KR200492629Y1 - 바늘형 마이크로-유전장벽방전 플라즈마 방출 다이오드 소자 - Google Patents

바늘형 마이크로-유전장벽방전 플라즈마 방출 다이오드 소자 Download PDF

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Abstract

본 고안은 바늘형의 전극을 박형의 세라믹판 위에 설치하여 유전장벽방전 방식의 교류형 고전압을 인가하여 미소-방전의 마이크로-플라즈마 소스 및 소자로서, 소형의 멸균기, 플라즈마 가습기, 수족관, 공기청정기 등에 편리하게 장착하여 사용하는 플라즈마 다이오드 소스 및 소자의 제공이다.

Description

바늘형 마이크로-유전장벽방전 플라즈마 방출 다이오드 소자{Needle-Type Micro-DBD Plasma Emitting Diode Device}
본 고안은 플라즈마 발생 소자(PED: Plasma Emitting Diode)로서 소형의 미소-방전 플라즈마 장치이다. 미소-방전 플라즈마 소자는 소형의 플라즈마 멸균기, 플라즈마 가습기, 수족관(어항), 공기청정기 등에 장착용으로 사용하는 소자이다.
본 고안은 대기 방전 플라즈마 소스 및 소자에 관한 것이다. 대기 방전 플라즈마는 전자 및 이온과 함께 다량의 여기종(라디칼; Radical Species)으로서 산소계 여기종(ROS: Radical Oxigen Species)와 질소계 여기종(RNS: Radical Nitrogen Species)가 생성된다. 이들 중 ROS는 멸균작용을 하며, ROS 중에 오존(O3)은 강력한 멸균제이며 OH 및 음이온도 멸균효과를 갖는다.
도 1은 종래의 플라즈마-소스의 개략도이다: (a)는 교류(AC) 전압에 의한 유전격벽방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge) 방식의 플라즈마 방출 다이오드(PED: Plasma Emitting Diode) 소스의 모듈이고, (b)는 직류(DC) 전압으로 구동되는 침상형 전극에 코로나 방전에 의한 음이온(혹은 양이온) 발생 모듈, 그리고 (c)는 직류 전압에 의한 음이온 발생 카본브러쉬형 모듈이다.
도 1(a)의 DBD 방식의 PED는 본 고안자의 출원특허([1] ‘플라즈마 방출 다이오드 소자’10-2017-0132897호)에 기재되어 있다. 유전층의 상부면과 하부면에 제1 전극과 제2 전극을 형성하고, 교류형 고전압발생부의 출력단에 연결하여, 유전층 위의 전극 사이에 플라즈마가 발생한다. 그 외에도, DBD 방식의 플라즈마-소스는 본 고안인의 출원특허([2] ‘고효율 플라즈마 박판 소스’10-2016-0104031호와 [3] ‘유전장벽방전용 실리콘-코팅 유전-필름’10-2018-0004509호)에 소개되었다. DBD 방식의 대규모 플라즈마 발생 소스는 본 발명인의 출원특허([4] ‘고농도 오존 플라즈마 패널’10-2018-0144389호)에 소개되어 있다.
도 1(b)의 침상형 전극과 도 1(c)의 탄소브러쉬형 전극의 소스는 코로나 방전 방식의 미소 플라즈마 발생 모듈이다. 통상 DC-전압을 인가하며, 음의 전압 인가 시에는 전자 및 음이온이 방출되고, 양의 전압을 인가하여 양이온이 방출된다. 이러한 모듈은 ‘음이온 발생기’로서 상용화되어 시중에 판매되고 있다. 이는 냉장고, 자동차, 멸균기, 공기청정기 등에 장착하여 사용한다.
도 1(b)와 도 1(c)의 침상형 전극에 교류(AC)형 고전압을 인가하는 경우는, 대기 중에서 전극의 끝부분에 소위 ‘스트리머형 아크(Streamer-Arc) 방전’에 의하여 플라즈마가 발생한다. 그러나 아크 방전의 특성상 전류량의 제어가 어렵고 전극 끝에 고온이 발생하여 고온 플라즈마에 의한 전극 끝 부분이 쉽게 손상되어 장기적인 사용이 어렵다. 장기 사용을 위하여 침상 전극의 굵기와 끝부분을 다소 무디게 제작하는 경우에는 전류가 증가하고 플라즈마 발생량이 커져서 소위 ‘아크 방전 고열 플라즈마 토치’가 되므로 미소-방전(Micro-Discharge)을 위한 플라즈마-소스에 적용이 불가능하다.
본 고안은 본 발명인의 출원특허인 프러그형 소형 멸균기([5] ‘플라즈마 방출 다이오드 소자’10-2017-0132897호), 플라즈마 가습기([6] ‘플라즈마 증기 방출 가습기’10-2019-0154580호), 플라즈마 주입 수족관([7] 10-2020-0018815호)과 이들 이외에도 공기청정기 등에 적용할 미소 플라즈마-소스의 제공이 목적이다.
상기의 장치들에 적용할 플라즈마-소스는 플라즈마의 발생량은 가능한 최소화되고 오존 발생량은 충분한 미소-방전 플라즈마 소스가 바람직하며, 장기간 사용에 문제가 없는 신뢰성의 확보가 우선 고려되어야 할 이슈이다.
따라서 본 고안은 장기간 사용에도 문제가 없는 미소-방전에 의한 마이크로-플라즈마 소스 및 관련 소자의 제공에 있다. 플라즈마 발생량은 최소화 되지만, 멸균 작용을 위한 여기종(라디칼)과 오존은 효과적으로 발생하며, 그리고 장기 사용으로도 전극 손상이 없는 플라즈마-소스와 이를 편리하게 장착 사용할 수 있는 플라즈마-소자를 제공하고자 한다.
상기 목적의 마이크로 방전을 위하여 도 1(b) 및 도 1(c)와 같은 침상전극을 채용하는 경우, DC 전원구동에 따라서 음이온 혹은 양이온 발생의 발생이 주가 되지만 오존의 발생량은 극히 제한적이다. 일반적으로 대기 중에 발생된 이온의 수명(Life-time)은 매우 짧기 때문(micro-sec)에 멸균효과도 극히 미미하다. 즉, 침상전극의 DC-전원 구동에서는 멸균력이 좋은 라디칼 및 오존의 발생량이 적으므로 멸균 효과에 한계가 있다. 반면에, 침상전극에 교류전압(AC-전원)으로 구동하는 경우에는 앞에서 언급한 바와 같이 전류 제어가 어렵고 고열이 발생하여 전극 수명이 짧아지므로 미소 방전의 플라즈마-소스로 적용하기 어렵다.
도 1(a)의 종래 기술의 DBD 방식을 미소-플라즈마 소스에 적용하는데에도 문제점이 있으며, 이에 대하여 도 2에서 문제점들을 자세히 기재한다.
도 2(a)는 종래의 DBD 플라즈마-소스이다. 플라즈마 발생량의 제어는 전극폭 조절로 가능하다. 플라즈마 발생량의 최소화에 의한 미소방전을 실현하기 위하여 도 2(b)와 같이 전극의 끝부분을 침상형으로 설치하면, 방전 전압도 낮아지므로 유리하다. 그러나 도 2의 DBD 소스의 전극은 통상 박형의 면전극 형태로 설치하는데, 금속재의 증착이나 부착 혹은 도포(패이스팅) 방식으로 전극을 설치한다. 이러한 전극은 플라즈마의 스퍼터링에 의한 부식과 산화에 의한 부식으로 방전 조건이 변화하여 장기 사용으로 방전이 불능화되는 등 장치 적용에 있어서 신뢰성의 결여로 채용이 불가능함을 본 고안자의 실험에 의하여 확인하였다. 또한, 이러한 면형태의 전극에 대한 플라즈마에 의한 부식과 산화의 문제점과 이를 회피하는 방법들이 본 고안인의 출원특허문헌[3, 4]에 기재되어 있으나, 미소 방전을 위한 침상형 전극에 대하여는 장기 사용상의 문제점은 여전히 해결과제로 남아있다.
상기와 같이 본 고안의 미소-방전 플라즈마-소스는 도 1과 도 2의 통상적인 DBD방식이나 음이온 발생의 침상형 전극의 적용이 적절하지 않다. 따라서 본 고안의 미소-플라즈마 소스의 실현을 위한 해결과제는 (1) 방전 전압의 최소화, 플라즈마 발생량의 최소화, 반면에 풍부한 여기종 및 오존의 발생, (2) 플라즈마 부식 및 산화에 의한 장기사용에 문제가 없는 신뢰성의 확보, 그리고 (3) 플라즈마 소스의 소자화로 사용상의 편리성 확보이다.
상기의 해결과제를 위한 해결 수단은 다음과 같다: (1) 미소 방전을 위하여 소정의 두께(굵기)를 갖는 바늘형 전극의 채용, (2) 바늘 끝의 손상 방지를 위하여 유전격벽방전(DBD) 방식으로 AC-전원 구동을 채용, 그리고 (3) 미소 방전 플라즈마 소스의 소자화이다.
바늘형(혹은 침상형) 전극은 통상 도 1(b, c)와 같이 DC-전원에 의한 음이온 발생기의 방전 플라즈마-소스에 적용하고 있으며, AC-전원 구동에서는 고열의 플라즈마 발생으로 전극의 손상이 초래되며 오존의 발생량도 극히 적다는 문제점을 앞에서 기술한 바 있다. 본 고안에서는 바늘형 전극의 방전 소스를 AC-전원으로 구동하기 위하여 DBD 방식의 방전을 채용한다. 즉, 유전층의 면 위에 바늘 전극을 부착 설치하는 것을 특징으로 한다. 바늘 전극에 DBD 방식을 채용함으로써, 전극 끝의 손상이 거의 없이 미소 방전의 미약한 플라즈마(극소 전류량) 발생으로도 상당량의 ROS(오존)가 발생(DBD 방전의 특성)한다. 또한, 도 1(b, c)의 침상전극의 AC-전원 구동 전압보다 본 고안의 바늘 전극의 DBD 방식의 AC-전원의 구동 전압이 더 낮다. 반면에 바늘(침상)형 전극을 유전층 위에 설치한 DBD 방식의 방전을 위하여 DC-전원으로 구동하면, 방전 전압이 매우 높아지므로 사실상 채용할 수 없다. 이는 본 고안인의 실험으로도 확인되었다. 따라서 본 고안은 바늘형 전극을 DBD 방식에서 AC-전원의 구동을 특징으로 한다. 즉, 본 고안은 도 1(b) 및 도 1(c)의 침상전극의 DC-전원 방전을 바늘형 전극으로 수정하고 동시에 AC-전원 방전을 위한 도 1(a)의 DBD 방식을 채용하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 전극의 형태는 가느다란 바늘을 유전층 면에 부착 설치한다. 바늘 몸체의 두께가 1 mm 이하의 마이크로미터의(㎛) 굵기를 갖는 경우는 바늘 그 자체로 유전층의 면 위에 부착하여 사용한다. 바늘의 몸체가 굵은 경우는 바늘의 끝부분을 뾰쪽한 침상으로 설치하면, 방전 전압을 낮게 하고 방전 영역을 작게 하는데 더욱 유리하다. 바늘 끝부분의 플라즈마에 의한 부식(물리적 스퍼터링 및 화학적 에칭효과)을 배제할 수 없으나, 바늘의 굵기가 확보되기 때문에 부식으로 인한 장기간의 사용에 문제가 없으며, 바늘의 배치 방식에 있어서 두 전극 사이에 소정의 간격으로 겹치도록 배치함으로써 방전 조건에 거의 변화가 없도록 하여 장기 사용이 가능하다.
본 고안에 따른 바늘전극의 유전격벽방전은 구동 전압이 낮아지고, 플라즈마 발생량이 최소화되어 미소-플라즈마가 생성되며, 장기 사용에 문제가 없는 신뢰성이 확보된다. 따라서 미소 방전 플라즈마 소자를 장착하는 초소형 멸균기, 가습기, 수족관 등에 반영구적으로 사용이 가능하다.
도 1는 종래의 플라즈마 소스의 개념도.
도 2는 종래의 유전장벽방전 플라즈마 소스의 개념도.
도 3은 본 고안의 제1 실시 예로서, 바늘 전극에 의한 미소-DBD 방식의 플라즈마 방출(PED)-소스의 개념도.
도 4는 본 고안의 제2 실시예로서, 피복전선 혹은 메쉬망을 이용한 바늘형 전극에 의한 미소-DBD PED-소스의 개념도.
도 5는 본 고안의 PED-소스를 소자로 제작한 PED-소자의 개념도.
도 6은 본 고안의 PED-소자를 PCB 기판에 삽입하여 사용하는 예시도.
도 7은 PED 소자 하부에 팬을 설치하여 사용하는 예시도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 고안의 제1 실시예로서, 유전층을 세라믹판(10)으로 국한하고, 세라믹판 위에 바늘 전극이 설치된 단면도이다.
세라믹판은 플라즈마의 부식에 매우 강하기 때문이며, 세라믹재 이외에 종래의 유전 필름(폴리이미드 등)은 플라즈마 부식에 매우 취약하여 본 고안의 목적에 맞지 않으므로 사용이 불가하다. 세라믹판은 유전상수(Dielectric Constant; K)가 큰 박형을 채용한다. 시중에서 구입이 용이한 알루마이트(Al2O3) 세라믹을 통상 사용하되, 지르콘 등의 혼합 성분의 세라믹도 가능하다. 세라믹판의 두께는 깨어져서 손상되지 않는 범위에서 박형일수록 방전 전압이 낮아진다. 따라서, 세라믹판의 두께는 수 십 ㎛에서 수 백 ㎛을 채용한다.
도 3(a)에서 가드다란 침상형 바늘을 세라믹판의 상·하면에 각각 설치한다.
세라믹판(10)의 상부 면에 설치되는 바늘 전극을 제1 전극(11)으로 하고, 하부 면에 설치되는 바늘 전극을 제2 전극(12)으로 한다. 한 쌍의 바늘 전극이 세라믹판의 단면상에 마주보게 배치하며, 전극 간의 겹치는 길이 ‘d'를 제한한다. 전극 간격 d = 0는 겹치지 않는 경우이다. 전극 간격 d ≥ 0으로 하되, 겹치는 길이 d가 커지면 방전 영역도 커지므로 미소-방전의 취지에 맞지 않다. 바람직한 전극 간격의 겹침은 d = (1-2)mm로 하여 플라즈마 부식으로 인한 손상에 의한 장기 사용에 문제가 없도록 한다. 한 쌍의 바늘 전극인 제1 전극과 제2 전극에 교류 전압을 인가하여 바늘 전극 끝부분의 세라믹판 위에 플라즈마가 발생한다. 도 3(a)에서는 세라막판 상부와 하부면의 양면에 바늘 끝부분에서 세라믹판 위에 플라즈마가 발생한다. 바늘 전극의 단면의 형태는 원형이나 사각형 등이 가능하다. 바늘 전극의 굵기가 100 ㎛ 이하인 경우는 바늘 전극의 끝부분이 뾰쪽한 형태가 아니더라도 무방하다. 바늘 전극의 몸체 두께가 10 ㎛ 이상으로 굵은 경우는 끝부분을 뾰쪽하게 하여 방전 전압을 낮출 수 있다. 바늘 전극의 끝부분의 형태도 바늘 중심축에 대칭인 원형이나 중심축에 대하여 사선의 방향으로 절단된 형태도 가능하다. 바늘의 두께가 가늘수록 그리고 바늘 끝의 침상형의 곡률이 작을수록 방전 전압은 낮아진다.
세라믹판에 바늘 전극의 부착은 일반 접착재를 사용하거나 실버 패이스트를 사용한다.
바늘의 전극재는 일반 고전압 도선의 재료인 구리(동)선 및 구리합금과 알루미늄선을 사용하며, 그 외에도 SUS-선과 텡스턴 선이 가능하다. 가장 바람직한 바늘 전극재는 각종 PCB기판의 배선 재료로 널리 사용하는 구리(동)이나 알루미늄에 환경친화적 무독성 주석도금 처리한 도선을 채용한다. 주석도금 선은 납땜성이 우수하므로 본 고안의 바늘 전극선으로 유리하다. 이러한 주석도금 전선은 0.1 mm의 굵기부터 수 mm까지 다양한 굵기로 시판되므로 채용이 편리하다. 구리선 및 알루미늄선 이외에도 스테인레스 스틸(SUS)이나 텡스턴 등에 주석을 도금한 금속선을 사용할 수도 있다.
바늘 전극은 세라믹판에 부착되는 부위보다 길게 하여 전극 인출선으로 사용할 수 있다.
도 3(a)의 구조에서 두께 380 ㎛의 알루마이트 세라믹판 위에 직경 0.1 mm인 알루미늄 도선을 실버패이스트로 부착하여 방전 실험 결과 0.8 kV의 교류 전압으로 바늘 전극 끝부분의 세라믹판 위의 양면에 플라즈마가 발생하였다. 일반적으로 고전압용 도선은 구리선 및 알루미늄선이나, 혹은 이들의 도선에 주석도금-선을 사용한다. 이러한 고전압용 전선은 신축성이 좋으므로 세라믹판보다 길게 하여 구부려서 전극 인출선으로 사용하기 편리하다.
도 3(b)는 세라믹판(10)의 상부면에 바늘 전극인 제1 전극(11)과 세라믹판 하부면에는 면전극(14)을 제2 전극(12)으로 설치한 경우이다. 상부의 바늘 전극과 하부의 면전극 끝부분의 두 전극이 겹치는 부분 d는 2 mm 이하이거나 d = 0로 맞닿도록 설치한다. 면전극(14)은 코팅 방식이나 금속박을 접착하여 설치한다. 두 전극 양단에 교류 전압을 인가하면, 일정한 전압 이하에서는 세라믹판 상부의 바늘 전극 끝부분에서만 플라즈마가 발생하고, 세라믹판 하부의 면전극부분에서는 플라즈마가 발생하지 않는다. 그 이유는 바늘 전극의 끝부분에 강한 전기장의 형성으로 바늘 끝 부분에 국한하여 플라즈마가 발생하기 때문이다. 따라서 면전극(14) 부위는 플라즈마가 생성되지 않으므로, 면전극 부위가 손상될 염려가 없으므로 장기 사용이 가능하다.
도 3(b)에서 제1 전극을 바늘 전극으로 길게 하여 전원 연결선으로 사용하고, 제2 전극을 면전극(14)으로 설치하는 경우에는 제2 전극 연결선(15)을 별도로 설치하여 결과적으로 이극의 플라즈마 다이오드(Diode) 소스가 된다.
전원은 통상 가정용 전원(110/220 V, 60 Hz)을 DC-DC 컨버터를 통하여 DC 전압을 생성하고, DC-AC 인버터를 사용하여 교류 전압이 출력되는 전원장치를 사용한다. 전원을 충·방전용 이차전지 사용 경우는 통산 이차전지는 3.7 V 출력을 DC-DC 컨버터로 승압하여 인버터에 입력한다. 도 3에서 직류(DC) 고전압을 인가하는 경우는 소정의 낮은 전압에서 방전이 되지 않으므로 직류 고전압의 사용은 불가하다.
도 3(a)와 도 3(b)의 제1 전극과 제2 전극에는 인버터의 출력 전원이 연결된다. 통상적으로 인버터 출력단 중에 한쪽은 고전압이 출력되고, 다른 한쪽은 저전압(접지)이 출력된다. 이러한 경우에 제1 전극에는 고전압을 인가하고, 제2 전극은 접지하는 경우, 낮은 전압에서 제1 전극의 끝부분에서 플라즈마가 발생되고, 제2 전극의 면에서는 방전되지 않는다. 그러나 전압이 높은 경우는 양측 모두 방전되지만, 고전압 전극부의 플라즈마 발생량이 접지 전극부보다 더 많다. 따라서, 제1 및 제2 전극이 모두 바늘형 전극이거나, 혹은, 제1 전극은 바늘형이고 제2 전극은 면전극의 형태에서도, 전압을 크기를 조정하여 세라믹판의 상·하면의 양면 방전이나 상면의 단면 방전 방식을 선택할 수 있는 것이 한쌍의 전극 중 어느 하나 이상을 바늘형 전극으로 채용하는 경우의 방전 특성이다. 이는 도 1(a)나 도 2의 면전극 형태의 DBD 방식에서는 나타나지 않는 현상으로서 바늘형 전극(도 3)의 채용에 따른 특징이다.
도 4는 피복전선(도 4(a))과 SUS-메쉬망(도 4(b))을 이용한 바늘 전극을 세라믹판(10) 위에 설치한 미소 방전 플라즈마 소스의 개념도이다. 이때 다중의 피복전선 중에 몇 가닥만을 바늘 전극으로 설치하며, SUS-메쉬망의 다중 전선 중에도 몇 가닥 만을 바늘 전극으로 설치하는 것이 특징이다.
일반적으로 고전압용 피복전선(30)은 복수 개의 다중 전선을 절연재로 피복되어 판매한다. 피복전선(30)의 내부 전선은 구리 혹은 알루미늄을 사용한다. 특히 알루미늄 전선은 연성이 좋으므로 본 고안의 가느다란 바늘 전극으로 사용이 유리하다. SUS-메쉬망도 가느다란 SUS-선을 가로 및 세로 방향으로 직조된 형태로서 쉽게 구할 수 있는 재료로서 본 고안의 바늘 전극으로 사용이 용이하다.
도 4(a)는 다중의 금속 선의 피복전선의 피복을 제거하여 일부의 전선을 바늘 전극으로 세라믹판(10) 위에 설치한 바늘형 미소-방전 플라즈마 소스이다. 예컨대, 5 가닥의 피복 전선에서 피복을 제거하고 끝부분에는 2 가닥으로 바늘 전극으로 이용하는 방식이다. 피복을 제거한 다중의 전선을 세라막판 위에 부착(일반 접착제 혹은 실버 패이스트)하고 일부의 선을 바늘 전극으로 하여 세라믹판의 상부 혹은 하부면에 부착하여 설치한다. 세라믹판의 상·하면에 설치하는 마주하는 전극의 겹치는 부분의 간격 d는 도 3과 동일하다. 피복전선의 피복을 벗기지 않은 부분은 전원 연결선으로 사용하여 다이오드형 플라즈마 발생 소스가 된다.
도 4(b)는 SUS-메쉬망을 사용하여, 메쉬망의 가로 방향의 일부 끝부분을 바늘 전극으로 사용하는 미소-방전 플라즈마 발생 소스이다. 도면과 같이 SUS-메쉬망의 가로 방향의 선들 중에 끝부분의 두 가닥의 선을 바늘 전극으로 세라믹판의 상·하면에 부착하고, 접촉전극(41)을 설치하여 전원에 연결한다. 메쉬망의 선의 굵기는 1 mm 이하의 가는 선이 방전 전압을 낮게 하는데 유리하다. 메쉬망은 접촉전극(41)과 세라믹판(10) 위에 실버페이스트로 접착이 바람직하다. 상기 SUS-망을 이용한 플라즈마 발생 패널은 본 고안인의 출원특허(10-2018-0144389호)에 대형의 패널로 소개되어 있으나, 본 고안은 메쉬망의 일부의 메쉬선만을 이용하여 바늘형 전극의 미소-방전 방식을 채용하는 것이 차이점이다.
도 5는 바늘 전극을 사용한 미소-방전 플라즈마-소스를 소자화하여 PED-소자(Plasma Emitting Diode Device)의 개념도이다. 플라즈마-소스의 세라막판(10)에 전극 고정판(51, 52), 혹은 전극 덮개판(53, 54)을 부착한 플라즈마 다이오드-소자이다. 전극 고정판은 바늘형 전극을 고정하여 용이하게 고정하여 부착하도록 전극 고정홈(56)이 설치되고, 플라즈마 발생에 따른 플라즈마 방출구(55)가 설치된다. 세라믹판 위에 전극 고정판(51, 52)을 우선 부착하고, 전극 고정판의 전극 고정홈(56)에 바늘 전극을 안착하여 접착재로 부착하여 고정한다. 전극 고정판은 적당한 두께의 폴리머 혹은 플라스틱 등이 가능하고, 전극 고정홈(56)의 폭은 바늘형 전극의 두께를 고려하여 제작한다. 추가적으로, 전극 고정판의 전극 고정홈(56)에는 도전성 전극재를 도포할 수도 있다. 전극 고정홈에 전극재를 형성하는 경우에 전극 고정판의 재질은 PCB에 사용되는 ‘FR-4'가 바람직하다. 전극 고정판에 전극 고정홈(56) 이외에 전극이나 전극 연결선의 삽입 혹은 땜납을 위한 전극 패턴을 추가로 설치할 수 있다.
전극 고정판(51, 52) 위에는 추가적으로 전극 덮개판(53, 54)을 부착할 수도 있다. 덮개판의 중앙에는 플라즈마 방출구(55)가 설치된다. 전극 고정판의 전극 고정홈(56)에 바늘 전극이 고정되어, 바늘 전극에 연결된 연결선이 전원에 연결되는 이극형 다이오드 소자화 된다. 단면 방전의 경우, 접지(저전압)측의 세라믹판 위에 설치하는 전극 고정판이나 전극 덮개판에서 플라즈마 방출구(55)를 설치하지 않을 수도 있다.
이와 관련된 PED-소자는 본 고안인의 출원특허(10-2017-0132897호)에 기재되어 있으나, 본 고안과의 차이점은 세라믹판에 플라스틱재의 전극 고정판과 덮개판이 부착된 형태로서 소자의 사용에 편리성을 높였다. 바늘 전극부분은 세라믹판 부착부분 이외에 일정 길이로 인출되어 전원 연결선의 역할을 하는 이극의 다이오드-소자가 된다.
도 6은 PED-소자를 PCB 기판에 삽입하여 사용하는 방식의 도시이다. PED-소자의 인출된 전극 연결선을 구부려서 하방으로 유도하여 PCB 기판에 삽입하여 사용한다.
도 7은 PED-소자의 하부에 팬을 설치하여 사용하는 방식의 도시이다. PED-소자에서 방출되는 플라즈마의 확산을 용이하게 할 목적이며, 소자에서 열발생을 최소화하는 부가적인 효과도 있다.
한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 고안이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구항에 의하여 나타내어지며, 청구항의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: PED-소스, 200: PED-소자,
10: 세라믹판, 11: 제1 전극, 12: 제2 전극, 13: 플라즈마, 14: 면전극, 15: 제2 전극 연결선,
20: 전원, 30: 피복 전선, 40: 메쉬망 전극, 41: 접촉전극,
51: 제1전극 고정판, 52: 제2전극 고정판, 53: 제1전극 덮개판, 54: 제2전극 덮개판, 55: 플라즈마 방출구, 56: 전극 고정홈,
60: PCB 기판, 70: 팬(Fan)

Claims (7)

  1. 박형의 세라믹판;
    상기 세라믹판의 상하면에 각각 배열되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나 이상은 가느다란 바늘 전극을 세라믹판 위에 부착 설치하는 것을 특징으로 하고,
    상기 바늘 전극은 하나의 바늘 혹은 다중의 바늘로 설치되며,
    상기 바늘 전극의 단면은 원형이거나 각형이며,
    상기 바늘 전극의 굵기는 10 ㎛ 이상으로서 그 자체로 사용하거나, 혹은 끝부분이 뾰쪽한 형태이며,
    상기 바늘 전극의 재료는 구리(동), 구리합금, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 텡스턴 중의 어느 하나 이거나, 혹은 이들 금속재료에 산화방지 및 납땜성을 좋게 하기 위하여 주석도금을 하고,
    상기 한 쌍의 두 전극은 세라믹판의 단면상에 마주하여 두 전극 끝부분 사이의 간격이 맞닿거나 소정의 간격으로 겹치도록 설치되며,
    상기 두 전극 사이에 교류형 고전압이 인가되어 바늘 전극의 끝부분의 세라믹판 위에 유전장벽방전 방식으로 플라즈마가 발생하는 두 전극에 의한 이극(다이오드)형 마이크로 방전 플라즈마-소스.
  2. 제1항에 있어서,
    바늘 전극은 다중의 전선을 갖는 고전압용 피복전선에서의 다중선이나 혹은 금속 메쉬의 다중선을 이용하여 설치하며,
    상기 피복전선의 다중선이나 혹은 금속 메쉬의 다중선들 중에서 하나 이상의 일부를 바늘 전극으로 설치하여,
    상기 바늘 전극의 끝부분의 세라믹판 위에 유전장벽방전 방식으로 플라즈마가 발생하는 두 전극에 의한 이극(다이오드)형 마이크로 방전 플라즈마-소스.
  3. 삭제
  4. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    바늘 전극이 설치된 미소-방전 플라즈마-소스;
    상기 바늘 전극이 설치된 세라믹판 위의 어느 하나 이상의 면 위에 전극고정판;이 부착되어 설치되고,
    상기 전극고정판의 중앙에는 플라즈마 방출구가 설치되고,
    상기 플라즈마 방출구로부터 고정판 가장자리에 이르는 전극 고정홈이 설치되어 바늘형 전극이 고정 및 부착되며; 이에 더하여 전극 고정홈에는 도전성 금속재가 도포되어 바늘 전극과 통전되고,
    상기 전극고정판 위의 어느 하나 이상의 면 위에 전극 덮개판이 설치되고,
    상기 전극 덮개판의 중앙에는 플라즈마 방출구가 설치된 두 전극을 갖는 플라즈마 소자로서,
    상기 플라즈마 소자의 두 전극을 회로기판(PCB 기판)에 삽입하여 사용하는 마이크로-유전장벽방전 방식으로 플라즈마가 발생하는 두 전극에 의한 이극(다이오드)형 마이크로 방전 플라즈마-소스.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    바늘 전극이 설치된 미소-방전 플라즈마-소스 혹은 플라즈마-소자의 하부에 팬을 설치하여 사용하는 마이크로-유전장벽방전 방식으로 플라즈마가 발생하는 두 전극에 의한 이극(다이오드)형 마이크로 방전 플라즈마-소스.
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