KR20200045785A - 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마찰교반용접에 의해 피접합부재들이 용접된 접합부품에 관한 것이다.

Description

반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품{MANUFACTURING SEMICONDUCTOR OR DISPLAY MANUFACTURING PROCESS FLUID THROUGH BONDING COMPONENT}
본 발명은 마찰교반용접에 의해 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 관한 것이다.
반도체 기판이나 글라스 등에 박막을 증착하는 기술에는 화학 반응을 이용하여 증착하는 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD)이나 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 사용하고 있다.
이러한 화학적 기상 증착이나 원자층 증착 등과 같이 박막 증착을 실행하는 장비는 반도체소자를 제조하는데 이용되고 있다. 이러한 박막 증착 장비에서는 웨이퍼 상에 박막을 증착하는데 요구되는 반응 프로세스 유체를 공급하기 위해서 챔버 내에 샤워헤드를 주로 구비한다. 샤워헤드는 반응 프로세스 유체를 웨이퍼 상에 박막 증착에 요구되는 적정한 분포로 분사하는 역할을 한다.
이러한 샤워헤드로는 한국등록특허 제10-0769522호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1은 메인홀 및 보조홀로 유입되어진 반응가스를 유도홈을 통해 웨이퍼 표면으로 분사할 수 있다.
한편, 디스플레이 제조를 위한 진공챔버 내부에는 글라스 상에 균일하게 가스를 분사시키는 디퓨져(diffuser)가 있다. 디스플레이는 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정을 주입하여 그 특성을 이용하여 영상효과를 얻는 비발광 소자이다. 이러한 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 각각 유리 등의 재질로 이루어지는 투명 글라스 상에 수차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정을 통해 제조된다. 이 경우, 진공 챔버 내부로 반응 및 소스 물질이 가스상으로 유입되어 증착 공정을 진행하고자 하는 경우 유입된 가스는 디퓨져를 통과하여 서셉터상에 설치된 글라스상에 증착되며 막질을 형성한다.
이러한 디퓨져로는 한국등록특허 제10-1352923호(이하, '특허문헌 2'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 2의 경우, 챔버 내의 상부 영역에 배치되어 유리기판의 표면으로 증착물질을 제공한다.
특허문헌 1의 샤워헤드 및 특허문헌 2의 디퓨져와 같은 유체 투과 부재는 밀폐된 공정챔버 내의 온도의 영향을 받을 수 있다. 유체 투과 부재가 온도의 영향을 받을 경우 유체 투과 부재 자체에 온도 편차가 발생하여 변형이 발생할 수 있다. 이로 인해 프로세스 유체분배 방향 및 밀도가 균일하지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다. 다시 말해, 유체 투과 부재가 공정챔버 내의 온도의 영향을 받을 경우, 제품의 변형이 발생하고, 제품의 기능에 부정적인 영향을 끼칠 수 있게 된다는 문제점이 있다.
한편, 유체 투과 부재는 온도에 따라 받는 부정적인 영향을 보완하기 위하여 도 1과 같이 유체 투과 부재 내부에 온도를 조절할 수 있는 공간을 형성함으로써 온도를 조절하는 것을 고려해볼 수 있다. 내부에 온도를 조절할 수 있는 공간이 구비된 유체 투과 부재를 제조하기 위한 방법으로는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용될 수 있다. 도 1은 본 발명의 착상의 배경이 된 기술을 도시한 도면으로서, 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식을 이용하여 제조된 유체 투과 부재를 일부 확대하여 도시한 도이다. 도 1(a)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용되기 전 피접합부재(1)들을 도시한 도이고, 도 1(b)는 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합하는 방식이 이용된 후 제조된 유체 투과 부재의 일부를 도시한 도이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들의 각각의 계면에는 온도 조절 공간을 형성하기 위한 그루브(2)가 대향되게 형성될 수 있다. 그루브(2)가 형성된 피접합부재(1)들은 금속 충전재를 용융하여 용접 또는 접합되고 용접 또는 접합 후 온도 조절 공간이 형성되지 않은 영역에 천공 방식으로 홀(4)을 형성할 수 있다.
그러나 위 배경기술은, 금속 충전재(예를 들어, 용접의 경우 용가재(filler metal))를 이용하여 용융상태에서 용접 또는 접합하는 방식이므로 홀(4)을 통해 프로세스 유체가 주입될 경우 용접 또는 접합부위인 용접부 또는 접합부(3)의 금속 충전재가 프로세스 유체에 노출되어 부식이 심화되는 문제점이 발생할 수 있다. 구체적으로, 배경기술은 홀(4) 내벽에도 용접부 또는 접합부(3)가 존재하는 상태이므로 홀(4) 내벽을 통한 프로세스 유체로 인해 용접부 또는 접합부(3)가 노출되어 부식이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 문제점은 피접합부재(1)들 간의 계면인 용접부 또는 접합부(3)를 통해 그루브(2)와 같은 온도 조절 공간으로 전달되어 온도 조절 공간에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 그 결과 온도 조절 공간의 심각한 기능적 오류가 유발될 수 있다. 온도 조절 공간의 기능적 오류가 발생할 경우, 유체 투과 부재의 온도가 불균일해지면서 홀(4)의 위치가 변형되고 제품 자체가 변형되는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 유체 투과 부재의 기능적 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이처럼 본 발명의 착상의 배경이 된 기술에 따르면 기존의 용융 접합방식은 각종 문제를 야기할 수 있는 단점을 가지게 된다.
한국등록특허 제10-0769522호 한국등록특허 제10-1352923호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마찰교반용접에 의해 온도 조절이 가능한 구조로 제조되어 온도의 균일성이 확보되고, 제품의 변형을 최소할 수 있는 접합부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널; 및 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널; 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도조절수단은 유체인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도조절수단은 열선인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품은 에칭장비, 세정장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD장비에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 복수개의 홀; 및 상기 홀과 홀 사이에 구비되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널;을 포함하고, 상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 형성되고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 복수개의 중공 채널; 및 상기 중공 채널과 중공 채널 사이에 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 적어도 2개의 홀;을 포함하고, 상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 형성되고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 접합부품은 중공 채널과 홀 사이의 부정적인 상호 작용이 차단되어 제품 자체의 온도의 균일성이 효과적으로 확보되고 이로 인해 제품 변형이 최소화될 수 있고 기능적 오류가 발생하지 않는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배경을 개략적으로 도시한 도.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제1실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 접합부품을 도시한도.
도 4는 도 3의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 5는 본 발명의 제2실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 6은 본 발명의 제2실시 예의 제1변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 7은 본 발명의 제2실시 예의 제2변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 8은 중공 채널이 1층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도.
도 9은 본 발명의 제3실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 10는 본 발명의 제3실시 예의 변형 예를 도시한 도.
도 11은 중공 채널이 다층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도.
도 12는 반도체 제조 공정 장비를 개략적으로 도시한 도.
도 13은 디스플레이 제조 공정 장비를 개략적으로 도시한 도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 부재들 및 영역들의 두께 및 구멍들의 지름 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 홀의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 접합부품(100)의 용접부위를 일부 확대하여 개략적으로 도시한 도이다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 도 2에서는 하나의 예로서 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접된 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 적어도 2개의 피접합부재(1)와, 접합부품(100)의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널(200), 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)을 포함하여 구성된다. 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되어 용접될 경우, 피접합부재(1)들은 도면상으로 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)와, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치한 제2피접합부재(1b)로 구성될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부는 접촉 부위로서 마찰교반용접에 의해 서로 접합되어 용접영역(w)이 형성되고, 용접영역(w)이 형성되는 접촉 부위를 제외한 적어도 일부는 비접합될 수 있다.
예컨대, 2개의 피접합부재의 계면이 전체적으로 용접된 경우, 2개의 피접합부재는 온도구배에 의해 일체 거동을 하게 된다. 반면에 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 적어도 2개의 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의해 용접되고, 적어도 일부는 용접되지 않을 경우, 피접합부재(1)들은 용접영역(w)을 제외한 영역에서 별체 거동을 하게 된다. 피접합부재(1)들이 부분적으로 용접된 구성은 단면적이 상, 하로 2분할 되어 굽힙력에 별체 거동을 하는 반면에, 피접합부재들이 전체적으로 용접된 구성은 굽힙력에 단면적이 일체 거동을 하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예와 같이 적어도 2개의 피접합부재(1)가 서로 부분적으로 용접된 구성은, 적어도 2개의 피접합부재(1)가 서로 전체적으로 용접된 구성에 비해 온도조절수단에 의한 굽힘 변형의 보정이 보다 신속하게 이루어질 수 있다.
마찰교반용접은 소재를 용융시키지 않고 용접하는 방식이므로, 기존 용융 용접 또는 접합방식에 비하여 액상에서 고상으로의 변태에 따른 기공, 응고균열, 잔류응력 등과 같은 결함 생성이 적다. 피접합부재(1)들의 계면에서 형성되는 접촉 부위가 마찰교반용접에 의해 서로 접합될 경우, 툴(10b)이 접촉되면서 열을 발생시킨다. 그런 다음 툴(10b)의 상부에 결합된 숄더(10a)가 접촉하여 가열영역을 확대시키고 난 후, 툴(10b) 또는 피접합부재(1)의 이동으로 툴 아래 부분의 소재가 소성유동하여 마찰교반용접 너겟존(nugget zone)를 형성함으로써 접합이 이루어지게 된다. 너겟존은 높은 열과 변형량으로 인해 회복과 재결정이 일어나는 부분으로서 너겟존를 동적 재결정부라고도 한다.
너겟존은, 열에 의해서 용융이 일어나는 일반적인 용접과는 달리, 마찰열과 교반으로 융점 이하의 고상에서 소재가 동적 재결정을 이루어 형성된다. 너겟존의 직경은 툴(10b)의 직경보다는 크고 숄더(10a)의 직경보다는 작다. 너겟존의 크기는 툴(10b)과 숄더(10a)를 포함하는 용접툴(10)의 회전 속도에 따라 달라지는데 회전속도가 빠르면 너겟존의 크기가 감소한다. 다만 회전 속도가 너무 빠르면 결정립의 형상이 불완전해지고 결정립이 불완전한 부분에서 결함이 발생할 수 있다. 피접합부재(1)들이 마찰교반용접되어 혼합된 너겟존의 주변에는 너겟존 주변을 감싸며 형성되는 열-기계적 영향존(thermo-mechanically affected zone; TMAZ) 및 그 열-기계적 영향존를 감싸며 형성되는 열영향존(heat affected zone; HAZ)이 형성된다.
열-기계적 영향존은 용접툴(10)의 숄더(10a)와의 접촉면에서 마찰에 의한 소성 변형에 의해 부분적인 재결정을 보이는 곳으로, 마찰에 의하여 열변형과 숄더(10a)에 의한 기계적 변형이 동시에 일어나는 영역이다. 열-기계적 영향존은 소재의 극심한 소성유동과 변형으로 연화된 결정조직이 경사지게 분포한다.
열영향존은 열-기계적 영향존보다는 열에 의한 영향을 받는 부분으로서 사선 형상의 결정립이 보이며 다수의 기공이 나타난다.
마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 상기한 너겟존, 열-기계적 영향존 및 열영향존를 포함하여 의미할 수 있다. 바람직하게는 용접영역(w)은 너겟존 및 열-기계적 영향존이 피접합부재(1)들의 계면 아래까지 형성되는 것이거나, 너겟존이 피접합부재(1)들의 계면 아래까지 형성되는 것일 수 있다.
피접합부재(1)들의 재질은 고속으로 회전하는 툴(10b)과 피접합부재(1)와의 상호마찰에 의해 마찰열이 발생하고 이러한 마찰열에 의해 툴(10b) 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합가능한 재질이라면 어떤 재질로 구성되어도 무방하다. 접합부품(100)을 구성하는 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 피접합부재(1)들의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등을 포함하는 비철금속과 탄소강 또는 스테인레스강 중 적어도 하나로 구성될 수 있고 재질의 경우 이에 한정되는 것이 아니다.
적어도 2개의 피접합부재(1)가 마찰교반용접될 경우에 적어도 2개의 피접합부재(1)는 이종의 금속재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 위와 같은 재질의 구성 중 하나인 알루미늄으로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)는 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 한편, 피접합부재(1)들은 동종의 금속재질로 구성될 수도 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)가 알루미늄 재질로 구성될 경우, 제2피접합부재(1b)도 알루미늄 재질로 구성될 수 있고, 제1피접합부재(1a)가 스테인레스강일 경우, 제2피접합부재(1b)도 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 마찰교반용접의 경우 고상으로 접합이 이루어지므로 용융점이 상이한 부재들을 안정적으로 접합할 수 있다. 다시 말해 이종의 금속 재질들을 안정적으로 접합할 수 있다. 특히 용접영역(w)에 포함되는 너겟존은 동적 재결정이 일어난 영역으로서 외부의 진동이나 충격에 강한 구조를 갖는다. 또한, 용접영역(w)에 포함되는 열-기계적 영향존은 두 부재가 함께 회전하면서 접합된 영역으로서 피접합부재(1)들이 혼합되어 있어서 외부의 충격과 지동에 강한 구조적인 특징을 나타낼 수 있다. 마찰교반용접은, 금속 충전재를 용융상태에서 접합하는 용접 또는 접합 방식과 같은 타 용접에 비하여, 열원, 용접봉, 용가재(filler metal) 등이 불필요하므로 용접 과정에서 유해광선이나 유해물질이 배출되지 않는다. 또한, 동적 재결합이 일어나므로 용융 접합에서 생길 수 있는 응고 균열을 방지할 수 있고, 변형이 거의 없어서 기계적인 성질이 우수하다.
본 발명은 이렇게 높은 강도 및 용접성을 갖는 용접영역(w)이 접합부품(100)의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널(200)과, 프로세스 유체가 통과하는 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하여 홀(4) 내부에서 발생하는 파티클이 중공 채널(200)로 이동하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다. 또한 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체가 수평 계면을 따라 침투하여 중공 채널(200)에 이르는 것이 방지되고, 중공 채널(200)을 통과하는 온도 조절용 유체와 같은 온도조절수단이 수평 계면을 따라 침투하여 홀(4)에 이르는 것이 방지된다.
피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 계면에 그루브(2)가 형성될 수 있다. 이로 인해 제1피접합부재(1a) 및 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 서로 접합되어 접합부품(100)으로 형성되었을 때 접합부품(100) 내부에 중공 채널(200)이 형성되게 된다. 피접합부재(1)는 계면에 그루브(2)가 형성될 경우, 그루브(2)가 형성된 그루브 영역과 그루브(2)가 형성되지 않은 그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 예컨대, 제1피접합부재(1a)의 계면에 그루브(2)가 형성될 경우, 제1피접합부재(1a)는 그루브 영역과 그루브 비영역(2')을 구비할 수 있다. 이 경우, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 일영역은 상호 용접되지 않고, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 타영역은 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역의 적어도 일부가 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
한편, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역 중 용접영역(w)이 형성되지 않은 위치에 홀(4)이 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하여 형성될 수 있다. 이와 같은 홀(4)은 프로세스 유체가 통과한다. 홀(4)은 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2') 및 제2피접합부재(1b)의 타영역이면서 용접영역(w)이 형성되지 않은 위치에 형성되되, 중공 채널(200)과 홀(4) 사이에 용접영역(w)이 형성되는 형태를 구성할 수 있도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이로 인해 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하여 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 누설 또는 부식으로 인한 파티클이 새는 영향 등의 부정적인 상호 작용이 발생하지 않게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들은 끼움결합 가능한 형태로 형성되어 마찰교반용접에 의해 접합되기 전에 1차적으로 끼움결합될 수 있다. 끼움결합 가능한 형태의 피접합부재(1)들은 적어도 어느 한 피접합부재(1)의 계면에는 그루브(2)와 같은 오목부가 형성되고, 나머지 어느 한 피접합부재(1)의 계면에는 돌기부(7)가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)의 계면에 그루브(2)가 형성되고, 제2피접합부재(1b)의 계면에 돌기부(7)가 형성되어 끼움결합된 것으로 도시하였지만, 피접합부재(1)들의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 피접합부재(1)들은 끼움결합되는 형상이 아닌 다른 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 하나의 예로서 그루브(2) 및 돌기부(7)가 상광하협의 형태로 형성된 것으로 도시하였지만, 그루브(2) 및 돌기부(7)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 피접합부재(1)들이 끼움결합 가능한 형태로 형성되어 접합부품(100)을 구성하는 것으로 도시하여 설명한다.
제1피접합부재(1a)의 계면에는 그루브(2)가 형성되는 그루브 영역과 그루브가 형성되지 않는 그루브 비영역(2')이 구비될 수 있다. 한편, 제2피접합부재(1b)의 계면에는 돌기부(7)가 형성되는 돌기부 영역과 돌기부(7)가 형성되지 않는 돌기부 비영역(7')이 구비될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역과 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역은 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역과 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 계면에 형성되는 그루브(2)는 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)가 끼움결합되었을 때 돌기부(7)의 하면과 그루브(2)의 하면이 접촉되지 않도록 돌기부(7)보다 깊은 깊이로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7) 사이에 온도 조절 공간이 형성될 수 있게 된다. 이와 같은 온도 조절 공간은 제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되어 접합부품(100)으로 형성되었을 때 접합부품(100) 내부에 중공 채널(200)을 형성할 수 있게 된다.
피접합부재(1)들이 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되고 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)에 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)가 끼움결합될 수 있다. 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 하면은 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 하면과 접촉되지 않고, 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭방향으로 좌, 우 외측이 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 폭방향으로 좌, 우 내측의 적어도 일부와 접촉되어 끼움결합될 수 있다. 이로 인해 그루브(2)와 돌기부(7) 사이의 수평 계면에 접촉 부위가 형성되게 되게 된다. 이하에서는 하나의 예로서 피접합부재(1)들이 끼움결합되는 형태로 형성되어 마찰교반용접에 의해 용접되는 것으로 설명하므로, 이하에서 언급하는 접촉 부위는 그루브(2)와 돌기부(7) 사이의 계면을 의미할 수 있다. 또한, 접촉 부위에는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성되므로, 용접영역(w)의 범위에는 피접합부재(1)들의 수평 계면의 적어도 일부가 포함될 수 있다.
제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 폭방향으로 좌, 우 내측의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭방향으로 좌, 우 외측이 접촉되면서 형성되는 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되고 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 폭방향으로 좌측의 내측(도면상)과 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭방향으로 좌측의 외측(도면상)이 접촉되면서 그루브(2)와 돌기부(7) 사이의 수평 계면에 접촉 부위가 형성되고, 이와 같은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부가 마찰교반용접에 의해 접합되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 또한, 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 폭방향으로 우측의 내측과 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭방향으로 우측의 외측이 접촉되면서 접촉 부위가 형성되고, 이와 같은 우측 접촉 부위의 적어도 일부가 마찰교반용접에 의해 접합되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 끼움결합된 피접합부재(1)들의 좌측 접촉 부위의 적어도 일부와 우측 접촉 부위의 적어도 일부 각각이 마찰교반용접에 의해 접합되어 용접영역(w)이 형성되므로, 접합부품(100)은 적어도 일부에 다수의 용접영역(w)이 형성된 형태일 수 있다.
제1실시 예의 접합부품(100)에서는 하나의 예로서 용접영역(w)이 위와 같은 좌측 접촉 부위, 우측 접촉 부위의 적어도 일부에 각각 형성되는 것으로 도시하여 설명하였지만, 용접영역(w)은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부, 우측 접촉 부위의 적어도 일부를 하나의 용접영역(w) 범위 내에 포함하여 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부의 폭보다 넓고, 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래이면서 제2피접합부재(1b)의 돌기부의 높이를 초과하지 않는 깊이로 형성될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)로 인해 구성된 온도 조절 공간, 다시 말해, 접합부품(100)의 중공 채널(200)은 위와 같이 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성됨으로써, 접합부품(100)의 내부를 관통하는 형태를 형성할 수 있게 된다. 이는 중공 채널(200)과 인접한 부위에 용접영역(w)에 의해 피접합부재(1)들의 계면이 제거되어 형성될 수 있게 된다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 계면을 따라 중공 채널(200)로 유입될 수 있는 파티클 및 부정적인 영향이 차단될 수 있게 된다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역과 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역의 적어도 일부에는 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)이 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제1피접합부재(1a)의 계면에는 복수개의 그루브(2)가 이격되게 형성되어 그루브 영역과 그루브 비영역(2')이 교차하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2피접합부재(1b)의 계면에는 복수개의 돌기부(7)가 이격되게 형성되어 돌기부 영역과 돌기부 비영역(7')이 교차하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향된다. 위와 같은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)들은 1차적으로 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성되고, 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 다수의 용접영역(w)이 형성되게 된다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 접촉 부위의 적어도 일부 및 피접합부재(1)들의 수평 계면의 적어도 일부에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)의 좌, 우측 내측 계면(도면상)과 제2피접합부재(7)의 돌기부(7)의 좌, 우측 외측 계면(도면상)사이에 비용접 부위가 형성되게 된다. 이와 같은 비용접 부위로 인해 중공 채널(200)에 구비되는 냉각 또는 히팅 유체(액체 또는 기체)와 같은 온도조절수단이 접합부품(100) 내부를 이동할 때 그 표면적(A)이 넓어질 수 있다. 비용접 부위로 인해 온도조절수단이 이동할 수 있는 면적이 넓어지면서 접합부품(100)의 온도 조절 효과는 더욱 향상될 수 있게 된다. 비용접 부위는 용접영역(w)의 하부에 형성되는 형태이므로, 용접영역(w)에 의해 마찰교반용접에 의한 파티클 및 부정적인 파티클이 유입되는 문제는 차단될 수 있다.
홀(4)은 상호 대향되는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역의 적어도 일부를 상, 하로 관통하여 형성되므로, 용접영역(w)과 용접영역(w) 사이에 형성되는 형태일 수 있다.
용접영역(w)과 용접영역(w) 사이에서 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 형성되는 홀(4)은 3mm이상~15㎜이하의 이격거리로 복수개 형성될 수 있다. 다시 말해, 홀(4)은 용접영역(w)과 용접영역(w) 사이에 형성되되, 3mm이상~15㎜이하의 이격거리를 갖고 복수개 형성될 수 있다. 홀(4)은 3mm이상~15㎜이하의 이격거리로 적정간격을 유지하여 형성됨으로써 온도 조절 공간인 중공 채널(200)의 온도 조절 기능이 보다 효과적으로 달성된다.
한편, 접합부품(100)에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 복수개의 홀(4)이 구비되고, 홀(4)과 홀(4) 사이에 중공 채널(200)이 구비될 수 있다. 이 경우, 홀(4)은 3mm이상~15㎜이하의 이격거리로 형성될 수 있다. 위와 같은 접합부품(100)에서 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이로 인해 중공 채널(200)과 홀(4)간의 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있고, 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단의 제기능이 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 홀(4)이 3mm이상~15㎜이하의 이격거리로 형성되므로 중공 채널(200)의 온도 조절 기능이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 홀(4)간의 이격거리가 너무 멀면 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단에 의한 온도조절기능이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 홀(4)간의 이격거리가 너무 좁으면 중공 채널(200)에 온도조절수단을 구비하는 것이 어려울 수 있다. 그래서 바람직하게는 홀(4)의 이격거리를 3mm이상~15㎜이하로 구비할 수 있다.
홀(4)은 용접영역(w)에 의해 중공 채널(200)과의 부정적인 상호 작용이 발생하지 않는다. 구체적으로 설명하면, 용접영역(w)은 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 형성됨으로써 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 형태로 형성되게 된다. 이로 인해 홀(4)이 형성되는 부위의 피접합부재(1)들의 계면이 용접되지 않는다고 하더라도 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 중공 채널(200)에 부정적인 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 접합부품(100)을 사시도로 도시한 도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 A-A'를 따라 절단된 단면을 도시한 도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 제1, 2피접합부재(1a, 1b), 중공 채널(200), 홀(4)을 포함하여 구성된다. 이하에서는 접합부품(100)이 사각 단면을 갖는 형상인 것으로 도시하였지만, 접합부품(100)의 단면 형상은 이에 한정되는 것이 아니며 구성에 따라 적합한 단면 형상을 갖고 구비될 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널(200)을 따라 형성되어 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
중공 채널(200)에는 온도조절수단(미도시)이 구비될 수 있다.
온도조절수단은 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성되는 그루브(2)에 구비되어 접합부품(100)의 내부에 형성된 중공 채널(200)에 구비된 형태일 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)은 온도조절수단을 통해 접합부품(100) 자체의 온도를 조절하는 기능을 수행할 수 있게 된다. 접합부품(100)은 온도조절수단을 구비함으로써 온도의 균일성이 확보되고 제품 변형으로 인한 기능 상실의 문제를 최소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
온도조절수단은 유체일 수 있다. 이 경우, 유체는 냉각 유체(액체, 기체) 또는 히팅 유체(액체, 기체)를 포함한 어떤 유체여도 무방하다. 온도조절수단이 유체일 경우, 유체에 따라 접합부품(100)은 쿨링블럭 또는 히팅블록으로서의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 온도조절수단으로는 열선이 구비될 수도 있다. 온도조절수단으로 유체 또는 열선이 구비됨으로써 접합부품(100)은 쿨링 및/또는 히팅 기능을 보유하게 된다.
홀(4)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 둘러쌓여 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(4)은 3mm이상~15mm이하의 이격거리로 복수개가 용접영역(w)에 둘러 쌓여 형성될 수 있다.
접합부품(100)의 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거한다. 이로 인해 중공 채널(200)과 홀(4)간의 상호 물리적·화학적 작용이 차단된다.
도 1에 도시된 바와 같은 용접 또는 접합 방식을 이용하여 피접합부재(1)들을 접합할 경우, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 접촉 부위에 용접부 또는 접합부(3)가 형성되게 된다. 그리고 이러한 용접부 또는 접합부(3)는 홀(4)로 주입되는 프로세스 유체에 노출되게 된다. 이는 홀(4) 내벽의 부식 및 파티클 발생 문제를 유발하고, 파티클은 용접부 또는 접합부(3)를 따라 중공 채널(200)로 이동하여 중공 채널(200)의 기능에 부정적인 영향을 미치게 된다.
하지만, 본 발명의 접합부품(100)은 피접합부재(1)들의 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 일부를 제거하므로 중공 채널(200)과 홀(4)간이 차단되어 있는 형태일 수 있다. 그러므로 홀(4)에서 발생하는 부식 또는 누설 문제가 계면을 따라 중공 채널(200)로 유입되기 전에 용접영역(w)에서 차단되므로, 중공 채널(200)과 홀(4)간의 상호 물리적·화학적 작용이 차단되게 된다.
다시 말해, 본 발명이 접합부품(100)은 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 일부를 제거하여 중공 채널(200)과 홀(4) 사이에 적어도 일부의 계면이 제거된 무경계 영역이 형성되게 된다. 이로 인해 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용은 발생하지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 접합부품(100)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
먼저 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)에는 그루브 영역 및 그루브 비영역이 구비되고, 제2피접합부재(1b)에는 돌기부 영역 및 돌기부 비영역이 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역이 상호 대향되고 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되고, 끼움결합되면서 형성되는 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접이 수행되어 용접영역이 형성된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역은 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역보다 깊은 깊이로 형성되어 접합부품(100)으로 형성되었을 때 내부에 중공 채널(200)이 형성되게 할 수 있다.
그런 다음 마찰교반용접에 의해 용접된 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 4(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 4(d-1)과 같은 형태로 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
또는 평탄 가공은 도 4(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 4(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
도 4(d-1)에서는 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 4(d-2)의 구조에서, 도 4(d-1)과는 다르게, 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 접합부품(100)에 대해 설명한다.
제2실시 예의 접합부품(100)은 제1실시 예와 홀(4)이 형성되는 위치가 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 중첩부(11)라는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 동일하므로 동일한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
제2실시 예의 접합부품(100)은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접되고, 접합부품(100)의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널(200)과, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 적어도 일부가 중첩된 중첩부(11)를 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)을 포함하여 구성된다. 이 경우, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거한다.
먼저 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 위치한 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 제1피접합부재(1a)에는 그루브 영역 및 그루브 비영역이 구비되고, 제2피접합부재(1b)에는 돌기부 영역 및 돌기부 비영역이 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이 경우, 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 용접영역(w)은 그 깊이가 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수있다. 이로 인해 비용접 부위를 통해 용접영역(w)의 파티클이 유입되어 중공 채널(200)의 기능적 오류를 발생시키는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 좌측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7) 좌측 외측(도면상)이 접촉되면서 형성되는 좌측 접촉 부위 및 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 우측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌측 외측이 접촉되면서 형성되는 우측 접촉 부위를 용접영역(w)의 범위 내에 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)이 그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 중공 채널(200)과 홀(5) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
용접영역(w)이 위와 같은 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위의 적어도 일부와 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 모두 포함하여 형성될 경우, 도 5(b)의 도면상으로 가장 좌측에 형성된 제1용접영역의 주변으로 인접한 제2용접영역이 제1용접영역의 적어도 일부와 중첩되면서 중첩부(11)가 형성되게 된다. 용접영역(w)은 너겟존, 열-기계적 영향존 및 열영향존으로 구성된다. 따라서 중첩부(11)는 용접영역(w)을 구성하는 존들의 적어도 일부가 중첩되어 형성될 수 있다. 중첩부(11)는 접합부품(100)의 내부에 형성되는 중공 채널(200)의 간격이 상대적으로 좁을 경우 형성될 수 있는 부위일 수 있고, 중공 채널(200)의 간격은 상대적으로 크나 마찰교반용접을 수행하는 용접툴(10)의 숄더(10a) 및 툴(10b)이 깊게 삽입되어 용접영역(w)을 형성할 경우, 삽입 깊이로 인해 형성될 수 있는 부위일 수 있다.
피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 수행되면 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 5(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 평탄 가공이 수행될 수 있다.
그런 다음 중첩부(11)를 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 5(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성되므로 중첩부(11)에 형성된 홀(4)과 중공 채널(200)은 용접영역(w)에 의해 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있다. 다시 말해, 홀(4)을 통과하는 유체가 피접합부재(1)들의 계면을 따라 중공 채널(200)로 이동하는 것이 용접영역(w)에 의해 차단될 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단이 부정적인 영향으로부터 보호되어 제기능을 효과적으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 용접영역(w)이 형성됨으로써 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(1b) 계면 사이의 적어도 일부에 형성되는 비용접 부위로 인해 온도조절수단과 제1피접합부재(1a) 간의 접촉 면적(A)이 더욱 넓어지면서 온도 조절의 기능이 보다 향상될 수 있게 된다. 이로 인해 균일한 온도가 형성되는 접합부품(100)은 제품 변형이 최소화될 수 있게 된다.
또는 평탄 가공은 도 5(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 평탄 가공이 수행될 수 있다. 평탄 가공하는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 5(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
도 5(d-1)에서는 홀(4)과 주변으로 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 5(d-2)의 구조에서, 도 5(d-1)과는 다르게, 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 6은 제2실시 예에 따른 접합부품(100)의 제1변형 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제1변형 예의 접합부품(100)은 제2실시 예에 비해 복수개의 중공 채널(200)간의 이격거리가 상대적으로 커서 중첩부(11)가 형성되지 않고, 복수개의 중공 채널(200) 사이에 홀(4)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
먼저 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 그루브 영역 및 그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이 경우, 용접영역(w)의 폭은 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 용접영역(w)은 그 깊이가 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수있다. 이로 인해 비용접 부위를 통해 용접영역(w)의 파티클이 유입되어 중공 채널(200)의 기능적 오류를 발생시키는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 좌측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7) 좌측 외측(도면상)이 접촉되면서 형성되는 좌측 접촉 부위 및 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 우측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌측 외측이 접촉되면서 형성되는 우측 접촉 부위를 용접영역(w)의 범위 내에 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)이 그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 중공 채널(200)과 홀(5) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
도 6의 제2변형 예의 접합부품(100)은 중공 채널(200)의 이격거리가 상대적으로 넓게 형성되어 중첩부(11)가 형성되지 않고 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 홀(4)이 형성되는 것으로 도시하였지만, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역의 그루브(2) 깊이가 깊고, 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역의 돌기부(7)의 높이가 높아 접촉 부위의 깊이가 깊을 경우 마찰교반용접을 수행하는 용접툴(10)의 숄더(10a) 및 툴(10b)이 깊게 삽입되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 수행되면 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 6(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 평탄 가공이 수행될 수 있다.
그런 다음 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 6(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
또는 평탄 가공은 도 6(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 평탄 가공이 수행될 수 있다. 평탄 가공하는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다. 그런 다음 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되어 도 6(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
도 6(d-1)에서는 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 6(d-2)의 구조에서, 도 6(d-1)과는 다르게, 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제를 미연에 방지할 수 있다.
용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성되므로 홀(4)과 중공 채널(200)은 용접영역(w)에 의해 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있다. 다시 말해, 홀(4)을 통과하는 유체가 피접합부재(1)들의 계면을 따라 중공 채널(200)로 이동하는 것이 용접영역(w)에 의해 차단될 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단이 홀(4)과의 상호 관계에 따른 부정적인 영향으로부터 보호되어 제기능을 효과적으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 용접영역(w)이 형성됨으로써 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(1b) 계면 사이의 적어도 일부에 형성되는 비용접 부위로 인해 온도조절수단과 제1피접합부재(1a) 간의 접촉 면적(A)이 더욱 넓어지면서 온도 조절의 기능이 보다 향상될 수 있게 된다. 이로 인해 균일한 온도가 형성되는 접합부품(100)은 제품 변형이 최소화될 수 있게 된다.
도 7은 제2실시 예의 제2변형 예의 접합부품(100)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제2변형 예의 접합부품(100)은 제2실시 예와 중첩부(11)가 형성되지 않고, 복수개의 중공 채널(200) 사이에 적어도 2개의 홀(4)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
제2변형 예의 접합부품(100)은 내부에 복수개의 중공 채널(200)이 형성되고, 중공 채널(200)에는 온도조절수단이 구비될 수 있다. 또한, 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 적어도 2개의 홀(4)이 형성된다. 이 경우, 홀(4)은 3mm이상~ 15mm이하의 이격거리고 형성될 수 있다. 이하 도 7의 제조 순서를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 도면상 하부에 그루브 영역 및 그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a)가 구비되고, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 구비된다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 영역이 상호 대향되고, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부 비영역이 상호 대향되게 구비된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성된다. 이 경우, 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 용접영역(w)은 그 깊이가 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 높이를 초과하지 않도록 형성될 수있다. 이로 인해 비용접 부위를 통해 용접영역(w)의 파티클이 유입되어 중공 채널(200)의 기능적 오류를 발생시키는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 좌측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7) 좌측 외측(도면상)이 접촉되면서 형성되는 좌측 접촉 부위 및 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 우측 내측(도면상)의 적어도 일부와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌측 외측이 접촉되면서 형성되는 우측 접촉 부위를 용접영역(w)의 범위 내에 포함할 수 있다. 이로 인해 용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)이 그루브(2)의 좌, 우측 계면 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하고, 중공 채널(200)과 홀(5) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 수행되면 용접영역(w)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역(w)은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 7(c-1)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위쪽으로 평탄 가공이 수행될 수 있다.
그런 다음 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 적어도 2개의 홀(4)이 형성되어 도 7(d-1)과 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(4)은 3mm이상~15mm이하의 이격거리고 형성될 수 있다. 홀(4)의 이격거리가 너무 멀면 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단의 온도 조절 기능이 저하될 수 있다. 반면에 홀(4)의 이격거리가 너무 좁으면 중공 채널(200)에 온도조절수단을 구비하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 홀(4)은 3mm이상~15mm 이하의 이격거리고 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 홀(4)이 위와 같은 이격거리로 형성될 경우, 접합부품(100)의 온도의 균일도가 더욱 향상될 수 있다.
또는 평탄 가공은 도 7(c-2)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행되되, 도면상 하방향을 기준으로 용접영역(w)을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 평탄 가공이 수행될 수 있다. 평탄 가공되는 평탄 가공면은 용접영역(w)의 깊이와 수평 계면 사이에 위치할 수 있다. 그런 다음 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 적어도 2개의 홀(4)이 형성되어 도 6(d-2)와 같은 형태의 접합부품(100)이 형성될 수 있다.
도 7(d-1)에서는 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재한다.
반면, 도 7(d-2)의 구조에서, 도 7(d-1)과는 다르게, 홀(4)과 중공 채널(200) 사이에 수평 계면이 존재하지 않는다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제를 미연에 방지할 수 있다.
용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성되므로 홀(4)과 중공 채널(200)은 용접영역(w)에 의해 부정적인 상호 작용이 차단될 수 있다. 다시 말해, 홀(4)을 통과하는 유체가 피접합부재(1)들의 계면을 따라 중공 채널(200)로 이동하는 것이 용접영역(w)에 의해 차단될 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단이 부정적인 영향으로부터 보호되어 제기능을 효과적으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 용접영역(w)이 형성됨으로써 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)와 제2피접합부재(1b)의 돌기부(1b) 계면 사이의 적어도 일부에 형성되는 비용접 부위로 인해 온도조절수단과 제1피접합부재(1a)간의 접촉 면적(A)이 더욱 넓어지면서 온도 조절의 기능이 보다 향상될 수 있게 된다. 이로 인해 균일한 온도가 형성되는 접합부품(100)은 제품 변형이 최소화될 수 있게 된다.
도 8은 제1, 2실시 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널(200)이 1층 구조인 경우에 중공 채널(200)에 온도조절수단으로 냉각 또는 히팅유체와 같은 온도 조절용 매체가 구비될 경우 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 나타낸 도이다. 냉각 또는 히팅유체의 흐름을 설명하기에 앞서, 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 온도조절수단으로 구비될 경우, 제2피접합부재(1b)에 구비되어야 하는 구성의 형상에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 중공 채널(200)에는 온도조절수단이 구비될 수 있다.
온도조절수단으로 온도 조절용 매체가 구비될 경우, 중공 채널(200)을 통해 온도 조절용 매체가 접합부품(100) 내부에서 이동할 수 있게 된다. 이 경우, 중공 채널(200)로 온도 조절용 매체를 주입하기 위해서 제2피접합부재(1b)에는 메인홀(4)이 형성될 수 있다. 메인홀(4)은 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하되, 후술할 연통그루브(2)를 상, 하 관통하게 형성될 수 있다. 제2피접합부재(1b)에는 그루브 영역과 교차되도록 연통그루브(2)가 수평 계면을 따라 형성될 수 있다. 연통그루브(2)는 그루브 영역과 교차되도록 형성되되, 그루브 영역의 일단과 타단에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다. 도 8을 참조하여 설명하면, 도 8(a)도시된 부재는 제2피접합부재(1b)이다. 제2피접합부재(1b)에는 연통그루브(2)와 메인홀(4)이 형성될 수 있다. 연통그루브(2)는 그루브 영역과 교차되도록 제2피접합부재(1b)의 하면에 형성되되, 그루브 영역의 일단과 타단에 대응되는 위치에 각각 형성되어 제2피접합부재(1b)의 도면상 상측과 하측에 형성될 수 있다. 그루브 영역의 일단과 대응되는 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측에 형성된 연통그루브(2)는 그루브 영역의 최상부와 교차되고, 타단과 대응되는 제2피접합부재(1b)의 계면의 하측에 형성된 연통그루브(2)는 그루브 영역의 최하부와 교차된다. 이처럼 제2피접합부재(1b)의 계면에 형성된 상측 및 하측의 연통그루브(2) 사이에 그루브 영역이 연통그루브(2)들과 연통되면서 존재하는 형태일 수 있다. 메인홀(4)은 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하되, 연통그루브(2)를 상, 하 관통하게 형성된다. 따라서 메인홀(4)은 제2피접합부재(1b)이 상측 및 하측에서 각각 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하게 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 제1실시 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널(200)이 1층 구조인 경우에 냉각 또는 히팅 유체의 흐름을 설명한다.
도 8(a)는 제2피접합부재(1b)를 위에서 바라보고 도시한 도이고, 도 8(b)는 제1피접합부재(1a)상의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 화살표로 표시한 것이다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측 및 하측에 연통그루브(2)가 형성되고, 연통그루브(2) 형성 위치에 제2피접합부재(1b)를 상, 하 관통하는 메인홀(4)이 형성될 수 있다. 연통그루브(2)는 제1피접합부재(1a)의 그루브 영역을 교차하면서 그루브 영역과 연통될 수 있다. 메인홀(4)로 주입된 냉각 또는 히팅 유체는 연통그루브(2)로 인해 그루브 영역 전체로 균일하게 퍼질 수 있다. 이로 인해 접합부품(100) 내의 온도가 조절될 수 있게 된다.
연통그루브(2)는, 제2피접합부재(1b)의 계면의 상측에 형성된 제1연통그루브(5a)와, 하측에 형성된 제2연통그루브(5b)로 구성된다. 또한, 메인홀(4)은 제1연통그루브(5a)를 관통하는 제1메인홀(6a)과 제2연통그루브(5b)를 관통하는 제2메인홀(6b)로 구성된다. 이 경우, 제1메인홀(6a)로 온도 조절용 매체가 주입되면, 제1연통그루브(5a)를 통해 복수의 그루브 영역 전체에 온도 조절용 매체가 퍼지면서 그루브 영역을 통해 접합부품(100)의 내부 온도가 조절될 수 있게 된다. 제1메인홀(6a)을 통해 주입된 온도 조절용 매체는 도 8(b)에 도시된 바와 같이 하방향으로 흘러 제2메인홀(6b)을 통해 빠져나올 수 있게 된다. 온도 조절용 매체가 주입되는 메인홀(4)은 제1메인홀(6a)이거나 제2메인홀(6b)이어도 무방하며, 온도 조절용 매체가 주입되는 위치에 따라 유체의 흐름은 하방향이거나, 상방향으로 바뀔 수 있다. 그 결과 온도 조절용 매체가 일방향으로 흐름으로 인해 접합부품(100) 내부에서 온도가 조절되는 효과를 얻을 수 있다.
또는 제1메인홀(6a)과 제2메인홀(6b)로의 온도 조절용 매체의 주입 및 배출을 교번적으로 수행할 수 있다. 예컨대, 제1메인홀(6a)로 주입하고 제2메인홀(6b)로 배출하는 과정을 수행하고 그다음으로 제2메인홀(6b)로 주입하고 제1메인홀(6a)로 배출하는 과정을 반복 수행할 수 있다. 한편 냉각 또는 히팅 유체와 같은 온도 조절용 매체가 교번적인 흐름을 동시에 가질 수 있도록 메인홀(4) 및 연통그루브(2)가 적합하게 변형될 수 있다. 온도 조절용 매체가 수평적으로 서로 교번적으로 중공 채널(200)을 이동하여 접합부품(100)의 온도를 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예의 접합부품(100)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제3실시 예의 접합부품(100)은 제1, 2실시 예와 피접합부재(1)들의 개수 및 피접합부재(1)들 중 일부의 형상이 다르고, 접합부품(100) 내부에 형성되는 중공 채널(200)이 다층 구조라는 점에서 차이가 있다. 제3실시 예에서는 제1실시 예와 동일하게 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 적층된다. 다만 제2돌기부(9)가 형성되는 제2돌기부 영역 및 제2돌기부(9)가 형성되지 않는 제2돌기부 비영역(9')이 구비되는 제3피접합부재(1c)가 제2피접합부재(1b)의 상부면에 적층된다. 이 경우, 피접합부재(1)들의 형상 및 피접합부재(1)들이 적층되는 형태는 예시적으로 도시된 것이므로 이에 한정된 것이 아니며 중공 채널(200)이 형성되고 피접합부재(1)들의 중공 채널(200)을 통해 냉각 또는 히팅 유체(액체, 기체) 등이 이동하여 온도를 조절할 수 있는 적합한 형태로 이루어질 수 있다.
제3실시 예의 접합부품(100)은 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a')가 구비된 제1피접합부재(1a), 제1돌기부(8)가 형성된 제1돌기부 영역과 제1돌기부(8)가 형성되지 않은 제1돌기부 비영역(8')이 구비된 제2피접합부재(1b) 및 제2돌기부(9)가 형성된 제2돌기부 영역과 제2돌기부(9)가 형성되지 않은 제2돌기부 비영역(9')이 구비된 제3피접합부재(1c)로 구성될 수 있다. 또한, 접합부품(100) 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 제1, 2중공 채널(201, 202) 및 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)을 포함하여 구성될 수 있다.
제3실시 예의 접합부품(100)과 같이 피접합부재(1)들이 적어도 3개 이상 구비되고 이러한 피접합부재(1)들이 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 경우, 적어도 2개의 피접합부재(예를 들어 제1피접합부재(1a), 제2피접합부재(1b))를 먼저 마찰교반용접으로 용접하고, 나머지 1개의 피접합부재(예를 들어 제3피접합부재(1c))를 먼저 마찰교반용접에 의해 용접합 피접합부재(1a, 1b)들에 용접할 수 있다. 이 경우, 먼저 마찰교반용접되는 적어도 2개의 피접합부재(1a, 1b)는 한정된 것이 아니며, 3개 이상의 피접합부재(1)들 중 적어도 2개의 피접합부재가 먼저 마찰교반용접에 의해 용접되고 나머지 하나의 피접합부재가 먼저 마찰교반용접된 피접합부재들에 용접될 수 있다. 이하에서는 하나의 예로서, 제1피접합부재(1a)와, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 구비되는 제2피접합부재(1b)가 먼저 마찰교반용접에되고, 마찰교반용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)에 제3피접합부재(1c)가 마찰교반용접되는 것으로 설명한다.
먼저, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되고, 접촉 부위에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성된다. 이 경우, 제3실시 예의 접합부품(100)은 복수개의 중공 채널(200) 간의 이격거리가 상대적으로 좁게 형성되어 용접영역(w)이 중첩되는 중첩부(11)가 형성되는 것으로 도시하였지만, 중첩부(11)는 형성되지 않을 수도 있다.
제1피접합부재(1a)와 제2피접합부재(1b)가 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성되고, 도 9(a)에 도시된 점선과 같은 위치에 평탄 가공이 수행될 수 있다. 다시 말해 점선은 평탄 가공되는 평탄 가공면의 위치를 의미할 수 있다. 평탄 가공의 경우, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 수행될 수 있다. 또는, 도 9(a)에 도시된 바와 같이 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행될 수 있다. 이로 인해 마찰교반용접에 의해 용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 도 9(b)에 도시된 것과 같이 피접합부재(1a, 1b)들의 계면이 제거되고, 접촉 부위의 적어도 일부에 용접영역(w)이 존재하는 형태가 되게 된다.
마찰교반용접에 의해 용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)는 평탄 가공에 의해 용접영역(w)의 적어도 일부가 평탄 가공되고, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 수평 계면이 제거된다. 이로 인해 도 9(b)에 도시된 것과 같이 제1피접합부재(a)에 적어도 일부의 용접영역(w)과 제2피접합부재(1b)의 돌기부(8)의 적어도 일부 및 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 끼움결합으로 인해 형성되는 제1층 중공 채널(201)이 존재하는 형태가 형성되게 된다. 제1층 중공 채널(201)은 용접영역(w)에 의해 피접합부재(1a, 1b)의 계면을 따라 이동하는 파티클 등의 기능 방해 요소의 유입이 차단될 수 있다. 이로 인해 제1층 중공 채널(201)에 구비되는 온도조절수단의 기능이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 비용접 부위로 인해 온도조절수단과 제1피접합부재(1a)간의 접촉 면적(A)이 확대되어 온도 조절 기능의 효율이 향상될 수 있다.
그런 다음, 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 평탄 가공된 용접영역(w)의 적어도 일부에 제2그루브(2b)가 형성되게 된다. 제2그루브(2b)는 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되되, 용접영역(w)의 범위 내에 형성될 수 있다. 제2그루브(2b)가 형성되지 않은 영역에는 제2그루브 비영역(2b)이 형성되게 된다. 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되는 제2그루브(2b)는 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
그런 다음, 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 제2돌기부(9)가 구비되는 제3피접합부재(1c)가 끼움결합될 수 있다. 구체적으로 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)가 용접영역(w)의 적어도 일부에 형성되는 제2그루브(2b)에 끼움결합될 수 있다. 이로 인해 제2층 중공 채널(202)이 형성된다. 용접영역(w)의 범위 내에 형성되는 제2그루브(2b)로 인해 형성되는 제2층 중공 채널(202)은 적어도 일부의 용접영역(w)이 주변을 둘러싸고 있는 형태일 수 있다.
그런 다음 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)가 제2그루브(2b)에 끼움결합되면서 형성되는 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다. 이 경우, 도 9(d)에서는 좌측 접촉 부위(도면상) 및 우측 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 마찰교반용접이 각각 수행되어 용접영역(w)이 좌, 우측 접촉 부위 각각의 적어도 일부에 형성된 것으로 도시하였지만, 용접영역(w)은 좌, 우측 접촉 부위를 하나의 용접영역(w)의 범위 내에 포함하여 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9) 및 제2그루브(2b)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
도 9(d)에 도시된 바와 같이, 제2층 중공 채널(202)은 제2층 중공 채널(202)을 둘러싸고 있는 적어도 일부의 용접영역(w)과 좌, 우측 접촉 부위의 적어도 일부에 형성된 용접영역(w)으로 인해 피접합부재(1)들의 계면을 따라 이동하는 파티클로 인한 부정적인 영향이 차단될 수 있다. 이로 인해 제2층 중공 채널(202)에 구비되는 온도조절수단이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 비용접 부위로 인해 제2층 중공 채널(202)을 이동하는 온도조절수단과 피접합부재(1)들간의 접촉 면적(A)이 확대되어 온도 조절 효과가 향상될 수 있다.
도 9(d)에 도시된 바와 같이, 제2그루브(2b)에 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)가 끼움결합되고 마찰교반용접에 의해 용접된 후 제2차 평탄 가공이 수행될 수 있다. 도 9(b)에 도시된 것을 제1차 평탄 가공이라고 할 경우, 도 9(d)와 같이, 제2차 평탄 가공이 수행된다. 제1차 평탄 가공된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)에 제2피접합부재(1c)가 마찰교반용접에 의해 용접되고, 이로 인해 형성된 용접영역(w)이 제2차 평탄 가공된다. 제2차 평탄 가공은 도 9(d)에 도시된 점선과 같은 위치에 수행될 수 있다. 다시 말해, 점선은 평탄 가공되는 평탄 가공면의 위치를 의미할 수 있다. 평탄 가공의 경우, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 위에 수행될 수 있다. 또는, 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들의 수평 계면보다 아래까지 수행될 수 있다. 이로 인해 마찰교반용접에 의해 용접된 제1피접합부재(1a)와 제3피접합부재(1c)의 계면이 제거될 수 있다. 이에 따라 수평 계면에서 발생할 수 있는 파티클 문제가 사전에 방지될 수 있다.
그런 다음 도 9(e)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200)과 중공 채널(200) 사이에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)이 형성되어 접합부품(100)이 형성되게 된다.
도 10은 제3실시 예에 따른 접합부품(100)의 변형 예를 도시한 도이다. 변형 예의 접합부품(100)은 제3실시 예와 피접합부재(1)들 중 일부의 형상이 다르다는 점에서 차이가 있다. 변형 예에서는 제3실시 예와 동일하게 제1피접합부재(1a)의 상부면에 제2피접합부재(1b)가 적층된다. 다만 제3피접합부재(1c)가 제1피접합부재(1a)의 하부면에 구비된다. 이 경우, 피접합부재(1)들의 형태 및 피접합부재(1)들이 적층되는 형태는 예시적으로 도시된 것이므로 이에 한정된 것이 아니며 중공 채널(200)이 형성되고 피접합부재(1)들의 중공 채널(200)을 통해 냉각 또는 히팅 유체(액체, 기체) 등이 이동하여 온도를 조절할 수 있는 적합한 형태로 이루어질 수 있다. 변형 예의 그루브 및 돌기부는 제3실시 예의 피접합부재(1)들의 그루브 및 돌기부와 형성되는 피접합부재(1)가 다를 수 있고 그 위치가 다를 수 있다. 그러나 편의상 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
변형 예의 접합부품(100)은 상부 계면(도면상)에 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a') 및 하부 계면(도면상)에 제2그루브(2b)가 형성된 제2그루브 영역과 제2그루브(2b)가 형성되지 않은 제2그루브 비영역(2b')이 구비된 제1피접합부재(1a), 제1피접합부재(1a)의 상부면에 위치하며 제1돌기부(8)가 형성된 제1돌기부 영역과 제1돌기부(8)가 형성되지 않은 제1돌기부 비영역(8')이 구비된 제2피접합부재(1b) 및 제1피접합부재(1a)의 하부면에 위치하며 제2돌기부(9)가 형성된 제2돌기부 영역과 제2돌기부(9)가 형성되지 않은 제2돌기부 비영역(9')이 구비된 제3피접합부재(1c)를 구비할 수 있다. 또한, 접합부품(100) 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 제1, 2중공 채널(201, 202) 및 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 제1그루브 영역 및 제1그루브 비영역은 제1피접합부재(1a)의 상부 계면(도면상)에 형성될 수 있다. 한편, 제1피접합부재(1a)의 제2그루브 영역 및 제2그루브 비영역은 제1피접합부재(1a)의 하부 계면(도면상)에 형성될 수 있다. 이는 하나의 예로서 한정된 것이 아니며, 제1그루브 영역과 제1그루브 비영역 및 제2그루브 영역과 제2그루브 비영역이 형성되는 계면의 위치는 달라질 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 제1, 2그루브 영역과 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역 및 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부 영역은 상호 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)는 상부면에 제2피접합부재(1b)가 적층되고, 하부면에 제3피접합부재(1c)가 구비됨으로 제1피접합부재(1a)는 제2피접합부재(1b)와 제3피접합부재(1c) 사이에 개재될 수 있다. 이로 인해 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부 영역 및 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부 영역은 제1피접합부재(1a)의 제1, 2그루브 영역을 사이에 두고 상호 대향되는 형태일 수 있다.
변형 예의 접합부품(100)과 같이 피접합부재(1)들이 3개 이상 구비되어 상, 하 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 경우, 적어도 2개의 피접합부재(예를 들어1a, 1b)를 먼저 마찰교반용접으로 용접하고, 나머지 1개의 피접합부재(1c)를 먼저 마찰교반용접에 의해 용접한 피접합부재(1a, 1b)들에 대해 용접할 수 있다. 이 경우, 먼저 마찰교반용접되는 적어도 2개의 피접합부재(1a, 1b)는 한정된 것이 아니며, 3개 이상의 피접합부재(1)들 중 적어도 2개의 피접합부재(1)가 먼저 마찰교반용접되고 나머지 하나의 피접합부재(1)가 먼저 마찰교반용접된 피접합부재(1)들에 용접될 수 있다. 이하에서는 하나의 예로서, 제1피접합부재(1a)와, 제1피접합부재(1a)의 상부면에 구비되는 제2피접합부재(1b)가 먼저 마찰교반용접되고, 마찰교반용접된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)에 제3피접합부재(1c)가 마찰교반용접되는 것으로 설명한다.
접합부품(100)은 마찰교반용접에 의해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하며 형성될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)에는 다수의 용접영역(w)이 형성된다. 용접영역(w)은 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 형성될 수 있다.
먼저, 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)에 끼움결합되면서 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 접촉 부위가 형성될 수 있다. 이 경우, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(8)가 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)의 적어도 일부와 접촉되면서 끼움결합되어 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(8)의 폭방향을 좌, 우 외측(도면상)이 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)의 폭방향으로 좌, 우 내측(도면상)의 적어도 일부와 접촉된다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)와 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(8)의 좌, 우측 계면(도면상)에 접촉 부위가 형성되게 된다. 위와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다.
마찰교반용접은 좌측 계면에 형성된 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 수행되어 용접영역(w)이 형성되고, 우측 계면에 형성된 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 수행되어 용접영역(w)의 형성될 수 있다. 다시 말해, 좌측 접촉 부위(도면상) 및 우측 접촉 부위(도면상) 각각의 적어도 일부에 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(8)의 높이를 초과하지 않는 범위로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 용접영역(w)은 접촉 부위 각각에서 끼움결합된 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)와 제2피접합부재(1b)의 제1돌기부(8)의 좌, 우측 계면(도면상)의 적어도 일부와 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)의 하부면에 제3피접합부재(1c)를 구비하여 마찰교반용접으로 용접할 수 있다. 이 경우, 제1피접합부재(1a)의 하부 계면에 형성된 제2그루브(2b)의 적어도 일부가 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)와 접촉되면서 끼움결합되어 접촉 부위가 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)의 폭방향으로 좌, 우 외측(도면상)이 제1피접합부재(1a)의 제2그루브(2b)의 폭방향으로 좌, 우 내측(도면상)의 적어도 일부와 접촉된다. 이로 인해 제1피접합부재(1a)의 제2그루브(2b)와 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)의 좌, 우측 계면(도면상)에 접촉 부위가 형성되게 된다. 위와 같은 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다.
마찰교반용접은 좌측 계면에 형성된 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 수행되어 용접영역(w)이 형성되고, 우측 계면에 형성된 접촉 부위(도면상)의 적어도 일부에 수행되어 용접영역(w)의 형성될 수 있다. 다시 말해, 좌측 접촉 부위(도면상) 및 우측 접촉 부위(도면상) 각각의 적어도 일부에 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면보다 아래까지 형성되되, 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)의 높이를 초과하지 않는 범위로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1, 3피접합부재(1a, 1c)의 용접영역(w)은 접촉 부위 각각에서 끼움결합된 제1피접합부재(1a)의 제2그루브(2b)와 제3피접합부재(1c)의 제2돌기부(9)의 좌, 우측 계면(도면상)의 적어도 일부와 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있게 된다. 이후 상, 하면을 평탄 가공을 한다.
위와 같은 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성되면서 비용접 부위가 형성되게 된다. 비용접 부위로 인해 후술할 제1, 2중공 채널(201, 202)를 포함하는 중공 채널(200)에서 온도조절수단과 피접합부재(1)들간의 접촉 면적(A)이 확대되어 접합부품(100)의 온도의 균일성이 보다 효과적으로 확보될 수 있게 된다.
위와 같은 피접합부재(1)들에 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)이 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)이 그루브 및 돌기부의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하면서 피접합부재(1)들의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성되었으므로 중공 채널(200)과 홀(4) 사이에는 적어도 일부의 용접영역(w)이 존재할 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용이 발생하지 않아 접합부품(100)의 기능적 오류가 방지될 수 있게 된다.
도 10의 제3실시 예에 따른 변형 예의 접합부품(100)에서는 용접영역(w)이 그루브 및 돌기부의 좌, 우측 계면의 적어도 일부를 제거하면서 피접합부재(1)들의 수평 계면의 적어도 일부를 제거할 수 있도록 좌, 우측 계면에 각각 형성되는 것으로 도시하여 설명하였지만 이는 하나의 예로서 한정되는 것은 아니다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제3실시 예의 접합부품(100)과 변형 예의 접합부품(100)은 다층 구조의 중공 채널(200)이 형성될 수 있다. 구체적으로 2층 구조의 중공 채널(200)이 형성될 수 있다. 이와 같은 다층 구조의 중공 채널(200)을 갖는 접합부품(100)은 접합부품(100) 내부의 중공 채널(200)이 형성되는 형태에 따라 중공 채널(200)을 이동하는 냉각 또는 히팅 유체(액체, 기체)와 같은 온도 조절용 매체의 흐름의 방향이 다를 수 있다.
도 11은 제3실시 예 및 제3실시 예의 변형 예의 접합부품(100)과 같이 중공 채널(200)이 다층 구조인 경우의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도이다. 이 경우, 제1층 중공 채널(201)은 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역을 포함하고, 제2층 중공 채널(202)은 제2피접합부재(1b)의 제2그루브(2b)가 형성된 제2그루브 영역을 포함한다.
도 11(a)의 도면상 좌측에 도시된 도면은 2층 구조의 중공 채널(200)을 단면적으로 도시한 도이고, 도 7(a)의 도면상 우측에 도시된 도면은 도 7(a)의 도면상 좌측의 도면과 같이 2층 구조의 중공 채널(200)이 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 평면적으로 도시한 도이다.
도 11(a)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널(200)이 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)로 각각 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체는 중공 채널(200)을 통해 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202) 각각에서 일방향으로 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 도 11(a)의 도면상 우측 도면에 도시된 도면에서 점선으로 표시된 화살표는 제1층 중공 채널(201)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미하고, 실선으로 표시된 화살표는 제2층 중공 채널(202)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미할 수 있다. 따라서, 도 11(a)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)이 접합부품(100)의 내부에서 각 층에 각각 형성될 경우, 냉각 또는 히팅 유체는 동일한 방향으로 각 층에서 이동하여 접합부품(100)의 온도가 균일해질 수 있도록 할 수 있다. 이 경우, 냉각 또는 히팅 유체가 흐르는 일방향은 도 11(a)에 도시된 방향과 반대되는 방향으로 흘러도 무방하다.
도 11(a)의 도면상 좌측 도면을 기준으로 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)을 하나로 짝지을 경우, 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)의 주변으로 인접한 제1-1층 중공 채널(200) 및 제2-1층 중공 채널(200)이 존재할 수 있다. 이 경우, 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)의 주변에 인접하는 제1-1층 중공 채널(200) 및 제2-1층 중공 채널(200)은 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향과 반대되는 방향으로 흘러 유체 흐름이 평면적으로 교번적인 흐름이 될 수 있다. 접합부품(100)은 이와 같은 교번적인 흐름으로 온도를 조절하여 온도가 균일하게 형성될 수 있게 할 수 있다.
도 11(b)의 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널(200)이 구비된 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)이 각각 형성되었을 경우, 도 11(b)의 도면상 우측 도면에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널(201)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름과 제2층 중공 채널(202)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름이 반대되는 방향일 수 있다. 예컨대, 도 11(b)의 도면상 우측 도면에 도시된 바와 같이, 점선 화살표는 제1층 중공 채널(201)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미하고, 실선 화살표는 제2층 중공 채널(202)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 의미한다. 이 경우, 제1층 중공 채널(201)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향이 좌측에서 우측으로 흐른다면 제2층 중공 채널(202)에서의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향은 우측에서 좌측으로 흐를 수 있다. 이로 인해 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202) 각각에서 온도를 조절할 수 있는 냉각 또는 히팅 유체가 반대되는 방향으로 흐르면서 제2층 중공 채널(202) 구조를 갖는 접합부품(100)의 온도를 더욱 균일하게 조절할 수 있게 된다.
도 11(c)는 도면상 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 2층 구조의 중공 채널(200)이 구비된 접합부품(100)의 내부에서 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)이 서로 연통되어 형성되었을 경우, 냉각 또는 히팅 유체의 흐름의 방향을 도시한 도이다. 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 제1층 중공 채널(201) 및 제2층 중공 채널(202)이 연통되는 부위에서 냉각 또는 히팅 유체가 유턴하여 하나의 중공 채널(200)의 냉각 또는 히팅 유체의 방향과 반대되는 방향으로 흐를 수 있다. 다시 말해, 복층의 중공 채널(200)이 연통되게 접합부품(100)의 내부에서 형성될 경우, 적어도 하나의 중공 채널(200)의 냉각 또는 히팅 유체의 흐름이 연통부위에서 유턴하여 나머지 하나의 중공 채널(200)에서 반대되는 방향으로 흐름이 바뀌어 흐를 수 있다. 접합부품(100)은 위와 같은 2층 구조의 중공 채널(200)이 구비됨으로써 온도의 균일성을 확보할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 제1실시 예에 따른 접합부품(100)을 구비한 반도체 제조 공정 장비(1000)를 개략적으로 도시한 도이다. 이 경우, 도면에서는 제1실시 예의 접합부품(100)이 구비된 것으로 도시하였지만 제2, 3실시 예 및 변형 예와 같은 접합부품(100)이 구비될 수도 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 반도체 제조 공정 장비(1000)를 구성할 수 있다. 반도체 제조 공정 장비(100)는 접합부품(100)의 홀(4)을 통해 공급된 유체를 이용하여 반도체를 이루는 일부 구성을 제조할 수 있다. 반도체 제조 공정 장비(1000)는 이하에서 설명하는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비, CVD장비 등을 포함한다.
접합부품(100)은 피접합부재(1)들의 계면에서 계면을 따라 형성되며 내부에 온도 조절 수단이 구비된 중공 채널(200) 및 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(4)을 포함한다. 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거함으로써 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있다.
접합부품(100)에 구비되는 온도조절수단은 냉각 유체 또는 히팅 유체를 포함하는 유체 또는 열선일 수 있다. 접합부품(100)은 구비되는 온도조절수단에 따라 쿨링 기능 또는 히팅 기능을 수행하여 온도를 조절할 수 있게 된다. 이로 인해 접합부품(100)의 변형이 최소화될 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 에칭 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 에칭 장비는 접합부품(100)의 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 웨이퍼 상의 일 부분을 패터닝 할 수 있다. 에칭장비는 습식식각(wet etch)장비, 건식식각(dry etch)장비, 플라즈마 에칭 장비 또는 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching; RIE)장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비가 에칭 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 이 경우, 프로세스 유체는 홀(4)을 통과하고, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하면서 형성되므로, 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체가 중공 채널(200)로 누설되는 문제가 발생하지 않게 된다. 용접영역(w)에 의해 부정적인 영향이 차단된 중공 채널(200)은 내부에 구비된 온도조절수단으로 접합부품(100)의 온도의 균일성을 확보하여 변형을 최소화할 수 있다. 접합부품(100)은 용접영역(w)으로 인해 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용이 발생하지 않으므로 접합부품(100)의 기능적 오류가 방지될 수 있다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 세정 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비가 세정 장비일 경우, 접합부품(100)이 구비되는 세정 장비는 접합부품(100)의 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체로 생산 공정시 결함을 유발시키는 입자성 또는 화학성 이물질을 세정할 수 있다. 세정 장비는 클리너(cleaner) 또는 웨이퍼 세척기(wafer scrubber)일 수 있다. 접합부품(100)은 피처리물에 세정공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 이 경우, 프로세스 유체는 홀(4)을 통과하여 공급되고, 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 용접영역(w)이 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체가 중공 채널(200)로 누설되지 않도록 차단할 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단은 제기능을 효과적으로 수행할 수 있고 접합부품(100)의 온도를 균일하게 하여 제품의 변형을 최소할 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 열처리 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비가 열처리 장비일 경우, 접합부품(100)은 피처리물에 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 홀(4)을 통과하여 공급된다. 이 경우, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 접합계면의 일부를 제거하면서 형성된다. 이로 인해 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체가 중공 채널(200)로 이동하는 것이 용접영역(w)에 의해 차단될 수 있다. 용접영역(w)에 의해 홀(4)간의 부정적인 상호 작용이 차단된 중공 채널(200)은 내부에 구비된 온도조절수단으로 접합부품(100)의 온도의 균일성 확보의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)의 변형이 최소화되고, 접합부품(100)의 기능적 오류를 감소시킬 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 이온주입 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비가 이온주입 장비일 경우, 접합부품(100)은 홀(4)을 통해 피처리물에 이온주입공정을 위한 프로세스 유체를 공급한다. 이 경우, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 일부를 제거하면서 형성되어 홀(4)과 중공 채널(200)간의 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있다. 부정적인 상호 작용은 홀(4)의 프로세스 유체가 중공 채널(200)로 누설되어 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단에 부정적인 영향을 미치는 것을 의미할 수 있다. 중공 채널(200)은 용접영역(w)에 의해 고립된 형태로 보호되어 내부에 구비된 온도조절수단으로 접합부품(100)의 온도 조절 기능을 효과적으로 수행할 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)의 변형의 최소화 및 기능적 오류 감소의 효과를 얻을 수 있다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비는 스퍼터링 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비가 스퍼터링 장비일 경우, 접합부품(100)은 홀(4)을 통해 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급한다. 접합부품(100)은 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 일부를 제거하도록 용접영역(w)이 형성되어 홀(4)의 프로세스 유체가 중공 채널(200)로 누설되는 문제가 방지될 수 있게 된다. 이로 인해 중공 채널(200)에 구비된 온도조절수단이 효과적으로 제기능을 수행할 수 있게 되고, 제품의 변형이 최소화되게 된다. 또한, 온도의 균일성이 확보된 접합부품(100)이 구현될 수 있게 된다.
접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비(1000)는 CVD 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비된 CVD 장비는 원소로 구성된 반응프로세스 유체를 열플라즈마 방전 포토 등의 에너지로 여기시켜 웨이퍼(200) 기판 표면에 박막하는 전자 또는 기상중에서 일어나는 화학 반응에 의해 박막을 증착할 수 있다. CVD 장비는 상압 CVD 장비, 감압 CVD 장비, 플라즈마 CVD 장비, 광CVD 장비, MO-CVD 장비일 수 있다. 접합부품(100)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비(1000)가 CVD 장비일 경우, 접합부품(100)은 반도체 제조 공정에 이용되는 샤워헤드일 수 있다. 접합부품(100)은 홀(4)을 통해 피처리물에 CVD공정을 위한 프로세스 유체를 공급한다. 이 경우, 접합부품(100)에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하면서 형성되어 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용이 차단되게 된다. 용접영역(w)에 의해 홀(4)로부터의 부정적인 영향이 차단된 중공 채널(200)은 내부에 구비된 온도조절수단으로 접합부품(100)의 온도의 균일성을 확보할 수 있게 된다. 이로 인해 제품의 변형이 최소화되고 기능적 오류가 감소되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 접합부품(100)은 디스플레이 제조 공정 장비(2000)를 구성할 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 접합부품(100)의 홀(4)을 통해 공급된 유체를 이용하여 디스플레이를 이루는 일부 구성을 제조할 수 있다. 이 경우, 도면에서는 제1실시 예의 접합부품(100)이 구비된 것으로 도시하였지만 제2, 3실시 예 및 변형 예와 같은 접합부품(100)이 구비될 수도 있다. 한편, 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 구성하는 접합부품(100)은 홀(4)의 형상이 제1, 2, 3실시 예 및 변형 예의 홀(4)과 다르게 도시되었다. 이 경우, 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 구성하는 접합부품(100)의 홀(4)은 프로세스 유체가 지나가는 위치별로 그 폭이 다르게 형성될 수 있으므로 예시적으로 도시된 형상일 수 있다. 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 구성하는 접합부품(100)의 홀(4)은 앞서 설명한 제1, 2, 3실시 예 및 변형 예의 홀(4)과 다른 형상으로 도시되었으나 홀(4)의 형상은 이에 한정된 것이 아니며, 프로세스 유체가 통과하는 홀(4)의 기능은 동일할 수 있다.
디스플레이 제조 공정 장비(1000)는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 스퍼터링 장비, CVD장비 등을 포함한다. 예컨대, CVD장비에 구비된 접합부품은 디퓨져(diffuser)일 수 있다.
접합부품(100)이 디스플레이 제조 공정 장비(2000)를 구성할 경우, 전술한 반도체 제조 공정 장비(1000)를 구성하는 접합부품(100)과 동일하게 홀(4)을 통해 프로세스 유체를 공급하여 공정을 수행할 수 있다. 이 경우, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 홀(4) 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하도록 형성되어 중공 채널(200)과 홀(4) 간의 부정적인 상호 작용을 차단할 수 있다. 용접영역(w)에 의해 부정적인 영향이 차단된 중공 채널(200)은 내부에 구비된 온도조절수단으로 접합부품(100)의 온도 조절 기능을 효과적으로 수행할 수 있다. 이로 인해 접합부품(100)의 온도의 균일성이 확보되어 제품 변형의 최소화를 달성할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 제조 공정 장비(2000)의 구성 중 하나로 구비되었을 때 기능적 오류가 감소되어 공정의 효율을 높이는 효과를 발휘할 수 있게 된다.
접합부품(100)은 위와 같은 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비(2000)를 구성할 수 있고, 접합부품(100)으로 인해 얻는 효과는 동일할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1: 피접합부재
1a: 제1피접합부재 1b: 제2피접합부재
1c: 제3피접합부재
2: 그루브 2': 그루브 비영역
2a: 제1그루브 2a': 제1그루브 비영역
2b: 제2그루브 2b': 제2그루브 비영역
4: 홀
5: 연통그루브
5a: 제1연통그루브 5b: 제2연통그루브
6: 메인홀
6a: 제1메인홀 6b: 제2메인홀
7: 돌기부 7': 돌기부 비영역
8: 제1돌기부 8' 제1돌기부 비영역
9: 제2돌기부 9': 제2돌기부 비영역
10: 용접툴
10a: 숄더 10b: 툴
11: 중첩부 100: 접합부품
200: 중공 채널
201: 제1중공 채널 202: 제2중공 채널
1000: 반도체 제조 공정 장비 2000: 디스플레이 제조 공정 장비
w: 용접영역

Claims (9)

  1. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널; 및
    상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  2. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널;
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널을 따라 형성되는 것을 특징으로 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도조절수단은 유체인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도조절수단은 열선인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접합부품은 에칭장비, 세정장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD장비에 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  8. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 복수개의 홀; 및
    상기 홀과 홀 사이에 구비되며 온도조절수단이 구비되는 중공 채널;을 포함하고,
    상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 형성되고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
  9. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도조절수단이 구비되는 복수개의 중공 채널; 및
    상기 중공 채널과 중공 채널 사이에 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 상기 프로세스 유체가 통과하는 적어도 2개의 홀;을 포함하고,
    상기 홀은 3mm이상 15mm이하의 이격거리로 형성되고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 또는 디스플레이 제조 공정용 프로세스 유체가 통과하는 접합부품.
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