KR101493949B1 - 마이크로 드릴비트 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 드릴비트 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장치 내로 유입되는 압축공기의 흐름을 코안다 효과를 이용하여 재연마된 마이크로 드릴비트에 붙어있는 파티클을 깨끗이 제거할 수 있는 마이크로 드릴비트 세정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치는, 일측에 압축공기를 주입하기 위한 공기주입구가 형성되고 내부 중앙에 길이방향으로 공기유로가 관통 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 내측에 상기 공기유로와 연통되게 형성되어 압축공기에 의한 코안다 효과를 이용하여 압축공기의 흐름을 유도하는 코안다슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 드릴비트 세정장치{Cleaning apparatus for micro drill bit}

본 발명은 마이크로 드릴비트 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장치 내로 유입되는 압축공기의 흐름을 코안다 효과를 이용하여 재연마된 마이크로 드릴비트에 붙어있는 파티클을 깨끗이 제거할 수 있는 마이크로 드릴비트 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기, 전자 제품이 소형화되면서 이를 구성하는 다양한 회로들 역시 박판화, 소형화되고 있다. 이러한 대부분의 전자제품에 사용되는 인쇄회로기판(PCB)은 마이크로 칩을 비롯하여 다양한 회로 부품이 설치되어 있으며, 이러한 전자부품을 설치하기 위해 많은 양의 구멍이 형성되어 있다.

이러한 회로기판에 형성된 구멍은 아주 작은 지름을 갖는 것으로, 극소구경의 마이크로 드릴비트에 의해 천공된다. 이러한 마이크로 드릴비트는 내마모성 및 강도가 우수한 텅스텐 카바이드 등과 같은 재질로 이루어진다.

그러나, 마이크로 드릴비트는 약 0.1~3mm 정도의 작은 직경을 갖는 것으로 고강도, 내마모성을 갖는 재질로 이루어진다 하더라도 조금만 마모되게 되면 오차 범위를 벗어나 그 수명을 다하게 되므로 드릴비트의 교체가 빈번하게 이루어질 수밖에 없다. 따라서 수시로 드릴비트를 교체하게 되고, 마모 등에 의해 교체된 드릴비트를 대부분 폐기시키도록 하여 고가의 소재로 이루어지는 마이크로 드릴비트의 낭비와 부품의 비용이 증가 되었고, 이러한 비용의 증가는 PCB기판의 공급 가격을 증가시키는 요인으로 작용하여 가격 경쟁력 향상에 큰 걸림돌이 되어왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기한 PCB기판의 홀 가공에 의해 마모된 마이크로 드릴비트를 연마장치를 통해 재연마하여 재사용할 수 있도록 하는 장치 및 방법이 사용되고 있다.

이렇게 재 가공된 드릴비트 또는 한번 사용한 드릴비트에는 파티클(paticle)이 붙어있고, 파티클이 붙어있는 드릴비트를 사용할 경우 천공이 잘 이루어지지 않을 뿐만 아니라 천공의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에는 점착성물질이 수용된 세정통과 상기 점착성물질이 드릴비트의 절삭선단에 접촉되도록 상기 세정통을 드릴비트의 절삭선단으로 이송시키는 세정통 이송유닛과, 세정통을 회동시키는 구동모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 드릴비트용 세정장치에 대해 개시되어 있다.

상기와 같이 구성된 드릴비트용 세정장치는, 상기 드릴비트의 절삭선단이 세정통에 담겨진 점착성물질과의 접촉되면서 절삭선단에 달라붙은 파티클들이 모두 제거되므로, 파티클이 제거되는 과정에서 작업장 주위를 오염시키거나 작업자의 건강에 악영향을 끼치지 않는 효과가 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 점성을 이용한 파티클 흡착방식으로서 파티클 제거를 위해 공정회수가 보통 3~4회로 이루어지고, 1회 공정 당 소요시간이 약 10초 정도가 소요됨에 따라 시간당 세정 작업량의 한계가 있어 효율성 및 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제2013-0048930호(2013.05.13 공개)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 장치 내로 유입되는 압축공기의 흐름을 코안다 효과를 이용하여 마이크로 드릴비트의 날 사이에 붙어있는 파티클을 깨끗이 제거할 수 있는 마이크로 드릴비트 세정장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 압축공기와 더불어 초음파를 발생시켜 마이크로 드릴비트를 진동되게 함에 따라 파티클을 보다 효율적으로 제거할 수 있는 마이크로 드릴비트 세정장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 1회의 공정회수로 세정효과를 향상시키는 한편, 시간당 세정 작업량을 크게 증대시킬 수 있는 마이크로 드릴비트 세정장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치는, 일측에 압축공기를 주입하기 위한 공기주입구가 형성되고 내부 중앙에 길이방향으로 공기유로가 관통 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 내측에 상기 공기유로와 연통되게 형성되어 압축공기에 의한 코안다 효과를 이용하여 압축공기의 흐름을 유도하는 코안다슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치는, 장치 내부에 형성된 공기유로의 직경 크기를 조절하여 공기 속도를 조절할 수 있고, 압축공기가 코안다슬릿의 표면을 따라 흘러갈 때 나타나는 코안다 효과를 이용하여 파티클의 배출을 유도함으로써 집진성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 초음파에 의한 진동을 이용하여 마이크로 드릴비트를 진동시킴에 따라 파티클을 보다 효율적으로 제거하는 효과가 있다.

또한, 파티클 제거를 위한 공정회수를 줄이고 세정 소요시간을 줄임에 따라 세정 작업량을 크게 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 사용 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 공기유로 구조에 따른 압축공기의 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치에 적용되는 코안다 효과를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 다른 일예를 도시한 도면.

본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치는, 일측에 압축공기를 주입하기 위한 공기주입구가 형성되고 내부 중앙에 길이방향으로 공기유로가 관통 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 내측에 상기 공기유로와 연통되게 형성되어 압축공기에 의한 코안다 효과를 이용하여 압축공기의 흐름을 유도하는 코안다슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기유로는 입구의 분사유로 단면적이 출구의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코안다슬릿은 환형의 홈부와 상기 홈부로부터 연장 형성되고 경사진 곡면을 갖는 토출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코안다슬릿 내에 초음파를 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체의 후방 일측에는 마이크로 드릴비트로부터 분리된 파티클을 집진장비로 배출시키기 위한 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 사용 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 공기유로 구조에 따른 압축공기의 흐름을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치에 적용되는 코안다 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 다른 일예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치는 원통형의 형태를 이루는 몸체(1)와, 상기 몸체(1)의 내측에 형성되는 코안다슬릿(2)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 마이크로 드릴비트 세정장치는, 마이크로 드릴비트 세정작업 시 개별적으로 설치하여 사용하거나 혹은 기존에 사용되고 있는 드릴비트 자동 재연마장치에서 기존에 설치된 세정기의 설치 위치에 배치하여 대체 사용이 가능하다.

상기 몸체(1)는 일측에 압축공기를 주입하기 위한 공기주입구(11)가 형성되고 내부 중앙에 길이방향으로 공기유로(12)가 관통 형성된다.

상기 몸체(1)의 일측에는 재연마된 마이크로 드릴비트(3)의 일부가 삽입되게 되고, 상기 몸체(1)의 타측에는 상기 마이크로 드릴비트(3)에 붙었다가 압축공기에 의해 분리된 파티클을 집진하기 위한 집진장비가 배치된다.

상기 공기주입구(11)에는 압축공기 공급원과 연결되어 상기 압축공기 공급원으로부터 공급된 압축공기를 상기 코안다슬릿(2) 내로 주입하기 위한 에어호스(미도시)가 연결 설치된다.

상기 압축공기는 상기 마이크로 드릴비트(3)가 공기유로(12)에 인입되기 전부터 공급될 수 있지만, 이 경우에 상기 마이크로 드릴비트(3)가 코안다슬릿(2) 지점을 통과하면서 파티클이 분리되지만 후속 작업 시 분리된 파티클이 이미 제거된 부분에 다시 부착될 수 있다.

따라서, 상기 마이크로 드릴비트(3)가 상기 공기유로(12)에 일정 길이만큼 인입된 상태에서 서서히 후진시킴과 동시에 압축공기를 공급하는 것이 바람직하며, 이로 인해 파티클이 먼저 제거된 마이크로 드릴비트(3)의 표면에 다시 부착되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.

특히, 상기 공기유로(12)는 입구(121)의 분사유로 단면적이 출구(122)의 단면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기유로(12)의 출구(122)측의 단면적을 작게 형성함으로써, 고압의 압축공기를 분사시킬 때 압력에너지가 속도에너지로 변환되게 된다.

따라서, 고압의 압축공기의 속도에너지가 증가되어 압축공기가 공기유로(12)에 삽입된 마이크로 드릴비트(3)에 분사될 때 분사각이 커져 분사영역이 확대됨에 따라 상기 마이크로 드릴비트(3)에 붙어있는 파티클의 제거를 용이하게 한다.

한편, 상기 코안다슬릿(2) 내에 압축공기와 더불어 초음파를 조사시켜 마이크로 드릴비트(3)를 진동되게 함에 따라 파티클을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

즉 상기 코안다슬릿(2) 내에 초음파 에너지를 전달하기 위하여 별도의 초음파발생기(미도시)가 마련되고, 상기 초음파발생기(미도시)에 의해 마이크로 드릴비트(3)를 진동시켜 세정 효과를 향상시키게 된다.

따라서, 초음파발생기의 구동에 의해 압축공기에 진동을 부여하면 상기 마이크로 드릴비트(3)에 진동이 인가되어 마이크로 드릴비트(3)에 붙어있는 파티클이 제거되는 것이다.

상기 초음파발생기는 발진기와 진동자로 이루어지는 바, 상기 발진기는 고주파 전기신호를 발생시키며, 진동자는 상기 발진기의 전기신호에 의해 압축공기에 미세 진동을 발생시킬 수 있도록 하는 기능을 하게 된다.

상기 초음파발생기는 미세한 입자의 파티클을 제거하기 위해서 1㎒ 주파수 대역으로 이루어지는 초음파를 발생시킨다.

㎒ 주파수 대역의 초음파는 캐비테이션(cavitation)에 의한 세정이 아닌 강력한 분자이동에 의해 세정이 이루어진다. 따라서, 마이크로 드릴비트와 같은 초정밀 부품 등의 세정을 위해서는 ㎒ 주파수 대역의 초음파를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 주파수가 높아질수록 제거할 수 있는 파티클의 입자 크기도 미세해지며, 1㎒ 주파수 대역의 초음파는 약 50㎚ 이하의 초미세 파티클을 제거할 수 있다.

이와 같이, 상기 초음파발생기는 압축공기에 초음파 에너지를 통해 미세 진동을 발생시켜 압축공기에 진동을 부여하면 상기 마이크로 드릴비트(3)에 진동이 인가되어 마이크로 드릴비트(3)에 붙어있는 파티클을 제거하게 되므로 마이크로 드릴비트(3)에 대한 세정 효과를 증대시킴으로써, 마이크로 드릴비트의 상품성 및 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

상기 코안다슬릿(2)은 상기 몸체(1)의 내측에 상기 공기유로(12)와 연통되게 형성되어 압축공기에 의한 코안다 효과를 이용하여 압축공기의 흐름을 유도한다.

상기 코안다슬릿(2)은 환형의 홈부(21)와 상기 홈부(21)로부터 연장 형성되고 경사진 곡면을 갖는 토출부(22)를 포함한다.

상기 토출부(22)의 경사진 곡면은 특정 각도로 한정하지 않으며, 다만 90도 이내의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코안다슬릿(2)의 토출부(22)에 경사진 곡면이 형성되는 이유는, 코안다 효과(Coanda effect)에 의해 압축공기가 상기 토출부(22)의 곡면을 흐를 때 표면에 흡착하는 경향이 있어 상기 공기유로(12)의 출구(122)측으로 압축공기를 안내하여 배출하기 위한 것이다.

즉, 압축공기가 상기 토출부(22)의 곡면에 밀착하여 흐르는 코안다 효과는 압축공기가 흐르면서 앞으로 흐르게 될 방향이 어떻게 될 것인지를 알고 있으며, 압축공기는 자기의 에너지가 가장 덜 소비되는 쪽으로 흐르는데 이를 코안다 효과라고 한다.

이처럼, 상기 코안다슬릿(2)에 분사된 압축공기가 코안다 효과로 인해 토출부(22)의 곡면을 따라 흐르게 되면, 고속의 공기흐름에 주변의 공기가 끌려들어가 함께 분사되는 효과가 발생하게 되며, 이에 따라 소량의 압축공기를 배출하는 것만으로도 마이크로 드릴비트(3)에 붙어있는 파티클의 배출을 유도하게 되는 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 다른 일예로서, 상기 몸체(1)의 후방 일측에는 마이크로 드릴비트로부터 분리된 파티클을 집진장비로 배출시키기 위한 배출구(13)가 형성된다.

즉, 상기 몸체(1)의 후방측에는 마이크로 드릴비트(3)로부터 분리된 파티클을 집진하기 위한 집진장비가 상기 몸체(1)의 후방측 외부를 감싸도록 설치되게 됨에 따라, 상기 몸체(1)의 공기유로(12)의 출구(122)를 통해 배출되는 파티클을 상기 배출구(13)로 분산 배출시켜 집진 효율을 향상시킨다.

상기 배출구(13)는 상기 공기유로(12)의 출구(122)측과 연통되게 형성되며, 파티클의 배출 속도를 증가시키기 위해 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 몸체(1)의 일측에 에어노즐이 삽입되도록 삽입구(14)가 형성될 수 있다.

따라서, 상기 삽입구(14)에 삽입된 에어노즐을 통해 에어를 분사하게 되면, 상기 몸체(1)의 공기유로(12)에 인입된 마이크로 드릴비트(3)의 끝단에 붙어있는 파티클을 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 마이크로 드릴비트 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축공기 공급원으로부터 공급된 압축공기가 공기주입구(11)를 통해 주입되면, 코안다슬릿(2)의 홈부(21) 내로 유입된 압축공기가 코안다 효과로 인해 토출부(22)의 곡면을 따라 흐른다.

이때, 고속의 공기흐름에 주변의 공기가 끌려들어가 함께 분사되는 효과가 발생하면서 마이크로 드릴비트(3)의 표면에 붙어있는 파티클의 배출을 유도한다.

또한, 코안다 효과에 의해 고속으로 분사되는 압축공기가 토출부(22)의 곡면을 따라 흐르면서 에너지를 잃지 않고 멀리까지 분사되도록 한다.

즉, 마이크로 드릴비트(3)와의 간격을 좀 더 멀게 하여도 코안다슬릿(2)에서 분사되는 압축공기가 속도를 잃지 않고 고속으로 마이크로 드릴비트(3)에 분사되면서 마이크로 드릴비트(3)의 표면에 붙어있는 파티클이 쉽게 분리된다.

한편, 코안다슬릿(2)을 통해 분사된 압축공기가 공기유로(12)의 출구(122)측을 통과하면서 압축공기의 속도에너지가 증가되어 압축공기가 공기유로(12)에 삽입된 마이크로 드릴비트(3)에 분사될 때 분사각이 커져 분사영역이 확대됨에 따라 상기 마이크로 드릴비트(3)에 붙어있는 파티클의 제거를 용이하게 한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 몸체
11 : 공기주입구
12 : 공기유로
121 : 입구, 122 : 출구
13 : 배출구
14 : 삽입구
2 : 코안다슬릿
21 : 홈부
22 : 토출부
3 : 마이크로 드릴비트

Claims (5)

1. 일측에 압축공기를 주입하기 위한 공기주입구(11)가 형성되고 내부 중앙에 길이방향으로 공기유로(12)가 관통 형성되는 몸체(1)와, 상기 몸체(1)의 내측에 상기 공기유로(12)와 연통되게 형성되어 압축공기에 의한 코안다 효과를 이용하여 압축공기의 흐름을 유도하는 코안다슬릿(2)을 포함하며
   상기 공기유로(12)에 있는 파티클을 집진장비로 배출시키기 위한 공기유로 출구(122)가 형성되며
   상기 몸체(1)의 후방 일측에는 마이크로 드릴비트(3)로부터 분리된 파티클을 상기 집진장비로 분산 배출시키기 위한 배출구(13)가 형성되며,
   상기 배출구(13)는 상기 공기유로(12)의 출구(122)측과 연통되게 형성되며, 파티클의 배출속도를 증가시키기 위해 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 형태로 형성되며,
   상기 몸체(1)의 일측에 에어노즐이 삽입되도록 삽입구(14)가 형성되며
   상기 마이크로 드릴비트(3)가 상기 공기 유로(12)에 일정 길이만큼 인입된 상태에서 서서히 후진시킴과 동시에 압축공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴비트 세정장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 공기유로(12)는 입구(121)의 분사유로 단면적이 출구(122)의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴비트 세정장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 코안다슬릿(2)은 환형의 홈부(21)와 상기 홈부(21)로부터 연장 형성되고 경사진 곡면을 갖는 토출부(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴비트 세정장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 코안다슬릿(2) 내에 초음파를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴비트 세정장치.
   
5. 삭제

Images