KR101335684B1 - 초전도 테이프 선재의 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 관한 것으로, 초전도 물질의 증착을 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 설치되며, 초전도 테이프 선재를 외주면에 위치시켜 가열하기 위한 중공의 원통형 회전 드럼과, 상기 회전 드럼 하부에 구비되는 증착장치와, 상기 회전 드럼 상부에 구비되는 가열장치로 구성된 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 있어서, 상기 증착장치의 하부에는 상기 증착장치를 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 이동수단이 더 구비되고, 상기 이동수단과 상기 증착장치 사이에 상기 이동수단의 작동에 의해 연동되어 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 연결프레임이 더 구비되는 것을 특징으로 하여 상기 회전 드럼의 길이를 길게하여 초전도 물질을 증착을 원활하게 할 수 있는 것이다.

Description

초전도 테이프 선재의 증착 장치{Deposition equipment of superconducting tapes}

본 발명은 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 관한 것으로, 초전도 테이프 선재의 초전도 물질을 증착하는 장치에서 초전도 물질을 증착되게 하는 증착장치와 가열장치를 회전 드럼의 길이방향으로 이송되게 하여 초전도 물질을 증착할 수 있는 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 관한 것이다.

고온 초전도체를 이용한 초전도 응용기술의 실용화에 대한 기대가 높아지면서 고온 초전도 선재 개발 연구가 세계적으로 활발하게 이루어지고 있다.

고온 초전도 선재의 개발에 관해서 한국에서 개발된 EDDC(Evaporation using Drum in Dual Chamber)방식이 있는데 이에 관한 특허로는 대한민국 공개특허 10-2008-0082265 '초전도 테이프 선재의 연속 제조장치' 와, 대한민국 공개특허 10-2011-0039049 '테이프 기판의 박막 형성장치' 등이 있다.

위의 종래 특허는 초전도 테이프 선재를 연속으로 증착하기 위해 챔버 내에 드럼을 사용한 EDDC 방식을 사용하는 것이 개시되어 있다.

그러나, EDDC 방식으로 초전도 층을 증착하면 매우 우수한 특성을 지닌 박막을 제조할 수 있다는 장점을 지니고 있으나, 드럼에 감긴 기판의 길이만큼만 초전도 층을 증착할 수가 있어 초전도 선의 길이를 길게 할 수 없다는 단점이 있다.

물론, 종래의 방법으로 드럼의 크기(직경과 길이)가 커짐에 따라 초전도 선재가 감기는 량이 많아 길이가 긴 선재를 처리할 수 있지만, 드럼의 직경을 크게 제작하는 것은 진공챔버의 크기가 커지면서 발생하는 비용적인 문제와 이를 회전시키기 어려운 문제점이 있어왔고, 또한 초전도 선재용 기판과 드럼의 고온에서의 열팽창 차이에 의한 문제가 더욱 커지게 된다. 드럼의 길이를 길게 하였을 경우에는 증착장치의 균일하게 증착되는 범위에서 벗어나, 초전도 층의 조성이 균일하지 못한 단점이 있어서 드럼의 길이가 제한되는 문제점이 있어왔다. 또한 두 경우 모두 히터에 의한 기판의 가열시간이 너무 오랫동안 유지되어 초전도 선의 특성을 저하시킬 수 있는 단점을 지니고 있다.

또한 상기 회전 드럼 내부의 일단부에 설치되어 상기 회전 드럼에 초전도 선재를 공급하는 풀림릴과, 상기 회전 드럼의 타단부 부근에 설치되어, 증착공정 중 초전도 물질의 증착이 완료된 초전도 테이프 선재를 회수하는 감김릴로 구성된 초전도 테이프 선재의 증착 장치의 경우, 고온에서 직경이 큰 드럼에 감긴 기판을 당기게 되면 드럼 표면과 기판과의 마찰에 의해 기판이 움직이지 않고 오히려 고온에 의한 기판의 기계적 특성이 약화되어 소성변형되거나 끊어져 버리게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 초전도 테이프 선재를 한 번에 많은 양을 증착시키기 위해 드럼의 길이를 길게 하여도 초전도 테이프의 특성 저하가 없이 충분히 증착이 될 수 있도록 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초전도 물질의 증착을 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 설치되며, 초전도 테이프 선재를 외주면에 위치시켜 가열하기 위한 중공의 원통형 회전 드럼과, 상기 회전 드럼 하부에 구비되는 증착장치와, 상기 회전 드럼 상부에 구비되는 가열장치로 구성된 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 있어서, 상기 증착장치의 하부에는 상기 증착장치를 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 이동수단이 더 구비되고, 상기 이동수단과 상기 증착장치 사이에 상기 이동수단의 작동에 의해 연동되어 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 연결프레임이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 이동수단은, 상기 회전 드럼 하부에 구비되고 정역모터에 의해 구동되는 회전나사봉과, 상기 회전나사봉에 회전 결합되어 상측에 상기 증착장치가 안착되는 이동너트로 구성되어 상기 증착장치가 왕복 이동되는 것을 특징으로 한다.

상기 이동너트의 양측에는, 상기 이동너트의 양측을 수용하여 상기 회전나사봉의 회전에 따라 슬라이드 이동되게 가이드 하는 브라켓이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결프레임은, 상기 가열장치를 고정하는 상부프레임과, 상기 상부프레임에서 하측으로 연장되어 양단부가 상기 이동너트와 고정되는 하부프레임으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버의 외측에는, 상기 이동수단의 정역모터의 작동을 제어하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

우선, 드럼의 길이를 길게하여도 가열장치와 증착장치가 이동하여 충분히 증착할 수 있는 이점이 있게 된다.

그리고, 가열장치와 증착장치가 함께 이동하는 이유는 증착하는 동안에만 가열장치에 의해 기판을 가열하고자 할 수 있게 된다. 즉 히터가 길게 있다면 증착이 되지 않는 시간에도 기판이 계속 열을 받아 디라미네이션(delamination), 상분해(phase transform)등에 의한 특성 저하가 생길 수 있기 때문에 이를 막을 수 있는 장점도 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 테이프 선재의 증착 장치의 구성 정면 예시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 테이프 선재의 증착 장치의 구성 예시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 이동수단의 측면 상세도이다.

도 1과 2를 참조하면, 본 발명은 크게 챔버(100), 회전 드럼(200), 증착장치(300), 가열장치(400), 이동수단(500) 및 연결프레임(600)으로 이루어지게 된다.

상기 챔버(100)는 초전도 물질의 증착을 위한 공간을 제공하게 되는 것으로, 상세하게 설명하면 상부에는 반응챔버와 하부에는 증발챔버로 나뉘어져 상기 반응챔버에서는 산소가스 분위기에서 상기 회전 드럼(200)이 회전하게 되고, 상기 증발챔버에는 상기 증착장치(300)가 있어 고온초전도체를 형성시킬 수 있는 물질을 상기 회전 드럼(200)에 공급하게 된다.

여기서, 상기 챔버(100)의 중간부에 구획되게 하는 플레이트(120)가 설치되어 상부에는 반응챔버와 하부에는 증발챔버로 구획할 수 있는데, 반응챔버는 산소분압에 의한 저진공영역이고, 증발챔버는 고진공영역이 되게 된다.

상기 플레이트(120) 상기 반응챔버와 증발챔버의 사이를 밀폐하지 않으며 상호 연통되게 되고, 단지 공간을 구획하는 것에 불과하다.

상기 회전 드럼(200)은 상기 챔버(100) 내에 설치되어 회전되며, 초전도 테이프 선재를 상기 회전 드럼(200)의 외주면에 위치시켜 가열하기 위한 중공의 원통형으로 형성되게 된다.

여기서, 상기 회전 드럼(200)의 외주면에는 나선형의 홈(220)이 형성되어 상기 초전도 테이프 선재를 안착시킬 수 있게 된다.

본 발명에서는 상기 회전 드럼(200)의 외주면에 전체에 감아서 증착 작업이 이루어지는 배치 타입(batch type)으로 하였다.

상기 증착장치(300)는 상기 회전 드럼(200) 하부에 구비되어 상기 회전 드럼(200)에 감겨진 상기 초전도 테이프 선재에 초전도 물질을 증착할 수 있게 된다.

여기서, 초전도 물질을 예를 들면, Sm, Ba, Cu 등이 원자증기 형태로 공급되는 것이다.

상기 가열장치(400)는 상기 회전 드럼(200) 상부에 구비되어 상기 회전 드럼(200)에 일정한 온도로 열을 가함으로써, 상기 초전도 테이프 선재에 초전도 물질의 증착이 잘되게 할 수 있게 된다.

여기서, 상기 회전 드럼(200)의 길이를 길게 하는 경우에는 상기 증착장치(300)와 상기 가열장치(400)가 상기 회전 드럼(200)에 미치는 범위가 작으므로 이를 해결하기 위하여 이동수단(500)과 연결프레임(600)이 더 구비되게 된다.

즉, 상기 증착장치(300)에는 이동수단(500)이 더 구비되어 상기 증착장치(300)를 상기 회전 드럼(200)의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 된다.

그리고, 상기 증착장치(300) 뿐만 아니라 상기 가열장치(400)도 상기 연결프레임(600)이 상기 이동수단(500)과 연결되어 상기 회전 드럼(200)의 길이방향으로 왕복 이동가능하게 할 수 있게 된다.

상세하게 상기 이동수단(500)은, 정역모터(520), 회전나사봉(540) 및 이동너트(560)로 구성되게 된다.

상기 회전나사봉(540)은 상기 회전 드럼(200) 하부에서 상기 회전 드럼(200)의 길이방향을 따라 길게 형성되고, 상기 정역모터(520)에 의해 회전 구동되게 된다.

상기 이동너트(560)는 상기 회전나사봉(540)에 회전 결합되어 상측에 상기 증착장치(300)가 안착되어 상기 증착장치(300)가 왕복되게 된다.

이때, 상기 이동너트(560)의 양측에는, 상기 이동너트(560)의 양측을 수용하여 상기 회전나사봉(540)의 회전에 따라 슬라이드 이동되게 가이드 하는 브라켓(570)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회전나사봉(540)과, 상기 브라켓(570)을 거치하기 위한 하부지지대가 설치되고, 하부지지대 내부에 베어링이 설치되도록 하여 상기 회전나사봉(540)이 회전되게 된다.

그리고, 상기 연결프레임(600)은 상측에 상기 가열장치(400)를 고정하는 상부프레임(620)과, 상기 상부프레임(620)에서 하측으로 연장되어 양단부가 상기 이동너트(560)와 고정되는 하부프레임(640)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 상부프레임(620)은 상기 가열장치(400)를 수용하면서 고정하는 반원형의 판으로 형성되게 되고, 상기 하부프레임(640)은 상기 상부프레임(620)의 양단부에서 하방향으로 길게 형성되어 상기 이동너트(560)와 결합되게 되는 것이다.

상기 챔버(100)의 외측에는, 상기 이동수단(500)의 정역모터(520)의 작동을 제어하는 제어부(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

즉, 여기서, 상기 제어부(700)는 상기 이동수단(500)의 정역모터(520)를 제어할 수 있게 되어 상기 이동너트(560)에 구비된 가열장치(400)와, 상기 이동너트(560)에 연결된 연결프레임(600)에 의해 증착장치(300)가 연동되어 상기 드럼(200)의 길이방향으로 왕복 이동할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 초전도 테이프 선재의 증착 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 챔버 200: 회전 드럼
300: 증착장치 400: 가열장치
500: 이동수단 520: 정역모터
540: 회전나사봉 560: 이동너트
570: 브라켓 600: 연결프레임
620: 상부프레임 640: 하부프레임
700: 제어부

Claims (5)

1. 초전도 물질의 증착을 위한 챔버(100)와, 상기 챔버 내에 설치되며, 초전도 테이프 선재를 외주면에 위치시켜 가열하기 위한 중공의 원통형 회전 드럼(200)과, 상기 회전 드럼 하부에 구비되는 증착장치(300)와, 상기 회전 드럼 상부에 구비되는 가열장치(400)로 구성된 초전도 테이프 선재의 증착 장치에 있어서,
   상기 증착장치(300)의 하부에는 상기 증착장치를 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 이동수단(500)이 더 구비되고,
   상기 이동수단과 상기 증착장치 사이에 상기 이동수단의 작동에 의해 연동되어 상기 회전 드럼의 길이방향으로 왕복 이동 가능하게 하는 연결프레임(600)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동수단(500)은,
   상기 회전 드럼 하부에 구비되고 정역모터(520)에 의해 구동되는 회전나사봉(540)과, 상기 회전나사봉에 회전 결합되어 상측에 상기 증착장치가 안착되는 이동너트(560)로 구성되어 상기 증착장치가 왕복 이동되는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 이동너트(560)의 양측에는,
   상기 이동너트의 양측을 수용하여 상기 회전나사봉의 회전에 따라 슬라이드 이동되게 가이드 하는 브라켓(570)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결프레임(600)은,
   상기 가열장치를 고정하는 상부프레임(620)과, 상기 상부프레임에서 하측으로 연장되어 양단부가 상기 이동너트와 고정되는 하부프레임(640)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 챔버(100)의 외측에는,
   상기 이동수단의 정역모터의 작동을 제어하는 제어부(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 선재의 증착 장치.

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