KR100680283B1 - 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및재생장치 - Google Patents

고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및재생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치에 관한 것으로서, 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용한 후 마모가 발생하면 전량 폐기 처분하는 고순도 알루미늄 타겟 부품을 저렴한 비용으로 재생 사용할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 각종 센서가 삽입되는 센서삽입구(2a)와 전원삽입구(2b) 및 개폐구(2c)가 구비되고 있는 진공챔버(2)와, 진공챔버(2)를 지지하는 베이스(3)와, 진공챔버(2) 내에 설치되는 고주파 가열기와 연결된 코일(4) 및 코일(4) 내측으로 설치되는 조립식 다이(5)와, 조립식 다이(5) 하측으로 설치되는 승강축봉(9)과, 승강축봉(9)을 승강시키도록 베이스(3)에 고정된 나사공(10a)에 나사봉(10b)을 결합한 승강수단(10)과, 조립식 다이(5) 상측으로 올려지는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 예비 성형체(8)를 감싸는 블록(12)과, 블록(12) 상측으로 배치되는 펀치(13)와, 펀치(13)에 결합되는 승강축봉(14) 및 펀치(13)를 승강시키도록 진공챔버(2) 외부에 설치한 유압실린더와 같은 승강수단(15)으로 구성되며, 상기 조립식 다이(5)에 형성된 취출구멍(5b)과, 상기 취출구멍(5b)에 끼워지도록 진공챔버(2) 내에 돌출 형성한 취출용 핀(11)을 포함하는 재생장치(1)와 이 장치를 이용하여 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용한 후 마모가 발생하면 전량 폐기 처분하는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 재생하는 재생방법을 제공한 것으로서, 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용하는 고순도 알루미늄 타겟 부품이 마모에 의한 경제적 손실을 억제함은 물론이고 이러한 기술을 사업화 하여 CAE, 소재 공정 제어 기술, 대량 생산을 위한 파일럿급 장비 설계 능력을 가진 인력 양성을 이루어 기술적, 인력적 이익을 제공할 수 있는 것이다.
고순도 알루미늄 타겟 부품, 반용융, 진공챔버, 플렉시블 냉관수관, 예비 성형체

Description

고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치{Recycling Technology Development of Functional Parts by Controlling Solid Fraction and Vacuum Pressurization}
도 1은 본 발명에 의한 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 재생하는 공정을 보인 개략도
도 2는 본 발명에서 제공하는 재생장치의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 구성도
도 3은 도 2의 측면도
도 4는 본 발명으로 마모된 알루미늄 타겟 부품을 재생한 전/후 상태 정면도
■ 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 ■
1:재생장치 2:진공챔버
2a:센서삽입구 2b:전원삽입구
2c:개폐구 3:베이스
4:코일 5:조립식 다이
5a:냉각로 5b:취출구멍
6:플렉시블 냉관수관 7:타겟 부품
8:예비 성형체 9,14:승강축봉
9a,14a:냉각로 10,15:승강수단
10a:나사공 10b:나사봉
11:취출용 핀 12:블록
13:펀치
본 발명은 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용한 후 마모가 발생하면 전량 폐기 처분하는 고순도 알루미늄 타겟 부품을 저렴한 비용으로 재생 사용할 수 있도록 한 것이다.
반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용하는 고순도 알루미늄 타겟 부품이 진공증착 공정 도중에 플라즈마가 알루미늄 타겟 부품의 표면과 충돌하고 이때 고순도 알루미늄 타겟 부품의 마모가 발생하며 일정수준으로 마모되면 고가 부품인 고순도 알루미늄 타겟을 전량 페기 처분하고 있다.
상기한 고순도 알루미늄 타겟의 경우 전량 수입에 의존하고 있는 바, 업계에 서는 저렴한 비용으로 고순도 알루미늄 타겟을 재생 사용할 수 있는 기술이 시급히 요구되고 있는 실정이었다.
이에 본 발명자는 사용 후 전량 폐기 처분되고 있는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 고상율 제어와 진공가압 기술을 응용하여 염가에 재생 사용할 수 있는 재생방법 및 재생장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 연구 개발한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결할 수단으로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품의 형상에 맞게 다이를 설계하고 별도로 제작된 예비 성형체를 진공챔버 내에서 고주파 가열기로 가열하여 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품에 예비 성형체를 견고하게 접착하거나 또는 고순도 알루미늄소재를 용융시켜 고순도 알루미늄 타겟 부품과 융착하는 기술을 통해 고순도 알루미늄 타겟 부품을 재생할 수 있게 한 것으로서, 수입을 억제함과 동시에 개발 후 대량생산에 필요한 요소 기술과 관련 기술을 사업화로 연계 시킬 수 있는 파일럿 급 장비 설계, 제작 기술 및 재생 접합공정을 개발한 것이다.
본 발명은 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용한 후 마모가 발생하면 전량 폐기 처분하는 고순도 알루미늄 타겟 부품을 저렴한 비용으로 재생 사용 할 수 있도록 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치를 제공코자 한 것이다.
참고로 고순도 알루미늄은 고액 공존구간이 거의 존재하지 않는 특징으로 인해 가열시 용융점 근처에서 쉽게 용해된다.
이하에서 본 발명에서 제공하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치의 기술을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 재생하는 공정을 보인 개략도를 도시한 것으로서, 마모되어 폐기 처분되는 고순도 알루미늄 타겟 부품을 재생하는 가장 바람직한 방법이다.
즉, 본 발명에서는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품의 형상에 맞게 다이 및 블록을 설계하고 제작하고, 고순도 알루미늄을 용해하여 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 긴밀하게 밀착되는 예비 성형체(preform)를 성형하는 단계와, 진공챔버 내에 설치되어 있고 고순도 알루미늄 용해 온도에 빠른시간내에 도달할 수 있도록 고주파 가열기와 연결된 코일이 설치된 다이 내부에 블록에 의해 감싸지도록 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 예비 성형체를 내입 적층하는 단계와, 진공챔버를 진공함과 아울러 고주파 가열기로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 예비 성형체를 융융 온도까지 가열하는 단계와, 가열된 예비 성형체를 펀치로 가압하는 단계와, 냉각수로 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품 및 진공챔버를 냉각하는 단계와, 진공챔버의 진공을 해지한 후 다이 및 블록에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 취출하는 단계를 포함하는 것이다.
다른 방법으로는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품의 형상에 맞게 다이 및 블록을 설계하고 제작하는 단계와, 진공챔버 내에 설치되어 있고 고순도 알루미늄 용해 온도에 빠른시간내에 도달할 수 있도록 고주파 가열기와 연결된 코일이 설치된 조립식 다이 내측으로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 블록 및 고순도 알루미늄 소재를 적층하는 단계와, 진공챔버를 진공함과 아울러 고주파 가열기로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품 및 고순도 알루미늄 소재를 융융 온도까지 가열하는 단계와, 융융된 고순도 알루미늄 소재를 펀치로 가압하는 단계와, 냉각수로 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품 및 진공챔버를 냉각하는 단계와, 진공챔버의 진공을 해지한 후 다이 및 블록에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 취출하는 단계를 포함하는 것이다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 재생장치의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 구성도이고, 도 3은 도 2의 측면도 등을 도시한 것으로서, 이하에서 본 발명 제조장치의 구성을 설명한다.
본 발명에서 제공하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생장치(1)는 도시된 바와 같이 각종 센서가 삽입되는 센서삽입구(2a)와 전원삽입구(2b) 및 개폐구(2c)가 구비되고 베이스(3)에 의해 지지되는 진공챔버(2) 내측으로 고주파 가열기와 연결된 코일(4)로 감싸진 조립식 다이(5)를 마련하되, 상기 조립식 다이(5)에는 진공챔버(2) 외부와 연결 구성되는 플렉시블 냉관수관(6)과 연결되는 냉각로(5a)를 형성하여 조립식 다이(5)에 내입되는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)이 용융되는 것을 방지하고, 또한 예비 성형체(8) 등을 압착한 상태에서 신속 한 냉각을 제공할 수 있게 한다.
상기 조립식 다이(5) 아래측에는 냉각수가 유통되는 냉각로(9a)가 형성되어 있는 승강축봉(9)을 마련하고 승강축봉(9)은 베이스(3)에 설치되어 있는 승강수단(10)을 결합하여 조립식 다이(5)를 승강 자재되게 하며, 조립식 다이(5)에는 수개의 취출구멍(5b)을 형성하고, 취출구멍(5b) 아래쪽 진공챔버(2) 내에는 수개의 취출용 핀(11)을 설치하여 상기 승강수단(10)에 의해 조립식 다이(5)가 하강할 때 취출용 핀(11)이 취출구멍(5b)으로 내입되게 설계한다.
상기 승강수단(10)으로는 베이스(3)에 고정된 나사공(10a)에 나사봉(10b)을 결합하여 구성하거나, 유압실린더(도시되지 않음.) 등을 선택적으로 사용하면 된다.
상기 조립식 다이(5) 내측으로는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)과 예비 성형체(8)를 블록(12)에 의해 감싸지도록 내입 적층되며, 조립식 다이(5) 상측으로는 예비 성형체(8)를 가압하는 펀치(13)가 마련되며, 펀치(13)에는 냉각수가 유통되는 냉각로(14a)가 형성되어 있는 승강축봉(14)을 결합하여 진공챔버(2) 외부에 설치되는 승강수단(15)에 의해 펀치(13)를 승강 자재되게 하며, 승강수단(15)으로는 유압실린더를 사용토록 한다.
도면 중 미설명 부호 16은 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품을 도시한 것이다.
이상과 같은 구성되는 본 발명의 제생장치(1) 및 제생방법으로 전량 폐기 처 분하는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)을 저렴한 비용으로 재생할 수 있는 것으로서, 이하에서 본 발명 재생장치(1)를 이용한 재생방법 등을 이하에서 설명한다.
본 발명 재생장치(1)로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)을 재생코자 할 시에는 먼저 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)의 형상에 맞게 조립식 다이(5) 및 블록(12)을 설계하고 제작하며, 고순도 알루미늄을 용해하여 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)과 긴밀하게 밀착되는 예비 성형체(8)(preform)를 성형한다.
상기와 같이 조립식 다이(5) 및 블록(12) 제작과 예비 성형체(8)를 성형한 상태에서 진공챔버(2)에 마련된 개폐구(2c)를 개방한 상태에서 고주파 가열기와 연결된 코일(4) 내측으로 승강축봉(9)에 조립식 다이(5)를 결합고정하고, 조립식 다이(5) 상측으로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 블록(12)과 예비 성형체(8)를 적층한다.
상기와 같이 조립식 다이(5) 상측으로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 블록(12)과 예비 성형체(8)를 적층한 상태에서 개폐구(2c)를 닫고 진공챔버(2) 내부를 진공시킨 상태에서 고주파 가열기에 전원을 인가하여 코일(4)에서 발생하는 자장으로 블록(12) 내측에 위치하는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)과 이에 긴밀하게 밀착된 예비 성형체(8)를 가열한다. 이때 가열온도는 알루미늄 용융 온도까지 상승시키며, 조립식 다이(5)의 냉각로(5a)에는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)이 용융되는 것을 방지할 수 있도록 플렉시블 냉각수관(6)으로부터 냉각수를 공급받아 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)의 하측을 냉각한다. 예비 성형체(8)를 사용하지 않고 고순도 알루미늄 소재 등을 사용할 경우에는 용융온도까지 상승시켜 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)의 표면 및 고순도 알루미늄 소재를 용융시킨다.
코일(4)에세 발생하는 자장에 의해 블록(12) 내측의 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 예비 성형체(8)가 용융온도까지 상승하게 되면 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 예비 성형체(8)는 고상에서 용융 상태로 변하기 전의 물성 상태를 유지하게 되는데, 이때 진공챔버(2) 외부에 설치되어 있는 승강수단(15)을 작동시켜 승강축봉(14)에 마련된 펀치(13)로 예비 성형체(8)를 가압하여 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)과 예비 성형체(8) 또는 고순도 알루미늄 소재(용융상태의 것)를 상호 압착하여 결합한다.
마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7)과 예비 성형체(8) 또는 고순도 알루미늄 소재를 펀지(13)로 압착하여 결합이 완료되면 진공챔버(2) 및 조립식 다이(5)의 온도를 신속히 떨어뜨린 후 조립식 다이(5)에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품(16)을 취출하면 된다.
본 발명에서는 진공챔버(2) 및 조립식 다이(5)의 온도를 저하시키는 수단으로 진공챔버(2)의 상하측으로 결합되어 있는 승강축봉(9)(14) 내측으로 냉각수가 유통되도록 냉각로(9a)(14a)가 형성되어 있고, 조립식 다이(5)에도 플렉시블 냉각수관(6)으로 연결되어 있는 냉각로(5a)가 형성되어 있는바, 이들로 냉각수를 공급하면 진공챔버(2) 및 조립식 다이(5)의 온도를 신속하게 떨어뜨릴 수 있는 것이다.
상기와 같이 진공챔버(2) 내의 온도가 저하된 상태에서 진공챔버(2)의 개폐 구(2c)를 개방한 다음 진공챔버(2) 상/하측에 설치된 승강수단(10)(15)을 구동시켜 조립식 다이(5)에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품(16) 및 블록(12)을 분리한다.
재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품(16) 및 블록(12)을 분리(취출)하는 작업은 진공챔버(2) 상하측의 승강수단(10)(15)이 구동되면 블록(12) 내측으로 내입되어 있는 펀치(13)가 블록(12) 등과 분리되고, 조립식 다이(5)는 승강축봉(9)에 결합된 상태에서 하향 이동된다.
즉, 조립식 다이(5)가 승강수단(10)에 의해 하향 이동하게 되면 진공챔버(2) 내측에 형성되어 있는 취출용 핀(11)이 조립식 다이(5)의 취출구멍(5b)으로 내입되어 조립식 다이(5) 상측에 적층되어 있는 재생된 고순도 알루미늄 타겟 부품(16)을 상측으로 밀어 올리게 되므로 이들의 취출이 이루어지게 되는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 진공챔버(2) 내에 설치되어 있는 조립식 다이(5)에 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 블록(12)과 예비 성형체(8)를 적층한 상태에서 용융온도에 도달하는 시점에서 이들을 가압 접착시키거나 또는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 블록(12)과 고순도 알루미늄 소재를 적층한 상태에서 용융시켜 상호 접착하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법 및 재생장치(1)에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 반도체 장비, 전자기 회로 기판 제조 등에 사용하는 고순도 알루미늄 타겟 부품이 마모에 의한 경제적 손실을 억제함은 물론이고 이러한 기술을 사업화 하여 CAE, 소재 공정 제어 기술, 대량 생산을 위한 파일럿급 장비 설계 능력을 가진 인력 양성을 이루어 기술적, 인력적 이익을 제공할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

  1. 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품의 형상에 맞게 다이 및 블록을 설계하고 제작하고, 고순도 알루미늄을 용해하여 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 긴밀하게 밀착되는 예비 성형체(preform)를 성형하는 단계와,
    진공챔버 내에 설치되어 있고 고순도 알루미늄 용해 온도에 도달할 수 있도록 고주파 가열기와 연결된 코일이 설치된 다이 내부에 블록에 의해 감싸지도록 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 예비 성형체를 내입 적층하는 단계와,
    진공챔버를 진공함과 아울러 고주파 가열기로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품과 예비 성형체를 융융 온도까지 가열하는 단계와,
    가열된 예비 성형체를 펀치로 가압하는 단계와,
    냉각수로 재생된 고순도 알루미늄 타겟 및 진공챔버를 냉각하는 단계와,
    진공챔버의 진공을 해지한 후 다이 및 블록에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟을 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법.
  2. 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품의 형상에 맞게 다이 및 블록을 설계하고 제작하는 단계와,
    진공챔버 내에 설치되어 있고 고순도 알루미늄 용해 온도에 도달할 수 있도록 고주파 가열기와 연결된 코일이 설치된 조립식 다이 내측으로 고순도 알루미늄 타겟 부품과 블록 및 고순도 알루미늄 소재를 적층하는 단계와,
    진공챔버를 진공함과 아울러 고주파 가열기로 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품 및 고순도 알루미늄 소재를 융융 온도까지 가열하는 단계와,
    융융된 고순도 알루미늄 소재를 펀치로 가압하는 단계와,
    냉각수로 재생된 고순도 알루미늄 타겟 및 진공챔버를 냉각하는 단계와,
    진공챔버의 진공을 해지한 후 다이 및 블록에서 재생된 고순도 알루미늄 타겟을 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생방법.
  3. 각종 센서가 삽입되는 센서삽입구(2a)와 전원삽입구(2b) 및 개폐구(2c)가 구비되고 있는 진공챔버(2)와,
    진공챔버(2)를 지지하는 베이스(3)와,
    진공챔버(2) 내에 설치되는 고주파 가열기와 연결된 코일(4) 및 코일(4) 내측으로 설치되는 조립식 다이(5)와,
    조립식 다이(5) 하측으로 설치되는 승강축봉(9)과, 승강축봉(9)을 승강시키도록 베이스(3)에 고정된 나사공(10a)에 나사봉(10b)을 결합한 승강수단(10)과,
    조립식 다이(5) 상측으로 올려지는 마모된 고순도 알루미늄 타겟 부품(7) 및 예비 성형체(8)를 감싸는 블록(12)과,
    블록(12) 상측으로 배치되는 펀치(13)와,
    펀치(13)에 결합되는 승강축봉(14) 및 펀치를 승강시키도록 진공챔버(2) 외부에 설치한 유압실린더와 같은 승강수단(15)으로 구성되며,
    상기 조립식 다이(5)에 형성된 취출구멍(5b)과, 상기 취출구멍(5b)에 끼워지도록 진공챔버(2) 내에 돌출 형성한 취출용 핀(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상하측 승강축봉(9)(14)에는 냉각수가 경유하는 냉각로(9a)(14a)를 형성하고,
    상기 조립식 다이(5)에는 냉각로(5a)를 형성하여 진공챔버(2) 외부와 연결 구성되는 플렉시블 냉관수관(6)과 연결구성한 것을 특징으로 하는 고상율 제어와 진공가압에 의한 기능부품의 재생장치.
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