KR101903032B1 - Zone refining apparatus for producting high purity tin - Google Patents
Zone refining apparatus for producting high purity tin Download PDFInfo
- Publication number
- KR101903032B1 KR101903032B1 KR1020170073764A KR20170073764A KR101903032B1 KR 101903032 B1 KR101903032 B1 KR 101903032B1 KR 1020170073764 A KR1020170073764 A KR 1020170073764A KR 20170073764 A KR20170073764 A KR 20170073764A KR 101903032 B1 KR101903032 B1 KR 101903032B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- induction coil
- zone
- boat
- melting
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B25/00—Obtaining tin
- C22B25/08—Refining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/06—Induction heating, i.e. in which the material being heated, or its container or elements embodied therein, form the secondary of a transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
- F27D5/0068—Containers
- F27D2005/0075—Pots, e.g. slag pots, ladles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불순물이 함유된 주석을 대역 용융 기술로 정제하여 6N급의 고순도 주석을 제조할 수 있는 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a band melting apparatus for producing high purity tin, and more particularly, to a band melting apparatus for producing high purity tin capable of producing 6N-grade high purity tin by purifying the impurity- ≪ / RTI >
모바일 기술의 발전에 따라 IoT, 웨어러블, 전자 의료기기 등 산업 및 컨슈머 전자 제품의 고성능화와 지능화가 요구되어 전자부품의 성능은 급속도로 향상되고 있다. 이러한 모바일 제품의 고성능화에 대응하기 위해서는 부품의 신뢰성, 저전력화, 소형화 등이 성능 향상과 필연적으로 요구된다. 특히, 모바일 부품으로서의 저전력와 및 소형화에 대응하기 위해, 여러 개의 칩들을 하나의 패키지 안에 집적하는 SiP(System in Package)나, 여러 개의 칩 패키지를 하나의 패키지로 연결하는 PiP(Package in Package)기술이 개발되고 있다.With the development of mobile technology, high performance and intelligence of industrial and consumer electronic products such as IOT, wearable, and electronic medical equipment are required, and the performance of electronic components is rapidly improving. In order to cope with the high performance of such mobile products, the reliability, low power, miniaturization, and the like of components are inevitably required. Particularly, in order to cope with low power and miniaturization as a mobile part, a SiP (System in Package) for integrating a plurality of chips into one package or a PiP (Package in Package) technology for connecting several chip packages in one package Is being developed.
이 중에서, 플립 칩(Flip chip)은 솔더(solder)를 통해 칩과 substrate를 직접 접속하는 기술이다. 플립 칩에서 주석(Sn)은 칩과 substrate, 또는 substrate와 PCB 기판을 연결하는 솔더 물질로, 납(Pb)와 함께 널리 사용되어 왔으나, 납의 유해성이 알려지면서 Pb/Sn 솔더를 대체하는 Lead free 솔더의 사용이 크게 증가하고 있다. 현재까지, 납을 대체하는 물질로 3%의 은(Ag) 또는 1.5%의 은과 구리(Cu)를 함유하는 주석합금이나 순수한 주석 솔더가 주로 사용되고 있으며, 이에 따라 솔더의 대체물질로서 주석의 중요도가 점차 증가할 것으로 예상된다.Among them, a flip chip is a technology for directly connecting a chip and a substrate through a solder. In the flip chip, tin (Sn) has been widely used together with lead (Pb) as a solder material connecting chip and substrate or substrate and PCB substrate. However, lead free solder replacing Pb / Has been greatly increased. To date, tin alloys or pure tin solders containing 3% silver (Ag) or 1.5% silver and copper (Cu) have been used as substitutes for lead, and thus the importance of tin Is expected to increase gradually.
주석을 포함하는 종래의 금속 정제 기술은 정제하려는 금속의 종류, 불순물의 함유량, 요구되는 순도 등의 조건에 따라 다양한 방법들이 선택될 수 있으며, 특히 고순도화 기술로는 전해 정제, 진공 용해, Floating Zone 정제, 대역 정제(Zone Refinig)등의 방법들이 사용되고 있다. 이들 중에서, 대역 정제 기술은 상대적으로 적은 용융 대역을 이동시키기 때문에 안정성이 크고, 불순물들의 고액간 용해도 차이를 보이는 물질에 대해 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있어 반도체 분야에서 널리 사용되고 있다.Conventional metal refining techniques including tin may be selected from a variety of methods depending on the type of metal to be refined, the content of impurities, the required purity, and the like. In particular, high purity technologies include electrolytic refining, vacuum melting, Purification, and zone refinig. Of these, the band refining technology is widely used in the semiconductor field because it has a relatively high stability because it moves a relatively small melting zone and is easily applicable to a substance showing a difference in solubility between impurities in a high-volume solution.
이러한 장점에도 불구하고, 대역 정제 기술은 600℃이하인 용융점을 갖는 금속에 대해서는 효율이 낮은 것으로 간주되어 왔다. 즉, 주석은 녹는 점이 약 250℃로 일반적인 대역 정제 기술로 정제하기에는 적합하지 않다는 것이 종래의 통설이며, 더욱이 대역 정제 기술은 두 계면간의 성분의 녹는 점의 차이에 따른 농도 분포에 의존하기 때문에, 두 계면에 어느 정도의 불순물의 분포가 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 한계가 있다. 따라서, 주석 금속에 포함된 불순물을 효율적으로 제거하면서도, 정제된 주속의 생산성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.Despite these advantages, band refining techniques have been regarded as less efficient for metals with melting points below 600 ° C. That is, it is conventional practice that tin has a melting point of about 250 DEG C and is not suitable for refining by a general band refining technique. Further, since the band refining technique depends on the concentration distribution depending on the difference of melting points of the components between the two interfaces, There is a limit in which a certain degree of impurity distribution necessarily occurs. Therefore, there is a need to develop a technique that can efficiently remove impurities contained in tin metal, while improving the productivity of refined flakes.
본 발명의 일측면은 주석 정제시 경제성과 생산성이 고려되면서도 6N급의 고순도 주석을 정제할 수 있는 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치를 제공한다.One aspect of the present invention provides a band melting and refining apparatus for producing high purity tin capable of purifying 6N-grade high purity tin while taking economic efficiency and productivity into consideration when refining tin.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치는, 주석 금속을 수용하는 보트, 고주파 전류를 출력하는 전원 공급 수단, 상기 전원 공급 수단으로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 주석 금속을 국부적으로 가열하여 가열된 위치에 용융 대역(melting zone)을 형성시키는 적어도 하나의 유도 코일, 상기 보트가 이동하는 방향에 따라 상기 용융 대역을 냉각시켜 상기 주석 금속에 포함된 불순물을 상기 보트의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 냉각 블록 및 융융 단계, 안정 단계 및 이송 단계를 포함하는 정제 단계를 수행하며, 상기 정제 단계에 따라 상기 보트의 이동여부, 상기 전원 공급 수단에서 출력되는 고주파 전류의 세기가 가변되도록 제어하는 제어 수단을 포함한다.A band melting apparatus for producing a high purity tin according to an embodiment of the present invention includes a boat for receiving a tin metal, a power supply means for outputting a high frequency current, a power supply means for applying a high frequency current from the power supply means, At least one induction coil for heating the molten zone to form a melting zone at a heated position, cooling the molten zone according to the direction in which the boat moves, A stabilizing step, and a conveying step, wherein at least one of the cooling block, the stabilizing step, and the conveying step is carried out in accordance with the purifying step, And a control means for controlling the control means so as to be variable.
상기 제어 수단은, 상기 용융 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기를 상기 안정 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기보다 크도록 제어하고, 상기 안정 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기를 상기 존 이동 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기보다 크도록 제어할 수 있다.Wherein the control unit controls the intensity of the high frequency current applied to the melting step to be greater than the intensity of the high frequency current applied to the stabilizing step and controls the intensity of the high frequency current applied to the stabilizing step It can be controlled to be larger than the intensity of the high-frequency current.
상기 제어 수단은, 상기 정제 단계가 상기 용융 단계와 상기 안정 단계 중 어느 하나의 단계로 판단되면 상기 보트가 정지되어 있도록 제어하고, 상기 정제 단계가 상기 이송 단계로 판단되면 상기 보트를 미리 정해진 속력으로 이동시키도록 제어할 수 있다. Wherein the control means controls the boat to be stopped when it is determined that the purification step is any one of the melting step and the stabilization step and if the purification step is determined to be the transfer step, So that it can be controlled.
상기 제어 수단은, 상기 정제 단계를 수행하면서 상기 용융 대역을 미리 정해진 형상을 갖도록 상기 정제 단계별로 상기 고주파 전류의 세기를 가변시키되, 상기 미리 정해진 형상은, 상기 용융 대역의 중앙을 기준으로 경계가 오목한 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the controlling means changes the intensity of the high-frequency current in each of the refining steps so that the melting zone has a predetermined shape while performing the refining step, wherein the predetermined shape is a shape in which the boundary is concave with respect to the center of the melting zone Shape.
상기 유도 코일은 상기 보트가 이동하면서 중심부를 통과하도록 배치되고, 상기 냉각 블록은 내부에 방열체가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.The induction coil is disposed so as to pass through the central portion while the boat moves, and the cooling block is provided with a heat dissipator.
상기 유도 코일 및 상기 냉각 블록은 복수 개로 구비되며, 상기 유도 코일과 상기 냉각 블록이 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.The induction coil and the cooling block may be provided in plural numbers, and the induction coil and the cooling block may be alternately arranged.
상기 유도 코일이 복수 개로 구비되는 경우 각각의 유도 코일에는, 복수의 유도 코일이 동일한 가열 온도 및 가열 시간으로 가열되도록, 각각의 유도 코일에 인가되는 고주파 전류의 흐름을 제어하는 페라이트 코어가 장착된 것을 특징으로 할 수 있다.When a plurality of induction coils are provided, each of the induction coils is equipped with a ferrite core for controlling the flow of a high frequency current to be applied to each induction coil so that the induction coils are heated at the same heating temperature and heating time .
상기 페라이트 코어는, 상기 유도 코일의 상부 방향으로 흐르는 고주파 전류를 차단하고, 상기 유도 코일의 측면과 하부로 흐르는 고주파 전류는 통과시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The ferrite core may block a high-frequency current flowing in an upper direction of the induction coil, and may pass a high-frequency current flowing to a side surface and a lower portion of the induction coil.
상기 가열 수단 및 상기 보트를 수용하며, 상기 정제 단계가 진공 상태에서 공정되도록 내부를 진공 상태로 유지하는 진공 챔버를 더 포함할 수 있다.And a vacuum chamber for receiving the heating means and the boat and for maintaining the inside of the vacuum chamber so that the purification step is performed in a vacuum state.
상기 주석 금속의 표면에 형성된 산화 피막을 제거하는 전처리 과정을 수행하도록, 상기 진공 챔버에 불용성 가스를 주입하는 가스 공급 수단을 더 포함할 수 있다.And a gas supply unit for injecting an insoluble gas into the vacuum chamber so as to perform a pretreatment process for removing an oxide film formed on the surface of the tin metal.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 정제 단계별로 보트의 이동속도 및 고주파 열원에 의한 가열 온도가 가변되어 고순도의 주석을 제조할 수 있으며, 복수 개의 유도 코일 각각에 장착된 페라이트 코어에 의해 유도 코일에 동일한 용융 조건으로 주석이 용융되도록 제어함으로써 주석 정제의 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the moving speed of the boat and the heating temperature by the high-frequency heat source can be varied according to the purification step, so that high-purity tin can be manufactured. By the ferrite core mounted on each of the plurality of induction coils, So that the productivity and efficiency of the tin tablet can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치의 구성 요소들이 개략적으로 도시된 모식도이다.
도 2는 도 1의 장치의 일 예가 도시된 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1의 정제 수단의 구체적인 구성 및 기능이 도시된 도면이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 제어 수단의 구체적인 기능의 일 예가 도시된 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing components of a band melting apparatus for producing high purity tin according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a perspective view showing an example of the apparatus of FIG.
Figs. 3 to 6 are views showing the specific configuration and function of the purification means of Fig. 1. Fig.
Figs. 7 to 10 are views showing an example of specific functions of the control means of Fig. 1. Fig.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 장치(1)의 개략적인 구성이 도시된 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 장치(1)는, 보트(10), 전원 공급 수단(20), 정제 수단(30), 냉각 수단(40) 및 제어 수단(50)을 포함한다.Specifically, a
보트(10)는 정제하려는 금속인 주석 금속을 수용하는 용기일 수 있다. 보트(10)는 상면이 개방된 'ㄷ'자 형상이고, 지면과 수평한 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 보트(10)는 후술하는 제어 수단(40)에 의해 일정한 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 보트(10)는 석영(quartz) 또는 알루미나(alumina) 재질로 이루어 질 수 있다. 하지만, 보트(10)의 형태 및 재질은 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 정제 환경에 따라 다양하게 변형될 수 있다.The
전원 공급 수단(20)은 고주파 전류를 인가시키는 장치일 수 있다. 전원 공급 수단(20)은 0kHz~30khz사이의 교류전류를 인가시킬 수 있는 전력원(power source)이기만 하면 그 종류나 크기에 제한을 두지 않는다.The power supply means 20 may be a device for applying a high-frequency current. The power supply means 20 does not limit the type or size of the power source so long as it is a power source capable of applying an alternating current between 0 kHz and 30 kHz.
정제 수단(30)은 전원 공급 수단(20)에 의해 발생된 고주파 전류를 인가받아 주석 금속을 국부적으로 가열할 수 있다. 즉, 정제 수단(30)은 주석 금속의 어느 한 부분에 용융 대역(melting zone) 형성시키고, 용융 대역의 온도 및 너비를 일정하게 유지시킬 수 있다. 그리고, 정제 수단(30)은 보트(10)가 이동하는 방향에 따라 용융 대역을 냉각시켜 주석 금속에 포함된 불순물을 보트(10)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동시킬 수 있다.The refining means 30 can locally heat the tin metal by receiving the high frequency current generated by the power supply means 20. [ That is, the refining means 30 can form a melting zone in any one portion of the tin metal and maintain the temperature and width of the melting zone constant. The refining means 30 cools the melting zone in accordance with the direction in which the
이를 위해, 정제 수단(30)은 적어도 하나의 유도 코일(31) 및 적어도 하나의 냉각 블록(32)로 구성될 수 있으며, 이들을 포함하는 정제 수단(30)의 구체적인 구성 및 기능은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.To this end, the purifying
냉각 수단(40)은 정제 수단(30)의 온도를 일정하게 유지시키는 장치일 수 있다. 냉각 수단(40)은 유도 코일(31)의 온도를 제어하는 제1 냉각기(미도시)와, 냉각 블록(32)의 온도를 제어하는 제2 냉각기(미도시)를 포함할 수 있다. 냉각 수단(40)은 주석 금속으로부터 고순도 주석을 제조하는 과정에서 각각의 구성이 미리 정해진 일정한 온도로 유지되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각기는 유도 코일(31)의 온도가 23℃ ~ 25℃로 유지되도록 제어하고, 제2 냉각기는 냉각 블록(32)의 온도를 3℃ ~ 5℃로 유지되도록 제어할 수 있다. 하지만, 유도 코일(31) 및 냉각 블록(32)의 온도는 상술한 예시에 한정되지 않으며 계절, 날씨, 사용환경 등에 따라 가변될 수 있으며, 경우에 따라서는 두 구성이 동일한 온도로 유지되도록 제어될 수 있다. 이러한 경우, 냉각 수단(40)은 하나의 냉각기로 구성될 수 있으며, 하나의 냉각기가 유도 코일(31)과 냉각 블록(32)의 온도를 독립적으로 제어할 수도 있다.The cooling means 40 may be a device for keeping the temperature of the purifying means 30 constant. The cooling means 40 may include a first cooler (not shown) for controlling the temperature of the
제어 수단(50)은 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 장치일 수 있다.The control means 50 may be an apparatus for controlling the overall operation of the band melting
즉, 제어 수단(50)은 보트(10)의 이동 여부 및 이동 속도를 제어하거나, 고주파 출력부(20)의 온/오프 또는 인가되는 전류량을 제어하거나, 냉각 수단(40)의 동작여부 및 설정온도를 제어할 수 있다.That is, the control means 50 controls the moving and moving speed of the
더욱 구체적으로, 제어 수단(50)은 유도 코일(31)에 고주파 전류가 흐르도록 제어하여 보트에 수용되어 있는 주석 금속의 어느 한 부분을 용융시켜 용융 대역을 형성하도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어 수단(50)은 보트(10)를 일정한 방향으로 이동시켜 기존의 용융 대역이 결정화되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 주석 금속이 냉각되면서 주석 금속에 포함된 불순물(편석)이 보트(10)의 이동 방향과 반대되는 방향을 따라 이동하여 모이게 되며, 주석 금속이 전체적으로 용융 및 결정화가 진행되면 주석 금속의 끝 부분으로 불순물이 응집하게 될 수 있다.More specifically, the control means 50 can control the high-frequency current to flow through the
또한, 제어 수단(50)은 대역 용융 과정을 용융 단계, 안정 단계 및 이동 단계로 구분하고, 각 단계별로 서로 다른 전류량을 인가하도록 고주파 출력부(20)에서 인가되는 고주파 전류량을 가변시키거나, 보트의 이동 여부를 제어할 수 있다. 제어 수단(50)의 구체적인 기능은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.In addition, the control means 50 divides the band melting process into a melting step, a stabilizing step, and a moving step, and varies the amount of high frequency current applied from the high
한편, 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 장치(1)는 진공 챔버(60)와 가스 공급 수단(70)을 더 포함하여 구성될 수 있다.The
진공 챔버(60)는 대역 용융 정제 과정을 진공 환경에서 수행하도록 진공 상태인 공간을 제공하는 일종의 하우징일 수 있다. 진공 챔버(60) 내부에는 보트(10)와 가열 수단(20)이 배치되며, 진공 챔버(60)에 의해 주석 금속의 용융 및 결정화 과정에서 동일한 환경 조건이 형성될 수 있다. 이러한 진공 챔버(60)는 진공 펌프(미도시)와 연결되어 있으며, 진공 펌프는 진공 챔버(60)의 내부를 진공 상태로 유지하도록 제어되는 장치일 수 있다.The
가스 공급 수단(70)은 주석 금속의 전처리 과정을 수행하는 장치일 수 있다. 가스 공급 수단(70)은 주석 금속의 표면에 형성된 산화 피막을 제거하도록, 불용성 기체인 질소(N2) 가스를 진공 챔버(60) 내부에 공급할 수 있다. 이하에서는, 도 1의 주요 구성들의 구체적인 구성 및 기능을 상세히 설명하기로 한다.The gas supply means 70 may be a device for performing a pretreatment process of tin metal. The gas supply means 70 can supply nitrogen (N 2) gas, which is an insoluble gas, into the
도 2 내지 도 4는 도 1의 정제 수단(30)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.Fig. 2 to Fig. 4 are diagrams showing specific configurations of the purifying means 30 of Fig.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정제 수단(30)은, 적어도 하나의 유도 코일(31) 및 적어도 하나의 냉각 블록(32)를 포함하는 장치일 수 있다.2, the purifying means 30 according to an embodiment of the present invention may be an apparatus including at least one
유도 코일(induction coil, 31)은 전원 공급 수단(20)에 의해 발생되는 고주파 전류를 인가받아 주석 금속을 국부적으로 가열하는 장치이다. 유도 코일(31)은 교류 전류인 고주파 전류에 의해 유도 가열 현상을 발생시킬 수 있다. 즉, 유도 코일(31)에 고주파 전류가 흐르면서 유도기전력이 발생하고, 유도기전력에 의해 유도 코일(31) 내부에 와전류가 발생하게 된다. 이에 따라, 와전류에 의해 유도 코일(31) 내부에 배치된 보트(10)가 가열되고, 결과적으로 보트(10) 내부의 주석 금속이 간접적으로 가열되어 용융될 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 이러한 유도 코일(31)은 복수 개로 구비될 수 있다. 유도 코일(31)이 복수 개로 구비되는 경우, 하나의 전원 공급 수단(20)에서 인가되는 고주파 전류를 직렬 또는 병렬로 인가받게 되는데, 유도 코일(31)별로 인가되는 전류량이 상이할 수 있다. 예컨대, 복수의 유도 코일(31)이 서로 병렬로 연결되는 경우, 이상적인 환경에서는 각 유도 코일(31)에 인가되는 전류량이 동일해야 되지만, 상용 제조 환경에서는 전원 공급 수단(20)과의 거리, 유도 코일(31)별로 미세한 차이를 갖는 저항성분 등에 의해 실질적으로 인가되는 전류량은 상이할 수 있다.Further, in one embodiment of the present invention, a plurality of such induction coils 31 may be provided. When a plurality of induction coils 31 are provided, the high frequency currents applied by one power supply means 20 are applied in series or in parallel, and the amount of current applied to each
이를 위해, 각각의 유도 코일(31)에는 페라이트 코어(ferrit core, 33)가 장착될 수 있다. 페라이트 코어(33)는 유도 코일(31)로 인가되는 고주파 전류를 일정한 세기로 인가되도록 제어하는 모듈이다.To this end, a
도 3 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 코일(31)의 구체적인 형상이 도시된다.3 to 4, a specific shape of the
도시된 바와 같이, 유도 코일(31)의 일정 부분에는 페라이트 코어(33)가 장착되어 있을 수 있다. 이때, 유도 코일(31)은 페라이트 코어(33)에 의해 인가된 고주파 전류의 방향이 제어될 수 있다. 예를 들어, 페라이트 코어(33)는 유도 코일(31)의 외측 측면에 돌출되도록 장착될 수 있다. 바꾸어 말하면, 페이라이트 코어(33)는 고주파 전류가 유도 코일(31)의 상부로 흐르는 것을 차단하고, 측면과 하부로만 전류가 흐르도록 장착될 수 있다. 이러한 경우, 유도 코일(31)의 상부에는 전류가 인가되지 않으므로 상부 부근에서는 주석 금속이 가열되지 않으며, 측면과 하부에만 와전류가 발생될 수 있다. 결과적으로, 유도 코일(31)은 페라이트 코어(33)에 의해 보트(10)가 형성된 부분만을 간접적으로 가열하는 효과가 발생하게 된다.As shown in the figure, the
또한, 상술한 바와 같이, 페라이트 코어(33)는 복수의 유도 코일(31)이 동일한 전류 세기를 인가받도록 함으로써, 유도 코일간에 동일한 용융 및 결정화 수준을 유지할 수 있다.Further, as described above, the
다시 도 2를 참조하면, 냉각 블록(32)는 원통 또는 사각 기둥과 같이 내부에 공간이 마련되는 장치할 수 있다. 냉각 블록(32) 내부에는 냉각용 방열체가 구비될 수 있으며, 냉각 블록(32)의 내부 온도는 상술한 냉각 수단(40)에 의해 일정한 온도로 유지될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the
냉각 블록(32)는 주석 금속이 국부적으로 가열되어 형성된 용융 대역을 냉각시켜 기존의 용융 대역을 결정화 대역으로 변경시킬 수 있다. 구체적으로, 냉각 블록(32)에 의해 용융 대역이 냉각되면서, 용융 대역에 존재하는 불순물은 주석이 재결정화할 때 동일한 물질끼리 결정을 만들려는 경향으로 인해 용융 대역쪽의 경계선쪽으로 이동할 수 있다. 이와 관련된 구체적은 설명은 후술하기로 한다.The
한편, 도 5에 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)는 유도 코일(31)과 냉각 블록(32)가 복수 개로 구비되며, 유도 코일(31)과 냉각 블록(32)는 교번적으로 배치될 수 있다. 예를 들어 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)가 두 개의 유도 코일(31)과 두 개의 냉각 블록(32)로 구성되는 경우, 제1 유도코일(31_1)-제1 냉각 블록(32_1)-제2 유도코일(31_2)-제2 냉각 블록(32_2)의 순서로 배치될 수 있다. 이때, 대역 정제 과정이 선 용융, 후 냉각이 진행되도록, 보트(10)의 이동 방향을 고려하여 유도 코일과 냉각 블록의 순서 및 위치를 결정하는 것이 바람직하다.5 to 6, a
그리고, 제1 유도 코일(31_1)과 제2 유도 코일(31_2)은 미리 설정된 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 간격이란, 보트(10)가 이동함에 따라 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 제1 냉각 블록(32_1)을 통과하면서 냉각 대역으로 모두 변환됨과 동시에, 냉각 대역을 즉시 용융 대역으로 변환시킬 수 있도록 설정된 제1 유도 코일(31_1)과 제2 유도 코일간(31_2)의 이격 거리일 수 있다.The first induction coil 31_1 and the second induction coil 31_2 may be spaced apart from each other by a predetermined interval. Here, the preset interval means that as the
구체적으로, 도 5의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)를 이용한 최초의 정제 과정에서, 보트(10)는 제1 유도 코일(31_1)과 제2 유도 코일(31_2)이 동시에 주석 금속을 용융시킬 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 5 (a), in the first purification process using the
예를 들어, 보트(10)의 이동 방향이 우측 방향이고, 본 발명에 따른 고순 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)의 각각의 유도 코일은 10cm의 폭을 갖는 용융 대역을 형성시키는 경우, 최초 보트(10)의 위치는 제2 유도 코일(31_2)의 중심부로부터 우측으로 최소 5cm이상인 곳에 보트(10)의 우측 경계가 위치하도록 배치될 수 있다. 즉, 보트(10)의 최초 위치는, 보트(10)의 이동 방향에 따라 배열된 복수 개의 유도 코일들이 동시에 주석 금속을 용융시킬 수 있도록 배치될 수 있다. 이와 동시에, 보트(10)의 최초 위치는 복수 개의 유도 코일들 중 이동 방향의 가장 외곽에 배치된 유도 코일로부터 용융 대역을 기초로 설정된 미리 정해진 간격만큼 이동되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 주석 금속의 최초 정제 시, 복수 개로 구비된 유도 코일에서 동시에 용융 대역을 형성시킬 수 있다.For example, when the moving direction of the
이후, 후술하는 정제 단계에 따라 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 최초 형성된 용융 대역은 보트(10)가 이동함에 따라 보트(10)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역은 제1 냉각 블록(32_1) 쪽으로 이동하고, 제1 냉각 블록(32_1) 내부로 이동하는 용융 대역(용융된 주석 금속)은 점차적으로 결정화되어 냉각 대역으로 변경될 수 있다.5 (b), the initially formed melting zone can be moved in the same direction as the moving direction of the
그리고, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역은 제1 냉각 블록(32_1)을 완전히 통과하면 용융 대역의 전부가 냉각 대역으로 변경될 수 있다. 이때, 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 제1 냉각 블록(32_1)을 완전히 통과하는 시점에, 냉각 대역으로 변환된 최초의 용융 대역을 다시 용융시킬 수 있는 위치에 제2 유도 코일(31_2)이 배치될 수 있다. As shown in Fig. 5 (c), if the melting zone formed by the first induction coil 31_1 passes completely through the first cooling block 32_1, the entire melting zone can be changed to the cooling zone . At this time, at the time when the melting zone formed by the first induction coil 31_1 completely passes through the first cooling block 32_1, the second induction coil 32_1 is located at a position where the first melting zone converted into the cooling zone can be melted again. (31_2) may be disposed.
즉, 제2 유도 코일(31_2)은 제1 유도 코일(31_1)과 미리 설정된 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 간격은 상술한 바와 같이 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 제1 냉각 블록(32_1)을 완전히 통과하는 시점에, 냉각 대역으로 변환된 최초의 용융 대역을 다시 용융시킬 수 있도록, 제1 유도 코일(31_1)과 제2 유도 코일(31_2)이 이격되는 거리일 수 있다.That is, the second induction coil 31_2 may be spaced apart from the first induction coil 31_1 by a predetermined interval. Here, the preset interval is set such that, at the time when the melting zone formed by the first induction coil 31_1 completely passes through the first cooling block 32_1, the first melting zone converted into the cooling zone is melted again The first induction coil 31_1 and the second induction coil 31_2 may be spaced apart from each other.
상술한 미리 설정된 간격을 설정하는 일 예로, 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)의 구조 및 성능을 분석하여, 냉각 블록의 폭과 유도 코일에 의해 형성되는 용융 대역의 폭에 대한 정보를 추출할 수 있다. 그리고, 제1 유도 코일(31_1)과 제1 냉각 블록(32_1)을 관리자에 의해 설정된 위치에 배치시키고, 제1 유도 코일(31_1)과 제1 냉각 블록(32_1)의 위치를 좌표화하여 좌표정보를 추출할 수 있다. 이후, 제1 냉각 블록(32_1)의 좌표정보, 제1 냉각 블록(32_1)의 폭, 용융 대역의 폭을 반영하여 제2 유도 코일(31_2)의 위치를 결정할 수 있다. 그리고 위치가 결정된 제1 유도 코일(31_1)과 제2 유도 코일(31_2)의 좌표정보를 기초로 두 유도 코일간의 배치 간격을 산출할 수 있다. 최종적으로, 산출된 배치 간격을 미리 설정된 간격으로 결정할 수 있다. 이후, 복수 개의 유도 코일간의 간격을 결정된 미리 설정된 간격만큼 이격하여 배치할 수 있다. 하지만, 미리 정해진 간격을 설정하는 방법은 상술한 예시에 한정되지 않으며, 상술한 바와 같이 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 제1 냉각 블록(32_1)을 완전히 통과하는 시점에, 냉각 대역으로 변환된 최초의 용융 대역을 다시 용융시킬 수 있는 위치에 제2 유도 코일(31_2)이 배치되기만 하면, 미리 정해진 간격은 다양한 방법으로 산출될 수 있다.By analyzing the structure and performance of the
한편, 복수의 유도 코일과 복수의 냉각 블록의 위치를 결정하는 다른 일 예가 도 6에 개시되어 있다.On the other hand, another example of determining the positions of the plurality of induction coils and the plurality of cooling blocks is shown in Fig.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 유도 코일뿐 아니라 냉각 블록 또한 미리 설정된 위치에 배치될 수 있다. 즉, 제1 냉각 블록(32_1)은 제1 유도 코일(31_1)로부터 미리 정해진 일정 간격만큼 이격된 곳에 배치될 수 있다. As shown, according to another embodiment of the present invention, not only each induction coil but also a cooling block can be arranged at a predetermined position. That is, the first cooling block 32_1 may be disposed at a predetermined distance from the first induction coil 31_1.
구체적으로, 제1 냉각 블록(32_1)의 폭은 유도 코일에 의해 형성되는 용융 대역의 폭과 동일하도록 설계될 수 있으며, 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 보트(10)가 이동하는 시점에 바로 냉각될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 제2 유도 코일(31_2)은 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역이 제1 냉각 블록(32_1)을 완전히 통과하는 시점에 곧바로 다시 용융될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. Specifically, the width of the first cooling block 32_1 can be designed to be equal to the width of the melting zone formed by the induction coil, and the melting zone formed by the first induction coil 31_1 can be moved At a point where it can be cooled immediately. In addition, the second induction coil 31_2 can be disposed at a position where the melting zone formed by the first induction coil 31_1 can be immediately melted at the time when it completely passes through the first cooling block 32_1.
이를 위해, 제1 냉각 블록(32_1)은, 보트(10)의 이동 방향이 우측 방향인 경우, 제1 냉각 블록(32_1)의 좌측면이 제1 유도 코일(31_1)의 중심축을 기준으로 용융 대역의 폭의 1/2만큼 이격된 위치에 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2 유도 코일(32_1)은 제1 냉각 블록(32_1)의 우측면을 기준으로 용융 대역의 폭의 1/2만큼 이격된 위치에 중심축이 위치되도록 배치될 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 냉각 블록(32_1)은 제1 유도 코일(31_1)의 중심부로부터 용융 대역의 폭만큼 이격된 위치에 중심부가 위치하도록 배치될 수 있으며, 제2 유도 코일(32_1)은 제1 냉각 블록(32_1)의 중심부로부터 용융 대역의 폭만큼 이격된 위치에 중심부가 위치하도록 배치될 수 있다. 결론적으로, 제1 냉각 블록(31_1)과 제2 냉각 블록(31_2)는 용융 대역의 폭의 두배 만큼 이격되어 배치될 수 있다. 상술한 본원 발명의 다른 실시예에 따른 유도 코일과 냉각 블록의 배치 방법에 따르면, 제1 유도 코일(31_1)에 의해 형성된 용융 대역은 후술하는 이송 단계에서 즉각적으로 냉각 대역으로 변경될 수 있으며, 냉각 블록을 완전히 통과하여 용융 대역 전체가 냉각 대역으로 변환되는 시점에서 그 즉시 다시 용융될 수 있는 효과를 가질 수 있다.To this end, when the moving direction of the
도 7 내지 도 8은 도 1의 제어 수단(50)에 의해 대역 용융 과정에 제어되는 흐름을 그래프화한 도면이다.7 to 8 are graphs showing flows controlled in the band melting process by the control means 50 in Fig.
상술한 바와 같이, 제어 수단(50)은 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)를 정제 단계별로 구분하여 제어할 수 있다.As described above, the control means 50 can separate and control the
여기서, 정제 단계는 용융 단계(110), 안정 단계(120) 및 이송 단계(130)를 포함할 수 있다. Here, the purification step may include a melting step 110, a stabilization step 120 and a transfer step 130.
용융 단계(110)는 주석 금속을 국부 가열하여 가열된 부분이 용융될때까지 가열하는 공정일 수 있다. 즉, 용융 단계(110)에서 제어 수단(50)은 주석 금속이 융용점까지 도달하는 시간을 가속화하기 위해, 유도 코일(31)에 비교적 높은 고주파 전류가 인가되도록 제어할 수 있다.The melting step 110 may be a step of locally heating the tin metal and heating it until the heated part is melted. That is, in the melting step 110, the control means 50 can control to apply a relatively high high-frequency current to the
안정 단계(120)는 용융 단계(110)에서 생성된 용융 대역(melting zone)을 미리 정해진 형상으로 형성시키면서, 이를 일정하게 유지시키는 공정일 수 있다. 안정 단계(120)에서는 용융 대역의 폭을 미리 설정된 폭만큼 확장되도록 하는 데 목적이 있다. 따라서, 용융 단계(110)에서는 주석 금속의 온도가 지속적으로 상승되도록 제어되는 것에 비하여, 안정 단계(120)에서는 용융 대역의 폭을 조절하기 위해 주석 금속을 서서히 가열시키거나 상황에 따라 일정한 온도를 유지하도록 제어될 수 있다. The stabilizing step 120 may be a step of forming a melting zone generated in the melting step 110 into a predetermined shape and keeping it constant. In the stabilization step 120, the width of the melting zone is enlarged by a predetermined width. Accordingly, in the melting step 110, the temperature of the tin metal is controlled to be continuously increased, while in the stabilizing step 120, the tin metal is slowly heated to adjust the width of the melting zone, . ≪ / RTI >
구체적으로, 제어 수단(50)은 안정 단계(120)가 수행되면 용융 대역의 형태를 미리 정해진 형상을 갖도록 제어할 수 있다. 여기서, 미리 정해진 형상은 용융 대역의 경계선이 용융 대역의 중앙을 기준으로 오목한 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 제어 수단(50)은 안정 단계(120)에서 결정되는 오목한 형상의 용융 대역의 전체적인 형상이 변형되지 않도록 제어할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 설명은 후술하기로 한다.Specifically, when the stabilization step 120 is performed, the control means 50 can control the shape of the melting zone to have a predetermined shape. Here, the predetermined shape is characterized in that the boundary line of the melting zone is concave with respect to the center of the melting zone. Further, the control means 50 can control so that the overall shape of the concave shaped melting zone determined in the stabilization step 120 is not deformed. A detailed description related to this will be given later.
이송 단계(130)는 안정 단계(120)에서 형성된 용융 대역을 유지시키면서 냉각 블록으로 이송시키는 공정일 수 있다. 제어 수단(50)은 이송 단계(130)에서 용융 대역이 일정하게 유지되도록 유도 코일(31)에 비교적 낮은 전류를 인가시키도록 제어할 수 있다.The transferring step 130 may be a process of transferring the molten zone formed in the stabilizing step 120 to the cooling block while maintaining the molten zone. The control means 50 can control to apply a relatively low current to the
한편, 유도 코일(31) 및 냉각 블록(32)이 복수 개로 마련되는 경우, 첫번째 유도 코일과 냉각 블록에서 상술한 정제 단계(100)를 모두 수행한 후 두번째 유도 코일과 냉각 블록에서 정제 단계를 반복하여 수행할 수 있다.On the other hand, if the
도 7을 참조하면, 제어 수단(50)이 상술한 정제 단계를 수행하는 일 예가 도시된다.Referring to Fig. 7, an example in which the control means 50 performs the above purification step is shown.
제어 수단(50)은 미리 설정된 시간 구간 동안 각각의 정제 단계를 수행할 수 있다. 또한, 제어 수단(50)은 현재 공정중인 단계에 따라 보트(10)의 이동여부 및 이동 속도와, 유도 코일(31)에 인가되는 고주파 전류의 세기가 가변되도록 제어할 수 있다.The control means 50 may perform the respective purification steps for a predetermined time interval. Also, the control means 50 can control the movement and the moving speed of the
먼저, 사용자로부터 동작 신호가 입력되면, 제어 수단(50)은 100~300초 사이의 구간 중 미리 설정된 시간 구간(예컨대, 170초)까지 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(10)가 용융 단계(110)를 수행하도록 제어할 수 있다. 용융 단계(100)에서, 제어 수단(50)은 유도 코일(31)에 10~15A/2.3Kw가 인가되도록 전원 공급 수단(20)의 출력을 제어할 수 있다. 그리고, 제어 수단(50)은 보트(50)는 이동되지 않고 정지되어 있도록 제어할 수 있다. First, when an operation signal is inputted from a user, the
이후, 제어 수단(50)은 용융 단계(110)가 종료된 시점부터 50~150초 사이 중 어느 하나의 시간 구간까지 안정 단계(120)를 공정하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 수단(50)은 유도 코일(31)에 인가되는 전류의 세기가 5~10A가 되도록 제어할 수 있다. 즉, 제어 수단(50)은 안정 단계(120)에 인가되는 전류의 세기를 용융 단계(110)에서 인가된 전류의 세기보다 작은 값으로 설정할 수 있다.Then, the control means 50 may control the stabilization step 120 to be performed for any one of the time periods from 50 to 150 seconds from the end of the melting step 110. At this time, the control means 50 can control the intensity of the current applied to the
마지막으로, 제어 수단(50)은 안정 단계(120)가 미리 설정된 시간 구간 동안 작동된 후 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)가 이송 단계(130)를 수행하도록 제어할 수 있다. 이송 단계(130)에서, 제어 수단(50)은 보트(10)가 0.5mm/min~2.0mm/min의 속도로 이동하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어 수단(50)은 안정 단계(120)에 인가된 전류 세기보다 작은 크기의 전류(5~8A)를 유도 코일(31)에 인가하도록 제어할 수 있다.Finally, the control means 50 can control the
이때, 제어 수단(50)이 상술한 정제 단계를 수행함으로써, 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)는 불순물의 이동 방향을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어 수단(50)은 정제 단계(100)를 수행하는 과정에서 주석 금속에 형성되는 융용 대역이 중앙을 기준으로 경계 부분이 오목한 형상으로 형성되도록 제어할 수 있다. At this time, the
도 8 내지 도 9를 함께 참조하면, 용융 대역의 형상에 따라 불순물이 이동하는 방향의 일 예가 도시된다. 8 to 9 together show an example of the direction in which the impurities move according to the shape of the melting zone.
도 8의 (a)는 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)에 의해 형성되는 용융 대역의 일 예가 도시된다. 보트(10)이 이동 방향이 좌측에서 우측인 경우, 도시된 냉각 대역이 최초의 용융 대역이 될 수 있다. 즉, 제어 수단(50)은 용융 단계(110)를 수행하는 동안 주석 금속을 간접적으로 가열하여 용융 대역이 형성되도록 제어하고, 안정 단계(120)를 수행하는 동안 용융 대역의 온도를 균일화하고, 용융 대역과 주석 금속간의 경계를 일정하게 확보하도록 제어할 수 있다. 그리고, 이송 단계(130)가 시작되면, 제어 수단(50)은 보트(10)을 우측 방향으로 이동시켜 냉각 블록(32)에 의해 최초 형성된 용융 대역을 냉각시킬 수 있다. 8 (a) shows an example of a melting zone formed by the
이 과정에서, 용융 대역은 냉각(재결정) 대역으로 변경되고, 최초 용융 대역의 좌측 부분의 주석 금속에는 도시된 용융 대역이 형성될 수 있다. 그리고, 최초의 용융 대역이 보트(10)의 이동 방향과 반대 방향인 우측에서 좌측으로 점차적으로 냉각되는 과정에서, 같은 물질(주석)끼리 결정화가 되려는 경향으로 인해 주석 금속에 포함된 불순물은 아직 냉각되지 않은 용융 대역 쪽으로 이동하게 된다. 즉, 불순물은 용융 대역의 좌측 경계선 부근으로 이동하게 되며, 전체적으로는 보트(10)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 이동하여 재배열될 수 있다.In this process, the melting zone is changed to the cooling (recrystallization) zone, and the melting zone shown in the tin metal in the left portion of the initial melting zone can be formed. In the process of gradually cooling the first molten zone from the right side to the left side opposite to the moving direction of the
이때, 용융 대역이 도 8의 (b) 및 도 9의 (a)와 같이 볼록한 형상일 경우, 냉각 과정에서 불순물이 보트의 양 벽면 쪽으로 분산될 수 있다. 그리고, 용융 대역이 도 8의 (c)와 같이 평평한 형상일 경우, 냉각 과정에서 불순물이 고르게 분산되어 정제 효율이 떨어질 수 있다. 반면, 용융 대역이 도 8의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 오목한 형상인 경우, 냉각 과정에서 불순물이 중앙쪽으로 이동하게 되므로 정련 효율이 증가할 수 있다. 한편, 용융 대역이 오목한 형상을 가지도록 제어되면, 도 5 내지 도 6을 참조하여 상술한 용융 대역의 폭은 외측으로 가장 돌출된 부분을 기준으로 결정될 수 있다.At this time, when the melting zone is a convex shape as shown in Figs. 8 (b) and 9 (a), the impurities can be dispersed toward both wall surfaces of the boat during the cooling process. When the melting zone is a flat shape as shown in FIG. 8 (c), the impurities may be evenly dispersed during the cooling process and the purification efficiency may be lowered. On the other hand, when the melting zone is a concave shape as shown in Figs. 8 (a) and 9 (b), the refining efficiency can be increased since the impurities move toward the center during the cooling process. On the other hand, if the melting zone is controlled to have a concave shape, the width of the melting zone described above with reference to FIGS. 5 to 6 can be determined on the basis of the outermost protruding portion.
실험 결과에 따르면, 유도 코일(31)에 인가되는 고주파 전류가 적절한 수준, 다시 말해 미리 설정된 임계구간 내에서 인가되는 경우, 용융 대역은 중앙을 기준으로 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 인가되는 고주파 전류의 세기가 커질수록, 용융 대역은 오목한 형상에서 평평한 형상으로, 또는 평평한 형상에서 볼록한 형상으로 변형될 수 있다.According to the experimental results, when the high-frequency current applied to the
더욱 적절하게는, 도 10에 도시된 바와 같이 보트(10)내에 충진되는 주석 금속의 충진율이 미리 설정된 비율(예를 들어, 40%)만큼 충진되고, 유도 코일(31)과 보트(10)의 중심부가 일치하는 조건 하에서, 상술한 도 5에 개시된 정제 단계대로 수행되는 경우 용융 대역은 오목한 형상으로 형성되어 유지될 수 있다. 하지만, 이러한 조건들은 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 사용 환경에 따라 다양한 수치로 조절될 수도 있다. 예를 들어, 정제되는 주석의 생산량을 늘리고자 보트(10) 내에 수용되는 주석 금속의 충진율을 50%로 설정하는 경우, 정제 단계별로 인가되는 고주파 전류의 세기는 상술한 예시보다 커질 수 있으며, 보트(10)의 이동 속도는 감소될 수 있다.10, the filling rate of the tin metal filled in the
이와 같이, 제어 수단(50)은 상술한 정제 단계별로 유도 코일(31)에 인가되는 고주파 전류의 세기, 냉각 블록(32)의 온도 및 보트(10)의 이동여부 및 이동 속도를 상술한 예시와 같이 제어함으로써 용융 대역이 오목한 형상으로 형성되면서 유지되도록 제어할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치(1)를 이용하여 주석 금속을 대역 정제하는 경우, 불순물의 어느 한 지점에 집중되도록 불순물의 이동 방향을 제어함으로써 정제 과정에서 정련 효율이 증대될 수 있다.As described above, the control means 50 controls the intensity of the high-frequency current applied to the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
10: 보트
20: 전원 공급 수단
30: 가열 수단
40: 냉각 수단
50: 제어 수단
60: 진공 챔버
70: 가스 공급 수단10: Boat
20: Power supply means
30: Heating means
40: cooling means
50: control means
60: vacuum chamber
70: gas supply means
Claims (11)
고주파 전류를 출력하는 전원 공급 수단;
상기 전원 공급 수단으로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 주석 금속을 국부적으로 가열하여 가열된 위치에 용융 대역(melting zone)을 형성시키는 적어도 하나의 유도 코일;
상기 보트가 이동하는 방향에 따라 상기 용융 대역을 냉각시켜 상기 주석 금속에 포함된 불순물을 일정한 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 냉각 블록; 및
융융 단계, 안정 단계 및 이송 단계를 포함하는 정제 단계를 수행하며, 상기 정제 단계에 따라 상기 보트의 이동여부를 제어하거나, 상기 정제 단계에 따라 상기 전원 공급 수단에서 출력되는 고주파 전류의 세기가 가변되도록 제어하여 상기 용융 대역이 미리 정해진 형상으로 유지되도록 제어하는 제어 수단을 포함하고,
상기 유도 코일 및 상기 냉각 블록은,
상기 보트가 이동하는 방향에 따라 기설정된 간격만큼 이격된 상태로 배치되어, 상기 보트가 이동하는 방향을 따라 지정된 위치에 상기 용융 대역과 상기 용융 대역을 통과한 주석 금속을 냉각시키는 냉각 대역을 순차적으로 형성시키고,
상기 용융 대역에서 유지되는 미리 정해진 형상은,
상기 용융 대역의 중앙을 기준으로 경계선이 만곡된 형상을 갖고,
상기 용융 대역과 상기 냉각 대역은,
상기 유도 코일과 상기 냉각 블록의 구조 및 성능 중 적어도 하나의 특성에 따라 각 대역이 형성되는 폭이 결정되고,
상기 기설정된 간격은,
상기 유도 코일과 상기 냉각 블록의 구조 및 성능 중 적어도 하나의 특성에 따라 형성된 대역의 폭과 동일하게 설정되어, 상기 유도 코일이 상기 용융 대역의 중앙에 위치하고 상기 대역의 폭의 절반만큼 이격된 거리에 상기 냉각 블록이 위치하여 상기 용융 대역과 상기 냉각 대역이 연속적으로 형성되며,
상기 보트는,
상기 용융 대역과 상기 냉각 대역의 폭의 합보다 길게 형성되는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
Boats for receiving tin metal;
Power supply means for outputting a high-frequency current;
At least one induction coil receiving a high frequency current from the power supply means and locally heating the tin metal to form a melting zone at a heated position;
At least one cooling block for cooling the molten zone according to a direction in which the boat moves and moving the impurities contained in the tin metal in a predetermined direction; And
A stabilizing step and a conveying step are carried out to control the movement of the boat according to the purifying step or to control the movement of the boat according to the purifying step so that the intensity of the high- And control means for controlling the molten zone to be maintained in a predetermined shape,
Wherein the induction coil and the cooling block are arranged such that,
And a cooling zone for cooling the tin metal that has passed through the melting zone and the melting zone at a designated position along a direction in which the boat moves, Lt; / RTI &
The predetermined shape to be held in the melting zone is,
A boundary line is curved with respect to the center of the melting zone,
Wherein the melting zone and the cooling zone are formed by a melt-
Wherein a width at which each band is formed is determined according to at least one of a structure and a performance of the induction coil and the cooling block,
The predetermined interval may be,
The induction coil is set to be equal to the width of the band formed according to at least one of the characteristics of the structure and the performance of the induction coil and the cooling block so that the induction coil is located at the center of the melting zone and spaced apart by half the width of the band Wherein the cooling block is located and the melting zone and the cooling zone are continuously formed,
The boat,
Wherein the width of the cooling zone is longer than the sum of the widths of the melting zone and the cooling zone.
상기 제어 수단은,
상기 용융 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기를 상기 안정 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기보다 크도록 제어하고,
상기 안정 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기를 상기 이송 단계에 인가되는 고주파 전류의 세기보다 크도록 제어하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
Controlling the intensity of the high-frequency current applied to the melting step to be greater than the intensity of the high-frequency current applied to the stabilizing step,
Wherein the control unit controls the intensity of the high-frequency current applied to the stabilization step to be greater than the intensity of the high-frequency current applied to the conveying step.
상기 제어 수단은,
상기 정제 단계가 상기 용융 단계와 상기 안정 단계 중 어느 하나의 단계로 판단되면 상기 보트가 정지되어 있도록 제어하고,
상기 정제 단계가 상기 이송 단계로 판단되면 상기 보트를 미리 정해진 속력으로 이동시키도록 제어하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치. The method according to claim 1,
Wherein,
And controlling the boat to be stopped when it is determined that the refining step is one of the melting step and the stabilizing step,
And controlling the boat to move at a predetermined speed when the purification step is determined as the transferring step.
상기 제어 수단은,
상기 정제 단계를 수행하면서 상기 용융 대역을 미리 정해진 형상으로 형성되면서 유지되도록, 정제 단계별로 상기 고주파 전류의 세기를 가변시키고, 상기 정제 단계별로 상기 보트의 이동여부와 이동 속도를 제어하며, 상기 융융 단계, 상기 안정 단계 및 상기 이송 단계를 미리 정해진 서로 다른 시간 동안 수행하되,
상기 미리 정해진 형상은,
상기 용융 대역의 중앙을 기준으로 경계가 오목한 형상인 것을 특징으로 하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
Controlling the moving speed and the moving speed of the boat according to the purifying step, changing the strength of the high-frequency current according to the purifying step so that the melting zone is formed in a predetermined shape while performing the purifying step, , The stabilizing step and the transferring step are performed for different predetermined times,
The predetermined shape is a shape,
Characterized in that the boundary is concave with respect to the center of the melting zone.
상기 유도 코일은 상기 보트가 이동하면서 중심부를 통과하도록 배치되고,
상기 냉각 블록은 내부에 방열체가 구비된 것을 특징으로 하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 1,
The induction coil is arranged to pass through the center portion while the boat moves,
Wherein the cooling block is provided with a heat dissipator therein.
상기 유도 코일 및 상기 냉각 블록은 복수 개로 구비되며,
상기 유도 코일과 상기 냉각 블록이 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the induction coil and the cooling block are provided in plural,
Characterized in that the induction coil and the cooling block are alternately arranged.
상기 유도 코일과 상기 냉각 블록이 교번적으로 배치되는 것은,
상기 보트의 이동 방향을 기준으로 제1 유도 코일, 제1 냉각 블록, 제2 유도 코일 및 제2 냉각 블록이 순차적으로 배치되는 것이고,
상기 제2 유도 코일은,
상기 보트가 이동함에 따라 상기 제1 유도 코일에 의해 형성된 용융 대역이 상기 제1 냉각 블록을 통과하면서 냉각 대역으로 모두 변환됨과 동시에, 상기 냉각 대역을 다시 용융 대역으로 변환시키는 위치에 배치되는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 6,
The induction coil and the cooling block are alternately arranged,
The first induction coil, the first cooling block, the second induction coil, and the second cooling block are sequentially disposed on the basis of the moving direction of the boat,
Wherein the second induction coil
Wherein the molten zone formed by the first induction coil is converted into a cooling zone while passing through the first cooling block as the boat moves and is disposed at a position for converting the cooling zone into a melting zone again, A band melting purification apparatus for manufacturing.
상기 유도 코일이 복수 개로 구비되는 경우 각각의 유도 코일에는,
복수의 유도 코일이 동일한 가열 온도 및 가열 시간으로 가열되도록, 각각의 유도 코일에 인가되는 고주파 전류의 흐름을 제어하는 페라이트 코어가 장착된 것을 특징으로 하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 6,
When a plurality of induction coils are provided,
Characterized in that a ferrite core for controlling the flow of high frequency current applied to each induction coil is mounted so that the plurality of induction coils are heated at the same heating temperature and heating time.
상기 페라이트 코어는,
상기 유도 코일의 상부 방향으로 흐르는 고주파 전류를 차단하고,
상기 유도 코일의 측면과 하부로 흐르는 고주파 전류는 통과시키는 것을 특징으로 하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the ferrite core comprises:
A high frequency current flowing in an upper direction of the induction coil is cut off,
And a high-frequency current flowing to the side surface and the lower portion of the induction coil is passed through the band-pass filter.
상기 유도 코일, 상기 냉각 블록 및 상기 보트를 수용하며, 상기 정제 단계가 진공 상태에서 공정되도록 내부를 진공 상태로 유지하는 진공 챔버를 더 포함하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a vacuum chamber for receiving the induction coil, the cooling block and the boat, the vacuum chamber maintaining the interior in a vacuum so that the purification step is performed in a vacuum state.
상기 주석 금속의 표면에 형성된 산화 피막을 제거하는 전처리 과정을 수행하도록, 상기 진공 챔버에 불용성 가스를 주입하는 가스 공급 수단을 더 포함하는, 고순도 주석 제조를 위한 대역 용융 정제 장치.11. The method of claim 10,
Further comprising gas supply means for injecting an insoluble gas into the vacuum chamber so as to perform a pretreatment process for removing an oxide film formed on the surface of the tin metal.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20170055260 | 2017-04-28 | ||
KR1020170055260 | 2017-04-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101903032B1 true KR101903032B1 (en) | 2018-10-01 |
Family
ID=63877765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170073764A KR101903032B1 (en) | 2017-04-28 | 2017-06-13 | Zone refining apparatus for producting high purity tin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101903032B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101580495B1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-12-28 | 한국기초과학지원연구원 | Apparatus for controlling trace elements in low melting metals |
-
2017
- 2017-06-13 KR KR1020170073764A patent/KR101903032B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101580495B1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-12-28 | 한국기초과학지원연구원 | Apparatus for controlling trace elements in low melting metals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7617863B2 (en) | Method and apparatus for temperature control in a continuous casting furnace | |
EA011381B1 (en) | Method and apparatus for refining a molten material | |
TW201005138A (en) | Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet | |
JP2007132654A (en) | Screw conveyer type purifying device, and purifying method using same | |
KR101903032B1 (en) | Zone refining apparatus for producting high purity tin | |
EP2481511B1 (en) | Gold removal from electronic components | |
US9056776B2 (en) | Remote cool down of a purified directionally solidified material from an open bottom cold crucible induction furnace | |
CN104711438B (en) | A kind of method and its device for preparing high purity gallium | |
US3108169A (en) | Device for floating zone-melting of semiconductor rods | |
US7197061B1 (en) | Directional solidification of a metal | |
CN110819823A (en) | Method for preparing high-purity aluminum and prepared 5N high-purity aluminum | |
US3100250A (en) | Zone melting apparatus | |
JP2008246545A (en) | Manufacturing apparatus for metal-ceramic jointed substrate | |
JPS58217419A (en) | Method and device for manufacturing polycrystal silicon rod | |
JPH03190125A (en) | Dry etching device | |
KR101579770B1 (en) | Apparatus for controlling trace elements by using multi heat source in low melting metals | |
JPS61186408A (en) | Production of amalgam for fluorescent lamp | |
KR101580495B1 (en) | Apparatus for controlling trace elements in low melting metals | |
Ghosh et al. | A Review on the Zone Refining Process Technology toward Ultra‐Purification of Gallium for GaAs/GaN‐based Optoelectronic Device Applications | |
US3389987A (en) | Process for the purification of materials in single crystal production | |
JP2007088451A (en) | Manufacturing method for thermoelectric material, manufacturing method for thermoelectric element, and manufacturing method for thermoelectric module | |
US7048799B2 (en) | Device for producing alloy crystals by cooling and controlled solidification of a liquid material | |
KR101745308B1 (en) | Method for controlling trace elements in low melting metals | |
US3038241A (en) | Semiconductor device | |
CN113265700B (en) | Method for homogenizing solute of ingot, method for preparing ingot with uniform composition and alloy ingot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AMND | Amendment | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |