KR102640863B1 - 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것으로, 증착 공정 전 장비 및 지그를 세팅하고, 증착에 사용될 재료를 세척하는 준비단계, 스캔바디를 코팅하는 증착단계 및 제품산출 단계를 포함하며, 초기 진공도를 높여 고진공 상태에서 증착이 이루어지도록 하여, 미세한 증착이 가능하도록 하고, 증착과정 중 회전 지그의 축 봉 및 디스크의 회전을 통해 균일한 증착이 가능하도록 하며, 또한, AlTi타겟 및 질소가스를 이용한 1차 증착단계 후, 2차 증착단계를 통해 스캔바디의 색상 밝기 및 빛의 반사율을 조정함으로써 스캐닝 시, 더욱 정밀한 스캔 데이터의 획득이 가능하도록 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것으로, 고진공 상에서 증착이 진행되어 더욱 미세한 증착을 가능하게 하고, 빛의 반사율을 줄여 정밀한 스캔 데이터를 얻을 수 있도록 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 코팅방법에 관한 것이다.
임플란트는 결손된 치아를 수복하기 위한 보철물 지지 용도로 턱뼈 안이나 위에 식립한 인공 고정체로 인공치아 또는 제3의 치아라고도 한다. 치아의 결손이 있는 부위나 치아를 뽑은 자리의 턱뼈에 골 이식, 골 신장술 등의 부가적인 수술을 통하여 충분히 감싸줄 수 있도록 부피를 늘린 턱뼈에 생체 적합적인 임플란트 본체를 심어서 자연치의 기능을 회복시켜주는 치과 치료 술식이다. 임플란트는 여러 종류가 있으나 근래에는 나사 형태의 골 내 임플란트가 주로 사용된다. 최근에는 내비게이션 수술이라고 불리는 기술을 사용된다. CT 촬영을 통한 방사선 자료를 이용하여 진단과 치료계획을 수립하고 컴퓨터 상에서 모의 수술을 거쳐 증명된 수술장치를 CAD/CAM을 이용하여 제작함으로써, 가장 이상적인 위치에 짧은 시간내에 수술을 가능하게 하는 것이다. 이때, 임플란트 보철물을 위한 캐드 작업 시 식립 위치를 정확히 알 수 있도록 스캔하기 위한 도구로 스캔바디가 사용된다.
특허문헌 1은 치과용 스캔바디에 관한 것으로, 다각형의 비대칭적으로 형성되어 복합적인 면들을 가져, 스캐닝을 정확하게 할 수 있으며, 좁은 간격의 치아에도 적용 가능한 것이다.
특허문헌 2는 임플란트 스캔 어번트먼트의 제조방법에 관한 것으로, 배치 및 형상 인식을 위한 스캔 바디부를 갖는 임플란트 스캔 어버트먼트를 성형하는 단계와 스캔바디 표면에 비금속 재질의 코팅막을 형성하는 스캔 바디부 코팅단계를 포함하여, 구강 내에서 임플란트 스캔 어버트먼트를 스캔 시, 스캔 바디부의 표면에서 빛 반사가 거의 없어 스캔 바디부 형상에 대한 정확한 스캔 데이터를 얻을 수 있는 것이다.
한편, 스캔바디는 정밀한 스캐닝을 위한 코팅 과정이 필수적으로, 일반적으로 TiAl 코팅이 많이 사용된다.
특허문헌 3은 임플란트 상부 보철물 제작을 위한 스캔 데이터 추출용 스캔 바디에 관한 것으로, 거칠기가 향상되도록 샌드 블러스터 공정을 거쳐 표면처리 되어, 외형 형상에 대한 이미지 취득 정밀성을 높일 수 있는 것이다.
그렇지만, 특허문헌 3은 샌드 블러스터 공정을 통한 표면처리만을 진행한 것으로, 표면 처리 효과가 낮아 스캐닝 시, 스캔바디의 색상이나 빛의 산란에 의해 정밀한 데이터 획득이 어려운 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것으로, 초기 진공도를 높인 상태에서 진공 증착을 진행하여, 미세한 증착을 가능하게 하며, 또한, 1, 2차 증착단계를 통해 스캔바디의 품질을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것으로, 상기 코팅 방법은 증착 장비 및 증착할 재료를 세팅 및 세척하는 준비단계, 스캔바디를 코팅하는 증착단계 및 제품산출 단계를 포함하며, 상기 증착단계는 챔버 내부를 진공 상태로 만들어주는 배기단계, 상기 배기 단계 후, 스캔 바디 표면상의 이물질을 제거하기 위한 에칭단계, 상기 에칭단계 후, 이물질이 제거된 스캔 바디를 AlTi 타겟 및 질소가스를 이용하여 코팅하는 1차 증착단계, 상기 1차 증착단계 후, 코팅된 스캔 바디의 색상 밝기 및 빛 반사율을 조정하는 표면처리 단계인 2차 증착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 증착단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 상태의 챔버 내에 AlTi 타겟을 설치한 후, 아르곤(Ar) 가스 100sccm과, 질소(N₂) 가스 400sccm을 주입하고, 이후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 60분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 증착단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 챔버 내에 질소(N₂)의 주입은 차단하고, 아르곤(Ar) 가스를 400sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 5분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에칭단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 챔버 내에 티타늄(Ti) 타겟을 설치하고, 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스를 100sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크전류 60A 및 720V의 강한 전압을 가하면서 25분간 650ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기단계에서는 챔버 내 초기 진공도가 
torr 이하로 배기되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것으로, 초기 진공도를 높인 상태에서 증착을 진행함으로써, 더욱 미세한 증착이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 1, 2차 증착단계를 통해 스캔바디의 미세하고 고른 증착 및 색상 밝기와 빛의 반사율을 조정함으로써, 스캔바디의 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 프리스퍼터링 단계 및 에칭 단계를 통해 스캔바디의 증착 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 증착단계에서 회전 지그의 축 봉이 회전됨과 동시에 스캔바디가 설치되는 디스크 자체도 회전시킴으로써, 스캔바디 표면 증착 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법의 전 공정단계를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법의 회전 지그를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법의 회전 지그를 도시한 도면.
본 발명은 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법에 관한 것이다. 치과용 스캔바디(scan body)는 임플란트 보철물을 위한 캐드 작업 시 식립 위치를 정확히 알 수 있도록 스캔하기 위한 도구로, 일반적으로 티타늄(Ti) 합금 재질이 사용된다. 본 발명에서는 이와 같은 스캔 바디의 품질 및 성능을 향상을 위한 코팅 방법을 제시한다. 상세한 설명은 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전 공정단계의 순서를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 준비단계→ 증착 단계→ 제품산출 단계를 포함한다.
먼저, 준비단계는 증착공정을 진행하기 전 장비, 지그, 증착에 사용되는 재료들을 준비 및 세척하는 단계로, 장비 예열단계→ 지그 세팅단계→ 프리스퍼터링 단계→ 장비 내부 청소단계→ 제품투입 단계를 포함한다.
장비 예열단계는 진공 증착 시, 사용되는 장비를 가동하고, 예열하는 단계이다. 상세하게는 냉각기, 유회전 펌프, 보조펌프를 가동하고, 유확산 펌프1, 2를 가열한다. 이때, 예열은 180℃의 온도로 60분간 예열함이 바람직하다.
지그 세팅단계는 피증착물, 즉, 스캔바디(20)가 장착되는 회전 지그(10)를 세팅하는 단계로, 회전 지그(10)를 청소하고 토크렌치를 사용하여 체결상태를 점검한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 지그(10)는 축봉(12), 다수개의 디스크(14)로 구성된 것으로, 디스크(14)에 형성된 다수개의 구멍(16)에 설치된 고정구(18)에 스캔바디(20)가 장착된다.
프리스퍼터링(presputtering) 단계는 증착 단계 시 사용되는 Ti 및 AlTi 타겟 표면에 형성된 산화막 수분, 오일과 같은 내부 오염물을 제거하는 단계이다. 상세하게는 챔버 내부의 압력을 진공 상태로 만들어준 후, 히터로 챔버 내 온도를 가열한다. 이후, Ti 및 AlTi 타겟을 각각 투입 후, 아르곤(Ar) 가스를 주입하고, 바이어스를 가동하여 전압을 가해준다. 이와 같은 상태가 되면, 이온화된 아르곤이 Ti 및 AlTi 타겟으로 충돌하면서 Ti 및 AlTi 타겟 표면에 형성된 산화막이 떨어져 나가게 된다. 이와 같이, 프리스퍼터링 단계를 통해 증착 단계 시 사용되는 Ti 및 AlTi 타겟 표면을 세척해 줌으로써, 차후 스캔 바디의 증착 효율 및 효과를 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
장비 내부 청소단계는 챔버 내부 이물질을 제거하고, 타겟부의 저항을 체크한다. 이때, 타겟부는 Ti 및 AlTi 판으로, 저항을 체크하여 사용 가능 여부를 확인한다. 이후, 회전 지그(10)의 디스크(14)에 스캔 바디(20)를 고정시켜 챔버 내에 투입한다.
제품 투입 단계는 피증착물을 챔버 내로 투입하는 단계로, 회전 지그(10)의 디스크(14)에 증착할 제품인 스캔 바디(20) 고정하여 챔버 내에 투입한다.
다음, 증착 단계이다.
증착 단계는 진공 상태에서 스캔 바디를 코팅하는 단계로, 배기단계→ 에칭단계→ 1차 증착단계→ 2차 증착단계를 포함한다.
먼저, 배기 단계는 증착할 수 있는 진공도까지 챔버 내부 공기를 배기하여 진공상태로 만들어주는 단계이다. 이때, 초기 진공도는 
torr 이하로 배기해주는 것이 바람직하다. 이는 초기 진공도를 높여 증착 효과를 더욱 향상시키기 위함이다.
다음, 에칭(etching) 단계이다.
에칭(etching) 단계는 스캔 바디(scan body) 표면상의 이물질을 제거하기 위한 단계이다. 더욱 상세하게는 먼저, 진공 상태인 챔버 내부를 히터를 사용하여 180~200℃의 온도로 가열한다. 이후, 티타늄(Ti) 타겟을 설치하고, 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스를 100sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 60A 및 720V의 강한 전압을 가하면서 25분간 650ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키며 공정을 진행한다.
이와 같이, 바이어스를 가동하여 720V의 강한 전압을 가해줌으로써, 이온화된 티타늄(Ti) 이온이 스캔 바디 표면으로 강하게 충돌하고, 튕겨져 나가게 되면서, 스캔 바디 표면상의 산화막, 미세 오염 물질들을 제거하게 된다.
이때, 챔버 내 아르곤 가스가 주입됨으로써, 작업 진공도는 
torr가 된다.
또한, 이때, 바이어스 전압은 초기 600V를 1분 동안 유지하고, 2분 동안 720V로 서서히 전압을 상승시킨 후, 720V의 전압으로, 25분간 에칭 공정을 진행함이 바람직하다. 이는 한 번에 강한 전압을 가하게 되면, 아크가 불안정한 문제가 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위함이다.
또한, 이때, 챔버 내 스캔바디와 티타늄(Ti) 타겟과의 거리는 20~30cm 임이 바람직하다.
또한, 이때, 챔버 내 지그는 회전 지그의 축 봉이 회전됨과 동시에 다수개의 스캔 바디가 장착된 디스크 자체도 회전됨으로써, 고른 에칭이 가능하게 된다.
다음, 1차 증착 단계이다.
1차 증착 단계는 AlTiN 코팅 단계이다. 먼저, 진공 상태이며, 히터로 180~200℃의 온도로 가열된 챔버 내에 AlTi 타겟을 설치한 후, 아르곤(Ar) 가스 100sccm, 질소(N₂) 가스 400sccm을 주입한다. 이후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 60분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키며 공정을 진행한다.
이와 같이 공정을 진행하게 되면, 아르곤 이온이 AlTi 타겟에 충돌하면서 타겟의 결합을 끊어, AlTi 이온들이 나오게 되고, 이후, 이 이온들은 챔버 내로 주입된 질소와 결합하여, AlTiN의 형태로 스캔 바디 표면상에 증착되어 코팅막을 형성하게 된다. 이때, 특히 60V의 낮은 전압을 가해줌으로써, AlTiN이 튕겨나가지 않고 스캔 바디 표면상으로 쌓이면서 증착이 가능하게 된다.
이때, AlTi 타겟은 순도 99.5% 이상, D104×25mmt, AlTi(67:33at%)의 AlTi 타겟이다.
이때, 챔버 내 작업 진공도는 아르곤 가스와 질소 가스가 주입됨으로써, 
torr가 된다.
또한, 이때, 챔버 내 스캔 바디와 티타늄(Ti) 타겟과의 거리는 20~30cm 임이 바람직하다.
또한, 이때, 챔버 내 온도는 코팅 박막의 밀착력의 증대를 위해 180~200℃임이 바람직하다.
또한, 이때, 에칭단계와 동일하게 챔버 내 회전 지그의 축 봉이 회전됨과 동시에 스캔 바디가 장착된 디스크 자체도 회전함으로써, 증착이 골고루 일어나, 균일한 코팅막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음, 2차 증착단계이다.
2차 증착단계는 1차 증착단계 후의 코팅된 스캔바디의 색상 밝기 및 빛 반사율을 조정하기 위한 표면처리 단계이다. 1차 증착단계 후, 180~200℃의 온도로 가열된 진공 상태의 챔버 내에 질소(N₂)의 주입은 차단하고, 아르곤(Ar) 가스를 400sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 5분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키며 공정을 진행한다.
이와 같이 공정을 진행하게 되면, 스캔 바디의 전반적인 색상은 밝아지고, 빛 반사율은 줄임으로써, 스캔 시, 더욱 정밀한 데이터를 획득하는 것이 가능하게 된다.
이때, 에칭단계 후, 1,2차 증착단계에서 지그 회전속도를 높여, 이온화된 미세한 입자만 스캔 바디 표면상에 증착되도록 함으로써, 밀착력을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 이때, 증착 완료된 스캔 바디의 코팅막 두께는 0.5~3.0㎛ 임이 바람직하며, 1.0~2.0㎛임이 가장 바람직하다.
다음, 제품산출 단계이다.
제품산출 단계는 먼저, 챔버 내 진공상태를 파괴한 후, 증착 완료된 제품을 산출한다. 이때, 진공 파괴는 챔버 내부 온도가 150℃ 이하인 상태에서 진행하는 것이 바람직하다. 이는 대기의 온도와 상이하게 차이가 날 때, 진공파괴를 진행하게 되면, 조직이 깨질 수 있어, 이를 방지하기 위함이다.
10: 회전 지그 12: 축 봉
14: 디스크 16: 구멍
18: 고정구 20: 스캔바디
14: 디스크 16: 구멍
18: 고정구 20: 스캔바디
Claims (5)
- 치과용 스캔바디의 코팅방법에 있어서,
상기 코팅 방법은 증착 장비 및 증착할 재료를 세팅 및 세척하는 준비단계;와 스캔바디를 코팅하는 증착단계; 및 제품산출 단계;를 포함하며,
상기 증착단계는 챔버 내부를 진공 상태로 만들어주는 배기단계;
상기 배기 단계 후, 스캔 바디 표면상의 이물질을 제거하기 위한 에칭단계;
상기 에칭단계 후, 이물질이 제거된 스캔 바디를 AlTi 타겟 및 질소가스를 이용하여 코팅하는 1차 증착단계;
상기 1차 증착단계 후, 코팅된 스캔 바디의 색상 밝기 및 빛 반사율을 조정하는 표면처리 단계인 2차 증착단계;를 더 포함하되,
상기 1차 증착단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 상태의 챔버 내에 AlTi 타겟을 설치한 후, 아르곤(Ar) 가스 100sccm과, 질소(N₂) 가스 400sccm을 주입하고, 이후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 60분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함됨을 특징으로 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 2차 증착단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 챔버 내에 질소(N₂)의 주입은 차단하고, 아르곤(Ar) 가스를 400sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 50A 및 60V의 전압을 가하면서 5분간 1560ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함됨을 특징으로 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 에칭단계는 180~200℃의 온도로 가열된 진공 챔버 내에 티타늄(Ti) 타겟을 설치하고, 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스를 100sccm 주입한 후, 아크발생장치 및 바이어스(bias)를 가동하여, 아크 전류 60A 및 720V의 강한 전압을 가하면서 25분간 650ccw의 속도로 회전 지그를 회전시키는 공정이 더 포함됨을 특징으로 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 배기단계에서는 챔버 내 초기 진공도가torr 이하로 배기됨을 특징으로 하는 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020230018661A KR102640863B1 (ko) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020230018661A KR102640863B1 (ko) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법 |
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| KR102640863B1 true KR102640863B1 (ko) | 2024-02-23 |
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ID=90041811
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020230018661A KR102640863B1 (ko) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 진공 증착을 이용한 치과용 스캔 바디의 AlTiN 코팅방법 |
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-
2023
- 2023-02-13 KR KR1020230018661A patent/KR102640863B1/ko active IP Right Grant
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