KR100964060B1 - Apparatus and method of depositing powder through transient supply of conveying gas - Google Patents

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김민생
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Abstract

PURPOSE: A powder laminating apparatus using a discontinuous carrier gas supply, and a method thereof are provided to secure the efficiency and economical effect of the apparatus without using expensive carrier gas including helium. CONSTITUTION: A powder laminating apparatus using a discontinuous carrier gas supply comprises the following: a chamber; a vacuum pump(20) forming the inside of the chamber into a vacuum environment; a substrate supporting unit(30) formed in the inside of the chamber to support a substrate; a spraying nozzle(40) spraying powder to the substrate; a gas injection unit(50) injecting gas from the exterior of the chamber to the inside; a piping(60) enabling the gas injected from the gas injection unit to the spraying nozzle; a powder supplying unit(70) supplying the powder to the piping; and a controlling valve(90) on/off controlling the gas inserted to the gas injection unit.

Description

불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DEPOSITING POWDER THROUGH TRANSIENT SUPPLY OF CONVEYING GAS}Powder laminating apparatus and method using discontinuous transfer gas supply {APPARATUS AND METHOD OF DEPOSITING POWDER THROUGH TRANSIENT SUPPLY OF CONVEYING GAS}

본 발명은 기판상에 소정의 분말을 적층시키는 장치 및 방법에 관한 것이고 보다 상세하게는 상온에서 세라믹이나 금속 등의 분말을 고압의 이송기체를 노즐을 통해 기판에 불연속적으로 분사함으로써 기판에 분말을 적층하기 위한 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and a method for laminating a predetermined powder on a substrate, and more particularly, to powder to the substrate by discontinuously spraying a high-pressure transfer gas to the substrate through a nozzle of a powder such as ceramic or metal at room temperature A powder laminating apparatus and method using a discontinuous transfer gas supply for lamination.

기판 상에 소정의 재료를 적층하는 방법으로서 종래 화학적 기상 증착법, 열 분무법, 가스 증착법 등이 있었다.As a method of laminating a predetermined material on a substrate, there have been conventional chemical vapor deposition, thermal spraying, gas deposition, and the like.

화학적 기상 증착법은 반도체 제조공정에서 널리 이용되는 방법으로서 기체상태의 재료를 가열된 기판 표면에 화학적으로 반응시킴으로써 기판 표면에 소정의 재료를 적층하는 방법이고, 열 분무법은 분말 재료의 고온의 열원을 이용하여 용융상태로 변화시키고 고속으로 기판 표면에 충돌시킨 후 급냉응고함으로써 기판 표면에 소정의 재료를 적층하는 방법이며, 가스 증착법은 금속이나 세라믹 등의 재료를 고온의 열원을 이용하여 기화시켜 초미립자 형태로 만든 후 기화된 초미립자 간의 결합을 유도하여 기판에 소정 재료를 적층하는 방법이다. Chemical vapor deposition is a method widely used in the semiconductor manufacturing process and chemically reacts a gaseous material with a heated substrate surface to deposit a predetermined material on the surface of the substrate, and thermal spraying uses a high temperature heat source of a powder material. To a molten state, impinge on the surface of the substrate at high speed, and then rapidly cool and solidify to deposit a predetermined material on the surface of the substrate. It is a method of laminating a predetermined material on a substrate by inducing bonding between the vaporized ultrafine particles after making.

그러나, 화학적 기상증착법은 기체 상태의 재료를 기판 표면에 적층하기 때문에 금속 등과 같은 다양한 재료를 기판 표면에 적층할 수 없으며 고온에서 수행되므로 열에 약한 고분자 등의 재료로 이루어진 기판을 손상시킬 수 있었고 습식공정의 경우 예상치못한 화학반응을 일으킬 수 있다는 단점이 있다.However, chemical vapor deposition does not allow the deposition of various materials such as metals on the surface of the substrate because of the deposition of gaseous materials on the surface of the substrate. Has the disadvantage of causing unexpected chemical reactions.

또한, 열 분무법이나 가스 증착법 또한 고온의 상태에서 수행되므로 상기한 화학적 기상증착법과 마찬가지로 열에약한 기판을 손상시킬 수 있다는 단점을 갖는다.In addition, the thermal spraying method or the gas deposition method is also carried out in a high temperature state has the disadvantage that it can damage the heat-sensitive substrate like the chemical vapor deposition method described above.

이러한 종래의 문제점을 극복하기 위하여 냉간 분무법이 개발되었지만 온도가 낮은 경우 분사속도를 상당히 높일 필요가 있고 따라서 부가적인 장비나 비용이 소요될 수 있는 단점이 있다.Cold spray method has been developed to overcome this conventional problem, but when the temperature is low, there is a need to significantly increase the injection speed, and thus there is a disadvantage that additional equipment or cost may be required.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서 본 발명의 일 목적은 제어밸브를 통해 가스 주입부로부터의 이송 가스를 불연속적으로 공급함으로써 순간적으로 발생하는 큰 압력차이를 이용하여 상온에서 세라믹이나 금속 분말을 이송기체로써 노즐을 통해 가속하여 기판에 충돌시킴으로써 가열수단 등의 부가적인 장치없이 저압에서도 높은 분사속도를 얻을 수 있는 불연속적인 이 송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The present invention is designed to overcome the above problems of the prior art, an object of the present invention is to use a large pressure difference that occurs instantaneously by discontinuously supplying the transfer gas from the gas inlet through a control valve at room temperature The present invention provides a powder laminating apparatus and method using a discontinuous transfer gas supply capable of obtaining a high injection speed even at low pressure without additional equipment such as heating means by accelerating a ceramic or metal powder through a nozzle as a transfer gas and impinging on a substrate. There is.

본 발명의 일 태양에 따라 분말 적층 장치가 제공되고, 상기 분말 적층 장치는 챔버; 상기 챔버와 연결되어 상기 챔버 내부를 진공 환경으로 조성하는 진공펌프; 상기 챔버 내부에 형성되며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 챔버 내부에 형성되며, 상기 기판 상에 소정의 분말을 분사하도록 구성된 분사노즐; 상기 챔버 외부에 형성되며, 소정의 가스를 주입하는 가스주입부; 상기 가스주입부와 상기 분사노즐에 각각 연결되어 상기 가스주입부에서 주입되는 가스가 상기 분사노즐까지 이동할 수 있도록 하는 배관; 상기 배관에 연결되며, 상기 가스가 이동하는 배관에 분말을 공급하는 분말공급부; 및 상기 분말공급부와 상기 가스주입부 사이에 주입되는 가스를 온/오프 제어하는 제어밸브를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a powder laminating apparatus, the powder laminating apparatus comprising: a chamber; A vacuum pump connected to the chamber to create a vacuum environment inside the chamber; A substrate support formed in the chamber and supporting the substrate; An injection nozzle formed in the chamber and configured to spray predetermined powder on the substrate; A gas injection unit formed outside the chamber and injecting a predetermined gas; A pipe connected to each of the gas injection unit and the injection nozzle to move the gas injected from the gas injection unit to the injection nozzle; A powder supply unit connected to the pipe and supplying powder to a pipe through which the gas moves; And a control valve controlling on / off the gas injected between the powder supply part and the gas injection part.

상기 분사노즐은 상기 배관에 연결되는 제1개구부, 상기 기판에 분말을 분사하기 위한 제2개구부, 및 상기 제1개구부와 제2개구부 사이에 형성된 노즐목을 포함하고, 상기 제1개구부에서 상기 노즐목까지는 구경이 점차로 감소하고, 상기 노즐목에서 제2개구부까지는 구경이 점차로 증가하거나 유지될 수 있다.The injection nozzle includes a first opening connected to the pipe, a second opening for injecting powder onto the substrate, and a nozzle neck formed between the first opening and the second opening, and the nozzle at the first opening. The aperture may gradually decrease to the neck, and the aperture may gradually increase or be maintained from the nozzle neck to the second opening.

상기 분말 적층 장치는 상기 분말공급부에서 상기 분말을 300℃로 가열하기 위한 가열부를 더 포함할 수 있다.The powder laminating apparatus may further include a heating unit for heating the powder to 300 ° C. in the powder supply unit.

상기 분사노즐은 상기 기판 면에 대해서 경사 조절될 수 있도록 구성될 수 있다.The injection nozzle may be configured to be tilted relative to the substrate surface.

상기 기판 지지부는 X축, Y축, 및 Z축으로 이동가능하게 형성될 수 있다.The substrate support may be formed to be movable in the X-axis, Y-axis, and Z-axis.

상기 분말 적층 장치는 상기 기판과 노즐 사이에 특정 패턴을 갖는 마스크를 제공하는 마스크 제공부를 더 포함할 수 있다.The powder lamination apparatus may further include a mask providing unit that provides a mask having a specific pattern between the substrate and the nozzle.

상기 분말공급부는 제1분말을 공급하는 제1분말공급부 및 제2분말을 공급하는 제2분말공급부를 포함하고, 상기 배관은 상기 제1분말공급부와 연결되는 제1배관, 상기 제2분말공급부와 연결되는 제2배관, 및 상기 제1배관과 제2배관이 통합되는 제3배관을 포함하며,상기 분사노즐은 상기 제3배관과 연결될 수 있다.The powder supply unit includes a first powder supply unit for supplying a first powder and a second powder supply unit for supplying a second powder, and the pipe includes a first pipe connected to the first powder supply unit, and the second powder supply unit. And a second pipe connected to each other, and a third pipe integrated with the first pipe and the second pipe, and the injection nozzle may be connected with the third pipe.

상기 분사노즐 및 상기 제어밸브는 각각 복수로 제공되고, 상기 제어밸브의 각각을 제어하여 상기 기판 상에 패턴을 갖도록 분말을 적층할 수 있다.The injection nozzle and the control valve may be provided in plural, and the powder may be laminated to have a pattern on the substrate by controlling each of the control valves.

본 발명의 다른 태양에 따라, 분말 적층 방법이 제공되고 상기 분말 적층 방법은 분말을 공급하는 제 1 단계; 상온에서 이송 가스를 불연속으로 주입하여 상기 공급된 분말을 분사노즐로 운반하는 제 2 단계; 및 상온 및 대기압 또는 진공상태에서 상기 운반된 분말을 상기 분사노즐을 이용하여 기판상에 분사하는 제 3 단계를 포함하고, 상기 분말의 크기는 0.01 내지 20 ㎛ 이고, 상기 제 3 단계에서, 상기 이송 가스의 제어를 위한 밸브의 완전개방까지의 시간은 2초 이하이고 상기 가스의 공급시간은 상기 이송가스용 밸브 개방으로부터 닫기까지 10초 이하이며, 상기 이송가스의 압력은 2 내지 30 bar일 수 있다.According to another aspect of the present invention, a powder lamination method is provided, the powder lamination method comprising: a first step of supplying powder; A second step of transporting the supplied powder to the injection nozzle by discontinuously injecting a transport gas at room temperature; And a third step of spraying the transported powder on a substrate using the injection nozzle at room temperature and atmospheric pressure or in a vacuum state, wherein the size of the powder is 0.01 to 20 μm, and in the third step, the transfer The time until the complete opening of the valve for the control of the gas is 2 seconds or less and the supply time of the gas is 10 seconds or less from opening and closing the valve for the transfer gas, the pressure of the transfer gas may be 2 to 30 bar. .

상기 분말은 금속, 세라믹, 또는 상기 금속과 세라믹의 혼합물을 포함하고, 상기 기판은 금속, 세라믹, 또는 고분자를 포함할 수 있다.The powder may include a metal, a ceramic, or a mixture of the metal and a ceramic, and the substrate may include a metal, a ceramic, or a polymer.

상기 분사노즐은 상기 배관에 연결되는 개구부가 상기 기판에 분말을 분사하 기 위한 개구부보다 클 수 있다. The injection nozzle may have an opening connected to the pipe larger than an opening for injecting powder into the substrate.

상기 제 3 단계는 상기 기판 면에 대해서 경사진 각으로 상기 분말을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.The third step may include spraying the powder at an inclined angle with respect to the substrate surface.

상기 제 3 단계는 상기 기판상에 패턴을 갖도록 분말이 적층되도록 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.The third step may include moving the substrate so that powder is laminated to have a pattern on the substrate.

상기 분사노즐 및 상기 제어밸브는 각각 복수로 제공되고, 상기 제어밸브의 각각을 제어하여 상기 기판 상에 패턴을 갖도록 분말을 적층할 수 있다.The injection nozzle and the control valve may be provided in plural, and the powder may be laminated to have a pattern on the substrate by controlling each of the control valves.

상기 제 1 단계는 제 1 분말을 공급하는 단계 및 제 2 분말을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 단계는 상기 제 1 분말을 제 1 경로로 운반하는 단계, 상기 제 2 분말을 제 2 경로로 운반하는 단계, 및 상기 제 1 분말과 제 2 분말을 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 제 3 단계는 상기 혼합된 제 1 분말과 제 2 분말을 하나의 분사노즐을 통해 분사하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 분말을 공급하는 단계 및 상기 제 2 분말을 공급하는 단계에서 공급되는 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 양을 변경하여 분사되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 변경함으로써, 상기 기판에 도포되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 상이하게 하거나 연속적으로 비율을 변화시킬 수 있다. The first step includes supplying a first powder and the supply of a second powder, wherein the second step includes conveying the first powder in a first path, and transporting the second powder in a second path Conveying the first powder and the second powder, and the third step includes spraying the mixed first powder and the second powder through one spray nozzle. By changing the amount of the first powder and the second powder to be injected by changing the amount of the first powder and the second powder supplied in the step of supplying the first powder and the second powder, The amount of the first powder and the second powder applied to the substrate may be varied or the ratio may be continuously changed.

상기 기판상에 패턴이 형성되도록 상기 기판과 상기 분사노즐 사이에 마스크를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include providing a mask between the substrate and the jet nozzle to form a pattern on the substrate.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법은 제어밸브를 통해 가스 주입부로부터 공급되는 이송 가스의 공급을 불연속적으로 제어함으로써 순간적으로 큰 압력차이를 형성하고 이를 이용하여 상온에서 세라믹이나 금속 분말을 이송기체를 노즐을 통해 가속함으로써 기판에 적층시킴으로써 저압에서 높은 분사속도를 얻을 수 있고 따라서 분사속도의 향상을 위한 가열 수단 등의 별개 장치를 요하지 않고 헬륨 등의 비싼 이송가스를 사용할 필요가 없어 효율과 경제적 효과가 우수하다.As described above, the powder stacking apparatus and method using the discontinuous conveying gas supply according to the present invention forms a large pressure difference instantaneously by discontinuously controlling the supply of the conveying gas supplied from the gas injection unit through the control valve. By using this, ceramics and metal powders are accelerated through the nozzles at room temperature to be laminated on the substrate to obtain high injection speeds at low pressure. Therefore, helium or the like does not require a separate device such as a heating means for improving the injection speeds. There is no need to use expensive transfer gas, so the efficiency and economic effect are excellent.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, the same reference numerals will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the same components preferred embodiments of the present invention. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다. The embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application are There may be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a powder laminating apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 적층 장치(1)는 챔 버(10), 진공펌프(20), 기판 지지부(30), 분사노즐(40), 가스 주입부(50), 배관(60), 분말공급부(70), 및 제어밸브(90)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the powder laminating apparatus 1 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a chamber 10, a vacuum pump 20, a substrate support 30, an injection nozzle 40, and a gas injection unit 50. ), A pipe 60, a powder supply unit 70, and a control valve 90.

상기 챔버(10)는 기판 지지부(30) 및 분사노즐(40)을 수용하고 있으며, 챔버(10)에는 챔버(10)내부를 진공상태로 하는 진공펌프(20)에 연결되어 있다.The chamber 10 accommodates the substrate support 30 and the injection nozzle 40, and the chamber 10 is connected to a vacuum pump 20 for vacuuming the inside of the chamber 10.

상기 기판 지지부(30)는 챔버(10) 내부에 형성되어 소정의 기판(S)을 지지하는 역할을 하는 것으로서, 소정의 구동장치(31)에 의해 X, Y축으로 이동가능하게 구성된다. 이렇게 함으로써, 기판 지지부(30)에 고정되는 기판(S) 또한 이동가능하므로 기판(S)상에 분말이 소정 패턴으로 적층될 수 있다.The substrate support part 30 is formed inside the chamber 10 to support a predetermined substrate S, and is configured to be movable on the X and Y axes by the predetermined driving device 31. In this way, since the substrate S fixed to the substrate support 30 is also movable, powder may be laminated on the substrate S in a predetermined pattern.

상기 기판(S)으로는 금속, 세라믹, 또는 고분자 물질 등을 이용할 수 있다.As the substrate S, a metal, a ceramic, or a polymer material may be used.

상기 분사노즐(40)은 챔버(10) 내부에 형성되어 기판(S)상에 분말을 분사하여 기판(S)상에 분말을 적층한다. 분사노즐(40)은 제1개구부(41), 제2개구부(42), 및 노즐목(43)을 포함할 수 있다. The spray nozzle 40 is formed in the chamber 10 to spray powder onto the substrate S to stack the powder on the substrate S. The injection nozzle 40 may include a first opening 41, a second opening 42, and a nozzle neck 43.

제1개구부(41)는 배관(60)에 연결되어 배관(60)으로부터 분말을 전달받는 역할을 한다. 제2개구부(42)는 제1개구부(41)를 통해 전달받은 분말을 기판(S)에 분사하는 역할을, 그리고 노즐목(43)은 제1개구부(41)와 제2개구부(42)사이에 형성되어, 제1개구부(41)와 제2개구부(42)를 상호연결한다.The first opening 41 is connected to the pipe 60 and serves to receive powder from the pipe 60. The second opening 42 serves to spray the powder received through the first opening 41 onto the substrate S, and the nozzle neck 43 is disposed between the first opening 41 and the second opening 42. It is formed in the interconnection between the first opening 41 and the second opening 42.

제1개구부(41)에서 노즐목(43)까지는 구경이 점차로 감소하고 노즐목(43)에서 제2개구부(42)까지는 구경이 증가하거나 동일하도록 형성됨으로써 분사노즐(40)을 통해 분사되는 분말이 예컨대 200 내지 2000m/sec의 분사속도로 분사될 수 있도록 될 수 있다.As the diameter gradually decreases from the first opening 41 to the nozzle neck 43, the diameter from the nozzle neck 43 to the second opening 42 increases or becomes the same so that the powder sprayed through the injection nozzle 40 For example, it may be able to be injected at an injection speed of 200 to 2000m / sec.

또한 제1개구부(41)가 제2개구부(42)보다 클 수 있다.In addition, the first opening 41 may be larger than the second opening 42.

도 1에서는 분사노즐(40)이 기판(S)면에 대하여 수직으로 형성되어 있으나 본 발명은 이로써 제한되지 않고 분사노즐(40)이 기판(S)면에 대하여 소정의 각도로 경사 조절될 수 있도록 형성될 수 있고 따라서 분사되는 분말이 기판(S)면에 대하여 경사 조절될 수 있도록 분사되도록 할 수도 있다. In FIG. 1, the spray nozzle 40 is formed perpendicular to the surface of the substrate S. However, the present invention is not limited thereto, and the spray nozzle 40 may be tilted at a predetermined angle with respect to the surface of the substrate S. It may be formed and thus the powder to be sprayed may be sprayed so that it can be tilted with respect to the substrate (S) surface.

또한 본 발명은 이로써 제한되지 않고 분사노즐(40)을 수평면에 대하여 수직하게 형성하고 기판(S)을 소정각으로 경사 조절될 수 있도록 배치할 수도 있다.In addition, the present invention is not limited thereto, but may be disposed so that the injection nozzle 40 is perpendicular to the horizontal plane and the substrate S may be tilted at a predetermined angle.

상기 가스 주입부(50)는 챔버(10)외부에 형성되어 분말을 운반하는 가스를 주입한다. 가스 주입부(50)에서 주입되는 가스압을 적절히 조절하고 분사노즐(40)을 사용함으로써 분사노즐(40)을 통해 분사되는 분말의 분사속도를 적절히 조절할 수 있다. The gas injection unit 50 is formed outside the chamber 10 to inject a gas to transport the powder. By properly adjusting the gas pressure injected from the gas injection unit 50 and using the injection nozzle 40, it is possible to appropriately control the injection speed of the powder injected through the injection nozzle 40.

가스 주입부(50)에서 주입되는 가스로는 헬륨, 질소, 산소 또는 공기 등-그러나 이로써 제한되지 않는다-을 이용할 수 있다.As the gas injected from the gas inlet 50, helium, nitrogen, oxygen, air, or the like may be used, but not limited thereto.

상기 배관(60)은 가스 주입부(50)와 분사노즐(40)에 연결되어 가스 주입부(50)에서 공급되는 가스가 분사노즐(40)까지 이동할 수 있도록 한다. The pipe 60 is connected to the gas injection unit 50 and the injection nozzle 40 so that the gas supplied from the gas injection unit 50 can move to the injection nozzle 40.

상기 분말공급부(70)는 배관(60)에 연결되어 배관(60)에 분말을 공급한다. 공급되는 분말로는 금속 또는 세라믹을 포함할 수 있고, 그 크기는 예컨대 0.1 내지 10㎛범위일 수 있다.The powder supply unit 70 is connected to the pipe 60 to supply the powder to the pipe (60). The powder supplied may include a metal or a ceramic , the size of which may be in the range of 0.1 to 10 μm, for example.

도 1에서는 분말공급부(70)를 단 하나만이 제공되고 있지만 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이로써 제한되지 않고 복수의 분말공급부를 포함할 수 있다.In FIG. 1, only one powder supply unit 70 is provided. However, the present invention is not limited thereto and may include a plurality of powder supply units.

이 경우 배관(60) 또한 복수의 분말공급부의 각각을 연결하기 위해 복수의 배관으로 구성될 수 있고 또한 상기 복수의 배관이 통합되는 배관을 포함할 수 있으며 이러한 통합배관은 분사노즐(40)에 연결될 수 있다.In this case, the pipe 60 may also be composed of a plurality of pipes to connect each of the plurality of powder supply unit and may also include a pipe in which the plurality of pipes are integrated, and such integrated pipes may be connected to the injection nozzle 40. Can be.

또한, 본 발명에 따른 분말 적층 장치(1)는 필터(80)를 더 포함할 수 있고 상기 필터(80)는 챔버(10)와 진공펌프(20)사이에 배치되어 적층을 수행한 분말을 포집할 수 있다.In addition, the powder laminating apparatus 1 according to the present invention may further include a filter 80, and the filter 80 is disposed between the chamber 10 and the vacuum pump 20 to collect the powder having been laminated. can do.

상기 제어밸브(90)는 분말공급부(70)와 가스 주입부(50)사이에 배치되어 가스 주입부(50)로부터 공급되는 이송 가스의 공급을 온/오프 제어하는 역할을 한다.The control valve 90 is disposed between the powder supply unit 70 and the gas injection unit 50 to control on / off the supply of the transfer gas supplied from the gas injection unit 50.

한편, 상기 분사노즐(40)과 분말공급부(70)사이에 (도시안된) 가열부를 더 포함할 수 있고 이를통해 운반되는 분말을 예컨대 상온 내지 300℃로 가열할 수도 있다.On the other hand, it may further include a heating (not shown) between the injection nozzle 40 and the powder supply unit 70, and the powder conveyed through it may be heated to, for example, room temperature to 300 ℃.

이와같이 가열부를 추가로 구성함으로써 분말을 소정온도의 범위로 가열하는 경우 분말의 분사속도를 다소 느리게, 예컨대 분사속도 범위를 300 내지 1200m/sec로 설정할 수 있다. 즉, 가열된 분말이 가열되지 않은 분말보다 높은 속도로 이동할 수 있으므로 분말을 소정온도 범위로 가열할 경우는 분말의 분사속도 범위를 다소 느리게 설정하더라도 최종적으로 기판에 충돌할 때는 원하는 속도를 얻을 수 있게된다. In this way, by additionally configuring the heating unit, when the powder is heated in the range of the predetermined temperature, the spraying speed of the powder can be set slightly slower, for example, the spraying speed range is set to 300 to 1200 m / sec. That is, the heated powder can move at a higher speed than the unheated powder, so that when the powder is heated to a predetermined temperature range, the desired speed can be obtained when the powder finally collides with the substrate even if the spraying speed range is set slightly slower. do.

또한, 분말을 소정온도 범위로 가열하게 되면 분말이 기판에 충돌할 때 입자변형이 원활히 이루어져 기판에의 적층효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when the powder is heated to a predetermined temperature range, when the powder collides with the substrate, the particle is smoothly deformed to improve the lamination efficiency on the substrate.

더하여 분사노즐(40)과 분말공급부(70)사이의 배관(60)에 (도시안된) 필터부 를 더 포함할 수 있다. 필터부는 운반되는 분말을 가스 중에 부유시켜 소정 크기 이상의 분말을 필터링할 수도 있다.In addition, it may further include a filter portion (not shown) in the pipe 60 between the injection nozzle 40 and the powder supply portion 70. The filter unit may filter the powder having a predetermined size or more by floating the conveyed powder in a gas.

그리고, 기판(S)과 분사노즐(40)사이에 식각공정을 위해 특정한 패턴이 형성된 마스크를 제공하는 (도시안된) 마스크 제공부를 더 포함할 수 있다.Further, a mask providing part (not shown) may be further provided between the substrate S and the spray nozzle 40 to provide a mask having a specific pattern for an etching process.

또한, 상기 도 1을 참조로 한 실시예에서는 분사노즐(40)이 단 하나 제공되고 있지만 본 발명은 이로써 제한되지 않고 복수의 분사노즐이 제공될 수 있다. 이 경우 복수의 분사노즐 각각에 대하여 별개의 제어밸브(90)가 제공될 수 있고 따라서 상기 복수의 제어밸브를 각각 제어함으로써 기판(S)상에 소정 패턴으로 분말을 적층할 수도 있다.In addition, in the embodiment with reference to FIG. 1, only one injection nozzle 40 is provided, but the present invention is not limited thereto, and a plurality of injection nozzles may be provided. In this case, a separate control valve 90 may be provided for each of the plurality of injection nozzles, and thus, powder may be laminated in a predetermined pattern on the substrate S by controlling the plurality of control valves, respectively.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 방법에 사용되는 분말의 크기는 예컨대 0.01 내지 20㎛범위일 수 있고 분말을 기판(S)상에 분사시 이송 가스의 제어를 위한 제어밸브(90)의 완전개방까지의 시간은 예컨대 2초 이하일 수 있고, 이송 가스의 공급시간은 제어밸브(90)의 개방으로부터 폐쇄까지 예컨대 10초 이하일 수 있으며, 이송가스의 압력은 예컨대 2 내지 30bar일 수 있다.The size of the powder used in the powder lamination method using the discontinuous transfer gas supply according to the embodiment of the present invention may be, for example, in the range of 0.01 to 20 μm, and control of the transfer gas when the powder is sprayed onto the substrate S. The time from the full opening of the control valve 90 for example may be 2 seconds or less, and the supply time of the conveying gas may be, for example, 10 seconds or less from the opening of the control valve 90 to the closing, and the pressure of the conveying gas may be, for example, 2 To 30 bar.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 방법에 대하여 도 1에 도시된 분말 적층 장치(1)를 참조로 설명한다. 다만, 본 발명에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 방법은 도 1에 도시된 분말 적층 장치(1)에 의해 수행되는 것으로 제한되지 않고 여타 장치로 수 행될 수도 있다.Hereinafter, a powder lamination method using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the powder lamination apparatus 1 shown in FIG. 1. However, the powder lamination method using the discontinuous transfer gas supply according to the present invention is not limited to being performed by the powder lamination apparatus 1 shown in FIG. 1 and may be performed by other apparatuses.

먼저, 소정의 분말을 공급한다. 분말의 크기는 상기한 바와 같고 종류로는 금속이나 세라믹 분말을 이용할 수 있다. 분말은 도 1에 도시된 분말공급부(70)로부터 배관(60)을 통해 공급할 수 있다. First, a predetermined powder is supplied. The size of the powder is as described above, and metal or ceramic powder may be used as the kind. Powder may be supplied through the pipe 60 from the powder supply unit 70 shown in FIG.

본 소정의 분말을 공급하는 단계는 예컨대 제 1 분말을 공급하는 단계 및 제 2 분말을 공급하는 단계를 포함하는 복수의 분말을 각각 공급하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 경우 제 1 분말을 제 1 경로로 운반하는 단계, 제 2 분말을 제 2 경로로 운반하는 단계, 및 제 1 분말과 제 2 분말을 혼합하는 단계를 포함할 수도 있다.The step of supplying the predetermined powder may include supplying a plurality of powders each including, for example, supplying a first powder and supplying a second powder. In this case, the method may include transporting the first powder in the first path, transporting the second powder in the second path, and mixing the first powder and the second powder.

이러한 경우 제 1 분말과 제 2 분말은 서로 상이한 재료를 이용할수도 있고 공급되는 양도 다양하게 변경할 수 있다.In this case, the first powder and the second powder may use different materials from each other, and the amount supplied may be variously changed.

다음, 상온에서 가스 주입부(50)를 통해 가스를 배관(60)을 통해 주입하여 공급된 분말을 분사노즐(40)에 운반한다.Next, the gas is injected through the pipe 60 through the gas injection unit 50 at room temperature to transport the supplied powder to the injection nozzle 40.

여기서 주입되는 가스의 가스압은 분사노즐(40)을 통해 분사되는 분말의 분사속도를 감안하여 적절히 조절될 수 있다.The gas pressure of the injected gas may be appropriately adjusted in view of the injection speed of the powder injected through the injection nozzle 40.

한편, 분말을 운반하는 도중에 분말을 예컨대 상온 내지 300℃범위로 가열할 수 있고 이 경우는 분사노즐을 통해 분사되는 분말의 분사속도를 다소 느리게, 구체적으로는 예컨대 300 내지 1200m/sec범위로 설정할 수도 있다.On the other hand, the powder may be heated to a range of, for example, from room temperature to 300 ° C. during the conveyance of the powder. In this case, the injection speed of the powder injected through the injection nozzle may be set to be somewhat slow, specifically, for example, in the range of 300 to 1200 m / sec. have.

또한 분말을 운반하는 도중에 분말을 가스 중에 부유시켜 소정 크기 이상의 분말을 필터링할 수도 있다.In addition, the powder may be suspended in the gas during the transport of the powder to filter the powder of a predetermined size or more.

다음, 분사노즐(40)을 이용하여 기판(S)상에 분말을 분사한다.Next, the powder is sprayed onto the substrate S using the spray nozzle 40.

이러한 공정은 진공펌프(20)를 이용하여 진공상태로 된 챔버(10)내에서 수행될 수 있다.This process may be performed in the chamber 10 in a vacuum state using the vacuum pump 20.

만일, 상기한 바와 같이 분말을 운반하는 단계가 제 1 분말을 운반하는 단계와 제 2 분말을 운반하는 단계와 같이 복수의 분말의 각각의 운반단계를 포함하는 경우 분사노즐(40)을 이용하여 기판(S)상에 분말을 분사하는 단계는 혼합된 제 1 분말과 제 2 분말을 하나의 분사노즐을 이용하여 분사하는 단계로 구현될 수 있고 이때, 공급되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 변경하여 분사되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 변경함으로써 기판(S)상에 도포되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 상이하거나 연속적으로 비율이 변하도록 할 수도 있다.If the step of transporting the powder as described above includes the step of transporting each of the plurality of powders, such as transporting the first powder and transporting the second powder, the substrate using the spray nozzle 40 Injecting the powder onto (S) may be implemented by injecting the mixed first powder and the second powder using one injection nozzle, wherein the amount of the first powder and the second powder supplied By changing the amounts of the first powder and the second powder sprayed by changing, the ratios of the first powder and the second powder applied onto the substrate S may be changed differently or continuously.

<실험예>Experimental Example

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층의 실험결과를 도 2 내지 6을 참조로 설명한다.Hereinafter, the experimental results of powder lamination using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 금속 알루미늄(Al)분말을 폴리프로필렌(PP) 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 2a는 PP기판에 Al분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을 그리고 도 2b는 PP기판에 Al분말이 적층된 결과를 현미경으로 관찰한 모습을 도시한 도면이다.First, FIG. 2 is a view showing a result of laminating a metal aluminum (Al) powder on a polypropylene (PP) substrate using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is an Al powder on a PP substrate. The lamination result is visually observed, and FIG. 2B is a view showing the observation of the lamination result of Al powder on a PP substrate under a microscope.

도 2에서의 적층결과는 이송 가스로서 0.6MPa의 압축 공기를 사용하였고, 진 공도는 -0.09MPa로 하였으며 분사노즐로서 노즐목이 1X1mm이고 출구가 1X2mm인 초음속 노즐을 사용하였으며, SOD는 3mm이고 밸브개방시간을 1초이내, 지속시간을 5초이내로 하였다.The lamination result in FIG. 2 was a compressed air of 0.6 MPa as the conveying gas, a vacuum of -0.09 MPa, and a supersonic nozzle having a nozzle neck of 1 × 1 mm and an outlet of 1 × 2 mm as the injection nozzle. The SOD was 3 mm and the valve was opened. The time was within 1 second and the duration was within 5 seconds.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 통해 육안 내지 현미경으로 Al분말의 PP기판에의 적층을 선명하게 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2, the lamination of the Al powder onto the PP substrate was clearly observed with the naked eye through a microscope through a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention.

다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 세라믹 TiO2분말을 다양한 종류의 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 3a는 PP기판에 TiO2분말이 적층된 결과를, 도 3b는 유리기판에 TiO2분말이 적층된 결과를, 그리고 도 3c는 구리(Cu)기판에 TiO2분말이 적층된 결과를 도시한 도면이다.Next, FIG. 3 is a diagram illustrating a result of laminating ceramic TiO 2 powders using various types of substrates using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A illustrates that TiO 2 powders are stacked on a PP substrate. 3b shows the result of lamination of TiO 2 powder on a glass substrate, and FIG. 3c shows the result of lamination of TiO 2 powder on a copper (Cu) substrate.

도 3에서의 적층결과는 직경이 5um미만의 TiO2분말을 사용하고, 이송 가스로서 0.6MPa의 압축 공기를 사용하였고, 진공도는 -0.09MPa로 하였으며 분사노즐로서 출구가 10X0.4mm인 슬릿 노즐을 사용하였으며, SOD는 3mm이고 밸브개방시간을 1초이내, 지속시간을 5초이내로 하였다.In the lamination result in FIG. 3, TiO 2 powder having a diameter of less than 5 μm was used, 0.6 MPa of compressed air was used as a conveying gas, and a vacuum degree of −0.09 MPa was used as the injection nozzle. The SOD was 3mm and the valve opening time was within 1 second and the duration was within 5 seconds.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 통해 육안으로 TiO2분말의 PP, 유리, 및 구리기판에의 적층을 선명하게 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 3, it was possible to clearly check the lamination of the TiO 2 powder onto the PP, glass, and copper substrates by visually discontinuous supply of gas according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 금속 흑연분말을 폴리프로필렌(PP) 및 유리 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 4a는 PP기판에 흑연분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을, 도 4b는 유리기판에 흑연분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을, 그리고 도 4c는 유리기판에 흑연분말이 적층된 결과를 현미경으로 관찰한 모습을 도시한 도면이다.4 is a view showing the result of laminating a metal graphite powder using a discontinuous transfer gas supply in a polypropylene (PP) and a glass substrate according to an embodiment of the present invention, Figure 4a is a graphite powder is laminated on a PP substrate 4B shows the result of visual observation of the result of lamination of graphite powder on the glass substrate, and FIG. 4C shows the result of the observation of the result of lamination of graphite powder on the glass substrate under a microscope. One drawing.

도 4에서의 적층결과는 이송 가스로서 0.6MPa의 압축 공기를 사용하였고, 진공도는 -0.09MPa로 하였으며 분사노즐로서 출구가 10X0.4mm인 슬릿 노즐을 사용하였으며, SOD는 3mm이고 밸브개방시간을 1초이내, 지속시간을 5초이내로 하였다.The lamination result in FIG. 4 used 0.6 MPa of compressed air as the conveying gas, the vacuum degree was -0.09 MPa, and a slit nozzle having an outlet of 10 × 0.4 mm was used as the injection nozzle. The SOD was 3 mm and the valve opening time was 1 Within seconds, the duration was within 5 seconds.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 통해 육안 내지 현미경으로 흑연분말의 PP 및 유리기판에의 적층을 선명하게 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 4, it was possible to clearly check the lamination of the graphite powder on the PP and the glass substrate through the naked eye to the microscope through the discontinuous transfer gas supply according to the embodiment of the present invention.

다음으로, 도 5 및 6을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치에 의한 적층결과와 종래의 분말 적층 장치에 의한 적층결과를 비교한다.Next, referring to Figures 5 and 6, the lamination result by the powder lamination apparatus using the discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention and the lamination result by the conventional powder lamination apparatus is compared.

여기서, 기판(S)으로서 예컨대, PCB (Printed Circuit Board), PMMA (Polymethyl Methacrylate), 및 유리 기판을 준비하고 적층을 위한 분말로서 크기가 수십nm 내지 수㎛인 시그마-알드리히사가 제조한 분말을 사용하였다. Here, as a substrate (S), for example, a printed circuit board (PCB), polymethyl methacrylate (PMMA), and a glass substrate prepared by sigma-Aldrich, which have a size of several tens of nm to several μm, as a powder for lamination. Was used.

이송 가스로는 압축공기 또는 헬륨가스를 사용하였고 분사노즐로서 10mmX0.4mm크기의 슬릿타입 초음속 노즐을 이용하였다.Compressed air or helium gas was used as the transport gas, and a slit type supersonic nozzle of 10 mm × 0.4 mm size was used as the injection nozzle.

또한 기판과 분사노즐(40)간의 간격을 2mm, 가스압을 압축공기일 경우 700kPa로 헬륨일 경우 500kPa로, 챔버내 압력을 10 내지 30kPa로 하였다. 적층 모양은 10mm의 선형으로 하고 적층 반복시간을 10초미만으로 하였으며 1초내의 밸브 개방 시간을 갖도록 불연속적인 이송 가스 공급을 수행하였다. 또한 CFD 해석을 통해 속도와 압력을 분석하였다.In addition, the distance between the substrate and the injection nozzle 40 was 2 mm, the gas pressure was 700 kPa for compressed air, 500 kPa for helium, and 10 to 30 kPa in the chamber. The stacking shape was linear of 10 mm, the stacking repeat time was less than 10 seconds, and a discontinuous transfer gas supply was performed to have a valve opening time within 1 second. In addition, speed and pressure were analyzed by CFD analysis.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치를 통해 분말을 기판에 적층할 때의 압력을 비교한 비교도로서, 도 5a는 본 발명에 따른 분말 적층 장치를 통할 경우 발생한 압력을 그리고 도 5b는 종래의 적층 장치를 통할 경우 발생한 압력을 나타내고 있다.FIG. 5 is a comparative view comparing pressures when laminating powders to a substrate through a powder laminating apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is a powder laminating apparatus according to the present invention. The pressure generated when passing through and FIG. 5B shows the pressure generated when passing through the conventional lamination apparatus.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이 최대 압력을 비교했을 때 본 발명에 의하는 경우 즉 불연속적인 이송가스의 공급시 순간적으로 1.136MPa의 최대 압력을, 그리고 종래의 경우 즉 연속적인 이송가스의 공급시 최대 0.6MPa의 압력이 발생됨을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 5, the maximum pressure of 1.136 MPa is instantaneously when supplying discontinuous conveying gas when the maximum pressure is compared, and in the conventional case, that is, when supplying continuous conveying gas. It could be confirmed that a pressure of 0.6 MPa was generated.

이를 통해 본 발명에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법을 이용할 경우 종래의 분말 적층 장치 및 방법보다 거의 2배의 압력을 더 얻을 수 있음을 알았다. Through this, it was found that when using the powder laminating apparatus and method using the discontinuous transfer gas supply according to the present invention, almost twice as much pressure could be obtained than the conventional powder laminating apparatus and method.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치를 통해 분말을 기판에 적층할 때의 분사속도를 비교한 비교도로서, 도 6a는 본 발명에 따른 분말 적층 장치를 통할 경우 발생한 분사속도를 그리고 도 6b는 종래의 적층 장치를 통할 경우 발생한 분사속도를 나타내고 있다.6 is a comparative view comparing the injection speed when the powder is laminated on the substrate through a powder lamination apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention, Figure 6a is a powder lamination apparatus according to the present invention The injection speed generated when through and Figure 6b shows the injection speed generated when through the conventional lamination device.

도 6에서 알 수 있는 바와 같이 분사속도를 비교했을 때 본 발명에 의하는 경우 즉 불연속적인 이송가스의 공급시 1296m/sec의 분사속도를, 그리고 종래의 경우 즉 연속적인 이송가스의 공급시 725.5m/sec의 분사속도가 발생됨을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 6 when the injection speed is compared according to the present invention, that is, the injection speed of 1296m / sec when supplying discontinuous delivery gas, and 725.5m when supplying continuous delivery gas in the conventional case It was confirmed that the injection speed of / sec is generated.

이를 통해 본 발명에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법을 이용할 경우 종래의 분말 적층 장치 및 방법보다 거의 2배의 분사속도의 향상을 더 얻을 수 있음을 알았다.Through this, it was found that when using the powder laminating apparatus and method using the discontinuous conveying gas supply according to the present invention, an improvement in the injection speed of nearly twice that of the conventional powder laminating apparatus and method can be obtained.

도 5 및 도 6의 결과로부터, 본 발명에 의한 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치 및 방법에 의하는 경우 연속적 이송 가스 공급의 경우보다 매우 짧은 시간동안 훨씬 높은 속도를 얻을 수 있다. From the results of Figs. 5 and 6, the powder lamination apparatus and method using the discontinuous transfer gas supply according to the present invention can achieve a much higher speed for a very short time than the case of the continuous transfer gas supply.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is only illustrative of the preferred embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면;1 is a view showing a schematic configuration of a powder lamination apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 금속 알루미늄(Al)분말을 폴리프로필렌(PP) 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 2a는 PP기판에 Al분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을 그리고 도 2b는 PP기판에 Al분말이 적층된 결과를 현미경으로 관찰한 모습을 도시한 도면;2 is a view showing a result of laminating a metal aluminum (Al) powder on a polypropylene (PP) substrate using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is Al powder is laminated on a PP substrate Figure 2b is a visual observation of the result and Figure 2b is a view showing a state observed with a microscope the result of the Al powder laminated on the PP substrate;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 세라믹 TiO2분말을 다양한 종류의 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 3a는 PP기판에 TiO2분말이 적층된 결과를, 도 3b는 유리기판에 TiO2분말이 적층된 결과를, 그리고 도 3c는 구리(Cu)기판에 TiO2분말이 적층된 결과를 도시한 도면;3 is a view showing the result of laminating ceramic TiO 2 powder using various types of substrates using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3A shows a result of laminating TiO 2 powder on a PP substrate. 3b shows a result of lamination of TiO 2 powder on a glass substrate, and FIG. 3c shows a result of lamination of TiO 2 powder on a copper (Cu) substrate;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 금속 흑연분말을 폴리프로필렌(PP) 및 유리 기판에 적층한 결과를 나타낸 도로서, 도 4a는 PP기판에 흑연분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을, 도 4b는 유리기판에 흑연분말이 적층된 결과를 육안으로 관찰한 모습을, 그리고 도 4c는 유리기판에 흑연분말이 적층된 결과를 현미경으로 관찰한 모습을 도시한 도면4 is a view showing the result of laminating a metal graphite powder using a discontinuous transfer gas supply in a polypropylene (PP) and a glass substrate according to an embodiment of the present invention, Figure 4a is a graphite powder is laminated on a PP substrate 4B shows the result of visual observation of the result of lamination of graphite powder on the glass substrate, and FIG. 4C shows the result of the observation of the result of lamination of graphite powder on the glass substrate under a microscope. One drawing

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치를 통해 분말을 기판에 적층할 때의 압력을 비교한 비교도로서, 도 5a는 본 발명에 따른 분말 적층 장치를 통할 경우 발생한 압력을 그리고 도 5b는 종래의 적층 장치를 통할 경우 발생한 압력을 나타낸 도면; 및FIG. 5 is a comparative view comparing pressures when laminating powders to a substrate through a powder laminating apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is a powder laminating apparatus according to the present invention. Figure 5b shows the pressure generated when passing through and a conventional laminated device; And

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연속적인 이송 가스 공급을 이용한 분말 적층 장치를 통해 분말을 기판에 적층할 때의 분사속도를 비교한 비교도로서, 도 6a는 본 발명에 따른 분말 적층 장치를 통할 경우 발생한 분사속도를 그리고 도 6b는 종래의 적층 장치를 통할 경우 발생한 분사속도를 나타낸 도면.6 is a comparative view comparing the injection speed when the powder is laminated on the substrate through a powder lamination apparatus using a discontinuous transfer gas supply according to an embodiment of the present invention, Figure 6a is a powder lamination apparatus according to the present invention Figure 6b is a view showing the injection speed generated when passing through the conventional laminated device.

Claims (16)

챔버; chamber; 상기 챔버와 연결되어 상기 챔버 내부를 진공 환경으로 조성하는 진공펌프; A vacuum pump connected to the chamber to create a vacuum environment inside the chamber; 상기 챔버 내부에 형성되며, 기판을 지지하는 기판 지지부; A substrate support formed in the chamber and supporting the substrate; 상기 챔버 내부에 형성되며, 상기 기판 상에 금속 또는 세라믹 분말 을 분사하도록 구성된 분사노즐; An injection nozzle formed in the chamber and configured to inject metal or ceramic powder onto the substrate; 상기 챔버 외부에 형성되며, 상기 분말의 운반을 위한 가스 를 주입하는 가스주입부; A gas injection unit formed outside the chamber and injecting a gas for transporting the powder ; 상기 가스주입부와 상기 분사노즐에 각각 연결되어 상기 가스주입부에서 주입되는 가스가 상기 분사노즐까지 이동할 수 있도록 하는 배관; A pipe connected to each of the gas injection unit and the injection nozzle to move the gas injected from the gas injection unit to the injection nozzle; 상기 배관에 연결되며, 상기 가스가 이동하는 배관에 분말을 공급하는 분말공급부; 및A powder supply unit connected to the pipe and supplying powder to a pipe through which the gas moves; And 상기 분말공급부와 상기 가스주입부 사이에 주입되는 가스를 온/오프 제어하는 제어밸브를 포함하며,It includes a control valve for controlling the on / off gas injected between the powder supply and the gas injection, 상기 분사노즐은 상기 배관에 연결되는 제1개구부, 상기 기판에 분말을 분사하기 위한 제2개구부, 및 상기 제1개구부와 제2개구부 사이에 형성된 노즐목을 포함하고, 상기 제1개구부에서 상기 노즐목까지는 구경이 점차로 감소하고, 상기 노즐목에서 제2개구부까지는 구경이 점차로 증가하거나 유지되는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치. The injection nozzle includes a first opening connected to the pipe, a second opening for injecting powder onto the substrate, and a nozzle neck formed between the first opening and the second opening, and the nozzle at the first opening. The aperture is gradually reduced to the neck, and the aperture is gradually increased or maintained from the nozzle neck to the second opening . 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 분말공급부에서 상기 분말을 300℃로 가열하기 위한 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치.And a heating unit for heating the powder to 300 ° C. in the powder supply unit. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 분사노즐은 상기 기판 면에 대해서 경사 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치. The spray nozzle is characterized in that the powder stacking device, characterized in that configured to be inclined with respect to the substrate surface. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판 지지부는 X축, Y축, 및 Z축으로 이동가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치. The substrate support is powder laminating apparatus, characterized in that formed to be movable in the X-axis, Y-axis, and Z-axis. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판과 노즐 사이에 특정 패턴을 갖는 마스크를 제공하는 마스크 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치.And a mask providing part for providing a mask having a specific pattern between the substrate and the nozzle. 제 1 항에 있어서, 상기 분말공급부는 제1분말을 공급하는 제1분말공급부 및 제2분말을 공급하는 제2분말공급부를 포함하고, The method of claim 1, wherein the powder supply unit comprises a first powder supply unit for supplying a first powder and a second powder supply unit for supplying a second powder, 상기 배관은 상기 제1분말공급부와 연결되는 제1배관, 상기 제2분말공급부와 연결되는 제2배관, 및 상기 제1배관과 제2배관이 통합되는 제3배관을 포함하며,The pipe includes a first pipe connected to the first powder supply part, a second pipe connected to the second powder supply part, and a third pipe integrated with the first pipe and the second pipe, 상기 분사노즐은 상기 제3배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치. The spray nozzle is a powder stacking device, characterized in that connected to the third pipe. 제 1 항에 있어서, 상기 분사노즐 및 상기 제어밸브는 각각 복수로 제공되고, 상기 제어밸브의 각각을 제어하여 상기 기판 상에 패턴을 갖도록 분말을 적층하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 장치.The powder laminating apparatus according to claim 1, wherein the injection nozzle and the control valve are each provided in plural, and the powder is laminated to have a pattern on the substrate by controlling each of the control valves. 분말을 공급하는 제 1 단계; A first step of feeding powder; 상온에서 이송 가스를 불연속으로 주입하여 상기 공급된 분말을 분사노즐로 운반하는 제 2 단계; 및 A second step of transporting the supplied powder to the injection nozzle by discontinuously injecting a transport gas at room temperature; And 상온 및 대기압 또는 진공상태에서 상기 운반된 분말을 상기 분사노즐을 이용하여 기판상에 분사하는 제 3 단계를 포함하고, And a third step of spraying the transported powder on a substrate using the spray nozzle at room temperature and atmospheric pressure or in a vacuum state. 상기 분말의 크기는 0.01 내지 20 ㎛ 이고, 상기 제 3 단계에서, 상기 이송가스의 압력은 2 내지 30 bar이고,The size of the powder is 0.01 to 20 ㎛, in the third step, the pressure of the conveying gas is 2 to 30 bar, 상기 분사노즐 및 상기 이송 가스의 주입을 제어하는 제어밸브는 각각 복수로 제공되고, 상기 제어밸브의 각각을 제어하여 상기 기판 상에 패턴을 갖도록 분말을 적층하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법. And a plurality of control valves for controlling injection of the injection nozzle and the conveying gas, respectively, and controlling the respective ones of the control valves to laminate powder to have a pattern on the substrate . 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 분말은 금속, 세라믹, 또는 상기 금속과 세라믹의 혼합물을 포함하고, 상기 기판은 금속, 세라믹, 또는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법. Wherein said powder comprises a metal, a ceramic, or a mixture of said metal and a ceramic, and said substrate comprises a metal, a ceramic, or a polymer. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 분사노즐은 배관에 연결되는 개구부가 상기 기판에 분말을 분사하기 위한 개구부보다 큰 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법.The spray nozzle is powder opening method, characterized in that the opening connected to the pipe is larger than the opening for injecting powder to the substrate. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제 3 단계는 상기 기판 면에 대해서 경사진 각으로 상기 분말을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법. And wherein said third step comprises spraying said powder at an inclined angle with respect to said substrate surface. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제 3 단계는 상기 기판상에 패턴을 갖도록 분말이 적층되도록 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법. And said third step comprises moving said substrate such that powder is laminated to have a pattern on said substrate. 삭제delete 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제 1 단계는 제 1 분말을 공급하는 단계 및 제 2 분말을 공급하는 단계를 포함하고,The first step includes supplying a first powder and supplying a second powder, 상기 제 2 단계는 상기 제 1 분말을 제 1 경로로 운반하는 단계, 상기 제 2 분말을 제 2 경로로 운반하는 단계, 및 상기 제 1 분말과 제 2 분말을 혼합하는 단 계를 포함하며,The second step includes conveying the first powder in a first route, conveying the second powder in a second route, and mixing the first powder and the second powder, 상기 제 3 단계는 상기 혼합된 제 1 분말과 제 2 분말을 하나의 분사노즐을 통해 분사하는 단계를 포함하고, The third step includes the step of spraying the mixed first powder and the second powder through one spray nozzle, 상기 제 1 분말을 공급하는 단계 및 상기 제 2 분말을 공급하는 단계에서 공급되는 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 양을 변경하여 분사되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 변경함으로써, 상기 기판에 도포되는 제 1 분말과 제 2 분말의 양을 상이하게 하거나 연속적으로 비율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법.By changing the amount of the first powder and the second powder to be injected by changing the amount of the first powder and the second powder supplied in the step of supplying the first powder and the second powder, A method of laminating powders, characterized in that the amounts of the first powder and the second powder applied to the substrate are varied or continuously changed. 분말을 공급하는 제 1 단계; A first step of feeding powder; 상온에서 이송 가스를 불연속으로 주입하여 상기 공급된 분말을 분사노즐로 운반하는 제 2 단계; 및A second step of transporting the supplied powder to the injection nozzle by discontinuously injecting a transport gas at room temperature; And 상온 및 대기압 또는 진공상태에서 상기 운반된 분말을 상기 분사노즐을 이용하여 기판상에 분사하는 제 3 단계를 포함하고,And a third step of spraying the transported powder on a substrate using the spray nozzle at room temperature and atmospheric pressure or in a vacuum state. 상기 분말의 크기는 0.01 내지 20 ㎛ 이고, 상기 제 3 단계에서, 상기 이송가스의 압력은 2 내지 30 bar이며,The size of the powder is 0.01 to 20 ㎛, in the third step, the pressure of the conveying gas is 2 to 30 bar, 상기 기판상에 패턴이 형성되도록 상기 기판과 상기 분사노즐 사이에 마스크를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 적층 방법. And providing a mask between the substrate and the jet nozzle to form a pattern on the substrate .
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