KR101020773B1 - Arc ion plating apparatus - Google Patents

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Abstract

부품의 표면 처리를 위한 아크 이온 플레이팅 장치가 개시된다. An arc ion plating apparatus for the surface treatment of parts is disclosed.

본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치는, 진공 챔버와; 상기 진공 챔버의 내부 중앙에 고정되어, 아크 방전에 의해 증발된 금속 원자를 상기 부품의 표면에 증착시키는 증발원으로서 동작하는 아크봉과; 상기 아크봉의 둘레에 설치되고, 표면 처리하고자 하는 상기 부품이 장착되는 다수의 부품 장착대와; 상기 아크봉과 상기 부품 장착대 사이에서, 상기 아크봉의 둘레를 따라 설치된 다수의 바이어스봉과; 상기 아크봉은 음(-)의 전위를 유지하고 상기 진공 챔버(100)는 양(+)의 전위를 유지하도록, 전원을 인가하는 아크 전력 공급부와; 상기 부품 장착대에 바이어스 전압을 인가하여, 상기 부품 장착대에 장착되는 부품이 진공 챔버에 대해 음(-)의 전위를 유지하도록 하는 바이어스 전원부를 포함한다. An arc ion plating apparatus according to the present invention comprises: a vacuum chamber; An arc rod fixed to the inner center of the vacuum chamber and operating as an evaporation source for depositing metal atoms evaporated by arc discharge on the surface of the component; A plurality of component mounts installed around the arc rods and mounted with the components to be surface-treated; A plurality of bias rods installed along the circumference of the arc rods between the arc rods and the component mounts; An arc power supply for applying power such that the arc rod maintains a negative potential and the vacuum chamber 100 maintains a positive potential; And a bias power supply for applying a bias voltage to the component mount such that the component mounted on the component mount maintains a negative potential with respect to the vacuum chamber.

본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치에서는, 진공 챔버의 중앙에 봉 형태의 아크봉을 증발원으로 사용하고 있으므로, 다수의 캐소드 전극을 위한 다수의 전원이 필요하지 않으며, 증발원의 이용 효율도 높일 수 있다. 또한, 아크봉 둘레에 바이어스봉을 설치함으로써, 아크봉에서 증발된 금속 원자가 바이어스봉에 충돌하여 산란되어, 부품의 표면에 대해 3차원적으로 균일한 코팅을 실행할 수 있다. In the arc ion plating apparatus according to the present invention, since a rod-shaped arc rod is used as the evaporation source in the center of the vacuum chamber, a plurality of power sources for a plurality of cathode electrodes are not required, and the use efficiency of the evaporation source can be improved. . In addition, by providing a bias rod around the arc rod, metal atoms evaporated from the arc rod collide with the bias rod and scattered, so that a three-dimensional uniform coating can be performed on the surface of the part.

이온 플레이팅, 아크 방전, PVD, 증착 Ion Plating, Arc Discharge, PVD, Deposition

Description

아크 이온 플레이팅 장치{ARC ION PLATING APPARATUS}Arc ion plating apparatus {ARC ION PLATING APPARATUS}

본 발명은 아크 이온 플레이팅 장치에 관한 것으로서, 특히, 휴대 전화기의 외장 부품이나 플라스틱 사출품 등과 같은 색상 표현이나 표면 품질이 중요한 부품을 코팅할 경우에, 내마모성(耐磨耗性)을 향상시키면서도 균일한 색상을 구현할 수 있는 아크 이온 플레이팅 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc ion plating apparatus, and in particular, in the case of coating a component in which color expression or surface quality is important, such as an exterior part of a cellular phone or a plastic injection molded product, the wear resistance is improved while being uniform. The present invention relates to an arc ion plating apparatus capable of realizing one color.

기판과 같은 전자 부품의 표면을 코팅하기 위해 물리적 기상 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition)이 많이 사용되고 있으며, 이러한 PVD 중 하나로서, 기판 표면에 막을 형성하기 위해 진공 아크 방전에 의해 막 증착 재료(증발원)를 증발시키는 아크 이온 플레이팅이 있다. Physical Vapor Deposition (PVD) is widely used to coat the surface of electronic components such as substrates, and one of such PVDs is a film deposition material (evaporation source) by vacuum arc discharge to form a film on the substrate surface. There is arc ion plating to evaporate.

아크 이온 플레이팅은 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 사이에서 아크 방전이 발생하여 캐소드 재료가 용융되어 증발하는 것으로서, 증발된 캐소드 재료는 캐소드에서 애노드로 이동하는 전자에 의해 이온화되어 기판의 표면에 증착되어 박막을 형성한다. Arc ion plating is an arc discharge between the cathode and the anode, which causes the cathode material to melt and evaporate. The evaporated cathode material is ionized by electrons moving from the cathode to the anode to the surface of the substrate. Deposited to form a thin film.

종래의 아크 이온 플레이팅을 실행하는 장치의 일례를 도 1에 나타내었다. 도 1에서와 같이, 종래의 아크 이온 플레이팅 장치는 진공 챔버(10) 내에 기판(도시하지 않음)을 유지하기 위한 기판 홀더(20)와 증발원으로서 캐소드 전극(30, 31, 32)이 서로 대향 배치된 구성으로 되어 있다. An example of a device for performing conventional arc ion plating is shown in FIG. As shown in Fig. 1, in the conventional arc ion plating apparatus, the substrate holder 20 for holding a substrate (not shown) in the vacuum chamber 10 and the cathode electrodes 30, 31, 32 as evaporation sources face each other. It is arranged arrangement.

진공 챔버(10)의 바닥에는 자전 테이블(40)과 공전 테이블(50)로 구성되는 회전 테이블이 형성되어 있으며, 기판 홀더(20)가 자전 테이블(40)에 장착된다. 회전 테이블은 구동 모터(60)에 의해 회전 구동하며, 적절한 결합 구조에 의해 자전 테이블(40)과 공전 테이블(50)이 연동함으로써, 기판 홀더(20)는 공전 및 자전을 동시에 할 수 있다. At the bottom of the vacuum chamber 10, a rotating table composed of a rotating table 40 and a revolving table 50 is formed, and the substrate holder 20 is mounted on the rotating table 40. The rotary table is driven to rotate by the drive motor 60, and the substrate holder 20 can simultaneously rotate and rotate by rotating the rotating table 40 and the revolving table 50 by an appropriate coupling structure.

진공 챔버(10)의 측벽에 일정한 간격을 두고 배치되어 있는 다수의 캐소드 전극(30, 31, 32)에는 아크 전력 공급부(70, 71, 72)가 연결되어 있으며, 캐소드 전극(30, 31, 32)은 음(-)의 전위로 유지되고, 진공 챔버(10)는 양(+)의 전위로 유지된다. 또한, 바이어스 전원부(도시하지 않음)에 의해 기판 홀더(20)에 바이어스 전압이 인가되어, 기판 홀더(20)에 장착되는 기판이 음전위를 유지하게 한다. The arc power supply units 70, 71, and 72 are connected to the plurality of cathode electrodes 30, 31, and 32 arranged at regular intervals on the sidewall of the vacuum chamber 10, and the cathode electrodes 30, 31, and 32 are connected to each other. Is maintained at a negative potential, and the vacuum chamber 10 is maintained at a positive potential. In addition, a bias voltage is applied to the substrate holder 20 by a bias power supply (not shown), so that the substrate mounted on the substrate holder 20 maintains the negative potential.

한편, 진공 챔버(10)를 배기시키기 위한 배기 펌프(80)가 진공 챔버(10)에 연결되어 있으며, 질소 또는 산소와 같은 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급구(90)도 연결되어 있다. Meanwhile, an exhaust pump 80 for exhausting the vacuum chamber 10 is connected to the vacuum chamber 10, and a gas supply port 90 for supplying a process gas such as nitrogen or oxygen is also connected.

상기한 종래의 아크 이온 플레이팅 장치는 다음과 같이 동작한다. The conventional arc ion plating apparatus described above operates as follows.

먼저, 배기 펌프(90)에 의해 진공 챔버(10)가 진공 상태로 유지되도록 한다. 아크 전력 공급부(70, 71, 72)에 의해 캐소드 전극(30, 31, 32)에 아크 방전 전류 를 흘려 캐소드 전극(30, 31, 32)에 아크를 발생시킨다. 이에 따라 증발 입자들이 이온화되어 기판에 부착됨으로써, 기판의 표면에 캐소드 전극 재료로 이루어진 박막이 형성된다. First, the vacuum chamber 10 is maintained in a vacuum state by the exhaust pump 90. An arc discharge current flows through the cathode electrodes 30, 31, and 32 by the arc power supply units 70, 71, and 72 to generate arcs in the cathode electrodes 30, 31, and 32. As a result, the evaporated particles are ionized and attached to the substrate, thereby forming a thin film made of a cathode electrode material on the surface of the substrate.

상기와 같은 종래의 아크 이온 플레이팅 장치에 의한 코팅은 의해 기판의 내마모성을 향상시키는 것에 중점이 맞추어져 있다. 따라서 컬러 코팅과 같이 증착된 막의 균일성이 중요시되는 경우 충분한 코팅 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다. The coating by the conventional arc ion plating apparatus as described above is focused on improving the wear resistance of the substrate. Therefore, when the uniformity of the deposited film such as color coating is important, there is a problem that a sufficient coating effect cannot be obtained.

또한, 종래의 아크 이온 플레이팅 장치는 공정 온도가 높고 공정 시간이 길어서 효율성이 떨어지며, 기판의 표면이 매끈하게 되도록 코팅하기가 곤란하였다. 또한, 균일한 코팅층을 얻기 위해서는 다수의 캐소드 전극을 위해 다수의 전원을 사용해야 하므로, 장비 비용이 높아지고 유지 보수도 곤란한 문제점이 있었다. In addition, the conventional arc ion plating apparatus has a high process temperature and a long process time, thereby decreasing efficiency, and it is difficult to coat the substrate so that the surface of the substrate is smooth. In addition, in order to obtain a uniform coating layer, since a plurality of power sources must be used for a plurality of cathode electrodes, equipment costs are high and maintenance is difficult.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 그 기능과 효과가 개선된 아크 이온 플레이팅 장비를 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the above problems, to provide an arc ion plating equipment improved in function and effect.

즉, 휴대 전화기와 같이 그 외장의 색상과 표면 품질이 중요한 전자 부품을 코팅 처리할 때에, 부품 표면에 균일한 막을 증착시켜, 색상의 편차를 감소시킬 수 있고, 코팅된 표면을 매끈하게 할 수 있는 아크 이온 플레이팅 장비를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. That is, when coating an electronic component such as a cellular phone whose color and surface quality are important, a uniform film is deposited on the surface of the component to reduce color variation and smooth the coated surface. It is an object to provide arc ion plating equipment.

또한, 단순한 구조의 전원을 사용함으로써 장치의 제조비용을 낮출 수 있고, 또한 유지 보수도 용이하게 할 수 있는 아크 이온 플레이팅 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide an arc ion plating apparatus capable of lowering the manufacturing cost of the apparatus and facilitating maintenance by using a power source having a simple structure.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부품의 표면 처리를 위한 아크 이온 플레이팅 장치는, 진공 챔버와; 상기 진공 챔버의 내부 중앙에 고정되어, 아크 방전에 의해 증발된 금속 원자를 상기 부품의 표면에 증착시키는 증발원으로서 동작하는 아크봉과; 상기 아크봉의 둘레에 설치되고, 표면 처리하고자 하는 상기 부품이 장착되는 다수의 부품 장착대와; 상기 아크봉과 상기 부품 장착대 사이에서, 상기 아크봉의 둘레를 따라 설치된 다수의 바이어스봉과; 상기 진공 챔버의 내측 벽에, 반응성 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐과; 상기 아크봉은 음(-)의 전위를 유지하고 상기 진공 챔버는 양(+)의 전위를 유지하도록, 전원을 인가하는 아크 전력 공급부와; 상기 부품 장착대에 바이어스 전압을 인가하여, 상기 부품 장착대에 장착되는 부품이 진공 챔버에 대해 음(-)의 전위를 유지하도록 하는 바이어스 전원부를 포함한다. An arc ion plating apparatus for surface treatment of a component according to the present invention for solving the above problems is a vacuum chamber; An arc rod fixed to the inner center of the vacuum chamber and operating as an evaporation source for depositing metal atoms evaporated by arc discharge on the surface of the component; A plurality of component mounts installed around the arc rods and mounted with the components to be surface-treated; A plurality of bias rods installed along the circumference of the arc rods between the arc rods and the component mounts; A gas supply nozzle for supplying a reactive gas to an inner wall of the vacuum chamber; An arc power supply for applying power such that the arc rod maintains a negative potential and the vacuum chamber maintains a positive potential; And a bias power supply for applying a bias voltage to the component mount such that the component mounted on the component mount maintains a negative potential with respect to the vacuum chamber.

또한, 상기 아크 전력 공급부는 상기 아크봉의 상단과 하단에 각각 전기적으로 연결되어, 상기 아크봉의 상단과 하단에 교호적으로 전원을 인가할 수 있다. In addition, the arc power supply may be electrically connected to the upper and lower ends of the arc rods, respectively, to alternately apply power to the upper and lower ends of the arc rods.

또한, 상기 아크봉은 금속 재질인 것이 바람직하며, 일례로 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)과 같은 티탄족 원소에 속하는 금속 재질로 만들어질 수 있다.In addition, the arc bar is preferably a metal material, for example, may be made of a metal material belonging to a titanium group element such as titanium (Ti) or zirconium (Zr).

또한, 상기 진공 챔버의 바닥에는 구동 모터에 의해 구동되는 회전 테이블이 설치되어 있으며, 상기 회전 테이블은 공전 테이블과 자전 테이블로 이루어져서, 상기 부품 장착대가 아크봉을 중심으로 공전과 자전을 동시에 실행할 수 있다. In addition, a rotary table driven by a drive motor is installed at the bottom of the vacuum chamber, and the rotary table is composed of an idle table and a rotating table, so that the component mount can simultaneously rotate and rotate about an arc rod. .

또한, 상기 부품 장착대와 상기 바이어스봉은 SUS 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. In addition, the component mount and the bias rod is preferably made of SUS material.

또한, 상기 가스 공급 노즐은 상기 진공 챔버의 내측 벽에 세로 방향으로 설치하는 것이 바람직하다,In addition, the gas supply nozzle is preferably installed in the longitudinal direction on the inner wall of the vacuum chamber,

본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치에서는, 진공 챔버의 중앙에 봉 형태의 아크봉을 증발원으로 사용하고 있으므로, 균일한 코팅층을 얻기 위해 다수의 캐소드 전극과 다수의 전원이 필요하지 않으며, 증발원의 이용 효율도 높일 수 있다. 따라서 장치의 제조비용을 낮출 수 있고 유지 보수도 편리한 효과가 있다. In the arc ion plating apparatus according to the present invention, since a rod-shaped arc rod is used as the evaporation source in the center of the vacuum chamber, a plurality of cathode electrodes and a plurality of power sources are not necessary to obtain a uniform coating layer, and use of the evaporation source Efficiency can also be improved. Therefore, the manufacturing cost of the device can be lowered and the maintenance is also convenient.

또한, 본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치에서는, 아크봉 둘레에 바이어스봉을 설치함으로써, 아크봉에서 증발된 금속 원자가 바이어스봉에 충돌하여 산란된다. 따라서, 부품의 표면에 대해 3차원적으로 균일한 코팅을 실행할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the arc ion plating apparatus according to the present invention, by providing a bias rod around the arc rod, metal atoms evaporated from the arc rod collide with the bias rod and are scattered. Therefore, there is an effect that a three-dimensional uniform coating can be performed on the surface of the part.

또한, 컬러 코팅을 위한 반응성 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐이 진공 챔버의 내측 벽에 세로 방향으로 설치되어 있으므로, 부품 전체에 균일하게 가스가 분사되어, 다양한 색상으로 균일한 코팅을 실행할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the gas supply nozzle for supplying the reactive gas for color coating is installed in the vertical direction on the inner wall of the vacuum chamber, the gas is uniformly sprayed on the entire part, and the effect of uniform coating in various colors can be performed. There is.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치는 휴대 전화기의 외장 부품과 같이 색상 표현이나 표면 품질이 중요한 전자 부품을 코팅할 경우에 현저한 효과를 나타낼 수 있다. As described above, the arc ion plating apparatus according to the present invention can have a remarkable effect when coating an electronic component whose color expression or surface quality is important, such as an exterior component of a mobile phone.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시예에 따른 아크 이온 플레이팅 장치를 도 2 내지 도 4에 나타내었다. 도 2는 본 발명의 아크 이온 플레이팅 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 아크 이온 플레이팅 장치에서 챔버 내부를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 아크 이온 플레이팅 장치에서 전원이 인가되는 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. 각 도면은 용이하게 이해할 수 있도록 부분적으로 과장하거나 생략하였다. Arc ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in Figs. Figure 2 shows a schematic configuration of the arc ion plating apparatus of the present invention, Figure 3 schematically shows the interior of the chamber in the arc ion plating apparatus of the present invention, Figure 4 is an arc ion plating apparatus of the present invention In Figure 2 shows schematically a configuration in which power is applied. Each drawing is partially exaggerated or omitted for ease of understanding.

먼저, 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치는 진공 챔버(100) 내에 부품 장착대(200), 아크봉(300), 바이어스(bias)봉(400)이 챔버(100)의 상부면과 하부면에 고정된 형태로 장착되어 있다. First, as shown in FIGS. 2 and 3, in the arc ion plating apparatus according to the present invention, the component mounting bracket 200, the arc rod 300, and the bias rod 400 in the vacuum chamber 100 may include a chamber. It is mounted in a fixed form on the upper and lower surfaces of the (100).

진공 챔버(100)는 개폐가 가능한 구조로 되어 있고, 배기를 위한 배기 펌프(110), 공정 가스나 반응성 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐(120)이 연결되어 있다. 부품 전체에 균일하게 가스가 분사될 수 있도록 가스 공급 노즐(120)은 진공 챔버(100)의 내측 벽에 세로 방향으로 형성하는 것이 바람직하다. The vacuum chamber 100 has a structure capable of opening and closing, and an exhaust pump 110 for exhausting and a gas supply nozzle 120 for supplying a process gas or a reactive gas are connected. The gas supply nozzle 120 is preferably formed in the longitudinal direction on the inner wall of the vacuum chamber 100 so that the gas can be uniformly injected throughout the component.

진공 챔버(100)의 중앙에 위치한 아크봉(300)은 금속재질로 만들어진다. 일례로 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)과 같은 티탄족 원소(주기율표 4A족)의 금속 재질로 만들어지며, 아크 방전에 의해 증발된 금속 원자를 부품의 표면에 증착시키는 증발원으로서 동작한다. 아크봉(300)의 하단부에는 방전 개시를 위한 격발부(擊發部)(도시하지 않음)가 금속 막대 형태로 설치되어, 아크 방전이 시작되도록 한다. The arc rod 300 located in the center of the vacuum chamber 100 is made of a metal material. For example, it is made of a metal material of a titanium group element (group 4A of the periodic table) such as titanium (Ti) or zirconium (Zr), and operates as an evaporation source for depositing metal atoms evaporated by an arc discharge on the surface of a part. At the lower end of the arc rod 300, a trigger (not shown) for starting the discharge is provided in the form of a metal rod to start the arc discharge.

부품 장착대(200)는 부품을 고정하고 유지하기 위한 것으로서, 부품을 장착하기 위한 다수의 구멍(210)이 형성되어 있으며, 그 재질은 SUS(Stainless steel)로 하는 것이 바람직하다. 이것은 SUS가 열과 압력에 대한 변화가 적고 내식성이 좋기 때문이다. 부품 장착대(200)에 장착되는 부품(도시하지 않음)은 휴대 전화기의 외장 부품이나 플라스틱 사출품 등이 될 수 있으며, 그 표면은 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 되어 있다. The component mounting stand 200 is for fixing and holding a component, and a plurality of holes 210 for mounting the component are formed, and the material is preferably made of stainless steel (SUS). This is because SUS has little change in heat and pressure and good corrosion resistance. The component (not shown) mounted on the component mounting stand 200 may be an external component or a plastic injection molded product of a mobile phone, and the surface thereof is made of metal or plastic.

부품 장착대(200)는 챔버(100)의 바닥에 배치되어 있는 회전 테이블 위에 고정되어 아크봉(300)을 중심으로 공전과 자전을 동시에 실행할 수 있다. 이를 위해, 회전 테이블은 공전 테이블(500)과 자전 테이블(510)로 이루어지며, 구동 모터(520)에 의해 회전 구동된다. 이와 같이, 회전 테이블의 회전에 의해 부품 장착대(200)가 공전 및 자전하는 구조는, 공전 테이블(500)과 자전 테이블(510)을 적절한 기어 구조에 의해 결합함으로써 구현될 수 있으며, 다른 방법으로서 개별적인 구동 모터를 이용할 수도 있다. The component mounting unit 200 may be fixed on a rotating table disposed at the bottom of the chamber 100 to simultaneously rotate and rotate about the arc rod 300. To this end, the rotary table is composed of an idle table 500 and a rotating table 510, and is rotated by the drive motor 520. As such, the structure in which the component mount 200 revolves and rotates by the rotation of the rotary table may be implemented by combining the idle table 500 and the rotating table 510 by an appropriate gear structure. Individual drive motors may be used.

상기한 바와 같이 본 발명의 아크 이온 플레이팅 장치는, 아크봉(300)이 챔버(100)의 중앙에 위치하고, 그 둘레를 따라 부품 장착대(200)가 자전 및 공전하는 구조로 되어 있으므로, 아크봉(300)에서 증발된 금속 원자가 부품 장착대(200)에 설치된 부품 표면에 균일하게 분포될 수 있다. As described above, in the arc ion plating apparatus of the present invention, since the arc rod 300 is positioned at the center of the chamber 100 and the component mounting base 200 rotates and revolves along the circumference thereof, The metal atoms evaporated from the rod 300 may be uniformly distributed on the surface of the component installed in the component mount 200.

한편, 아크봉(300)과 부품 장착대(200) 사이에는 다수의 바이어스봉(400)이 아크봉(300)의 둘레를 따라 형성되어 있다. 상기한 부품 장착대(200)와 마찬가지로, 바이어스봉(400)도 SUS 재질로 하는 바람직하다. 이러한 바이어스봉(400)은 부품의 균일한 코팅을 위한 것으로서, 그 구체적인 기능은 후술한다. Meanwhile, a plurality of bias rods 400 are formed along the circumference of the arc rod 300 between the arc rod 300 and the component mounting table 200. Like the component mounting table 200 described above, the bias rod 400 is preferably made of SUS material. This bias rod 400 is for uniform coating of the component, its specific function will be described later.

상기 진공 챔버(100) 내부에 전원을 공급하기 위해 아크 전력 공급부(900)와 바이어스 전원부(910)가 진공 챔버(100)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이러한 전기적 연결 구조를 도 4에 나타내었다. An arc power supply 900 and a bias power supply 910 are electrically connected to the vacuum chamber 100 to supply power to the vacuum chamber 100, and the electrical connection structure is illustrated in FIG. 4.

도 4에서와 같이, 상기 아크 전력 공급부(900)는 상기 아크봉(300)의 상단과 하단에 각각 전기적으로 연결되어 있다. 아크 전력 공급부(900)는 아크봉(300)이 음(-)의 전위를, 진공 챔버(100)가 양(+)의 전위를 유지하도록, 전원을 인가한다. 이 때 인가되는 전원은 직류 혹은 펄스 전류를 사용할 수 있으며, 그 크기는 100~300A로 하는 것이 바람직하다. 또한, 펄스 전류일 경우 그 주파수는 100~200Hz로 하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 4, the arc power supply 900 is electrically connected to an upper end and a lower end of the arc rod 300, respectively. The arc power supply unit 900 applies power so that the arc rod 300 maintains a negative potential and the vacuum chamber 100 maintains a positive potential. At this time, the applied power may be a direct current or a pulse current, the size of which is preferably 100 ~ 300A. In the case of a pulse current, the frequency is preferably set to 100 to 200 Hz.

또한, 상기 아크 전력 공급부(900)는 아크봉(300)의 상단과 하단에 교호적으로 전원을 인가한다. 즉, 상기 아크 전력 공급부(900)는 스위칭 회로를 내장하여 아크봉(300)의 상단과 하단에 번갈아서 전원이 인가되도록 할 수 있다. 이것은 증발원인 아크봉(300)이 길이가 긴 봉 형태로 되어 있으므로, 아크봉(300) 전체에 걸쳐 균일하게 아크 방전이 발생되도록 하기 위한 것이다. 이와 같이, 아크봉(300) 에서의 아크 방전의 발생 위치와 크기 등을 조절함으로써, 부품의 코팅 효과에 있어서 챔버(100)의 상하 방향에 따라 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다. In addition, the arc power supply unit 900 alternately applies power to the top and bottom of the arc rod (300). That is, the arc power supply unit 900 may include a switching circuit so that power is alternately applied to the top and bottom of the arc rod 300. This is because the arc rod 300, which is the evaporation source, is in the form of a long rod, so that arc discharge is uniformly generated throughout the arc rod 300. In this way, by adjusting the generation position and size of the arc discharge in the arc rod 300, it is possible to prevent the occurrence of deviation in the vertical direction of the chamber 100 in the coating effect of the part.

또한, 바이어스 전원부(910)는 부품 장착대(200)에 바이어스 전압을 인가하여, 부품 장착대(200)에 장착되는 부품이 진공 챔버(100)에 대해 음(-)의 전위를 유지하도록 한다. 이러한 바이어스 전압은 100~300V 정도로 인가하는 것이 바람직하다. In addition, the bias power supply unit 910 applies a bias voltage to the component mount 200 so that the component mounted on the component mount 200 maintains a negative potential with respect to the vacuum chamber 100. This bias voltage is preferably applied to about 100 ~ 300V.

도 4에서는 부품 장착대(200)에 개별적으로 전원이 연결된 것으로 도시하고 있으나, 이는 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 실제 장치에서는 바이어스 전원부(910)가 회전 테이블에 연결되어, 이를 통해 다수의 부품 장착대(200)에 일괄적으로 전원이 공급되도록 한다. In FIG. 4, the power supply is individually connected to the component mounting unit 200, but this is for easy understanding. In the actual apparatus, the bias power supply unit 910 is connected to the rotary table, and thus a plurality of components are provided. The power is collectively supplied to the mounting table 200.

상기한 본 발명의 아크 이온 플레이팅 장치는 다음과 같이 동작한다. The arc ion plating apparatus of the present invention described above operates as follows.

먼저, 배기 펌프(110)에 의해 진공 챔버(100)가 진공 상태로 유지되도록 한다. 이 때 챔버(100) 내의 압력은 1.0~2.0 x 10-5 Torr로 하는 것이 바람직하다. First, the vacuum chamber 100 is maintained in a vacuum state by the exhaust pump 110. At this time, the pressure in the chamber 100 is preferably 1.0 to 2.0 x 10 -5 Torr.

아크 전력 공급부(900)에 의해 티타늄으로 된 아크봉(300)에 방전 전류를 인가하고, 바이어스 전원부(910)에 의해 부품 장착대(200)에 장착된 부품이 음(-) 전위를 유지하도록 한다. 가스 공급 노즐(120)을 통해 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 챔버(100) 내에 주입한다. A discharge current is applied to the arc rod 300 made of titanium by the arc power supply unit 900, and the component mounted on the component mounting unit 200 by the bias power supply unit 910 maintains a negative potential. . An inert gas such as argon (Ar) is injected into the chamber 100 through the gas supply nozzle 120.

상기와 같이 함으로써, 아크봉(300)의 티타늄이 기화되고, 기화된 티타늄은 아르곤 가스에 의해 이온화되어, 바이어스봉(400)에 충돌하면서 챔버(100) 전체로 방사된다. 코팅하고자 하는 부품에 인가된 바이어스 전압에 의해 부품 주변에 음극 플라즈마가 형성되어, 티타늄 이온들이 부품 표면에 균일하게 코팅된다. 0.1㎛ 정도로 이온이 증착되면 비정질 상태로 성막이 되어, 이후 그 위에 적층되는 세라믹 컬러 코팅막과의 접착력을 향상 시켜주게 된다. As described above, the titanium of the arc rod 300 is vaporized, and the vaporized titanium is ionized by argon gas and radiated to the entire chamber 100 while colliding with the bias rod 400. Cathodic plasma is formed around the component by the bias voltage applied to the component to be coated, so that titanium ions are uniformly coated on the component surface. When ions are deposited at about 0.1 μm, the film is formed in an amorphous state, thereby improving adhesion to the ceramic color coating film deposited thereon.

여기서 바이어스봉(400)에는 전원이 인가되지 않으며, 직진성(直進性)을 갖는 이온화된 금속 원자들이 이 바이어스봉(400)에 충돌하여 다양한 각도로 방사될 수 있다. 이에 따라 금속 원자들이 부품 표면에 고르게 분포하게 된다. Here, power is not applied to the bias rod 400, and ionized metal atoms having straightness may impinge on the bias rod 400 and be radiated at various angles. As a result, the metal atoms are evenly distributed on the component surface.

상기한 공정 상태를 유지하면서, 가스 공급 노즐(120)을 통해 반응성 가스가 주입된다. 반응성 가스는 희망하는 코팅 색상에 따라 여러 가지가 사용될 수 있으며, 일례로서, 아르곤(Ar), 아세틸렌(C2H2), 질소(N2) 등의 혼합 가스가 사용될 수 있다. 상기 방사된 금속 원자들은 이러한 반응성 가스와 반응하여 부품 표면에 질화물, 탄화물, 질화탄화물 등의 형태로 부품 표면에 증착된다. While maintaining the above process state, the reactive gas is injected through the gas supply nozzle 120. Various reactive gases may be used depending on the desired coating color, and as an example, a mixed gas such as argon (Ar), acetylene (C 2 H 2 ), nitrogen (N 2 ), or the like may be used. The emitted metal atoms react with these reactive gases and are deposited on the surface of the component in the form of nitrides, carbides, nitrides, and the like on the surface of the component.

상기 반응성 가스를 유량 센서(MFC: Mass Flow Controller) 등으로 적절히 조절하여 주입함으로써, 다양한 색상의 컬러 세라믹 코팅막(예를 들어, TiCN, ZrCN)을 부품 표면에 형성할 수 있다. 반응성 가스에 질소 함량이 높으면 골드 계열의 색상을 나타내고, 탄소 함량이 높으면(즉, 아세틸렌 함량이 높을 경우), 회색 계열의 색상을 나타낸다. 다시 말해, 반응성 가스의 혼합비를 적절히 조절함으로써, 순수 골드 색상, 골드와 회색의 중간 색상, 순수 회색 등을 표현할 수 있으며, 다른 반응성 가스를 사용한다면 이와 다른 색상도 표현할 수 있다. By appropriately adjusting and injecting the reactive gas with a mass flow controller (MFC), color ceramic coating films (for example, TiCN and ZrCN) of various colors can be formed on the surface of the part. A high nitrogen content in the reactive gas gives a gold-based color, while a high carbon content (ie, high acetylene content) gives a gray color. In other words, by properly adjusting the mixing ratio of the reactive gas, it is possible to express pure gold color, intermediate colors of gold and gray, pure gray, and the like, and other colors can be expressed if other reactive gases are used.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described with reference to the above-described preferred embodiments and the accompanying drawings, different embodiments may be constructed within the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and should be construed as not limited to the specific embodiments described herein.

도 1은 종래의 아크 이온 플레이팅 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a conventional arc ion plating apparatus.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 아크 이온 플레이팅 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an arc ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크 이온 플레이팅 장치에서 챔버 내부를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 3 is a perspective view schematically showing the inside of the chamber in the arc ion plating apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아크 이온 플레이팅 장치에서 전원이 인가되는 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 4 is a configuration diagram schematically showing a configuration in which power is applied in the arc ion plating apparatus according to the embodiment of the present invention.

Claims (7)

부품의 표면 처리를 위한 아크 이온 플레이팅 장치에 있어서, In the arc ion plating apparatus for the surface treatment of parts, 상기 장치는,The apparatus comprises: 진공 챔버와,With vacuum chamber, 상기 진공 챔버의 내부 중앙에 고정되어, 아크 방전에 의해 증발된 금속 원자를 상기 부품의 표면에 증착시키는 증발원으로서 동작하는 아크봉과,An arc rod fixed to the inner center of the vacuum chamber and operating as an evaporation source for depositing metal atoms evaporated by arc discharge on the surface of the component; 상기 아크봉의 둘레에 설치되고, 표면 처리하고자 하는 상기 부품이 장착되는 다수의 부품 장착대와,A plurality of component mounting brackets installed around the arc rod and mounted with the components to be surface treated; 상기 아크봉과 상기 부품 장착대 사이에서, 상기 아크봉의 둘레를 따라 설치된 다수의 바이어스봉과,A plurality of bias rods installed along the circumference of the arc rods between the arc rods and the component mounts; 상기 진공 챔버의 내측 벽에 설치되며, 반응성 가스를 공급하기 위한 가스 공급 노즐과,A gas supply nozzle installed at an inner wall of the vacuum chamber and configured to supply a reactive gas; 상기 아크봉은 음(-)의 전위를 유지하고 상기 진공 챔버는 양(+)의 전위를 유지하도록, 전원을 인가하는 아크 전력 공급부와,An arc power supply for applying power such that the arc rod maintains a negative potential and the vacuum chamber maintains a positive potential; 상기 부품 장착대에 바이어스 전압을 인가하여, 상기 부품 장착대에 장착되는 부품이 진공 챔버에 대해 음(-)의 전위를 유지하도록 하는 바이어스 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. And a bias power supply for applying a bias voltage to the component mount such that the component mounted on the component mount maintains a negative potential with respect to the vacuum chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아크 전력 공급부는 상기 아크봉의 상단과 하단에 각각 전기적으로 연결되어, 상기 아크봉의 상단과 하단에 교호적으로 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. The arc power supply unit is electrically connected to the upper and lower ends of the arc rod, respectively, the arc ion plating apparatus, characterized in that to alternately apply power to the upper and lower ends of the arc rod. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아크봉은 금속재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. The arc rod is an arc ion plating apparatus, characterized in that made of a metal material. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 아크봉을 형성하는 상기 금속은 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)인 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. The metal forming the arc rod is an arc ion plating apparatus, characterized in that the titanium (Ti) or zirconium (Zr). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 챔버의 바닥에는 구동 모터에 의해 구동되는 회전 테이블이 설치되어 있으며,The bottom of the vacuum chamber is provided with a rotary table driven by a drive motor, 상기 회전 테이블은 공전 테이블과 자전 테이블로 이루어져서, 상기 부품 장 착대가 아크봉을 중심으로 공전과 자전을 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. The rotating table is composed of an orbiting table and a rotating table, the component mounting platform is characterized in that the arc ion plating apparatus for rotating and rotating at the same time around the arc rod. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부품 장착대와 상기 바이어스봉은 SUS 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. And the component mount and the bias rod are made of SUS material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 공급 노즐은 상기 진공 챔버의 내측 벽에 세로 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 아크 이온 플레이팅 장치. The gas supply nozzle is installed in the longitudinal direction on the inner wall of the vacuum chamber, the arc ion plating apparatus.
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