KR101047574B1 - 플라즈마 처리용 공냉식 전극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB등의 스트립(strip)제품의 표면에 부착된 무기물 등 불순물을 제거하는데 사용되는 플라즈마 처리장치에 사용되는 전극에 관한 것으로서,

상기 전극의 몸체 내부에는 냉각공기가 공급 및 배출되도록 순환되는 터널식 통로가 다수 형성되어 있으며, 상기 전극의 하면에는 상기 터널식 통로로부터 배출되는 공기를 외부로 방출하도록 방출팬이 설치되어 있는 것을 구성상 특징으로 하는데,

본 발명에 따른 플라즈마 처리용 전극은 냉각효율을 극대화시킬 수 있고, 전극의 부피를 최소화할 수 있어 전체 장비의 크기를 줄일 수 있고, 전극의 수명연장을 이끌 수 있는 효과가 있다.

터널식 통로, 방열팬, 냉각커버

Description

플라즈마 처리용 공냉식 전극{AIR-COOLED ELECTRODE FOR PLASMA CLEANING}

본 발명은 PCB등의 스트립(strip)제품의 표면에 부착된 무기물 등 불순물을 제거하는데 사용되는 플라즈마 처리장치에 사용되는 전극에 관한 것으로서, 특히 부피가 작아 전체 장비의 크기를 줄일 수 있고, 냉각성능이 우수하여 피처리물의 가공공정효율을 높이고 전극의 수명을 대폭 향상시킨 공냉식 전극에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치는 일반적으로 전극 위에 피처리 대상물을 올려놓고 전기를 인가하여 발생하는 플라즈마에 의하여 PCB 등 피처리물의 표면에 부착된 불순물 등을 제거하는데 사용되는 장치로서, 그 세부적인 작동은 저진공 챔버 내부에 Ar, H₂, O₂등의 가스를 표면재질에 따라 단독 또는 혼합하여 투입하면서 전기적 에너지를 가하면 가속된 전자의 충돌에 의하여 투입된 가스가 플라즈마 상태로 활성화 되는데, 플라즈마(Plasma)란 준중성상태에 있는 이온화된 가스를 말하며, 플라즈마를 이용한 표면처리에서는 전기장에 의해 가속된 이온이 표면처리 과정에 참여하게 된다. 이러한 플라즈마 상태에서 발생하는 가스의 이온 또는 라디칼 등이 피처리 재료 표면에 충돌하여 미세 유막 제거, 미세 조도 형성 등 표면의 물리·화학 적인 변화를 유도함으로써 각종 접착·밀착력 향상, 플라스틱 사출 도장의 불량 방지, 각종 코팅 밀착력을 증대시키는 역할을 하는 원리를 이용한 장치이다.

플라즈마 발생장치는 외부에 대해 밀폐된 내부공간을 제공하는 반응챔버와, 상기 반응챔버내에 설치되는 양전극부재 및 음전극부재와, 상기 양전극 및 음전극부재에 전기를 공급하는 전원을 포함한다. 상기 양전극부재와 음전극부재에 전기가 인가되면 전극간 간격이 가장 가까운 곳에서 플라즈마가 발생한다. 상기와 같이 발생한 플라즈마는 전극의 사이에서 예컨대 가스의 유동압력에 의해 이동이 가능하다. 플라즈마 발생장치는 상기와 같이 반응챔버 내부에 양전극부재와 음전극부재가 모두 설치되어 있는 타입이 있는 반면, 반응챔버가 양전극부재의 역할을 하고 반응챔버내에 음전극부재만 설치되어 있는 것도 있다. 이 경우 플라즈마는 음전극부재와 반응챔버의 내벽면 사이에 발생한다.

그런데 상기한 플라즈마 발생장치는, 발생된 플라즈마의 전자온도가 10000K에 이르고, 또한 반응 가스의 온도도 2000K 정도에까지 다다르므로, 전극부재가 플라즈마의 열에 의해 쉽게 열손상되는 문제가 있다. 즉 전극부재의 끝부분이 플라즈마의 열에 의해 열변형되거나 마모되는 것이다. 이러한 현상은 플라즈마의 에너지가 높을수록 쉽게 발생하여 전극의 수명을 매우 짧게(보통 수 십 시간) 단축시킨다. 상기 전극부재의 열변형 및 마모는 플라즈마의 품질을 매우 낮추어 가스의 전환효율에 영향을 미친다.

즉, 플라즈마 처리하는 동안 발생되는 열에 의해 전극이 과열되어 그 기능을 다하지 못하거나 수명이 단축되는 문제가 있어 이를 방지하기 위하여 전극을 냉각 시키는 것이 필요하다.

현재 전극을 냉각시키는 방법으로 수냉식과 공냉식의 방법이 대표적으로 사용되고 있다. 수냉식의 경우 작동수를 순환시키는 파이프, 물을 이송하는 펌프 및 열교환기 등을 필요로 하여 장치의 전체크기가 증가하는 문제가 있어 최근에는 공냉식이 주로 사용되고 있는 실정이다.

도1은 종래기술의 전극을 나타낸 사시도이고, 도2는 종래기술의 전극에 냉각팬이 설치된 개념도인데, 공냉식의 경우 도1 및 도2에 나타난 바와 같이 전극(1)하부에 방열핀(2)을 다수개 설치하여 전극에서 발생되는 열을 방열핀(2)을 통하여 외부로 방출토록 하고, 냉각팬(3)에 의해 공기를 불어넣어 냉각효과를 더욱 높이도록 한 것이 대표적으로 사용되고 있었다.

그러나 이와 같은 공냉식 전극은 전극의 외부에 방열핀을 부가적으로 설치하는 것이어서 전극의 크기를 크게 하고, 공기가 들어가는 부위와 나오는 부위의 온도편차가 커서 냉각능이 아주 만족할 정도로 우수하지 못하여 사용에 제한이 따르는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극의 부피를 최소화 할 수 있어 전체 장비의 크기를 줄일 수 있고, 냉각효율을 극대화시켜 피처리물의 품질을 향상시키고 전극의 수명을 대폭 연장할 수 있는 공냉식 전극을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
플라즈마 처리장치에 사용되는 전극에 있어서,
상기 전극(1)의 몸체 내부에는 냉각공기가 유입되는 유입부(4)와, 상기 유입부(4)로부터 유입된 냉각공기가 순환되도록 된 터널식 통로(6)와, 상기 터널식 통로(6)를 통과한 냉각공기를 외부로 배출하도록 된 배출부(5)가 형성되되,
상기 터널식 통로(6)는 상기 유입부(4)와 배출부(5) 사이에 다수의 연통통로가 형성되도록 핀형상의 돌출부(7)가 다수개 형성되고,
상기 터널식 통로(6)는 하면이 개방된 상태로 형성되어 있으며, 그 하면에는 냉각커버(9)가 결합되어 개방부를 폐쇄하도록 된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리용 공냉식 전극을 제공한다.

삭제

또한, 본 발명은 상기 유입부(4) 하부에는 이와 대응되는 길이의 장공을 가지면서 양단에 냉각공기를 공급하기 위한 에어라인 결합구(12)가 구비되는 공기 분배구(10)가 설치되며, 상기 배출부(5) 하부에는 이와 대응되는 길이의 장공이 형성된 관상 형태의 배기구(8)가 설치되며, 이 배기구의 일측면에 방열팬(3)이 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명은 상기 터널식 통로(6)는 상기 유입부(4)와 배출부(5) 사이에 다수의 연통통로가 형성되도록 핀형상의 돌출부(7)가 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하며,

삭제

상기 냉각커버(9)는 상기 유입부(4) 및 배출부(5)와 연통되도록 이와 대응되는 부위에 동일길이의 장공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리용 공냉식 전극을 제공한다.

본 발명에 따른 전극은 전극내부를 직접 냉각시키는 구조로 되어 있어서 냉각효율을 극대화시킬 수 있고, 전극의 부피를 최소화할 수 있어 전체 장비의 크기를 줄일 수 있고, 전극의 수명연장을 이끌 수 있는 효과가 있다.

이하에 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명한다.

도3은 본 발명 공냉식 전극구조를 3면에서 나타낸 도면이다. 좌상단의 도면은 본 발명 전극의 단면을 도시한 평면도이고, 좌하단의 도면은 상기 평면도에서 A-A′면을 절단하여 나타낸 정면도이고, 우상단의 도면은 상기 평면도에서 B-B′면을 절단하여 나타낸 측면도이다.

도4는 본 발명 공냉식 전극의 하면에 결합되는 냉각커버를 나타내는 사시도이고, 도5는 본 발명 공냉식 전극의 배출부 하부에 결합되는 배기구를 나타내는 사시도이고, 도6은 본 발명 공냉식 전극의 유입부 하부에 결합되는 공기분배구의 사시도를 나타낸다.

제3도에 따르면, 전극(1)은 전극을 지지하는 챔버와 결합되도록 몸체의 하면 주변부에 프랜지부를 가지며, 전극 몸체 내부의 하면으로부터 일정높이까지 좌우측면부에 냉각공기를 유입하는 유입부(4)와 냉각공기를 외부로 배출하도록 된 배출부(5)가 형성되어 있고 상기 유입부(4)와 배출부(5)사이에는 핀 형상의 돌출부가(7) 다수 형성되어 그 사이로 냉각공기가 연통될수 있도록 터널식 통로(6)가 형성되어 있다.

이들 유입부(4), 배출부(5), 핀형상의 돌출부(7)가 내부에 형성된 전극은 알루미늄 재질로서 주조하여 만들 수도 있고, 또는 몸체를 기계가공하여 하부가 개방된 터널식 통로(6)를 만든 다음 하부의 개방부에 냉각커버(9)를 볼트 등으로 결합하여 제조할 수도 있다. 이들은 사용자의 사용환경에 따라 적의 선택하여 사용할 수 있다.

상기 냉각커버(9)는 상기 유입부(4)와 배출부(5)에 대응되는 부위에 동일길이의 장공을 형성하여 터널식 통로(6)에 냉각공기를 공급하고, 배출부(5)로부터 배출되는 냉각공기를 전극 외부로 방출되도록 한다.

상기 유입부(4)의 하부에는 유입부와 동일한 길이와 폭을 갖는 장공이 형성되고 양단부에 에어라인 결합구(12)가 구비된 공기분배구(10)가 설치되어 이를 통하여 냉각공기를 전극에 공급하도록 되어 있다.

상기 배출부(5)의 하부에는 이와 동일한 길이와 폭을 갖는 관 형상의 배기구(8)가 설치되고 배기구(8)의 일측면에는 방출팬(3)이 결합되어 전극을 냉각시키고 뜨거워진 공기를 외부로 방출한다.

물론 상기 전극(1)의 하면에는 전기를 인가하는 파워(11)가 케이블로 연결되어 있고, 상기 에어라인 결합구(12)에는 냉각공기를 공급하기 위한 에어라인이 연결되어 있어 전극 몸체로 동시에 냉각공기를 공급하도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

먼저 전극(1)위에 피처리 대상물을 올려놓고 전기를 인가하면 플라즈마가 생성되어 피처리 대상물의 표면을 처리하게 되고, 이때 발생되는 열로 인해 전극이 과열되게 되는데, 이러한 전극 과열을 막기 위하여 양측면에 설치된 에어라인을 통하여 냉각공기를 공기분배구(10)로 공급하면 냉각공기는 공기분배구(10)의 긴 장공으로 진입한 다음 전극(1)내부의 핀돌출부(7)사이에 형성된 터널식 통로(6)를 거쳐 배출부(5)로 이동하게 되고, 이동하는 과정에서 전극을 냉각시키고 뜨거워진 공기는 배출부(5)를 통하여 배기구(8)로 빠져나가게 되고 다시 방출팬(3)의 작동에 의해 외부로 방출된다.

이러한 과정을 통해 냉각공기가 전극의 밑면과 핀돌출부에 접촉하므로서 가열된 전극을 냉각시키게 된다. 이때 공기분배구(10)의 양단에 설치된 에어라인을 통해 냉각공기가 동시에 공급되므로 냉각공기의 온도편차를 줄일 수 있다.

제1도는 종래기술의 전극을 나타낸 사시도,

제2도는 종래기술의 전극에 냉각팬이 설치된 개념도,

제3도는 본 발명 공냉식 전극의 3면을 나타낸 단면도,

제4도는 본 발명 공냉식 전극의 하면에 결합되는 냉각커버를 나타내는 사시도,

제5도는 본 발명 공냉식 전극의 배출부 하부에 결합되는 배기구를 나타내는 사시도,

제6도는 본 발명 공냉식 전극의 유입부 하부에 결합되는 공기분배구의 사시도이다.

*주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 전극 2: 방열핀 3: 방열팬 4: 유입부 5: 배출부 6: 터널식 통로 7: 핀형상의 돌출부 8: 배기구 9: 냉각커버 10: 공기 분배구 11: 파워 12: 에어라인 결합구

Claims (5)

1. 플라즈마 처리장치에 사용되는 전극에 있어서,

   상기 전극(1)의 몸체 내부에는 냉각공기가 유입되는 유입부(4)와, 상기 유입부(4)로부터 유입된 냉각공기가 순환되도록 된 터널식 통로(6)와, 상기 터널식 통로(6)를 통과한 냉각공기를 외부로 배출하도록 된 배출부(5)가 형성되되,

   상기 터널식 통로(6)는 상기 유입부(4)와 배출부(5) 사이에 다수의 연통통로가 형성되도록 핀형상의 돌출부(7)가 다수개 형성되고,

   상기 터널식 통로(6)는 하면이 개방된 상태로 형성되어 있으며, 그 하면에는 냉각커버(9)가 결합되어 개방부를 폐쇄하도록 된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리용 공냉식 전극.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입부(4) 하부에는 이와 대응되는 길이의 장공을 가지면서 양단에 냉각공기를 공급하기 위한 에어라인 결합구(12)가 구비되는 공기 분배구(10)가 설치되며,

   상기 배출부(5) 하부에는 이와 대응되는 길이의 장공이 형성된 관상 형태의 배기구(8)가 설치되며, 이 배기구의 일측면에 방열팬(3)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리용 공냉식 전극.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 냉각커버(9)는 상기 유입부(4) 및 배출부(5)와 연통되도록 이와 대응되는 부위에 동일길이의 장공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리용 공냉식 전극.

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