KR100202741B1 - High-frequency induction coil for vacuum evaporator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 유도 가열식 진공증착기(vacuum evaporation machine)의 고주파 유도 코일에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency induction coil of a high frequency induction vacuum evaporation machine.

종래의 진공 증착기들은 전열히터(54)의 저항손 열원을 이용하여 증착물을 가열 증착하는 통전 가열방법이므로 결속단자에 접촉저항이 크게 발생되어 다량의 고열이 발생되고 열스트레스에 의해 접촉부의 수명이 단출될 뿐 아니라 특성변화로 저항이 증가되어 사용수명이 짧으므로 400~1000회 정도의 증착후 전열히터(54)를 교한하게 되며, 전열히터(54)의 교환시 체결수단(74)작업이 번거로울 뿐 아니라 증착할 때 발생된 생성물이 전열히터(54) 체결시 분리되어 증착실(52)이 오염되므로 증착불량이 발생되는 등의 문제점이 있었다.Conventional vacuum evaporators use a resistive heat source of the electrothermal heater 54 to heat-evaporate deposits. Therefore, a large contact resistance is generated in the bonding terminals, and a large amount of high temperature is generated. Since the resistance is increased due to the change in characteristics and the service life is short, the heat transfer heater 54 is changed after about 400 to 1000 times of deposition, and the operation of the fastening means 74 is troublesome in replacing the heat transfer heater 54 There is a problem that the product generated during the deposition is separated at the time of fastening the electrothermal heater 54 and the deposition chamber 52 is contaminated, resulting in defective deposition.

본 발명은 전기 전도와 내열성이 우수한 금속판(4)을 도너츠 형상으로 적정횟수 둥글게 감아 중앙에 증발접시(crucible)을 안치할 수 있는 유도실(6)을 형성하고, 코일(2)의 상.하단부에 고정홈(8)(10)을 갖는 급전단자(12)(14)를 형성하고, 상기 금속판(4)은 상하 높이보다 좌우폭이 훨씬 큰판형으로 형성하여 효율적인 냉각이 이루어지게 하고, 코일(2)의 가장자리 부분에 코일(2)의 중앙을 향하는 절개홈(18)을 등간격으로 3개 또는 그 이상의 복수개로 형성하여 고주파 전력이 중앙의 유도실(6)로 집중분포되어 증발접시(20)를 비접촉식으로 유도 가열하여 진공증착할 수 있게 구성한 것이다.The present invention is characterized in that a metal plate (4) having excellent electrical conductivity and heat resistance is rounded in a donut shape a suitable number of times to form an induction chamber (6) capable of placing a crucible in the center, (12) and (14) having fixing grooves (8) and (10) are formed in the metal plate (4), and the metal plate (4) A plurality of cutting grooves 18 are formed at equal intervals in the peripheral portion of the coil 2 so as to face the center of the coil 2 so that the high frequency power is concentrated and distributed in the center induction chamber 6, So as to be vacuum-deposited.

Description

진공 증착용 고주파 유도 코일High frequency induction coil for vacuum deposition

제1도는 본 발명의 사시도.FIG. 1 is a perspective view of the present invention. FIG.

제2도는 본 발명의 다른 실시예 사시도.FIG. 2 is a perspective view of another embodiment of the present invention. FIG.

제3도는 본 발명의 사용상태 단면도.FIG. 3 is a sectional view of the use state of the present invention. FIG.

제4도는 고주파 유도 가열에서 주파수에 따른 증착물의 용융선도를 도시한 도면.FIG. 4 is a diagram showing the melting curve of a deposition material according to frequency in high-frequency induction heating; FIG.

제5도는 종래 진공증착기에 사용된 전열히터 부분 사시도.FIG. 5 is a perspective view of the electrothermal heater portion used in the conventional vacuum evaporator; FIG.

제6도는 종래 진공증착기의 사용상태 단면도.FIG. 6 is a sectional view of a conventional vacuum evaporator in use; FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

2 : 유도 코일 4 : 금속판2: induction coil 4: metal plate

6 : 유도실 8,10 : 고정홈6: guide chamber 8, 10: fixing groove

12,14 : 급전단자 16 : 결속선12, 14: power supply terminal 16:

18 : 절개홈 20 : 증발접시18: incision groove 20: evaporation dish

22 : 증착물22: Deposition

본 발명은 고주파 유도 가열식 진공증착기(vacuum evaporation machine)의 고주파 유도 코일에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency induction coil of a high frequency induction vacuum evaporation machine.

진공증착기는 브라운관(CRT)의 판빌, 거울, 반도체, 자동차의 부품, 반사경과 같은 각종 광학부품 등의 표면 코팅(도금), 합성수지 제품의 메탈라이징 등의 증착에 유효 적절하게 사용되고 있으며, 종래의 진공 증착기들은 전열히터의 저항손 열원을 이용하여 증착물을 가열 증착하는 통전 가열방법이므로 여러 가지의 문제점이 있다.Vacuum evaporator is suitably used for deposition of surface coating (plating) of various cathode ray tube (CRT) panel, mirror, semiconductor, automobile parts and various optical parts such as reflector, metallization of synthetic resin products, There are various problems in the evaporators because they are the energization heating method in which the deposition material is heated and deposited using the resistive heat source of the electrothermal heater.

즉, 종래의 진공 증착기는 제6도에 도시한 바와 같이 증착용 개구부(50)가 형성된 증착실(진공챔버:52) 내에 전열히터(54)를 설치하고, 증착실(52)의 하단에 밸브(56)와 진공펌프(58)를 설치하고, 개구부(50)의 주변에는 기밀유지용 패킹(60)을 설치하여서 된 것으로, 전열히터(54)의 상부 중앙에 형성된 용융홈(melting channel : 62)에 증착정도를 감안한 적정크기의 증착물(통상 알루미늄 : 64)을 얹고, 개구부(50)에 피증착물(66)을 얹고, 진공펌프(58)로 증착실(52)의 진공을 유지한 상태에서 고전류의 교류전원(AC 60Hz : 68)을 전열히터(54)로 공급하면 전열히터(54)가 1500전후의 온도로 가열되며, 상기 열 에너지에 의해 증착물(64)이 융해 및 승화(증발)되어 피증착물(66)에 증착되는 구성이다.6, the conventional vacuum evaporator is provided with the electrothermal heater 54 in the evaporation chamber (vacuum chamber) 52 in which the evaporation opening 50 is formed and the evaporation chamber 52 at the lower end thereof, A heating chamber 56 and a vacuum pump 58 are provided and a sealing packing 60 is provided around the opening 50. A melting channel 62 formed at the upper center of the electrothermal heater 54 (Usually aluminum) 64 is placed on the opening 50 in consideration of the degree of vapor deposition, and the evaporation material 66 is placed on the opening 50. In a state where the vacuum of the evaporation chamber 52 is maintained by the vacuum pump 58 When the high-current AC power source (AC 60 Hz: 68) is supplied to the electrothermal heater 54, the electrothermal heater 54 becomes 1500 And the deposition material 64 is melted and sublimated (evaporated) by the thermal energy, and is deposited on the material to be deposited 66. [0064]

상기에서 발열수단인 전열히터(54)는 제5도와 같이 한쌍으로 된 지지봉(70)의 상부에 결속단자(72)를 대향 설치하고, 대향 결속단자(72)에 전열히터(54)의 양단부를 체결수단(74)으로 체결하여서 된 구성으로 결속단자에 접촉저항이 크게 발생되며, 따라서 인가되는 전원(68)은 저전위고전류이므로 접촉부에 다량의 고열이 발생되고 열스트레스 및 산화에 의해 접촉부의 수명이 단축될 뿐 아니라 특성변화로 저항이 증가되어 사용수명이 짧으므로 400~1000회 정도의 증착후 전열히터(54)를 교환하게되며, 전열히터(54)의 교환시 체결수단(74)의 이완과 죄임작업이 수반되므로 작업이 번거로울 뿐 아니라 증착할 때 발생된 생성물이 전열히터(54)체결시 분리되어 증착실(52)이 오염되므로 증착불량이 발생되는 등의 문제점이 있다.The heat transfer heater 54 as the heat generating means is provided with the bonding terminals 72 on the upper part of the pair of support rods 70 as shown in FIG. 5 and the opposite ends of the heat transfer heaters 54 to the opposite bonding terminals 72 A large amount of high temperature is generated at the contact portion because the power source 68 applied is a low potential high current and the contact portion is lifted due to thermal stress and oxidation, Since the resistance is increased due to the change in characteristics and the service life is short, the heat transfer heater 54 is replaced after about 400 to 1000 times of deposition. When the heat transfer heater 54 is exchanged, The work is troublesome because the work is accompanied by the tightening work and the product generated when the deposition is performed is separated at the time of fastening the electrothermal heater 54 and the evaporation chamber 52 is contaminated.

또한 전열히터(54)에 의한 경우 열축적율(전열히터가 가지는 열 비축성)은 높으나 온도 상승시간이 더디고, 비축열에 의해 냉각시간이 늦어 강제로 냉각시켜야 하는 문제점이 있으며, 전열히터(54)의 고열이 결속단자(72)로 고스란히 전달되어 접촉부의 저항이 증가될 뿐아니라 증착효율의 상승과 전열히터(54)의 초기온도 급상승을 위하여 대전류를 인가하는 경우 접촉저항에 의해 접촉부의 온도가 급상승되어 석출마모가 더욱 심화되므로 오히려 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.Further, when the electrothermal heater 54 is used, the heat accumulation rate (heat shrinkability of the electrothermal heater) is high, but the temperature rising time is slow and the cooling time is slow due to non- The temperature of the contact portion rises by the contact resistance when the high temperature of the contact heater is increased to increase the resistance of the contact portion and to increase the deposition efficiency and to increase the initial temperature of the electrothermal heater 54. [ And precipitation wear is further intensified, so that the life is shortened.

이에 본 발명자는 전열히터에 의한 통전 가열대신에 다수의 장점을 가지는 고주파 유도 가열을 이용하여 경제적이면서 고품질의 진공증착을 수행할 수 있는 고주파 유도 가열을 이용한 진공증착 방법을 본 출원과 동일자로 출원하며, 본 발명은 상기한 발명인의 고주파 유도 가열을 이용한 진공증착 방법을 현실적으로 달성하기 위한 가열수단인 진공증착기용 고주파 유도 코일을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present inventor filed the same application as the present application for a high-frequency induction heating vacuum deposition method which can perform economical and high-quality vacuum deposition by using high frequency induction heating, which has a number of merits in place of energization heating by an electric heater It is an object of the present invention to provide a high frequency induction coil for a vacuum evaporator which is a heating means for practically achieving a vacuum deposition method using high frequency induction heating.

상기 목적을 달성하기 위하여 증착물이 안치되는 증발접시를 중앙에 안치할 수 있게 고주파 유도 코일을 감아 권취하고, 코일을 판형으로 형성하여 냉각시 방열효율을 높이되 가장자리 부분에 등 간격으로 다수개의 절개홈을 형성하여 고주파 전류가 중앙으로 집중되게 함으로써 가열효율을 향상시키고, 유도코일은 증착물의 여건, 증착여건 등에 따라 단수개 또는 접속선은 이용하여 복수개 연결하여 사용하도록 한다.In order to achieve the above-mentioned object, a high frequency induction coil is wound around a central portion of an evaporation dish on which evaporation material is placed, and a coil is formed into a plate shape to increase the heat radiation efficiency during cooling, The induction coils are connected to a plurality of induction coils by means of a single number or a connection line depending on the conditions of deposition materials and deposition conditions.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명 고주파 유도 코일(2)의 사시도로, 전기 전도와 내열성이 우수한 금속판(4)을 도너츠 형상으로 적정횟수 둥글게 감아 중앙에 증발접시(crucible : 20)를 안치할 수 있는 유도실(6)을 형성하고, 코일(2)의 상.하단부에 고정홈(8)(10)을 갖는 급전단자(12)(14)를 형성한다.FIG. 1 is a perspective view of a high frequency induction coil 2 according to the present invention. A metal plate 4 having excellent electrical conduction and heat resistance is wound round a predetermined number of times in a donut shape to form an induction chamber 6 are formed and the power feeding terminals 12 and 14 having the fixing grooves 8 and 10 at the upper and lower ends of the coil 2 are formed.

상기 코일(2)의 단면적은 충분한 열용량을 가지는 단면적으로 한다. 상기 코일(2)은 두꺼운 것보다 표면적이 넓어야 함이 바람직하므로 파이프나 판형으로 제작할 수 있으며 파이프로 한 경우 부피가 비교적 커 점유공간을 많이 차지하고 냉각효율이 떨어지므로 상하 높이보다 좌우폭이 훨씬 큰 판형으로 형성하여 효율적인 냉각이 이루어지게 함이 바람직하다.The cross-sectional area of the coil 2 is set to a cross-sectional area having a sufficient heat capacity. Since the coil 2 has a larger surface area than the thicker one, it can be manufactured as a pipe or a plate. When the pipe 2 is used as a pipe, the volume is relatively large and occupies a large amount of occupied space. So that efficient cooling is achieved.

상기에서 전자유도에 의해 유도실(6)에 안치되는 증발접시(20)에만 고열이 발생되고 정작 코일(2) 그 자신은 증발접시(20)에서 발생된 고열의 복사에 의해 미열만 발생되므로 급전 지지봉(36)과 급전단자(12)(14)가 접촉되는 좁촉부의 접촉저항이 문제되지 아니하며, 증착후 진공 해제하면 냉각할 필요없이 코일(2)의 자연 냉각이 달성되며 더구나 방열구조이므로 냉각이 한층 쉽게 달성된다.The high temperature is generated only in the evaporation dish 20 placed in the induction chamber 6 by the electromagnetic induction and only the low heat is generated due to the high temperature radiation generated in the evaporation dish 20, The contact resistance between the support rod 36 and the feed terminal 12 (14) does not matter, and when the vacuum is released after deposition, the coil 2 is naturally cooled without cooling, Is achieved more easily.

상기에서 코일(2)은 수십의 미열만 발생되므로 재질은 융점이 다소 낮더라도 제작 및 획득이 쉬운 알루미늄이나 알루미늄합금 또는 구리표면에 백금도금 등을 이용할 수 있으며, 코일(2)을 구리만으로도 제작할 수도 있으나 칼라화상을 구현하는 브라운관 판넬증착의 경우 구리의 화학작용에 의해 청률불량(브라운관에서 청색의 세력이 다른색보다 강해지는 현상)이 있을 수 있으므로 바람직하지 못하다.In the above, the coil (2) It is possible to use aluminum or aluminum alloy or platinum plating on the surface of copper which is easy to manufacture and obtain even if the melting point is somewhat low and the coil 2 can be manufactured by copper only, In the case of vapor deposition, it is not preferable because there may be a defective cyanide (a phenomenon in which a blue color is stronger than other colors in a cathode ray tube) due to the chemical action of copper.

한편, 부하인 증발접시로 침투되는 자력선은 전류를 발생시키나 반대로 외부로 흐르는 자력선은 효율에 도움이 되지 못하고 열손실로 되므로 본 발명에서는 코일(2)의 가장자리 부분에 코일(2)의 중앙을 향하는 절개홈(18)을 등란격으로 3개 또는 그 이상의 복수개로 형성하여 고주파 전력이 중앙으로 집중분포되게 한다.On the other hand, a magnetic force line penetrating into the evaporation dish as a load generates a current. On the contrary, a magnetic force line flowing to the outside does not contribute to efficiency and is a heat loss. Therefore, in the present invention, And a plurality of cut-away grooves 18 are formed at equal intervals of three or more to allow the high-frequency power to be concentratedly distributed at the center.

제2도는 본 발명 다른 실시예의 사시도로, 제1도에 의한 고주파 유도 코일 2개를 소정거리 이격시킨 다음 접속선(16)으로 연결하여 구성한 것으로 증착면적이 넓은 경우에 적용할 수 있게 한 것이며, 2개 뿐만 아니라 접속선을 이용하여 적당한 복수개의 유도코일(2)을 직.병렬로 연결하여 구성할 수 있을 것이다.FIG. 2 is a perspective view of another embodiment of the present invention. The high frequency induction coils of FIG. 1 are spaced apart from each other by a predetermined distance and then connected by a connection line 16, And a plurality of suitable induction coils 2 may be connected in series or in parallel using not only two but also connecting wires.

상기에서 접속선(16)을 이용하여 코일(2)을 복수개로 결선하는 경우 코일(2)의 권선방향은 같은 방향으로 일치시켜 서로간의 간섭을 배제하도록 한다.When the plurality of coils 2 are connected using the connection line 16, the coils 2 are aligned in the same direction so as to exclude interference between them.

또한, 상기 코일(2)은 최대의 에너지를 부하에 전달하기 위해서는 부하인 증발접시(20)가 유도실(6)에 최대한 가까이 결합되어 많은 자력선이 가열되는 부분에서 교차되도록 설계되어야 하며, 이는 자속밀도가 높을수록 부하에는 많은 전류가 유도되기 때문이다.In order to transmit maximum energy to the load, the coil 2 should be designed so that the evaporation dish 20 as a load is coupled as close as possible to the induction chamber 6 and crosses at a portion where many magnetic lines of force are heated. The higher the density, the more current is induced in the load.

또한, 증발접시(20)가 유도실(6)의 정중앙에 위치하지 않고 코일(2)의 일측으로 다소 치우치면 코일(2)과 인접한 면에서는 더 많은 자력선과 교차하여 가열속도가 빠르게 되고, 그 반대편은 결합도가 떨어져 느린 속도로 가열되므로 증발접시(20)가 유도실(6)의 한 가운데에 위치하도록 설치함이 바람직하다.Further, when the evaporation dish 20 is not located in the center of the induction chamber 6 but slightly shifted toward one side of the coil 2, the heating speed is increased by crossing more magnetic lines of force on the surface adjacent to the coil 2, It is preferable to install the evaporation dish 20 so as to be located at the center of the induction chamber 6 because the coupling degree is lowered and is heated at a slow speed.

한편, 고주파 가열에 쓰이는 가열 코일은 모양과 크기가 일정하지 않고 각양각색으로 구성할 수 있다. 그것은 가열물의 가열부위, 주파수, 가열물의 재질과 용도 그리고 침투깊이에 따라 코일의 모양이 결정되고, 그것들의 종류가 다양한 만큼 가열코일의 형태 또한 원형, 사각형, 팬케이크형, 나선형, 내권형 등 매우 다양하게 권선할 수 있으며, 사용 주파수가 높아 코일의 횟수가 적을 경우 인덕턴스 손실이 크며 이는 접속 연결선(connecting lead)길이와 코일 상호간에 겹치는 부분이 나타나므로 결국 단권코일이 원형 다권 코일보다 가열효율이 떨어진다.On the other hand, the heating coil used for high-frequency heating is not constant in shape and size, and can be composed of various colors. The shapes of the coils are determined according to the heating area, the frequency, the material and the application of the heating material, and the penetration depth of the heating material. As the types of the coils are varied, the shapes of the heating coils can also be widely varied, such as circular, square, pancake, spiral, And the inductance loss is large when the number of coils is small because the frequency of use is high. As a result, the overlapping portion between the connecting lead length and the coils appears, so the heating efficiency of the single winding coil is lower than that of the circular multiple coil.

상기에서 가열효율이란 코일에서 발생된 전 자장이 부하에 인가되는 정도를 말하며 이 가열효율은 여러 형상의 코일중 원형코일이 제일 높으므로 본 발명에서는 제1, 2도와 같이 원형코일(2)로 제작함이 바람직하다.The heating efficiency refers to the degree to which the electric field generated in the coil is applied to the load. Since the circular coil among the various types of coils has the highest heating efficiency, in the present invention, the circular coil 2 .

또한, 코일(2) 간격이 좁으면 좁을수록 가열깊이는 깊어지며 이와는 반대로 코일의 피치(pitch)가 넓으면 가열깊이는 낮아지며, 코일 중심부의 가열깊이는 외각보다 약간 깊게 된다.If the interval of the coil 2 is narrow, the heating depth is deepened. On the contrary, if the pitch of the coil is wide, the heating depth is low and the heating depth of the coil center is slightly deeper than the outer angle.

피치가 조밀한 코일은 자속의 침투가 표면으로부터 좀 더 깊이 집속됨으로 가열깊이가 깊어지기는 하나 코일의 간격이 너무 좁으면 전류의 흐름에 상호 저항하는 힘이 생겨 결국 인덕턴스의 바란스가 무너지게 된다. 이와는 반대로 넓은 피치의 코일인 경우는 자속이 넓은 면적으로 발산되므로 자속의 일부 손실을 초래하여 가열 깊이가 얇아지게 된다.Coils with dense pitches have deeper depths because the magnetic flux penetration is deeper than the surface, but if the coil spacing is too narrow, mutual resistance to current flow will occur and eventually the inductance balance will collapse . On the contrary, in the case of a coil having a wide pitch, the magnetic flux is diverged to a large area, so that a part of the magnetic flux is lost and the heating depth is thinned.

따라서 코일(2) 제작시 코일(2) 권선간의 간격은 대략 코일 굵기의 0.5~1.5배 범위가 되도록 감아야 균일한 가열을 얻을 수 있으며, 코일(2)의 길이는 직경의 8배 이하일 때 균일 가열과 보다 높은 효율을 얻을 수 있다.Therefore, when the coil 2 is manufactured, the gap between the turns of the coil 2 is approximately 0.5 to 1.5 times the thickness of the coil to obtain uniform heating. When the length of the coil 2 is 8 times or less the diameter, Heating and higher efficiency can be obtained.

또한 높은 주파수에 쓰이는 인덕턴스가 작은 코일을 더 높은 주파수에 정합시키기 위하여는 코일폭을 넓히는 간단한 방법이 있겠으나 이는 한계가 있으므로 코일을 직렬 또는 병렬 또는 혼합 직병렬을 생각할 수 있으며 이 경우 코일의 결선시 종합 코일값 계산은 오옴의 법칙에 의해 간단히 구할 수 있다.In order to match a coil with a small inductance to a higher frequency, there is a simple method of widening the coil width. However, since there is a limitation, the coil can be considered as a series, parallel, The calculation of the total coil value can be easily obtained by Ohm's law.

또한, 복수개의 코일(2)을 접속선(16)을 이용하여, 직.병렬로 결선할 때 권선방향은 일치시켜 서로의 간섭을 배제해야 할 것이며 다수의 코일에 인가된 부하의 크기가 틀릴 경우 코일값을 조절하여 가열온도를 맞출수 있으며, 이러한 경우 코일토막(tuning stub 또는 trumborn)을 이용하여 코일값을 조절할 수 있을 것이다.In addition, when the plurality of coils 2 are connected in series or in parallel using the connection wires 16, the directions of the coils should coincide with each other so as to exclude mutual interference. If the magnitudes of the loads applied to the coils are different By adjusting the coil value, the heating temperature can be adjusted. In this case, the coil value can be adjusted by using a tuning stub or a trumborn.

비단 본 발명에 국한되는 예는 아니지만 주파수에 따라 가열효율이 달라지므로 고주파 응용에서 주파수의 선택은 매우 중요하다. 만약 주파수가 높아서 침투깊이가 작아지면 증발접시(20)의 외부 표면만 가열되고 외부로의 열방출이 커지기 때문에 효율이 낮아지게 되며, 이와는 반대로 주파수가 높아서 침투깊이가 너무 깊으면 용융체의 중앙까지 에너지가 침투되면서 자속이 서로 상쇄되어 이 또한 효율이 낮아지게 된다.However, since the heating efficiency varies depending on the frequency, it is very important to select the frequency in a high frequency application. If the penetration depth is too high, the outer surface of the evaporation dish 20 is heated, and the efficiency of the heat is increased. On the other hand, if the penetration depth is too high due to the high frequency, So that the magnetic fluxes cancel each other out, which also lowers the efficiency.

그러므로 적정 주파수의 선택은 열이 용융체 표면으로부터 외부로 방출되는 양상과 중앙부위에서의 자력선 상쇄의 인자를 고려하여 선택해야 하며, 본 발명에서 용융에 적합한 주파수는 50kHz~1000kHz의 유효 고주파중 담금질 보다는 낮고 단조보다는 높은 상태 즉, 침투깊이가 증발접시(20) 직경의 10%~20%로 되는100kHz~300kHz 범위의 주파수가 적절하다.Therefore, the selection of an appropriate frequency should be selected in consideration of the aspect of heat exiting from the surface of the molten metal to the outside and the factor of the magnetic line canceling on the central portion. In the present invention, the frequency suitable for melting is lower than quench- ing at an effective high frequency of 50 kHz to 1000 kHz, A frequency in the range of 100 kHz to 300 kHz is suitable, in which the penetration depth is 10% to 20% of the diameter of the evaporation dish 20.

한편, 본 발명에서 증발접시(20)는 1500전후의 고열이 발생되므로 이보다 훨씬 높은 융점의 재질 이를테면 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 금속으로 제작함이 바람직하며, 또한 증발접시(20)의 두께를 침투깊이(penetration depth)이하로 얇게 제작하면 표피효과(skin effect)에 의해 고주파 전력이 증발접시(20)의 전부분에 걸쳐 집중 가열도므로 급속가열을 달성할 수 있으며, 또한 급속냉각도 아울러 달성할 수 있어서 증착속도를 향상시킬수 있다.On the other hand, in the present invention, the evaporation dish (20) It is preferable to fabricate a material having a melting point much higher than that of the material such as tungsten or molybdenum because the high temperature before and after the heat treatment is generated. Further, if the thickness of the evaporation dish 20 is made thinner than the penetration depth, effect can achieve rapid heating since the high frequency power is also concentratedly heated over the entire portion of the evaporation dish 20, and rapid cooling can be achieved at the same time, so that the deposition rate can be improved.

제4도는 주파수에 따른 용융선을 보여주고 있으며, 여기서 용융선이란 증착물(22)이 융해되어 용융물과 재료의 경계가 되는 선을 말한다. ㉮는 주파수가 낮은 경우로 증착물의 온도가 주위보다 높고 용융선은 V자형이며, ㉯는 적정상태 일때의 용융상태로 용융선은 U자형이 되며, ㉰는 적정주파수보다 높은 경우로 온도가 높은 부분이 바깥이 되어 용융선은 W자 형태가 된다.FIG. 4 shows a melt line according to the frequency, wherein the melt line refers to a line where the deposit 22 melts and becomes a boundary between the melt and the material. In the case of a low frequency, the temperature of the deposition material is higher than ambient, the melting wire is in a V shape, the molten wire is in a molten state in an appropriate state, the molten wire is in a U shape, And the molten wire becomes W-shaped.

고주파 유도 가열에서 주로 와전류가 가열을 담당 하게되며 이는 저항이 있는 도체에 전류가 흐르면 열이 발생하며 그 열량은 흐르는 전류제곱과 도체의 저항 및 전류가 흐르는 시간에 비례한다.는 주울의 법칙에 의한 가열로 고주파 유도 코일 내에서 발생되는 와전류(We)는 다음과 같다.In high-frequency induction heating, eddy currents are mainly responsible for heating, which generates heat when a current flows through a resistive conductor, which is proportional to the square of the current flowing and the time the resistors and currents flow through the conductor. The eddy current (We) generated in the heating furnace high frequency induction coil is as follows.

ef2Bm2---------(식) ef 2 Bm 2 --------- (expression)

여기서e는 f는 주파수, Bm은 자속밀도이며, 상기 (식)에서 보듯이 와전류 손실은 주파수의 제곱에 비례하므로 히스테리시스 손실보다 주파수에 더 큰 영향을 받게된다.here e is the frequency, f is the frequency, and Bm is the magnetic flux density. As shown in the above equation, the eddy current loss is proportional to the square of the frequency, so that the frequency is more influenced by the hysteresis loss.

즉, 주파수가 낮으면 히스테리시스손이 크고 주파수가 높아지면 와전류손이 증가하며, 사용 주파수가 50kHz 이상으로 비교적 높아지면 주파수가 2제곱에 비례하는 와전류 손실이 훨씬 커지므로 이 손실은 상대적으로 적어지며, 사용 주파수가 100kHz 이상으로 상당히 높아지면 히스테리시스손은 거의 무시된다. 물론 구리나 알루미늄과 같은 비자성체나 자성체의 경우 사용 주파수가 다소 낮더라도 온도를 높혀 자기변태점 이상으로 가열하면 히스테리시스 손실은 없어지고 그때부터 와전류만에 의해 가열된다.That is, when the frequency is low, the hysteresis is large and the frequency is high, the eddy current loss increases. When the frequency is higher than 50 kHz, the loss is relatively small because the eddy current loss, which is proportional to the square of the frequency, Hysteresis is negligible when the operating frequency is significantly higher than 100 kHz. Of course, non-magnetic and magnetic materials such as copper and aluminum, even if the frequency of use is somewhat low, will heat up above the magnetic transformation point to lose hysteresis loss and then be heated only by eddy currents.

미 설명부호 (24)는 증착실, (26)은 진공밸브, (28)은 진공펌프, (30)은 증착 개구부, (32)는 피 증착물, (34)는 기밀유지 패킹, (36)은 급전 지지봉, (38)은 체결수단, (42)는 증발접시 지지봉, (44)는 열 반사판, (46)은 증착물, (48)은 피증착물 감지센서, (FV)는 고주파 전원이다.Reference numeral 24 denotes an evaporation chamber, reference numeral 26 denotes a vacuum valve, reference numeral 28 denotes a vacuum pump, reference numeral 30 denotes a deposition opening, reference numeral 32 denotes a deposit, reference numeral 34 denotes a hermetic packing, Reference numeral 38 denotes a fixing means, 42 denotes an evaporation plate support rod, 44 denotes a heat reflecting plate, 46 denotes a deposition material, 48 denotes a deposited material detection sensor, and FV denotes a high frequency power source.

이와 같이 구성하여서 된 본 발명은 제3도와 같이 증착실(24)에 설치된 한쌍의 급전 지지봉(36) 상부에 유도코일(2)의 급전단자(12)(14)를 얹어 접촉시킨 다음 체결수단(38)으로 고정하고, 지지봉(42)에 안치된 증발접시(20)에 증착면적을 감안한 크기의 증착물(46)을 얹고, 개구부(30)에 피 증착물(32)을 얹은 다음 진공펌프(28)로 증착실(24)의 진공을 유지한 상태에서 급전 지지봉(36)을 통하여 코일(2)의 급전단자(12)(14)로 100kHz~300kHz 범위의 주파수를 갖는 대전력의 고주파(수십 KVAR)를 인가하면 코일(2)로 공급된 고주파가 증발접시(20)로 유도되어 증발접시(20)가 1500이상의 온도로 급상승 되며, 상기 열 에너지에 의해 증착물(46)이 순식간에 융해 및 증발(또는 승화)되어 피증착물(32)에 증착된다.According to the present invention constructed as described above, the feed terminals 12 and 14 of the induction coil 2 are placed on and contacted with a pair of the power supply supporting rods 36 provided in the evaporation chamber 24, And the evaporation plate 20 is placed on the support rod 42 and the evaporation material 46 is placed on the evaporation material plate 40 in a size taking the deposition area into consideration. The evaporation material 32 is placed on the opening 30, (Several tens KVAR) having a frequency in the range of 100 kHz to 300 kHz is supplied to the power supply terminals 12 and 14 of the coil 2 through the power supply support rods 36 while the vacuum of the evaporation chamber 24 is maintained. The high frequency supplied to the coil 2 is guided to the evaporation dish 20 so that the evaporation dish 20 is heated to 1500 And the deposition material 46 is instantaneously melted and evaporated (or sublimated) by the thermal energy, and is deposited on the deposited material 32.

상기에서 유도 코일(2)의 가장자리에는 복수개의 절개홈(18)이 형성되어 고주파 전류가 코일(2)의 중심으로 유도되어 집중분포하고 따라서 근접하는 증발접시(20)로 대부분 유도되므로 전류손실량이 적어진다.Since a plurality of cutting grooves 18 are formed at the edge of the induction coil 2 so that the high frequency current is guided to the center of the coil 2 to be concentratedly distributed and thus mostly guided to the nearby evaporation dish 20, .

또한, 증착후 진공을 해제시켜 코일(2) 및 증착실(24)의 냉각을 하게되며, 종래의 경우 전열히터(54)가 가지는 축열성 때문에 강제 공랭시켰으나 본 발명에서는 코일(2)은 폭이 넓은 직사각형상으로 제작되어 있고 미열만 발생하므로 강제로 냉각시킬 필요없이 코일(2)로 인가하는 고주파 전원(FV)을 차단하고 진공 해제시키면 코일(2)의 자연적인 급랭이 달성된다.The coil 2 and the evaporation chamber 24 are cooled by releasing the vacuum after the deposition. In the conventional case, forced cooling is performed due to the axial heat resistance of the electrothermal heater 54. However, in the present invention, The natural quench of the coil 2 is achieved by shutting off the high-frequency power supply FV applied to the coil 2 and releasing the vacuum without requiring forced cooling since it is produced in a wide rectangular shape and generates only a slight heat.

본 발명에서 급전단자(12)(14)가 급전 지지봉(36)에 체결되어 다소간의 접촉저항이 발생되나 유도작용에 의해 부하인 증발접시(20)에 고열이 발생되고, 코일(2)에는 미열만 발생되므로 코일(2)의 접촉부 마모(석출)가 없으며 그에 따라 코일(2)의 수명이 반 영구적으로 늘어나며 잦은 교체의 번거로움이 없고 교체하더라도 체결구성이 간단히 교체할 수 있다.In the present invention, the feed terminals 12 and 14 are fastened to the power supply support rods 36 so that a slight contact resistance is generated. However, high temperature is generated in the evaporation dish 20 as a load due to the induction action, There is no wear of the contact portion of the coil 2 and the lifetime of the coil 2 is permanently increased. Therefore, the replacement of the fastening structure can be easily performed even if the replacement is not troublesome.

본 발명은 고주파 유도가열을 이용하여 피가열체인 증발접시(20)와 증착물(46) 자신이 직접 가열되므로 효율이 높으며, 증착물이 순간적으로 녹아 증착입자가 더욱 미세하게 융해되고, 균일한 증착을 달성할 수 있고 증착물의 양을 줄일 수 있으며 예열이나 서냉등 예비시간이 필요없어 가동이 자유롭다.Since the evaporation dish 20 and the evaporation material 46 themselves, which are to be heated, are directly heated by using the high frequency induction heating, the efficiency is high, the evaporation material is instantly melted to finely fuse the evaporation particles, It is possible to reduce the amount of the deposition material and the operation is free because it does not require preliminary time such as preheating or slow cooling.

또한, 피가열체인 증발접시(20) 및 증착물(46)을 가열원인 코일(2)로부터 완전히 분리, 차단할 수 있어서 각종오염이 방지되는 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.In addition, it is a useful invention having an effect that the evaporation dish 20 and the evaporation material 46 to be heated can be completely separated and blocked from the coil 2 as the heating source, thereby preventing various contamination.

Claims (3)

전기전도와 내열성이 우수한 판형 금속판(4)을 도너츠 형상으로 적정회수 감아 중앙에 증착물 증발접시를 안치할 수 있는 유도실(6)을 형성하고, 금속판(4)의 상.하단부에 고주파 급전단자(12)(14)를 형성하여서 된 진공증착용 고주파 유도코일.An induction chamber 6 capable of appropriately winding the plate-shaped metal plate 4 having excellent electrical conduction and heat resistance in a donut shape and accommodating the evaporation plate of the evaporation material in the center thereof is formed and the high frequency power supply terminal 12) (14). 제1항에 있어서, 금속판(4)의 가장자리부에 복수개의 절개홈(18)을 등간격으로 형성함을 특징으로 하는 진공증착용 고주파 유도코일.The high frequency induction coil according to claim 1, wherein a plurality of cut-out grooves (18) are formed at equal intervals in the edge portion of the metal plate (4). 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수개의 코일(2)을 접속선(16)으로 연결하여서 됨을 특징으로 하는 진공증착용 고주파 유도코일.The high frequency induction coil according to claim 1 or 2, wherein the plurality of coils (2) are connected by a connection line (16).
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