KR20220094583A - 전자석 도킹 장치 - Google Patents

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KR20220094583A
KR20220094583A KR1020200185933A KR20200185933A KR20220094583A KR 20220094583 A KR20220094583 A KR 20220094583A KR 1020200185933 A KR1020200185933 A KR 1020200185933A KR 20200185933 A KR20200185933 A KR 20200185933A KR 20220094583 A KR20220094583 A KR 20220094583A
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electromagnet
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홍의진
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 본 발명의 실시예는 컴팩트하면서 강인하게 설계된 전자석 도킹 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치는 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스 및 제2 폴피스를 포함하는 폴피스 부재와, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석과, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 타측에서 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석과, 상기 폴피스 부재의 외부에 위치하는 코일 부재를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 폴피스 부재의 외부에 코일 부재를 배치함으로써 보다 공간을 컴팩트하게 사용하면서 스트레스에 강인하게 설계된 전자석 도킹 장치가 제공될 수 있다.

Description

전자석 도킹 장치{ELECTROMAGNET DOCKING APPARATUS}
본 발명은 전자석 도킹 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 선택적으로 자성체를 흡착할 수 있는 전자석 도킹 장치에 관한 것이다.
전자석 모듈은 전류에 의해 발생하는 자기장을 사용하여 선택적으로 금속성 물체를 흡착할 수 있는 제품이다. 전자석 모듈을 사용하여 물체를 픽업하여 이송하거나 물체가 이탈하지 않도록 고정시킬 수 있다.
한편, 반도체 제조 설비에서도 전자석 모듈을 사용한 고정 방법이 적용될 수 있으며, 반도체 제조 설비와 같은 정밀 기계에서 적용되는 전자석 모듈은 보다 컴팩트하고 강인한 설계될 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 컴팩트하면서 강인하게 설계된 전자석 도킹 장치를 제공한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치는 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스 및 제2 폴피스를 포함하는 폴피스 부재와, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석과, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 타측에서 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석과, 상기 폴피스 부재의 외부에 위치하는 코일 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 코일 부재에 전류가 인가되지 않으면 상기 회전 영구 자석은 내부 자기 회로를 형성하는 제1 배치 상태로 설정되고, 상기 코일 부재에 전류가 인가되면 상기 회전 영구 자석은 외부 자기 회로를 형성하는 제2 배치 상태로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2 배치 상태는 상기 회전 영구 자석이 상기 제1 배치 상태의 반대 방향으로 회전한 상태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외부 자기 회로에 의하여 상기 폴피스 부재에 접촉한 자성체가 척킹될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 코일 부재는 상기 폴피스 부재로부터 일정 거리 이상 이격된 제1 위치와 상기 폴피스 부재로부터 상기 일정 거리 이내로 근접한 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 도킹 장치는 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스 및 제2 폴피스를 포함하는 폴피스 부재와, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석과, 상기 제1 폴피스 또는 상기 제2 폴피스 중 하나에 삽입되어 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석과, 상기 폴피스 부재의 외부에 위치하는 코일 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폴피스 부재의 외부에 코일 부재를 배치함으로써 보다 공간을 컴팩트하게 사용하면서 스트레스에 강인하게 설계된 전자석 도킹 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 전자석 도킹 장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치에 의한 도킹 과정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 도킹 장치를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 도킹 장치가 적용된 웨이퍼 검사 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일반적인 전자석 도킹 장치(1)의 일 예를 도시한다. 전자석 도킹 장치(1)는 바(bar) 형태의 제1 폴피스(11)와 제2 폴피스(12)의 쌍으로 구성된 폴피스 부재(10), 폴피스 부재(10)에 고정된 고정 영구 자석(20), 폴피스 부재(10)에 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석(30), 그리고 폴피스 부재(40)에 구성된 코일 부재(40)를 포함할 수 있다.
코일 부재(40)에 전류가 인가되면 전류로 인한 자기장으로 인하여 회전 영구 자석(30)이 회전하고, 회전된 회전 영구 자석(30), 폴피스 부재(10), 고정 영구 자석(20)에 의해 생성된 자기장으로 인하여 금속성 물체를 흡착할 수 있다.
다만, 도 1과 같이 전자석 도킹 장치(1)를 구성할 경우, 폴피스 부재(10)에 형성된 코일로 인하여 폴피스 부재(10)를 길게(높게) 구성해야 한다. 그리하여, 전자석 도킹 장치(1) 전체의 사이즈가 커져 적용될 수 있는 공간이 한정되며, 제작 비용이 증가하고, 제품의 강성이 저하될 수 있다. 따라서, 전자석 도킹 장치(1)의 사이즈(길이)를 축소시키기 위한 방법이 요구된다.
그리하여, 본 발명의 실시예는 보다 컴팩트하면서 높은 강성을 갖는 전자석 도킹 장치(1)를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)는, 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)를 포함하는 폴피스 부재(10)와, 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석(20)과, 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)의 타측에서 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석(30)과, 폴피스 부재(10)의 외부에 위치하는 코일 부재(40)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폴피스 부재(10)의 외부에 코일 부재(40)가 위치하며, 코일 부재(40)에 전류를 인가하면 그 자기장으로 인해 회전 영구 자석(30)이 회전하고 이에 따라 흡착이 제어된다.
코일 부재(40)를 폴피스 부재(10)의 외부에 구성함으로써, 폴피스 부재(10)의 길이를 축소시킬 수 있으며 이로 인해 전자석 도킹 장치(1)의 전체 사이즈를 축소시킬 수 있다. 그리하여, 본 발명의 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)는 컴팩트한 사이즈를 가지면서 짧은 길이로 인해 높은 강성을 갖도록 설계될 수 있다. 컴팩트한 사이즈와 높은 강성을 갖는 전자석 도킹 장치(1)는 매우 정밀하면서 높은 강성을 요구하는 반도체 제조 설비(예: 웨이퍼 검사 장치)에 적용 가능할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 도킹 장치에 의한 도킹 과정을 도시한다.
도 3을 참고하면, 코일 부재(40)에 전류가 인가되지 않으면 회전 영구 자석(30)은 내부 자기 회로를 형성하는 제1 배치 상태(예: S극이 상부, N극이 하부)로 설정되고, 코일 부재(40)에 전류가 인가되면 회전 영구 자석(30)은 외부 자기 회로를 형성하는 제2 배치 상태(예: N극이 상부, S극이 하부)로 설정될 수 있다.
여기서 제2 배치 상태는 회전 영구 자석(30)이 제1 배치 상태(예: S극이 상부, N극이 하부)의 반대 방향으로 회전한 상태(예: N극이 상부, S극이 하부)이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 외부 자기 회로에 의하여 폴피스 부재(10)에 접촉한 자성체(2)가 척킹될 수 있다.
즉, 코일 부재(40)에 전류가 인가되지 않은 상태에서 회전 영구 자석(30)이 제1 배치 상태에 있고 이는 내부 자기 회로만을 형성하므로 자성체(2)를 흡착하지 않는다. 코일 부재(40)에 전류가 인가되면 이 전류로 인하여 발생한 자기장에 의해 회전 영구 자석(30)이 반대 방향으로 회전하여 제2 배치 상태가 된다. 제2 배치 상태의 회전 영구 자석(30)으로 인하여 외부 자기 회로가 형성되며 이 외부 자기 회로에 의해 외부의 자성체(2)가 척킹될 수 있다.
코일 부재(40)의 전류를 인가하여 회전 영구 자석(30)의 배치 상태를 조절하는 방법뿐만 아니라, 코일 부재(40)를 폴피스 부재(10)에 근접시키거나 이격시킴으로써 회전 영구 자석(30)의 배치 상태를 조절할 수 있다.
즉, 코일 부재(40)는 폴피스 부재(10)로부터 일정 거리 이상 이격된 제1 위치와 폴피스 부재(10)로부터 일정 거리 이내로 근접한 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 즉, 코일 부재(40)가 폴피스 부재(10)로부터 멀리 떨어진 경우 자기장이 실질적으로 발생하지 않아 회전 영구 자석(30)이 제1 배치 상태가 되어 척킹이 해제되고, 전류가 인가된 코일 부재(40)가 폴피스 부재(10)에 근접하면 자기장에 의해 회전 영구 자석(30)이 제2 배치 상태가 되어 외부의 자성체(2)가 척킹된다. 코일 부재(40)는 공압 실린더 또는 리니어 모터와 같은 구동 장치에 의해 이동할 수 있다.
도 2 및 도 3은 제1 폴피스(11)와 제2 폴피스(12) 사이에서 회전하도록 결합된 형태의 회전 영구 자석(30)이 적용된 전자석 척킹 장치(1)를 설명하였으나, 다양한 구조의 전자석 척킹 장치(1)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 회전 영구 자석(30)이 폴피스의 중간에 삽입되고, 외부의 코일 부재(40)에 의해 그 배치 상태가 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)는 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)를 포함하는 폴피스 부재(10)와, 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석(20)과, 제1 폴피스(11) 또는 제2 폴피스(120) 중 하나에 삽입되어 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석(30)과, 폴피스 부재(10)의 외부에 위치하는 코일 부재(40)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회전 영구 자석(30)이 제1 폴피스(11) 또는 제2 폴피스(120) 중 하나에 삽입되며, 코일 부재(40)의 전류에 의해 회전 영구 자석(30)의 배치가 조절된다.
도 4의 (a)와 같이 코일 부재(40)에 전류가 인가되지 않거나 코일 부재(40)가 멀리 떨어진 곳에 위치하면 회전 영구 자석(30)은 내부 자기 회로를 형성하는 제1 배치 상태(예: S극이 상부, N극이 하부)로 설정된다. 도 4의 (b)와 같이 코일 부재(40)에 전류가 인가되고 코일 부재(40)에 폴피스 부재(10)에 근접하면 회전 영구 자석(30)은 외부 자기 회로를 형성하는 제2 배치 상태(예: N극이 상부, S극이 하부)로 설정될 수 있다.
여기서 제2 배치 상태는 회전 영구 자석(30)이 제1 배치 상태(예: S극이 상부, N극이 하부)의 반대 방향으로 회전한 상태(예: N극이 상부, S극이 하부)이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폴피스 부재(10)의 외부에 코일 부재(40)가 위치하며, 코일 부재(40)에 전류를 인가하면 그 자기장으로 인해 회전 영구 자석(30)이 회전하고 이에 따라 흡착이 제어된다.
도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 외부 자기 회로에 의하여 폴피스 부재(10)에 접촉한 자성체(2)가 척킹될 수 있다.
코일 부재(40)는 폴피스 부재(10)로부터 일정 거리 이상 이격된 제1 위치와 폴피스 부재(10)로부터 일정 거리 이내로 근접한 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 전자석 척킹 장치(1)는 반도체 제조 설비에 기기 간의 척킹을 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 척킹 장치(1)는 웨이퍼 검사 설비인 프로버 설비에서 테스터(200)를 고정시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 도킹 장치(1)가 적용된 웨이퍼 검사 장치의 개략적인 구조를 도시한다. 웨이퍼 검사 장치(예: 프로버 설비)는 웨이퍼(W)에 대한 전기적 검사를 수행하기 위한 설비로서, 웨이퍼(W)에 전기적 신호를 인가하고 그 응답 신호를 통해 웨이퍼(W)에 형성된 회로가 정상적으로 동작하는지 여부를 검사할 수 있다.
웨이퍼 검사 장치는 웨이퍼(W)가 안착되는 척(100), 웨이퍼(W)로 전기적 신호를 인가하고 응답 신호를 분석하는 테스터(200), 테스터(200)를 고정시키기 위한 플레이트(300), 테스터(200)에 연결된 포고 핀(400), 포고 핀(400)에 의해 테스터(200)와 연결되는 프로브 카드(500)를 포함할 수 있다.
웨이퍼(W)의 검사를 위하여 척(100)의 하부에 구비된 구동부에 의해 척(100)이 상승하며, 이때 웨이퍼(W)와 프로브 카드(500)가 서로 접촉한다. 웨이퍼(W)와 프로브 카드(500)가 접촉할 때 구동력에 의하여 테스터(200)가 함께 상승할 수 있다. 여기서 테스터(200)가 상승하지 않도록 고정시킬 필요가 있으며, 테스터(200)의 고정을 위하여 전자석 척킹 장치(1)가 플레이트(300)의 상부에 위치할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(500)에 접촉할 때 전자석 척킹 장치(1)의 전자기력에 의하여 테스터(200)가 상승하지 않도록 고정시킬 수 있으며, 웨이퍼(W)의 검사가 종료되면 전자석 척킹 장치(1)에 의한 고정이 해제될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자석 척킹 장치(1)는 보다 작은 사이즈 및 높은 강성을 가지므로 웨이퍼 검사 장치에 적용함에 있어 적합하다고 할 것이다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스 및 제2 폴피스를 포함하는 폴피스 부재;
    상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석;
    상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 타측에서 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석;
    상기 폴피스 부재의 외부에 위치하는 코일 부재를 포함하는
    전자석 도킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 부재에 전류가 인가되지 않으면 상기 회전 영구 자석은 내부 자기 회로를 형성하는 제1 배치 상태로 설정되고,
    상기 코일 부재에 전류가 인가되면 상기 회전 영구 자석은 외부 자기 회로를 형성하는 제2 배치 상태로 설정되는
    전자석 도킹 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 배치 상태는 상기 회전 영구 자석이 상기 제1 배치 상태의 반대 방향으로 회전한 상태인
    전자석 도킹 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외부 자기 회로에 의하여 상기 폴피스 부재에 접촉한 자성체가 척킹되는
    전자석 도킹 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일 부재는 상기 폴피스 부재로부터 일정 거리 이상 이격된 제1 위치와 상기 폴피스 부재로부터 상기 일정 거리 이내로 근접한 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성되는
    전자석 도킹 장치.
  6. 서로 대향되도록 배치된 제1 폴피스 및 제2 폴피스를 포함하는 폴피스 부재;
    상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스의 일측에 각각 고정되도록 결합된 고정 영구 자석;
    상기 제1 폴피스 또는 상기 제2 폴피스 중 하나에 삽입되어 회전 가능하도록 구성된 회전 영구 자석;
    상기 폴피스 부재의 외부에 위치하는 코일 부재를 포함하는
    전자석 도킹 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코일 부재에 전류가 인가되지 않으면 상기 회전 영구 자석은 내부 자기 회로를 형성하는 제1 배치 상태로 설정되고,
    상기 코일 부재에 전류가 인가되면 상기 회전 영구 자석은 외부 자기 회로를 형성하는 제2 배치 상태로 설정되는
    전자석 도킹 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 배치 상태는 상기 회전 영구 자석이 상기 제1 배치 상태의 반대 방향으로 회전한 상태인
    전자석 도킹 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 외부 자기 회로에 의하여 상기 폴피스 부재에 접촉한 자성체가 척킹되는
    전자석 도킹 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 코일 부재는 상기 폴피스 부재로부터 일정 거리 이상 이격된 제1 위치와 상기 폴피스 부재로부터 상기 일정 거리 이내로 근접한 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성되는
    전자석 도킹 장치.
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