WO2023234564A1 - 양극과 음극이 구비된 전극모듈 및 이를 구비하는 ｓ－ｅｃａｍ 프린팅 장치 - Google Patents

양극과 음극이 구비된 전극모듈 및 이를 구비하는 ｓ－ｅｃａｍ 프린팅 장치 Download PDF

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WO2023234564A1
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substrate
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김성빈
고건웅
김명준
신문수
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주식회사 애니캐스팅
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    • C25D1/003—3D structures, e.g. superposed patterned layers

Definitions

  • the present invention relates to an S-ECAM printing device, and more specifically, to S-ECAM (Selective ElectroChemical Additive Manufacturing), which can selectively deposit metal raw materials on a substrate using electrochemical deposition (ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing). Manufacturing) It is about printing devices.
  • S-ECAM Selective ElectroChemical Additive Manufacturing
  • Korean Patent No. 10-2392201 (3D printing device using selective electrochemical electrodeposition with a multi-electrode module), Korean Patent No. 10-2392199 (control method of 3D printing device using selective electrochemical electrodeposition), Korean Patent No. 10-2382806 (3D printing device using selective electrochemical electrodeposition that performs gap control using pulse peaks) discloses a 3D printing device using selective electrochemical electrodeposition.
  • Figure 1 is a diagram showing a conventional three-dimensional printing device using selective electrochemical electrodeposition
  • Figure 2 is a diagram showing a state in which power is applied to the substrate and electrode.
  • a three-dimensional printing device 10 using conventional selective electrochemical electrodeposition includes a tub 20 containing an electrolyte 11, and a tub 20 immersed in the electrolyte 11 contained in the tub 20.
  • a substrate 12 placed in a state a multi-electrode module 30 having an electrode holder 31 and a plurality of electrodes 32 arranged and fixed to the electrode holder 31 at predetermined intervals, the multi-electrode module ( A driving unit 13 for controlling the movement of the 30), a power supply unit 50 for applying power to the substrate 12 and the plurality of electrodes 32, and the driving unit 13 and the power supply unit 50.
  • the bottom surface 33 of the substrate 12 and the plurality of electrodes 32 may be immersed in the electrolyte solution 11 contained in the tub 20 while facing each other and being spaced a predetermined distance apart.
  • the substrate 12 may be immersed in the electrolyte 11 contained in the tub 20 while placed on the support 21 provided in the tub 20, and the plurality of electrodes 32
  • the bottom surface 33 of the plurality of electrodes 32 is immersed in the electrolyte solution 11 contained in the tub 20 due to the movement of the multi-electrode module 30 by the operation of the driver 13, thereby forming the substrate.
  • (12) can be faced at a predetermined distance apart.
  • control unit 14 Controls the power supply unit 50 to apply power to the substrate 12 and the plurality of electrodes 32 by setting the plurality of electrodes 32 to (+) and the substrate 12 to (-).
  • metal ions contained in the electrolyte 11 may be deposited on the substrate 12 by electrochemical deposition in the area 17 facing the bottom 33 of the electrode 32.
  • control unit 14 can control the driver 13 and the power supply unit 50 to selectively electrodeposit and laminate metal ions contained in the electrolyte 11 on the substrate 12.
  • the driving unit 13 is a component for controlling the movement of the multi-electrode module 30, and may be provided to drive the multi-electrode module 30 in horizontal and vertical directions.
  • the driver 13 moves the multi-electrode module 30 horizontally to select a position where it is laminated on the substrate 12, and after lamination to a predetermined height, for example, a preset 1-layer lamination is performed. After this is completed, the multi-electrode module 30 can be moved in the vertical direction by approximately the height of the one-layer stack to adjust the gap between the substrate 12 and the bottom surface 33 of the plurality of electrodes 32. .
  • the driver 13 can drive the multi-electrode module 30 to control three-dimensional displacement including the gap between the bottom surface 33 of the plurality of electrodes 32 and the substrate 12.
  • the present invention provides a S-ECAM printing device that can selectively deposit metal raw materials on a substrate using a deposition method using electrochemical electrodeposition.
  • the present invention provides an S-ECAM printing device that can form a bonding layer for mounting a chip on a circuit board without using a mask.
  • the S-ECAM printing device includes a bath; a substrate support portion provided in the bath and on which a substrate is placed; An electrode holder having an inlet through which the electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte flowing through the inlet is discharged, a plurality of electrodes provided at predetermined intervals on the bottom of the electrode holder, and a cover coupled to the top of the electrode holder.
  • electrode module a power supply unit that applies power using the electrode as an anode and the substrate as a cathode; A storage unit where electrolyte is stored; a pump supplying the electrolyte stored in the storage unit to the inlet; And while the electrode and the substrate are immersed in the electrolyte discharged from the outlet of the electrode holder while being spaced a predetermined distance apart, power is applied to the power supply unit to inject the electrolyte into a predetermined area of the substrate facing the electrode.
  • anode plate connected to the anode of the power supply unit and a cathode plate connected to the cathode of the power supply unit are fixed to the cover, and the electrode holder includes the electrode and the anode.
  • An anode probe connecting the plates and a cathode probe connecting the substrate and the cathode plate may be provided.
  • an electrode module includes an electrode holder provided with an inlet through which an electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte flowing in through the inlet is discharged; A plurality of electrodes provided at predetermined intervals on the bottom of the electrode holder; A cover coupled to the top of the electrode holder; An anode plate fixed to the cover; and a cathode plate fixed to the cover, wherein the electrode holder may be provided with an anode probe connecting the electrode and the anode plate, and a cathode probe connected to the cathode plate and protruding below the electrode holder.
  • the S-ECAM printing device it is possible to form a bonding layer for mounting a chip on a circuit board without using a mask using a lamination method by electrochemical electrodeposition, so that the mask is When used, there is no need for the necessary exposure process or strip process to remove photoresist, which has the effect of lowering equipment price and investment cost, shortening process time, and minimizing environmental costs.
  • Figure 1 is a diagram showing a conventional three-dimensional printing device using selective electrochemical electrodeposition
  • Figure 2 is a diagram showing a state in which power is applied to the substrate and electrodes.
  • Figure 3 is a perspective view of a S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a rear view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a top perspective view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic front view of Figure 5
  • Figure 7 is a diagram showing a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a perspective view showing a bath and a pressurizing unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a perspective view showing a state in which the pressurizing unit is pressing the substrate
  • Figure 10 is a perspective view of a bath and a substrate support portion according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a plan view of Figure 10
  • Figure 12 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 11;
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a substrate support unit according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a combined perspective view of an electrode module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is an exploded perspective view of an electrode module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a vertical cross-sectional view of an electrode module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a bottom view of a cover according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view showing the bottom of an electrode module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 19 is a schematic side view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 20 is a schematic front view of Figure 19;
  • Figure 21 is a combined perspective view of a cleaning block according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 22 is an exploded perspective view of the cleaning block according to Figure 22;
  • Figure 23 is a schematic side view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 24 is a perspective view schematically showing the partition frame being located at the rear of the bath;
  • Figure 25 is a perspective view schematically showing the state in which the partition frame is located on the upper part of the substrate support part;
  • Figure 26 is a vertical cross-sectional view schematically showing the fifth driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 27 is a vertical cross-sectional view schematically showing the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 28 is a diagram showing a control method of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe components, but the components are not limited to these terms and are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • each layer (film), region, pattern, or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and therefore does not entirely reflect the actual size.
  • each layer (film), region, pattern or structure is “over”, “on” or “below” the substrate, each layer (film), region, pad or pattern.
  • it is described as being formed in “under”, “over”, “on” and “under” mean “directly” or “indirectly through another layer. )” includes everything that is formed.
  • “on” means located above or below the target member, and does not necessarily mean located at the top based on the direction of gravity.
  • Figure 3 is a perspective view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a rear view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a bath 120, which is provided in the bath 120 and a substrate 130 is placed on top. It may include a substrate support portion 200 and an electrode module 300 positioned on top of the substrate support portion 200 at a predetermined distance apart.
  • the substrate 130 may be a circuit board.
  • the S-ECAM printing device 100 according to the present invention can be used to form a bonding layer for mounting a chip on a circuit board.
  • the electrode module 300 may include an electrode holder having an inlet through which the electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte flowing through the inlet is discharged, and a plurality of electrodes provided at predetermined intervals on the bottom of the electrode holder. A detailed description of this will be provided later.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a first driving unit 101 that moves the electrode module 300, and an electrode formed on the bottom of the electrode holder as an anode to the substrate.
  • a power supply unit 102 that applies power using (130) as a cathode, a storage unit 103 in which the electrolyte is stored, and a pump that supplies the electrolyte stored in the storage unit 103 to the inlet of the electrode holder ( 104) may be included.
  • the S-ECAM printing device 100 may include a control unit 110 that controls the first driving unit 101, the power supply unit 102, and the pump 104. there is.
  • the electrode facing the electrode Metal ions contained in the electrolyte solution may be electrodeposited on a predetermined area of the substrate 130.
  • control unit 110 may control the operation of the first driving unit 101 so that the electrode and the substrate 130 are spaced a predetermined distance apart, and the electrode and the substrate 130 are spaced a predetermined distance apart from each other.
  • the operation of the pump 104 can be controlled so that the electrode and the substrate 130 can be immersed in the electrolyte, and the electrode and the substrate 130 can be immersed in the electrolyte discharged from the outlet of the electrode holder.
  • the operation of the power supply unit 102 can be controlled so that power is applied to the electrode and the substrate 130 in the immersed state.
  • printing can be performed by electrodepositing the metal ions contained in the electrolyte solution on a predetermined area of the substrate 130 facing the electrode.
  • the bath 120 has a space for receiving the electrolyte discharged from the outlet of the electrode holder, and the bath 120 may be provided with an outlet for discharging the received electrolyte into the storage unit 103. Then, the electrolyte solution collected in the storage unit 103 is supplied back to the inlet of the electrode holder by the operation of the pump 104, so that the electrolyte solution can be circulated.
  • the S-ECMA printing device 100 is printing conditions, such as electrolyte conditions such as pressure and flow rate, gap conditions between the substrate 130 and the electrode, constant current, constant voltage, etc. It may include an input unit 105 through which power supply conditions can be input, a UI through which the user can input the conditions, and a display unit 106 that displays the state of electrodeposition on the substrate.
  • electrolyte conditions such as pressure and flow rate
  • gap conditions between the substrate 130 and the electrode constant current, constant voltage, etc.
  • It may include an input unit 105 through which power supply conditions can be input, a UI through which the user can input the conditions, and a display unit 106 that displays the state of electrodeposition on the substrate.
  • the S-ECMA printing device 100 includes a camera module ( 140 and a second driving unit 107 that moves the camera module 140, and the control unit 110 can control the operation of the second driving unit 107.
  • control unit 110 controls the first driving unit 101 and the second driving unit 107 so that the substrate alignment mark and the electrode alignment mark detected by the camera overlap each other, thereby forming the substrate 130. ) and the electrode module can be aligned. A detailed description of this will be provided later.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a vacuum pump that fixes the substrate placed on the substrate support 200 through a vacuum hole formed in the substrate support 200. It may include (108) and an air compressor (109) that generates pneumatic pressure, and the control unit (110) can control the operation of the vacuum pump (108) and the air compressor (109).
  • FIG. 5 is a top perspective view of a S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic front view of FIG. 5
  • FIG. 7 is a view showing a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • the upper part of the S-ECAM printing device 100 is a space where metal ions contained in the electrolyte solution are electrodeposited on the substrate 120, that is, printing is performed.
  • the base frame 111, the upper part A support frame 113 may be provided at the edge of the frame 112 and the base frame 111 to support the upper frame 112.
  • the bath 120 may be fixed to the upper part of the base frame 11, and the first driving unit 101 may be fixed to the upper frame 112.
  • the S-ECAM printing device 100 is located on one side of the bath 120 and includes a pressing part 150 that presses the substrate 130 placed on the upper part of the substrate support part 200. It can be included.
  • control unit 110 may operate the vacuum pump 108 while the substrate 130 is pressurized by the pressurizing unit 150 to fix the substrate 130. A detailed description of this will be provided later.
  • a substrate alignment mark 144 may be formed on the upper surface of the substrate 130, and an electrode alignment mark 145 corresponding to the substrate alignment mark 144 may be formed on the bottom of the electrode module 300. can be formed.
  • the substrate alignment mark 144 and the electrode alignment mark 145 are for alignment of the substrate 130 and the electrode module 300.
  • the camera module 140 may be equipped with a camera 142 that detects the substrate alignment mark 144 and the electrode alignment mark 145.
  • the second driving unit 107 may be provided to be able to move left and right and forward and backward, and the camera module 140 may be provided to be able to move left and right and forward and backward according to the driving of the second driving part 107.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a support part 146 that supports the camera module 140, and a left and right guide part that guides the left and right movement of the support part 146. It may include (147) and a front and rear guide part 148 that is fixed to the upper frame 112 and guides the front and back movement of the first guide part 147.
  • the camera module 140 can move left and right, forward and backward according to the driving of the second driving unit 107.
  • the camera module 140 includes a body 160 on one side of which the camera 142 is provided, and an upper opening provided on the other side of the body 160. 161) and a lower opening 162 provided in the lower part of the other side of the body 160.
  • a beam splitter 163 that reflects the light incident on the upper opening 161 and the light incident on the lower opening 163 in the direction of the camera 142, and the beam splitter
  • An optical system may be provided to allow light reflected from 163 to enter the camera 142.
  • the upper opening 161 may be provided with an upper lighting unit 164
  • the lower opening 162 may be provided with a lower lighting unit 165
  • the upper opening 161 and the lower opening 162 may be provided.
  • Each may be provided with a lens 166.
  • the control unit 110 can control on and off of the upper lighting unit 164 and the lower lighting unit 165.
  • the control unit 110 operates the first driving unit 101 and the second driving unit 107 so that the substrate alignment mark 144 and the electrode alignment mark 145 detected by the camera 142 overlap each other. By controlling , the substrate 130 and the electrode module can be aligned.
  • control unit 110 controls the second driving unit 107 so that the camera 142 detects the substrate alignment mark 144, and then the camera 142 detects the electrode alignment mark. After controlling the first driving part 101 to detect (145), the first driving part 101 so that the substrate alignment mark 144 recognized by the camera 142 and the electrode alignment mark overlap each other. ), the substrate 130 and the electrode module 300 can be aligned.
  • the control unit 110 causes the camera 142 to detect the substrate alignment mark 144, the lower lighting unit 165 is turned on and the upper lighting unit 164 is turned off.
  • the camera 142 detects the electrode alignment mark 145, the lower lighting unit 165 can be turned off and the upper lighting unit 164 can be turned on.
  • light noise coming from the upper lighting unit 164 can be reduced when detecting the substrate alignment mark 144, and conversely, light noise coming from the lower lighting unit 165 can be reduced when detecting the electrode alignment mark 145. can be reduced, and thus the camera 142 can easily detect the substrate electrode alignment mark 144 and the electrode alignment mark 145.
  • At least two substrate alignment marks 144 may be formed, and at least two electrode alignment marks 145 may be formed to correspond to the substrate alignment marks 144. More than one can be formed.
  • two or more camera modules 140 may be provided to simultaneously detect the two or more substrate alignment marks 144 and electrode alignment marks 145.
  • the substrate 130 and the electrode module 300 can be aligned more precisely.
  • Figure 8 is a perspective view showing a bath and a pressurizing unit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a perspective view showing a state in which the pressurizing unit is pressing the substrate.
  • the pressing unit 150 includes a rod 152 provided on one side of the bath 120, and the rod 152 is rotated to It may include a third driving unit 153 that pressurizes the substrate 130.
  • the control unit 110 may control the operation of the third driving unit 153 to pressurize the substrate 130 placed on the substrate support unit 200.
  • control unit 110 operates the third driving unit 153 to operate the vacuum pump 108 while the substrate 130 is pressurized by the pressurizing unit 150 to pressurize the substrate 130. can be fixed.
  • the substrate 130 can be fixed in a flat state.
  • the center of the substrate 130 is lifted.
  • the substrate 130 in the lifted state is pressed to be flat.
  • the vacuum pump 108 is operated while the substrate 130 is pressurized.
  • the third driving unit 153 includes a rotation driving unit that rotates the rod 152 to the upper part of the substrate 130, and a rotation driving unit that lowers the rod 152 rotated to the upper part of the substrate 130. It may include a vertical driving part that pressurizes the substrate 130.
  • the third driving unit 153 may be a rotary actuator that rotates and lowers the rod 152.
  • the rotary actuator may be operated by pneumatic pressure from the air compressor 109.
  • the rotary actuator is a cylinder that rotates and reciprocates in a set angle range with an output shaft. By utilizing this, rotation and vertical movement can be achieved simultaneously in one configuration, thereby simplifying the configuration of the third driving unit 153. there is.
  • a damage prevention member 154 may be provided at the bottom of the end of the rod 152 to prevent damage to the substrate 130 when the rod 152 presses the substrate 130.
  • a rubber pad may be used as the damage prevention member 154.
  • Figure 10 is a perspective view of a bath and a substrate support according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a plan view of Figure 10
  • Figure 12 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 11, showing a state in which the first sealing member is provided.
  • a vacuum hole 201 connected to the vacuum pump 108 may be formed in the substrate support 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a first sealing member 220 may be provided on the upper surface of the substrate support part 200 to prevent electrolyte from flowing into the vacuum hole 201.
  • the first sealing member 220 may be provided to surround the vacuum hole 201 at a predetermined distance apart.
  • the substrate 130 when the substrate 130 is pressed downward by the vacuum pump 108, that is, in the upper surface direction of the substrate supporter 200, the substrate 130 presses the first sealing member 220. Accordingly, it is possible to prevent the electrolyte from flowing into the vacuum hole 201.
  • the control unit 110 operates the pump 104 to The electrolyte stored in the storage unit 103 can be supplied to the inlet of the electrode module 300.
  • Fitting grooves 203 may be formed on the upper surface of the substrate support 200 to surround the vacuum hole 201 at a predetermined distance, and the first sealing member 220 may be formed in the fitting groove 203. ) may be provided to surround the vacuum hole 201 as it is inserted into the vacuum hole 201.
  • a vacuum hole formation area 210 in which a plurality of vacuum holes 201 are formed may be formed on the upper surface of the substrate support 200, and the first sealing member 220 may be formed in the vacuum hole formation area 210. ) can be provided to surround the surroundings.
  • fitting grooves 203 may be formed on the upper surface of the substrate support 200 to surround the vacuum hole formation area 210 at a predetermined distance apart, and the first sealing member 220 may be provided to surround the vacuum hole forming area 210 as it is inserted into the fitting groove 203.
  • a plurality of vacuum hole formation areas 210 may be formed on the upper surface of the substrate support 200 at predetermined intervals. Then, the substrate 130 placed on the substrate supporter 200 can be evenly and firmly fixed. At this time, the first sealing member 220 may be provided as many as the vacuum hole formation areas 210.
  • a coupling hole 205 may be formed in the lower part of the substrate support 200, into which the connector 122 connected to the vacuum pump 108 is coupled, and between the coupling hole 205 and the vacuum hole 201.
  • a connection hole 207 may be formed to communicate with each other.
  • connection hole 207 may have a size that includes all of the plurality of vacuum holes 201 formed in the vacuum hole formation region 210.
  • the connection hole 207 may have a tapered shape whose cross-section becomes wider as it moves upward. Then, vacuum pressure can be generated in the plurality of vacuum holes 210 formed in the vacuum hole formation area 210 with only the one connection pipe 122.
  • a through hole 123 through which the connection pipe 122 passes may be formed in the lower part of the bath 120, and the substrate support part 200 may be provided on the upper part of the through hole 123, and the substrate support part 200 may be formed in the lower part of the bath 120.
  • a second sealing member 223 may be provided on the lower edge to prevent electrolyte from flowing into the through hole 123.
  • a protrusion 125 may be formed inside the bath 120 to protrude upward and support the substrate support 200, and the through hole 13 may be formed below the protrusion 125. You can.
  • a space 128 for accommodating the electrolyte may be formed around the protrusion 125, the second sealing member 223 may be provided on the upper edge of the protrusion 125, and the substrate support portion 200 )
  • a fitting groove 124 into which the second sealing member 223 is inserted may be formed in at least one of the lower edge and the upper edge of the protrusion 125.
  • the bath 120 may be provided with an outlet 121 that discharges the electrolyte collected in the space 128 into the storage unit 103.
  • the bath 120 may be provided with a pair of support walls 127 provided on both sides with the substrate support 200 in between to support the forward and backward movement of the cleaning unit, which will be described later. A detailed description of this will be provided later.
  • the S-ECAM printing device 100 according to the present invention can be used to print metal ions contained in an electrolyte solution on a circuit board.
  • the S-ECAM printing device 100 according to the present invention can be used to form a bonding layer for mounting a chip on a circuit board without a mask. Therefore, it is necessary to prevent damage to the substrate 130 due to pressure.
  • a proximity sensor 207 is provided on the upper surface of the substrate supporter 200 to detect the substrate 130 placed thereon, and at the edge of the upper surface of the substrate supporter 200 to guide the correct position of the substrate 130.
  • a locking protrusion 205 that catches an edge of the substrate 130 may be formed.
  • control unit 110 can determine whether the substrate 130 is located at the upper position of the substrate supporter 200 depending on whether the proximity sensor 207 detects the substrate 130. .
  • the substrate 130 is not located inside the locking protrusion 205 on the upper surface of the substrate support 200 and a portion of an edge of the substrate 130 touches the locking protrusion 205, the substrate 130 ) is in a state of being lifted at a predetermined distance from the upper surface of the substrate supporter 200, so the proximity sensor 207 cannot detect the substrate 130.
  • the substrate 130 is located inside the locking protrusion 205, the substrate 130 is not in a state of being lifted from the upper surface of the substrate supporter 200, so the proximity sensor 207 is connected to the substrate ( 130) can be detected.
  • control unit 110 determines whether the substrate 130 is located inside the stopping protrusion 205 depending on whether the proximity sensor 207 detects the substrate 130. It can be determined whether the upper part of the substrate support part 200 is located in the correct position.
  • the control unit 110 controls the pressing unit 150 to press the substrate 130, for example, By controlling the operation of the third driving unit 153, it is possible to guide the substrate 130 to be positioned at the upper position of the substrate supporter 200, as well as to prevent damage to the substrate 130 due to pressure. It can be prevented.
  • the control unit 110 determines that the substrate 130 is not located inside the locking protrusion 205 and is at least partially located inside the locking protrusion (205). 205), a warning sound or warning light may be generated to inform the operator that the board 130 is not in the correct position.
  • control unit 110 may fix the substrate 130 by operating the vacuum pump 108 while the substrate 130 is pressurized by the pressurizing unit 150.
  • control unit 110 can determine whether the substrate 130 is firmly fixed or whether the inside of the vacuum hole 201 is completely sealed by measuring the pressure inside the vacuum hole 201. .
  • the control unit 110 determines that the inside of the vacuum hole 201 is not completely sealed and the substrate 130 is not firmly fixed. After judging and stopping all operations, a warning sound or warning light can be generated to notify the operator.
  • Figure 13 is a partial cross-sectional view of a substrate support unit according to another embodiment of the present invention.
  • the substrate support 200 includes an upper plate 230 forming the upper surface of the substrate support 200 and a lower plate 234 coupled to the lower part of the upper plate 230. It can be included.
  • a vacuum hole formation area 210 in which a plurality of vacuum holes 201 are formed may be formed on the upper surface of the upper plate 230, and the first sealing member 220 is formed around the vacuum hole formation area 210. It may be provided to surround.
  • a coupling hole 205 may be formed in the lower part of the lower plate 234 into which the connector 122 connected to the vacuum pump 108 is coupled.
  • connection groove 208 may be formed in the lower part of the upper plate 230 to connect the coupling hole 205 and the plurality of vacuum holes 201 formed in the vacuum hole formation area 210, and the The upper cross-sectional size of the connection groove 208 may have a size that includes all of the plurality of vacuum holes 201 formed in the vacuum hole formation area 210. Then, vacuum pressure can be generated in the plurality of vacuum holes 210 formed in the vacuum hole formation area 210 with only the one connection pipe 122.
  • a through hole 123 through which the connection pipe 122 passes is formed in the lower part of the bath 120, and the lower plate 234 is provided on the upper part of the through hole 123, and the lower part of the lower plate 234
  • a second sealing member 223 may be provided on the edge to prevent electrolyte from flowing into the through hole 123.
  • a third sealing member 225 surrounding the connection groove 208 is provided between the upper plate 230 and the lower plate 234 to prevent electrolyte from flowing into the connection groove 208. It can be.
  • a fitting groove 227 into which the third sealing member 225 is inserted may be formed in at least one of the upper plate 230 and the lower plate 234.
  • vacuum holes 201 and coupling holes 205 of different sizes may be formed at the top and bottom of one plate, respectively.
  • the substrate support 200 according to this embodiment the substrate support 200 according to this embodiment ), the upper plate 230 in which a plurality of vacuum holes 201 are formed and the lower plate 234 in which the coupling holes 205 are formed are manufactured separately, and then the upper plate 230 and the lower plate 234 are manufactured separately. ), the substrate support 200 can be easily manufactured.
  • Figure 14 is a combined perspective view of an electrode module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 15 is an exploded perspective view of an electrode module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 16 is a combined perspective view of an electrode module according to an embodiment of the present invention. It is a vertical cross-sectional view
  • Figure 17 is a bottom view of the cover according to an embodiment of the present invention
  • Figure 18 is a view showing the bottom of the electrode module according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode 32 is electrically connected to the power supply 50 through the multi-electrode module 30, and the substrate 12 ) is disclosed to be electrically connected directly to the power supply unit 50.
  • the board 12 directly to the power supply unit 50 is difficult due to space limitations.
  • the S-ECAM printing device 100 can be used to form a bonding layer for mounting a chip on a semiconductor circuit board, where the substrate is a semiconductor circuit board and the electrode is the above. Since this is the area where the bonding layer will be formed on the semiconductor circuit board, in order to print in this area, the electrode must be electrically connected to the area around the area. However, since there are several areas on the substrate that are not electrically connected to each other, the electrode must be electrically connected to the surrounding area. It is very difficult to connect electrically to the power supply.
  • the electrode module according to an embodiment of the present invention is configured so that not only the electrode but also the substrate is electrically connected to the power supply.
  • the electrode module 300 has an inlet 312 through which the electrolyte flows and an outlet 313 through which the electrolyte flowing through the inlet 312 is discharged.
  • An electrode holder 310 provided, a plurality of electrodes 320 provided at predetermined intervals on the bottom of the electrode holder 310, a cover 330 coupled to the top of the electrode holder 310, and the cover 330 ) may include an anode plate 340 fixed to the cover 330 and a cathode plate 350 fixed to the cover 330.
  • the anode plate 340 may be connected to the anode of the power supply unit 102, and the cathode plate 350 may be connected to the cathode of the power supply unit 102.
  • the anode plate 340 is provided with an anode connection part 342 connected to the anode of the power supply unit 102
  • the cathode plate 350 is provided with a cathode connection part connected to the cathode of the power supply unit 102.
  • 352 is provided, and a power connection groove 331 may be formed in the cover 330 so that the anode connection part 342 and the cathode connection part 352 protrude to the outside of the cover 330.
  • the electrode holder 310 includes an anode probe 360 connecting the electrode 320 and the anode plate 340, and a cathode probe 370 connecting the substrate 130 and the cathode plate 350. It can be provided.
  • the upper end of the cathode probe 370 may be connected to the cathode plate 350, the lower end may protrude below the electrode holder 310, and the protruding lower end may be connected to the substrate 130.
  • the electrode holder 310 includes an anode probe hole 315 into which the anode probe 360 is inserted, a fixing groove 316 into which the electrode 320 is fixed at the bottom of the anode probe hole 315, and the cathode.
  • a cathode probe hole 317 into which the probe 370 is inserted may be formed.
  • the anode probe 360 is inserted into the anode probe hole 315, the lower end contacts the electrode 320, and the upper end contacts the anode plate 340 to form the electrode 320 and the anode plate 340. can be electrically connected.
  • the cathode probe 370 is inserted into the cathode probe hole 317, so that its lower end protrudes below the electrode holder 310, its upper end contacts the cathode plate 350, and the protruding lower end is connected to the substrate. By contacting 130, the substrate 130 and the cathode plate 350 can be electrically connected.
  • the electrode module 300 not only the electrode 320 but also the substrate 130 can be electrically connected to the power supply unit 102.
  • the anode probe 360 includes an anode probe body 361, an anode upper contact portion 362 fixed to the top of the anode probe body 361 and in contact with the anode plate 340, and an anode probe body 361. It may include an anode bottom contact portion 363 that is fixed to the bottom and contacts the electrode 320.
  • the anode probe 360 may include an anode top elastic member 364 provided between the top of the anode probe body 361 and the anode top contact portion 362 to provide an upward elastic force. Then, the anode top contact portion 362 can stably contact the anode plate 340 by the anode top elastic member 364.
  • the anode probe 360 may include an anode lower elastic member 365 that is provided between the lower end of the anode probe body 361 and the anode lower contact portion 363 and applies a downward elastic force. Then, the anode lower contact portion 363 can stably contact the electrode 320 by the anode lower elastic member 365.
  • the anode upper elastic member 364 and the anode lower elastic member 365 may be springs.
  • the anode probe 360 may be configured to electrically connect the electrode 320 and the anode plate 340.
  • the anode probe body 361, the anode upper contact portion 362, and the anode lower contact portion 363 may be made of an electrically conductive material, such as copper or a gold-plated metal material.
  • the anode upper contact portion 362 and the anode lower contact portion 363 are made of an electrically conductive material, such as copper or a gold-plated metal material, and the anode probe body 361 has the anode upper contact portion.
  • a wire 366 may be provided to electrically connect 362 and the anode lower contact portion 363.
  • the cathode probe 370 includes a cathode probe body 371 inserted into the cathode probe hole 317, a cathode upper contact portion ( 372), it may include a cathode lower contact portion 373 that is coupled to the lower part of the cathode probe body 371 and protrudes to the lower part of the electrode holder 310 and contacts the substrate 130.
  • the cathode probe 370 may include a cathode upper elastic member 374 provided between the upper part of the cathode probe body 371 and the cathode upper contact portion 372 to provide an upward elastic force.
  • the negative electrode upper contact portion 372 can stably contact the negative electrode plate 350 by the negative electrode upper elastic member 374.
  • the cathode probe 370 may include a cathode lower elastic member 375 that is provided between the lower end of the cathode probe body 371 and the cathode lower contact portion 373 and applies a downward elastic force. Then, the cathode bottom contact portion 373 can stably contact the substrate 130 by the cathode bottom elastic member 375.
  • the negative electrode upper elastic member 374 and the negative electrode lower elastic member 375 may be springs.
  • the cathode probe 370 may be configured to electrically connect the substrate 130 and the cathode plate 350.
  • the cathode probe body 371, the cathode upper contact portion 372, and the cathode lower contact portion 373 may be made of an electrically conductive material, such as copper or a gold-plated metal material.
  • the cathode upper contact portion 372 and the cathode lower contact portion 373 are made of an electrically conductive material, such as copper or a gold-plated metal material, and the cathode probe body 371 has the cathode upper contact portion.
  • a wire 376 may be provided to electrically connect 372 and the cathode lower contact portion 373.
  • anode plate 340 and the cathode plate 350 may be fixed to the cover 330 with a height difference so as not to contact each other.
  • the cover 330 is formed with a step 333 and a seating groove 334 having a height difference, and either the anode plate 340 or the cathode plate 350 is connected to the step portion.
  • One may be fixed in a supported state at 333, and the other may be fixed in a state seated in the seating groove 334.
  • the stepped portion 333 is formed on the edge of the cover, the seating groove 334 may be formed inside the stepped portion 333, and the seating groove 334 has the A fixing block 335 may be provided to secure the anode plate 340 or the cathode plate 350 seated in the seating groove 334.
  • the positive electrode plate 340 or the negative electrode plate 350 seated in the seating groove 334 may have a shape that matches the shape of the seating groove 334.
  • anode plate 340 or the cathode plate 350 which is supported and fixed on the step portion 333, may have a contact prevention hole formed therein.
  • the cathode plate 350 is fixed while being supported on the step portion 333, and the anode plate 340 is fixed while being seated in the seating groove 334.
  • a contact prevention hole 353 may be formed in the cathode plate 350 to prevent the anode probe 360 from contacting the cathode plate 350.
  • a contact prevention hole may be formed to prevent the cathode probe 370 from contacting the anode plate 350.
  • the electrode module 300 may include a bracket 304 provided on the cover 330 and coupled and fixed to the first driving unit 101.
  • the electrode module 300 may be provided with at least three gap sensors 307.
  • control unit 110 can control the operation of the first driving unit 101 according to detection by the gap sensor 307 so that the bottom of the electrode module 300 is parallel to the upper surface of the substrate 130. there is.
  • the electrode holder 310 may be formed with a gap sensor hole 318 into which the gap sensor 307 is inserted and a connection passage 314 connecting the inlet 312 and the outlet 313. At least two electrode alignment marks 145 may be formed on the bottom of the electrode holder 310.
  • the electrode 320 may be a PT sheet that is attached and fixed to the fixing groove 316, and the fixing groove 316 is configured so that the bottom of the attached PT sheet is level with the bottom of the electrode holder 310. can be formed.
  • the inlet 312 may be formed on the side of the electrode holder 310, and the outlet 313 may be formed on the bottom of the electrode holder 310.
  • Figure 19 is a schematic side view of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 20 is a schematic front view of Figure 19.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a cleaning block 400 for cleaning the substrate 130 and the electrode module 300, and the cleaning block 400. It may include a fourth driving unit 402 that moves the block, and the control unit 110 can control the operation of the fourth driving unit 402 to clean the substrate 130 and the electrode module 300. there is.
  • the cleaning block 400 is located at the rear of the bath 120
  • the fourth driving unit 402 can be configured to move the cleaning block 400 forward and backward, and vertically, and the control unit (11) of the fourth driving unit 402 so that the cleaning block 400 moves between the substrate 130 and the electrode module 300 and cleans the substrate 130 and the electrode module 300. Operation can be controlled.
  • the fourth driving unit 402 may be composed of a cylinder that horizontally moves the cleaning block 400 forward, and the cylinder is operated by pneumatic pressure by the air compressor 109. It can be operated by
  • the cylinder may be provided at a height that allows cleaning the upper part of the substrate 130 when the cleaning block 400 moves horizontally forward.
  • the height at which cleaning is possible may be the same as the height of the bottom of the cleaning block 400 and the height of the top of the substrate 130, and the height may be the height from the base frame 111.
  • the cleaning block 400 can clean the electrode 130 and the electrode module 300 only by horizontal movement by the fourth driving part 402, and thus the configuration of the fourth driving part 402 You can simply do this.
  • the cleaning block 400 when the control unit 110 moves the electrode module 300 away from the substrate 130 by the thickness of the cleaning block 400 and then operates the fourth driving unit 402, the cleaning block 400 operates. 400 can clean the substrate 130 and the electrode module 300 while automatically moving between the substrate 130 and the electrode module 300.
  • the cleaning block 400 is used to clean the substrate 130 and the electrode. It may be configured to clean the electrolyte on the module 300.
  • the cleaning block 400 may be composed of a sponge or rubber that can absorb or remove electrolyte from the substrate 130 and the electrode module 300.
  • the cleaning block 400 is made of sponge or rubber, foreign substances other than the electrolyte can be cleaned.
  • a guide ball 403 may be provided at the lower part of the cleaning block 400, and a support wall 127 may be provided in the bath 120 to support the guide ball 403. Then, sagging of the cleaning block 400 can be prevented when the cleaning block 400 moves horizontally.
  • the cleaning block 400 when the cleaning block 400 is made of sponge or rubber, the cleaning block 400 can be fixed to a bracket, and in this case, the guide ball 403 can be provided at the lower part of the bracket.
  • the cleaning block 400 may be configured to clean the electrolyte on the substrate 130 and the electrode module 300 by blowing or removing the electrolyte.
  • Figure 21 is a combined perspective view of a cleaning block according to an embodiment of the present invention
  • Figure 22 is an exploded perspective view of the cleaning block according to Figure 22.
  • the cleaning block 400 has a coupling hole 404 where a connector 401 connected to the vacuum pump 108 or the air compressor 109 is coupled. , It may include an internal passage 405 connected to the coupling hole 404, and an exhaust hole 406 connecting the internal passage 405 to the outside.
  • the vacuum pressure of the vacuum pump 108 is generated to the outside through the exhaust hole 406, and foreign substances such as electrolyte on the substrate 130 and the electrode module 300 are removed, or the vacuum pressure is generated to the outside through the exhaust hole 406.
  • the pneumatic pressure of the air compressor 109 is generated to the outside through (406), and foreign substances such as electrolyte on the substrate 130 and the electrode module 300 are blown, thereby blowing the substrate 130 and the electrode module 300. 300 can be cleaned.
  • the coupling hole 404 may be formed on a side of the cleaning block 400, and the internal passage 405 may be formed long in the longitudinal direction of the cleaning block 400 inside the cleaning block 400.
  • a plurality of exhaust holes 406 may be formed at the top and bottom of the cleaning block 400, respectively.
  • the cleaning block 400 may be provided as a single block, but as shown in the drawing, the cleaning block 400 includes a first cleaning block 410 for cleaning the electrode module 300, and the substrate ( It may include a second cleaning block 420 that cleans 130).
  • the first coupling hole 414 of the first cleaning block 410 may be formed on the side of the first cleaning block 410, and the first internal passage 415 of the first cleaning block 410 may be formed on the side of the first cleaning block 410. It may be formed inside the first cleaning block 410 to be long in the longitudinal direction of the first cleaning block 410, and the first exhaust hole 416 of the first cleaning block 410 is the first cleaning block 410. It may be formed on the top of the first cleaning block 410 to clean the electrode module 300 located on the top of the block 410.
  • the second coupling hole 424 of the second cleaning block 420 may be formed on the side of the second cleaning block 420, and the second internal passage 425 of the second cleaning block 420 may be formed on the side of the second cleaning block 420. It may be formed inside the second cleaning block 420 to be long in the longitudinal direction of the second cleaning block 420, and the second exhaust hole 426 of the second cleaning block 420 is the second cleaning block 420. It may be formed at the bottom of the second cleaning block 420 to clean the substrate 130 located below the block 420.
  • the first coupling hole 414 can be coupled to a connector connected to the vacuum pump 108 or the air compressor 109, and similarly, the second coupling hole 424 can be connected to the vacuum pump 108 or It can be combined with a connector connected to the air compressor (109).
  • the first exhaust hole 416 is formed at the top of the first cleaning block 410, when the first coupling hole 414 is coupled with the connector of the air compressor 109, the air compressor As upward blowing occurs due to the pneumatic pressure of 109, a problem may occur where the electrolyte scatters widely.
  • the first coupling hole 414 is connected to the vacuum pump 108.
  • the electrode module 300 can be cleaned by suction using the vacuum pressure of the vacuum pump 108.
  • the second coupling hole 424 may be coupled to the second connection pipe 421 connected to the air compressor 109. Since the second exhaust hole 426 is formed at the bottom of the second cleaning block 420, even if the second coupling hole 424 is coupled to the second connector 421, the air compressor 109 Since blowing by pneumatic pressure occurs downward, the problem of electrolyte scattering is relatively small, while both blowing by pneumatic pressure of the air compressor (109) and suction by vacuum pressure of the vacuum pump (108) It can be used to maximize the cleaning effect.
  • the cleaning block 400 is interposed between the first cleaning block 410 and the second cleaning block 420 to firmly maintain the first cleaning block 410 and the second cleaning block 420. It may include a connector block 419 for fixing it.
  • the second cleaning block 420 located behind the cleaning block 400 may be provided with a coupling part 427 coupled to the fourth driving part 402.
  • Figure 23 is a schematic side view of a S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 24 is a perspective view schematically showing the partition frame being located at the rear of the bath
  • Figure 25 is a partition frame showing the substrate support portion. This is a perspective view that schematically shows the state located at the top.
  • the S-ECAM printing device 100 prints the substrate 130 and the electrode 320 by the electrolyte discharged from the outlet of the electrode module 300.
  • the S-ECAM printing device 100 may include a partition frame 450 provided with a partition wall 452 forming a space 451 in which water is immersed, and a fifth driving unit 470 that moves the partition frame 450, and the control unit 110 ) can control the operation of the fifth driving unit 470 so that the partition wall 452 is located on the upper part of the substrate support unit 200.
  • the fifth driving unit 470 may be composed of a cylinder that horizontally moves the partition frame 450 forward, and the cylinder is operated by pneumatic pressure by the air compressor 109. It can be operated by
  • the gap between the substrate 130 and the electrode module 300 is very small, approximately 200 micrometers.
  • the substrate 130 and the electrode 310 may be immersed by the electrolyte discharged from the outlet 313 of the electrode module 300, but, like the S-ECAM printing device 100 according to this embodiment, the A separate partition wall 452 is installed on the upper part of the substrate support part 200 so that the substrate 130 and the electrode 320 can be easily immersed by the electrolyte discharged from the outlet 313 of the electrode module 300. There is also.
  • the partition wall 452 is located at the rear of the bath 120 and moves forward only during the printing process to be located on the upper part of the substrate support 200. It is preferable that it is configured to be located. If the partition 452 is fixed to the upper part of the substrate support 200, it will cause a lot of interference during other processes other than the printing process, such as the substrate fixing process, the alignment process of the substrate and the electrode module, and the cleaning process. Because you can.
  • Figure 26 is a vertical cross-sectional view schematically showing the fifth driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • the fifth driving unit 470 may be configured to enable horizontal and vertical movement of the partition frame 450 forward and backward.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a vertical movement guide frame 463 that guides the vertical movement of the partition frame 450, and the vertical movement guide frame 463. It includes a horizontal movement guide frame 465 that guides the horizontal movement, and the fifth driving part 470 includes a horizontal driving part 472 that horizontally moves the vertical movement guide frame 463 forward and backward, and the partition frame 450. ) may include a vertical driving unit 474 that vertically moves.
  • control unit 110 controls the operation of the horizontal driving part 472 and the vertical driving part 474, so that when the partition wall 452 is positioned on the substrate support part 200, the substrate support part 200 It can be attached closely to the upper surface.
  • the fifth driving unit 450 is configured to only move the partition frame 450 horizontally, When the partition frame 450 moves horizontally, it gets caught on the substrate 130, making it difficult to attach it to the upper surface of the substrate supporter 200.
  • Figure 27 is a vertical cross-sectional view schematically showing the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • the S-ECAM printing device 100 can position the partition 252 on the upper part of the substrate support 200 during the printing process, and after the printing process, the substrate 130 and the electrode module ( 300) Can be configured to enable cleaning.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a cleaning block 400 that cleans the substrate 130 and the electrode module 300, and moves the cleaning block 400.
  • a partition wall 452 forming a space 451 in which the substrate 130 and the electrode 320 are immersed by the fourth driving unit 402 and the electrolyte discharged from the outlet 312 of the electrode module 300 ) may include a partition frame 450 provided with a partition frame 450, and a fifth driving unit 470 that moves the partition frame 450, and the control unit 110 controls the cleaning block 400 to move the substrate 130.
  • the operation of the fourth driving part 402 can be controlled to move between the electrode module 300 and the fifth driving part 470 so that the partition wall 452 is located on the upper part of the substrate support part 200. Operation can be controlled.
  • the fourth driving unit 402 may be composed of a cylinder 402 that horizontally moves the cleaning block 400 forward.
  • the S-ECAM printing device 100 includes a bracket 460 to which the partition frame 450 and the cylinder 402 are fixed, and vertical movement of the bracket 560. It includes a vertical movement guide frame 463 for guiding and a horizontal movement guide frame 465 for guiding the horizontal movement of the vertical movement guide frame 463, and the fifth driving unit 470 is configured to support the vertical movement guide frame ( It may include a horizontal driving part 472 that horizontally moves the bracket 463 forward and backward, and a vertical driving part 474 that vertically moves the bracket 460.
  • the cleaning block 400 and the cylinder 402 can be moved horizontally and vertically together with the partition frame 450, thereby simplifying the overall configuration of the S-ECAM printing device 100.
  • the cylinder 402 when the cylinder 402 is fixed to the bracket 460 together with the partition frame 450, the cylinder 402 is fixed to the bracket 460 to be located at the lower part of the partition frame 450. It can be.
  • the height at which the cylinder 402 is fixed to the bracket 460 may be fixed at a height at which the lower part of the partition frame 450 can be cleaned when the cleaning block 400 moves horizontally.
  • the cylinder 402 may be fixed at a height where the upper surface of the cleaning block 400 is located on the lower surface of the partition frame 450.
  • the control unit 110 controls the operation of the vertical driving unit 474 to vertically move the partition frame 450 so that the bottom of the partition frame 450 is parallel to the bottom of the electrode module 300.
  • the cleaning block 400 moves horizontally between the substrate 130 and the electrode module 300, and the substrate 130 Not only the upper part and the lower part of the electrode module 300 but also the lower part of the partition frame 450 can be cleaned at the same time.
  • a guide ball 403 may be provided at the lower part of the cleaning block 400, and a support wall 127 supporting the guide ball 403 may be provided in the bath 120. It is the same as described in .
  • Each step of the control method may be performed by the control unit 110.
  • Figure 28 is a diagram showing a control method of the S-ECAM printing device according to an embodiment of the present invention.
  • control method (S100) of the S-ECAM printing device controls the operation of the third driving unit 153 to control the rod (located on one side of the bath 120).
  • 152) may include a substrate pressing step (S110) in which the substrate 130 placed on the substrate supporter 200 is pressed.
  • the substrate pressing step (S110) may be performed when the proximity sensor 207 formed on the substrate supporter 200 detects the substrate 130.
  • the control method (S100) is to operate the vacuum pump 108 while the substrate 130 is pressurized after the substrate pressurization (S110) step to pressurize the vacuum hole 201 formed in the lower portion of the substrate support 200.
  • the control method (S100) may include a substrate fixing step (S120) of fixing the substrate 130 through.
  • the control method (S100) is to release the pressurized state of the substrate 130 by controlling the operation of the third driving unit 153 while the substrate 130 is fixed after the substrate fixing step (S120). It may include a substrate pressure release step (S130).
  • the control method (S100) controls the operation of the first driving unit 101 and the second driving unit 107 after the substrate pressure release step (S130) to control the substrate 130 and the electrode module 300.
  • a sorting step (S140) may be included.
  • the alignment step (S140) controls the operation of the first driving unit 101 according to the detection of the gap sensor 307 provided in the electrode module 300 so that the bottom of the electrode module 300 is aligned with the substrate 130. ), an electrode module leveling step (S141) to be parallel to the upper surface of the substrate 130, and an operation of the second driving unit 107 is controlled so that the camera 142 provided in the camera module 140 is formed on the substrate 130.
  • An electrode alignment mark detection step (S143) of moving the electrode module 300 to detect the electrode alignment mark 145 formed on 300, and controlling the operation of the first driving unit 101 to control the camera It may include an alignment mark overlapping step (S144) of moving the electrode module 300 so that the electrode alignment mark 145 detected at 142) overlaps the substrate alignment mark 144.
  • the control method (S100) is to control the operation of the first driving unit 101, the power supply unit 102, and the pump 104 after the alignment step (S140) to control the operation of the electrode module 300. It may include a printing step (S150) of electrodepositing metal ions contained in an electrolyte solution on a predetermined area of the substrate 130 facing the electrode 320 formed on the bottom.
  • the printing step (S150) controls the operation of the first driving unit 101 to lower the electrode module 300 so that the gap between the substrate 130 and the electrode 320 forms a preset initial gap.
  • It may include an electrodeposition step (S153) of electrodepositing metal ions contained in an electrolyte solution on a predetermined area of the substrate 130 facing the electrode.
  • the preset initial interval may be an interval input by the operator through the input unit 105.
  • the control method (S100) is a cleaning method that controls the operation of the fourth driving unit 402 to move the cleaning block 400 between the substrate 130 and the electrode module 300 after the printing step. It may include step S160.
  • the cleaning step (S160) can be performed by operating at least one of the vacuum pump 108 and the air compressor 109.
  • control method (S100) controls the operation of the fifth driving unit 470 to form a partition wall 452 that forms a space 451 in which the substrate 130 and the electrode 320 are immersed in the electrolyte solution. It may include a partition forming step (S170) of moving the partition frame 450 provided with the partition wall 452 to be positioned on the substrate support part 200.
  • the partition forming step (S170) may be performed before the aligning step (S140) or before the printing step (S150).
  • control method (S100) controls the operation of the first driving unit 101 and the fifth driving unit 470 before the cleaning step (S160) to control the electrode module 300 and the partition frame ( It may include a gap forming step (S180) of vertically moving the electrode module 300 and the partition frame 450 so that 450 is spaced apart from the substrate 130 at a preset gap.
  • the preset interval may be an interval corresponding to the thickness of the cleaning block 400, and in the interval forming step (S180), the electrode module 300 is inserted into the partition wall 452 to form the electrode module 300. This can be done so that the bottom of the partition frame 450 is parallel to the bottom of the partition frame 450.
  • the present invention relates to a S-ECAM (Selective ElectroChemical Additive Manufacturing) printing device that can selectively deposit metal raw materials on a substrate using electrochemical deposition (ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing).
  • ECAM ElectroChemical Additive Manufacturing
  • the embodiment can be changed into various forms. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed in this specification, and any form that can be changed by a person skilled in the art to which the present invention pertains will fall within the scope of the present invention.

Abstract

본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법(ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 S-ECAM(Selective ElectroChemical Additive Manufacturing) 프린팅 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 마스크를 이용하지 않고도 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 형성할 수 있는 S-ECAM 프린팅 장치에 관한 것이다.

Description

양극과 음극이 구비된 전극모듈 및 이를 구비하는 Ｓ－ＥＣＡＭ 프린팅 장치
본 발명은 S-ECAM 프린팅 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전기화학 전착에 의한 적층법(ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 S-ECAM(Selective ElectroChemical Additive Manufacturing) 프린팅 장치에 관한 것이다.
한국등록특허 제10-2392201호(다중전극모듈을 구비하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치), 한국등록특허 제10-2392199호(선택적 전기화학 전착을 이용한 3D 프린팅 장치의 제어방법), 한국등록특허 제10-2382806호(펄스 피크를 이용하여 갭제어를 수행하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3D 프린팅 장치) 등에는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3D 프린팅 장치가 개시된다.
도 1은 종래 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 기판과 전극에 전원이 인가된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치(10)는 전해액(11)을 수용하는 터브(20), 상기 터브(20)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태로 놓여지는 기판(12), 전극홀더(31)와 상기 전극홀더(31)에 소정간격으로 배열되어 고정되는 복수의 전극(32)을 구비하는 다중전극모듈(30), 상기 다중전극모듈(30)의 움직임을 조절하는 구동부(13), 상기 기판(12)과 상기 복수의 전극(32)에 전원을 인가하기 위한 전원공급부(50) 및 상기 구동부(13)와 상기 전원공급부(50)를 제어하여 상기 기판(12) 상에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층하는 제어부(14)를 포함한다.
상기 기판(12)과 상기 복수의 전극(32)의 밑면(33)은 서로 마주한 상태로 소정간격 이격되어 상기 터브(20)에 수용된 전해액(11)에 침지될 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(12)은 상기 터브(20) 내에 구비되는 지지대(21)에 놓여진 상태에서 상기 터브(20)에 수용된 전해액(11)에 침지될 수 있으며, 상기 복수의 전극(32)은 상기 구동부(13)의 동작에 의한 상기 다중전극모듈(30)의 움직임에 의해 상기 복수의 전극(32)의 밑면(33)이 상기 터브(20)에 수용된 전해액(11)에 침지되어 상기 기판(12)과 소정간격 이격된 상태로 마주할 수 있다.
그리고, 상기 기판(12)과 상기 복수의 전극(32)의 밑면(33)이 소정간격 이격되어 마주한 상태로 상기 터브(20)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태에서, 상기 제어부(14)는 상기 전원공급부(50)를 제어하여 상기 복수의 전극(32)을 (+), 상기 기판(12)을 (-)로 하여 상기 기판(12)과 상기 복수의 전극(32)에 전원을 인가하면, 상기 기판(12) 상에는 상기 전극(32)의 밑면(33)이 마주하는 영역(17)에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온이 전착(electrochemical deposition)됨에 따라 적층될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(14)는 상기 구동부(13)와 상기 전원공급부(50)를 제어하여 상기 기판(12) 상에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층할 수 있다.
상기 구동부(13)는 상기 다중전극모듈(30)의 움직임을 조절하기 위한 구성으로서, 상기 다중전극모듈(30)을 수평, 수직방향으로 구동가능하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 구동부(13)는 상기 다중전극모듈(30)을 수평이동시켜 상기 기판(12) 상에 적층되는 위치를 선택할 수 있도록 하며, 소정높이 적층 후 예를 들어, 기 설정된 1 레이어 적층이 완료 후에는 상기 다중전극모듈(30)을 수직방향으로 대략 상기 1 레이어 적층된 높이만큼 이동시켜 상기 기판(12)과 상기 복수의 전극(32)의 밑면(33) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
즉, 상기 구동부(13)는 상기 다중전극모듈(30)을 구동하여 상기 복수의 전극(32)의 밑면(33)과 상기 기판(12) 사이의 갭을 포함하는 3차원 변위를 조절할 수 있다.
한편, 종래에는 반도체 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 형성하기 위한 방법으로는 마스크를 이용한 방법이 주로 이용되고 있으나, 이러한 방법은 노광 공정과 포토레지스트를 제거하는 스트립 공정 등으로 인하여, 높은 장비 가격과 투자비, 긴 공정시간, 환경비용 증가 등의 문제가 있었다.
본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 S-ECAM 프린팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 마스크를 이용하지 않고도 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 형성할 수 있는 S-ECAM 프린팅 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치는, 배스; 상기 배스에 구비되며, 상부에 기판이 놓이는 기판지지부; 전해액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구가 구비되는 전극홀더와, 상기 전극홀더의 밑면에 소정간격으로 복수개 구비되는 전극과, 상기 전극홀더 상부에 결합하는 커버를 포함하는 전극모듈; 상기 전극을 양극(anode)으로, 상기 기판을 음극(cathode)으로 하여 전원을 인가하는 전원공급부; 전해액이 저장되는 저장부; 상기 저장부에 저장된 전해액을 상기 유입구로 공급하는 펌프; 및 상기 전극과 상기 기판이 소정간격 이격된 상태로 상기 전극홀더의 배출구에서 배출되는 전해액에 의해 침지된 상태에서 상기 전원공급부에 전원을 인가하여 상기 전극에 마주하는 상기 기판의 소정영역에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 전착시키는 제어부;를 포함하고, 상기 커버에는 상기 전원공급부의 양극에 연결되는 양극플레이트와 상기 전원공급부의 음극에 연결되는 음극플레이트가 고정되고, 상기 전극홀더에는 상기 전극과 상기 양극플레이트를 연결하는 양극프로브와, 상기 기판과 상기 음극플레이트를 연결하는 음극프로브가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈은, 전해액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구가 구비되는 전극홀더; 상기 전극홀더의 밑면에 소정간격으로 복수개 구비되는 전극; 상기 전극홀더 상부에 결합하는 커버; 상기 커버에 고정되는 양극플레이트; 및 상기 커버에 고정되는 음극플레이트;를 포함하고, 상기 전극홀더에는 상기 전극과 상기 양극플레이트를 연결하는 양극프로브와, 상기 음극플레이트에 연결되며 상기 전극홀더 하부로 돌출되는 음극프로브가 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치에 의하면, 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 마스크를 사용하지 않고도 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 형성할 수 있어서, 마스크를 이용하는 경우 필요한 노광 공정과 포토레지스트를 제거하는 스트립 공정 등이 필요 없으며, 따라서 낮은 장비 가격 및 투자비, 공정시간의 단축, 환경비용 극소화 등의 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 기판과 전극에 전원이 인가된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 배면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 상부 사시도이고,
도 6은 도 5의 개략적인 정면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 카메라모듈을 나타내는 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 배스와 가압부를 나타내는 사시도이고,
도 9는 가압부가 기판을 가압하고 있는 상태를 나타내는 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 배스와 기판지지부의 사시도이고,
도 11은 도 10의 평면도이고,
도 12는 도 11의 A-A 단면도이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판지지부의 부분 단면도이고,
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 결합사시도이고,
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 분해사시도이고,
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 수직단면도이고,
도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 커버의 저면도이고,
도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 밑면을 나타내는 도면이고,
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 개략적인 측면도이고,
도 20은 도 19의 개략적인 정면도이고,
도 21은 본 발명의 일실시 예에 따른 클리닝블럭의 결합사시도이고,
도 22는 도 22에 따른 클리닝블럭의 분해사시도이고,
도 23은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 개략적인 측면도이고,
도 24는 격벽프레임이 배스의 후방에 위치하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 25는 격벽프레임이 기판지지부 상부에 위치한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제5구동부를 개략적으로 나타내는 수직단면도이고,
도 27은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치를 개략적으로 나타내는 수직단면도이고,
도 28은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 제어방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(over)", "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(over)", "상(on)" 및 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, "~상에"라 함은 대상 부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 명세서에서 '상부', '하부', '상면', '밑면', '상방', '하방' 등과 같은 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향을 기준으로 구성들간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 발명은 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.
각 실시예는 독립적으로 실시되거나 함께 실시될 수 있으며, 발명의 목적에 부합하게 일부 구성요소는 제외될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 배면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 배스(bath)(120), 상기 배스(120)에 구비되며 상부에 기판(130)이 놓이는 기판지지부(200), 상기 기판지지부(200) 상부에 소정거리 이격된 상태로 위치하는 전극모듈(300)을 포함할 수 있다.
상기 기판(130)은 회로기판일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을형성하는데 사용될 수 있다.
상기 전극모듈(300)은 전해액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구를 구비하는 전극홀더와, 상기 전극홀더의 밑면에 소정간격 복수개 구비되는 전극을 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 전극모듈(300)을 움직이는 제1구동부(101), 상기 전극홀더의 밑면에 형성된 전극을 양극(anode)으로 상기 기판(130)을 음극(cathode)으로 하여 전원을 인가하는 전원공급부(102), 전해액이 저장되는 저장부(103), 상기 저장부(103)에 저장된 전해액을 상기 전극홀더의 유입구로 공급하는 펌프(104)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 제1구동부(101), 상기 전원공급부(102), 상기 펌프(104)를 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 전극과 상기 기판(130)이 소정간격 이격된 상태로 상기 전극홀더의 배출구에서 배출되는 전해액에 의해 침지된 상태에서 상기 전원공급부(102)에 전원을 인가하면, 상기 전극과 마주하는 상기 기판(130)의 소정영역에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 전착시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(110)는 상기 전극과 상기 기판(130)이 소정간격 이격되도록 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어할 수 있으며, 상기 전극과 상기 기판(130)이 소정간격 이격된 상태에서 상기 전극과 상기 기판(130)이 전해액에 침지될 수 있도록 상기 펌프(104)의 작동을 제어할 수 있으며, 상기 전극과 상기 기판(130)이 상기 전극홀더의 배출구에서 배출되는 전해액에 의해 침지된 상태에서 상기 전극과 상기 기판(130)에 전원이 인가될 수 있도록 상기 전원공급부(102)의 작동을 제어할 수 있다. 그러면, 상기 전극에 마주하는 상기 기판(130)의 소정영역에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 전착시킴으로써 프린팅이 수행될 수 있다.
상기 배스(120)는 상기 전극홀더의 배출구에서 배출되는 전해액을 수용하는 공간을 가지며, 상기 배스(120)에는 상기 수용된 전해액을 상기 저장부(103)로 배출되도록 하는 배출구가 구비될 수 있다. 그러면, 상기 저장부(103)에 모인 전해액은 상기 펌프(104)의 작동에 의해 다시 상기 전극홀더의 유입구로 공급됨으로서, 상기 전해액은 순환할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECMA 프린팅 장치(100)는 프린팅 조건 예를 들어, 압력, 유량 등의 전해액 조건, 상기 기판(130)과 상기 전극의 갭 조건, 정전류, 정전압 등의 전원공급 조건 등을 입력할 수 있는 입력부(105)와, 사용자가 상기 조건들을 입력할 수 있는 UI와 기판 상에 전착이 이루어지는 상태 등을 표시하는 디스플레이부(106)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECMA 프린팅 장치(100)는 상기 기판(130)에 형성된 기판 얼라인 마크와 상기 전극홀더에 형성된 전극 얼라인 마크를 감지하는 카메라가 구비되는 카메라모듈(140)과, 상기 카메라모듈(140)을 움직이는 제2구동부(107)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(110)는 상기 제2구동부(107)의 작동을 제어할 수 있다.
그러면, 상기 제어부(110)는 상기 카메라에 감지된 상기 기판 얼라인 마크와 상기 전극 얼라인 마크가 서로 중첩되도록 상기 제1구동부(101)와 상기 제2구동부(107)를 제어함으로써 상기 기판(130)과 상기 전극모듈을 정렬시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 기판지지부(200)에 형성된 진공홀을 통해 상기 기판지지부(200) 상부에 놓인 기판을 고정하는 진공펌프(vacuum pump)(108)와, 공압을 발생시키는 에어컴프레서(109)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(110)는 상기 진공펌프(108)와 상기 에어컴프레서(109)의 작동을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 상부 사시도이고, 도 6은 도 5의 개략적인 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 카메라모듈을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)에서의 상부는 기판(120) 상에 전해액에 포함된 금속이온이 전착되는 즉, 프린팅이 이루어지는 공간으로서, 베이스프레임(111), 상부프레임(112), 상기 베이스프레임(111) 가장자리에 구비되어 상기 상부프레임(112)을 지지하는 지지프레임(113)이 구비될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 배스(120)는 상기 베이스프레임(11) 상부에 고정될 수 있으며, 상기 제1구동부(101)는 상기 상부프레임(112)에 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 배스(120) 일측에 위치하여 상기 기판지지부(200) 상부에 놓인 기판(130)을 가압하는 가압부(150)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부(110)는 상기 기판(130)이 상기 가압부(150)에 의해 가압된 상태에서 상기 진공펌프(108)를 작동하여 상기 기판(130)을 고정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 상기 기판(130)의 상면에는 기판 얼라인 마크(144)가 형성될 수 있으며, 상기 전극모듈(300)의 밑면에는 상기 기판 얼라인 마크(144)에 대응하는 전극 얼라인 마크(145)가 형성될 수 있다.
상기 기판 얼라인 마크(144)와 상기 전극 얼라인 마크(145)는 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)의 정렬을 위한 것이다.
상기 카메라모듈(140)에는 상기 기판 얼라인 마크(144)와 상기 전극 얼라인 마크(145)를 감지하는 카메라(142)가 구비될 수 있다.
상기 제2구동부(107)는 좌우, 전후방 구동이 가능하도록 구비될 수 있으며, 상기 카메라모듈(140)은 상기 제2구동부(107)의 구동에 따라 좌우, 전후방 움직임이 가능하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 카메라모듈(140)을 지지하는 지지부(146)와, 상기 지지부(146)의 좌우 움직임을 가이드하는 좌우가이드부(147)와, 상기 상부프레임(112)에 고정되어 상기 제1가이드부(147)의 전후방 움직임을 가이드하는 전후방가이드부(148)를 포함할 수 있다.
그러면, 상기 카메라모듈(140)은 상기 제2구동부(107)의 구동에 따라 좌우, 전후방 움직임이 가능해질 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 카메라모듈(140)은 일측에 상기 카메라(142)가 구비되는 몸통(160)과, 상기 몸통(160)의 타측 상부에 구비되는 상단개구부(161)와, 상기 몸통(160)의 타측 하부에 구비되는 하단개구부(162)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸통(160) 내부에는 상기 상단개구부(161)로 입사한 빛과 상기 하단개구부(163)로 입사한 빛을 상기 카메라(142) 방향으로 반사시키는 빔스플리터(163)와, 상기 빔스플리터(163)에서 반사된 빛을 상기 카메라(142)로 입사되도록 하는 광학계가 구비될 수 있다.
또한, 상기 상단개구부(161)에는 상단조명부(164)가 구비되고, 상기 하단개구부(162)에는 하단조명부(165)가 구비될 수 있으며, 상기 상단개구부(161)와 상기 하단개구부(162)에는 각각 렌즈(166)가 구비될 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 상단조명부(164)와 상기 하단조명부(165)의 온오프를 제어할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 카메라(142)에 감지된 상기 기판 얼라인 마크(144)와 상기 전극 얼라인 마크(145)가 서로 중첩되도록 상기 제1구동부(101)와 상기 제2구동부(107)를 제어함으로써 상기 기판(130)과 상기 전극모듈을 정렬시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(110)는 상기 카메라(142)가 상기 기판 얼라인 마크(144)를 감지하도록 상기 제2구동부(107)를 제어한 후, 상기 카메라(142)가 상기 전극 얼라인 마크(145)를 감지하도록 상기 제1구동부(101)를 제어한 후, 상기 카메라(142)에 인식된 상기 기판 얼라인 마크(144)와 상기 전극 얼라인 마크가 서로 중첩하도록 상기 제1구동부(101)를 제어함으로써, 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 정렬할 수 있다.
이때, 상기 제어부(110)는 상기 카메라(142)가 상기 기판 얼라인 마크(144)를 감지하도록 하는 경우 상기 하단조명부(165)는 온(on) 상기 상단조명부(164)는 오프(off)시키고, 상기 카메라(142)가 상기 전극 얼라인 마크(145)를 감지하도록 하는 경우 상기 하단조명부(165)는 오프(off) 상기 상단조명부(164)는 온(on)시킬 수 있다.
그러면, 상기 기판 얼라인 마크(144) 감지시 상기 상단조명부(164)에서 들어오는 빛 노이즈를 감소시킬 수 있으며, 반대로 상기 전극 얼라인 마크(145) 감지시 상기 하단조명부(165)에서 들어오는 빛 노이즈를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 상기 카메라(142)는 쉽게 상기 기판 전극 얼라인 마크(144)와 상기 전극 얼라인 마크(145)를 감지할 수 있다.
또한, 도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 기판 얼라인 마크(144)는 적어도 2개 이상 형성될 수 있으며, 상기 전극 얼라인 마크(145)는 상기 기판 얼라인 마크(144)에 대응하도록 적어도 2개 이상 형성될 수 있다.
이때, 상기 카메라모듈(140)은 상기 2개 이상의 기판 얼라인 마크(144)와 전극 얼라인 마크(145)를 동시에 감지할 수 있도록 2개 이상 구비될 수 있다.
그러면, 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 더 정밀하게 정렬시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 배스와 가압부를 나타내는 사시도이고, 도 9는 가압부가 기판을 가압하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 가압부(150)는 상기 배스(120) 일측에 구비되는 로드(rod)(152)와, 상기 로드(152)를 회전시켜 상기 기판(130)을 가압하도록 하는 제3구동부(153)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 기판지지부(200) 상부에 놓인 기판(130)을 가압하도록 상기 제3구동부(153)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(110)는 상기 제3구동부(153)를 작동하여 상기 기판(130)이 상기 가압부(150)에 의해 가압된 상태에서 상기 진공펌프(108)를 작동하여 상기 기판(130)을 고정할 수 있다.
그러면, 상기 기판(130)을 평평한 상태로 고정할 수 있다. 상기 기판(130)이 상기 기판지지부(200) 상부에 놓이게 되면, 상기 기판(130)의 중심부가 들뜬 상태가 되는데, 본 실시예에서는 상기 들뜬 상태의 기판(130)을 평평하게 하기 위하여 가압하는 것이며, 가압에 의해 평평해진 기판(130)을 그 상태로 고정하기 위하여, 상기 기판(130)이 가압된 상태에서 상기 진공펌프(108)를 작동하는 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 제3구동부(153)는 상기 로드(152)를 상기 기판(130) 상부로 회전시키는 회전구동부와, 상기 기판(130) 상부로 회전된 로드(152)를 하강시켜 상기 기판(130)을 가압하도록 하는 수직구동부를 포함할 수 있다.
다른 실시 예로, 상기 제3구동부(153)는 상기 로드(152)를 회전시키면서 하강시키는 로터리 액추에이터가 사용될 수 있다. 상기 로터리 액추에이터는 상기 에어컴프레셔(109)에 의한 공압에 의해 작동될 수 있다.
상기 로터리 액추에이터는 출력축이 있는 설정된 각도 범위를 회전 왕복운동하는 실린더로서, 이를 활용하면 하나의 구성으로 회전과 수직운동이 동시에 이루어지도록 할 수 있어서, 상기 제3구동부(153)의 구성을 간단히 할 수 있다.
또한, 상기 로드(152)의 단부 하단에는 상기 로드(152)가 상기 기판(130)을 가압하는 경우 상기 기판(130)의 손상을 방지하는 손상방지부재(154)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 손상방지부재(154)로는 고무패드가 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 배스와 기판지지부의 사시도이고, 도 11은 도 10의 평면도이고, 도 12는 도 11의 A-A 단면도로서 제1실링부재가 구비된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 기판지지부(200)에는 상기 진공펌프(108)에 연결되는 진공홀(201)이 형성될 수 있다.
상기 기판지지부(200)의 상면에는 상기 진공홀(201)로 전해액이 유입되는 것을 방지하는 제1실링부재(220)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1실링부재(220)는 소정간격 이격한 상태로 상기 진공홀(201) 주위를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
그러면, 상기 기판(130)이 상기 진공펌프(108)에 의해 하방 즉, 상기 기판지지부(200)의 상면 방향으로 밀착하는 경우, 상기 기판(130)은 상기 제1실링부재(220)를 압착하게 되고, 그에 따라 상기 진공홀(201)로 전해액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 기판(130)이 상기 제1실링부재(220)를 압착하여 상기 진공홀(201)로 전해액 유입이 방지되도록 한 상태에서, 상기 제어부(110)는 펌프(104)를 작동하여 상기 저장부(103)에 저장된 전해액을 상기 전극모듈(300)의 유입구로 공급할 수 있다.
상기 기판지지부(200)의 상면에는 끼움홈(203)이 소정간격 이격한 상태로 상기 진공홀(201) 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 상기 제1실링부재(220)는 상기 끼움홈(203)에 삽입됨에 따라 상기 진공홀(201) 주위를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 기판지지부(200)의 상면에는 상기 진공홀(201)이 다수개가 형성된 진공홀형성영역(210)이 형성될 수 있으며, 상기 제1실링부재(220)는 상기 진공홀형성영역(210)의 주위를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 기판지지부(200)의 상면에는 끼움홈(203)이 소정간격 이격한 상태로 상기 진공홀형성영역(210) 주위를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 상기 제1실링부재(220)는 상기 끼움홈(203)에 삽입됨에 따라 상기 진공홀형성영역(210) 주위를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
상기 기판지지부(200)의 상면에는 상기 진공홀형성영역(210)이 소정간격으로 복수개 형성될 수 있다. 그러면, 상기 기판지지부(200) 상부에 놓인 기판(130)을 고르고 견고하게 고정할 수 있다. 이때, 상기 제1실링부재(220)도 상기 진공홀형성영역(210)의 개수만큼 구비될 수 있다.
상기 기판지지부(200) 하부에는 상기 진공펌프(108)에 연결되는 연결관(122)이 결합하는 결합홀(205)이 형성될 수 있으며, 상기 결합홀(205)과 상기 진공홀(201) 사이에는 서로 연통시키는 연결홀(207)이 형성될 수 있다.
상기 기판지지부(200) 표면에 상기 진공홀형성영역(210)이 형성된 경우, 상기 결합홀(205)은 상기 진공홀형성영역(210) 하부에 하나 형성될 수 있으며, 이때 상기 연결홀(207)의 상부 단면 크기는 상기 진공홀형성역(210)에 형성된 다수개의 진공홀(201) 모두를 포함하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 연결홀(207)은 상방으로 갈수록 단면이 넓어지는 테어퍼진 형상을 가질 수 있다. 그러면, 상기 하나의 연결관(122)만으로도 상기 진공홀형성영역(210)에 형성된 다수의 진공홀(210)에 진공압력을 발생시킬 수 있다.
상기 배스(120) 하부에는 상기 연결관(122)이 관통하는 관통홀(123)이 형성될 수 있으며, 상기 기판지지부(200)는 상기 관통홀(123) 상부에 구비될 수 있으며, 상기 기판지지부(200) 하부 테두리에는 상기 관통홀(123)로 전해액이 유입되는 것을 방지하는 제2실링부재(223)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 배스(120) 내측에는 상방으로 돌출되어 상기 기판지지부(200)를 지지하는 돌출부(125)가 형성될 수 있으며, 상기 관통홀(13)은 상기 돌출부(125) 하부에 형성될 수 있다.
이때, 상기 돌출부(125) 주위에는 전해액을 수용하는 공간(128)이 형성될 수 있으며, 상기 제2실링부재(223)는 상기 돌출부(125) 상부 테두리에 구비될 수 있으며, 상기 기판지지부(200) 하부 테두리와 상기 돌출부(125) 상부 테두리 중 적어도 어느 하나에는 상기 제2실링부재(223)가 삽입되는 끼움홈(124)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 배스(120)에는 상기 공간(128)에 모여진 전해액을 상기 저장부(103)로 배출되도록 하는 배출구(121)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배스(120)에는 상기 기판지지부(200)를 사이에 두고 양측에 구비되어 후술할 클리닝부의 전후방 이동을 지지하는 한 쌍의 지지벽(127)이 구비될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 본 발명에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 회로기판 상에 전해액에 포함된 금속이온을 프린팅하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 마스크 없이 형성시키기 위하여 사용될 수 있다. 따라서 가압에 따른 상기 기판(130)의 손상을 방지할 필요가 있다.
이를 위해, 상기 기판지지부(200) 상면에는 상부에 놓인 기판(130)을 감지하는 근접센서(207)가 구비되고, 상기 기판지지부(200) 상면 가장자리에는 상기 기판(130)의 정위치를 가이드하도록 상기 기판(130)의 가장자리가 걸림되는 걸림턱(205)이 형성될 수 있다.
그러면, 상기 제어부(110)는 상기 근접센서(207)가 상기 기판(130)을 감지하였는지 여부에 따라 상기 기판(130)이 상기 기판지지부(200) 상부 정위치에 위치하였는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 기판(130)이 상기 기판지지부(200) 상면의 상기 걸림턱(205) 안쪽에 위치하지 않고 상기 기판(130)의 가장자리 일부가 상기 걸림턱(205)에 걸친 상태가 되면, 상기 기판(130)은 상기 기판지지부(200) 상면과 소정간격 들뜬 상태가 되기 때문에 상기 근접센서(207)는 상기 기판(130)을 감지할 수 없다.
반대로, 상기 기판(130)이 상기 걸림턱(205) 안쪽에 위치한 경우에는 상기 기판(130)은 상기 기판지지부(200) 상면과 들뜬 상태가 되지 않기 때문에, 상기 근접센서(207)는 상기 기판(130)을 감지할 수 있다.
즉, 상기 제어부(110)는 상기 근접센서(207)이 상기 기판(130)을 감지하였는지 여부에 따라 상기 기판(130)이 상기 걸림턱(205) 안쪽에 위치하였는지 여부 즉, 상기 기판(130)이 상기 기판지지부(200) 상부 정위치에 위치하였는지를 판단할 수 있다.
따라서, 상기 제어부(110)는 상기 근접센서(207)가 상기 기판(130)을 감지한 경우에 상기 가압부(150)가 상기 기판(130)을 가압하도록 상기 가압부(150) 예를 들어, 상기 제3구동부(153)의 작동을 제어함으로써, 상기 기판(130)이 상기 기판지지부(200) 상부 정위치에 위치할 수 있도록 가이드할 수 있을 뿐만 아니라 가압에 따른 상기 기판(130)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제어부(110)는 상기 근접센서(207)에 의해 상기 기판(130)이 감지되지 않은 경우에는 상기 기판(130)이 상기 걸림턱(205) 안쪽에 위치하지 않고 일부라도 상기 걸림턱(205)에 걸쳐진 상태라고 판단하고, 작업자에게 상기 기판(130)이 정위치에 위치하지 않았음을 알리는 경고음 또는 경고등을 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(110)는 상기 기판(130)이 상기 가압부(150)에 의해 가압된 상태에서 상기 진공펌프(108)를 작동하여 상기 기판(130)을 고정할 수 있다.
이때, 상기 제어부(110)는 상기 진공홀(201) 내부의 압력을 측정함으로써, 상기 기판(130)이 견고하게 고정되었는지 또는 상기 진공홀(201) 내부가 완전하게 밀폐되었는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 상기 진공홀(201) 내부의 압력이 기준치 이하이면, 상기 제어부(110)는 상기 진공홀(201) 내부가 완전 밀폐된 경우가 아닌 상태로서 상기 기판(130)이 견고하게 고정되지 않은 것으로 판단하여 모든 작동을 정지시킨 후 경고음 또는 경고등을 발생시켜 작업자에게 이를 알릴 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판지지부의 부분 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시 예에 따른 기판지지부(200)는 상기 기판지지부(200)의 상면을 이루는 상부플레이트(230)와, 상기 상부플레이트(230) 하부에 결합하는 하부플레이트(234)를 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(230)의 상면에는 상기 진공홀(201)이 다수개가 형성된 진공홀형성영역(210)이 형성될 수 있으며, 상기 제1실링부재(220)가 상기 진공홀형성영역(210) 주위를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
상기 하부플레이트(234)의 하부에는 상기 진공펌프(108)에 연결되는 연결관(122)이 결합하는 결합홀(205)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트(230)의 하부에는 상기 결합홀(205)과 상기 진공홀형성영역(210)에 형성된 다수개의 진공홀(201)을 연결하는 연결홈(208)이 형성될 수 있으며, 상기 연결홈(208)의 상방 단면 크기는 상기 진공홀형성영역(210)에 형성된 다수개의 진공홀(201) 모두를 포함하는 크기를 가질 수 있다. 그러면, 상기 하나의 연결관(122)만으로도 상기 진공홀형성영역(210)에 형성된 다수의 진공홀(210)에 진공압력을 발생시킬 수 있다.
상기 배스(120) 하부에는 상기 연결관(122)이 관통하는 관통홀(123)이 형성되고, 상기 하부플레이트(234)는 상기 관통홀(123) 상부에 구비되고, 상기 하부플레이트(234) 하부 테두리에는 상기 관통홀(123)로 전해액이 유입되는 것을 방지하는 제2실링부재(223)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트(230)와 상기 하부플레이트(234) 사이에는 상기 연결홈(208)으로 전해액이 유입되는 것이 방지되도록 상기 연결홈(208) 주위를 둘러싸는 제3실링부재(225)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 상부플레이트(230)와 상기 하부플레이트(234) 중 적어도 어느 하나에는 상기 제3실링부재(225)가 삽입되는 끼움홈(227)이 형성될 수 있다.
상기 기판지지부(200)를 제작함에 있어서, 하나의 플레이트에 서로 크기가 다른 진공홀(201)과 결합홀(205)을 각각 상부와 하부에 형성할 수도 있으나, 본 실시 예에 따른 기판지지부(200)와 같이, 다수의 진공홀(201)이 형성되는 상부플레이트(230)와 결합홀(205)이 형성되는 하부플레이트(234)를 별도로 제작한 후 상기 상부플레이트(230)와 상기 하부플레이트(234)를 결합하면, 상기 기판지지부(200)를 쉽게 제작할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 결합사시도이고, 도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 분해사시도이고,도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 수직단면도이고, 도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 커버의 저면도이고, 도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈의 밑면을 나타내는 도면이다.
종래 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치(10)(도 1 및 2 참조)에는, 전극(32)은 다중전극모듈(30)을 통해 전원공급부(50)에 전기적으로 연결되고, 기판(12)은 직접 전원공급부(50)에 전기적으로 연결되는 구성이 개시되는데, 종래와 같이 기판(12)을 직접 전원공급부(50)에 연결하는 것은 공간상 제약으로 많은 어려움이 있다.
특히, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 반도체 회로기판 상에 칩을 실장하기 위한 접합층을 형성하기 위하여 사용될 수 있는데, 여기서 기판은 반도체 회로기판 이고, 전극은 상기 반도체 회로기판 상에 접합층을 형성할 영역이어서, 상기 영역에 프린팅하기 위해서는 상기 전극이 상기 영역 주위와 전기적으로 연결되어야 하는데, 상기 기판 상에는 서로 통전되지 않은 여러 영역이 존재하기 때문에, 상기 기판을 직접 전원공급부에 전기적으로 연결하기는 매우 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈은 전극뿐만 아니라 기판까지도 전원공급부에 전기적으로 연결되도록 구성한 것이다.
도 14 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈(300)은 전해액이 유입되는 유입구(312)와 상기 유입구(312)를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구(313)가 구비되는 전극홀더(310)와, 상기 전극홀더(310)의 밑면에 소정간격으로 복수개 구비되는 전극(320)과, 상기 전극홀더(310) 상부에 결합하는 커버(330)와, 상기 커버(330)에 고정되는 양극플레이트와(340)와, 상기 커버(330)에 고정되는 음극플레이트(350)를 포함할 수 있다.
상기 양극플레이트(340)는 상기 전원공급부(102)의 양극에 연결될 수 있으며, 상기 음극플레이트(350)는 상기 전원공급부(102)의 음극에 연결될 수 있다.
에를 들어, 상기 양극플레이트(340)에는 상기 전원공급부(102)의 양극에 연결되는 양극연결부(342)가 구비되고, 상기 음극플레이트(350)에는 상기 전원공급부(102)의 음극에 연결되는 음극연결부(352)가 구비되고, 상기 커버(330)에는 상기 양극연결부(342)와 상기 음극연결부(352)가 상기 커버(330) 외측으로 돌출되도록 하는 전원연결홈(331)이 형성될 수 있다.
상기 전극홀더(310)에는 상기 전극(320)과 상기 양극플레이트(340)를 연결하는 양극프로브(360)와, 상기 기판(130)과 상기 음극플레이트(350)를 연결하는 음극프로브(370)가 구비될 수 있다.
상기 음극프로브(370)는 상단은 상기 음극플레이트(350)에 연결되고, 하단은 상기 전극홀더(310) 하부로 돌출될 수 있으며, 상기 돌출된 하단은 상기 기판(130)에 연결될 수 있다.
상기 전극홀더(310)에는 상기 양극프로브(360)가 삽입되는 양극프로브홀(315)과, 상기 양극프로브홀(315) 하단에 상기 전극(320)이 고정되는 고정홈(316)과, 상기 음극프로브(370)가 삽입되는 음극프로브홀(317)이 형성될 수 있다.
상기 양극프로브(360)는 상기 양극프로브홀(315)에 삽입되어 하단은 상기 전극(320)에 접촉하고 상단은 상기 양극플레이트(340)에 접촉하여 상기 전극(320)과 상기 양극플레이트(340)를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 음극프로브(370)는 상기 음극프로브홀(317)에 삽입되어 하단은 상기 전극홀더(310) 하부로 돌출되고 상단은 상기 음극플레이트(350)에 접촉할 수 있으며, 상기 돌출된 하단은 상기 기판(130)에 접촉되어 상기 기판(130)과 상기 음극플레이트(350)를 전기적으로 연결할 수 있다.
그러면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈(300)은 상기 전극(320)뿐만 아니라 상기 기판(130)까지도 상기 전원공급부(102)에 전기적으로 연결되도록 할 수 있다 .
상기 양극프로브(360)는 양극프로브몸체(361)와, 상기 양극프로브몸체(361) 상단에 고정되어 상기 양극플레이트(340)에 접촉하는 양극상단접촉부(362)와, 상기 양극프로브몸체(361) 하단에 고정되어 상기 전극(320)에 접촉하는 양극하단접촉부(363)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극프로브(360)는 상기 양극프로브몸체(361) 상단과 상기 양극상단접촉부(362) 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 양극상단탄성부재(364)를 포함할 수 있다. 그러면, 상기 양극상단접촉부(362)는 상기 양극상단탄성부재(364)에 의해 상기 양극플레이트(340)에 안정적으로 접촉할 수 있다.
또한, 상기 양극프로브(360)는 상기 양극프로브몸체(361) 하단과 상기 양극하단접촉부(363) 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 가하는 양극하단탄성부재(365)를 포함할 수 있다. 그러면, 상기 양극하단접촉부(363)는 상기 양극하단탄성부재(365)에 의해 상기 전극(320)에 안정적으로 접촉할 수 있다.
상기 양극상단탄성부재(364)와 상기 양극하단탄성부재(365)는 스프링이 사용될 수 있다.
상기 양극프로브(360)는 상기 전극(320)과 상기 양극플레이트(340)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 양극프로브몸체(361), 상기 양극상단접촉부(362) 및 상기 양극하단접촉부(363)는 전기가 통하는 재질 예를 들어, 구리 또는 금도금이 된 메탈소재 등으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 양극상단접촉부(362)와 상기 양극하단접촉부(363)는 전기가 통하는 재질 예를 들어, 구리 또는 금도금이 된 메탈소재 등으로 이루어지고, 상기 양극프로브몸체(361)에는 상기 양극상단접촉부(362)와 상기 양극하단접촉부(363)를 전기적으로 연결하는 전선(366)이 구비될 수 있다.
마찬가지로, 상기 음극프로브(370)는 상기 음극프로브홀(317)에 삽입하는 음극프로브몸체(371), 상기 음극프로브몸체(371) 상부에 결합하여 상기 음극플레이트(350)에 접촉하는 음극상단접촉부(372), 상기 음극프로브몸체(371) 하부에 결합하여 상기 전극홀더(310)의 하부로 돌출되어 상기 기판(130)에 접촉하는 음극하단접촉부(373)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 음극프로브(370)는 상기 음극프로브몸체(371) 상부와 상기 음극상단접촉부(372) 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 음극상단탄성부재(374)를 포함할 수 있다.
그러면, 상기 음극상단접촉부(372)는 상기 음극상단탄성부재(374)에 의해 상기 음극플레이트(350)에 안정적으로 접촉할 수 있다.
또한, 상기 음극프로브(370)는 상기 음극프로브몸체(371) 하단과 상기 음극하단접촉부(373) 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 가하는 음극하단탄성부재(375)를 포함할 수 있다. 그러면, 상기 음극하단접촉부(373)는 상기 음극하단탄성부재(375)에 의해 상기 기판(130)에 안정적으로 접촉할 수 있다.
상기 음극상단탄성부재(374)와 상기 음극하단탄성부재(375)는 스프링이 사용될 수 있다.
상기 음극프로브(370)는 상기 기판(130)과 상기 음극플레이트(350)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 음극프로브몸체(371), 상기 음극상단접촉부(372) 및 상기 음극하단접촉부(373)는 전기가 통하는 재질 예를 들어, 구리 또는 금도금이 된 메탈소재 등으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 음극상단접촉부(372)와 상기 음극하단접촉부(373)는 전기가 통하는 재질 예를 들어, 구리 또는 금도금이 된 메탈소재 등으로 이루어지고, 상기 음극프로브몸체(371)에는 상기 음극상단접촉부(372)와 상기 음극하단접촉부(373)를 전기적으로 연결하는 전선(376)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 양극플레이트(340)와 상기 음극플레이트(350)는 서로 접촉하지 않도록 높이차를 두고 상기 커버(330)에 고정될 수 있다.
예를 들어, 상기 커버(330)에는 서로 높이차가 발생하는 단턱부(333)와 안착홈(334)이 형성되고, 상기 양극플레이트(340)와 상기 음극플레이트(350) 중 어느 하나는 상기 단턱부(333)에 지지된 상태로 고정되고, 다른 하나는 상기 안착홈(334)에 안착된 상태로 고정될 수 있다.
도 17에서 보이는 바와 같이, 상기 단턱부(333)는 상기 커버의 테두리에 형성되고, 상기 안착홈(334)은 상기 단턱부(333) 내측에 형성될 수 있으며, 상기 안착홈(334)에는 상기 안착홈(334)에 안착하는 양극플레이트(340) 또는 음극플레이트(350)를 고정하기 위한 고정블럭(335)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 안착홈(334)에 안착하는 양극플레이트(340) 또는 음극플레이트(350)는 상기 안착홈(334)의 형상에 형합하는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 단턱부(333)에 지지된 상태로 고정되는 양극플레이트(340) 또는 음극플레이트(350)는 접촉방지홀이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 음극플레이트(350)는 상기 단턱부(333)에 지지된 상태로 고정되고, 상기 양극플레이트(340)는 상기 안착홈(334)에 안착된 상태로 고정되는 경우, 상기 음극플레이트(350)에는 상기 양극프로브(360)가 상기 음극플레이트(350)에 접촉하지 않도록 하는 접촉방지홀(353)이 형성될 수 있다.
반대로, 상기 양극플레이트(340)는 상기 단턱부(333)에 지지된 상태로 고정되고, 상기 음극플레이트(350)는 상기 안착홈(334)에 안착된 상태로 고정되는 경우, 상기 양극플레이트(340)에는 상기 음극프로브(370)가 상기 양극플레이트(350)에 접촉하지 않도록 하는 접촉방지홀이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈(300)은 상기 커버(330) 상부에 구비되어 상기 제1구동부(101)에 결합고정되는 브래킷(304)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극모듈(300)에는 적어도 3개 이상의 갭센서(307)가 구비될 수 있다.
그러면, 상기 제어부(110)는 상기 전극모듈(300)의 밑면이 상기 기판(130)의 상면과 평행하도록 상기 갭센서(307)의 감지에 따라 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 전극홀더(310)에는 상기 갭센서(307)가 삽입하는 갭센서홀(318)과, 상기 유입구(312)와 상기 배출구(313)를 연결하는 연결유로(314)가 형성될 수 있으며, 상기 전극홀더(310)의 밑면에는 상기 전극 얼라인 마크(145)가 적어도 2개 형성될 수 있다.
상기 전극(320)은 상기 고정홈(316)에 부착고정되는 pt sheet가 사용될 수 있으며, 상기 고정홈(316)은 상기 부착된 pt sheet의 밑면이 상기 전극홀더(310)의 밑면과 수평을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구(312)는 상기 전극홀더(310)의 측면에 형성되고, 상기 배출구(313)는 상기 전극홀더(310)의 밑면에 형성될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 개략적인 측면도이고, 도 20은 도 19의 개략적인 정면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝하는 클리닝블럭(400)과, 상기 클리닝블럭을 이동시키는 제4구동부(402)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(110)는 상기 제4구동부(402)의 작동을 제어하여 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝할 수 있다.
예를 들어, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 배스(120) 후방에 위치하며, 상기 제4구동부(402)는 상기 클리닝블럭(400)을 전후방, 수직이동이 가능하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어부(11)는 상기 클리닝블럭(400)이 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 사이를 이동하며 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝하도록 상기 제4구동부(402)의 작동을 제어할 수 있다.
다른 실시 예로, 도 19에서 보이는 바와 같이, 상기 제4구동부(402)는 상기 클리닝블럭(400)을 전방으로 수평이동시키는 실린더로 구성될 수 있으며, 상기 실린더는 상기 에어컴프레셔(109)에 의한 공압에 의해 작동될 수 있다.
또한, 상기 실린더는 상기 클리닝블럭(400)이 전방으로 수평이동하는 경우 상기 기판(130)의 상부 클리닝이 가능한 높이에 구비될 수 있다.
여기서, 상기 클리닝이 가능한 높이는 상기 클리닝블럭(400)의 밑면 높이가 상기 기판(130)의 상면 높이와 동일한 높이일 수 있으며, 상기 높이는 상기 베이스프레임(111)으로부터의 높이일 수 있다.
그러면, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 제4구동부(402)에 의한 수평이동만으로도 상기 전극(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝할 수 있게 됨에 따라, 상기 제4구동부(402)의 구성을 간단히 할 수 있다.
예를 들어, 상기 상기 제어부(110)는 상기 전극모듈(300)을 상기 클리닝블럭(400)의 두께만큼 상기 기판(130)으로부터 이격시킨 후 상기 제4구동부(402)를 작동시키면, 상기 클리닝블럭(400)은 자동적으로 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 사이를 이동하면서 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝할 수 있다.
일반적으로, 상기 기판(130) 상에 프린팅 공정이 이루어진 후에는 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)에는 전해액이 묻어 있게 되므로, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 기판(130)와 상기 전극모듈(300)에 묻어 있는 전해액을 클리닝하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)에 묻어있는 전해액을 흡수하거나 제거할 수 있는 스폰지 또는 러버(rubber)로 구성될 수 있다. 물론, 상기 클리닝블럭(400)이 스폰지 또는 러버로 구성되는 경우에도 전해액 이외의 이물질도 클리닝이 가능하다.
또한, 상기 클리닝블럭(400)의 하부에는 가이드볼(403)이 구비될 수 있으며, 상기 배스(120)에는 상기 가이드볼(403)을 지지하는 지지벽(127)이 구비될 수 있다. 그러면, 상기 클리닝블럭(400)의 수평이동시 상기 클리닝블럭(400)의 처짐을 방지할 수 있다.
또한, 상기 클리닝블럭(400)이 스폰지 또는 러버로 구성되는 경우, 상기 클리닝블럭(400)은 브래킷에 고정될 수 있으며, 이때 상기 가이드볼(403)은 상기 브래킷의 하부에 구비될 수 있다.
다른 실시 예로, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)에 묻은 전해액을 블로윙하거나 셕션하는 방식으로 클리닝하도로 구성될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시 예에 따른 클리닝블럭의 결합사시도이고, 도 22는 도 22에 따른 클리닝블럭의 분해사시도이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 본 실시 예에 따른 클리닝블럭(400)은 상기 진공펌프(108) 또는 상기 에어컴프레셔(109)에 연결되는 연결관(401)이 결합하는 결합홀(404)과, 상기 결합홀(404)에 연결되는 내부유로(405)와, 상기 내부유로(405)를 외부와 연결하는 배기홀(406)을 포함할 수 있다.
그러면, 상기 배기홀(406)을 통해 외부로 상기 진공펌프(108)의 진공압력이 발생하여 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)에 묻어있는 전해액 등의 이물질이 셕션되거나, 상기 배기홀(406)을 통해 외부로 상기 에어컴프레셔(109)의 공압이 발생하여 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)에 묻어있는 전해액 등의 이물질이 블로윙되면서, 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)은 클리닝될 수 있다.
상기 결합홀(404)은 상기 클리닝블럭(400)의 측면에 형성될 수 있으며, 상기 내부유로(405)는 상기 클리닝블럭(400)의 내부에 상기 클리닝블럭(400)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상기 배기홀(406)은 상기 클리닝블럭(400)의 상단과 하단에 각각 다수개 형성될 수 있다.
상기 클리닝블럭(400)은 하나의 블럭으로 구비될 수도 있지만, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 전극모듈(300)을 클리닝하는 제1클리닝블럭(410)과, 상기 기판(130)을 클리닝하는 제2클리닝블럭(420)을 포함할 수 있다.
상기 제1클리닝블럭(410)의 제1결합홀(414)은 상기 제1클리닝블럭(410)의 측면에 형성될 수 있으며, 상기 제1클리닝블럭(410)의 제1내부유로(415)는 상기 제1클리닝블럭(410)의 내부에 상기 제1클리닝블럭(410)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상기 제1클리닝블럭(410)의 제1배기홀(416)은 상기 제1클리닝블럭(410) 상부에 위치하는 전극모듈(300)을 클리닝할 수 있도록 상기 제1클리닝블럭(410)의 상단에 형성될 수 있다.
상기 제2클리닝블럭(420)의 제2결합홀(424)은 상기 제2클리닝블럭(420)의 측면에 형성될 수 있으며, 상기 제2클리닝블럭(420)의 제2내부유로(425)는 상기 제2클리닝블럭(420)의 내부에 상기 제2클리닝블럭(420)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상기 제2클리닝블럭(420)의 제2배기홀(426)은 상기 제2클리닝블럭(420)의 하부에 위치하는 기판(130)을 클리닝할 수 있도록 상기 제2클리닝블럭(420)의 하단에 형성될 수 있다.
상기 제1결합홀(414)은 상기 진공펌프(108) 또는 상기 에어컴프레셔(109)에 연결되는 연결관과 결합할 수 있으며, 마찬가지로 상기 제2결합홀(424)도 상기 진공펌프(108) 또는 상기 에어컴프레셔(109)에 연결되는 연결관과 결합할 수 있다.
다만, 상기 제1배기홀(416)은 상기 제1클리닝블럭(410)의 상단에 형성되므로, 상기 제1결합홀(414)이 상기 에어컴프레셔(109)의 연결관과 결합하면, 상기 에어컴프레셔(109)의 공압에 의해 상방으로 블로윙이 발생하면서 전해액이 넓게 비산하는 문제가 발생할 수 있으므로, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 제1결합홀(414)은 상기 진공펌프(108)에 연결되는 제1연결관(411)과 결합하여 상기 진공펌프(108)의 진공압력에 의한 셕션으로 상기 전극모듈(300)을 클리닝할 수 있다.
이때, 상기 제2 결합홀(424)은 상기 에어컴프레셔(109)에 연결되는 제2연결관(421)과 결합할 수 있다. 상기 제2배기홀(426)은 상기 제2클리닝블럭(420)의 하단에 형성되므로, 상기 제2결합홀(424)이 상기 제2연결관(421)과 결합하더라도, 상기 에어컴프레셔(109)의 공압에 의한 블로윙이 하방으로 발생하게 되므로, 상대적으로 전해액이 비산하는 문제는 크지 않은 반면, 상기 에어컴프레셔(109)의 공압에 의한 블로윙과 상기 진공펌프(108)의 진공압력에 의한 셕션 모두를 이용할 수 있어서, 클리닝 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 제1클리닝블럭(410)과 상기 제2클리닝블럭(420) 사이에 개재되어 상기 제1클리닝블럭(410)과 상기 제2클리닝블럭(420)을 견고하게 고정하는 커넥터블럭(419)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클리닝블럭(400)의 후방에 위치하는 상기 제2클리닝블럭(420)에는 상기 제4구동부(402)에 결합하는 결합부(427)가 구비될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 개략적인 측면도이고, 도 24는 격벽프레임이 배스의 후방에 위치하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 25는 격벽프레임이 기판지지부 상부에 위치한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 23 내지 도 25를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 전극모듈(300)의 배출구에서 배출되는 전해액에 의해 상기 기판(130)과 상기 전극(320)이 침지되는 공간(451)을 형성하는 격벽(452)이 구비되는 격벽프레임(450)과, 상기 격벽프레임(450)을 이동시키는 제5구동부(470)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(110)는 상기 격벽(452)이 상기 기판지지부(200) 상부에 위치하도록 상기 제5구동부(470)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 23에서 보이는 바와 같이, 상기 제5구동부(470)는 상기 격벽프레임(450)을 전방으로 수평이동시키는 실린더로 구성될 수 있으며, 상기 실린더는 상기 에어컴프레셔(109)에 의한 공압에 의해 작동될 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 프린팅 공정시 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)의 간격은 대략 200마이크로미터 정도 수준으로 그 간격이 매우 작기때문에, 상기 전극모듈(300)의 배출구(313)에서 배출되는 전해액에 의해서도 상기 기판(130)과 상기 전극(310)은 침지될 수 있으나, 본 실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)와 같이, 상기 기판지지부(200) 상부에 별도의 격벽(452)을 설치하여 상기 기판(130)과 상기 전극(320)이 상기 전극모듈(300)의 배출구(313)에서 배출되는 전해액에 의해 침지가 용이하도록 할수도 있다.
이 경우, 본 실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)와 같이, 상기 격벽(452)은 상기 배스(120) 후방에 위치하다가 프린팅 공정시에만 전방으로 이동하여 상기 기판지지부(200) 상부에 위치하도록 구성됨이 바람직하다. 상기 기판지지부(200) 상부에 상기 격벽(452)이 고정되어 있으면, 상기 프린팅 공정 외의 공정 예를 들면, 기판고정 공정, 기판과 전극모듈의 정렬 공정, 클리닝 공정 등과 같은 다른 공정시 많은 방해를 줄 수 있기 때문이다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제5구동부를 개략적으로 나타내는 수직단면도이다.
도 26을 참조하면, 본 실시 예에 따른 제5구동부(470)는 상기 격벽프레임(450)을 전후방 수평이동과 수직이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 격벽프레임(450)의 수직이동을 가이드하는 수직이동가이드프레임(463)과, 상기 수직이동가이드프레임(463)의 수평이동을 가이드하는 수평이동가이드프레임(465)을 포함하고, 상기 제5구동부(470)는 상기 수직이동가이드프레임(463)을 전후방 수평이동시키는 수평구동부(472)와, 상기 격벽프레임(450)을 수직이동시키는 수직구동부(474)를 포함할 수 있다.
그러면, 상기 제어부(110)는 상기 수평구동부(472)와 상기 수직구동부(474)의 작동을 제어함으로써, 상기 격벽(452)을 상기 기판지지부(200) 상부에 위치시키는 경우 상기 기판지지부(200) 상면에 밀착시킬 수 있다.
상기 기판지지부(200) 상부에는 상기 기판(130)이 놓여진 상태이기 때문에, 상기 실시 예에서와 같이, 상기 제5구동부(450)가 상기 격벽프레임(450)을 수평이동만 시킬 수 있도록 구성되면, 상기 격벽프레임(450)이 수평이동하는 경우 상기 기판(130)에 걸리게 되어, 상기 기판지지부(200) 상면에 밀착시키기 어렵다.
도 27은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치를 개략적으로 나타내는 수직단면도이다.
본 실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 프린팅 공정시 상기 기판지지부(200) 상부에 상기 격벽(252)를 위치시킬 수 있으며, 프린팅 공정 이후에는 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 클리닝이 가능하도록 구성될 수 있다.
도 27을 참조하면, 본 실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 클리닝하는 클리닝블럭(400)과, 상기 클리닝블럭(400)을 이동시키는 제4구동부(402)와, 상기 전극모듈(300)의 배출구(312)에서 배출되는 전해액에 의해 상기 기판(130)과 상기 전극(320)이 침지되는 공간(451)을 형성하는 격벽(452)이 구비되는 격벽프레임(450)과, 상기 격벽프레임(450)을 이동시키는 제5구동부(470)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(110)는 상기 클리닝블럭(400)이 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 사이를 이동하도록 상기 제4구동부(402)의 작동을 제어할 수 있으며, 상기 격벽(452)이 상기 기판지지부(200) 상부에 위치하도록 상기 제5구동부(470)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 실시 예에서 설명한 바와 같이, 상기 제4구동부(402)는 상기 클리닝블럭(400)을 전방으로 수평이동시키는 실린더(402)로 구성될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치(100)는 상기 격벽프레임(450)과 상기 실린더(402)가 고정되는 브래킷(460)과, 상기 브래킷(560)의 수직이동을 가이드하는 수직이동가이드프레임(463)과, 상기 수직이동가이드프레임(463)의 수평이동을 가이드하는 수평이동가이드프레임(465)을 포함하고, 상기 제5구동부(470)는 상기 수직이동가이드프레임(463)을 전후방 수평이동시키는 수평구동부(472)와, 상기 브래킷(460)을 수직이동시키는 수직구동부(474)를 포함할 수 있다.
그러면, 상기 클리닝블럭(400)과 상기 실린더(402)는 상기 격벽프레임(450)과 함께 수평이동되고 수직이동될 수 있어서, 상기 S-ECAM 프린팅 장치(100)의 전체적인 구성을 간단히 할 수 있다.
또한, 상기 실린더(402)가 상기 격벽프레임(450)과 함께 상기 브래킷(460)에 고정되는 경우, 상기 실린더(402)는 상기 격벽프레임(450)의 하부에 위치하도록 상기 브래킷(460)에 고정될 수 있다.
이때, 상기 실린더(402)가 상기 브래킷(460)에 고정되는 높이는 상기 클리닝블록(400)이 수평이동하는 경우 상기 격벽프레임(450)의 하부 클리닝이 가능한 높이에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 실린더(402)는 상기 클리닝블럭(400)의 상면이 상기 격벽프레임(450)의 밑면에 위치하는 높이에 고정될 수 있다.
그러면, 상기 제어부(110)는 상기 수직구동부(474)의 작동을 제어하여 상기 격벽프레임(450)의 밑면이 상기 전극모듈(300)의 밑면에 수평하도록 상기 격벽프레임(450)을 수직이동시킨 후, 상기 실린더(402)를 작동하여 상기 클리닝블럭(400)을 수평이동시키면, 상기 클리닝블럭(400)은 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 사이를 수평이동하면서, 상기 기판(130)의 상부와 상기 전극모듈(300)의 하부 뿐만 아니라 상기 격벽프레임(450)의 하부도 동시에 클리닝할 수 있다.
또한, 상기 클리닝블럭(400)의 하부에는 가이드볼(403)이 구비되고, 상기 배스(120)에는 상기 가이드볼(403)을 지지하는 지지벽(127)이 구비될 수 있음은,상기 실시 예에서 설명한 바와 같다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 제어방법에 대해 설명한다. 상기 제어방법의 각 단계는 상기 제어부(110)에 의해 수행될 수 있다.
도 28은 본 발명의 일실시 예에 따른 S-ECAM 프린팅 장치의 제어방법을 나타내는 도면이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 S-ECAM 프린팅 장치의 제어방법(S100)은 상기 제3구동부(153)의 작동을 제어하여 상기 배스(120)의 일측에 위치하는 상기 로드(152)가 상기 기판지지부(200) 상부에 놓인 기판(130)을 가압하도록 하는 기판가압 단계(S110)를 포함할 수 있다.
상기 기판가압 단계(S110)는 상기 기판지지부(200)에 형성된 근접센서(207)가 상기 기판(130)을 감지한 경우에 수행될 수 있다.
상기 제어방법(S100)은, 상기 기판가압((S110) 단계 이후, 상기 기판(130)이 가압된 상태에서 상기 진공펌프(108)를 작동하여 상기 기판지지부(200) 하부에 형성된 진공홀(201)을 통해 상기 기판(130)을 고정하는 기판고정 단계(S120)를 포함할 수 있다.
상기 제어방법(S100)은, 상기 기판고정 단계(S120) 이후, 상기 기판(130)이 고정된 상태에서 상기 제3구동부(153)의 작동을 제어하여 상기 기판(130)의 가압상태를 해제하는 기판가압 해제 단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 제어방법(S100)은, 상기 기판가압 해제 단계(S130) 이후, 상기 제1구동부(101)와 제2구동부(107)의 작동을 제어하여 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300)을 정렬시키는 정렬 단계(S140)를 포함할 수 있다.
상기 정렬 단계(S140)는 상기 전극모듈(300)에 구비된 갭센서(307)의 감지에 따라 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어하여 상기 전극모듈(300)의 밑면이 상기 기판(130)의 상면과 평행하도록 하는 전극모듈 레벨링 단계(S141)와, 상기 제2구동부(107)의 작동을 제어하여 상기 카메라모듈(140)에 구비된 카메라(142)가 상기 기판(130)에 형성된 기판 얼라인 마크(144)를 감지하도록 상기 카메라모듈(140)을 이동시키는 기판 얼라인 마크 감지 단계(S142)와, 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어하여 상기 카메라(142)가 상기 전극모듈(300)에 형성된 전극 얼라인 마크(145)를 감지하도록 상기 전극모듈(300)을 이동시키는 전극 얼라인 마크 감지 단계(S143)와, 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어하여 상기 카메라(142)에 감지된 상기 전극 얼라인 마크(145)가 상기 기판 얼라인 마크(144)에 중첩하도록 상기 전극모듈(300)을 이동시키는 얼라인 마크 중첩 단계(S144)를 포함할 수 있다.
상기 제어방법(S100)은, 상기 정렬 단계(S140) 이후, 상기 제1구동부(101)와, 상기 전원공급부(102)와, 상기 펌프(104)의 작동을 제어하여 상기 전극모듈(300)의 밑면에 형성된 전극(320)에 마주하는 상기 기판(130)의 소정영역에 전해액에 포함된 금속이온을 전착시키는 프린팅 단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기 프린팅 단계(S150)는 상기 제1구동부(101)의 작동을 제어하여 상기 기판(130)과 상기 전극(320)의 간격이 기 설정된 초기 간격을 형성하도록 상기 전극모듈(300)을 하강시키는 초기간격 형성 단계(S151)와, 상기 펌프(104)의 작동을 제어하여 상기 저장부(103)에 저장된 전해액을 상기 전극모듈(300)에 형성된 유입구(312)로 공급하는 전해액공급 단계(S152)와, 상기 기판(130)과 상기 전극(320)이 상기 전극모듈(300)의 배출구(313)로 배출되는 전해액에 의해 침지된 상태에서 상기 전원공급부(102)의 작동을 제어하여 상기 전극(320)에 마주하는 상기 기판(130)의 소정영역에 전해액에 포함된 금속이온을 전착시키는 전착 단계(S153)를 포함할 수 있다.
상기 기 설정된 초기 간격은 작업자가 상기 입력부(105)를 통해 입력한 간격일 수 있다.
상기 제어방법(S100)은, 상기 프린팅 단계 이후, 상기 제4구동부(402)의 작동을 제어하여 상기 클리닝블럭(400)이 상기 기판(130)과 상기 전극모듈(300) 사이를 이동하도록 하는 클리닝 단계(S160)를 포함할 수 있다.
상기 클리닝 단계(S160)는 상기 진공펌프(108)와 상기 에어컴프레셔(109) 중 적어도 어느 하나를 작동하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어방법(S100)은, 상기 제5구동부(470)의 작동을 제어하여 상기 기판(130)과 상기 전극(320)이 전해액에 침지되는 공간(451)을 형성하는 격벽(452)이 상기 기판지지부(200) 상부에 위치하도록 상기 격벽(452)이 구비된 상기 격벽프레임(450)을 이동시키는 격벽형성 단계(S170)를 포함할 수 있다.
상기 격벽형성 단계(S170)는 상기 정렬 단계(S140) 이전 또는 상기 프린팅 단계(S150) 이전에 수행될 수 있다.
또한, 상기 제어방법(S100)은, 상기 클리닝 단계(S160) 이전에, 상기 제1구동부(101)와 상기 제5구동부(470)의 작동을 제어하여 상기 전극모듈(300)과 상기 격벽프레임(450)이 상기 기판(130)과 기 설정된 간격으로 이격되도록 상기 전극모듈(300)과 상기 격벽프레임(450)을 수직이동시키는 간격형성 단계(S180)를 포함할 수 있다.
상기 기 설정된 간격은 상기 클리닝블럭(400)의 두께에 해당하는 간격일 수 있으며, 상기 간격형성 단계(S180)는 상기 전극모듈(300)이 상기 격벽(452)에 삽입되어 상기 전극모듈(300)의 밑면과 상기 격벽프레임(450)의 밑면이 평행한 상태가 되도록 수행될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법(ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 S-ECAM(Selective ElectroChemical Additive Manufacturing) 프린팅 장치에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (18)

  1. 배스;
    상기 배스에 구비되며, 상부에 기판이 놓이는 기판지지부;
    전해액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구가 구비되는 전극홀더와, 상기 전극홀더의 밑면에 소정간격으로 복수개 구비되는 전극과, 상기 전극홀더 상부에 결합하는 커버를 포함하는 전극모듈;
    상기 전극을 양극(anode)으로, 상기 기판을 음극(cathode)으로 하여 전원을 인가하는 전원공급부;
    전해액이 저장되는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 전해액을 상기 유입구로 공급하는 펌프; 및
    상기 전극과 상기 기판이 소정간격 이격된 상태로 상기 전극홀더의 배출구에서 배출되는 전해액에 의해 침지된 상태에서 상기 전원공급부에 전원을 인가하여 상기 전극에 마주하는 상기 기판의 소정영역에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 전착시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 커버에는 상기 전원공급부의 양극에 연결되는 양극플레이트와 상기 전원공급부의 음극에 연결되는 음극플레이트가 고정되고,
    상기 전극홀더에는 상기 전극과 상기 양극플레이트를 연결하는 양극프로브와, 상기 기판과 상기 음극플레이트를 연결하는 음극프로브가 구비되는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극홀더에는 상기 양극프로브가 삽입되는 양극프로브홀과, 상기 양극프로브홀 하단에 상기 전극이 고정되는 고정홈과, 상기 음극프로브가 삽입되는 음극프로브홀이 형성되고,
    상기 양극프로브는 상기 양극프로브홀에 삽입되어 하단은 상기 전극에 접촉하고 상단은 상기 양극플레이트에 접촉하여 상기 전극과 상기 양극플레이트를 전기적으로 연결하며,
    상기 음극프로브는 상기 음극프로브홀에 삽입되어 하단은 상기 전극홀더 하부로 도출되어 상기 기판에 접촉하고 상단은 상기 음극플레이트에 접촉하여 상기 기판과 상기 음극플레이트를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  3. 제 2 항에 있어서
    상기 양극프로브는 상기 양극프로브홀에 삽입하는 양극프로브몸체와, 상기 양극프로브몸체 상부에 결합하여 상기 양극플레이트에 접촉하는 양극상단접촉부와, 상기 양극프로브몸체 하부에 결합하여 상기 전극에 접촉하는 양극하단접촉부와, 상기 양극프로브몸체 상부와 상기 양극상단접촉부 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 양극상단탄성부재와, 상기 양극프로브몸체 하부와 상기 양극하단접촉부 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 제공하는 양극하단탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 음극프로브는 상기 음극프로브홀에 삽입하는 음극프로브몸체와, 상기 음극프로브몸체 상부에 결합하여 상기 음극플레이트에 접촉하는 음극상단접촉부와, 상기 음극프로브몸체 하부에 결합하여 상기 전극홀더의 하부로 돌출되어 상기 기판에 접촉하는 음극하단접촉부와, 상기 음극프로브몸체 상부와 상기 음극상단접촉부 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 음극상단탄성부재와, 상기 음극프로브몸체 하부와 상기 음극하단접촉부 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 제공하는 음극하단탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극플레이트와 상기 음극플레이트는 서로 접촉하지 않도록 높이차를 두고 상기 커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 커버에는 단턱부와 안착홈이 형성되고, 상기 양극플레이트와 상기 음극플레이트 중 어느 하나는 상기 단턱부에 지지된 상태로 고정되고, 다른 하나는 상기 안착홈에 안착된 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 S-ECAM 프린팅 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극모듈은 적어도 3개 이상의 갭센서를 포함하고,
    상기 전극홀더에는 상기 갭센서가 삽입되는 갭센서홀과, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 연결유로가 형성되고,
    상기 전극홀더의 밑면에는 전극 얼라인 마크가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  8. 전해액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 전해액이 배출되는 배출구가 구비되는 전극홀더;
    상기 전극홀더의 밑면에 소정간격으로 복수개 구비되는 전극;
    상기 전극홀더 상부에 결합하는 커버;
    상기 커버에 고정되는 양극플레이트; 및
    상기 커버에 고정되는 음극플레이트;를 포함하고,
    상기 전극홀더에는 상기 전극과 상기 양극플레이트를 연결하는 양극프로브와, 상기 음극플레이트에 연결되며 상기 전극홀더 하부로 돌출되는 음극프로브가 구비되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극홀더에는 상기 양극프로브가 삽입되는 양극프로브홀과, 상기 양극프로브홀 하단에 상기 전극이 고정되는 고정홈과, 상기 음극프로브가 삽입되는 음극프로브홀이 형성되고,
    상기 양극프로브는 상기 양극프로브홀에 삽입되어 하단은 상기 전극에 접촉하고 상단은 상기 양극플레이트에 접촉하여 상기 전극과 상기 양극플레이트를 전기적으로 연결하며,
    상기 음극프로브는 상기 음극프로브홀에 삽입되어 하단은 상기 전극홀더 하부로 돌출되고 상단은 상기 음극플레이트에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  10. 제 9 항에 있어서
    상기 양극프로브는 양극프로브몸체와, 상기 양극프로브몸체 상부에 결합하여 상기 양극플레이트에 접촉하는 양극상단접촉부와, 상기 양극프로브몸체 하부에 결합하여 상기 전극에 접촉하는 양극하단접촉부와, 상기 양극프로브몸체 상부와 상기 양극상단접촉부 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 양극상단탄성부재와, 상기 양극프로브몸체 하부와 상기 양극하단접촉부 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 제공하는 양극하단탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양극프로브몸체에는 상기 양극상단접촉부와 상기 양극하단접촉부를 전기적으로 연결하는 전선이 구비되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 음극프로브는 음극프로브몸체와, 상기 음극프로브몸체 상부에 결합하여 상기 음극플레이트에 접촉하는 음극상단접촉부와, 상기 음극프로브몸체 하부에 결합하여 상기 전극홀더의 하부로 돌출되는 음극하단접촉부와, 상기 음극프로브몸체 상부와 상기 음극상단접촉부 사이에 구비되어 상방으로 탄성력을 제공하는 음극상단탄성부재와, 상기 음극프로브몸체 하부와 상기 음극하단접촉부 사이에 구비되어 하방으로 탄성력을 가하는 음극하단탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 음극프로브몸체에는 상기 음극상단접촉부와 상기 음극하단접촉부를 전기적으로 연결하는 전선이 구비되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 양극플레이트와 상기 음극플레이트는 서로 접촉하지 않도록 높이차를 두고 상기 커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 커버에는 단턱부와 안착홈이 형성되고, 상기 양극플레이트와 상기 음극플레이트 중 어느 하나는 상기 단턱부에 지지된 상태로 고정되고, 다른 하나는 상기 안착홈에 안착된 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 음극플레이트는 상기 단턱부에 지지된 상태로 고정되고, 상기 양극플레이트는 상기 안착홈에 안착된 상태로 고정되고,
    상기 음극플레이트에는 상기 양극프로브가 상기 음극플레이트에 접촉하지 않도록 하는 접촉방지홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 양극플레이트는 상기 단턱부에 지지된 상태로 고정되고, 상기 음극플레이트는 상기 안착홈에 안착된 상태로 고정되고,
    상기 양극플레이트에는 상기 음극프로브가 상기 양극플레이트에 접촉하지 않도록 하는 접촉방지홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 전극모듈은 적어도 3개 이상의 갭센서를 포함하고,
    상기 전극홀더에는 상기 갭센서가 삽입되는 갭센서홀과, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 연결유로가 형성되고,
    상기 전극홀더의 밑면에는 전극 얼라인 마크가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극모듈.
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