KR20020069576A

KR20020069576A - 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20020069576A
Application number: KR1020010009783A
Authority: KR
Inventors: 황길남
Original assignee: 황길남
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-05
Also published as: KR100394194B1

Abstract

제품의 종류 및 사양을 인식하는 CDD검출부와 구성성분의 용액을 소량으로 정량투입이 가능한 투입버퍼에 의해 생산라인 가동에 따라 소모되는 적어도 1가지이상 성분의 화학용액 첨가량을 자동 제어하는 것으로, 적어도 1가지이상의 성분을 포함하여 혼합된 화학용액이 저장되는 공급탱크와, 공급탱크에 공급되는 단일 성분용액을 저장하는 보조탱크와, 공급탱크위에 설치되어 보조탱크로 부터 공급되는 성분용액을 저장하며, 성분용액을 제어수단에 의해 공급탱크에 소량을 정량 공급하며, 성분용액이 일시에 과량투입되는 것을 방지하는 투입버퍼와, 공급탱크로 부터 공급되는 혼합용액에 의해 작업기판을 작업처리하는 라인 공정셀과, 공급탱크내의 혼합용액의 각각의 성분용액의 농도를 측정, 분석하는 분석기와, 분석기로 부터 출력되는 데이터와 미리 입력된 작업기판의 데이터를 비교후, 공급탱크내의 혼합용액중 구성 성분용액의 소모량을 연산하여 필요한 성분용액이 투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입될 수 있도록 제어수단을 제어하는 제어기를 제공 한다.

이로 인해, 화학용액이 공급탱크에 일시에 과다하게 투입되어 화학적 혼합률이 상실되는 것을 방지하고 이송거리와 관련되어 화학용액의 정량 편차를 최소화하며, 화학용액을 공급하는 공급탱크와 생산라인의 공정셀을 소정거리 이격시켜 쾌적한 주변환경을 조성하며, 소모량이 상대적으로 소량인 용액의 투입량을 자동 제어함에 따라 구성 성분들의 농도와 비율을 균일하게 유지하며, 공정라인을 따라 이송되는 제품의 사양 및 종류를 인식하여 화학용액 구성성분의 소모량을 투입시키는일련의 과정을 자동화하여 제품의 다양한 스펙에 따라 공정상 작업조건을 자동 설정할 수 있어 범용적으로 활용할 수 있다.

Description

화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법{automatic supply apparatus for chemical solution and control method thereof}

본 발명은 인쇄회로기판(PCB) 등의 제조공정에서 생산라인 가동에 따라 소모되는 적어도 1가지이상 성분의 화학용액(chemical solution)이 소량으로 정량(定量) 투입되도록 자동 제어하여 구성 성분들의 농도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 인쇄회로기판의 제조공정중 구리 도금시 사용되는 황산, 첨가제 등의 화학용액이 공급탱크에 일시에 과다하게 투입되어 발생하는 화학적 혼합률이 상실되는 것을 방지하며, 화학용액을 이송하는 배관의 길이 및 부피와 관련되는 편차를 최소화하여 소량을 계속적으로 일정하게 첨가할 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판 등의 제조공정은 생산라인 일측에 화학용액 공급탱크가 설치되어 사용됨에 따라, 화학용액을 공급탱크에 공급 및 방출시 구동하는 구동펌프로부터의 소음 및 인체에 극히 유해한 성분의 화학가스 발생으로 인해 생산라인 주변환경이 열악한 문제점과, 이로 인해 생산되는 제품의 품질에 악영향을미치게 된다.

도 6은 종래 기술에 의한 화학용액 자동 공급장치의 개략도 이다.

도시된 바와 같이, 적어도 하나이상의 보조탱크(51)에 저장되는 단일 성분을 갖는 화학용액의 일정량을 정량펌프(52)구동으로 인해 공급탱크(53)에 토출시키며, 공급탱크(53)에 유입되는 적어도 1가지이상 성분의 용액을 펌프(54)구동에 의해 작업기판(55) 등을 도금하는 라인 공정셀(56)(process cell)에 공급 한다.

이때, 전술한 공급탱크(53)에 유입되는 용액의 각 성분농도를 측정,분석하는 분석기(57)로 부터 출력되는 데이터에 따라 보조탱크(51)로 부터 공급탱크(53)에 공급되는 화학용액 토출량을 가변조절할 수 있도록 정량펌프(52)구동을 제어하는 제어기(58)를 구비 한다.

미 설명부호 59는 제어기(58)에 접속되어 공급탱크(53)내의 화학 용액의 잔류량을 검출하는 레벨센서 이다.

그러나, 전술한 바와 같은 자동 공급장치에서는, 화학용액을 공급하는 보조탱크(51)로 부터 공급탱크(53)까지의 이송거리에 따른 배관(또는, 튜브가 사용될 수 있음)의 길이와 부피에 비례하여 배관내에 잔존하는 용액과 배관내의 빈공간(dead volume)에 해당하는 만큼 정량의 편차가 발생되는 문제점을 갖게 된다.

또한, 보조탱크(51)로 부터 화학용액을 정량펌프(52)의 작동불능 또는 배관의 누수로 인해 공급탱크(53)에 일정량씩 공급하지 못하거나, 또는 제어기(58)자체의 에러(error) 발생으로 인해 화학용액을 일시에 정량펌프(52)구동에 의해 공급탱크(53)에 과다하게 공급함에 따라 공급탱크(53)내에서 용액구성 성분의 혼합율이 상실되어 위험성을 초래하는 문제점과, 안정제 또는 계면활성제 등의 첨가제와 같이 특성상 그 소모량이 상대적으로 소량인 경우 전술한 정량펌프(52)로써 공급탱크(53)에 소량의 용액을 일정하게 공급하는 데 어려움을 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 투입버퍼에 저장되는 성분용액의 양이 공급탱크 용액 관리스펙 이내로 유지되기 때문에 적어도 1가지성분 이상의 화학용액이 공급탱크에 일시에 과다하게 투입되어 화학적 혼합률이 상실되는 것을 방지할 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 화학용액 성분을 최단거리에서 공급탱크에 정량 투입하여 이송거리와 관련되는 정량 편차를 최소화할 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 화학용액을 공급하는 공급탱크와 라인 공정셀을 소정거리 격리시켜 펌프구동에 따른 소음을 줄이며, 인체에 극히 유해한 화학가스로 부터 작업자를 보호하고, 제품의 표면오염 불량을 줄여 품질을 높일 수 있어 환경친화적인 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 첨가제와 같이 소모량이 상대적으로 소량인 용액의 투입량을 자동 제어함에 따라 구성 성분들의 농도 및 비율을 일정하게 관리하여 동일한 제품의 품질을 균일하게 유지할 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공정라인을 따라 이송되는 제품의 사양을 인식하여 제어기에 미리 저장된 제품의 데이터를 비교분석 후 화학용액 구성성분의 소모량을 연산하여 필요량을 투입시키는 일련의 과정을 자동화함에 따라, 제품의 다양한 스펙에 따라 공정상 작업조건을 자동 설정할 수 있어 범용적으로 활용할 수 있도록 한 화학용액 자동 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급장치의 전체적인 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급장치에서 투입버퍼를 이용한 소량용액 공급장치의 요부발췌도,

도 3은 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급장치에서 다수의 투입버퍼를 이용한 소량용액 공급장치의 요부발췌도,

도 4는 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급장치에서 하나의 투입버퍼를 이용하여 다수의 용액을 공급하는 장치의 개략도,

도 5는 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급제어 방법을 나타내는 흐름도,

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

1; 공급탱크 2; 혼합용액

3; 보조탱크 4; 성분용액

5; 투입버퍼(adding buffer) 6; 성분용액

7; 정량펌프 8; 조절밸브

9,10,11; 레벨센서 12; 온도조절장치

13; 펌프 14; 여과기(filter)

15; 바이패스 관 16; 라인 공정셀(line process cell)

17; 작업기판(work piece) 18; CCD카메라

19; 제어기(control unit) 20; 분석기

전술한 본 발명의 목적은, 적어도 1가지이상의 성분을 포함하여 혼합된 화학용액이 저장되는 공급탱크와, 공급탱크에 공급되는 단일 성분용액을 저장하는 보조탱크와, 공급탱크위에 설치되어 보조탱크로 부터 공급되는 성분용액을 저장하며, 성분용액을 제어수단에 의해 공급탱크에 소량을 정량 공급하며, 성분용액이 일시에 과량투입되는 것을 방지하는 투입버퍼와, 공급탱크로 부터 공급되는 혼합용액에 의해 작업기판을 작업처리하는 라인 공정셀과, 공급탱크내의 혼합용액의 각각의 성분용액의 농도를 측정, 분석하는 분석기와, 분석기로 부터 출력되는 데이터와 미리 입력된 작업기판의 데이터를 비교후, 공급탱크내의 혼합용액중 구성 성분용액의 소모량을 연산하여 필요한 성분용액이 투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입될 수 있도록 제어수단을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치를 제공함에 의해 달성 된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 라인 공정셀은 공급탱크 상방에 위치하여 격리되도록 설치되거나, 라인 공정셀과 공급탱크를 수직으로 연통되게 접속하는 드레인 관에 여과기 및 바이패스 관이 설치 된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 바이패스 관에 설치되어 라인 공정셀로 부터 용액이 바이패스 관을 통해 공급탱크로 배출시 여과기가 막힌 것을 인식하여 제어기에 신호를 전송하는 플로우 센서를 구비 한다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 투입버퍼 내부의 용액 수위를 식별할 수 있도록 투입버퍼를 투명재질로 형성하거나, 또는 투입버퍼에 레벨센서를 설치한다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 라인 공정셀 상방에 위치이동가능하게 설치되어 작업라인을 따라 이송되는 피작업부재의 이송여부, 사양 및 반응면적을 검출하며, 검출된 데이터를 제어기에 전송하여 제어기에서 공급탱크에 필요한 성분용액의 소모량을 공급탱크에 유입할 수 있도록하는 CCD검출부를 구비 한다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제어수단은, 투입버퍼로 부터 성분용액을 중력에 의해 수직으로 공급탱크에 공급하는 연결관에 설치되며, 보조탱크로 부터 투입버퍼에 공급되는 성분용액의 수위에 근거하여 제어기로 부터 전송되는 신호에 의해 개폐되어 배출량을 조절하는 조절밸브를 구비 한다.

전술한 본 발명의 목적은, 작업기판의 종류, 사양에 따라 요구되는 성분용액의 소모량에 대한 데이터를 수집하여 제어기에 입력하는 단계와, 적어도 1가지이상의 구성 성분용액을 포함하는 공정용액이 저장되는 공급탱크내의 성분용액 농도를 측정 및 분석후, 이에 따른 데이터를 제어기에 전송하는 단계와, 제어기에 미리 입력된 작업기판 데이터 및 공급탱크내의 분석된 성분용액의 농도 데이터를 비교, 계산하여 보조탱크로 부터 성분용액을 투입버퍼에 공급하는 단계와, 공정라인 가동에 따라 소모되는 성분용액을 제어기로 부터 전송되는 신호에 따라 밸브를 개방하여투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입하는 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동공급 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.

전술한 본 발명의 목적은, 작업기판의 종류, 사양에 따라 요구되는 성분용액의 소모량에 대한 데이터를 수집하는 단계와, 공정라인을 따라 이송되는 이송된 작업기판의 이송여부 및 사양을 CCD카메라를 이용하여 검출하여 제어기에 검출신호를 전송하는 단계와, 적어도 1가지이상의 구성 성분용액을 포함하는 공정용액이 저장되는 공급탱크내의 성분용액 농도를 측정 및 분석후, 이에 따른 데이터를 제어기에 전송하는 단계와, 미리 제어기에 입력된 라인공정의 운영 데이터, 공급탱크와 보조탱크 용액의 농도스펙과 부피 데이터 및 투입버퍼의 수위와 용량 데이터와 공급탱크내의 검출된 성분용액의 농도 및 새로 입력된 작업기판의 데이터를 비교, 계산하여 보조탱크로 부터 성분용액을 투입버퍼에 공급하는 단계와, 공정라인 가동에 따라 소모되는 성분용액을 제어기로 부터 전송되는 신호에 따라 조절밸브를 개방하여 투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입하는 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동공급 제어방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동공급 제어방법을 제공함에 의해 달성 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 1가지이상의 성분을 포함하여 혼합된 화학용액이 저장되는 공급탱크(1)와, 공급탱크(1)에 공급되는 단일 성분용액(4)을 저장하는 보조탱크(3)와, 공급탱크(1)위에 설치되어 정량펌프(7)구동에 의해 보조탱크(3)로 부터 공급되는 성분용액(4)을 저장하며, 성분용액(4)을 제어수단에 의해 공급탱크(1)에 소량을 정량 공급하며, 성분용액(4)이 정량펌프(7)의 오작동으로 인해 일시에 과량투입되는 것을 방지하는 투입버퍼(5)와, 공급탱크(1)로 부터 펌프(13) 구동으로 인해 공급되는 혼합용액(2)에 의해 작업기판(17)을 작업(일예로, 도금공정을 말함)처리하는 라인 공정셀(16)와, 공급탱크(1)내의 혼합용액의 각각의 성분용액의 농도를 측정, 분석하는 분석기(analyzer)(20)를 구비 한다.

분석기(20)로 부터 출력되는 공급탱크(1)내의 성분용액 데이터와 미리 입력된 작업기판(17)의 데이터를 비교후, 공급탱크(1)내의 혼합용액중 구성 성분용액의 소모량을 연산하여 필요한 성분용액이 투입버퍼(5)로 부터 공급탱크(1)에 정량 투입될 수 있도록 제어수단을 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는 제어기(19)와, 전술한 라인 공정셀(16) 상방에 위치이동가능하게 설치되어 작업라인을 따라 이송되는 작업기판(17)의 존재유무, 사양 및 반응면적을 검출하여 제어기(19)에 전송하며 , 전송된 데이터를 미리 입력된 데이터와 비교, 계산하여 제어기(19)에서 라인 공정셀(16)에 필요한 성분용액의 소모량을 공급탱크(1)에 유입할 수 있도록하는 CCD카메라(18) 및 광학처리장치(21)를 구비 한다.

이때, 전술한 라인 공정셀(16)은 화학용액을 공급하는 펌프구동에 따른 소음 발생을 줄이며, 인체에 유해한 화학가스로 부터 작업자를 보호하여 쾌적한 주변환경을 조성할 수 있도록 공급탱크(1) 상방에 소정거리를 격리시키도록 설치되며, 라인 공정셀(16)과 공급탱크(1)를 수직으로 연통되게 접속하는 드레인 관(DP)에 이물질을 필터링하는 여과기(14)가 설치되며, 여과기(14)가 막힐 때 용액을 드레인(drain)시키는 바이패스(by-pass) 관(15)이 드레인 관(DP)에 설치되며, 라인 공정셀(16)로 부터 용액이 바이패스 관(15)을 통해 공급탱크(1)로 배출시 여과기(14)가 막힌 것을 인식하여 제어기(19)에 신호를 전송하는 플로우 센서(FS)가 바이패스 관(15)에 설치 된다.

전술한 제어수단으로 보조탱크(3)로 부터 투입버퍼(5)에 공급되는 성분용액의 수위에 근거하여 제어기(19)로 부터 전송되는 신호에 의해 개폐되어 배출량을 조절하는 조절밸브(8)가 투입버퍼(5)로 부터 성분용액을 중력에 의해 수직으로 공급탱크(1)에 공급함에 따라, 정량펌프(7)구동으로 인해 보조탱크(3)의 성분용액이 이동되는 거리에 따라 배관내에 존재하는 공간(dead volume)에 의해 발생하는 부피의 오차를 최소화시킬 수 있도록 수직으로 최단거리로서 형성된 연결관(CP)에 설치된다.

전술한 투입버퍼(5)내부의 용액 수위를 육안으로 식별할 수 있도록 투입버퍼(5)를 폴리카보네이트(poly carbonate) 등의 투명재질로 형성하거나, 또는 투입버퍼(5)에 초음파 액면계(ultrasonic liquid level gauge), 플로트 수면계(float water level indicater) 또는 전도도 수위측정의 레벨센서(9)가 사용될 수 있다.

미 설명부호 12는 공급탱크(1)의 공정용액의 온도를 일정하게 조절하는 온도조절장치 이다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 성분용액(4,4a,4b)을 포함하는 화학용액을 조절하기 위하여 다수의 투입버퍼(5,5a,5b)를 공급탱크(1) 상방에 설치하여 독립적으로 조절할 수 있다. 즉 보조탱크(3,3a,3b)에 저장되는 성분이 상이한 성분용액(4,4a,4b)을 공급탱크(1)에 각각 독립적으로 공급할 수 있도록 정량펌프(7a,7b,7c)가 설치되며, 보조탱크(3,3a,3b)로 부터 공급되는 성분용액(4,4a,4b)을 각각 독립적으로 저장하며, 레벨센서(9a,9b,9c)의 수위 검출신호를 바탕으로 제어기(19)로 부터 신호의 전송에 따라 개폐되는 조절밸브(8a,8b,8c)에 의해 공급탱크(1)에 성분용액의 소량을 정량 투입하는 투입버퍼(5,5a,5b)가 공급탱크(1) 상방에 각각 설치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 보조탱크(3,3a,3b)에 독립적으로 저장되는 각각의 성분용액(4,4a,4b)을 단일의 투입버퍼(5)에서 혼합 후 공급탱크(1)에 공급하여 조절할 수 있다. 즉 보조탱크(3,3a,3b)에 저장되는 성분이 상이한 성분용액(4,4a,4b)은 각각의 정량펌프(7a,7b,7c)구동에 의해 투입버퍼(5)에 토출되어 혼합되며, 투입버퍼(5)에 공급된 혼합용액은 레벨센서(9)의 수위 검출신호를 바탕으로 제어기(19)로 부터 신호의 전송에 따라 개폐되는 조절밸브(8)에 의해 공급탱크(1)에 성분용액의 소량을 정량 투입할 수 있게 된다.

미 설명부호 22는 투입버퍼(5)의 성분들을 혼합하기 위한 교반기(agitator) 이다.

이하에서, 본 발명에 의한 화학용액 자동 공급장치의 사용방법을 첨부도면을참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 작업기판(17)의 종류, 사양에 따라 요구되는 성분용액의 소모량에 대한 각종 데이터를 수집하여 제어기에(19)에 입력한다(S10 참조).

적어도 1가지이상의 구성 성분용액을 포함하는 공정용액이 저장되는 공급탱크(1)내의 성분용액 농도를 적정법(titration method), 또는 캐필러리 이온 분석(capillary ion analysis)법 등의 기기분석법을 이용하는 분석기(20)에서 측정 및 분석후, 이에 따른 성분 분석 데이터를 제어기(19)에 전송 한다(S20 참조).

공정라인을 따라 이송된 작업기판(17)의 이송여부 및 사양을 CCD카메라(18)를 이용하여 검출 후 광학처리장치(21)를 통하여 검출된 데이터를 비교, 계산후 제어기(19)에 전송 한다(S30 참조).

미리 입력된 작업기판(17)의 데이터와, 분석기(20)에 의한 공급탱크(1)내의 분석된 성분용액의 농도 및 광학처리장치(21)로 부터 전송된 데이터를 제어기(19)에서 비교, 계산하여 보조탱크(3)로 부터 성분용액(4)을 투입버퍼(5)에 공급 하도록 펌프(7)를 제어한다(S40 참조).

제어기(19)로 부터 전송되는 신호에 따라 펌프(7)를 구동시켜 보조탱크(3)에 저장된 성분용액(4)을 투입버퍼(5)에 각각 토출한다(S50 참조). 이때 펌프(7)는 소정량의 성분용액(4)을 투입버퍼(5)에 공급할 수 있도록 정량펌프가 사용되거나, 또는 투입버퍼(5)에 설치되는 수위를 검출하는 레벨센서(9)와 연동되는 일반적인 펌프를 사용할 수 있게 된다.

공정라인 가동에 따라 소모되는 성분용액을 제어기(19)로 부터 전송되는 신호에 따라 밸브(8)를 조절하여 투입버퍼(5)로 부터 공급탱크(1)에 정량 투입하는 과정을 반복 한다(S60 참조).

실시예1

실시예1은 라인 공정셀(16)에서 이송되는 작업기판(17)을 광학처리장치(21)로 검출하고 투입버퍼(5)를 이용하여 성분 용액을 공급탱크(1)에 소량첨가 조절하는 방법으로, 다양한 작업기판의 투입이 있는 제조공정에서 화학용액을 자동 조절할 때 유용하다.

작업기판(17)의 제조공정중 패턴도금 공정에서 구리 전기도금 공정용액의 구성성분, 공급탱크(1)의 용량이 10,000리터와 100m²/day의 작업량일 때 각 구성성분의 소모량, 구성성분을 저장하는 보조탱크(3)의 용량, 그리고 공급탱크(1)에 정량 첨가를 위한 투입버퍼(5)의 용량을 표1에 나타낸 것이다.

표1

구성성분	농도	소모량(ml/㎡)	보조탱크용량(liter)	투입버퍼용량(liter)
CuSO₄	75 g/liter
H₂SO₄	190 g/liter	120	400	20
leveler	12 ml/liter	60	200	10
광택제	1 ml/liter	33	110	6

구리 도금액의 구성성분에서 황산구리(CuSO₄₎는 도금 반응이 진행됨에 따라 반응 소모량이 증가하지만 필요한 구리 이온의 보충은 양극으로 구리볼을 사용하는방법으로 해결된다. 따라서 구리도금 용액의 구성 성분의 농도의 관리는 황산 용액과 첨가제인 소량의 레벨러(leveler)와 광택제(brightener)의 보충으로 유지 된다.

구성 성분을 저장하는 보조탱크(3)의 용량은 4주 동안의 성분용액(4) 보충 주기로 하였고, 투입버퍼(5)의 용량 계산은 일시적인 용액의 과량 투입으로 공급탱크(1)용액의 화학 구성성분의 농도비의 불균형을 방지하기 위하여 1일 첨가량을 보관할 수 있는 양으로 정하였다.

20리터 용량의 황산 투입버퍼(5)의 크기는 지름16cm와 높이 100cm의 원통형이며, 10리터의 광택제 경우 지름12㎝와 높이90cm높이, 6리터 용량의 광택제의 투입버퍼(5)는 50cm로 하였다. 이때 투입버퍼(5)의 재질은 잔류량을 외부에서 식별할 수 있도록 투명한 폴리카보네이트(polycarbonate)로 하고, 용액의 부피를 정확히 측정하기 위하여 상부면에 레벨센서(9)를 설치 한다.

라인 공정셀(16)에 이송되는 작업기판(17)의 투입여부와 작업기판(17)의 면적이 CCD카메라(18) 및 광학처리장치(21)에 의하여 감지된 후 계산되어 제어기(19)로 신호가 보내지며, 제어기(19)는 미리 입력된 데이터를 근거로 정해진 일정시간 동안 소모될 것으로 예측되는 양의 계산값에 따라 정량펌프(7)의 가동시간 및 유량의 제어에 의하여 일정량을 투입버퍼(5)로 이송 한다.

보조탱크(3)의 용액이 투입버퍼(5)에 일시적으로 저장되며, 동시에 레벨센서(9)에 의하여 신호가 제어기(19)로 보내지고 정량 이송된 성분용액의 부피를 확인하고, 원하는 부피 즉, 일정용액 수위에 도달할 때까지 레벨센서(9)에서 제어기(19)로의 신호 전달에 의하여 정량펌프(7)는 제어기(19)에 의하여 가동 된다.

일시적으로 투입버퍼(5)에 저장된 성분용액이 공급탱크(1)의 용액 농도비의 시간에 따른 변화를 최소화하기 위하여 조절밸브(8)를 이용하여 연속적으로 공급탱크(1)에 첨가되거나, 최대한 짧은 주기로 첨가 된다.

성분용액의 첨가가 진행되는 동안 투입버퍼(5)에 설정된 용액수위의 낮은수위(하한값)에 도달하면 제어기(19)로 낮은수위 설정치의 신호가 보내지며(여기서, 용액수위의 높은 설정치와 낮은 설정치의 차이 값으로 투입버퍼(5)의 용액부피가 결정되며, 낮은 수위 설정값은 고정 값이고 높은 수위 설정값은 변수이므로 투입버퍼(5)의 용액 부피는 높은 수위의 설정값으로 정해진다), 제어기(19)는 CCD카메라(18) 및 광학처리장치(21)로 부터 새로운 신호를 전달받아 전술한 작업을 반복 실행 한다.

한편, 연속하여 새로운 작업기판(17)이 투입되면 CCD카메라(18) 및 광학처리장치(21)는 작업기판(17)의 면적을 누적 계산하여 제어기(19)로 신호를 보내므로 새로 투입되는 작업기판(17)의 종류에 관계없이 전술한 바와 같은 동일한 과정으로 용액의 농도가 유지 된다.

용액의 각 성분 농도는 전술한 방법으로 보충되는 동안 일정한 주기로 분석기(20)에 의하여 분석되며, 분석된 각 성분의 농도값이 제어기(19)로 입력되고 원하는 농도 설정값과 비교 계산에 의하여, 기준값(원하는 설정값) 보다 적은 양일때는 투입버퍼(5)에 추가 첨가량(부족량)을 정량 이송하고, 많을 때는 조절밸브(8)가 잠기도록 제어 한다.

정량펌프(7)는 투입버퍼(5)의 낮은 위치 설정값 이하에서 가동되지 않도록제어됨으로써 각 성분 용액의 과량투입을 방지할 수 있다. 즉 조절밸브(8)의 오작동시 투입버퍼(5)의 용량에 해당하는 용액(황산인 경우 0.2% 변함)만이 첨가되므로 화학용액의 농도비 불균형을 예방할 수 있음을 확인 하였다.

실시예2

실시예2는 일정 작업시간 동안 필요한 성분용액을 일시에 보조탱크(3)로 부터 투입버퍼(5)로 정량 이송하여 조절밸브(8)로서 첨가량을 소량 조절하는 방법으로, 일관작업의 제조공정에서 화학용액을 자동 조절할 때 유용하다.

작업기판(17)의 제조공정중 산화공정에서 구리산화막이 내층회로 표면에 형성되어 적층시 프리프레그(pre-preg)와의 밀착력에 기여하며, 밀착력은 형성된 산화막의 균일도와 산화막 성장형상에 의하여 영향을 받는다. 이러한 산화막 형성은 사전담금(pre-dip) 공정에 의한 표면활성화가 중요한 역할을 한다.

표2는 사전담금(pre-dip) 공정 용액의 구성성분, 공급탱크(1)의 용량이 1,000리터와 400m²/day의 작업량일 때 각 구성성분의 소모량, 구성성분을 저장하는 보조탱크(3)의 용량, 그리고 공급탱크(1)에 정량 첨가를 위한 투입버퍼(5)의 용량을 나타낸 것이다.

표2

구성성분	관리농도	소모량(ml/ m²)	보조탱크용량(liter)	투입버퍼용량(liter)
H₂O₂	2.9 %	7.2	140	5
Stabilizer	2.0 %	6.4	130	4

사전담금공정 용액의 구성성분의 농도비를 유지하기 위하여 과산화수소용액과 첨가제인 안정제를 저장하고 있는 보조탱크(3)에서 각각의 성분들이 정하여진 주기로 투입버퍼(5)에 보충되고, 공정반응이 진행됨에 따라 소모되는 각 성분들은 실질적으로 작업기판(17)의 공정 진행되는 면적에 따라 변하므로 제어기(19)에 미리 입력된 단위 면적당 각 성분의 소모량을 근거로 하여 투입버퍼(5)로 부터 조절벨브(8)에 의하여 공급탱크(1)로 첨가되어 진다.

제어기(19)는 각 성분의 예상 소모량으로 부터 레벨센서(9)의 높은 수위값을 설정하여 이송펌프를 가동하거나, 정량펌프(7)를 제어하여 일정 시간동안(일예로 1일)의 예상 소모량을 투입버퍼(5)로 성분 용액을 정량 이송 한다.

투입버퍼(5)에 일시적으로 이송 보관된 성분용액은 조절벨브(8)에 의하여 공급탱크(1)에 일정시간 동안 연속적으로 또는 일정 주기로 투입버퍼(5)의 낮은 수위로 될 때까지 첨가된다. 성분 용액이 낮은 수위 레벨에 도달하면 레벨센서(10)로 부터 제어기(19)로 신호가 보내지고 기록되며 상기의 과정이 반복 수행된다.

용액의 각성분 농도는 전술한 방법으로 보충되는 동안 일정한 주기로 분석기(20)에 의하여 분석되며, 분석된 각 성분의 농도 값이 제어기(19)로 입력되고 원하는 농도 설정값과 비교 계산에 의하여, 기준값(원하는 설정값) 보다 적은 양일때는 투입버퍼(5)에 추가 첨가량(부족량) 정량 이송하고, 많을 때는 조절밸브(8)가 잠기도록 제어된다.

한편, 작업기판(17)의 면적을 근거로 하여 초기에 투입버퍼(5)로 이송되어 첨가된 성분용액의 양, 공급탱크(1)의 용액분석 값과 주어진 설정값의 차이에 의하여 추가로 첨가된 또는 조절밸브(8)를 잠그어 미첨가한 양으로 부터 제어기(19)에서 계산함으로써 최적의 면적대비 투입량이 운영횟수가 늘어남에 따라 통계적으로 얻어질 수 있고, 이를 이용하여 보다 이상적인 용액의 성분 농도를 조절할 수 있음을 확인 하였다.

정량펌프(7)는 투입버퍼(5)의 낮은 위치 설정값 이하에서 가동되지 않도록 제어됨으로써 각 성분 용액의 과량투입을 방지할 수 있다. 즉 조절밸브(8)의 오작동시 투입버퍼(5)의 용량에 해당하는 용액만이 첨가되므로 화학용액의 농도비 불균형을 예방할 수 있음을 확인 하였다.

이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면 아래와 같은 이점을 갖는다.

투입버퍼에 저장되는 성분용액의 양이 공급탱크 용액 관리스펙 이내로 유지되기 때문에 적어도 1가지성분 이상의 화학용액이 공급탱크에 일시에 과다하게 투입되어 화학적 혼합률이 상실되는 것을 방지하며, 화학용액 성분을 최단거리에서 공급탱크에 정량 투입하여 이송거리와 관련되는 정량 편차를 최소화할 수 있다.

화학용액을 공급하는 공급탱크와 생산라인의 공정셀을 소정거리 격리시켜 펌프구동에 따른 소음을 줄이며, 인체에 극히 유해한 화학가스로 부터 작업자를 보호하고, 제품의 표면오염 불량을 줄여 품질을 높일 수 있다.

첨가제와 같이 소모량이 상대적으로 소량인 용액의 투입량을 자동 제어함에 따라 구성 성분들의 농도 및 비율을 일정하게 관리하여 동일한 제품의 품질을 균일하게 유지할 수 있다.

공정라인을 따라 이송되는 제품의 사양을 인식하여 제어기에 미리 저장된 제품의 데이터를 비교분석 후 화학용액 구성성분의 소모량을 연산하여 필요량을 투입시키는 일련의 과정을 자동화함에 따라, 제품의 다양한 스펙에 따라 공정상 작업조건을 자동 설정할 수 있어 범용적으로 활용할 수 있다.

Claims

적어도 1가지이상의 성분을 포함하여 혼합된 화학용액이 저장되는 공급탱크;

상기 공급탱크에 공급되는 단일 성분용액을 저장하는 보조탱크;

상기 공급탱크위에 설치되어 상기 보조탱크로 부터 공급되는 성분용액을 저장하며, 성분용액을 제어수단에 의해 상기 공급탱크에 소량으로 정량 공급하며, 성분용액이 일시에 과량투입되는 것을 방지하는 투입버퍼;

상기 공급탱크로 부터 공급되는 혼합용액에 의해 작업기판을 작업처리하는 라인 공정셀;

상기 공급탱크내의 혼합용액의 각각의 성분용액의 농도를 측정, 분석하는 분석기; 및

상기 분석기로 부터 출력되는 데이터와 미리 입력된 상기 작업기판의 데이터를 비교후, 상기 공급탱크내의 혼합용액중 구성 성분용액의 소모량을 연산하여 필요한 성분용액이 상기 투입버퍼로 부터 상기 공급탱크에 정량 투입될 수 있도록 상기 제어수단을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 라인 공정셀은 상기 공급탱크 상방에 위치하여 격리되도록 설치되거나, 상기 라인 공정셀과 공급탱크를 연통되게 접속하는 드레인 관에 여과기 및 바이패스 관이 설치된 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
청구항 2에 있어서, 상기 바이패스 관에 설치되며, 상기 라인 공정셀로 부터 용액이 상기 바이패스 관을 통해 상기 공급탱크로 배출시 상기 여과기가 막힌 것을 인식하여 상기 제어기에 신호를 전송하는 플로우 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 투입버퍼 내부의 용액 수위를 식별할 수 있도록 상기 투입버퍼 용기를 투명재질로 형성하거나, 또는 상기 투입버퍼에 레벨센서가 설치된 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 보조탱크로 부터 일정한 용액을 상기 투입버퍼에 에 공급할 수 있도록 상기 보조탱크에 정량펌프를 설치하거나, 또는 상기 투입버퍼에 설치된 레벨센서에 의한 검출신호의 입력에 따라 구동하여 상기 투입버퍼에 용액을 공급하는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제어수단은;

상기 투입버퍼로 부터 성분용액을 중력에 의해 수직으로 상기 공급탱크에 공급하는 연결관에 설치되며, 상기 보조탱크로 부터 상기 투입버퍼에 공급되는 성분용액의 부피와 상기 제어기로 부터 전송되는 신호에 의해 개폐되어 배출량을 조절하는 조절밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
적어도 1가지이상의 성분을 포함하여 혼합된 화학용액이 저장되는 공급탱크;

상기 공급탱크에 공급되는 단일 성분용액을 저장하는 보조탱크;

상기 공급탱크위에 설치되어 상기 보조탱크로 부터 공급되는 성분용액을 저장하며, 성분용액을 제어수단에 의해 상기 공급탱크에 정량으로 공급하며, 성분용액이 일시에 과량투입되는 것을 방지하는 투입버퍼;

상기 공급탱크로 부터 공급되는 혼합용액에 의해 작업기판을 작업처리하는 라인 공정셀;

상기 공급탱크내의 혼합용액의 각각의 성분용액의 농도를 측정, 분석하는 분석기;

상기 라인 공정셀 상방에 위치이동가능하게 설치되어 작업라인을 따라 이송되는 상기 작업기판의 이송여부, 사양 및 반응면적을 검출하는 CCD검출부 및 광학처리장치;

상기 분석기로 부터 출력되는 데이터, 상기 광학처리장치로부터의 데이터 및 미리 입력된 상기 작업기판의 데이터를 비교후, 상기 공급탱크내의 혼합용액을 구성하는 성분용액의 소모량을 연산하여 필요한 성분용액이 상기 투입버퍼로 부터 상기 공급탱크에 정량 투입될 수 있도록 상기 제어수단을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동 공급장치.
작업기판의 종류, 사양에 따라 요구되는 성분용액의 소모량에 대한 데이터를 수집하여 제어기에 입력하는 단계;

적어도 1가지이상의 구성 성분용액을 포함하는 공정용액이 저장되는 공급탱크내의 성분용액 농도를 측정 및 분석후, 이에 따른 데이터를 제어기에 전송하는 단계;

제어기에 미리 입력된 상기 작업기판의 데이터 및 상기 공급탱크내의 분석된 성분용액의 농도 데이터를 비교, 계산하여 보조탱크로 부터 성분용액을 투입버퍼에 공급하는 단계; 및

공정라인 가동에 따라 소모되는 성분용액을 상기 제어기로 부터 전송되는 신호에 따라 밸브를 개방하여 투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입하는 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동공급 제어방법.
작업기판의 종류, 사양에 따라 요구되는 성분용액의 소모량에 대한 데이터를 수집하여 제어기에 입력하는 단계;

적어도 1가지이상의 구성 성분용액을 포함하는 공정용액이 저장되는 공급탱크내의 성분용액 농도를 측정 및 분석후, 이에 따른 데이터를 제어기에 전송하는 단계;

공정라인을 따라 이송되는 이송된 작업기판의 이송여부 및 사양을 CCD카메라를 이용하여 검출하여 제어기에 검출신호를 전송하는 단계;

제어기에 미리 입력된 상기 작업기판의 데이터, 상기 공급탱크내의 분석된성분용액의 농도 및 CCD카메라의 검출 데이터를 비교, 계산하여 보조탱크로 부터 성분용액을 투입버퍼에 공급하는 단계; 및

공정라인 가동에 따라 소모되는 성분용액을 상기 제어기로 부터 전송되는 신호에 따라 밸브를 개방하여 투입버퍼로 부터 공급탱크에 정량 투입하는 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액 자동공급 제어방법.