KR20050096550A - 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합연마 장치 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체용 대구경 가스 이송관의 내경 가공을 위한 전해복합가공장치로서 간단한 구성으로 최적의 조건에서 대구경 가스 이송관의 내면을 초벌 연마에서부터 다듬질 연마에 이르기까지 연속하여 가공할 수 있게 하며, 공작물의 표면이 품질이 높은 경면을 얻을 수 있도록 한다. 기계 버핑과 전해 폴리싱을 자동화한 일체형 장치를 구성하여 관 내경 표면정도 향상과 오염물 제거 효과 및 산화막 형성으로 극도의 내식성 향상을 가능하게 한다. 전해복합 연마기술은 기계 버핑과 전해 폴리싱 작용을 조합시킨 가공법으로, 연삭공구에 의하여 버핑가공을 한 후 전해 폴리싱을 통해 연마효과를 발생시킨다. 따라서 본 발명을 통한 전해복합 연마기술은 스테인레스 소재 또는 스테인레스 합금 소재의 전해 프로세스를 적용한 전해복합 연마장치에 관한 것으로 고효율의 전해연마액을 적용하여 낮은 전류밀도 환경에서도 전해작용을 활성화시켜 단시간내에 고능률 경면을 달성시키고 내부식성 또한 향상시킬 수 있다.

Description

반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합연마 장치 및 그 방법{System of single body with mechanical buffing and electropolishing for semiconductor large radius pipe}

본 발명은 반도체용 대구경 가스관의 내면 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스관 내경의 표면 품질의 향상을 위한 기계연삭과 전해 폴리싱을 자동화한 일체형 전해복합연마 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 스테인레스 소재 또는 합금 소재로 된 반도체용 대구경 가스관을 제조시에는 도금법을 주로 사용하기도 하는데 이는 도금기술에서 발생할 수 있는 표면의 변색이나 스케일 발생 및 광택도 저하와 이중 공정의 생산성 저하 등의 문제점이 있다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 전해 폴리싱 공정이 가장 적합하며, 이 공정과 더불어 선가공으로 기계적인 연삭(이하 "버핑"이라 함) 가공을 행하게 된다. 그러나 대량생산 체제가 되면 이러한 두 번의 공정의 번거로움과 고능률 및 고품질 가공의 어려움이 존재하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 기계적인 버핑과 전기 화학적인 가공인 전해 폴리싱 공정을 일체화된 시스템 내에서 이루어지도록 하여 공정 능률을 향상시킬 수 있는 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합연마 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 반도체용 대구경 가스 이송관의 내경 가공을 위한 전해복합가공 장치이며, 기계 버핑과 전해 폴리싱을 자동화한 일체형 장치를 구성하여 가공 능률을 향상시키고, 반도체용 전용관의 최적 가공 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

우선 본 발명에서는 초벌 연마 가공인 버핑과 다듬질 연마 가공인 전해 폴리싱의 복수단계의 공구가 연마하려는 공작물의 축심방향으로 각각 이송하면서 가공을 수행할 수 있도록 구성된 일체형 전해복합연마 장치 및 그 방법을 제안한다. 이때 가공순서는 버핑→세정 및 전해 폴리싱 순으로 이루어지고 또한 공작물은 고정되어 있으며 공구가 회전하면서 축심 방향으로 전진 이송하면서 가공을 수행한다. 특히 전해 폴리싱 가공을 위한 전극은 가스관 내부로 이송하면서 전해액속에서 연마를 수행할 수 있도록 하고 이와 동시에 가스관의 내부는 전해액에 의해 세정 처리되어진다.

또한 본 발명에서는 반도체용 대구경 가스관의 내경 가공을 위한 기계 버핑을 위해서 최적의 가공 파라미터를 선정하고, 전해 폴리싱 공정을 위한 스테인레스 소재 또는 합금 소재의 최적 전해복합 연마처리 조건을 선정한다. 그리고 각종 소재 및 관의 특성에 따른 전류 특성을 고려하여 최적 가공 조건을 선정한다. 또한 전원공급장치는 밀리, 마이크로 펄스 전원공급과 듀티폭이 조정 가능하게 제작되고, 전해액은 인산, 염산, 불산 등의 혼합용액, 바람직하게는 중성의 질산나트륨계 또는 강산의 인산-크롬산계 등의 전해 연마액을 선정하여 지속적인 필터링을 통하여 재순환 사용이 가능하게 함으로서 반도체용 대구경 가스관의 고능률 초정밀 연마를 가능하게 한다.

한편 기계적인 버핑 가공에 있어서, 가공변수는 버핑 공구의 특성과 공구의 회전속도 및 이송속도가 있으며, 상기 공정에서 공작물은 척킹 시스템으로 고정되어 있고 연삭 공구의 회전(rotation)과 수직 이송에 의해서 가공이 이루어진다. 전해 폴리싱 공정에서 가공변수는 전류밀도 및 특성, 전해가공 시간, 공작물과 전극간의 거리, 전해액 특성, 전가공 표면 거칠기 등이 있으며, 이 중에서 전해액과 전류밀도의 영향이 가장 크다.

즉, 전술한 기계적인 버핑 가공시에 가공 변수 중에서 버핑 공구의 특성은 120 메쉬(mesh) 이고 스틸 버핑용 직경 25mm이다.

또한 전술한 전해 폴리싱 공정에 있어서, 전해액의 조성은 인산 : 황산 : Distilled Water = 5 : 3 : 2의 비율로 혼합하며, 전해액의 온도는 60~70℃이고, 전류밀도(Current Density)는 6A/㎠의 전류밀도이며, 가공 시간(속도)은 전해 폴리싱용 전극이 수직 이송하면서 가공을 하는데 약 0.05~0.1cm/sec이며, 공작물(스테인레스관)과 전극간의 거리는 약 1mm 정도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체용 대구경 가스관의 내면 가공을 위한 일체형 전해복합연마장치의 구성을 나타낸 도면이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 전해복합연마장치의 메인 바디(10)의 내부에는 버핑 가공을 위한 기계버핑봉(24)과 전해 폴리싱 공정 및 세정공정을 동시에 수행할 수 있도록 하는 전해연마봉(16)과 전해액이 저장되어 있는 탱크(30)로 구성된다. 이때 상기 전해액은 중성의 질산나트륨계 또는 강산의 인산-크롬산계을 사용한다.

즉, 상기 전해연마봉(16)의 끝부분에는 전극(16a)이 부착되어 있으며, 상측 끝부분에는 고정용 척(14)에 의해 LM 샤프트(11) 및 기어드 모터(12)와 연결되어 상/하 수직 이동(또는 작동)을 한다.

또한 상기 기계버핑봉(24)의 끝부분에는 가공용 툴(tool)(24a)이 부착되어 있고, 상측 끝부분에는 고정용 척(22)에 의해 실린더(18)와 연결되고 이에 따라 상기 기계버핑봉(24)은 상/하 수직 이동을 한다. 이때 상기 전해연마봉(16)과 기계버핑봉(24)은 구동실린더(20)에 의해 좌/우 수평 이동을 하게 된다.

한편 전술한 메인 바디(10)의 내부에는 도 2에 도시한 바와 같이, 가공하고자 하는 반도체용 대구경 가스관을, 바람직하게는 스테인레스관(100)을 고정시키기 위한 클램프(26a,26b)가 위/아래에 각기 설치되어 있으며, 상기 스테인레스관(100)의 하단부에는 전해액 탱크(30)의 상단부에 설치된 연결관(28)이 구성되어 있다. 상기 연결관(28)은 전해액 탱크(30)에 저장되어 있는 전해액이 스테인레스관(100)의 내부로 유입되도록 하는 일종의 통로 역할을 한다.

이하 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일체형 전해복합연마장치를 이용하여 반도체용 대구경 가스관의 내면을 가공하는 방법(또는 과정)을 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 스테인레스관(100)을 메인 바디(10)에 설치된 클램프(26a,26b)에 고정시키고, 구동실린더(20)의 작동에 의해 기계버핑봉(24)은 일측방향으로 이동한다. 이후 상기 기계버핑봉(24)은 실린더(18)의 작동에 의해 스테인레스관(100)의 내부로 유입되며, 이때 상기 기계버핑봉(24)의 끝부분에 부착된 가공용 툴(24a)은 스테인레스관(100)의 내면을 따라 위/아래로 이동하면서 상기 스테인레스관(100)의 내면을 연마하게 된다.

이후, 상기 기계버핑봉(24)은 실린더(18)과 구동실린더(20)의 작동에 따라 위로 이동한 후 다시 타측방향으로 이동하게 되며, 이어서 전해연마봉(16)은 구동실린더(20)의 작동에 의해 스테인레스관(100)이 설치된 쪽으로 이동한 다음 기어드 모터(12)와 LM 샤프트(11)의 작동에 의해 스테인레스관(100)의 내부로 유입되어진다. 이때 상기 전해연마봉(16)은 스테인레스관(100)의 내부 끝까지 유입되어진다.

다음, 전해액 탱크(30)에 저장되어 있는 전해액은 연결관(28)을 통해 상기 스테인레스관(100)의 내부로 유입되고, 이와 동시에 전해연마봉(16)을 통해서도 상기 전해액은 스테인레스관(100)의 내부로 유입되어진다. 이에 따라 상기 스테인레스관(100)의 내부에는 일정량의 전해액, 바람직하게는 폴리싱 공정을 수행하기 위한 정도의 전해액이 충진되어진다.

이후, 상기 전해연마봉(16)의 전극(16a)에 전류를 인가하여 전해 폴리싱 공정을 수행한다. 이때 상기 스테인레스관(100)의 내부에서 폴리싱 공정이 수행됨과 동시에 전해액에 의해서 세정공정도 함께 수행되어진다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기계적인 버핑 공정과 전기 화학적인 전해 폴리싱 공정을 싱글 바디에서 이루어질 수 있도록 한 장치이며, 이는 두 번의 공정과 가공물의 이동에 대한 가공 능률성 저하 및 대량 생산의 한계를 극복할 수 있도록 한 장점이 있다.

또한 본 발명은 전용 연삭 공구의 최적의 전해 폴리싱 가공 파라미터를 선정하여 반도체용 대구경 관의 내경 표면 가공을 함으로서 고품질의 초정밀 연마된 반도체용 전용관을 획득할 수 있는 상승적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체용 대구경 가스관의 내면 가공을 위한 일체형 전해복합연마장치의 구성을 보이고 있는 도면.

도 2는 도 1에서 도시하고 있는 전해복합연마장치의 측면을 나타낸 도면.

도 3은 도 1에서 도시하고 있는 전해복합연마장치의 평면을 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

16: 전해연마봉 16a: 전극

24: 기계버핑봉 24a: 가공용 툴

30: 전해액 탱크 100: 스테인레스관

Claims (4)

1. 반도체용 대구경 가스관의 내면을 가공하는 장치에 있어서,

   상기 장치의 내부에는 버팅 가공을 위한 기계버핑봉과 전해 폴리싱 공정을 위한 전해연마봉 및 전해액이 저장되어 있는 탱크가 설치되며, 상기 전해연마봉의 일측 끝부분에는 전극이 부착되고 상기 기계버핑봉의 일측 끝부분에는 가공용 툴이 부착되며, 상기 전해연마봉과 상기 기계버핑봉의 타측 각 끝부분에는 상기 전해연마봉과 기계버핑봉을 작동시키기 위한 구동수단이 각기 설치됨을 특징으로 하는 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합 연마장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전해액은 중성의 질산나트륨계 또는 강산의 인산-크롬산계 임을 특징으로 하는 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합 연마장치.
3. 반도체용 대구경 가스관의 내면을 가공하는 방법에 있어서,

   상기 가스관의 내면을 가공할 때 기계 버핑공정을 수행한 다음, 상기 가스관의 내부에 전해액을 주입하면서 상기 가스관의 내면을 전해 폴리싱 공정으로 가공함과 동시에 상기 가스관의 내면을 세정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합 연마방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전해액은 중성의 질산나트륨계 또는 강산의 인산-크롬산계 임을 특징으로 하는 반도체용 대구경 가스관의 일체형 전해복합 연마방법.