KR100622287B1 - 정밀부품 세정용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀부품 세정용 노즐에 관한 것으로, 액체상 또는 기체상의 세정제와 캐리어가스가 각각 유입될 수 있는 유입구를 구비하는 직관형 혼합관과, 상기 혼합관의 일측에 연결되어 상기 혼합관에서 캐리어가스와 혼합된 세정제를 가압하여 상변화를 유도하여 세정입자를 생성하고, 세정입자의 입경을 증가시키는 직관형 결정성장관과, 가압을 통해 상기 결정성장관에서 생성된 세정입자의 입경을 증가시키며, 상변화를 유도하여 세정입자의 수를 증가시켜 세정 대상물에 분사하는 직관형 분사관을 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성의 본 발명 정밀부품 세정용 노즐은 직관을 사용하여 에어로졸 상의 세정입자로 세정 대상물을 세정할 수 있어 그 가공성이 용이하며, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

정밀부품 세정용 노즐{Nozzle that wash minuteness parts}

도 1은 본 발명에 따른 정밀부품 세정용 노즐의 일실시 단면 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 정밀부품 세정용 노즐의 다른 실시 단면 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 정밀부품 세정용 노즐의 다른 실시 단면 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:혼합관 11,12:유입구

20:결정성장관 30:분사관

본 발명은 정밀부품 세정용 노즐에 관한 것으로, 특히 직관을 사용하여 세정유체 또는 세정가스와 캐리어가스를 혼합하는 영역과 세정입자가 분사되는 분사구 사이에서 단계적으로 직경이 감소하는 상변화 유도영역을 두어 세정입자의 보다 완전한 성장을 이룰 수 있는 정밀부품 세정용 노즐에 관한 것이다.

최근, 반도체 웨이퍼, 고체촬상소자(CCD, CMOS) 등의 정밀부품을 세정하기 위하여 그 정밀부품 표면에서 승화되는 고체입자를 에어로졸(aerosol) 형태로 직접 분사하는 방법이 개발되었다.

그 예로, 저온의 액체 또는 기체상의 CO₂와 캐리어가스를 혼합하고, 벤투리관(venturi tube)를 이용하여 압력을 높여 드라이아이스(dry-ice)를 만들어 세정대상인 정밀부품에 직접 분사하는 방법이 있다.

상기 드라이아이스를 이용한 세정공정은 드라이아이스가 오염물에 고속으로 충돌하여 오염물을 제거한 후, 승화되기 때문에 표면에 잔사가 남지 않게 되며, 오염물질은 드라이아이스와 함께 기류에 실려 제거된다.

이와 같은 방식은 세정후 폐세정제가 발생하지 않는 친환경적인 세정공법이다.

그러나, 종래 에어로졸을 형성하기 위해 사용하는 벤투리관은 그 제작이 용 이하지 않으며, 제조비용의 증가로 인해 정밀부품의 생산원가를 증가시키는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 벤투리관을 이용하는 방식은 저온의 세정유체를 순간적으로 고압화하기 때문에 얻어지는 세정입자의 크기가 작고, 그 개체의 수가 많지 않아 세정효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같이 세정대상물인 정밀부품에 직접 분사되는 세정입자의 수가 작은 경우 보다 장시간 동안 세정공정을 진행해야 하며, 이는 생산공정을 지체시켜 생산성이 낮은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 가공이 보다 용이한 구조를 가지며, 세정입자의 수와 크기를 증가시킬 수 있는 정밀부품 세정용 노즐을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 액체상 또는 기체상의 세정제와 캐리어가스가 각각 유입될 수 있는 유입구를 구비하는 직관형 혼합관과, 상기 혼합관의 일측에 연결되어 상기 혼합관에서 캐리어가스와 혼합된 세정제를 가압하여 상변화를 유도하여 세정입자를 생성하고, 세정입자의 입경을 증가시키는 직관형 결정성장관과, 가압을 통해 상기 결정성장관에서 생성된 세정입자의 입경을 증가시키며, 상변화를 유도하여 세정입자의 수를 증가시켜 세정 대상물에 분사하는 직관형 분사관을 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 정밀부품 세정용 노즐의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예1>

도 1은 본 발명에 따른 정밀부품 세정용 노즐의 일실시 단면 구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 정밀부품 세정용 노즐은 캐리어가스와 세정유체 또는 세정기체가 유입 및 혼합되는 관상의 혼합관(10)과, 상기 혼합관(10)의 일측에 연결되며, 그 혼합관(10)의 내경에 비하여 더 작은 내경을 가지는 결정성장관(20)와, 상기 결정성장관(20)의 일측에 연결되어 세정입자의 성장을 보다 가속화함과 아울러 그 세정입자를 정밀부품 표면으로 분사하는 분사관(30)을 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 혼합관(10), 결정성장관(20) 및 분사관(30)은 내경 및 외경이 직선형인 직관의 형태를 가진다.

이와 같은 직관 형상의 혼합관(10), 결정성장관(20) 및 분사관(30)은 그 가공성이 벤투리관에 비하여 보다 용이하기 때문에 생산성이 높고, 보다 저렴한 비용으로 제작함이 가능하다.

상기 혼합관(10)에는 세정유체 또는 기체(이하 세정유체 또는 기체를 세정제로 통칭함)와 캐리어가스가 각각 유입될 수 있도록 하는 유입구(11,12)가 마련된다. 이때, 상기 유입구(11,12) 각각은 하나 또는 둘 이상으로 마련될 수 있다.

상기 유입구(11,12)의 설치위치는 어느 곳이나 무관하나, 도 1에서와 같이 캐리어가스가 유입되는 유입구(12)는 결정성장관(20) 및 분사관(30)의 관로와 일치되는 방향인 것이 보다 바람직하다.

상기 혼합관(10)에 유입되는 세정제의 예로는 액체 또는 기체상의 CO₂, 캐리어가스의 예로는 기체상의 N₂ 또는 정화된 공기를 사용할 수 있다.

혼합관(10) 내에서 혼합된 세정제와 캐리어가스는 유입구(11,12)를 통해 유입되는 캐리어가스 및 세정제의 압력에 의하여 결정성장관(20)으로 유입된다.

상기 결정성장관(20)의 직경은 상기 혼합관(10)의 직경에 비해 더 작으며, 압력의 증가에 의하여 세정제는 세정입자의 형성을 위한 미립자로 변환되고 그 크기 또한 성장하게 된다.

이는 사용되는 세정제가 액체상인지 기체상인지에 따라 차이가 있지만 기체 또는 액체가 압력의 증가에 고체상으로 변환됨은 세정제의 상변화 그래프를 통해 확인할 수 있다.

상기 결정성장관(20) 내의 압력은 혼합관(10) 내의 압력에 비하여 더 크며, 그 압력차에 의하여 세정제로 액체상 또는 저온 기체상의 CO₂를 사용한 경우, 드라이아이스의 결정이 생성된다.

상기 결정성장관(20)의 직경은 혼합관(10)의 20 내지 50% 정도의 직경이 되도록 한다.

상기 결정성장관(20)의 세정입자, 세정제 및 캐리어가스는 분사관(30)을 통해 세정대상물인 정밀부품의 표면으로 분사된다.

이때, 분사관(30)의 직경은 혼합관(10) 직경의 10 내지 30%의 직경이며, 더 높은 압력을 제공하여 상기 결정성장관(20)에서 생성된 세정입자의 크기를 더욱 증가시킴과 아울러 액체상 또는 기체상의 세정제를 고체상으로 변화시킨다.

또한, 고압 고속의 분사가 가능하여 세정효율을 보다 높일 수 있게 된다.

상기 혼합관(10)과 결정성장관(20)의 사이 및 결정성장관(20)과 분사관(30)의 내경간을 연결하는 부분의 형상은 경사면이며, 이는 와류의 발생을 방지하는 역할을 한다.

<실시예2>

도 2는 본 발명 정밀부품 세정용 노즐의 다른 실시 단면 구성도이다.

이를 참조하면, 직관 형태의 혼합관(10)과 분사관(30)의 사이에 제1 및 제2결정성장관(40,50)이 마련되어 있다.

상기 혼합관(10)에 연결되는 제1결정성장관(40)의 직경에 비하여 제2결정성장관(50)의 직경이 보다 작게 구성된다.

이와 같이 단계적으로 직경이 감소하는 직관들의 연결을 통해 세정제와 캐리어가스의 혼합물을 단계적으로 가압하여 제1결정성장관(40) 및 제2결정성장관(50)에서 각각 세정입자를 생성하고, 그 세정입자의 입경을 증가시킬 수 있게 된다.

상기 제2결정성장관(50)을 통해 생성 및 입경이 증가된 세정입자는 분사관(30)을 통해 정밀부품의 표면으로 분사된다.

이때, 분사관(30) 내에서의 압력 증가에 의하여 세정입자가 생성 및 입경이 증가하며, 세정입자의 수 및 입경의 크기 증가에 의해 세정효율을 보다 높일 수 있 게 된다.

보다 구체적으로, 액체상 또는 기체상의 CO₂를 세정제로 사용하고, N₂가스를 캐리어 가스로 사용하는 경우, 혼합관(10)에서는 유입된 CO₂와 N₂가스가 혼합되며, 그 혼합된 결과물은 제1결정성장관(40)으로 유입된다.

제1결정성장관(40)은 그 직경이 혼합관(10)에 비해 더 작으며, 고압의 환경을 제공하여 액체상 또는 기체상의 CO₂를 고체상인 드라이아이스 입자로 상변화시키고, 그 드라이아이스 입자의 직경을 보다 증가시킨다.

또한, 제1결정성장관(40)의 직경에 비하여 더 작은 직경을 가지는 제2결정성장관(50)에서는 상기 제1결정성장관(40)에서 상변화된 드라이아이스 입자의 입경을 더욱 증가시키고, 상변화가 되지 않은 액체상 또는 기체상의 CO₂를 드라이아이스 입자로 상변화시킨다.

마지막으로, 분사관(30)에서도 상기 제2결정성장관(50)을 통해 유입되는 드라이아이스 입자를 포함하는 에어로졸을 보다 가압 및 가속화하여 먼저 생성된 드라이아이스의 입경을 증가시킴과 아울러 상변화되지 않은 CO₂를 상변화시켜 더욱 많은 수의 드라이아이스 입자를 생성한다.

이와 같이 생성된 드라이아이스 입자는 정밀부품의 표면으로 분사되며, 그 드라이아이스 입자와 오염물질의 충돌에 의해 오염물질이 제거되며, 드라이아이스 입자는 승화되어 액적을 남기지 않고 제거된다.

또한, 드라이아이스 입자가 상온에서 승화되는 과정에서 부피가 급격하게 증가하게 되므로, 그 부피의 증가에 의한 오염물질의 이탈을 가속화할 수 있게 된다.

상기 혼합관(10)과 제1결정성장관(40), 제1결정성장관(40)과 제2결정성장관(50), 제2결정성장관(50)과 분사관(30)의 사이 내경은 경사면이며, 와류의 발생을 방지하게 된다.

<실시예3>

도 3은 본 발명 정밀부품 세정용 노즐의 다른 실시 단면 구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명 정밀부품 세정용 노즐의 다른 실시예의 기본적인 구성은 실시예1의 구성과 동일하며, 결정성장관(20)의 일부에 위치하여 세정제와 캐리어가스가 혼합된 혼합가스 또는 에어로졸의 온도를 검출할 수 있도록 한다.

일반적인 물질의 상변화 그래프를 참조하면, 삼중점 이하의 온도로 냉각된 저온의 기체는 압력의 증가에 의하여 고체로 상변화가 될 수 있으며, 삼중점의 온도를 약간 초과하는 액체 또한 압력의 증가에 의하여 고체로 상변화가 될 수 있다.

이와 같이 가압에 의하여 상변화를 이루기 위해서는 세정제의 온도를 일정범위 내에서 유지해야 하며, 이를 감지하기 위해 온도센서(60)을 더 포함시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 직관을 사용하여 에어로졸 상의 세정입자로 세정 대상물을 세정할 수 있어 그 가공성이 용이하며, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액체상 또는 기체상의 세정제와 캐리어가스를 혼합하는 부분과, 세정입자를 분사하는 부분의 사이에 하나 또는 둘 이상의 결정성장관을 두어 되어 단계적인 가압을 통해 상변화를 유도함으로써, 세정입자의 개체 수를 증가시키고, 그 세정입자의 입경을 증가시켜, 세정효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

상기 세정효율의 증가는 세정공정의 시간을 단축하여 제품의 생산공정시간을 단축할 수 있으며, 생산원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 결정성장관과 혼합관의 사이, 결정성장관과 분사관의 사이가 경사면으로 연결되도록 하여, 와류의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 액체상 또는 기체상의 세정제와 캐리어가스가 각각 유입될 수 있는 유입구를 구비하는 직관형 혼합관;

   상기 혼합관의 일측에 연결되어 상기 혼합관에서 캐리어가스와 혼합된 세정제를 가압하여 상변화를 유도하여 세정입자를 생성하고, 세정입자의 입경을 증가시키는 직관형 결정성장관; 및

   가압을 통해 상기 결정성장관에서 생성된 세정입자의 입경을 증가시키며, 상변화를 유도하여 세정입자의 수를 증가시켜 세정 대상물에 분사하는 직관형 분사관을 포함하는 정밀부품 세정용 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 직관형 결정성장관은 세정제를 가압할 수 있도록 직관형 혼합관의 내경에 비하여 더 작은 내경을 가지는 단일한 것이거나, 그 내경이 직관형 혼합관의 내경에 비해 작은 내경으로부터 상기 직관형 분사관의 내경보다 큰 내경까지 단계적으로 감소하는 적어도 둘 이상의 내경을 가지는 것을 특징으로하는 정밀부품 세정용 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직관형 결정성장관과 직관형 혼합관의 사이, 직관형 결정성장관과 직관형 분사관의 사이의 내경은 경사면인 것을 특징으로 하는 정밀부품 세정용 노즐.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직관형 결정성장관의 내경은 직관형 혼합관직관형 혼합관 내경의 20~50%의 수준이며, 직관형 분사관의 내경은 직관형 혼합관 내경의 10~30%의 수준인 것을 특징으로 하는 정밀부품 세정용 노즐.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직관형 결정성장관에 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하는 정밀부품 세정용 노즐.
6. 제1항에 있어서, 상기 세정제는 액체상 또는 기체상의 CO₂이며, 캐리어가스는 N₂ 또는 정화된 공기인 것을 특징으로 하는 정밀부품 세정용 노즐.

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