KR20210074996A - 반도체 공정용 이중관 제조방법 - Google Patents
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Abstract
개시되는 반도체 공정용 이중관 제조방법은, 강관와 상기 강관의 내면에 융착되는 수지관으로 형성되는 반도체 공정용 이중관 제조방법으로서, 상기 강관을 가공하여 준비하고, 탄성변형 및 복원이 가능한 재질로 구비되는 상기 수지관을 금형을 이용한 성형방법으로 성형하여 준비하는 제1 단계; 상기 수지관은 탄성변형시켜 상기 강관의 내측에 삽입시킨 후, 상기 수지관의 탄성복원력에 의해 상기 수지관의 외면이 상기 강관의 내면에 밀착되게 위치시키는 제2 단계; 및 상기 수지관의 외면과 상기 강관의 내면을 접합하는 제3 단계;를 포함한다.
Description
본 발명(Disclosure)은, 반도체 공정용 이중관 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 이중관의 내측에 배치되는 수지관을 몰딩 성형방법으로 성형한 후 강관에 삽입후 접착함으로써, 우수한 품질의 이중관을 낮은 제조비용으로 제조할 수 있는 반도체 공정용 이중관 제조방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
반도체 공정용 이중관은, 다양한 종류의 독성 물질 또는 유해물질들을 포함하는 액상 또는 기상 형태의 화학 물질들이 유동하며 이송된다.
이중관을 이루는 수지관과 강관은 그 재질이 상이한데, 일반적으로 강관은 이중관 자체의 강성을 유지하기 위하여 스테인레스 강을 사용한다. 이에 반해서, 수지관은 화학적 반응성이 낮으며 물리적으로 안정적인 물질을 그 재질로 한다.
수지관의 내면은 상술한 화학 물질들이 직접 접촉하기 때문에, 기밀성을 유지하는 것이 무엇보다 중요하다.
수지관에 작은 균열이나 파손이 발생해도, 금속성의 강관을 파손할 수 있는 치명적인 화학작용이 발생할 수 있다.
반도체 공정용 이중관을 제조하는 종래의 방법에서는, 완성된 강관의 내면에 다양한 방법으로 이중관을 형성한다.
우선, 수지관의 재료가 되는 각종 수지류를 액상 상태로 분사하여 코팅하는 코팅공법이 있다. 이 방법은 200㎛ 내외의 얇은 막을 여러차례 코팅함으로써, 수지관을 형성한다.
다음으로 라이닝 공법을 이용하여 강관의 내면에 2mm 내외의 두꺼운 막층을 형성한다. 대표적인 라이닝 공법으로는 Lot 라이닝 공법이 있다.
다음으로 강관의 내면에 수지관의 재료가 되는 액상의 레진을 직접 사출하여 수지관을 형성하는 직접 사출공법이 있다.
상술한 종래의 이중관 제조방법은, 완성된 강관의 내면에 직접 수지관을 형성하는 방법으로서, 수지관과 강관 사이의 높은 밀착성을 쉽게 구현할 수 있고, 수지관의 성형 과정이 불필요하다는 장점이 있다.
그러나, 코팅이나 라이닝 공법으로 형성된 수지관은 형성 과정에서 버블(bubble) 또는 크랙(crack)이 형성되어, 내구성이 약한 문제점이 있다.
또한 작업성이 현저히 떨어지고, 이에 따라 상술한 바와 같은 수지관의 내구성이 떨어지는 문제가 동반될 수도 있다.
또한, 자동화 장비 또는 공정을 적용하기 어렵기 때문에, 제조비용이 상승하여 경제성이 떨어지는 문제점도 있다.
직접 사출공법은 직경이 큰 이중관을 제조할때, 금형의 크기가 대형화되는 문제점을 가진다.
본 발명(Disclosure)은, 내구성과 작업성이 향상되고 경제성이 우수한 반도체 공정용 이중관 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법은, 강관와 상기 강관의 내면에 융착되는 수지관으로 형성되는 반도체 공정용 이중관 제조방법으로서, 상기 강관을 가공하여 준비하고, 탄성변형 및 복원이 가능한 재질로 구비되는 상기 수지관을 금형을 이용한 성형방법으로 성형하여 준비하는 제1 단계; 상기 수지관은 탄성변형시켜 상기 강관의 내측에 삽입시킨 후, 상기 수지관의 탄성복원력에 의해 상기 수지관의 외면이 상기 강관의 내면에 밀착되게 위치시키는 제2 단계; 및 상기 수지관의 외면과 상기 강관의 내면을 접합하는 제3 단계;를 포함한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 제2 단계는, 상기 수지관의 외면에 상기 강관의 내면과 접합성을 향상시키는 접착층을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 수지관은, 탄성변형이 가능한 열가소성 수지 재질로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 수지관은, PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene), ECTFE(ethylene chlorotrifluoroethylene), PVDF(polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 불소계열 수지로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 제3 단계는, 상기 수지층과 상기 강관의 계면에 초음파를 인가하여 상기 수지관과 상기 강관을 접합하는 초음파 융착 수단을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 초음파 융착 수단은, 집속 초음파(focused ultrasound)를 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 초음파 융착 수단은, 전력을 공급하는 전원부; 상기 전력을 이용하여 고주파 신호를 생성하는 고주파 생성부; 상기 고주파 신호를 이용하여 초음파를 생성하는 초음파 생성부; 및 상기 초음파를 집속하여 상기 접착층에 고강도 집속 초음파를 인가하는 초음파 집속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 상기 초음파 생성부는 적어도 두 개 이상으로 구성되고, 각각의 상기 초음파 생성부에서 생성되는 초음파의 전파(propagation) 방향을 제어하는 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 공정용 폐가스에 대한 내식성이 우수한 수지재질의 수지관과, 외부 충격에 안정적인 강관을 별도로 준비한 후 수지관의 탄성변형을 이용하여 수지관을 강관의 내부에 삽입시킨 후 수지관과 강관을 접합하여 반도체 공정용 이중관을 제조함으로서, 기존 도포, 코팅, 로트 라이닝공정에 의해 강관의 내면에 수지층을 형성하는 것에 비해 불량 발생이 감소하고 작업성이 향상되어 낮은 제조비용으로 고품질의 이중관을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 도포, 코팅, 로트 라이닝공정에 의해 강관의 내면에 수지층을 형성하는 경우 불량발생의 원인이 된 수지층 내부의 기포(공동) 발생을 차단할 수 있어 반도체 제조공정에서 유해가스 누출이나 폭발의 위험을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 도포, 코팅, 로트 라이닝공정에 의하는 경우 공정시간 및 내부에 기포 형성 최소화를 위해 수지층의 두께를 얇게(대략 0.2mm 내외) 형성할 수밖에 없는 문제를 해소할 수 있다. 즉 수지층의 두께를 2mm 내외의 두께로 두껍게 형성하거나, 두께를 조절하는데 어려움이 없다.
한편, 강관을 금형 안에 위치시킨 상태에서 수지층을 사출하는 인서트 사출방법의 경우 수지층을 강관의 내부에 얇은 두께로 밀착 성형하여야 하므로, 강관의 직경이 커짐에 따라 기하급수적으로 증가하는 수지층 사출압력으로 인해 사출장치의 크기 및 비용이 매우 커지는 단점이 있는데 반해, 본 발명에 의하는 경우 수지관을 독립적으로 사출성형한 후 이를 탄성 변형 시켜 강관 내부에 위치시킨 후 그 계면을 접합함으로써, 수지관의 직경이 증가하더라도 수지관 성형을 위하 사출장치의 크기 및 비용의 증가가 크지 않은 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 2, 3, 4는 도 1의 반도체 공정용 이중관 제조방법에 따른 제조 단계별 이중관을 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서 수지층과 강관의 접합수단을 설명하는 도면.
도 6은 강관과 접합력을 강화하기 위한 수지관의 외면 구조를 보인 도면.
도 2, 3, 4는 도 1의 반도체 공정용 이중관 제조방법에 따른 제조 단계별 이중관을 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서 수지층과 강관의 접합수단을 설명하는 도면.
도 6은 강관과 접합력을 강화하기 위한 수지관의 외면 구조를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 일 실시형태를 설명하는 도면, 도 2, 3, 4는 도 1의 반도체 공정용 이중관 제조방법에 따른 제조 단계별 이중관을 보인 도면이다.
도 1 및 도 2, 3, 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법은, 수지관(101)과 강관(102)을 별도로 준비한 후, 수지관(101)을 탄성변형시켜 강관(102)의 내부에 삽입시킨 후 수지관(101)의 탄성복원력에 의해 수지관(101)이 강관(102)의 내부 정해진 위치에 배치되도록 한 후, 수지관(101)과 강관(102)의 계면을 접합하여 반도체 공정용 이중관(100)을 제조하는 것이다.
이를 위해, 수지관(101)을 성형하여 준비하는 제1 단계(S10)에서 시작한다.
수지관(101)은 사출금형을 이용한 성형방법으로 준비될 수 있다. 이에 의하면 코팅, 도포 및 로트 라이닝 공정과 달리 사출압력에 의해 수지관(101) 내부에 기포로 인한 공동(void) 발생을 방지할 수 있다.
또한, 사출금형에 의해 수지관(101)이 한 번에 제조되므로, 사출금형의 두께를 필요에 따라 조절할 쉽게 변경할 수 있는 이점이 있다.
예를 들면, 수지관(101)의 내경이 커짐에 따라 수지관(101)의 두께를 두껍게 형성하는 것이 용이해진다.
이와 달리, 종전 코팅, 도포, 로트 라이닝 공정에 의해 수지관(101)(정확하게는 수지층)을 형성하는 경우 수지관(101)의 직경이 커짐에 따라 수지관(101)의 두께를 두껍게 형성하는 것이 매우 어려운 문제가 있다.
본 실시형태에서, 수지관(101)이 일체로 성형되는 것이라면 사출 성형(injection molding)에 한정되지 않으며, 트렌스퍼 성형(transfer molding), 블로우 성형(blow molding)이 포함될 수 있다.
다음으로, 성형된 수지관(101)을 준비된 강관(102)의 내부에 삽입하는 제2 단계(S20)가 수행된다.
제2 단계(S20)는, 성형된 수지관(101)의 탄성변형 성질의 이용하여 성형된 수지관(101)을 준비된 강관(102)의 내부에 삽입한다.
구체적으로, 수지관(101)은 탄성변형이 가능한 가요성을 가지는 재질로 성형되는데, 이를 강관(102)의 내경보다 작게 외경이 감소되도록 굽힌 후 강관(102)의 내부에 삽입하는 과정이 수행된다.
이후, 수지관(101)은 탄성복원력에 의해 복원되어 수지관(101)의 외면이 강관(102)의 내면에 접하게 된다.
이와 같이, 수지관(101)을 탄성변형이 가능한 재질 및 형상으로 구비한 후, 이를 변형하여 강관(102)의 내부에 삽입시켜 배치시키는 방법은, 반도체 공정용 이중관(100)의 직경이 상대적으로 클수록(예: 직경 600mm 내외) 더욱 큰 이점을 가지게 된다.
구체적으로, 종래 코팅, 도포, 로트 라이닝 공정에 의해 수지관(또는 수지층)을 형성하는 경우, 강관(102)의 직경이 증가할수록 수지층의 두께를 균일하게 형성하는 것이 매우 어려운 문제가 있었으며, 형성된 수지층의 전체 면적이 넓어지므로 수지층 내부에 기포에 의한 공동(void) 형성 가능성이 높아지는 문제가 있었다.
그러나 본 실시형태에 따른 제조방법에 의하는 경우, 강관(102)의 직경이 커질수록 수지관(101)의 탄성변형이 용이해져 삽입공정이 원활하며, 수지관(101)의 두께 균일성 유지 및 공동 발생 방지 효과를 가지게 된다.
본 제조공정에서, 수지관(101)과 강관(102)의 밀착력을 향상시키기 위해서, 수지관(101)의 외경을 강관(102)의 내경보다 1~2mm 정도 크게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서, 수지관(101)의 탄성변형이 가능한 열가소성수지라면 제한이 없으나, PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene), ECTFE(ethylene chlorotrifluoroethylene), PVDF(polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 불소계열 수지로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에 의하면, 도 3과 같이 수지관(101) 및 강관(102)이 분지관(101a, 102a)을 가지는 경우에도 적용될 수 있다.
이 경우, 종래 코팅, 도포, 로트 라이닝 공정에 의해 수지층을 형성하는 것과 비교하여 제조의 편의성이 더욱 증가하게 된다.
더하여, 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에 의하면 도 4에 도시된 바와 같이, 분지관(101a, 102a)이 둘 이상이 가지는 경우에도 어려움 없이 적용될 수 있는 점에서 공지의 코팅, 도포, 로트 라이닝 공정으로 해결되지 않는 문제를 해결할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 본 실시형태에서 수지관(101) 및 강관(102)은 모든 말단에 이중관 사이의 연결을 위한 프렌지(101f)를 가진다.
프렌지(101f)는 수지관(101)을 탄성변형이 가능한 재질로 구비해야하는 주요 이유가 된다.
또한, 프렌지(101f)는 수지관(101)이 강관(102) 내부에 삽입된 후 탄성 복원된 상태에서 수지관(101)의 정위치를 안내하는 기능을 한다.
한편, 본 실시형태에서, 수지관(101)의 외면 또는 강관(102)의 내면에 양자의 접합성을 향상시키기 위해 접착층이 형성될 수 있다.
다음으로, 제3 단계(S30)에서는, 수지관(101)의 외면과 강관(102)의 내면을 접합하여 이중관(100)을 완성한다.
제3 단계(S30)에서 수지관(101)과 강관(102)의 접합은 수지관(101)의 외면 또는 강관(102)의 내면에 접착층을 형성한 후 이를 이용하여 접합하는 방법이 적용될 수 있으며, 후술하는 초음파를 이용한 접합이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법에서 수지층과 강관의 접합수단을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법은, 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에 초음파를 인가하여 수지관(101)과 강관(102)을 접합하는 초음파 융착 수단을 이용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 초음파 융착 수단은, 전원부(110, 미도시)와 고주파 생성부(120) 및 초음파 생성부(130) 및 초음파 집속부(140, 미도시)를 포함한다.
전원부(110, 미도시)는, 후술하는 고주파 생성부(120)에 전력을 공급한다.
고주파 생성부(120)는, 전력을 이용하여 고주파 신호를 생성한다.
초음파 생성부(130)는, 고주파 신호를 이용하여 초음파를 생성한다.
초음파 집속부(140, 미도시)는, 초음파를 집속하여 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에 고강도 초음파를 인가한다.
본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 초음파 융착 수단은, 강관(101) 및 수지관(102)에 기계적, 열적 에너지를 인가하지 않는다.
초음파 생성부(130)에서 생성된 초음파는 파동의 형태로 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에 인가되므로, 강관(10) 및 수지관(20)에 물리적 충격이 인가되지 않는다.
따라서 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에 국부적으로 가열하며, 가열시간이 짧아서 강관(101) 및 수지관(102)의 손상을 최소화 할 수 있다.
본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 융착 수단에서, 초음파 집속부(140, 미도시)는 초음파 생성부(130) 내측 및 외측 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 융착 수단은, 적어도 두 개 이상의 초음파 생성부(130)를 구비하며, 각각의 초음파 생성부(130)에서 방출되는 초음파의 전파(propagation) 방향을 제어하는 초음파 생성부 정렬부(150)를 더 포함할 수 있다.
서로 다른 두 개의 초음파 생성부(130)에서 생성된 초음파는, 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에서 서로 보강 간섭함으로써, 강관(101)과 수지관(102)에는 손실을 최소화하면서, 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)에 국부적으로 고강도 초음파를 인가할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 융착 수단은, 강관(101)을 그 중심축을 중심으로 하여 특정한 회전 속도로 회전시키는 강관 회전부(160)를 더 포함할 수 있다.
이때, 강관 회전부(160)는 강관(101)을 연속 회전 또는 불연속 회전시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 융착 수단은, 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층)의 일부를 국부적으로 가열하여 융착한다. 따라서 강관(101)을 회전시킴으로써, 둘레 방향으로 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층) 전체를 가열하여 융착시킬 수 있다.
강관 회전부(160)가 강관(101)을 회전시키는 속도는 바람직하게는 22.5°/5초 또는 360°/8분이다.
또한 본 실시형태에 따른 반도체 공정용 이중관 제조방법의 융착 수단은, 초음파 생성부(130)를 이중관의 길이 방향으로 왕복이동시키는 초음파 이동부(170)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 수지관(101)과 강관(102)의 계면(또는 접착층) 전체를 가열할 수 있다.
다음으로, 도 6은 강관과 접합력을 강화하기 위한 수지관의 외면 구조를 보인 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 2에서 A로 표시된 부분의 단면을 보인 것으로서, 본 실시형태에서 수지관(101)의 외면에는 다양한 단면형상을 가지는 요철(또는 메시)이 형성된다. 이러한 요철구조가 도 3 및 도 4의 수지관(101)에 적용될 수 있음은 물론이다.
이에 의하면, 수지관(101)과 강관(102)의 접합 시 접합강도를 향상시킬 수 있게 된다. 구체적으로 접착층에 의한 접합 또는 초음파 융착에 의한 접합 시 수지관(101) 외면의 요철 형상이 앙카링(anchoring) 역할을 하여 접착력을 증대시키게 된다.
Claims (1)
- 강관와 상기 강관의 내면에 융착되는 수지관으로 형성되는 반도체 공정용 이중관 제조방법에 있어서,
상기 강관을 가공하여 준비하고, 탄성변형 및 복원이 가능한 재질로 구비되는 상기 수지관을 금형을 이용한 성형방법으로 성형하여 준비하는 제1 단계;
상기 수지관은 탄성변형시켜 상기 강관의 내측에 삽입시킨 후, 상기 수지관의 탄성복원력에 의해 상기 수지관의 외면이 상기 강관의 내면에 밀착되게 위치시키는 제2 단계; 및
상기 수지관의 외면과 상기 강관의 내면을 접합하는 제3 단계;를 포함하는 반도체 공정용 이중관 제조방법.
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