KR20150047820A - 대면적 초전도시트 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성함으로써, 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있게 되는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 회전가능한 드럼을 포함하는 반응챔버와, 상기 드럼의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니를 포함하는 증착챔버, 상기 반응챔버와 증착챔버 사이에 설치되는 실드 및, 상기 실드에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서, 상기 드럼의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

대면적 초전도시트 제조장치{Large-area superconducting sheet manufacturing unit}

본 발명은 대면적 초전도시트 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EDDC 방식을 이용하여 대면적 기판에 초전도층을 형성시킬 수 있는 대면적 초전도시트 제조장치에 관한 것이다.

기존의 다양한 박막 증착 공정에서, 특히 종래의 초전도 선재 증착 공정은 스파터링(sputtering) 공정 또는 전자-빔(e-beam) 공정에 의해 이루어지고 있다. 이러한, 종래의 초전도 선재 증착 공정은 다층 박막을 증착하기 위해 각각의 박막을 증착하는 공정을 반복적으로 실시하여야 하는 문제점과 그에 따른 초전도 선재의 물성 저하, 공정에 대한 시스템 제작비 및 유지비가 추가되며, 박막 증착에 대한 공정수의 증가로 초전도 선재의 제조 시간 단축 및 경제성 확보에 장애요인으로 작용하고 있다.

아울러, 종래의 초전도 선재 증착 공정은 면적이 작은 초전도 테이프 또는 초전도 선재에 국한된 구조로 되어 있어, 면적이 큰 초전도 시트를 제조하기 위해서는 개별의 초전도 테이프를 접합하는 방법으로 대면적 초전도 시트를 제작하고 있는 실정이다.

KR 10-0772014 B1 KR 10-0661912 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성함으로써, 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있게 되는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러, 대면적 기판에 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 대면적 초전도 시트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대면적 초전도시트 제조장치는, 회전가능한 드럼을 포함하는 반응챔버와, 상기 드럼의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니를 포함하는 증착챔버, 상기 반응챔버와 증착챔버 사이에 설치되는 실드 및, 상기 실드에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서, 상기 드럼의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 개구부는 길이방향 양변이 오목하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

초전도 선재 또는 초전도 테이프를 접합하는 공정이 필요 없이 간단 편리하게 대면적 초전도시트를 제조할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 제조된 대면적 초전도 시트에서 특수 형상으로 커팅하여 초전도 자석 등으로 응용시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 함께, 임계전류특성이 균일한 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 대면적 초전도시트 제조장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실드(300)가 설치된 대면적 초전도시트 제조장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제작된 초전도시트가 응용되는 예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 본 발명은 "EDDC"(Evaporation using Drum in Dual Chambers, 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 동시 증발 증착법) 방식을 기반으로 대면적 기판에 초전도층을 형성하여 초전도시트를 제조할 수 있는 장치를 구현하기 위함임을 주지하여 본 발명의 이해를 돕고자 한다.

먼저, 본 발명에 따른 대면적 초전도시트 제조장치를 모식도로 나타낸 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 상호 연통되는 반응챔버(100)와 증착챔버(200)의 이중챔버 구조로 형성된다. 그리고, 상기 반응챔버(100)의 내부에 드럼(110)에 감겨진 기판을 열처리시키고, 증착챔버(200) 내부에 다수개의 도가니(210)로부터 초전도층을 형성하기 위한 원료물질이 공급되어 상기 기판 상에 증착되게 한다.

자세하게, 상기 드럼(110)에 기판이 감겨지되 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되게 하여 종래의 초전도 테이프를 접합하여 제작되었던 초전도 시트를 대면적화할 수 있게 한다. 그리고, 상기 드럼(110)의 길이방향에 수직하게 다수개의 도가니(210)를 배치하여 상기 기판에 초전도층을 증착하기 위한 원료물질을 공급할 수 있게 한다.

여기에서, 상기 기판은 금속기판 상에 버퍼층이 증착된 IBAD 기판 또는, 결정이 양축정렬된 금속기판인 RABiTS 기판 중 어느 하나로 이루어질 수 있을 것이다.

그리고, 상기 도가니(210)는 드럼(110)의 후측부터 Cu, Ba, Sm을 수용하는 순으로 배치되며, 상기 도가니(210)를 가열시키기 위해 상기 도가니(210)의 외측에 유도가열코일(미도시)을 형성시키게 되는데, 상기 유도가열코일은 상기 도가니(210) 입구 측이 더 높은 온도로 가열될 수 있도록 유도가열코일의 중심부에 도가니의 입구가 위치되도록 한다(유도가열코일의 중심부에서 자기장이 가장 세어서 유도가열이 잘 되기 때문이다). 이는 원료물질이 증발된 증기가 응결되어 도가니의 입구를 막을 수도 있으므로 입구측에 더 높은 온도를 인가시키기 위한 것이다. 이에 의해 초전도층을 이루는 원료물질은 증기 상태로 승화되어 상기 반응챔버(100) 내부의 드럼(110) 상에 고정된 기판에 도달되어 증착되도록 한다.

이와 함께, 본 발명에 따른 실드(300)가 설치된 대면적 초전도시트 제조장치를 모식도로 나타낸 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응챔버(100)와 증착챔버(200)의 사이에 개구부(310)가 형성된 실드(300)가 설치하여 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다.

이러한, 상기 실드(300)의 개구부(310)는 상기 드럼(110)의 길이방향을 따라 장방형으로 형성되되, 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성된다. 자세하게, 상기 개구부(310)는 길이방향 양변이 오목하게 형성하여, 상기 드럼(110)에 의해 회전하는 상기 기판 중앙부의 원료물질 증착량을 상기 기판 양측의 원료물질 증착량보다 작게 유도하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 한다.

즉, 상기 도가니(210)가 드럼(110)의 길이방향을 따라 수직하게 배치됨에 따라, 상기 도가니(210)에서 원료물질이 증발되어 상기 드럼(110)에 감겨진 기판에 증착됨에 따라 초전도층을 형성하는 과정에서는, 상기 기판의 중앙부에 증착되는 원료물질이 집중되어 상기 기판의 양측에 증착되는 원료물질보다 상대적으로 기판의 중앙부에 원료물질의 증착량이 많을 수밖에 없다. 이로 인해, 초전도층의 임계전류 특성이 불균일하게 되는 문제를 발생시키게 되므로, 상기 개구부(310)가 형성된 실드(300)를 설치하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 의해 제작된 초전도시트가 응용되는 예를 나타낸 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 대면적 초전도 시트는 특수 형상으로 커팅하여 초전도 자석 등으로 응용가능함을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성된 대면적 초전도 시트 및, 상기 대면적 기판에 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하는 것임을 알 수 있다.

아울러, 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

100: 반응챔버 110: 드럼
200: 증착챔버 210: 도가니
300: 실드 310: 개구부

Claims (2)

1. 회전가능한 드럼(110)을 포함하는 반응챔버(100)와, 상기 드럼(110)의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼(110)을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니(210)를 포함하는 증착챔버(200), 상기 반응챔버(100)와 증착챔버(200) 사이에 설치되는 실드(300) 및, 상기 실드(300)에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부(310)를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서,
   상기 드럼(110)의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 초전도시트 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 개구부(310)는 길이방향 양변이 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 초전도시트 제조장치.

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