 용접영역(w)의 범위내에 형성되므로 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 인한 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 부식으로 인한 파티클 발생 문제의 위험도가 감소하게 된다. 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 파티클 발생 문제는 기판(200) 상으로 프로세스 유체를 분사할 경우 기판(200) 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 홀(4)이 형성되므로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않게 된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화의 문제가 감소되어 홀(4)을 통한 프로세스 유체 분사 시 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 기판(200) 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비는 세정 장비일 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비가 세정 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 세정공정을 위한 프로세스 유체를 공급하고 프로세스 유체는 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 홀(4)을 통과하여 세정공정을 수행할 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 세정 장비는 접합부품(100)의 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 생산 공정시 결함을 유발시키는 입자성 또는 화학성 이물질을 세정할 수 있다. 세정 장비는 클리너(cleaner) 또는 기판 세척기(wafer scrubber)일 수 있다.
위와 같은 세정 장비에 접합부품(100)이 구비될 경우, 접합부품(100)은 중공 채널에 구비되는 온도 조절 수단으로 온도의 균일성이 확보되고 제품 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 접합부품(100)의 홀(4)은 용접영역(w)의 범위내에 형성된다. 이로 인해 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 인한 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 부식으로 인한 파티클 발생 문제가 감소하게 된다. 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 파티클 발생 문제는 기판(200) 상으로 프로세스 유체를 분사할 경우 기판(200) 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 홀(4)이 형성되므로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않게 된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화 문제가 감소될 수 있고, 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 기판(200) 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비는 열처리 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비가 열처리 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 이 경우, 프로세스 유체는 접합부품(100)의 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 홀(4)을 통과한다. 접합부품(100)이 구비되는 열처리 장비는 이온주입 등의 방법으로 주입된 드래프트(draft)를 활성시키기 위해서 고속으로 열을 가하고 산화막, 질화막 등을 생성시킬 수 있다.
위와 같은 열처리 장비에 접합부품(100)이 구비될 경우, 접합부품(100)은 중공 채널에 구비되는 온도 조절 수단으로 온도의 균일성이 확보되고 제품 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)은 용접영역(w)의 범위내에 형성된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 부식으로 인한 파티클 발생 문제가 감소하게 된다. 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 파티클 발생 문제는 기판(200) 상으로 프로세스 유체를 분사할 경우 기판(200) 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 범위 내에 홀(4)이 형성되므로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않게 된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화 문제가 감소될 수 있고, 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 기판(200) 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비는 스퍼터링 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비가 스퍼터링 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하고 프로세스 유체는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 홀(4)을 통과한다. 접합부품(100)이 구비되는 스퍼터링 장비는 금속막을 기판(200)상에 형성하는 장비이다. 스퍼터링 장비는 스퍼터 형상을 이용하여 기판(200) 표면에 금속막을 형성할 수 있다.
위와 같은 스퍼터링 장비에 접합부품(100)이 구비될 경우, 접합부품(100)은 중공 채널에 구비되는 온도 조절 수단으로 온도의 균일성이 확보되고 제품 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)은 용접영역(w)의 범위내에 형성된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 부식으로 인한 파티클 발생 문제가 감소하게 된다. 홀(4) 내벽의 부식 심화 및 파티클 발생 문제는 기판(200) 상으로 프로세스 유체를 분사할 경우 기판(200) 불량의 문제를 유발할 수 있다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 범위 내에 홀(4)이 형성되므로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않게 된다. 이로 인해 홀(4) 내벽의 부식 심화 문제가 감소될 수 있고, 파티클을 동반한 프로세스 유체 분사로 인해 발생하는 기판(200) 불량 발생률을 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 CVD 장비일 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)가 CVD 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 CVD공정을 위한 프로세스 유체를 공급하고 프로세스 유체는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 홀(4)을 통과한다. 접합부품(100)이 구비된 CVD 장비는 원소로 구성된 반응프로세스 유체를 열플라즈마 방전 포토 등의 에너지로 여기시켜 기판(200) 표면에 박막하는 전자 또는 기상중에서 일어나는 화학 반응에 의해 박막을 증착할 수 있다. CVD 장비는 상압 CVD 장비, 감압 CVD 장비, 플라즈마 CVD 장비, 광CVD 장비, MO-CVD 장비일 수 있다.
도 8에서는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비로 CVD장비를 예시적으로 도시하였다. CVD장비에 구비되는 접합부품(100)은 디스플레이 제조 공정에 이용되는 디퓨져(diffuser)일 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 프로세스 유체는 접합부품(100)의 홀(4)을 통과하여 서셉터(s)에 설치된 기판(200) 상에 프로세스 유체를 분사시킬 수 있다. 이 경우, 기판(200)은 유리기판일 수 있다. 유리기판은 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 평면디스플레이일 수 있고, PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있다.
도 9는 도 8의 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)의 일부를 확대하여 도시한 도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 찰교반용접에 의해 용접된 피접합부재(1)들로 구성되고, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비된다. CVD 공정을 수행하는 프로세스 유체는 상기한 홀(4)을 통과할 수 있다. 또한, 중공 채널에는 온도 조절 수단이 구비되어 접합부품(100)의 온도를 균일화할 수 있게 된다.
프로세스 유체가 통과하는 홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성되므로, 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않는다. 홀(4) 주변에는 용접영역(w)이 존재하고 용접영역(w)은 마찰교반용접에 의해 형성된 영역이므로 피접합부재(1)들의 계면이 존재하지 않아 무계면 영역이 형성되게 된다. 이로 인해 홀(4)과 중공 채널 사이에 용접영역(w)이 존재하면서, 무계면 영역이 존재하는 형태일 수 있다.
접합부품(100)은 홀(4)과 중공 채널 사이에 무계면 영역이 존재함으로 인해 중공 채널과 홀(4) 간의 상호 작용이 없도록 할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 접합부품(100)의 홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성되므로 부식 문제 및 부식으로 인한 파티클 발생의 위험도가 낮다. 도 1에 도시된 용접의 경우 홀(4) 내벽에 계면이 존재하므로 부식 심화 문제가 심각할 수 있다. 이 경우, 홀(4) 내벽 계면의 부식 문제로 파티클이 발생할 수 있고, 계면을 따라 홀(4) 주변의 중공 채널로 파티클이 이동하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 도 1에 도시된 용접의 경우, 홀(4) 내벽에 계면이 그대로 존재하고, 홀(4)과 중공 채널 사이에도 계면이 그대로 존재하므로 홀(4) 내벽에서 발생하는 부식 문제 등이 계면을 따라 중공 채널로 이동하여 부정적인 상호 작용을 하게 된다. 하지만 본 발명의 접합부품(100)은 홀(4)과 중공 채널 사이의 용접영역으로 인해 형성되는 무계면 영역으로 인해 홀(4)과 중공 채널이 상호 작용하지 않으므로 계면을 따라 상호 작용함으로써 발생하는 누설 문제 및 누설 문제로 인한 중공 채널에 구비된 온도 조절 수단에 발생되는 부정적인 영향 문제 등을 방지할 수 있게 된다.
위와 같이 접합부품(100)이 구비되는 디스플레이 제조 공정 장비는 다양한 장비들일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 제조 공정 장비는 본 발명의 접합부품(100)이 구비되므로 접합부품(100)으로 인해 얻는 효과는 동일할 수 있다.
도 10은 접합부품(100)의 피접합부재(1)들을 위에서 바라보고 도시한 도이다. 도 10(a)는 제1, 2연통그루브(5a, 5b)가 형성된 제2피접합부재(1b)를 도시한 것이고, 제10(b)는 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a)를 도시한 것이다. 연통그루브(5)는 제1연통그루브(5a), 제2연통그루브(5b)를 포함하고, 메인홀(6)은 제1메인홀(6a) 및 제2메인홀(6b)을 포함한다. 접합부품(100)이 디퓨져일 경우, 제1, 2연통그루브(5a, 5b)를 포함하는 연통그루브(5) 및 제1, 2메인홀(6)을 포함하는 메인홀(6)은 제1그루브 영역을 포함하는 그루브 영역을 연통시킬 수 있는 위치에 형성된다면 그 위치에 제한은 없다.
제1그루브(2a)는 도 10에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)의 단면 형상에 따라 직선형으로 형성될 수 있다. 제1그루브(2a) 형태는 이에 한정된 것이 아니며, 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성되는 접합부품(100)의 단면 형상에 따라 적합한 형태로 형성될 수 있다. 에컨대, 접합부품(100)의 단면이 원형 단면이라면 제1피접합부재(1a)에 형성되는 제1그루브(2a)는 곡선형으로 형성될 수 있다. 접합부품(100) 내부의 중공 채널은 제1그루브(2a)로 인해 형성되므로, 중공 채널의 형상도 직선형 또는 곡선형으로 형성될 수 있다.
제1메인홀(6a)을 통해 온도 조절 수단으로 냉각 또는 히팅 유체가 주입될 수 있다. 주입된 냉각 또는 히팅 유체는 제1그루브 영역을 따라 이동하고 제2메인홀(6b)을 통해 빠져나오면서 접합부품(100)의 내부 온도를 조절할 수 있게 된다.
제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되면, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브 비영역(2a')과 제2피접합부재(1b)의 일영역이 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 그런 다음 용접영역(w)의 범위 내에 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비되어 접합부품(100)으로 형성될 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비에 구비되는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)은 유리기판과 같은 기판상에 프로세스 유체를 분사하기 위하여 사각 단면 형상을 가질 수 있다.
용접영역(w)은 제1그루브 비영역과 제2피접합부재(1b)의 일 영역이 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성되는 영역이므로, 도 10(b)에 도시된 바와 같은 제1그루브 영역과 제1그루브 영역 사이에 형성되는 형상일 수 있다. 다시 말해, 접합부품(100)에서 용접영역은 제1그루브 영역과 제1그루브 영역 사이에 형성될 수 있다. 위와 같은 용접영역(w)의 범위 내에 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비된다. 이 경우, 홀(4)은 용접영역(w)의 너겟존을 관통하여 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
디스플레이 제조 공정 장비(1000)에는 프로세스 유체를 분사하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)이 포함되어 구성될 수 있다. 또한, 기판(200), 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접되며, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비되며, 상기한 기판(200)을 지지하는 접합부품(100')을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(200)을 지지하는 접합부품(100')은 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)과 같이 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되고 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비될 수 있다.
디스플레이 제조 공정용 장비에는 기판(200)을 지지하는 접합부품(100')의 홀 내부에서 승하강하면서 기판(200)을 접합부품(100)의 상면에 안착시키거나 기판(200)을 접합부품의 상면으로부터 이탈시키는 승하강 부재가 포함되어 구성될 수 있다.
도 11은 디스플레이 제조 공정 장비에 구성되어 기판(200)을 지지하는 접합부품(100')을 도시한 도이다.
디스플레이 제조 공정 장비에 구성되어 기판(200)을 지지하는 접합부품(100')은 서셉터(s)일 수 있다. 기판(200)을 지지하는 접합부품(100')은 디스플레이 제조 공정용 접합부품(100)과 마찰교반용접을 이용하여 피접합부재(1)들을 접합한다는 점은 동일하고, 피접합부재(1)들을 관통하는 홀(4)을 형성할 부위에 선택적으로 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
도 11(a)는 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)들의 마찰교반용접에 의해 용접되기 전 상태를 도시한 도이고, 도 11(b)는 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되고, 홀(4)을 형성할 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 형성하여 홀(4)을 형성한 상태를 단면으로 도시한 도이고, 도 11(c)는 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 마찰교반용접으로 용접한 상태를 위에서 바라보고 도시한 도이고, 도 11(d)는 홀(4)을 형성할 부위에 마찰교반용접으로 용접영역(w)을 형성하고, 용접영역(w)의 범위 내에 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 형성된 접합부품(100')을 위에서 바라보고 도시한 도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 접합부품(100')은 마찰교반용접에 의한 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접되고 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 홀(4)이 구비되어 기판(200)을 지지할 수 있다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이, 접합부품(100')이 서셉터(s)일 경우, 제1피접합부재(1a)의 일면에 제2피접합부재(1b)가 위치하되, 제1피접합부재(1a)가 제2피접합부재(1b)의 외측으로 삽입되는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 11(a)에 도시된 형상은 하나의 실시 예로서 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 다른 형태로 구성될 수 있다.
제1피접합부재(1a)가 제2피접합부재(1b)의 외측으로 삽입될 경우, 제1피접합부재(1a)의 수직적 내벽(11a)과 제2피접합부재(1b)의 수직적 외벽(12a)이 접촉되고, 제1피접합부재(1a)의 수평적 내벽(11b)과 제2피접합부재(1b)의 수평적 외벽(12b)이 접촉될 수 있다. 제1피접합부재(1a)의 내벽과 외벽이 서로 접촉되면서 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b) 간에 접합계면이 존재하게 된다. 피접합부재(1)들을 마찰교반용접을 이용하여 접합하기 위하여 제1피접합부재(1a)의 수직적 내벽(11a)과 제2피접합부재(1b)의 수직적 외벽(12a)이 접촉됨으로 인해 형성되는 접합계면을 마찰교반용접에 의해 용접할 수 있다. 예컨대, 피접합부재(1)들이 사각 단면을 가질 경우, 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 수직적 내벽(11a)과 제2피접합부재(1b)의 수직적 외벽(12a)의 접촉으로 인한 접합계면에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 연속적으로 형성될 수 있다. 다시 말해 제1피접합부재(1a)의 수직적 내벽(11a)과 제2피접합부재(1b)의 수직적 외벽(12a)의 접촉으로 인한 접합계면을 따라 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 연속적으로 형성될 수 있다. 이와는 다르게 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)의 수평적 외측 부분을 마찰교반용접을 이용하여 용접할 수 있다.
피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접된 후, 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(4)을 형성하기 위하여, 홀(4)을 형성할 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 형성할 수 있다. 홀(4)을 형성할 부위는 임의로 정해질 수 있고 홀(4) 형성 부위에 마찰교반용접이 선택적으로 수행될 수 있다. 홀(4)을 형성하기 위한 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하도록 홀(4)을 형성하기 위하여 제1피접합부재(1a)의 수평적 내벽(11b)과 제2피접합부재(1b)의 수평적 외벽(12b)이 접촉되는 접합계면 아래까지 형성될 수 있다. 다시 도 11(b)를 참조하여 설명하면, 도 11(b)에는 홀(4)이 형성되는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 홀(4)과 동일한 깊이로 형성된 것으로 도시하였지만, 홀(4)이 형성되는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 수평적 내벽(11b)과 제2피접합부재(1b)의 수평적 외벽(12b)이 접촉되는 접합계면 아래까지 형성된다면 그 깊이는 홀(4)과 동일하지 않아도 무방하다.
홀(4)을 형성하기 위해 홀(4) 형성 부위에 선택적으로 마찰교반용접으로 용접하여 용접영역(w)을 형성할 경우, 접합계면의 적어도 일부를 마찰교반용접으로 용접함으로써 형성되는 것이므로 불연속적인 형태일 수 있다. 예컨대, 홀(4)을 형성하기 위해 홀(4) 형성 부위에 선택적으로 마찰교반용접으로 용접하여 형성되는 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a) 제2피접합부재(1b)의 접촉으로 인한 접합계면의 적어도 일부가 마찰교반용접에 의해 용접됨으로써 형성된다. 따라서, 홀(4) 형성 부위의 용접영역(w)은 불연속적인 형태일 수 있다. 홀(4) 형성 부위의 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 불연속적으로 형성되는 것과는 달리, 피접합부재(1)들을 상, 하 접합하기 위해 마찰교반용접으로 용접되어 형성되는 용접영역(w)은 연속적인 형태일 수 있다.
접합부품(100')은 마찰교반용접한 용접영역(w)에 홀(4)을 형성하고 홀(4) 내부에 기판(200)을 접합부품(100')의 상면에 안착시키거나 기판(200)을 접합부품(100')의 상면으로부터 이탈시키는 승하강 부재의 승강 경로를 구비할 수 있다.
접합부품(100')이 홀(4) 내부에 승강 경로를 구비할 경우, 승하강 부재 주변에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된 형태일 수 있다. 홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 형성된 것이므로 홀(4)의 내벽에 피접합부재(1)들의 계면이 존재하지 않는다. 따라서 피접합부재(1)들이 홀(4) 내벽에 계면이 존재하는 접합부품과 다르게 홀(4) 내벽에 계면이 존재하지 않음으로 홀(4) 내벽에 계면이 존재하여 계면 부위 부식으로 인해 발생하는 파티클로 인한 홀(4) 내부 부재 기능의 불량 염려를 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1: 피접합부재
1a: 제1피접합부재 1b: 제2피접합부재
1c: 제3피접합부재
2a: 제1그루브 2b: 제2그루브
2a': 제1그루브 비영역 2b': 제2그루브 비영역
4: 홀
5: 연통그루브
5a: 제1연통그루브 5b: 제2연통그루브
6: 메인홀
6a: 제1메인홀 6b: 제2메인홀
10: 용접툴
10a: 숄더 10b: 툴
11a: 제1피접합부재의 수직적 내벽 11b: 제1피접합부재의 수평적 내벽
12a: 제2피접합부재의 수직적 외벽 12b: 제2피접합부재의 수직적 외벽
100: 디스플레이 제조 공정용 접합부품
100': 기판을 지지하는 접합부품 200: 기판
1000: 디스플레이 제조 공정 장비
s: 서셉터 w: 용접영역
1a: 제1피접합부재 1b: 제2피접합부재
1c: 제3피접합부재
2a: 제1그루브 2b: 제2그루브
2a': 제1그루브 비영역 2b': 제2그루브 비영역
4: 홀
5: 연통그루브
5a: 제1연통그루브 5b: 제2연통그루브
6: 메인홀
6a: 제1메인홀 6b: 제2메인홀
10: 용접툴
10a: 숄더 10b: 툴
11a: 제1피접합부재의 수직적 내벽 11b: 제1피접합부재의 수평적 내벽
12a: 제2피접합부재의 수직적 외벽 12b: 제2피접합부재의 수직적 외벽
100: 디스플레이 제조 공정용 접합부품
100': 기판을 지지하는 접합부품 200: 기판
1000: 디스플레이 제조 공정 장비
s: 서셉터 w: 용접영역
Claims (18)
- 디스플레이 제조 공정장비에 구비되어 디스플레이 제조 시 이용되며 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 디스플레이 제조 공정용 접합부품에 있어서,
상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 상기 피접합부재들을 관통하는 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 공정 장비는 에칭 장비이고,
상기 접합부품은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며,
상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 공정 장비는 세정 장비이고,
상기 접합부품은 피처리물에 세정공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며,
상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 공정 장비는 열처리 장비이고,
상기 접합부품은 피처리물에 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며,
상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품 - 제1항에 있어서,
상기 공정 장비는 CVD 장비이고,
상기 접합부품은 피처리물에 CVD 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며,
상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 공정 장비는 스퍼터링 장비이고,
상기 접합부품은 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품이며,
상기 프로세스 유체는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역에 형성된 상기 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 2개의 피접합부재들은 상,하로 적층되고,
상기 마찰교반용접은 상기 피접합부재들의 계면을 용접하고,
상기 홀은 상기 피접합부재들의 상기 용접영역을 상, 하로 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 피접합부재들의 재질은, 고속으로 회전하는 툴과 피접합부재와의 상호마찰에 의해 마찰열이 발생하고 이러한 마찰열에 의해 툴 주변의 상기 피접합부재가 연화되며 툴의 교반에 의해 피접합부재의 소성유동으로 접합면의 피접합부재가 강제적으로 혼합가능한 재질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 피접합부재들은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 피접합부재들은 이종의 금속재질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 피접합부재들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 온도 조절 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 피접합부재들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 제1항에 있어서,
상기 접합부품의 내부에는 복수개의 중공 채널이 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정용 접합부품. - 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접되며, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 홀이 구비된 접합부품을 포함하고,
상기 홀을 통해 공급된 유체를 이용하여 디스플레이를 이루는 일부 구성을 제조하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정 장비. - 제14항에 있어서, 상기 접합부품은,
상기 피접합부재들의 계면에서 상기 계면을 따라 형성되며 내부에 온도조절수단이 구비된 중공 채널; 및
상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하는 홀을 포함하고,
상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정 장비. - 제15항에 있어서,
상기 온도조절수단은 냉각 유체인 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정 장비. - 제15항에 있어서,
상기 온도조절수단은 히터인 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조 공정 장비. - 기판;
마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접되며, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 홀이 구비되며, 상기 기판을 지지하는 접합부품; 및
상기 홀 내부에서 승하강하면서 상기 기판을 상기 접합부품의 상면에 안착시키거나 상기 기판을 상기 접합부품의 상면으로부터 이탈시키는 승하강 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 는 디스플레이 제조 공정 장비.
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