KR101034889B1 - Deposition apparatus with multi-turn roller for long superconducting tape - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장선의 초전도 테이프 상에 특정 물질을 증착하기 위한 장선 테이프 증착 장치에 관한 것으로서, 드럼이 회전되면서 증착소스로부터 테이프 상측에 특정 물질을 증착시키는 동시에 공급릴과 수거릴에 의한 테이프의 이송이 이루어지는 장선 테이프 증착 장치에 있어서, 상기 드럼의 양측에 내측 가이드릴 및 외측 가이드릴로 이루어진 한쌍의 가이드릴이 원주방향으로 각각 배치되되, 상기 가이드릴 중의 하나는 선재의 이송방향에 평행하게 기울어지게 형성되어, 상기 드럼 일측의 가이드릴로부터 이송된 테이프는 드럼의 외표면을 따라 이동하면서 타측의 상기 가이드릴로 공급된 후, 드럼 내부의 공간상으로 이동하여 다시 일측의 다음 가이드릴로 공급되어, 테이프가 가이드릴을 통해 드럼의 표면을 따라 연속적으로 이송되는 것을 특징으로 하는 장선 테이프 증착 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 기존의 배치 타입 드럼 증착 장치의 단점인 장선의 테이프의 증착 곤란, 열팽창 차에 의한 테이프의 쳐짐 등의 문제를 해결할 수 있고, 아울러 드럼과 릴투릴 장치가 회전하면서 테이프의 길이의 제한이 없는 장선의 테이프를 증착할 수 있는 효과가 있으며, 이때 테이프는 드럼을 따라 회전하면서 릴투릴 장치를 이용하여 드럼 축방향으로도 이송이 되는 것으로, 장선의 테이프의 쳐짐없이 증착 작업이 이루어져 테이프의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a joist tape deposition apparatus for depositing a specific material on a joist superconducting tape, wherein the drum is rotated to deposit a specific material onto the tape from the deposition source, and at the same time transfer of the tape by a supply reel and a collection reel is performed. In the joist tape deposition apparatus comprising a pair of guide reels consisting of an inner guide reel and an outer guide reel on both sides of the drum are disposed in the circumferential direction, one of the guide reels is formed to be inclined parallel to the transfer direction of the wire rod The tape conveyed from the guide reel on one side of the drum is supplied to the guide reel on the other side while moving along the outer surface of the drum, and then moved to the space inside the drum to be supplied to the next guide reel on one side, and the tape is guided. It is continuously transported along the surface of the drum through And the joists tape deposition apparatus in a technical aspect. As a result, problems such as difficulty in depositing a tape of a long line, which is a disadvantage of the conventional batch type drum deposition apparatus, sagging of the tape due to thermal expansion difference, and the like, and limiting the length of the tape while the drum and the reel-to-reel device rotate, can be solved. The tape can be deposited without any joist tape, and the tape is rotated along the drum to be transferred in the drum axial direction using a reel-to-reel device, and the tape is damaged without sagging of the joist tape. There is an advantage that can be prevented.
장선 테이프 증착 초전도 선재 릴투릴 드럼 배치 Joist tape deposition superconducting wire reel to reel drum arrangement
Description
본 발명은 장선의 초전도 테이프 상에 특정 물질을 증착하기 위한 장선 테이프 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 드럼의 길이방향으로 테이프가 이송되도록 드럼의 양측에 가이드릴이 형성되어 테이프의 손상을 최소화하면서 장선의 테이프에 특정 물질의 신속한 증착이 가능한 장선 테이프 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a joist tape deposition apparatus for depositing a specific material on a joist superconducting tape, and in particular, guide reels are formed on both sides of the drum so that the tape is transported in the longitudinal direction of the drum, thereby minimizing the damage of the joist tape. It relates to a joist tape deposition apparatus capable of rapid deposition of certain materials on a tape.
일반적으로 장선의 테이프 상에 특정 물질을 증착하기 위하여, 릴투릴(reel-to-reel)에 의한 방법이 있다. 이 방법은 한개의 릴은 테이프를 공급할 수 있도록 하고(이하에서는 "공급릴"이라 한다), 나머지 릴은 특정 물질이 증착된 테이프를 감을 수 있도록(이하에서는 "수거릴"이라 한다) 형성되어 특정 물질의 증착과 테이프의 공급 및 수거가 단일의 진공챔버 내부에서 지속적으로 이루어질 수 있으므로 특정 물질이 증착된 장선의 테이프를 얻을 수 있게 되는 것이다.In general, there is a method by reel-to-reel for depositing a specific material on the long tape. This method allows one reel to feed the tape (hereinafter referred to as the "feed reel"), and the other reel is formed to wind the tape on which a particular material is deposited (hereinafter referred to as "collect"). The deposition of the material and the supply and collection of the tape can be carried out continuously in a single vacuum chamber, thereby obtaining a tape of the joist on which a specific material is deposited.
그러나 이 방법은 증착 면적이 상기 공급릴과 수거릴 사이의 거리에 의존하게 되므로 장선의 테이프를 얻을 수 있는 반면에 증착시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.However, this method has a problem in that the deposition area is dependent on the distance between the supply reel and the collecting reel, so that a long tape can be obtained while the deposition time is long.
상기 릴투릴에 의한 방법에 의한 증착시간을 단축하기 위해, 진공챔버 내부에, 외주면을 따라 나선형의 가이드홈이 형성되며 상기 가이드홈을 따라 장선의 테이프가 감겨져 있는 드럼(drum)과, 상기 드럼의 일측에 형성된 증착소스를 위치시킨 후 드럼을 회전시키면서 상기 증착소스로부터 특정 물질이 증착되도록 하여 단번에 장선의 테이프 전체 표면에 특정 물질을 증착시키는 배치(batch) 형태의 증착법이 있다.In order to shorten the deposition time by the reel-to-reel method, a spiral guide groove is formed in the vacuum chamber along an outer circumferential surface of which a long tape is wound along the guide groove, There is a batch type deposition method in which a specific material is deposited from the deposition source while rotating the drum after placing the deposition source formed on one side, thereby depositing a specific material on the entire surface of the tape of the joist at once.
그러나 이 방법은 드럼의 사이즈에 의하여 상기 가이드홈을 따라 감을 수 있는 테이프의 길이가 제한적이다. 즉, 특정 물질이 증착된 장선의 테이프를 얻기 위해서는 드럼의 사이즈를 크게 할 수밖에 없으며, 이에 따라 드럼의 크기에 따른 실험실 내의 공간을 많이 차지하게 되고, 진공챔버나 펌프의 크기의 증가에 따른 증착 장치의 제작 비용의 증가, 드럼의 작동 시간 및 작동 비용 또한 증가되는 문제점이 있다.However, this method is limited in the length of the tape that can be wound along the guide groove by the size of the drum. That is, in order to obtain a tape of the joist on which a specific material is deposited, the size of the drum must be increased, thereby occupying a lot of space in the laboratory according to the size of the drum, and the deposition apparatus according to the increase in the size of the vacuum chamber or the pump. Increasing the manufacturing cost of the drum, the operating time and operating cost of the drum also has a problem that increases.
따라서 상기 문제점들을 해결하기 위해 상기 릴투릴에 의한 방법과 드럼에 의한 배치 형태의 증착법을 결합한 것으로, 상기 드럼의 양축 쪽에 상기 장선의 테이프를 공급하고 감을 수 있는 공급릴과 수거릴을 장착하는 방법이 있다. 즉, 한쪽의 공급릴에서 풀려나온 테이프가 드럼 상의 가이드홈을 따라서 이동한 후 증착과 동시에 다른 한쪽의 수거릴에 감기는 형태이다. 이 경우 테이프는 공급릴에 충분히 감을 수 있으므로 테이프 길이에 대한 제한이 완화되게 된다. 또한 드럼에 의한 대면적 증착이 가능하므로 배치 타입(batch type)의 장점을 동시에 살릴 수 있게 되는 것이다.Therefore, in order to solve the above problems, the reel-to-reel method and the drum-type deposition method are combined, and a method of mounting a feed reel and a collecting reel capable of supplying and winding the tape of the joist on both sides of the drum is provided. have. In other words, the tape released from one supply reel moves along the guide groove on the drum and is wound around the other collection reel at the same time as the deposition. In this case, the tape can be wound around the feed reel so that the restriction on the tape length is relaxed. In addition, the large-area deposition by the drum is able to take advantage of the batch type (batch type) at the same time.
그러나 이러한 방법은 상기 드럼의 가이드홈에 장선의 테이프가 접촉하고 있으므로 접촉면에 의한 마찰력에 의해서 테이프가 이동할 때 장력이 발생되어 테이프의 가장자리가 손상되기 쉬우며, 전체 마찰력이 클 경우 테이프의 이동 자체가 불가능해지는 문제점이 있게 된다.However, in this method, since the tape of the joist is in contact with the guide groove of the drum, tension is generated when the tape is moved by the frictional force of the contact surface, and thus the edge of the tape is easily damaged. There is a problem that becomes impossible.
또한 이러한 문제점은 상기 특정 물질로써 고온 초전도층을 형성시키는 경우라면, 테이프 상에 증착된 고온 초전도층의 초전도 특성을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 즉, 일반적으로 고온 초전도층은 세라믹(ceramic) 재질로 형성되는데, 상기 테이프에 장력이 인가되게 되면 세라믹으로 형성된 초전도층에 인장력이 발생하게 되어 미세한 균열(crack)로 인한 임계전류를 감소시켜 초전도 특성을 떨어뜨리게 되는 것이다.In addition, such a problem may cause the superconductivity of the high temperature superconducting layer deposited on the tape to be degraded if the high temperature superconducting layer is formed of the specific material. That is, in general, the high temperature superconducting layer is formed of a ceramic material. When tension is applied to the tape, a tensile force is generated on the superconducting layer formed of ceramics, thereby reducing the critical current due to minute cracks, thereby superconducting characteristics. Will be dropped.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 드럼의 길이방향으로 테이프가 이송되도록 드럼의 양측에 가이드릴이 형성되어 테이프의 손상을 최소화하면서 장선의 테이프에 특정 물질의 신속한 증착이 가능한 장선 테이프 증착 장치의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, a guide reel is formed on both sides of the drum so that the tape is transported in the longitudinal direction of the drum is a joist tape capable of rapid deposition of a specific material on the tape of the joist while minimizing damage to the tape It is an object to provide a vapor deposition apparatus.
상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 드럼이 회전되면서 증착소스로부터 테이프 상측에 특정 물질을 증착시키는 동시에 공급릴과 수거릴에 의한 테이프의 이송이 이루어지는 장선 테이프 증착 장치에 있어서, 상기 드럼의 양측에 내측 가이드릴 및 외측 가이드릴로 이루어진 한쌍의 가이드릴이 원주방향으로 각각 배치되되, 상기 가이드릴 중의 하나는 선재의 이송방향에 평행하게 기울어지게 형성되어, 상기 드럼 일측의 가이드릴로부터 이송된 테이프는 드럼의 외표면을 따라 이동하면서 타측의 상기 가이드릴로 공급된 후, 드럼 내부의 공간상으로 이동하여 다시 일측의 다음 가이드릴로 공급되어, 테이프가 가이드릴을 통해 드럼의 표면을 따라 연속적으로 이송되는 것을 특징으로 하는 장선 테이프 증착 장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a joist tape deposition apparatus in which a tape is transported by a supply reel and a collection reel while depositing a specific material from the deposition source onto the tape while the drum is rotated. A pair of guide reels consisting of a guide reel and an outer guide reel are disposed in the circumferential direction, one of the guide reels being inclined in parallel to the conveying direction of the wire rod, and the tape transferred from the guide reel of one side of the drum is After being supplied to the guide reel on the other side while moving along the outer surface, it is moved to the space inside the drum and is again supplied to the next guide reel on one side, and the tape is continuously conveyed along the surface of the drum through the guide reel. The joist tape deposition apparatus described above is a technical subject matter.
또한, 상기 드럼의 외표면에는 테이프가 이동되는 가이드홈이 형성된 것이 바람직하다.In addition, the outer surface of the drum is preferably formed with a guide groove for moving the tape.
상기 구성에 의한 본 발명은, 기존의 배치 타입 드럼 증착 장치의 단점인 장선의 테이프의 증착 곤란, 열팽창 차에 의한 테이프의 쳐짐 등의 문제를 해결할 수 있고, 아울러 드럼과 릴투릴 장치가 회전하면서 테이프의 길이의 제한이 없는 장선의 테이프를 증착할 수 있는 효과가 있으며, 이때 테이프는 드럼을 따라 회전하면서 릴투릴 장치를 이용하여 드럼 축방향으로도 이송이 되는 것으로, 장선의 테이프의 쳐짐없이 증착 작업이 이루어져 테이프의 손상을 방지할 수 있게 되는 것이다.The present invention according to the above configuration can solve problems such as difficulty in depositing a tape of a long line, which is a disadvantage of the conventional batch type drum deposition apparatus, sagging of the tape due to thermal expansion difference, and while the drum and the reel to reel device rotate, There is an effect that can be deposited on the joist tape without limit of the length of the tape, in which the tape is rotated along the drum is also conveyed in the drum axial direction using a reel to reel device, the deposition operation without sagging the joist tape This will prevent damage to the tape.
또한 테이프가 손상이 되지 않은 상태에서 상측에 증착된 특정 물질의 균질한 증착이 가능하며, 특히 상기 특정 물질이 고온 초전도층인 경우에는 초전도 특성을 떨어뜨리지 않으면서, 장선의 고온 초전도 테이프를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to homogeneous deposition of a specific material deposited on the upper side in a state where the tape is not damaged, and in particular, when the specific material is a high temperature superconducting layer, it is possible to provide a high temperature superconducting tape of a joist without degrading the superconductivity. It can be effective.
도 1은 본 발명에 따른 장선 테이프 증착 장치의 주요부에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 장선 테이프 증착 장치의 주요부에 대한 측면 모식도이다.1 is a perspective view of a main part of a joist tape deposition apparatus according to the present invention, Figure 2 is a side schematic view of a main part of a joist tape deposition apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명은 특정 물질을 증착시키기 위해 드럼(20)의 길이 방향으로 테이프(10)가 이동되면서 동시에 드럼(20)이 회전되게 되며, 상기 테이프(10)는 드럼(20)의 일측에 위치한 공급릴(30)에 의해 지속적으로 공급되면서, 장선의 테이프(10)에 특정 물질의 증착이 이루어지면 수거릴(40)로 감기게 되는 것이다.As shown in the present invention, the
여기에서 특정 물질이라 함은, 진공챔버 내에서 증착할 수 있는 모든 물질을 포함하는 것으로, 특히 세라믹으로 이루어진 고온 초전도층 및 반도체층 또는 금속 층 등 다양한 물질이 될 수 있다.Herein, the specific material includes all materials that can be deposited in the vacuum chamber, and may be various materials such as a high temperature superconducting layer made of ceramic and a semiconductor layer or a metal layer.
그리고 상기 장치들은 모두 소정의 진공상태가 유지되는 진공챔버 내부에 위치하게 되며, 상기 드럼(20)의 일측에, 구체적으로는 드럼(20)의 길이방향에 수직되는 방향으로 이격되어 드럼(20)의 길이방향의 중심에는 진공증발장치 또는 스파터링증착 장치 기타 물리적, 화학적 박막 증착 장치의 증착소스가 적어도 한 개 이상 위치하게 된다.In addition, the apparatuses are all located inside the vacuum chamber in which a predetermined vacuum state is maintained. The
상기 증착소스로부터 특정 물질을 이루는 조성물은 증기 또는 플라즈마 상태로 분출되어 그 대향되는 위치에 형성된 드럼(20) 외표면 상으로 이동하는 테이프(10) 상면에 적절한 조성비를 갖는 특정 물질로 증착되게 된다. 이때 드럼(20)은 동력모터와 연결되어 지속적으로 회전되고 있다.The composition constituting the specific material from the deposition source is ejected in a vapor or plasma state and deposited with a specific material having an appropriate composition ratio on the upper surface of the
상기 드럼(20)의 외표면에는 테이프(10)가 이동되는 가이드홈(300)이 형성되어 있으며, 특정 물질의 증착이 완료된 테이프(10)를 수거하는 수거릴(40)의 동력회전에 따라 일정 속도로 이동하게 되며, 테이프(10)는 상기 공급릴(30)에 의해 지속적으로 공급되게 되면서, 대면적의 증착이 짧은 시간 내에 가능하게 되는 것이다.A
그리고 상기 공급릴(30)과 수거릴(40)은 일정 장력으로 테이프(10)가 공급될 수 있도록 장력 제어가 가능한 동력모터에 의해 구동되며, 상기 공급릴(30)과 수거릴(40)은 상기 드럼(20)의 내부에 위치되거나 상기 증착소스 또는 히터로부터 차폐되도록 형성되어 특정 물질 및 테이프(10)에 불필요한 증착 요소가 가해지지 않도록 한다.The
본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면, 상기 공급릴(30)에서 공급된 테이프(10)는 가이드릴을 거쳐 드럼(20)의 외표면을 따라 이동된 후 반대쪽의 가이드릴을 거쳐 드럼(20) 내부의 공간상으로 이동된 후, 다시 다음 가이드릴을 거쳐 드럼(20)의 외표면으로 이동되는 방식으로 테이프(10)의 이송이 이루어지는 것으로, 드럼(20)의 바깥쪽에서 보면 드럼(20)의 길이 방향으로 테이프(10)가 이동되면서 드럼(20) 둘레에는 테이프(10)가 길이방향 즉, 드럼(20) 축방향으로 내외부로 감겨져 있는 형상이다. 즉, 테이프(10)의 한 턴(turn)은 가이드릴 4개가 필요하며, 드럼(20)의 외표면, 그리고 드럼(20)의 내부 공간상으로 테이프(10)의 이송에 의해 한 턴이 이루어지게 된다.Referring to the preferred embodiment of the present invention in more detail, the
여기에서 장선의 테이프(10)를 신속하게 증착시키기 위하여, 상기 드럼(20)의 양측에 내측가이드릴(100) 및 외측가이드릴(200)로 이루어진 한쌍의 가이드릴이 형성되며, 장선의 테이프(10)에 보다 신속한 증착 작업이 이루어지도록 상기 가이드릴은 상기 드럼(20)의 양측에 원주방향으로 다수개가 배치되어 형성된다. 가이드릴의 갯수는 테이프(10)의 길이, 증착속도에 따라 조절하여 형성시킨다. 또한 상기 가이드릴은 회전을 위해 베어링 지지축(50)에 의해 모두 연결형성되며, 이 베어링 지지축(50)은 회전되는 드럼(20)과 연결되어, 드럼(20) 회전시 동시에 드럼(20)의 회전 방향으로 회전되도록 한다.Here, in order to quickly deposit the
그리고, 상기 내측가이드릴(100) 및 외측가이드릴(200) 중의 어느 하나, 여기에서는 내측가이드릴(100)은 다음 턴 또는 이전 턴의 테이프(10)를 이어받기 위 하여 테이프(10)의 이송방향에 평행하게 기울어져 형성되는 것이 바람직하다.In addition, any one of the
또한, 상기 드럼(20)의 외표면에는 테이프(10)의 이동 경로를 확보해주는 가이드홈(300)이 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가이드홈(300)은 상기 드럼(20)의 길이 방향으로 형성되어 상기 가이드릴의 원주 방향으로 배열된 갯수에 대응되어 형성된다.In addition, the outer surface of the
즉, 일측의 가이드릴로부터 공급된 테이프(10)는 상기 드럼(20)의 가이드홈(300)을 거쳐 타측의 가이드릴을 지나 드럼(20)의 내부 공간상으로 이동된 후, 다시 다음 턴을 위한 가이드릴을 지나게 되는 것이다.That is, the
이러한 방식은 기존의 배치 타입 드럼 증착 장치의 단점인 장선의 테이프의 증착 곤란, 열팽창 차에 의한 테이프의 쳐짐 등의 문제를 해결할 수 있고, 아울러 드럼과 릴투릴 장치가 회전하면서 장선의 테이프를 증착할 수 있는 드럼 증착법의 장점을 이용한 것이다. 이 때 테이프는 드럼을 따라 회전하면서 릴투릴 장치를 이용하여 드럼 축방향으로도 이송이 되는 것이다. 이렇게 되면 장선의 테이프를 쳐짐없이 증착할 수 있게 되는 것이다.This method can solve the problems of the tape of the long line tape, which is a disadvantage of the conventional batch type drum deposition apparatus, and the sagging of the tape due to the thermal expansion difference. Also, the drum and the reel-to-reel device rotate to deposit the long line tape. It can take advantage of the drum deposition method. At this time, the tape is also conveyed in the drum axial direction by using a reel to reel device while rotating along the drum. This will allow the joist tape to be deposited without sagging.
도 1 - 본 발명에 따른 장선 테이프 증착 장치의 주요부에 대한 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram of the principal part of the joist tape deposition apparatus which concerns on this invention.
도 2 - 본 발명에 따른 장선 테이프 증착 장치의 주요부에 대한 측면 모식도.2 is a schematic side view of an essential part of a joist tape deposition apparatus according to the present invention;
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>
10 : 테이프 20 : 드럼10
30 : 공급릴 40 : 수거릴30: supply reel 40: collection reel
100 : 내측가이드릴 200 : 외측가이드릴100: inner guide drill 200: outer guide drill
300 : 가이드홈300: guide groove
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Legal Events
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