KR20230100820A - Heater welding structure with improved welding defect and crack - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용접 결함 및 크랙 발생을 개선한 히터 용접 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 중앙에 가스유입부를 구비한 후방바디, 및 상기 가스유입부와 연통된 가스통로부를 포함하는 중간바디를 포함하는 샤워헤드에 적용될 수 있는 히터 용접 구조로, 상기 가스유입부 측 경계에 구비된 제1용접부위, 그리고 상기 중간바디의 후면에 형성된 제2용접부위를 포함한다.The present invention relates to a heater welding structure in which welding defects and cracks are improved.
The present invention is a heater welding structure that can be applied to a showerhead including a rear body having a gas inlet in the center and a middle body including a gas passage communicating with the gas inlet, at the boundary of the gas inlet. It includes a first welding portion provided, and a second welding portion formed on the rear surface of the intermediate body.
Description
본 발명은 용접 결함 및 크랙 발생을 개선한 히터 용접 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a heater welding structure in which welding defects and cracks are improved.
반도체 제조에서, 챔버 내에 공정가스를 공급하는 과정은 증착(CVD), 식각 등 다양한 공정에서 사용되고 있다. 이때 공정 챔버 내부로 공정가스를 공급하기 위해 사용되는 장비가 바로 샤워헤드(shower head)이다.In semiconductor manufacturing, a process of supplying a process gas into a chamber is used in various processes such as deposition (CVD) and etching. At this time, equipment used to supply process gas into the process chamber is a shower head.
샤워헤드는 공정 가스를 가열하기 위해 히터(heater)를 구비하고 있다. 일반적으로 히터는 원형 단면 형상의 열선으로 구성될 수 있으며, 샤워헤드 전반에 걸쳐 구부러지게 배치되어 가능한 한 모든 위치의 공정 가스를 균일하게 가열하도록 구성된다.The showerhead has a heater to heat the process gas. In general, the heater may be composed of a heating wire having a circular cross-section, and is bent and disposed throughout the showerhead to uniformly heat process gas at all positions as much as possible.
도 1을 참고하면, 이러한 샤워헤드는 모재(Base metal)와 모재를 용접 금속(Weld metal)을 통해 용접하여 제조되는데, 용접금속과 모재 또는 용접금속과 용접금속 사이에 충분히 융합되지 못하는 경우, 모재 또는 용접금속에 크랙이 발생하는 경우 등과 같은 결함 유형이 존재할 수 있다.Referring to FIG. 1, such a showerhead is manufactured by welding a base metal and a base metal through a weld metal. If the weld metal and the base metal or between the weld metal and the weld metal are not sufficiently fused, the base metal Alternatively, there may be a type of defect such as a crack in the weld metal.
이 중에서도 충분한 융합이 이루어지지 못하는 경우는 다시 용접금속이 융착될 수 있는 면적의 각도가 작거나, 용접속도가 빠르거나, 용접 입열이 충분하지 못한 경우 중 적어도 하나를 원인으로 발생하게 된다.Among them, when sufficient fusion is not achieved, it occurs because of at least one of the following cases: the angle of the area where the weld metal can be fused again is small, the welding speed is fast, or the welding heat input is not sufficient.
이러한 문제는 공정가스가 유입되는 가스유입부의 실린더와 공정가스 토출을 위한 내부공간을 형성하는 샤워 플레이트(중간바디와 전방바디의 결합체) 간의 결합 부위에서 주로 발생하는데, 이러한 용접 불량은 결국 공정가스의 유출 문제로 직결되어 반드시 개선해야할 필요성이 있다.This problem mainly occurs at the junction between the cylinder of the gas inlet through which the process gas flows and the shower plate (combination of the intermediate body and the front body) forming the inner space for discharging the process gas. It is directly related to the leakage problem and needs to be improved.
또 다른 공정가스 유출 문제는 샤워 플레이트에 내장되는 열선에 의한 열팽창의 반복을 포함하는 요인들에 의해 열선 내장 부위에 발생한 크랙에 의한 것이 있다.Another problem with leakage of process gas is caused by cracks generated in the area where the hot wire is embedded due to factors including repetition of thermal expansion by the hot wire embedded in the shower plate.
즉, 용접 불량, 크랙 발생에 의한 공정가스 유출 문제를 해결할 수 있는 방안이 모색되어야 하는 실정인 것이다.That is, it is a situation in which a method to solve the problem of outflow of process gas due to welding defects and cracks must be sought.
한편, 샤워 헤드에 관한 종래의 기술로, 한국 등록특허 제10-2268559호(2021년 06월 17일) 등이 있는데, 종래기술을 포함하는 종래의 기술들은 위와 같은 문제에 대한 해결책을 전혀 제시하지 못하고 있다.On the other hand, as a conventional technique related to a shower head, there is Korean Patent Registration No. 10-2268559 (June 17, 2021), and the conventional techniques including the prior art do not suggest a solution to the above problem at all. can't
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 샤워헤드에 열선을 적용하기 위해 샤워헤드의 각 연결 부위를 용접함에 있어서, 제살 용접의 실현 및 용접 구조의 개선을 통해 불완전 용접에 따른 용접 결함 및 크랙 발생을 개선하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and in welding each connection part of the showerhead to apply a hot wire to the showerhead, welding defects due to incomplete welding and It aims to improve crack generation.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은, 중앙에 가스유입부를 구비한 후방바디, 및 상기 가스유입부와 연통된 가스통로부를 포함하는 중간바디를 포함하는 샤워헤드에 적용되는 히터 용접 구조로, 상기 가스유입부 측 경계에 구비된 제1용접부위, 그리고 상기 중간바디의 후면에 형성된 제2용접부위를 포함한다.The present invention for the purpose of solving the above problems is a heater welding structure applied to a showerhead including a rear body having a gas inlet in the center and a middle body including a gas passage communicating with the gas inlet, It includes a first welding portion provided on the boundary of the gas inlet side, and a second welding portion formed on the rear surface of the intermediate body.
또한 상기 제2용접부위는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the second welding portion is characterized in that it can be formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state.
또한 상기 중간바디는 후면에 구비되고 상기 후방바디의 결합돌부가 수용되는 결합홈부를 더 포함하고, 상기 제2용접부위는 상기 결합홈부의 측면에 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the intermediate body is provided on the rear side and further includes a coupling groove portion in which the coupling protrusion of the rear body is accommodated, and the second welding portion may be formed on a side surface of the coupling groove portion.
또한 상기 샤워헤드는 상기 중간바디의 전면에 결합되는 전방바디를 더 포함하고, 상기 전방바디와 상기 중간바디를 결합시키고, 상기 중간바디의 후면에 형성된 제3용접부위를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다. In addition, the showerhead may further include a front body coupled to the front surface of the intermediate body, and may further include a third welding portion coupled to the front body and the intermediate body and formed on a rear surface of the intermediate body. to be
또한 상기 제3용접부위는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the third welding portion is characterized in that it can be formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state.
또한 상기 전방바디는 후방으로 돌출 구비된 결합돌기를 포함하고, 상기 중간바디는 상기 결합돌기가 관통하는 관통홀을 포함하고, 상기 제3용접부위는 상기 결합돌기의 상부에 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the front body includes a coupling protrusion protruding rearward, the intermediate body includes a through hole through which the coupling protrusion passes, and the third welding portion may be formed on an upper portion of the coupling protrusion. to be
또한 상기 중간바디는 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the intermediate body is characterized in that it can be composed of a material having an aluminum content of 99.0% by weight or more.
또한 상기 후방바디는 알루미늄 함유량이 99.5 중량% 이상인 소재로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the rear body may be made of a material having an aluminum content of 99.5% by weight or more.
아울러 상기 후방바디는 알루미늄 및 망간을 포함하는 소재로 구성되고, 상기 망간은 1.0 ~ 1.5 중량% 포함될 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the rear body is made of a material containing aluminum and manganese, and the manganese may be included in an amount of 1.0 to 1.5% by weight.
나아가 상기 중간바디에 구비된 열선수용부에 내장되는 열선을 더 포함하고, 상기 열선은 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재로 구성된 피복재를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.Furthermore, it may further include a heating wire embedded in the heat receiving unit provided in the intermediate body, and the heating wire may include a covering material made of a material having an aluminum content of 99.0% by weight or more.
상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은, 샤워헤드에 열선을 적용하기 위해 샤워헤드의 각 연결 부위를 용접함에 있어서, 후방바디와 중간바디 간의 연결 부위에 복수의 용접부위를 형성하여 견고한 결합을 제공하고, 전방바디를 포함하는 각 바디의 연결 부위에 전자빔 용접(e-beam welding)을 도입함과 더불어 각 바디의 소재를 전자빔 용접에 적합한 소재를 채택함으로써, 제살 용접의 실현 및 용접 구조의 개선을 통해 불완전 용접에 따른 용접 결함 및 크랙 발생을 개선하였다.In the present invention having the above constitution and characteristics, in welding each connection part of the shower head to apply the hot wire to the shower head, a plurality of welding parts are formed at the connection part between the rear body and the middle body to provide a strong coupling, , By introducing e-beam welding to the connection part of each body, including the front body, and adopting materials suitable for electron beam welding for each body, through the realization of slash welding and improvement of the welding structure Welding defects and cracks caused by incomplete welding are improved.
도 1은 용접 결함 유형을 설명하기 위한 도면.
도 2는 열변형에 의한 크랙 발생 유형을 설명하기 위한 도면.
도 3은 용접 방식에 관한 비교 설명을 위한 도면.
도 4는 전자빔 용접의 특징을 설명하기 위한 도면.
도 5는 전자빔 용접의 적용을 위한 소재에 관한 설명을 위한 도면.
도 6은 열선의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워헤드의 단면을 도시한 도면.1 is a view for explaining welding defect types.
Figure 2 is a view for explaining the type of crack generation by thermal deformation.
Figure 3 is a view for comparative description of the welding method.
4 is a diagram for explaining the characteristics of electron beam welding;
5 is a view for explaining a material for application of electron beam welding.
6 is a diagram showing the structure of a hot wire.
7 is a cross-sectional view of a showerhead according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예(또는 구현예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and various forms, the embodiments (or implementations) will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as ~comprising~ or ~consisting of are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.~First~, ~Second~, etc. described in this specification will only be referred to to distinguish different components from each other, regardless of the manufacturing order, and the names in the detailed description and claims of the invention may not match.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 히터 용접 구조(이하 본 구조)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a heater welding structure (hereinafter, this structure) according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위해 대략적인 방향을 특정하면, 도 7에 도시된 상태를 기준으로 하부를 전방, 상부를 후방으로 한다. 이는 공정가스의 토출 방향을 기준으로 한 것이다.Prior to describing the present invention in detail, if an approximate direction is specified for convenience of explanation, the lower part is set to the front and the upper part to the rear based on the state shown in FIG. 7 . This is based on the discharge direction of the process gas.
본 구조는 용접 결함 및 크랙 발생을 개선한 히터 용접 구조에 관한 것으로, 구체적으로는 샤워헤드에 적용되는 히터 구조이고, 샤워헤드에 열선을 적용하기 위해 샤워헤드의 각 연결 부위를 용접함에 있어서, 제살 용접의 실현 및 용접 구조의 개선을 통해 불완전 용접에 따른 용접 결함 및 크랙 발생을 개선하는 것을 목적으로 한다.The present structure relates to a heater welding structure that improves welding defects and cracks. Specifically, it is a heater structure applied to a showerhead, and in welding each connection part of the showerhead to apply a hot wire to the showerhead, An object of the present invention is to improve welding defects and cracks due to incomplete welding through welding realization and welding structure improvement.
도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명에 따른 히터 용접 구조가 적용된 샤워헤드는 후방의 후방바디(1), 중간의 중간바디(2), 전방의 전방바디(3), 그리고 중간바디(2)에 내장된 열선(5), 그리고 열선수용부(22)의 개구된 쪽을 덮는 커버(6)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the showerhead to which the heater welding structure according to the present invention is applied includes a rear body (1), a middle body (2), a front body (3), and a middle body (2). ), and a
한편, 본 구조는 좁게는 상기 샤워헤드에 구비된 각 용접부위들만을 포함할 수 있으나, 본 발명의 해결과제를 위해서는 샤워헤드 각 부의 구성들도 포함되는 전체의 개념으로 해석되어야 하기 때문에, 넓게는 용접 결함을 개선하는 샤워헤드의 구조 및 이를 위한 추가적인 구성들을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 함을 밝히는 바이다. 따라서 이하의 설명에서는 본 구조가 적용된 샤워헤드(본 장치)를 한정하여 예를 들어 설명하기로 한다.On the other hand, this structure may narrowly include only each welding portion provided in the shower head, but since it should be interpreted as a whole concept including the configuration of each part of the shower head for the solution of the present invention, it is broadly It is revealed that it should be interpreted as including both the structure of the showerhead for improving welding defects and additional components therefor. Therefore, in the following description, the showerhead (this device) to which the present structure is applied will be limited and described as an example.
본 구조는 중앙에 가스유입부(11)를 구비한 후방바디(1), 그리고 가스유입부(11)와 연통된 가스통로부(21)를 포함하는 중간바디(2)를 포함하는 샤워헤드에 적용되는 히터 용접 구조로, 가스유입부(11) 측 경계에 구비된 제1용접부위(W1), 그리고 중간바디(2)의 후면에 형성된 제2용접부위(W2)를 포함할 수 있다.This structure is a shower head including a
도 7에 도시된 바와 같이, 제1용접부위(W1)는 후방바디(1)와 중간바디(2)를 연결하기 위한 구성으로, 가스유입부(11) 측에 구비되며, 보다 구체적으로는 가스유입부(11)를 구성하는 실린더(14)와 중간바디(2)의 경계에 구비된다. 이러한 제1용접부위(W1)는 TIG(Tungsten Inert Gas welding) 용접에 의해 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.As shown in Figure 7, the first welding portion (W1) is a configuration for connecting the rear body (1) and the intermediate body (2), is provided on the side of the gas inlet (11), more specifically, the gas It is provided at the boundary between the
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 제2용접부위(W2)는 제1용접부위(W1)와 마찬가지로 후방바디(1)와 중간바디(2)를 연결하기 위한 구성으로, 중간바디(2)의 후면에 형성되며, 보다 구체적으로는 중간바디(2)의 후면에 형성된 결합홈부(23)와 후방바디의 결합돌부(13)의 경계에 구비된다. 더욱 구체적인 실시예로, 제2용접부위(W2)는 결합홈부의 측면에 형성될 수 있는데, 여기서 측면이라 함은 외측면을 의미하고, 외측이라 함은 중앙 측의 반대편을 의미하는 것으로, 도시된 도면을 기준으로는 본 장치의 좌우 단부 방향을 의미한다. And as shown in FIG. 7, the second welding part (W2) is a configuration for connecting the rear body (1) and the middle body (2) like the first welding part (W1), of the middle body (2). It is formed on the rear side, and more specifically, it is provided at the boundary between the
이러한 제2용접부위(W2)는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성될 수 있는데, 전자빔 용접은 진공에서 발생된 전자를 자력으로 집속 편향시켜 용접물에 조사하여 용융 접합시키는 용접방식으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 순간용접으로 열변형을 극소화할 수 있고 용가재 없이 고품질의 용접이 가능하다는 장점이 있다. 또한 용접입열이 작기 때문에 용접 부위가 변형되는 경우가 극히 적고, 용해용접을 깊게 할 수 있기 때문에 고속용접이 가능하다는 장점이 있다. 특히 전자빔 용접은 일명 '제살 용접(Autogenous welding)'으로 모재 차체를 용융시켜 용접하기 때문에 용접부위의 특성 변화가 거의 없어서 히터에 의한 열변형에 대한 저항성이 높아져 크랙 발생 가능성이 현저하게 감소하게 된다.(도 4 내지 도 5 참조)The second welding portion W2 may be formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state. Electron beam welding is a welding method in which electrons generated in a vacuum are focused and deflected with magnetic force and irradiated to a welded object to be melted and joined. , as shown in FIG. 3, there is an advantage in that thermal deformation can be minimized by instantaneous welding and high-quality welding is possible without a filler material. In addition, since the welding heat input is small, there are very few cases where the welding part is deformed, and since the melting welding can be deep, there is an advantage that high-speed welding is possible. In particular, since electron beam welding is so-called 'autogenous welding', which melts and welds the base material of the car body, there is little change in the characteristics of the welded part, so the resistance to thermal deformation caused by the heater increases, significantly reducing the possibility of cracking. (See FIGS. 4 to 5)
상기 제1용접부위(W1) 및 제2용접부위(W2)의 용접 결함의 해결을 제공하는 구성을 보다 상세하게 설명하기 위해, 먼저 본 장치(샤워헤드)의 구조를 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 가스유입부(11)는 내부에 구비된 실린더(14)에 의해 형성될 수 있다. 보다 엄밀하게는 실린더(14)의 내부공간이 즉 가스유입부(11)가 되는 것이다. 바람직한 실시예로, 실린더(14)는 전단에 실린더(14)의 외경보다 큰 외경을 갖는 대외경부(15)를 포함할 수 있다. 상기 대외경부(15)는 실린더(14)의 전체 부분 중 일부로서, 중간바디(2)와의 결합 부위, 즉 제1용접부위(W1)에서 발생하는 용접 불량을 방지하기 위해 그 두께를 증가시킨 것이다. 이러한 대외경부(15)에 관한 보다 구체적인 사항은 이하의 중간바디(2)의 구성에서 다시 상세하게 다루기로 한다.In order to explain in more detail the configuration for providing the solution to the welding defect of the first welded portion W1 and the second welded portion W2, the structure of the present device (shower head) will be described first, as shown in FIG. As described above, the
도 7을 참고하면, 후방바디(1)는 실린더(14)의 외곽에 이격 배치되는 벽체를 포함할 수 있고, 이 벽체의 전방 단부에 결합돌부(13)가 구비될 수 있다. 자명하게도 벽체는 내부의 실린더(14)를 보호하는 외곽 구성이고, 결합돌부(13)는 중간바디(2)와의 결합을 위해 구비된 구성이다.Referring to FIG. 7 , the
구체적인 실시예로, 결합돌부(13)는 외측 방향을 돌출된 부분을 포함하여 벽체의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 또한 결합돌부(13)의 돌출된 부분은 경사진 부분을 포함할 수 있는데, 이 경사진 부분에 용접이 수행될 수 있다. 정리하면, 후방바디(1)와 중간바디(2)는 용접 결합되고, 결합돌부(13)의 외측과 결합홈부(23)의 외측의 경계에 용접 부위가 형성될 수 있다는 것이다. 다시 말해, 상기한 제2용접부위(W2)가 결합돌부(13)의 외측과 결합홈부(23)의 외측의 경계에 형성된다는 것이다.In a specific embodiment, the
다음으로, 중간바디(2)는 각 바디 중 중간에 구비되는 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이 가스유입부(11)와 연통된 가스통로부(21) 및 전면 측으로 개구된 열선수용부(22)를 포함할 수 있다.Next, the
구체적으로, 가스통로부(21)는 가스유입부(11)와 연통된 구성으로, 가스통로부(21)로 유입된 공정가스는 후술하는 내부공간(4)을 거쳐 전방바디(3)의 토출공(31)으로 토출된다. 일 실시예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 가스통로부(21)는 전방으로 갈수록 면적이 커지도록 구성될 수 있는데, 이는 가스통로부(21)를 통과하는 공정가스의 유속을 증가시킴으로써 유입된 공정가스가 내부공간(4)에 고르게 분산될 수 있도록 한다.Specifically, the
상기 열선수용부(22)는 공정가스를 가열하는 열선(5)이 수용되는 구성으로, 앞서 살펴본 바와 같이 열선(5)에 의해 열팽창이 발생하고 이에 장치에 균열이 발생하는 문제가 있는데, 본 장치는 이를 해결하기 위해 열선수용부(22)를 전면측이 개구된 형태로 구성하여 후방 측 크랙 발생 가능성을 원천적으로 차단하였다. 상기에서, 열선수용부(22)의 개구된 전면은 후술하는 커버(6)에 의해 밀폐된다. 자명하게도 열선수용부(22)는 홈의 형태로 구성될 수 있으며, 그 크기는 열선(5)의 외경에 상응하는 크기를 가져야 한다.The
추가로, 중간바디(2)는 후면에 구비된 결합홈부(23)를 더 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 결합홈부(23)는 상기한 결합돌부(13)가 수용되는 구성으로, 열선수용부(22)의 후방에 구비될 수 있으며, 자명하게도 결합돌부(13)의 형상에 상응하는 형상을 가지게 되며, 특별히 어느 한 형상으로 한정될 필요는 없다. 아울러 본 장치의 실시예에서 중간바디(2)와 후방바디(1)는 결합홈부(23)와 결합돌부(13) 간의 결합에 의해 결합되는 것으로 한정되었지만, 홈-돌기 구조를 돌기-홈 구조로 치환하여 실시하는 것도 가능할 수 있다.In addition, the
구체적인 일 실시예로, 도 7에서 확인된 바와 같이, 본 장치는 중간바디(2)가 결합홈부(23)를 기준으로 중앙 측이 외곽 측보다 더 큰 두께를 갖도록 구성될 수 있다. 이를 통해 사용 상태에서 균열이 자주 발생할 수 있는 중간바디(2)의 중앙부를 보강하여 내구성을 강화한 것이다.As a specific embodiment, as confirmed in FIG. 7 , the
또한 중간바디(2)는 후면에 구비된 수용홈부(25)를 더 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 수용홈부(25)는 중간바디(2)의 후면에 구비되고, 특히 그 중에서도 중앙 측에 구비된다. 이는 수용홈부(25)에 수용되는 대외경부(15)를 갖는 실린더(14)가 중앙 측에 구비되어 있기 때문이고, 자명하게도 수용홈부(25)의 크기 및 형상은 대외경부(15)의 크기에 상응하는 크기 및 형상을 가져야 한다.In addition, the
즉, 후방바디(1)의 실린더(14)와 중간바디(2)의 수용홈부(25)는 가스유입부(11)를 구성하는 후방바디(1)와 중간바디(2)의 경계 부위의 두께를 증가시킴으로써, 제1용접부위(W1)에서 높은 입열양(Complete fusion)의 사용이 가능하게 하고, 이를 통해 용접금속과 모재인 각 바디가 충분히 융합될 수 있도록 하여 용접 부위를 획기적으로 개선한다.That is, the
추가 실시예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 대외경부(15)의 전후 방향 길이는 수용홈부(25)의 전후방향 길이보다 크게 구성되고, 제1용접부위(W1)는 대외경부(15)의 미수용 부분 중, 중간바디(2)와의 경계에 형성될 수 있다.As a further embodiment, as shown in FIG. 7, the length of the
다음으로, 본 장치는 중간바디(2)의 전면에 결합되는 전방바디(3)를 더 포함하고, 본 구조는 전방바디(3)와 상기 중간바디(2)를 결합시키고, 중간바디(2)의 후면에 형성된 제3용접부위(W3)를 더 포함할 수 있다.Next, the device further includes a
제3용접부위에 대해 상세하게 설명하기에 앞서, 본 장치의 전방바디(3)에 관하여 구체적으로 설명하면, 전방바디(3)는 각 바디 중 최전방에 구비되는 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 중간바디(2)의 전면에 결합되는데, 특히 중간바디(2)와 소정의 이격을 가지며 결합될 수 있다.Prior to the detailed description of the third welding portion, the
이러한 중간바디(2)와 전방바디(3)의 이격에 의해 형성된 내부공간(4)은 가스통로부(21)와 연통되며, 공정가스의 토출 전 통로를 제공한다. 내부공간(4)에 충진된 공정가스는 토출공(31)을 통해 공정 공간으로 토출된다.The
상기에서, 공정 공간은 일반적인 반응챔버의 내부일 수 있다. 또한 상기에서, 토출공(31)은 전방바디(3)의 전면에서 후면까지 관통 형성되고 내부공간(4)과 연결될 수 있다.In the above, the process space may be the inside of a general reaction chamber. In addition, in the above, the
한편, 본 장치는 열선수용부(22)에 열선(5)이 수용되고, 열선수용부(22)의 개구된 측을 커버(6)가 덮도록 구성된다는 것을 상기한 바 있는데, 이 때 전방바디(3)는 커버(6)와도 이격되어 구비되는 것이 바람직하며, 후술하는 밀폐결합부(32)에 의해 커버(6)의 전면에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 구조 하에서의 열선(5) 설치 방법은, 전면이 개구된 열선수용부(22)에 열선(5)을 내장한 후, 중간바디(2)의 전면에 커버(6)를 결합하고, 커버(6)의 전면에서 중간바디(2)와 전방바디(3)를 결합시킴으로써 완료되며, 중간바디(2)와 커버(6) 간의 결합은 특별히 어느 한 형태로 한정될 필요는 없고, 중간바디(2)와 전방바디(3) 간의 결합은 밀폐결합부(32)에 의한 결합으로 이루어질 수 있다.On the other hand, it has been recalled that the apparatus is configured so that the
일 실시예로, 밀폐결합부(32)는 내부공간(4)의 외측으로 구비되고, 중간바디(2)와의 결합을 제공하며, 상기 내부공간(4)을 밀폐하는 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 밀폐결합부(32)는 결합돌기로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 밀폐결합부(32)는 전방바디(3)의 외곽에 구비될 수 있는데, 이는 상기한 가스통로부(21)보다 외측인 것을 한정될 수 있다.In one embodiment, the sealing
상기 밀폐결합부(32)가 결합돌기로 구성된 실시에서, 결합돌기는 후방으로 돌출 구비되고, 중간바디(2)에 형성된 관통홀을 통과한 상태에서 중간바디(2)와 용접 결합될 수 있다. 이때 중간바디(2)의 전면에는 커버(6)가 결합되어 있기 때문에 커버(6)에는 결합돌기가 관통할 수 있도록 관통공(61)이 구비되고, 결합돌기는 관통공(61)을 통과하여 중간바디(2)의 관통홀을 통과하도록 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment in which the sealing
상기에서, 제3용접부위(W3)는 결합돌기의 상부에 형성될 수 있는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 중간바디(2)의 관통홀에 의해 결합돌기가 중간바디(2)의 후면으로 노출된 상태에서, 관통홀의 개구된 부분이 용접되어 밀폐됨으로써, 결합돌기와 중간바디(관통홀)가 용접 결합되는 것이다. 자명하게도 제3용접부위(W3)는 결합돌기의 상부이자 측부일 수 있으며, 이러한 제3용접부위(W3)의 위치는 본 발명의 설명 및 도면을 참고하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다.In the above, the third welding portion (W3) may be formed on the upper part of the coupling protrusion, as shown in FIG. 7, the coupling protrusion to the rear surface of the intermediate body (2) by the through hole of the intermediate body (2). In the exposed state, the open portion of the through hole is welded and closed, so that the coupling protrusion and the intermediate body (through hole) are welded together. Obviously, the third welding part W3 may be the top and side of the coupling protrusion, and the position of the third welding part W3 will be easily understood with reference to the description and drawings of the present invention.
상기 제3용접부위(W3)는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성될 수 있다. 특히 도 2에서 확인되는 바와 같이, 상기한 제2용접부위(W2)와 제3용접부위(W3)는 열선과 가까운 위치에 배치되기 때문에 제1용접부위(W1)에 비해 열변형이 자주 발생하게 되는데, 이에 제2 및 제3용접부위(W2)(W3)는 열변형에 강한 전자빔 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 상대적으로 열변형에서 자유로운 제1용접부위(W1)는 경제적 측면에서 유리하고 제약조건이 적은 TIG 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하다.(제1용접부위(W1)의 용접 결함은 상기한 대직경부(15)를 통해 해결될 수 있다)The third welding portion W3 may be formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state. In particular, as confirmed in FIG. 2 , since the second and third welding regions W2 and W3 are disposed close to the hot wire, thermal deformation occurs more often than the first welding region W1. Accordingly, it is preferable that the second and third welding portions W2 and W3 are formed by electron beam welding that is resistant to thermal deformation, and the first welding portion W1, which is relatively free from thermal deformation, is advantageous from an economic point of view. It is preferably formed by TIG welding with fewer constraints. (Weld defects of the first welded portion W1 can be solved through the above-described large-
추가로, 상기한 제1 내지 제3용접부위(W1)(W2)(W3)의 용접 방식을 실현하기 위한 구성으로, 본 구조는 후방바디(1)가 알루미늄 및 망간을 포함하는 소재(M1)로 구성되고, 망간은 1.0 ~ 1.5 중량% 포함될 수 있음을 특징으로 한다. 망간(Mn)을 주첨가 성분으로 한 알루미늄 합금(Al 3000 series)은 순수 알루미늄에 비해 강도가 우수하고, 용접성, 내식성, 가공성이 우수하다는 장점이 있다.In addition, as a configuration for realizing the welding method of the first to third welding parts (W1) (W2) (W3), this structure is a rear body (1) is a material (M1) containing aluminum and manganese It is composed of, and manganese may be included in an amount of 1.0 to 1.5% by weight. Aluminum alloys (Al 3000 series) with manganese (Mn) as the main additive have advantages of superior strength, weldability, corrosion resistance, and workability compared to pure aluminum.
그리고 중간바디(2)는 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재(M2)로 구성될 수 있다. 순수 알루미늄으로 명명되는 Al 1000 시리즈는 내식성이 좋고, 열 전도성이 뛰어나며, 용접 및 성형 가공성이 좋다. 이는 열선의 열에 의해 가장 직접적으로 영향을 받는 중간바디(2)를 열전도성이 좋은 순수 알루미늄으로 구성함으로써 방열에 의한 열변형을 줄임은 물론 상기한 전자빔 용접에 최적화하기 위함이며, 일반적으로 가장 많이 사용되는 6000 시리즈의 알루미늄 합금은 전자빔 용접이 불가능하다는 점에서 순수 알루미늄을 채용한 것이다.In addition, the
보다 바람직하게는 상기한 중간바디(2)는 알루미늄 함유량이 99.5 중량% 이상인 소재(M2), 즉 초 순수 알루미늄인 Al 1060으로 구성될 수 있다.More preferably, the
그리고 전방바디(3)의 소재(M3)는 특별히 어느 한 종류로 한정되지는 않으나, 효과적인 전자빔 용접을 위해 Al 1000 시리즈 중에서 선택되거나 또는 Al 1060이 사용될 수 있다.In addition, the material M3 of the
특히 상기에서, Al 6000 시리즈는 전자빔 용접이 불가능하고, Al 5000 시리즈는 마그네슘(Mg) 성분 때문에 히터 구조에서 채용될 수 없어서, 상기한 Al 1000 시리즈가 사용되는 것이 바람직하다.In particular, since the Al 6000 series cannot be used for electron beam welding and the Al 5000 series cannot be used in a heater structure because of magnesium (Mg), the Al 1000 series is preferably used.
다음으로, 본 구조는 중간바디(2)에 구비된 열선수용부(22)에 내장되는 열선(5)을 더 포함하고, 열선(5)은 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재(M4)로 구성된 피복재를 포함할 수 있다.Next, this structure further includes a
도 6에 도시된 바와 같이, 열선(5)은 내부의 히팅코일이 구비되고 히팅코일은 피복재에 의해 피복된다. 일반적으로 피복재는 Sus라고 불리는 스테인리스강이 사용되는데, 본 구조에서는 열선수용부(22) 측에서 발생할 수 있는 크랙을 방지하기 위해 열선(5)의 피복재를 중간바디(2)의 소재와 동일하게 구성하여, 동일한 열팽창률을 갖도록 하여 크랙을 방지한다. 자명하게도 중간바디(2)를 초 순수 알루미늄인 Al 1060으로 구성하는 경우, 열선(5)의 피복재 역시 초 순수 알루미늄으로 구성하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, the
특히 상기한 열선(5)의 소재(M4)를 동종인 Al 1000 시리즈로 구성하게 되면, 진공 브레이징(Vacuum brazing) 방식의 접합을 채용할 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 진공 브레이징 접합은 계면이 없어지기 때문에 소재의 접합도가 높아서 열변형에 의한 균열이 발생하지 않아서 효과적이다.In particular, when the material (M4) of the hot wire (5) is composed of the same Al 1000 series, a vacuum brazing method can be employed. As shown in FIG. Since this disappears, the degree of bonding of the material is high, and cracks due to thermal deformation do not occur, which is effective.
추가로, 본 구조는 전방바디(3)의 측단부와 중간바디(2)의 접점 경계부위에 형성된 제4용접부위(W4)를 더 포함할 수 있으며, 제4용접부위(W4)도 상기한 전자빔 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 전자빔 용접의 채용에 따른 효과는 상기한 효과를 참고하는 것으로 한다.In addition, this structure may further include a fourth welding portion (W4) formed at the contact boundary between the side end of the front body (3) and the middle body (2), the fourth welding portion (W4) also described above. It is preferably formed by electron beam welding. The effect of the adoption of electron beam welding shall refer to the above effect.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 청구범위를 통해 한정되지 않은 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above with reference to the accompanying drawings is capable of various modifications and changes by those skilled in the art, and such modifications and changes not limited by the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 후방바디
11: 가스유입부 13: 결합돌부
14: 실린더 15: 대외경부
2: 중간바디
21: 가스통로부 22: 열선수용부
23: 결합홈부 25: 수용홈부
3: 전방바디
31: 토출공 32: 밀폐결합부
4: 내부공간
5: 열선
6: 커버
61: 관통공
M1: 후방바디의 소재 M2: 중간바디의 소재
M3: 전방바디의 소재 M4: 열선피복재의 소재
W1: 제1용접부위 W2: 제2용접부위
W3: 제3용접부위 W4: 제4용접부위1: rear body
11: gas inlet 13: coupling protrusion
14: cylinder 15: outer diameter
2: middle body
21: gas passage part 22: heat receiving part
23: coupling groove 25: receiving groove
3: front body
31: discharge hole 32: sealed joint
4: interior space
5: hot wire
6: cover
61: through hole
M1: Material of the rear body M2: Material of the middle body
M3: Material of front body M4: Material of heat shield
W1: first welding area W2: second welding area
W3: 3rd welding area W4: 4th welding area
Claims (10)
상기 가스유입부 측 경계에 구비된 제1용접부위; 및
상기 중간바디의 후면에 형성된 제2용접부위;
를 포함하는 히터 용접 구조.
In the heater welding structure applied to a showerhead including a rear body having a gas inlet in the center and a middle body including a gas passage communicating with the gas inlet,
a first welding portion provided at a boundary of the gas inlet; and
a second welding portion formed on the rear surface of the intermediate body;
Heater welding structure comprising a.
상기 제2용접부위는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
The method of claim 1,
The heater welding structure, characterized in that the second welding portion is formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state.
상기 중간바디는 후면에 구비되고 상기 후방바디의 결합돌부가 수용되는 결합홈부를 더 포함하고,
상기 제2용접부위는 상기 결합홈부의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
The method of claim 2,
The intermediate body further includes a coupling groove provided on a rear surface and accommodating the coupling protrusion of the rear body,
The second welding portion is a heater welding structure, characterized in that formed on the side of the coupling groove.
상기 샤워헤드는 상기 중간바디의 전면에 결합되는 전방바디를 더 포함하고,
상기 전방바디와 상기 중간바디를 결합시키고, 상기 중간바디의 후면에 형성된 제3용접부위를 더 포함하는 히터 용접 구조.
The method of claim 1,
The shower head further includes a front body coupled to a front surface of the intermediate body,
Heater welding structure combining the front body and the intermediate body, and further comprising a third welding portion formed on a rear surface of the intermediate body.
상기 제3용접부위는 진공 상태에서 전자빔 용접(E-Beam)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
The method of claim 4,
The heater welding structure, characterized in that the third welding portion is formed by electron beam welding (E-Beam) in a vacuum state.
상기 전방바디는 후방으로 돌출 구비된 결합돌기를 포함하고, 상기 중간바디는 상기 결합돌기가 관통하는 관통홀을 포함하고,
상기 제3용접부위는 상기 결합돌기의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
The method of claim 5,
The front body includes a coupling protrusion protruding rearward, and the middle body includes a through hole through which the coupling protrusion passes.
The heater welding structure, characterized in that the third welding portion is formed on the upper portion of the coupling protrusion.
상기 중간바디는 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
According to claim 2 or 5,
The intermediate body is a heater welded structure, characterized in that composed of a material having an aluminum content of 99.0% by weight or more.
상기 후방바디는 알루미늄 함유량이 99.5 중량% 이상인 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
According to claim 2 or 5,
The heater welded structure, characterized in that the rear body is made of a material having an aluminum content of 99.5% by weight or more.
상기 후방바디는 알루미늄 및 망간을 포함하는 소재로 구성되고, 상기 망간은 1.0 ~ 1.5 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.
The method of claim 1,
The heater welded structure, characterized in that the rear body is made of a material containing aluminum and manganese, and the manganese is contained in 1.0 to 1.5% by weight.
상기 중간바디에 구비된 열선수용부에 내장되는 열선을 더 포함하고,
상기 열선은 알루미늄 함유량이 99.0 중량% 이상인 소재로 구성된 피복재를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 용접 구조.The method of claim 1,
Further comprising a heating wire embedded in the heat receiving unit provided in the intermediate body,
The heater welding structure, characterized in that the heating wire comprises a covering material made of a material having an aluminum content of 99.0% by weight or more.
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