KR102199328B1 - 분말코팅장치 - Google Patents

분말코팅장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102199328B1
KR102199328B1 KR1020170069709A KR20170069709A KR102199328B1 KR 102199328 B1 KR102199328 B1 KR 102199328B1 KR 1020170069709 A KR1020170069709 A KR 1020170069709A KR 20170069709 A KR20170069709 A KR 20170069709A KR 102199328 B1 KR102199328 B1 KR 102199328B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
unit
reaction vessel
powder
scraper
Prior art date
Application number
KR1020170069709A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170069968A (ko
Inventor
송영식
이장수
이소담
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020170069709A priority Critical patent/KR102199328B1/ko
Publication of KR20170069968A publication Critical patent/KR20170069968A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102199328B1 publication Critical patent/KR102199328B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating

Abstract

본 발명은 분말코팅장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공챔버 내에서 회전하는 회전체의 회전 방식을 변경하여 회전체 내의 유동중인 다량의 금속 입자, 세라믹 입자, 산화물 입자 등의 미립자의 표면에 균일한 코팅층을 형성하는 분말코팅장치에 관한 것이다.

Description

분말코팅장치{Powder coating apparatus}
본 발명은 분말코팅장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공챔버 내에서 회전하는 회전체의 회전 방식을 변경하여 회전체 내의 유동중인 다량의 금속 입자, 세라믹 입자, 산화물 입자 등의 미립자의 표면에 균일한 코팅층을 형성하는 분말코팅장치에 관한 것이다.
최근 미세 소자의 발달에 따라 분말 코팅이 각광을 받고 있다. 그런데, 분말상인 피처리재를 대상으로 코팅시 피처리재가 단순한 평판이나 고정된 기판재나 물체 또는 지그에 의해서 유지되면서 회전이나 정해진 motion이 이뤄지는 물체를 처리하는 것이 아니라 거의 random하게 움직이는 미세한 입자를 대상으로 하는 점이 가장 큰 어려움이다.
종래 분말의 코팅 처리를 위한 박막 증착법에는 나노급 분말의 균일한 박막코팅을 위해서 원자단위의 정확한 두께 조절이 용이한 ALD 방식의 성장 방법이 도입된 바 있다. 이러한 ALD 방법을 이용하여 나노분말 표면에 박막을 증착시키는 방식에는 유동층 반응기(fluidized bed reactor)를 이용하는 방법이 있다. 이러한 유동층 반응기를 이용한 ALD 방법으로 분말을 코팅하는 방법은 예를 들면 미국특허공개공보 제2011/0200822호에 제안되어 있다. 이러한 유동층 반응기를 이용한 방식은 기계적인 진동을 이용하여 분말의 유동화를 촉진시키는 방법으로 박막의 코팅시 분말의 응집을 방지하여 균일한 분말 코팅이 가능하도록 고안된 방식으로서, 챔버 내부의 튜브(금속 소결필터)의 회전을 통하여 내부의 분말을 교반시키며, 금속 소결필터로 주입되는 가스는 그 몸체에 형성된 다수의 구멍을 통해 배출됨으로써 실행된다. 그러나 이러한 방식의 코팅 장치의 경우, 수평으로 주입되는 가스는 금속 소결 필터의 원통면의 다수의 구멍을 통하여 배출된다. 이때 가스 주입 장치에서 가까운 곳에 위치한 분말의 경우에는 가스와 반응 확률이 크지만, 반대로 가스 주입 장치에서 떨어진 곳에 위치한 분말의 경우에는 분말과 가스의 반응 확률이 적어지게 되어 균일한 코팅의 한계가 존재하는 문제점이 있다. 또한, 금속 소결 필터의 원통면에 위치한 다수의 구멍으로 가스가 배출되는데, 하부 쪽의 배출 구멍은 분말이 축적되어 막히게 되고, 이로 인하여 주입되는 가스의 기체 흐름은 금속필터의 하부보다는 상부에서 양쪽으로 흐르게 되어 하부 쪽에 축적되어있는 분말과 기체의 반응 확률이 떨어지게 되며, 하부 구멍과 분말의 간섭에 의해 분말 코팅 효율이 감소하는 문제점이 있다.
한편, 상술된 ALD 방법에 따른 분말코팅장치가 아니라 물리기상증착공정을 이용하는 미세분말 코팅장치로는 특허출원번호 제10-2007-0089024호에서 물리 기상 증착 공정의 반응 공간을 확보하는 진공챔버; 상기 진공챔버에 설치되어, 미세분말을 상기 진공챔버 내에 주입하는 미세분말 주입부; 상기 진공챔버 내에 배치되는 회전체를 가지며, 상기 회전체 내의 상기 주입된 미세분말을 유동하기 위하여 상기 회전체를 회전하도록 구동하는 회전구동부를 갖는 미세분말 유동부; 상기 진공챔버에 설치되어, 상기 회전체 내의 유동하는 미세분말에 코팅 물질을 상기 물리 기상 증착 공정에 의해 코팅하도록 상기 진공챔버 내에 코팅 물질 소스와 에너지를 공급하는 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부; 및 상기 진공챔버에 연통되어, 상기 진공챔버를 배기하는 배기부를 포함하는 구성을 개시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 특허에서는 분말이 담기는 회전체(21)의 중앙에 회전축을 달아서 고속으로 회전할 수 있으며, 회전체(21) 내의 미세분말의 양호한 유동을 위해 도 1에 도시되지는 않았지만, 회전체(21) 내부에 형성된 고정체가 형성되고 있다. 하지만, 이러한 구성만으로는 회전체 내의 분말(1)이 뭉쳐있거나 잘 섞이지 않는 문제점을 해결할 수 없고 그 결과 균일하게 코팅된 분말을 얻을 수 없게 된다.
본 발명자들은 상술된 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 물리기상증착공정을 이용하여 미립자의 표면에 균일한 코팅층을 형성할 수 있는 구조의 분말코팅장치를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 코팅반응용기의 회전을 한 방향으로만 회전하는 것이 아니라 일정 구간을 왕복하는 구간반복형 회전 방식을 채택하고, 스크래퍼 유닛을 구비함으로써 물리기상증착공정을 이용하더라도 분말이 뭉쳐있거나, 잘 섞이지 않는 문제가 발생할 수 있는 다량의 분말을 대상으로 균일한 코팅층을 형성할 수 있는 구조의 분말코팅장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 진공챔버; 상기 진공챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 그 내부에 위치한 분말이 코팅되는 코팅반응용기; 상기 코팅반응용기의 회전을 제어하는 회전 유닛; 상기 코팅반응용기 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛; 상기 분말을 코팅물질로 코팅하도록 상기 코팅반응용기 내에 코팅물질소스와 에너지를 공급하는 코팅유닛; 상기 진공챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛; 및 상기 코팅반응용기 내에 상기 코팅반응용기와 분리되도록 1개 이상 설치되어 상기 코팅반응용기의 회전에 따라 이동하는 분말을 교반하는 스크래퍼유닛;을 포함하는 분말코팅장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅유닛은 상기 코팅반응용기의 회전축과 수직하게 설치되고, 상기 코팅반응용기는 상기 회전유닛에 의해 상기 코팅유닛을 중심으로 일정 각도 범위의 구간 반복형으로 회전되도록 제어된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛은 일정폭과 두께를 갖고 상기 코팅반응용기의 회전축방향 길이보다 작은 길이를 갖는 블레이드를 포함하는데, 상기 블레이드는 상기 코팅반응용기 내면에 수직한 방향으로 접촉되거나 일정간격 이격되어 고정되는 수동형 구조를 갖는다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛은 일정폭과 두께를 갖고 상기 코팅반응용기의 회전축방향 길이보다 작은 길이를 갖는 블레이드를 포함하는데, 상기 블레이드는 상기 코팅반응용기와 접촉되거나 일정간격 이격되어 상기 코팅반응용기의 회전과 별개로 회전하는 능동형 구조를 갖는다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛은 상기 코팅반응용기와 접촉되거나 대향되는 단부측으로 절연성 소재로 된 보조스크래퍼유닛이 더 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조스크래퍼유닛은 그 두께가 1mm이하인 필름 상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 보조스크래퍼유닛은 상기 스크래퍼유닛의 길이방향에 수직한 절개선이 1개 이상 형성된 구조이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛이 3개 설치되는 경우, 1개는 상기 코팅유닛의 중심축선상에 설치되고 다른 2개는 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위의 구간 양단에 각각 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛이 2개 설치되는 경우, 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 각각 50도 이하의 각도 범위를 갖는 구간 양단에 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스크래퍼유닛이 1개 설치되는 경우, 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위를 갖는 구간 내에서 상기 중심축선상의 위치 상기 중심축선의 좌측 일정 위치 및 상기 중심축선의 우측 일정위치에 위치하도록 일정 시간 간격으로 상기 스크래퍼유닛의 위치가 이동되는 구조를 갖도록 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅유닛은 스퍼터링 방식의 코팅 물질소스 및 에너지 공급부와 기상증착(evaporation) 방식 또는 DLC 코팅을 위한 바이어스 인가에 의한 PECVD 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부 중 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스퍼터링 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부는, 스퍼터 건, 상기 스퍼터 건으로부터 스퍼터링되는 코팅 물질 타겟, 및 상기 스퍼터 건에 고주파 전원 또는 DC전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 코팅 물질 타겟은 도체 물질, 반도체 물질, 절연체 물질 중 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 진공챔버는 그 외부에 냉각유닛이 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각유닛은 워터재킷이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명의 분말코팅장치에 의하면, 코팅반응용기의 회전을 한 방향으로만 회전하는 것이 아니라 일정 구간을 왕복하는 구간반복형 회전 방식을 채택하고, 스크래퍼 유닛을 구비함으로써 물리기상증착공정을 이용하더라도 분말이 뭉쳐있거나, 잘 섞이지 않는 문제가 발생할 수 있는 다량의 분말을 대상으로 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 분말장치의 회전체를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 분말코팅장치에서 코팅반응용기의 회전축 및 구간반복회전 개념을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분말코팅장치의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 분말코팅장치를 구성하는 코팅반응용기, 코팅유닛 및 스크래퍼유닛의 연결관계를 도시한 구성도이다.
도 5는 도 4의 구성에서 코팅반응용기의 변형예를 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명에 따른 분말코팅장치에서, 스크래퍼유닛이 코팅반응용기에 설치된 상태를 보여주는 도면이고, 6b는 스크래퍼유닛이 회전지지부를 포함하여 코팅반응용기와 별도로 고정 설치되는 일 실시예를 보여주는 도면이고, 6c는 본 발명에 따른 분말코팅장치를 구성하는 스크래퍼유닛의 다른 실시예를 도시한 것이며, 도 6c는 보조 스크래퍼유닛의 변형예를 도시한 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 코팅반응용기에 스크래퍼유닛이 1 개, 2개 및 3개가 설치된 상태를 보여주는 구성도이다.
도 8a는 코팅전의 실리카 사진이고, 도 8b는 본 발명의 분말코팅장치를 이용하여 코팅된 분말의 사진이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니며, 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 특징은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 코팅반응용기의 회전방식을 한 방향으로 일정하게 회전하는 것이 아니라 일정한 구간을 왕복하는 구간 반복형으로 하면서 코팅반응용기와 별개로 분리되어 코팅반응용기를 따라 회전하지 않는 스크래퍼유닛을 설치함으로써 코팅반응용기 내에 위치한 다량의 분말 표면에 균일한 코팅층을 형성할 수 있는 구조를 갖는 분말코팅장치에 있다.
본 발명에서 사용되는 분말 또는 미립자는 통상 직경 1 ?? 10 ㎛의 마이크론 사이즈 입자를 의미할 수 있지만 경우에 따라서는 수십 내지 수백 마이크론급 입자나 수나노 내지 수백 나노사이즈의 입자 또한 포함하는 개념일 수 있다.
여기서 분말이 수 마이크론(1~10㎛)급에 해당하는 입자일 때, 실리카를 예로 들면 육안 상으로 보기에는 거의 밀가루처럼 보일 수 있으며, 이들은 거의 달라붙어 있는 상태이다. 여름철 습도가 높을 때는 분말 사이에는 습기가 스며들어 분말사이에는 미세한 물방울이 존재한다. 이러한 물방울은 분말이 더욱 엉기게 하고 분말의 섞임과 자리바꿈을 어렵게 한다. 통상 분말은 한 개 분말의 층으로 존재하지 않고 담겨있는 용기나 통의 모양에 따라서 형태가 정해지며, 서로 엉겨있는 클러스터의 형태로 존재한다. 만일 분말이 1cm 쌓여 있다면 3㎛ 크기의 분말이 수직으로 쌓였을 때, 한 개의 입자 열에는 3,333개의 분말이 존재하고, 실제로는 쌓이는 방법에 따라서는 이보다 훨씬 많이 존재한다. 이는 한 점에서 쌓여 있는 분말의 개수지만 전체적으로는 2차원적으로 클러스터를 이루면서 3차원적인 클러스터를 이루게 된다. 만일 입자 크기가 10㎛인 경우는 1,000개의 분말이 한점에서 맞닿아 존재하며, 마찬가지로 3차원적인 클러스터로는 어마어마한 수의 입자가 존재하게 된다. 이러한 특성으로 인해 random하게 움직이는 미세한 입자인 점이 분말상의 스퍼터링에 의한 코팅을 어렵게 할 수 있다.
또한, 이들 분말의 교반이 어려워 결국 정체된 채로 쌓여 있으면 하부나 덮여져 있는 입자들은 코팅이 되기 힘들다는 문제가 있을 수 있다. 따라서 분말의 코팅은 덩어리째 뭉쳐있는 클러스터를 대상으로 하면 문제가 있다. 개별 입자 하나하나에 코팅이 되어야 원하는 목적과 용도에 맞는 사용이 가능하기 때문이다.
예를 들어 10cm x 10cm의 면적에 해당하는 분말이 1cm 높이로 사각형 용기에 담겨 있고, 중첩되어 쌓이지 않고 분말이 닿아 있으면서 최대한 펼쳐진 상태로 존재한다고 가정해도, 3㎛ 크기의 분말은 해당 면적의 한 층의 분말 수는 1.111x109 개다. 즉, 약 11억개이다. 한 층이므로 한 개의 분말이 닿아 있으면서 최대한 높게 1cm 쌓여 있는 높이의 개수인 3,333개를 곱하면, 전체의 분말 수는 3.704x1012 개다. 즉, 3조 7천억 개 정도인 셈이다. 10㎛ 크기의 분말은 약 1x1011 개, 무려 1천억개가 존재한다. 제한된 10cm x 10cm 넓이에 높이 1cm라는 제한된 영역에서, 3조에 육박하는 입자를 하나하나씩 균일하게 코팅하는 것은 당연히 쉬운 일이 아닌 것이다.
더욱이, 물리기상증착공정 특히 스퍼터링은 line-of-sight의 방식으로 코팅이 이뤄지게 된다. 즉 보통은 스퍼터링 건에 장착된 타겟 앞에 놓인 대상물(피처리재)에서 타겟에 노출된 부분이 주로 코팅이 되게 된다. 미세한 입자에 균일하게 코팅이 된다는 것은 수조에서 수십조의 분말 알갱이가 코팅이 가능한 영역에 들어올 때만 가능하다. 이는 결국 분말이 놓인 상태에서 맨위층이 가장 코팅되기 쉽다는 것이고 일부 층까지는 침투하는 타겟물질도 있어 코팅이 되겠지만 거의 표피층에서 코팅이 이뤄진다는 것을 예상할 수 있다. 결국 균일한 코팅이 되기 위해서는 다음의 2개의 조건이 만족되어야 한다. 첫째, 개개의 분말은 표피층(최상부층)까지 이동해 와야 하고, 둘째는 이렇게 표피층까지 이동해 오는 확률은 전체 입자가 같아야 한다는 조건이다.
본 발명의 분말코팅장치는 이러한 2가지 조건을 가능한 충족시키기 위해 진공챔버; 상기 진공챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 그 내부에 위치한 분말이 코팅되는 코팅반응용기; 상기 코팅반응용기의 회전을 제어하는 회전 유닛; 상기 코팅반응용기 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛; 상기 분말을 코팅물질로 코팅하도록 상기 코팅반응용기 내에 코팅물질소스와 에너지를 공급하는 코팅유닛; 상기 진공챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛; 및 상기 코팅반응용기 내에 상기 코팅반응용기와 분리되도록 1개 이상 설치되어 상기 코팅반응용기의 회전에 따라 이동하는 분말을 교반하는 스크래퍼유닛;을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분말코팅장치(100)는 진공챔버(110), 코팅반응용기(120), 회전 유닛(130), 공정가스 공급유닛(140), 코팅유닛(150), 진공/배기 유닛(160); 및 스크래퍼 유닛(170);을 포함한다. 필요한 경우 냉각유닛(180)을 더 포함할 수 있다.
진공챔버(110)는 코팅반응용기(120)의 어느 일단부(필요한 경우 양단부)를 샤프트를 통해 회전가능하게 지지하는데, 이러한 샤프트의 진공챔버(110)의 관통부는 기밀 수단(비도시)에 의해 기밀하게 유지되며, 이에 따라 진공챔버(110)가 진공 상태에 있을 때 그 진공 상태를 유지시킨다.
필요한 경우 진공챔버(110)의 내부에 설치된 코팅반응용기(120)에서 분말을 코팅하는 과정에서 발생한 다량의 열을 냉각시키기 위해 진공챔버(110) 외부표면에 냉각유닛(180)을 더 설치할 수 있다. 냉각유닛(180)은 진공챔버(110)에 적용 가능한 공지된 모든 냉각수단을 사용할 수 있는데, 일예로 냉각유닛(180)은 진공챔버(110) 외부 표면을 감싸도록 형성되는 워터재킷일 수 있다. 진공챔버(110)는 내부에 코팅반응용기(120)를 분리 및 조립할 수 있도록 개폐가능한 구성을 갖고 형성된다. 예를 들면, 일측 면이 캡(cap) 또는 진공챔버의 도어(Door)를 통해 개폐가능하게 이루어질 수 있다.
코팅반응용기(120)는 진공챔버(110) 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 그 내부에 위치한 분말이 코팅되는 장소를 제공하는 역할을 수행한다. 따라서, 코팅반응용기(120)는 코팅유닛(150) 및 스크래퍼유닛(160)의 설치 구조를 고려하여 분말이 코팅되기에 적합한 내부공간이 형성되기만 하면 형태 및 구조는 제한되지 않는다.
본 발명에서 일실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이 코팅반응용기(120)는 전체적으로 중공 원통형 형태로 형성한 후, 도시된 바와 같이 중공원통형의 곡면을 이루는 측면이 지면에 평행하게 배치된 상태에서 측면의 상부면이 개방되고, 원형평면을 이루는 양단부면 중 일단부면의 일부면이 중심을 기준으로 상부측은 전부 개방되고, 나머지 부분은 일정 길이만큼 개방된 형태를 갖는다. 이와 같이 코팅반응용기(120)가 일부 개방된 구조를 갖게 되면, 개방된 상부면을 통해 코팅유닛(150)이 설치되기 용이하며, 일단부면의 개방된 일부면을 통해서는 코팅반응용기(120)의 내측면에 설치되는 스크래퍼유닛(170)이 설치되기 용이한 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 경우 진공챔버(110) 내부에 코팅반응용기(120)가 위치하는 구조로 인해 다른 구성요소의 설치를 최대한 용이하게 하기 위해 코팅반응용기(120)는 그 내부가 완전히 폐쇄되는 구조가 아니라 일부 개방된 구조를 가질 수도 있지만, 필요한 경우 완전히 폐쇄되는 구조를 가질 수도 있을 것이다.
회전 유닛(130)은 코팅반응용기(120)를 소정 공정 속도로 회전시키고 그 회전 속도를 제어하기 위한 것으로서, 모터 등의 회전 구동 부재 및 회전 구동 부재의 회전을 제어하기 위한 회전 제어 수단을 포함한다. 특히 본 발명에서 회전유닛(130)은 코팅반응용기(120)가 지면과 평행한 회전축을 중심으로 일정 각도 범위를 왕복 회전시키는 구간 반복 회전운동을 하도록 제어한다.
이 때, 회전유닛(130)은 코팅반응용기(120)의 회전속도를 적절하게 조절하는데, 1-50rpm 정도로 조절될 수 있다. 속도가 너무 느리면 분말이 정체되어 응집된 채로 클러스터 상태로 움직여 상하의 뒤섞임이 제한적일 수 있고, 속도가 과도하게 빠르게 되면 분말이 코팅반응용기(120) 외부로 탈출될 수 있고 균일한 코팅이 어려울 수도 있기 때문이다.
예를 들어 대략 10Hz(내부 모터와 제어부상에서의 설정된 값)의 속도 영역에서는 오른쪽회전 리미트에서 다시 왼쪽 회전리미트까지 한주기 걸리는 구간은 약 120도의 구간으로 전체 360도의 1/3 정도의 회전으로 구간반복의 1주기를 이룰 수 있다. 필요한 경우 중간 지점 도달시 정지하였다가 다시 왼쪽 리미트로 이동하며 왼쪽 리미트에서도 잠시 정지하였다가 반복운동을 하게 할 수도 있다. 이렇게 정지하는 것은 회전속도가 빨라 코팅반응용기(120)의 개방된 부분을 통해 외부로 분말이 빠져나오는 것을 억제하기 위한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 코팅반응용기(120)에서 개방된 부분의좌우 끝단을 폐쇄하는 스토퍼(stopper)가 설치되면 스토퍼에 의해 관성에 의해서 밖으로 나오려는 분말을 차단할 수 있으므로 이러한 정지과정은 필요 없을 수도 있다.
공정가스 공급유닛(140)은 코팅반응용기(120) 또는 진공챔버(110)의 내부로 공정에 필요한 공정가스, 즉 스퍼터링 에너지를 공급하기 위한 플라즈마를 형성하기 위하여 불활성가스 등을 공급하고 차단하는 구성요소이며, 진공/배기 유닛(160)은 진공챔버(110) 내부를 진공 상태로 하고, 공정가스 공급유닛(140)에 의해 제공된 공정가스를 진공챔버로부터 배기시키기 위한 구성요소이다. 이 공정가스 공급유닛공급유닛(140) 및 진공/배기 유닛(160)의 동작은 컨트롤러(미도시)에 의해 제어된다. 공정가스 공급유닛(140) 및 진공/배기유닛(160)으로는 공지된 구성을 사용할 수 있는데, 특히 본 발명의 경우 스퍼터(Sputter) 등에 포함되는 공지의 증착 유닛에 사용되는 것을 채용할 수 있다.
코팅유닛(150)은 코팅물질로 분말을 코팅하도록 코팅반응용기(120)내에 코팅물질소스와 에너지를 공급하는 구성요소로서, 스퍼터링 방식의 코팅 물질소스 및 에너지 공급부와 기상증착(evaporation) 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부 중 어느 하나일 수 있다. 특히, 본 발명의 분말코팅장치(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 코팅유닛(150)이 지면과 수직하게 설치되므로 사실상 코팅반응용기(120)의 회전축과 수직관계를 이루게 된다. 그 결과, 본 발명의 분말코팅장치(100)는 코팅반응용기(120)가 회전유닛(130)에 의해 코팅유닛(150)을 중심으로 일정 각도 범위를 구간 반복형으로 회전되는 구성을 갖게 된다. 이러한 구간 반복형 회전구성을 통해 상하의 뒤섞임이 제한되지 않아 분말이 정체되지 않고 클러스터 상태가 아니라 개별적인 입자로 움직일 수 있다.
본 발명에서 코팅유닛(150)은 일예로 스퍼터링 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부일 수 있는데, 이 경우 스퍼터링 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부는 스퍼터 건, 스퍼터 건으로부터 스퍼터링되는 코팅 물질 타겟, 및 스퍼터 건에 고주파 전원 또는 DC전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 코팅 물질 타겟은 도체 물질, 반도체 물질, 절연체물질 중 어느 하나일 수 있다.
또는 본 발명에서 코팅유닛(150)은 DLC 코팅을 위한 바이어스 인가에 의한 PECVD 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부일 수도 있다. 즉 코팅반응용기(120)에 RF 바이어스 전원을 인가하여 코팅반응용기(120) 자체가 바이어스 인가되면서 C2H2 또는 C2H2와 Ar등의 혼합가스가 진공중에서 반응용기내로 유입된 상태에서 PECVD 방식에 의해서 분말에 DLC 층을 형성하는 것이 가능하기 때문이다. 한편 DLC 코팅은 Graphite 타겟을 사용하여 스퍼터링 방식으로도 분말에 코팅이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 주요 특징부인 스크래퍼유닛(170)의 구성 및 코팅반응용기(120)와의 연결관계에 대하여 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 상세하게 설명한다.
스크래퍼유닛(170)은 코팅반응용기(120) 내에 코팅반응용기(120)와 분리되도록 1개 이상 설치되어 코팅반응용기(120)의 회전에 따라 이동하는 분말을 교반하는 구성요소로서, 특히, 본 발명의 스크래퍼유닛(170)은 도 6a에 도시된 바와 같이 코팅반응용기(120)가 회전되어도 스크래퍼유닛(170)이 회전하지 않고 고정되어 있거나 코팅반응용기(120)의 회전방향과는 동일 또는 다른 방향으로 코팅반응용기(120)의 회전과 무관하게 회전이 가능하도록 코팅반응용기(120)와 별개로 분리되어 설치되는 구조에 기술적 특징이 있다.
이러한 구성을 통해 코팅반응용기(120)의 회전에 따라 코팅반응용기(120)내부에서 다량의 분말이 회전 이동될 때, 분말이 엉겨 붙거나 뭉쳐있는 상태이더라도 코팅반응용기(120)의 회전과 무관하게 정지되어 있거나 회전하는 스크래퍼유닛(170)과 뭉쳐져 있는 분말이 부딪혀서 입자상으로 분리되므로 분말의 응집을 방해하여 분말의 교반이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
한편, 스크래퍼유닛(170)은 코팅반응용기(120)와 별개로 구성되기 때문에 코팅반응용기(120)의 회전시 소음이 심하게 발생하기도 하고 강한 충격이 작용하면 스크래퍼유닛(170)이 부러질 우려가 있으므로, 이를 방지하기 위해스크래퍼유닛(170)이 연결된 진공챔버(110) 도어의 안쪽일부에서 바깥쪽으로 연장되어 스크래퍼유닛(170)을 회전가능하게 지지할 수 있는 회전지지부(도면부호 미도시)를 포함할 수 있다. 회전지지부로는 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같이 진공챔버(110)안쪽에는 베어링을 설치하고, 진공챔버(110)바깥쪽에는 오링이 설치된 지지축으로 이루어지는 구조를 사용하게 되면 진공챔버(110)바깥쪽으로 연장된 지지축의 단부에 손잡이를 달아서 수동으로 회전하거나 모터를 연결하여 자동으로 회전시켜도 회전의 중심이 일정하게 돌면서 지지가 가능하므로 코팅반응용기(120)가 회전시 오는 충격을 완화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 스크래퍼유닛(170)은 분말을 교반시키는 블레이드(171), 스크래퍼유닛(170)을 코팅반응용기(120)와 별도로 지지하는 회전지지부 및 블레이드(171)와 회전지지부를 연결하는 연결지지부(172)를 포함한다.
본 발명의 스크래퍼유닛(170)은 다양한 형상을 갖는 블레이드(171)를 포함할 수 있으나, 일예로 도 6c에 도시된 바와 같이 일정폭과 두께를 갖고 코팅반응용기(120)의 회전축방향 길이보다 작은 길이를 갖는 블레이드에 연결지지부(172)가 결합된 구성일 수 있다.
이러한 구성의 스크래퍼유닛(170)이 코팅반응용기(120) 내에 블레이드(171)의 접촉면적이 최소화되는 형태로 설치되는데, 스크래퍼유닛(170)이 코팅반응용기(120)와 닿을 경우 스크래퍼유닛(170)에 강한 스트레스가 가해져 절연물질로 형성된 연결지지부(172)가 부러지거나 손상될 수 있으므로 스크래퍼유닛(170)은 코팅반응용기(120)와 접촉하더라도 강하게 밀착되지 않도록 설치되거나, 약간의 이격거리를 두고 설치될 수 있다.
스크래퍼유닛(170)은 경우에 따라서는 코팅반응용기(120)와 접촉되거나 대향되는 블레이드(171) 단부측으로 절연성 소재로 된 보조스크래퍼유닛(173)이 더 구비될 수 있다. 즉 코팅반응용기(120) 자체에 바이어스를 DC나 RF 파워로 인가하면, 전기적으로 코팅반응용기(120)와 스크래퍼유닛(170)이 접촉될 경우 전기가 스크래퍼유닛(170)을 통해서 진공챔버(110)나 회전유닛(130)에 전달되어 위험할 수 있어 중간에 절연성 소재로 된 보조스크래퍼유닛(173)이 더 구비될 수 있을 것이다.
또한, 스크래퍼유닛(170) 및 보조스크래퍼유닛(173)은 절연체인 알루미나나 고강도 플라스틱(테플론, PEEK 등)소재로 형성될 수 있는데, 스크래퍼유닛(170)이 코팅반응용기(120)와 접촉하거나 인접하는 단부측은 코팅반응용기(120)와의 접촉으로 인한 파손을 최소화하기 위해 부드러운 소재로 처리될 필요가 있기 때문이다. 이렇게 스크래퍼유닛(170)의 단부에 보조스크래퍼유닛(173)을 날(라이닝)로 두게 되면 보다 부드럽게 코팅반응용기(120)와 접촉하게 되므로 스크래퍼유닛(170)과 코팅반응용기(120)사이에 강한 접착과 서로간의 밀착이 긴밀하더라도 완충해주는 효과가 있다.
보조스크래퍼유닛(173)은 그 두께가 2mm미만인 합성수지 소재의 필름 상으로서, 도 6d에 도시된 바와 같이 블레이드 단부에 부착될 수 있도록 직사각형을 이룰 수 있으나, 도 6c에 도시된 바와 같이 스크래퍼유닛(170)의 길이방향에 수직한 절개선이 1개 이상 형성될 수 있다. 두께가 너무 두꺼우면(대략 2 mm 이상) 완충작용을 하지 못하여 강한 스트레스가 스크래퍼유닛(170)에 작용하므로 스크래퍼유닛(170)이 쉽게 파손될 우려가 있다. 따라서 스크래퍼 날은 대략 테플론 소재로 된 0.5 내지 1.5mm, 바람직하게는 0.7 내지 1mm 두께의 필름일 수 있다. 장시간 사용시엔 보조 스크래퍼유닛(173)의 변형이 올 수 있으나 이 경우 보조 스크래퍼유닛(173)은 여분의 보조 스크래퍼유닛(173)로 용이하게 교체하여 사용하는 것이 가능하다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하여, 스크래퍼유닛(170)과 코팅반응용기(120)의 연결관계를 살펴보면, 스크래퍼유닛(170)은 코팅반응용기(120) 내면에 수직한 방향으로 접촉면적이 최소화되도록 접촉되거나 일정간격 이격되어 고정되어 코팅반응용기(120)가 회전하더라도 정지되어 있는 수동형 구조를 가질 수 있다.
필요한 경우, 스크래퍼유닛(170)은 코팅반응용기(120)의 회전과 별개로 회전하는 능동형 구조를 가질 수도 있는데, 능동형 구조를 위해서는 스크래퍼유닛(170)을 별도의 회전시킬 수 있는 회전유닛을 구비할 수도 있고, 손잡이부를 통해 작업자가 돌려주는 구조를 채택할 수도 있다.
먼저, 스크래퍼유닛이 코팅반응용기(120) 내에 1개 설치되는 경우, 도 7a에 도시된 바와 같이 코팅유닛(150)의 중심축선 상의 위치에 고정 설치되거나, 코팅유닛(150)의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위를 갖는 구간 내에서 중심축선상의 위치, 중심축선의 좌측 일정 위치 및 중심축선의 우측 일정위치에 위치하도록 일정 시간 간격으로 스크래퍼유닛(170)의 위치가 이동되는 구조를 갖도록 설치될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 스크래퍼유닛이 코팅반응용기(120) 내에 2개 설치되는 경우, 코팅유닛(150)의 중심축선을 기준으로 각각 50도 이하의 각도 범위를 갖는 구간 양단에 고정되는 수동형 구조로 설치되는 구조를 갖도록 설치될 수도 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 스크래퍼유닛이 코팅반응용기(120) 내에 3개 설치되는 경우, 1개는 코팅유닛(150)의 중심축선상에 설치되고 다른 2개는 코팅유닛(150)의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위의 구간 양단에 각각 설치되어 고정되는 수동형 구조를 가질 수도 있다.
상술된 구조를 갖는 본 발명에 따른 분말코팅장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 진공챔버(110)를 개방하여 그 내부에 설치된 코팅반응용기(120)의 내부에 코팅하고자 하는 분말로 실리카를 넣은 후 스크래퍼유닛(170) 및 코팅유닛(150)이 코팅반응용기(120)와의 위치를 고려하여 적절하게 설치되었는지 확인한 후 진공챔버(110)를 폐쇄한다. 이 때 코팅유닛(150)으로 스퍼터링 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부가 사용되므로, 스퍼터건에 대응하여 코팅물질타겟, 예를 들어 고전도성 물질 타겟과 같은 도체 물질인 은 타겟을 장착한다. 물론, 코팅물질 타겟으로서, 도체 물질 이외에 반도체 물질이나 절연체 물질의 타겟을 사용하는 것도 가능하다. 설명의 편의상 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 필요한 경우 코팅반응용기(120)의 구조에 따라서는 진공챔버(110)로부터 분리한 후 그 내부에 분말을 삽입한 후 다시 코팅반응용기(120)를 진공챔버(110)에 결합시키는 방식을 사용할 수도 있다.
분말이 삽입된 코팅반응용기(120) 및 타겟이 장착된 코팅유닛(150)의 일부가 포함된 진공챔버(110)는 진공/배기 유닛(160)에 의해 진공챔버(100)내부를 진공 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 스퍼터링 에너지를 공급하기 위한 플라즈마를 형성하기 위하여 불활성가스, 예를 들어 알곤(Ar) 등을 공정가스공급유닛(140)을 통하여 코팅반응용기(120) 또는 진공챔버(110)에 주입한다.
그 다음에, 진공챔버(110) 내의 반응 압력을 스퍼터링 증착에 적합한 반응 압력, 예를 들어 10-6 Torr ~ 10-7 Torr 범위의 반응 압력으로 조절하고 유지한다.
이어, 진공챔버(110) 내의 반응 압력이 안정 상태로 유지됨을 확인하고 나면, 코팅반응용기(120) 내의 분말을 교반시키기 위하여 회전유닛(130) 예를 들어 모터 등을 구동하여 코팅반응용기(120)를 구간 반복 회전 운동하도록 회전시킨다.
이어, 전원부로부터 예를 들어 100 W ~ 1000 W의 고주파 전원(또는 DC전원)을 스퍼터 건에 공급함으로써 코팅반응용기(120)내에 알곤(Ar) 플라즈마를 형성한다. 이때 생성된 알곤(Ar) 이온의 충돌에너지를 이용하여 코팅 물질타겟, 예를 들어 은 타겟의 은을 코팅반응용기(120)내의 회전이동중인 분말에 스퍼터링한다. 이때, 은 스퍼터링을 예를 들어 1시간 실시한다. 그 결과 도 8a에 도시된 실리카분말이 코팅반응용기(120)내에서 내부표면을 따라 구간반복 회전운동하면서 실리카분말의 표면에 도 8b에 도시된 바와 같이 균일하게 은층이 코팅된 은코팅실리카 분말을 얻을 수 있다.
구체적인 실시예로 제시하지는 않았으나, 본 발명의 분말코팅장치를 이용하게 되면 분말의 표면에 단층의 코팅층을 형성한 후 다시 다른 타겟을 이용하여 반복적으로 코팅공정을 수행하는 것이 가능하므로, 다층의 코팅층을 갖는 분말 예를 들어 Ag/Mo/Ti/실리카분말의 구조, Ag/실리카, Ag/Ti/실리카, Ag/Mo/실리카 등의 구조를 갖는 분말을 극히 용이하게 얻을 수 있다. 또한 Graphite 타겟을 스퍼터링하면서 분말코팅용기(반응용기)에 RF 바이어스를 인가하여 DLC 코팅을 분말에 할 수도 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 분말코팅장치
110 : 진공챔버유닛 120 : 코팅반응용기
130 : 회전유닛 140 : 공정가스 공급유닛
150 : 코팅유닛 160 : 진공/배기 유닛
170 : 스크래퍼유닛 171 : 블레이드
172 : 연결지지부 173 : 보조 스크래퍼 유닛
180 : 냉각유닛

Claims (14)

  1. 진공챔버;
    상기 진공챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 그 내부에 위치한 분말이 코팅되는 코팅반응용기;
    상기 코팅반응용기의 회전을 제어하는 회전 유닛;
    상기 코팅반응용기 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛;
    상기 분말을 코팅물질로 코팅하도록 상기 코팅반응용기 내에 코팅물질소스와 에너지를 공급하는 코팅유닛;
    상기 진공챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛; 및
    상기 코팅반응용기 내에 상기 코팅반응용기와 분리되도록 1개 이상 설치되어 상기 코팅반응용기의 회전에 따라 이동하는 분말을 교반하는 스크래퍼유닛;을 포함하는데,
    상기 코팅반응용기는 전체적으로 중공 원통형을 이루고 상기 원통형의 곡면을 이루는 측면이 지면에 평행하게 배치된 상태에서 그 상부면이 개방되어 상기 코팅유닛이 상기 코팅반응용기의 회전축과 수직하게 설치되고, 상기 코팅반응용기는 상기 회전유닛에 의해 상기 코팅유닛을 중심으로 일정 각도 범위에서만 1 내지 50rpm의 속도로 왕복 회전되는 구간 반복형으로 회전되도록 제어되며,
    상기 스크래퍼유닛은 일정폭과 두께를 갖고 상기 코팅반응용기의 회전축방향 길이보다 작은 길이를 갖는 블레이드; 및 상기 코팅반응용기와 접촉되거나 대향되는 상기 블레이드의 단부측으로 형성된 절연성 소재로 된 보조스크래퍼유닛;을 포함하고, 상기 코팅반응용기를 이루는 상기 원통형의 원형 평면을 이루는 양단부면 중 일단부면이 그 중심을 기준으로 상부측은 전부 개방되고 나머지 부분은 일정길이 만큼 개방되어 상기 스크래퍼유닛이 상기 코팅반응용기의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 코팅반응용기 내면에 수직한 방향으로 접촉되거나 일정간격 이격되어 고정되는 수동형 구조를 갖거나, 상기 코팅반응용기의 회전과 별개로 회전하는 능동형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조스크래퍼유닛은 그 두께가 1mm이하인 필름 상인 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조스크래퍼유닛은 상기 스크래퍼유닛의 길이방향에 수직한 절개선이 1개 이상 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래퍼유닛이 3개 설치되는 경우, 1개는 상기 코팅유닛의 중심축선상에 설치되고 다른 2개는 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위의 구간 양단에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래퍼유닛이 2개 설치되는 경우, 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 각각 50도 이하의 각도 범위를 갖는 구간 양단에 설치되는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래퍼유닛이 1개 설치되는 경우, 상기 코팅유닛의 중심축선을 기준으로 일정 각도 범위를 갖는 구간 내에서 상기 중심축선상의 위치 상기 중심축선의 좌측 일정 위치 및 상기 중심축선의 우측 일정위치에 위치하도록 일정 시간 간격으로 상기 스크래퍼유닛의 위치가 이동되는 구조를 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅유닛은 스퍼터링 방식의 코팅 물질소스 및 에너지 공급부와 기상증착(evaporation) 방식 또는 DLC 코팅을 위한 바이어스 인가에 의한 PECVD 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스퍼터링 방식의 코팅 물질 소스 및 에너지 공급부는, 스퍼터 건, 상기 스퍼터 건으로부터 스퍼터링되는 코팅 물질 타겟, 및 상기 스퍼터 건에 고주파 전원 또는 DC전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 코팅 물질 타겟은 도체 물질, 반도체 물질, 절연체 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  13. 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공챔버는 그 외부에 냉각유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각유닛은 워터자켓인 것을 특징으로 하는 분말코팅장치.
KR1020170069709A 2017-06-05 2017-06-05 분말코팅장치 KR102199328B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170069709A KR102199328B1 (ko) 2017-06-05 2017-06-05 분말코팅장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170069709A KR102199328B1 (ko) 2017-06-05 2017-06-05 분말코팅장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150107801A Division KR20170014431A (ko) 2015-07-30 2015-07-30 분말코팅장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170069968A KR20170069968A (ko) 2017-06-21
KR102199328B1 true KR102199328B1 (ko) 2021-01-06

Family

ID=59281845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170069709A KR102199328B1 (ko) 2017-06-05 2017-06-05 분말코팅장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102199328B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI732532B (zh) * 2019-04-24 2021-07-01 美商應用材料股份有限公司 用於在具有旋轉槳的固定的腔室中塗覆顆粒的反應器
KR102312108B1 (ko) * 2019-06-05 2021-10-13 (주)씨엔원 내부공간 분할이 가능한 진자운동식 리액터가 구비된 진공챔버를 포함하는 3차원 구조물 코팅장치
KR102627889B1 (ko) * 2021-08-20 2024-01-24 한국생산기술연구원 분말 표면 코팅을 위한 임펠러가 도입된 반응로 탈장착 가능 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 코팅 방법
KR20230031619A (ko) * 2021-08-27 2023-03-07 (주)아이작리서치 분말용 스퍼터 장치
KR102347234B1 (ko) * 2021-09-30 2022-01-04 주식회사 에이유랩스 나노입자 제조용 진공 교반기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19609804C1 (de) * 1996-03-13 1997-07-31 Bosch Gmbh Robert Einrichtung, ihre Verwendung und ihr Betrieb zum Vakuumbeschichten von Schüttgut
KR20070044879A (ko) * 2005-10-26 2007-05-02 주식회사 피앤아이 금속, 합금 및 세라믹 나노 입자가 균일하게 진공 증착된파우더의 형성 방법 및 그 제조 장치
KR20080084140A (ko) * 2007-03-15 2008-09-19 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 진공 처리 장치 및 이를 이용한 분체의 진공 처리 방법
US8900420B2 (en) * 2007-08-20 2014-12-02 3M Innovative Properties Company Catalyst production process

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170069968A (ko) 2017-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102199328B1 (ko) 분말코팅장치
KR101452262B1 (ko) 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법
US8544410B2 (en) Immobilization apparatus
BRPI0715568A2 (pt) mÉtodos e aparelho para fazer revestimentos usando deposiÇço de pulverizaÇço ultrassânica
CN108359960B (zh) 一种微纳米颗粒的快速原子层沉积设备
US20110003088A1 (en) Plasma cvd apparatus, plasma cvd method, and agitating device
EP2187709A1 (en) Vapor emission device, organic thin-film vapor deposition apparatus and method of organic thin-film vapor deposition
KR102285897B1 (ko) 분말 코팅 장치
JP5944883B2 (ja) 粒子逆流防止部材及び基板処理装置
CN101567304A (zh) 一种气体分配装置及应用该分配装置的半导体处理设备
CN109868456A (zh) 物理气相沉积处理方法和物理气相沉积处理装置
CN105603389B (zh) 基板处理装置
US10266938B2 (en) Deposition method, deposition apparatus, and structure
US20070204865A1 (en) Aerosol generating apparatus and method, and film forming apparatus and method using the same
KR20170014431A (ko) 분말코팅장치
KR20080084140A (ko) 진공 처리 장치 및 이를 이용한 분체의 진공 처리 방법
KR101463897B1 (ko) 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치
KR102465814B1 (ko) 분말코팅장치
CN104271793B (zh) 高表面积涂层
KR102104799B1 (ko) 대용량 cvd 장치
WO2017195448A1 (ja) 離型剤及びその製造方法、離型剤用品、離型剤エアゾール及び離型剤付き部材
KR101099476B1 (ko) 내면을 균일하게 코팅할 수 있는 분사 장치 및 이를 구비하는 코팅 시스템
CN103184403B (zh) 等离子成膜装置
KR101589999B1 (ko) 균일 미세분말 연속 공급장치
JP2021050382A (ja) 表面処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant