KR20200114822A

KR20200114822A - 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20200114822A
Application number: KR1020190037178A
Authority: KR
Inventors: 박흥균
Original assignee: 박흥균
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-07

Abstract

본 발명은 전자재료를 중심으로 양측에서 라인형태의 전자빔 또는 이온빔을 이용하여 전자재료의 특정 부분 이외의 영역에 대해서는 고유 물성을 유지하면서 목적하는 특정 부분에 대한 물성을 변화시키기 위한 가공처리를 수행할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템 및 그 방법은 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하고, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치에 마주보면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되는 제2 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하되, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전자재료를 관통하지 않으면서 전자재료 내의 가공층 영역에서만 중첩되는 것을 특징으로 한다.

Description

라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템 및 그 방법{Electronic materials processing system using line-beam and method thereof}

본 발명은 전자재료를 중심으로 양측에서 라인형태의 전자빔 또는 이온빔을 이용하여 전자재료의 특정 부분 이외의 영역에 대해서는 고유 물성을 유지하면서 목적하는 특정 부분에 대한 물성을 변화시키기 위한 가공처리를 수행할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.

최근에는 각종 스마트폰이나 전자기기의 소형화 및 슬림화와, 메모리 소자 등의 고속화 등으로 전자기기내에 사용하는 고분자 전자재료들에 대한 초박막화가 요구되고 있다.

특히, PCB, BATTARY 등과 같은 전자기기에 필수적으로 구비되는 각종 전자부품가 두께가 감소함에 따라, 해당 전자부품을 위한 전자재료의 특성이 전자소재가 갖는 고유 물성의 한계치에 접근하고 있는 상황이다.

예컨대, 모바일폰에서 전자부품 실장에 사용되는 플렉서블 PCB는 일반적으로 유리섬유가 고기성 에폭시 수지에 함침된 프리페이지를 절연체로 사용하는데, 이 경우 210℃ ~240℃의 고온 솔더링 공정시 절연체 소재의 강성 부족 및 소자내부 열팽창계수 차이로 기판의 뒤틀림이 발생되는 문제가 있다.

또한, 2차 전지로인 리튬이온 전지에 분리막으로 이용되는 폴리올레핀 수지는 전기적 안전성과 열적 특성 및 외부충격으로 인한 연신 분리막의 수축 및 파열에 의해 양극/음극의 단락에 의한 화재 발생의 문제가 대두되고 있다.

또한, 중간재료로서 이용되는 전자재료의 경우 다른 소재와 접착하는 공정을 수행하여야 하는데, 이 경우에도 접착력 향상을 위해 고온 공정을 수행하게 되면, 전자재료에 열적 변형이 발생할 수 있다.

즉, 전자소재를 가공하거나 사용하는 중에 생기는 기판의 뒤틀림이나, 낮은 내열성, 낮은 열전도도, 충격성 등의 문제가 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.

이를 위하여 나노 복합재료 , 및 유무기 복합재료등을 이용한 새로운 물성을 갖는 전자재료의 개발이 요구되고 있으나, 새로운 전자재료의 개발을 위해서는 많은 시간과 자원이 필요하며, 요구되는 성능에 부합되는 전자재료의 개발이 실제적으로 불가능한 경우도 있다.

이에, 기존 전자재료의 물성을 변화시키고자 하는 노력이 시도되고 있다.

이와 관련하여 선행문헌 1(한국공개특허 제10-2017-0045438호)에는 폴리올레핀계 다공성 기재에 내열성 무기 필러와 전극과의 접착을 위한 히트씰용 유기 고분자를 함유하는 코팅층을 추가로 형성하여 내열 및 전극 접착기능이 향상된 이차전지용 분리막을 제공하는 구성이 개시되어 있다.

또한, 선행문헌 2(한국등록특허 제10-1027120호)에는 다공성 분리막에 무기물 입자, 고분자 전해질 및 가교제를 포함하는 유/무기 슬러리를 코팅시키고, 방사선 조사를 이용하여 다공성 유/무기 코팅층과 다공성 분리막과의 화학적인 결합력을 증가시켜 내박리성 및 열적 안정성을 향상시키고, 유/무기 복합막에 적절한 기공을 형성시킴으로써 전해액의 이온 전도도가 향상된 특성의 유/무기 복합막을 제공하는 구성이 개시되어 있다.

즉, 상기한 선행문헌1과 선행문헌2는 모두 전자재료의 물성 특성을 변화시키기 위해 기존 전자재료에 특정 코팅층을 형성하도록 구성된다.

그러나, 기존 전자재료에 기능 부여를 위한 코팅층을 형성하는 경우, 코팅층 형성과정에서 전자재료 고유의 물성이 변화되는 문제가 발생될 수 있다. 즉, 원하지 않는 전자재료의 물성이 변화되거나, 원하지 않는 영역에 대해서도 물성 변화가 이루어지는 문제가 발생될 수 있다.

1. 한국공개특허 제10-2017-0045438호 (명칭 : 이차전지용 전극 접착성 코팅 분리막 및 그 제조방법) 2. 한국등록특허 제10-1027120호 (명칭 : 방사선 조사를 이용한 유/무기 복합막의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 유/무기 복합막)

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명은 전자재료를 중심으로 양측에서 라인형태의 전자빔 또는 이온빔을 이용하여 전자재료의 두께, 형상 및 고유 물질 특성을 유지하면서 표면 혹은 일정 부위 등의 목적하는 부분에만 집중화된 라인빔을 조사하여 원하는 부분에 대한 물성만을 변화시킴으로써, 다른 부분에 대해서는 전자재료의 고유 물성을 유지시킬 수 있도록 해 주는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템 및 그 방법을 제공함에 그 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 발생장치와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치에 마주보면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하는 제2 전자빔 발생장치 및, 상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 및 제2 전자빔이 전자재료를 관통하지 않으면서 전자재료의 가공층 영역에서만 중첩되도록 제1 및 제2 전자빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고, 상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치와 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템이 제공된다.

또한, 상기 전자재료의 일측에는 일측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치가 추가로 구비되고, 타측에는 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제2 이온빔을 조사하는 제2 이온빔 발생장치가 추가로 구비되고, 상기 라인빔 제어장치는 상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치를 제어하여 전자재료의 내층에 형성된 가공층에서만 제1 및 제2 전자빔을 중첩하여 조사하도록 제어함과 더불어, 상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치로 인가되는 전압 레벨을 제어하여 전자재료의 양측 표면층에 러프니스를 형성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템이 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 일측면에 따르면, 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 일측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제2 이온빔을 조사하는 제2 이온빔 발생장치 및, 상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 및 제2 이온빔의 초점 위치가 표면층에 위치하도록 제1 및 제2 이온빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고, 상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치와 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템이 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 일측면에 따르면, 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 일측 표면층에 계질변화를 수행하기 위한 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 발생장치와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치 및, 상기 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 전자빔과 제1 이온빔의 초점 위치가 전자재료의 표면층에 위치하도록 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고, 상기 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치 및 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템이 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 일측면에 따르면, 진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 조사단계와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치에 마주보면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되는 제2 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하는 제2 전자빔 조사단계를 포함하여 구성되고, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전자재료를 관통하지 않으면서 전자재료 내의 가공층 영역에서만 중첩되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법이 제공된다.

또한, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 제1 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제1 이온빔 조사단계와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료의 타측 표면층에 제2 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제2 이온빔 조사단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법이 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 일측면에 따르면, 진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 라인형태의 제1 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제1 이온빔 조사단계와, 상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되는 제2 이온빔 발생장치에서 전자재료의 타측 표면층에 제2 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제2 이온빔 조사단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법이 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 일측면에 따르면, 진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서, 상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 전자빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 전자빔을 조사하여 표면층 계질변화를 수행하는 전자빔 조사단계와, 상기 전자재료의 타측에 일정 거리 이격되게 배치되는 이온빔 발생장치에서 전자재료의 타측 표면층에 이온빔을 조사하여 표면층 러프니스를 형성하는 이온빔 조사단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 전자재료의 가공층에서만 양측에서 상호 중첩되도록 전자빔을 조사함으로써, 가공층 영역에만 전자밀도가 보다 집중되어 전자재료의 타 영역에 대한 열적 변형을 최소화면서 가공층에 대한 물성만을 변화시키는 것이 가능하다.

또한, 전자재료의 표면층에서 이온빔을 조사함으로써, 표면층에 러프니스를 형성하여 전자재료의 접착성을 향상키는 것이 가능하다. 이때, 전자재료의 양측에서 이온빔을 조사함으로써, 동시에 전자재료 표면의 접착성 향상을 위한 가공을 수행할 수 있다. 또한, 전자재료의 양측에서 페어를 형성하는 전자빔과 이온빔을 조사함으로써, 전자재료의 가공층에 대한 가공처리 및 표면층에 대한 접착성 향상 처리를 동시에 수행하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 챔버내 진공환경에서 가공처리가 이루어짐으로써, 저온 공정이 가능하여 전자재료에 대한 열적 변형을 최소화하면서 목적하는 가공 공정을 수행하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면.
도2는 도1에 도시된 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 도면.
도3은 도1에 도시된 제1 전자빔 발생장치(100)의 구성을 설명하기 위한 도면.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면.
도5는 도4에 도시된 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 도면.
도6은 도4에 도시된 제1 이온빔 발생장치(500)의 구성을 설명하기 위한 도면.
도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면.
도8은 도7에 도시된 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 도면.
도9와 도10은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템 구성을 설명하기 위한 도면.

본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

먼저, 본 발명에 적용되는 전자재료(10)는 에폭시 수지, 폴리올레핀 수지, 탄화수소계 수지 및 불소계 수지를 포함하는 고분자 재료와 산화물 박막을 포함한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면으로, 도1에는 전자재료의 내층을 가공하기 위한 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 주요 부분에 대한 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템은, 가공대상인 전자재료(10)의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료(10)측으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 발생장치(100)와, 상기 전자재료(10)의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치(100)와 마주보면서 전자재료(10)와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료(10)측으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하는 제2 전자빔 발생장치(200) 및, 상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)에서 전자재료(10)측으로 조사되는 제1 및 제2 전자빔(E1,E2)이 전자재료(10)를 관통하지 않으면서 전자재료(10) 내의 가공층 영역에서만 중첩되도록 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치(300)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)는 전자빔을 전자재료(10)로 조사하여 전자재료(10)의 경량성, 내열성, 연성, 탄성을 포함하는 물성을 변화시키기 위한 가공처리를 수행한다.

또한, 제1 및 제1 전자빔 발생장치(100,200)와 전자재료(10)는 진공 상태의 챔버(C) 내에 설치되어 전자재료(10)에 대한 가공처리를 수행하며, 챔버(C)에는 가스를 주입하는 가스 주입관과 가스를 배기하는 가스 배기관이 구비된다. 또한, 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)는 별도의 전자빔 챔버내에 구성될 수 있으며, 상기 전자빔 챔버는 챔버(C)에 형성된 홀과 연결되어 공정가스를 주입하거나 배기하는 가스 주입관 및 가스 배기관을 구비할 수 있다.

본 실시예에서 상기 전자재료(10)는 도2에 도시된 바와 같이 전자재료(10)의 내층에 라인빔을 이용하여 가공처리할 가공층(11)이 설정된다. 제1 전자빔 발생장치(100) 및 제2 전자빔 발생장치(200)로부터 발생되는 제1 및 제2 전자빔(E1,E2)의 초점 위치(F1, F2)는 가공층(11)을 관통한 전자재료(10) 내층에 위치하도록 함으로써, 가공층(11) 영역에서 제1 전자빔(E1)과 제2 전자빔(E2)이 중첩되도록 한다.

이때, 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)는 전자재료(10)의 동일 위치에 전자빔(E1,E2)을 방출하도록 배치되며, 전자재료(10) 및 가공 종류에 대응하여 공정가스 및 전자빔의 특성을 다르게 설정할 수 있다. 예컨대, 전자재료(10)의 크기에 대응되게 전자빔의 폭과 길이가 설정되는데, 100 um - 1cm 범위 또는 300mm - 1000 mm 등으로 설정될 수 있다. 그리고, 전자재료(10) 내의 가공층(11)의 위치(깊이)에 따라 빔 전압은 10kV ~200kV 범위로 설정되고, 빔 전류는 10mA ~ 300mA 범위로 설정될 수 있다.

여기서, 전자빔(E1/E2)은 도2의 (B)에 도시된 바와 같이 위치에 따라 도스(DOSE)양에 차이가 발생되는데, 초점 위치(F)에서 가장 큰 도스양을 갖는다. 다시 말해, 전자빔의 초점 위치에 가까울수록 도스량이 많아지는 바, 중첩영역인 가공층(11)에서는 제1 전자빔의 도스량과 제2 전자빔의 도스량이 중첩되므로 주변층에 비해 많은 도스량이 분포하게 된다. 예컨대 도2에서 제1 및 제2 전자빔 방출장치(100,200)에서 발생된 제1 및 제2 전자빔(E1,E2)의 초점위치 최대 도스량이 "10"인 경우, 중첩부분인 가공층(11)에는 대략 제1 및 제2 전자빔의 도스량 합산된 약 "18" 도스량이 분포되고, 가공층(11) 주변은 각각 대략 "8"의 도스량이 분포될 수 있다. 따라서, 전자재료(100)의 가공층(11)에만 높은 도스량이 분포되어 가공층(11)을 가공하고, 주변층은 비교적 낮은 도스량이 분포하게 됨으로써, 이로 인한 주변층의 물성 변화를 최소화할 수 있다.

이와같이 전자재료(10)의 동일 위치에 집중적으로 반복하여 가공처리를 수행하는 경우에 있어서는 가공처리시마다 전자빔의 조사각을 다르게 설정하여 실시하는 것도 가능하다.

또한, 전자재료(10)의 가공층(11)을 높은 도스량으로 가공해야 하는 경우, 열적 변형을 최소화하기 위한 다수회로 나누어 가공처리를 중복하여 수행하도록 실시할 수 있다. 즉, 상기 라인빔 제어장치(300)는 전자재료(10)의 가공을 위해 요구되는 라인빔의 세기를 일정 수로 나누고, 분할된 라인빔 세기로 분할하여 조사하도록 전자빔 발생장치(100,200)의 전압레벨을 제어한다. 예컨대, 가공을 위해 100KGY 전자빔이 요구되는 경우, 50KGY 전자빔 가공처리를 2회 수행하거나, 30KGR, 30KGY, 40KGY의 전자빔으로 3회 가공처리를 수행할 수 있다. 그리고, 라인빔 제어장치(300)는 전자빔 조사시마다 전자빔의 조사각을 다르게 설정하는 것도 가능하다.

이때, 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)의 위치를 상하 좌우 이동시키기 위한 이동수단을 추가적으로 구비하여 전자빔의 초점 위치를 변경시키거나, 또는 전자재료(10)를 좌우 이동시키기 위한 이동수단을 구비하여 전자재료(10)로 인가되는 전자빔 위치의 초점 위치를 변경시킴으로써, 전자재료(10)에서 목적하는 가공층(11) 영역에 대한 가공처리를 수행할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예는 리튬이온 전지와 같은 이온의 통로로 이용되는 다공이 형성된 20~50μm 분리막을 가공하는 경우에 적용될 수 있다. 예컨대, 20~100KGY 전자빔을 분리막의 중심부 5μm 영역에서 중첩시킴으로써, 분리막의 열적 수축을 방지하여 외부 충격 및 과도한 전류를 차단하여 단락되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도1에 도시된 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)는 동일한 구성으로 이루어지는 것으로, 도3에 도시된 제1 전자빔 발생장치(100)의 주요 구성을 이용하여 도1에 도시된 제1 및 제2 전자빔 발생장치(100,200)의 구성을 설명한다.

도3 (C)를 참조하면, 제1 전자빔 발생장치(100)는 캐소드(110)와 애노드(120), 캐소드(110)로 전원을 공급하는 캐소드 전원 공급부(130) 및, 애노드(120)로 전원을 공급하는 애노드 전원 공급부(140)를 포함하여 구성되고, 캐소드(110)의 하측에 애노드(120)가 일정 거리 이격되게 배치되어 구성된다.

이때, 공정가스가 유입된 상태에서 캐소드(110)와 애노드(120) 사이의 전압차에 의해 공정가스가 이온화되어 캐소드(110)와 애노드(120) 사이에 플라즈마를 형성하거나 또는 캐소드(110) 충돌에 의해 전자를 생성한다. 예컨대, 캐소드 전원 공급부(130)는 캐소드(110)로 제1 음전압을 인가하고, 애노드 전원 공급부(140)는 애노드(120)로 제1 음전압보다 낮은 제2 음전압을 인가할 수 있다. 또한, 캐소드 전원 공급부(130)는 캐소드(110)로 RF 전원을 인가하고, 애노드 전원 공급부(140)는 애노드(120)로 양의 전원을 인가할 수 있다.

그리고, 캐소드(110)와 애노드(120) 사이 공간에 형성된 전자는 애노드(120)의 홀(H)을 통해 하부로 방출되는데, 상기 애노드(120)는 다수의 홀(H)이 형성된 판 형상이면서 전자재료(10)측으로 초점 위치가 형성되도록 중앙라인이 일정 곡률반경을 갖도록 구성되고, 판의 중앙라인 기준으로 중심부에서 전기장의 세기가 가장 높고 중심부에서 외측으로 갈수록 전기장의 세기가 보다 작아지도록 구성된다. 즉, 도3 (D)에 도시된 바와 같이 일정 길이의 라인형상을 갖는 전자빔(E1)이 전자재료(10)측으로 방출된다.

이때, 애노드(120)의 전기장 세기를 위치에 따라 다르게 구성하는 방법으로는, 도3 (D)에 도시된 바와 같이 중심 라인의 홀(H)의 크기를 보다 작게하고, 중심 라인에서 외측으로 갈수록 홀(H)의 크기를 보다 크게 설정할 수 있다. 이외에 본 발명자가 2018년 10월 8일차 특허출원한 특허출원번호 10-2018-019875호(라인형태의 전자빔 방출장치)에서 실시된 각종 형태의 애노드 구조가 적용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

즉, 캐소드(110)의 고전압에 의한 전리된 가스 이온은 애노드(120)의 하부의 상대적으로 넓은 공간에 분포하고 있으며 이를 중앙 라인을 따라 보다 작은 홀(H)이 형성되어 전극 영역이 넓어지는 바, 전기장의 세기에 따라 애노드(120)의 홀(H)을 통과하면서 전기장의 세기가 큰 중심 라인을 향하도록 방향성을 갖게 됨으로써, 캐소드(110)에서 이차전자 발생시 중앙 라인으로 전자를 보다 집중시킬 수 있다.

또한, 도3 (C)에는 도시되지 않았지만, 애노드(120)의 하측에는 애노드(120)로부터 방출되는 제1 전자빔(E1)을 보다 고속화하기 위한 그리드 전극과 이 그리드 전극으로 전압을 공급하기 위한 그리드 전압공급부가 추가로 구비될 수 있다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면으로, 도4에는 전자재료의 표면층을 가공하기 위한 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 주요 부분에 대한 구성이 개략적으로 도시되어 있으며, 도1과 동일한 기능을 수행하는 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

도4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템은, 전자재료(10)의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료(10)측으로 제1 이온빔(I1)을 조사하는 제1 이온빔 발생장치(500)와, 상기 전자재료(10)의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치(500)와 마주하면서 전자재료(10)와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료(10)측으로 라인형태의 제2 이온빔(I2)을 조사하는 제2 이온빔 발생장치(600) 및, 상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치(500,600)에서 전자재료(10)측으로 조사되는 제1 및 제2 이온빔(I1,I2)의 초점 위치가 전자재표(10)의 표면층에 위치하도록 제1 및 제2 이온빔 발생장치(500,600)의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치(300)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 전자재료(10)는 도5에 도시된 바와 같이 전자재료(10)의 표면층(15)이 이온빔을 이용하여 가공처리할 가공층으로 설정된다. 제1 이온빔 발생장치(500) 및 제2 이온빔 발생장치(600)로부터 발생되는 제1 및 제2 이온빔(I1,I2)의 제1 및 제2 초점 위치(F1, F2)는 표면층(15)에 위치시킴으로써, 양 표면층(15) 영역을 각각 가공한다.

이때, 이온빔은 전자빔에 비해 그 크기가 크기 때문에 전자재료(10)의 내층으로 투입되지 못하기 때문에, 전자재료(10)의 양 표면층(15)에 조사되어 러프니스(ROUGHNESS)를 형성하는 공정을 수행한다. 이와 같이 전자재료(10)의 표면층(15)에 러프니스 가공이 이루어지게 되면, 표면적 증가로 인해 접착력을 향상시키는 기능을 제공할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예는 탄소섬유나 유리섬유와 같은 섬유 강화재에 에폭시 수지와 같은 액상 합성수지를 침투시킨 복합재인 프리프레그(PREPREG)에 접착성을 향상시키기 위한 가공처리에 적용될 수 있다. 예컨대, 10kV ~100kV 범위의 이온빔을 이용하여 프리프레그(PREPREG)의 표면층(15)에 2~3μm 깊이의 러프니스를 부여함으로써, 표면층의 표면적을 증가시켜 다른 소재와의 접착력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기한 제2 실시예에서 라인빔 제어장치(300)는 전자재료의 가공을 요구되는 이온빔의 세기를 일정 수로 나누어 일정 시간 단위로 분할하여 조사하도록 제1 및 제2 이온빔 발생장치(500,600)의 전압레벨을 제어할 수 있으며, 이온빔 발생시마다 이온빔 발생장치의 빔 조사각을 다르게 설정하는 것도 가능함은 물론이다.

한편, 도4에 도시된 제1 및 제2 이온빔 발생장치는 동일한 구성으로 이루어지고, 도6에 도시된 제1 이온빔 발생장치(500)의 주요 구성을 이용하여 제1 및 제2 이온빔 발생장치의 구성을 설명한다.

도6 (E)를 참조하면, 제1 이온빔 발생장치(500)는 캐소드(510)와 캐소드(510)의 하측에 일정 이격되는 위치에 배치되는 애노드(520), 캐소드(510)로 전원을 공급하는 캐소드 전원 공급부(530) 및, 애노드(520)로 전원을 공급하는 애노드 전원 공급부(540)를 포함하여 구성된다.

상기 캐소드 전원 공급부(530)는 캐소드(510)로 RF 전원을 인가하고, 상기 애노드 전원 공급부(540)는 애노드(520)로 음 전압을 인가한다. 예컨대, 캐소드 전원 공급부(530)는 0.5 ~ 20kW 의 RF 전원을 캐소드(510)로 인가하고, 애노드 전원 공급부(540)는 100 ~ 1,000 kV의 음 전압을 애노드(520)로 인가한다.

즉, 제1 이온빔 발생장치(500)는 공정가스가 유입된 상태에서 캐소드(510)로 일정 레벨의 RF 전원이 인가됨과 더불어, 애노드(520)로 음 전압이 인가되면, 캐소드(510)와 애노드(520) 사이에서 공정가스가 전리되어 플라즈마를 형성하고, 캐소드(510)와 애노드(520)간의 전압차에 의해 플라즈마상의 이온이 애노드(520)에 이끌려 애노드(520)에 형성된 애노드 홀(H)을 통해 전자재료(10)측으로 방출된다.

이때, 상기 애노드(520)는 도6의 (F)에 도시된 바와 같이, 캐소드(510)에 대응되는 크기의 판형상으로 제1 및 제2 메탈층(521,522) 사이에 일정 두께를 갖는 절연층(523)을 형성하도록 구성되면서, 전자재료(10)측으로 초점 위치가 형성되도록 중앙라인이 일정 곡률반경을 갖도록 구성됨으로써, 플라즈마상의 이온을 중심 라인에 대응되는 라인형태로 집중화하여 방출하도록 구성된다. 상기 애노드(520)는 이외에 본 발명자가 2018년 12월 14일자 특허출원한 특허출원번호 10-2018-0161915호(라인형태의 이온빔 방출장치)에서 실시된 각종 형태의 애노드 구조가 적용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도6 (E)에는 도시되지 않았지만, 애노드(520)의 하측에는 애노드(520)로부터 방출되는 제1 이온빔(I1)을 보다 고속화하기 위한 그리드 전극과 이 그리드 전극으로 전압을 공급하기 위한 그리드 전압공급부가 추가로 구비될 수 있다.

도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템의 구성을 설명하는 도면으로, 도7은 전자재료(10)의 표면층에 서로 다른 라인빔을 이용하여 가공처리를 수행하는 전자재료 가공시스템의 주요 부분에 대한 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도7을 참조하면, 본 발명에 따른 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템은 전자재료(10)의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료(10)측으로 전자빔(E)을 조사하는 전자빔 발생장치(700)와, 전자재료(10)의 타측에 상기 전자빔 발생장치(700)와 마주하면서 전자재료(10)로부터 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재ㄹ료10)측으로 이온빔(I)을 조사하는 이온빔 발생장치(800) 및, 상기 전자빔 발생장치와 이온빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 전자빔과 이온빔의 초점 위치가 전자재료(10)의 표면층에 위치하도록 전자빔 발생장치와 이온빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치(300)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 전자재료(10)는 도8에 도시된 바와 같이 전자재료(10)의 표면층(15)의 일측은 전자빔(E)을 이용하고 가공처리하고, 타측은 이온빔(I)을 이용하여 가공처리한다. 즉, 전자빔 발생장치(700) 및 이온빔 발생장치(800)로부터 발생되는 전자빔(E)과 이온빔(I)의 초점 위치를 해당 표면층(15)에 각각 위치시킴으로써, 양 표면층(15) 영역을 서로 다르게 각각 가공한다.

본 발명의 제3 실시예는 수소연료전지에서 일측 표면층이 20~50μm 인 분리막으로 이용되는 소수성의 불소계수지에 적용될 수 있는 것으로, 일측 표면을 수소 이온의 전달효율을 향상시키기 위해 친수성으로 개질하는 가공을 수행하고, 타측은 러프니스 가공처리를 수행하는 경우에 적용될 수 있다. 예컨대, 20 ~ 100 KGy 범위의 전자빔을 이용하여 불소계수지의 일측 표면의 일정부분에 분자변화를 유도하여 친수성으로 바꾸고, 이온빔을 이용하여 타측 표면에 러프니스를 형성하여 접착력 증대하여 타 재료들과의 접합을 용이하게 할 수 있다. 본 발명자가 불소계수지 전자재료(10)에 대한 친수성 테스트를 수행한 결과, 불소수지의 C-F 계의 절단으로 contact angle 이 82 도 에서 55 도로 개선 되어 친수성이 증가함을 알 수 있었다.

또한, 상기한 제3 실시예에서 라인빔 제어장치(300)는 전자재료(10)의 가공을 요구되는 전자빔 및 이온빔의 세기를 일정 수로 나누어 일정 시간 단위로 분할하여 조사하도록 전자빔 발생장치(700)와 이온빔 발생장치(800)의 전압레벨을 제어할 수 있으며, 전자빔 및 이온빔 발생시마다 빔 조사각을 다르게 설정하는 것도 가능함은 물론이다.

한편, 본 발명에 있어서는 전자재료(10)의 양측에 각각 적어도 둘 이상의 복수의 라인빔 발생장치를 구비하여 구성하는 것도 가능하다. 도9에는 전자재료(10)의 양측에 각각 두개의 라인빔 발생장치가 구비되는 구성에서의 전자재료(10)로 인가되는 빔이 도시되어 있다.

도9를 참조하면, (G)는 전자재료(10)를 기준으로 일측에 제1 및 제2 전자빔 발생장치를 구비하고, 타측에 제3 및 제4 전자빔 발생장치를 구비하는 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 것으로, 서로 다른 위치에서 도1과 같은 방식으로 전자빔(E1과 E3, E2와 E4)을 중첩하여 동시에 가공층(11)에 대한 가공 공정을 수행할 수 있다.

또한, (B)에는 전자재료(10)를 기준으로 일측에 제1 및 제2 이온빔 발생장치를 구비하고, 타측에 제3 및 제4 이온빔 발생장치를 구비하는 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 것으로, 서로 다른 위치에서 도4와 같은 방식으로 전자재료(10)의 표면층(15)으로 이온빔(I1,I2,I3,I4)을 조사하여 표면의 접착성을 향상시키는 러프니스 공정을 수행할 수 있다.

또한, (C)에는 전자재료(10)를 기준으로 일측에 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치를 구비하고, 타측에 제2 전자빔 발생장치와 제2 이온빔 발생장치를 구비하는 전자재료 가공시스템에서의 전자재료(10) 가공 과정을 예시한 것으로, 제1 및 제2 전자빔 발생장치를 이용하여 전자재료(10) 내층에 형성된 가공층(11)에 대한 가공처리를 수행하고, 제1 및 제2 이온빔 발생장치를 이용하여 전자재료(10) 표면층(15)에 대한 러프니스 처리를 동시에 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서는 도9의 (A),(B),(C)와 같이 전자재료(10)의 양측에 적어도 둘 이상의 라인빔 발생장치가 각각 구비되는 시스템에 있어서는, 전자재료(10)의 각 측에 대해 전자재료(10)로 인가되는 라인빔 발생장치의 라인빔 조사각을 서로 다르게 설정하여 특정 부분에 대한 가공을 보다 집중적으로 수행하도록 할 수 있다. 도10에는 도9 (B)의 전자재료 가공시스템에서 적용하여 전자재료(10)의 양측에서 두 개의 이온빔(I1과 I2, I3와 I4)이 서로 다른 조사각을 갖는 구성이 예시되어 있다.

100, 200, 700 : 전자빔 발생장치, 500, 600, 800 : 이온빔 발생장치,
300 : 라인빔 제어장치,
10 : 전자재료, 11 : 가공층,
15 : 표면층,
C : 챔버, E : 전자빔,
I : 이온빔, F : 초점 위치.

Claims

일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 발생장치와,
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치에 마주보면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하는 제2 전자빔 발생장치 및,
상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 및 제2 전자빔이 전자재료를 관통하지 않으면서 전자재료의 가공층 영역에서만 중첩되도록 제1 및 제2 전자빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고,
상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치와 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 일측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치와,
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제2 이온빔을 조사하는 제2 이온빔 발생장치 및,
상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 및 제2 이온빔의 초점 위치가 표면층에 위치하도록 제1 및 제2 이온빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고,
상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치와 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 일측 표면층에 계질변화를 수행하기 위한 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 발생장치와,
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되어 전자재료의 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치 및,
상기 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료로 조사되는 제1 전자빔과 제1 이온빔의 초점 위치가 전자재료의 표면층에 위치하도록 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치의 구동 전압레벨을 제어하는 라인빔 제어장치를 포함하여 구성되고,
상기 제1 전자빔 발생장치와 제1 이온빔 발생장치 및 전자재료는 진공환경의 챔버 내에 구비되어 가공처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항에 있어서,
상기 전자재료의 일측에는 일측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제1 이온빔을 조사하는 제1 이온빔 발생장치가 추가로 구비되고, 타측에는 타측 표면층에 러프니스를 형성하기 위한 라인형태의 제2 이온빔을 조사하는 제2 이온빔 발생장치가 추가로 구비되고,
상기 라인빔 제어장치는 상기 제1 및 제2 전자빔 발생장치를 제어하여 전자재료의 내층에 형성된 가공층에서만 제1 및 제2 전자빔을 중첩하여 조사하도록 제어함과 더불어, 상기 제1 및 제2 이온빔 발생장치로 인가되는 전압 레벨을 제어하여 전자재료의 양측 표면층에 러프니스를 형성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자재료를 중심으로 양 측에는 둘 이상의 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치가 각각 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자재료를 중심으로 양 측에는 적어도 하나 이상의 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치가 각각 구비되어 구성되고,
각 측에 구비되는 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치는 전자재료의 동일 영역에 대해 서로 다른 각도로 전자빔 또는 이온빔을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라인빔 제어장치는 전자재료의 가공을 요구되는 라인빔의 세기를 일정 수로 나누어 분할된 세기로 다수회 라인빔을 조사하도록 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치의 전압레벨을 제어하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라인빔 제어장치는 전자재료의 가공을 요구되는 라인빔의 세기를 일정 수로 나누어 분할된 세기로 다수외 라인빔을 조사하도록 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치의 전압레벨을 제어하되,
라인빔 발생시마다 전자빔 발생장치 또는 이온빔 발생장치의 빔 조사각을 다르게 설정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자재료는 에폭시 수지, 폴리올레핀 수지, 탄화수소계 수지 및 불소계 수지를 포함하는 고분자 재료와 산화물 박막인 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자빔 발생장치는 전자빔을 전자재료로 조사하여 전자재료의 경량성, 내열성, 연성, 탄성을 포함하는 물성 특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자빔 발생장치는 제1 전압이 인가되는 캐소드와 그 하측에 일정 거리 이격되게 제2 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 챔버 내부로 유입된 가공을 위한 공정가스가 전리됨으로써 방출되는 전자를 이용하여 라인형태의 전자빔을 생성하도록 구성되되,
상기 애노드는 다수의 홀이 형성된 판 형상이면서 전자재료측으로 초점 위치가 형성되도록 중앙라인이 일정 곡률반경을 갖도록 구성되고,
판의 중앙라인 기준으로 중심부에서 전기장의 세기가 가장 높고 중심부에서 외측으로 갈수록 전기장의 세기가 보다 작아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온빔 발생장치는 RF 전원이 인가되는 캐소드와, 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 음의 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리됨으로써 플라즈마를 형성하고, 캐소드와 애노드간의 전압차에 의해 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 플라즈마상의 이온이 하측으로 방출되되,
상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 제1 및 제2 메탈층 사이에 일정 두께를 갖는 절연층을 형성하도록 구성되면서, 전자재료측으로 초점 위치가 형성되도록 중앙라인이 일정 곡률반경을 갖도록 구성됨으로써, 플라즈마상의 이온을 중심 라인에 대응되는 라인형태로 집중화하여 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공시스템.
진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제1 전자빔을 조사하는 제1 전자빔 조사단계와,
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 전자빔 발생장치에 마주보면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되는 제2 전자빔 발생장치에서 전자재료의 내층에 형성된 가공층으로 라인형태의 제2 전자빔을 조사하는 제2 전자빔 조사단계를 포함하여 구성되고,
상기 제1 및 제2 전자빔은 전자재료를 관통하지 않으면서 전자재료 내의 가공층 영역에서만 중첩되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법.
진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 라인형태의 제1 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제1 이온빔 조사단계와
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료와 일정 거리 이격되게 배치되는 제2 이온빔 발생장치에서 전자재료의 타측 표면층에 제2 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제2 이온빔 조사단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법.
진공환경의 챔버 내에서 일정 두께를 갖는 전자재료에 전자빔 또는 이온빔으로 이루어지는 라인빔을 조사하여 전자재료에 대한 가공처리를 수행하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 전자빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 전자빔을 조사하여 표면층 계질변화를 수행하는 전자빔 조사단계와,
상기 전자재료의 타측에 일정 거리 이격되게 배치되는 이온빔 발생장치에서 전자재료의 타측 표면층에 이온빔을 조사하여 표면층 러프니스를 형성하는 이온빔 조사단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법.
제13항에 있어서,
상기 전자재료의 일측에 일정 거리 이격되게 배치되는 제1 이온빔 발생장치에서 전자재료의 일측 표면층에 제1 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제1 이온빔 조사단계와,
상기 전자재료의 타측에 상기 제1 이온빔 발생장치와 마주하면서 전자재료의 타측 표면층에 제2 이온빔을 조사하여 러프니스를 형성하는 제2 이온빔 조사단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인빔을 이용한 전자재료 가공방법.