KR100979300B1 - 칩 표면 실리콘 열처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 소형 커패시터(Capacitor)와 같은 칩 형태의 전자 소자에 전극을 도포함에 있어 무닝(Mooning) 현상을 방지하기 위해, 칩 표면에 실리콘 열처리를 하는 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 칩 형태의 커패시터와 같은 소형 전자 부품의 외부 전극을 형성함에 있어, 무닝 현상을 억제하여 전극의 경계면이 일직선 형상을 유지하도록 하는 칩 표면 열처리 시스템을 제공하고자 한다. 본 발명에 의한 칩 표면 열처리 시스템은 다수의 칩들을 수용하고 단일 평면상에 고르게 분포시키는 칩 투입부와; 상기 다수의 칩들을 이송시키면서, 열풍과 기화된 처리물질로 표면 처리를 수행하는 칩 열처리부와; 상기 칩 열처리부를 통과하면서 표면 처리를 완료한 다수의 칩들을 배출하는 칩 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020080009103
칩 표면 열처리, 칩 표면 실리콘 처리, 칩 형 부품

Description

칩 표면 실리콘 열처리 시스템{SYSTEM FOR SILICON HEATING TREATMENT ON CHIP SURFACE}
본 발명은 칩 형태 전자 소자의 표면을 실리콘 열처리하는 시스템에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은 세라믹 소형 커패시터(Capacitor)와 같은 칩 형태의 전자 소자에 전극을 도포함에 있어 무닝(Mooning) 현상을 방지하기 위해, 칩 표면에 실리콘 열처리를 하는 시스템에 관련된 것이다.
전자 제품이 점점 소형화되어 가면서, 그 전자 제품을 구성하는 각종 부품들도 점점 소형화 및 칩 형태화 하고 있다. 대표적인 예로, 세라믹 소재의 소형 커패시터 (Capacitor)는 이미 작은 칩 형태로 개발되어 사용하고 있다. 이러한 커패시터는 도 1에서 보는 바와 같이, 유전율을 갖는 세라믹 소재의 칩 형 몸체(1)의 양 끝 단부에 일정한 폭 값을 갖는 각각 제1전극(3) 및 제2전극(5)이 형성된 구조로 되어 있다. 이와 같은 칩 형태의 커패시터를 제조하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 세라믹으로 칩 형상을 갖는 커패시터의 몸체(1)를 형성한다. 그리고, 상기 칩 형상 몸체(1)의 한쪽 끝 부분에 구리 페이스트를 도포하여, 제1전극(3)을 형성한다. 일반적으로 제조 공정을 쉽게 하기 위해, 칩 몸체(1)의 한쪽 끝을 구리 페이스트에 찍어서 도포하는 방법을 많이 사용한다. 구리 페이스트가 신속하게 전극 형태를 갖도록 하기 위해 열처리를 하여 굳힌다. 그 다음, 반대편 끝 부분에도 구리 페이스트를 도포하여, 제2전극(5)을 형성한다. 마찬가지로, 칩 형태의 커패시터를 최종 생산완료 하기 전에 제2전극을 완전히 굳히기 위해 열처리 과정을 거친다.
앞에서 살펴본 종래 제조 방법으로 칩 형태의 커패시터를 형성할 때는, 도 2에서 보는 바와 같이, 제1전극(3)을 도포하고 건조하는 과정에서 제1전극(3)의 구리 페이스트가 반달 모양으로 가운데 부분이 칩 몸체(1) 쪽으로 더 많이 확산 되는 현상이 일어난다. 또한, 제2전극(5)을 도포하고 건조하는 과정에서도 제2전극(5)의 구리 페이스트가 반달모양으로 가운데 부분이 칩 몸체(1) 쪽으로 더 많이 확산 되는 현상이 일어난다. 하여, 제1전극(3) 및 제2전극(5)의 경계면이 일직선(점선)으로 형성되기를 원하고 제조했지만, 실제로는 반원(실선)과 같은 형상을 가진다. 즉, 이상적인 전극 경계선의 형태와 다른 실제 전극 경계선으로 형성된다. 이러한 현상을 마치 반달과 같다고 해서 무닝(Mooning) 현상이라고 부른다.
여기서, 상기 제1전극(3) 및 제2전극(5)의 폭은 이 칩 형태의 부품이 향후 PCB(Printed Circuit Board)에 실장 되어 일정한 고착강도를 구현하는 데 있어 가장 중요한 인자 중 하나이다. 이 폭 값이 과다하게 클 경우, 외관상 보기 좋지 않을 뿐만 아니라, 규격 불량, 픽-업(Pick-up) 불량, tombstone 불량 등이 발생할 수 있다. 또한 이 폭 값이 너무 부족하면, 휨 강도 저하 불량 등이 발생할 수 있다. 더욱이, 종래 기술에서 쉽게 발생하는 무닝 현상은 이와 같은 불량을 더욱 심각하 게 발생하는 주요한 원인이 된다.
본 발명은 종래 기술로 칩 형태의 캐퍼시터와 같은 소형 전자 부품을 제조하는 과정에서 발생하는 전극의 무닝 현상을 발생시키지 않는 칩 형태 전자 부품 제조 시스템을 제공하고자 한다. 본 발명의 목적은 칩 형태의 캐퍼시터와 같은 소형 전자 부품의 외부 전극을 형성함에 있어, 무닝 현상을 억제하여 전극의 경계면이 일직선 형상을 유지하도록 하는 열처리 시스템을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 칩 형태의 소형 전자 부품의 표면에 외부 전극을 형성함에 있어 전극의 경계면이 일직선 형상을 갖도록 하기 위해 칩 표면을 열처리하는 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 칩들을 수용하고 단일 평면상에 고르게 분포시키는 칩 투입부와; 상기 다수의 칩들을 이송시키면서, 열풍과 기화된 처리물질로 표면 처리를 수행하는 칩 열처리부와; 상기 칩 열처리부를 통과하면서 표면 처리를 완료한 다수의 칩들을 배출하는 칩 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템을 제공한다.
상기 본 발명의 칩 투입부는 상기 다수의 칩들을 수용하기 위한 호퍼와; 상기 호퍼에서 투하된 상기 다수의 칩들을 정리하는 투입 트레이와; 상기 투입 트레이에 연결되어 진동을 가함으로써 상기 다수의 칩들을 단일 평면상에 고르게 분포시키는 투입부 진동기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 칩 열처리부는 상기 다수의 칩들을 이송시키고, 열처리 공간을 제공하는 처리 베드와; 상기 처리 베드에 연결되어 진동을 가함으로써 상기 다수의 칩들을 단일 평면상에 고르게 분포시키는 처리부 진동기와; 열풍을 제공하고 상기 열풍으로 고체형 처리물질을 기화시키는 열처리 가스챔버와; 상기 열처리 가스챔버에서 상기 처리 베드로 상기 열풍 및 상기 기화된 처리물질을 공급하는 통풍배관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 상기 열처리 가스챔버는 열을 발생하는 히터와; 상기 히터 상부에 위치하고, 상기 고체형 처리물질을 장착하는 처리물질 수납부와; 상기 고체형 처리물질을 밀봉하며, 상기 통풍배관과 연결된 챔버뚜껑을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 투입 트레이는 상기 호퍼에서 상기 칩 열처리부를 향해 진행하면서 아래 방향으로 경사지고; 상기 처리 베드는 상기 칩 투입부에서 상기 칩 배출부로 진행하면서 아래 방향으로 경사진 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의한 칩 표면 열처리 시스템에 의해, 칩 형태의 커패시터의 표면을 실리콘으로 약 150℃ 정도에서 열처리한 후에 전극을 형성하면, 실제 형성된 전극의 경계 모양이 이상적인 전극 경계 모양과 거의 일치하는 직선 형태를 갖는다. 이로써, 전극 형성과정에서 무닝 현상을 억제하여, 외관상 불량, 규격 불량, 픽-업(Pick-up) 불량, tombstone 불량 등을 미연에 방지하고, 휨 강도 저하 불량 등을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 칩 표면 실리콘 열처리 시스템을 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명에 의한 칩 표면 실리콘 열처리 시스템을 나타내는 측면도이다.
본 발명에 의한 칩 표면 실리콘 열처리 시스템은 크게, 칩 투입부(100), 칩 열처리부(200) 및 칩 배출부(300)를 포함한다. 칩 투입부(100)는 세라믹으로 만든 캐퍼시터와 같이 외부에 전극(본 발명에 의한 실리콘 열처리 시스템에서는 전극을 형성하기 이전에 칩의 몸체를 열처리하므로 전극은 나타나지 않습니다)을 형성하기 전 상태의 연마 칩(110) 다수(벌크: bulk)를 본 발명에 의한 열처리 시스템으로 투입하는 부분이다. 다량의 칩들을 한번에 투입할 수 있도록 칩 투입부(100)에는 호퍼(hopper)(111)를 구비하고 있다. 그리고, 호퍼(111)의 아래에는 투입된 칩들을 일정 면적으로 고르게 분포하도록 배열하는 투입 트레이(Tray)(113)가 설치된다. 투입 트레이(113)는 쌓인 칩들이 이중 삼중으로 겹치지 않고, 단일 평면에서 고르게 펼쳐지도록 균일한 진동을 가하는 것이 바람직하다. 이러한 진동을 주기 위한 투입부 진동기(115)가 투입 트레이(113)에 연결되어 있다. 투입부 진동기(115)의 진동에 의해 칩들은 진동하면서 단일 평면상에 고르게 분포된다. 더욱이, 투입 트레이(113)은 가급적 전체 면적에 고르게 칩(110)들이 분포하도록 하기 위해 그 종단부 일정 길이 구간에 길이 방향으로 다수의 정렬 홈(117)을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 동시에, 상기 진동력으로 칩들을 칩 열처리부(200)로 서서히 이동시 키기 위해, 투입 트레이(113)를 칩 열처리부(200) 쪽을 향해 아래 방향으로 약간 경사지도록 구성하는 것이 바람직하다. 그러면, 투입부 진동기(115)의 진동력으로 호퍼(111)를 통해 투입된 다량의 칩들은 단일 평면상으로 고르게 분포하면서 서서히 칩 열처리부(200)를 향해 이송된다.
칩 열처리부(200)는 칩을 열처리하기 위한 처리 베드(211)를 구비한다. 상기 처리 베드(211)는 연마 칩(110)들을 받아들이는 입구부(201)와, 실제로 실리콘 열처리를 수행하는 열 처리구간(203), 그리고, 열처리를 마친 칩(110)들을 배출하는 배출부(205)를 포함한다. 상기 투입 트레이(113)에서 낙하하는 연마 칩(110)들은 입구부(201)에서 퇴적된다. 이때, 처리 베드(211) 역시 처리부 진동기(215)에 의해 진동을 하면, 투입된 칩들이 처리 베드(211) 위에서 단일 평면상에서 고르게 분포된다. 여기서, 상기 처리부 진동기(215)와 투입부 진동기(115)가 별도로 구성될 수도 있고, 하나의 진동기를 이용해서 공통으로 구성할 수도 있다. 그리고, 상기 처리베드(211)만 (혹은 투입 트레이(113)하고 만) 진동하는 것이 바람직하므로 상기 처리베드(211)를 스프링 지지부재(220)에 의해 지탱하는 것이 바람직하다. 또한, 처리 베드(211)는 입구부(201)에서 배출부(205)까지 칩들을 서서히 이송시키기 위해, 입구부(201)에서 배출부(205)를 향해 아래 방향으로 약간 경사진 구조를 갖는 것이 바람직하다. 열 처리구간(203)에는 측면에서 열처리를 위한 고온의 열풍과 함께 처리용 가스가 투입되도록 구성한다. 구체적으로는 열 처리구간(203)을 가급적 외부와 차단하기 위한 베드덮개(213)를 처리 베드(211) 위에 설치한다. 그리고, 양측면에는 열풍 및 칩 표면 처리를 위한 기화 물질을 투입하는 열풍배관(217)을 구비한다.
열풍배관(217)은 상기 처리 베드(211)의 측면에 그 배기부(219)가 연결되어 있어, 베드 덮개(213)와 처리 베드(211)가 형성하는 공간인 처리 공간 내부로 열풍과 처리용 가스가 투입되도록 구성할 수 있다. 베드 덮개(213)는 충분한 강도를 유지하는 금속부재 외형틀과 전면은 유리로 만들어 처리 과정을 작업자 혹은 관리자가 직접 관찰 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 더욱 바람직하게는 처리 베드(211)를 가로 지르는 다수의 열풍 덕트(221)를 구성하고 상기 열풍덕트(221)의 양쪽 흡입구를 상기 배기부(219)와 연결하는 구조로 형성할 수도 있다. 도 5는 본 발명에서 적용한 열풍 덕트(221)의 구조를 나타내는 사시도 이다. 이 경우에는, 열풍덕트(221)의 하면에 처리 베드(211)의 상면을 향한 다수의 열풍 배기구멍(223)을 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 본 실시 예에서는 처리 베드(211)의 양측면에서 서로 마주보고 있는 2개의 열풍배관들(217)에 연결되고, 일정 간격으로 나란한 한쌍의 열풍덕트(221)를 사용하였다. 그리고, 각 열풍덕트 (221)들은 역 쐐기 모양으로 만들었으며, 각 경사면에 다수의 열풍 배기구멍(223)을 형성하였다. 연마 칩(110)들이 처리 베드(211) 상면에서 배출부(205)로 이송되면서, 열풍 배기 구멍(223)으로부터 공급되는 열풍과 처리 물질에 의해 표면 처리가 이루어진다. 본 실시 예에서는 열풍배관(217)이 모두 3쌍으로 구성된 시스템을 보이고 있으며, 각 열풍배관(217)에는 각각 2개의 열풍덕트(221)가 연결된 구성을 보이고 있다. 그러나, 구성하는 시스템과 생산 설계에 따라 어떤 형태로든지 구성 변경이 가능하다.
열풍배관(217)의 한쪽 끝은 처리 베드(211)의 측면에 연결되어 있고, 다른 한쪽 끝은 처리 베드(211)의 측부에 구성된 열처리 가스챔버(230)에 연결되어 있다. 도 6은 본 발명에서 사용하는 열처리 가스챔버(230)의 일례를 나타내는 분해 사시도이다. 열처리 가스 챔버(230)에는 히터(231)와 상기 히터(231) 위에 설치된 처리물질(233)이 포함되어 있다. 본 발명에서는 칩의 표면에 150℃에서 실리콘 입자를 소량 도포하고자 한다. 따라서, 처리물질(233)은 실리콘을 사용한다. 히터(231)와 상기 열풍배관(217) 사이에는 고체형태의 (실리콘) 처리물질(233)을 설치할 수 있는 처리물질 수납부(235)를 구비한다. 그리고, 상기 처리물질(233)를 덮고 상기 처리물질 수납부(235)를 밀봉하는 챔버 뚜껑(237)이 상기 열풍배관(217)과 연결되어 있다. 히터(231)가 150℃ 이상의 온도로 가열되면, 그 열기가 실리콘 처리물질(233)와 접촉하여, 고체 상태의 실리콘을 기화시킨다. 기화된 실리콘과 150℃ 이상의 열기가 열풍배관(217) 및/또는 열풍덕트(221) 통해서 열 처리구간(203)으로 공급된다. 그러면, 고온의 실리콘 증기가 칩의 표면에 부착되면서, 칩 표면을 실리콘으로 열처리한다. 이때, 처리 베드(211)에 가해지는 진동에 의해 칩(110)들이 톡톡 튀면서, 뒤집히는 것이 바람직하다. 그럼으로써 칩의 형태를 구성하는 다면체에 고르게 실리콘 열처리가 이루어진다.
이렇게 처리부 진동기(215) (또는 투입부 진동기(115)와 일체형인 진동기)에 의해 처리 베드(211)를 통해 이송된 칩(110)들은 열 처리구간(203)에서, 열처리 가스챔버(320)로부터 열풍배관(217) 및/또는 열풍덕트(221)를 통해 투입된 열풍과 기화된 처리물질(233)인 실리콘에 의해 실리콘 열처리가 수행된 후, 배출부(205)를 통해 처리 베드(211) 아래로 배출된다. 처리 베드(211) 아래에는 열처리를 마친 칩(110)들을 수거하기 위한 칩 수거 트레이(301)를 배치한다. 본 발명의 실시 예에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 칩 배출구간(300)에는 단순히 수거 트레이(301)만을 설치하였으나, 후속 공정과의 연결을 위해 칩 배출구간(300)을 다르게 구성할 수 있음은 당연한 것이다. 실리콘 열처리가 완료된 칩들을 칩 배출구간(300)에서 수거하여, 양끝단에 구리 페이스트를 도포함으로써 전극을 형성하면, 그 전극의 형상은 무닝 현상이 일어나지 않고, 거의 일직선 형상을 갖는 경계부를 형성하여 양질의 칩 형태 커패시터를 완성한다. 즉, 도 7에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 칩 형태 커패시터의 표면이 실리콘으로 열처리한 후에 전극을 형성하면, 실제 형성된 전극의 경계 모양이 이상적인 전극 경계 모양과 거의 일치하는 직선 형태를 갖는 것을 알 수 있다.
앞에서 설명하고 도면에 나타낸 본 발명의 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 칩 형태의 커패시터의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 종래의 기술로 제조한 칩 형태를 갖는 커패시터의 외부 전극 형상을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 칩 표면 열처리 시스템을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 칩 표면 열처리 시스템을 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 열풍덕트의 구조를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 열처리 가스챔버를 나타내는 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 의해 실리콘으로 열처리 된 표면을 갖는 칩 형태의 커패시터에서 형성된 외부 전극의 형상을 나타내는 도면.
<도면 부호의 간단한 설명>
1, 101: 칩 형 커패시터 몸체 3, 103: 제1전극
5, 105: 제2전극 110: (연마) 칩
100: 칩 투입부 200: 칩 열처리부 300: 칩 배출부
111: 호퍼 113: 투입 트레이 115: 투입부 진동기
117: 정렬 홈 201: 입구부 203: 열 처리구간
205: 배출부 211: 처리베드 213: 베드 덮개
215: 처리부 진동기 217: 열풍 배관 219: 배기구
220: 스프링지지부재 221: 열풍덕트 223: 열풍 배기구멍
230: 열처리 가스챔버 231: 히터 233: (고형) 처리물질
235: 처리물질 수납부 237: 챔버 뚜껑 301: 칩 수거 트레이

Claims (7)

  1. 다수의 칩들을 수용하고 단일 평면상에 고르게 분포시키는 칩 투입부와;
    상기 다수의 칩들을 이송시키면서, 열풍과 기화된 실리콘으로 표면 처리를 수행하는 칩 열처리부와;
    상기 칩 열처리부를 통과하면서 표면 처리를 완료한 다수의 칩들을 배출하는 칩 배출부를 포함하며,
    상기 칩 투입부는,
    상기 다수의 칩들을 수용하기 위한 호퍼와, 상기 호퍼에서 투하된 상기 다수의 칩들을 정리하는 투입 트레이와, 상기 투입 트레이에 연결되어 진동을 가함으로써 상기 다수의 칩들을 단일 평면상에 고르게 분포시키는 투입부 진동기를 포함하며,
    상기 칩 열처리부는,
    상기 다수의 칩들을 이송시키고, 열처리 공간을 제공하는 처리 베드와, 상기 처리 베드에 연결되어 진동을 가함으로써 상기 다수의 칩들을 단일 평면상에 고르게 분포시키는 처리부 진동기와, 열풍을 제공하고 상기 열풍으로 고체형 실리콘을 기화시키는 열처리 가스챔버와, 상기 열처리 가스챔버에서 상기 처리 베드로 상기 열풍 및 상기 기화된 실리콘을 공급하는 통풍배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 투입 트레이는 호퍼에서 상기 칩 열처리부를 향해 진행하면서 아래 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 처리 베드는 상기 칩 투입부에서 상기 칩 배출부로 진행하면서 아래 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 처리 베드는 상기 처리부 진동기에 의해 진동할 때, 상기 처리 베드만 독립적으로 진동하도록 하는 스프링을 그 하단에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열처리 가스챔버는
    열을 발생하는 히터와;
    상기 히터 상부에 위치하고, 상기 고체형 실리콘을 장착하는 처리물질 수납부와;
    상기 고체형 실리콘을 밀봉하며, 상기 통풍배관과 연결된 챔버뚜껑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 표면 열처리 시스템.
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