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ペーストディスペンサーのヘッドユニット - 特開2008−6439 | j-tokkyo
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【発明の名称】 ペーストディスペンサーのヘッドユニット
【発明者】 【氏名】金 熙 根

【要約】 【課題】ノズルと基板との間のギャップを速かに制御できるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供する。

【構成】本発明は、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、ノズルが装着された塗布ヘッド、塗布ヘッドをZ軸方向に昇降させてノズルの上下位置を変化させるZ軸駆動機構、ノズルの上下位置を測定する位置センサー、Z軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、基板の位置変化による基板までの距離を測定する距離センサー、及び、位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けてZ軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前にノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間にノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるZ軸制御部、を含むことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら前記基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、
前記ノズルが装着された塗布ヘッド、
前記塗布ヘッドをZ軸方向に昇降させて前記ノズルの上下位置を変化させるZ軸駆動機構、
前記ノズルの上下位置を測定する位置センサー、
前記Z軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、前記基板の位置変化による前記基板までの距離を測定する距離センサー、及び、
前記位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けて前記Z軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるZ軸制御部、
を含むことを特徴とするペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項2】
前記ギャップ校正部は、前記ノズルを前記基板に接触させて分離させる過程で前記位置センサーにより測定した値に基づいて前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置から前記ノズルと基板との間の設定ギャップ分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを校正することを特徴とする請求項1に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項3】
前記ギャップ校正部は、前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出する過程を複数回反復することを特徴とする請求項2に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項4】
前記ギャップ補正部は、ペースト塗布が始まる時点で前記距離センサーで測定した値とペースト塗布が進行する間に前記距離センサーで測定した値を比較して、その差分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを補正することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項5】
前記距離センサーは、前記ノズルと基板との間のギャップを校正する前に測定範囲の中間値に初期設定されることを特徴とする請求項4に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項6】
前記位置センサーは、前記Z軸駆動機構に設けられたリニアエンコーダー(linear encoder)であることを特徴とする請求項1に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【請求項7】
前記塗布ヘッドには、前記ノズルにペーストを供給するペースト保存筒が装着されたことを特徴とする請求項1に記載のペーストディスペンサーのヘッドユニット。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明はペーストディスペンサーのヘッドユニットに係り、より詳細には構成が簡単で、迅速な動作が可能なペーストディスペンサーのヘッドユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
ペーストディスペンサーは各種平板ディスプレーの製造において、基板の接着またはシーリングのために基板上に所定パターンでペーストを塗布する装置であり、基板が搭載されるステージと、ステージに搭載された基板にペーストを吐出するノズルが装着されたヘッドユニットと、ヘッドユニットを支持するヘッド支持台を含んで構成される。
【0003】
このようなペーストディスペンサーは、ノズルと基板との間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布する。すなわち、ペーストディスペンサーは、ヘッドユニットに装着されたノズルをZ軸方向に上下移動させてノズルと基板との間のギャップ(gap)を一定に維持するように制御しながら、ノズルや基板をX軸とY軸方向に水平移動させることによって、基板上に所定パターンでペーストを塗布する。
【0004】
しかし、従来技術によれば、ノズルをZ軸方向に上下移動させるためにヘッドユニットに設置したZ軸駆動機構は、一般的にノズルにペーストを供給するペースト保存筒だけでなく、基板とノズルとの間のギャップを測定する距離センサーの全てを上下に移動させるように構成される。したがって、Z軸駆動機構の駆動負荷が大きくなることによってノズルと基板との間のギャップを速かに制御するのに不利であり、大きな動力を要求するためにヘッドユニットの重さが重くなる恐れがある。また、距離センサーに連結される配線の動きによりパーティクルが発生する恐れもある。
【0005】
従来技術の一例として特許文献1に開示されたように、基板とノズルとの間のギャップを一定に維持するために、粗動アクチュエーターと微動アクチュエーターを装着する場合、特に問題になる。すなわち、特許文献1に開示された発明によれば、ノズルの上下位置を変化させるために、低速で大きい距離範囲にノズルの上下位置を変化させる粗動アクチュエーターだけでなく、高速で微小距離範囲にノズルの上下位置を変化させる微動アクチュエーターを備える。それによって、一つのアクチュエーターを備えることに比べて、ヘッドユニットの重さが重くなる。
【0006】
また、微動アクチュエーターはノズル、ペースト保存筒、及び距離センサーの全てを上下に移動させるように構成されているので、駆動負荷が大きくなる。それによってノズルと基板との間のギャップを速かに制御するのに不利である。さらに、このような微動アクチュエーターは粗動アクチュエーターにより上下に移動させるように構成されているので、微動アクチュエーターだけでなく粗動アクチュエーターの駆動負荷が大きくなる。それによってこれらの部品の重さが重くなる。その結果、所定のペーストパターンを基板に形成するためにヘッドユニットがX軸及びY軸に水平移動してノズルを移動させる場合、ヘッドユニットの重量の増加により迅速で安定な動作を行うことが困難となる。
【特許文献1】韓国特許公開第2003−0001338号公報
【特許文献2】特開平10−137660号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、Z軸駆動機構により昇降する構成要素を最小にすることによって、ノズルと基板との間のギャップを速かに制御できるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供することにその目的がある。
本発明の他の目的は、ただ一つのZ軸駆動機構を備えてヘッドユニットを軽量化することによって、迅速で安定な動作を行うことができるペーストディスペンサーのヘッドユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的を達成するための本発明に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットは、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら前記基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーにおいて、前記ノズルが装着された塗布ヘッド、前記塗布ヘッドをZ軸方向に昇降させて前記ノズルの上下位置を変化させるZ軸駆動機構、前記ノズルの上下位置を測定する位置センサー、前記Z軸駆動機構の上下動きがない位置に固定され、前記基板の位置変化による前記基板までの距離を測定する距離センサー、及び、前記位置センサーと距離センサーから測定値の提供を受けて前記Z軸駆動機構を制御するもので、ペースト塗布が始まる前に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に校正するギャップ校正部と、ペースト塗布が進行する間に前記ノズルと基板との間のギャップを設定値に補正するギャップ補正部を備えるZ軸制御部、を含むことを特徴とする。
【0009】
前記ギャップ校正部は、前記ノズルを前記基板に接触させて分離させる過程で前記位置センサーにより測定した値に基づいて前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置から前記ノズルと基板との間の設定ギャップ分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを校正することを特徴とする。
【0010】
前記ギャップ校正部は、前記ノズルが基板に接触する接触位置を検出する過程を複数回反復し、前記ギャップ補正部は、ペースト塗布が始まる時点で前記距離センサーで測定した値とペースト塗布が進行する間に前記距離センサーで測定した値を比較して、その差分だけ前記ノズルを移動させて前記ノズルと基板との間のギャップを補正することを特徴とする。
【0011】
前記距離センサーは、前記ノズルと基板との間のギャップを校正する前に測定範囲の中間値に初期設定され、前記位置センサーは、前記Z軸駆動機構に設けられたリニアエンコーダー(linear encoder)であることを特徴とし、前記塗布ヘッドには、前記ノズルにペーストを供給するペースト保存筒が装着されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、距離センサーがZ軸駆動機構の上下動がない位置に固定されることによって、従来のノズルと共に距離センサーが昇降することに比べて、Z軸駆動機構により昇降する構成要素の数を低減することができるので、Z軸駆動機構の駆動負荷が減少できる。
したがって、Z軸駆動機構の軽量化が可能であり、それによって基板上にペースト塗布が進行する間にノズルと基板との間のギャップをより速かに制御できる。
その上、ノズルが昇降しても距離センサーに連結された配線の上下動きがないので、配線の動きによるパーティクルの生成が防止できる。
また、本発明によれば、ただ一つのZ軸駆動機構によりノズルをZ軸に沿って昇降させてノズルと基板との間のギャップを制御するので、ヘッドユニットを軽量化させることができる。それによって、ヘッドユニットが基板上にペーストパターンを形成するために水平移動する時、より一層迅速で安定な動作を行うことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットについて詳細に説明する。ここで、本発明の好ましい実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットは、基板とノズルとの間の相対位置を変化させながら基板上に所定パターンでペーストを塗布するペーストディスペンサーに採用されるものである。
【実施例】
【0014】
図1は本発明の一実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットを示す斜視図である。
図1に示す通り、ペーストディスペンサーのヘッドユニット100は、塗布ヘッド110、Z軸駆動機構120、位置センサー130、距離センサー140、及びZ軸制御部150を含んで構成される。
【0015】
塗布ヘッド110にはノズル111と、このノズル111に連結され、ペーストを保存するペースト保存筒112が装着される。ここで、ノズル111は基板10(図2参照)上にペーストを吐出する役割を果たす。そして、ペースト保存筒112はノズル111に供給するペーストを保存するためのもので、塗布ヘッド110に設けられた支持ブロック113に装着して支持できる。一方、図示していないが、ペースト保存筒112にはノズル111からペーストが吐出できるように吐出圧力を加えると共に、吐出圧力を一定に維持する定圧システムを設置することが好ましい。
【0016】
Z軸駆動機構120は前述した塗布ヘッド110をZ軸方向に昇降させることによって、結果的にはノズル111の上下位置を変化させる役割を果たす。本実施形態において、Z軸駆動機構120はヘッドユニット100の軽量化のためにただ一つを設ける。このZ軸駆動機構120は、後述する位置センサー130と距離センサー140から測定値の提供を受けるZ軸制御部150の制御により、ノズル111と基板10との間のギャップを校正すると共に、補正する。
【0017】
Z軸モーター121は、例えば回転モーターまたはリニアモーターの駆動力によりZ軸に沿って昇降するZ軸可動部が塗布ヘッド110に固定されているので、Z軸駆動機構120は、塗布ヘッド110をZ軸方向に昇降させることができる。
一例として、Z軸駆動機構120に回転モーターを採用する場合、回転モーターの回転力の伝達を受けて回転できるように回転モーターの回転軸に結びつくZ軸にはボールスクリューが設置される。このようなボールスクリューにはZ軸可動部が螺合される一方、Z軸可動部の移動を案内するLM(Linear Motion)ガイドが設けられる。したがって、回転モーターの駆動によりスクリューが回転すると、Z軸可動部はZ軸方向に移動することが可能である。
【0018】
一方、前述したZ軸駆動機構120だけでなく、ヘッドユニット100にはノズル111をY軸及びX軸方向に水平移動させることができるように、Y軸駆動機構160とX軸駆動機構170をさらに設けることができる。ここで、Y軸駆動機構160をZ軸駆動機構120に設置することによって、Z軸駆動機構120に連結した塗布ヘッド110、すなわちノズル111はY軸方向に移動できる。
そして、X軸駆動機構170は、通常ペーストディスペンサーに設けられるヘッド支持台20と前述したY軸駆動機構160との間に設置され、ヘッドユニット100の全体をX軸方向に移動させることができる。したがって、ノズル111の位置をX軸方向に調整することが可能である。このようなY軸駆動機構160及びX軸駆動機構170は、通常的なアクチュエーター、例えばリニアモーターなどを含んで構成される。
【0019】
位置センサー130は、ノズル111の上下位置を測定するためのもので、測定値は後述するZ軸制御部150に提供される。このような位置センサー130は、ノズル111の上下位置を測定できるものであれば、いずれも用いることが可能であるが、ノズル111の精密な位置制御のためにはリニアエンコーダー(linear encoder)を用いることが好ましい。ここで、Z軸駆動機構120に設置されるリニアエンコーダーは、Z軸可動部の移動量と方向を検知してZ軸制御部150に提供することによって、結果的にノズル111の上下位置を測定できる。一方、Z軸駆動機構120のZ軸可動部、すなわちノズル111を原点に位置させるための原点センサーをさらに設けることができる。
【0020】
距離センサー140は、Z軸駆動機構120、詳細にはZ軸駆動機構120の上下動がない位置に固定することによって、基板10の位置変化による基板10までの距離測定が可能である。すなわち、距離センサー140は、ノズル111が基板10に対して相対移動して基板10上にペーストを所定パターンで塗布する間、基板10までの距離をリアルタイムで測定する。それによって、基板10の屈曲などによるノズル111と基板10との間のギャップ変化を間接的に測定して、後述するZ軸制御部150に提供する。
【0021】
上記の通り、本実施形態においては、距離センサー140がZ軸駆動機構120により昇降せずに、所定高さに固定される。それによって、ノズルと共に距離センサーが昇降する従来の構造に比べて、Z軸駆動機構120により昇降するので、構成要素の数を低減することができる。したがって、Z軸駆動機構120の駆動負荷が減少して、Z軸駆動機構120の軽量化を達成することができると共に、基板10上にペースト塗布が進行する間にノズル111と基板10との間のギャップをより速かに制御できるので有利である。また、距離センサー140には配線(図示なし)が連結される。しかし、ノズル111が昇降しても距離センサー140と同様に配線の上下動きがないので、配線の動きによるパーティクルの生成が防止できる。
【0022】
一方、距離センサー140は、ペースト塗布が進行する間に測定値が測定範囲から外れないように、ノズル111と基板10との間のギャップを校正する前に初期に設定することが好ましい。例えば、距離センサー140は測定範囲の中間値を初期に設定できる。
Z軸制御部150は、位置センサー130と距離センサー140から測定値の提供を受けて、提供を受けた値に基づいてノズル111と基板10との間のギャップを校正し、補正できるようにZ軸駆動機構120を制御する。そのためにZ軸制御部150はギャップ校正部151とギャップ補正部152を備える。
【0023】
ギャップ校正部151は、ペースト塗布が始まる前にノズル111と基板10との間のギャップを設定値に校正する。より詳細には、ギャップ校正部151は、ノズル111を基板10に接触させて分離させる過程で、位置センサー130により測定した値に基づいてノズル111が基板10に接触する接触位置を検出した後、検出した接触位置からノズル111と基板10との間の設定ギャップ分だけノズル111を移動させてノズル111と基板10との間のギャップを校正するように構成する。
【0024】
ここで、接触位置とは、ノズル111を基板10に接触させて上昇させる過程で位置センサー130で測定した値が転換される時点でのノズル111の位置を意味する。すなわち、基板10から所定距離だけ離れているノズル111を下降させると、位置センサー130からの値が変わる途中、ノズル111が基板10に接触すると、位置センサー130からの値が変わらなくなる。そして、このような状態でノズル111を上昇させると、位置センサー130からの値がまた変わるようになる。
【0025】
このようにノズル111を基板10に接触させて上昇させる過程でノズル111を下降させる間に位置センサー130からの値が変わった後変わらなくなる時点でのノズル111の位置や、ノズル111を上昇させる間位置センサー130からの値が変わらない後に変わる時点でのノズル111の位置が、ノズル111が基板10に接触する接触位置になる。このような接触位置を検出する過程は正確な検出のために複数回反復して行うことができる。
【0026】
上記過程を経て検出した接触位置は、ノズル111と基板10との間のギャップ設定時にギャップに対する基準位置に該当するので、このような基準位置からノズル111と基板10との間の設定ギャップ分だけノズル111を上昇させると、ノズル111と基板10との間のギャップを正確な値に校正できる。
ギャップ補正部152は、ペースト塗布が進行する間に基板10の屈曲などによりノズル111と基板10との間のギャップが変わる場合、ギャップを設定値に補正することによって、ノズル111と基板10との間のギャップを一定に維持する。それによって、基板上には均一な幅と高さを有するペーストパターンが形成できる。
【0027】
より詳細には、ギャップ補正部152は、ギャップ校正部151によりギャップを校正した後、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー140で測定した値とペースト塗布が進行する間に距離センサー140によりリアルタイムで測定した値を比較し、その差の分だけノズル111を移動させることによって、ノズル111と基板10との間のギャップを設定値に補正できるように構成する。ここで、ギャップ補正部152によるノズル111の移動は、位置センサー130から提供を受けた値に基づいて制御される。
【0028】
次に、上記の通り構成されたペーストディスペンサーのヘッドユニット100によりノズル111と基板10との間のギャップを校正し、補正する過程について、図1と共に、図2及び図3を参照して説明する。ここで、図2はノズルが原点に位置した状態を示し、図3はノズルが設定ギャップ分だけ移動した状態を示すものである。
まず、ペーストの塗布が始まる前にノズル111と基板10との間のギャップを校正する過程について説明する。ギャップ校正部151では図2に示すように、基板10から所定距離を置いて原点に位置したノズル111を下降させて基板10に接触させた後、さらに上昇させる。このような過程を通じてノズル111が基板10に接触する接触位置を検出する。
【0029】
接触位置の検出は、ノズル111を基板10に接触させて上昇させる過程で位置センサー130からの測定値が転換される時、ノズル111の位置を検出することによって行う。この時、接触位置は、ノズル111を下降させる間に位置センサー130からの値が変わった後変わらなくなる時点でのノズル111の位置や、ノズル111を上昇させる間に位置センサー130からの値が変わらない後に変わる時点でのノズル111の位置に該当する。このような接触位置を検出する過程は、正確な検出のために複数回反復して行うことができる。
【0030】
このように接触位置を検出した後、ギャップ校正部151では位置センサー130の値を参照しながら、接触位置から図3に示すようにノズル111と基板10との間の設定ギャップ分だけノズル111を上昇させて位置させる。すると、ノズル111と基板10との間のギャップを正確な値に校正できるようになる。
図3に示すように、上記の過程を経てノズル111と基板10との間のギャップを校正した状態で、ペーストの塗布が開始されると、ギャップ補正部152ではペースト塗布が進行する間に基板10の屈曲などによるノズル111と基板10との間のギャップが変わる場合、ノズル111と基板10との間のギャップを設定値に補正する。
【0031】
この時、ギャップ補正部152は、ギャップ校正部151によりギャップが校正された後、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー140により測定した値を受信して格納する。次に、ギャップ補正部152は、ノズル111と基板10との間の相対位置が変わりながら基板10上に所定パターンでペースト塗布が進行する間に距離センサー140から測定値を受信した後、その値をペースト塗布が始まる時点での距離センサー140の測定値と比較して、位置センサー130を参照しながらその差の分だけノズル111を昇降させることによって、ノズル111と基板10との間のギャップを補正する。
【0032】
より詳細には、ペースト塗布が始まる時点で距離センサー140で測定した値をAとして、ペースト塗布が進行する間距離センサー140でリアルタイムで測定した値をBとする時、ギャップ補正部152では次のようにギャップの補正が行われるようになる。
まず、B値がA値より大きい場合は、ノズル111と基板10との間のギャップが設定値より大きくなった場合であるので、ギャップ補正部152ではギャップを減少させるために位置センサー130を参照しながら、BとAの差分だけノズル111を下降させて位置させる。その反対に、B値がA値より小さい場合は、ノズル111と基板10との間のギャップが設定値より小さくなった場合であるので、ギャップ補正部152ではギャップを増加させるために位置センサー130を参照しながら、BとAの差分だけノズル111を上昇させる。それによって、ノズル111と基板10との間のギャップを設定値に補正できる。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明によれば、ただ一つのZ軸駆動機構によりノズルをZ軸に沿って昇降させてノズルと基板との間のギャップを制御できるので、ヘッドユニットの軽量化が可能である。それによって、ヘッドユニットが基板上にペーストパターンを形成するために水平移動する時、より一層迅速で安定な動作を行うことができる。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。
【0034】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施形態に係るペーストディスペンサーのヘッドユニットを示す斜視図である。
【図2】図1に示したヘッドユニットの動作状態を説明するための図面で、ノズルが原点に位置した状態を示す正面図である。
【図3】図1に示したヘッドユニットの動作状態を説明するための図面で、ノズルが設定ギャップ分だけ移動した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【0036】
10 基板
110 塗布ヘッド
111 ノズル
112 ペースト保存筒
120 Z軸駆動機構
130 位置センサー
140 距離センサー
150 Z軸制御部
151 ギャップ校正部
152 ギャップ補正部
【出願人】 【識別番号】503259772
【氏名又は名称】トップ エンジニアリング カンパニー,リミテッド
【出願日】 平成19年6月28日(2007.6.28)
【代理人】 【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所


【公開番号】 特開2008−6439(P2008−6439A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2007−170418(P2007−170418)