KR101310775B1 - 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법에 관한 것으로, 원판형의 본체에 10 내지 100㎛ 입경의 세라믹 분말을 분사하여 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하되, 상기 세라믹 분말을 분사하는 분사노즐의 높이요소, 분사압력요소, 상기 분사노즐의 이동속도요소 중 적어도 하나의 요소를 가변하여 상기 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 세라믹 분말을 분사하여 그라파이트 재질의 원판형 본체에 포켓을 가공하되, 분사노즐을 포켓의 중심위치에서 점차 외곽측으로 나선형으로 이동하며, 분사압력, 분사노즐의 높이 또는 이동속도를 조절하여 곡면인 포켓의 바닥면을 가공함으로써, 포켓 제작에 소요되는 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법{Processing method for pocket of LED susceptor}

본 발명은 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샌드 블라스트법을 사용하여 서셉터의 포켓을 가공할 수 있는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 서셉터는 엘이디 제조용 사파이어 기판을 개별 수용하는 포켓이 원판형의 본체 상부에 다수로 마련된 구조이며, 증착로에 삽입되어 각 포켓에 삽입된 기판상에 박막을 증착하게 된다.

박막의 증착과정에서 기판 온도의 균일성 유지를 위하여 포켓의 바닥면은 미세한 곡률의 곡면으로 제작되며, 이는 보통 밀링에 의해 가공된다. 선반의 경우 다수의 포켓 각각의 회전중심이 원판형의 본체의 회전중심의 위치와는 차이가 있어 중심을 이동시키는 것이 불가능하여 사용할 수 없다.

밀링으로 3차원 형상의 포켓의 미려한 구면인 바닥면을 가공하기 위해서는 시간이 매우 많이 소요되는 문제점이 있었다.

종래 서셉터의 제조방법과 관계된 특허출원들은 구체적인 포켓의 제조방법의 설명은 없으며, 전체적으로 서셉터의 구조나 코팅 방법등에 국한되어 있다.

예를 들어 본 발명의 출원인이 출원공개한 공개특허 10-2011-0024381에도 포켓이 형성된 베이스판에 대한 언급이 있으나, 구체적으로 포켓을 제작하는 방법에 관해서는 생략되었으며, 공개번호 10-1999-0069971호에서도 포켓에 관한 기재가 생략되고 열 전달 균일성을 향상시키기 위해 서셉터의 배면에 홈을 가공하는 방법에 대하여 기재하고 있다.

밀링으로 포켓을 가공할 때 포켓의 형상과 동일한 툴을 만들어 가공을 하면 보다 빨리 가공을 할 수 있으나, 포켓의 바닥면의 최상부와 최하부의 높이차가 수 미크론에 불과하기 때문에 실질적으로 툴을 제작하기가 용이하지 않다. 본 발명의 발명자가 포켓의 구면과 일치하는 툴을 직접 제작하였으나 수율이 10% 정도에 그쳐 실질적으로 밀링을 이용하여 포켓을 가공할 때 가공시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 서셉터의 포켓 가공시간을 단축할 수 있는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 원판형의 본체에 10 내지 100㎛ 입경의 세라믹 분말을 분사하여 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하되, 상기 세라믹 분말을 분사하는 분사노즐의 높이요소, 분사압력요소, 상기 분사노즐의 이동속도요소 중 적어도 하나의 요소를 가변하여 상기 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 세라믹 분말을 분사하여 그라파이트 재질의 원판형 본체에 포켓을 가공하되, 분사노즐을 포켓의 중심위치에서 점차 외곽측으로 나선형으로 이동하며, 분사압력, 분사노즐의 높이 또는 이동속도를 조절하여 곡면인 포켓의 바닥면을 가공함으로써, 포켓 제작에 소요되는 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 도 1에서 분사영역(A)의 이동경로 및 그 이동경로 상의 분사영역의 시간에 따른 위치를 표시한 설명도이다.
도 3 내지 도 6은 각각 본 발명의 일실시예에 따른 포켓 제작방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포켓 가공방법을 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디용 서셉터 포켓의 가공방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법은, 소정크기의 분사영역(A)을 가지는 분사노즐을 사용하여 본체(10)에 세라믹 분말을 분사하여 그 본체(10)의 상면을 식각하여 포켓(11)을 형성한다.

이때 세라믹 분말의 종류로는 알루미나 또는 SiC를 사용할 수 있으며, 입자의 입경이 10 내지 100㎛인 것을 사용하며, 특히 입자가 구형인 것을 사용함이 바람직하다.

입자가 구형이 아닌 경우에는 직진성이 부족하여 분사영역(A)의 한정이 용이하지 않으며, 포켓(11)의 바닥면에 세라믹 분말이 박혀 이후에 결함으로 작용할 수 있기 때문이다.

이때 상기 분사영역(A)은 포켓(11)의 중심(C)으로부터 포켓의 가장자리측으로 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하면서 직선거리가 포켓의 반지름(R)이 될 때까지 이동하도록 분사노즐을 이동시킨다.

도면에서 이동경로(M)는 시계방향으로 도시하였다.

이때 미려한 곡면인 엘이디용 서셉터의 포켓(11)의 바닥면을 가공하기 위해서는 분사노즐의 높이를 조정하거나, 분사노즐의 이동속도를 조절하거나, 분사노즐의 분사압력을 조절하는 방법을 사용할 수 있으며, 이는 이후에 보다 구체적인 예를 들어 설명하기로 한다.

도 2는 상기 분사영역(A)의 이동경로 및 그 이동경로 상의 분사영역의 시간에 따른 위치를 표시한 설명도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 시계방향의 이동경로(M)를 따라 이동하면서, 하나의 반지름(R) 방향에서의 분사영역(A, A1, A2, A3)들은 서로 일부 중첩되며 따라서 분사영역(A~A3)들의 경계 부분에서 식각이 되지 않는 영역이 발생하는 것을 방지하여 포켓(11)의 바닥면을 미려하게 식각할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 포켓 제작방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 분사노즐(20)은 앞서 설명한 분사영역(A)에 세라믹 입자를 분사하는 것으로, 도 2와 같이 중심(C)으로부터 외곽으로 시계방향으로 회전하면서 이동하게 된다.

이때 분사영역(A)의 지름은 1 내지 10mm가 됨이 바람직하다. 즉 상기 분사노즐(20)의 토출구 직경을 1 내지 10mm인 것을 사용하여 세라믹 분말을 에어와 함께 분사한다.

상기 분사영역(A)의 지름이 1mm 미만인 경우 포켓(11)의 가공에 시간이 많이 소요되며, 10mm를 초과하는 경우 압력의 제어가 용이하지 않으며, 그 분사영역(A) 내에서 식각의 균일성을 얻기 어렵게 된다.

도 3에서 포켓(11)의 중심(C) 상에 위치하는 분사노즐(20)의 높이(H1)와 그 분사노즐이 R1의 위치로 이동한 상태에서의 높이(H2)는 지면에 대한 절대높이에서 높이차(△H)를 갖는다. 이 높이차(△H)는 곡면인 포켓(11)의 곡률에 따라 변화될 수 있는 값이며, 도 2에서 반지름(R) 방향을 따라 이동하면서 포켓의 외곽으로 갈수록 점차 더 상기 높이차(△H)를 증가시킨다.

즉 분사노즐(20)을 이동시키면서 점차 높이를 낮춰 중앙부가 더 높은 곡면인 포켓(11)의 바닥면을 가공할 수 있게 된다.

상기 두 높이(H1,H2)는 형성된 포켓(11)의 바닥면에 대한 분사노즐의 높이이며, 두 높이(H1,H2)는 동일한 높이이다. 즉 분사노즐(20)과 포켓(11)의 바닥면은 항상 일정한 높이가 된다.

상기 높이(H1,H2)는 5 내지 10mm로 한다. 높이가 5mm 미만인 경우 압력에 의해 분사되는 세라믹 분말이 포켓(11)의 바닥면을 침투하여 내부에 삽입되거나, 반사되면서 분사되는 세라믹 분말과 충돌하여 일정한 분사영역(A)을 유지하기 어려우며, 10mm를 초과하는 경우에는 식각이 잘 일어나지 않을 수 있으며, 분사영역(A)을 일정하기 유지하기 어려울 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포켓 제작방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 4를 참조하면 본 발명은 분사노즐(20)의 이동속도를 조절하여 포켓(11)의 바닥면을 곡면으로 가공할 수 있다.

이때 분사노즐(20)의 높이(H)는 중심(C)과 이동한 특정 위치(R)에 무관하게 동일하며, 중심(C)에서의 이동속도(V1)에 비하여 그 중심(C)으로부터 포켓(11)의 외측으로 이동된 특정 위치(R1)에서의 이동속도(V2)가 더 느리도록 하여, 특정 위치(R)에서 세라믹 분말의 분사량이 중심(C)에서의 분사량에 비해 더 많게 하여 곡면 형상으로 가공할 수 있게 된다.

따라서 중심(C)에 비하여 가장자리부분이 더 낮은 곡면의 형태로 포켓(11)의 바닥면을 가공할 수 있게 된다.

반대로 상기 이동속도(V2)를 이동속도(V1)에 비하여 더 빠르게 되도록 분사노즐(20)을 이동시키면, 중심(C)이 가장자리부분에 비해 더 낮은 곡면 형태로 포켓(11)의 바닥면을 가공할 수 있게 된다.

이때 역시 분사영역(A)은 상호 중첩되도록 한다.

상기 분사노즐(20)의 이동속도는 0.1 내지 50m/min의 범위에서 선택될 수 있으며, 0.1m/min 미만의 속도에서는 압력에 따라 차이는 있을 수 있으나 과도한 가공이 이루어질 수 있으며, 50m/min을 초과하는 경우에는 가공이 거의 이루어지지 않을 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포켓 제작방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 5를 참조하면 본 발명은 포켓(11)의 바닥면 가공을 위하여 분사노즐(20)의 분사압력을 위치에 따라 조절할 수 있다.

중심(C)에서의 분사노즐(20)의 분사압력(P1)에 비하여 그 중심(C)에서 외곽으로 이동된 특정 위치(R1)에서의 분사압력(P2)이 더 강하며, 따라서 가공량이 특정 위치(R1)에서 더 많아 포켓(11)의 바닥면을 곡면으로 가공할 수 있게 된다.

상기 분사압력은 2 내지 10kg/cm²인 것이 바람직하다. 2kg/cm²미만에서는 가공되지 않으며, 10kg/cm²를 초과하는 경우 과도한 가공이 이루어질 수 있으며, 세라믹 분말이 본체(10)에 주입될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포켓 제작방법을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

상기 도 5에서 분사압력(P1)을 분사압력(P2)에 비하여 더 높게 함으로써, 중앙(C)의 깊이가 더 깊은 포켓(11)의 바닥면을 가공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포켓 가공방법을 설명하기 위한 평면도이다.

앞서 설명한 예들은 개별 포켓(11)의 바닥면을 각각 세라믹 분말의 분사압력, 분사노즐(20)의 이동속도, 분사노즐(20)의 높이에 차등을 두어 곡면 형태로 가공할 수 있음을 설명하였으며, 도 7에 도시한 바와 같이 하나의 본체(10)에는 다수의 포켓(11)이 마련되며, 그 포켓(11)의 수와 동수의 분사노즐(20)를 구비하여 모든 포켓(11)의 바닥면을 동시에 곡면으로 가공할 수 있다.

이때 각 분사노즐(20)은 앞서 설명한 높이요소, 분사압력요소, 이동속도요소를 각각 사용하거나 적어도 두 요소를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 포켓(11)의 바닥면 형상과 곡률은 엘이디 제조사에 따라 차이가 있으나, 상기 설명한 분사노즐(20)의 높이조건인 5 내지 10mm, 분사압력조건인 2 내지 10kg/cm², 분사노즐(20)의 이동속도조건 0.1 내지 50m/min의 조건으로 포켓(11) 바닥면의 최고위치와 최저위치의 차가 수십 마이크로 미터 이내인 곡면을 가공할 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:본체 11:포켓
20:분사노즐

Claims (9)

1. 원판형의 본체에 10 내지 100㎛ 입경의 세라믹 분말을 분사하여 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하되,
   상기 세라믹 분말을 분사하는 분사노즐은 상기 포켓의 중심으로부터 외곽으로 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하면서 이동하며, 상기 세라믹 분말의 분사영역이 상호 중첩되도록 회전 이동 간격을 조절하며,
   상기 분사노즐의 높이요소, 분사압력요소, 상기 분사노즐의 이동속도요소 중 적어도 하나의 요소를 가변하여 상기 포켓의 바닥면을 곡면으로 가공하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사영역의 직경은 1 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 높이요소는,
   상기 포켓의 바닥면과 상기 분사노즐의 팁부분의 간격이 5 내지 10mm의 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 분사압력요소는,
   2 내지 10kg/cm²인 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 이동속도요소는,
   0.1 내지 50m/min인 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 세라믹 분말은,
   알루미나 또는 SiC이며, 구상의 분말인 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 분사노즐은,
   상기 본체에 마련되는 상기 포켓과 동수로 마련되어 모든 포켓을 동시에 가공하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 서셉터의 포켓 가공방법.
   

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