KR100720029B1 - 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법 - Google Patents

진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, PCB를 원격으로 플라즈마를 발생시켜 간접적으로 플라즈마에 PCB를 노출시킴으로써 열변형(plasma spot burn)과 표면변색(discolor)을 방지하여 신뢰성이 현저히 높아지고, 여러 장의 PCB가 적층되어 장입된 트레이 자체를 이송시켜 통상 2-10분의 매우 짧은 시간동안 1회에 10-20개의 PCB를 표면처리하는 연속공정을 통해 생산성이 현저히 향상되게 하는 데 목적이 있다. 이를 위해 PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후 이송취출하는 플라즈마 표면처리장치에 있어서, 인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 인입이송부(70);와 상기 인입이송부의 다음에 위치하여 인입트레이를 진공시키고 플라즈마(88)를 생성한 후 애노우드(86)를 통과시킨 애프터글로우(89)에 의해 수직으로 표면처리하는 표면처리부(80);와 상기 표면처리부의 다음에 위치하여 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 취출이송부(100)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법 {VACUUM INLINE REMOTE PLASMA TREATMENT SYSTEM AND ITS METHOD}
도 1은 종래의 진공 플라즈마 표면처리장치의 일예
도 2는 종래의 인라인 진공 플라즈마 표면처리장치의 일예
도 3은 본 발명에 따른 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치의 일예
도 4는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 표면처리장치의 원격플라즈마 발생기의 부분 확대도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
70. 인입이송부 80. 표면처리부
95. 가스공급부 100. 취출이송부
본 발명은 여러 재료의 표면세정을 위하여 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB를 플라즈마를 이용한 표 면처리부로 이송인입시킨 후, 표면처리부를 진공상태로 만들어 가스를 공급하여 플라즈마를 발생하고 발생된 플라즈마에 의해 PCB의 표면을 처리 한 후, PCB를 이송취출시키는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정(Semiconductor Fabrication Process)의 90% 이상이 진공 플라즈마 공정이다. 그 만큼 진공 플라즈마는 전통적으로 오랫동안 이용되어 오고 있다. 최근에는 에너지환경, 신재료합성, 폐기물처리, 디스플레이 등에서 널리 이용되고 있고, 이러한 플라즈마를 이용하여 반도체 칩을 생산하는 공정에서는 그 신뢰성 향상을 위해 널리 이용되고 있다.
이와 같은 플라즈마는 글로우방전(glow discharge)과 아크방전(arc discharge) 및 코로나방전(corona discharge) 같은 전기적인 방전에 의해 형성되는데, 글로우 방전의 대표적인 예는 네온사인으로 전극양단에 수백볼트(volt)의 전압을 인가하여 충진된 네온가스가 전리되면서 양이온과 음이온 및 전자가 발생되고, 이러한 전하를 띤 입자들이 다른 중성입자 또는 음극과 충돌하면서 2차의 전하입자들을 만드는 과정이 반복되어 형성되는 것으로 그 특징은 저온이면서, 아크방전이나 코로나 방전과 달리 비교적 플라즈마 부피를 크게 만들 수 있고, 균일성이 뛰어나 반도체 공정에서 가장 많이 이용되고 있다. 아크방전은 글로우 방전과 달리 전극의 국부(날카로운 부분)쪽으로 모든 전류가 집중되는 특징을 가져 대전류 용량을 갖고, 이러한 국부적인 대전류의 흐름 때문에 매우 높은 온도를 가져 금속 및 세라믹을 절단하는데 주로 이용되고 있다. 한편, 코로나 방전은 글로우방전과 아크방전의 중간특성을 갖는 방전으로서 코로나 방전 속에는 미세한 아크(micro-arc, filamentary) 방전을 주로가지면서 이러한 미세 아크방전 주위에 글로우방전이 형성된다.
도 1에서 보는 바와 같은 미국의 Plasma Etch 사(모델 MK-II, TT-1 Turn Table Etcher))의 PCB 표면을 처리하는 방법과 장치는, 진공용기(10) 내에 설치된 3개의 캐소우드(11)와 외부 회전축(20)에 의해 회전되는 2개의 애노우드(12) 사이에 20장의 PCB(19)가 장입된 2-8개의 트레이(18)를 놓고 진공펌프(15)를 이용하여 소정의 압력까지 배기시킨 후, 가스공급부(17)를 통해 원하는 압력까지 반응가스를 주입한다. 이어서 임피던스 정합기(14)를 통해 캐소우드(11)에 연결되어 있는 고주파전원(13)을 통해 고주파전력(약 300-400W)을 인가하여 글로우 플라즈마(21)를 발생시키도록 구성된다.
그러나 1회에 많은 량(40-160장)을 처리하기 위해 약 6mm 간격으로 조밀하게 장입시킨 PCB(19)들을 균일하게 처리되도록 하기 위해서 매우 높은 고주파 전력을 인가(약 300-400W)하여야 한다. 이렇게 높은 고주파 전력을 인가하다보니 플라즈마와 직접적으로 노출되는 PCB(19) 부위는 변색(discolor) 또는 심하게는 타는(plasma spot burn) 현상이 자주 발생하는 커다란 단점을 가지고 있다.
이러한 변색 또는 타는 현상을 방지하기 위해 고주파 전력을 낮게 하면 트레이(18)에 장입된 PCB(19)들의 표면처리 효과가 위치별로 매우 큰 편차를 갖게 되어 신뢰성을 현격히 저감시키고, 또한 처리되지 않은 PCB(19)만을 골라 재처리함으로써 생산성 역시 현격히 저하시키는 심각한 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 플라즈마 발생공간으로 낱장의 PCB를 공급 하여 낮은 고주파전력으로도 충분히 표면처리가 됨으로써 변색과 타는 현상을 방지하는 표면처리장치가 도 2와 같이 고안되었는데, 이는 미국의 March사(모델 PX-1000)와 일본의 Panasonic사(모델 PSX303-KXF-927D)가 제안한 것이다. 이러한 표면처리장치는 인입트레이(30)에 장입된 20장의 PCB(34)가 공압실린더(32)로 구동되는 낱장이송바(31)에 의해 한 장씩 이송벨트(33) 위로 이송되면, 부피가 2리터미만인 작은 용량의 진공용기(37) 뚜껑이 공압실린더(32)에 의해 위로 열린다. PCB(34)가 이송벨트(33)에 의해 진공용기(37) 속의 정해진 위치까지 이송되어 정지되면, 진공용기(37) 뚜껑이 닫히고, 진공펌프(40)가 작동되어 진공 배기된다. 진공배기가 종료되면 가스공급부(42)를 통해 원하는 압력까지 반응가스가 주입되고, 이어서 임피던스 정합기(39)를 통해 캐소우드(36)에 연결되어 있는 고주파전원(38)을 통해 고주파전력(약 40W)을 인가하여 글로우 플라즈마(35)를 발생시켜 매우 짧은 시간(약 20초)동안 PCB(34) 표면을 처리하는 장치 및 그 방법이다. 상기 개시된 방법은 플라즈마 공정시간이 약 20초로 매우 짧고, 처리를 위한 고주파 전력 역시 매우 낮아 미국 Plasma Etch사에서 개시된 방법의 문제점들을 해결하였다.
그러나 공정시간이 매우 짧기 때문에 진공펌프(40)와 고주파전원(38)의 동작, 정지가 20초에 1회씩 반복되는 과정 때문에 장비의 내구성을 현저히 저하시킨다. PCB(34)를 낱장씩 이송시켜 처리하기 때문에 처리신뢰성은 매우 좋으나 생산성이 현저히 저하된다. 자동이송공급부와 진공플라즈마 공정계가 별도로 설치되어 있어, 낱장의 PCB(34)가 트레이로부터 자동 공급될 때, 이송공급부와 플라즈마 공정계 연결부위에서 빈번하게 잼(jam)이 발생되어 공정이 자주 정지되는 또 다른 단점 을 가진다. 또한 PCB(34)의 길이는 같지만 PCB(34) 폭이 다른 PCB(34)를 처리하기 위해서는 이송벨트(33)와 진공용기(35) 내에 설치된 캐소우드(36) 폭을 모두 재정렬(conversion)하여야 하기 때문에, 생산을 장시간 중단시켜야 하는 심각한 문제점 역시 가지고 있다.
따라서 본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는, PCB를 플라즈마에 직접적으로 노출시키는 것이 아니라 원격으로 플라즈마를 발생시켜 간접적으로 플라즈마에 PCB를 노출시킴으로써 열변형(plasma spot burn)과 표면변색(discolor)을 방지하여 신뢰성이 현저히 높아지고, 위치에 따는 표면처리 효율의 변동이 전혀 없는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
여러 장의 PCB가 적층되어 장입된 트레이 자체를 이송시켜 통상 2-10분의 매우 짧은 시간동안 1회에 10-20개의 PCB를 표면처리하는 연속공정을 통해 생산성이 현저히 향상되는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치는, PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후, 이송취출하는 플라즈마 표면처리장치에 있어서, 인입트레이(71)를 인입이송 벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 인입이송부(70);와 상기 인입이송부의 다음에 위치하여 인입트레이가 장입된 진공용기(81)를 진공시켜 플라즈마(88)를 생성한 후 애노우드(86)를 통과시킨 애프터글로우(89)에 의해 수직으로 표면처리하는 표면처리부(80);와 상기 표면처리부의 다음에 위치하여 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 취출이송부(100)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
표면처리부는, 공압실린더에 의해 상하이동하는 진공용기;와 상기 진공용기의 일측 내부에 플라즈마의 발생을 위해 가스를 공급하는 가스공급부;와 상기 진공용기 내부 상측에 상기 가스공급부와 연결되고 캐소우드와 애노우드가 상하에 위치하여 가스공급부로부터 가스를 공급받아 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생용기;와 상기 진공용기 내에서 플라즈마가 애노우드의 관통공을 통해 이동된 애프터글로우를 이용하여 PCB의 표면을 처리하는 플라즈마반응실;와 상기 캐소우드의 일측에 연결되어 전원을 공급하는 고주파전원;와 상기 진공용기의 하측이면서 인입이송벨트와 연결되는 가이드레일 상에서 PCB가 표면처리되도록 트레이를 고정하고, 양단에 진공용기와 절연되는 절연전극이 부착된 트레이 받침부;와 상기 트레이받침부의 하부에 설치되어 PCB의 표면처리 중에 반응가스를 배기시키는 진공배기구;와 상기 진공배기구의 하부에 설치되어 가스를 강제로 배기시키는 진공펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
인입이송벨트, 절연전극 및 취출이송벨트의 중간에는 조정레버(75,85,104)가 형성되어 인입이송벨트와 취출이송벨트간의 간격과 절연전극의 간격을 신축시키는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
진공배기구와 진공펌프 사이에는 배기공정이 종료되면 진공펌프를 정지시켜야 하는 번거로움을 제거하기 위해, 즉 연속적으로 진공펌프를 가동시킨 상태에서 연속적으로 플라즈마 공정을 진행할 수 있도록 하며(트로틀 밸브가 진공펌프의 스위치 역할을 행한다), 일정한 표면처리 효율을 얻기 위해서는 일정한 플라즈마 압력이 유지되도록 하기 위해 트로틀 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
고주파전원은 주파수가 20KHz ~ 20MHz이고, 전력이 30 ~ 1000W인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
표면처리를 위해 공급되는 반응가스는 불활성가스, 질소, 산소, 플루오로메탄(CF4), 염소계가스, 수소, 암모니아 및 이들의 혼합기체 중 어느 하나를 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
PCB는 재료의 표면을 처리하도록 BGA용 PCB, Normal Packaging용 PCB, TQFP나 TQFN, QFP 같은 리드프레임 PCB, 센서 PCB, 멀티적층 PCB, 대형 일반 PCB 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치를 제공한다.
진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치에 의해 표면처리가 요구되는 재료는 디스플레이용의 PDP 또는 LCD 유리인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플 라즈마 표면처리장치를 제공한다.
한편 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법은, PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후 이송취출하는 플라즈마 표면처리방법에 있어서, 인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 인입이송단계;와 인입트레이를 장입하기 위해 진공용기를 상부로 이동시키고 인입트레이가 고정되면 진공용기를 닫아 진공용기 내부의 공기를 배기시켜 진공상태로 만드는 진공 배기단계;와 가스공급부를 통해 플라즈마발생용기 내로 가스를 공급하고 캐소우드에 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계;와 발생된 플라즈마가 애노우드(86)의 관통공(86a)을 통과하여 형성된 애프터글로우(89)에 의해 PCB의 표면을 처리하는 표면처리단계;와 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 취출이송단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 PCB는 수직으로 트레이에 장입되어 PCB 표면이 변색 또는 타는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다. 도 3은 본 발명에 따른 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치의 일예를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 원격 플라즈마 표면처리장치의 원격플라즈마 발생기의 부분 확대도를 나타낸다.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 인라인 원격 플라즈마 장치는 PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후, 이송취출하는 플라즈마 표면처리장치로, 트레이를 자동으로 이송인입시켜 주는 인입이송부(70)와, 이송된 인입트레이(71)가 장입된 진공용기를 진공시키고 플라즈마 처리하는 표면처리부(80)와, 표면처리가 종료되면 취출트레이(102)를 취출이송시켜주는 취출이송부(100)로 이루어진다.
인입이송부(70)는 인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시킨다. 인입이송벨트의 전측에는 공압실린더(73)에 트레이장입바(72)가 설치되어 인입트레이를 인입이송벨트로 밀어준다. 인입이송벨트의 중간에는 인입벨트조정레버(75)가 형성되어 인입이송벨트와 취출이송벨트의 간격을 조절시킨다.
인입이송부(70)는 처리가 요구되는 20장의 PCB(76)가 후술될 플라즈마발생전극(캐소우드, 애노우드)과 수직으로 배열되어 장입된 인입트레이(71)를 트레이장입바(72)를 이용하여 회전이송되는 인입이송벨트(74)로 이송시키면 인입트레이(71)가 표면처리부(80)까지 잼(jam)없이 원활히 이송시켜주는 역할을 한다.
여기서 PCB는 BGA용 PCB, Normal Packaging용 PCB, TQFP나 TQFN, QFP 같은 리드프레임 PCB, 센서 PCB, 멀티적층 PCB, 대형 일반 PCB 중 어느 하나이다.
표면처리부(80)는 인입이송부의 다음에 위치하여 인입트레이가 장입된 진공용기를 진공상태로 만들고 플라즈마(88)를 생성한 후 애노우드(86)의 관통공(86a)을 통과시켜 형성된 애프터글로우(89)에 의해 수직으로 표면처리한다. 본 발명의 장치에 의해 표면처리가 요구되어지는 재료는 디스플레이용의 PDP 또는 LCD 유리이 다.
표면처리부는 진공용기 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마발생용기(82)와, 애노우드를 통과하여 원격으로 형성된 플라즈마인 애프터글로우에 의해 PCB의 표면을 처리하는 플라즈마반응실로 이루어진다.
진공용기는 공압실린더에 의해 상하이동하고, 진공용기의 일측 내부에 가스공급부가 형성되어 플라즈마의 발생을 위해 가스를 공급한다. 표면처리를 위해 공급되는 반응가스가 불활성가스, 질소, 산소, 플루오로메탄(CF4), 염소계 가스, 수소, 암모니아 및 이들의 혼합기체를 선택적으로 사용한다.
플라즈마발생용기는 진공용기 내부 상측에 가스공급부와 연결되고 캐소우드와 애노우드가 상하에 위치하여 가스공급부로부터 가스를 공급받아 플라즈마를 발생시킨다. 캐소우드(83)는 플라즈마 발생전극으로 플라즈마발생용기(82) 내부의 상측에 장착되고 다수의 관통공(83a)이 관통되어 가스가 플라즈마발생용기 내부로 유입된다. 애노우드(86)는 플라즈마 발생전극으로 플라즈마발생용기 내부의 하측에 장착되어 플라즈마발생용기와 플라즈마반응실의 경계가 되고, 다수의 관통공이 관통되어 플라즈마발생용기에서 발생된 글로우플라즈마(88)를 애노우드로 통과시킨다. 애노우드의 관통공(86a)을 통과하여 플라즈마반응실(87)로 공급된 플라즈마를 애프터글로우(89)라 한다.
애프터글로우(89)는 플라즈마발생용기(82)에서 발생된 글로우플라즈마(88)보다 온도가 낮고, 표면을 에칭(etching)시킬 수 있는 가속이온들이 없이 반응활성종들만이 존재한다. 따라서 글로우플라즈마(88)와 달리, 애프터글로우(89)와 애노우 드가 PCB(76) 표면과 수직으로 배열되어 직접적으로 접촉하여도 전혀 에칭이 일어나지 않아 변색 또는 타는 현상이 없도록 표면처리할 수 있다. 애프터글로우(89)는 보통 압력차이나 가스흐름속도에 의해 글로우플라즈마(88)가 발생되는 영역에서 멀리 떨어진 부분까지 전달되어 형성된다.
플라즈마반응실은 진공용기 내에서 플라즈마가 애노우드의 관통공을 통해 이동된 애프터글로우를 이용하여 PCB의 표면을 처리한다.
여기서 플라즈마발생용기(82)를 플라즈마반응실(87)과 원격으로 설치한 이유는, 표면처리가 요구되는 PCB(76)와 플라즈마를 직접적으로 노출시키면, 인입트레이(71) 내에 있는 PCB(76)가 변색 또는 타는 현상이 발생한다. 그러므로 애프터글로우(89)를 이용하여 역시 PCB(76)가 변색 또는 타는 현상을 방지하기 위한 목적이다.
캐소우드의 일측에 고주파전원이 연결되어 전원을 공급한다. 고주파전원(90)은 임피던스 정합기(91)를 통해 캐소우드(83)에 고주파전력을 공급한다. 고주파전원은 주파수가 20KHz ~ 20MHz이고, 전력이 30 ~ 1000W이다.
트레이받침부는 진공용기(플라즈마반응실)의 하측이면서 인입이송벨트와 연결되는 가이드레일 상에서 PCB가 애프터글로우(89)에 의해 균일하게 표면처리되도록 트레이를 고정하고, 양단에 진공용기와 절연되는 절연전극이 부착된다.
절연전극(84)은 매우 높은 고주파전력을 인가하여도 PCB(76)가 변색 또는 타는 현상을 방지하기 위한 것으로 일종의 플로팅(floating) 전극이다. 즉, 플라즈마 전극인 캐소우드(83)와 애노우드(86)에는 직류성분의 자체 바이어스전압(DC self- bias voltage)이 자발적으로 형성된다. 이러한 바이어스전압은 이온들을 가속시켜 처리가 요구되는 표면을 스퍼터 에칭(sputter etching)시키기 때문이다. 즉, 스퍼터 에칭에 의해 표면을 변색 또는 태우는 역할을 하기 때문에 전기적으로 중성인 절연전극(84)을 설치함으로써 이러한 스퍼터 에칭 영향을 제거할 수 있다. 또한 이 절연전극(84)을 금속체가 아닌 절연체로 제작한 이유는 만일 금속체로 전극을 만들면 금속체 내에 있는 자유전자들에 의해 미약하지만 역시 바이어스전압이 발생되기 때문이다.
트레이받침부에 절연전극조정레버(85)가 형성되어 크기가 다른 PCB(76)가 공급될 때 절연전극(84)의 사이 간격을 조정한다.
트레이받침부의 하부에 진공배기구(93)가 설치되어 PCB의 표면처리 중에 반응가스를 배기시킨다. 또한 진공배기구의 하부에 진공펌프가 설치되어 진공배기구를 통해 가스를 강제로 배기시킨다. 진공펌프(92)는 인입이송부(70)에 의해 인입된 인입트레이(71)가 놓여진 상태에서 진공용기(81) 내의 공기를 배기시켜준다.
진공배기구와 진공펌프 사이에 트로틀밸브가 설치되어 상기에서 언급하였듯이 진공펌프의 스위치 역할을 행한다. 트로틀밸브(94)는 플라즈마발생기와 플라즈마반응실(87) 및 반복되는 작업동안 항상 진공펌프(92)의 동작을 멈추지 않도록 배기라인을 열고 닫아 줌과 아울러 플라즈마 공정 중의 플라즈마 압력을 일정하게 자동 유지시켜 준다.
그리고 애프터글로우(89)를 인입트레이(71) 내에 플라즈마 전극과 수직으로 배열시켜 장입된 20장의 PCB(76)와 균일하게 접촉시키기 위해서 반드시 가스공급부 (95)로부터 가스가 공급되는 부분과는 정반대의 위치에서 진공펌프(92)를 이용하여 배기시켜야 한다. 애프터글로우(89)는 전량 인입트레이(71) 내부를 통과하도록 설치함으로써 애프터글로우(89)와 20장의 PCB(76)이 균일하게 접촉되게 되어 표면처리 효율이 높고 위치에 따른 표면처리 신뢰성 효율의 편차가 없어지게 한다.
취출이송부(100)는 표면처리부의 다음에 위치하여 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시킨다. 취출이송벨트의 후측에는 공압실린더(73)에 트레이토출바(101)가 설치되어 취출트레이를 취출이송벨트로부터 외부로 밀어준다. 취출이송벨트의 중간에는 취출벨트조정레버(104)가 형성되어 취출이송벨트의 벨트간격을 조절한다.
취출이송부(100)는 표면처리부(80)에 의해 플라즈마 표면처리가 종료된 20장의 PCB(76)가 장입된 취출트레이(102)를 자동으로 취출시켜 작업자가 회수를 쉽게 하도록 하는 역할을 한다.
특히 PCB 자동 이송공급부를 플라즈마 공정계와 일체형으로 제작함으로써 이송되는 PCB(76)가 잼(jam)되는 것을 방지하였다. 크기가 다른 PCB(76)를 처리하여야 할 때는 오른쪽으로 회전시키면 인입이송벨트(74)와 취출이송벨트(103) 폭이 서로 벌어지고, 왼쪽으로 회전시키면 인입이송벨트(74)와 취출이송벨트(103) 폭이 서로 가깝게 되는 특징을 갖는 인입벨트조정레버(75)와 취출벨트조정레버(104)를 돌려 PCB(76) 폭을 조정할 수 있다.
또한 플라즈마 반응실(87) 내에 장착된 절연전극(84)의 폭을 조정하는 절연전극조정레버(85)를 이용하여 다른 폭의 PCB(76)가 장입된 트레이가 인입되어도 트 레이를 원활하게 이송될 수 있도록 절연전극 폭을 조절할 수 있게 하였다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후 이송취출하는 플라즈마 표면처리방법이다.
우선 인입이송단계는 인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 단계이다.
PCB는 수직으로 트레이에 장입되어 후술될 표면처리단계에서 PCB 표면이 변색 또는 타는 현상을 방지한다. PCB가 수직으로 장입된 트레이를 공압실린더에 연결된 트레이장입바를 이용하여 인입이송벨트 상에 올려준다. 인입이송벨트 상에 올려진 인입트레이는 인입이송벨트의 회전(콘베이어벨트의 회전과 유사)에 의해 표면처리부의 트레이받침부로 이동된다. 이때 인입벨트조정레버에 의해 인입이송벨트의 길이를 조절하여 트레이장입바와 표면처리부의 간격에 따라 사용가능하다.
진공 배기단계는 진공용기가 상부로 이동하여 인입트레이가가 인입되면 역시 공압실린더를 이용하여 진공용기를 하부로 이동시켜 닫은 후, 진공용기 내의 공기를 배기시켜 진공상태로 만드는 단계이다.
트레이가 트레이받침부로 이동되어 절연전극의 사이에 위치하게 되면 진공용기가 공압실린더에 의해 하측으로 이동하여 트레이의 상부를 덮어 진공용기의 하측 단부가 절연전극과 접촉된다. 진공펌프를 이용하여 진공용기 내부의 공기를 모두 배기시켜 진공상태를 만든다.
플라즈마 발생단계는 가스공급부를 통해 플라즈마발생기 내로 가스를 공급하고 캐소우드에 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시키는 단계이다.
진공상태의 진공용기 내부의 플라즈마발생용기에 가스공급부와 캐소우드의 관통공을 통해 가스가 공급된다. 전원은 고주파전원으로부터 임피던스 정합기를 거쳐 캐소우드에 공급된다. 캐소우드에 공급된 전원이 애노우드에 흐르면서 플라즈마발생용기에 공급된 가스가 반응하여 글로우플라즈마가 발생된다.
표면처리단계는 발생된 플라즈마를 애노우드(86)의 다수의 관통공(86a)을 통과시켜 형성된 애프터글로우(89)에 의해 PCB의 표면을 처리하는 단계이다.
플라즈마발생용기에서 발생된 글로우플라즈마는 애노우드의 관통공을 통해 애프터글로우로 플라즈마반응실에 공급된다. 공급된 애프터글로우는 트레이에 수직으로 장입된 PCB를 변색 또는 타는 현상없이 표면처리한다.
취출이송단계는 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 단계이다.
표면처리된 PCB는 취출트레이 내에서 취출이송벨트에 의해 이송취출된다. 또한 공압실린더에 연결된 트레이토출바(101)에 의해 취출트레이가 외부로 취출된다.
본 발명의 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법은 상기와 같은 일련의 공정을 자동으로 반복 수행한다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하 고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치 및 그 방법은 PCB를 플라즈마에 직접적으로 노출시키는 것이 아니라 원격으로 플라즈마를 발생시켜 간접적으로 플라즈마에 PCB를 노출시킴으로써 열변형(plasma spot burn)과 표면변색(discolor)을 방지하여 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.
여러 장의 PCB가 적층되어 장입된 트레이 자체를 이송시켜 통상 2-10분의 매우 짧은 시간동안 1회에 10-20장 이상의 PCB를 표면처리하는 연속공정을 통해 생산성이 현저히 향상될 수 있다.
인입이송벨트, 취출이송벨트 및 절연전극이 형성된 트레이받침부에 폭조절이 가능한 조정레버를 형성함으로써, 표면처리가 요구되는 재질의 크기가 달라지더라도 생산성과 신뢰성(산화물 제거, 친수성 부여)을 향상시키면서 연속적인 공정을 통해 표면처리를 가능하도록 할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후 이송취출하는 플라즈마 표면처리장치에 있어서,
    인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 인입이송부(70);
    상기 인입이송부의 다음에 위치하여 인입트레이를 진공시키고 플라즈마(88)를 생성한 후 애노우드(86)를 통과시킨 애프터글로우(89)에 의해 수직으로 표면처리하는 표면처리부(80); 및
    상기 표면처리부의 다음에 위치하여 취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 취출이송부(100)를 포함하고,
    상기 PCB는 디스플레이용 PDP 또는 LCD 유리 재질인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면처리부는,
    공압실린더(73)에 의해 상하이동하는 진공용기(81);
    상기 진공용기의 일측 내부에 플라즈마의 발생을 위해 가스를 공급하는 가스공급부(95);
    상기 진공용기 내부 상측에 상기 가스공급부와 연결되고 캐소우드(83)와 애 노우드(86)가 상하에 위치하여 가스공급부로부터 가스를 공급받아 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생용기(82);
    상기 진공용기 내에서 플라즈마가 애노우드의 관통공(86a)을 통해 이동되어 형성된 애프터글로우(89)를 이용하여 PCB의 표면을 처리하는 플라즈마반응실(87);
    상기 캐소우드의 일측에 연결되어 전원을 공급하는 고주파전원(90);
    상기 진공용기의 하측이면서 인입이송벨트와 연결되는 가이드레일(96) 상에서 PCB가 표면처리되도록 인입트레이를 고정하고, 양단에 플라즈마 전극과 절연되는 절연전극(84)이 부착된 트레이받침부(97);
    상기 트레이받침부의 하부에 설치되어 PCB의 표면처리 중에 반응가스를 배기시키는 진공배기구(93); 및
    상기 진공배기구의 하부에 설치되어 공기를 강제로 배기시키는 진공펌프(92)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 인입이송벨트, 절연전극 및 취출이송벨트의 중간에는 조정레버(75,85,104)가 형성되어 인입이송벨트와 취출이송벨트의 벨트간격과 절연전극의 간격을 조정시키는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 진공배기구와 진공펌프 사이에는 트로틀밸브(94)가 설치되어 플라즈마 공정 중의 플라즈마 압력을 일정하게 자동으로 유지시켜 줌과 아울러 진공펌프의 반복되는 동작과 정지에 의한 성능 및 수명저하를 방지하기 위해 진공펌프 스위치 역할을 대신하기 위해 진공배기라인을 열고 닫아주는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 고주파전원(90)은 주파수가 20KHz ~ 20MHz이고, 전력이 30 ~ 1000W인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 표면처리를 위해 공급되는 반응가스는 불활성가스, 질소, 산소, 플루오로메탄(CF4), 염소계가스, 수소, 암모니아 및 이들의 혼합기체 중 어느 것 하나를 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 PCB는 BGA용 PCB, Normal Packaging용 PCB, TQFP나 TQFN, QFP 같은 리드프레임 PCB, 센서 PCB, 멀티적층 PCB, 대형 일반 PCB 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리장치.
  8. 삭제
  9. PCB가 장입된 트레이를 이송인입시켜 플라즈마에 의해 표면처리 한 후 이송취출하는 플라즈마 표면처리방법에 있어서,
    인입트레이(71)를 인입이송벨트(74)에 의해 자동으로 이송인입시키는 인입이송단계;
    진공용기가 트레이 상부로 이동하고 공기를 배기시켜 진공상태로 만드는 진공 배기단계;
    가스공급부를 통해 플라즈마발생용기 내로 가스를 공급하고 캐소우드에 전원 을 공급하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계;
    발생된 플라즈마를 애노우드(86)에 통과시켜 형성된 애프터글로우(89)에 의해 PCB의 표면을 처리하는 표면처리단계; 및
    취출트레이(102)를 취출이송벨트(103)에 의해 이송취출시키는 취출이송단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 PCB는 수직으로 트레이에 장입되어 PCB 표면이 변색 또는 타는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 진공 인라인 원격 플라즈마 표면처리방법.
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