KR101176847B1 - 진공 챔버 솔더링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 가공, 2차 전지 가공 등에 사용되는 진공 챔버 솔더링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열원으로 할로겐램프를 사용하는 경우 진공함체의 하부에 배열되는 할로겐램프가 소켓은 하부를 향하고 벌브는 상부를 향하도록 함으로써 직립된 형태로 장착하여 열효율을 향상시킴과 아울러, 할로겐램프의 냉각을 위한 냉각로의 배열이 용이하여 온도제어 특성이 획기적으로 향상된 진공 챔버 솔더링 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치는 프레임; 상기 프레임 상부에 고정되고 개폐식 덮개와 저면의 가공대상체 안치패널을 구비한 진공함체; 상기 진공함체와 연결된 배기수단; 상기 진공함체의 하부에 구비되고 소켓이 하부에 배열되고, 벌브가 상부를 향하고 있는 복수의 가열램프; 및 상기 가열램프의 냉각을 위한 냉각수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

진공 챔버 솔더링 장치{SOLDERING APPARATUS EQUIPPED WITH VACUUM CHAMBER}

본 발명은 반도체 가공, 2차 전지 가공 등에 사용되는 진공 챔버 솔더링 장치에 관한 것으로,

보다 상세하게는 가열원으로 할로겐램프를 사용하는 경우 진공함체의 하부에 배열되는 할로겐램프가 소켓은 하부를 향하고 벌브는 상부를 향하도록 함으로써 직립된 형태로 장착하여 열효율을 향상시킴과 아울러, 할로겐램프의 냉각을 위한 냉각로의 배열이 용이하여 온도제어 특성이 획기적으로 향상되며,

열원에서 고온을 유도하고 진공함체에 열의 균일성을 유도하기 위하여 특정 할로겐 램프의 배열 및 회로 채용과 함께 진공함체에 구비된 비접촉식 온도센서 채용을 통하여 정확한 온도 제어가 가능한 진공 챔버 솔더링 장치에 관한 것이다.

스퍼터링, 이온 주입, 건식 식각, 증착 등의 반도체 가공이나 2차전지 가공 등에 활용되는 진공 챔버는 온도를 일정하게 유지하여야 하므로 진공상태가 구현되는 진공함체에 히터와 함께 외부의 칠러(chiller)와 연결된 냉각로가 구비되는 것이 일반적이다.

칠러와 냉각로를 순환하는 냉매는 물, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 부동액 및 증류수 등이 활용된다.

종래 사용되어온 진공 챔버에서 보다 빠른 가열 및 정확한 온도제어를 위하여 가열원 선택과 냉각로 배열구조의 개선이 필요하다.

이에 본 발명은 가열원으로 가열램프, 특히 할로겐램프를 채용하고, 진공함체의 하부에 배열되는 할로겐램프가 소켓은 하부를 향하고 벌브는 상부를 향하도록 함으로써 직립된 형태로 장착하여 열효율을 향상시킴과 아울러 보다 빠른 가열 및 정확한 온도제어 및 진공함체 내의 균일한 온도 분포 특성 확보가 가능하도록 한 진공 챔버 솔더링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 온도 조절을 위하여 냉각수단으로 칠러를 도입하고, 종횡으로 열을 지어 배열된 가열램프 사이를 지그재그 형태로 지나는 냉각로를 구성하여 정확한 온도 제어 특성을 확보하고 가열램프의 고장을 방지하는 진공 챔버 솔더링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 진공함체의 덮개 작동이 승강수단 및 선회수단에 의하여 이루어지며, 특히 이들을 통합하여 승강선회수단으로 구성하여 덮개의 모든 부위에서 가압력이 작용하여 확고한 밀폐성을 보장한 진공 챔버 솔더링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치는

프레임;

상기 프레임 상부에 고정되고 개폐식 덮개와 저면의 가공대상체 안치패널을 구비한 진공함체;

상기 진공함체와 연결된 배기수단;

상기 진공함체의 하부에 구비되고 소켓이 하부에 배열되고, 벌브가 상부를 향하고 있는 복수의 가열램프; 및

상기 가열램프의 냉각을 위한 냉각수단;

을 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치에서

상기 냉각수단은 냉매의 온도를 저하시키는 칠러, 상기 칠러에서 공급되는 냉매의 순환을 위한 공급 및 회수 배관, 그리고 상기 공급 및 회수 배관 각각과 연결되고, 상기 가열램프 사이에 구비된 냉각로를 포함하여 이루어지고,

상기 가열램프는 다수의 종열을 이루는 형태로 배열되고, 인접한 한 종열에 속한 가열램프는 다른 종열에 속한 가열램프와 엇갈린 위치에 배열되어 있고, 상기 냉각수단의 냉각로는 열을 지어 배열된 가열램프 사이를 지나 연속적으로 지그재그 형태로 배열되어 있는 것이 바람직하며,

상기 진공함체의 덮개는 승강수단 및 선회수단과 연결되어 있는 것이 바람직하며,

세트화 되어 직렬 회로와 병렬 회로를 구성된 조합 회로를 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치는 가열원으로 가열램프, 특히 할로겐램프를 채용하고 진공함체의 하부에 배열되는 할로겐램프가 소켓은 하부를 향하고 벌브는 상부를 향하도록 함으로써 직립된 형태로 장착하여 열효율을 향상시킴과 아울러 보다 빠른 가열 및 정확한 온도제어 및 진공함체 내의 균일한 온도 분포 특성 확보가 가능하며, 또 온도 조절을 위하여 냉각수단으로 칠러를 도입하고, 종횡으로 열을 지어 배열된 가열램프 사이를 지그재그 형태로 지나는 냉각로를 구성하여 정확한 온도 제어 특성을 확보하고 가열램프의 고장을 방지할 수 있고, 나아가 열원인 할로겐램프를 직렬회로와 병렬 회로를 조합하여 구성함으로써 고온의 열이 균일하게 분포하며, 또 진공함체의 덮개 작동이 승강수단 및 선회수단에 의하여 이루어지며, 특히 이들을 통합하여 승강선회수단으로 구성하여 덮개의 모든 부위에서 가압력이 작용하여 확고한 밀폐성을 보장할 수 있다.

도 1 및 도 2는 관찰 방향을 달리 한 본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치의 평면도.
도 4는 진공 챔버 솔더링 장치의 전원부를 구성하는 동판에 대한 저면 실물사진.
도 5는 열원인 할로겐 램프의 배열 및 회로 구성도이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치(A)를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 도시한 그대로의 상태에서 상하좌우를 나누고, 다른 도면과 관련된 설명에서도 이 기준에 따라 방향을 특정한다.

먼저 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 챔버 솔더링 장치(A)는 크게 프레임(10), 덮개(21)를 갖는 진공함체(20), 진공함체를 진공상태로 만들고 진공을 해제하는 배기수단(30), 그리고 진공함체를 설정된 온도로 가열하기 위한 가열램프(40), 그리고 가열램프를 냉각하여 파괴를 방지함과 아울러 진공함체의 온도를 일정한 상태로 유지하는 냉각수단(50)을 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 2에서, 상기 프레임(10)은 컴퓨터 본체를 활용하여 구성한 제어부(11) 및 배기수단(30)의 펌프(31)가 내부 공간에 내장되어 있고, 유지 보수 등을 위하여 프레임(10) 내부 공간을 접근할 수 있는 서비스도어(10A)가 구비되어 있고, 하부에는 캐스터 타입의 바퀴(10B)가 구비되어 있어 이동성을 확보하며 이동 및 설치 완료 후에는 요동 방지를 위하여 공지의 바퀴 잠금수단이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

배기수단(30), 가열램프(40), 냉각수단(50)의 칠러(51) 등을 제어하는 제어부(11)와 연결된 디스플레이(13)는 프레임(10) 일측에 서포트(13A)에 의하여 지지되며, 또 디스플레이는 방향 선회가 가능하고, 터치패널로 구성하여 진공 챔버 솔더링 장치(A)의 작동 상태 표시는 물론 제어모드 선택 등 진공 챔버 솔더링 장치(A)의 운전을 위한 입력부로도 기능하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 진공함체(20)의 본체(20A)는 가능한 용접부위가 없도록 하여 누설 위험 부위를 줄여 필요한 진공도를 확보하기 위하여 SUS소재 괴(塊)(block)를 통째로 파내서 제조하는 것이 바람직하다.

도 3의 평면도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반도체 패키지 등의 가공대상체가 안치되는 안치패널(23)은 진공함체(20)의 본체(20A) 내에 다수(도면에서는 8개) 구비되어 있으며, 필요에 따라 이 안치패널(23)은 쉽게 탈착이 가능하게 구성할 수 있다(도 3에서 덮개(21)가 닫힌 상태임에도 편의상 진공함체 본체(20A) 내부에 구비된 좌우 손잡이(미지칭됨)과 함께 안치패널(23)을 선명한 실선으로 도시하였다).

진공함체(20) 본체(20A)의 저면에는 가열원으로 가열램프, 특히 할로겐램프(40)를 도입하고,

나아가 도 2의 확대된 일점쇄선 원내에서 확인할 수 있는 바와 같이, 램프(40)의 소켓(43)은 하부를 향하고 벌브(41)는 상부를 향하도록 함으로써 직립된 형태로 배열하여 열효율을 향상시킴과 아울러 보다 빠른 가열 및 정확한 온도제어가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

가열램프(40)를 위한 전원부를 구성하는 컨버터(미도시 됨) 등은 역시 프레임(10) 하부의 수납공간에 내장하며,

3상전원을 공급하는 경우 가열램프(40)의 소켓(43) 하부의 두 도전핀(43A)(43B)에는 상부의 제1슬리브(47A)와 하부의 제2슬리브(47)를 도입하여 전원 도입을 위한 동판(49A)(49B)을 깔끔하게 정리할 수 있다. 각 동판(49A)(49B) 하나에는 인접한 두 가열램프(40)의 어느 한 도전핀(43A)(43B)이 체결되는 형태이다. 전원부를 구성하는 동판(49A)(49B)의 배열 구조는 보다 구체적으로 진공 챔버 솔더링 장치(A)에 대한 도4의 저면 실물사진에서 확인할 수 있다.

도 3에서, 상기 가열램프(40)는 다수의 종열을 이루는 형태로 배열되고, 인접한 한 종열에 속한 가열램프는 다른 종열에 속한 가열램프와 엇갈린 위치에 배열되어 있다.

즉 제1종열(C1)과 제2종열(C2)에 속한 가열램프(40)는 각 제1횡렬(L1)과 제2횡렬(L2)에 속하는 배열구조를 갖는다.

이는 냉각수단(50)의 칠러(51)와 연결된 냉각로(57)가 열을 지어 배열된 가열램프 사이를 지나 연속적으로 지그재그 형태로 배열되도록 하여 정확한 온도 제어 특성을 확보하고 과열을 방지하여 가열램프의 고장을 막기 위한 것이다.

보다 구체적으로 열원으로 채용한 진공함체(20) 저면에 구비된 할로겐 램프(40)는 도 5에서 상부의 총 45개 램프의 배열 구성도(타원 내 아라비아 숫자로 번호 지정)와 하부의 회로도(저항 기호에 각 할로겐 램프에 해당하는 아라비아 숫자 표시)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 복수의 램프, 특히 총45개의 할로겐 램프가 직렬 회로와 병렬 회로를 이루도록 세트화 되어 조합 회로를 구성한다.

할로겐 램프가 3개씩 제1세트(S1)를 이루어 직렬로 구성되어 열이 보다 높이 신속하게 발생될 수 있다. 또 이러한 직렬 회로 제1세트(S1)는 다시 5개씩 제2세트(S2)를 이루어 병렬 회로로 구성하여 3상의 한 상에 대한 부하가 되도록 구성한다. 이러한 배열 구성은 진공 챔버 내에 원하는 위치에 원하는 개수 만큼 배치가 가능하게 하여 고온의 온도를 군일하게 분포시키는데 현저하게 유리하다.

또 상기 진공함체(20)의 본체(20A) 상부 테두리에는 덮개(21)와의 밀폐성 보장을 위한 패킹부재(20a)가 구비되어 있으며,

본체(20A)에는 배기수단(30)을 이루는 펌프(31)와 연결된 복수의 파이프(33)가 결합되어 있어 운전모드에 따라 진공함체를 진공상태로 만들고 진공을 해제할 수 있다.

나아가 상기 진공함체(20)의 덮개(21)는 승강수단 및 선회수단과 연결되어 있어 자동 개폐가 가능하며 진공 배기 모드에서 누설이 방지되도록 덮개(21)를 본체(20A)에 가압하는 역할을 하는 것이 바람직하다.

특히 이러한 덮개(21)의 승강수단 및 선회수단은 통합되어 승강선회수단을 이루게 되어 덮개의 개폐동작은 물론 덮개의 모든 부위에서 가압력이 작용되도록 할 수 있어 확고한 밀폐성을 확보하는 것이 바람직하다.

구체적으로 도 1의 덮개 폐쇄 상태와 도 1 상부의 일점쇄선 원 내 덮개 개방 상태에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상대적으로 본체(20A)에 인접한 좌측의 제2승강선회수단(27)은 주되게 회전축 역할을 하고, 상대적으로 본체(20A)에서 먼 우측의 제1승강선회수단(25)은 덮개(21)의 선회 동작을 하도록 공압에 의하여 작동되는(또는 유압이나 모터 작동 가능) 피스톤 타입으로 구성된다.

제2승강선회수단(27) 역시 제1승강선회수단(25)을 이루는 피스톤의 승하강 동작에 연동하여 승하강되는 공압(또는 유압이나 모터 작동) 피스톤으로 구성하여 덮개(21) 폐쇄시 최초 제1 및 제2 승강선회수단(25)(27)이 함께 상승하다가

본체(20A) 상면과 덮개(21) 하면 높이가 일치되는 위치에서 제2승강선회수단(27)의 상승이 멈추고, 제1승강선회수단(25)는 계속 상승하게 되면 제2승강선회수단(27)을 축으로 덮개(21)가 선회 하강하여 본체(20A)의 개구부를 덮어 폐쇄하는 것이 바람직하다.

제1승강선회수단(25)의 상승력은 제2승강선회수단(27)의 반대편 덮개 부분까지 본체(20A)에 밀착되도록 가압하는 작용을 하게 되므로 확고한 밀폐성을 보장한다. 필요에 따라 제2승강선회수단(27)은 승하강 동력수단과 연결되어 있지 않고 단순히 제1승강선회수단(25)의 승강 동작에 연동되는 아이들(idle) 구조로 제조할 수 있다.

다음으로 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 냉각수단(50)은 정확한 온도 제어 특성을 확보하고 과열을 방지하여 가열램프의 고장을 막는 기능을 하는데, 냉매의 온도를 저하시키는 칠러(51), 상기 칠러에서 공급되는 냉매의 순환을 위한 공급 및 회수 배관(53)(55), 그리고 상기 공급 및 회수 배관 각각과 연결되고 상기 가열램프(40) 사이에 구비된 냉각로(57)를 포함하여 이루어지낟.

칠러(51)는 공지의 응축기, 압축기, 증발기 등으로 구성된 냉각기기(51A)(도 2에서는 편의상 단순화시켜서 도시함)를 갖고, 필요에 따라 냉매의 순환을 위한 펌프(51B)나 정확한 온도제어를 위한 유량계, 유속계 등이 더 구비될 수 있다.

이상의 설명에서 가열램프를 위한 전원, 냉각수단인 칠러 운전 특성, 진공, 진공해제, 온도제어 모드 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구성을 갖는 진공 챔버 솔더링 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

A: 진공 챔버 솔더링 장치 10: 프레임
20: 진공함체 21: 덮개
23: 안치패널 25,27: 승강선회수단
30: 배기수단 40: 가열램프
41: 벌브 43: 소켓
50: 냉각수단 51: 칠러
53,55: 배관 57: 냉각로

Claims (5)

1. 프레임;
   상기 프레임 상부에 고정되고 개폐식 덮개와 저면의 가공대상체 안치패널을 구비한 진공함체;
   상기 진공함체와 연결된 배기수단;
   상기 진공함체의 하부에 구비되고 소켓이 하부에 배열되고, 벌브가 상부를 향하고 있는 복수의 가열램프; 및
   상기 가열램프의 냉각을 위한 냉각수단;을 포함하여 이루어지되,
   
   상기 냉각수단은 냉매의 온도를 저하시키는 칠러,
   상기 칠러에서 공급되는 냉매의 순환을 위한 공급 및 회수 배관, 그리고
   상기 공급 및 회수 배관 각각과 연결되고, 상기 가열램프 사이에 구비된 냉각로를 포함하여 이루어지고,
   상기 가열램프는 다수의 종열을 이루는 형태로 배열되고, 인접한 한 종열에 속한 가열램프는 다른 종열에 속한 가열램프와 엇갈린 위치에 배열되어 있고,
   상기 냉각수단의 냉각로는 열을 지어 배열된 가열램프 사이를 지나 연속적으로 지그재그 형태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 솔더링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 진공함체의 덮개는 승강수단 및 선회수단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 솔더링 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 진공함체는 상기 덮개가 결합되어 있고, 상기 안치패널이 내장된 본체를 갖고, 이 본체는 SUS소재 괴(塊)(block)를 통째로 파내서 제조한 것이고,
   상기 덮개의 승강수단 및 선회수단은 통합되어 제1 및 제2 승강선회수단을 이루고,
   상기 제2승강선회수단은 상기 본체에 상대적으로 인접 배열되어 주된 회전축 역할을 하고, 상대적으로 본체에서 먼 제1승강선회수단은 덮개의 선회 동작이 가능하도록 피스톤 타입으로 구성되어 있고,
   상기 제2승강선회수단은 제1승강선회수단을 이루는 피스톤의 승하강 동작에 연동하여 승하강되는 피스톤으로 구성되며,
   덮개 폐쇄시 최초 제1 및 제2 승강선회수단이 함께 상승하다가
   본체 상면과 덮개 하면 높이가 일치되는 위치에서 제2승강선회수단의 상승이 멈추고, 제1승강선회수단는 계속 상승하게 되면 제2승강선회수단을 축으로 덮개가 선회 하강하여 본체의 개구부를 덮어 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 솔더링 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열램프는 세트화 되어 직렬 회로와 병렬 회로를 구성된 조합 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 솔더링 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가열램프는 3개씩 제1세트(S1)를 이루어 직렬로 구성되어 열이 보다 높이 신속하게 발생될 수 있고, 이러한 직렬 회로 제1세트(S1)는 다시 5개씩 제2세트(S2)를 이루어 병렬 회로로 구성하여 3상의 한 상에 대한 부하가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 솔더링 장치.

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