WO2021149917A1 - 라미네이터 - Google Patents

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WO2021149917A1
WO2021149917A1 PCT/KR2020/018276 KR2020018276W WO2021149917A1 WO 2021149917 A1 WO2021149917 A1 WO 2021149917A1 KR 2020018276 W KR2020018276 W KR 2020018276W WO 2021149917 A1 WO2021149917 A1 WO 2021149917A1
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film
unit
tension
adjusting
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김성문
노형래
박광석
김상화
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주식회사 두산
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 라미네이터는 금속 패턴이 형성된 기판을 공급하는 기판 공급부와, 복수의 커버레이가 부착된 필름을 공급하는 커버레이 공급부와, 상기 금속 패턴을 상기 복수의 커버레이가 각각 커버하도록 상기 기판과 상기 필름을 접합시키는 히팅 롤러부와, 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 기판과 상기 필름의 장력을 조절하는 기판 장력 조절부 및 필름 장력 조절부와, 상기 기판과 상기 필름을 상기 히팅 롤러부가 접합시킨 후 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 접합 상태 영상 촬영부, 그리고 상기 접합 상태 영상 촬영부에서 측정한 상기 복수의 커버레이 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격을 유지하도록 상기 기판 장력 조절부 또는 상기 필름 장력 조절부를 조정하는 조정부를 포함한다.

Description

라미네이터
본 발명은 라미네이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB)의 제조에 사용되는 라미네이터에 관한 것이다.
일반적으로 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB)은 유연성이 있는 절연 기판과 절연 기판의 일면 또는 양면에 동박(Cu Foil)과 같은 금속막을 패터닝하여 형성된 금속 회로 패턴을 포함한다. 이러한 연성 인쇄 회로 기판은 구부릴 수 있을 뿐만 아니라 3차원적인 배선 형성이 가능하므로, 공간을 효율적으로 활용할 수 있어 소형화 및 경량화가 가능하다. 따라서, 연성 인쇄 회로 기판은 두께가 얇은 전자 부품이 사용되는 다양한 제품에 널리 사용되고 있다.
또한, 연성 인쇄 회로 기판은 절연 기판에 인쇄된 금속 회로 패턴을 보호하기 위하여 금속 회로 패턴을 커버하도록 라미네이터를 사용하여 절연 기판에 접합된 폴리이미드(polyimide film)와 같은 소재로 만들어진 커버레이(coverlay)를 더 포함하고 있다.
이와 같이, 금속 회로 패턴이 형성된 절연 기판에 커버레이를 접합시키기 이한 라미네이터는 크게 히팅 롤(heating roll)을 이용하는 방식과 핫 프레스(hot press)를 이용하는 방식으로 구분될 수 있다.
히팅 롤을 이용하는 방식은 핫 프레스를 이용하는 방식보다 접합 공정에 소요되는 시간이 상대적으로 짧은 이점이 있다. 핫 프레스를 이용하는 방식은 기판과 커버레이 필름을 일정한 크기로 절단한 후 이들을 정렬시킨 다음 가열 압착시켜야 하므로, 상대적으로 접합 공정에 소요되는 시간이 길어지고 이를 구현하기 위한 전체적인 장치도 복잡해지는 문제점이 있다. 반면, 히팅 롤을 이용하는 방식은 기판과 커버레이를 필름을 연속적으로 이동시키면서 히팅 롤이 기판과 커버레이를 접합시키므로 상대적으로 접합 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
그런데 히팅 롤(heating roll)을 이용하는 방식은 기판과 필름 간의 정밀한 정렬이 요구되지 않은 연성 평면 케이블(Flexible Flat Cable, FFC)의 제조에는 쉽게 적용이 가능하지만, 기판과 필름의 접합 시 정밀한 정렬이 요구되는 연성 인쇄 회로 기판의 제조에는 적용이 쉽지 않다. 이는 기판에 인쇄된 금속 회로 패턴을 선태적으로 커버레이가 커버해야 하기에 히팅 롤을 향해 연속적으로 이동하는 기판과 커버레이 필름의 정밀한 정렬이 요구되기 때문이다. 하지만, 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing, R2R)에서 서로 접합될 두 종류의 기재의 정렬 상태를 정밀하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 롤투롤 방식(Roll-to-roll processing, R2R)으로 접합하여 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 장력을 제어하여 정밀도도 향상시킨 라미네이터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 라미네이터는 일정한 단위 영역마다 금속 패턴이 형성된 기판을 공급하는 기판 공급부와, 일정한 크기로 타발된 복수의 커버레이가 부착된 필름을 공급하는 커버레이 공급부와, 상기 금속 패턴을 상기 복수의 커버레이가 각각 커버하도록 상기 기판과 상기 필름을 접합시키는 히팅 롤러부와, 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 기판의 장력을 조절하는 기판 장력 조절부와, 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 필름의 장력을 조절하는 필름 장력 조절부와, 상기 기판과 상기 필름을 상기 히팅 롤러부가 접합시킨 후 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 접합 상태 영상 촬영부, 그리고 상기 접합 상태 영상 촬영부에서 측정한 상기 복수의 커버레이 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격을 유지하도록 상기 기판 장력 조절부가 조절하는 상기 기판의 장력 및 상기 필름 장력 조절부가 조절하는 상기 필름의 장력 중 하나 이상의 장력을 조정하는 조정부를 포함한다.
상기 기판 장력 조절부 및 상기 필름 장력 조절부는 각각 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러와, 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러, 그리고 상기 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러의 위치를 이동시켜 상기 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러와 상기 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러 간의 거리를 조절하는 장력 조절용 실린더를 포함할 수 있다. 그리고 상기 장력 조절용 실린더는 공압 또는 유압으로 동작할 수 있다.
상기 조정부는 상기 장력 조절용 실린더에 공급되는 공압 또는 유압을 조정할 수 있다.
또한, 상기 금속 패턴은 상기 기판의 양면에 각각 형성될 수 있다. 그리고 상기 커버레이 공급부는 상기 기판의 일면에 접합시킬 필름을 공급하는 제1 커버레이 공급부와, 상기 기판의 타면에 접합시킬 필름을 공급하는 제2 커버레이 공급부를 포함할 수 있다.
상기 필름 장력 조절부는 상기 제1 커버레이 공급부가 공급하는 필름의 장력을 조절하는 제1 필름 장력 조절부와, 상기 제2 커버레이 공급부가 공급하는 필름의 장력을 조절하는 제2 필름 장력 조절부를 포함할 수 있다.
상기 기판 공급부는 상기 기판이 권취된 기판 와인더와, 상기 기판 와인더에 권취된 상기 기판을 상기 히팅 롤러부로 이송시키는 기판 피더를 포함할 수 있다. 그리고 상기 커버레이 공급부는 상기 필름이 권취된 필름 와인더와, 상기 필름 와인더에 권취된 상기 필름을 상기 히팅 롤러부로 이송시키는 필름 피더를 포함할 수 있다.
상기 히팅 롤러부는 상기 기판의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 제1 히팅 롤러와, 상기 기판의 양면에 각각 대향하며 상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러보다 후방에 위치하여 상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러가 1차로 가열한 상기 기판 및 상기 필름을 2차로 가열하는 한 쌍의 제2 히팅 롤러를 포함할 수 있다.
그리고 상기 접합 상태 영상 촬영부는 상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러가 접합시킨 상기 기판과 상기 필름에서 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 제1 접합 상태 영상 촬영부와, 상기 한 쌍의 제2 히팅 롤러가 접합시킨 상기 기판과 상기 필름에서 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 제2 접합 상태 영상 촬영부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 히팅 롤러부는 상기 기판의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 히팅 롤러와, 상기 한 쌍의 히팅 롤러 중 어느 하나의 위치를 이동시켜 상기 한 쌍의 히팅 롤러 간의 간격을 조절하는 위치 가변 지지 장치를 포함할 수 있다.
상기 위치 가변 지지 장치는 볼스크류축과, 상기 볼스크류축에 나사 결합되며 상기 한 쌍의 히팅 롤러 중 어느 하나를 지지하는 지지 몸체, 그리고 상기 볼스크류축을 회전시켜 상기 지지 몸체의 위치를 이동시키는 서보 모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치 가변 지지 장치는 상기 지지 몸체에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 서보 모터는 상기 로드셀에서 측정되는 하중이 미리 설정된 하중 범위내로 유지되도록 상기 지지 몸체의 위치를 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 위치 가변 지지 장치는 상기 지지 몸체의 수평을 유지하는 에어 밸런서를 더 포함할 수 있다.
상기한 라미네이터는 상기 기판 장력 조절부와 상기 히팅 롤러부 사이에 마련되어 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 기판의 끝 선 위치를 조절하는 기판 엣지 포지션 컨트롤러와, 상기 필름 장력 조절부와 상기 히팅 롤러부 사이에 마련되어 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 필름의 끝 선 위치를 조절하는 필름 엣지 포지션 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 라미네이터는 상기 기판 엣지 포지션 컨트롤러를 거친 상기 기판의 끝 선과 상기 필름 엣지 포지션 컨트롤러를 거친 상기 필름의 끝 선을 각각 촬영하는 엣지 영상 촬영부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 엣지 영상 촬영부가 촬영한 상기 기판의 끝 선 위치 또는 상기 필름의 끝 선 위치가 미리 설정된 허용 위치를 벗어나면 상기 기판 엣지 포지션 컨트롤러 또는 상기 필름 엣지 포지션 컨트롤러가 상기 기판의 끝 선 위치 또는 상기 필름의 끝 선 위치를 조정할 수 있다.
상기한 라미네이터는 상기 히팅 롤러부가 상기 기판에 형성된 상기 금속 패턴을 상기 복수의 커버레이가 각각 커버하도록 상기 기판과 상기 필름을 접합시킨 후 상기 복수의 커버레이가 각각 상기 기판에 접합된 상태에서 상기 필름을 상기 기판으로부터 제거하는 필름 제거부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 라미네이터는 상기 필름 제거부가 상기 기판에 접합된 상기 필름을 제거한 후 상기 기판에 형성된 상기 금속 패턴과 이를 커버하는 상기 커버레이의 불량 여부를 확인하기 위한 필름 제거 영상 촬영부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 라미네이터는 롤투롤 방식(Roll-to-roll processing, R2R)으로 접합하여 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 장력을 제어하여 정밀도도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터가 수행하는 접합 공정을 순서대로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터의 정면도이다.
도 3은 도 2의 라미네이터에 사용된 한 쌍의 히팅 롤러의 간격을 조절하기 위한 위치 가변 지지 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2의 라미네이터에 사용된 필름 장력 조절부를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 2의 라미네이터에 의해 기판에 접합된 커버레이를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 2의 라미네이터에 사용된 기판 엣지 포지션 컨트롤러와 엣지 영상 촬영부를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터(101)를 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터(101)는 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB)의 제조에 사용될 수 있다. 이때, 연성 인쇄 회로 기판은 유연성이 있는 절연 소재로 만들어진 기판(10)과, 기판(10)의 일면 또는 양면에 금속막을 패터닝하여 형성된 금속 패턴(11), 그리고 기판(10)에 접합되어 금속 패턴(11)을 커버하는 커버레이(coverlay)(21)를 포함할 수 있다. 일례로, 기판(10)과 커버레이(21)는 폴리이미드(polyimide)로 만들어질 수 있으며, 금속막은 동박(Cu Foil)일 수 있다. 즉, 금속 패턴(11)은 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터(101)는 기판 공급부(210), 커버레이 공급부(220, 230), 히팅 롤러부(500), 기판 장력 조절부(310), 필름 장력 조절부(320, 330), 접합 상태 영상 촬영부(700), 및 조정부(770)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터(101)는 기판 엣지 포지션 컨트롤러(410), 필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430), 엣지 영상 촬영부(740), 필름 제거부(800), 및 필름 제거 영상 촬영부(780)를 더 포함할 수 있다.
기판 공급부(210)는 일정한 단위 영역마다 금속 패턴(11)이 형성된 기판(10)을 공급한다. 구체적으로, 기판 공급부(210)는 금속 패턴(11)이 형성된 기판(10)이 권취된 기판 와인더(winder)(215)와, 기판 와인더(215)에 권취된 기판(10)을 후술할 히팅 롤러부(500)로 이송시키는 기판 피더(feeder)(211)를 포함할 수 있다.
그리고 금속 패턴(11)은 기판(10)의 일면에 형성되거나 기판(10)의 양면에 모두 형성될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10)의 양면에 모두 금속 패턴(11)이 형성된 경우를 예를 들어 설명한다.
커버레이 공급부(220, 230)는 일정한 크기로 타발된 복수의 커버레이(21)가 부착된 필름(20)을 공급한다. 구체적으로, 커버레이 공급부(220, 230)는 복수의 커버레이(21)가 부착된 필름(20)이 권취된 필름 와인더(225, 235)와, 필름 와인더(225, 235)에 권취된 필름을 후술할 히팅 롤러부(500)로 이송시키는 필름 피더(221, 231)를 포함할 수 있다.
또한, 커버레이 공급부(220, 230)는 기판(10)의 일면에 접합시킬 필름을 공급하는 제1 커버레이 공급부(220)와, 기판(10)의 타면에 접합시킬 필름을 공급하는 제2 커버레이 공급부(230)를 포함할 수 있다.
히팅 롤러부(500)는 기판(10)에 형성된 금속 패턴(11)을 필름(20)에 부착된 복수의 커버레이(21)가 각각 커버하도록 기판(10)과 필름(20)을 접합시킨다.
구체적으로, 히팅 롤러부(500)는 기판(10)의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)와, 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522) 중 어느 하나의 위치를 이동시켜 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522) 간의 간격을 조절하는 위치 가변 지지 장치(550)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)의 내부에는 유도 코일이 설치되고, 유도 코일에 교류 전류를 흘리면 발생되는 자력선에 의해 유도된 와전류가 롤러 표면을 흐르면서 롤러 자체가 발열하게 된다. 또한, 롤러의 표면에는 고성능 열전달 특성을 가진 히트 파이프가 설치되어 롤러 표면의 온도 편차를 0.5도 이내로 유지할 수 있다. 이와 같이 만들어진 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)는 열효율이 우수하며 수명이 반영구적이고 온도 분포가 균일하여 기판(10)과 필름(20)을 고르게 접합시킬 수 있다.
위치 가변 지지 장치(550)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 볼스크류축(551)과, 볼스크류축(551)에 나사 결합되며 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522) 중 어느 하나를 지지하는 지지 몸체(555), 그리고 볼스크류축(551)을 회전시켜 지지 몸체(555)의 위치를 이동시키는 서보 모터(553)를 포함할 수 있다.
또한, 위치 가변 지지 장치(550)는 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)를 지지하는 지지 몸체(555)에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(557)을 더 포함할 수 있다. 그리고 서보 모터(553)는 로드셀(557)에서 측정되는 하중이 미리 설정된 하중 범위내로 유지되도록 지지 몸체(555)의 위치를 이동시킬 수 있다.
또한, 위치 가변 지지 장치(550)는 지지 몸체(555)의 수평을 유지하는 에어 밸런서(558)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 로드셀(557)과 에어 밸런서(558)를 통해 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)가 기판(10)과 필름(20)을 압착시키는 힘을 고르게 유지할 수 있다.
또한, 히팅 롤러부(50)는 기판(10)의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)와, 기판(10)의 양면에 각각 대향하며 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)보다 후방에 위치하여 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)가 1차로 가열한 기판(10) 및 필름(20)을 최종적으로 가열하는 한 쌍의 제2 히팅 롤러(520)를 포함할 수 있다.
기판(10)과 필름(20)을 접합하기 위해서는 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)가 상당히 높은 온도를 유지해야 하는데, 기판(10)과 필름(20)을 한번에 높은 온도의 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)로 통과시키면 열이 기판(10)과 필름(20)의 내부로 충분히 전달되지 못하여 접합 불량이 발생될 수 있다.
이에, 히팅 롤러부(500)는 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)와 한 쌍의 제2 히팅 롤러(520)를 사용하고, 제1 히팅 롤러(510)로 접합을 위해 필요한 온도보다 상대적으로 낮은 온도로 기판(10)과 필름(20)을 1차 가열한 후 제2 히팅 롤러(520)로 접합을 위해 필요한 온도로 기판(10)과 필름(20)을 최종 가열하여 기판(10)과 필름(20) 내부로 열을 서서히 전달시킴으로써, 따라서 기판(10)과 필름(20)을 견고하게 접합시킬 수 있게 된다.
기판 장력 조절부(310)는 기판 공급부(210)가 히팅 롤러부(500)로 공급하는 기판(10)의 장력을 조절하고, 필름 장력 조절부(320, 330)는 커버레이 공급부(220, 230)가 히팅 롤러부(500)로 공급하는 필름(20)의 장력을 조절한다. 그리고 필름 장력 조절부(320, 330)는 제1 커버레이 공급부(220)가 공급하는 필름(20)의 장력을 조절하는 제1 필름 장력 조절부(320)와, 제2 커버레이 공급부(230)가 공급하는 필름(20)의 장력을 조절하는 제2 필름 장력 조절부(330)를 포함할 수 있다.
또한, 기판 장력 조절부(310)와 제1 필름 장력 조절부(320) 그리고 제2 필름 장력 조절부(320)는 장력을 조절하는 대상이 다를 뿐 기본적인 구조는 동일하다. 이하, 본 명세서에서는, 도 4를 참조하여, 제1 필름 장력 조절부(320)를 대표 예로 들어 세부 구성을 설명한다. 즉, 기판 장력 조절부(310)와 제2 필름 장력 조절부(330)의 세부 구성은 제1 필름 장력 조절부(320)와 동일하다.
제1 필름 장력 조절부(320)는 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와, 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323), 그리고 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323)의 위치를 이동시켜 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323) 간의 거리를 조절하는 장력 조절용 실린더(321)를 포함한다. 여기서, 장력 조절용 실린더(321)는 공압 또는 유압으로 동작한다.
장력 조절용 실린더(321)가 신축되면서 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323) 간의 거리를 조절하면, 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323)를 거쳐가는 필름(20)에 가해지는 장력이 조절된다. 예를 들어, 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323) 간의 거리가 멀어지면 필름(20)에 가해지는 장력이 증가되며, 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러(325)와 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러(323) 간의 거리가 가까워지면 필름(20)에 가해지는 장력이 감소된다.
접합 상태 영상 촬영부(700)는 기판(10)과 필름(20)을 히팅 롤러부(500)가 접합시킨 후 복수의 커버레이(21) 간의 간격을 측정한다. 도 5는 기판(10)에 접합된 커버레이(21)를 나타낸다. 이때, 2개의 접합 상태 영상 촬영부(711, 712)가 각각 기판(10)의 일면에 접합된 커버레이(21)와 기판(10)의 타면에 접합된 커버레이(21)를 촬영할 수 있다.
또한, 접합 상태 영상 촬영부(700)는 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)가 접합시킨 기판(10)과 필름(20)에서 복수의 커버레이(21) 간의 간격을 측정하는 제1 접합 상태 영상 촬영부(710)와, 한 쌍의 제2 히팅 롤러(520)가 접합시킨 기판(10)과 필름(20)에서 복수의 커버레이(21) 간의 간격을 측정하는 제2 접합 상태 영상 촬영부(720)를 포함할 수 있다.
일례로, 전술한 바와 같이, 접합 상태 영상 촬영부(700)는 총 4개(711, 712, 721, 722)가 설치될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 패턴(11)이 기판(10)의 양면에 형성되었는지 아니면 기판(10)의 일면에 형성되었는지 여부와 히팅 롤러부(500)에 사용된 히팅 롤러(511, 512, 521, 522)의 수에 따라 접합 상태 영상 촬영부(700)의 수는 조절될 수 있다.
조정부(770)는 접합 상태 영상 촬영부(700)에서 측정한 복수의 커버레이(21) 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격을 유지하도록 기판 장력 조절부(310)가 조절하는 기판(10)의 장력 및 필름 장력 조절부(320, 330)가 조절하는 필름(20)의 장력 중 하나 이상의 장력을 조정한다. 이때, 조정부(770)는 기판 장력 조절부(310) 또는 필름 장력 조절부(320, 330)의 장력 조절용 실린더(321)에 공급되는 공압 또는 유압을 조정하여 기판(10) 또는 필름(20)에 가해지는 장력을 조절할 수 있다. 일례로, 조정부(770)는 장력 조절용 실린더(321)에 공급되는 공압을 조절하는 레귤레이터(regulator)일 수 있다.
구체적으로, 조정부(770)는 접합 상태 영상 촬영부(700)에서 측정한 복수의 커버레이(21) 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격보다 좁으면, 필름(20)에 가해지는 장력을 증가시켜 복수의 커버레이(21) 간의 간격을 늘릴 수 있다. 반대로, 접합 상태 영상 촬영부(700)에서 측정한 복수의 커버레이(21) 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격보다 넓으면, 필름(20)에 가해지는 장력을 감소시켜 복수의 커버레이(21) 간의 간격을 좁힐 수 있다.
또한, 접합 상태 영상 촬영부(700)에서 측정한 복수의 커버레이(21) 간의 간격이 폭 방향 양 단부에서 차이가 발생하여 서로 다르게 측정되면 설비에 이상이 생긴 것으로 판단할 수도 있다.
기판 엣지 포지션 컨트롤러(Edge Position Controller, EPC)(410)는 기판 장력 조절부(310)와 히팅 롤러부(500) 사이에 마련되어 히팅 롤러부(500)로 이송되는 기판(10)의 끝 선 위치를 조절한다.
필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430)는 필름 장력 조절부(320, 330)와 히팅 롤러부(500) 사이에 마련되어 히팅 롤러부(500)로 이송되는 필름(20)의 끝 선 위치를 조절한다. 그리고 필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430)는 제1 필름 장력 조절부(320)와 히팅 롤러부(500) 사이에 마련된 제1 필름 엣지 모지션 컨트롤러(420)와, 제2 필름 장력 조절부(330)와 히팅 롤러부(500) 사이에 마련된 제2 필름 엣지 모지션 컨트롤러(430)를 포함할 수 있다.
엣지 영상 촬영부(740)는 기판 엣지 포지션 컨트롤러(410)를 거친 기판(10)의 끝 선과 필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430)를 거친 필름(20)의 끝 선을 각각 촬영한다. 그리고 엣지 영상 촬영부(740)도 촬영하는 대상에 따라 기판 엣지 영상 촬영부(741), 제1 필름 엣지 영상 촬영부(742), 제2 필름 엣지 영상 촬영부(742)로 구분될 수 있다.
도 6은 기판 엣지 포지션 컨트롤러(410)와 기판 엣지 영상 촬영부(741)를 확대 도시한 사시도이다. 또한, 필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430)와 필름 엣지 영상 촬영부(742, 743)도 도 6과 동일하게 마련될 수 있다. 기판 엣지 포지션 컨트롤러(410)는 일반 와인더에서 발전된 형태로 와인딩 할 기판의 끝 선(Edge Position)을 정확하게 정렬하여 감아줌으로써, 후속 공정의 정확도를 높일 수 있게 된다.
엣지 영상 촬영부(740)가 촬영한 기판(10)의 끝 선 위치 또는 필름(20)의 끝 선 위치가 미리 설정된 허용 위치를 벗어나면 기판 엣지 포지션 컨트롤러(410) 또는 필름 엣지 포지션 컨트롤러(420, 430)가 기판(10)의 끝 선 위치 또는 필름(20)의 끝 선 위치를 조정하게 된다.
필름 제거부(800)는 히팅 롤러부(500)가 기판(10)에 형성된 금속 패턴(11)을 복수의 커버레이(21)가 각각 커버하도록 기판(10)과 필름(20)을 접합시킨 후 복수의 커버레이(21)가 각각 기판(10)에 접합된 상태에서 필름(20)을 기판(10)으로부터 제거한다.
필름 제거 영상 촬영부(780)는 필름 제거부(800)가 기판(10)에 접합된 필름(20)을 제거한 후 기판(10)에 형성된 금속 패턴(11)과 이를 커버하는 커버레이(21)의 불량 여부를 최종적으로 확인할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이터(101)는 롤투롤 방식(Roll-to-roll processing, R2R)으로 접합하여 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 장력을 제어하여 정밀도도 향상시킬 수 있다.
또한, 히팅 롤러부(500)가 한 쌍의 제1 히팅 롤러(510)와 한 쌍의 제2 히팅 롤러(520)를 포함함으로써, 기판(10)과 필름(20)을 효과적으로 접합시키고 접합 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 히팅 롤러부(500)를 지지하는 위치 가변 지지 장치(550)가 한 쌍의 히팅 롤러(511, 512) 간의 간격을 조절하여 기판(10)과 필름(20)을 고르게 압착시킬 수 있다.
또한, 접합 상태 영상 촬영부(700) 외에도 엣지 영상 촬영부(740) 및 필름 제거 영상 촬영부(780)가 접합 공정 상에서 불량의 발생을 감지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 라미네이터는 롤투롤 방식(Roll-to-roll processing, R2R)으로 접합하여 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 장력을 제어하여 정밀도도 향상시키는데 사용될 수 있다.
< 부호의 설명 >
10: 기판 11: 금속 패턴
20: 필름 21: 커버레이
101: 라미네이터 210: 기판 공급부
211: 기판 피더 215: 기판 와인더
220, 230: 커버레이 공급부 221, 231: 필름 피더
225, 235: 필름 와인더 310: 기판 장력 조절부
320, 330: 필름 장력 조절부 321: 장력 조절용 실린더
323: 장력 조절용 가변 롤러 325: 장력 조절용 고정 롤러
410: 기판 엣지 포지션 컨트롤러 420, 430: 필름 엣지 포지션 컨트롤러
500: 히팅 롤러부 510: 제1 히팅 롤러
520: 제2 히팅 롤러 550: 위치 가변 지지 장치
551: 볼스크류축 553: 서보 모터
555: 지지 몸체 557: 로드셀
558: 에어 밸런서 700: 접합 상태 영상 촬영부
710: 제1 접합 상태 영상 촬영부 720: 제2 접합 상태 영상 촬영부
740: 엣지 영상 촬영부 770: 조정부
780: 필름 제거 영상 촬영부 800: 필름 제거부

Claims (17)

  1. 일정한 단위 영역마다 금속 패턴이 형성된 기판을 공급하는 기판 공급부;
    일정한 크기로 타발된 복수의 커버레이가 부착된 필름을 공급하는 커버레이 공급부;
    상기 금속 패턴을 상기 복수의 커버레이가 각각 커버하도록 상기 기판과 상기 필름을 접합시키는 히팅 롤러부;
    상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 기판의 장력을 조절하는 기판 장력 조절부;
    상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 필름의 장력을 조절하는 필름 장력 조절부;
    상기 기판과 상기 필름을 상기 히팅 롤러부가 접합시킨 후 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 접합 상태 영상 촬영부; 및
    상기 접합 상태 영상 촬영부에서 측정한 상기 복수의 커버레이 간의 간격이 미리 설정된 허용 간격을 유지하도록 상기 기판 장력 조절부가 조절하는 상기 기판의 장력 및 상기 필름 장력 조절부가 조절하는 상기 필름의 장력 중 하나 이상의 장력을 조정하는 조정부
    를 포함하는 라미네이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 장력 조절부 및 상기 필름 장력 조절부는 각각,
    한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러와;
    한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러; 그리고
    상기 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러의 위치를 이동시켜 상기 한 쌍의 장력 조절용 고정 롤러와 상기 한 쌍의 장력 조절용 가변 롤러 간의 거리를 조절하는 장력 조절용 실린더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장력 조절용 실린더는 공압 또는 유압으로 동작하며,
    상기 조정부는 상기 장력 조절용 실린더에 공급되는 공압 또는 유압을 조정하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 패턴은 상기 기판의 양면에 각각 형성되며,
    상기 커버레이 공급부는,
    상기 기판의 일면에 접합시킬 필름을 공급하는 제1 커버레이 공급부와;
    상기 기판의 타면에 접합시킬 필름을 공급하는 제2 커버레이 공급부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필름 장력 조절부는,
    상기 제1 커버레이 공급부가 공급하는 필름의 장력을 조절하는 제1 필름 장력 조절부와;
    상기 제2 커버레이 공급부가 공급하는 필름의 장력을 조절하는 제2 필름 장력 조절부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 공급부는,
    상기 기판이 권취된 기판 와인더와;
    상기 기판 와인더에 권취된 상기 기판을 상기 히팅 롤러부로 이송시키는 기판 피더
    를 포함하고,
    상기 커버레이 공급부는,
    상기 필름이 권취된 필름 와인더와;
    상기 필름 와인더에 권취된 상기 필름을 상기 히팅 롤러부로 이송시키는 필름 피더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 롤러부는,
    상기 기판의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 제1 히팅 롤러와;
    상기 기판의 양면에 각각 대향하며 상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러보다 후방에 위치하여 상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러가 1차로 가열한 상기 기판 및 상기 필름을 2차로 가열하는 한 쌍의 제2 히팅 롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접합 상태 영상 촬영부는,
    상기 한 쌍의 제1 히팅 롤러가 접합시킨 상기 기판과 상기 필름에서 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 제1 접합 상태 영상 촬영부와;
    상기 한 쌍의 제2 히팅 롤러가 접합시킨 상기 기판과 상기 필름에서 상기 복수의 커버레이 간의 간격을 측정하는 제2 접합 상태 영상 촬영부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 롤러부는,
    상기 기판의 양면에 각각 대향하는 한 쌍의 히팅 롤러와;
    상기 한 쌍의 히팅 롤러 중 어느 하나의 위치를 이동시켜 상기 한 쌍의 히팅 롤러 간의 간격을 조절하는 위치 가변 지지 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 가변 지지 장치는,
    볼스크류축과;
    상기 볼스크류축에 나사 결합되며, 상기 한 쌍의 히팅 롤러 중 어느 하나를 지지하는 지지 몸체; 그리고
    상기 볼스크류축을 회전시켜 상기 지지 몸체의 위치를 이동시키는 서보 모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위치 가변 지지 장치는 상기 지지 몸체에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀을 더 포함하며,
    상기 서보 모터는 상기 로드셀에서 측정되는 하중이 미리 설정된 하중 범위내로 유지되도록 상기 지지 몸체의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 위치 가변 지지 장치는 상기 지지 몸체의 수평을 유지하는 에어 밸런서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판 장력 조절부와 상기 히팅 롤러부 사이에 마련되어 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 기판의 끝 선 위치를 조절하는 기판 엣지 포지션 컨트롤러와;
    상기 필름 장력 조절부와 상기 히팅 롤러부 사이에 마련되어 상기 히팅 롤러부로 이송되는 상기 필름의 끝 선 위치를 조절하는 필름 엣지 포지션 컨트롤러
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기판 엣지 포지션 컨트롤러를 거친 상기 기판의 끝 선과 상기 필름 엣지 포지션 컨트롤러를 거친 상기 필름의 끝 선을 각각 촬영하는 엣지 영상 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 엣지 영상 촬영부가 촬영한 상기 기판의 끝 선 위치 또는 상기 필름의 끝 선 위치가 미리 설정된 허용 위치를 벗어나면 상기 기판 엣지 포지션 컨트롤러 또는 상기 필름 엣지 포지션 컨트롤러가 상기 기판의 끝 선 위치 또는 상기 필름의 끝 선 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 롤러부가 상기 기판에 형성된 상기 금속 패턴을 상기 복수의 커버레이가 각각 커버하도록 상기 기판과 상기 필름을 접합시킨 후 상기 복수의 커버레이가 각각 상기 기판에 접합된 상태에서 상기 필름을 상기 기판으로부터 제거하는 필름 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 필름 제거부가 상기 기판에 접합된 상기 필름을 제거한 후 상기 기판에 형성된 상기 금속 패턴과 이를 커버하는 상기 커버레이의 불량 여부를 확인하기 위한 필름 제거 영상 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이터.
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