KR101309533B1

KR101309533B1 - 진공용기의 진공 밀봉방법

Info

Publication number: KR101309533B1
Application number: KR1020120035915A
Authority: KR
Inventors: 김대준; 장경식
Original assignee: (주) 브이에스아이
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2013-09-23

Abstract

본 발명은 진공용기의 진공 밀봉방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 진공용기의 개구부에 대응되는 형상의 고형물을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계, 고형물을 진공용기의 개구부에 삽입한 후, 다수의 공극을 통하여 진공용기 내의 진공배기를 수행하는 단계, 및 고형물을 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 진공용기의 밀봉을 수행하는 단계를 포함한다. 이와 같이, 무기물인 유리프릿만으로 고형물을 제조하여 진공용기를 밀봉시킴으로써 유리프릿 페이스트의 소성 시 발생되는 유기 성분의 아웃-가싱을 방지할 수 있다.

Description

진공용기의 진공 밀봉방법{Vacuum seal method of vacuum vessel}

본 발명은 진공용기의 진공 밀봉방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리프릿의 밀봉 부재를 이용하여 진공용기, 전계방출소자 등의 고진공을 요구하는 구조물을 밀봉할 수 있도록 함과 동시에, 필요에 따라 원하는 종류의 가스 등을 원하는 압력으로 삽입 밀봉할 수도 있는 진공용기의 진공 밀봉방법에 관한 것이다.

일반적으로 진공관, 튜브, 전계방출소자(Field Emission Device : FED) 등의 밀봉을 수행함에 있어, 유리프릿 페이스트(paste)를 이용하여 밀봉을 수행한다.

이때 사용되는 유리프릿 페이스트는 무기질의 유리프릿과, 유기용매, 유기바인더 등을 혼합하여 페이스트 형태로 구현되며, 상기 유리프릿 페이스트를 밀봉을 위한 위치에 도포하고 열을 가하여 소성시켜 밀봉을 실행하게 된다.

하지만, 이러한 유리프릿 페이스트를 사용할 경우, 소성 시 발생되는 유기 성분의 아웃-가싱(out-gassing)에 의한 문제점이 야기되고 있으며, 또한, 경우에 따라 진공용기의 진공배기를 위한 진공 배기구를 따로 형성하여야 하는 불편함이 존재하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 밀봉 구조물 내부에 원하는 가스류를 원하는 압력으로 채운 후 밀봉을 수행하기 위해서는, 프릿 페이스트를 1차 소성시켜 접합을 시킨 후, 추후 배기라인을 통해 진공확보, 가스 삽입 등의 복잡한 공정을 거치게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 유기물질을 포함하지 않는 유리프릿 만으로 형성된 고형물을 제조하여 밀봉재로 사용함으로써, 유기 성분의 아웃-가싱에 의한 문제점을 해결함과 동시에, 가스 배출 및 삽입과 같은 다양한 기능을 단일 공정과 같은 간단한 공정을 통해 수행할 수 있는 진공용기의 진공 밀봉방법을 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 진공용기의 개구부에 대응되는 형상의 고형물을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계, 상기 고형물을 상기 진공용기의 개구부에 삽입한 후, 상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내의 진공배기를 수행하는 단계, 및 상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기의 밀봉을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 전계방출소자의 제조를 위한 하부 유리기판과 상부 유리기판을 밀봉하기 위한 실링 부재의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계, 진공챔버 내에서 상기 고형물을 상기 하부 유리기판에 부착한 후 상기 고형물 상에 상기 상부 유리기판을 부착하는 단계, 및 상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 전계방출소자의 밀봉을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 전계방출소자의 제조를 위한 U자형 용기와 상부 유리기판을 밀봉하기 위한 실링 부재의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계, 상기 고형물을 상기 U자형 용기의 상부 외곽에 부착한 후 상기 고형물 상에 상부 유리기판을 부착하는 단계, 및 상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 밀봉을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 진공용기의 개구부에 대응되는 형상의 고형물을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계, 상기 고형물을 상기 진공용기의 개구부에 부착한 후, 상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내의 진공배기를 수행하는 단계, 상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내부로 원하는 종류의 가스를 원하는 압력으로 주입하는 단계, 및 상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기의 밀봉을 수행하는 단계를 포함한다.

상기 제1 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점 이하의 온도이며, 상기 제2 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점 이상의 온도이다. 예를 들어, 상기 제1 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점보다 100℃ ~ 150℃ 이하의 온도일 수 있다. 상기 제1 온도로 상기 유리프릿 분말을 가열할 경우, 상기 유리프릿 분말 중 작은 크기의 분말이 용융되어 상기 다수의 공극을 갖는 고형물이 형성될 수 있다.

본 발명의 진공용기의 밀봉방법에 따르면, 무기물인 유리프릿만으로 고형물을 제조하여 진공용기를 밀봉시킴으로써 유리프릿 페이스트의 소성 시 발생되는 유기 성분의 아웃-가싱(out-gassing)을 방지할 수 있다.

또한, 유리프릿 분말의 1차 소성을 통해 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하고 이를 진공용기의 밀봉재로 사용함으로써, 진공용기 내에 별도의 진공 배기구를 형성하지 않아도 되는 편리함이 있다.

또한, 진공용기 내부에 원하는 종류의 가스 등을 원하는 압력으로 삽입 밀봉함으로써, 가스 배출 및 삽입과 같은 다양한 기능을 단일 공정과 같은 간단한 공정을 통해 수행할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제1 실시예인 진공용기의 진공 밀봉방법의 밀봉 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공용기 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 U자형 용기의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 U자형 용기의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공용기 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공용기 밀봉 과정을 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공용기의 진공 밀봉방법은 진공용기(100)의 개구부(110)에 대응되는 형상의 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조하는 단계(S10)와, 상기 고형물(200)을 상기 진공용기(100)의 개구부(110)에 삽입한 후, 상기 다수의 공극(210)을 통하여 상기 진공용기(100) 내의 진공배기를 수행하는 단계(S20)와, 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기(100)의 밀봉을 수행하는 단계(S30)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 진공을 필요로 하는 진공관, 튜브 등의 진공용기(100)의 개구부(110) 모양에 대응하는 형상의 구조물을 제작하기 위한 금형에 무기물인 유리프릿 분말을 적재하고, 적재된 유리프릿 분말을 제1 온도로 가열하여 고형물(200)을 제조한다(S10).

상기 유리프릿 분말은 입자의 크기가 불균일하고 다양한 크기의 입자가 분포하고 있으며, 작은 크기의 입자의 경우 용융점 이하의 온도에서도 용융이 가능하다. 따라서, 용융점 온도 이하인 제1 온도로 유리프릿 분말을 가열할 경우 작은 크기를 가지는 입자가 먼저 용융되면서 용융되지 않은 큰 입자들을 접착시켜 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)이 형성된다.

일반적으로, 유리프릿 분말의 입자 크기는 가우시안 분포를 띄고 있다. 이중 분포도가 가장 높은 입자 크기의 분말이 녹는 온도가 유리프릿 분말의 용융점이라고 보았을 때, 작은 크기의 유리프릿 분말은 용융점보다 상대적으로 낮은 온도에서 용융시킬 수 있다. 상기 유리프릿 분말은 성분에 따라 용융점이 가변될 수 있으나, 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조하기 위해서는 예를 들어, 상기 유리프릿 분말의 용융점보다 약 100℃ ~ 150℃ 이하의 제1 온도로 가열하는 것이 바람직하다.

이러한 방법으로 상기 고형물(200)을 제조할 경우, 다양한 종류의 진공용기(100)에 대응할 수 있도록 금형의 변형을 통해 다양한 형태의 고형물(200)을 자유롭게 제조할 수 있다. 또한, 상기 고형물(200)은 무기물로만 형성되므로, 소성 시 유기 성분의 아웃-가싱이 발생되지 않는다.

한편, 고형물(200)을 제조하기 위한 금형은, 무기물로 이루어진 유리프릿 고형물(200)이 금형으로부터 용이하게 분리되게 하기 위하여 카본 몰드로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 방법으로 제조된 고형물(200)의 경우, 유리프릿 분말의 용융된 비율이 낮아 입자간 공극이 다수 생성되어 있으며, 표면 거칠기가 매우 높아, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 진공용기(100)의 개구부(110)에 삽입할 경우 진공용기(100)와 고형물(200) 간에 틈이 형성된다.

다음으로, 상기 고형물(200)을 상기 진공용기(100)의 개구부(110)에 삽입한 후, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 진공용기(100)의 진공배기를 수행한다(S20). 즉, 상기 고형물(200)에 형성된 입자간 공극(210) 및 상기 고형물(200)과 상기 진공용기(100) 사이의 틈을 통하여 상기 고형물(200)이 삽입된 상태로 진공용기(100) 내의 진공배기를 수행한다. 예를 들어, 상기 고형물(200)이 삽입된 진공용기(100)를 진공챔버 내에 투입한 상태에서 진공챔버의 내부를 진공으로 만듬으로써, 진공용기(100) 내의 진공배기를 수행할 수 있다. 이와 달리, 별도의 진공처리장치를 진공용기(100)의 개구부(110) 부분에 장착하여 진공배기를 수행하는 등의 다양한 방법을 통해 진공배기를 수행할 수 있다.

이와 같이, 고형물(200)에 형성되어 있는 다수의 공극(210)을 이용하여 진공배기를 수행함으로써, 상기 진공용기(100)의 내부를 진공처리하기 위하여 별도로 진공 배기구를 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.

다음으로, 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기(100)의 개구부(110)를 완전히 밀봉시킨다(S30).

도 2의 (C)를 참조하면, 진공용기(100)의 진공배기가 진행되거나 완료된 상황에서 고형물(200)을 상기 제2 온도로 가열하여 용융시킨 후 냉각하여 공극이 없는 밀봉 부재(220)를 형성시킨다. 이때, 상기 제2 온도는 유리프릿 분말의 용융점보다 높은 온도로, 입자 크기가 큰 유리프릿 입자들까지 용융될 수 있는 온도를 의미한다. 이와 같이, 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 상기 제2 온도로 가열함으로써, 유리프릿 분말의 입자간 공극(210) 및 고형물(200)과 진공용기(100) 간의 틈을 모두 메우게 되어, 진공용기(100)의 완전한 밀봉이 이루어진다.

본 실시예와 같이, 상기 고형물(200)을 이용하여 진공용기를 밀봉하는 방법은 고진공을 요구하는 진공용기(100)의 제작에 특히 유용하게 적용될 수 있다.

또한, 밀봉공정 이후 진공용기(100)내의 특수한 구조물(예를 들어 게터, 필라멘트 등)이 대기와 같은 가스환경에 노출되어 산화되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 진공 밀봉방법은 전계방출표시장치(FED: field emission Display) 또는 전계방출램프(Field Emission Lamp : FEL)와 같은 전계방출소자의 패키지 제조시에도 사용될 수 있으며, 제2 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

일반적으로, 전계방출소자는 캐소드(cathode) 전극 및 전자 방출을 위한 에미터(Emitter)가 형성된 하부 유리기판과, 에노드(Anode) 전극 및 형광면이 형성된 상부 유리기판을 유리프릿 페이스트를 이용하여 진공 밀봉하는 패키지 구조를 갖는다. 그러나, 유리프릿 페이스트의 소성 시, 페이스트 내에 함유된 유기 성분의 아웃-가싱(out-gassing)에 의해 에미터의 열화가 발생되는 문제가 발생되었다.

본 발명의 제2 실시예는 유기물이 함유된 일반적인 유리프릿 페이스트를 사용하는 대신 무기물인 유리프릿만을 사용하여 전계방출소자의 밀봉을 실행하는 것으로, 밀봉 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 전계방출소자의 제조를 위한 하부 유리기판(500)과 상부 유리기판(510)을 밀봉하기 위한 실링 부재(220)의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물(200)을 제조하는 단계(S11)와, 진공챔버 내에서 상기 고형물(200)을 상기 하부 유리기판(500)에 부착한 후 상기 고형물(200) 상에 상기 상부 유리기판(510)을 부착하는 단계(S21), 및 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 전계방출소자의 밀봉을 수행하는 단계(S31)를 포함한다.

보다 상세히 살펴보면, 도 4의 (A)에서 보는 바와 같이, 전계방출소자의 밀봉을 위한 밀봉 부재(220)의 모양에 대응하는 형상의 구조물을 제작하기 위한 금형에 무기물인 유리프릿 분말을 적재하고, 적재된 유리프릿 분말을 제1 온도로 가열하여 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조한다(S11).

상기 유리프릿 분말을 용융점 온도 이하인 제1 온도로 가열할 경우, 작은 크기를 가지는 입자가 먼저 용융되면서 용융되지 않은 큰 입자들을 접착시켜 다수의 공극을 갖는 고형물(200)이 형성된다. 상기 제1 온도에 대한 설명은 앞서 제1 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 진공챔버 내에서 상기 고형물(200)을 하부 유리기판(500)에 부착한 후, 상기 고형물(200) 상에 상부 유리기판(510)을 부착한다(S21). 하부 유리기판(500)과 상부 유리기판(510)의 부착 공정이 완료된 후, 고형물(200)에 형성된 공극(210)을 통하여 진공챔버의 압력과 전계방출소자 내부의 압력이 동일하게 되므로, 별도의 진공배기를 위한 배기구의 설치 및 배기 공정이 필요 없어진다.

다음으로, 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이, 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 전계방출소자를 완전히 밀봉시킨다(S31). 즉, 전계방출소자의 내부공간이 원하는 진공도를 유지한 상태에서, 상기 고형물(200)을 상기 제2 온도로 가열하여 용융시킨 후 냉각하여 공극이 없는 밀봉 부재(220)를 형성시킨다. 상기 제2 온도에 대한 설명은 앞서 제1 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계방출소자의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 전계방출소자의 제조를 위한 U자형 용기(500)와 상부 유리기판(610)을 밀봉하기 위한 실링 부재(220)의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물(200)을 제조하는 단계(S12)와, 상기 고형물(200)을 상기 U자형 용기(600)의 상부 외곽에 부착한 후 상기 고형물(200) 상에 상부 유리기판(610)을 부착하는 단계(S22), 및 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 밀봉을 수행하는 단계(S32)를 포함한다.

보다 상세히 살펴보면, U자형 용기(600)와 상부 유리기판(610)으로 이루어진 전계방출소자의 밀봉을 위한 밀봉 부재(220)의 모양에 대응하는 형상의 구조물을 제작하기 위한 금형에 무기물인 유리프릿 분말을 적재하고, 적재된 유리프릿 분말을 제1 온도로 가열하여 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조한다(S12).

다음으로, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 진공챔버 내에서 상기 고형물(200)을 상기 U자형 용기(600)의 상부 외곽에 부착한 후, 상기 고형물(200) 상에 상부 유리기판(610)을 부착한다(S22). U자형 용기(600)와 상부 유리기판(610)의 부착 공정이 완료된 후, 고형물(200)에 형성된 공극(210)을 통하여 진공챔버 내의 압력과 전계방출소자 내부의 압력이 동일하게 되므로, 별도의 진공배기를 위한 배기구의 설치 및 배기 공정이 필요 없이, 전계방출소자의 내부가 진공 상태를 유지하게 된다.

다음으로, 도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 전계방출소자를 완전히 밀봉시킨다(S32). 즉, 전계방출소자의 내부공간이 원하는 진공도를 유지한 상태에서, 상기 고형물(200)을 상기 제2 온도로 가열하여 용융시킨 후 냉각하여 공극이 없는 밀봉 부재(220)를 형성시킨다. 상기 제2 온도에 대한 설명은 앞서 제1 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, U자형 용기(600)에 상부 유리기판(610)을 부착하기에 앞서, U자형 용기(600)의 저면부에 상부 유리기판(610)과 마주보도록 캐소드 전극 및 에미터를 포함하는 음극판을 실장할 수 있다.

한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉 방법을 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 진공용기의 밀봉방법은, 진공용기(700)의 개구부에 대응되는 형상의 고형물(200)을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조하는 단계(S14)와, 상기 고형물(200)을 상기 진공용기(700)의 개구부에 부착한 후, 상기 다수의 공극(210)을 통하여 상기 진공용기(700) 내의 진공배기를 수행하는 단계(S42)와, 상기 다수의 공극(210)을 통하여 상기 진공용기(700) 내부로 원하는 종류의 가스를 주입하는 단계(S43), 및 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기(700)의 밀봉을 수행하는 단계(S43)를 포함한다.

보다 상세히 살펴보면, 적어도 일부가 개구된 진공용기(700)를 밀봉하기 위하여, 진공용기(700)의 개구부의 모양에 대응되는 형상의 구조물을 제작하기 위한 금형에 무기물인 유리프릿 분말을 적재하고, 적재된 유리프릿 분말을 제1 온도로 가열하여 다수의 공극(210)을 갖는 고형물(200)을 제조한다(S14).

다음으로, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 진공챔버 내에서 상기 고형물(200)을 상기 진공용기(700)의 개구부에 부착한 후, 고형물(200)에 형성된 다수의 공극(210)을 통하여 진공용기(700) 내의 진공배기를 수행한다(S24). 즉, 고형물(210)이 부착된 진공용기(700)가 진공챔버 내에 존재하면, 고형물(200)에 형성된 공극(210)을 통하여 공기가 이동하여 결국 진공챔버 내의 압력과 진공용기(700) 내부의 압력이 동일하게 유지되므로, 진공챔버의 진공 상태만큼 진공용기(700)의 내부도 진공상태를 유지하게 된다.

다음으로, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 고형물(200)에 형성된 다수의 공극(210)을 통하여 진공용기(700) 내부로 원하는 종류의 가스를 원하는 압력으로 주입한다(S34). 즉, 진공용기(700) 내부에 주입하고자 하는 종류의 가스를 진공챔버에 투입하면, 진공챔버 내의 압력과 진공용기(700) 내부의 압력을 맞추기 위하여 가스 입자들이 고형물(200)에 형성된 공극(210)을 통하여 진공용기(700)의 내부에 주입되며, 결국 이러한 방법을 통해 원하는 종류의 가스를 원하는 압력으로 진공용기(700)의 내부에 주입시킬 수 있다.

다음으로, 도 8의 (C)에 도시된 바와 같이, 상기 고형물(200)을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기(700)를 완전히 밀봉시킨다(S44). 즉, 진공용기(700)의 내부공간에 가스가 주입된 상태에서, 상기 고형물(200)을 상기 제2 온도로 가열하여 용융시킨 후 냉각하여 공극이 없는 밀봉 부재(220)를 형성시킨다. 상기 제2 온도에 대한 설명은 앞서 제1 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이, 유기물이 함유된 유리프릿 페이스트를 사용하는 대신, 무기물인 유리프릿만으로 고형물을 제조하여 진공용기를 밀봉시킴으로써 유리프릿 페이스트의 소성 시 발생되는 유기 성분의 아웃-가싱(out-gassing)을 방지할 수 있다. 또한, 유리프릿 분말의 1차 소성을 통해 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하고 이를 진공용기의 밀봉재로 사용함으로써, 진공용기 내에 별도의 진공 배기구를 형성하지 않아도 되는 편리함이 있다. 또한, 진공용기 내부에 원하는 종류의 가스 등을 원하는 압력으로 삽입 밀봉함으로써, 가스 배출 및 삽입과 같은 다양한 기능을 단일 공정과 같은 간단한 공정을 통해 수행할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

100: 진공용기 110: 진공용기 개구부
200: 유리프릿 고형물 210: 입자간 공극
220: 밀봉 부재 500: 하부 유리기판
510: 상부 유리기판 600: U자형 용기

Claims

진공용기의 개구부에 대응되는 형상의 고형물을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계;
상기 고형물을 상기 진공용기의 개구부에 삽입한 후, 상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내의 진공배기를 수행하는 단계; 및
상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기의 밀봉을 수행하는 단계를 포함하는 진공용기의 밀봉방법.
전계방출소자의 제조를 위한 하부 유리기판과 상부 유리기판을 밀봉하기 위한 실링 부재의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계;
진공챔버 내에서 상기 고형물을 상기 하부 유리기판에 부착한 후 상기 고형물 상에 상기 상부 유리기판을 부착하는 단계; 및
상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 전계방출소자의 밀봉을 수행하는 단계를 포함하는 진공용기의 밀봉방법.
전계방출소자의 제조를 위한 U자형 용기와 상부 유리기판을 밀봉하기 위한 실링 부재의 형상에 대응되는 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계;
상기 고형물을 상기 U자형 용기의 상부 외곽에 부착한 후 상기 고형물 상에 상부 유리기판을 부착하는 단계; 및
상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 밀봉을 수행하는 단계를 포함하는 진공용기의 밀봉방법.
진공용기의 개구부에 대응되는 형상의 고형물을 제조하기 위한 금형에 유리프릿 분말을 적재한 후, 제1 온도로 가열하여 다수의 공극을 갖는 고형물을 제조하는 단계;
상기 고형물을 상기 진공용기의 개구부에 부착한 후, 상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내의 진공배기를 수행하는 단계;
상기 다수의 공극을 통하여 상기 진공용기 내부로 원하는 종류의 가스를 원하는 압력으로 주입하는 단계; 및
상기 고형물을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 상기 진공용기의 밀봉을 수행하는 단계를 포함하는 진공용기의 밀봉방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점 이하의 온도이며, 상기 제2 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점 이상의 온도인 것을 특징으로 하는 진공용기의 밀봉방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 온도는 상기 유리프릿 분말의 용융점보다 100℃ ~ 150℃ 이하의 온도인 것을 특징으로 하는 진공용기의 밀봉방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 온도로 상기 유리프릿 분말을 가열할 경우, 상기 유리프릿 분말 중 작은 크기의 분말이 용융되어 상기 다수의 공극을 갖는 고형물이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공용기의 밀봉방법.