KR100345386B1 - Vaccum Chamber Apparatus including Valve Device for Chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기적, 기계적 특성을 측정하기 위한 챔버의 진공도를 소자를 테스트하는 동안 충분히 유지시킬 수 있으며, 챔버의 무게를 줄여 외부의 기계적 신호를 높을 효율로 측정될 소자에 전달하여 정확한 실험값을 얻을 수 있는 챔버의 개폐장치 및 이를 포함하는 진공챔버장치에 관한 것이다.The present invention can sufficiently maintain the vacuum degree of the chamber for measuring electrical and mechanical properties during the device test, and reduce the weight of the chamber to transmit external mechanical signals to the device to be measured with high efficiency to obtain accurate experimental values. An opening and closing device of a chamber and a vacuum chamber device including the same.
상기 본 발명은 일정한 내측 공간부를 갖고, 일측에 상기 공간부와 연통된 연장부를 구비한 챔버와, 상기 연장부 내측에 설치되어 챔버의 안팎의 압력차에 의해 상기 챔버의 공기유출구멍을 개폐하는 마개와, 상기 챔버의 연장부와 일측이 착탈 가능하게 결합 형성된 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention has a constant inner space portion, the chamber having an extension portion in communication with the space portion on one side, the stopper is installed inside the extension portion for opening and closing the air outlet hole of the chamber by the pressure difference between the inside and outside of the chamber And, the extension portion and one side of the chamber is characterized in that it comprises an adapter detachably coupled.
또한 본 발명은 일측에 상기 공간부와 연통된 연장부를 구비한 챔버와, 상기 연장부 내측에 설치되어 상기 챔버의 공기유출구멍을 개폐하는 마개와, 상기 챔버의 연장부와 일측이 착탈 가능하게 결합 형성된 어댑터와, 상기 챔버의 공기유출구멍을 폐쇄하기 위하여 상기 어댑터 일측에 관통되어 상기 마개와 수평되게 설치되는 푸시로드와, 상기 어댑터 하단부에 연통되어 상기 챔버의 공간부를 진공 형성하기 위한 진공펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is a chamber having an extension in communication with the space portion on one side, a stopper installed inside the extension to open and close the air outlet hole of the chamber, and the extension portion and one side of the chamber detachably coupled A formed adapter, a push rod penetrating one side of the adapter to close the air outlet hole of the chamber and installed horizontally with the stopper, and a vacuum pump for communicating with a lower portion of the adapter to vacuum the space of the chamber It is characterized by.
Description
본 발명은 챔버의 개폐장치 및 이를 포함하는 진공챔버장치에 관한 것으로, 특히 전기적, 기계적 특성을 측정하기 위한 챔버의 진공도를 소자를 테스트하는 동안 충분히 유지시킬 수 있으며, 챔버의 무게를 줄여 외부의 기계적 신호를 높은 효율로 측정될 소자에 전달하여 정확한 실험값을 얻을 수 있는 챔버의 개폐장치를 포함하는 진공챔버장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chamber opening and closing device and a vacuum chamber device including the same, in particular, the degree of vacuum of the chamber for measuring the electrical and mechanical properties can be sufficiently maintained during the device test, and the weight of the chamber to reduce the external mechanical The present invention relates to a vacuum chamber apparatus including an opening and closing device of a chamber that can transmit a signal to a device to be measured with high efficiency to obtain an accurate experimental value.
일반적으로 미세전자기계기구는 외부의 기계적 신호 즉, 가속도나 진동 또는 충격의 양에 따라 적정한 전기적 신호 또는 기계적 신호를 외부로 인가하는 기구이다.In general, a microelectromechanical apparatus is a mechanism for applying an appropriate electrical signal or mechanical signal to the outside according to the external mechanical signal, that is, the amount of acceleration, vibration, or shock.
이와 같은 미세전자기계기구는 예를들면, 차량에 장착되어 있는 에어백 장치에 설정되어 자동차가 약 60km/시간 이상으로 진행하는 중에 충돌할 때 에어백을 작동시킨다. 이경우 미세전자기계기구 내의 수 마이크로미터 크기의 진동추는 차량이 충돌시 진동추가 가까이 있는 전극과 접촉하게 되며, 이때 발생하는 전기신호가 에어백에 전달되고 이에따라 차량에 탑승하고 있는 탑승자를 보호할 수 있도록 에어백이 부풀어오른다.Such microelectromechanical mechanisms, for example, are set in an airbag device mounted on a vehicle to operate the airbag when the vehicle crashes while traveling for more than about 60 km / hour. In this case, the vibration weight of several micrometers in the microelectromechanical device comes into contact with the electrode near the vibrating weight when the vehicle collides, and the electric signal generated at this time is transmitted to the airbag, thereby protecting the occupant in the vehicle. This swells.
그러나 기존의 기계기구와 달리 미세전자기계기구는 그 크기가 사람 머리카락의 수 십분의 일인 수 마이크로미터 정도로 작기 때문에 공기의 저항에 따라 발생하는 신호에 많은 차이를 보인다. 즉, 공기의 저항에 의해 미세전자기계기구의 구조물이 원활한 작동을 할 수 없게 된다.However, unlike conventional mechanical devices, microelectromechanical devices are small, such as a few tenths of a micrometer, the size of human hair. That is, the structure of the microelectromechanical apparatus cannot be smoothly operated by the resistance of the air.
따라서 최근의 미세전자기계기구는 진공으로 포장되거나 진공상태에서 사용되도록 제작되고 있다. 이에 따라 제작된 미세전자기계기구의 측정도 진공에서 수행되어야 한다.Therefore, recent microelectromechanical devices have been manufactured for use in vacuum packaging or vacuum. Therefore, the measurement of the manufactured microelectromechanical apparatus should also be performed in a vacuum.
이와같은 미세전자기계기구의 특성을 측정하기 위한 종래의 측정장치는 도 1a 및 1b에 나타난 바와같이 내측에 진동추(미도시)의 진동에 따라 전기적 신호를 외부로 전달하는 다수의 전기배선(11)과 접속된 측정소자(10)를 포함할 수 있도록 공간부(1a)를 갖고 상부에는 상기 공간부(1a)를 관찰할 수 있도록 투명커버(7)를 결합한 챔버(1)가 형성되며, 상기 챔버(1) 일측에는 수직으로 절곡된 연장부(3)가 연장 형성되어 있다.Conventional measuring apparatus for measuring the characteristics of such a microelectromechanical device is a plurality of electrical wiring 11 for transmitting an electrical signal to the outside in accordance with the vibration of the oscillating weight (not shown) as shown in Figure 1a and 1b. And a chamber 1 having a space portion 1a so as to include the measuring element 10 connected thereto, and a transparent cover 7 coupled to the space portion 1a so as to observe the space portion 1a. On one side of the chamber 1, an extension part 3 bent vertically is formed.
한편 상기 연장부(3)는 내측으로 상호 연통된 수평 및 수직공기유출구멍(3a,3b)이 형성되어 있으며, 그 하단이 진공펌프(13) 일측에 연통된 연결관(15)과 착탈 가능하게 연통 결합되어 있다.On the other hand, the extension part 3 is formed with horizontal and vertical air outlet holes 3a and 3b communicating with each other inward, and the lower end thereof is detachably connected to the connecting pipe 15 connected to one side of the vacuum pump 13. Are in communication.
이때 상기 연장부(3)와 연결관(15)은 별도의 결합구(17)에 의해 결합이 이루어진다. 또한 상기 진공펌프(13) 작동시 상기 연장부(3)와 연결관(15)의 접촉부로 공기가 누출되는 것을 방지하기 위하여 그 접촉부에 O-링(19)을 위치 설정시킨다.At this time, the extension portion 3 and the connection pipe 15 is made by a separate coupling port (17). In addition, the O-ring 19 is positioned at the contact portion of the vacuum pump 13 to prevent air from leaking into the contact portion of the extension part 3 and the connection pipe 15.
또한 상기 연장부(3) 일측에는 상기 연장부(3)의 수평공기유출구멍(3a)과 동일 높이에 위치되어 상기 공기유출구멍(3a)의 개폐할 수 있는 개폐밸브(5)가 결합되어 있다.On one side of the extension part 3, an on / off valve 5 which is positioned at the same height as the horizontal air outlet hole 3a of the extension part 3 and which can open and close the air outlet hole 3a is coupled. .
한편 이와같이 구성된 종래기술은 챔버(1)의 공간부(1a)를 진공상태를 이루기 위하여도록 먼저, 개폐밸브(5)를 개방한 상태로 진공펌프(13)을 작동시킨다.On the other hand, the prior art configured as described above operates the vacuum pump 13 with the opening / closing valve 5 open in order to achieve the vacuum of the space portion 1a of the chamber 1.
이에따라 상기 공간부(1a)에 존재하는 공기가 연장부(3) 및 연결관(15)를 따라 진공펌프(13)를 거쳐 외부로 유출되어 상기 공간부(1a) 및 수평/수직공기유출구멍(3a,3b)는 진공상태가 이루어진다.Accordingly, the air present in the space portion 1a flows out through the vacuum pump 13 along the extension portion 3 and the connection pipe 15 to the space portion 1a and the horizontal / vertical air outlet hole ( 3a and 3b) are vacuumed.
이어서, 도 1b와 같이 상기 개폐밸브(5)로 상기 수평공기유출구멍(3a)를 폐쇄시킨 뒤 상기 연장부(3)와 연결관(15)을 결합시키고 있는 결합구(17)를 해체하여 연장부(3)로부터 상기 진공펌프(13) 및 연결관(15)을 분리시킨 뒤 상기 측정소자(10)에 대한 테스트를 실시하였다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the horizontal air outlet hole 3a is closed by the opening / closing valve 5, and then the coupling hole 17 which couples the extension part 3 and the connection pipe 15 is disassembled and extended. The vacuum pump 13 and the connection pipe 15 were separated from the unit 3, and then the measurement device 10 was tested.
한편 도 2a 및 2b에서와 같이 다른 종래기술의 경우에서는 전술한 종래기술과 같이 측정소자(10)를 포함하는 챔버(21)가 형성되어 있으며, 상기 챔버(21) 일측에는 수평방향으로 연장부(23)가 연장 형성되어 있다.On the other hand, as shown in Figure 2a and 2b in the prior art, the chamber 21 including the measuring element 10 is formed as in the prior art described above, one side of the chamber 21 extending in the horizontal direction ( 23 is extended.
또한 상기 연장부(23)의 개방구멍(23b)을 개폐하기 위한 마개(29)가 탄성스프링(28)에 의해 탄력 지지되며, 상기 마개(29) 외주에는 마개(29)와 개방구멍(23b)과의 접촉부를 통하여 공간부(21a)로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 O-링(29a)이 결합되어 있다.In addition, the stopper 29 for opening and closing the opening 23b of the extension 23 is elastically supported by the elastic spring 28, the stopper 29 and the opening 23b on the outer periphery of the stopper 29 The O-ring 29a is coupled to prevent air from entering the space 21a through the contact portion.
또한 상기 공간부(21a)를 진공상태로 이루기 위하여 상기 연장부(23) 개방단 측으로 착탈 가능하게 결합되는 연결부(25)를 연장 형성한 진공펌프(27)가 형성되어 있다. 이 경우 상기 챔버(21)의 공간부(21a)를 진공상태로 바꾸기 위하여 상기 연결부(25)의 도입단(25a) 내측으로 상기 연장부(23)의 개방단을 삽입시킨다.In addition, the vacuum pump 27 is formed to extend the connecting portion 25 detachably coupled to the extension portion 23 open end side in order to make the space portion 21a in a vacuum state. In this case, in order to change the space portion 21a of the chamber 21 into a vacuum state, the open end of the extension portion 23 is inserted into the introduction end 25a of the connection portion 25.
이때 상기 도입단(25a) 내측으로 상기 마개(29)를 좌측으로 밀어주는 누름핀(25b)이 형성되어 상기 연장부(23)의 개방구멍(23b)를 개방시키게 되며, 따라서 진공펌프(27) 작동시 상기 공간부(21a) 내부의 공기를 연장부(23)와 연결부(25) 내측을 따라 외부로 유출시킨다.At this time, a push pin 25b for pushing the stopper 29 to the left side is formed inside the introduction end 25a to open the opening 23b of the extension 23, and thus the vacuum pump 27 In operation, the air in the space 21a flows out along the inside of the extension 23 and the connection 25.
또한 상기 진공펌프(27)의 구동에 따라 상기 공간부(21a)가 진공상태로 될 경우 상기 연결부(25)와 연장부(23)를 분리시키고, 이에따라 상기 누름핀(25b)의 마개(29)에 대한 압압이 해제되어 상기 마개(29)는 탄성스프링(28)에 의해 상기 연장부(23)의 개방구멍(23b)을 폐쇄한 후 측정소자(10)에 대한 테스트가 이루어졌다.In addition, when the space portion 21a is in a vacuum state by driving the vacuum pump 27, the connection portion 25 and the extension portion 23 are separated, and thus the stopper 29 of the push pin 25b is separated. After the pressure was released, the stopper 29 closed the opening 23b of the extension 23 by the elastic spring 28, and then the test of the measuring element 10 was performed.
도 2a 및 2b에 미설명 부호 23a는 공기유출구멍, 25c는 O-링, 29는 투명커버를 각각 나타낸다.2A and 2B, reference numeral 23a denotes an air outlet hole, 25c denotes an O-ring, and 29 denotes a transparent cover.
그런데 도1a 및 1b에 도시한 종래기술에서는 챔버(1)의 연장부(3)와 연결되는 연결관(15)을 고무호스로 대체할 경우 착탈과정이 번거로우며, 클립으로 대체할 경우에도 매번 진공상태를 유지하기 위한 고무링과 클립, 챔버의 밸브 및 진공펌프의 연결관을 연결한 후, 상기 챔버(1) 내부가 진공상태가 이루어지면 번거로운 과정을 거쳐 분리해야 하는 매우 불편한 구조로 이루어져 있다.However, in the related art shown in FIGS. 1A and 1B, when the connecting pipe 15 connected to the extension part 3 of the chamber 1 is replaced with a rubber hose, the detachable process is cumbersome, and the vacuum is replaced every time even when the clip is replaced with a clip. After connecting the rubber ring and the clip, the valve of the chamber and the connection of the vacuum pump to maintain the state, the chamber 1 is made of a very inconvenient structure to be separated through a cumbersome process when the vacuum state is made.
한편 진공에서 측정소자(10)를 정밀하게 측정하기 위해서는 진공펌프(13)와 연결된 연결관(15)을 제거할 필요가 있다. 그 이유는 진공펌프(10)와 연결관(15)은 진공을 형성하기 위하여 매우 두껍거나 단단한 재료로 되어있기 때문에 연결관(15) 및 진공펌프(13)와 연결한 상태에서 챔버(1)에 기계적 진동 등의 신호를 전달할 때에는 이 기계적 신호가 측정하고자 하는 소자에 전달되지 않는다. 따라서 원활한 기계적 신호의 전달을 위해서는 챔버(1)가 상기 연결관(15)으로부터 분리되어 있어야 하며 그 무게도 가벼워야 한다.On the other hand, in order to accurately measure the measuring element 10 in the vacuum it is necessary to remove the connecting pipe 15 connected to the vacuum pump (13). The reason is that the vacuum pump 10 and the connecting pipe 15 are made of a very thick or hard material to form a vacuum, so that the vacuum pump 10 and the connecting pipe 15 are connected to the connecting pipe 15 and the vacuum pump 13 to the chamber 1. When transmitting a signal such as mechanical vibration, this mechanical signal is not transmitted to the device to be measured. Therefore, in order to transmit the mechanical signal smoothly, the chamber 1 should be separated from the connecting pipe 15 and its weight should be light.
또한 진공펌프(13)와 연결되는 연장부(3)가 휘어져 있어서 밸브 재료들의 용접이 필수적이며, 실험에 필요한 진공도를 유지하면서 용접할 수 있는 재질은 스테인레스 스틸이 쓰이는데 이는 무게가 무거워 챔버(1)의 무게를 증가시켜 정확한 측정을 하기 위한 조건을 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.In addition, since the extension part 3 connected to the vacuum pump 13 is bent, the welding of the valve materials is essential, and the material that can be welded while maintaining the vacuum degree required for the experiment is made of stainless steel, which is heavy and thus the chamber 1 Increasing the weight of the problem did not meet the conditions for accurate measurement.
한편 도 2a 및 2b에 도시한 다른 종래기술에서는 연장부(23)와 연결부(25)의 삽입과 분리에 따라 누름핀(25b)에 의해 탄성스프링(28)에 의해 탄력 지지된 마개(29)를 개폐시켜 진공을 형성하고 유지시킬 수 있도록 구성되어 있다.On the other hand, in the other prior art shown in Figures 2a and 2b according to the insertion and removal of the extension portion 23 and the connection portion 25 the stopper 29 elastically supported by the elastic spring 28 by the push pin (25b) It is configured to open and close to form and maintain a vacuum.
그런데 이 경우 챔버(21)의 공간부(21a)를 진공상태로 만든 후, 진공펌프(27)와 상기 연결부(25)를 연장부(23)로부터 분리시키게 되는데, 이때 탄성스프링(28)에 의해 진공방향에서 대기방향으로 힘을 받는 상기 마개(29)는 대기방향에서 진공방향으로 가하기 때문에 탄성스프링(28)으로 그 압력을 상쇄하기에는 역부족이었다. 또한 충분히 압력에 대응할 수 있는 탄성계수를 갖는 탄성스프링(28)을 사용할 경우 상기 연결부(25)와 연장부(23)을 결합시킬 때 상기 탄성스프링(28)의 탄성계수를 극복할 수 있는 압력이 필요하게 되므로 그 사용이 매우 제한되는 문제점이 있었다.However, in this case, after making the space portion 21a of the chamber 21 into a vacuum state, the vacuum pump 27 and the connecting portion 25 are separated from the extension portion 23, in this case by the elastic spring 28 The stopper 29, which is forced from the vacuum direction to the atmospheric direction, is insufficient to cancel the pressure with the elastic spring 28 because it is applied from the atmospheric direction to the vacuum direction. In addition, in the case of using the elastic spring 28 having an elastic modulus that can sufficiently correspond to the pressure, the pressure that can overcome the elastic modulus of the elastic spring 28 when the connecting portion 25 and the extension 23 are combined There was a problem that the use is very limited because it is necessary.
또한 이 경우 도 4에 도시된 바와같이 진공유지도의 결과(S1)는 10-2Torr (대기:760 Torr)의 진공도를 수 초정도 유지할 뿐이므로, 수 분에서 수 십분이 요구되는 측정시간을 만족시키지 못하여 측정소자에 대한 정확한 측정이 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.In this case, as shown in FIG. 4, the result of vacuum holding (S1) only maintains a vacuum degree of 10 −2 Torr (atmosphere: 760 Torr) for a few seconds, and thus a measurement time requiring several minutes to ten minutes is required. There was a problem that can not be made accurate measurement for the measuring element is not satisfied.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전기적, 기계적 특성을 측정하기 위한 챔버의 진공도를 소자를 테스트하는 동안 충분히 유지시킬 수 있으며, 챔버의 무게를 줄여 외부의 기계적 신호를 높을 효율로 측정될 소자에 전달하여 정확한 실험값을 얻을 수 있는 챔버의 개폐장치를 포함하는 진공챔버장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, the present invention can maintain the vacuum degree of the chamber for measuring the electrical and mechanical properties sufficiently during the device test, reducing the weight of the chamber to increase the external mechanical signal with high efficiency The present invention provides a vacuum chamber device including an opening and closing device of a chamber that can be transferred to an element to be measured to obtain an accurate experimental value.
도 1a 및 1b는 종래의 챔버의 개폐장치를 나타내는 개략도,1a and 1b is a schematic view showing a conventional opening and closing device of the chamber,
도 2a 및 2b는 다른 종래의 챔버의 개폐장치를 나타내는 개략도,2A and 2B are schematic views showing an opening and closing device of another conventional chamber;
도 3a~3f는 본 발명에 따른 챔버의 개폐장치의 작동을 순서적으로 나타내는 개략도,3a to 3f is a schematic view showing the operation of the opening and closing device of the chamber according to the present invention in sequence;
도 4는 본 발명과 종래기술에서의 진공펌프의 작동을 멈춘후 경과된 시간에 따라 유지되는 진공도를 나타내는 그래프,4 is a graph showing the degree of vacuum maintained according to the elapsed time after the operation of the vacuum pump in the present invention and the prior art,
도 5a 및 5b는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.5A and 5B are schematic diagrams showing another embodiment of the present invention.
*도면내 주요부분에 대한 부호 설명** Description of the symbols for the main parts in the drawings *
31: 챔버 31a: 공간부31: chamber 31a: space part
31b:공기유출구멍 33: 투명커버31b: air outlet hole 33: transparent cover
35: 마개 37: 연장부35: stopper 37: extension
37a: 개방구멍 37b: 돌출부37a: opening hole 37b: protrusion
40: 진공펌프 50: 어댑터40: vacuum pump 50: adapter
50a: 삽입부 51: 연결관50a: insert 51: connector
53: 누출밸브 55: 손잡이53: leak valve 55: handle
60: 캡60: cap
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일정한 내측 공간부를 갖고, 일측에 상기 공간부와 연통된 연장부를 구비한 챔버와, 상기 연장부 내측에 설치되어 챔버의 안팎의 압력차에 의해 상기 챔버의 공기유출구멍을 개폐하는 마개와, 상기 챔버의 연장부와 일측이 착탈 가능하게 결합 형성된 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 개폐장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a constant inner space portion, the chamber having an extension in communication with the space portion on one side, and the chamber is installed inside the extension portion by the pressure difference between the inside and outside of the chamber It provides a opening and closing device of the chamber comprising a stopper for opening and closing the air outlet hole, the adapter is formed detachably coupled to one side of the extension portion of the chamber.
또한 본 발명에 따르면, 측정소자가 배치되는 일정한 내측 공간부를 갖고, 일측에 상기 공간부와 연통된 연장부를 구비한 챔버와, 상기 연장부 내측에 설치되어 챔버의 안팎의 압력차에 의해 상기 챔버의 공기유출구멍을 개폐하는 마개와, 상기 챔버의 연장부와 일측이 착탈 가능하게 결합 형성된 어댑터와, 상기 챔버에 일정한 압력이 형성된 후 상기 마개를 챔버 측으로 압압하여 상기 챔버의 공기유출구멍을 폐쇄하기 위하여 상기 어댑터 일측에 관통되어 상기 마개와 수평되게 설치되는 푸시로드와, 상기 어댑터 하단부에 연통되어 상기 챔버의 공간부를 진공 형성하기 위한 진공펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공챔버장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a chamber having a constant inner space in which the measuring element is disposed, the chamber having an extension part communicating with the space part on one side, and the air of the chamber being installed inside the extension part by a pressure difference between the inside and the outside of the chamber. A stopper for opening and closing the outlet hole, an adapter formed to be detachably coupled to one side of the chamber, and a constant pressure is formed in the chamber to press the stopper toward the chamber to close the air outlet hole of the chamber. Provided is a vacuum chamber device comprising a push rod penetrating one side of the adapter and installed horizontally with the stopper, and a vacuum pump communicating with a lower end of the adapter to form a vacuum in the space of the chamber.
이상에서와같이 본 발명은 미세전자기계기구를 측정하기 위한 측정시간 동안 진공도를 충분히 유지할 수 있으며, 그 구조가 가볍고 간단하게 이루어져 정확한 측정이 가능한 이점이 있다.As described above, the present invention can sufficiently maintain the vacuum degree during the measurement time for measuring the microelectromechanical apparatus, and the structure is light and simple, so that the accurate measurement is possible.
(실시예)(Example)
첨부된 도 3a~3f는 본 발명에 따른 챔버의 개폐장치의 작동을 순서적으로 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명과 종래기술에서의 진공펌프의 작동을 멈춘후 경과된 시간에 따라 유지되는 진공도를 나타내는 그래프이고, 도 5a 및 5b는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략도를 각각 나타낸다.3A to 3F are schematic views showing the operation of the opening and closing apparatus of the chamber according to the present invention in sequence, and FIG. 4 is a vacuum diagram maintained according to the elapsed time after stopping the operation of the vacuum pump according to the present invention and the related art. 5A and 5B show schematic diagrams showing another embodiment of the present invention, respectively.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 챔버의 개폐장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the opening and closing apparatus of the chamber according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a에 도시된 바와 같이 외부로 전기신호를 전달할 수 있는 전기배선(11)과 접속된 측정소자(10)를 위치 설정시킬 수 있는 공간부(31a)를 갖는 챔버(31)가 형성되고, 상기 챔버(31) 상부에는 내부를 관찰할 수 있는 투명커버(33)가 구비되어 있다.As shown in FIG. 3A, a chamber 31 having a space portion 31a for positioning the measuring element 10 connected to the electrical wiring 11 capable of transmitting an electrical signal to the outside is formed. The upper part of the chamber 31 is provided with a transparent cover 33 for observing the inside.
또한 상기 챔버(31) 일측에는 내측에 마개(35)를 구비하며 일측이 외부로 개방된 개방구멍(37a)을 갖는 연장부(37)가 연장 형성되어 있으며, 상기 연장부(37)는 관통구멍(31b)에 의해 상기 챔버(31)의 공간부(31a)와 연통 형성되어 있다.In addition, one side of the chamber 31 is provided with a stopper 35 on the inside thereof, and an extension part 37 having an opening hole 37a open at one side thereof is extended, and the extension part 37 has a through hole. It is formed in communication with the space part 31a of the said chamber 31 by 31b.
한편 상기 공간부(31a)를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(40)는 상기 연장부(37)의 개방단에 착탈가능하게 결합되는 어댑터(50)와 연통 형성되어 있다.On the other hand, the vacuum pump 40 for making the space portion 31a in a vacuum state is formed in communication with the adapter 50 detachably coupled to the open end of the extension portion 37.
또한 상기 어댑터(50)는 하방향으로 일측에 누출밸브(53)를 구비한 연결관(51)이 연장 형성되어 상기 진공펌프(40)와 연통되며, 타단이 상기 연장부(37)가 삽입가능하도록 소정의 삽입부(50a)가 형성된다.In addition, the adapter 50 has a connection pipe 51 having a leakage valve 53 on one side in the downward direction is formed to communicate with the vacuum pump 40, the other end is inserted into the extension 37 A predetermined insertion portion 50a is formed so as to.
또한 상기 어댑터(50) 일측에는 진공상태로 유지할 경우 상기 마개(35)를 외부에서 내부로 밀어 상기 관통구멍(31b)을 폐쇄시키기 위한 푸시로드(55)가 형성되어 있다.In addition, on one side of the adapter 50, a push rod 55 is formed to close the through hole 31b by pushing the stopper 35 from the outside to the inside when it is maintained in a vacuum state.
이 경우 상기 연장부(37)는 마개(35)가 챔버(31)로부터 분리되어 분실 또는 오염되지 않도록 개방단에 상기 마개(35)의 지름보다 다소 작은 상기 개방구멍(37a)을 이루는 돌출부(37b)를 형성하여 상기 마개(35)가 진공용기로 부터 완전히 분리되는 것을 방지한다.In this case, the extension part 37b includes a protrusion 37b which forms the opening hole 37a which is slightly smaller than the diameter of the stopper 35 at the open end so that the stopper 35 is separated from the chamber 31 and is not lost or contaminated. ) To prevent the stopper 35 from being completely separated from the vacuum vessel.
미설명 부호 36 및 57은 O-링을 각각 나타낸다.Reference numerals 36 and 57 represent O-rings, respectively.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 측정장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the measuring device according to the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 도 3a와 같이 투명커버(33)를 열고 측정하고자 하는 소자(10)를 챔버(31)의 공간부(31a)에 장착시키고 상기 측정소자(10)에 전기배선(11)을 접속시킨 후, 상기 투명커버(33)를 닫고 어댑터(50)를 연장부(37)와 연결시킨 뒤 진공펌프(40)를 작동시킨다.First, as shown in FIG. 3A, the transparent cover 33 is opened and the device 10 to be measured is mounted on the space 31a of the chamber 31, and the electrical wiring 11 is connected to the measurement device 10. After closing the transparent cover 33 and connecting the adapter 50 with the extension 37, the vacuum pump 40 is operated.
이어서 상기 진공펌프(40)와 어댑터(50)사이에 진공이 되기 시작하면 상기 챔버(31) 내부는 대기압 상태이고 어댑터(50) 외부는 진공상태이므로 공간부(31a)에 존재하는 공기는 어댑터(50) 방향으로 유출되려는 힘이 발생하게 되고 이 힘은 상기 마개(35)를 어댑터(50) 방향으로 밀게 된다.Subsequently, when the vacuum pump 40 and the adapter 50 start to be vacuum, the air inside the chamber 31 is in an atmospheric pressure state and the outside of the adapter 50 is in a vacuum state. A force is generated to flow in the direction of 50) and this force pushes the stopper 35 toward the adapter 50.
이 경우 일정한 진공이 형성되면 도 3b와 같이 어댑터(50)의 푸시로드(55)를 챔버(31) 쪽으로 밀어 넣는데, 이때 챔버(31)와 어댑터(50) 쪽이 모두 동일한 압력이면서 밀어 넣어지는 연장부(37)의 개방구멍(37a)으로 삽입되는 푸시로드(55) 길이만큼 부피가 감소되는 힘에 의해 상기 마개(35)는 자연스럽게 챔버(31) 쪽으로 이동된다.In this case, when a constant vacuum is formed, the push rod 55 of the adapter 50 is pushed toward the chamber 31 as shown in FIG. 3B, in which the chamber 31 and the adapter 50 are both pushed to the same pressure. The stopper 35 naturally moves toward the chamber 31 by a force whose volume is reduced by the length of the push rod 55 inserted into the opening 37a of the part 37.
이 상태에서 도 3c와 같이 상기 어댑터(50)의 연결관(51) 일측에 형성된 누출밸브(53)를 오픈시키면 상기 어댑터(50)와 진공펌프사이는 대기상태가 되고, 상기 챔버(31) 내부는 진공상태이므로 마개(35)는 진공의 힘으로 더욱 강하게 챔버(31) 쪽으로 압착된다.In this state, as shown in FIG. 3C, when the leak valve 53 formed at one side of the connection pipe 51 of the adapter 50 is opened, the adapter 50 and the vacuum pump are in a standby state, and inside the chamber 31. Since the stopper 35 is pressed into the chamber 31 more strongly by the force of the vacuum.
그 후, 진공펌프(31)의 작동을 중지시키고 도 3d와 같이 어댑터(50)를 챔버(31)로부터 분리시킨다.Thereafter, the operation of the vacuum pump 31 is stopped and the adapter 50 is separated from the chamber 31 as shown in FIG. 3D.
한편 도 3e와 같이 마개(35)가 분리되지 않도록 별도의 캡(60)을 결합하여 사용하는 것도 가능하며, 이때 상기 캡(60)은 주위환경이 청결할 경우 씌우지 않아도 무방하다.On the other hand, it is also possible to use a separate cap 60 in combination so that the stopper 35 is not separated, as shown in Figure 3e, the cap 60 may be covered if the surrounding environment is clean.
따라서 최종적으로 이와같은 상태에서는 챔버(31)가 진공을 이루기 위한 어댑터(50)와 분리된 상태이므로 기계적 신호를 주는 기구(미도시)에 장착하고 기계적 신호에 따른 소자(10)를 측정한다.Therefore, in such a state, since the chamber 31 is separated from the adapter 50 for achieving a vacuum, the chamber 31 is mounted on a mechanism (not shown) that gives a mechanical signal, and the device 10 according to the mechanical signal is measured.
또한 측정이 완료된 후 상기 소자(10)를 챔버(31)로부터 분리할 때는챔버(31)에 별도의 누출밸브(미도시)를 사용하여 챔버(31)의 진공을 해제시키거나, 도 3f와 같이 마개(35)와 연동하는 별도의 볼트(61)에 연결하여 연장부(37)로부터 분리시키면 상기 마개(35)가 막고 있던 챔버(31)의 관통구멍(31b)으로 공기가 유입되어 챔버(31)의 공간부(31a)가 대기압으로 올라가게 되고 이때 투명커버(33)를 열어 측정한 소자를 분리시킨다.In addition, when the device 10 is separated from the chamber 31 after the measurement is completed, a separate leak valve (not shown) is used for the chamber 31 to release the vacuum of the chamber 31, or as shown in FIG. 3F. When it is connected to a separate bolt 61 that interlocks with the stopper 35 and separated from the extension part 37, air flows into the through hole 31b of the chamber 31 which is closed by the stopper 35 and the chamber 31. The space portion 31a of the) rises to atmospheric pressure, and at this time, the transparent cover 33 is opened to separate the measured device.
한편 도 4에 나타낸 바와같이 상기 챔버(31)의 공간부(31a)를 진공으로 형성시킨 다음 진공펌프(40)와 연결시키는 어댑터(50)를 분리한 후부터 시간에 따른 챔버(31)의 진공 유지정도를 측정한 결과이다. 이에 따르면 진공 유지도는 일정한 진공상태 이하에서 진공펌프를 사용하여 계속 진공을 유지시켜 주는 시간에 따라 달라진다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the vacuum of the chamber 31 is maintained over time after the space portion 31a of the chamber 31 is vacuumed and then the adapter 50 for connecting the vacuum pump 40 is separated. This is the result of measuring the degree. According to this, the degree of vacuum retention depends on the time to maintain the vacuum using a vacuum pump under a constant vacuum.
이는 챔버(31) 표면에 흡착되어 있는 잔류 개스, 예를 들어 수분, 질소, 산소 등의 공기, 불순물에 의해 결정되는데 이들의 양을 줄이기 위해 진공용기의 표면을 아주 매끄럽게 하면, 챔버(31)의 내부 표면을 수분 등이 흡착되기 힘든 물질, 즉 질화타이타늄, 유리 등으로 형성하면 흡착되는 물질의 양을 줄여 진공 유지도가 향상된다.This is determined by the residual gas adsorbed on the surface of the chamber 31, for example, air, impurities such as moisture, nitrogen, oxygen, etc., and in order to reduce the amount thereof, the surface of the vacuum chamber is made very smooth. When the inner surface is formed of a material which is hard to be adsorbed by moisture, that is, titanium nitride or glass, the amount of the adsorbed material is reduced to improve vacuum retention.
또한 도 4에서 검은 동그라미로 표시된 결과(S1)는 도 2에 의해 구성된 측정장치의 진공유지도를 나타내었는데 1분 이하에서 1Torr 이상으로 진공도가 악화된 반면에, 검은 사각형으로 표시된 결과(S2)는 챔버 내부의 진공유지도는 약 30분이 경과하여도 30mTorr 이하로 유지된다.In addition, the result indicated by the black circle (S1) in Figure 4 shows the vacuum maintenance of the measuring device configured by Figure 2, the vacuum degree deteriorated more than 1 Torr in less than 1 minute, while the result (S2) indicated in the black square is The vacuum holding degree inside the chamber is maintained below 30 mTorr even after about 30 minutes.
따라서 미세전자기계기구의 특성측정은 약 10분 정도까지 60mTorr 이하로 유지되어야 하는데 본 발명의 장치에 의하면 이러한 요구조건을 충족시킨다.Therefore, the characterization of microelectromechanical devices should be maintained at 60 mTorr or less by about 10 minutes. The device of the present invention satisfies this requirement.
한편 진공도는 초기 진공, 즉 어댑터(50)를 사용하여 진공펌프(40)와 연결한 상태에서 진공펌프(40)를 작동시키면서 최대한 진공을 형성시킨 정도에 따라 결정된다. 상승되는 정도는 표면에 흡착된 입자가 떨어져 나오는 것에 의해 결정되므로 이는 활성화 에너지(activation energy)를 필요로 하여 측정되는 진공도를 y축으로 하고 경과시간을 x축으로 할 때 지수(expopential)관계로 된다.Meanwhile, the degree of vacuum is determined according to the degree of initial vacuum, that is, the maximum vacuum is formed while operating the vacuum pump 40 while being connected to the vacuum pump 40 using the adapter 50. The degree of elevation is determined by the adsorbed particles falling off the surface, which requires an activation energy, which is an exponential relationship when the measured vacuum degree is y-axis and the elapsed time is x-axis. .
다시 말하면 일정한 진공도에서 한 자리수가 높은 진공도로 상승하는데 일정한 시관이 경과한다. 예를 들어 10-3Torr에서 10-2Torr로 상승하는데 10분이 경과한다면 10-6Torr에서 10-5Torr 까지 상승하는 데에도 대략 같은 시간인 10분이 경과한다는 것이다.In other words, the constant view is elapsed from the constant vacuum degree to the one-digit high vacuum level. For example, if 10 minutes have elapsed from 10 -3 Torr to 10 -2 Torr, the same time will elapse for 10 minutes from 10 -6 Torr to 10 -5 Torr.
또한 상기 진공펌프(40)는 고진공 펌프, 예를 들어 유확산펌프(Oil diffusion pump)나 터보 분자 펌프(Turbo molecular pump) 또는 이온펌프(Ion pump) 등을 사용한 경우에도 그대로 적용이 된다. 즉, 고진공 펌프로 10-6Torr 로 초기 진공을 형성한 경우 10-5Torr 까지 상승하는데 30분 이상이 필요하다. 이러한 결과는 본 발명이 미세전자기계기구의 특성을 아주 정밀하게 측정하는데 매우 적합하다는 것을 뒷받침해 주고 있다.In addition, the vacuum pump 40 may be applied as it is even when a high vacuum pump, for example, an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, an ion pump, or the like is used. That is, when the initial vacuum is formed at 10 -6 Torr with a high vacuum pump, it takes 30 minutes or more to rise to 10 -5 Torr. These results support that the present invention is very suitable for measuring the characteristics of microelectromechanical devices with high precision.
한편 종래의 측정장치를 이용하여 측정할 때에는 진공도를 유지하기 위하여 진공펌프와 연결된 연결관을 그대로 유지시켜줘야 하므로 증가된 무게를 상쇄시킬정도의 강한 외부 기계적 신호를 필요로 했으며 이로 인해 기계적 신호 발생장치의 가격이 매우 상승할 뿐만 아니라 정확한 신호량과 미세전자기계기구의 출력에 관한 분석이 불가능하였다.On the other hand, when measuring using a conventional measuring device to maintain the degree of vacuum, the connection to the vacuum pump must be maintained as it is, it required a strong external mechanical signal enough to counteract the increased weight, and thus the mechanical signal generator Not only was the price very high, but the analysis of the exact signal volume and the output of the microelectromechanical apparatus was impossible.
그러나 본 발명은 진공펌프(40)와의 연결을 제거한 상태에서도 60분 이상 진공도가 유지될뿐만 아니라 무게가 2Kg 이하이기 때문에 정밀한 측정이 가능하게 되었다.However, in the present invention, even when the connection with the vacuum pump 40 is removed, not only the degree of vacuum is maintained for 60 minutes or more, but also the weight is 2Kg or less, so that accurate measurement is possible.
또한 마개(35)와 챔버(31)는 가벼운 금속, 예를 들어 알루미늄이나 알루미늄 합금, 마그네슘, 타이타늄 등이나 플라스틱 계열로 만들어지므로 진공을 유지하기 위해서는 이 둘 사이에 부드러운 재질로 이루어진 중간물질(미도시) 예를 들어, 고무, 바이톤 재질의 고분자물 또는 구리 등이 끼워져야 된다.In addition, the stopper 35 and the chamber 31 are made of a light metal, for example, aluminum, aluminum alloy, magnesium, titanium, or plastic series, so to maintain a vacuum, an intermediate material (not shown) between the two is used to maintain vacuum. For example, rubber, viton polymer or copper should be inserted.
이때 상기 중간물질은 상기 마개(35) 쪽이나 챔버(31) 쪽에 부착될 수 있고 양쪽 모두에 부착하는 것도 가능하며, 상기 투명커버(33)와 챔버(31)사이 또한, 전기배선(11)과 챔버(31)사이에도 중간물질이 존재한다. 상기 어댑터(50)를 이용하여 진공을 형성할 때를 위하여 챔버(31)와 어댑터(50) 사이에도 중간물질이 존재한다.In this case, the intermediate material may be attached to the stopper 35 or the chamber 31 and may be attached to both sides, and between the transparent cover 33 and the chamber 31, the electric wiring 11 and the chamber 31. There is also an intermediate between (31). Intermediates are also present between the chamber 31 and the adapter 50 for creating a vacuum using the adapter 50.
한편 진공펌프(40)와 연결하여 챔버(31)를 진공 상태로 형성할 때 어댑터(50)를 진공용기에 안정적으로 부착시키기 위해 도 5a와 같이 연장부(37) 외주에 나사부(71)를 형성할 경우 상기 어댑터(50)의 삽입부 내주에 동일한 피치의 나사부(73)를 형성하여 사용하는 것도 가능하며, 도 5b와 같이 챔버(31)의 연장부(37)와 어댑터(31)를 연결시키는 지지구(75)를 형성하여 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, when connecting the vacuum pump 40 to form the chamber 31 in a vacuum state, a screw portion 71 is formed on the outer circumference of the extension portion 37 as shown in FIG. 5A to stably attach the adapter 50 to the vacuum container. In this case, it is also possible to form and use a threaded portion 73 having the same pitch on the inner circumference of the insertion portion of the adapter 50, as shown in FIG. 5B to connect the extension portion 37 of the chamber 31 to the adapter 31. It is also possible to form and use the support tool 75.
또한 측정중에 챔버(31)의 진공도를 측정하기 위해 상기 챔버(31)에 별도의 진공측정기(미도시)를 부착하여 사용할 수 있다. 따라서 상기 진공측정기에 의해 측정될 때의 진공도를 정확히 측정함으로써 진공도에 따른 미세전자기계기구의 특성을 측정할 수 있다.In addition, a separate vacuum gauge (not shown) may be attached to the chamber 31 to measure the degree of vacuum of the chamber 31 during the measurement. Therefore, by accurately measuring the degree of vacuum when measured by the vacuum gauge it is possible to measure the characteristics of the microelectromechanical apparatus according to the degree of vacuum.
또한 종래기술의 챔버는 무게가 무거워서 진공측정기를 부착할 수 없었지만 본 발명은 챔버의 무게가 매우 가볍기 때문에 이와같은 진공측정기를 설치하여도 무게가 초과되지 않는다.In addition, the chamber of the prior art was too heavy to attach a vacuum gauge, but the present invention does not exceed the weight even if such a vacuum gauge is installed because the weight of the chamber is very light.
이상에서와같이 본 발명은 미세전자기계기구를 측정하기 위한 측정시간 동안 진공도를 충분히 유지할 수 있으며, 그 구조가 가볍고 간단하게 이루어져 정확한 측정이 가능한 이점이 있다.As described above, the present invention can sufficiently maintain the vacuum degree during the measurement time for measuring the microelectromechanical apparatus, and the structure is light and simple, so that the accurate measurement is possible.
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