KR20150040134A

KR20150040134A - 미세버블 생성장치

Info

Publication number: KR20150040134A
Application number: KR20130118751A
Authority: KR
Inventors: 이태양; 한진호
Original assignee: (주)범용테크놀러지; 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-14

Abstract

본 발명은 간단한 구성에 의해 기액(기체와 액체)의 혼합유체 내에 미세한 버블을 생성시킬 수 있도록 된 미세버블 생성장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 일측에 상호 다른 유체가 투입 가능하도록 제1 유입구(12)와 제2 유입구(13)가 형성되고, 타단에 배출구(14)가 형성된 통형상의 본체(11)와; 상기 유입구(12,13) 측에 위치되도록 상기 본체(11)에 내장되어 유체의 속도와 압력을 조절하도록 된 벤튜리관(20)과; 상기 벤튜리관(20)의 전방에 위치되어 유체를 선회시킨 상태로 이송시키도록 된 선회스크류(30)와; 상기 선회스크류(30)의 전방에 위치되어 유체가 통과되는 다수의 통공(41)이 형성된 다공판(40)과; 상기 다공판(40)에 병렬 배치되거나 전방에 위치되어 유체가 충돌되도록 구비되는 볼핀(50)을 포함하여 이루어진 미세버블 생성장치가 제공된다.

Description

미세버블 생성장치{Nano bubble generator}

본 발명은 미세버블 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성에 의해 기액(기체와 액체)의 혼합유체 내에 미세한 버블을 생성시킬 수 있도록 된 미세버블 생성장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지 제조공정에서는 웨이퍼에서 절단된 반도체칩을 회로패턴이 인쇄된 기판 상에 본딩하는 제조과정을 거치게 되는데, 이러한 반도체 제조공정 중에는 절단 등과 같은 공정중에 발생된 이물질을 제거하기 위한 세정과정을 거치게 되고, 이 세정공정에서 사용되는 세정장치는 통상적으로 초음파에 의해 이물질을 제거하도록 되어 있다.

종래의 세정장치는 초음파에 의한 버블생성에 의해 세정을 행하도록 된 것으로, 대개 세정조에 세정수를 충전한 상태에서 진동판에 의한 초음파가 피세정물에 묻은 이물질을 제거하도록 된 것이나, 세정조 내에서 진동에 의해 발생된 크기의 차이가 있는 버블이 발생되고, 상대적으로 큰 버블에 의해 초음파의 전달을 방해함으로 인해 초음파가 피세정물에 충분히 전달되지 못하여 세정효과가 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

근래에 와서는 전술된 바와 같은 문제점에 착안하여 세척수 내에 마이크로 또는 나노입자로 세분화된 미세버블을 생성시켜 세정효과를 높이도록 된 것이 있는데, 이러한 종래이 미세버블 생성장치는 세정조에 연결되는 별도의 장치에 의해 일정 주파수로 액을 진공시켜 세정조로 공급함으로 인해 세정조 자체 내에서 초음파에 의해 진공되는 액과의 수공진에 의해 미세버블을 형성하도록 된 것이다.

이러한 종래의 장치의 세정조에 투입된 피세정물을 세정하는 데에 편리함이 있는 것이기는 하나, 피세정물의 운반 또는 적재과정을 거치지 않은 상태의 피세정물이나 반도체 제조공정 중에서 웨이퍼의 검사 등을 위해서 국부적으로 이물질을 제거하거나 각 피세정물을 개별적으로 세정하는 경우에는 전술된 바와 같은 세정장치를 사용하는 데에 어려움이 따르는 것이다.

한국 등록특허공보(제10-1207384호) 2012. 11. 27.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 간단한 구성에 의해 기액(기체와 액체)의 혼합유체 내에 미세한 버블을 생성시킬 수 있는 장치를 제공하며, 이에 의해 반도체 제조공정 등에서 우수한 세정효과를 발휘하는 데에 사용 가능할 뿐만 아니라 국부세정 또는 근접세정이 가능하도록 구비되어 특정 조건에서 사용상 편리함을 제공할 수 있는 미세버블 생성장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 일측에 상호 다른 유체가 투입 가능하도록 제1 유입구(12)와 제2 유입구(13)가 형성되고, 타단에 배출구(14)가 형성된 통형상의 본체(11)와;

상기 유입구(12,13) 측에 위치되도록 상기 본체(11)에 내장되어 유체의 속도와 압력을 조절하도록 된 벤튜리관(20)과;

상기 벤튜리관(20)의 전방에 위치되어 유체를 선회시킨 상태로 이송시키도록 된 선회스크류(30)와;

상기 선회스크류(30)의 전방에 위치되어 유체가 통과되는 다수의 통공(41)이 형성된 다공판(40)과;

상기 다공판(40)에 병렬 배치되거나 전방에 위치되어 유체가 충돌되도록 구비되는 볼핀(50)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 배출구(14)에는 유체가 분사되는 분사노즐(60)이 구비되되, 상기 분사노즐(60)은 헬리컬 스프링(62)이나 베인(63) 또는 와류실(64)을 포함한 분사부가 형성되어 유체가 원추형으로 분사되도록 구비된 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 본체(11) 내에 기체와 액체와 같은 상호 다른 유체를 유입한 상태에서 벤튜리관(20), 선회스크류(30), 다공판(40) 및 볼핀(50)을 통과하도록 구비됨으로써, 기체와 액체가 혼합된 유체가 벤튜리관(20)에 의한 압력과 속도 및 선회스크류(30)에 의한 와류 형태로 전달되고 상기 볼핀(50)에 의해 충돌되는 충격에너지에 의해 액체 내에 마이크로 또는 나노입자 형태로 미분화된 버블을 내포시킬 수 있게 되며, 이에 의해 생성된 미세버블에 의해 탁월한 세정효과 등을 발휘하는 데에 사용될 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 헬리컬 스프링(62)이나 베인(63) 또는 와류실(64)을 포함한 분사부가 형성된 분사노즐(60)이 구비됨으로써, 상기 분사부에 의해 유체가 원추형으로 이루어 분사 배출됨으로써, 유체가 넓게 확장된 상태로 분사되면서도 일정 면적에 균일하게 분사됨으로 인해 분사효과를 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성의 일부를 도시한 단면도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 미세버블 생성장치(10)는 일정 길이로 연장되는 통형상의 본체(11)가 구비되고, 이 본체(11)의 일단부에는 상호 다른 유체가 각각 투입되도록 다수의 유입구(12,13)가 형성되는데, 상기 유입구(12,13)는 세정액과 같은 액체가 투입되는 제1 유입구(12)와 에어와 같은 기체가 투입되는 제2 유입구(13)가 형성되며, 상기 본체(11)의 타단부에는 상기 유입구(12,13)를 통해 유입되는 유체가 후술되는 구성에 의해 미세버블을 형성한 상태로 배출되는 배출구(14)가 형성되어 있다.

또한 상기 본체(11)의 내부에는 액체와 기체를 상호 혼합시킴과 동시에 유체의 압력과 속도 등을 포함한 물리적 물성을 변화시킨 상태로 이송시키기 위해 벤튜리관(20)이 구비되는데, 상기 벤튜리관(20)은 상기 제1 유입구(12)를 통해 유입되는 액체가 통과되는 제1 벤튜리(21)와, 이 제1 벤튜리(21)의 전방에 위치되어 액체와 기체가 혼합된 상태로 통과되는 제2 벤튜리(22)로 이루어질 수 있으며, 이러한 벤튜리(21,22)의 구성과 이를 통과하도록 된 액체와 기체의 공급루트는 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.

또한 상기 벤튜리관(20)의 전방에는 전단계에서 공급되는 액체와 기체의 혼합을 촉진시킴과 동시에 혼합유체의 와류 또는 난류 형성을 위한 선회스크류(30)가 구비되고, 이 선회스크류(30)는 액체 속에 포함된 기체를 1차적으로 미분화시켜 전방으로 공급하게 되는데, 이러한 선회스크류(30)는 선회강도와 와류 또는 난류형성 정도를 감안하여 스크류의 배치나 회전입사각 또는 스크류의 배열수 등을 적절하게 형성할 필요가 있는 것이다.

또한 상기 선회스크류(30)의 전방에는 선회스크류(30)에 의해 1차적으로 미분화된 유체가 통과되는 다수의 통공(41)이 형성된 다공판(40)이 구비되는데, 이 다공판(40)은 전단계에서 선회 및 난류화(와류화)된 유체를 2차적으로 미세화시키는 것으로, 이를 위해 상기 통공(41)의 직경이나 배열 또는 다공판(40)의 두께 등을 적절하게 형성하게 된다.

또한 상기 본체(11)의 내부에는 상기 다공판(40)에 병렬 배치되거나 전방에 위치되도록 다수의 볼핀(50)이 구비되는데, 이 볼핀(50)은 대략적으로 하나 또는 두 개 정도로 된 원형단면의 헤드와 이 헤드에 연결되는 로드로 이루어진 것으로, 이 볼핀(50)에 의해서는 전단계에서 1차 및 2차에 걸쳐 미세화된 유체가 충돌되면서 마이크로 또는 나노입자 형태로 된 미세버블을 형성하도록 되어 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 유체가 전술된 바와 같은 벤튜리관(20), 선회스크류(30), 다공판(40) 및 볼핀(50)의 구성을 연속적으로 통과되면서 다단계에 걸쳐 미분화됨으로 인해 입자크기가 마이크로나 나노형태로 된 미세버블을 형성할 수 있으며, 이에 의해 혼합유체 내에 함유되는 용존산소량을 대폭적으로 증대시킴과 동시에 크기가 극소화된 미세버블을 형성하여 반도체 제조과정의 세정공정 등에서 우수한 세정효과를 발휘하는 데에 사용될 수 있는 것이다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 본체(11)의 배출구(14) 측에 분사노즐(60)이 구비되는데, 상기 분사노즐(60)은 그에 의해 분사되는 유체의 배출형상이 원추형(또는 부채꼴 단면형)으로 배출되도록 구비된 것으로, 상기 분사노즐(60)은 도 2의 (a)와 같이 배출공(61)의 깊이(L)나 형상에 의해 유체를 분사시키거나 또는 도 2의 (b) 내지 (d)와 같이 헬리컬 스프링(62)이나 베인(63) 또는 와류실(64) 등과 같은 분사부에 의해 유체를 분사함으로 인해 유체의 배출형상의 원추형을 이루도록 할 수 있는 것이다.

또한 상기 분사노즐(60)은 필요에 따라 상기 본체(11) 내부에서의 진행방향으로 대해 전방으로 분사시키도록 구비(도 2의 (c))되거나 또는 진행방향에 대해 직각방향으로 분사되도록 구비(도 2의 (d))될 수 있으며, 이러한 분사노즐(60)은 분사면적으로 넓게 형성하면서도 분사면적의 전체에 걸쳐 균일한 분압과 분사량을 형성하도록 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims

일측에 상호 다른 유체가 투입 가능하도록 제1 유입구(12)와 제2 유입구(13)가 형성되고, 타단에 배출구(14)가 형성된 통형상의 본체(11)와;
상기 유입구(12,13) 측에 위치되도록 상기 본체(11)에 내장되어 유체의 속도와 압력을 조절하도록 된 벤튜리관(20)과;
상기 벤튜리관(20)의 전방에 위치되어 유체를 선회시킨 상태로 이송시키도록 된 선회스크류(30)와;
상기 선회스크류(30)의 전방에 위치되어 유체가 통과되는 다수의 통공(41)이 형성된 다공판(40)과;
상기 다공판(40)에 병렬 배치되거나 전방에 위치되어 유체가 충돌되도록 구비되는 볼핀(50)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
제1항에 있어서, 상기 배출구(14)에는 유체가 분사되는 분사노즐(60)이 구비되되, 상기 분사노즐(60)은 헬리컬 스프링(62)이나 베인(63) 또는 와류실(64)을 포함한 분사부가 형성되어 유체가 원추형으로 분사되도록 구비된 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.