KR100643803B1 - 알루미늄 샤워헤드 및 그 가공방법과, 이를 위한 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 샤워헤드 및 그 가공방법과, 이를 위한 드릴에 관한 것으로서,

분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드에 있어서, 분사홀 내면 각 단차의 에지부가 라운딩 형태로 형성되는 알루미늄 샤워헤드 및 그 가공방법, 이를 위한 드릴을 제공하며,

샤워헤드의 분사홀 내의 단차가 형성된 부분을 라운드 형태로 가공하여 분사가스의 흐름을 원활하게 하고, 피막 보호를 통해 파티클 생성을 줄일 수 있도록 한다.

알루미늄, 샤워헤드, 드릴

Description

알루미늄 샤워헤드 및 그 가공방법과, 이를 위한 드릴{Aluminum shower head and method of manufacturing the same, and drill}

도 1은 종래의 알루미늄 샤워헤드의 일예를 나타낸 단면도,

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도,

도 3은 종래의 분사홀 가공에 사용되는 드릴로서, 도 3(a)는 대경부 가공용 드릴을 예시한 도면, 도 3(b)는 소경부 가공용 드릴을 예시한 도면,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 알루미늄 샤워헤드의 단면도,

도 5는 도 4의 A' 부분의 확대도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 분사홀의 대경부 가공용 드릴을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 알루미늄 샤워헤드의 가공순서를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200: 알루미늄 샤워헤드 130: 분사가스

135: 와류현상 140, 240: 분사홀

142, 242: 상측홀 144, 244: 미세홀

146,246: 하측홀 148, 248: 분사구

150: 피막층 160: 대경부 가공 드릴

170: 소경부 가공 드릴 252: 제1곡면부

254: 제2곡면부 256: 제3곡면부

258: 제4곡면부 262: 제1경사면

264: 제2경사면 300: 드릴

310: 드릴 몸체부 320: 첨단부

330: 드릴 제1곡면부 340: 드릴 제2곡면부

350: 드릴 경사부

본 발명은 알루미늄 샤워헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분사홀 내에 작은 지름으로 형성된 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드에 관한 것으로, 특히 샤워헤드의 분사홀 내의 단차가 형성된 부분을 라운드 형태로 가공하여 분사가스의 와류현상을 저감시키고, 피막 균열에 의한 파티클 유발을 저감시키는 알루미늄 샤워헤드에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이러한 알루미늄 샤워헤드를 가공하기 위한 가공방법 및 드 릴에 관한 것이다.

샤워헤드는 대략 판상의 본체부에 노즐 기능을 하는 다수개의 분사홀이 형성되어 각종 분사가스를 대상물의 표면에 분사하는 제품으로서, 반도체나 LCD 분야의 각종 증착 또는 에칭 공정에 사용되고 있다. 이러한 샤워 헤드는 예를 들어, LCD 공정 장비 중 PE-CVD에 설치되어 LCD 글래스 기판 상에 박막을 형성시키기 위한 용도로 사용된다.

샤워헤드의 재질로서는 분사가스와의 반응성, 가공성 등을 고려하여 통상적으로 알루미늄 재질이 사용되는바, 표면 산화가 쉽게 이뤄진다는 알루미늄 재질의 특성으로 인해 알루미늄 샤워헤드에는 기계가공의 완료 후에 양극산화처리(anodizing)와 같은 피막처리를 통해 소정 두께의 피막층을 형성시키고 있다. 이러한 피막층은 알루미늄 샤워헤드의 내식성과 내마모성을 높이는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 종래의 알루미늄 샤워헤드의 일예를 나타낸 단면도, 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도, 도 3은 종래의 분사홀 가공에 사용되는 드릴로서, 도 3(a)는 대경부 가공용 드릴을 예시한 도면, 도 3(b)는 소경부 가공용 드릴을 예시한 도면이다.

예시된 샤워헤드(100)를 보면, 분사가스(130)를 고르게 흘려주기 위한 분사홀(140)이 형성되며, 이러한 분사홀(140)은 분사가스(130)가 유입되는 상측홀(142)과 분사가스(130)를 확산시키기 위한 미세홀(144)과 분사가스(130)를 분사구(148) 로 유도하기 위한 하측홀(146), 그리고 분사가스(130)를 분사시키는 분사구(148)로 이루어진다.

이렇게 단차가 형성된 분사홀(140)을 가공하기 위하여 종래에는 다음과 같은 가공방법을 이용하였다.

샤워헤드(100)의 일면에 도 3(a)에 예시된 형태의 대경부 가공용 드릴(160)을 이용하여 소정깊이만큼 다수개의 분사홀 대경부를 드릴링 가공한 후, 샤워헤드(100)의 상하면을 뒤집고 반대면에 마찬가지 방식으로 다수개의 분사홀 대경부를 드릴링 가공한다. 이후 도 3(b)에 예시된 형태의 소경부 가공용 드릴(170)을 이용하여 대경부의 중심부를 드릴링 가공하여 양측 대경부를 관통하는 미세홀을 형성한다.

그런데, 이렇게 종래의 방식에 의해 형성된 분사홀(140)은 단차가 형성된 가장자리 부위가 각을 이루고 있어서, 분사가스(130)의 분사시에 와류현상(135)이 발생되고 이로 인해 가스의 흐름에 방해를 받아 분사가스(130)의 확산과 박막의 증착에 있어서 상당한 저해 요인이 되었다.

또한, 드릴링 가공이 완료된 후 양극산화처리와 같은 피막처리 시에 분사홀(140)의 각진 형상 때문에 분사홀(140)의 표면이 균일하게 피막처리가 되지 않아, 표면 전체에 걸쳐 고른 내식성과 내마모성이 부여되지 않는 문제점이 있었다.

특히, 200℃-400℃ 정도의 공정온도 조건에서 열팽창으로 인한 피막 균열이 발생될 수 있고, 이로 인해 파티클이 유발되는 경우 파티클이 분사가스(130)와 함께 대상물의 표면에 증착되어 제품의 품질이 현저하게 떨어지는 치명적인 문제점이 발생될 수도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 분사홀 내에 작은 지름으로 형성된 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드에 관한 것으로, 특히 샤워헤드의 분사홀 내의 단차가 형성된 부분을 라운드 형태로 가공하여 분사가스의 와류현상을 저감시키고, 피막 균열에 의한 파티클 유발을 저감시키는 알루미늄 샤워헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이러한 알루미늄 샤워헤드를 가공하기 위한 가공방법 및 드릴을 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알루미늄 샤워헤드는, 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드에 있어서, 분사홀 내면 각 단차의 에지부가 라운딩 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드릴은, 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드의 분사홀의 대경부를 가공하는 드릴로서, 소정의 지름을 갖는 원통 형태의 드릴 몸체부; 상기 드릴 몸체부의 한쪽 끝단에 원뿔형태로 돌출되어 형성된 드릴 경사부; 를 포함하여 이루어지며, 상기 드릴 몸체부와 드릴 경사부의 연결부분은 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게, 상기 드릴 경사부의 중심부에는 소정 높이로 돌설된 첨단부가 형성되며, 드릴 경사부와 첨단부의 연결부분은 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알루미늄 샤워헤드 가공방법은, 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공을 한 후, 피막층을 갖도록 피막처리를 하는 알루미늄 샤워헤드의 가공방법에 있어서, 상기 구성의 드릴로 소정깊이만큼 분사홀의 대경부를 드릴링 가공하는 제1단계; 제1단계보다 작은 지름의 드릴로 상기 대경부의 중심부를 드릴링 가공하여 미세홀을 형성하는 제2단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 알루미늄 샤워헤드의 단면도, 도 5는 도 4의 A' 부분의 확대도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 분사홀의 대경부 가공용 드릴을 나타낸 도면이다.

본 실시예의 알루미늄 샤워헤드(200)의 분사홀(240)은, 분사홀(240) 내에 작은 지름을 갖는 미세홀(244)이 구비되도록 단차가공된다.

미세홀(244)은 분사가스(130)의 확산을 위한 것으로서, 샤워헤드가 설치되는 구체적인 공정 조건에 따라 분사가스(130)가 충분히 확산할 수 있는 정도의 길이와 지름으로 형성된다.

본 실시예의 분사홀(240)은 분사가스(130)의 원활한 흐름을 얻고 피막층의 균일한 형성에 의해 파티클 발생을 최소화하기 위하여 각 단차의 에지부가 라운딩 형태로 형성된다.

이를 보다 구체적으로 보면, 분사홀(240) 내부의 단차가 있는 에지부인 상측홀(242)과 제1경사면(262)이 만나는 부분에 제1곡면부(252)가 형성되고, 하측홀(246)과 제2경사면(264)이 만나는 부분에 제2곡면부(254)가 형성되도록 각각 라운딩 처리가 된다.

또한, 미세홀(244)과 제1경사면(262)이 만나는 부분에 제3곡면부(256)가 형성되고, 미세홀(244)과 제2경사면(264)이 만나는 부분에 제4곡면부(258)가 형성되도록 각각 라운딩 처리가 된다.

이러한 각 곡면부는 도 3에 예시된 종래의 드릴을 이용하여 분사홀을 가공한 후 별도의 라운딩 처리를 거치는 방식으로 이뤄질 수도 있지만, 바람직하게는 후술하는 바와 같이 도 6에 예시된 형태의 드릴을 이용하여 한번의 공정으로 형성된다.

한편, 예시된 샤워헤드는 대경부와 소경부, 대경부로 이뤄지는 단차로 이뤄져 있지만, 대경부와 중경부, 소경부, 중경부, 대경부로 이뤄지는 다단의 단차로 이뤄지는 것도 가능하다. 이 경우에도 각 단차의 에지부를 라운딩 형성하면 본 실시예와 동일한 효과를 얻게 된다.

상기와 같이 알루미늄 샤워헤드 분사홀의 내부 단차의 에지부에 곡면부를 형성하기 위한 드릴에 대하여 설명한다.

단차 가공을 위하여 종래에는 도 3(a)에 예시된 대경부 가공용 드릴과 도 3(b)에 예시된 소경부 가공용 드릴이 사용되었는바, 본 실시예에서는 대경부 가공용 드릴의 외곽선 형상을 적절하게 형성하여 한번의 드릴 작업으로 라운딩이 형성될 수 있도록 한다.

이를 위한 본 실시예의 드릴(300)은 소정의 지름을 갖는 원통 형태의 드릴 몸체부(310)와, 드릴 몸체부(310)의 한쪽 끝단에 원뿔형태로 돌출되어 형성된 드릴 경사부(350)를 포함하여 이루어지며, 드릴 몸체부(310)와 드릴 경사부(350)의 연결부분이 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖는다. 이를 위하여 드릴 몸체부(310)와 드릴 경사부(350)의 연결부분에는 도시된 형태로 드릴 제1곡면부(330)가 형성된다.

상기 드릴 몸체부(310)의 도시되지 않은 상부는 드릴링 머신(미도시)의 구동부(미도시)에 체결될 수 있도록 적절하게 형성될 수 있다.

드릴 경사부(350)는 드릴 몸체부(310)의 한쪽 끝단에 원뿔 형태로 돌출되어, 가공물을 절삭하는 부분으로서, 드릴 몸체부(310)와 드릴 경사부(350)에 구비되는 절삭날의 절삭각 및 구체적인 형상 조건 등은 가공 조건에 따라 적절하게 변경 구성될 수 있다. 본 실시예에서 중요한 것은 드릴의 외곽선 형상이다.

한편, 드릴 경사부(350)의 중심부에는 소정 높이로 돌설된 첨단부(320)가 형성되며, 드릴 경사부(350)와 첨단부(320)의 연결부분은 라운딩 처리된 외곽선 형상 을 갖는다. 이를 위하여 드릴 경사부(350)와 첨단부(320)의 연결부분에는 도시된 형태로 드릴 제2곡면부(340)가 형성된다.

도시된 바와 같이, 드릴 제1곡면부(330)와 드릴 제2곡면부(340)는 라운딩 곡률의 방향에 있어서 서로 반대의 곡률로 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖게 된다.

이러한 구성에 의하면, 드릴 몸체부(310)와 드릴 경사부(350)의 연결부분은 각진 형상이 아닌 완곡한 곡면으로 라운딩 처리된 외곽선 형상을 가지며, 드릴 경사부(350)의 첨단부(320)는 드릴몸체부(310)와 드릴경사부(350)의 라운딩 곡률과 반대의 곡률로 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖게 되므로, 상기 드릴(300)로 가공된 샤워헤드의 분사홀의 형상도 전체적으로 드릴 외곽선 형상과 동일한 완곡한 곡면으로 형성될 수 있게 된다.

또한, 드릴 형상 자체에 라운딩 처리가 되어 있으므로, 분사홀을 가공한 후 별도의 라운딩 처리를 할 필요 없이 한번의 공정으로 단차 에지부가 라운딩 처리된 분사홀을 가공할 수 있게 된다.

하기 표 1은 드릴의 지름에 따른 라운딩 값을 예시한 것으로서, 예시된 값 이외에 드릴의 지름에 따라 라운딩 값이 변형 구성될 수 있음은 물론이다.

드릴지름	라운딩 값
Φ2.0 ~ Φ3.0	R 0.2 ~ R 0.3
Φ3.0 ~ Φ6.0	R 0.3 ~ R 0.6
Φ6.0 ~ Φ10.0	R 0.6 ~ R 0.9

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 알루미늄 샤워헤드의 가공순서를 나타낸 도면이다. 상기 드릴을 이용한 알루미늄 샤워헤드의 가공방법을 도 7을 이용하여 설명한다.

(a) 가공하기 이전의 샤워헤드 단면이다.

(b) 샤워헤드의 한 면을 상기 드릴(300)로 소정깊이만큼 제1대경부(상측홀;242 또는 하측홀;246)를 가공한다. 이때 상측홀(242)과 하측홀(246)의 가공순서는 상관이 없다.

(c) 드릴링 후 샤워헤드의 단면형상은 드릴 외곽부와 같은 형상으로 가공된다.

(d) 샤워헤드의 반대 면을 제1대경부와 동심 축 상에 위치하도록 다시 한번 상기 드릴로 가공한다. 이때 (b)에서 상측홀(242)을 가공했다면 하측홀(246)을, (b)에서 하측홀(246)을 가공했다면 상측홀(242)을 가공하게 된다.

(e) 샤워헤드의 양 면을 가공한 후의 형상이다.

(e) 지름이 작은 드릴(180)로 상측홀(242)과 하측홀(246)의 중심부를 관통시켜 드릴링한다.

(f) 가공 후 분사홀(240)의 단면 형상이다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

이와 같은 본 발명은, 알루미늄 샤워헤드 분사홀 내의 단차 에지부를 라운딩 처리함으로써, 피막층의 응착력을 높여 파티클 유발을 저감시키며, 결과적으로 제품의 내식성과 내마모성을 높이는 효과를 제공한다.

또한, 분사가스의 와류현상을 방지하여 분사가스의 흐름을 원활하게 하고, 파티클 유발을 최소화하여 분사가스의 증착을 효과적으로 할 수 있다.

또한, 샤워헤드 분사홀을 가공하는 대경부 드릴의 외곽선 형상을 라운드 형태로 형성하므로, 한번의 작업으로 분사홀의 단차 에지부가 라운딩 처리되도록 할 수 있어 가공공정 시간을 줄일 수 있고, 이로 인한 생산원가의 절감효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드의 분사홀의 대경부를 가공하는 드릴로서,

   소정의 지름을 갖는 원통 형태의 드릴 몸체부;

   상기 드릴 몸체부의 한쪽 끝단에 원뿔형태로 돌출되어 형성된 드릴 경사부;

   를 포함하여 이루어지며,

   상기 드릴 몸체부와 드릴 경사부의 연결부분은 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 드릴.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 드릴 경사부의 중심부에는 소정 높이로 돌설된 첨단부가 형성되며, 드릴 경사부와 첨단부의 연결부분은 라운딩 처리된 외곽선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 드릴.
3. 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공을 한 후, 피막층을 갖도록 피막처리를 하는 알루미늄 샤워헤드의 가공방법에 있어서,

   제1항 또는 제2항의 드릴로 소정깊이만큼 분사홀의 대경부를 드릴링 가공하는 제1단계;

   제1단계보다 작은 지름의 드릴로 상기 대경부의 중심부를 드릴링 가공하여 미세홀을 형성하는 제2단계;

   를 포함하는 알루미늄 샤워헤드의 가공방법.
4. 분사홀 내에 작은 지름을 갖는 미세홀이 구비되도록 단차가공되며, 피막처리에 의한 피막층이 형성되는 알루미늄 샤워헤드에 있어서,

   분사홀 내면 각 단차의 에지부가 라운딩 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 샤워헤드.

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