KR101837997B1 - Thin film fabricating apparatus and method for manufacturing negative electrode of lithium secondary battery by using same - Google Patents

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Abstract

금속 증착 물질을 수용하는 도가니 및 상기 도가니를 가열하는 제1 가열원을 구비하는 제1 진공 챔버; 상기 제1 진공 챔버의 상부에 배치되고, 롤-투-롤 방식에 의해 피처리물을 이송하는 이송수단, 상기 피처리물을 지지하는 지지수단 및 상기 지지수단에 대향 배치되며, 상기 피처리물에 기화된 금속 증착 물질을 방사하는 노즐부를 구비하는 제2 진공 챔버; 및 상기 도가니의 가열에 의해 형성된 기화된 금속 증착 물질을 상기 노즐부로 공급하는 가이드 튜브;를 포함하는 박막 제조 장치와 이를 이용한 리튬 이차전지용 음극의 제조방법이 개시된다.A first vacuum chamber having a crucible for containing the metal deposition material and a first heating source for heating the crucible; A transporting unit disposed above the first vacuum chamber for transporting the material to be processed by a roll-to-roll method, a supporting unit for supporting the material to be processed, and a supporting unit disposed opposite to the supporting unit, A second vacuum chamber having a nozzle portion for emitting a vaporized metal deposition material; And a guide tube for supplying a vaporized metal deposition material formed by heating the crucible to the nozzle unit, and a method for manufacturing a cathode for a lithium secondary battery using the apparatus.

Description

박막 제조 장치 및 이를 이용한 리튬 이차전지용 음극의 제조방법{THIN FILM FABRICATING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING NEGATIVE ELECTRODE OF LITHIUM SECONDARY BATTERY BY USING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a method for manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery using the thin film manufacturing apparatus,

본 발명은 박막 제조 장치 및 이를 이용한 리튬 이차전지용 음극의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film production apparatus and a method for manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery using the same.

최근 스마트폰 등 소형 모바일 전자제품이 다양한 기능을 탑재하고 고성능화되는 추세에 있으며, 아울러 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차 등이 상용화됨에 따라 대형 전력 공급원의 필요성이 크게 증가하였다. 이러한 요구에 부응하도록 기존 리튬 이차전지의 성능을 획기적으로 개선하기 위하여 음극재, 양극재, 분리막 및 전해질 등의 핵심 소재의 개발이 시급한 실정이다.
In recent years, small mobile electronic products such as smart phones have been equipped with a variety of functions and are becoming more sophisticated. In addition, as hybrid or electric vehicles are commercialized, the need for a large power supply source has greatly increased. In order to improve the performance of existing lithium secondary batteries to meet such demands, it is urgently required to develop core materials such as an anode material, a cathode material, a separator, and an electrolyte.

이 중에서도 신규한 음극재의 개발은 전지의 비용량을 증가시켜 고에너지 밀도의 리튬 이차전지의 개발로 귀결될 수 있으므로 매우 중요하다.
Among these, development of a novel negative electrode material is very important because it can result in development of a lithium secondary battery having a high energy density by increasing the specific capacity of the battery.

이러한 배경을 바탕으로 음극재의 소재를 기존 카본에서 금속으로 바꾸려는 시도가 이어져 오고 있으며, 특히 리튬을 음극재로 사용하고자 하는 시도가 주류를 이루고 있다.
Based on this background, attempts have been made to replace the material of the negative electrode material from the existing carbon to metal, and in particular, attempts to use lithium as the negative electrode material have been the mainstream.

현재 널리 알려진 방법으로는 다음의 두가지를 들 수 있다.Currently known methods include the following two methods.

먼저, 구리 박막(Cu foil)과 리튬 박막(Li foil)을 각각 준비하고, 이들을 적층한 후 코-롤링(co-rolling)하여 음극재를 제조하는 방법이 알려져 있다. 그런데, 이 방법은 20μm 수준의 리튬 극박재가 필요하기 때문에 제조 비용이 매우 높아 경제성이 낮고, 구리 박막과 리튬 박막 간 결합력이 약해 쉽게 박리가 일어나며, 코-롤링 과정에서 표면의 형상 및 상태를 균등하게 유지하기 어려운 문제를 가진다.
First, a method is known in which a copper foil and a lithium foil are prepared, respectively, and these are laminated and then co-rolled to produce an anode material. However, since this method requires a lithium electrode layer having a thickness of 20 μm, the manufacturing cost is very low, which is not economical, and the bonding force between the copper thin film and the lithium thin film is weak and easily peeled. In the nose- Which is difficult to maintain.

다음으로, 구리 박막(Cu foil) 상에 진공증착방법(thermal evaporation)에 의해 리튬을 형성하여 음극재를 제조하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은 수 μm 수준의 박막을 형성하는 데는 유리하지만, 증착 과정에서 리튬의 손실이 40%에 달할 정도로 매우 크며, 10~20μm 급의 리튬 후막 제조시 표면 상태가 균일하지 못해 표면 특성이 열위하게 나타나는 문제를 가진다.
Next, a method of manufacturing an anode material by forming lithium on a copper foil by thermal evaporation is known. This method is advantageous for forming a thin film of a few μm, but the loss of lithium in the deposition process is very large to reach 40%, and when the lithium thick film of 10 to 20 μm is manufactured, the surface state is not uniform, I have problems that appear.

본 발명의 여러 목적 중 하나는, 경제성이 우수한 박막 제조 장치와 이를 이용한 리튬 이차전지용 음극의 제조방법을 제공하는 것이다.
One of the objects of the present invention is to provide a thin film manufacturing apparatus having excellent economical efficiency and a method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery using the same.

본 발명의 일 측면은, 금속 증착 물질을 수용하는 도가니 및 상기 도가니를 가열하는 제1 가열원을 구비하는 제1 진공 챔버; 상기 제1 진공 챔버의 상부에 배치되고, 롤-투-롤 방식에 의해 피처리물을 이송하는 이송수단, 상기 피처리물을 지지하는 지지수단 및 상기 지지수단에 대향 배치되며, 상기 피처리물에 기화된 금속 증착 물질을 방사하는 노즐부를 구비하는 제2 진공 챔버; 및 상기 도가니의 가열에 의해 형성된 기화된 금속 증착 물질을 상기 노즐부로 공급하는 가이드 튜브;를 포함하는 박막 제조 장치를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a first vacuum chamber having a crucible for containing a metal deposition material and a first heating source for heating the crucible; A transporting unit disposed above the first vacuum chamber for transporting the material to be processed by a roll-to-roll system, a supporting unit for supporting the object to be processed, and a supporting unit disposed opposite to the supporting unit, A second vacuum chamber having a nozzle portion for emitting a vaporized metal deposition material; And a guide tube for supplying a vaporized metal deposition material formed by heating the crucible to the nozzle unit.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 가이드 튜브의 벽체를 가열하는 제2 가열원을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus may further include a second heating source for heating the wall of the guide tube.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 지지수단은 만곡면을 구비하며, 상기 피처리물은 상기 지지수단의 만곡면에 접촉한 채 이송될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the supporting means has a curved surface, and the object to be processed can be conveyed while being in contact with the curved surface of the supporting means.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 지지수단을 가열하는 제3 가열원을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may further comprise a third heating source for heating the support means.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 지지수단은 상기 피처리물의 이송 방향과 수직한 방향으로 변위가 가능하도록 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the supporting means may be provided so as to be displaceable in a direction perpendicular to the conveying direction of the object to be processed.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 지지수단은 상기 만곡면의 곡률 반경의 변경이 가능하도록 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the support means may be provided so as to be capable of changing the radius of curvature of the curved surface.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 진공 챔버의 일측에 구비된 제1 진공 펌프 및 상기 제2 진공 챔버의 일측에 구비된 제2 진공 펌프를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus may further include a first vacuum pump provided at one side of the first vacuum chamber and a second vacuum pump provided at one side of the second chamber.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 진공 챔버와 제2 진공 펌프 사이에 구비되어 기화된 금속 증착 물질의 외부 유출을 방지하는 트랩부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a trap unit may be further provided between the second vacuum chamber and the second vacuum pump to prevent the evaporation of the evaporated metal deposition material.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 진공 챔버에 건조 공기를 공급하는 건조 공기 공급 장치를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the apparatus may further include a dry air supply device for supplying dry air to the second vacuum chamber.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 이송수단은 상기 제2 진공 챔버의 일측에 구비되고, 상기 피처리물을 공급하는 공급롤; 및 상기 제2 진공 챔버의 타측에 구비되고, 금속 증착 물질이 증착된 피처리물을 회수하는 회수롤을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the conveying means is provided at one side of the second vacuum chamber, and supplies the material to be processed; And a recovery roll provided on the other side of the second vacuum chamber for recovering the object to be processed on which the metal deposition material is deposited.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 피처리물은 구리(Cu) 포일이고, 상기 금속 증착 물질은 금속 리튬(Li)일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the object to be processed is a copper (Cu) foil, and the metal deposition material may be metal lithium (Li).

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 장치를 사용하여 구리(Cu) 포일의 표면에 리튬(Li) 박막을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지용 음극의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery including forming a lithium (Li) thin film on a surface of a copper (Cu) foil using the apparatus described above.

본 발명에 따르면, 금속 증착 물질의 손실을 최소화할 수 있어 경제성이 우수한 장점이 있다.According to the present invention, the loss of the metal deposition material can be minimized and the economical efficiency is excellent.

다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
It should be understood, however, that the various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to those described above, and may be more readily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조 장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조 장치의 지지수단의 형상 변경 전후를 나타낸 도면이다.1 is a schematic view schematically showing a thin film production apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the shape of the support means of the thin film production apparatus according to one embodiment of the present invention before and after the shape change.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention.

여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 박막 제조 장치를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, a thin film manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조 장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
1 is a schematic view schematically showing a thin film production apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 제조 장치는, 제1 진공 챔버(10), 제2 진공 챔버(20) 및 가이드 튜브(30)를 포함하여 이루어진다.
Referring to FIG. 1, a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first vacuum chamber 10, a second vacuum chamber 20, and a guide tube 30.

제1 진공 챔버(10)는 금속 증착 물질의 기화가 이뤄지는 공간으로써, 제1 진공 챔버(10)는 금속 증착 물질을 수용하는 도가니(11) 및 도가니를 가열하는 제1 가열원(12)을 구비한다.
The first vacuum chamber 10 is a space where vaporization of the metal deposition material is performed. The first vacuum chamber 10 includes a crucible 11 for receiving the metal deposition material and a first heating source 12 for heating the crucible do.

일반적으로 진공증착방법(thermal evaporation)을 이용한 박막 제조 장치는 금속 증착 물질의 기화와 기화된 금속 증착 물질의 증착이 하나의 진공 챔버 내에서 이뤄지게 되는데, 이 경우, 기화된 금속 물질이 피처리물 뿐 아니라, 진공 챔버의 내벽 등 불필요한 영역에 증착되게 된다. 따라서, 금속 증착 물질이 필요 이상으로 요구될 뿐 아니라, 장치의 보수 등에도 추가적인 비용이 소요되어 경제성이 열위한 단점이 있다.
Generally, in a thin film manufacturing apparatus using a thermal evaporation method, vaporization of a metal deposition material and vapor deposition of a vaporized metal deposition material are performed in a single vacuum chamber. In this case, But is deposited in an unnecessary region such as the inner wall of the vacuum chamber. Therefore, not only is the metal deposition material required more than necessary, but also an additional cost is required for the maintenance of the apparatus, which is disadvantageous in terms of economical efficiency.

이와 달리, 본 발명에서는 금속 증착 물질의 기화가 이뤄지는 공간(제1 진공 챔버, 10)을 별도로 형성하고, 후술할 바와 같이, 가이드 튜브(30)를 통해 기화된 금속 증착 물질의 증착이 이뤄지는 공간(제2 진공 챔버, 20)과 연결함으로써, 증착 물질의 손실을 최소화할 수 있게 된다. 금속 증착 물질의 증착이 이뤄지는 공간(제2 진공 챔버, 20) 내부는 진공 상태가 유지되는 바, 제1 진공 챔버(10) 내에서 기화된 금속 증착 물질은 대부분 가이드 튜브(30)로 이동하게 되어 제1 진공 챔버(10)의 내벽에의 증착이 최소화 되게 되며, 가이드 튜브(30)를 통과한 기화된 금속 증착 물질은 곧바로 피처리물과 접촉하여 피막을 형성하게 되는 바, 제2 진공 챔버(20)의 내벽에의 증착 또한 최소화 되는 것이다.
Alternatively, in the present invention, a space (first vacuum chamber) 10 where vaporization of the metal deposition material is formed is separately formed, and a space for vapor deposition of the vaporized metal deposition material through the guide tube 30 The second vacuum chamber 20), it is possible to minimize the loss of the deposition material. Since the vacuum is maintained in the space where the deposition of the metal deposition material is performed (the second vacuum chamber 20), the metal deposition material vaporized in the first vacuum chamber 10 is mostly moved to the guide tube 30 The vapor deposition on the inner wall of the first vacuum chamber 10 is minimized and the vaporized metal deposition material that has passed through the guide tube 30 immediately contacts the material to be processed to form a film, 20 is also minimized.

도가니(11)는 금속 증착 물질을 수용하며, 열전도도가 우수한 석영, 흑연 또는 금속 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 도가니(11)는 금속 증착 물질이 외부로 증발될 수 있도록 상면이 개방된 형태를 가질 수 있다.
The crucible 11 accommodates the metal deposition material and may be made of quartz, graphite, or metal having excellent thermal conductivity. In addition, the crucible 11 may have a top surface opened so that the metal deposition material can be evaporated to the outside.

제1 가열원(12)은 도가니(11)와 인접한 위치에 구비되며, 외부로부터 전원을 공급 받아 도가니(11)를 가열함으로써 도가니 내 수용된 금속 증착 물질의 기화를 가능케 한다.
The first heating source 12 is provided at a position adjacent to the crucible 11 and allows the vaporization of the metal deposition material contained in the crucible by heating the crucible 11 by receiving power from the outside.

일 예에 따르면, 제1 진공 챔버(10)의 일측에는 제1 진공 펌프(15)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 제1 진공 챔버(10)의 분위기를 진공으로 유지할 수 있다. 한편, 제1 진공 펌프(15)는 도가니의 가열에 의해 금속 증착 물질의 기화가 이뤄진 후에는 작동을 중단함이 바람직하다. 왜냐하면, 금속 증착 물질의 기화가 이뤄진 후에도 제1 진공 펌프(15)가 작동될 경우 기화된 금속 증착 물질이 제1 진공 펌프를 통해 외부로 배출될 수 있기 때문이다.
According to an example, a first vacuum pump 15 may be provided at one side of the first vacuum chamber 10 to maintain the atmosphere of the first vacuum chamber 10 under vacuum. Meanwhile, it is preferable that the first vacuum pump 15 stops operating after vaporization of the metal deposition material is performed by heating the crucible. This is because the vaporized metal deposition material can be discharged to the outside through the first vacuum pump when the first vacuum pump 15 is operated even after vaporization of the metal deposition material is performed.

제2 진공 챔버(20)는 기화된 금속 물질의 증착이 이뤄지는 공간으로써, 제1 진공 챔버(10)의 상부에 배치된다. 이는 제1 진공 챔버(10)와 제2 진공 챔버(20)가 가이드 튜브(30)를 통해 연결되는 바, 가이드 튜브(30) 또는 제1 진공 챔버(10) 와의 접촉에 의해 응축된 액상의 금속 증착 물질이 그 하부에 배치된 도가니 내로 다시 수용되도록 함으로써 증착 물질의 손실을 최소화하기 위함이다.
The second vacuum chamber 20 is disposed at the upper portion of the first vacuum chamber 10 as a space for vaporizing the vaporized metal material. This is because the first vacuum chamber 10 and the second vacuum chamber 20 are connected to each other through the guide tube 30 and the guide tube 30 or the first vacuum chamber 10, So as to minimize the loss of the deposition material by allowing the deposition material to be accommodated again in the crucible disposed under the deposition material.

제2 진공 챔버(20)는 롤-투-롤 방식에 의해 피처리물을 이송하는 이송수단(21, 22), 피처리물을 지지하는 지지수단(23), 및 지지수단에 대향 배치되며, 피처리물에 기화된 금속 증착 물질을 방사하는 노즐부(24)를 구비한다.
The second vacuum chamber 20 is disposed opposite to the conveying means 21, 22 for conveying the article to be processed by the roll-to-roll method, the support means 23 for supporting the article to be processed, And a nozzle unit (24) for emitting vaporized metal deposition material to the object to be processed.

일 예에 따르면, 이송수단(21, 22)은 제1 진공 챔버(20)의 일측에 구비되고, 피처리물을 공급하는 공급롤(21)과 제1 진공 챔버의 타측에 구비되고, 금속 증착 물질이 증착된 피처리물을 회수하는 회수롤(22)을 포함할 수 있다.
According to one example, the conveying means 21 and 22 are provided on one side of the first vacuum chamber 20 and are provided on the other side of the first vacuum chamber, And a recovery roll 22 for recovering the object to be processed on which the material has been deposited.

지지수단(23)은 피처리물을 지지하며, 금속 층착 물질의 증착은 공급롤(21)로부터 회수롤(22)로 이송되는 피처리물이 지지수단(23) 상에 위치하였을 때 이뤄지게 된다.
The support means 23 supports the article to be treated and the deposition of the metal deposition material takes place when the article to be transferred from the supply roll 21 to the recovery roll 22 is located on the support means 23.

일 예에 따르면, 지지수단(23)은 만곡면을 구비할 수 있으며, 피처리물은 이러한 지지수단의 만곡면에 접촉한 채 이송될 수 있다.
According to one example, the support means 23 can have a curved surface, and the article to be processed can be transported in contact with the curved surface of such support means.

일반적으로 롤-투-롤 방식에 의해 이송되는 피처리물에 박막을 증착하는 장치에서는 공급롤과 회수롤의 회전력을 서로 상이하게 함으로써 피처리물에 장력을 부여하게 된다. 예컨대, 공급롤의 회전력에 비해 회수롤의 회전력을 다소 세게 설정함으로써 피처리물에 장력을 부여하는 것이다. 그런데 이러한 방식은 피처리물이 구리 포일과 같은 극박 소재인 경우 유효하지 못하다. 왜냐하면 이 경우 피처리물의 파단이 야기되기 때문이다.
Generally, in a device for depositing a thin film on a material to be processed conveyed by a roll-to-roll method, the rotating force of the supply roll and the recovery roll are made different from each other, thereby giving tension to the material to be processed. For example, tension is given to the object to be processed by setting the rotational force of the recovery roll to be somewhat higher than the rotational force of the supply roll. However, this method is not effective when the material to be treated is a very thin material such as a copper foil. This is because in this case, the object to be processed is broken.

이와 달리, 본 실시예에서는 지지수단(23)이 만곡면을 구비토록 하고, 피처리물이 이러한 지지수단(23)의 만곡면에 접촉한 채 이송되도록 함으로써, 피처리물이 구리 포일과 같은 극박 소재인 경우에도 피처리물의 파단을 야기하지 않으면서도 장력을 부여할 수 있도록 하였다. 이상의 만곡부를 지니는 지지수단(23)은 상기 롤 간의 장력조절로 인한 파단을 방지하며 장력을 부여하기 위한 방법으로, 포일의 접촉방향으로 만국부분을 진행시키거나 후퇴시킴으로써 포일을 누르는 힘을 변경시킬 수 있으며, 이때 발생하는 접촉부분의 힘을 통하여 장력을 적절하게 조절할 수 있다.
Alternatively, in this embodiment, the supporting means 23 is provided with a curved surface, and the object to be processed is transferred while being in contact with the curved surface of the supporting means 23, Even in the case of a material, tension can be imparted without causing breakage of the material to be treated. The supporting means 23 having the above-mentioned bending portion is a method for preventing the breaking due to the tension adjustment between the rolls and imparting a tensile force thereto. It is possible to change the pressing force of the foil by advancing or retreating the all- And the tension can be appropriately adjusted through the force of the contact portion generated at this time.

일 예에 따르면, 지지수단(23)은 형상의 변경이 가능토록 구비될 수 있으며, 이를 통해 피처리물에 부여되는 장력을 적절하게 조절할 수 있다.
According to one example, the support means 23 can be provided so that the shape can be changed, whereby the tension applied to the object to be processed can be appropriately adjusted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조 장치의 지지수단의 형상 변경 전후를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 지지수단(23)은 도 2의 (a)와 같이 피처리물의 이송 방향과 수직한 방향으로 변위가 가능하도록 구비될 수 있으며, 도 2의 (b)와 같이 만곡면의 곡률 반경의 변경이 가능하도록 구비될 수도 있다.
2 is a view showing the shape of the support means of the thin film production apparatus according to one embodiment of the present invention before and after the shape change. Referring to FIG. 2, the supporting means 23 may be provided so as to be displaceable in a direction perpendicular to the conveying direction of the article to be processed as shown in FIG. 2 (a) It may be provided so that the radius of curvature can be changed.

일 예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조 장치는 지지수단(23)을 가열하는 제3 가열원(25)을 더 포함할 수 있다.
According to one example, the apparatus for manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention may further include a third heating source 25 for heating the supporting means 23.

일반적으로 진공증착방법(thermal evaporation)에 의해 제조된 금속 박막의 밀도는 자연 상태의 금속의 밀도 대비 80% 수준에 불과하며, 이에 따라 완전한 금속 특성을 얻기 어렵다. 이에, 본 실시예에서는 지지수단(23)을 가열하는 제3 가열원(25)을 구비하고, 진공 증착시 지지수단(23)의 표면 온도가 금속 증착 물질의 융점 이상이 되도록 가열함으로써 금속 박막의 밀도가 극대화되도록 하였다.
Generally, the density of a metal thin film produced by thermal evaporation is only about 80% of the density of a metal in a natural state, and thus it is difficult to obtain a complete metal characteristic. Thus, in this embodiment, the third heating source 25 for heating the support means 23 is provided, and when the vacuum deposition is performed, the surface temperature of the support means 23 is heated to be equal to or higher than the melting point of the metal deposition material, Thereby maximizing the density.

노즐부(24)는 피처리물에 기화된 금속 증착 물질을 방사하며, 지지수단(23)에 대향 배치된다.
The nozzle unit 24 emits vaporized metal deposition material to the object to be treated, and is disposed opposite to the support means 23. [

본 발명에서는 노즐부(24)의 형상, 위치 등에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 다만, 노즐부(24)의 폭은 피처리물의 폭과 일치하도록 함으로써 피처리물의 폭방향 면적을 동시에 처리 가능토록 함이 바람직하며, 노즐부의 단부는 피처리물에 최대한 인접하도록 위치시킴으로써 노즐부(24)를 통해 방사된 기화된 금속 증착 물질이 모두 피처리물에 직접 접촉되도록 함이 바람직하다.
In the present invention, the shape, position, and the like of the nozzle portion 24 are not particularly limited. It is preferable that the width of the nozzle portion 24 be coincident with the width of the object to be processed so that the width direction area of the object to be processed can be processed at the same time and the end portion of the nozzle portion is positioned as close as possible to the object to be processed, 24 are brought into direct contact with the object to be treated.

일 예에 따르면, 제2 진공 챔버(20)의 일 측에는 제2 진공 펌프(26)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 제2 진공 챔버(20)의 분위기를 진공으로 유지할 수 있다. 제2 진공 펌프(26)는 제1 진공 펌프(15)와 달리 금속 증착 물질의 기화가 이뤄진 후에도 계속하여 작동되도록 함이 바람직하다. 왜냐하면, 대부분의 금속 증착 물질은 피처리물에 증착되게 되는 바 외부 유출의 염려가 적을 뿐 아니라, 제2 진공 챔버(20) 내부를 진공 상태로 유지하여야 제1 진공 챔버(10) 내부에서 형성된 금속 증착 물질 증기의 유입이 용이하기 때문이다.
According to an example, a second vacuum pump 26 may be provided on one side of the second vacuum chamber 20, so that the atmosphere of the second vacuum chamber 20 can be maintained in a vacuum. Unlike the first vacuum pump 15, the second vacuum pump 26 is preferably operated continuously after vaporization of the metal deposition material. Since most of the metal deposition material is deposited on the object to be processed, there is less concern about the outflow of the metal deposition material. In addition, since the inside of the second vacuum chamber 20 must be maintained in a vacuum state, This is because the evaporation material vapor is easily introduced.

일 예에 따르면, 제2 진공 챔버(20)와 제2 진공 펌프(26) 사이에는 기화된 금속 증착 물질의 외부 유출을 방지하는 트랩부(27, trap part)가 구비될 수 있다.
According to one example, a trap part 27 may be provided between the second vacuum chamber 20 and the second vacuum pump 26 to prevent vaporized metal deposition material from flowing out.

이때, 트랩부(27)의 벽체 온도는 섭씨 10℃ 정도로 비교적 낮게 유지시킴이 바람직하다. 이 경우, 금속 증착 물질 증기가 순간적으로 활동성을 잃게 되어 트랩부의 벽체에 고착되게 되며, 이를 통해 금속 증착 물질의 외부 유출을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
At this time, it is preferable that the wall temperature of the trap portion 27 is kept relatively low at about 10 캜. In this case, the vapor of the metal deposition material momentarily loses its activity and is fixed to the wall of the trap portion, thereby effectively preventing the outflow of the metal deposition material.

일 예에 따르면, 제2 진공 챔버(20)의 일 측에는 제2 진공 챔버(20) 내부로 건조 공기를 공급하는 건조 공기 공급 장치(28)가 구비될 수 있다. 증착이 완료된 후에는 제2 진공 챔버(20)를 열어 금속 증착 물질이 증착된 피처리물을 회수하게 되는데, 이에 앞서, 제2 진공 챔버(20)의 압력을 상압으로 변경하여야만 한다. 그런데, 만약 이 과정에서 수분을 함유하는 공기가 공급되게 되면, 금속 박막의 산화가 일어나게 되는 문제가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 피처리물 회수시 건조 공기 공급 장치(28)에 의해 수분을 함유하지 않는 건조 공기를 공급함으로써, 금속 박막의 산화를 차단하면서도 용이하게 회수할 수 있도록 하였다.
According to one example, a drying air supply device 28 for supplying dry air into the second vacuum chamber 20 may be provided at one side of the second vacuum chamber 20. After the deposition is completed, the second vacuum chamber 20 is opened to recover the object on which the metal deposition material is deposited. In this case, the pressure of the second vacuum chamber 20 must be changed to atmospheric pressure. However, if air containing moisture is supplied in this process, oxidation of the metal thin film occurs. Therefore, in this embodiment, dry air not containing moisture is supplied by the dry air supply device 28 during the recovery of the object to be processed, so that the metal thin film can be easily recovered while blocking the oxidation.

가이드 튜브(30)는 제1 진공 챔버(10)와 제2 진공 챔버(20)를 연결하여, 도가니(11)의 가열에 의해 형성된 기화된 금속 증착 물질을 노즐부(24)로 공급한다. 전술한 바와 같이, 가이드 튜브(30)는 도가니(11)의 상부에 위치하는 것이 바람직하며, 이는 가이드 튜브(30)와의 접촉에 의해 응축된 액상의 금속 증착 물질이 다시 도가니 내부로 수용되도록 하기 위함이다.
The guide tube 30 connects the first vacuum chamber 10 and the second vacuum chamber 20 and supplies the vaporized metal deposition material formed by the heating of the crucible 11 to the nozzle unit 24. As described above, the guide tube 30 is preferably located above the crucible 11 so that the liquid metal deposition material condensed by contact with the guide tube 30 is received back into the crucible to be.

일 예에 따르면, 본 발명의 박막 제조 장치는, 가이드 튜브(30)의 벽체를 가열하는 제2 가열원(31)을 더 포함할 수 있다.
According to one example, the thin film production apparatus of the present invention may further include a second heating source 31 for heating a wall of the guide tube 30. [

본 발명과 같이 금속 증착 물질의 기화가 이뤄지는 공간(제1 진공 챔버, 10)과 기화된 금속 증착 물질의 증착이 이뤄지는 공간(제2 진공 챔버, 20)을 별도로 형성하고, 이를 가이드 튜브(30)를 통해 연결할 경우, 금속 증착 물질 증기와 가이드 튜브(30)의 접촉에 의해 가이드 튜브(30)의 벽체에서 금속 증착 물질 증기의 응축이 일어나 금속 증착 물질의 손실이 야기되며, 더욱이 이러한 응축이 지속될 경우 가이드 튜브(30)를 막아 장치의 손상이 야기될 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 가이드 튜브(30)의 벽체를 가열하는 제2 가열원(31)을 더 포함하도록 하였으며, 이를 통해 가이드 튜브(30) 벽체의 온도가 금속 증착 물질의 융점 이상의 온도로 유지되도록 함으로써 연속적인 금속 증착 물질의 공급이 가능토록 하였다.
(A first vacuum chamber) 10 and a space (second vacuum chamber) 20 in which a vaporized metal deposition material is deposited are formed separately from the space where vaporization of the metal deposition material is performed according to the present invention, The condensation of the vapor of the metal deposition material occurs in the wall of the guide tube 30 due to the contact of the vapor of the metal deposition material and the guide tube 30 to cause the loss of the metal deposition material and furthermore, The guide tube 30 may be blocked and damage to the apparatus may be caused. In order to solve this problem, the present embodiment further includes a second heating source 31 for heating the wall of the guide tube 30, through which the temperature of the wall of the guide tube 30 exceeds the melting point of the metal deposition material So that the continuous metal deposition material can be supplied.

일 예에 따르면, 본 발명의 박막 제조 장치는 리튬 이차전지용 음극의 제조에 이용될 수 있으며, 이때, 피처리물은 구리(Cu) 포일이고, 금속 증착 물질은 금속 리튬(Li)일 수 있다.
According to an example, the thin film manufacturing apparatus of the present invention can be used for manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery, wherein the object to be processed is a copper (Cu) foil and the metal deposition material is metal lithium (Li).

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited only by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.

10: 제1 진공 챔버
11: 도가니
12: 제1 가열원
15: 제1 진공 펌프
20: 제2 진공 챔버
21: 공급롤
22: 회수롤
23: 지지수단
24: 노즐부
25: 제3 가열원
26: 제2 진공 펌프
27: 트랩부
28: 건조 공기 공급 장치
30: 가이드 튜브
31: 제2 가열원10: first vacuum chamber
11: Crucible
12: First heating source
15: First vacuum pump
20: second vacuum chamber
21: Supply roll
22: Recovery roll
23: Supporting means
24:
25: Third heating source
26: Second vacuum pump
27:
28: Dry air supply
30: guide tube
31: second heating source

Claims (12)

금속 증착 물질을 수용하는 도가니 및 상기 도가니를 가열하는 제1 가열원을 구비하는 제1 진공 챔버;
상기 제1 진공 챔버의 상부에 배치되고, 롤-투-롤 방식에 의해 피처리물을 이송하는 이송수단, 상기 피처리물을 지지하는 지지수단 및 상기 지지수단에 대향 배치되며, 상기 피처리물에 기화된 금속 증착 물질을 방사하는 노즐부를 구비하는 제2 진공 챔버; 및
상기 도가니의 가열에 의해 형성된 기화된 금속 증착 물질을 상기 노즐부로 공급하는 가이드 튜브;
를 포함하고,
상기 지지수단은 만곡면을 구비하며, 상기 피처리물은 상기 지지수단의 만곡면에 접촉한 채 이송되고, 상기 지지수단은 상기 만곡면의 곡률 반경의 변경이 가능하도록 구비되는 박막 제조 장치.
A first vacuum chamber having a crucible for containing the metal deposition material and a first heating source for heating the crucible;
A transporting unit disposed above the first vacuum chamber for transporting the material to be processed by a roll-to-roll system, a supporting unit for supporting the object to be processed, and a supporting unit disposed opposite to the supporting unit, A second vacuum chamber having a nozzle portion for emitting a vaporized metal deposition material; And
A guide tube for supplying a vaporized metal deposition material formed by heating the crucible to the nozzle unit;
Lt; / RTI >
Wherein the supporting means is provided with a curved surface, the object to be processed is conveyed while being in contact with the curved surface of the supporting means, and the supporting means is capable of changing the radius of curvature of the curved surface.
제1항에 있어서,
상기 가이드 튜브의 벽체를 가열하는 제2 가열원을 더 포함하는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
And a second heating source for heating the wall of the guide tube.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 지지수단을 가열하는 제3 가열원을 더 포함하는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
And a third heating source for heating the supporting means.
제1항에 있어서,
상기 지지수단은 상기 피처리물의 이송 방향과 수직한 방향으로 변위가 가능하도록 구비되는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the supporting means is displaceable in a direction perpendicular to the conveying direction of the object to be processed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 진공 챔버의 일측에 구비된 제1 진공 펌프 및 상기 제2 진공 챔버의 일측에 구비된 제2 진공 펌프를 더 포함하는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a first vacuum pump provided at one side of the first vacuum chamber and a second vacuum pump provided at one side of the second vacuum chamber.
제7항에 있어서,
상기 제2 진공 챔버와 제2 진공 펌프 사이에 구비되어 기화된 금속 증착 물질의 외부 유출을 방지하는 트랩부를 더 포함하는 박막 제조 장치.
8. The method of claim 7,
And a trap unit provided between the second vacuum chamber and the second vacuum pump to prevent vaporized metal deposition material from flowing out.
제1항에 있어서,
상기 제2 진공 챔버에 건조 공기를 공급하는 건조 공기 공급 장치를 더 포함하는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a dry air supply device for supplying dry air to the second vacuum chamber.
제1항에 있어서,
상기 이송수단은 상기 제2 진공 챔버의 일측에 구비되고, 상기 피처리물을 공급하는 공급롤; 및 상기 제2 진공 챔버의 타측에 구비되고, 금속 증착 물질이 증착된 피처리물을 회수하는 회수롤을 포함하는 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the conveying means is provided at one side of the second vacuum chamber and supplies the material to be processed; And a recovery roll provided on the other side of the second vacuum chamber, for recovering the object to be vapor deposited with the metal deposition material.
제1항에 있어서,
상기 피처리물은 구리(Cu) 포일이고, 상기 금속 증착 물질은 금속 리튬(Li)인 박막 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the object to be processed is a copper (Cu) foil, and the metal deposition material is metal lithium (Li).
제1항, 제2항, 제4항, 제5항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 장치를 사용하여 구리(Cu) 포일의 표면에 리튬(Li) 박막을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지용 음극의 제조방법.(Li) thin film on the surface of a copper (Cu) foil using the apparatus of any one of claims 1, 2, 4, 5 and 7 to 10 Wherein the negative electrode is made of a metal.
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