KR101242903B1 - 필터장치 - Google Patents

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Abstract

스플래쉬(Splash)에 의한 표면결함 발생을 감소시킬 수 있는 필터장치가 개시된다.
상기한 필터장치는 금속 증기가 유동하는 유동 경로를 제공하는 이송부재 및 금속 증기에 함유된 스플래쉬를 제거토록 상기 이송부재에 설치되며, 스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하거나 미세공을 가지는 복수개의 필터유닛을 구비하는 필터부를 포함한다.
이러한 필터장치에 의하면, 제1,2 필터유닛을 구비하는 필터부를 통해 금속 증기에 함유된 스플래쉬를 금속 증기로부터 제거함으로써 표면결함 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

필터장치{Filter device}
본 발명은 필터장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증착설비에 구비되며 복수개의 필터를 구비하는 필터장치에 관한 것이다.
일반적으로 증착장치에 있어서 증착속도를 빠르게 하는 것이 경제성 측면에서 매우 중요하다.
더하여, 금속을 가열하여 금속 증기를 통해 피증착체에 증착하는 장치에 있어서 금속 증기의 발생량은 원료금속의 온도에 비례하여 증가한다. 따라서, 고속 증착을 위해서는 원료금속을 융점 이상으로 충분히 가열하는 것이 필요하다.
하지만, 원료금속이 충분히 가열되게 되면 끊는 현상이 발생하여 기포가 발생되고, 이러한 기포가 터질 때 다양한 크기의 스플래쉬(Splash)들이 발생한다.
그리고, 상기한 스플래쉬들이 피증착체에 도달하여 피장착에의 표면에 부착되면 돌기(Protrusion), 요철(Dent), 얼룩 및 스크래치(Scratch) 등의 다양한 표면결함을 유발한다.
한편, 종래에는 이러한 표면결함 발생을 방지하기 위하여 상기한 스플래쉬들이 피증착체에 도달하는 것을 막기 위해 금속 증기가 이송되는 이송관의 길이를 늘리거나 절곡하여 금속 증기가 이송되는 이송 거리를 증가시키는 방법을 사용하였다. 더하여, 메쉬망을 설치하여 이러한 표면결함 발생을 방지하였다.
하지만, 보다 고속의 증착을 위하여 금속 증기의 발생량 및 금속 증기의 이송 속도를 증가시킴에 따라 마이크로 단위의 미세한 스플래쉬의 경우 고속의 금속 증기와 함께 메쉬망을 통과하여 이송관으로부터 피증착체에 도달하여 스플레쉬가 발생되는 문제가 있다.
이에 따라, 피증착체에 표면결함이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 스플래쉬(Splash)에 의한 표면결함 발생을 감소시킬 수 있는 필터장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치는 금속 증기가 유동하는 유동 경로를 제공하는 이송부재 및 금속 증기에 함유된 스플래쉬를 제거토록 상기 이송부재에 설치되며, 스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하거나 미세공을 가지는 복수개의 필터유닛을 구비하는 필터부를 포함한다.
상기 필터부는 스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 서로 이격 배치되는 복수개의 필터부재를 구비하는 제1 필터유닛 및 상기 금속 증기의 유동 경로 상 상기 제1 필터유닛의 후단에 배치되어 미세공을 가지는 적어도 하나 이상의 필터를 구비하는 제2 필터유닛을 구비할 수 있다.
상기 복수개의 필터부재는 상기 이송부재의 단면적보다 작은 단면적을 가지며, 상기 이송부재에 설치시 금속 증기가 유동하는 개구부을 형성할 수 있다.
유동하는 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하여 금속 증기에 함유된 스플래쉬의 운동에너지를 감소토록 상기 복수개의 필터부재는 상기 이송부재의 일측과 타측에 교번적으로 설치될 수 있다.
상기 복수개의 필터부재의 간격은 상기 금속 증기의 유동시 저항 증가를 방지하기 위하여 상기 개구부의 단면적과 동일하거나 클 수 있다.
상기 복수개의 필터부재는 동일한 크기와 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 또는 세라믹 재질로 이루어지는 미세사들에 의한 직물구조로 이루어질 수 있다.
상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 재질의 직물구조로 이루어지는 필터일 수 있다.
상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 증기는 통과시키면서 스플래쉬만을 흡착할 수 있도록 공극률이 90% 이상일 수 있다.
상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 증기에 대한 유동저항 증가를 감소시키기 위해 10mm 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 이송부재의 끝단에는 상기 금속 증기가 피증착체로 분사되는 분사구가 구비되며, 상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 상기 분사구에 인접 배치될 수 있다.
상기 제1 필터유닛과 상기 제2 필터유닛은 금속 증기가 증착되는 것을 방지토록 원료금속의 융점보다 높은 온도로 가열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1,2 필터유닛을 구비하는 필터부를 통해 금속 증기에 함유된 스플래쉬를 금속 증기로부터 제거함으로써 표면결함 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치 및 이를 구비하는 증착장치를 나타내는 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 장착 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치 및 이를 구비하는 증착장치를 나타내는 구성도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 장착 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
한편, 도 1은 필터장치를 정면에서 바라본 구성도이고, 도 3은 필터장치를 측면에서 바라본 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)는 이송부재(120) 및 필터부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)는 증착장치(10)에 설치될 수 있으며, 이하에서는 먼저 증착장치(10)에 대하여 간략하게 살펴보기로 한다.
증착장치(10)는 내부공간을 가지며, 피증착체(S)가 관통하여 이송되는 챔버(20)를 구비할 수 있다. 챔버(20)는 피증착체(S)에 증착이 용이하게 이루어질 수 있도록 진공상태를 유지할 수 있다.
한편, 챔버(20)에는 피증착체(S)가 유입되어 유출될 수 있도록 유입구(22)과 유출구(24)를 구비할 수 있다.
즉, 챔버(20)는 피증착체(S)가 유입되어 유출될 수 있으며 내부 공간을 가지는 구성으로서, 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않는다.
한편, 증착장치(10)에는 피증착체(S)에 증착되는 증착물질, 즉 원료금속이 가열되어 증발되는 가열기(30)를 구비할 수 있다. 가열기(30)에는 원료금속이 수용되며 이송부재(120)에 연결된다.
또한, 가열기(30)의 외주면에는 원료금속을 가열할 수 있도록 가열부재(32)가 구비될 수 있다. 즉, 가열부재(32)에 의해 가열기(30)가 가열되어 수용된 원료금속이 증발될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)에 구비되는 이송부재(120)는 상기한 바와 같이 가열기(30)에 연결되며, 금속 증기가 유동하는 유동 경로를 제공한다.
그리고, 이송부재(120)는 끝단에 금속 증기가 피증착체(S)로 분사되는 분사구(122)를 구비할 수 있다. 즉, 유동하는 금속 증기는 분사구(122)를 통해 이송부재(120)로부터 유출되어 피증착체(S)에 증착된다.
한편, 이송부재(120)의 외주면에는 내부에 설치되는 필터부(140)를 가열시키기 위한 필터 가열부재(124)가 구비될 수 있다.
그리고, 이송부재(120)는 내부를 통해 금속 증기가 안내될 수 있도록 이송관으로 이루어질 수 있다. 또한, 이송부재(120)는 단면이 원형 또는 사각형 등 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
필터부(140)는 금속 증기에 함유된 스플래쉬(Splash)를 제거토록 이송부재(120)에 설치된다. 또한, 필터부(140)는 스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하거나 미세공을 가지는 복수개의 필터유닛(150,160)을 구비한다.
이를 위해, 필터부(140)는 스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 서로 이격 배치되는 복수개의 필터부재(152,154,156)를 구비하는 제1 필터유닛(150)과, 금속 증기의 유동 경로 상 제1 필터유닛(150)의 후단에 배치되며 미세공을 가지는 적어도 하나 이상의 필터(162)를 구비하는 제2 필터유닛(160)을 구비할 수 있다.
먼저, 제1 필터유닛(150)에 대하여 살펴보면, 제1 필터유닛(150)에는 복수개의 필터부재(152,154,156)가 구비된다. 한편, 본 실시예에서는 제1 필터유닛(150)이 3개의 필터부재를 구비하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 2개의 필터부재 또는 3개 이상의 필터부재를 구비할 수 있다.
그리고, 복수개의 필터부재(152,154,156)는 이송부재(120)의 단면적보다 작은 단면적을 가지며, 이송부재(120)에 설치시 금속 증기가 유동하는 개구부(170)를 형성할 수 있다.
더하여, 복수개의 필터부재(152,154,156)는 금속증기가 관통하여 유동하지 못하는 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 유동하는 금속증기는 복수개의 필터부재(152,154,156)을 관통하여 유동하지 못하고, 복수개의 필터부재(152,154,156)에 의해 형성된 유로를 따라 유동하게 된다.
또한, 복수개의 필터부재(152,154,156)는 유동하는 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하여 금속 증기에 함유된 스플래쉬의 운동에너지를 감소토록 이송부재(120)의 일측과 타측에 교번적으로 설치된다.
만약, 복수개의 필터부재(152,154,156) 중 최하단에 배치되는 필터부재(152)가 이송부재(120)의 일측에 설치되면, 중앙에 배치되는 필터부재(154)는 타측에 설치되고, 최상단에 배치되는 필터부재(156)는 다시 일측에 설치된다.
이와 같이 복수개의 필터부재(152,154,156)는 교번적으로 설치되어 금속 증기가 지그재그로 유동되도록 한다.
금속 증기의 유동 경로에 대하여 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 금속 증기가 복수개의 필터부재(152,154,156) 중 최하단에 배치되는 필터부재(152)에 도달하면 금속 증기는 최하단에 배치되는 필터부재(152)을 따라 유동하여 최하단에 배치되는 필터부재(152)에 의해 형성된 제1 개구부(170a)로 유동된다.
이후, 제1 개구부(170a)를 통과한 금속 증기는 최하단에 배치되는 필터부재(152)와 중앙에 배치되는 필터부재(154)에 의해 형성된 유로를 통해 계속해서 유동한다.
그리고, 최하단에 배치되는 필터부재(152)와 중앙에 배치되는 필터부재(154)에 의해 형성된 유로를 따라 유동하는 금속 증기는 제1 개구부(170a)의 반대측에 배치되는 제2 개구부(170b)로 유동된다. 한편, 제2 개구부(170b)는 중앙에 배치되는 필터부재(154)와 이송부재(120)에 의해 형성된다.
이후, 금속 증기는 제2 개구부(170b)를 관통하여 중앙에 배치되는 필터부재(154)와 최상단에 배치되는 필터부재(156)에 의해 형성된 유로를 따라 유동된다.
그리고, 금속 증기는 제2 개구부(170b)의 반대측에 배치되는 제3 개구부(170c)를 통해 유동된다.
이와 같이, 금속 증기는 복수개의 필터부재(152,154,156)와 이송부재(120)에 의해 형성되는 개구부(170), 즉 제1,2,3 개구부(170a,170b,170c)를 통해 유동되며, 서로 이격 배치되는 복수개의 필터부재(152,154,156)에 의해 형성되는 유로를 통해 유동된다.
즉, 금속 증기는 지그재그로 유동하게 되고, 이에 따라 금속 증기의 이동속도가 감소되며, 결국 금속 증기에 함유된 스플래쉬의 운동에너지가 감소된다.
한편, 이송부재(120)의 외주면에는 제1 필터유닛(150)과 대응되도록 배치되며 제1 필터유닛(150)을 가열하기 위한 가열부재(124)가 구비될 수 있다.
가열부재(124)는 금속 증기가 복수개의 필터부재(152,154,156)에 증착되는 것을 방지할 수 있도록 복수개의 필터부재(152,154,156)를 원료금속의 융점보다 높은 온도로 가열한다.
한편, 복수개의 필터부재(152,154,156)의 간격은 금속 증기의 유동시 저항 증가를 방지하기 위하여 개구부(170)의 단면적과 동일하거나 크게 형성된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 필터부재(152,154,156)의 상호 간의 이격된 거리(d1)는 최상단에 배치되는 필터부재(156)와 이송부재(120) 사이에 형성되는 개구부(170c)의 단면적(S1)과 동일하거나 크게 형성된다.
이에 따라, 유동하는 금속 증기가 복수개의 필터부재(152,154,156)에 의해 형성되는 유로를 따라 유동시 유동저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 복수개의 필터부재(152,154,156)는 동일한 개구부(170)를 형성할 수 있도록 동일한 크기와 형상을 가질 수 있다. 즉, 이송부재(120)의 양측에 교번적으로 배치되는 제1,2,3 개구부(170a,170b,170c)가 동일한 간극을 형성할 수 있도록 복수개의 필터부재(152,154,156)는 동일한 크기와 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1,2,3 개구부(170a,170b,170c)의 단면적의 합(3S1)과 복수개의 필터부재(152,154,156)의 사이 공간의 면적(A1+A2)의 합은 가열기(30)의 내부 단면적(S2)보다 같거나 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 제2 필터유닛(160)은 금속 증기의 유동 경로 상 제1 필터유닛(150)의 후단에 배치되며 미세공을 가지는 적어도 하나의 필터(162)를 구비할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 제2 필터유닛(160)이 하나의 필터(162)로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 제2 필터유닛(160)는 두 개 이상의 필터로 구성될 수 있다.
또한, 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)는 금속 또는 세라믹 재질로 이루어지는 미세사들에 의한 직물구조로 이루어질 수 있다. 즉, 수 마이크로 미터로부터 수십 마이크로미터의 직경을 가진 미세사들이 서로 얽혀 있는 직물구조로 이루어질 수 있다.
더하여, 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)는 금속 증기는 통과시키면서 스플래쉬만을 흡착할 수 있도록 공극률이 90% 이상일 수 있다.
이와 같이, 직물구조로 이루어지는 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)에 스플래쉬가 걸러져서 제2 필터유닛(160)을 통과한 금속 증기에는 스플래쉬가 존재하지 않을 수 있다.
한편, 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)는 금속 증기의 유동저항 증가를 감소시키기 위해 10mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 즉, 제2 필터유닛(160)의 필터(162)를 통과한 금속 증기가 피증착체(S)에 도달하지 못하는 것을 감소시키기 위해 필터(162)의 두께가 10mm 이하로 형성될 수 있다.
또한, 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)는 지르코니아(ZrO2) 재질의 직물구조로 이루어지는 필터일 수 있다. 이와 같이 필터(162)가 지르코니아(ZrO2) 재질의 직물구조로 이루어지는 경우 금속 증기의 속도 유지 측면에서 최적의 효과를 구현할 수 있다.
이때, 필터(162)의 두께는 대략 1.3mm 일 수 있다. 그리고, 바람직하게 필터(162)는 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 이송부재(120)의 외주면에는 제2 필터유닛(160)과 대응되도록 배치되며 제2 필터유닛(160)을 가열하기 위한 가열부재(124)가 구비될 수 있다.
가열부재(124)는 금속 증기가 제2 필터유닛(160)에 증착되는 것을 방지하는 것과 동시에 흡착된 스플래쉬들을 증발시켜 흡착된 스플래쉬에 의한 미세공의 막힘 현상을 방지할 수 있도록 필터(162)를 원료금속의 융점보다 높은 온도로 가열한다.
또한, 제2 필터유닛(160)에 구비되는 필터(162)는 이송부재(120)에 구비되는 분사구(122)에 인접 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1,2 필터유닛(150,160)을 구비하는 필터부(140)를 통해 금속 증기에 함유된 스플래쉬를 금속 증기로부터 제거함으로써 피증착체에 표면결함 발생을 감소시킬 수 있다.
즉, 제1 필터유닛(150)을 구성하는 복수개의 필터부재(152,154,156)에 의해 금속 증기의 이동 속도가 감소됨으로써 스플래쉬의 운동에너지가 감소되며, 이후 제2 필터유닛(160)의 필터(162)에 스플래쉬가 흡착된 후 다시 증발되어 스플래쉬가 피증착체(S)에 도달하지 않을 수 있으므로, 스플래쉬에 의한 피증착체(S)의 표면결함을 감소시킬 수 있다.
10 : 증착장치 20 : 챔버
30 : 가열기 100 : 필터장치
120 : 이송부재 140 : 필터부
150 : 제1 필터유닛 160 : 제2 필터유닛

Claims (12)

  1. 금속 증기가 유동하는 유동 경로를 제공하는 이송부재; 및
    금속 증기에 함유된 스플래쉬를 제거토록 상기 이송부재에 설치되는 필터부; 를 포함하되,
    상기 필터부는
    스플래쉬의 운동에너지를 손실시키기 위해 금속 증기를 지그재그로 유동하도록 서로 이격 배치되는 복수개의 필터부재를 구비하는 제1 필터유닛; 및
    상기 금속 증기의 유동 경로 상 상기 제1 필터유닛의 후단에 배치되어 미세공을 가지는 적어도 하나 이상의 필터를 구비하는 제2 필터유닛; 를 포함하고, 상기 복수개의 필터부재는 상기 이송부재의 단면적보다 작은 단면적을 가지며, 상기 이송부재에 설치시 금속 증기가 유동하는 개구부를 형성하며, 상기 복수개의 필터부재의 간격에 의해 형성된 단면적은 상기 금속 증기의 유동시 저항 증가를 방지하기 위해 상기 개구부의 단면적과 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 필터장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    유동하는 금속 증기가 지그재그로 유동하도록 하여 금속 증기에 함유된 스플래쉬의 운동에너지를 감소토록 상기 복수개의 필터부재는 상기 이송부재의 일측과 타측에 교번적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 필터부재는 동일한 크기와 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 또는 세라믹 재질로 이루어지는 미세사들에 의한 직물구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 재질의 직물구조로 이루어지는 필터인 것을 특징으로 하는 필터장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 증기는 통과시키면서 스플래쉬만을 흡착할 수 있도록 공극률이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 필터장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 금속 증기에 대한 유동저항 증가를 감소시키기 위해 10mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이송부재의 끝단에는 상기 금속 증기가 피증착체로 분사되는 분사구가 구비되며,
    상기 제2 필터유닛에 구비되는 필터는 상기 분사구에 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 필터유닛에 금속 증기가 증착되는 것을 방지토록, 상기 제1,2 필터유닛의 주변부에서 상기 이송부재의 외측 둘레를 따라 설치되는 가열부재를 더 포함하되, 상기 가열부재는 원료금속의 융점보다 높은 온도로 상기 제1,2 필터유닛의 주변부를 가열하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
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KR100919619B1 (ko) * 2008-01-03 2009-09-30 유니셈(주) 플라즈마 스크러버 및 유해가스 처리 방법

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