KR101740901B1 - 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법 - Google Patents

반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 불소수지액 대신 불소수지분말을 사용하되 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열한 상태에서 소성 가공하기 때문에 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 기존의 문제점인 배관의 가열 온도 편차에 의하여 상대적으로 가열이 늦거나 되지 않은 영역의 도막 두께가 얇아지는 현상을 없앨 수 있어 균일한 두께의 불소수지층을 형성할 수 있는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 관한 것이다.

Description

반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법{Rapid melting and forming fluorine resin layer on the pipe for semiconductor equipment}
본 발명은 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 불소수지액 대신 불소수지분말을 사용하되 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열한 상태에서 소성 가공하기 때문에 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 기존의 문제점인 배관의 가열 온도 편차에 의하여 상대적으로 가열이 늦거나 되지 않은 영역의 도막 두께가 얇아지는 현상을 없앨 수 있어 균일한 두께의 불소수지층을 형성할 수 있는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정이나 LCD 제조공정에서는 클린룸(Clean Room) 구간 내의 공정 챔버에 다종 다양한 종류의 반응 가스를 일정한 품질 상태로 안정적이고 안전하게 공급하기 위한 각종 가스 공급 설비를 위한 가스배관이 필수적으로 설치된다.
통상적으로, 반도체 및 LCD 제조공정의 가스공급 설비를 통하여 공급되는 가스는 소위 "벌크 가스"라고 불리는 일반가스와, "프로세스 가스"라고 불리는 특수재료 가스 등이 있다.
예를 들면, 벌크 가스는 드라이 에어, 질소, 산소, 수소, 아르곤, 헬륨 등과 같이 비교적 대량으로 소비되는 일반 가스가 주종을 이루고 있으며, 프로세스 가스는 모노 실란, 포스핀, 삼불화질소, 암모니아 등과 같은 특수재료 가스가 주종을 이루고 있다.
특히, 프로세스 가스의 경우 미반응 가스와 부성(副成) 가스를 배출하게 되므로 유독성과 부식성 및 가연성 등이 매우 강하여 진공펌프 등과 같은 제해(除害)장치나 배기가스 처리장치(스크러버; scrubber)를 통해 무해화(無害化) 상태로 정화시켜 대기로 방출해야 한다.
따라서, 반도체 및 LCD 제조공정의 가스공급 설비는 프로세스 장치에까지 이르는 동안 가스의 고순도를 유지하면서 오염이나 누출을 방지할 수 있도록 충분한 청정도와 내식성 및 강도를 지닌 특수 배관 설비를 필요로 한다.
이러한 배관 설비는 품질, 안정성, 메인티넌스성, 경제성 등을 고려하여 선정하게 되는데, 통상 배기가스의 독성과 부식성 등으로 인하여 내식성이 뛰어난 스테인리스 파이프가 주로 이용되고 있다.
그런데, 반도체 및 LCD 제조공정의 프로세스 배기가스에는 반응생성물이나 더스트 등의 미립자가 다량 함유되어 있어서 배기가스가 진공펌프 또는 배기가스 처리장치로 이동되는 과정에서 외부 온도 변화 등에 의해 빠르게 파우더화 되면서 배관의 내부에 침적되거나 고착된다.
이러한 현상을 최대한 억제하기 위하여 특히 일반 가스에 비해 독성과 부식성 등이 강한 프로세스 가스의 배관은 스테인리스 파이프의 표면 보호를 위해 내주면에 예를 들어 테프론(Teflon)이라고 불리우는 '불소수지층'과 같은 특수 코팅층을 형성하여 사용하는 것이 일반적이다.
한편, 상기와 같이 내주면에 불소수지층이 코팅된 배관을 성형하여 제조하고자 할 경우에는, 불소수지분체를 배관의 내부에 침착한 상태에서 회전시켜 균일한 코팅두게를 형성함과 아울러, 소정의 온도로 열소성시켜 경화시키는 방식과, 불소수지로 이루어진 불소수지관을 배관의 내부에 고정하여 2중관 구조로 형성하는 방식이 적용될 수 있다.
대한민국특허등록번호 제10-0770315호(명칭: 소구경 배관의 내경 코팅장치 및 방법)가 있으며, 상기 장치 및 방법은, 공보에 기재된 바와 같이, 임의의 내경을 가진 금속재질의 소재에 전원을 인가하는 전원공급수단; 상기 소재의 양측 투입부에 설치되며, 분체의 이송을 안내하는 가이드 수단; 상기 가이드 수단에 연결되며, 그의 내부에 피착제인 분체를 정전화시켜 분사하기 위한 정전도장수단; 상기 정전도장수단에 연결되어 임의의 압력으로 송풍을 제공하는 송풍수단; 상기 소재가 360°회전가능하도록 구동시키는 회전수단; 및 상기 소재에 열원을 제공하여 내경에 피착된 분체를 경화시키는 열경화수단을 포함하는 소구경 배관의 내경 코팅장치와, 호퍼를 통해 정전도장기에 분체를 공급하는 제1 단계; 콤프레샤를 가동시켜 임의의 압력으로 송풍력을 분체노즐에 제공하는 제2 단계; 소재를 회전장치에 거치하고, 또 정전도장기에 일측 지그를 연결하는 제3단계; 상기 송풍력을 이용하여 정전도장기로부터 임의 내경을 갖는 소재의 양단부에 설치된 지그 중 한쪽 지그에 정전화된 분체를 분출하는 제4 단계; 상기 소재에 전원을 인가하여 정전화된 분체와 (+), (-) 대전을 일으켜 상기 소재를 통과하는 분체를 내면에 피착시키는 제5 단계를 포함하되, 상기 소재의 일측부 구간의 내면에 분체피착을 완료한 후, 상기 소재를 180°회전시킨 후 상기 제4 단계의 정전화된 분체의 분출과정과 제5 단계의 대전단계를 재수행하는 것을 특징으로 하는 소구경 배관의 내경 코팅방법이 기재되어 있다.
그리고, 대한민국특허등록번호 제10-1160509호(명칭: 반도체 제조설비용 배관의 내부면 불소수지 코팅방법)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 반도체 제조설비용 배관의 용접면을 매끄럽게 가공하기 위한 사상공정과; 상기 사상처리된 배관의 내부면에 금강사를 분사하는 내부표면처리공정과; 상기 내부표면처리된 배관에 부착된 이물질을 제거하기 위해 상기 배관에 에어를 2번 이상의 횟수로 분사하는 이물질제거공정과; 상기 이물질이 제거된 배관을 밀폐된 가열장치에 넣고 열처리하는 1차 열처리공정과; 상기 열처리된 배관의 내부면에 불소수지를 코팅하는 1차 코팅공정과; 상기 코팅된 배관을 밀폐된 가열장치에 넣고 열처리하는 2차 열처리공정과; 상기 2차 열처리된 배관의 내부면에 불소수지를 코팅하는 2차 코팅공정과; 상기 2차 코팅된 배관을 내부온도가 270~310℃인 밀폐된 가열장치에 20~50분 동안 넣어 열처리하며, 열처리된 상기 배관을 상기 가열장치에서 빼내고, 상기 열처리 및 빼내는 과정을 4~5회로 반복하는 3차 열처리공정과; 상기 열처리된 배관을 공냉시키는 냉각공정을 포함하며, 상기 1차 열처리공정은 가열장치의 내부온도가 150~200℃이고 상기 내부온도에서 5~10분 동안 열처리하는 배관의 내부면 불소수지 코팅방법이 기재되어 있다.
또한, 대한민국특허등록번호 제10-1606204호(명칭: 배관의 분말코팅장치)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 배관들이 수평방향으로 사이 간격을 가지면서 배치되는 다수의 고정홈이 형성된 안치판과, 상기 안치판이 고정된 베이스판과, 상기 베이스판의 하부에 구비되어 주행하도록 된 이동바퀴를 가지는 안치수단과; 상기 배관의 내부로 코팅분말액을 분사하도록 된 길이를 가지며 수평방향으로 사이 간격을 가지면서 다수 개가 배치되는 분사노즐들과, 상기 고정홈들의 사이 간격에 대응하는 사이 간격을 가지면서 수평방향으로 상기 분사노즐들을 고정하는 고정판을 가지는 분사수단과; 상기 고정판을 상기 안치수단이 투입되어 위치되는 방향으로 전진 및 후진시키어 왕복 운동하도록 전원을 인가받아 회전력을 발생하도록 된 진퇴모터와, 상기 진퇴모터의 회전력을 전달받아 상기 고정판의 진퇴운동방향으로 순환회전하도록 된 진퇴벨트와, 상기 진퇴벨트의 일부위에 고정되어 진퇴왕복 운동하며 상기 분사수단이 마련되는 진퇴판을 가지는 진퇴수단과; 상기한 고정판을 수직방향으로 승강 왕복 운동하도록 되며, 전원을 인가받아 회전력을 발생하도록 된 승강모터와, 상기 승강모터의 회전력을 전달받아 상기 고정판의 승강운동방향으로 순환회전하도록 된 승강벨트와, 상기 승강벨트의 일부위에 고정되어 승강왕복운동하며 상기 고정판의 일부위가 고정된 승강판을 가지는 승강수단과; 상기한 진퇴수단을 수평방향으로 왕복운동하도록 되며, 전원을 인가받아 회전력을 발생하도록 된 수평모터와, 상기 수평모터의 회전력을 전달받아 상기 진퇴수단의 수평운동방향으로 순환회전하도록 된 수평벨트와, 상기 수평벨트의 일부위에 고정되어 수평왕복운동하며 상기 진퇴수단의 일부위가 고정된 수평판을 포함하여 이루어지는 수평운동수단;을 포함하여 이루어진 배관의 분말코팅장치가 기재되어 있다.
즉, 배관의 내부에 불소수지분체를 침착한 상태에서 열소성하여 코팅막을 형성하도록 되어 있다.
한편, 대한민국특허공개번호 제10-2016-0068682호(명칭: 내화학성이 우수한 수지 장착 이중 파이프)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 금속재질로 형성되며, 양단에 플랜지부가 구비되는 외관 및 상기 외관의 내주면에 결합되어 이중층 구조를 구성하며, 양단에 상기 플랜지부의 내측 테두리를 감싸도록 절곡부가 각각 연장 형성되는 합성수지 재질의 내관(inner pipe);을 포함하는 이중파이프가 기재되어 있다.
즉, 외관과 내관을 각각 별도로 제조한 후, 별도로 조립하는 과정을 통해 제조하도록 됨에 따라, 생산성이 떨어져 대량생산이 어려워 비 경제적인 문제점이 있었다.
그리고 상기한 바와 같이 배관의 내부에 불소수지분체를 침착한 상태에서 열소성하여 코팅막을 형성하는 방식은, 배관의 양단에 플랜지가 형성된 경우에, 상기 플랜지에는, 볼소수지층을 제대로 형성하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 근자에는, 소성가공을 통해 생산성을 향상시키면서 단부에 플랜지가 형성된 직관의 내주면과 상기 플랜지의 표면에 불소수지층을 형성하도록 된 배관의 불소수지층 성형방법들이 제안되고 있는 실정이다.
그중 하나로, 도 4, 5에서 도시된 바와 같이, 상기 배관을 구성하는 직관(10)의 내부와 상기 플랜지(11)의 표면을 외부에 대하여 밀폐하면서 고정하며 별도의 회전수단에 의해 직관(10)의 중심을 축으로 하여 회전함과 동시에 직관의 중앙을 기준으로 양단부를 시소운동을 하도록 함으로서, 내부에서 불소수지 분말이 직관(10)의 내주면과 플랜지(11)의 표면에 고르게 점착된 상태에서 열소성하여 성형하도록 된 지그장치(100)이 구비되어 적용되는 회전 성형방법이 있다.
일반적인 불소수지 회전 성형방법은 오븐에 배관을 넣은 상태에서 1~2시간 동안 서서히 가열한다. 그 다음 배관 내에 원료인 불소수지를 여러 번에 걸쳐 분산 투입하게 되는데, 1회차 원료 투입 후 30분 정도 가열한 다음, 2회차 원료를 투입하는 등의 과정을 반복하면서 불소수지 층을 형성하게 된다. 소성을 완료되면, 배관을 오븐에서 꺼낸 다음 내부에 발생한 배기가스를 제거하기 위해 배관의 밀폐지그를 제거한 상태에서 다시 오븐에 넣고 1~2시간 동안 재가열한다.
이와 같은 종래 불소수지 회전 성형방법은 배관 가열시간에만 1~2시간이 소비될 뿐만 아니라, 원료 분산 투입에 따른 소성 가공에 적어도 4시간 이상이 소요되며 작업이 단속적으로 이루어지기 때문에 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
또한, 배관을 넣은 시점부터 오븐을 가열하기 때문에 배관과, 플랜지 등에서 두께가 다른 부분은 열전도율의 편차가 발생하여 가열 온도가 달라지게 된다. 이 경우 가열이 덜 된 부분에는 얇은 피막이 형성되는 문제가 있고 시소운동 소성의 경우(즉 일반적인 소성법으로는) 플랜지면을 포함한 전체 면이 고르게 피막이 형성되는 것은 극히 어려우며, 추가 원료 투입시 원료가 최초 쌓이는 곳이 투입된 원료로 인해 온도가 낮아져서 고르게 분포된 피막을 얻기가 더 어려워진다. 설사 원료 자체의 온도를 약 100℃ 가량 달구고 넣는다하여도 피막의 치우침은 극복할 수 없게 된다. 그리고 얇은 피막의 두께를 미리 설정된 두께로 만들기 위해 기준량 이상의 원료를 투입해야 하는 문제도 야기된다. 즉, 두께 편차를 극복할 수 없게 된다. 또한, 원료 투입 또는 가스 배출시 작업자가 가열된 오븐에 출입해야 하기 때문에 안전사고의 위험성도 매우 높다.
1, 대한민국특허등록번호 제10-0770315호 2, 대한민국특허등록번호 제10-1160509호 3, 대한민국특허등록번호 제10-1606204호 4, 대한민국특허공개번호 제10-2016-0068682호 5. 대한민국 등록특허 제10-0834519호 6. 대한민국 등록특허 제10-1059976호
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 불소수지액 대신 불소수지분말을 사용하되, 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열한 상태에서 소성 가공하기 때문에 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 기존의 문제점인 배관의 가열 온도 편차에 의하여 상대적으로 가열이 늦거나 되지 않은 영역의 도막 두께가 얇아지는 현상을 없앨 수 있어 균일한 두께의 불소수지층을 형성할 수 있는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 불소수지층 형성에 필요한 불소수지 분말을 미리 모두 투입하고, 지그를 가스배출이 가능하게 개방된 구조로 형성하기 때문에 소성 과정 중간에 다시 원료를 투입하거나, 소성 후 배기가스를 배출하는 과정을 생략할 수 있어 공정 개수를 줄이고 수율 내지 생산성을 현저히 높일 수 있는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 플랜지 표면에 피막을 형성한 상태에서 불소수지 분말의 용융 및 소성이 이루어짐으로써, 플랜지의 경계 영역의 불소수지층이 곡면이 아닌 직선으로 형성되기 때문에 유체의 흐름시 저항압력을 최소화할 수 있는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법은 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열하는 S1단계와; 불소수지층이 코팅될 배관을 마련하는 S2단계와; 상기 불소수지층 형성을 위해 필요한 총량의 불소수지 분말을 계량하여 상기 배관 내에 전부 투입하는 S3단계와; 상기 배관을 미리 가열된 상기 오븐에 넣고, 회전시켜 상기 배관 내에 투입된 불소수지 분말을 급속 용융시켜 불소수지층을 형성하고 소성시키는 S4단계와; 상기 배관을 상기 오븐에서 인출하여 냉각시키는 S5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 있어서, S1단계에서 상기 오븐은 상기 불소수지 분말의 용융점보다 적어도 40℃ 높은 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 있어서, 배관이 양단에 플랜지가 구비된 직관인 경우, 상기 직관은 불소수지층 성형장치에 수평하게 장착된 상태에서 회전함으로써 직관과 플랜지에 균일한 도막이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 있어서, 직관의 양단에는 한 쌍의 지그를 설치하되, 적어도 하나의 지그는 개방되어 상기 불소수지층의 소성시 상기 직관 내에서 발생하는 가스가 상기 개방된 지그를 통해 지속적으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법에 따르면, 종래 불소수지액 대신 불소수지분말을 사용하되, 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열한 상태에서 소성 가공하기 때문에 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 기존의 문제점인 배관의 가열 온도 편차에 의하여 상대적으로 가열이 늦거나 되지 않은 영역의 도막 두께가 얇아지는 현상을 없앨 수 있어 균일한 두께의 불소수지층을 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법의 일실시예를 도시하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체설비용 배관에 불소수지층이 형성된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 불소수지층 성형장치를 보인 개략 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 측면도이며, 도 3c는 도 3a의 평면도이고, 도 3d는 본 발명의 불소수지층 성형장치에 직관이 고정된 모습을 도시한 예시도이다.
도 4은 종래의 배관의 불소수지층 성형방법을 보인 개략 예시도이다.
도 5는 종래의 불소수지층이 형성된 배관을 보인 개략 예시도이다.
이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법의 일실시예를 도시하는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법은 기존의 불소수지액 대신 불소수지 분말을 배관에 투입하여 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 크게 S1단계 내지 S5단계로 구성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법은 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열하는 S1단계와, 불소수지층이 코팅될 배관을 마련하는 S2단계와, 상기 불소수지층 형성을 위해 필요한 총량의 불소수지 분말을 계량하여 상기 배관 내에 전부 투입하는 S3단계와, 상기 배관을 미리 가열된 상기 오븐에 넣고, 회전시켜 상기 배관 내에 투입된 불소수지 분말을 급속 용융시켜 불소수지층을 형성하고 소성시키는 S4단계와, 상기 배관을 상기 오븐에서 인출하여 냉각시키는 S5단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 S1단계에서 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열한 다음, 불소수지층을 회전 소성시킴으로써 공정 시간을 현저히 단축할 수 있는 장점이 있다.
본 출원인의 선 등록특허 제10-1643158호에서도 불소수지 분말을 사용하였으나, 그 출원시까지도 오븐을 가열하지 않은 상태에서 배관이 장착된 불소수지층 성형장치를 넣고 서서히 가열하여 불소수지 분말을 용융시켰기 때문에 불소수지 분말의 용융점까지 가열하는 데에만 1~2시간이 걸리는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에서는 오븐을 타이머 등을 이용하여 정해진 시간까지 미리 설정된 온도까지 가열하기 때문에 공정 시간을 현저히 단축할 수 있게 된다.
그리고 S1단계에서 오븐의 가열 온도는 S5단계에서 배관 내에 투입된 불소수지 분말을 급속 용융에 필요한 범위로 설정한 것인데, 구체적으로 불소수지 분말의 용융점보다 적어도 40℃ 높은 온도로 가열하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 불소수지 분말의 용융점보다 40~50℃ 높게 가열하는 것이다.
예를 들어, 본 발명의 불소수지 분말이 에틸렌 테트라 플로로 에틸렌 수지(ETFE)인 경우에는 그 용융점이 270℃이고, 오븐의 최소 가열 온도는 적어도 310℃이며, 보다 바람직하게는 에틸렌 테트라 플로로 에틸렌 수지(ETFE)의 용융점보다 40~50℃ 높게 가열하는 310~320℃인 것이다. 여기서, 용융점보다 40℃ 미만으로 가열하는 경우에는 급속으로 불소수지 분말이 급속으로 용융되지 않고 상대적으로 서서히 용융되기 때문에 순간적으로 급속 용융되면서 배관 내면에 고르게 융착되는 효과가 저하되고, 용융점보다 50℃를 초과하는 경우에는 상술한 급속 용융의 효과의 증가는 거의 없으면서 에너지 소비만 커지고 비효율적이기 때문에 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
그리고 다른 불소수지 분말, 테트라플로로 에틸렌 수지, 퍼플로로 알콕시 수지, 불소화 에틸렌 프로필렌 수지 등도 각각의 용융 온도보다 40~50℃ 높게 가열한다.
한편, 상기 선 등록특허에서는 최고 300℃까지 오븐을 가열하면서 '서서히 불소수지 분말이 용융'되도록 한 것에 비해, 본 발명에서는 적어도 310℃로 미리 가열한 오븐에서 불소수지 분말을 급속 용융시키기 때문에 용융 시간을 현저히 단축할 수 있다.
그리고 선 등록특허의 경우에는 오븐에서 배관이 가열될 때, 배관 형상과 위치 등에 따라 오븐에서 나오는 가열 공기와의 열접촉 내지 가열 편차가 발생하게 되는데, 이 경우에는 배관 내에서 용융되는 불소수지 분말의 융착 밸런스가 균일하지 않아 불량의 원인이 되는데, 본 발명에서는 오븐이 미리 가열되어 있기 때문에 배관에서의 가열 온도 편차를 최소화하여 불소수지 융착 밸런스를 크게 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 S2단계는 불소수지층이 코팅될 배관을 마련하는 단계인데, 본 발명에서는 곡관 및 직관 모두 적용할 수 있다.
다음으로, 상기 S3단계는 불소수지 분말을 나누어 넣지 않고, 불소수지층 형성을 위해 필요한 총량의 불소수지 분말을 계량하여 상기 배관 내에 전부 투입하는 것을 특징으로 한다.
종래에는 극히 얇은 불소수지층을 제외하고는 불소수지 분말을 적어도 2회 이상 나누어 투입하고, 소성 과정도 복수 회 수행하였기 때문에 공정이 연속적으로 이루어지지 않고, 전체 공정 개수 및 시간이 기하급수적으로 증가하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에서는 불소수지 분말을 한 번에 배관 내에 투입한 상태에서 1회에 한해 급속 용융시키고, 소성 과정도 단 1회로 완료하기 때문에 전체 공정 시간이 현저히 감소하는 효과를 기대할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체설비용 배관에 불소수지층이 형성된 모습을 도시하는 단면도이며, 도 3a는 본 발명의 불소수지층 성형장치를 보인 개략 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 측면도이며, 도 3c는 도 3a의 평면도이고, 도 3d는 본 발명의 불소수지층 성형장치에 직관이 고정된 모습을 도시한 예시도이다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d를 함께 참조하면, 상기 S4단계는 지그(3)가 결합된 직관(10)을 불소수지층 성형장치(1)에 장착한 다음, 상기 불소수지층 성형장치(1)를 미리 가열된 상기 오븐에 넣고, 회전시켜 상기 직관(10) 내에 투입된 불소수지 분말을 급속 용융시켜 불소수지층을 형성하고 소성시켜 이루어진다.
본 발명의 불소수지층 성형장치(1)는, 기계본체(4)와, 상기 기계본체(4)에서 수직상으로 사이 간격을 가지면서 배치되며 일단에 상기 지그(3)가 고정된 회전축(6)이 회전가능하게 고정된 2개 1조의 브라켓(7)들과, 상기 회전축(6)과 상기 모터(5)의 축을 연결하여 회전력을 전달하도록 된 동력전달수단(8)을 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 지그(3)에 상기 직관(10)의 단부 및 플랜지(11)를 고정한 상태에서, 상기 모터(5)의 회전력을 상기 동력전달부재(8)를 통해 전달받아 상기 직관(10)의 길이방향에 대한 중심을 축으로 하여 수평하게 회전함으로써, 상기 직관(10)의 내주면에 원심력이 고르게 분포되는 환경이 조성된다.
상기에서 동력전달부재(8)는, 상기 모터(5)의 축에 축결합된 메인풀리(81)와 상기 회전축(6)에 축결합된 종동풀리(82) 및 상기 메인풀리(81)와 상기 종동풀리(82)를 연결하여 회전력을 전달하면서 순환하도록 된 벨트(83)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며; 상기 메인풀리(81)와 상기 종동풀리(82)는 체인스프라켓으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다. 즉, 회전축(6)이 서로 기어결합하는 평기어(84)들에 의해 회전력을 전달받아 회전하게 된다.
한편, 상기 S4단계에서는 지그(3)에 형성된 관통공(33)을 통해 불소수지층(12)의 소성시 발생하는 배기가스를 실시간으로 배출할 수 있어, 별도의 배기가스 배출 공정을 생략할 수 있으며, 불소수지층(12)에 기포 등이 발생하지 않으면서 안정적으로 소성작업이 수행될 수 있다. 여기서 회전축(6)은 중앙이 관통되어 외부와 연통되는 구조로 이루어진다.
상기 S5단계는 직관(10)을 상기 오븐에서 인출하여 냉각시키는 단계로서, 상온에서 서냉시키면 불소수지 코팅은 완료된다.
결론적으로, 본 발명에서는 S1단계에서 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 높게 미리 가열하기 때문에 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 그리고 불소수지 분말이 급속 용융되기 때문에 기존의 문제점인 배관의 가열 온도 편차에 의하여 상대적으로 가열이 덜 영역의 도막 두께가 얇아지는 현상을 없앨 수 있어 균일한 두께의 불소수지층을 형성할 수 있다.
또한, S3단계에서 불소수지층 형성에 필요한 불소수지 분말을 모두 투입하고, 지그를 가스배출이 가능하게 개방된 구조로 형성하기 때문에 소성 과정 중간에 다시 원료를 투입하거나, 소성 후 배기가스를 배출하는 과정을 생략할 수 있어 공정 개수를 줄이고 수율 내지 생산성을 현저히 높일 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 성형장치 10 : 직관
11 : 플랜지 12 : 불소수지층
100 : 지그장치 2 : 피막
3 : 지그 31 : 수용홈
32 : 몸체 33 : 관통공
34 : 체결관 4 : 기계본체
5 : 모터 6 : 회전축
7 : 브라켓 8 : 동력전달부재
81 : 메인풀리 82 : 종동풀리
83 : 벨트 84 : 평기어
9 : 이동수단 91 ; 베이스
92 : 바퀴

Claims (4)

  1. 오븐을 불소수지 분말의 용융점보다 40~50℃ 높은 온도로 미리 가열하는 S1단계와;
    불소수지층이 코팅될 배관을 마련하는 S2단계와;
    상기 불소수지층 형성을 위해 필요한 총량의 불소수지 분말을 계량하여 상기 배관 내에 전부 투입하는 S3단계와;
    상기 배관을 미리 가열된 상기 오븐에 넣고, 회전시켜 상기 배관 내에 투입된 불소수지 분말을 용융시켜 불소수지층을 형성하고 소성시키는 S4단계와;
    상기 배관을 상기 오븐에서 인출하여 냉각시키는 S5단계;를 포함하고,
    상기 S4단계에서 상기 배관은 불소수지층 성형장치에 고정된 상태에서 상기 오븐에 넣고 회전시키되,
    상기 배관은 양단에 플랜지가 구비된 직관이며,
    상기 불소수지층 성형장치는,
    기계본체와, 상기 기계본체에서 수직상으로 사이 간격을 가지면서 배치되며 일단에 지그가 고정된 회전축이 회전가능하게 고정된 2개 1조의 브라켓들과, 상기 회전축과 모터의 축을 연결하여 회전력을 전달하도록 된 동력전달수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 직관은 단부에 마련된 플랜지를 상기 지그에 고정한 상태에서, 상기 모터의 회전력을 상기 동력전달수단을 통해 전달받아 상기 직관의 길이방향에 대한 중심을 축으로 하여 수평하게 회전하고,
    상기 지그에는 관통공이 형성되고, 상기 지그에 결합하는 회전축은 중앙이 관통됨으로써, 상기 직관은 상기 관통공과 중앙이 관통된 회전축을 통해 외부와 연통되는 구조로 이루어져 상기 직관 내에서 발생하는 가스가 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 반도체설비용 배관의 불소수지층 급속용융 소성방법.
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