KR101180779B1

KR101180779B1 - 공진 장치의 리크 검출 방법

Info

Publication number: KR101180779B1
Application number: KR20100064358A
Authority: KR
Inventors: 박인길; 박성철; 송준백
Original assignee: 주식회사 이노칩테크놀로지
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-09-10
Also published as: KR20120003644A

Abstract

본 발명은 압전 공진 장치의 리크 검출 방법에 관한 것으로, 염수액이 수용된 용기 내에 적어도 하나의 압전 공진 장치를 투입하는 단계와, 용기를 감압 챔버 내에 로딩한 후 감압하는 단계와, 압전 공진 장치를 세척 및 건조한 후 임피던스를 측정하는 단계를 포함하고, 임피던스 측정 결과에 따른 공진 및 반공진 주파수 특성에 따라 압전 공진 장치의 리크 여부를 판단한다.

Description

공진 장치의 리크 검출 방법{Method for detecting a leak of resonance component}

본 발명은 공진 장치의 리크 검출 방법에 관한 것으로, 특히 리크 검출 시간을 단축시킬 수 있는 공진 장치의 리크 검출 방법에 관한 것이다.

압전 공진 장치는 압전 공진자를 이용하여 여러 주파수들을 가지는 전자기파(Electromagnetic Wave)로부터 목적하는 주파수를 가지는 탄성파(Acoustic Wave)를 얻을 수 있는 전자 개별 소자이다. 이러한 압전 공진 장치는 압전 공진자의 진동을 방해하는 외부 요소를 차단하기 위해 진동을 억제하지 않는 상태로 패키징하여 완벽하게 밀봉하는 것이 중요하다.

패키징이 완료된 압전 공진 장치는 리크(leak)의 유무를 검출하는 검사 공정이 필요하다. 종래의 리크 검사 공정은 에어 리크 검사와 트레이서 가스 검사 방법을 주로 이용하였다. 에어 리크 검사는 공기압을 가하거나 진공으로 배기하고, 피검사물의 리크에 의한 압력 강하를 기준 챔버와의 차압으로 검출하는 방법이다. 또한, 트레이서 가스 검사는 피검사물 내에 공기 중에 없는 이종 가스, 예를 들어 헬륨 가스, 유기 할로겐 가스 또는 프레온 가스 등을 트레이서 가스로서 압축 공기에 혼입시켜 봉입하고 피검사물을 둘러싸는 밀폐 용기 내의 누설 가스를 가스 검지 장치로 검지하는 방법이다.

그러나, 에어 리크 검사 및 트레이서 가스 검사는 한개의 압전 공진 장치를 검사하는데 수 초 이상의 시간이 소요된다. 따라서, 복수의 압전 공진 장치를 개별적으로 전부 검사하는데 많은 시간이 소요된다. 또한, 복수의 압전 공진 장치의 검사 시간을 줄이기 위해 여러 대의 검사 장비를 이용해야 하는데, 이 경우 검사 장치의 설비 및 유지 비용과 이들을 설치하기 위한 공간이 증가하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 패키징이 완료된 압전 공진 장치에 대하여 신속하게 리크 유무를 판별할 수 있는 공진 장치의 리크 검출 방법을 제공한다.

본 발명은 패키징이 완료된 압전 공진 장치를 염수액에 담근 후 감압 및 세척하여 건조한 상태에서 임피던스를 측정함으로써 임피던스 특성에 따라 리크 유무를 신속하게 판별할 수 있는 공진 장치의 리크 검출 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 공진 장치의 리크 검출 방법은 염수액이 수용된 용기 내에 적어도 하나의 공진 장치를 투입하는 단계; 상기 용기를 감압 챔버 내에 로딩한 후 감압하는 단계; 및 상기 공진 장치를 세척 및 건조한 후 임피던스를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 임피던스 측정 결과에 따른 공진 및 반공진 주파수 특성에 따라 상기 공진 장치의 리크 여부를 판단한다.

상기 염수액은 염의 농도가 10wt% 이상이다.

상기 감압 챔버는 진공 라인에 의해 진공 펌프에 연결되고, 상기 진공 라인과 진공 펌프 사이에 진공 밸브가 마련되어 상기 진공 밸브 및 진공 펌프에 의해 감압한다.

상기 진공 밸브와 진공 펌프 사이에 수분 제거 필터를 더 마련하여 상기 진공 펌프로 유입되는 수분을 제거한다.

상기 진공 라인과 연결된 벤트 라인을 더 포함하고, 상기 벤트 라인과 진공 라인 사이에 벤트 밸브를 마련하여 상기 벤트 밸브 및 진공 밸브의 조작에 의해 감압 후 벤트한다.

상기 임피던스 측정 결과 일 공진 장치의 상기 공진 및 반공진 주파수 특성이 다른 공진 장치의 상기 공진 및 반공진 주파수 특성보다 명확하지 않은 경우 상기 일 공진 장치에 리크가 발생된 것으로 판단한다.

본 발명은 염수액에 적어도 하나의 압전 공진 장치를 담근 후 감압 및 세척하여 건조한 상태에서 압전 공진 장치의 임피던스를 측정함으로써 압전 공진 장치의 리크를 검출한다. 즉, 임피던스 측정 결과 공진 및 반공진 주파수 특성이 명확하게 나타나면 리크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 명확하지 않으면 리크가 발생된 것으로 판단한다.

본 발명에 의하면, 압전 공진 장치를 전수 검사하는데 필요한 시간을 종래의 에어 리크 검사 또는 트레이서 가스 검사에 비해 현저히 줄일 수 있다. 또한, 리크 유무의 검사 시간을 줄일 수 있어 복수의 검사 장치를 이용하지 않아도 되기 때문에 비용 및 설치 공간 등을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 세라믹 기판의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 기판의 캐패시터층의 상면도 및 저면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 기판의 전극 연결층의 저면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 세라믹 캡의 분리 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 패키징 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 리크 검출을 위한 장치의 개념도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 리크 검출 방법에 의한 정상적인 압전 공진 장치의 임피던스 특성을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 리크 검출 방법에 의한 리크가 발생된 압전 공진 장치의 임피던스 특성을 나타내는 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 “상부에” 또는 “상에” 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 “바로 상부” 또는 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 분리 사시도이고, 도 2는 세라믹 기판의 분리 사시도이다. 또한, 도 3은 세라믹 기판의 캐패시터층의 상면도 및 저면도이고, 도 4는 세라믹 기판의 전극 연결층의 저면도이다. 그리고, 도 5는 세라믹 캡의 분리 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치(1000)는 세라믹 기판(100)과, 세라믹 기판(100) 상에 안치되어 전기적으로 연결되며 외부로부터 세라믹 기판(100)을 통해 공급되는 전원에 따라 기계적으로 진동하는 압전 공진기(200)와, 세라믹 기판(100) 상에 결합되어 압전 공진기(200)을 밀폐하는 세라믹 캡(300)을 포함한다.

세라믹 기판(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판층(110), 캐패시터층(120), 전극 연결층(130) 및 압전 소자 수용층(140)을 포함한다. 또한, 각각의 층들을 접합하기 위한 본딩층(150)을 더 포함한다. 즉, 본딩층(150)은 기판층(110)과 캐패시터층(120)을 접합하기 위한 제 1 본딩층(152)과, 캐패시터층(120)과 전극 연결층(130)을 접합하기 위한 제 2 본딩층(154)과, 전극 연결층(130)과 압전 소자 수용층(140)을 접합하기 위한 제 3 본딩층(156)을 포함한다. 그리고, 세라믹 기판(1000의 측면에는 표면 실장용 전극과의 연결을 위해 외부 전극(170)이 형성될 수 있다.

기판층(110)은 소정 두께를 가지고 직사각형 형상으로 마련된다. 이러한 기판층(110)은 소정 두께의 세라믹 시트가 복수 적층되어 마련될 수 있다. 예를들어 기판층(110)은 Al₂O₃, BaTiO₃, ZrO₂, TiO₂ 등의 세라믹 분말을 이용하여 제작할 수 있고, 이러한 세라믹 분말에 결정화 글래스를 혼합하거나, 비결정화 글래스를 혼합하여 제작할 수 있다. 결정화 글래스로는 어놀싸이트계 결정화 글래스, 포오스테라이트계 결정화 글래스, 코어디어라이트계 결정화 글래스, 셀시앤계 결정화 글래스 등을 이용할 수 있다. 또한, 비결정화 글래스로는 SiO₂-MgO-Al₂O₃계, SiO₂-Al₂O₃계, SiO₂-Al₂O₃-CaO계, SiO₂-Al₂O₃-BaO계, SiO₂-CaO계 물질을 이용할 수 있다. 한편, 기판층(110)은 캐패시터층(120), 전극 연결층(130) 및 압전 공진기 수용층(140)보다 두껍게 마련될 수 있고, 압전 공진 장치의 두께를 고려하여 그 두께를 조절할 수 있다.

캐패시터층(120)은 기판층(110) 상에 배치되며, 소정 두께의 시트 상면 및 하면에 각각 상부 전극(122, 124) 및 하부 전극(126)이 형성된다. 즉, 시트 상면에 제 1 및 제 2 상부 전극(122, 124)이 형성되고, 하면에 하부 전극(126)이 각각 형성된다. 이러한 캐패시터층(120)은 티탄산바륨 세라믹 등의 유전체 세라믹을 이용한 시트를 이용할 수 있다. 캐패시터층(120)의 상면에 형성된 제 1 및 제 2 상부 전극(122, 124)은 예를들어 도 3에 도시된 바와 같이 시트 상면의 중앙부를 사이에 두고 소정 간격 이격되어 형성된다. 이때, 제 1 및 제 2 상부 전극(122, 124)이 형성되지 않는 영역은 상부 영역 및 하부 영역이 중앙 영역보다 폭이 넓게 마련될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 상부 전극(122, 124)은 예컨데 "I"자 형태로 마련된 영역을 제외한 나머지 영역에 상기 영역을 사이에 두고 이격되어 형성된다. 또한, 시트의 하면에 형성된 하부 전극(126)은 시트 하부면의 테두리의 소정 폭을 제외한 나머지 영역에 형성되는데, 테두리 중에서 상부 및 하부의 중앙 영역에는 하부 전극(126)이 형성된다. 이러한 캐패시터층(120)의 상부 및 하부 전극(122, 124, 126)은 Pd, Ag/Pd, Ag 등의 도전성 페이스트(paste)를 스크린 인쇄법, 스퍼터링, 증발법 또는 졸겔 코팅법 등을 이용하여 형성할 수 있다.

전극 연결층(130)은 소정 두께의 시트 상면 및 하면에 전극들(131, 132, 133, 134, 135)이 각각 형성된다. 시트의 상면에는 도 2에 도시된 바와 같이 단변의 길이 방향으로 양측에 제 1 및 제 2 전극(131, 132)이 형성된다. 또한, 시트의 하면에는 도 4에 도시된 바와 같이 소정 간격으로 제 3, 제 4 및 제 5 전극(133, 134, 135)이 형성된다. 여기서, 제 3 및 제 5 전극(133, 135)은 제 1 및 제 2 전극(131, 132)와 대응되는 영역에 형성될 수 있고, 제 4 전극(134)은 제 3 및 제 5 전극(134, 135)과 소정 간격 이격되어 중앙부에 형성될 수 있다. 또한, 제 4 전극(134)은 캐패시터층(120) 상부면의 상부 전극(122, 124)이 형성되지 않은 영역에 대응되도록 형성된다. 제 1 내지 제 5 전극(131, 132, 133, 134, 135)은 동일 폭으로 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 내지 제 5 전극(131, 132, 133, 134, 135)은 Pd, Ag/Pd, Ag 등의 도전성 페이스트(paste)를 스크린 인쇄법, 스퍼터링, 증발법 또는 졸겔 코팅법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 전극 연결층(130)은 티탄산바륨 세라믹 등의 유전체 세라믹을 이용한 시트를 이용할 수 있다.

압전 공진기 수용층(140)은 소정 두께의 시트 중앙부가 제거되어 개구가 형성된 프레임 형상으로 마련된다. 압전 공진기 수용층(140)은 중앙부가 제거되는데, 바람직하게는 압전 공진기(200)가 수용될 수 있을 정도의 크기로 개구부가 형성된다. 또한, 압전 공진기 수용층(140)의 개구부는 전극 연결층(130)의 상부에 형성된 전극들(131, 132)가 일부 노출되도록 형성된다. 따라서, 압전 공진기(200)가 압전 공진기 수용층(140)의 개구부를 통해 전극 연결층(130)의 전극들(131, 132)과 접촉되어 세라믹 기판(100) 상에 안치된다.

압전 공진기(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 압전판(210)과, 압전판(210)의 상부면 및 하부면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 공진 전극(220, 230)과, 압전판(210)의 하부면에 형성된 접속 전극(240)을 포함한다. 또한, 제 1 공진 전극(220)과, 압전판(210)의 측면에 형성되어 제 1 공진 전극(220)과 접속 전극(240)을 연결하는 연결 전극(250)을 더 포함한다. 압전판(210)은 일 방향으로 분극되는 압전 세라믹으로 구성될 수 있다. 압전 세라믹으로는 PZT(PbZrTiO₃) 등을 이용할 수 있다. 또한, 압전판(210)은 적어도 두 장의 압전 세라믹 시트가 적층되어 제작될 수 있으며, 이들 적어도 두 장의 압전 세라믹 시트 사이에는 내부 전극이 형성될 수도 있다. 한편, 제 1 및 제 2 공진 전극(220, 230)은 서로 동일한 면적으로 형성될 수 있는데, 압전판(210)을 사이에 두고 제 1 및 제 2 공진 전극(220, 230)이 일부 영역이 중첩되도록 형성될 수 있다. 그리고, 접속 전극(240)은 제 2 공진 전극(230)과 소정 간격 이격되어 형성되며, 압전판(210)의 측면에 형성된 연결 전극(250)에 의해 제 1 공진 전극(210)과 접속 전극(240)이 연결된다. 한편, 압전 공진기(300)는 압전 공진기 수용층(140)의 개구부에 수용되어 전극 연결층(130)의 전극들(131, 132)과 접촉되는데, 이때, 도전성 접착제(160)에 의해 접착될 수 있다.

세라믹 캡(300)은 직사각 프레임층(310)과, 덮개층(320)를 포함할 수 있다. 즉, 세라믹 캡(300)은 압전 소자(200)가 수용될 수 있도록 내부에 소정의 공간이 마련된 프레임층(310)과, 프레임층(310) 상에 형성된 덮개층(320)을 포함할 수 있다. 이러한 덮개층(320)은 제 4 본딩층(158)에 의해 프레임층(310) 상에 부착된다. 프레임층(310)은 세라믹 기판(100)의 압전 소자 로딩 공간층(140)과 동일 형상으로 형성되며, 적어도 압전 소자(200)의 두께 정도의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 프레임층(310)은 프레임 형상의 시트가 복수 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 덮개층(320)은 프레임층(310)과 상당하는 크기를 갖는 시트가 복수 적층되어 형성될 수 있다.

본 발명의 상시 실시 예는 세라믹 캡(300)을 이용한 것으로 금속 캡을 이용할 수도 있지만 세라믹 캡(300)을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 종래의 금속 캡은 통상 금속판의 딥드로잉(deep drawing)에 의해 형성하므로 세라믹 기판과의 접촉면의 평탄성이 좋지 않다. 따라서, 절연 접착제를 평탄하게 도포하는 것이 매우 어렵고, 그에 따라 세라믹 기판과 금속 캡 사이의 완전한 밀봉이 어렵게 된다. 또한, 세라믹 기판 측면에 형성되는 외부 전극은 금속 캡과의 절연성을 확보하기 위해 세라믹 기판의 일부를 제외하고 형성해야 하는데, 이렇게 일부 영역에만 외부 전극을 형성하는 것은 기술적으로 매우 어렵다.

그러나, 본 발명의 실시 예는 금속 캡 대신 세라믹 캡(300)을 이용하기 때문에 세라믹 기판(100)과 세라믹 캡(300) 사이에 자연적으로 절연성이 확보된다. 따라서, 세라믹 기판(100) 측면에 형성되는 외부 전극(170)의 형성에 제약이 없다. 즉, 외부 전극(170)은 세라믹 기판(100)의 두께 방향으로 측면의 소정 높이까지 형성할 수도 있고, 세라믹 기판(100)의 전체 두께로 형성할 수도 있다. 그러나, 디핑 설비를 이용하여 외부 전극(170)을 세라믹 기판(100)의 두께 전체에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 세라믹 캡(300)은 표면 평탄성이 우수하기 때문에 세라믹 기판(100)의 완전 밀봉이 가능하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 패키징 장비의 개략도로서, 이를 이용하여 압전 공진 장치의 패키징 방법을 설명한다.

도 6을 참조하면, 압전 공진 장치의 패키징 장치는 하부 결합 지그(500)와 상부 결합 지그(600)를 구비한다. 하부 결합 지그(500)에는 세라믹 기판 지그(510)가 마련되고, 상부 결합 지그(600)에는 세라믹 캡 지그(610)가 마련된다. 또한, 하부 결합 지그(500)와 상부 결합 지그(600)의 정렬을 위해 하부 결합 지그(500)에는 돌출 핀(520)이 마련되고, 상부 결합 지그(600)에는 결합 홀(620)이 마련된다. 즉, 돌출 핀(520)이 결합 홀(620)에 삽입되도록 함으로써 하부 결합 지그(500)와 상부 결합 지그(600)를 정렬할 수 있다. 한편, 하부 결합 지그(500)와 상부 결합 지그(600) 상에는 고정 테이프(530, 630)가 마련될 수 있다. 고정 테이프(530, 630)는 결합 홀(620)을 덮지 않도록 결합 지그(500, 600)보다 작은 크기로 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 고정 테이프(530, 630)는 세라믹 기판(100)과 세라믹 캡(300)이 결합 지그(500, 600) 상에서 위치 조절 및 고정이 가능하도록 열이나 UV 등의 환경에 의하여 쉽게 접착성 조절이 가능한 것이 바람직하며, 건조기에서 경화하는 공정을 감안하여 약 150℃ 이상의 내열성이 있는 재질이 바람직하다. 예를 들면, 쿨오프(cool-off) 테이프는 상온에서 고온으로 온도가 증가할수록 접착성이 생기며, 발포 테이프는 반대로 상온에서 접착성이 있고 온도가 증가할수록 접착성을 상실한다. 또한 UV 테이프는 UV 환경에 따라서 접착성이 제어된다.

상기한 바와 같은 패키징 장치를 이용한 압전 공진 장치의 패키징 방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 패키징 방법은 도 6과 도 1을 참고하여 설명하겠다. 먼저, 복수의 세라믹 기판(100)을 압전 공진기 수용층(140)이 상부로 위치하도록 하부 결합 지그(500)에 배치한다. 이때, 고정 테이프(530) 상에 복수의 세라믹 기판(100)을 부착하여 고정한다. 여기서, 고정 테이프(530)는 접착성 조절이 가능하므로 세라믹 기판(100)의 위치 조절이 가능하게 된다. 이어서, 스크린 인쇄 또는 다이 어태치 등을 이용하여 세라믹 기판(100) 상에 전도성 접착제(160)를 도포한다. 이때, 전도성 접착제(160)는 압전 공진기 수용층(140)에 의해 노출된 전극 연결층(130)에 도포한다. 이어서, 전도성 접착제(160) 상에 압전 공진기(200)를 위치시킨 후 건조기에서 경화한다. 이에 따라 압전 공진기(200)가 세라믹 기판(100)의 압전 공진기 수용층(140)의 개구부를 통해 세라믹 기판(100) 상에 고정되고 전기적으로 연결된다. 다음으로, 세라믹 캡(300)의 개구부가 세라믹 기판(100)과 마주보도록 상부 결합 지그(600) 상에 정렬 및 배치한다. 이때에도, 상부 결합 지그(600) 상에 고정 테이프(630)가 마련되므로 세라믹 캡(300)은 고정 테이프(630) 상에 부착 고정된다. 여기서, 고정 테이프(630) 또한 접착성 조절이 가능하므로 세라믹 캡(300) 또한 위치 조절이 가능하게 된다. 그리고, 스크린 인쇄 또는 다이 어태치 등을 이용하여 세라믹 캡(300)에 접착제(180)를 도포한다. 마지막으로, 압전 공진기(200)가 수용된 세라믹 기판(100)이 고정된 하부 결합 지그(500)와 세라믹 캡(300)이 고정된 상부 결합 지그(600)가 정렬된 상태로 결합하고, 가압 기구물을 이용하여 위에서 하중을 가한 상태로 건조기에서 경화하여 세라믹 기판(100)과 세라믹 캡(300)을 완전히 밀봉시킨다. 이때, 가압 기구물 내에 하부 결합 지그(500) 및 상부 결합 지그(600)를 복수 적층하여 동시에 결합할 수도 있다. 즉, 복수의 하부 결합 지그(500) 및 상부 결합 지그(600)를 높이 방향으로 적층하고, 그 위에 하중체를 올려놓은 후 핸들형 고정 레버를 돌려 하중체와 결합 지그를 완전히 고정시켜 작업 도중에 이탈을 방지하도록 한다.

한편, 상기 실시 예는 두 번의 경화 공정이 필요하지만 접착제의 점도와 작업 가능 시간을 조절하면 세라믹 기판(100)에 압전 공진기(200)를 수용한 후 별도의 경화 공정을 실시하지 않고 바로 세라믹 캡(300)과 결합한 후 한 번의 경화 공정으로도 패키징이 가능하다.

또한, 상기 실시 예는 압전 공진기(200)를 에폭시 계열의 접착제를 이용하여 실링하여 패키징하였으나, 글래스 실링(glass sealing), 솔더 실링(solder sealing), 심 웰딩(seam welding) 등 여러 가지 방법으로 실링하여 패키징할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 리크 검출을 위한 염수 감압 시스템의 개략도이다.

도 7을 참조하면, 염수 감압 시스템은 감압 챔버(710), 진공 펌프(720), 수분 제거 필터(730), 진공 라인(740) 및 벤트 라인(750), 그리고 밸브(760, 770)를 포함한다. 감압 챔버(710)는 내부에 소정의 공간이 마련되어 용기(715)가 수용된다. 용기(715)에는 염수액(716)이 수용되고, 리크 검출을 위한 복수의 압전 공진 장치(1000)가 염수액(716)에 담겨지게 된다. 진공 펌프(720)는 감압 챔버(710)와 진공 라인(740)을 통해 연결되어 감압 챔버(710)를 소정의 압력으로 감압한다. 이때, 진공 밸브(770)에 의해 감압 챔버(710)의 압력이 조절될 수 있고, 진공 밸브(770)와 진공 펌브(720) 사이에 수분 제거 필터(730)가 마련되어 진공 펌프(740)를 수분으로부터 보호한다. 또한, 감압이 종료된 후에는 진공 펌프(740)의 작동을 중지하고 진공 밸브(770)를 폐쇄한 후 벤트 밸브(760)를 개방시켜 벤트 라인(750)을 통해 벤트하게 된다.

상기한 바와 같은 염수 감압 시스템을 이용한 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 공진 장치의 리크 검출 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 용기(715) 내에 증류수를 담고, 증류수에 소금 등의 염을 녹여 염수액(716)을 만든다. 이때, 염은 수용성이면서 밀도가 높을수록 바람직하다. 예를들어, 상온(25℃)에서 염수액(716)의 농도는 10wt% 이상이면 가능하지만, 포화도까지 농도를 높여주는 것이 바람직하다.

다음으로, 염수액(716)이 수용된 용기(715) 내에 복수의 압전 공진 장치(1000)를 투입하고, 염수액(716) 및 압전 공진 장치(1000)가 수용된 용기(715)를 감압 챔버(710) 내에 로딩한다. 그리고, 감압 챔버(710)의 압력을 줄이는 감압을 실시하는데, 감압은 벤트 밸브(760)을 폐쇄하고, 진공 밸브(770)는 개방한 상태에서 진공 펌프(730)를 가동시켜 실시한다. 이때, 진공 펌프(720)와 진공 밸브(770) 사이에 수분 제거 필터(730)가 마련되어 감압 챔버(710) 내의 수분이 진공 라인(740)을 통해 진공 펌프(720)로 유입되는 것이 방지된다. 또한, 감압 챔버(710)은 압력은 진공 밸브(770)를 이용하여 조절할 수도 있다. 감압 챔버(710)를 설정된 압력으로 조절하여 감압이 종료된 후 벤트를 실시하는데, 벤트는 진공 펌프(720)의 가동을 중지하거나, 진공 밸브(770)를 폐쇄한 후 벤트 밸브(760)를 개방시켜 실시한다. 이러한 염수 감압이 완료된 후에는 증류수나 알콜을 이용하여 압전 공진 장치(1000) 표면의 수분을 제거하고 건조시킨 후 자동 측정기 등을 이용하여 압전 공진 장치(1000)의 임피던스를 측정한다.

상기한 바와 같이 압전 공진 장치(1000)가 염수액(716)에 담겨진 후 감압을 거치게 되면 압전 공진 장치(1000)의 리크 여부, 예를들어 세라믹 기판(100)과 세라믹 캡(300)의 완전 밀폐, 세라믹 기판(100) 및 세라믹 캡(300)의 균열 등에 따라 염수액(716)이 압전 공진 장치(1000) 내부로 침투하게 된다. 즉, 세라믹 기판(100)과 세라믹 캡(300) 사이가 완전히 밀폐되거나 균열이 발생되지 않아 리크가 발생되지 않으면 염수액(716)이 압전 공진 장치(1000) 내부로 침투하지 못하지만, 이들에 리크가 발생되면 염수액(716)이 압전 공진 장치(1000) 내부, 특히 압전 공진기(200)까지 침투하게 된다.

리크가 발생되지 않아 염이 침투하지 않은 정상적인 압전 공진 장치의 경우에는 임피던스 특성이 도 8에 도시된 바와 같이 공진 및 반공진 주파수 특성이 명확히 나타나게 된다. 그러나, 리크가 발생된 경우에는 염수액이 리크를 통해 내부로 침투하여 압전 진동기(200) 상에 염 성분이 남아있게 되고, 이에 따라 부하 질량에 의한 압전 진동기(200)의 진동이 방해되기 때문에 공진 주파수에서의 임피던스가 급격하게 상승하게 된다. 또한, 염수액이 심하게 침투한 경우에는 압전 진동기(200)의 두 전극 간의 전기적인 쇼트가 발생하여 도 9에 도시된 바와 같이 반공진 주파수 피크가 명확하게 나타나지 않게 된다. 따라서, 자동 측정기를 이용하여 임피던스를 측정하면 신속하게 리크 유무를 검출할 수 있다. 즉, 복수의 압전 공진 장치(1000)의 임피던스를 측정하고, 공진 및 반공진 주파수 특성이 명확하게 나타난 압전 공진 장치(1000)에 비해 주파수 특성이 명확하지 않은 압전 공진 장치(1000)를 리크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를들어, 상기 실시 예들은 압전 공진 장치를 이용하여 설명하였으나, 압전 공진 장치 이외에 다양한 공진 장치가 본 발명에 적용될 수 있다.

100 : 세라믹 기판 200 : 압전 진동기
300 : 세라믹 캡 710 : 감압 챔버
715 : 용기 716 : 염수액
720 : 진공 펌프 730 : 수분 제거 필터
740 : 진공 라인 750 : 벤트 라인
760, 770 : 밸브

Claims

염수액이 수용된 용기 내에 적어도 하나의 공진 장치를 투입하는 단계;
상기 용기를 감압 챔버 내로 로딩한 후 감압하여 상기 공진 장치의 리크 여부에 따라 상기 염수액이 상기 공진 장치 내부로 침투되도록 하는 단계; 및
상기 공진 장치를 세척 및 건조한 후 상기 공진 장치의 임피던스를 측정하는 단계를 포함하며,
상기 임피던스 측정 결과에 따른 공진 및 반공진 주파수 특성에 따라 상기 공진 장치의 리크 여부를 판단하는 공진 장치의 리크 검출 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 염수액은 염의 농도가 10wt% 이상인 공진 장치의 리크 검출 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 감압 챔버는 진공 라인에 의해 진공 펌프에 연결되고, 상기 진공 라인과 진공 펌프 사이에 진공 밸브가 마련되어 상기 진공 밸브 및 진공 펌프에 의해 감압하는 공진 장치의 리크 검출 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 진공 밸브와 진공 펌프 사이에 수분 제거 필터를 더 마련하여 상기 진공 펌프로 유입되는 수분을 제거하는 공진 장치의 리크 검출 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 진공 라인과 연결된 벤트 라인을 더 포함하고, 상기 벤트 라인과 진공 라인 사이에 벤트 밸브를 마련하여 상기 벤트 밸브 및 진공 밸브의 조작에 의해 감압 후 벤트하는 공진 장치의 리크 검출 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 측정 결과 일 공진 장치의 상기 공진 및 반공진 주파수 특성이 다른 공진 장치의 상기 공진 및 반공진 주파수 특성보다 명확하지 않은 경우 상기 일 공진 장치에 리크가 발생된 것으로 판단하는 공진 장치의 리크 검출 방법.