KR20230101600A - 에너지 변환 소자 제조장치, 에너지 변환 소자 제조방법 및 에너지 변환 소자 - Google Patents

에너지 변환 소자 제조장치, 에너지 변환 소자 제조방법 및 에너지 변환 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 변환 소자 제조장치, 에너지 변환 소자 제조방법 및 에너지 변환 소자에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치는 기판을 이송하는 기판 이송부, 상기 기판 이송부의 일측에 배치되어 상기 기판 상에 접착제를 도포하는 접착제 도포부, 상기 기판 이송부의 타측에 배치되어 복수 개의 핀과 필름을 포함하는 핀 어레이를 공급받고, 상기 핀 어레이를 접착제가 도포된 상기 기판 상에 위치시키며, 상기 핀 어레이를 상기 기판 상에 전사하여 상기 기판과 상기 핀 어레이를 결합하는 핀 어레이 이송부 및 상기 접착제의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 프레스부를 포함한다.

Description

에너지 변환 소자 제조장치, 에너지 변환 소자 제조방법 및 에너지 변환 소자{Manufacturing apparatus for energy conversion device, manufacturing method for energy conversion device using the same and energy conversion device}
본 발명은 에너지 변환 소자 제조장치, 에너지 변환 소자 제조방법 및 에너지 변환 소자에 관한 발명이다.
최근 에너지를 변환할 수 있는 소자에 대한 관심이 높아지며 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 에너지 변환 소자 중 열전소자는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 변환하는데 사용되는 소자로, 일반적으로 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 소자를 의미한다. 열전소자는 자동차의 온도 조절 시트, 반도체의 순환기나 냉각판 및 컴퓨터의 냉각기 등 다양한 분야에 폭넓게 사용되고 있다.
그런데 종래의 열전소자를 제조하는 방법의 경우, 기판 상에 도포된 접착제로 인해 기판과 핀 어레이의 전기적 접촉이 양호하지 않아, 효율이 떨어지는 문제가 있다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
일본공개특허공보 JP 2003-101087 A
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 기판과 핀 어레이가 서로 양호하게 전기적 접촉하도록 할 수 있다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치는 기판을 이송하는 기판 이송부, 상기 기판 이송부의 일측에 배치되어 상기 기판 상에 접착제를 도포하는 접착제 도포부, 상기 기판 이송부의 타측에 배치되어 복수 개의 핀과 필름을 포함하는 핀 어레이를 공급받고, 상기 핀 어레이를 접착제가 도포된 상기 기판 상에 위치시키며, 상기 핀 어레이를 상기 기판 상에 전사하여 상기 기판과 상기 핀 어레이를 결합하는 핀 어레이 이송부 및 상기 접착제의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 프레스부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 기판과 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이를 가열하여 상기 접착제를 경화하는 경화부를 더 포함하고, 상기 프레스부는 상기 접착제의 두께를 기 설정된 두께 이하로 유지한 상태에서 상기 경화부로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 프레스부는 상기 핀 어레이의 상면에 배치되어 상기 기판 및 상기 핀 어레이와 함께 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 가압 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 경화부는 내부에 상기 기판 이송부의 일부가 배치되어 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 온도로 가열하여 상기 접착제를 경화시키는 리플로우 타입일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 경화부는 소정의 온도로 가열되며, 상기 기판의 하면과 접촉하는 보온 부재를 내부에 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 프레스부는 상기 기판을 지지하는 베이스 플레이트, 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 가압 플레이트 및 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 연결하는 클램핑 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트의 사이에 서로 결합된 상기 기판 및 상기 핀 어레이는 복수 개 적층되어 적층체를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 클램핑 부재는 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 고정하여, 상기 적층체를 소정의 압력으로 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 경화부는 상기 기판 및 상기 핀 어레이가 상기 프레스부에 의해 가압된 상태에서 수용되는 내부 공간을 구비하며, 상기 내부 공간을 소정의 온도로 유지한 상태에서 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 시간 동안 수용하여 상기 접착제를 경화시키는 오븐 타입일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치에 있어서, 상기 프레스부는 상기 접착제의 두께가 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경의 두께를 유지하도록 상기 핀 어레이를 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 기판 이송부가 기판을 공급받아 이송하는 단계, 접착제 도포부가 상기 기판 상에 접착제를 도포하는 단계, 핀 어레이 이송부가 복수 개의 핀과 필름을 포함하는 핀 어레이를 공급받고, 상기 핀 어레이를 접착제가 도포된 상기 기판 상에 위치시키며, 상기 핀 어레이를 상기 기판 상에 전사하여 상기 기판과 상기 핀 어레이를 결합하는 단계 및 프레스부가 상기 접착제의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 경화부가 상기 기판과 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이를 가열하여 상기 접착제를 경화하는 단계를 더 포함하고, 상기 가압하는 단계는 상기 접착제의 두께를 기 설정된 두께 이하로 유지한 상태에서 상기 경화부로 유입시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 가압하는 단계는 상기 프레스부를 상기 핀 어레이의 상면에 배치하여 상기 기판 및 상기 핀 어레이와 함께 상기 기판 이송부로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 경화하는 단계는 내부에 상기 기판 이송부의 일부가 배치되는 상기 경화부에 있어서, 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 온도로 가열하여 접착제를 경화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 경화하는 단계는 상기 경화부의 내부에 배치되는 보온 부재를 소정의 온도로 가열하고, 상기 보온 부재를 상기 기판의 하면과 접촉시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 가압하는 단계는 상기 프레스부의 베이스 플레이트 상에 기판을 배치하고, 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압 플레이트로 가압하고, 클램핑 부재로 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 가압하는 단계는 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트 사이에 서로 결합된 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 복수 개 적층하여 적층체를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 가압하는 단계는 상기 클램핑 부재로 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 고정하여, 상기 적층체를 소정의 압력으로 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 경화하는 단계는 상기 기판 및 상기 핀 어레이가 상기 프레스부에 의해 가압된 상태에서 수용되는 내부 공간을 구비하는 상기 경화부에 있어서, 상기 내부 공간을 소정의 온도로 유지한 상태에서 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 시간 동안 수용하여 상기 접착제를 경화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 상기 가압하는 단계는 상기 접착제의 두께가 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경의 두께를 유지하도록 상기 핀 어레이를 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법에 의해 제조된 에너지 변환 소자로서, 상기 에너지 변환 소자는 금속 플레이트인 기판, 상기 기판 상에 도포된 접착제 및 상기 접착제 상에 배치되는 복수 개의 핀과 상기 복수 개의 핀을 지지하는 필름을 포함하는 핀 어레이를 포함하고, 상기 기판의 상면과 상기 핀의 이격 거리는 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경이다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치 및 에너지 변환 소자 제조방법은 에너지 변환 소자에 포함된 접착제의 두께를 최소화하여, 기판과 핀의 이격 거리를 최소화해, 에너지 변환 소자의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치를 개략적으로 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 어레이를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스부가 열전소자를 가압하는 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경화부가 열전소자를 경화하는 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스부가 열전소자를 가압하는 상태를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경화부가 열전소자를 경화하는 상태를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전소자의 일부를 나타낸다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 위치 정렬부가 핀 어레이의 위치를 보정하는 상태를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)의 블록도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)를 개략적으로 나타내고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(S)을 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 어레이(A)를 나타내고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자(T)를 나타내고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스부(180)가 열전소자(T)를 가압하는 상태를 나타내고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경화부(190)가 열전소자(T)를 경화하는 상태를 나타내고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스부(180)가 열전소자(T)를 가압하는 상태를 나타내고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경화부(190)가 열전소자(T)를 경화하는 상태를 나타내고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열전소자(T)의 일부를 나타내고, 도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 위치 정렬부(220)가 핀 어레이(A)의 위치를 보정하는 상태를 나타낸다.
본 발명에 따른 에너지 변환 소자 및 그 제조장치는 다양한 종류와 형상 및 크기를 갖는 에너지 변환 소자에 대한 것으로, 특정한 형태의 에너지 변환 소자에 한정하지 않는다. 예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자는 압전소자 등 에너지 하베스팅을 위한 소자, 태양전지 등을 포함할 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예로서 에너지 변환 소자 중 열전소자(T)에 관한 실시예를 중심으로 설명한다.
도 1 내지 도 13을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)는 열전소자(T)를 제조하는데 이용될 수 있다. 여기서 열전소자(T)는 완성된 열전소자 또는 열전소자 제조 공정에서 생산되는 반제품일 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)로 제조되는 열전소자(T)는 기판(S) 상에 핀 어레이(A)가 배치된 형태일 수 있다. 보다 구체적으로 열전소자(T)는 기판(S)으로서 하부 기판(S1) 또는 상부 기판(S2) 상에 핀 어레이(A)가 배치된 구조를 가질 수 있으며, 이를 열전소자 반제품이라고도 할 수 있다. 제조된 각각의 열전소자 반제품은 후공정을 통해 각각의 핀 어레이(A)가 서로 결합되어 도통되고, 이후 방열 구조를 추가로 배치함으로써 완성된 열전소자가 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)에 의해 제조되는 열전소자(T)는 기판(S) 상에 핀 어레이(A)가 배치된 형태인 경우를 중심으로 설명한다.
일 실시예로 에너지 변환 소자 제조장치(1)는 기판(S)으로서 하부 기판(S1)을 공급받아 열전소자(T)를 제조한 후, 다시 기판(S)으로서 상부 기판(S2)을 공급받아 열전소자(T)를 제조할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)는 기판 적재부(110), 기판 이송부(120), 접착제 도포부(130), 검사부(140), 핀 어레이 이송부(150), 핀 어레이 제조부(160), 제1 위치 정렬부(170), 프레스부(180), 핀 어레이 적재부(200), 컨트롤러(210) 및 제2 위치 정렬부(220)를 포함할 수 있다.
먼저 기판(S)이 기판 적재부(110)로 투입된다. 기판(S)은 열전소자(T)의 상부 또는 하부에 배치되는 금속 플레이트로서, 일 실시예로 구리로 이루어질 수 있다. 기판(S)은 하부 기판(S1) 또는 상부 기판(S2)일 수 있다. 하부 기판(S1)과 상부 기판(S2)은 서로 다른 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예로 하부 기판(S1)이 상부 기판(S2)보다 큰 크기를 가질 수 있다.
기판 적재부(110)는 복수 개의 기판(S)이 적재되는 매거진 타입일 수 있다. 전처리 등이 완료된 기판(S)은 기판 적재부(110)에 복수 개의 층으로 적층될 수 있다.
기판 이송부(120)는 기판 적재부(110)로부터 기판(S)을 공급받아, 열전소자 제조 공정을 위해 이를 이송한다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 이송부(120)는 컨베이어일 수 있다. 기판 이송부(120)로 투입된 기판(S)은 일 방향으로 이동하면서 열전소자 제조 공정을 거치며, 공정이 완료되면 외부로 반출되어 다음 공정으로 이동한다.
도 1에는 기판 이송부(120)가 기판 적재부(110)와 접착제 도포부(130) 사이에 배치되는 것으로 나타냈으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 기판 이송부(120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자 제조 공정 전체에 걸쳐 배치될 수 있다.
일 실시예로 기판 이송부(120)는 이송 플레이트(121a)를 포함할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이송 플레이트(121a)는 상면에 복수 개의 하부 기판(S1)이 안착되는 복수 개의 안착홈(123a)을 포함할 수 있다. 기판 이송부(120)는 이송 플레이트(121a)를 통해 복수 개의 하부 기판(S1)을 안착홈(123a)에 각각 안착시킨 상태에서 이를 이송할 수 있다.
또는 기판 이송부(120)는 이송 플레이트(121b)를 포함할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이송 플레이트(121b)는 상면에 복수 개의 상부 기판(S2)이 안착되는 복수 개의 안착홈(123b)을 포함할 수 있다. 기판 이송부(120)는 이송 플레이트(121b)를 통해 복수 개의 상부 기판(S2)을 안착홈(123b)에 각각 안착시킨 상태에서 이를 이송할 수 있다.
접착제 도포부(130)는 기판 이송부(120)의 일측에 배치되어, 기판(S) 상에 접착제(G)를 도포한다. 예를 들어 접착제 도포부(130)는 시린지(syringe)에 수용된 접착제(G)를 전극이 패터닝된 기판 이송부(120)의 상면에 도포할 수 있다. 접착제(G)는 기판(S)에 핀 어레이(A)를 결합하는데 이용된다. 일 실시예로 접착제(G)는 전도성 접착제로서 금속 입자, 보다 구체적으로 은 입자를 포함할 수 있다.
검사부(140)는 접착제 도포부(130)에 의해 상면에 접착제(G)가 도포된 기판(S)을 검사할 수 있다. 검사부(140)는 기판(S)의 전극 상태, 접착제(G)의 도포 상태 등을 검사할 수 있다. 예를 들어 검사부(140)는 이송 플레이트(121a)에 배치된 기판(S) 간의 간격, 기판(S)의 전극 패턴 및 접착제(G)의 도포 두께 등을 측정하여 기준에 미달할 경우, 이를 컨트롤러(210)에 전달하여 작업자에게 알릴 수 있다.
핀 어레이 이송부(150)는 후술하는 핀 어레이 제조부(160)에 의해 제조된 핀 어레이(A)를 공급받아 이송한다. 핀 어레이 이송부(150)는 기판 이송부(120)의 타측에 배치되어 핀 어레이(A)를 기 설정된 위치에 배치하고, 기판(S) 상에 핀 어레이(A)를 결합한다.
핀 어레이(A)는 복수 개의 핀(P)과 이들을 지지하는 필름(F)을 포함할 수 있다. 예를 들어 핀 어레이(A)는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 핀(P)이 복수 개의 행과 열로 배치되며, 그 상면에 필름(F)이 배치되어 핀(P)을 지지할 수 있다. 일 실시예로 후술하는 프레스부(180)에 의해 가압되기 전에, 기판(S)과 핀(P)에 개재된 접착제(G)의 두께는 H일 수 있다.
일 실시예로 핀 어레이 이송부(150)는 제1 갠트리(151), 제1 이동대(153), 제1 지지 헤드(155) 및 지지 플레이트(157)를 포함할 수 있다.
제1 갠트리(151)는 기판 이송부(120)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 갠트리(151)는 기판 이송부(120)를 가로질러 연장되는 바 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 제1 갠트리(151)는 기판 이송부(120)가 연장되는 방향 또는 기판(S)의 이송 방향인 제1 방향과 교차(보다 구체적으로 수직으로 교차)하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
제1 이동대(153)는 제1 갠트리(151)의 일측에 배치되어 이동할 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 이동대(153)는 제1 갠트리(151)의 길이 방향으로 제1 갠트리(151)의 양단 사이에서 이동할 수 있다. 제1 이동대(153)는 핀 어레이 적재부(200) 근처로 이동한 후, 핀 어레이(A)를 지지한 다음 기판(S) 근처로 이동하여 기판(S)과 핀 어레이(A)를 결합하는 공정을 실시할 수 있다.
제1 지지 헤드(155)는 제1 이동대(153)의 일측에 배치되어 핀 어레이(A)를 지지한다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 지지 헤드(155)는 제1 이동대(153)의 하면에 배치되며, 하측에는 지지 플레이트(157)가 배치될 수 있다. 제1 지지 헤드(155)는 제1 이동대(153)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이에 따라 지지 플레이트(157)가 핀 어레이(A)를 지지할 때 또는 핀 어레이(A)를 기판(S) 상에 배치할 때 제1 지지 헤드(155)를 회전시켜 위치를 보정할 수 있다.
지지 플레이트(157)는 제1 지지 헤드(155)에 연결될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 플레이트(157)는 제1 지지 헤드(155)의 아래에 배치되는 평판 형상의 부재로서, 핀 어레이(A)를 지지한다. 예를 들어 지지 플레이트(157)는 핀 어레이 제조부(160)에서 제조된 핀 어레이(A)를 지지할 때, 핀 어레이(A)의 필름(F)의 상면을 지지하여 핀 어레이(A)를 들어올릴 수 있다. 또한 지지 플레이트(157)는 핀 어레이(A)를 들어올린 상태에서 기판(S)으로 이동하여, 기판(S) 상에 핀 어레이(A)를 배치할 수 있다.
지지 플레이트(157)가 핀 어레이(A)를 지지하는 방식은 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어 지지 플레이트(157)는 클램프를 이용해 핀 어레이(A)를 기구적으로 지지하거나, 전자석 등을 이용해 핀 어레이(A)를 지지할 수 있다. 일 실시예로 지지 플레이트(157)는 음압원과 연결된 복수 개의 흡착공을 구비할 수 있다. 이를 통해 지지 플레이트(157)는 핀 어레이(A)를 흡착하여 지지할 수 있다.
핀 어레이 제조부(160)는 핀(P)과 필름(F)을 결합해 핀 어레이(A)를 제조한다. 핀 어레이 제조부(160)는 외부에서 핀(P)과 필름(F)을 공급받아 핀 어레이(A)를 제조한다. 예를 들어 핀(P)은 금속 재질일 수 있다. 일 실시예로 도 5에 나타낸 바와 같이, 핀(P)은 지그(J)의 복수 개의 안착홈(g)에 각각 배치될 수 있다. 그리고 핀 어레이 제조부(160)는 지그(J) 상에 필름(F)을 배치하여 핀 어레이(A)를 제조할 수 있다. 예를 들어 핀 어레이 제조부(160)는 복수 개의 핀(P)이 배치된 지그(J) 상에 필름(F)을 전사하여 핀 어레이(A)를 제조할 수 있다. 이를 통해 수작업 또는 실장 방식에 비해 핀 어레이(A)를 신속하게 제조할 수 있다.
위치 정렬부(170)는 핀 어레이 이송부(150)가 핀 어레이(A)를 지지하거나 핀 어레이(A)를 기판(S) 상에 배치할 때 핀 어레이 이송부(150)의 위치를 확인하고 이를 보정한다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 위치 정렬부(170)는 핀 어레이 이송부(150)의 일측에, 보다 구체적으로 제1 이동대(153)의 일측에 배치될 수 있다. 다른 실시예로 위치 정렬부(170)는 핀 어레이 이송부(150)와 이격하여 별개의 갠트리 및 이동대에 배치될 수 있다.
일 실시예로 위치 정렬부(170)는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 위치 정렬부(170)는 상기 하나 이상의 센서를 이용해 핀 어레이(A)의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어 위치 정렬부(170)는 상기 하나 이상의 센서를 이용해 지지 플레이트(157)로 핀 어레이(A)를 지지할 때 지지 플레이트(157)의 위치를 보정하거나, 핀 어레이(A)를 기판(S) 상에 배치할 때 지지 플레이트(157)의 위치를 보정할 수 있다.
일 실시예로 위치 정렬부(170)는 상기 하나 이상의 센서로서 제1 카메라(171) 및 제2 카메라(173)를 포함할 수 있다. 제1 카메라(171)와 제2 카메라(173)는 제1 지지 헤드(155)를 기준으로 각각 일측과 타측에 배치될 수 있다.
예를 들어 제1 카메라(171)는 지지 플레이트(157)의 아래에서 상방을 향해 촬상하여 지지 플레이트(157)의 위치를 확인하고, 제2 카메라(173)는 핀 어레이(A) 또는 기판(S)의 위에서 하방을 향해 촬상하여, 핀 어레이(A) 또는 기판(S)의 위치를 확인할 수 있다.
프레스부(180)는 기판 이송부(120)의 일측에 배치되며, 기판(S) 상에 핀 어레이(A)가 배치되었을 때, 기판(S)과 핀(P)에 개재된 접착제(G)의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 기판(S) 상에 결합된 핀 어레이(A)의 상면을 가압한다.
일 실시예로 프레스부(180)는 제2 갠트리(181), 제2 이동대(183), 제2 지지 헤드(185), 제2 지지 플레이트(187) 및 가압 플레이트(189)를 포함할 수 있다.
제2 갠트리(181)는 기판 이송부(120)의 일측에 배치될 수 있다. 제2 갠트리(181)는 기판 이송부(120)를 가로질러 연장될 수 있다. 예를 들어 제2 갠트리(181)는 기판 이송부(120)가 연장되는 방향 또는 기판(S)의 이송 방향인 제1 방향과 교차(보다 구체적으로 수직으로 교차)하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
제2 이동대(183)는 제2 갠트리(181)의 일측에 배치되어 이동할 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 이동대(183)는 제2 갠트리(181)의 길이 방향으로 제2 갠트리(181)의 양단 사이에서 이동할 수 있다. 제2 이동대(183)는 가압 플레이트(189)를 지지한 다음 기판(S) 근처로 이동하여, 핀 어레이(A) 상에 가압 플레이트(189)를 배치할 수 있다.
제2 지지 헤드(185)는 제2 이동대(183)의 일측에 배치되어 가압 플레이트(189)를 지지한다. 예를 들어 도 2 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 지지 헤드(185)는 제2 이동대(183)의 하면에 배치되며, 하측에는 가압 플레이트(189)가 배치될 수 있다. 제2 지지 헤드(185)는 제2 이동대(183)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이에 따라 가압 플레이트(189)를 기판(S) 상에 배치할 때 그 위치를 보정할 수 있다.
제2 지지 플레이트(187)는 제2 지지 헤드(185)에 연결될 수 있다. 도 2 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 지지 플레이트(187)는 제2 지지 헤드(185)의 아래에 배치되는 평판 형상의 부재로서, 가압 플레이트(189)를 지지한다. 예를 들어 제2 지지 플레이트(187)는 로더(L)에 적재된 가압 플레이트(189)의 상면을 지지할 수 있다. 또한 제2 지지 플레이트(187)는 핀 어레이(A)를 들어올린 상태에서 기판(S), 보다 구체적으로 기판(S) 상에 핀 어레이(A)가 배치된 열전소자(T) 상으로 이동하여, 핀 어레이(A) 상에 가압 플레이트(189)를 배치할 수 있다.
제2 지지 플레이트(187)가 핀 어레이(A)를 지지하는 방식은 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어 제2 지지 플레이트(187)는 클램프를 이용해 가압 플레이트(189)를 기구적으로 지지하거나, 전자석 등을 이용해 가압 플레이트(189)를 지지할 수 있다. 일 실시예로 제2 지지 플레이트(187)는 음압원과 연결된 복수 개의 흡착공을 구비할 수 있다. 이를 통해 제2 지지 플레이트(187)는 가압 플레이트(189)를 흡착하여 지지할 수 있다.
가압 플레이트(189)는 평판 형상의 부재로서, 핀 어레이(A)를 직접 가압한다. 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(S) 상에 핀 어레이(A)가 배치된 상태에서 가압 플레이트(189)는 핀 어레이(A)의 상면을 가압한다. 이에 따라 기판(S)과 핀(P) 사이에 배치된 접착제(G)의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되면서, 기판(S)과 핀(P)이 양호하게 접촉한다. 예를 들어 가압 플레이트(189)에 의해 가압된 상태에서, 접착제(G)의 두께는 접착제(G)에 포함된 금속 입자, 예를 들어 은 입자의 직경일 수 있다. 이를 통해 기판(S)과 핀(P)과의 이격 거리를 최소화하여, 기판(S)과 핀 어레이(A)의 전기적 결합을 양호하게 할 수 있다.
일 실시예로 가압 플레이트(189)는 일시적으로 핀 어레이(A)를 가압하지 않고, 후술하는 바와 같이 경화부(190)에서 열전소자(T)을 경화하는 과정에서도 지속적으로 핀 어레이(A)를 가압할 수 있다. 이에 따라, 기판(S)과 핀(P)의 이격 거리를 최소화한 상태로 유지하면서 경화 공정을 진행하여, 경화가 완료된 후에도 기판(S)과 핀(P)의 이격 거리를 최소화할 수 있다.
경화부(190)는 기판(S)과 기판(S) 상에 결합된 핀 어레이(A)를 가열하여, 접착제(G)를 경화한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 경화부(190)는 기판 이송부(120)의 일측, 보다 구체적으로 프레스부(180)의 후방에 배치될 수 있다. 경화부(190)는 가압 플레이트(189)에 의해 가압된 상태의 열전소자(T)를 가열하여, 접착제(G)를 경화할 수 있다.
일 실시예로 열전소자(T)는 프레스부(180)에 의해 접착제(G)의 두께가 기 설정된 이하로 유지된 상태에서 경화부(190)로 유입될 수 있다. 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같이, 열전소자(T)는 프레스부(180)의 가압 플레이트(189)에 의해 가압된 상태이며, 상태에서 경화부(190)로 유입될 수 있다. 또한 경화부(190)로 유입된 상태에서도 열전소자(T)는 가압 플레이트(189)에 의해 가압되어, 접착제(G)의 두께를 기 설정된 두께 이하로 유지할 수 있다. 접착제(G)는 경화부(190)에서 경화된 형태(G')로 반출될 수 있다.
일 실시예로 경화부(190)는 리플로우 타입일 수 있다. 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같이, 내부 공간(191)을 구비하며, 기판 이송부(120)를 통해 기판(S) 및 핀 어레이(A)가 유입 및 반출되는 입구와 출구를 구비할 수 있다. 경화부(190)의 내부 공간은 소정의 온도를 유지할 수 있다. 열전소자(T)는 기판 이송부(120)를 통해 경화부(190)로 유입되어 가열되고 이에 따라 접착제(G)가 경화된 상태로 반출될 수 있다.
일 실시예로 경화부(190)는 보온 부재(193)를 더 포함할 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 보온 부재(193)는 소정의 온도로 가열된 상태이며, 기판(S)의 하면과 접촉하도록 경화부(190)의 저부에 배치될 수 있다. 기판 이송부(120)를 통해 경화부(190)로 유입된 열전소자(T)는 경화부(190)의 저면에 배치된 보온 부재(193) 상에 안착된다. 여기서 보온 부재(193)는 경화부(190) 내에 배치된 컨베이어 또는 궤도 등에 의해 무한 회전할 수 있다. 이에 따라 열전소자(T), 보다 구체적으로 기판(S)의 하면에 열을 균일하게 전달하여 접착제(G)의 경화 품질을 높일 수 있다.
일 실시예로 보온 부재(193)는 경화부(190)의 내부 공간(191)의 온도 또는 그 이상으로 가열된 금속 그물망일 수 있다.
일 실시예로 에너지 변환 소자 제조장치(1)는 백업 플레이트(230)를 더 포함할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 백업 플레이트(230)는 기판 이송부(120)의 일측에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 백업 플레이트(230)는 기판 이송부(120)에 의해 이송되는 기판(S)이 배치되는 이송 플레이트(121)의 아래에 배치될 수 있다.
백업 플레이트(230)는 가압 플레이트(189)가 열전소자(T)를 가압할 때, 가압 플레이트(189)의 압력을 지지하도록 위로 상승할 수 있다. 백업 플레이트(230)이 상승함에 따라 가압 플레이트(189)의 하중에 의해 기판 이송부(120)가 아래로 하강하는 것을 방지하고, 열전소자(T)를 보다 강하게 가압할 수 있다.
다른 실시예로, 프레스부(180A)는 베이스 플레이트(182A), 클램핑 부재(184A) 및 가압 플레이트(189A)를 포함할 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 기판(S)과 핀 어레이(A)가 결합된 복수 개의 열전소자(T)가 높이 방향으로 적층될 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(182A)는 가장 아래에 위치한 열전소자(T)의 기판(S)의 하면을 지지하는 평판 형상의 부재일 수 있다. 가압 플레이트(189A)는 베이스 플레이트(182A)와 높이 방향으로 이격하여 배치되어, 베이스 플레이트(182A)와의 사이에 복수 개의 열전소자(T)가 배치되는 공간을 형성한다. 가압 플레이트(189A)는 복수 개의 열전소자(T) 중 최상단에 위치한 열전소자(T)의 상면, 즉 핀 어레이(A)를 가압할 수 있다.
클램핑 부재(184A)는 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)의 사이에 배치되어, 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)를 고정한다. 예를 들어 클램핑 부재(184A)는 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)를 관통하는 볼트 및 이를 고정하는 너트일 수 있다. 이 외에도 클램핑 부재(184A)는 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)의 위치를 고정하는 다양한 기구적 고정 수단일 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 프레스부(180A)는 복수 개의 열전소자(T)를 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)로 한번에 가압하여, 프레스 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 여기서 프레스부(180A)는 핀 어레이(A)를 기판(S)에 배치하는 공정의 후단에 배치될 수 있으며, 별도의 이송 부재를 통해 각각의 열전소자(T)를 프레스부(180A)에 적재할 수 있다. 먼저 복수 개의 열전소자(T)를 베이스 플레이트(182A) 상에 적층시킨 다음, 최상단의 열전소자(T) 상에 가압 플레이트(189A)를 배치하고, 클램핑 부재(184A)로 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)를 고정할 수 있다.
프레스부(180A)도 마찬가지로 열전소자(T)의 접착제(G)를 소정의 두께 이하로 압축시켜, 핀(P)과 기판(S) 간의 거리를 최소화할 수 있다. 예를 들어 핀(P)과 기판(S) 간의 거리를 접착제(G)에 포함된 금속(예를 들어 은) 입자의 직경으로 할 수 있다.
다른 실시예로, 경화부(190A)는 복수 개의 열전소자(T)가 적층된 프레스부(180A)를 수용하는 내부 공간을 갖는 오븐 타입일 수 있다. 예를 들어 도 10에 나타낸 바와 같이, 경화부(190A)는 내부에 복수 개의 열전소자(T)가 적층된 프레스부(180A) 자체를 수용한다. 그리고 경화부(190A)는 가압된 상태의 복수 개의 열전소자(T)를 소정의 시간 동안 가열해 접착제(G)를 경화할 수 있다.
이와 같이 프레스부(180, 180A) 및 경화부(190, 190A)에 의해 가압 공정과 경화 공정을 거친 열전소자(T)을 확대하면, 도 11과 같은 형상을 가질 수 있다. 즉 열전소자(T)는 기판(S) 상에 경화된 접착제(G')가 배치되며, 순서대로 핀(P), 필름(F)이 배치되고, 필름(F) 상에는 가압 플레이트(189)가 배치된다.
또한 기판(S)의 상면과 핀(P)의 이격 거리는 소정의 거리 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 경화된 접착제(G')는 최초 두께 H보다 작은 두께 h를 가질 수 있다. 또한 경화된 접착제(G')는 내부에 금속 입자(M)를 갖는데, 기판(S)의 상면과 핀(P)의 이격 거리는 금속 입자(M)의 직경(D)일 수 있다.
즉 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1)는 프레스부(180, 180A)를 통해 열전소자(T)를 가압함으로써 기판(S)과 핀(P)의 이격 거리를 최소화할 수 있다. 이에 따라 기판(S)과 핀(P)이 양호하게 전기적 접촉하게 함으로써, 열전소자(T)의 효율을 높일 수 있다.
핀 어레이 적재부(200)는 핀 어레이 제조부(160)에 의해 제조된 핀 어레이(A)를 적재한다. 예를 들어 핀 어레이 적재부(200)는 복수 개의 핀 어레이(A)가 복수 개의 층으로 적층되는 매거진 타입일 수 있다. 핀 어레이 이송부(150)는 핀 어레이 적재부(200)에 적재된 각각의 핀 어레이(A)를 전달받아 이를 기판(S) 상으로 이송할 수 있다.
컨트롤러(210)는 에너지 변환 소자 제조장치(1)의 다른 구성 또는 외부 장치와 유무선으로 통신할 수 있다. 컨트롤러(210)는 기 설정된 조건 또는 프로그램이나, 외부 입력에 기초하여 에너지 변환 소자 제조장치(1)의 다른 구성을 제어할 수 있다. 예를 들어 컨트롤러(210)는 기판 이송부(120)가 기판(S)을 이송하는 속도, 접착제 도포부(130)의 도포량 및 도포 속도, 핀 어레이 이송부(150), 제1 위치 정렬부(170) 및 제2 위치 정렬부(220)의 동작 등을 제어할 수 있다.
제2 위치 정렬부(220)는 프레스부(180)가 로더(L)에서 가압 플레이트(189)를 지지하거나, 가압 플레이트(189)를 열전소자(T) 상에 배치할 때, 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)와 열전소자(T)의 위치를 확인하고 이를 보정한다. 예를 들어 도 12에 나타낸 바와 같이, 프레스부(180)의 제2 지지 플레이트(187)는 가압 플레이트(189)를 지지한 상태에서 제2 이동대(183)의 이동에 따라 열전소자(T) 상으로 이동한다. 그리고 제2 위치 정렬부(220)는 하나 이상의 센서를 포함하며, 상기 하나 이상의 센서가 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)와, 열전소자(T)의 위치를 확인하고, 제2 지지 플레이트(187)를 이동시켜 가압 플레이트(189)의 위치를 보정할 수 있다.
보다 구체적으로 도 2 및 도 도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 위치 정렬부(220)는 하나 이상의 센서로서 제3 카메라(221)와 제4 카메라(223)를 포함할 수 있다. 제3 카메라(221)는 가압 플레이트(189)의 아래에서 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)를 촬상할 수 있다. 예를 들어 제3 카메라(221)는 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)의 복수 개의 코너부 중 하나 이상의 코너부의 위치를 확인할 수 있다. 일 실시예로 도 13에 나타낸 바와 같이 제3 카메라(221)는 제2 지지 플레이트(187)의 코너부(E1, E2)의 위치를 확인할 수 있다. 또는 제3 카메라(221)는 가압 플레이트(189)의 코너부의 위치를 확인할 수 있다.
그리고 제4 카메라(223)는 열전소자(T)의 위에서 열전소자(T)를 촬상할 수 있다. 예를 들어 제4 카메라(223)는 열전소자(T)의 복수 개의 코너부 중 하나 이상의 코너부의 위치를 확인할 수 있다. 일 실시예로 도 13에 나타낸 바와 같이, 제4 카메라(223)는 열전소자(T), 보다 구체적으로 핀 어레이(A)의 코너부(E3, E4)의 위치를 확인할 수 있다.
여기서 코너부(E1, E2)와 코너부(E3, E4)는 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또한 "대응"의 의미는 코너부들이 평면 상에서 동일한 좌표를 가져야 한다는 의미는 아니며, 각각의 코너부들이 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)가 핀 어레이(A)를 지지하기 위해 기 설정된 좌표값에 대응된다는 의미일 수 있다.
제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)와 핀 어레이(A)가 서로 소정의 각도 ?틔? 틀어져 있거나, 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)가 핀 어레이(A)로부터 수평 방향으로 어긋남에 따라, 촬상한 영상에서 확인되는 코너부(E1, E2)와 코너부(E3, E4)의 라인이 서로 일치하지 않을 수 있다. 이 경우, 제2 위치 정렬부(220)는 제2 지지 헤드(185)를 회전시켜 라인을 일치시킨다. 또한 제2 위치 정렬부(220)는 제2 이동대(183)를 이동시켜 라인을 일치시킨다. 제2 이동대(183) 및 제2 지지 헤드(185)의 동작이 완료되면 제2 위치 정렬부(170)가 재차 제2 지지 플레이트(187) 또는 가압 플레이트(189)와 핀 어레이(A)의 라인을 확인하고, 일치할 경우 제2 지지 헤드(225)가 하강하여 제2 지지 플레이트(227)가 핀 어레이(A)의 상면을 가압한다.
일 실시예로 제2 위치 정렬부(220)는 상기 하나 이상의 센서를 이용해 프레스부(180)가 가압 플레이트(189)를 공급받을 때 확인한 프레스부(180), 보다 구체적으로 제2 지지 플레이트(187)의 최초 위치와, 가압 플레이트(189)를 핀 어레이(A) 상에 배치할 때 상기 하나 이상의 센서가 확인한 프레스부(180), 보다 구체적으로 제2 지지 플레이트(187)의 나중 위치를 비교하여, 프레스부(180)에 의해 지지되는 가압 플레이트(189)의 위치를 정렬할 수 있다. 여기서 상기 하나 이상의 센서는 제3 카메라(221) 또는 제4 카메라(223)일 수 있다.
도 12에는 제2 지지 플레이트(187)가 가압 플레이트(189)와 동일한 면적을 갖는 것으로 나타냈으나 이에 한정하지 않는다. 바람직하게는 제2 지지 플레이트(187)가 가압 플레이트(189)보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조방법은 기판(S)을 이송하는 단계, 기판(S) 상에 접착제(G)를 도포하는 단계, 기판(S)과 핀 어레이(A)를 결합하는 단계, 핀 어레이(A)를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저 전처리 등을 마친 기판(S)이 기판 적재부(110)에 적재되고, 기판 이송부(120)는 기판 적재부(110)에 적재된 기판(S)을 이송한다. 일 실시예로 기판 이송부(120)는 이송 플레이트(121a, 121b)의 안착홈(123a, 123b)에 하부 기판(S1) 또는 상부 기판(S2)을 안착시킨 상태에서 이를 이송할 수 있다.
다음 접착제 도포부(130)가 기판(S) 상에 접착제(G)를 도포한다. 기판(S)은 기판 이송부(120)를 통해 접착제 도포부(130)로 진입한 후, 기판 이송부(120)를 통해 접착제 도포부(130)에서 반출될 수 있다. 일 실시예로 접착제 도포부(130)는 이송 플레이트(121) 상의 복수 개의 기판(S) 상에 접착제(G)를 도포할 수 있다.
일 실시예로 접착제(G)를 기판(S) 상에 도포한 후에, 검사부(140)가 기판(S)을 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음 핀 어레이 이송부(150)가 핀 어레이(A)를 공급받아 접착제(G)가 도포된 기판(S) 상에 위치시킨다. 핀 어레이 이송부(150)는 핀 어레이 적재부(200)에 적재된 핀 어레이(A)를 지지한 다음, 기판(S) 상으로 이동할 수 있다. 여기서 핀 어레이(A)는 핀 어레이 제조부(160)에 의해 제조되어 핀 어레이 적재부(200)에 적재된 상태일 수 있다. 예를 들어 핀 어레이 제조부(160)는 지그(J)의 안착홈(g)에 핀(P)을 배치하고, 상면에 필름(F)을 전사함으로써 핀 어레이(A)를 제조할 수 있다. 그리고 제조한 핀 어레이(A)를 핀 어레이 적재부(200)에 적재하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 핀 어레이 이송부(150)는 핀 어레이 적재부(200)에 적재된 핀 어레이(A)를 공급받아 이를 이송할 수 있다.
일 실시예로 핀 어레이 이송부(150)가 핀 어레이(A)를 공급받을 때, 핀 어레이 이송부(150)의 위치를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 위치 정렬부(170)는 하나 이상의 센서로서 제1 카메라(171) 및 제2 카메라(173)를 이용해, 핀 어레이 이송부(150)가 핀 어레이(A)를 공급받을 때, 핀 어레이 이송부(150)의 위치를 확인하고, 이에 기초하여 핀 어레이(A)의 위치를 보정한다. 위치 보정이 완료되면 핀 어레이 이송부(150)는 핀 어레이(A)를 기판(S) 상에 전사한다.
다음 프레스부(180)가 기판(S)과 핀 어레이(A), 즉 열전소자(T)를 가압한다. 예를 들어 프레스부(180)는 제2 지지 플레이트(187)가 가압 플레이트(189)를 지지한 상태에서 이를 핀 어레이(A) 상에 배치할 수 있다. 가압 플레이트(189)는 기판(S) 상에 도포된 접착제(G)의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 핀 어레이(A)를 가압할 수 있다. 예를 들어 가압 플레이트(189)는 접착제(G)의 두께가 접착제(G)에 포함된 금속 입자(M)의 직경을 유지하도록 할 수 있다.
일 실시예로 가압하는 단계는 프레스부(180), 즉 가압 플레이트(189)로 열전소자(T)를 가압한 상태를 유지하면서, 열전소자(T)를 기판 이송부(120)로 이송시킬 수 있다. 예를 들어 후술하는 경화 공정에서도 가압 플레이트(189)가 열전소자(T)를 가압하는 상태를 유지할 수 있다.
일 실시예로 가압하는 단계 전에 프레스부(180)의 위치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 프레스부(180)가 로더(L)에 안착되어 있는 가압 플레이트(189)를 지지할 때, 제2 위치 정렬부(220)가 프레스부(180)의 위치를 보정할 수 있다. 보다 구체적으로 제2 위치 정렬부(220)는 하나 이상의 센서를 포함하며, 상기 하나 이상의 센서가 프레스부(180), 보다 구체적으로 제2 지지 플레이트(187)의 위치를 확인하고, 또한 가압 플레이트(189)의 위치를 확인한다. 예를 들어 하나 이상의 센서로서 제3 카메라(221) 및 제4 카메라(223)가 각각 제2 지지 플레이트(187) 및 가압 플레이트(189)의 위치를 확인할 수 있다. 그리고 이에 기초하여 제2 이동대(183) 및/또는 제2 지지 헤드(185)를 이동시켜 제2 지지 플레이트(187)의 위치를 보정한 후 가압 플레이트(189)를 지지한다.
또한 제2 위치 정렬부(220)는 가압 플레이트(189)를 열전소자(T) 상에 배치할 때 가압 플레이트(189)의 위치를 보정할 수 있다. 예를 들어 제3 카메라(221)는 제2 지지 플레이트(187)의 아래에서 제2 지지 플레이트(187)의 하나 이상의 코너부(E1, E2)의 위치를 확인할 수 있다. 제4 카메라(223)는 열전소자(T)의 위에서 열전소자(T)의 하나 이상의 코너부(E3, E4)의 위치를 확인할 수 있다. 그리고 이에 기초하여 제2 이동대(183) 및/또는 제2 지지 헤드(185)를 이동시켜 가압 플레이트(189)의 위치를 보정한 후 가압 플레이트(189)를 열전소자(T) 상에 배치할 수 있다.
다음 경화부(190)는 프레스부(180)에 의해 가압된 상태의 열전소자(T)를 가열하여, 접착제(G)를 경화할 수 있다. 예를 들어 경화부(190)는 기판 이송부(120)에 의해 이송되는 열전소자(T)가 진입 및 진출할 수 있도록 입구와 출구를 갖는 리플로우 타입일 수 있다. 또한 경화부(190)의 내부 공간(191)은 접착제(G)를 경화하기 위해 소정의 온도로 유지될 수 있다.
일 실시예로 경화 단계는 프레스부(180)에 의해 가압된 상태의 열전소자(T)를 경화할 수 있다.
일 실시예로 경화 단계는 프레스부(180)에 의해 가압된 상태의 열전소자(T)의 아래에, 즉 기판(S)의 하면에 보온 부재(193)를 배치할 수 있다.
다른 실시예로, 가압하는 단계는 프레스부(180A)를 이용할 수 있다. 예를 들어 기판(S)과 핀 어레이(A)를 결합하여 열전소자(T)를 형성한 후, 복수 개의 열전소자(T)를 베이스 플레이트(182A) 상에 적층할 수 있다. 다음 최상단의 열전소자(T) 상에 가압 플레이트(189A)를 배치하고, 베이스 플레이트(182A)와 가압 플레이트(189A)를 클램핑 부재(184A)로 고정할 수 있다. 이를 통해 프레스부(180A)는 접착제(G)의 두께를 기 설정된 두께 이하로, 예를 들어 접착제(G)에 포함된 금속 입자(M)의 직경을 유지하도록 할 수 있다.
다른 실시예로, 경화 단계는 경화부(190A)를 이용할 수 있다. 예를 들어 복수 개의 열전소자(T)를 가압하는 프레스부(180A) 자체가 오븐 타입의 경화부(190A)로 진입할 수 있다. 경화부(190A)는 접착제(G)를 경화시키기 위한 소정의 온도로 프레스부(180A) 전체를 가열할 수 있다. 경화가 완료되면 경화부(190A)에서 반출된 프레스부(180A) 또는 프레스부(180A)에서 열전소자(T)를 꺼내 이를 다음 공정으로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환 소자 제조장치(1) 및 에너지 변환 소자 제조방법은 열전소자(T)에 포함된 접착제(G)의 두께를 최소화하여, 기판(S)과 핀(P)의 이격 거리를 최소화해, 열전소자(T)의 효율을 높일 수 있다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1: 에너지 변환 소자 제조장치
110: 기판 적재부
120: 접착제 도포부
140: 검사부
150: 핀 어레이 이송부
160: 핀 어레이 제조부
170: 제1 위치 정렬부
180: 프레스부
190: 경화부
200: 핀 어레이 적재부
210: 컨트롤러
220: 제2 위치 정렬부

Claims (20)

  1. 기판을 이송하는 기판 이송부;
    상기 기판 이송부의 일측에 배치되어 상기 기판 상에 접착제를 도포하는 접착제 도포부;
    상기 기판 이송부의 타측에 배치되어 복수 개의 핀과 필름을 포함하는 핀 어레이를 공급받고, 상기 핀 어레이를 접착제가 도포된 상기 기판 상에 위치시키며, 상기 핀 어레이를 상기 기판 상에 전사하여 상기 기판과 상기 핀 어레이를 결합하는 핀 어레이 이송부; 및
    상기 접착제의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 프레스부;를 포함하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이를 가열하여 상기 접착제를 경화하는 경화부를 더 포함하고,
    상기 프레스부는 상기 접착제의 두께를 기 설정된 두께 이하로 유지한 상태에서 상기 경화부로 유입되는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 프레스부는 상기 핀 어레이의 상면에 배치되어 상기 기판 및 상기 핀 어레이와 함께 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 가압 플레이트를 포함하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 경화부는 내부에 상기 기판 이송부의 일부가 배치되어 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 온도로 가열하여 상기 접착제를 경화시키는 리플로우 타입인, 에너지 변환 소자 제조장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 경화부는 소정의 온도로 가열되며, 상기 기판의 하면과 접촉하는 보온 부재를 내부에 포함하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 프레스부는
    상기 기판을 지지하는 베이스 플레이트;
    상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 가압 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 연결하는 클램핑 부재;를 포함하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트의 사이에 서로 결합된 상기 기판 및 상기 핀 어레이는 복수 개 적층되어 적층체를 형성하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재는 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 고정하여, 상기 적층체를 소정의 압력으로 가압하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 경화부는 상기 기판 및 상기 핀 어레이가 상기 프레스부에 의해 가압된 상태에서 수용되는 내부 공간을 구비하며, 상기 내부 공간을 소정의 온도로 유지한 상태에서 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 시간 동안 수용하여 상기 접착제를 경화시키는 오븐 타입인, 에너지 변환 소자 제조장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 프레스부는 상기 접착제의 두께가 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경의 두께를 유지하도록 상기 핀 어레이를 가압하는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  11. 기판 이송부가 기판을 공급받아 이송하는 단계;
    접착제 도포부가 상기 기판 상에 접착제를 도포하는 단계;
    핀 어레이 이송부가 복수 개의 핀과 필름을 포함하는 핀 어레이를 공급받고, 상기 핀 어레이를 접착제가 도포된 상기 기판 상에 위치시키며, 상기 핀 어레이를 상기 기판 상에 전사하여 상기 기판과 상기 핀 어레이를 결합하는 단계; 및
    프레스부가 상기 접착제의 두께가 기 설정된 두께 이하가 되도록 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압하는 단계;를 포함하는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    경화부가 상기 기판과 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이를 가열하여 상기 접착제를 경화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 가압하는 단계는 상기 접착제의 두께를 기 설정된 두께 이하로 유지한 상태에서 상기 경화부로 유입시키는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 상기 프레스부를 상기 핀 어레이의 상면에 배치하여 상기 기판 및 상기 핀 어레이와 함께 상기 기판 이송부로 이송시키는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는 내부에 상기 기판 이송부의 일부가 배치되는 상기 경화부에 있어서, 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 온도로 가열하여 접착제를 경화시키는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는 상기 경화부의 내부에 배치되는 보온 부재를 소정의 온도로 가열하고, 상기 보온 부재를 상기 기판의 하면과 접촉시키는, 에너지 변환 소자 제조장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 상기 프레스부의 베이스 플레이트 상에 기판을 배치하고, 상기 기판 상에 결합된 상기 핀 어레이의 상면을 가압 플레이트로 가압하고, 클램핑 부재로 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트를 연결하는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 상기 베이스 플레이트와 상기 가압 플레이트 사이에 서로 결합된 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 복수 개 적층하여 적층체를 형성하는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는 상기 기판 및 상기 핀 어레이가 상기 프레스부에 의해 가압된 상태에서 수용되는 내부 공간을 구비하는 상기 경화부에 있어서, 상기 내부 공간을 소정의 온도로 유지한 상태에서 상기 기판 및 상기 핀 어레이를 소정의 시간 동안 수용하여 상기 접착제를 경화시키는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 상기 접착제의 두께가 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경의 두께를 유지하도록 상기 핀 어레이를 가압하는, 에너지 변환 소자 제조방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 에너지 변환 소자 제조방법에 의해 제조된 에너지 변환 소자로서,
    상기 에너지 변환 소자는 금속 플레이트인 기판, 상기 기판 상에 도포된 접착제 및 상기 접착제 상에 배치되는 복수 개의 핀과 상기 복수 개의 핀을 지지하는 필름을 포함하는 핀 어레이를 포함하고,
    상기 기판의 상면과 상기 핀의 이격 거리는 상기 접착제에 포함된 금속 입자의 직경인, 에너지 변환 소자.
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