用于测量狭缝模头中的阶梯差的设备和方法与流程

1.本技术要求基于2021年11月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0147971号的优先权和权益。
2.本技术涉及一种用于测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差的设备和方法。


背景技术：

3.近来，由于化石燃料的枯竭导致能源价格上涨，并且对环境污染的关注日益提高。因此，对环境友好型的替代能源的需求不断增加。因此，正持续研究各种电力产生技术，诸如核能、太阳能、风能、和潮汐能。此外，对更有效地使用这样生产的能量的电力存储装置的关注度很高。
4.特别是，随着技术的发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的电池的需求正快速增加。为了满足这些需求，正对电池进行诸多研究。
5.代表性地，关于电池的形状来说，对可具有较小厚度并且适用于诸如移动电话之类的产品的有角型二次电池或袋型二次电池的需求较高。关于材料来说，对具有诸如高能量密度、高放电电压和高输出稳定性之类的优点的诸如锂离子电池或锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求较高。
6.通常，二次电池被构造为包括通过堆叠正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜而制成的电极组件。正极和负极各自通过在集流体上施加包含活性材料的浆料来制造。
7.集流体需要被涂布具有均匀厚度的浆料，以使二次电池的特性均匀。为此，使用诸如模头涂布机(die coater)之类的浆料涂布设备。浆料涂布设备包括以较大面积较薄地施加浆料的狭缝模头(slot die)。
8.使用狭缝模头的涂布方法在维护和生产率方面比其他涂布方法更好。因此，使用狭缝模头的涂布方法目前被广泛地用于制造平板显示装置的面板的工序以及在二次电池电极的集流体上施加浆料的工序。
9.像通过笔尖排放墨水的钢笔一样，狭缝模头通过其用于排放油墨的尖端排放浆料，使得在狭缝模头自身移动或者集流体移动的同时在集流体上施加浆料。
10.在狭缝模头的以集流体的宽度方向为基准的相对两个端部处，在唇部和垫片之间具有阶梯差(shim offset或gap)。在使用狭缝模头的涂布工序期间，油墨因表面张力散布在由于该阶梯差而导致的间隙中。
11.在这种情况下，当唇部和垫片之间的阶梯差在预定水平以下时，均匀地发生散布，因而被施加的浆料的宽度的偏差很小。然而，在唇部和垫片之间的阶梯差如图1中所示偏离预定水平的情况下，被施加的浆料的宽度的偏差增加。
12.因此，需要进行管理来防止唇部和垫片之间的阶梯差偏离预定水平。为此，需要设计一种能够测量唇部和垫片之间的阶梯差的方法。


技术实现要素：

13.技术问题
14.本技术提供了一种用于测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差的设备和方法。
15.技术方案
16.本技术的一个实施方式提供了一种用于测量狭缝模头的阶梯差的设备，所述设备包括：配置为测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差的激光传感器，所述狭缝模头包括：两个或更多个在其一端设置有唇部的主体、以及设置在所述两个或更多个唇部之间并且配置为排放油墨的垫片，所述激光传感器设置成面对所述狭缝模头的所述唇部和所述垫片；以及夹具，所述夹具配置为与所述狭缝模头的排放油墨的部分所在的所述主体的至少一部分接触。
17.本技术的另一个实施方式提供了一种测量狭缝模头的阶梯差的方法，所述狭缝模头包括：两个或更多个在其一端设置有唇部的主体、以及设置在所述两个或更多个唇部之间并且配置为排放油墨的垫片，所述方法包括：将用于测量阶梯差的设备的夹具与所述狭缝模头的排放油墨的部分所在的所述主体的上端的至少一部分接触，所述设备具有激光传感器；以及通过所述激光传感器测量所述狭缝模头的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差。
18.有益效果
19.根据本技术一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备可测量唇部和垫片之间的阶梯差。
20.根据本技术另一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备可判定所测量的唇部和垫片之间的阶梯差，这使得可以以适当水平管理阶梯差。
21.根据本技术又一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备具有高便携性。因此，在进行油墨涂布后该设备可测量唇部和垫片之间的阶梯差，这使得可随时检查阶梯差基于工序的变化。
22.根据本技术再一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备可检查阶梯差基于油墨涂布工序的变化，并且当阶梯差的变化严重时调整唇部和垫片之间的阶梯差。
附图说明
23.图1是图解当狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差较大时发生的涂布界面的不均匀性的问题的示图。
24.图2是根据一实施方式的用于测量阶梯差的设备的分解透视图。
25.图3是根据一实施方式的用于测量阶梯差的设备的结合透视图。
26.图4是根据另一实施方式的用于测量阶梯差的设备的结合剖面图。
27.图5是图解根据另一实施方式的用于测量阶梯差的设备与狭缝模头接触的状态的透视图。
28.图6(a)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的顶部平面图，图6(b)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的正视图，图6(c)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的侧视图。
29.图7是单模头的油墨排放尖端的剖面图。
30.图8(a)是图解根据本技术一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与单
模头接触的状态的侧视图，图8(b)是图解根据本技术又一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与单模头接触的状态的侧视图。
31.图9是双模头的油墨排放尖端的剖面图。
32.图10(a)是图解根据本技术一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与双模头接触的状态的侧视图，图10(b)是图解根据本技术又一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与双模头接触的状态的侧视图。
33.图11(a)是根据一实施方式制造的实验用狭缝模头的剖面图，图11(b)是通过用于测量阶梯差的设备的激光感测所形成的狭缝模头的图像。
34.《参考标记的说明》
35.100：用于测量阶梯差的设备
36.110：主体部
37.120：激光传感器
38.123：检测器
39.130：夹具
40.131：通孔
41.133：接触部
42.140：手柄
43.200：单模头
44.211：第一主体213：第一唇部
45.221：第二主体223：第二唇部
46.230：垫片
47.300：双模头
48.311：第一主体313：第一唇部
49.321：第二主体323：第二唇部
50.331：第三主体333：第三唇部
51.340：第一垫片350：第二垫片
具体实施方式
52.下文中，将参照附图详细描述本公开内容。然而，附图旨在示例性地描述本公开内容，本公开内容的范围不受这些附图限制。
53.图2是根据一实施方式的用于测量阶梯差的设备的分解透视图，图3是根据一实施方式的用于测量阶梯差的设备的结合透视图。
54.图4是根据另一实施方式的用于测量阶梯差的设备的结合剖面图，图6(a)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的顶部平面图，图6(b)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的正视图，图6(c)是根据又一实施方式的用于测量阶梯差的设备的侧视图。
55.用于测量狭缝模头的阶梯差的设备100包括激光传感器120和夹具130。在这种情况下，激光传感器120和夹具130彼此分隔开。可进一步设置主体部110容纳激光传感器120和夹具130。激光传感器120和夹具130通过装配固定地结合至主体部110，但结合方法没有
特别限制。主体部110没有特别限制，只要主体部110可固定激光传感器120和夹具130即可。主体部110可包括两个或更多个板，并且主体部110的剖面可具有形或
“ロ”
形。
56.图5是图解根据另一实施方式的用于测量阶梯差的设备与狭缝模头接触的状态的透视图。
57.激光传感器120设置成面对作为测量对象的狭缝模头的油墨排放尖端一侧的唇部和垫片的端部。具体地，狭缝模头包括：两个或更多个在其一端设置有唇部213、223的主体211、221、以及设置在两个或更多个唇部之间以使得排放油墨的垫片230，激光传感器120设置成面对唇部和垫片的端部。
58.激光传感器120可向狭缝模头的唇部和垫片的端部发射激光束，检测被狭缝模头的唇部和垫片的表面反射的激光束，并且得到端部的形状。
59.激光传感器120可包括：激光发射器(未示出)，其配置为向狭缝模头的唇部和垫片的端部发射激光束；和检测器123，其配置为检测被狭缝模头的唇部和垫片的表面反射的激光束。
60.激光传感器120的激光发射器(未示出)设置成使得从光源发射的激光束到达测量对象。在这种情况下，激光束是具有高直线度的光，并且测量对象位于激光束的发射方向的延长线上。
61.从激光传感器120发射的激光束没有特别限制，只要激光束被要所发射到的表面很好反射，同时不影响狭缝模头的油墨排放尖端的材料或形状即可。例如，激光束可以是380nm至800nm的可见光激光束。具体地，激光束可以是蓝色激光束，更具体地，可以是405nm的激光束。
62.激光传感器120的检测器123可以是能够检测被狭缝模头的唇部和垫片的表面反射的激光束的板形传感器。为了使反射的激光束到达检测器，可考虑到激光束的发射角度以及唇部和垫片的形状来调节并确定检测器123的板形传感器设置的角度。
63.激光传感器120可包括输出部(未示出)，输出部基于由检测器123检测的信息得到狭缝模头的油墨排放尖端一侧的唇部和垫片的形状。由输出部得到的形状是油墨排放尖端一侧的端部的长度方向的垂直剖面。例如，得到与图7和图9中所示的形状类似的形状。基于这种形状，通过阶梯差测量点的坐标可得到指定点之间的高度差，即，阶梯差。
64.夹具130配置为与狭缝模头的排放油墨的部分所在的主体的至少一部分接触。夹具130接触并支撑主体的至少一部分，以保持测量位置和激光传感器120与测量对象之间的距离，使得激光传感器120可测量唇部和垫片之间的阶梯差。
65.唇部与激光传感器之间的距离可以是17mm以上23mm以下，或17.8mm以上22.2mm以下，即，20
±
2.2mm。在测量传感器与对象之间保持预定间隔的同时进行感测，在该预定间隔偏离预定距离的情况下无法进行感测。
66.夹具130与主体接触的面积没有特别限制，只要用于测量阶梯差的设备100可稳定地定位即可。随着接触面积增加，稳定性可增加。因此，可考虑到用于测量阶梯差的设备的整体尺寸将接触面积设计为最大程度的接触面积。
67.如图8(a)和图10(a)中所示，夹具130可具有通过沿着主体的倾斜面的斜度切割形的剖面而形成的形状。在阶梯差测量对象是单模头的情况下，夹具130可与单模头的第一主体211或第二主体221的上表面接触。在阶梯差测量对象是双模头的情况下，夹具
130可与双模头的第一主体311或第三主体331的上表面接触。
68.如图8(b)和图10(b)中所示，夹具130可具有通过沿着主体的倾斜面的斜度切割形的剖面而形成的形状。在阶梯差测量对象是单模头的情况下，夹具130可与单模头的第一主体211和第二主体221的上表面接触。在阶梯差测量对象是双模头的情况下，夹具130可与双模头的第一主体311和第三主体331的上表面接触。
69.参照图7和图9，从图7和图9中所示由箭头指示的表面表示与夹具接触的部分来看，排放油墨的部分所在的主体的表面是相对于唇部的侧面限定出预定角度而具有倾斜度的倾斜面。因此，为了增加与夹具的接触面积，夹具的接触部133也可具有与倾斜面的倾斜角度相同或相似的倾斜角度。
70.因为夹具130是与狭缝模头的主体和唇部接触的部分，所以夹具130由不划伤与夹具130接触的狭缝模头的主体和唇部的材料制成。例如，夹具的材料可包含缩醛，但不限于此。
71.用于测量阶梯差的设备100的夹具130设置成比激光传感器120更靠近狭缝模头，使得夹具130与狭缝模头的主体接触。因此，夹具130具有至少一个通孔131，使得从激光传感器120发射的激光束可到达狭缝模头的油墨排放尖端，并且反射的激光束可到达检测器。
72.通孔131可以是供激光束可到达狭缝模头的油墨排放尖端并且供反射的激光束可到达检测器的单个孔。
73.通孔131可包括供激光束到达狭缝模头的油墨排放尖端的第一孔、和供反射的激光束到达检测器的第二孔。
74.根据本技术该实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备进一步包括判定部(未示出)。
75.判定部将由激光传感器测量的唇部和垫片之间的阶梯差与基准值进行比较。在由激光传感器测量的唇部和垫片之间的阶梯差超过基准值的情况下，判定部确定重新组装狭缝模头。基准值是用于确定涂布量、涂布图案等的重要因素。确认所设计的阶梯差是否被保持。在阶梯差增加到等于或大于容许值的值的情况下，重新组装狭缝模头，以使得阶梯差被保持在基准值以内。
76.基准值可以是300μm。在唇部和垫片之间的阶梯差等于或小于300μm的情况下，由阶梯差引起的油墨的散布是恒定的，并且被施加的浆料的宽度的偏差保持在预定水平。
77.图7是单模头的油墨排放尖端的剖面图。
78.狭缝模头可以是单模头200。作为单模头200的狭缝模头包括：具有第一唇部213的第一主体211、具有第二唇部223的第二主体221、以及设置在第一主体211与第二主体221之间的垫片230。
79.激光传感器120可测量第一唇部213的端部和垫片230的端部之间的阶梯差。判定部可将由激光传感器测量的第一唇部213的端部和垫片230的端部之间的阶梯差与基准值进行比较。在这种情况下，基准值可以是在组装单模头200时作为目标的阶梯差。例如，基准值可以是300μm。
80.此外，激光传感器120可进一步测量第一唇部213的端部和第二唇部223的端部之间的阶梯差。
81.图8(a)是图解根据本技术一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与单
模头接触的状态的侧视图，图8(b)是图解根据本技术又一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与单模头接触的状态的侧视图。如图8(a)和图8(b)中所示，夹具130与单模头接触的形状可根据夹具130的形状而不同。
82.图9是双模头的油墨排放尖端的剖面图。
83.狭缝模头可以是双模头300。作为双模头300的狭缝模头包括：具有第一唇部313的第一主体311、具有第二唇部323的第二主体321、具有第三唇部333的第三主体331、设置在第一唇部313与第二唇部323之间的第一垫片340、以及设置在第二唇部323与第三唇部333之间的第二垫片350。
84.激光传感器120可测量第一唇部313的端部和第一垫片340的端部之间的阶梯差以及第二唇部323的端部和第二垫片350的端部之间的阶梯差。判定部可将由激光传感器测量的第一唇部313的端部和第一垫片340的端部之间的阶梯差以及第二唇部323的端部和第二垫片350的端部之间的阶梯差中的至少一个与基准值进行比较。在这种情况下，基准值可以是在组装双模头300时作为目标的阶梯差。例如，与第一唇部313的端部和第一垫片340的端部之间的阶梯差相关的基准值可以是300μm。
85.此外，激光传感器120可进一步测量第一唇部313的端部和第二唇部323的端部之间的阶梯差以及第二唇部323的端部和第三唇部333的端部之间的阶梯差。
86.图10(a)是图解根据本技术一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与双模头接触的状态的侧视图，图10(b)是图解根据本技术又一实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备与双模头接触的状态的侧视图。如图10(a)和图10(b)中所示，夹具130与双模头接触的形状可根据夹具130的形状而不同。
87.根据本技术实施方式的用于测量狭缝模头的阶梯差的设备100可进一步包括手柄140。
88.用于测量阶梯差的设备100是可由测量者容易携带、移动和保管的便携式设备。因为一旦通过堆叠主体和垫片将狭缝模头安装在涂布设备上就很难拆卸和重新组装狭缝模头，所以用于测量狭缝模头的阶梯差的设备具有高便携性是有利的。
89.手柄可被设计成使得测量者可容易携带设备，并且在测量阶梯差时测量者在将夹具与狭缝模头接触的同时用手握住手柄。
90.用于测量阶梯差的设备100可进一步包括配置为控制激光传感器120的控制器(未示出)。根据需要，用于测量阶梯差的设备100中的各部件，即，供电、执行控制和输出数据所需的各部件通过电线彼此连接。此外，用于测量阶梯差的设备100可简单地拆卸、连接和安装，以提供便携性。在设备100拆卸后设备100的各部件可保存在便携盒中。
91.本技术的又一实施方式提供了一种测量狭缝模头的阶梯差的方法，所述狭缝模头包括：在其一端设置有唇部的两个或更多个主体、以及设置在两个或更多个唇部之间并且配置为排放油墨的垫片，所述方法包括：将用于测量阶梯差的设备的夹具与狭缝模头的排放油墨的部分所在的主体的上端的至少一部分接触，所述设备具有激光传感器；以及通过激光传感器测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差。
92.在这种情况下，为了防止重复描述，可利用用于测量阶梯差的设备的描述代替测量狭缝模头的阶梯差的方法的描述。
93.测量狭缝模头的阶梯差的方法可进一步包括：将由激光传感器测量的唇部和垫片
之间的阶梯差与基准值进行比较。
94.测量狭缝模头的阶梯差的方法可进一步包括：当由激光传感器测量的唇部和垫片之间的阶梯差超过基准值时重新组装狭缝模头。在这种情况下，基准值可以是300μm。
95.发明的模式
96.下文中，将参照实施例更详细地描述本技术。然而，以下的实施例旨在示例性地描述本技术，本技术的范围不受以下实施例限制。
97.[实施例]
[0098]
制造具有图11(a)中所示规格的实验用狭缝模头，并且通过用于测量阶梯差的设备测量阶梯差偏移。在表1中设定的条件下测量十次阶梯差，并计划对测量数据的误差进行评价。在这种情况下，“测量仪重新调整测量再现性”是指在测量后从狭缝模头分离测量仪，并且调整测量位置后进行测量时的数据的再现性。“传感器连续测量重复性”是指在测量后不从狭缝模头分离测量仪的情况下连续测量时的测量数据的重复性。
[0099]
主(认证)试样是阶梯差水平任意预设的mitutoyo公司的主(认证)试样。确认通过根据本技术的用于测量阶梯差的设备测量的数据值是多么准确的水平。分别使用具有50μm、100μm和300μm的阶梯差的主(认证)试样。在这种情况下，阶梯差被选择为其中阶梯差必须调整到模头的唇部和垫片之间的阶梯差的水平。
[0100]
[表1]
[0101][0102]
在这种情况下，用于测量阶梯差的设备使用具有以下条件的激光。
[0103]-基准距离(z轴)：20
±
2.2mm(重复程度0.3μm)
[0104]-测量范围(x轴)：7.5mm(重复程度0.3μm)
[0105]-数据间隔：2.5μm
[0106]-光源：蓝色led(蓝色半导体激光器)
[0107]-波长：405nm可见光
[0108]-输出：10mv
[0109]
在按照表1中的计划每一次重新调整测量仪，即，用于测量阶梯差的设备的测量位置时测量的实验用模头的阶梯差的结果显示在下面的表2中。
[0110]
[表2]
[0111][0112][0113]
基于图11(a)，底部垫片偏移是
①‑②
的阶梯差，底部模头偏移是
①‑③
的阶梯差，顶部垫片偏移是
③‑④
的阶梯差，顶部模头偏移是
③‑⑤
的阶梯差。在这种情况下，
①
至
⑤
是指分别与图11(a)中所示的红点表示的阶梯差测量点对应的位置。
[0114]
图11(b)中示出了通过用于测量阶梯差的设备的激光感测形成的狭缝模头的图像。在上述图像上指定阶梯差测量点，然后得到偏移值。
[0115]
在按照表1中的计划每一次重新调整测量仪，即，用于测量阶梯差的设备的测量位置和认证试样的测量位置时测量的认证试样的厚度的结果显示在下面的表3中。
[0116]
[表3]
[0117][0118]
按照表1中的计划固定测量仪并且连续感测实验用模头的阶梯差的结果显示在下面的表4中。
[0119]
[表4]
[0120][0121]
按照表1中的计划测量实验用模头的阶梯差的结果显示在下面的表5中，并且测量认证试样的目标厚度和实测厚度的结果显示在下面的表6中。
[0122]
[表5]
[0123][0124]
[表6]
[0125][0126][0127]
从表2至6能够确定，根据本技术的用于测量阶梯差的设备可测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差(偏移)，并且测量的数值的再现性和可靠性较高。

技术特征：
1.一种用于测量狭缝模头的阶梯差的设备，所述设备包括：配置为测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差的激光传感器，所述狭缝模头包括：两个或更多个在其一端设置有唇部的主体、以及设置在所述两个或更多个唇部之间并且配置为排放油墨的垫片，所述激光传感器设置成面对所述狭缝模头的所述唇部和所述垫片；以及夹具，所述夹具配置为与所述狭缝模头的排放油墨的部分所在的所述主体的至少一部分接触。2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：判定部，所述判定部配置为将由所述激光传感器测量的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差与基准值进行比较。3.根据权利要求2所述的设备，其中当由所述激光传感器测量的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差超过所述基准值时，所述判定部确定重新组装所述狭缝模头。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述基准值是300μm。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述狭缝模头包括：具有第一唇部的第一主体；具有第二唇部的第二主体；以及设置在所述第一主体与所述第二主体之间的垫片，并且其中所述激光传感器测量所述第一唇部的端部和所述垫片的端部之间的阶梯差。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述激光传感器进一步测量所述第一唇部的端部和所述第二唇部的端部之间的阶梯差。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述狭缝模头包括：具有第一唇部的第一主体；具有第二唇部的第二主体；具有第三唇部的第三主体；设置在所述第一主体与所述第二主体之间的第一垫片；以及设置在所述第二主体与所述第三主体之间的第二垫片，并且其中所述激光传感器测量所述第一唇部的端部和所述第一垫片的端部之间的阶梯差以及所述第二唇部的端部和所述第二垫片的端部之间的阶梯差。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述激光传感器进一步测量所述第一唇部的端部和所述第二唇部的端部之间的阶梯差以及所述第二唇部的端部和所述第三唇部的端部之间的阶梯差。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述唇部与所述激光传感器之间的距离是17mm以上23mm以下。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是便携式设备。11.一种测量狭缝模头的阶梯差的方法，所述狭缝模头包括：两个或更多个在其一端设置有唇部的主体、以及设置在所述两个或更多个唇部之间并且配置为排放油墨的垫片，所述方法包括：将用于测量阶梯差的设备的夹具与所述狭缝模头的排放油墨的部分所在的所述主体的上端的至少一部分接触，所述设备具有激光传感器；以及
通过所述激光传感器测量所述狭缝模头的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：将由所述激光传感器测量的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差与基准值进行比较。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当由所述激光传感器测量的所述唇部和所述垫片之间的阶梯差超过所述基准值时确定重新组装所述狭缝模头。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述基准值是300μm。

技术总结
本申请涉及一种用于测量狭缝模头的唇部和垫片之间的阶梯差的设备和方法。和垫片之间的阶梯差的设备和方法。和垫片之间的阶梯差的设备和方法。


技术研发人员：张智雄 柳尙秀
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2023/8/14