KR101376641B1 - 멀티-나이프형 분사노즐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 또는 세정할 기판의 전체 표면에 걸쳐 유체(코팅액 또는 세정액)를 고르게 분사할 수 있는 멀티-나이프형 분사노즐장치를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐장치는 서로 결합되는 2개의 몸체로 구성되며, 코팅 또는 세정할 기판의 폭을 따라 연장하는 본체와; 적어도 일측을 통해 분사액 공급수단 측에 접속하도록 상기 본체 내에 길이 방향을 따라 형성되는 유체 공급공과; 상기 유체 공급공의 하부 위치로 상기 2개의 몸체의 접촉면 사이로 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되어 상기 유체 공급공 내로 유입된 유체를 분사하는 제1분사노즐부와; 상기 제1분사노즐부를 통해 분사되는 유체를 받아 분산 저장하도록 길이 방향을 따라 형성되는 유체 저장공과; 상기 유체 저장공 내의 유체를 코팅 또는 세정될 기판에 분사하는 제2분사노즐부;를 포함하여 구성되어 있다.

Description

멀티-나이프형 분사노즐 장치{Multi-knife type injection nozzle device}

본 발명은 넓은 표면적을 가진 기판의 표면을 세정하거나 또는 코팅하는 데 사용하는 멀티-나이프형 분사노즐 장치에 관한 것이다.

반도체 장치에 사용되는 기판이나 유리 기판, 필름 표면 등 각종 기판들의 표면은 화학물질을 얇은 두께로 코팅하거나 또는 가공 처리 작업이 종료한 후 물이나 세정제를 분사하여 표면을 세정하는 작업을 실시하는 공정이 수반되는 것이 보통이다.

플라스틱이나 광택제로 넓은 기판의 표면을 코팅하는 데에 사용되는 다양한 무접촉 방법이 공지되어 있다. 분무(spraying), 플러딩(flooding), 사출(extrusion), 주입(pouring) 또는 침지(dipping) 방법, 또는 슬롯 다이(slot die)에 의한 코팅, 또는 캡 코팅(cap coating)이 그러한 목적으로 사용되는 방법들이다. 그러나, 이러한 방법들은 모두 코팅재를 고도로 정확하게 계량하여 기판의 전체 표면에 걸쳐 균일한 두께로 코팅하기에는 비교적 부적합하거나 적어도 너무 복잡하다. 특히, 표면의 선택된 영역을 선택적으로 코팅하는 데에 있어서 이러한 형태의 코팅 방법들은 부적합하거나 단지 제한적으로만 적합할 뿐이다.

반면에, 예를 들어 노출과 현상에 의한 포토레지스트(photoresist)의 패터닝(patterning)과 같은 순차적인 패터닝에 의하여 선택 영역에 대한 코팅을 달성할 수 있다. 일반적으로 스핀-온(spin-on) 코팅에 의하여 이러한 포토레지스트를 기판에 도포할 수 있으며, 특히 얇고 균일한 포토레지스트의 코팅을 생성할 수 있다. 그러나, 상기 순차적인 패터닝은 추가적인 작업을 필요로 한다.

기판의 표면에 코팅액을 분사하거나 또는 세정액을 분사하는 수단으로는 단일의 노즐을 사용하거나 또는 도 1에 도시하는 것과 같이 넓은 기판의 폭을 카바할 수 있게 구성된 멀티-분사형 노즐을 사용하고 있다.

도 1에 도시한 멀티-분사형 노즐은 한국 등록실용신안 20-0142662호에 개시된 패널 코팅용 분사장치로서, 예를 들어 브라운관의 패널은 여러 공정을 거치게 되는데, 이 패널의 발광효율을 높이고 외부로 들어오는 빛을 차단시켜 휘도 및 콘트라스트를 향상하고자 상기 패널의 표면에 실리카막을 형성하는바, 상기 실리카막을 형성하기 위한 분사장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 분사장치(10)에 사용되는

실리카액(12)을 담기 위한 용기(14)의 일측면에는 파이프(16)가 일정길이로 연결되어 있고, 이 파이프(16)의 다른 일끝 부위에는 분사부재(18)가 일정길이로 형성되어 있으며, 이 분사부재(18)의 저면에는 노즐(20)이 일정간격으로 길이 방향을 따라 2 개 이상 복수개가 설치되어 있다.

한편, 상기 분사장치(10)와 소정거리로 이격된 하부에는 수직으로 다수개의 브라켓(24)을 형성한 지지부재(26)가 형성되어 있고, 상기 브라켓(24)의 상부에는 원형모양의 지지대(28)가 형성되어 있으며, 이 지지대(28)에는 패널(30)이 상향되도록 하여 브라운관(32)을 삽입. 안착시킨 구조로서, 상기 패널(30)의 표면을 코팅작업시, 분사부재(18)의 저면에 설치된 복수의 수직형 노즐(20)로부터 실리카액(12)이 분사되어 패널(30)의 표면을 코팅하게 되어 있다.

그러나 상기한 방식은 파이프로 형성되는 분사부재(18)의 전체 길이에 걸쳐 분사되는 코팅액이 분출되는 구조가 아니라 점상 분사구조, 즉 노즐(20) 부위에서 코팅액이 부채살처럼 분사되는 방식이어서, 패널(30)의 전체 폭에 걸쳐 고르게 코팅액이 분산되지 않는다는 단점이 있으며, 이 같은 분사액의 불균일성은 같은 구조의 분사장치로 이루어지는 기판 세정 분사장치에 있어서도 마찬가지이다.

한국 등록실용신안 20-0142662호(발명의 명칭: 패널 코팅용 분사장치)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 코팅 또는 세정할 기판의 전체 표면에 걸쳐 유체(코팅액 또는 세정액)를 고르게 분사할 수 있는 멀티-나이프형 분사노즐장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐장치는 서로 결합되는 2개의 몸체로 구성되며, 코팅 또는 세정할 기판의 폭을 따라 연장하는 본체와; 적어도 일측을 통해 분사액 공급수단 측에 접속하도록 상기 본체 내에 길이 방향을 따라 형성되는 유체 공급공과; 상기 유체 공급공의 하부 위치로 상기 2개의 몸체의 접촉면 사이로 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되어 상기 유체 공급공 내로 유입된 유체를 분사하는 제1분사노즐부와; 상기 제1분사노즐부를 통해 분사되는 유체를 받아 분산 저장하도록 길이 방향을 따라 형성되는 유체 저장공과; 상기 유체 저장공 내의 유체를 코팅 또는 세정될 기판에 분사하는 제2분사노즐부;를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명에 의하면 상기 제1 및 제2분사노즐부는 각기 길이 방향을 따라 일정 간격으로 형성되는 일직선, 사선 및 그물망 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 원형 또는 사각 단면의 유체 분사공을 구비한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 유체 저장공은 역삼각형, 다이아몬드형, 원형 및 열쇠구멍 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 분사노즐부의 외부를 감싸 상기 제2 분사노즐부를 통해 분사되는 유체에 공기를 실어 분사하도록 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성되는 에어 통로와; 일직선, 사선 및 그물망식 또는 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되는 틈새로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에어 분사공을 구비하는 에어 분사용 커버체가 상기 제1 및 제2 분사노즐부의 외부를 감싸도록 설치된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 제1 및 제2 분사 노즐부가 유체 저장공을 사이에 두고 2중의 노즐을 형성하여, 제1 분사 노즐부를 통해 1차로 분사되는 유체 저장공 내에서 길이 방향을 따라 유체의 분산이 일어나며, 더욱이 유체 저장공 내로 분사되는 유체가 그 공간의 형상에 기인하여 심한 와류를 형성하면서 압력이 노즐장치 본체의 전체 길이 방향에 걸쳐 전체적으로 고르게 분산되어진 상태에서 유체(코팅액 또는 세정액)가 제2 분사 노즐부를 통해 분사되는 관계로 코팅 또는 세정될 기판에 유체가 노즐의 전체 길이에 걸쳐 고르게 분사되는 효과가 있으며, 또 에어 분사공이 종래와 달리 접촉경계면에 가는 선 형태의 홈으로 가공되므로 분사공을 촘촘하게 형성할 수 있고, 더 나아가 그물망식으로 형성되기 때문에 고른 분산 및 분사 효과가 높은 특성을 가진다.

도 1은 종래 기술을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치를 나타낸 사시도이며,
도 4는 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치의 내부 구조를 도시하기 위하여 측면덮개를 제거한 상태의 도면이고,
도 5는 도 2의 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치의 본체를 형성하는 한쪽 몸체의 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 분사 노즐부의 유체 분사공의 여러 가지 가공 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 유체 저장공의 다양한 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐 장치의 유체와 에어의 분사를 보여주는 요부 확대도면이다.
도 9는 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐 장치에서 길이 방향에 걸쳐 유체를 고르게 분사하는 것을 나타낸 개념도이다.

이하에 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐 장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치의 내부 구조를 도시하기 위하여 측면덮개를 제거한 상태의 도면이고, 도 5는 도 2의 본 발명에 의한 멀티-나이프형 분사노즐 장치의 본체를 형성하는 한쪽 몸체의 형상을 나타낸 도면이다.

도면에 있어서, 전체를 부호 40으로 나타낸 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐 장치(40)는 좌우가 대칭으로 형성되는 2개의 몸체(42,44)가 합하여 한 몸체를 형성하는 본체(46)를 구비하고 있으며, 이 본체(46)는 도시하지 않은 코팅 또는 세정될 기판의 폭을 따라 길게 연장하는 형상으로, 일측은 측면덮개(48)에 의해 막히고, 타측은 측면덮개(50)에 접속하는 호스(52)에 연통하는 유체 공급공(54)이 상기 본체(46)의 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되어 있으며, 상기 유체 공급공(54)의 하부로 양측 몸체(42,44)의 접촉 경계면(56,58)에는 본 발명의 요지 구성인 제1 분사 노즐부(56)와 제2 분사 노즐부(58) 및 그 양측 제1 및 제2 분사 노즐부(56,58) 사이로 상기 유체 공급공(54)과 평행하게 유체 저장공(60)이 형성되어 있다.

그러나 상기 유체 공급공(54)의 일측이 막혀 있어야만 하는 것은 아니고, 일측 측면덮개(48)에도 호스(도시 생략)를 접속하여 양측에서 유체가 유입되도록 형성하거나, 필요에 따라 일측의 유체 유입구를 차단하여 사용할 수 있으며, 또 상기 제1, 제2 분사 노즐부(56)(58)도 2개로 한정하지 아니하고 유체 저장공(60)과 분사 노즐부를 추가하여 3개 이상 복수로 구성할 수 있다.

상기 제1 및 제2 분사 노즐부(56,58)를 형성하는 접촉 경계면에는 도 4, 도 5, 도6 및 도 8에 도시한 것과 같이 0.1mm 내지 2mm 직경의 크기로 형성, 예를 들면 양측 표면을 와이어 방전가공 등을 통해 미세한 선의 반원홈 또는 사각 형태로 가공하여 하나로 합쳐 원형 또는 사각 단면의 노즐 구멍을 형성하게 되는 유체 분사공(62)(64)들이 본체(46)의 길이 방향에 걸쳐 일정 간격, 예를 들면 0.5mm 내지 10mm 간격으로 상하 방향으로 형성되며, 이때 상기 유체 분사공(62)(64)들의 가공에 있어, 도 6(a~d)에서와 같이 일직선형(62a)(64a), 사선형(62b)(64b),(62c)(64c) 및 그물망 형상(62d(64d) 중에서 상하가 각기 동일 또는 별도로 선택하여 가공하게 되며, 반복된 시험 결과 단순한 일직선형(62a)(64a)에 비해 상하의 경사 방향이 어긋나게 형성한 경우가 고른 압력 분산 효과가 높고, 분사공이 서로 교차하는 그물망 형상(62d)(64d)의 가공 시에는 이들보다 더 좋은 효과가 있는 것으로 나타나고 있다.

본 발명의 중요한 기술적 요지는 상기 제1 및 제2 분사 노즐부(56,58)가 그 사이에 개재된 유체 저장공(60)에 의해 상하 2단(3단 이상의 복수단도 가능하나 최소한 도시한 것처럼 2단으로 구성한다)으로 분할된 것에 있는바, 이 유체 저장공(60)은 도 7(a~d)에 도시하는 것과 같이 수직 하방을 향해 꼭지점이 놓여지는 역삼각형(60a) 또는 다이아몬드형(60b), 또는 원형(60c), 또는 원형구멍 하부가 오목하게 파인 열쇠구멍형(60d)을 포함한 다양한 형상으로 가공되며, 이 유체 저장공(60)은 상기 제1 분사 노즐부(56)에서 분사되는 유체의 확산을 도울 뿐 아니라, 특히 분사되는 유체가 구멍 하단에서 부딪히면서 상측으로 반전하여 와류 및 소용돌이 치게 되는 것에 의해서 길이 방향으로 유체가 고르게 분산되기 때문에, 일반적 구조(도 1의 종래 기술 참조)하에서 파이프의 길이 방향을 따라 유체의 유입부 측의 압력은 높고, 그로부터 멀어질수록 압력과 속도가 저하하여 분사 특성이 길이 방향을 따라 달라지는 현상이 본 발명의 구조하에서는 최소화됨으로써, 분사장치의 전체 길이에 걸친 분사 특성이 균일하게 나타나게 되는 것이며, 따라서 단일의 분사 노즐부를 구성하는 것에 비해 유체 저장부(60)를 사이에 두고 분사 노즐부(56)(58)를 2중, 또는 3중 등 복수(multi-)로 구성하는 것이 코팅 또는 세정될 기판의 전체 폭에 걸쳐 유체의 매우 고른 분사 특성을 가지고 있다는 점에서 유리하다.

한편, 상기 제1 및 제2 분사노즐부(56,58)의 외부를 감싸도록 에어 분사용 커버체(66,68)가 용착 또는 용접 또는 나사에 의해 장착되며, 상기 본체(46)의 외벽면과의 사이에 일측, 바람직하기로는 양측으로 에어 통로(70,72)가 형성되며, 이 에어 통로(70,72)는 그의 일단이 에어 공급호스(74, 2개 또는 1개로 형성될 수 있다)에 접속하여 도시하지 아니한 압축기와 압축공기 탱크로부터 급송되는 고압의 에어가 도입되며, 또 그 에어 통로(70,72)에 도입된 에어를 상기 제2 분사노즐부를 통해 분사되는 유체와 함께, 즉 분사되는 유체를 공기에 실어 분사하도록 일직선, 사선 및 그물망식 또는 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되는 틈새로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에어 분사공(76,78)을 구비하고 있다.

여기서 미설명 부호 80은 유체의 누설을 방지하기 위한 패킹이다.

이 같은 본 발명의 멀티-나이프형 분사노즐 장치(40)는 도 9의 개념도에서 보여지는 것과 제1 및 제2 분사노즐과 그 사이에 위치하는 유체 저장공과의 협력에 의해 장치의 전체 길이 방향에 걸쳐 고르게 유체가 분사되는 효과가 있으며, 이때 도 8에서 도시한 것처럼 분사되는 유체의 좌우에서 에어가 분출하여 유체가 그 에어에 실려 고른 확산이 더욱 증대되게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들이 본 명세서에 설명되었으며, 이는 본 발명을 수행하는 데 있어 발명자에게 알려진 최선의 모드이다. 이러한 바람직한 실시예들의 변형예들이 이상의 설명으로부터 실시 가능하다는 것은 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 예를 들어 분사장치가 직선형으로 한정되는 것이 아니라 링 형상으로 둥글게 말아 코어 내에 세정할 물체를 두고 코어 중심방향을 향해 세정액을 분사토록 하는 등 발명자들은 숙련된 기술자들이 이러한 변형예를 채용할 것을 예상하며, 발명자들도 본 발명을 이상에서 특별히 설명한 것 외에도 실시하고자 한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법에 의해 허용되는 바에 따라 첨부된 청구범위에 언급된 주제와 균등한 모든 변형예를 포함한다. 또한, 전술한 요소들의 가능한 모든 조합은 본 명세서 내에서 특별히 언급하거나 배제하지 않은 이상 본 발명에 포함될 것이다.

40: 분사 노즐장치 46(42,44): 본체
48,50: 측면 덮개 52,74: 호스
54 : 유체 공급공
56: 제1 분사 노즐부 58: 제2 분사 노즐부
60(a~d): 유체 저장공 62,64: 유체 분사공
66,68: 에어 분사용 커버체 70,72: 에어 통로
76,78: 에어 분사공 80: 패킹

Claims (4)

1. 서로 결합되는 2개의 몸체로 구성되며, 코팅 또는 세정할 기판의 폭을 따라 연장하는 본체와; 적어도 일측을 통해 분사액 공급수단 측에 접속하도록 상기 본체 내에 길이 방향을 따라 형성되는 유체 공급공과; 상기 유체 공급공의 하부 위치로 상기 2개의 몸체의 접촉면 사이로 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되어 상기 유체 공급공 내로 유입된 유체를 분사하는 제1분사노즐부와; 상기 제1분사노즐부를 통해 분사되는 유체를 받아 분산 저장하도록 길이 방향을 따라 상기 유체 공급공에 평행하게 형성되는 유체 저장공과; 상기 유체 저장공 내의 유체를 코팅 또는 세정될 기판에 분사하는 제2분사노즐부;를 포함하여 구성하되, 상기 제1 및 제2분사노즐부는 각기 길이 방향을 따라 일정 간격으로 형성되는 일직선, 사선 및 그물망 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유체 분사공을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티-나이프형 분사노즐 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 유체 저장공은 역삼각형, 다이아몬드형, 원형 및 열쇠구멍 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 멀티-나이프형 분사노즐 장치.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 분사노즐부의 외부를 감싸 상기 제2 분사노즐부를 통해 분사되는 유체에 공기를 실어 분사하도록 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성되는 에어 통로와, 일직선, 사선 및 그물망식 또는 전체 길이 방향에 걸쳐 형성되는 틈새로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에어 분사공을 구비하는 에어 분사용 커버체가 상기 제1 및 제2 분사노즐부의 외부를 감싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 멀티-나이프형 분사노즐 장치.

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