KR102334429B1 - 금속용 증착 장치의 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 전류의 원리를 적용하여 피가열체를 히터로 활용하여 발열체의 형상 및 체적을 자유롭게 구현하고, 피가열체가 도가니를 감싸도록 형성하여 금속의 누출을 방지할 수 있는 금속용 증착 장치의 증발원에 관한 것으로, 금속 재료가 수납되는 도가니; 상기 도가니를 감싸도록 상기 도가니 외부에 형성되어 상기 도가니를 가열하는 금속 재질의 피가열체; 그리고 상기 피가열체를 감싸도록 형성되어 고주파 유도 가열 방식으로 상기 피가열체를 가열하는 유도 가열 장치를 포함하여 구성된 것이다.

Description

금속용 증착 장치의 증발원{Evaporatin source of the vapor deposition apparatus for metal}

본 발명은 증착 장치에 관한 것으로, 특히 금속용 증착 장치의 증발원에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 EL 표시 장치는 액정 표시장치나 플라즈마 표시장치 등을 대신하는 차세대 박막 표시장치이다. 이와 같은 유기 EL 표시 장치는, 휴대 전화 등의 휴대 기기나 카오디오 등에 사용되고 있다.

유기 EL 표시 장치에 사용되는 유기 EL 소자는, 유기층을 음극과 양극 사이에 끼운 샌드위치 형상 구조가 유리판이나 플라스틱판 등의 기판 위에 형성된 것이다. 상기 음극과 양극에 전압을 인가함으로써 각각으로부터 전자와 정공이 유기층에 주입되고, 그것들이 재결합하여 발생하는 여기자(엑시톤)에 의해 발광한다.

상기 유기층은, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층을 포함하는 다층막 구조로 되어 있으며, 상기 유기층에 사용되는 유기 재료에는 고분자와 저분자가 있다. 이 중 저분자 재료는, 증착 장치를 사용하여 성막하게 된다.

상기 음극 전극 및 양극 전극 중 하나는 금속 재료가 사용되고, 나머지 하나는 투명 도전 재료가 사용된다. 음극은 전자를 유기층에 주입하기 때문에 일함수가 작은 것이 유리하고, 양극은 정공 주입층이나 정공 수송층 등의 유기층에 정공을 주입하기 때문에 일함수가 큰 것이 필요하다.

이와 같이, 금속을 기판상에 증착하기 위해서는 증발 증착 장치를 이용하게 된다. 이와 같은 증발 증착 장치는 도가니에 수납한 금속 재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시켜 기판에 금속 재료를 증착하는 증발원을 갖는다.

종래의 증착 장치의 증발원을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 증착 장치의 증발원의 분해 사시도이다.

종래의 증착 장치의 증발원은, 도 1에 도시한 바와 같이, 금속 재료가 수납되는 도가니(1)와, 상기 도가니(1)를 감싸도록 상기 도가니(1) 외부에 형성되어 상기 도가니(1)가 파손되어 상기 도가니 내부에 수납된 금속이 누출됨을 방지하기 위한 세라믹(2)과, 상기 도가니(1) 및 상기 세라믹(2)의 외부에 형성되어 상기 도가니(1)내에 수납된 금속을 가열하고 냉각시키는 냉각장치(water jacket)를 포함한 히팅장치(3)를 포함하여 구성된다.

상기에서 금속을 증착하기 위해서는 도가니(1)를 가열하고 또한 냉각시켜야 한다. 이와 같이, 도가니(1)가 가열 및 냉각이 반복되다 보면, 상기 도가니(1)가 파괴될 수 있고, 상기 도가니(1)가 파괴되면 상기 도가니(1) 내에 수납된 금속이 누출될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 상기 세라믹(2)을 형성하게 된다.

상기 종래의 히팅장치(3)는 비교적 저항이 큰 가열원에 전류를 공급하여 열을 발생시키는 저항 가열 방식이 적용된다.

그러나, 이와 같은 종래의 증발원에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래 증발원의 히팅 장치는 비교적 저항이 큰 가열원에 전류를 공급하여 열을 발생시키는 저항 가열 방식이므로, 저항을 크게 하기 위하여 가늘고 얇은 히터를 사용한다. 따라서, 고온으로 장 시간 사용하다보면 상기 히터가 단선되는 경우가 발생한다.

둘째, 상기 금속의 누출을 방지하기 위해, 도가니와 히팅 장치 사이에 세라믹을 형성하므로, 상기 세라믹이 상기 히팅 장치에서 발생된 열이 상기 도가니에 전달됨을 방해하게 되므로 열 효율이 저하된다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유도 전류의 원리를 적용하여 피가열체를 히터로 활용하여 발열체의 형상 및 체적을 자유롭게 구현하고, 피가열체가 도가니를 감싸도록 형성하여 금속의 누출을 방지할 수 있는 금속용 증착 장치의 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속용 증착 장치의 증발원은, 금속 재료가 수납되는 도가니; 상기 도가니를 감싸도록 상기 도가니 외부에 형성되어 상기 도가니를 가열하는 금속 재질의 피가열체; 그리고 상기 피가열체를 감싸도록 형성되어 고주파 유도 가열 방식으로 상기 피가열체를 가열하는 유도 가열 장치를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 피가열체는 상기 도가니를 감싸도록 형성되는 원통형 몸체와, 상기 원통형 몸체의 하부가 밀봉되도록 형성되는 바닥부를 구비하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 피가열체는 상기 원통형 몸체에 형성되는 복수개의 슬릿을 더 구비함을 특징으로 한다.

상기 슬릿은 원통형 구조의 상부에서 일정 깊이 만큼 형성되거나 상기 원통형 구조의 중간 부분에 형성되거나, 상기 원통형 구조의 하부에 형성됨을 특징으로 한다.

상기 피가열체는, 바닥부와, 상기 바닥부의 가장자리에서 수직방향 연장된 외측 원통부와, 상기 바닥부의 중앙 부분에서 상기 외측 원통부에 평행하게 수직방향으로 연장된 내측 원통부와, 상기 내측 원통부와 외측 원통부 사이의 바닥부에 일정 간격으로 형성되는 복수개의 제 1 개구부를 구비하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 내측 원통부는 상기 외측 원통부의 높이보다 더 낮게 형성되고, 상기 내부 원통부의 내부에 상기 도가니가 수용되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 피가열체는, 상기 외측 원통부에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 제 2 개구부를 더 구비함을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 금속용 증착 장치의 증발원은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명의 금속용 증착 장치의 증발원은, 도가니를 감싸고 하부가 밀봉되도록 금속 재질의 피가열체를 고주파 유도 가열 방식으로 상기 피가열체를 가열하므로 상기 피가열체를 히터로 활용한다. 따라서 발열체의 형상 및 체적을 자유롭게 구현할 수 있다.

둘째, 종래와 같이 재료 누출 방지용 세라믹을 사용하지 않고, 피가열체로 재료의 누출를 방지할 수 있으므로, 상기 세라믹에 의한 가열 장애를 방지할 수 있다.

셋째, 다양한 형상으로 피가열체를 형성할 수 있으므로, 부분별 및 위치별로 가열량을 변경할 수 있다.

도 1은 종래의 증착 장치의 증발원의 분해도.
도 2는 본 발명에 따른 증착 장치의 증발원의 기본 구성도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 금속용 증착 장치의 증발원을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 증착 장치의 증발원의 기본 구성도이다.

본 발명에 따른 금속용 증착 장치의 증발원은, 도 2에 도시한 바와 같이, 금속 재료가 수납되는 도가니(11)와, 상기 도가니(11)를 감싸도록 상기 도가니(11) 외부에 형성되어 상기 도가니(11)를 가열하는 피가열체(12)와, 상기 피가열체(12)를 감싸도록 형성되어 고주파 유도 가열 방식으로 상기 피가열체(12)를 가열하는 유도 가열 장치(13)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 피가열체(12)는 아웃개싱(outgassing)이 적은 금속 재질로 구성되고, 발열 효율 및 열구배를 고려하여 다양한 형상으로 형성된다. 또한, 상기 피가열체(12)는 상기 도가니(11)가 파손되어 상기 도가니(11) 내의 금속 재료가 외부로 누출되어 주변 부품이 손상되고 오염되는 것을 방지하기 위하여 도가니(11) 형상과 유사한 형상으로 형성된다. 즉, 상기 피가열체(12)는 하부가 막혀 있는 형상으로 형성된다. 상기 피가열체(12)의 다양한 형태에 대해서는 후술한다.

상기 유도 가열 장치(13)는 상기 도가니(11)내에 수납된 금속을 가열하고 냉각시키기 위한 것으로 냉각장치(water jacket)를 포함한다. 즉, 상기 유도 가열 장치(13)는 상기 피가열체(12)을 고주파 유도 가열 방식으로 가열하여 상기 도가니(11)을 간접적으로 가열하기 위한 유도 코일(14)과, 상기 도가니(11) 및 피가열체를 냉각시키기 위한 냉각관(15)과, 상기 유도 코일(14)과 상기 냉각관(15)을 지지함과 동시에 외부로 열이 방출됨을 방지하기 위해 단열재로 형성된 지지부(16)를 구비하여 구성된다.

물론, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 유도 코일(14)에 고주파를 공급하기 위한 전원 장치와 상기 냉각관(15)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급장치를 더 구비한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 금속용 증착 장치의 증발원에서 상기 피가열체(12)의 다양한 형상에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도이다.

발명의 제 1 실시예에 따른 증발원의 피가열체(13)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 내부에 상기 도가니(11)가 수용되도록 형성되는 원통형 몸체(13a)와, 상기 원통형 몸체(13a)의 하부가 막혀지도록 형성되는 바닥부(13b)를 구비하여 구성된다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발원의 피가열체는 유도 전류의 원리를 적용하여 도가니를 가열할 수 있고, 도가니가 파손되더라도 도가니 내부의 재료(금속)의 누출을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 증발원의 피가열체(13)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내부에 상기 도가니(11)가 수용되도록 형성되는 원통형 몸체(13a)와, 한 바와 같이, 내부에 상기 도가니(11)가 수용되도록 형성되는 원통형 몸체(13a)와, 상기 원통형 몸체(13a)의 하부가 막혀지도록 형성되는 바닥부(13b)와, 상기 원통형 몸체(13a)에 일정 간격을 갖고 수직 방향으로 형성된 복수개의 슬릿(17)을 구비함에 특징이 있다. 즉, 도 4에서는 상기 슬릿(17)이 피가열체(13)의 원통형 몸체(13a) 상부에서 일정 깊이 만큼 형성됨을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 슬릿(17)이 상기 원통형 몸체(13a)의 중간 부분에 형성되거나, 상기 슬릿(17)이 상기 원통형 몸체(13a)의 하부에 형성되어도 무방하다.

상기 도 4에서 설명한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 증발원의 피가열체(13)는 상기 원통형 몸체(13a)에 형성되는 슬릿(17)의 위치에 따라 하부 영역, 중앙 영역 또는 상부 영역 등 위치별로 열용량을 강화하는데 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 증발원의 피가열체(13)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 바닥부(21)와, 상기 바닥부(21)의 가장자리에서 수직방향(상측방향)으로 연장된 외측 원통부(22)와, 상기 바닥부(21)의 중앙 부분에서 상기 외측 원통부(22)에 평행하게 수직방향(상측방향)으로 연장된 내측 원통부(23)와, 상기 내측 원통부(23)와 외측 원통부(22) 사이의 바닥부(21)에 일정 간격으로 형성되는 복수개의 제 1 개구부(24)를 구비하여 구성된다.

상기 내측 원통부(23)는 상기 외측 원통부(22)의 높이보다 더 낮게 형성되고, 상기 내부 원통부(23)의 내부에 상기 도가니(11)가 수용되도록 구성된다.

상기에서 설명한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 증발원의 피가열체는 유도 전류의 원리를 적용하여 도가니를 가열할 수 있고, 도가니가 파손되더라도 도가니 내부의 재료(금속)의 누출을 방지할 수 있음은 물론, 바닥부에 개구부가 형성되므로 하부의 열 교환이 용이해 진다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 증발원의 피가열체의 사시도이다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 증발원의 피가열체(13)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 바닥부(21)와, 상기 바닥부(21)의 가장자리에서 수직방향(상측방향)으로 연장된 외측 원통부(22)와, 상기 바닥부(21)의 중앙 부분에서 상기 외측 원통부(22)에 평행하게 수직방향(상측방향)으로 연장된 내측 원통부(23)와, 상기 내측 원통부(23)와 외측 원통부(22) 사이의 바닥부(21)에 일정 간격으로 형성되는 복수개의 제 1 개구부(24)와, 상기 외측 원통부(22)에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 제 2 개구부(25)를 구비하여 구성된다.

상기 내측 원통부(23)는 상기 외측 원통부(22)의 높이보다 더 낮게 형성되고, 상기 내부 원통부(23)의 내부에 상기 도가니(11)가 수용되도록 구성된다.

상기에서 설명한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 증발원의 피가열체는 유도 전류의 원리를 적용하여 도가니를 가열할 수 있고, 도가니가 파손되더라도 도가니 내부의 재료(금속)의 누출을 방지할 수 있음은 물론, 바닥부에 개구부가 형성되므로 하부의 열 교환이 용이해 질 뿐만 아니라, 상기 복수개의 제 2 개구부(25)의 크기 및 형성 위치를 가변하면 위치별로 가열량이 변경되도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

11: 도가니 12: 피가열체
13: 유도 가열 장치 14: 유도 코일
15: 냉각관 16: 지지부
17: 슬릿 21: 바닥부
22: 외측 원통부 23: 내측 원통부
24, 25: 개구부

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 금속 재료가 수납되는 도가니;
   상기 도가니를 감싸도록 상기 도가니 외부에 형성되어 상기 도가니를 가열하는 금속 재질의 피가열체;
   상기 피가열체를 감싸도록 형성되어 고주파 유도 가열 방식으로 상기 피가열체를 가열하는 유도 가열 장치를 포함하고,
   상기 피가열체는,
   바닥부와,
   상기 바닥부의 가장자리에서 수직방향 연장된 외측 원통부와,
   상기 바닥부의 중앙 부분에서 상기 외측 원통부에 평행하게 수직방향으로 연장된 내측 원통부와,
   상기 내측 원통부와 외측 원통부 사이의 바닥부에 일정 간격으로 형성되는 복수개의 제 1 개구부를 구비하여 구성되는 금속용 증착 장치의 증발원.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 내측 원통부는 상기 외측 원통부의 높이보다 더 낮게 형성되고, 상기 내측 원통부의 내부에 상기 도가니가 수용되도록 구성되는 금속용 증착 장치의 증발원.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 피가열체는, 상기 외측 원통부에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 제 2 개구부를 더 구비하여 구성되는 금속용 증착 장치의 증발원.

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