KR20210020436A - 접합부품 - Google Patents

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KR20210020436A
KR20210020436A KR1020190099732A KR20190099732A KR20210020436A KR 20210020436 A KR20210020436 A KR 20210020436A KR 1020190099732 A KR1020190099732 A KR 1020190099732A KR 20190099732 A KR20190099732 A KR 20190099732A KR 20210020436 A KR20210020436 A KR 20210020436A
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안범모
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(주)포인트엔지니어링
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Abstract

본 발명은 마찰교반용접에 의해 용접된 접합부품에 관한 것으로서, 특히, 내부에 형성되는 유로가 서로 간섭하지 않고 분리되는 구조로 형성되는 접합부품에 관한 것이다.

Description

접합부품{BONDING COMPONENT}
본 발명은 마찰교반용접에 의해 용접된 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 반도체 소자를 제조하는데 이용되고 있다. 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. 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)이 형성될 수 있다.
그러나 위 배경기술은 금속 충전재(예를 들어, 용접의 경우 용가재(filler metal))를 이용하여 용융상태에서 용접 또는 접합하는 방식이다. 따라서 홀(4)을 통해 프로세스 유체가 주입될 경우, 용접 또는 접합 부위인 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 상태이다. 용접부 또는 접합부(3)는 홀(4) 내벽을 통과하는 프로세스 유체에 노출되어 부식될 수 있다.
용접부 또는 접합부(3)는 피접합부재(1)들 간의 계면일 수 있다. 이러한 계면에서 부식이 발생될 경우, 부식에 의한 이물질이 계면을 따라 그루브(2)와 같은 온도 조절 공간으로 전달될 수 있다. 그 결과 온도 조절 공간의 기능적 오류가 유발될 수 있다. 온도 조절 공간에 기능적 오류가 발생할 경우, 유체 투과 부재의 온도가 불균일해지면서 홀(4)의 위치가 변형되고 제품 자체가 변형되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 특허문헌 1의 샤워헤드 및 특허문헌 2의 디퓨져와 같은 유체 투과 부재는 그루브(2)와 연통되어 홀(4)을 통과하는 프로세스 유체와 다른 프로세스 유체가 통과하는 유체홀이 형성될 수 있다. 이로 인해 이종의 프로세스 유체를 분사하는 구조가 형성될 수 있다.
그러나 배경기술에 따른 유체 투과 부재는 이종의 프로세스 유체를 분사하는 구조에서 용접부 또는 접합부(3)의 금속 충전재가 프로세스 유체에 노출되어 계면에 부식이 심화되는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 프로세스 유체 분사시 부식으로 인해 발생한 파티클이 함께 분사되게 된다. 그 결과 웨이퍼 또는 글라스상에 막을 형성하는데 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 불량품을 양산하는 문제가 발생할 수 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 중공 채널과 프로세스 유체가 분사되는 홀이 서로 연통되지 않게 형성되면서 홀의 하부 개구의 위치를 일정하게 배열할 수 있는 접합부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 접합부품은, 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 접합부품에 있어서, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널; 및 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하고, 상기 홀은 상기 중공 채널이 형성된 중공 채널 영역에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀은 상기 피접합부재의 상, 하를 관통하되 상기 홀의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀의 적어도 일부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 하부에 위치하는 홀은 상기 피접합부재들의 계면의 수직 투영 영역의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재들의 상기 비용접 계면의 수직 투영 영역의 범위 내에서 상기 홀은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 홀은 동일한 피치 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀의 적어도 일부는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피접합부재는 제1그루브가 형성된 제1그루브 영역과 상기 제1그루브가 형성되지 않은 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재; 상기 제1피접합부재의 일면에 위치하며, 제2그루브가 형성된 제2그루브 영역과 상기 제2그루브가 형성되지 않은 제2그루브 비영역이 구비된 제2피접합부재; 및 상기 제2피접합부재의 일면에 위치하는 제3피접합부재를 포함하고, 상기 제1그루브 및 상기 제2그루브에 의해 상기 접합부품의 내부에는 상기 중공 채널이 복수개의 층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널을 따라 형성되어 상기 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 내부에 형성되어 상기 중공 채널과 연통되는 연통 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 조절 매체는 유체 또는 열선인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 조절 매체는 히팅 또는 쿨링 매체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 접합부품은, 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 접합부품에 있어서, 상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및 상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 제거하며, 상기 제1유체홀은 상기 제1중공 채널이 형성된 제1중공 채널 영역에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체홀은 상기 피접합부재의 상, 하를 관통하되 상기 제1유체홀의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체홀의 적어도 일부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 제1유체홀은 상기 피접합부재들의 계면의 수직 투영 영역의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 제1유체홀 및 상기 제2유체홀은 동일한 피치 간격을 두고 형성되어 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 제2중공 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부품의 내부에 형성되어 상기 제1중공 채널과 연통되는 연통 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 접합부품은 용접영역에 의해 내부에 구비된 유로가 서로 연통되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 유로 사이에 형성되는 용접영역에 의해 계면이 존재하지 않는 구조로 형성되어 상호 부정적인 작용이 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 접합부품의 하부에 형성되는 홀의 개구를 일정하게 배열할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배경이 되는 기술을 개략적으로 도시한 도.
도 2는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 본 발명의 바람직한 제1실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 3은 본 발명의 제2실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 4는 마찰교반용접에 의해 중공 채널 사이에 복수개의 용접영역이 형성되는 실시 예를 도시한 도.
도 5는 중공 채널이 복층 구조인 실시 예를 도시한 도.
도 6은 본 발명의 제3실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 7은 본 발명의 제4실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 8은 본 발명의 제4실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도.
도 9는 본 발명의 제5실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 10은 본 발명의 제5실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도.
도 11 내지 14는 본 발명의 제6실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 15는 본 발명의 제7실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도.
도 16은 본 발명의 제7실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도.
도 17은 본 발명의 제8실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 18은 본 발명의 제9실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 19는 본 발명의 제9실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도.
도 20은 본 발명의 제10실시 예를 개략적으로 도시한 도.
도 21은 본 발명의 실시 예들을 구비하는 반도체 또는 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 분명해질 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 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 실시 예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조 번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시 예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
본 발명의 접합부품은 적어도 2개의 피접합부재들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 내부에 형성되는 유로(예를 들어, 중공 채널, 홀(유체홀))간에 계면이 존재하지 않는 구조를 가질 수 있다. 접합부품의 경우, 마찰교반용접에 의해 용접되어 유로간의 계면이 존재하지 않는 구조라면 그 구조에 대한 한정은 없다.
접합부품은 반도체 또는 디스플레이 공정에서 웨이퍼 또는 글라스상에 프로세스 유체를 분사할 수 있는 샤워헤드 또는 디퓨져일 수 있다.
접합부품은 온도 조절 측면에 중점을 둘 경우, 중공 채널에 온도 조절 매체를 구비할 수 있다. 이 경우, 프로세스 유체를 분사하는 홀이 중공 채널을 간섭하지 않는 구조에 의해 홀과 중공 채널간의 부정적인 작용을 방지할 수 있다.
또한, 접합부품은 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 둘 경우, 제1, 2유체홀을 각각 구비할 수 있다. 이 경우, 접합부품은 유로간의 계면이 존재하지 않는 구조로 인하여 계면을 따라 제1, 2유체홀간의 부정적인 작용이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는 마찰교반용접에 의해 용접된 접합부품이 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서 프로세스 유체를 분사할 수 있는 디퓨져인 것으로 예시하여 설명한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1실시 예
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 기술적 특징이 되는 마찰교반용접에 의해 용접된 제1실시 예의 접합부품의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 도 2에서는 접합부품의 적어도 일부가 확대되어 개략적으로 도시된다.
제1실시 예의 접합부품(101)은 적어도 2개의 피접합부재(1)와, 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널(200), 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀(20')을 포함하여 구성될 수 있다.
접합부품(101)은 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 형성될 수 있다. 이 경우, 적어도 2개의 피접합부재(1)들은 상, 하로 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 다만, 본 발명에서는 하나의 예로서 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접되는 것으로 설명하지만, 접합부품(101)을 구성하는 피접합부재(1)들의 구조는 이에 한정되지 않는다.
피접합부재(1)들이 상, 하로 적층되어 용접될 경우, 피접합부재(1)는 하부에 위치하는 제1피접합부재(1a) 및 상부에 위치하는 제2피접합부재(1b)로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)가 구비될 수 있다. 본 발명의 접합부품(101)을 구성하는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에는 그루브(2)가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)에는 그루브(2)가 형성될 수 있다. 제1피접합부재(1a)에 형성된 그루브(2)는 제1그루브(2a)일 수 있다.
그루브(2)는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성됨으로써 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접되어 접합부품(101)으로 형성되었을 때 내부에 유체가 이동하거나 열선과 같은 온도 조절 수단이 구비되는 공간을 제공한다. 또는 히팅 또는 쿨링 매체가 구비되는 공간을 제공할 수 있다. 다시 말해, 그루브(2)에 의해 접합부품(101)의 내부에는 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널(200)이 형성될 수 있다.
제1피접합부재(1a)의 계면에 복수개의 그루브(2)가 형성되면서, 제1피접합부재(1a)의 계면은 그루브(2)가 형성된 그루브 영역과 그루브(2)가 형성되지 않은 그루브 비영역(2')이 존재할 수 있다. 다시 말해, 제1피접합부재(1a)의 계면은 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역(2a')이 존재할 수 있다. 그루브 비영역(2')의 적어도 일부는 마찰교반용접이 수행되는 영역일 수 있다. 따라서, 그루브 비영역(2')의 적어도 일부에 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a)를 구비한 다음 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 상부에 제2피접합부재(1b)를 적층될 수 있다.
이러한 피접합부재(1)들은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 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.
하나의 예로서, 2개의 피접합부재의 계면이 전체적으로 용접된 경우, 2개의 피접합부재는 온도구배에 의해 일체 거동을 하게 된다. 반면에 본 발명과 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 거동하는 반면에 피접합부재들이 전체적으로 용접된 구성은 굽힙력에 단면적이 일체 거동을 하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 적어도 2개의 피접합부재(1)가 서로 부분적으로 용접된 구성은, 적어도 2개의 피접합부재(1)가 서로 전체적으로 용접된 구성에 비해 온도 조절 매체에 의한 굽힙 변형의 보정이 보다 신속하게 이루어질 수 있다.
피접합부재(1)들의 계면에 형성되는 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 이 경우, 접촉 부위는 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2')과 계면에 그루브(2)가 형성되지 않은 제2피접합부재(1b)이 접촉됨으로써 형성되는 부위일 수 있다. 따라서, 제1피접합부재(1a)의 그루브 비영역(2')과 대응되는 위치의 제2피접합부재(1b)의 일영역이 마찰교반용접에 의해 용접되어 그루브 비영역(2')의 적어도 일부와 대응되는 제2피접합부재(1b)의 일영역의 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
마찰교반용접은 소재를 용융시키지 않고 용접하는 방식이므로, 기존 용융 용접 또는 접합 방식에 비하여 액상에서 고상으로의 변태에 따른 기공, 응고균열, 잔류응력 등과 같은 결함 생성이 작다. 피접합부재(1)들의 계면에서 형성되는 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합될 경우 툴(10b)이 접촉되면서 열을 발생시킨다. 그런 다음 툴(10b)의 상부에 결합된 숄더(10a)가 접촉되면서 가열영역을 확대시킨다. 그런 다음 툴(10b) 또는 피접합부재(1)의 이동으로 툴(10b) 아래 부분의 소재가 소성유동하여 너겟존(nugget zone)을 형성함으로써 접합이 이루어지게 된다. 너겟존은 높은 열과 변형량으로 인해 회복과 재결정이 일어나는 부분으로서 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 회전 속도가 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 상호 마찰에 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(101)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 재질의 경우 상기한 구성에 한정되지 않는다.
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(101)의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널(200)과 프로세스 유체가 통과하는 홀(20') 사이의 계면의 적어도 일부를 제거하여 유체홀(20') 내부에서 발생하는 파티클이 중공 채널(200)로 이동하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 홀(20')을 통과하는 프로세스 유체가 계면을 따라 침투하여 중공 채널(200)에 이르는 것이 방지되고, 중공 채널(200)을 통과하는 유체와 같은 온도 조절 매체가 계면을 따라 침투하여 홀(20')에 이르는 것이 방지된다.
또한, 본 발명은 용접영역(w)에 의해 홀(20') 형성시 홀(20')이 중공 채널(200)을 간섭하지 않으면서 부정적인 작용을 일으키지 않도록 서로 분리되는 구조를 형성하는 것이 쉬워질 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 계면의 그루브 비영역(2')의 적어도 일부에는 마찰교반용접에 의해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 그루브 비영역(2')의 적어도 일부에 용접영역(w)이 형성되면서 그루브(2)가 존재하는 그루브 영역이 형성될 수 있다. 그루브 영역에는 그루브(2) 및 마찰교반용접이 수행되지 않은 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부가 존재할 수 있다. 이 경우, 접합부품(101)은 그루브(2)에 의해 중공 채널(200)이 형성되므로, 그루브 영역은 중공 채널 영역(200')을 의미할 수 있다. 따라서, 중공 채널 영역(200')은 중공 채널(200) 및 마찰교반용접이 수행되지 않은 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부가 포함된 영역일 수 있다.
중공 채널 영역(200')은 용접영역(w)에 의해 홀(20')과 분리되는 구조로 형성될 수 있다. 그러므로 중공 채널 영역(200')은 용접영역(w)에 의해 고립되는 형태일 수 있다. 또한, 중공 채널 영역(200')은 용접영역(w)에 둘러쌓여 홀(20')이 용접영역(w)을 지나면서 형성되더라도 중공 채널 영역(200')을 둘러쌓는 용접영역(w)의 적어도 일부에 의해 홀(20')과 분리되는 형태일 수 있다.
용접영역(w)에는 용접영역(w)을 관통하는 홀(20')이 구비될 수 있다. 용접영역(w)을 지나는 홀(20')은 용접영역(w)의 폭보다 작은 폭으로 형성될 수 있다. 이로 인해 홀(20')은 용접영역(w)의 범위 내에 형성되는 형태일 수 있다. 용접영역(w)의 범위 내에 형성되는 홀(20')은 주변이 용접영역(w)의 적어도 일부에 의해 둘러쌓인 형태일 수 있다. 이로 인해 피접합부재(1)들의 계면에서 생성되는 파티클 및 계면을 따라 이동하는 부정적인 요인들이 홀(20')로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
용접영역(w)에 형성되는 홀(20')은 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 형성될 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 중공 채널 영역(200')은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)에 둘러쌓이는 구조일 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 용접영역(w)을 상, 하로 관통하는 홀(20')이 형성될 경우 중공 채널(200)과 홀(20') 사이에 용접영역(w)이 구비되는 구조가 형성될 수 있다. 이를 통해 중공 채널(200)과 홀(20')간의 물리적·화학적 작용이 차단될 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 제1실시 예에서 홀(20')이 형성되는 영역은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)으로서 툴(10b)을 이용하여 피접합부재(1)들 간의 상호 마찰에 의해 마찰열이 발생하고, 마찰열로 인해 툴(10b) 주변의 피접합부재(1)가 연화되며 툴(10b)의 교반에 의해 피접합부재(1)의 소성유동으로 접합면의 피접합부재(1)가 강제적으로 혼합되어 형성되는 영역이다. 따라서, 용접영역(w)에서의 피접합부재(1)간의 계면은 강제적으로 혼합됨으로써 제거된다. 이로 인해 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하면서 용접영역(w)을 관통하는 홀(20')이 형성될 경우, 홀(20')이 중공 채널(200)을 간섭하지 않는 구조로 형성되어 부정적인 작용이 방지될 수 있다.
피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(20')은 용접영역(w)의 적어도 일부를 관통하도록 형성되면서 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 형성될 수 있다. 다시 말해, 접합부품(101)에 형성되는 홀(20')의 적어도 일부는 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
도 2(c)에서는 홀(20')이 용접영역(w)을 관통하면서 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 형성되는 것으로 도시하였지만, 홀(20')의 구조는 이에 한정되지 않는다. 홀(20')은 용접영역(w)을 관통하지 않고 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 형성되어도 무방하다.
홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 지나지 않으므로 중공 채널(200)과 간섭되지 않고 중공 채널(200)과의 물리적·화학적 작용이 차단되는 구조로 형성될 수 있다. 특히 홀(20')은 중공 채널(200)과 유체적으로 서로 분리되어 유체적으로 서로 간섭되지 않는다.
접합부품(101)에 형성되는 홀(20')은 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성된다. 바람직하게는 중공 채널(200)과 인접하는 위치에 형성되는 홀(20')은 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하되 홀(20')의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성될 수 있다. 이로 인해 접합부품(101)에 형성되는 홀(20') 중 중공 채널(200)과 인접하는 위치에 형성되는 홀(20')이 직선 및 사선 형태로 구성되거나 사선 형태로 구성되어 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하는 구조가 형성될 수 있다.
접합부품(101)에 형성되는 홀(20')은 홀(20')을 통과하는 프로세스 유체를 프로세스 유체 분사 대상(예를 들어, 반도체 제조 공정일 경우 웨이퍼, 디스플레이 제조 공정일 경우 글라스)상으로 균일하게 공급하기 위하여 홀(20')의 하부 개구(22)의 피치 간격이 일정한 피치 간격을 두고 형성되도록 형성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 본 발명의 홀(20')은 홀(20') 내부로 프로세스 유체가 공급되는 상부 개구(21) 및 홀(20') 내부를 통과한 프로세스 유체가 프로세스 유체 분사 대상으로 분사되는 하부 개구(22)를 포함할 수 있다.
이 경우, 접합부품(101)에는 홀(20')을 통해 분사되는 프로세스 유체를 프로세스 유체 분사 대상으로 균일하게 분사하기 위하여 홀(20')의 하부 개구(22)가 일정한 피치 간격을 두고 형성되도록 홀(20')이 형성될 수 있다. 이로 인해 접합부품(101)은 접합부품(101)의 하부에 위치하는 홀(20')이 동일한 피치 간격을 두고 형성되는 구조를 가질 수 있다.
접합부품(101)의 하부에 위치하는 홀(20')이 동일한 피치 간격을 두고 형성될 경우, 접합부품(101)의 하부에 위치하는 홀(20') 중 적어도 어느 하나는 중공 채널(200)을 포함하는 중공 채널 영역(200')의 하부에 위치할 수 있다. 다시 말해, 접합부품(101)의 하부에 위치하는 홀(20')은 피접합부재(1)들의 비용접 계면의 수직 투영 영역의 범위 내에 형성되는 형태일 수 있다.
이 경우, 홀(20')이 중공 채널(200)과 간섭되지 않는 구조로 형성되기 위해서, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 홀(20')은 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하되 홀(20')의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성될 수 있다. 구체적으로 중공 채널 영역(200')의 수직 투영 영역의 범위 내에 형성되는 홀(20')은 홀(20')의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성될 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하는 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 구조로 형성되도록 홀(20')의 내부 유로는 중공 채널 영역(200')을 형성하는 용접영역(w)의 적어도 일부를 지나면서 형성될 수 있다.
하나의 예로서 도 2(c)에 도시된 바와 같이 홀(20')은 경사지게 형성되어 하부 개구(22)가 중공 채널 영역(200')의 하부에 형성될 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 접합부품(101)에 형성되는 홀(20') 중 중공 채널 영역(200')과 인접하는 홀(20')은 직선 및 사선 형태로 홀(20')이 형성될 수 있고, 중공 채널(200)에 인접하지 않는 위치의 홀(20')은 직선 형태 또는 직선 및 사선 형태로 형성될 수도 있다.
피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 홀(20')은 중공 채널(200)과 간섭되지 않는 구조로 형성되기 위하여 적어도 일부가 경사지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 홀(20')의 적어도 일부는 경사지게 형성될 수 있다. 바람직하게는 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치에서 피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 홀(20')은 적어도 일부가 경사지게 형성되어 중공 채널(200)과 간섭되지 않고 형성될 수 있다.
중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치에 형성되는 홀(20')은 접합부품(101)의 하부에 위치하는 하부 개구(22)가 피접합부재(1)들의 비용접 계면의 수직 투영 영역의 범위내에 형성되면서 수직 투영 영역의 범위 내에서 경사지게 형성되는 형태일 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 도면상 각각의 중공 채널 영역(200')의 좌, 우측으로 인접하는 위치의 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200) 및 중공 채널 영역(200')에 존재하는 피접합부재(1)들의 계면과 간섭되지 않는 구조로 형성되며, 접합부품(101)의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태, 접합부품(101)의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되는 구조로 홀(20')이 형성되되, 중공 채널(200)과 간섭되지 않으면서 분리되는 영역 구조로 형성될 수 있다.
접합부품(101)에 형성되는 홀(20')의 경우, 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')이 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200)과 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 형성되기 위하여 접합부품(101)의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태, 접합부품(101)의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 형성될 수 있다. 이를 제외한 나머지 위치에 형성되는 홀(20')은 직선 형태, 사선 형태 또는 직선과 사선 형태를 포함하여 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성될 수 있는 적합한 형태로 형성될 수 있다.
이처럼 제1실시 예의 접합부품(101)에 형성되는 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 형성될 수 있다.
도 2(c)의 도면상 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역에 형성되는 홀(20') 중 각각의 용접영역(w)에 형성된 복수개의 홀(20')이 중공 채널 영역(200')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 하나의 예로서 도 2(c)에 도면상 좌측에 형성된 용접영역(w)을 제1용접영역(w1)이라고 할 경우, 순차적으로 제2용접영역(w2) 및 제3용접영역(w3)이 존재하는 형태일 수 있다.
이 경우, 제1용접영역(w1)에 직선 및 사선 형태가 결합된 홀(20')과 직선 형태로만 형성된 홀(20')이 교차되어 형성되고, 제1용접영역(w1)상의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되는 형태로 형성될 수 있다.
제1용접영역(w1)을 관통하여 형성되는 복수개의 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 제2용접영역(w2)에 대칭되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도 2(c)의 도면상 제2용접영역(w2)의 우측으로 인접하게 형성되는 중공 채널 영역(200')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 제3용접영역(w3)에 제2용접영역(w2)에 형성되는 복수개의 홀(20')과 대칭되는 형태로 홀(20')이 형성될 수 있다.
이 경우, 각각의 용접영역(w1, w2, w3)에 형성되는 홀(20')의 개수 및 형상은 하나의 예로서 이에 한정되지 않는다. 다만, 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 홀(20')을 대칭되는 형태로 형성하는 것이 보다 효율적으로 홀(20')을 형성하는 방식일 수 있다. 본 발명의 경우, 홀(20')이 중공 채널(200)과의 유체적인 간섭을 피하면서 효율적으로 형성되는 구조이므로 이처럼 어느 하나의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 제1실시 예의 접합부품(101)에 형성되는 홀(20')은 접합부품(101)의 상부에 위치하는 구간을 공통홀로 형성하여 공통홀에서 접합부품(101)의 하부에 위치하는 복수개의 하부 개구(22)로 분지되는 형태로 형성될 수도 있다. 다시 말해, 하나의 홀이 공통홀 및 적어도 2개의 분지홀로 구성되어 분지홀의 개구가 접합부품(101)의 하부에서 동일한 피치 간격으로 형성되는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')로 공급되는 프로세스 유체를 분지홀로 균등하게 공급하기 위하여 분지홀은 동일한 내경으로 형성되되, 분지홀과 연결되는 공통홀의 내경은 분지홀의 내경보다 큰 내경(바람직하게는 2배)으로 형성될 수 있다. 이로 인해 공통홀로 공급된 프로세스 유체가 균등하게 분지홀로 분배될 수 있다.
홀(20')이 공통홀 및 분지홀로 구성될 경우, 공통홀은 상부 개구와 연통하여 구성될 수 있고, 분지홀은 하부 개구와 연통하여 구성될 수 있다. 이 경우, 하부 개구는 동일한 피치 간격을 두고 형성될 수 있도록 분지홀이 형성될 수 있다.
공통홀 및 분지홀을 포함하는 홀은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다. 이러한 홀은 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하되, 공통홀의 하부에서 분지홀이 형성되는 구조에 의해 홀의 내부 유로가 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성될 수 있다. 또한, 공통홀 및 분지홀로 구성되는 홀은 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200)과 간섭되지 않으면서 피접합부재(1)의 계면을 지나지 않는 구조로 형성될 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 접합부품(101)은 내부에 형성되는 홀(20')이 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성되는 구조로 형성된다. 이로 인해 중공 채널 영역(200')에 존재하는 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되는 구조에 따른 비접합 계면에 의한 서로간의 부정적인 작용을 방지할 수 있게 된다.
접합부품(101)의 내부에 형성되는 중공 채널(200)에는 온도 조절 매체가 구비될 수 있다. 이 경우, 중공 채널(200)은 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 구비되는 그루브(2)에 의해 형성되므로, 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 한 계면에 구비될 수 있다. 따라서, 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 구비될 수 있다.
온도 조절 매체는 접합부품(101) 내부에서 제품 자체의 온도를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 이로 인해 접합부품(101)의 온도의 균일성이 확보되어 제품의 변형 및 제품 변형으로 인한 기능 상실의 문제가 최소화될 수 있다.
중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체는 유체 또는 열선일 수 있다.
온도 조절 매체가 유체 또는 열선일 경우, 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널(200)은 용접영역(w)에 의해 프로세스 유체가 통과하는 홀(20')과 분리되는 구조로 형성되므로 서로 부정적인 반응을 일으키거나 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다.
중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체는 히팅 또는 쿨링 매체일 수 있다.
온도 조절 매체가 히팅 매체일 경우, 접합부품(101)은 히팅 기능을 보유하는 히팅블록으로서 기능할 수 있다. 한편, 온도 조절 매체가 쿨링 매체일 경우, 접합부품(101)은 쿨링 기능을 보유하는 쿨링블록으로서 기능할 수 있다.
위와 같은 온도 조절 매체는 피접합부재(1)들의 계면 중 적어도 어느 한 계면에 형성되는 중공 채널(200)에 구비되어 내장되는 형태일 수 있다.
본 발명의 접합부품(101)은 바람직하게는 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정에 이용될 수 있다. 이 경우, 접합부품(101)은 프로세스 유체 분사 대상상으로 균일하게 프로세스 유체를 분사하기 위해 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격으로 일정하게 형성되는 구조로 형성될 수 있다. 본 발명의 접합부품(101)은 제품 온도의 균일성을 확보하기 위하여 내부에 온도 조절 매체를 구비하는 중공 채널(200)이 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되는 구조를 가지면서 홀(20')과 내부 중공 채널(200)이 서로 간섭되지 않는 구조로 형성되기 위해서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 홀(20')이 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 구조를 형성하기 위하여 피접합부재(1)들을 마찰교반용접에 의해 용접하고 용접영역(w)을 형성할 수 있다. 본 발명의 접합부품(101)은 이러한 용접영역(w)에 의해 홀(20')과 중공 채널 영역(200')은 서로 분리되고, 홀(20')이 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않으면서 프로세스 유체를 균일하게 분사할 수 있는 구조를 효율적으로 형성할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명은 접합부품(101) 내부에 구비되는 구성(예를 들어, 홀(20'), 중공 채널(200))이 각각의 제기능을 충실히 수행하면서 서로간의 부정적인 작용은 차단되는 구조로 형성될 수 있다. 이로 인해 제품 온도의 균일성을 확보되고 프로세스 유체 분사의 효율성이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
제2실시 예
도 3은 제2실시 예의 접합부품(102)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제2실시 예의 접합부품(102)은 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')이 사선 형태로 형성된다는 점에서 제1실시 예와 차이가 있다. 이하에서 설명하는 실시 예는 제1실시 예와 비교하여 특징적인 구성요소들을 중심으로 설명하겠으며, 제1실시 예와 동일하거나 유사한 구성요소들에 대한 설명들은 생략한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a)가 구비된다.
그런 다음 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 상부에 제2피접합부재(1b)를 구비한 다음 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다. 이로 인해 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
그런 다음 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200)이 형성된 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 홀(20')이 형성될 수 있다.
이 경우, 홀(20')은 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하면서 경사지게 형성될 수 있다. 바람직하게는 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')은 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않고 형성되기 위하여 경사지게 형성되어 사선 형태로 형성될 수 있다.
접합부품(102)의 하부에 위치하는 홀(20')의 하부 개구(22)는 동일한 피치 간격을 두고 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 접합부품(102)의 홀(20')의 하부 개구(22) 중 적어도 하나는 중공 채널 영역(200')의 하부에 위치할 수 있다. 이 경우, 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않으면서 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 홀(20')을 형성하기 위해서, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 홀(20')의 적어도 일부가 용접영역(w)을 지나면서 피접합부재(1)들의 상, 하를 사선으로 관통하게 형성될 수 있다.
이 경우, 사선 형태로 피접합부재(1)들의 상, 하를 관통하는 홀(20')의 형상은 바람직하게는 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')의 형상일 수 있다. 이와 같은 위치의 홀(20')을 제외한 홀(20')들은 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되도록 적합한 형상(예를 들어, 직선, 사선 또는 직선과 사선)으로 형성될 수 있다.
도 3(c)에 도시된 바와 같이, 도면상 각각의 중공 채널 영역(200')의 좌, 우측으로 인접하는 위치의 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200) 및 중공 채널 영역(200')에 존재하는 피접합부재(1)들의 계면과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')은 홀(20')의 적어도 일부가 용접영역(w)을 관통하면서 피접합부재(1)들의 상, 하를 사선 형태로 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
도 3(c)에 도시된 바와 같이 중공 채널 영역(200')은 중공 채널 영역(200')의 좌, 우측으로 인접하는 사선 형태의 홀(20') 사이에 위치할 수 있다. 이 경우, 중공 채널 영역(200')과 홀(20')은 용접영역(w)에 의해 유체적으로 간섭되지 않는 영역으로 서로 분리될 수 있다. 용접영역(w)에 의해 고립된 중공 채널 영역(200')과 홀(20')은 중공 채널 영역(200')과 홀(20')사이에 존재하는 계면에 따른 부정적 작용이 차단될 수 있다.
도 4는 마찰교반용접에 의해 중공 채널 사이에 복수개의 용접영역이 형성되는 실시 예를 도시한 도이다.
도 2 및 도 3을 참조하는 제1, 2실시 예에서는 중공 채널(200) 사이에 하나의 용접영역(w)이 형성되어 중공 채널 영역(200') 주변의 홀(20')들이 용접영역(w)을 관통하는 형태로 형성되었다. 구체적으로, 접합부품(101')의 홀(20')들이 용접영역(w)을 관통하면서 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하는 형태로 형성되었다.
이와는 달리, 도 4는 중공 채널(200) 사이에 복수개의 용접영역(w)이 형성되는 실시 예를 도시한다. 중공 채널(200) 사이에는 복수개의 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 중공 채널(200) 사이에 복수개의 용접영역(w)이 형성되는 구조에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 중공 채널(200) 사이에 존재하는 복수개의 용접영역(w) 사이에는 마찰교반용접이 수행되지 않은 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부가 존재할 수 있다. 여기서 홀(20')은 중공 채널(200)이 형성된 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나간다.
이와 같은 구조에서 접합부품(101')에 형성되는 홀(20')은 제1실시 예와 같이 중공 채널 영역(200')과 인접하는 홀(20')이 직선과 사선 형태로 구성되어 형성되거나, 제2실시 예와 같이 중공 채널 영역(200')과 인접하는 홀(20')이 사선 형태로 구성되어 형성될 수 있다.
먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200)사이에 복수개의 용접영역(w)이 존재하는 실시 예의 경우, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다. 이 때 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성되면서 접합부품(101')의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태로 형성되고, 접합부품(101')의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 형성될 수 있다.
또한 홀(20')은 중공 채널(200)이 없는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
접합부품(101')의 하부에 위치하는 하부 개구(22)는 동일한 피치 간격을 두고 형성될 수 있다. 홀(20')은 이와 같은 구조로 형성되기 위하여 중공 채널(200) 사이에 존재하는 복수개의 용접영역(w)을 지나면서 형성될 수 있다.
한편, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200)사이에 복수개의 용접영역(w)이 존재하는 실시 예에서 홀(20')은 사선 형태로 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하여 형성될 수 있다. 이 경우에도 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다. 따라서, 홀(20')은 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있고, 용접영역(w)에 의해 서로 분리된 구조로 형성되어 각각의 기능에 부정적인 작용이 발생하지 않을 수 있다.
또한 홀(20')은 중공 채널(200)이 없는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
도 5는 접합부품 내부의 중공 채널이 복층 구조인 실시 예를 도시한 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 접합부품의 내부에서 중공 채널(200)이 복층 구조로 형성되는 실시 예의 경우, 제1, 2실시 예와 적층되는 피접합부재(1)들의 개수가 다를 수 있다. 이로 인해 접합부품의 내부에는 중공 채널(200)이 복층으로 형성될 수 있다.
이 경우, 피접합부재(1)는 제1그루브(2a)가 형성된 제1그루브 영역과 제1그루브(2a)가 형성되지 않은 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재(1a), 제1피접합부재(1a)의 일면에 위치하며, 제2그루브(2b)가 형성된 제2그루브 영역과 제2그루브(2b)가 형성되지 않은 제2그루브 비영역이 구비된 제2피접합부재(1b) 및 제2피접합부재(1b)의 일면에 위치하는 제3피접합부재(1c)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5에서는 제3피접합부재(1c), 제2피접합부재(1b) 및 제1피접합부재(1a)가 순차적으로 적층되어 마찰교반용접에 의해 용접되는 것으로 도시하여 설명한다. 피접합부재(1)들의 적층 구조는 하나의 예로서 도시된 것이므로 이에 한정되지 않는다.
도 5와 같이 접합부품 내부에 중공 채널(200)이 복층 구조로 형성될 경우, 본 발명에서는 제1피접합부재(1a)의 그루브(2)가 제1, 2실시 예의 그루브(2)와 반전되는 위치에 형성되는 것으로 도시하여 설명한다. 이 경우, 그루브(2)의 형성 위치는 어느 위치에 한정되지 않으며, 도 2 및 도 3을 참조하는 제1, 2실시 예와 동일한 위치에 형성될 수 있다.
도 5와 같이 복층 구조의 중공 채널(200)을 구비하는 접합부품은 이를 구성하는 제3피접합부재(1c)에는 그루브 영역이 형성되지 않고 연통그루브가 형성될 수 있다. 연통그루브는 동일한 층에 구비된 중공 채널을 서로 연통시키는 기능을 수행할 수 있다.
복층 구조의 중공 채널(200)은 하나의 예로서, 도 5의 도면상 제2그루브(2b)에 의해 형성되는 중공 채널(200)이 제1중공 채널(201)일 수 있고, 제1그루브(2a)에 의해 형성되는 중공 채널(200)이 제2중공 채널(202)일 수 있다. 다시 말해, 제1중공 채널(201)의 상부에 제2중공 채널(202)이 구비되는 구조일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3피접합부재(1a, 1b, 1c)는 제1그루브 비영역(2a'), 제2그루브 비영역(2b') 및 제3피접합부재(1c)의 일영역이 마찰교반용접으로 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 그런 다음 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(20')이 형성될 수 있다.
홀(20')은 도 2를 참조하는 제1실시 예와 같이 직선 및 사선 형태로 구성되어 형성되거나, 도 3을 참조하는 제2실시 예와 같이 사선 형태로 형성될 수 있다.
먼저, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 홀(20')은 직선 및 사선 형태로 구성되어 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
이 경우, 중공 채널(200)은 복층 구조이므로 각층의 중공 채널(200)에 의해 중공 채널 영역(200')이 존재할 수 있다. 구체적으로, 제1중공 채널(201)을 포함하는 제1중공 채널 영역(201') 및 제2중공 채널(202)을 포함하는 제2중공 채널 영역(202')이 존재할 수 있다. 따라서 홀(20')은 직선 및 사선 형태가 결합된 구성 또는 사선 형태로 각층의 중공 채널 영역(201', 202')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
이로 인해, 도 5(a)에 도시된 바와 같은 접합부품(101')이 구현될 수 있다.
홀(20')은 홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되면서 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 홀(20')을 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성하는 구조에 의해 구현될 수 있다.
한편, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 복층 구조의 중공 채널(200)을 구비하는 접합부품(102')에서 홀(20')은 사선 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')은 도 5(a)의 홀(20')과 형성되는 형태만 다를 뿐 각층의 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성된다는 점은 동일하다.
이처럼 복층 구조의 중공 채널(200)을 구비하는 접합부품(102')에서도 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 형성될 수 있다. 이 경우, 피접합부재(1)가 적층되는 개수와 상관없이 홀(20')은 형성되는 형태의 구성(예를 들어, 직선과 사선 및 사선 형태)을 통해 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되면서 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다.
제3실시 예
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 접합부품(103)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제3실시 예는 접합부품(103)을 구성하는 피접합부재(1)들이 끼움결합 가능한 형태로 형성된다는 점에서 제1실시 예와 차이가 있다. 이하에서는 특징적인 구성요소들을 중심으로 설명하겠으며, 제1실시 예와 동일하거나 유사한 구성요소들에 대한 설명들은 생략한다.
도 6(a)에 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. 제3실시 예에서는 하나의 예로서 제1피접합부재(1a)의 계면에 그루브(2)가 형성되고, 제2피접합부재(1b)의 계면에 돌기부(7)가 형성되어 끼움결합된 것으로 도시한다. 따라서, 제1피접합부재(1a)의 상부에 제2피접합부재(1b)가 끼움결합되는 형태일 수 있다. 다만, 피접합부재(1)들의 형상은 이에 한정되지 않는다.
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(103)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(103)으로 형성되었을 때 접합부품(103) 내부에 중공 채널(200)을 형성할 수 있게 된다.
피접합부재(1)들은 끼움결합되면서 접촉 부위가 형성될 수 있다. 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 서로 접합되고 이로 인해 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 끼움결합된 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행되어 용접영역(w)이 형성될 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 형성될 수 있다. 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.
제3실시 예의 접합부품(103)은 끼움결합된 피접합부재(1)들의 좌측 접촉 부위의 적어도 일부와 우측 접촉 부위의 적어도 일부 각각이 마찰교반용접에 의해 접합되어 용접영역(w)이 형성될 수 있게 된다.
제3실시 예의 접합부품(103)에서는 하나의 예로서 용접영역(w)이 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 형성된 접합부품(103)의 중공 채널(200)은 피접합부재(1)들의 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성됨으로써, 접합부품(103)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 6(b)에 도시된 바와 같이, 제3실시 예에서는 중공 채널(200) 사이에 복수개의 용접영역(w)이 형성되는 것으로 도시하였지만, 용접영역(w)은 중공 채널(200) 사이에 적어도 1개 이상 형성될 수 있다.
도 6(c)에 도시된 바와 같이, 피접합부재(1)들에는 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하는 홀(20')이 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')은 중공 채널(200)이 형성된 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다.
제3실시 예에서는 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성되어 중공 채널 영역(200')에 중공 채널(200)만이 존재하는 형태이다. 따라서, 홀(20')은 중공 채널(200)이 형성된 중공 채널 영역(200')과 간섭하지 않는 구조로 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역에 존재하는 용접영역(w)을 관통하면서 피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
제3실시 예는 홀(20')의 하부 개구(22)의 피치 간격에 따라 중공 채널(200)사이에 존재하는 복수개의 용접영역(w) 사이의 피접합부재(1)들의 계면을 지나면서 형성될 수도 있다. 이 경우, 계면을 따라 홀(20')을 통과하는 프로세스 유체가 이동할 수 있으나 계면을 따라 이동하는 프로세스 유체는 동종의 프로세스 유체가 통과하는 홀(20')로 유입되므로 기능적 오류의 염려가 없다.
도 6(b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 제3실시 예에서 중공 채널(200)의 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위에 용접영역(w)을 형성함으로써 중공 채널 영역(200')에 피접합부재(1)들의 비용접 계면이 존재하지 않는 형태로 도시하였다.
이와는 달리, 중공 채널 영역(200')은 중공 채널(200)의 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위를 포함하여 형성될 수도 있다. 이는 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위와 인접하는 피접합부재(1)들의 수평한 접촉 부위에 용접영역(w)을 형성함으로써 구현될 수 있다. 다시 말해, 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위의 계면과 중공 채널을 포함하는 중공 채널 영역(200')이 용접영역(w)에 의해 고립되는 구조로 형성될 수 있다.
이 경우에도, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성되므로 중공 채널 영역(200')에 프로세스 유체로 인한 부정적인 작용이 발생되는 문제가 방지될 수 있다.
제3실시 예의 홀(20')은 적어도 일부가 용접영역(w)을 관통하면서 형성될 수 있다. 이 경우, 접합부품(103)의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태로 형성되고, 접합부품(103)의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 경사지게 형성되어 홀(20')이 피접합부재(1)를 직선 및 사선 형태로 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
이러한 형상은 홀(20')의 하부 개구의 피치 간격은 균일하게 형성되도록 하면서 홀(20')이 중공 채널(200)을 간섭하지 않는 구조를 효율적으로 형성하게 할 수 있다.
제4실시 예
도 7은 본 발명의 제4실시 예의 접합부품(104)의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제4실시 예는 피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 홀(20')이 경사지게 사선형태로 형성된다는 점에서 제3실시 예와 차이가 있다.
제4실시 예의 경우, 제3실시 예와 동일하게 피접합부재(1)들이 끼움결합 가능한 형태로 구비될 수 있다.
이러한 피접합부재(1)들의 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위는 마찰교반용접에 의해 용접되어 용접영역(w)이 형성될 수 있다. 위와 같은 과정은 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 과정으로서, 제3실시 예에서 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하는 설명과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 7(c)에 도시된 바와 같이, 홀(20')은 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하면서 경사지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 홀(20')이 사선 형태로 형성될 수 있다.
홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 형성되어 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 홀(20')은 홀(20')의 하부 개구(22)의 피치 간격에 따라 도 7(c)에 도시된 바와 같이 용접영역(w) 사이에 존재하는 피접합부재(1)의 계면을 지나면서 형성될 수도 있다.
이 경우, 피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 홀(20')의 형상은 사선, 직선과 사선 또는 직선 중 어느 하나의 형상에 한정되지 않는다. 다시 말해, 홀(20')의 하부 개구(22)의 균일한 피치 간격을 형성할 수 있는 구조에 적합한 구조로 형성될 수 있다.
도 8은 제4실시 예의 변형 예를 도시한 도이다.
제4실시 예의 변형 예의 접합부품(104')은 제4실시 예와 피접합부재(1)들 중 일부의 형상이 다르고, 중공 채널(200)이 복층으로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 변형 예에서는 제4실시 예와 동일하게 제1, 2피접합부재(1a, 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 한정되지 않는다. 변형 예의 그루브 및 돌기부는 제4실시 예의 피접합부재(1)들의 그루브 및 돌기부와 다르게 형성될 수 있고, 그 위치가 다를 수 있다. 그러나 편의상 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
변형 예의 접합부품(104')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 상부에 위치하면 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.
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(104')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 아니다. 다시 말해, 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.
변형 예의 접합부품(104')은 제2피접합부재(1b)가 제1피접합부재(1a)에 끼움결합되면서 형성되는 접촉 부위에 마찰교반용접이 수행될 수 있다. 접촉 부위에 용접영역(w)이 형성면서 접합부품(104')에 다수의 용접영역(w)이 형성될 수 있다.
그런 다음 제1피접합부재(1a)의 하부면에 제3피접합부재(1c)를 구비하고 접촉 부위에 마찰교반용접을 수행할 수 있다. 이로 인해 변형 예의 접합부품(104')은 상, 하부에 다수의 용접영역(w)이 형성되고 내부에 중공 채널(200)이 복층으로 구비되는 구조를 가질 수 있다.
변형 예는 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나면서 홀(20')이 형성될 수 있다. 이 경우, 변형 예는 중공 채널 영역(200')에 용접영역(w)에 의해 중공 채널(200)만이 고립되어 존재하는 형태일 수 있다. 따라서, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')의 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않으면서 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다.
홀(20')은 접합부품(104')의 상부에 위치하는 구간 직선 형태로 형성되고, 접합부품(104')의 하부에 위치하는 구간은 중공 채널 영역(200')을 피해서 지나가는 사선 형태로 경사지게 형성될 수 있다.
이와는 달리, 홀(20')은 경사지는 형태의 사선 형태로만 형성될 수도 있다. 이 경우, 홀(20')은 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역을 지나며 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성되기 위하여 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하되 경사지는 형태로 형성될 수 있다.
제5실시 예
도 9은 본 발명의 제5실시 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제5실시 예의 접합부품(105)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)이 중공 채널(200)과 대응되는 상부 위치에서 중공 채널(200)을 따라 형성되고 용접영역(w)의 적어도 일부가 중첩된 중첩부(11)를 포함하여 구성된다는 점에서 제4실시 예와 차이가 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 중공 채널(200)의 상부에서 중공 채널(200)을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 좌측 접촉 부위의 적어도 일부 및 우측 접촉 부위의 적어도 일부를 포함하며, 피접합부재(1)들의 계면 아래까지 형성될 수 있다. 이 경우, 용접영역(w)은 피접합부재(1)들의 계면의 아래이면서 돌기부(7)의 깊이보다 낮은 깊이로 형성될 수 있다. 다시 말해, 용접영역(w)은 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 높이를 초과하지 않는 깊이까지 형성될 수 있다. 이로 인해 중공 채널 영역(200')의 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 홀(20')이 형성될 경우 홀(20')과 중공 채널(200)이 서로 분리되어 간섭되지 않는 구조로 형성될 수 있다.
용접영역(w)은 제1피접합부재(1a)의 그루브(2) 및 제2피접합부재(1b)의 돌기부(7)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
용접영역(w)은 위와 같은 폭 및 깊이로 형성되어 좌측 접촉 부위 및 우측 접촉 부위의 적어도 일부와 중공 채널(200)과 홀(20') 사이의 수평 계면의 적어도 일부를 모두 포함하여 형성될 수 있다. 이로 인해 도 9의 도면상 가장 좌측에 형성된 제1용접영역의 주변으로 인접한 제2용접영역이 제1용접영역의 적어도 일부와 중첩되면서 중첩부(11)가 형성될 수 있다.
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(105)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.
따라서, 본 발명에서는 중첩부(11)의 하부에 피접합부재(1)의 계면의 적어도 일부가 존재하는 형태로 도시하였지만, 중첩부(11)가 형성되는 경우에 따라 하부에 계면이 존재하지 않는 구조로 형성될 수 있다.
홀(20')은 중공 채널(200)과 유체적으로 간섭되지 않는 구조로 형성되기 위하여 접합부품(105)의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태, 접합부품(105)의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 형성되어 피접합부재(1)를 상, 하 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 접합부품(105)에 형성되는 홀(20') 중 중공 채널 영역(200') 사이에 형성되며 중첩부(11)의 적어도 일부 및 용접영역(w)의 적어도 일부와 계면의 적어도 일부를 동시에 지나는 홀(20')이 존재할 수 있다.
이 경우, 제5실시 예는 용접영역(w)에 의해 중공 채널 영역(200')에 비용접 계면이 존재하지 않으므로 홀(20')의 내벽에 존재하는 적어도 일부의 계면의 부정적인 영향을 받지 않을 수 있다.
제5실시 예는 직선 및 사선 형태로 홀(20')이 형성되어 접합부품(105)의 상부 구간에는 직선 형태, 접합부품(105)의 하부 구간에는 중공 채널(200)과의 간섭을 피하면서 경사지는 형태가 형성될 수 있다. 이와 같은 구조는 프로세스 유체가 분사되는 하부 개구(22)의 균일한 피치 간격을 형성하면서 접합부품(105)의 내부에 효율적으로 중공 채널(200) 및 홀(20')을 형성하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 10은 제5실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제5실시 예의 변형 예는 제5실시 예에 비해 복수개의 중공 채널(200)간의 이격거리가 상대적으로 커서 중첩부(11)가 형성되지 않는다는 점에서 제5실시 예와 차이가 있다.
변형 예는 제5실시 예와 동일하게 홀(20')이 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(20')은 직선 형태로 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 형성될 수 있다. 또한, 직선과 사선 형태가 결합된 형태로 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하여 형성될 수 있다. 다만, 도 10에 도시된 바와 같이 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')은 중공 채널 영역(200')과의 유체적인 간섭을 피하는 구조로 형성되기 위하여 직선과 사선이 결합된 형태로 형성될 수 있다.
홀(20')의 경우, 용접영역(w)을 관통하여 형성되는 홀(20')이 존재할 수 있고, 중공 채널 영역(200') 사이에 존재하는 피접합부재(1)들의 계면을 지나면서 형성되는 홀(20')이 존재할 수 있다. 홀(20')이 계면을 지나면서 형성될 경우, 계면을 지나는 홀(20') 주변에는 동일한 프로세스 유체가 통과하는 홀(20')이 형성되고, 중공 채널 영역(200')과는 용접영역(w)에 의해 분리되는 구조가 형성될 수 있다. 따라서 계면을 지나는 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있고, 계면을 따라 홀(20')간의 프로세스 유체가 이동하더라도 동일한 프로세스 유체이므로 기능적 오류의 염려가 없다.
이와는 달리, 홀(20')은 사선 형태로 경사지게 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하도록 형성될 수도 있다. 구체적으로는 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')이 중공 채널 영역(200')과 유체적인 간섭을 피하는 구조로 형성되기 위하여 경사지게 형성될 수 있다.
접합부품(105')에는 홀(20')의 하부 개구(22)가 일정한 피치 간격을 두고 형성되는 구조로 중공 채널 영역(200')을 제외한 나머지 영역에 복수개의 홀(20')이 형성될 수 있다.
제6실시 예
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제6실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다. 제6실시 예는 접합부품(106)의 내부에 형성되어 중공 채널(200)과 연통되는 연통 라인(50)을 더 포함하여 구성된다는 점에서 제1 내지 제5실시 예와 차이가 있다. 이 경우, 연통 라인(50)은 복층 구조의 접합부품(106)에서 각층의 중공 채널(200)을 연통시키는 연통그루브와 기능적 측면에서는 동일한 기능을 수행할 수 있고, 구조적 측면에서는 중공 채널(200)의 외곽에서 접합부품(106)의 내부 중공 채널(200) 전체를 연통시키는 구조로 형성된다는 점이 차이가 있다.
제6실시 예는 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 마찰교반용접으로 용접하고, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)의 상부에 제3피접합부재(1c)를 마찰교반용접으로 용접하여 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 3개의 피접합부재(1)를 적층하여 마찰교반용접으로 용접한 것이므로 피접합부재(1)들의 개수는 이에 한정되지 않는다.
이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 제6실시 예에 대해 구체적으로 설명한다.
도 11(a) 내지 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 제6실시 예의 접합부품(106)은 중공 채널(200)을 구비하는 과정을 통해 내부에 중공 채널(200)을 먼저 형성할 수 있다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이, 적어도 어느 한 계면에 그루브가 형성된 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 마찰교반용접에 의해 용접될 수 있다. 하나의 예로서 그루브가 형성된 적어도 2개의 피접합부재(1)들은 제1, 2피접합부재(1a, 1b)로 구성될 수 있다. 이 경우, 도 11(a)의 도면상 하부에 위치한 피접합부재는 제1피접합부재(1a)일 수 있고, 제1피접합부재(1a)의 상부에 적층된 피접합부재는 제2피접합부재(1b)일 수 있다.
제6실시 예에서는 제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a) 및 제2그루브(2b)가 형성된 제2피접합부재(1b)를 구비할 수 있다.
제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a)와 제2그루브(2b)가 형성된 제2피접합부재(1b)는 제1, 2그루브(2a, 2b)가 상호 대향되도록 위치하고 상호 대향되는 제1그루브 비영역 및 제2그루브 비영역이 제1마찰교반용접에 의해 용접된다.
제1마찰교반용접이 수행되는 제1그루브 비영역 및 제2그루브 비영역은 피접합부재(1)들의 계면의 적어도 일부로서 접촉 부위일 수 있다. 제1마찰교반용접에 의해 형성되는 용접영역은 제1용접영역(w1)일 수 있다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 마찰교반용접으로 용접하여 제1용접영역(w1)이 형성되고, 제1, 2그루브(2a, 2b)에 의해 원형 단면의 중공(200a)이 형성될 수 있다.
그런 다음 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 중공(200a)을 필요에 따라 홀가공하여 중공 채널(200)을 형성하는 과정이 수행될 수 있다. 중공(200a)의 홀 가공은 와이어 커트 방전 가공 또는 화학적 에칭에 의해 이루어질 수 있다.
중공(200a)은 홀가공되면서 확공될 수 있다. 중공(200a)을 홀가공하여 확공하는 과정에서 중공(200a) 주변에 형성되는 제1용접영역(w1)의 적어도 일부가 제거될 수 있다. 이로 인해 중공 채널(200)은 제1용접영역(w1)의 적어도 일부를 제거하면서 형성되는 형태일 수 있다.
중공 채널(200)은 중공 채널(200)을 그대로 이용하여 형성될 수 있고, 위와 같이 중공(200a)을 홀가공하여 확공함으로써 형성될 수도 있다.
제1용접영역(w1)의 적어도 일부를 제거하면서 형성된 중공 채널(200)은 그 내벽에 피접합부재(1)들의 계면이 존재하지 않는 형태일 수 있다. 이로 인해 게면을 따라 중공 채널(200)로 유입될 수 있는 파티클과 같은 방해요소가 차단될 수 있다.
중공 채널(200)의 내면은 아노다이징 처리되거나 도금처리될 수 있다. 이는 중공 채널(200)의 내벽의 부식을 방지하기 위한 과정일 수 있다.
도 11(c)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200)이 구비된 접합부품(106)의 상면에 제2마찰교반용접이 수행될 수 있다. 제2마찰교반용접은 원형의 폐곡선으로 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106) 내부의 중공 채널(200)의 적어도 일단부를 폐쇄하는 형태로 수행될 수 있다. 제2마찰교반용접에 의해 중공 채널(200)의 적어도 일단부를 폐쇄하며 외곽영역이 형성될 수 있다. 제2마찰교반용접에 의해 용접되어 형성되는 외곽영역은 하나의 용접영역으로서 제2용접영역(w2)일 수 있다.
그런 다음 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 제2마찰교반용접에 의해 형성된 외곽영역을 따라 외곽영역의 내측으로 홈가공이 수행된다. 홈가공은 접합부품(106)의 중공 채널(200)이 구비된 깊이보다 깊게 수행되어 접합부품(106) 내부에 중공 채널(200)과 연통되는 연통 라인(50)을 형성할 수 있다. 연통 라인(50)의 경우, 접합부품(106) 내부에서 중공 채널(200)과 연통될 수 있는 깊이라면 그 깊이에 제한은 없다.
도 12(b)는 도 12(a)의 A-A'를 따라 절단한 면을 도시한 도이다. 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 제2마찰교반용접에 의해 형성된 외곽영역의 내측으로 홈가공이 수행되어 연통 라인(50)이 형성된다. 연통 라인(50)은 중공 채널(200)과 연통되도록 형성되어 접합부품(106) 내부에서 중공 채널(200)이 그 양단에서 서로 연통되게 할 수 있다.
연통 라인(50)의 내면은 아노다이징 처리되거나 도금 처리될 수 있다. 이는 연통 라인(50) 내벽의 부식을 방지하기 위한 과정일 수 있다.
연통 라인(50)은 외곽영역의 내측으로 홈가공이 수행되어 형성됨으로써 그 외측에는 마찰교반용접에 의핸 용접영역이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2마찰교반용접에 의한 제2용접영역(w2)의 적어도 일부가 존재할 수 있다.
도 12(c)는 도 12(a)의 B-B'를 따라 절단한 면을 도시한 도이다. 도 12(c)에 도시된 바와 같이, 연통 라인(50) 및 중공 채널(200)이 구비된 접합부품(106)의 내부는 연통 라인(50)의 내측에 복수개의 중공 채널(200) 및 용접영역이 형성되는 형태일 수 있다.
연통 라인(50)의 내측에 형성되는 용접영역은 제1마찰교반용접에 의한 제1용접영역(w1)으로서 접합부품(106) 내부에서 유체홀(20)과 중공 채널(200)을 분리시키는 기능을 할 수 있다.
또한, 중공 채널(200)은 용접영역의 적어도 일부를 제거하며 형성되는 형태일 수 있고, 중공 채널(200)의 주변에 용접영역의 적어도 일부가 형성된 형태일 수 있다. 중공 채널(200)은 용접영역의 적어도 일부를 제거하여 형성되어 그 내벽에 피접합부재(1)들의 수평 계면이 존재하지 않는다. 그 결과 접합부품(106)으로서 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에 구비될 경우, 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체가 계면을 따라 유입되는 방해요소로부터 부정적인 영향을 받지 않을 수 있다. 이로 인해 접합부품(106)의 내부 온도의 균일성이 확보되어 제품 변형이 최소화됨으로써 접합부품(106)이 보다 효과적으로 기능할 수 있게 된다.
그런 다음 도 13(a)에 도시된 바와 같이, 중공 채널(200) 및 연통 라인(50)이 형성된 접합부품(106)의 상면에 제3피접합부재(1c)가 적층될 수 있다. 중공 채널(200) 및 연통 라인(50)이 형성된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106)은 도 12(b)에 도시된 바와 같이 연통 라인(50)의 상부면에 개구부가 형성된 형태일 수 있다. 다시 말해, 제3피접합부재(1c)가 접합되기 전 연통 라인(50)은 상부면이 개방된 형태일 수 있다.
연통 라인(50)의 상부면이 개방되어 있을 경우, 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체는 제기능을 수행할 수 없게 된다. 따라서, 연통 라인(50)의 개방된 상부면을 폐쇄시키기 위해 제3피접합부재(1c)가 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 접합하여 형성된 접합부품(106)의 상부에 적층될 수 있다.
도 13(a)에 도시된 바와 같이, 연통 라인(50) 및 중공 채널(200)이 형성된 접합부품(106)의 상부에 제3피접합부재(1c)를 적층하고 제3마찰교반용접이 수행될 수 있다.
제3마찰교반용접은 연통 라인(50) 및 중공 채널(200)이 형성된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106)의 계면의 적어도 일부와 접촉되는 제3피접합부재(1c)의 계면의 적어도 일부에 수행될 수 있다.
연통 라인(50) 및 중공 채널(200)이 형성된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106)의 계면의 적어도 일부와 접촉되는 제3피접합부재(1c)의 계면의 적어도 일부는 접촉부위로서 제3마찰교반용접에 의해 서로 접합되어 용접영역이 형성될 수 있다. 제3마찰교반용접에 의해 형성되는 용접영역은 제3용접영역(w3)일 수 있다.
제3용접영역(w3)은 연통 라인(50) 및 중공 채널(200)이 형성된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106)과 제3피접합부재(1c)의 접촉부위에 형성되면서, 제1용접영역(w1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 제1용접영역(w1)과 비대응되는 접촉부위에 형성될 수도 있다.
도 13(a)에 도시된 바와 같이, 제3용접영역(w3)이 형성되고, 도 13(a)의 도면상 접합부품(106)의 양단부가 제3마찰교반용접에 의해 용접될 수 있고, 제4마찰교반용접에 의해 용접될 수도 있다. 제6실시 예에서는 도 13(a)의 도면상 접합부품(106)의 양단부가 제4마찰교반용접에 의해 용접되고, 이로 인해 접합부품(106)의 양단부에 용접영역이 형성된다. 제4마찰교반용접에 의한 용접영역은 제4용접영역(w4)일 수 있다. 이를 통해 제1, 2, 3피접합부재(1a, 1b, 1c)가 상, 하로 접합된 접합부품(106)이 된다.
도 13(a)의 도면상 접합부품(106)의 양단부에 형성되는 제4용접영역(w4)으로 인해 중공 채널(200) 및 연통 라인(50)이 구비된 접합부품(106)의 수평 계면과 제3피접합부재(1c)의 수평 계면의 외곽부가 제거될 수 있다.
구체적으로, 연통 라인(50)의 외측에 형성되는 제2용접영역(w2)의 상부면에 존재하는 계면과, 이에 대응되는 제3피접합부재(1c)의 수평 계면이 접촉되어 접촉 부위를 형성할 수 있다. 이러한 접촉 부위에 제4마찰교반용접이 수행되고, 제4용접영역(w4)을 형성함으로써 접합부품(106)의 외곽부에 수평하게 존재하는 계면이 제거될 수 있다.
이로 인해 온도 조절 매체로 유체가 구비될 경우, 연통 라인(50)을 유동하는 유체가 접합부품(106)의 외곽부에 수평하게 존재하는 계면을 따라 이동하거나 부식시켜 부정적인 작용을 발생시키는 문제가 방지될 수 있다.
그런 다음 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 접합부품(106)의 제3용접영역(w3) 및 제4용접영역(w4)을 평탄 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 용접영역은 평탄 가공에 의해 적어도 일부가 가공될 수 있다. 이 경우, 접합부품(106) 내부에 존재하는 제1, 2용접영역(w)을 제외하고, 접합부품(106)의 내부에서부터 상부면까지 존재하는 제3, 4용접영역(w)의 적어도 일부가 평탄 가공될 수 있다.
평탄 가공은 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 위치인 중공 채널(200) 및 연통 라인(50)이 구비된 제1, 2피접합부재(1a, 1b)가 접합된 접합부품(106)의 계면과 제3피접합부재(1c)의 계면이 접촉되어 형성된 접촉 부위보다 위에 수행될 수 있다.
이러한 평탄 가공은 제1실시 예 내지 제5실시 예에도 동일하게 수행되는 과정일 수 있고, 선택적으로 수행될 수 있는 과정이다.
그런 다음 제1, 3용접영역(w1, w3) 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 홀(20')이 형성될 수 있다. 홀(20')은 중공 채널 영역(200')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 형성되며, 중공 채널(200)과의 간섭을 피하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 13(b)의 도면상 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')은 용접영역(w)에 의해 중공 채널 영역(200')과 분리되는 구조로 형성되되, 접합부품(106)의 상부에 위치하는 구간은 직선 형태, 접합부품(106)의 하부에 위치하는 구간은 사선 형태로 직선 및 사선 형태가 결합된 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 형상으로 인해 홀(20')은 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 균일하게 형성되는 구조를 이루면서 중공 채널(200)과의 간섭을 피하는 구조로 형성될 수 있다.
그런 다음 도 13(c)에 도시된 바와 같이, 접합부품(106)의 외곽을 가공하는 과정이 수행될 수 있다. 이와 같은 과정은 선택적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 접합부품(106)이 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비될 경우, 원형 단면을 갖는 형상으로 구비될 수 있다. 접합부품(106)을 원형 단면을 갖는 형상으로 가공하기 위해 도 13(c)와 같이 접합부품(106)의 외곽을 가공하는 과정이 수행될 수 있다.
도 14(a)는 외곽 가공이 수행된 접합부품(106)을 도시한 도이다.
접합부품(106)은 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체가 유체일 경우, 중공 채널(200)로 유체를 주입할 수 있는 주입구(12)와, 접합부품(106)의 내부로 유동하는 유체가 배출될 수 있는 배출구(13)를 구비할 수 있다.
주입구(12) 및 배출구(13)는 온도조절수단이 열선일 경우, 열선을 접합부품(106) 내부로 인입하고 인출하는 인입구 및 인출구로서의 기능을 할 수 있다.
주입구(12) 및 배출구(13)는 연통 라인(50)과 연통되게 형성될 수 있다. 연통 라인(50)은 중공 채널(200)과 연통되게 형성된다. 따라서, 주입구(12) 및 배출구(13)는 연통 라인(50)과 연통되게 형성됨으로써 중공 채널(200)과 연통되는 구조로 구비될 수 있게 된다.
본 발명에서는 하나의 예로서 주입구(12) 및 배출구(13)가 도 5(e)의 도면상 제3피접합부재(1c)의 일단 및 타단에서 제3피접합부재(1c)를 상, 하 관통하며 연통 라인(50)과 연통되게 형성될 수 있다. 이는 도 14(b)와 같은 형상으로 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 도 14(b)의 도면상 좌측이 제3피접합부재(1c)의 일단으로서 주입구(12)가 형성될 수 있고, 도면상 우측이 제3피접합부재(1c)의 타단으로서 배출구(13)가 형성될 수 있다.
제6실시 예에서는 주입구(12) 및 배출구(13)가 도 14(b)에 도시된 바와 같이 제3피접합부재(1c)를 상, 하 관통하며 연통 라인(50)과 연통되게 형성되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예로서 주입구(12) 및 배출구(13)의 형성 위치는 이에 한정되지 않는다.
또한, 주입구(12) 및 배출구(13)가 형성되는 제3피접합부재(1c)의 일단 및 타단은 어느 위치에 한정되지 않는다. 다만, 주입구(12) 및 배출구(13)는 제3피접합부재(1c)를 상, 하 관통하며 연통 라인(50)과 연통되게 중공 채널(200)을 사이에 두고 서로 반대되도록 형성될 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하는 제6실시 예에서는 홀(20')이 직선 및 사선의 형태가 결합된 형상으로 형성되는 것으로 도시하여 설명하였지만, 홀(20')은 사선으로 경사지게 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 중공 채널 영역(200')과 인접하는 위치의 홀(20')의 구간은 사선 형태로 경사지게 형성될 수 있고, 이를 제외한 나머지 영역에 형성되는 홀(20')의 구간은 직선 또는 직선과 사선이 결합된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 접합부품(106)은 온도 조절 측면에 중점을 둘 경우, 제1실시 예 내지 제6실시 예와 같이 중공 채널(200)에 온도 조절 매체를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 접합부품(106)은 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 두고 이종의 프로세스 유체를 분사하는 기능을 수행할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 접합부품(106)은 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재(1)들이 용접된 접합부품(106)에 있어서, 피접합부재(1)들을 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(20), 접합부품(106)의 내부에 형성되는 제1중공 채널(201)에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 접합부품(106)은 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)은 제1유체홀(20)과 제2유체홀 사이의 계면의 적어도 일부를 제거하며, 제1유체홀(20)은 제1중공 채널(201)이 형성된 제1중공 채널 영역(201')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 구조로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 두는 구조로 접합부품(106)이 형성될 경우, 온도 조절 측면에서 온도 조절 매체를 구비하는 중공 채널(200)이 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(30)을 형성하기 위한 구성으로 기능할 수 있다.
이하, 도 15 내지 도 20을 참조하여 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 둔 접합부품(106)의 실시 예들에 대해 구체적으로 설명한다. 이하의 실시 예들의 접합부품(106)은 앞서 설명한 제1실시 예 내지 제6실시 예의 접합부품(106)에서 홀(20')을 통과하는 프로세스 유체와 다른 종류의 프로세스 유체가 통과하는 홀이 추가적으로 구비된다는 점에서 차이가 있다. 이를 제외한 구성은 동일한 구성이므로 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제7실시 예
도 15는 본 발명의 제7실시 예의 제조 순서를 개략적으로 도시한 도이다.
제7실시 예는 제1중공 채널(201), 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀(20) 및 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀(30)을 포함하여 구성된다.
도 15(a), (b)는 도 2를 참조하는 제1실시 예의 도 2(a), (b)의 과정과 동일하게 수행될 수 있다. 이는 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 제1그루브(2a)가 형성된 제1피접합부재(1a)를 구비한 다음 도 15(b)에 도시된 바와 같이, 제1피접합부재(1a)의 상부에 제2피접합부재(1b)를 적층한 다음 접촉 부위의 적어도 일부에 마찰교반용접을 수행하여 용접영역(w)을 형성하는 과정일 수 있다.
그런 다음 도 15(c)에 도시된 바와 같이, 제1유체홀(20) 및 제2유체홀(30)을 형성하는 과정이 수행될 수 있다.
먼저, 제1유체홀(20)은 제1중공 채널(201)이 형성된 제1중공 채널 영역(201')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1유체홀(20)은 용접영역(w)에 의해 제1중공 채널 영역(201')과 분리되는 구조로 형성될 수 있다. 다시 말해, 용접영역(w)에 의해 각 구성의 사이에 서로를 연통시키는 계면이 존재하지 않는 형태일 수 있다.
도 15(c)에 도시된 바와 같이, 제1유체홀(20)은 피접합부재(1)의 상, 하를 관통하되, 제1유체홀(20)의 상, 하부가 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성될 수 있다. 이는 제1중공 채널 영역(201')과 유체적인 간섭을 피하는 구조로 형성됨으로써 구현되는 형상일 수 있다.
도 15(c)에 도시된 바와 같이, 제1유체홀(20)의 적어도 일부는 경사지게 형성되고, 적어도 일부는 직선 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1유체홀(20)은 직선 및 및 경사지는 사선 형태가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1유체홀(20)의 형상은 이에 한정되지 않으며 접합부품(107)의 내부에 형성되는 위치에 따라 직선 또는 사선 형태로 형성될 수도 있다.
도 15(c)에 도시된 바와 같이, 접합부품(107)의 하부에 위치하는 제1유체홀(20)은 경사지거나 직선 형태로 형성될 수 있다. 다만, 접합부품(107)의 하부에 위치하는 제1유체홀(20) 중 제1중공 채널 영역(201')의 하부에 위치하는 제1유체홀(20)은 제1중공 채널 영역(201')의 제1중공 채널(201)과의 유체적인 간섭을 피하는 구조로 형성되기 위하여 경사지는 형태로 형성될 수 있다.
이 경우, 접합부품(107)의 하부에 위치하는 제1유체홀(20)의 하부 개구(22)는 피접합부재(1)들의 계면의 수직 투영 영역의 범위 내에 형성되는 형태일 수 있다.
본 발명의 제1유체홀(20)은 제1중공 채널 영역(201')에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 제1중공 채널 영역(201')과 인접하는 위치의 제1유체홀(20)은 제1중공 채널(201)과의 유체적인 간섭을 피하는 구조를 형성하기 위하여 적어도 일부가 경사지는 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해 제1유체홀(20)이 피접합부재(1)를 상, 하 관통하되, 접합부품(107)의 상부에 위치하는 제1유체홀(20)의 상부 구간은 직선 형태, 접합부품(107)의 하부에 위치하는 제1유체홀(20)의 하부 구간은 사선 형태로 직선 및 사선 형태가 결합되는 구조로 형성될 수 있다.
이를 제외한 나머지 영역에 형성되는 제1유체홀(20)은 직선, 직선과 사선이 결합된 형태 또는 사선 형태로 형성될 수 있다.
다만, 접합부품(107)이 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비될 경우, 이종의 프로세스 유체 분사 기능을 구비할 때 이종의 프로세스 유체를 프로세스 유체 분사 대상상으로 균일하게 분사하는 것이 중요할 수 있다.
따라서, 각각 다른 프로세스 유체를 분사하는 제1, 2유체홀(20')의 하부 개구(22)가 동일한 피치 간격을 두고 형성되어야 한다. 제1유체홀(20)은 이를 고려하여 제1중공 채널 영역(201')과 인접하는 위치를 제외한 나머지 영역에 형성될 때 직선, 직선과 사선이 결합된 형태 또는 사선 형태 등 적합한 형상으로 형성될 수 있다.
도 15(c)에 도시된 바와 같이, 제7실시 예에는 제1중공 채널 영역(201')과 연통되는 제2유체홀(30)이 형성될 수 있다. 제2유체홀(30)은 접합부품(107)의 하부를 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
제2유체홀(30)은 제1중공 채널 영역(201')과 연통되게 형성되어 제1중공 채널 영역(201')에 존재하는 유체홀일 수 있다. 따라서, 제2유체홀(30)은 용접영역(w)에 의해 제1유체홀(20)과 분리되는 구조로 형성되는 형태일 수 있다.
접합부품(107)은 이종의 프로세스 유체를 프로세스 유체 분사 대상상으로 균일하게 분사하기 위하여 접합부품(107)의 하부에 위치하는 제1유체홀(20) 및 제2유체홀(30)이 동일한 피치 간격을 두고 형성되어 각각 다른 프로세스 유체를 공급할 수 있다.
이 경우, 도 15(c)의 도면상 제2유체홀(30)은 제1중공 채널(201)의 평면상 수직하게 배치되는 중심선에 형성되는 것으로 도시하였지만, 제1유체홀(20)의 하부 개구(22)및 제2유체홀(30)의 하부 개구(22)간의 피치 간격에 따라 제1중공 채널(201)과 연통되면서 상기한 위치와 다른 위치 및 사선의 형태로 형성될 수도 있다. 다시 말해, 제2유체홀(30)은 제1중공 채널(201)과 연통되며 제1유체홀(20)의 하부 개구(22)와 동일한 피치 간격으로 형성될 수 있는 위치라면 그 위치의 한정은 없다.
제7실시 예는 도 15(c)의 도면상 제1중공 채널 영역(201')을 제외한 나머지 영역에 형성되는 홀(20') 중 각각의 용접영역(w)에 형성된 복수개의 홀(20')이 제1중공 채널 영역(201')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되는 형태로 형성될 수 있다.
제7실시 예는 제1중공 채널 영역(201')과 연통되는 제2유체홀(30)이 형성되는 구조를 제외한 모든 구성 및 구조가 도 2를 참조하는 제1실시 예와 동일하다. 따라서, 이와 같은 홀(20')이 대칭되는 형태로 형성되는 형상에 대한 자세한 설명은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 하고 생략한다.
도 16은 제7실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제7실시 예의 변형 예는 접합부품(107')의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 제2중공 채널(202)을 더 포함한다는 점에서 제7실시 예와 차이가 있다.
제7실시 예의 변형 예는 도 5(a)를 참조하여 설명한 중공 채널(200)이 복층 구조로 형성되는 실시 예와 제2유체홀(30)이 형성된다는 점을 제외한 모든 구성이 동일하다. 다시 도 5(a)를 참조하면, 하나의 예로서 도 5(a)의 도면상 제2피접합부재(1b)의 제2그루브(2b)에 의해 형성된 중공 채널(200)이 제1중공 채널이고, 제1피접합부재(1a)의 제1그루브(2a)에 의해 형성된 중공 채널(200)이 제2중공 채널(202)일 수 있다.
따라서 제7실시 예의 변형 예를 제조하는 과정에 대한 자세한 설명은 생략하고, 특징적인 구성 요소에 대해서만 도 16을 참조하여 설명한다.
제7실시 예의 변형 예는 제7실시 예와 같이 제1, 2유체홀(20, 30)이 동일한 피치 간격을 두고 형성되어 이종의 프로세스 유체를 균일하게 분사할 수 있다.
제7실시 예의 변형 예는 제1, 2유체홀(20')을 통해 이종의 프로세스 유체 분사 기능을 수행할 뿐만 아니라, 제2중공 채널(202)에 온도 조절 매체를 구비하여 제품 자체의 온도의 균일성을 확보할 수 있다.
온도 조절 매체는 유체 또는 열선일 수 있다. 또한, 온도 조절 매체는 히팅 또는 쿨링 매체일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 변형 예는 내부에 제2중공 채널(202)이 형성될 수 있다. 이러한 제2중공 채널(202)은 제1유체홀(20)이 제2중공 채널 영역(202')의 비용접 계면을 제외한 나머지 영역에 형성되므로 용접영역(w)에 의해 제1유체홀(20)과 분리되는 구조일 수 있다.
제1중공 채널(201)의 경우, 제2중공 채널(202)과 다른 층에 형성되므로 제1중공 채널(201)및 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(30)은 제2중공 채널(202)에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다.
따라서, 제2중공 채널(202)은 계면을 따라 제2중공 채널(202)에 구비된 온도 조절 매체에 발생할 수 있는 부정적인 문제가 차단될 수 있다.
한편, 제1유체홀(20)은 앞서 도 5(b)를 참조한 실시 예와 같이 사선 형태로 경사지게 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하는 형상으로 형성될 수도 있다.
제8실시 예
도 17은 제8실시 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제8실시 예의 접합부품(108)경우, 피접합부재(1)들이 끼움결합 가능한 형태로 구비된다는 점에서 제7실시 예와 차이가 있다. 이러한 제8실시 예의 경우, 제2유체홀(30)이 형성된다는 점을 제외한 나머지 구성 및 구조가 도 6을 참조하는 제3실시 예와 동일하므로 동일한 구성 및 구조에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제1중공 채널(201)에는 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(30)이 형성될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여 제8실시 예는 각각의 유체홀(20, 30)을 통해 이종의 프로세스 유체를 분사하는 기능을 수행할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이 제8실시 예에서 제1유체홀(20)은 직선 및 사선 형태가 결합된 형태로 형성될 수 있고, 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하면서 경사지게 사선 형태로 형성될 수도 있다. 다만, 제1유체홀(20)은 제1중공 채널 영역(201')을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다.
제9실시 예
도 18은 본 발명의 제9실시 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제9실시 예의 접합부품(109)은 마찰교반용접이 제1중공 채널(201)의 상부에서 제1중공 채널(201)을 따라 수행되고, 용접영역(w)의 적어도 일부가 중첩됨으로써 중첩부(11)가 형성된다는 점에서 제7실시 예와 차이가 있다.
다시 말해, 제9실시 예는 끼움결합 가능한 형태의 피접합부재(1)들을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 제9실시 예는 내부에 형성된 제1중공 채널(201)의 상부에 제1중공 채널(201)을 따라 형성된 마찰교반용접에 의한 용접영역(w)의 적어도 일부가 중첩된 중첩부(11)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제9실시 예는 앞서 도 9를 참조하여 설명한 제5실시 예와 비교하여 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(30)이 형성된다는 점을 제외한 구성 및 구조가 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 다만, 하나의 예로서 제1유체홀(20)이 제1중공 채널 영역(201')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되게 형성되는 형상이 다르다는 점에서 차이가 있다. 이는 예시되는 형상이 다를 뿐 중공 채널 영역의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되는 형태로 프로세스 유체가 통과하는 홀이 형성된다는 점은 공통된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제9실시 예에서 제1유체홀(20)은 직선 및 사선 형태가 결합된 형태로 형성될 수 있고, 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하면서 경사지는 사선 형태로 형성될 수도 있다. 다만, 제1유체홀(20)은 제1중공 채널 영역(201')을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다.
도 19는 제9실시 예의 변형 예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 19에 도시된 바와 같은 제9실시 예의 변형 예는 앞서 도 10을 참조하여 설명한 제5실시 예의 변형 예와 제1유체홀(20)이 제1중공 채널 영역(201')의 평면상 수직하게 배치되는 중심선을 기준으로 대칭되는 형태 및 제2유체홀(30)이 형성된다는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성 및 구조는 동일하다.
도 19에 도시된 바와 같이, 변형 예에서 제1유체홀(20)은 직선 및 사선 형태가 결합된 형태로 형성될 수 있고, 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하면서 경사지는 사선 형태로 형성될 수도 있다. 다만, 제1유체홀(20)은 제1중공 채널 영역(201')을 제외한 나머지 영역에 형성되어 제1중공 채널 영역(201')과 유체적인 간섭을 피하는 구조로 형성될 수 있다.
제10실시 예
도 20은 본 발명의 제10실시 예를 개략적으로 도시한 도이다.
제10실시 예는 접합부품(110)의 내부에 형성되어 제1중공 채널(201)과 연통되는 연통 라인(50)이 구비된다는 점에서 제7실시 예와 차이가 있다.
도 20에 도시된 제10실시 예는 앞서 도 11 내지 도 14를 참조하는 제6실시 예와 비교하여 제1중공 채널(201)과 연통되는 제2유체홀(30)이 형성된다는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성 및 구조는 동일하다. 따라서, 특징적인 구성 요소를 중점적으로 설명한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제2유체홀(30)은 제1중공 채널(201)과 연통되게 형성될 수 있다. 이 경우, 제10실시 예는 제1중공 채널(201)과 연통되는 연통 라인(50)이 구비되므로, 제2유체홀(30)은 연통 라인(50)과 연통되는 구조일 수 있다.
따라서, 제10실시 예는 주입구(12)를 통해 제2프로세스 유체가 주입되어 연통 라인(50)을 통해 제2유체홀(30)로 분사될 수 있다. 전술한 제6실시 예에서는 접합부품(110)이 온도 조절 측면에 중점을 둔 기능을 수행하여 온도 조절 매체를 유체로 구비할 경우, 연통 라인(50)에 유체를 주입시키고, 배출시키기 위한 주입구(12) 및 배출구(13)가 구비되었다. 하지만 제10실시 예는 접합부품(110)이 이종의 프로세스 유체를 분사하는 측면에 중점을 둔 기능을 수행하므로 연통 라인(50)을 통해 제1중공 채널(201)로 제2프로세스 유체를 유입시키기 위하여 주입구(12)만이 구비될 수 있다. 주입구(12)는 연통 라인(50)과 연통되며 제2피접합부재(1b) 또는 접합부품(110)의 외곽영역을 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명은 제7실시 예 내지 제10실시 예의 접합부품(110)과 같이 제1, 2프로세스 유체를 각각 주입하고 접합부품 내부에서 서로 혼합되지 않도록 제1, 2유체홀(20')이 서로 연통되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1유체홀(20)이 제2유체홀(30)과 연통되는 제1중공 채널(201)과의 간섭을 피하는 구조로 직선과 사선이 결합된 형태 또는 피접합부재(1)들을 상, 하 관통하되 사선 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 접합부품(110)은 각각의 유체홀을 통해 이종의 프로세스 유체가 분사되기 전에 접합부품 내부에서 반응하는 문제를 방지할 수 있다. 다시 말해, 이종의 프로세스 유체를 분사하는 측면에 중점을 둔 구조의 접합부품(110)은 위와 같은 구조에 의하여 이종의 프로세스 유체가 분사 전에 내부에서 화학 작용하지 않도록 방지할 수 있는 효과가 있다.
제7실시 예 내지 제10실시 예와 같이 이종의 프로세스 유체를 분사하는 측면에 중점을 둔 구조로 접합부품(110)을 형성할 경우, 접합부품(110)은 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서 박막 형성 공정에서 보다 효과적인 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 접합부품은 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비에 구비될 수 있다. 도 21은 본 발명의 실시 예 및 변형 예의 접합부품을 구비하는 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)를 개략적으로 도시한 도이다.
반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 이하에서 설명하는 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등을 포함한다. 따라서, 본 발명의 접합부품은 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비에 구비되는 접합부품일 수 있다.
도 21(a)는 온도 조절 측면에 중점을 둔 구조로 형성된 접합부품 중 하나의 예로서 제1실시 예의 접합부품(101)을 도시하여 그 일부를 확대하여 도시한 도이고, 도 21(b)는 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 둔 구조로 형성된 접합부품 중 하나의 예로서 제7실시 예의 접합부품(107)을 도시하여 그 일부를 확대하여 도시한 도이다.
반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 구비되는 접합부품은 제1실시 예 및 제7실시 예에 한정되지 않고, 각각 중점을 둔 측면에 구조로 적합하게 형성되어 반도체 또는 디스플레이 제조 공정 장비에 구비될 수 있다.
먼저, 도 21(a)를 참조하여 온도 조절 측면에 중점을 둔 구조로 형성된 접합부품이 구비되는 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비(1000)에 대해 설명한다. 도 21(a)에 하나의 예로서 도시된 제1실시 예의 접합부품(101)에 따라 도 21(a)를 참조하는 설명에서는 접합부품(101)에 제1실시 예의 접합부품(101)의 부호와 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 에칭 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 피처리물에 에칭공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품(101)일 수 있다. 프로세스 유체는 홀(20)을 통과한다. 에칭 장비는 접합부품(101)의 홀(20)을 통과하는 프로세스 유체로 웨이퍼 또는 글라스 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(101)이 에칭 장비에 구비될 경우, 중공 채널(200)에 구비되는 온도조절수단에 의해 제품 온도의 균일성이 확보될 수 있다. 이로 인해 제품의 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 중공 채널(200)과 홀(20) 사이에 형성되는 용접영역에 의해 중공 채널(200)과 홀(20) 사이의 계면이 제거되어 존재하지 않게 된다. 이와 같은 구조에 의해 중공 채널(200) 및 홀(20) 각각이 서로의 기능에 부정적인 영향을 미치는 것이 방지될 수 있고, 제품 내부에서 기능 오류를 유발할 수 있는 방해 요소 발생률이 감소될 수 있다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 세정 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 피처리물에 세정 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하는 접합부품(101)일 수 있다. 프로세스 유체는 홀(20)을 통과한다. 세정 장비는 접합부품(101)의 홀(20)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(101)이 세정 장비에 구비될 경우, 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체를 통해 제품 온도의 균일성이 확보되고 제품 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 중공 채널(200)과 홀(20) 사이의 용접영역에 의해 중공 채널(200)과 홀(20) 사이의 계면이 존재하지 않게 되고, 이로 인해 상호간의 부정적인 작용이 방지될 수 있게 된다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 열처리 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 피처리물에 열처리 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 프로세스 유체는 홀(20)을 통과하여 공급될 수 있다. 접합부품(101)이 구비되는 열처리 장비는 이온주입 등의 방법으로 주입된 드래프트(draft)를 활성시키기 위해서 고속을 열을 가하고 산화막, 질화막 등을 생성시킬 수 있다.
접합부품(101)이 열처리 장비에 구비될 경우, 제1, 2피접합부재(1a, 1b)를 마찰교반용접으로 용접함으로써 형성되는 용접영역에 의해 내벽에 계면이 존재하지 않는 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체를 통해 제품 온도의 균일성이 확보될 수 있다. 이로 인해 제품의 변형이 최소화될 수 있다.
접합부품(101)은 홀(20)이 중공 채널(200)과의 간섭을 피하는 구조로 형성될 수 있다. 그 결과 상호간의 부정적인 영향이 차단되고 접합부품(101) 내부에서 보다 효율적인 구조로 형성될 수 있다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 이온주입 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 피처리물에 이온주입 공정을 위한 프로세스 유체를 분사하는 접합부품(101)일 수 있다. 접합부품(101)이 구비되는 이온주입 장비는 웨이퍼 또는 글라스의 표면상에 어떤 전기 저항치를 주기 위하여 의식적으로 불순물 원자(바람직하게는 3~5개)를 가압시켜줄 수 있다.
접합부품(101)이 이온주입 장비에 구비될 경우, 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체에 의해 제품 온도의 균일성이 확보될 수 있다. 이로 인해 제품의 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 접합부품(101)의 하부에 위치하는 홀(20')이 균일한 간격으로 형성되되 중공 채널(200)과 간섭하지 않는 구조로 효율적으로 형성됨으로써 기능적, 구조적 효율이 향상될 수 있다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 스퍼터링 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 피처리물에 스퍼터링 공정을 위한 프로세스 유체를 공급하고, 프로세스 유체는 그 내벽에 수평 계면이 존재하지 않는 홀(20)을 통과한다. 접합부품(101)이 구비되는 스퍼터링 장비는 스퍼터 형상을 이용하여 웨이퍼 또는 글라스 표면에 금속막을 형성할 수 있다.
접합부품(101)이 스퍼터링 장비에 구비될 경우, 접합부품(101)은 중공 채널(200)에 구비되는 온도 조절 매체에 의해 제품 온도의 균일성이 확보될 수 있다. 그 결과 제품 변형이 최소화될 수 있다. 또한, 홀(20)이 중공 채널(200)과 간섭되지 않는 구조로 형성되되, 균일하게 프로세스 유체를 분사할 수 있는 구조로 형성되어 기능적 효율이 높아질 수 있다.
접합부품(101)이 구비되는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 CVD 장비일 수 있다. 접합부품(101)은 홀(20)을 통해 피처리물에 CVD 공정을 위한 프로세스 유체를 공급할 수 있다. 접합부품(101)이 구비된 CVD 장비는 원소로 구성된 반응 프로세스 유체를 열플라즈마 방전 포토 등의 에너지로 여기시켜 웨이퍼 또는 글라스 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.
반도체 제조 공정 장비로서의 CVD 장비에 구비되는 접합부품(101)은 샤워헤드일 수 있고, 디스플레이 제조 공정 장비로서의 CVD 장비에 구비되는 접합부품(101)은 디퓨져일 수 있다.
CVD 장비에 구비되는 접합부품(101)은 용접영역(w)에 의해 중공 채널(200)과 홀(20')이 기능적, 구조적으로 부정적인 영향을 미치지 않도록 형성되어 프로세스 유체를 분사할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 접합부품(101)의 프로세스 유체 분사 효율이 향상될 수 있다.
온도 조절 측면에 중점을 둔 구조로 형성되는 본 발명의 접합부품(101)은 이처럼 홀(20')이 중공 채널(200)을 간섭하지 않는 구조로 형성되고, 용접영역(w)에 의해 기능적, 구조적으로 분리되는 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 프로세스 유체 분사 기능의 효율뿐만 아니라 접합부품(101)을 형성하는 구조적 효율도 향상될 수 있다.
도 21(b)에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비는 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 둔 구조로 형성된 접합부품(107)을 구비할 수 있다.
이 경우, 접합부품(107)은 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비를 포함하는 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비에 구비되어 제1, 2유체홀(20, 30)을 통해 각각 다른 프로세스 유체를 분사할 수 있다.
접합부품(107)은 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비에 구비되어 제1유체홀(20)을 통과하는 제1프로세스 유체와 제2유체홀(30)을 통과하는 제2프로세스 유체로 각각의 장비에 해당하는 공정을 수행할 수 있다.
접합부품(107)은 에칭 장비, 세정 장비, 열처리 장비, 이온주입 장비, 스퍼터링 장비 또는 CVD 장비 등에 구비되어 제1프로세스 유체 및 제2프로세스 유체를 각각 분사한다는 점에서 온도 조절 측면에 중점을 둔 구조로 형성된 접합부품(101)과 차이가 있다.
접합부품(107)은 반도체 제조 공정 장비 또는 디스플레이 제조 공정 장비에 구비되어 제1, 2프로세스 유체를 각각 공급함으로써 종래의 혼합된 프로세스 유체가 유체 투과 부재 내부로 주입되어 분사되기 전에 제품 내부에서 화학 반응하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
제1, 2유체홀(20, 30) 사이에 형성되는 용접영역(w)에 의해 제1, 2유체홀(20, 30) 사이의 계면이 존재하지 않는다. 이로 인해 계면에 따른 상호 부정적인 작용이 방지될 수 있으므로 접합부품(107)의 기능적 효율을 높일 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 접합부품은 용접영역(w)에 의해 내부에 구비된 유로(예를 들어, 온도 조절 측면에 중점을 둔 구조에서는 홀(20') 및 중공 채널(200), 이종의 프로세스 유체 분사 측면에 중점을 둔 구조에서는 제1, 2유체홀(20, 30))이 서로 연통되지 않는 구조로 형성될 수 있다. 이로 인해 상호 부정적인 작용이 차단될 수 있다.
또한, 각각의 기능을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 상호간의 기능을 간섭하지 않는 구조로 형성되어 접합부품 자체의 기능적, 구조적 효율이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
101 내지 110: 제1실시 예 내지 제10실시 예의 접합부품
1: 피접합부재 20': 홀
20: 제1유체홀 30: 제2유체홀
200: 중공 채널
1000: 반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 장비

Claims (20)

  1. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 접합부품에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 중공 채널; 및
    상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 프로세스 유체가 통과하는 홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널과 상기 홀 사이의 계면의 적어도 일부를 제거하고,
    상기 홀은 상기 중공 채널이 형성된 중공 채널 영역에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀은 상기 피접합부재의 상, 하를 관통하되 상기 홀의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홀의 적어도 일부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접합부품의 하부에 위치하는 홀은 상기 피접합부재들의 계면의 수직 투영 영역의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피접합부재들의 상기 비용접 계면의 수직 투영 영역의 범위 내에서 상기 홀은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 홀은 동일한 피치 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홀의 적어도 일부는 상기 마찰교반용접에 의한 용접영역을 관통하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피접합부재는
    제1그루브가 형성된 제1그루브 영역과 상기 제1그루브가 형성되지 않은 제1그루브 비영역이 구비된 제1피접합부재;
    상기 제1피접합부재의 일면에 위치하며, 제2그루브가 형성된 제2그루브 영역과 상기 제2그루브가 형성되지 않은 제2그루브 비영역이 구비된 제2피접합부재; 및
    상기 제2피접합부재의 일면에 위치하는 제3피접합부재를 포함하고,
    상기 제1그루브 및 상기 제2그루브에 의해 상기 접합부품의 내부에는 상기 중공 채널이 복수개의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 중공 채널을 따라 형성되어 상기 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 더 포함하는 것을 특징으로 접합부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되어 상기 중공 채널과 연통되는 연통 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 매체는 유체 또는 열선인 것을 특징으로 하는 접합부품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 매체는 히팅 또는 쿨링 매체인 것을 특징으로 하는 접합부품.
  13. 마찰교반용접에 의해 적어도 2개의 피접합부재들이 용접된 접합부품에 있어서,
    상기 피접합부재들을 상, 하로 관통하며 제1프로세스 유체가 통과하는 제1유체홀; 및
    상기 접합부품의 내부에 형성되는 제1중공 채널에 연통되어 제2프로세스 유체가 통과하는 제2유체홀;을 포함하고,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역은 상기 제1유체홀과 상기 제2유체홀 사이의 계면의 적어도 일부를 제거하며,
    상기 제1유체홀은 상기 제1중공 채널이 형성된 제1중공 채널 영역에 존재하는 비용접 계면을 제외한 나머지 영역을 지나는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1유체홀은 상기 피접합부재의 상, 하를 관통하되 상기 제1유체홀의 상, 하부가 동일한 수직선상에 위치하지 않고 편심되게 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1유체홀의 적어도 일부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 제1유체홀은 상기 피접합부재들의 계면의 수직 투영 영역의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 접합부품의 하부에 위치하는 상기 제1유체홀 및 상기 제2유체홀은 동일한 피치 간격을 두고 형성되어 각각 다른 프로세스 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되며 온도 조절 매체가 구비되는 제2중공 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 마찰교반용접에 의한 용접영역의 적어도 일부가 중첩된 중첩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 접합부품의 내부에 형성되어 상기 제1중공 채널과 연통되는 연통 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접합부품.
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