KR101590063B1 - Large-area superconducting sheet manufacturing unit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성함으로써, 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있게 되는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 회전가능한 드럼을 포함하는 반응챔버와, 상기 드럼의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니를 포함하는 증착챔버, 상기 반응챔버와 증착챔버 사이에 설치되는 실드 및, 상기 실드에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서, 상기 드럼의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되며, 상기 기판은 금속기판 상에 버퍼층이 증착된 IBAD 기판 또는, 결정이 양축정렬된 금속기판인 RABiTS 기판 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 개구부는 길이방향 양변이 오목하게 형성되어, 상기 드럼에 의해 회전하는 상기 기판 중앙부의 원료물질 증착량을 상기 기판 양측의 원료물질 증착량보다 작게 유도하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a large-area superconducting sheet manufacturing apparatus capable of manufacturing a large-area superconducting sheet by forming a superconducting layer on a large-area substrate of 100 cm 2 or more by using EDDC which is a vapor deposition system using a drum in a dual chamber A deposition chamber including a reaction chamber including a rotatable drum and a plurality of crucibles disposed perpendicularly to the longitudinal direction of the drum to evaporate a raw material for forming a superconducting layer toward the drum, A shield provided between the reaction chamber and the deposition chamber; and an opening formed in the shield so as to be gradually narrowed in width from the both ends toward the center of the shield, wherein the outer peripheral surface of the drum Wherein the substrate is formed in a large area of 100 cm 2 or more, And the RABiTS substrate is a metal substrate on which biaxially crystals are aligned. The openings are recessed on both sides in the longitudinal direction, and the raw material material in the center portion of the substrate, which is rotated by the drum, The amount of deposition is induced to be smaller than the deposition amount of the raw material on both sides of the substrate to induce a uniform deposition amount of the raw material on the substrate so that the critical current distribution of the superconducting layer can be made uniform.

Description

대면적 초전도시트 제조장치{Large-area superconducting sheet manufacturing unit}[0001] Large-area superconducting sheet manufacturing unit [0002]

본 발명은 대면적 초전도시트 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EDDC 방식을 이용하여 대면적 기판에 초전도층을 형성시킬 수 있는 대면적 초전도시트 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a large area superconducting sheet, and more particularly, to a large area superconducting sheet manufacturing apparatus capable of forming a superconducting layer on a large area substrate using an EDDC method.

기존의 다양한 박막 증착 공정에서, 특히 종래의 초전도 선재 증착 공정은 스파터링(sputtering) 공정 또는 전자-빔(e-beam) 공정에 의해 이루어지고 있다. 이러한, 종래의 초전도 선재 증착 공정은 다층 박막을 증착하기 위해 각각의 박막을 증착하는 공정을 반복적으로 실시하여야 하는 문제점과 그에 따른 초전도 선재의 물성 저하, 공정에 대한 시스템 제작비 및 유지비가 추가되며, 박막 증착에 대한 공정수의 증가로 초전도 선재의 제조 시간 단축 및 경제성 확보에 장애요인으로 작용하고 있다.In the conventional various thin film deposition processes, in particular, the conventional superconducting wire deposition process is performed by a sputtering process or an electron-beam (e-beam) process. In the conventional superconducting wire deposition process, a process of repeatedly depositing each thin film to deposit a multi-layered thin film, a decrease in physical properties of the superconducting wire, a system production cost and a maintenance cost for the process are added, The increase in the number of process steps for deposition is an obstacle to shortening the manufacturing time and economical efficiency of the superconducting wire.

아울러, 종래의 초전도 선재 증착 공정은 면적이 작은 초전도 테이프 또는 초전도 선재에 국한된 구조로 되어 있어, 면적이 큰 초전도 시트를 제조하기 위해서는 개별의 초전도 테이프를 접합하는 방법으로 대면적 초전도 시트를 제작하고 있는 실정이다.In addition, the conventional superconducting wire deposition process has a structure limited to a superconducting tape or superconducting wire having a small area, and in order to manufacture a superconducting sheet having a large area, a large-area superconducting sheet is manufactured by a method of joining individual superconducting tapes It is true.

KRKR 10-077201410-0772014 B1B1 KRKR 10-066191210-0661912 B1B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성함으로써, 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있게 되는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a superconducting sheet having a large area of 100 cm 2 or more by using EDDC, The present invention provides a large-area superconducting sheet manufacturing apparatus capable of manufacturing a large-sized superconducting sheet.

아울러, 대면적 기판에 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 대면적 초전도 시트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a large-area superconducting sheet capable of uniformizing a critical current distribution of a superconducting layer on a large area substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대면적 초전도시트 제조장치는, 회전가능한 드럼을 포함하는 반응챔버와, 상기 드럼의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니를 포함하는 증착챔버, 상기 반응챔버와 증착챔버 사이에 설치되는 실드 및, 상기 실드에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서, 상기 드럼의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되며, 상기 기판은 금속기판 상에 버퍼층이 증착된 IBAD 기판 또는, 결정이 양축정렬된 금속기판인 RABiTS 기판 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 개구부는 길이방향 양변이 오목하게 형성되어, 상기 드럼에 의해 회전하는 상기 기판 중앙부의 원료물질 증착량을 상기 기판 양측의 원료물질 증착량보다 작게 유도하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a large-area superconducting sheet manufacturing apparatus comprising: a reaction chamber including a rotatable drum; and a raw material for forming a superconducting layer in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the drum, And a shield provided between the reaction chamber and the deposition chamber, and an opening formed in the shield so as to be gradually narrowed in width from the both ends toward the center of the superconducting wire, the superconducting wire including a plurality of crucibles for evaporating the superconducting wire, A substrate is wound on an outer circumferential surface of the drum, the substrate is formed in a large area of 100 cm 2 or more, and the substrate is an IBAD substrate on which a buffer layer is deposited on a metal substrate, The RABiTS substrate, and the opening is formed by concave both sides in the longitudinal direction, The amount of the raw material deposited at the center portion of the substrate rotated by the rum is induced to be smaller than the amount of the raw material deposited at both sides of the substrate to induce a uniform deposition amount of the raw material on the substrate to uniformize the critical current distribution of the superconducting layer .

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상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.

초전도 선재 또는 초전도 테이프를 접합하는 공정이 필요 없이 간단 편리하게 대면적 초전도시트를 제조할 수 있는 이점이 있다.There is an advantage that a large-area superconducting sheet can be manufactured easily and conveniently without a step of bonding the superconducting tape or the superconducting tape.

그리고, 제조된 대면적 초전도 시트에서 특수 형상으로 커팅하여 초전도 자석 등으로 응용시킬 수 있는 이점이 있다.Further, there is an advantage that the produced large-area superconducting sheet can be cut into a special shape and applied to a superconducting magnet or the like.

이와 함께, 임계전류특성이 균일한 대면적 초전도 시트를 제조할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that a large-area superconducting sheet having uniform critical current characteristics can be produced.

도 1은 본 발명에 따른 대면적 초전도시트 제조장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실드(300)가 설치된 대면적 초전도시트 제조장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제작된 초전도시트가 응용되는 예를 나타낸 도면이다.1 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing a large-area superconducting sheet according to the present invention.
2 is a schematic view showing a large-area superconducting sheet manufacturing apparatus provided with a shield 300 according to the present invention.
3 is a diagram showing an example of application of the superconducting sheet manufactured by the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서, 본 발명은 "EDDC"(Evaporation using Drum in Dual Chambers, 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 동시 증발 증착법) 방식을 기반으로 대면적 기판에 초전도층을 형성하여 초전도시트를 제조할 수 있는 장치를 구현하기 위함임을 주지하여 본 발명의 이해를 돕고자 한다.Prior to the description, the present invention is a device capable of manufacturing a superconducting sheet by forming a superconducting layer on a large-area substrate based on a "EDDC" (Evaporation using Drum in Dual Chambers (simultaneous evaporation deposition method using a drum inside a dual chamber) So as to facilitate understanding of the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 대면적 초전도시트 제조장치를 모식도로 나타낸 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 상호 연통되는 반응챔버(100)와 증착챔버(200)의 이중챔버 구조로 형성된다. 그리고, 상기 반응챔버(100)의 내부에 드럼(110)에 감겨진 기판을 열처리시키고, 증착챔버(200) 내부에 다수개의 도가니(210)로부터 초전도층을 형성하기 위한 원료물질이 공급되어 상기 기판 상에 증착되게 한다.As shown in FIG. 1, which is a schematic diagram of a large area superconducting sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the present invention is formed with a dual chamber structure of a reaction chamber 100 and a deposition chamber 200 which are in communication with each other. A raw material for forming a superconducting layer from a plurality of crucibles 210 is supplied to the inside of the deposition chamber 200 by heat treatment of the substrate wound on the drum 110 in the reaction chamber 100, Lt; / RTI >

자세하게, 상기 드럼(110)에 기판이 감겨지되 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되게 하여 종래의 초전도 테이프를 접합하여 제작되었던 초전도 시트를 대면적화할 수 있게 한다. 그리고, 상기 드럼(110)의 길이방향에 수직하게 다수개의 도가니(210)를 배치하여 상기 기판에 초전도층을 증착하기 위한 원료물질을 공급할 수 있게 한다. In detail, the substrate is wound on the drum 110, and the substrate is formed in a large area of 100 cm 2 or more, thereby making it possible to make the superconducting sheet, which has been manufactured by bonding a conventional superconducting tape, to a larger size. A plurality of crucibles 210 are disposed perpendicular to the longitudinal direction of the drum 110 to supply a raw material for depositing the superconducting layer on the substrate.

여기에서, 상기 기판은 금속기판 상에 버퍼층이 증착된 IBAD 기판 또는, 결정이 양축정렬된 금속기판인 RABiTS 기판 중 어느 하나로 이루어질 수 있을 것이다.Here, the substrate may be made of any one of an IBAD substrate on which a buffer layer is deposited on a metal substrate, or an RABiTS substrate on which a crystal is biaxially aligned.

그리고, 상기 도가니(210)는 드럼(110)의 후측부터 Cu, Ba, Sm을 수용하는 순으로 배치되며, 상기 도가니(210)를 가열시키기 위해 상기 도가니(210)의 외측에 유도가열코일(미도시)을 형성시키게 되는데, 상기 유도가열코일은 상기 도가니(210) 입구 측이 더 높은 온도로 가열될 수 있도록 유도가열코일의 중심부에 도가니의 입구가 위치되도록 한다(유도가열코일의 중심부에서 자기장이 가장 세어서 유도가열이 잘 되기 때문이다). 이는 원료물질이 증발된 증기가 응결되어 도가니의 입구를 막을 수도 있으므로 입구측에 더 높은 온도를 인가시키기 위한 것이다. 이에 의해 초전도층을 이루는 원료물질은 증기 상태로 승화되어 상기 반응챔버(100) 내부의 드럼(110) 상에 고정된 기판에 도달되어 증착되도록 한다.The crucible 210 is disposed in the order from the rear side of the drum 110 to accommodate Cu, Ba and Sm. An induction heating coil (not shown) is provided outside the crucible 210 to heat the crucible 210 The inlet of the crucible 210 is located at the center of the induction heating coil so that the inlet side of the crucible 210 can be heated to a higher temperature Because the induction heating is good because it is the most numerous). This is to apply a higher temperature to the inlet side since the raw material vapor may vaporize the vapor and clog the inlet of the crucible. As a result, the source material forming the superconducting layer is sublimated into a vapor state, and reaches the substrate fixed on the drum 110 in the reaction chamber 100 to be deposited.

이와 함께, 본 발명에 따른 실드(300)가 설치된 대면적 초전도시트 제조장치를 모식도로 나타낸 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응챔버(100)와 증착챔버(200)의 사이에 개구부(310)가 형성된 실드(300)가 설치하여 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다.2, which schematically shows a large area superconducting sheet manufacturing apparatus provided with a shield 300 according to the present invention, an opening 310 is formed between the reaction chamber 100 and the deposition chamber 200, It is desirable to provide a shield 300 on which the superconducting layer is formed so as to induce a uniform deposition amount of the source material on the substrate to uniformize the critical current distribution of the superconducting layer.

이러한, 상기 실드(300)의 개구부(310)는 상기 드럼(110)의 길이방향을 따라 장방형으로 형성되되, 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성된다. 자세하게, 상기 개구부(310)는 길이방향 양변이 오목하게 형성하여, 상기 드럼(110)에 의해 회전하는 상기 기판 중앙부의 원료물질 증착량을 상기 기판 양측의 원료물질 증착량보다 작게 유도하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 한다.The opening 310 of the shield 300 is formed in a rectangular shape along the longitudinal direction of the drum 110 and is gradually narrowed from both ends toward the center. In detail, the opening 310 is recessed at both sides in the longitudinal direction to induce the deposition amount of the raw material at the central portion of the substrate rotated by the drum 110 to be smaller than the deposition amount of the raw material at both sides of the substrate, To induce a uniform deposition amount of the raw material, thereby making the critical current distribution of the superconducting layer uniform.

즉, 상기 도가니(210)가 드럼(110)의 길이방향을 따라 수직하게 배치됨에 따라, 상기 도가니(210)에서 원료물질이 증발되어 상기 드럼(110)에 감겨진 기판에 증착됨에 따라 초전도층을 형성하는 과정에서는, 상기 기판의 중앙부에 증착되는 원료물질이 집중되어 상기 기판의 양측에 증착되는 원료물질보다 상대적으로 기판의 중앙부에 원료물질의 증착량이 많을 수밖에 없다. 이로 인해, 초전도층의 임계전류 특성이 불균일하게 되는 문제를 발생시키게 되므로, 상기 개구부(310)가 형성된 실드(300)를 설치하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있게 된다.That is, as the crucible 210 is vertically disposed along the longitudinal direction of the drum 110, as the raw material is evaporated in the crucible 210 and deposited on the substrate wound on the drum 110, the superconducting layer The amount of the raw material deposited on the central portion of the substrate is relatively larger than the amount of the raw material deposited on both sides of the substrate. Therefore, a problem that the critical current characteristic of the superconducting layer becomes uneven is caused, so that a shield 300 with the opening 310 formed therein is provided to induce a uniform deposition amount of the raw material on the substrate, The threshold current distribution can be made uniform.

그리고, 본 발명에 의해 제작된 초전도시트가 응용되는 예를 나타낸 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 대면적 초전도 시트는 특수 형상으로 커팅하여 초전도 자석 등으로 응용가능함을 알 수 있다.3, which shows an example of application of the superconducting sheet manufactured by the present invention, it can be seen that the large-area superconducting sheet manufactured according to the present invention can be cut into a special shape and applied to a superconducting magnet or the like .

이상과 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 이중챔버 내부에 드럼을 사용한 증기증착 방식인 EDDC를 이용하여 100㎠ 이상의 대면적 기판에 초전도층을 형성된 대면적 초전도 시트 및, 상기 대면적 기판에 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 대면적 초전도시트 제조장치를 제공하는 것임을 알 수 있다.As described above, the basic technical idea of the present invention is that a large-area superconducting sheet having a superconducting layer formed on a large-area substrate of 100 cm 2 or more using EDDC which is a vapor deposition system using a drum in a dual chamber, The present invention provides a large-area superconducting sheet manufacturing apparatus capable of uniformizing the critical current distribution of the superconducting sheet.

아울러, 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이다.Needless to say, various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the basic technical spirit of the invention.

100: 반응챔버 110: 드럼
200: 증착챔버 210: 도가니
300: 실드 310: 개구부100: reaction chamber 110: drum
200: deposition chamber 210: crucible
300: shield 310: opening

Claims (2)

회전가능한 드럼(110)을 포함하는 반응챔버(100)와, 상기 드럼(110)의 길이방향에 수직하게 배치되어 상기 드럼(110)을 향해 초전도층을 형성하기 위한 원료물질을 증발시키는 다수개의 도가니(210)를 포함하는 증착챔버(200), 상기 반응챔버(100)와 증착챔버(200) 사이에 설치되는 실드(300) 및, 상기 실드(300)에 장방형으로 형성되되 양단에서 가운데를 향해 폭이 점진적으로 좁아지게 형성되는 개구부(310)를 포함하는 초전도선재의 제조장치에 있어서,
상기 드럼(110)의 외주면에는 기판이 감겨지되, 상기 기판은 100㎠ 이상의 대면적으로 형성되며,
상기 기판은 금속기판 상에 버퍼층이 증착된 IBAD 기판 또는, 결정이 양축정렬된 금속기판인 RABiTS 기판 중 어느 하나로 이루어지고,
상기 개구부(310)는 길이방향 양변이 오목하게 형성되어, 상기 드럼(110)에 의해 회전하는 상기 기판 중앙부의 원료물질 증착량을 상기 기판 양측의 원료물질 증착량보다 작게 유도하여, 상기 기판에 원료물질의 균일한 증착량을 유도함으로써 초전도층의 임계전류 분포를 균일하게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 대면적 초전도시트 제조장치.A plurality of crucibles disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the drum to evaporate a raw material for forming the superconducting layer toward the drum, A shield 300 installed between the reaction chamber 100 and the deposition chamber 200 and a shield 300 formed on the shield 300 in a rectangular shape and having a width In an apparatus for manufacturing a superconducting wire including an opening (310) formed to gradually become narrower,
A substrate is wound on an outer circumferential surface of the drum 110, the substrate is formed in a large area of 100 cm 2 or more,
Wherein the substrate is made of any one of an IBAD substrate on which a buffer layer is deposited on a metal substrate or a RABiTS substrate which is a metal substrate on which biaxial crystals are aligned,
The openings 310 are recessed in the longitudinal direction so that the deposition amount of the raw material at the central portion of the substrate rotated by the drum 110 is lower than the deposition amount of the raw material on both sides of the substrate, Wherein a uniform distribution of the material is induced to uniform the critical current distribution of the superconducting layer. 삭제delete
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