KR20130018104A - 압력 용기의 가스 농도 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

압력 용기 경화 오븐 내에 형성된 챔버의 내부에 설치된 수용 공간 내부의 가스 농도를 제어하기 위한 압력 용기의 가스 농도 제어 장치가 제공된다. 상기 압력 용기 경화 오븐은 제1 밸브를 갖는 가스 인입관과 제2 밸브를 갖는 가스 인출관을 포함하고, 이들은 상기 수용 공간과 연결된다. 상기 가스 농도 제어 장치는, 시간에 따라 상기 수용 공간 내부의 가스 농도를 검출하도록 운용되는 가스 농도 검출 장치와, 소정의 농도를 설정하고 상기 가스 농도 검출 장치의 검출 결과에 따라 상기 수용 공간 내부의 가스 농도가 상기 소정의 농도에 도달했는지를 판단하는 제어 유닛을 포함하고, 그 판단의 결과에 따라 상기 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어한다.

Description

압력 용기의 가스 농도 제어 장치{GAS CONCENTRATION CONTROL DEVICE FOR PRESSURE VESSEL}
본 발명은 가스 농도 제어 장치에 관한 것으로, 특히 압력 용기 경화 오븐에서 그 수용 공간 내부의 압력을 제어하기 위해 사용되는 가스 농도 제어 장치에 관한 것이다.
종래 기술에서, 기포 제거 경화 오븐은 접착성 재료에 고압과 고온을 인가한다. 고온은 접착성 재료의 점도를 낮추고, 고압은 상기 접착성 재료 내에 존재하는 기포를 압력차에 의해 상기 접착성 재료 밖으로 제거하거나, 상기 접착성 재료 내에 갇힌 기포를 압력차에 의해 수축시켜서, 제품의 품질과 신뢰도를 효과적으로 향상시킨다. 그러한 종래 기술은 반도체 패키징 공정에 널리 적용되어 왔고, 그리고 현재도 칩 본딩을 위한 접착성 재료의 처리에 산업용 압력 용기 경화 오븐이 통상적으로 사용된다. 상기 압력 용기 경화 오븐은 내부 챔버를 가지고, 상기 내부 챔버는 상기 경화 오븐 외부의 가스 공급원인 고압 가스와 연결된다. 전기 히팅 장치가 상기 경화 오븐 내에 요구되는 열 에너지를 공급하기 위해 사용된다. 구동 모터는 상기 경화 오븐의 외부에 배치되고, 상기 전기 히팅 장치의 가운데에 배치된 팬(fan)은 상기 구동 모터에 의해 회전 구동된다. 상기 팬은 상기 경화 오븐 내의 가열된 고온 고압 가스가 순환되어 균일하게 퍼지도록 하는 교반 장치를 포함하고, 따라서 상기 경화 오븐 내에 놓인 반도체 소재가 균일하게 가열되도록 한다.
상기 경화 오븐 내부의 가스 농도는 제품의 공정에 따라 다르다. 그러나 종래의 측정 및 제어 장치는 일반적으로 압력에 대한 내구성이 약해서 상기 경화 오븐 내부의 고온 및 고압의 환경에서 사용될 수 없다. 이러한 점에서 개선이 요구된다.
본 발명의 주된 목적은 압력 용기를 위한 가스 농도 제어 장치를 제공하는 것으로서, 이러한 가스 농도 제어 장치는 반도체 패키징 공정에 사용되는 압력 용기 경화 오븐 내부의 수용 공간과 같은 고온 고압의 환경에서 내부의 가스 농도를 제어하기 위해 적용 가능한 것이다.
본 발명에서 종래 기술의 문제점들을 극복하기 위해 채택된 해결 수단은 경화 오븐 내부에 형성된 챔버 내에 설치된 수용 공간 내의 가스 농도 제어를 위해 압력 용기의 가스 농도 제어 장치를 포함한다. 상기 경화 오븐은 가스 인입관과 가스 인출관을 포함하고, 이들은 가스의 유입과 유출을 위해 상기 수용 공간과 연결된다. 상기 가스 인입관은 가스 공급원과 연결되고, 제1 밸브와 함께 제공된다. 상기 가스 인출관은 제2 밸브와 함께 제공된다. 상기 가스 농도 제어 장치는, 상기 수용 공간 내부 가스의 농도를 시간에 따라 검출하는 가스 농도 검출 장치와, 상기 가스 농도 검출 장치, 제1 밸브 및 제2 밸브에 연결되고, 소정의 농도를 설정하고 상기 가스 농도 검출 장치의 검출 결과에 따라 상기 수용 공간 내부의 가스 농도가 상기 소정의 농도에 도달했는지 여부를 판단하여 그 판단 결과에 따라 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 대한 제어를 수행하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 제어 유닛이 상기 소정의 농도에 도달하지 않았다고 판단하였을 때는, 상기 가스 공급원으로부터 상기 수용 공간 안으로 가스가 흐를 수 있도록 상기 제1 밸브가 개방된다. 상기 제어 유닛은 상기 제1 밸브를 개방할 때 상기 제2 밸브도 개방한다. 상기 제어 유닛이 상기 소정의 농도에 도달하였다고 판단하였을 때는, 상기 제1 밸브가 잠긴다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제어 유닛은 상기 제1 밸브를 잠글 때 상기 제2 밸브도 잠근다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 수용 공간은 그 내부의 압력을 검출하기 위해 그 내부에 배치된 적어도 하나의 압력 센서를 포함한다. 상기 제어 유닛은 소정의 압력을 설정하고, 상기 적어도 하나의 압력 센서의 검출 결과에 따라 상기 수용 공간 내부의 압력이 상기 소정의 압력에 도달하였는지를 판단하도록 운용될 수 있다. 상기 제어 유닛의 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하였으나 상기 소정의 압력에 도달하지 않았을 때는, 상기 제어 유닛은 상기 제2 밸브를 잠그고; 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하고 상기 소정의 압력에도 도달하였을 때는 상기 제어 유닛이 상기 제1 밸브를 잠근다.
따라서, 본 발명은 반도체 패키징 공정에 사용되는 압력 용기 경화 오븐 내부의 수용 공간과 같은 고온 고압의 환경에서 내부의 가스 농도를 제어하기 위해 적용 가능한, 압력 용기를 위한 가스 농도 제어 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은, 첨부된 도면들을 참조하여 아래의 바람직한 실시 예들에 대한 설명을 읽음으로써, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제어 흐름도이다. 그리고,
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따른 제어 흐름도이다.
상기 도면들, 특히 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기능적인 블록 다이어그램을 도식적으로 나타낸 도 1을 참조하면, 상기 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명은 압력 용기의 가스 농도 제어 장치를 제공하고, 상기 가스 농도 제어 장치는 경화 오븐(9) 내부에 형성된 챔버 내에 설치된 수용 공간(90) 내의 가스 농도 제어를 제어하는 데에 사용된다.
상기 경화 오븐(9)은 가스 인입관(91)과 가스 인출관(92)을 포함하고, 이 둘은 모두 가스의 유입과 유출을 위해 상기 수용 공간(90)과 연결된다. 상기 가스 인입관(91)은 가스 공급원(100)에 연결된다. 상기 가스 인입관(91)은 상기 수용 공간(90)으로의 가스 유입을 제어하는 데에 사용되는 제1 밸브(11)와 함께 제공된다. 상기 가스 인출관(92)은 제2 밸브(12) 및 밸브(13)와 함께 제공된다. 상기 제2 밸브(12)는 상기 수용 공간(90)으로부터의 가스 유출을 제어하는 기능을 수행한다. 상기 밸브(13)는 바람직하게는 상기 수용 공간(90)으로의 역방향 가스 흐름을 제한하는 일방성 밸브 또는 체크 밸브일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 경화 오븐(9)의 상기 수용 공간(90) 내부의 압력은 2기압보다 크다. 상기 경화 오븐(9)의 상기 챔버 내부에는 상기 수용 공간(90)이 소정의 온도 상승률로 소정의 온도에 도달하도록 하는 적어도 하나의 히팅 모듈(93)이 배치된다. 상기 수용 공간(90)은 그 내부에 배치된 터보 팬(94), 적어도 하나의 온도 센서(96), 및 적어도 하나의 압력 센서(97)를 포함한다. 상기 터보 팬(94)은 그에 연결된 모터(95)에 의해 구동되어 상기 수용 공간(90)에 저장된 가스를 순환시킨다. 상기 온도 센서(96)와 상기 압력 센서(97)는 각각 상기 수용 공간(90) 내부의 온도와 압력을 검출한다.
상기 가스 농도 제어 장치는 가스 농도 검출 장치(8)와 제어 유닛(10)을 포함한다. 상기 가스 농도 검출 장치(8)는 상기 수용 공간(90) 내부의 가스 농도를 시간에 따라 검출하도록 운용된다. 상기 제어 유닛(10)은 상기 가스 농도 검출 장치(8), 상기 제1 밸브(11), 및 상기 제2 밸브(12)와 연결되어서, 사용자가 소정의 농도 레벨을 설정하면 상기 가스 농도 검출 장치(8)에 의한 검출 결과에 따라 상기 수용 공간(90) 내부의 가스 농도가 사용자에 의해 설정된 값에 도달하였는지가 판단될 수 있고, 그 판단 결과에 따라 상기 제1 밸브(11) 및 제2 밸브(12)를 제어한다.
상기 가스 농도 검출 장치(8)는 연결관(80)을 통해 상기 수용 공간(90)과 연결되고, 가스 농도 검출기(81), 가스 파라미터 조절기(82), 및 확장 연결관(83)을 포함한다. 상기 확장 연결관(83)은 상기 연결관(80) 및 상기 가스 농도 검출기(81)와 상기 확장 연결관(83) 사이에 연결된 가스 파라미터 조절기(82)와 연결된다.
상기 가스 파라미터 조절기(82)는 상기 확장 연결관(83)을 통한 그 내부의 흐름을 제어하여 내부의 가스가 온도, 압력 및 유속 등과 같은 특정 파라미터들이 상기 가스 농도 검출기(81)의 검출 동작 수행을 위한 측정 범위에 매칭되도록 한다. 상기 가스 파라미터 조절기(82)는 유량 조절 밸브(821)와 제3 밸브(822)를 포함한다. 상기 유량 조절 밸브(821)는 상기 가스 농도 검출기(81)와 상기 제3 밸브(822)로 공급되는 가스의 유량 및 유속을 조절하고, 상기 제3 밸브(822)는 제어기(미도시)에 의해 제어되어 상기 수용 공간(90)에 저장되어 검출될 가스가 상기 가스 농도 검출기(81)로 흘러들어가는 것을 허용할 것인지를 제어한다. 상기 가스 농도 검출기(81)는 가스 농도를 검출하는 기능을 수행한다. 상기 확장 연결관(83)은 바람직하게는 코일 관일 수 있고, 상기 수용 공간(90)으로부터 흐르는 피 검출 가스가 상기 확장 연결관(83)을 통해 흐르면서 냉각되도록 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제어 흐름도인 도 2를 참조하면, 사용자가, 요구되는 바에 따라, 상기 제어 유닛(10)에 소정의 농도를 설정하면, 상기 가스 농도 검출 장치(8)가 연속적으로 검출 작업을 수행하고(S101 단계); 상기 제어 유닛(10)이 가스 농도 검출 장치(8)의 검출 결과에 따라 사용자에 의해 설정된 농도에 도달했는지 여부를 판단하고(S102 단계); 만약 판단 결과가 긍정적이라면, 제어 흐름이 상기 S101 단계로 돌아가고; 만약 부정적이라면, 상기 제어 유닛(10)이 제1 밸브(11) 및 제2 밸브(12)를 개방해서(S103 단계). 가스가 상기 가스 공급원(100)으로부터 상기 가스 인입관(92)을 통해 상기 수용 공간(90)으로 흐르도록 하고 상기 가스 인출관(92)을 통해 흘러나가도록 한다; 상기 제어 유닛(10)은, 그런 다음 상기 제어 유닛(10)이 상기 소정의 압력에 도달되었다고 판단하면, 상기 제1 밸브(11)와 상기 제2 밸브(12)가 동시에 잠겨서(S104 단계) 상기 수용 공간이 상기 농도에서 유지되도록 하고, 그동안 상기 가스 농도 검출 장치(8)는 검출 동작을 계속한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 제어 흐름도인 도 3을 참조하면, 사용자가, 요구되는 바에 따라, 제어 유닛(10)에 소정의 농도와 소정의 압력을 설정하면, 가스 농도 검출 장치(8)와 압력 센서(97)가 연속적으로 검출 작업을 수행하고(S201 단계); 상기 제어 유닛(10)이 가스 농도 검출 장치(8)의 검출 결과에 따라 사용자에 의해 설정된 농도에 도달했는지 여부를 판단한다(S202 단계); 만약 판단 결과가 부정적이라면, 상기 제어 유닛(10)이 상기 제1 밸브(11) 및 상기 제2 밸브(12)를 개방하여(S203 단계), 가스가 상기 가스 공급원(100)으로부터 상기 가스 인입관(91)을 통해 상기 수용 공간(90)으로 유입되고 상기 가스 인출관(92)을 통해 배출되도록 한다; 상기 제어 유닛(10)은 소정의 농도에 도달하였다고 판단될 때, 상기 제2 밸브(12)를 잠근다(S204 단계); 그런 다음, 상기 제어 유닛(10)은 상기 압력 센서(97)의 검출 결과에 따라 사용자에 의해 설정된 소정의 압력에 도달했는지 여부를 판단하고, 상기 소정의 압력에 도달하였다고 판단되는 때에 제1 밸브(11)를 잠근다(S205 단계).
이상으로 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명이 설명되었으나, 출원된 청구항들에 의해서 의도된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 다양한 개선이나 변경이 가능하다는 점은 해당 기술 분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 가스 공급원에 연결되고 제1 밸브와 함께 제공되는 가스 인입관과 제2 밸브와 함께 제공되는 가스 인출관을 포함하고, 상기 가스 인입관과 상기 가스 인출관이 가스의 인입과 인출을 위해 수용 공간에 연결되어 있는, 압력 용기 경화 오븐에서, 그 내부에 형성된 챔버 내의 상기 수용 공간 내부의 가스 농도를 제어하는 압력 용기의 가스 농도 제어 장치로서,
    시간에 따라 상기 수용 공간 내부의 가스 농도를 검출하도록 운용되는 가스 농도 검출 장치; 및
    상기 가스 농도 검출 장치, 상기 제1 밸브, 및 상기 제2 밸브와 연결되고, 소정의 농도를 설정할 수 있도록 제공되며, 상기 가스 농도 검출 장치의 검출 결과에 따라 상기 수용 공간 내의 가스 농도가 상기 소정의 농도에 도달하였는지를 판단하고, 그 판단의 결과에 따라 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는, 제어 유닛; 을 포함하는 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛의 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하지 않았을 때, 상기 제1 밸브가 개방되어 상기 가스 공급원으로부터 상기 수용 공간으로 가스가 유입되도록 하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛의 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하였을 때, 상기 제1 밸브가 잠기도록 하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 제1 밸브가 개방될 때 상기 제2 밸브도 개방되도록 하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 제1 밸브를 잠글 때 상기 제2 밸브도 잠그는 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 공간은 그 내부의 압력을 검출하도록 배치된 적어도 하나의 압력 센서를 포함하고, 상기 제어 유닛은 소정의 압력을 설정하고 상기 적어도 하나의 압력 센서의 검출 결과에 따라 상기 수용 공간 내부의 압력이 상기 소정의 압력에 도달했는지 판단하도록 운용될 수 있고; 상기 제어 유닛의 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하였으나 상기 소정의 압력에 도달하지 못한 때에는 상기 제어 유닛이 상기 제2 밸브를 잠그고; 그리고 상기 제어 유닛의 판단 결과 상기 소정의 농도에 도달하고 상기 소정의 압력에도 도달한 때에는 상기 제어 유닛이 상기 제1 밸브를 잠그는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 인출관은 밸브를 더 포함하고, 상기 밸브는 가스의 흐름 방향을 제한하는 일방성 밸브 또는 체크 밸브인, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 농도 검출 장치는 연결관을 통해 상기 수용 공간과 연결되고 가스 농도 검출기 및 가스 파라미터 조절기를 포함하며, 상기 가스 농도 검출기는 가스의 농도를 검출하고, 상기 가스 파라미터 조절기는 상기 연결관과 상기 가스 농도 검출기 사이에 연결되어 상기 연결관을 통한 가스의 흐름을 조절하여 하나 또는 둘 이상의 가스 파라미터가 상기 가스 농도 검출기의 검출 동작 수행을 위한 측정범위에 매칭되도록 하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가스 농도 검출 장치는 상기 연결관과 상기 가스 파라미터 조절기 사이에 연결된 확장 연결관을 더 포함하고, 상기 확장 연결관은 상기 연결관으로부터 그 내부를 흐르는 가스의 온도를 낮추기 위한 코일 관을 포함하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 가스 파라미터 조절기는 유량 조절 밸브 및 제3 밸브를 포함하고, 상기 유량 조절 밸브는 그 내부를 흐르는 가스의 유량 및 유속을 조절하고, 상기 제3 밸브는 피 검출 가스가 상기 가스 농도 검출기 내로 흘러들어갈 수 있도록 하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 공간은 그 안에 배치되어 상기 수용 공간 내부의 온도를 검출하여 상기 가스 파라미터 조절기를 제어하기 위한 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 용기는 2기압보다 큰 압력을 가지는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 수용 공간이 소정의 온도 및 소정의 온도 상승률에 도달할 수 있도록 하는 적어도 하나의 히팅 모듈을 포함하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 공간은 그 내부에 배치되고 모터에 의해 회전 구동되어 상기 수용 공간 내부의 가스가 순환되도록 하는 팬을 포함하는, 압력 용기의 가스 농도 제어 장치.
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