KR101525195B1 - 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코스트가 저렴하며, 다종소량생산에 적합한 새로운 방식의 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 지르코늄분말을 포함하는 성형원료분말을 원기둥형상으로 압축하여 제1성형체(10)를 성형하는 압축성형과정; 상기 제1성형체(10)를 불완전소결시켜서 1차소결체(20)를 제조하는 1차소결과정; 상기 1차소결체(20)를 절삭가공하여 내부에 흡착공(12)이 형성된 제2성형체(30)를 제조하는 절삭가공과정; 및 상기 제2성형체(30)를 완전소결시켜서 2차소결체(40)를 제조하는 2차소결과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐이 제공된다.

Description

세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐{Method of ceramic vacuum suction nozzle and ceramic vacuum suction nozzle by the same that}

본 발명은 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코스트가 저렴하며, 다종소량생산에 적합한 새로운 방식의 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐에 관한 것이다.

전자제품의 제조과정에서 반도체 칩과 같은 전자부품을 기판에 실장하거나 또는 정해진 위치로 이동시키는 경우에 진공흡착장치를 사용한다. 이러한 진공흡착장치는 진공펌프와 흡입관을 통해 진공펌프에 연결되는 흡착노즐로 이루어지는데, 흡착노즐은 내부에 흡착공이 형성되어 전자부품을 진공으로 흡착하여 픽업한다.

한편, 상기 흡착노즐은 흔히, 금속으로 성형되는데, 이러한 금속제 흡착노즐의 표면은 전자부품의 손상을 방지하고, 흡착노즐의 위치를 검출하는 센서의 오작동을 방지하기 위한 DLC(Diamond-Like Carbon)코팅 또는 흑크롬도금처리된다.

그러나, 흡착노즐과 전자부품을 픽업하는 과정에서 흡착노즐과 전자부품이 접촉되기 때문에, 일정 기간이 지나면 DLC코팅이나 흑크롬도금이 벗겨지게 되며, 따라서 흡착노즐을 빈번히 교체해야 하는 문제가 발생된다.

또한, 금속제 흡착노즐은 흡착노즐의 제조과정에서 자성을 가지게 되는데, 흡착노즐이 자성을 갖게 되면 전자부품 특히, 반도체칩이 전자기파의 영향을 받게 되어 칩불량이 발생된다.

금속제 흡착노즐의 이러한 문제점에 대해 세라믹 흡착노즐이 제안되었다. 세라믹 흡착노즐은 전술한 바와 같은, 금속제 노즐이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 픽업하고자 하는 전자부품의 형상에 따라 흡착노즐의 형상, 특히, 흡 착공의 형상이 달라져야 한다. 따라서 픽업하고자 하는 전자부품의 종류에 따라 흡착노즐이 다양한 형태로 제조되어야 한다.

그런데 기존에는 성형금형을 이용하여 세라믹 흡착노즐을 제조하였기 때문에, 흡착노즐의 형상에 따라 성형금형을 종류별로 제조하여야 하므로 많은 금형비가 발생된다. 따라서 이와 같이 성형금형을 이용한 세라믹 흡착노즐의 제조방법은 소종다량생산에는 적합하나 다종소량생산에는 적합하지 않으며, 주문자의 요구에 부응하는 제품을 제공하지 못하는 단점을 가진다.

대한민국 등록특허 제10-0639757호(2006. 10. 23.)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 성형금형을 사용하지 않기 때문에 코스트가 저렴하며, 다종소량생산에 적합하여 저렴한 코스트로 주문자의 요구에 부응하는 제품을 제공할 수 있는 새로운 방식의 세라믹 흡착노즐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 지르코늄분말을 포함하는 성형원료분말을 원기둥형상으로 압축하여 제1성형체를 성형하는 압축성형과정; 상기 제1성형체를 불완전소결시켜서 1차소결체를 제조하는 1차소결과정; 상기 1차소결체를 절삭가공하여 내부에 흡착공이 형성된 제2성형체를 제조하는 절삭가공과정; 및 상기 제2성형체를 완전소결시켜서 2차소결체를 제조하는 2차소결과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 흡착노즐의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 1차소결과정은 800~1000℃에서 이루어지고, 상기 2차소결과정은 1400℃ 이상에서 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법에 의해 제조된 세라믹 흡착노즐이 제공된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 원기둥형상으로 성형된 제1성형체를 불완전소결시킨 1차소결체를 절삭가공한 후 완전소결시켜서 흡착노즐을 제조하기 때문에, 종래와 같이 성형금형이 필요하지 않으므로 성형금형의 제조에 필요한 비용이 절감되어 코스트가 저렴하다.

따라서 이러한 본 발명은 다종소량생산에 적합하며, 저렴한 코스트로 주문자의 요구에 부응하는 제품을 제공할 수 있으므로, 주문자생산방식에 특히 적합하다.

도 1과 도 2는 본 발명직한 실시예에 의해 제조된 흡착노즐의 사시도.
도 3은 본 발명의 제조공정의 흐름도.
도 4는 본 발명의 제조공정도.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에는 흡착공(12)이 형성되고 상단에는 흡입펌프에 결합된 흡입관에 연결되는 연결부(14)를 가지는 흡착노즐의 제조방법에 관한 것으로서, 다음과 같이 이루어진다.

1) 성형원료 준비과정

성형원료로 지르코늄(Zr) 분말을 준비한다. 지르코늄은 은회색의 고체금속으로 지각에서 19번째로 풍부한 원소이다. 이러한 지르코늄은 1기압에서 녹는점이 1855℃이며, 화학물질에 대한 내부식성이 우수하고, 강도도 우수하다. 지르코늄 분말은 평균입도가 0.1~1000㎛인 것을 준비한다.

성형원료로 지르코늄을 단독적으로 사용할 수도 있으나, 필요에 따라 지르코늄분말에 다른 금속분말을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 후술하는 압축성형과정에서 프레스 다이 내에서 지르코늄분말의 유동특성을 개선하기 위해 윤활제로 스테아린산(stearic acid) 또는 아연스테아린산염(zinc stearate) 등을 첨가할 수도 있다.

2) 압축성형과정

성형원료를 압축하여 원기둥형상의 제1성형체(10)를 제조한다. 이러한 과정은 성형원료를 100~200MPa 정도의 압력으로 프레스로 가압하여 이루어진다.

3) 1차소결과정

상기 제1성형체(10)를 800~1000℃ 범위에서 불완전소결시켜서 1차소결체(20)를 만든다.

단순히 압축성형된 제1성형체(10)는 취성이 강하고 강도도 약하기 때문에 흡착공(12)을 절삭가공하는 후 과정에서 쉽게 부스러지므로 흡착공(12)의 가공이 곤란하다. 따라서 제1성형체(10)를 절삭가공하기 위해서는 제1성형체(10)를 소결하여 강도를 부여할 필요가 있으나, 제1성형체(10)가 완전소결되면 제1성형체(10)의 강도가 절삭가공을 하기 곤란할 정도로 높아진다. 특히 다양한 형태를 가진 흡착공(12)의 정밀한 형성을 위하여는 1차소결과정이 필수적이라 할 것이다.

이러한 이유로 인해 본 과정에서는 제1성형체(10)를 불완전소결하여 후과정인 절삭가공과정에서 부스러지지 않을 정도의 강도를 가지는 1차소결체(20)를 제조하는 것이다.

1차소결과정에서 소결시간, 소결온도 등에 따라 1차소결체(20)의 소결정도가 달라질 것이므로, 1차소결체(20)가 후술하는 과정에서 흡착공(12)을 가공하기 적당한 강도를 가지도록 소결시간, 소결온도 등을 조절한다. 바람직하게는 샘플링테스트를 통해 적절한 소결시간, 소결온도 등을 설정한다.

4) 절삭가공과정

1차소결처리된 1차소결체(20)를 절삭가공하여 내부에 흡착공(12)이 형성되고, 상단부에는 연결부(14)가 형성된 제2성형체(30)를 만든다.

전술한 바와 같이, 1차소결체(20)가 1차소결과정에 의해 불완전소결된 상태이므로 이러한 절삭과정에서 1차소결체(20)가 부스러지지 않고 형태가 유지되므로 흡착공(12) 및 연결부(14)를 형성하는 절삭가공이 가능하다.

후술하는 2차소결과정에서 수축이 이루어지기 때문에, 이러한 수축 정도를 고려하여 1차소결체(20)를 절삭가공하는 것이 바람직하다.

5) 2차소결과정

제2성형체(30)를 1400℃ 이상으로 열처리하여 완전소결된 2차소결체(40)를 만든다.

이러한 2차소결과정을 통해 제조된 2차소결체(40)가 완성된 흡착노즐이다. 1차, 2차소결과정에서 지르코늄이 산화되므로 최종적으로 얻어지는 흡착노즐은 지르코니아로 된 세라믹 흡착노즐이다.

한편, 필요에 따라서는 노즐의 치수정확도 및 강도, 표면을 개선하기 위한 부가공정이 더 수행될 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 성형금형을 이용하지 않기 때문에 종래 금형을 이용한 제조방법에 비해 코스트가 절감되며, 다종소량 생산에 적합하며, 주문자의 생산방식에 따라 주문자의 주문에 적합한 제품을 제공할 수 있는 장점이 있다.

10. 제1성형체 12. 흡착공
14. 연결부 20. 1차소결체
30. 제2성형체 40. 2차소결체

Claims (3)

1. 내부에 흡착공(12)이 형성되어 흡입펌프에 결합된 흡입관에 연결되는 흡착노즐의 제조방법에 있어서,
   지르코늄분말에 스테아린산 또는 아연스테아린산염을 첨가한 성형원료분말을 100∼200MPa 정도의 압력으로 원기둥형상으로 압축하여 제1성형체(10)를 성형하는 압축성형과정;
   상기 제1성형체(10)를 800∼1000℃ 정도의 온도에서 불완전소결시켜서 1차소결체(20)를 제조하는 1차소결과정;
   상기 1차소결체(20)를 절삭가공하여 내부에 상기 흡착공(12)이 형성된 제2성형체(30)를 제조하는 절삭가공과정; 및
   상기 제2성형체(30)를 1400℃ 이상에서 완전소결시켜서 2차소결체(40)를 제조하는 2차소결과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 흡착노즐의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 기재된 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 세라믹 흡착노즐.

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