KR20170019571A - 에칭액 분사 장치 - Google Patents

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KR20170019571A
KR20170019571A KR1020150113512A KR20150113512A KR20170019571A KR 20170019571 A KR20170019571 A KR 20170019571A KR 1020150113512 A KR1020150113512 A KR 1020150113512A KR 20150113512 A KR20150113512 A KR 20150113512A KR 20170019571 A KR20170019571 A KR 20170019571A
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frames
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김강범
강지훈
오상덕
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덕우전자주식회사
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Abstract

본 발명은 에칭액이 분사되는 분사노즐을 외부면에 일정간격을 두고 구비하는 복수개의 분사관을 갖추고, 에칭액 공급라인과 연결되는 복수개의 분사관을 상기 기판과 일정간격을 두고 이격배치하여 상기 에칭대상물의 표면에 에칭액을 분사하는 분사부; 상기 분사관의 양단을 회전가능하게 지지하는 복수개의 베어링블럭을 구비하는 한쌍의 제1프레임을 갖추고, 상기 한쌍의 제1프레임의 양단을 일체로 연결하는 한쌍의 제2프레임을 갖추어 상기 분사관을 회전가능하게 지지하는 프레임부; 상기 분사관의 일단에 구비된 피니언기어와 맞물리는 래크기어를 갖추고, 상기 제2프레임사이를 연결하는 연결프레임과 외접하는 편심캠을 갖추고, 상기 편심캠을 회전구동시키는 구동모터를 갖추어 상기 프레임부를 에칭대상물의 폭방향으로 직선이동시킴과 동시에 상기 분사관을 일정각도 회전시키는 구동부 및 상기 제1프레임에 고정설치된 안내부재가 안내이동가능하게 조립되는 안내바를 상기 챔버에 고정설치하고, 상기 안내부재와 챔버사이에 개재되어 탄성복원력을 발생시키는 스프링부재를 갖추어 직선이동된 프레임부를 원위치로 복귀이동시킴과 동시에 일정각도 회전된 분사관을 원위치로 복귀회전시키는 복귀부를 포함한다.

Description

에칭액 분사 장치{apparatus for spraying the etching liquid}
본 발명은 에칭액을 분사하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 분사노즐의 직선이동과 회전이동이 복합적으로 이루어지는 요동운동을 간단한 구조로 구현할 수 있어 에칭대상물의 표면에 에칭액을 균일하게 분사할 수 있는 에칭액 분사장치에 관한 것이다.
일반적으로 에칭은 결정표면을 청정화하거나 재료의 평가를 위해서 수행하기도 하나, 최근에는 미세가공을 위한 가공기술로서 광범위하게 응용되고 있다.
이러한 에칭방법은 습식에칭(wet etching) 방법과 건식에칭(dry etching) 방법으로 분류될 수 있다.
상기 건식에칭 방법은 플라즈마 내에 존재하는 원소와 에칭 대상의 표면 물질간의 화학반응과, 플라즈마 내에 존재하는 활성화입자들과의 표면 충돌에 의한 반응촉진에 의해 진행되는 되는 플라즈마 에칭이 대표적이며, 건식에칭방법으로 기상화학반응에 의한 건식에칭이 있고, 가속된 이온을 써서 시료 표면의 원자를 물리적으로 스퍼터링(sputtering)에 의해서 에칭하는 이온빔에 의한 에칭이 알려져 있다.
이러한 건식에칭 공정은 습식에칭에 비해 가공정밀도가 우수하여 미세가공분야에서 최근 널리 사용하고 있으나, 에칭속도가 늦고, 에칭장치의 처리능력이 낮아 경제적인 문제를 안고 있다.
반면에, 습식에칭 방법은 에칭하고자 하는 막과 화학적으로 반응하여 용해시킬 수 있는 화학용액(에칭액, etchant)을 사용하여 에칭하고자 하는 소재를 원하는 형상으로 에칭하는 방법이다.
이러한 습식에칭은 건식에칭에 비해 대량으로 작업이 가능하며, 작업속도도 빠르고, 경제적이기 때문에 건식에칭 방법보다는 정밀도를 요하지 않는 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)이나 글라스 캡(glass cap) 등의 제조 분야에 널리 사용되고 있다.
이러한 습식에칭 공정은 에칭(etching)공정, 세정(rinse)공정, 건조(dry)공정의 순으로 진행됨이 일반적이며, 소재의 종류에 따라 건조공정은 생략되고 에칭공정과 세정공정으로 이루어지거나, 세정공정까지 생략되기도 한다.
한편, 에칭공정은 에칭하고자 하는 대상물인 기판의 표면에 에칭액을 분사하거나 에칭액이 담겨 있는 배스(bath)에 에칭하고자 하는 기판을 침지시켜 에칭액과 기판표면과의 화학반응에 의해 원하는 형상을 만드는 공정을 말하며, 세정공정은 에칭공정의 전 또는 후에 소재의 불순물이나 에칭에 따른 부산물을 제거하는 공정이며, 건조공정은 에칭된 소재에 기체를 분사하여 이를 건조시키는 공정을 말한다.
(특허문헌 1) KR20-2009-0010594 U
특허문헌 1에는 다양한 형태의 기판과 같은 에칭대상물의 설계에 대한 적응성을 높이고, 기판에 대한 미세회로의 구현능력을 높일 수 있도록 에칭액이 분사되는 노즐의 위치를 가변시키도록 요동운동을 부여하는 에칭장치를 게시하고 있다.
그러나 이러한 종래의 에칭장치는 분사노즐의 분사위치를 가변시키기 위한 요동운동을 구현하기 위해 필요로 하는 구성 부품 수가 많고 복잡하기 때문에 장치의 조립라인에서의 작업이 매우 번거롭고, 구성부품의 파손시 이를 새로운 부품으로 교체하거나 수리하는 작업시간이 과다하게 소요되어 설비유지비를 증가시키는 요인으로 작용하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 에칭액이 분사되는 분사노즐을 갖는 분사관의 직선운동과 선회운동이 복합적으로 이루어지는 요동운동을 간단한 구조로 구현할 수 있고, 에칭대상물의 표면에 에칭액을 균일하게 분사할 수 있는 에칭액 분사장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 일방향으로 진행하는 에칭대상물이 진입되는 입구와, 에칭액이 도포된 에칭대상물이 진출되는 출구를 갖는 챔버에서 에칭대상물의 일면 또는 양면에 에칭액을 분사하는 장치에 있어서, 상기 에칭액이 분사되는 분사노즐을 외부면에 일정간격을 두고 구비하는 복수개의 분사관을 갖추고, 에칭액 공급라인과 연결되는 복수개의 분사관을 상기 기판과 일정간격을 두고 이격배치하여 상기 에칭대상물의 표면에 에칭액을 분사하는 분사부; 상기 분사관의 양단을 회전가능하게 지지하는 복수개의 베어링블럭을 구비하는 한쌍의 제1프레임을 갖추고, 상기 한쌍의 제1프레임의 양단을 일체로 연결하는 한쌍의 제2프레임을 갖추어 상기 분사관을 회전가능하게 지지하는 프레임부; 상기 분사관의 일단에 구비된 피니언기어와 맞물리는 래크기어를 갖추고, 상기 제2프레임사이를 연결하는 연결프레임과 외접하는 편심캠을 갖추고, 상기 편심캠을 회전구동시키는 구동모터를 갖추어 상기 프레임부를 에칭대상물의 폭방향으로 직선이동시킴과 동시에 상기 분사관을 일정각도 회전시키는 구동부 및 상기 제1프레임에 고정설치된 안내부재가 안내이동가능하게 조립되는 안내바를 상기 챔버에 고정설치하고, 상기 안내부재와 챔버사이에 개재되어 탄성복원력을 발생시키는 스프링부재를 갖추어 직선이동된 프레임부를 원위치로 복귀이동시킴과 동시에 일정각도 회전된 분사관을 원위치로 복귀회전시키는 복귀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭액 분사장치를 포함한다.
바람직하게, 상기 래크기어는 상기 챔버의 내부면에 고정설치되거나 상기 챔버의 내부면에 고정설치된 일정길이의 기어고정대에 고정설치될 수 있다.
바람직하게, 상기 프레임부의 직선 왕복이동거리 및 상기 분사관의 회전각도는 상기 연결프레임과 외접하는 편심캠의 최대 외경크기의 변화에 의해서 조절될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 챔버내에서 래크기어와 기어물림된 분사관을 회전가능하게 구비하는 프레임부를 회전구동되는 편심캠과 연동함으로써, 분사노즐을 갖는 분사관을 직선방향으로 왕복이동시키는 직선운동과 동시에 분사관을 일정각도 회전키는 선회운동을 복합적으로 반복하여 수행할 수 있기 때문에 에칭대상물의 표면에 에칭액을 균일하고 안정적으로 도포하여 에칭효율을 높이고, 제품수율을 높일 수 있다.
(2) 프레임부를 수평왕복이동시키고, 분사관을 반복회전시키는 구조가 단순하기 때문에 구성부품의 고장 및 수리시 이를 새로운 부품으로 교체하거나 보수하는 작업이 간편하여 작업생산성을 높일 수 있고, 에칭설비의 보수유지비를 절감할 수 있다.
(3) 프레임부와 외접하는 편심캠의 외경크기를 가변시켜 분사관의 왕복이동거리 및 분사관의 선회각도를 간편하게 조절할 수 있기 때문에 다양한 형태의 에칭대상물의 에칭조건에 맞추어 에칭액의 분사조건을 탄력적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치를 도시한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치에서 챔버를 분리한 사시도이다.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치의 작동상태를 도시한 사시도이다.
도 5b 와 도 5b 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치의 작동사애를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에칭액 분사장치(100)는 도 1 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 일방향으로 진행하는 에칭대상물인 기판(S)이 진입되는 입구(11)와, 에칭액이 도포된 에칭대상물(S)인 기판이 진출되는 출구(12)를 일측면과 타측면에 각각 개구형성한 챔버(C)의 내부공간에서 상기 에칭대상물의 일면 또는 양면에 에칭액이 일정두께로 균일하게 도포되도록 분사하는 것으로, 이러한 장치는 분사부(110), 프레임부(120), 구동부(130) 및 복귀부(140)를 포함한다.
상기 분사부(110)는 챔버(C)의 입구(11)를 통해 진입된 다음 출구(12)를 통하여 후공정으로 진출하는 에칭대상물의 표면에 에칭액을 분사할 수 있도록 에칭액이 분사되는 복수개의 분사노즐(112)을 외부면에 길이방향으로 일정간격을 두고 구비하는 복수개의 분사관(114)을 포함한다.
이러한 분사관(114)은 상기 분사노즐(112)을 통해 분사되는 에칭액을 에칭대상물의 표면에 균일하게 분사하는 작업이 가능하도록 미도시된 에칭액 공급라인과 연결되고, 에칭액이 일정량 채워지는 중공원통형 관부재로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 에칭액공급라인을 통해 상기 분사관의 내부공간으로 채워지는 에칭액은 외부공급압력에 의해서 상기 분사노즐(112)로부터 토출되어 에칭대상물의 표면으로 분사되어 도포되는 것이다.
상기 프레임부(120)는 상기 에칭대상물의 이동방향을 따라 일정간격을 두고 나란하게 배치된 복수개의 분사관(114) 양단을 회전가능하게 지지하도록 복수개의 베어링블럭(124)을 구비하고, 서로 마주하는 한쌍의 제1프레임(121)을 포함한다.
상기 분사관(114)과 나란하면서 한쌍의 제1프레임(121) 양단과 대략 직각으로 연결되도록 서로 마주하는 한쌍의 제2프레임(122)을 포함하여 복수개의 분사관의 양단을 회전가능하게 지지하는 사각틀형상을 형성한다.
그리고 상기 에칭대상물의 상측에 배치되는 제2프레임(122)과, 하측에 배치되는 다른 제2프레임(122)사이에는 이들을 일체로 연결프레임(123)을 포함한다.
이에 따라, 상기 한쌍의 제1프레임(121)과 한쌍의 제2프레임(122)으로 이루어져 상기 에칭대상물(S)의 양측에 배치되는 사각틀형상의 프레임구조물은 상기 연결프레임(123)에 의해서 서로 일체로 연결되는 것이다.
이러한 프레임부(120)는 기판과 같은 에칭대상물(S)과 일정간격을 두고 복수개의 분사관(114)이 상기 에칭대상물의 양측에 배치되도록 상기 챔버(C)의 내부공간에서 상기 분사관의 양단을 회전가능하게 지지하는 것이다.
상기 구동부(130)는 상기 분사관(114)의 일단에 구비된 피니언기어(131)와 맞물리는 일정길이의 래크기어(132)를 상기 챔버(C)의 내측면에 고정설치하고, 도면상 상측 제2프레임(122)과 하측 제2프레임(122)사이를 일체로 연결하는 수직한 연결프레임(123)과 외접하는 편심캠(133)을 포함한다.
이러한 편심캠(133)은 구동모터(135)의 전원인가시 일방향으로 회전구동되는 구동축(134)의 길이중간에 상기 연결프레임(123)의 표면과 외접하도록 설치되는 캠부재이다.
여기서, 상기 피니언기어(131)와 기어물림되는 래크기어(132)는 상기 챔버의 내부면에 고정설치되는 일정길이의 기어고정대(132a)의 상부면에 설치되는 것으로 도시하고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 상기 챔버의 내부면에 직접적으로 고정설치될 수 있다.
그리고 상기 챔버(C)의 외부에 배치되는 구동모터(135)는 챔버내에서 구동축(134)을 상기 연결프레임에 인접하여 나란하게 배치하고, 상기 챔버에 구비되는 베어링블럭에 구동축이 회전가능하게 지지된다.
이에 따라, 상기 구동모터(135)의 회전구동에 의한 구동축(134)의 일방향 회전시 이와 더불어 편심캠(133)이 회전하게 되면, 상기 편심캠(133)의 외부면과 외접하는 연결프레임(123)을 갖는 프레임부(120)는 상기 에칭대상물의 진행방향과 직교하는 방향인 일방향으로 수평이동하게 된다.
이때, 상기 프레임부(120)의 제1프레임(121)에 구비되는 복수개의 분사관(114)은 프레임부와 더불어 일방향으로 수평이동되는 과정에서, 상기 분사관의 일단에 구비된 피니언기어(131)가 상기 챔버내에 구비된 래크기어(132)와 기어물림되어 있기 때문에 수평이동되는 거리에 맞추어 분사관(114)은 상기 분사노즐을 선회작동시킬 수 있도록 일방향으로 일정각도 회전시킬 수 있는 것이다.
상기 복귀부(140)는 상기 제1프레임(121)에 구비된 안내부재(141)에 대하여 안내이동가능하게 조립되는 일정길이의 안내바(142)를 구비하고, 상기 안내바(142)의 일단 또는 양단은 상기 챔버(C)의 내부면에 고정설치될 수 있다.
상기 안내바(142)의 일단에 삽입배치되는 스프링부재(143)는 상기 안내부재에 일단이 접하고, 상기 챔버의 내부면에 타단이 접하도록 상기 안내부재(141)와 챔버(C)사이에 개재되는 코일형 스프링부재로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 회전구동되는 구동축의 편심캠(133)과 수평이동가능한 프레임부(120)의 연결프레임(123)간의 외접에 기인하여 상기 프레임부(120)가 일방향으로 수평이동되면, 상기 스프링부재(143)는 상기 안내부재(141)와 챔버 내부면사이에서 압축되어 탄성복원력을 발생한다.
이러한 스프링부재(143)의 탄성복원력에 의해서 일방향으로 직선이동된 프레임부(120)를 원위치로 복귀이동시킴과 동시에 일정각도 회전된 분사관(114)을 원위치로 복귀회전시킬 수 있는 것이다.
즉, 상기 프레임부(120)에 구비되는 복수개의 분사관(114)의 내부로 공급된 에칭액이 분사노즐을 통하여 에칭대상물을 분사하는 과정에서, 상기 구동모터의 구동회전력에 의해서 상기 프레임부의 연결프레임(123)과 외접하는 편심캠(133)을 회전시키면, 도 5a 에 도시한 바와 같이, 상기 편심캠의 최대외경부와 외접하면서 프레임부(120)는 구동축과 멀어지도록 에칭대상물의 진행방향과 직교하는 일방향으로 직선이동되면서 분사관(114)의 분사위치를 수평이동시킨다.
이와 동시에, 상기 분사관(114)의 일단에 구비되는 피니언기어(131)와 챔버에 고정설치된 래크기어(132)간의 기어물림에 의해서 수평이동되는 분사관은 프레임부에서 일방향으로 일정각도 회전되면서 에칭액이 분사되는 분사노즐의 분사위치를 가변시킨다.
이때, 수평이동되는 프레임부(120)에 구비된 복귀부(140)의 안내부재(141)는 챔버에 고정된 안내바(142)를 따라 수평이동되면서 상기 안내부재(141)와 챔버(C)사이에 개재된 스프링부재(143)를 압축시킨다.
연속하여, 일방향 회전되는 편심캠(133)의 최소외경부와 연결프레임이 외접하게 되면, 도 5b 에 도시한 바와 같이, 상기 프레임부(120)는 상기 안내부재와 챔버사이에서 압축되어 있던 스프링부재의 탄성복원력에 의해 무동력으로 상기 구동축에 근접하도록 역방향으로 직선이동되면서 분사관(114)의 위치를 원위치로 복귀이동시킨다.
이와 동시에, 상기 프레임부(120)와 더불어 복귀이동되는 분사관(114)은 프레임부(120)에서 역방향으로 일정각도 복귀회전되면서 에칭액이 분사되는 분사노즐(112)의 분사위치를 원위치로 복귀시킨다.
한편, 상기 프레임부(120)의 직선 왕복이동거리 및 상기 프레임부에 회전가능하게 구비된 분사관(112)의 회전각도는 상기 연결프레임(123)과 외접하는 편심캠(133)의 최대 외경크기를 가변시키는 것에 의해서 조절될 수 있는바, 다양한 크기의 편심캠을 교체하는 간단한 작업에 의해서 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 상기 연결프레임(123)과 외접하는 편심캠(133)의 외부면이나 상기 편심캠(133)과 외접하는 연결프레임(123)의 표면에는 마찰저항을 줄이면서 마모를 방지할 수 있도록 코팅층을 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 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.
110 : 분사부
112 : 분사노즐
114 : 분사관
120 : 프레임부
121 : 제1프레임
122 : 제2프레임
123 : 연결프레임
130 : 구동부
131 : 피니언기어
132 : 래크기어
133 : 편심캠
134 : 구동축
135 : 구동모터
140 : 복귀부
141 : 안내부재
141 : 안내바
143 : 스프링부재
C : 챔버
S : 에칭대상물

Claims (3)

  1. 일방향으로 진행하는 에칭대상물이 진입되는 입구와, 에칭액이 도포된 에칭대상물이 진출되는 출구를 갖는 챔버에서 에칭대상물의 일면 또는 양면에 에칭액을 분사하는 장치에 있어서,
    상기 에칭액이 분사되는 분사노즐을 외부면에 일정간격을 두고 구비하는 복수개의 분사관을 갖추고, 에칭액 공급라인과 연결되는 복수개의 분사관을 상기 기판과 일정간격을 두고 이격배치하여 상기 에칭대상물의 표면에 에칭액을 분사하는 분사부 ;
    상기 분사관의 양단을 회전가능하게 지지하는 복수개의 베어링블럭을 구비하는 한쌍의 제1프레임을 갖추고, 상기 한쌍의 제1프레임의 양단을 일체로 연결하는 한쌍의 제2프레임을 갖추어 상기 분사관을 회전가능하게 지지하는 프레임부 ;
    상기 분사관의 일단에 구비된 피니언기어와 맞물리는 래크기어를 갖추고, 상기 제2프레임사이를 연결하는 연결프레임과 외접하는 편심캠을 갖추고, 상기 편심캠을 회전구동시키는 구동모터를 갖추어 상기 프레임부를 에칭대상물의 폭방향으로 직선이동시킴과 동시에 상기 분사관을 일정각도 회전시키는 구동부 및
    상기 제1프레임에 고정설치된 안내부재가 안내이동가능하게 조립되는 안내바를 상기 챔버에 고정설치하고, 상기 안내부재와 챔버사이에 개재되어 탄성복원력을 발생시키는 스프링부재를 갖추어 직선이동된 프레임부를 원위치로 복귀이동시킴과 동시에 일정각도 회전된 분사관을 원위치로 복귀회전시키는 복귀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭액 분사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 래크기어는 상기 챔버의 내부면에 고정설치되거나 상기 챔버의 내부면에 고정설치된 일정길이의 기어고정대에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 에칭액 분사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부의 직선 왕복이동거리 및 상기 분사관의 회전각도는 상기 연결프레임과 외접하는 편심캠의 최대 외경크기의 변화에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는 에칭액 분사장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116504682A (zh) * 2023-06-20 2023-07-28 深圳市鲁光电子科技有限公司 一种碳化硅mosfet制备用蚀刻装置
CN116504682B (zh) * 2023-06-20 2024-04-02 深圳市鲁光电子科技有限公司 一种碳化硅mosfet制备用蚀刻装置

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