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KR20170064193A - 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치 - Google Patents

진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치 Download PDF

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KR20170064193A
KR20170064193A KR1020150169623A KR20150169623A KR20170064193A KR 20170064193 A KR20170064193 A KR 20170064193A KR 1020150169623 A KR1020150169623 A KR 1020150169623A KR 20150169623 A KR20150169623 A KR 20150169623A KR 20170064193 A KR20170064193 A KR 20170064193A
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ultrasonic
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cleaned
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강효철
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(주)소니텍
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Abstract

본 발명은 초음파 진동자에서 발생하는 초음파가 상기 라운드형 진동판을 거쳐 세정조 중앙에 담겨진 피세척물로 집중될 수 있도록 함으로서 세정조 내부로 투입된 피세척물로 초음파를 보다 집중적으로 발산하여 높은 세척효과를 구현할 수 있는 진공초음파를 이용한 디버링 장치를 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 내부에 세정액이 담겨지는 공간이 형성된 세정조, 상기 세정조의 바닥면 위에 설치되며 저면에 설치되어 있는 초음파진동자의 진동으로 상기 공간에 담겨진 세정액으로 초음파를 방출하여 상기 세정액에 침수되어 있는 피세정물을 초음파 세정하는 라운드형 진동판으로 구성한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치에 있어서, 상기 라운드형 진동판은 외곽면에서 센터를 향할수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형한 것을 기술적 요지로 한다.

Description

진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치{DEBURRING APPARATUS USING VACUUM ULTRASONIC}
본 발명은 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 세정조 내부로 투입된 피세척물로 초음파를 보다 집중적으로 발산하여 높은 세척효과를 구현할 수 있도록 한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업 전반에 걸쳐 생산된 제품들은 다양한 세정방법을 통해 오염물을 제거하게 된다.
일 예로, 반도체는 웨이퍼의 표면을 형성하기 위하여 여러 단계의 공정을 거치게 되는데, 각 단계에서 소정의 공정이 수행되 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조장비에는 각종 오염물이 생기고 잔존하게 되므로 일정 시간간격으로 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조장비를 세정하여 공정을 진행해야 한다. 그러므로 세정 기술은 반도체 제조 공정 중에 발생하는 여러 가지 오염물을 물리적, 화학적 방법을 구사해서 제거하려는 것이다.
이에 있어, 화학적인 방법은 표면의 오염을 수세 및 에칭, 그리고 산화 환원 반응 등에 의해서 제거하는것으로, 여러 가지 화학 약품이나 가스를 사용하는 것이다. 화학적 방법에서는 부착된 입자는 순수 또는 화학세정액으로 제거하고, 유기물은 용재로 용해하거나 산화성 산으로 제거, 또는 산소 플라즈마 중에서 탄화하여 제거하는데, 경우에 따라서는 표면을 일정량 에칭해서 새로운 청정 표면을 노출시키기도 한다.
또 다른 방법인 물리적 방법에서는, 초음파 에너지에 의해서 부착물을 박리하거나, 브러시로 불식하거나, 고압수를 사용하여 부착물을 제거하고 있다. 일반적으로 물리적 방법은 화학적 수법과 조합함으로써 효율적인 세정이 이루어진다.
즉, 초음파 세정이란 피세정물에 부착된 오염물질을 물리적(초음파), 화학적수단(화학세정액)을 이용해서 제거하고, 제거된 오염물질이 다시 부착되지 않도록 하는 것이다. 초음파에 의한 물리적 현상이란 초음파의 케비네이숀(공동)현상에 의해 이루어지는 것을 의미하며, 상기 케비테이숀 현상이란 초음파의 에너지가 액중에 전파될때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력과 고온을 동반한다.
상기와 같은 현상은 극히 짧은 시간내에 생성과 소멸을 반복하게 된다. 이 충격파에 의해서 액속에 담겨있는 피 세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 짧은 시간 내에 세정이 이루어진다.
실제의 경우에는 케비테이숀에 의한 충격 에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 열작용 등이 세제와 상승작용을 일으켜 높은 세정효과를 이루어 낸다.
상기한 초음파 세정기술과 관련한 대표적인 선행기술로는 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-1994-0008757 호(명칭: 초음파 세정장치)를 예로 들 수 있다.
상기 선행기술은 저부에 초음파진동자가 부착된 초음파세정조에 탈기된 세정액을 공급하기 위해서 세정액을 탈기하는 탈기수단을 형성하고, 상기 초음파세정조에 공급된 탈기된 세정액내에 공작물을 침지하고, 상기 초음파진동자에서 상기 세정액으로 초음파를 방사하여 상기 공작물의 표면에 부착되어 있는 이물 또는 버를 제거하여 세정하는 초음파세정장치 있어서, 상기 탈기수단이 세정액이 도입되는 기밀하게 밀봉된 밀봉조와 상기 밀봉조내를 감압하는 감압수단을 구비하며, 상기 밀봉조내에 도입된 상기 세정액을 상기 감압수단에 의하여 감압된 상기 밀봉조내의 공간에 접촉시켜서 상기 세정액의 용존기체를 방출시켜 탈기하는 것을 요지로 한다.
그러나 위 선행기술은 초음파만으로 공작물의 표면에 묻어있는 이물질을 제거함에 따라 이물질을 제거하는 데 많은 시간이 소요되고, 또한 공작물에 형성되어 있느 홈에 쌓여있는 이물질은 제때 제거되지 못해 세정불량이 빈번히 발생하게 된다.
또한 공작물이 담겨지는 세정조의 바닥은 평평하게 제작됨에 따라 초음파 진동이 세정조에 담겨져 있는 공작물로 집중되지 못하고 세정조 전체로 퍼져나가게 됨으로서 초음파의 진동을 효과적으로 사용할 수 없다는 단점이 있다.
문헌 1: 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-1994-0008757 호
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 세정조 내부로 투입된 피세척물로 초음파를 보다 집중적으로 발산하여 높은 세척효과를 구현할 수 있도록 한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 세정액에 미세입자를 혼합시켜 피세척물에 묻어있는 불순물을 보다 더 효과적으로 제거할 수 있도록 한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 세정액이 담겨지는 공간이 형성된 세정조, 상기 세정조의 바닥면 위에 설치되며 저면에 설치되어 있는 초음파진동자의 진동으로 상기 공간에 담겨진 세정액으로 초음파를 방출하여 상기 세정액에 침수되어 있는 피세정물을 초음파 세정하는 라운드형 진동판으로 구성한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치에 있어서, 상기 라운드형 진동판은 외곽면에서 센터를 향할수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형함을 특징으로 한다.
상기 세정액에는 미세입자가 혼합함이 바람직하다.
상기 세정조의 일측에 설치되며 구동원의 동력으로 상, 하 이동하는 승강로드, 상기 승강로드의 선단에 설치되며 상기 세정조의 개방된 상단을 덮어 밀폐시키는 덮개부재, 상기 덮개부재의 하면 일측에는 상기 피세정물을 거치하는 브라켓 및 상기 세정조에 연결 설치되며 상기 세정조의 내부 공간을 진공 감압하는 진공수단이 더 포함되어 설치되도록 구성함이 바람직하다.
상기 덮개부재의 저면에는 할로겐램프가 더 설치되도록 구성함이 바람직하다.
본 발명은 세정조 바닥에 오목한 돔 형태로 성형된 라운드형 진동판을 설치하여 초음파 진동자에서 발생하는 초음파가 상기 라운드형 진동판을 거쳐 세정조 중앙에 담겨진 피세척물로 집중될 수 있도록 함으로서 세정조 내부로 투입된 피세척물로 초음파를 보다 집중화하여 높은 세척효과를 구현할 수 있는 효과를 가진다.
또세정액에 미세입자를 혼합시켜 초음파 진동으로 세정액에 파동이 일어나면 상기 미세입자들이 피세척물과 마찰하며 피세척물의 홈에 쌓여있는 이물질까지 효과적으로 제거할 수 있는 상승적인 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 두 개의 실시 예를 대표하여 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 세정조의 바닥에 외곽면에서 센터로 갈수록 점차적으로 높이가 낮아지는 오목한 돔 형태로 성형된 라운드형 진동판을 설치하고, 상기 진동판의 하면에 적어도 하나 이상의 진동자를 설치하여 각 진동자에서 발생하는 초음파 진동이 상기 라운드형 진동판을 거쳐 세정조 중앙에 담겨진 피세척물로 집중될 수 있도록 함으로서 세정조 내부로 투입된 피세척물로 초음파를 보다 집중적으로 발산하여 높은 세척효과를 구현할 수 있도록 한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치를 구현하고자 한다.
또한 세정액에 미세입자를 혼합시켜 초음파 진동으로 세정액에 파동이 일어나면 상기 미세입자들이 피세척물과 마찰하며 피세척물의 홈에 쌓여있는 이물질까지 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치(100)는 크게 세정조(10), 리프팅수단(30) 및 초음파발생수단을 포함하여 구성한다.
상기 세정조(10)는 상단은 개방된 상태에서 내부에는 피세정물(200)을 초음파의 진동으로 세정할 수 있도록 일정량의 세정액(20)을 담수할 수 있는 공간(12)이 형성되도록 구성한다.
상기 리프팅수단(30)은 상기 세정조(10)의 개방된 상단으로 덮개부재(36)로 덮어주는 기능과 함께 상기 덮개부재(36) 저면에 설치되어 있는 브라켓(38)에 올려져 있는 피세정물(200)을 세정조(10) 내부 공간(12)으로 투입시키는 수단이다.
상기 리프팅수단(30)은 구동원의 동력으로 상, 하 수직 이동하는 승강로드(34), 상기 승강로드(34)의 선단에 고정 설치되며 상기 승강로드(34)의 상, 하 동작에 따라 상기 세정조(10)의 개방된 상단을 덮어 밀폐시키는 덮개부재(36), 상기 덮개부재(36)의 저면에 설치되며 피세정물(200)을 거치시킨 상태에서 상기 승강로드(34)의 동작에 따라 거치된 피세정물(200)을 상기 세정조(10)에 담겨져 있는 세정액 속으로 침수시키는 브라켓으로 구성한다.
상기 초음파 발생수단은 상기 세정조(10)에 담겨져 있는 세정액(20)으로 초음파를 방출하여 상기 세정액(20)에 침수되어 있는 피세정물(200)의 표면에 묻어 있는 각종 불순물을 세정하게 된다.
상기 초음파 발생수단은 상기 세정조(10)의 바닥면에 일정거리 이격되게 설치되되, 외곽면(50a)에서 센터(50b)로 갈수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형된 라운드형 진동판(50), 상기 라운드형 진동판(50)의 하면에 적어도 하나 이상 설치되며 고주파 발진기(70)에서 인가되는 고주파 전기신호를 전송받아 0.7MHz~ 5MHz 사이의 진동범위의 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 초음파 진동자(60)를 포함하여 구성한다.
상기한 초음파 발생수단은 고주파 발진기(70)에서 인가된 고주파 전기신호를 통해 초음파 진동자(60)가 진동하며 라운드형 진동판(50)을 진동시켜 초음파를 발생시키게 되며, 상기 라운드형 진동판(50)에서 발생된 초음파는 세정조(10)에 담겨져 있는 세정액으로 방출되어 피세정물(200)을 초음파 세정하게 되는 것이다.
특히, 본 발명은 상기 라운드형 진동판(50)의 구조를 외곽면(50a)에서 센터(50b)로 갈수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형함으로서 초음파를 세정조(10)의 중앙에 위치하고 있는 피세정물(200)로 집중적으로 방출할 수 있어 피세정물(200)의 세정 효과를 높일 수 있다.
상기 세정조(10)의 내부 공간(12)에 담겨지는 세정액(20)에는 쇼트볼이나 모래, 또는 나노입자 등의 다양한 재질의 미세입자(22)가 혼합된다. 상기 미세입자(22)는 라운드형 진동판(50)을 통해 세정액(20)으로 방출되는 초음파의 파동을 통해 피세정물(200)과의 마찰력을 높혀 피세정물(200)의 표면에 형성된 홈 등에 쌓여 있는 각종 이물질까지 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 상기 세정조(10)의 개방된 상단은 언급한 바와 같이 리프팅수단(30)의 동작으로 상, 하 이동하는 덮개부재(36)로 덮혀지도록 하여 세정조(10)의 내부 공간(12)을 밀폐시키게 되는 데, 이는 진공수단을 통해 상기 세정조 내부 공간을 진공 감압하기 위함이다. 즉, 세정조(10)에는 진공수단(80)이 더 연결 설치되며, 상기 진공수단(80)으로 상기 세정조(10)의 내부 공간(12)을 진공 감압하면 상기 공간(12)에 담겨진 세정액(20)에 용해되어 있는 산소가 제거되고, 이를 통해 초음파 음파 진동에 의한 강력한 입자 및 화학반응의 촉진 효과를 볼수 있으며, 세정액에 혼합되어 있는 미세입자와 피세정물간의 강력한 캐비티가 발생되어 피세정물의 표면을 효과적으로 세정할 수 있다.
상기 덮개부재(36)의 하면에는 히팅수단인 할로겐램프(40)가 더 설치된다. 상기 할로겐램프(40)는 전술한 라운드형 진동판(50)의 오목 구조를 통해 상기 할로겐램프(40)에서 발산되는 빛을 굴절 및 반사시켜 가며 피세정물(200)을 건조시키게 된다. 이때 상기 할로겐램프(40)를 통한 건조공정에서는 세정조(10)의 공간(12)에 담겨져 있는 세정액(20)을 드레인시킨 상태에서 건조작업을 진행함이 바람직할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치의 동작을 기술하기로 한다.
먼저, 세정하고자 하는 피세정물(200)을 브라켓(38)에 거치시킨 다음, 리프팅수단(30)인 구동원(32)을 구동시키게 되면 승강로드(34)가 하강하며 상기 브라켓(38)이 설치되어 있는 덮개부재(36)를 하강시켜 세정조(10)의 개방된 상단을 덮어 밀폐시키도록 한다. 이 과정에서 상기 브라켓(38)에 거치되어 있는 피세정물(200)은 세정조(10) 내부 공간(12)으로 투입된 후, 상기 공간(12)에 담겨져 있는 세정액(20)속에 침수되어 진다.
다음, 진공수단(80)을 구동시켜 세정조(10) 내부 공간(12)을 진공 감압한 상태에서 초음파 발생수단인 고주파 발진기(70)를 구동시키면, 상기 고주파 발진기(70)에서 인가된 고주파 전기신호를 통해 초음파 진동자(60)가 진동하며 라운드형 진동판(50)을 진동시켜 초음파를 발생시키게 되며, 이때의 초음파는 세정조(10)에 담겨져 있는 세정액(20)으로 방출되어 피세정물(200)을 초음파 세정하게 된다. 이때 상기 라운드형 진동판(50)의 구조를 외곽면(50a)에서 센터(50b)로 갈수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형함으로서 초음파를 세정조(10)의 중앙에 위치하고 있는 피세정물(200)로 집중적으로 방출할 수 있어 피세정물(200)의 세정 효과를 높일 수 있다.
더불어 세정액(20)에 혼합되어 있는 미세입자(22)는 세정액(20)으로 방출되는 초음파의 파동을 통해 피세정물(200)과의 마찰력을 높혀 피세정물(200)의 표면에 형성된 홈 등에 쌓여 있는 각종 이물질까지 깨끗이 제거하게 된다.
10: 세정조 20: 세정액
22: 미세입자 30: 리프팅수단
34: 승강로드 36: 덮개부재
38: 브라켓 40: 할로겐램프
50: 라운드형 진동판 50a: 외곽면
50b: 센터 60: 초음파진동자
70: 고주파발진기 80: 진공수단
200: 피세정물

Claims (4)

  1. 내부에 세정액(20)이 담겨지는 공간(12)이 형성된 세정조(10), 상기 세정조(10)의 바닥면 위에 설치되며 저면에 설치되어 있는 초음파진동자(60)의 진동으로 상기 공간(12)에 담겨진 세정액(20)으로 초음파를 방출하여 상기 세정액(20)에 침수되어 있는 피세정물(200)을 초음파 세정하는 라운드형 진동판(50)으로 구성한 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치에 있어서,
    상기 라운드형 진동판(50)은 외곽면(50a)에서 센터(50b)를 향할수록 높이가 점차적으로 낮아지도록 오목한 돔 형태로 성형함을 특징으로 하는 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정액(20)에는 미세입자(22)가 혼합됨을 특징으로 하는 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 세정조(10)의 일측에 설치되며 구동원의 동력으로 상, 하 이동하는 승강로드(34);
    상기 승강로드(34)의 선단에 설치되며 상기 세정조(10)의 개방된 상단을 덮어 밀폐시키는 덮개부재(36);
    상기 덮개부재(36)의 하면 일측에 설치되며 상기 피세정물(200)을 거치하는 브라켓(38) 및 ;
    상기 세정조(10)의 일측에 연결 설치되며 상기 세정조(10)의 내부 공간(12)을 진공 감압하는 진공수단(80)이 더 포함되어 설치됨을 특징으로 하는 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 덮개부재(36)의 저면에는 할로겐램프(40)가 더 설치됨을 특징으로 하는 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치.
KR1020150169623A 2015-12-01 2015-12-01 진공 초음파를 이용한 복합 세정 디버링 장치 Ceased KR20170064193A (ko)

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