KR100406927B1

KR100406927B1 - 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로

Info

Publication number: KR100406927B1
Application number: KR10-2001-0015774A
Authority: KR
Inventors: 박판호
Original assignee: 주식회사 씨엠전자
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2003-11-21
Also published as: KR20020075642A

Abstract

본 발명은 임의의 크기와 길이로 형성된 내층 은봉과 그 은봉의 표면에 접합된 외금층과의 접합계면이 용융합금층(즉, 고용체) 상태로 된 반도체 회로선 제조용 봉형 모재를 제조하기 위한 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로에 관한 것으로서, 상부 방(111)과 하부 방(112)으로 구획된 외부 밀폐형 탱크(110); 상기 상/하부 방(111,112)을 각각 개폐하도록 상기 탱크(110)의 상/하부에 설치된 상부 뚜껑(120a) 및 하부 뚜껑(120b); 상부가 개방되고 하면의 일부에 홀(132)이 형성되어 그 홀(132)이 상기 하부 방(112)과 통하도록 상기 상부 방(111) 내에 설치된 제 1 도가니(130+140); 상기 홀(132)을 개폐하는 개폐장치(150); 개방된 상부에 상기 홀(132)이 위치함과 아울러 상기 제 1 도가니(130+140)와 상하 대응되도록 상기 하부 방(112) 내에 설치된 제 2 도가니(190+200); 개방된 상부가 상기 홀(132)이 형성된 상기 제 1 도가니(130)의 하면부에 당접되어 밀폐되고 하면은 중앙부에 봉삽입 홀(211)을 가지고 밀폐되어, 상기 제 2 도가니(190+200) 내에 설치된 봉(棒) 형상의 주형(鑄型)(210+220); 상기 제 1 도가니(130+140) 및 상기 제 2 도가니(190+200)에 각각 열을 가하기 위한 가열 장치(160+170,230+240); 상기 제 1 도가니(130+140) 및 상기 주형(210+220)의 내부 온도를 각각 감지하는 온도 감지기(180,250); 및 상기 개폐 장치(150)의 개폐 동작, 상기 가열 장치의 가열 동작 및 상기 온도 감지기(180,250)의 감지 동작을 제어하는 제어장치(360)를 포함하여 구성되어 있다.

Description

진공 가압식 융착 주조봉 제조 로 {A furnace for fabricating casting stick having double structure}

본 발명은 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로(爐)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 귀금속 및/또는 비철로 된 모재의 주조용으로서 재질이 다른 2개의 금속 및/또는 비금속을 내층과 외층으로 상호 결합하여 봉 형상의 모재로 제조할 수 있도록 하되, 특히 임의의 크기와 길이로 형성된 내층 은봉과 그 은봉의 표면에 접합된 외금층과의 접합계면이 용융합금층(즉, 고용체) 상태로 된 반도체 회로선 제조용 봉형 모재를 제조하기 위한 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로에 관한 것이다.

현재까지 알려진 단면 2층 구조의 봉 제조 방법으로는, 압출 방법, 삽입 방법, 크레딩 방법, 도금 방식 등이 있으며, 이에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

상기 압출 방법은 용융되어 유동성을 갖는 반액상물을 압력에 의해 밀어내어 내층의 고형물 외표면상에 외층으로 결합형성되도록 함으로써 단면이 내층과 외층의 2층 구조를 갖는 봉 형상의 모재를 제조하는 방법을 말한다. 상기 삽입 방법은 내층의 고형물을 파이프 형태의 외층 고형물에 삽입시켜 압연이나 일반작업을 하여 단면이 내층과 외층의 2층 구조로 된 봉 형상의 모재를 제조하는 방법을 말한다. 상기 크레딩 방법은 내층의 고형물 외층에 얇은 박판을 파이프 형태로 포밍(forming) 하면서 용접하여 단면이 내층과 외층의 2층 구조로 된 봉 형상의 모재를 제조하는 방법을 말한다. 또한, 상기 도금 방식은 내층의 고형물을 용융된 용탕물 속을 통과하거나 전기 도금 방식으로 단면이 2층 구조를 갖는 봉 형상의 모재를 제조하는 방법을 말한다.

이와 같이 다양한 2층 구조의 주조봉 제조 방법 중에서, 사용자는 그 용도에 따라 적절한 제조 방법을 택하고 이에 따른 주조로를 사용하여 원하는 봉형상 모재를 제조하고 있는 바, 일 예로 반도체 회로선 제조용 봉형 모재의 기존 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 사용되고 있는 반도체용 회로선은 은 만으로 제조된 것이 이상적이나 이는 열 전도도와 전기 전도도는 좋으나, 내구성과 내화학성 및 내산화성이 떨어져 반도체용 회로선으로써의 사용이 부적합함은 물론, 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해소하고자 근래에는 금 만으로 제조된 반도체용 회로선을 제조하여 사용하고 있으나, 이는 금이 고가(高價)여서 가격 경쟁력이 떨어질 뿐만 아니라, 금의 고유 특성 상 반도체 회로선에 요구되는 인장강도, 전기비저항, 및 열전도도 등의 개선에 한계가 있고, 상기 은 만으로 제조된 반도체용 회로선의 단점인 내구성과 내화학성 및 내산화성은 보완할 수 있었으나, 상대적으로 열 전도도와 전기 전도도가 떨어져 최적의 반도체용 회로선으로 사용하기에는 적절치 못한 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 은선의 표피에 금피막을 접합시키는 성형방법이 대한민국 특허출원 제 1993 - 21794호에 제공되어 있는 바, 이 방법은 금괴를 압연하여 두께가약 0.5mm가 되고 직경이 3.5㎝가 되는 박판(薄板)상으로 만들고 기포가 제거된 은봉을 700℃ - 800℃로 가열하여 이에 상기 제조된 금박판을 감아주고, 이를 재차 500℃ - 600℃로 가열하여 은봉의 표면과 금박판의 내면이 확산접합으로 긴밀히 밀착되게 하는 방법이 있었으며, 이와 같은 방법이 상기 기존의 크래딩 방법에 속하는 것이다.

그러나, 상기의 방법으로 제조된 성형품은 악세사리 용품의 용도로서만 사용될 수 있는 정도의 것으로서, 그 성형품의 제조방법은 은봉의 표면에 금박판을 감은 후 가열하여 금과 은의 계면이 상호 확산접합되도록 하는 것이기 때문에, 금의 용융온도인 1063℃에 근접하도록 가열해야 하고, 이와 같은 온도로 가열하면 은봉은 용융온도가 960℃이기 때문에 상기 은봉의 형상을 변형시키는 문제점을 안고 있기 때문에, 반도체 회로선의 제조 방법으로는 적합치 않은 방법이다.

또한, 은선의 표피에 금피막을 부분 접합시키는 성형방법이 제공되어 악세사리 용품의 용도로서만 사용되는 대한민국 특허출원 제 1999 - 17837호가 있으나, 이는 은봉의 선택된 곳에 고정홈을 가공하고 이에 금박을 안착시킨 후, 내부에 돌출라인이 형성된 금형을 삽입하여 확산접합하는 방법으로서, 이와 같은 방법은 은봉의 일부분에 금피막을 형성시켜 악세사리 제조 기술로만 사용할 수 있을 뿐 반도체용 회로선의 제조 기술로서는 적절치 못한 것이었다.

결론적으로, 상기의 각종 기존 방법을 포함하는 종래의 금과 은의 접합 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 각종의 기존 제조로에 의해서는 금과 은이 단순히 접합되어 있을 정도의 부착력만을 제공할 뿐 반도체 회로선과 같이 미세선으로의 가공에 필요한 접합력을 보유하지 못한 것이기 때문에, 현재 사용되고 있는 반도체 본딩 와이어용 금선 정도의 미세선으로 가공할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 귀금속 및/또는 비철로 된 모재 주조용으로서 재질이 다른 2개의 금속 및/또는 비금속을 내층과 외층으로 상호 결합하여 봉 형상의 모재로 제조할 수 있도록 하되, 특히 임의의 크기와 길이로 형성된 내층 은봉과 그 은봉의 표면에 접합된 외금층과의 접합계면이 용융합금층(즉, 고용체) 상태로 된 반도체 회로선 제조용 봉형 모재를 제조할 수 있도록 된 새로운 구조의 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로를 제공함으로써, 첨단 반도체용 회로선을 제조함에 있어 제조공정이 간편하고 용이하며, 종래에 금 만을 사용하여 제조함으로써 발생하는 가격 경쟁력의 한계성과, 은 만을 사용하여 제조함으로써 발생하는 내구성 및 내화학성 그리고 내산화성의 취약으로 인한 문제점을 해소할 수 있음은 물론, 반도체 분야에서 요구되는 열과 전기 전도도, 전기 비저항, 그리고 인장강도를 포함하는 주요 특성의 향상 및 내구성과 내화학성, 내산화성, 극세선 가공에 필요한 금과 은의 접합력 등을 동시에 만족시킬 수 있는 반도체용 회로선을 제조할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로의 구조를 설명하는 도면으로서, 외부 탱크의 일부를 절개하여 내부의 단면 구조와 외부 구조를 보인 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 은봉 20 : 금 용탕

110 : 탱크 111 : 상부 방

112 : 하부 방 120a : 상부 방 뚜껑

120b : 하부 방 뚜껑 130 : 상부의 내부 도가니

131 : 상부 내부 도가니의 하면 돌출부

132 : 관통 홀 140 : 상부의 외부 도가니

150 : 개폐 장치 151 : 봉체

152 : 핸들 160 : 상부 고주파 유도 코일

170 : 상부 고주파 유도 장치 180 : 상부 온도 감지기

190 : 하부 외부 도가니 200 : 하부 내부 도가니

210 : 주형체 211 : 봉삽입 홀

220 : 주형틀 221 : 융착 피막 공간

230 : 하부 고주파 유도 코일 240 : 하부 고주파 유도 장치

250 : 하부 온도 감지기 260 : 진공 펌프

261 : 진공관 271,272 : 밸브

273 : 진공 게이지 274 : 안전변

280 : 냉각장치 290,300 : 냉각수 급배수 장치

310 : 고정구 320 : 투시구

330,340 : 온도/압력계 350 : 가스 주입관

360 : 제어 장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로는, 상부 방과 하부 방으로 구획된 외부 밀폐형 탱크; 상기 상하부 방을 각각 개폐하도록 상기 탱크의 상하부에 설치된 상부 뚜껑 및 하부 뚜껑; 상부가 개방되고 하면의 일부에 홀이 형성되어 그 홀이 상기 하부 방과 통하도록 상기 상부방 내에 설치된 제 1 도가니(melting part); 상기 제 1 도가니의 상기 홀을 개폐하는 개폐 수단; 개방된 상부에 상기 홀이 위치함과 아울러 상기 제 1 도가니와 상하 대응되도록 상기 하부 방 내에 설치된 제 2 도가니; 개방된 상부가 상기 홀이 형성된 상기 제 1 도가니의 하면부에 당접되어 밀폐되고 하면은 중앙부에 봉삽입 홀을 가지고 밀폐되어, 상기 제 2 도가니 내에 설치된 봉(棒) 형상의 주형(鑄型); 상기 제 1 도가니 및 상기 제 2 도가니에 각각 열을 가하기 위한 가열 수단; 상기 제 1 도가니 및 상기 주형의 내부 온도를 각각 감지하는 온도 감지 수단; 및 상기 개폐 수단의 개폐 동작, 상기 가열 수단의 가열 동작 및 상기 온도 감지 수단의 감지 동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

상기 제 1 도가니는 그 외부를 감싸는 외부 도가니를 더 포함하여 구성되고, 상기 가열 수단은 상기 외부 도가니의 외면을 가열하되, 그 외면 상에 감겨진 고주파 유도 코일과 그 유도 코일에 전류를 인가하기 위한 고주파 유도 장치로 구성된다.

상기 제 2 도가니는 내층과 외층 구조의 2 중 구조를 가지며, 상기 가열 수단은 상기 제 2 도가니의 상기 외층 외면을 가열하되, 그 외면 상에 감겨진 고주파 유도 코일과 그 유도 코일에 전류를 인가하기 위한 고주파 유도 장치로 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 고주파 유도 코일의 발열을 냉각하는 냉각 장치를 구비하되, 상기 고주파 유도 코일은 파이프 형태로 구성되어 있고, 상기 냉각 장치는 그 파이프 내부에 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각수 순환 장치로 구성함이 바람직하다.

상기 개폐 수단은 하단부가 상기 홀에 당접된 봉체와 그 봉체를 상기 탱크의 외부에서 상하로 수직 운동시키는 핸들 장치로 구성되고, 상기 온도 감지 수단은 상기 봉체에 설치된 봉형 온도 센서로 구성하여 상기 제 1 도가니의 내부 온도를 정확히 감지하도록 한다.

상기 주형은 상기 제 2 도가니의 하면을 통해 그 내부로 삽입 설치되되, 상기 봉삽입 홀을 가진 외부의 주형체와 그 주형체 내부에 삽입되어 주형물의 외형을 형성하기 위한 주형틀로 구성되고, 상기 온도 감지 수단은 상기 봉 삽입 홀 내에 상기 봉형 온도 센서와는 별도로 설치되어, 상기 주형 내의 온도를 정확히 감지하도록 한다.

상기 하부 방 내에 상기 제 2 도가니의 하면을 고정 지지함과 아울러 상기 주형의 하면을 지지하되, 그 주형을 착탈 지지하는 고정구가 설치되어, 상기 주형을 착탈설치 가능토록 한다.

또한 본 발명은 상기 탱크의 상기 상하부 방을 각기 진공 가압 상태로 만들기 위한 진공 장치를 더 포함하여 구성하도록 하고, 상기 상부 뚜껑의 상면 일부는 상기 상부 방의 내부가 보이도록 하는 투시구로 구성토록 하며, 상기 탱크의 상기 상하부 방 외면에는 각 방의 내부 온도와 압력을 표시하는 온도/압력계를 각각 구비토록 하고, 상기 탱크의 상기 상부 방 내에 불활성 가스를 주입하기 위한 가스주입관을 구비토록 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로에 대하여 상세히 설명토록 한다.

동 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상부 방(111)과 하부 방(112)으로 구획된 외부 밀폐형 탱크(110); 상기 상·하부 방(111,112)을 각각 개폐하도록 상기 탱크(110)의 상하부에 복수개의 볼트/너트(121)를 매개로 결합 설치된 상부 뚜껑(120a) 및 하부 뚜껑(120b); 상부가 개방되고 하면의 중앙부(131)가 상기 하부 방(112)측으로 하향 돌출되고 그 돌출된 중앙부(131)의 중앙에 관통 홀(132)이 형성되어 그 홀(132)이 상기 하부 방(112)과 통하도록, 상기 상부 방(111) 내에 설치된 상부의 내부 도가니(130); 상기 내부 도가니(130)의 외부를 감싸고 있는 상부의 외부 도가니(140); 상기 내부 도가니(130) 내의 중심에 수직 설치되어 상기 홀(132)의 상부 입구에 하단부가 당접되어 그 홀(132)을 막고 있는 봉체(151)와, 그 봉체(151)를 지지함과 아울러 상기 탱크(110)의 외부에서의 조작으로 상하 수직 운동시켜 상기 홀(132)을 개폐하기 위한 핸들(152)로 구성된 개폐 장치(150); 상기 외부 도가니(140)의 외면에 권선된 파이프 형태의 상부 고주파 유도 코일(160); 상기 상부 고주파 유도 코일(160)에 전류를 인가하는 상부 고주파 유도 장치(170); 상기 봉체(151)의 표면상에 수직설치되어 감지된 아날로그 온도데이터를 상기 탱크(110)의 외부로 전달하는 봉 형태의 상부 온도 감지기(180); 개방된 상부 중앙에 상기 홀(132)의 하단부가 위치함과 아울러 상기 상부의 외부 도가니(140)와 상·하 대응되도록 상기 하부 방 내에 설치된 하부의 외부 도가니(190); 상기 외부 도가니(190)의 내벽에 접하도록 설치되어 하부의 도가니가 이중 구조를 가지도록 하는 하부의 내부 도가니(200); 개방된 상부 입구가 상기 홀(132)이 형성된 상기 상부의 내부 도가니(130)의 중앙부(131) 하면부에 당접되어 밀폐되어 있고, 하면의 중앙부에 주조 대상물로서의 봉(일예로 은 봉을 가르킴)(10)의 삽입 시 밀폐되는 봉삽입 홀(211)을 가지고서, 상기 내부 도가니(200)의 하면을 통해 그 내부로 삽입 설치된 봉(棒) 형상의 주형체(鑄型體)(210); 상기 주형체(210) 내에 삽입되어 상기 주조 대상물로서의 봉(10)의 피막 외층의 형태 및 두께를 결정함과 아울러 내층 봉(10)의 표면과 외층 주조물(일예로 융착용 용해물로서의 금용탕을 가르킴)간의 상호 결합 반응을 위한 공간(221)을 형성하는 주형틀(220); 상기 외부 도가니(190)의 외면에 권선된 파이프 형태의 하부 고주파 유도 코일(230); 상기 하부 고주파 유도 코일(230)에 전류를 인가하는 하부 고주파 유도 장치(240); 상기 주형체(210)의 상기 봉삽입 홀(211)의 형성면에 일체로 설치되어 상기 삽입 봉(10)으로부터 감지된 아날로그 온도데이터를 상기 탱크(110)의 외부로 전달하는 하부 온도 감지기(250); 상기 탱크(110)의 상하부 방(111,112)과 진공관(261)을 매개로 연결되어 각 방(111,112)의 내부 공기를 흡착함으로써 진공 상태로 만들기 위한 진공 펌프(260); 상기 진공관(261) 상에 설치되되, 상기 상부 방(111)과 상기 진공 펌프(260)간의 개폐를 위한 상부 밸브(271)와, 상기 하부 방(111)과 상기 진공 펌프(260)간의 개폐를 위한 하부 밸브(272)와, 진공 시 안전을 위한 진공 게이지(273)와 안전변(274); 상기 상/하부 밸브(271,272)를 통과하여 상기 진공 펌프(260)로 흡착되는 공기를 냉각하도록, 상기 진공관(261) 상에 설치된 냉각장치(280); 파이프 형태의 상기 상부 및 하부 고주파 유도 코일(160,230)내에 냉각수를 각각 급/배수하기 위한 상부 및 하부 냉각수 급/배수 장치(290,300); 상기 하부 방(112) 내에 설치되어 상기 하부의 외부 도가니(190)의 하면을 고정 지지함과 아울러 상기 주형체(210)의 하면을 지지하되, 그 주형체(210)를 착탈가능토록 지지하는 고정구(310); 상기 상부 뚜껑(120a)의 상면 일부에 상기 상부 방(111)의 내부를 보기 위해 설치된 투시구(320); 상기 탱크(110)의 상기 상/하부 방(111,112) 외면에 각 방(111,112)의 내부 온도와 압력을 표시하도록 각기 설치된 상부 및 하부 온도/압력계(330,340); 상기 탱크(110)의 상기 상부 방(111) 내에 불활성 가스를 주입하기 위한 가스 주입관(350); 및 상기 개폐 장치(150)의 상기 핸들(152)의 작동을 제어하여 상기 홀(132)에 대한 개폐를 제어하고, 상기 상/하부 고주파 유도 장치(170,240)를 각기 제어하고, 상기 냉각 장치(280)와 상기 진공 펌프(260)의 동작을 제어하며, 상기 상/하부 온도 감지기(180,250)를 각기 제어하여 각 온도 감지기(180,250)로부터 감지되는 아날로그 온도 데이터를 디지털 처리하고 그 데이터를 표시함과 아울러 그 데이터와 기 설정된 각종 기준 데이터(온도, 압력, 시간 등)에 근거하여 상기 고주파 유도 장치(170,240)의 전류 인가 세기 및/또는 상기 핸들(152)의 조작 시기 등을 상호 유기적으로 적정 시기에 제어하기 위한 제어 장치(360)로 구성되어 있다.

이어 본 발명의 동작을 설명토록 하되, 임의의 크기와 길이로 형성된 내층 은봉과 그 은봉의 표면에 접합된 외금층과의 접합계면이 용융합금층(즉, 고용체) 상태로 된 반도체 회로선 제조용 봉형 모재에 대한 제조 시 본 발명을 적용하도록 하고, 그 제조 과정 시의 본 발명의 동작을 일예로 설명토록 한다.

본 발명은 먼저 99.9% 이상의 순도를 갖는 은봉(10)을 적정 크기와 길이로 제작한 후, 그 제작된 은봉(10)을 상기 탱크(110)의 상기 하부 뚜껑(120b)을 열고 상기 봉삽입 홀(211)을 통해 삽입하여 상기 주형틀(220) 내측 중앙부에 수직으로 세워 고정시킨 후, 그 하부 뚜껑(120a)을 닫아 상기 하부 방(112)을 밀폐하고 상기 하부 밸브(272) 및 상기 진공 펌프(260)를 이용하여 중진공 상태로 만든다.

한편 상술된 은봉(10) 삽입 과정의 다른 예에 대해 설명하면, 상기 주형체(210)는 상기 주형틀(220)이 삽입된 채로 착/탈가능하므로, 이들(210+220)을 외부로 빼내어 상기와 같이 은봉(10)을 상기 봉삽입 홀(211)을 통해 삽입하여 상기 주형틀(220) 내측 중앙부에 수직으로 세워 고정시키고, 이들(210+220+10)을 상기 외부 도가니(190)의 하면을 통해 장착하고 상기 고정구(310)를 이용하여 고정 지지되도록 한 후, 그 하부 뚜껑(120b)을 닫아 상기 하부 방(112)을 밀폐하고 상기 하부 밸브(272) 및 상기 진공 펌프(260)를 이용하여 중진공 상태로 만든다. 이때, 상기 주형틀(220)은 그 두께와 내면의 형태에 따라 상기 주조 대상물로서의 봉(10)의 피막 외층의 형태 및 두께를 결정하므로, 목적에 따라 원하는 주형틀(220)로 교체할 수 있다.

아울러, 상기 탱크(110)의 상기 상부 뚜껑(120a)을 열고 융착용 용해물로서의 고체 상태의 금을, 상기 내부 도가니(130)의 하면에 형성되어 상기 상/하부 방(111,112)간을 연통하는 관통 홀(132) 입구가 상기 봉체(151)에 의해 막혀진 상태에서, 상기 상부의 내부 도가니(130) 내에 투입한 후, 상기 상부 뚜껑(120a)을 닫아 상기 상부 방(111)을 밀폐하고 상기 상부 밸브(271)와 상기 진공 펌프(260)를 이용하여 중진공 상태로 만든다.

이와 같이 상기 은봉(10)이 투입된 상태에서, 상기 하부 고주파 유도 장치(240)를 통해 상기 하부 고주파 유도 코일(230)에 전류를 인가하여 상기 하부 도가니(190,200)에 열을 가함으로써, 상기 투입된 은봉(10)의 표면을 적정 온도로 가열하되, 그 조건은 상기 은봉(10)이 그 표면에서부터 내측으로 소정의 깊이 만큼 반용융상태가 되도록 한다. 이때, 상기 하부 온도 감지기(250)가 상기 은봉(10)과 접하여 있으므로, 그 온도 감지기(250)를 통해 상기 은봉(10)의 표면 온도를 정확히 감지할 수 있고 이에 따라 그 은봉(10)의 예열 온도를 상기 고주파 유도 장치(240)를 통해 자동 제어할 수 있다.

이와 같이 상기 은봉(10)의 표면을 예열하여 반용융 상태로 만든 후 또는 이전 또는 동시에, 상기 상부 고주파 유도 장치(170)를 통해 상기 상부 고주파 유도 코일(160)에 전류를 인가하여 상기 상부 도가니(130,140)에 열을 가함으로서, 상기 투입된 금을 용융시켜 금용탕(20)으로 만든다.

이어, 상기 가스 주입관(350)을 통해 상기 상부 방(111) 내에 불활성 가스인 N₂가스를 주입하여 그 상부 방(111) 내부를 가압한 후, 상기 핸들(152)을 조작하여 상기 봉체(151)를 위로 올리면, 상기 상부 방(111)은 중진공 상태에서 가압된 상태이고 상기 하부 방(112)은 중진공 상태이므로, 상기 금용탕(20)이 상기 홀(132)을 통해 상기 융착 피막 공간(221) 내로 빠르고 순간적으로 주입된다.

다음, 상기 핸들(152)을 역 조작하여 상기 봉체(151)을 아래로 내려 상기 홀(132)의 입구를 막고, 중진공 상태의 상기 하부 방(112) 내에 방치해 두면, 상기 공간(221) 내에서 상기 은봉(10)과 상기 금용탕(20) 간의 상호 열평형이 일어나 액체상태의 상기 금용탕(20)입자가 반용융상태의 상기 은봉(10) 표면에 침투되어 그 은봉(10)표면의 입자와 융합되면서 상호 경계면 상에 금과 은의 고용체 상태인 용융합금층이 형성되며, 이로 인해 상기 용융합금층을 매개로 상기 금(20)과 상기 은봉(10)이 견고하게 결합되면서 상기 금층(20)이 상기 은봉(10)의 외주면을 따라 일정한 두께를 갖도록 감싸게 된다.

상기와 같이 상기 주형(210+220)내의 상기 공간(221) 내에 상기 금용탕(20)을 순간 주입하고 방치해 두는 의미는 로내에서 서냉이 되라는 의미이고, 상기 하부 방(112) 내를 진공상태(또는 불할성 가스 분위기 상태)로 유지시키는 이유는 은은 그 특성상 산화에 약하기 때문에 그를 방지하기 위함이다.

상기와 같이 하여 상기 용융합금층을 매개로 상기 금(20)과 상기 은봉(10)이 상호 일체화 되면서 냉각이 완료되면, 이를 다시 소둔로(미도시)에 투입하여 적정 온도와 시간 조건으로 소둔하고 서냉을 하는데, 그 이유는 결정조직의 조정 또는 내부응력을 제거하고 은과 금의 연신율을 일치시키며 연성을 증가시키기 위함이다.

상기 소둔온도와 소둔시간을 상기 범위 이하로 하게되면 상기 결정조직의 조정이 미흡하고, 내부응력이 제거되지 못하며 은과 금의 연신율이 불일치하고 연성이 향상되지 못하는 문제점이 발생하였다.

이상의 공정이 완료되면, 최종적으로 상기 주형(210+220)으로 부터 상기 최종 제조물을 인출해 내어 그 최종 제조물의 단부를 연신기(미도시)에 물리고, 직경이 0.016mm - 0.070mm가 되도록 연신을 하여 스풀(Spool)에 권취함으로써, 반도체용 회로선의 제조를 완료한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로에 의하면, 재질이 다른 2개의 금속 및/또는 비금속을 내층과 외층으로 상호 결합하여 봉 형상의 모재로 제조함에 있어 기존의 방법과 비교하여 그 결합력을 매우 향상시키며, 특히 첨단 반도체용 회로선을 제조함에 있어 제조공정이 간편/용이하고, 종래에 금 만을 사용하여 제조함으로써 발생하는 가격 경쟁력의 한계성과, 은 만을 사용하여 제조함으로써 발생하는 내구성 및 내화학성 그리고 내산화성의 취약으로 인한 문제점을 해소할 수 있음은 물론, 반도체 분야에서 요구되는 열과 전기 전도도, 전기 비저항, 그리고 인장강도를 포함하는 주요 특성의 향상 및 내구성과 내화학성, 내산화성, 극세선 가공에 필요한 금과 은의 접합력 등을 동시에 만족시킬 수 있고, 또한 본 발명에 의한 제조시 금과 은의 접합 계면이 고용체 상태의 용융합금층으로 형성되어 극세선 가공에 필요한 접합력을 보유하고 있으므로 점차 반도체 칩이 극소하되는 추세에 맞추어 기존의 반도체용 와이어보다 극세선의 마이크로 와이어를 제조할 수 있는 특유의 효과가 창출된다.

Claims

재질이 다른 2개의 금속 및 비금속을 내층과 외층으로 상호 결합하여 단면 2층 구조의 주조물로 제조하기 위한 로에 있어서,

상부 방과 하부 방으로 구획된 외부 밀폐형 탱크;

상기 상/하부 방을 각각 개폐하도록 상기 탱크의 상/하부에 설치된 상부 뚜껑 및 하부 뚜껑;

상부가 개방되고 하면의 일부에 홀이 형성되어 그 홀이 상기 하부 방과 통하도록 상기 상부방 내에 설치된 제 1 도가니;

상기 제 1 도가니의 상기 홀을 개폐하는 개폐 수단;

개방된 상부에 상기 홀이 위치함과 아울러 상기 제 1 도가니와 상하 대응되도록 상기 하부 방 내에 설치된 제 2 도가니;

개방된 상부가 상기 홀이 형성된 상기 제 1 도가니의 하면부에 당접되어 밀폐되고 하면은 중앙부에 봉삽입 홀을 가지고 해당 봉의 삽입 시 밀폐되도록, 상기 제 2 도가니 내에 설치된 봉(棒) 형상의 주형(鑄型);

상기 제 1 도가니 및 상기 제 2 도가니에 각각 열을 가하기 위한 가열 수단;

상기 제 1 도가니 및 상기 주형의 내부 온도를 각각 감지하는 온도 감지 수단; 및

상기 개폐 수단의 개폐 동작, 상기 가열 수단의 가열 동작 및 상기 온도 감지 수단의 감지 동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 도가니는 그 외부를 감싸는 외부 도가니를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 2 항에 있어서,

상기 가열 수단은 상기 외부 도가니의 외면을 가열하되, 그 외면 상에 감겨진 고주파 유도 코일과, 그 유도 코일에 전류를 인가하기 위한 고주파 유도 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 도가니는 내층과 외층의 2 중 구조를 가진 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조 제조봉 로.
제 4 항에 있어서,

상기 가열 수단은 상기 제 2 도가니의 상기 외층 외면을 가열하되, 그 외면 상에 감겨진 고주파 유도 코일과, 그 유도 코일에 전류를 인가하기 위한 고주파 유도 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 고주파 유도 코일의 발열을 냉각하기 위한 냉각수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 6 항에 있어서,

상기 고주파 유도 코일은 파이프 형태로 구성되어 있고, 상기 냉각수단은 그 파이프 내부에 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각수 순환 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 개폐 수단은 하단부가 상기 홀에 당접되어 상기 제 1 도가니 내에 수직설치된 봉체와, 그 봉체를 상기 탱크의 외부에서 상하로 수직 운동시키는 핸들 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 8 항에 있어서,

상기 온도 감지 수단은 상기 봉체(의 표면)에 설치된 봉형 온도 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 주형은 상기 제 2 도가니의 하면을 통해 그 내부로 삽입 설치되되, 상기 봉삽입 홀을 가진 외부의 주형체와 그 주형체 내부에 삽입되어 주형물의 외형 및 두께를 결정하기 위한 교체형 주형틀로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 온도 감지 수단은 상기 봉 삽입 홀 내에 설치된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 방 내에 상기 제 2 도가니의 하면을 고정 지지함과 아울러 상기 주형의 하면을 지지하되, 그 주형을 착탈가능토록 지지하는 고정구가 설치된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 탱크의 상기 상/하부 방을 각기 진공 가압 상태로 만들기 위한 진공 장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 뚜껑의 상면 일부는 상기 상부 방의 내부가 보이도록 하는 투시 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 탱크의 상기 상/하부 방 외면에는 각 방의 내부 온도와 압력을 표시하는 온도/압력계가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.
제 1 항에 있어서,

상기 탱크의 상기 상부 방 내로 불활성 가스를 주입하기 위한 가스 주입관이 상기 상부 뚜껑에 설치된 것을 특징으로 하는 진공 가압식 융착 주조봉 제조 로.