KR102203825B1 - Arc ion plating apparatus - Google Patents

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KR102203825B1 KR1020200101086A KR20200101086A KR102203825B1 KR 102203825 B1 KR102203825 B1 KR 102203825B1 KR 1020200101086 A KR1020200101086 A KR 1020200101086A KR 20200101086 A KR20200101086 A KR 20200101086A KR 102203825 B1 KR102203825 B1 KR 102203825B1
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Abstract

An arc ion plating apparatus includes: a vacuum chamber in which a pressure of an inner space is adjusted by a vacuum pump; two chamber doors connected to both side portions of an opening of the vacuum chamber so that, when the opening of the vacuum chamber is closed by one, the other one is arranged in an open state; an arc generating part having a cylindrical target member, a coil member, and a cathode spot control member; a holder which is arranged to surround the arc generating part provided on each of the chamber doors and on which an object to be deposited is placed; and a control part controlling power applied from a target power part and a coil power part and detecting and adjusting the pressure of the inner space of the vacuum chamber in accordance with an operation of each of a throttle valve and the vacuum pump.

Description

아크 이온 도금 장치{ARC ION PLATING APPARATUS}Arc ion plating apparatus {ARC ION PLATING APPARATUS}

이하의 실시예들은 아크 이온 도금 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to an arc ion plating apparatus.

다양한 표면 도금 방식 중에서 물리 증착법은 고순도의 금속 피막 제조가 용이하여 활용도가 높다. 물리 증착에는 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 방식이 있으며, 진공 증착의 경우 공정이 간단하고, 증발율이 상당히 높아 적용처가 많다.Among various surface plating methods, the physical vapor deposition method is highly utilized because it is easy to manufacture a high-purity metal film. Physical vapor deposition includes methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating, and in the case of vacuum deposition, the process is simple and the evaporation rate is quite high, so there are many applications.

아크 이온 도금 장치는 챔버 내부를 진공 상태로 만들고 아크 방전을 생성하여 타겟으로부터 방출되는 물질을 피증착물의 표면에 도금시킴으로써 가공물의 내마모성, 표면이형성, 코팅접착성, 내산화성 등을 향상시키는데 사용되고 있다. The arc ion plating apparatus is used to improve the wear resistance, surface releasability, coating adhesion, and oxidation resistance of the workpiece by plating the material released from the target on the surface of the object to be deposited by making the chamber inside a vacuum state and generating an arc discharge. .

이러한 아크 이온 도금 장치에서는 챔버 중앙의 원통형 타겟을 이용하여 상하단을 왕복하는 아크 방전을 제어하여 피막 형성을 조절한다. 아크 방전의 제어를 위해 아크를 감지하기 위한 센서가 통상 활용되고 있으나 아크 스팟을 정확하게 감지하는 것이 쉽지 않아 아크 스팟이 제한 범위 외부로 이동하여 구성 부품 및 회로를 손상시키고 불균일한 피막 형성으로 제품 품질을 저하시키는 문제가 빈번하게 발생하고 있다.In such an arc ion plating apparatus, an arc discharge reciprocating between upper and lower ends is controlled using a cylindrical target in the center of the chamber to control film formation. For controlling arc discharge, a sensor to detect arc is commonly used, but it is not easy to accurately detect arc spots, so the arc spot moves outside the limited range, damages components and circuits, and improves product quality by forming an uneven film. The problem of deterioration occurs frequently.

또한, 공정 환경에 따라 진공 챔버 내 진공도가 상이하여 공정 간 제품 품질을 일정하게 유지하기 곤란하며, 고정된 위치의 상하단 사이에서 아크가 단순 왕복 이동함에 따라 챔버 내 피증착물의 위치에 따라 피막 형성도가 달라질 수 있다.In addition, it is difficult to maintain a constant product quality between processes as the degree of vacuum in the vacuum chamber is different depending on the process environment, and as the arc simply reciprocates between the upper and lower ends of a fixed position, the film formation rate depends on the position of the deposited object in the chamber. May be different.

따라서, 아크 스팟의 정확한 제어를 통해 장비 손상을 방지하고 챔버 내부 조건 및 아크 생성 조건의 즉각적인 조정을 통해 균일한 품질의 도금을 가능케 할 아크 이온 도금 장치가 요구된다.Accordingly, there is a need for an arc ion plating apparatus that can prevent equipment damage through precise control of arc spots and enable plating of uniform quality through immediate adjustment of chamber internal conditions and arc generation conditions.

한국 공개 특허 공보 제10-2003-0039077호Korean Patent Publication No. 10-2003-0039077 한국 공개 특허 공보 제10-2002-0024790호Korean Patent Publication No. 10-2002-0024790

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진공 펌프에 의해 내부 공간의 압력이 조절되는 진공 챔버와, 진공 챔버의 개구 양측부에 연결되어 어느 하나가 진공 챔버의 개구를 폐쇄할 경우 다른 하나는 개방 상태로 배치되는 두 개의 챔버 도어와, 원통형 타겟 부재, 코일 부재 및 캐소드 스팟 단속 부재를 구비하는 아크 생성부와, 각각의 챔버 도어에 구비된 아크 생성부를 둘러싸도록 배치되며 피증착물이 놓이는 거치대와, 타겟 전원부 및 코일 전원부로부터 인가되는 전원을 제어하고, 스로틀 밸브 및 진공 펌프 각각의 동작에 따른 진공 챔버의 내부 공간의 압력을 감지하고 조절하는 제어부를 포함하는 아크 이온 도금 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, and the vacuum chamber in which the pressure of the inner space is controlled by the vacuum pump, and when one of the openings of the vacuum chamber is closed by being connected to both sides of the opening of the vacuum chamber, another One is arranged so as to surround the arc generator provided with two chamber doors arranged in an open state, a cylindrical target member, a coil member, and a cathode spot intermittent member, and an arc generator provided in each chamber door. Provides an arc ion plating apparatus comprising a holder, a control unit that controls power applied from the target power supply unit and the coil power supply unit, and senses and adjusts the pressure in the internal space of the vacuum chamber according to the operation of each of the throttle valve and the vacuum pump. There is a purpose.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The subject of the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 이온 도금 장치는 진공 펌프에 의해 내부 공간의 압력이 조절되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 개구 양측부에 연결되어 어느 하나가 상기 진공 챔버의 개구를 폐쇄할 경우 다른 하나는 개방 상태로 배치되는 두 개의 챔버 도어; 각각의 상기 챔버 도어의 중심부에 상하로 배치되고 타겟 전원부로부터 전원이 인가되는 원통형 타겟 부재와, 상기 원통형 타겟 부재를 둘러싸며 상하로 연장되고 코일 전원부로부터 전원이 인가되는 코일 부재와, 상기 원통형 타겟 부재의 상하단에 각각 배치되어 상기 원통형 타겟 부재 및 상기 코일 부재에 전원이 인가됨에 따라 생성되는 아크 스팟의 상하단 이동 범위를 제한하는 캐소드 스팟 단속 부재를 구비하는 아크 생성부; 각각의 상기 챔버 도어에 구비된 상기 아크 생성부를 둘러싸도록 배치되며 피증착물이 놓이는 거치대; 및 상기 캐소드 스팟 단속 부재 사이에서 아크 스팟이 상기 원통형 타겟 부재의 상하단을 왕복하도록 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부로부터 인가되는 전원을 제어하고, 상기 진공 펌프에 의한 상기 진공 챔버의 내부 공간의 압력을 감지하고 조절하는 제어부를 포함한다.An arc ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes: a vacuum chamber in which a pressure in an inner space is controlled by a vacuum pump; Two chamber doors connected to both sides of the opening of the vacuum chamber, and the other is arranged in an open state when one of the openings of the vacuum chamber is closed; A cylindrical target member disposed up and down in the center of each chamber door to which power is applied from a target power source, a coil member extending vertically around the cylindrical target member and applying power from a coil power source, and the cylindrical target member An arc generator having a cathode spot interrupting member disposed at upper and lower ends of the cylindrical target member and limiting a moving range of the arc spot generated when power is applied to the coil member; A holder disposed so as to surround the arc generating unit provided in each of the chamber doors and on which an object to be deposited is placed; And controlling power applied from the target power supply unit and the coil power supply unit so that an arc spot reciprocates between the upper and lower ends of the cylindrical target member between the cathode spot intermittent members, and detects the pressure in the inner space of the vacuum chamber by the vacuum pump. And a control unit that controls and adjusts.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 아크 스팟이 상기 원통형 타겟 부재의 상단 및 하단 각각에서 방향 전환되도록 미리 설정된 전환 시간에 따라 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit may control the target power supply unit and the coil power supply unit according to a preset switching time so that the arc spot is changed in direction at each of the upper and lower ends of the cylindrical target member.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재는 상기 원통형 타겟 부재에 대해 상하로 이동 가능하게 연결되며, 상기 제어부는 각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재의 상하 이동을 제어하며, 각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재 사이의 변경된 간격에 따라 상기 전환 시간을 재설정하여 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the cathode spot intermittent members is connected to be movable vertically with respect to the cylindrical target member, and the controller controls the vertical movement of each of the cathode spot intermittent members, and each The target power supply unit and the coil power supply unit may be controlled by resetting the switching time according to a changed interval between the cathode spot intermittent members.

본 발명에 의하면, 아크 스팟의 제어를 위해 별도의 센싱 수단을 구비하지 않고 캐소드 스팟 단속 부재 간 거리와 아크 스팟의 이동 속도에 따른 전환 시간을 미리 설정하고 이에 따라 타겟 전원부 및 코일 전원부를 제어함으로써 아크 스팟의 정확한 제어를 통해 장비 손상을 방지하고 챔버 내부 조건 및 아크 생성 조건의 즉각적인 조정을 통해 균일한 품질의 도금을 가능케 할 수 있다. 또한, 반복하여 도금 공정을 수행하여 획득된 제품의 피막 균일도를 고려하여 장비 고유 특성상 상부에 거치된 피증착물과 하부에 거치된 피증착물 간에 피막 형성도가 상이한 경우 이를 고려하여 캐소드 스팟 단속 부재의 위치를 조정함으로써 상하부 간 피증착물에 형성되는 피막을 균일하게 할 수 있다.According to the present invention, without a separate sensing means for controlling the arc spot, the distance between the cathode spot intermittent members and the switching time according to the moving speed of the arc spot are set in advance, and accordingly, the target power supply unit and the coil power supply unit are controlled. Accurate control of the spot prevents equipment damage, and uniform quality plating can be achieved through immediate adjustment of the chamber interior conditions and arc generation conditions. In addition, considering the film uniformity of the product obtained by repeatedly performing the plating process, if the film formation degree is different between the deposit mounted on the upper and the deposit mounted on the lower due to the inherent characteristics of the equipment, the position of the cathode spot intermittent member is considered. By adjusting the, the film formed on the object to be deposited between the upper and lower portions can be made uniform.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 이온 도금 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 아크 이온 도금 장치의 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 1의 아크 이온 도금 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 1의 아크 이온 도금 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 도 1의 아크 이온 도금 장치의 챔버 도어의 실물 사진이다.
도 6은 도 1의 아크 이온 도금 장치의 캐소드 스팟 단속 부재를 확대한 실물 사진이다.
도 7은 도 1의 아크 이온 도금 장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic perspective view of an arc ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic front view of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.
3 is a schematic plan view of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.
4 is a schematic side view of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.
5 is a real photograph of a chamber door of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.
6 is an enlarged real photograph of a cathode spot intermittent member of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.
7 is a schematic block diagram of the arc ion plating apparatus of FIG. 1.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, are the same as those generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It has meaning. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the embodiments of the present invention, an ideal or excessively formal meaning Is not interpreted as.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, and the present invention is not limited to the illustrated matters. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When'include','have','consists of' and the like mentioned in the specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as'upper','upper of','lower of','next to','right' Or, unless'direct' is used, one or more other parts may be located between the two parts.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.When an element or layer is referred to as “on” another element or layer, it includes all cases where another layer or other element is interposed directly on or in the middle of another element. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The size and thickness of each component shown in the drawings are illustrated for convenience of description, and the present invention is not limited to the size and thickness of the illustrated component.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each of the features of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as a person skilled in the art can fully understand, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to do it together in a related relationship.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 아크 이온 도금 장치에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an arc ion plating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 이온 도금 장치(10)는 진공 챔버(100)와, 챔버 도어(200)와, 아크 생성부(300)와, 거치대(400)와, 제어부(500)를 포함한다.1 to 7, the arc ion plating apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a vacuum chamber 100, a chamber door 200, an arc generator 300, and a cradle 400. ), and a control unit 500.

아크 이온 도금 장치(10)는 진공 펌프(600)에 의해 내부 공간의 압력이 조절되는 진공 챔버(100), 진공 챔버(100)의 개구 양측부에 연결되어 어느 하나가 진공 챔버(100)의 개구를 폐쇄할 경우 다른 하나는 개방 상태로 배치되는 두 개의 챔버 도어(200), 각각의 챔버 도어(200)의 중심부에 상하로 배치되고 타겟 전원부(700)로부터 전원이 인가되는 원통형 타겟 부재(310)와, 원통형 타겟 부재(310)를 둘러싸며 상하로 연장되고 코일 전원부(800)로부터 전원이 인가되는 코일 부재(320)와, 원통형 타겟 부재(310)의 상하단에 각각 배치되어 원통형 타겟 부재(310) 및 코일 부재(320)에 전원이 인가됨에 따라 생성되는 아크 스팟의 상하단 이동 범위를 제한하는 캐소드 스팟 단속 부재(330)를 구비하는 아크 생성부(300), 각각의 챔버 도어(200)에 구비된 아크 생성부(300)를 둘러싸도록 배치되며 피증착물이 놓이는 거치대(400) 및 캐소드 스팟 단속 부재(330) 사이에서 아크 스팟이 원통형 타겟 부재(310)의 상하단을 왕복하도록 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(800)로부터 인가되는 전원을 제어하고, 진공 펌프(600)에 의한 진공 챔버(100)의 내부 공간의 압력을 감지하고 조절하는 제어부(500)를 포함한다.The arc ion plating apparatus 10 is connected to both sides of the opening of the vacuum chamber 100 and the vacuum chamber 100 in which the pressure of the internal space is controlled by the vacuum pump 600, so that one of the openings of the vacuum chamber 100 The other is two chamber doors 200 disposed in an open state, and a cylindrical target member 310 disposed vertically in the center of each chamber door 200 and applied power from the target power supply unit 700. Wow, the cylindrical target member 310 is disposed at each of the upper and lower ends of the cylindrical target member 310 and the coil member 320 extending up and down to which power is applied from the coil power supply unit 800 and the cylindrical target member 310 And an arc generating unit 300 including a cathode spot intermittent member 330 that limits the upper and lower moving range of the arc spot generated as power is applied to the coil member 320, and provided in each chamber door 200. The target power supply unit 700 and the coil are arranged to surround the arc generating unit 300 and the arc spot reciprocates the upper and lower ends of the cylindrical target member 310 between the cradle 400 on which the deposit is placed and the cathode spot intermittent member 330 It includes a control unit 500 that controls power applied from the power supply unit 800 and senses and adjusts the pressure of the internal space of the vacuum chamber 100 by the vacuum pump 600.

진공 챔버(100)는 챔버 도어(200)에 의해 개폐가 가능하고, 배기를 위한 배기 펌프, 공정 가스나 반응성 가스를 공급하기 위한 다수의 가스 공급 노즐이 연결될 수 있다. 진공 챔버(100)는 배기 펌프와 같은 진공 펌프(600)에 의해 내부 공간을 진공 상태로 유지하며, 내부 압력은 보통 4.0~5.0Х10-5 Torr로 유지할 수 있다. 가스 공급 노즐을 통하여 진공 챔버(100)의 내부 공간으로 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스나 질소, 산소, 아세틸렌과 같이 코팅 색상에 따른 반응성 가스를 주입할 수 있다. 피증착물에 균일하게 가스가 분사될 수 있도록 가스 공급 노즐이 진공 챔버(100)의 내벽에 상하로 연장 형성될 수 있다.The vacuum chamber 100 can be opened and closed by the chamber door 200, and an exhaust pump for exhausting and a plurality of gas supply nozzles for supplying process gas or reactive gas may be connected. The vacuum chamber 100 maintains the internal space in a vacuum state by a vacuum pump 600 such as an exhaust pump, and the internal pressure may be usually maintained at 4.0 to 5.0 Х10 -5 Torr. An inert gas such as argon (Ar) or a reactive gas according to a coating color such as nitrogen, oxygen, or acetylene may be injected into the interior space of the vacuum chamber 100 through the gas supply nozzle. A gas supply nozzle may be formed to extend vertically on the inner wall of the vacuum chamber 100 so that gas can be uniformly sprayed onto the object to be deposited.

진공 챔버(100)는 양측에 서로 반대 방향으로 개폐 가능하게 연결된 두 개의 챔버 도어(200) 중 임의의 챔버 도어(200)에 의해 폐쇄됨으로써 내부에 밀폐된 공간을 형성할 수 있다. 아크 생성부(300)와 거치대(400)가 각각의 챔버 도어(200)에 개별적으로 구비됨으로써 어느 하나의 챔버 도어(200)를 통해 도금 공정이 진행되는 동안 다른 하나의 챔버 도어(200)의 거치대(400)에서 기진행된 도금 공정을 통해 완성된 제품을 반출하고 차후 도금 공정을 진행할 새로운 피증착물을 미리 거치해둘 수 있어 완성 제품 및 피증착물 교체 시간을 절감하고 장비 가동률을 향상시킬 수 있다.The vacuum chamber 100 may form a sealed space therein by being closed by an arbitrary chamber door 200 among two chamber doors 200 connected to be opened and closed in opposite directions on both sides. The arc generating unit 300 and the cradle 400 are separately provided in each chamber door 200, so that the cradle of the other chamber door 200 while the plating process is in progress through one of the chamber doors 200 It is possible to take out the finished product through the plating process previously conducted at 400, and to place a new deposit to proceed with the plating process in advance, saving the replacement time of the finished product and the deposit and improving the equipment operation rate.

원통형 타겟 부재(310)에서 방출된 금속 원자들은 반응성 가스와 반응하여 피증착물의 표면에 질화물, 탄화물, 질화탄화물 등의 형태로 증착될 수 있다. 별도의 유량 센서를 통해 진공 챔버(100) 내로 투입되는 반응성 가스의 양을 감지하고 제어부(500)에 의해 동작 제어되는 스로틀 밸브(900)를 통해 가스의 주입량을 조절함으로써, 다양한 색상의 코팅막 (예를 들면, TiO2, TiN, TiCN, ZrO2, ,ZrN, ZrCN)을 피증착물 표면에 형성할 수 있다. 스로틀 밸브(900)는 도시된 바와 같이 메인 밸브의 전단 또는 후단에 배치될 수 있다.Metal atoms emitted from the cylindrical target member 310 may react with a reactive gas to be deposited in the form of nitride, carbide, nitride carbide, or the like on the surface of the object to be deposited. By sensing the amount of reactive gas injected into the vacuum chamber 100 through a separate flow sensor and controlling the injection amount of the gas through the throttle valve 900 controlled by the controller 500, coating films of various colors (e.g. For example, TiO 2 , TiN, TiCN, ZrO 2 , ,ZrN, ZrCN) can be formed on the surface of the object to be deposited. The throttle valve 900 may be disposed at the front end or the rear end of the main valve as shown.

원통형 타겟 부재(310)는 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr)과 같은 티탄족 원소 등 모든 금속들을 포함할 수 있다. 원통형 타겟 부재(310)는 피증착물의 표면에 증착되는 피막 물질을 제공할 수 있다. 원통형 타겟 부재(310)는 상단 및 하단에 연결되는 타겟 전원부(700)로부터 전원을 인가받아, 아크 스팟을 표면을 따라 상방 또는 하방으로 왕복 이동시킬 수 있다. 원통형 타겟 부재(310)는 아크 스팟으로 인해 표면 입자가 기화 또는 이온화되고, 증발된 금속 이온 등은 전기장, 확산 등에 의해 이동하여 피증착물에 증착될 수 있다. 진공 챔버(100) 내에 반응성 가스가 투입되는 경우, 증발된 금속 이온과 반응성 가스와 결합하여 피증착물에 증착될 수도 있다.The cylindrical target member 310 may include all metals such as titanium (Ti) and a titanium element such as zirconium (Zr). The cylindrical target member 310 may provide a film material deposited on the surface of the object to be deposited. The cylindrical target member 310 may receive power from the target power supply unit 700 connected to the upper and lower ends, and may reciprocate the arc spot upward or downward along the surface. In the cylindrical target member 310, surface particles may be vaporized or ionized due to an arc spot, and evaporated metal ions may be moved by an electric field or diffusion to be deposited on an object to be deposited. When a reactive gas is introduced into the vacuum chamber 100, the vaporized metal ions and the reactive gas may be combined to be deposited on the object to be deposited.

코일 부재(320)는 나선 형상을 가지며 원통형 타겟 부재(310)에서 반경 방향으로 소정 간격을 두고 이격되고, 원통형 타겟 부재(310)의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 코일 부재(320)는 동 파이프로 구성될 수 있다. 코일 부재(320)는 코일 전원부(800)로부터 전원을 인가받아 주위에 자기장을 형성할 수 있다. 코일 부재(320)가 형성하는 자기장은 원통형 타겟 부재(310)의 표면을 따라 이동하는 아크 스팟을 원통형 타겟 부재(310)의 길이 방향에 대해 측방으로 회전시킬 수 있다. 원통형 타겟 부재(310)의 표면에서 증발하는 타겟 증발 물질을 아크 스팟의 진행 방향으로 경사지게 방출 할 수 있다.The coil member 320 has a helical shape, is spaced apart from the cylindrical target member 310 at a predetermined interval in the radial direction, and may be formed to extend along the longitudinal direction of the cylindrical target member 310. The coil member 320 may be formed of a copper pipe. The coil member 320 may receive power from the coil power supply unit 800 to form a magnetic field around it. The magnetic field formed by the coil member 320 may rotate the arc spot moving along the surface of the cylindrical target member 310 laterally with respect to the longitudinal direction of the cylindrical target member 310. The target evaporation material evaporating from the surface of the cylindrical target member 310 may be obliquely discharged in the direction of the arc spot.

캐소드 스팟 단속 부재(330)는 원통형 타겟 부재(310)의 상단 및 하단에 각각 배치될 수 있다. 복수의 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 원통형 타겟 부재(310)의 상하단 각각의 외주면 상에 원주 방향을 따라 소정 각도로 이격 배치될 수 있다. 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 자기장을 생성하는 영구 자석을 포함할 수 있다. 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 원통형 타겟 부재(310)의 상하단에서 자기장을 생성함으로써 원통형 타겟 부재(310)의 상하단을 왕복 이동하는 아크 스팟의 이동 구간을 제한할 수 있다.The cathode spot intermittent member 330 may be disposed at the upper and lower ends of the cylindrical target member 310, respectively. The plurality of cathode spot interrupting members 330 may be spaced apart from each other at a predetermined angle along the circumferential direction on the outer peripheral surfaces of each of the upper and lower ends of the cylindrical target member 310. The cathode spot intermittent member 330 may include a permanent magnet that generates a magnetic field. The cathode spot intermittent member 330 generates a magnetic field at the upper and lower ends of the cylindrical target member 310, thereby limiting the movement section of the arc spot that reciprocates the upper and lower ends of the cylindrical target member 310.

각각의 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 원통형 타겟 부재(310)에 대해 상하로 이동 가능하게 연결될 수 있다. 별도의 선형 액추에이터에 의해 상측의 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 상단으로부터 하방으로 일정 거리만큼 이동 가능하며, 하측의 캐소드 스팟 단속 부재(330)는 하단으로부터 상방으로 일정 거리만큼 이동할 수 있다. 상하측의 캐소드 스팟 단속 부재(330)가 각각 하방과 상방으로 이동함에 따라 각각의 캐소드 스팟 단속 부재(330) 간의 간격이 조절될 수 있다. 반복하여 도금 공정을 수행하여 획득된 제품의 피막 균일도를 고려하여 장비 고유 특성상 상부에 거치된 피증착물과 하부에 거치된 피증착물 간에 피막 형성도가 상이한 경우 이를 고려하여 캐소드 스팟 단속 부재(330)의 위치를 조정함으로써 상하부 간 피증착물에 형성되는 피막을 균일하게 할 수 있다. Each cathode spot intermittent member 330 may be connected to the cylindrical target member 310 so as to be movable vertically. By a separate linear actuator, the upper cathode spot intermittent member 330 can move a predetermined distance downward from the upper end, and the lower cathode spot intermittent member 330 can move a predetermined distance upward from the lower end. As the upper and lower cathode spot interrupting members 330 move downward and upward, respectively, the distance between the respective cathode spot interrupting members 330 may be adjusted. Considering the film uniformity of the product obtained by repeatedly performing the plating process, if the film formation degree is different between the deposit mounted on the upper and the deposit mounted on the lower due to the inherent characteristics of the equipment, the cathode spot intermittent member 330 By adjusting the position, the film formed on the object to be deposited between the upper and lower portions can be made uniform.

제어부(500)는 아크 스팟이 원통형 타겟 부재(310)의 상단 및 하단 각각에서 방향 전환되도록 미리 설정된 전환 시간에 따라 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(800)를 제어할 수 있다. 종래의 아크 스팟 제어를 위한 별도의 센싱 수단을 구비할 필요 없이, 상하단의 캐소드 스팟 단속 부재(330) 간 거리 및 아크 스팟의 이동 속도를 고려하여 아크 스팟이 상하단을 이동하는데 걸리는 시간인 전환 시간을 미리 설정함으로써 이에 따라 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(300)로부터 인가되는 전원을 조절하여 아크 스팟이 캐소드 스팟 단속 부재(330)를 넘어서 장비 내 부품을 손상하는 것을 방지하고 정확한 아크 스팟의 방향 전환을 가능케 할 수 있다.The controller 500 may control the target power supply unit 700 and the coil power supply unit 800 according to a preset switching time so that the arc spot is changed in direction at each of the upper and lower ends of the cylindrical target member 310. Without the need to provide a separate sensing means for controlling the conventional arc spot, the conversion time, which is the time it takes for the arc spot to move the upper and lower ends, is determined in consideration of the distance between the upper and lower cathode spot interrupting members 330 and the moving speed of the arc spot. By setting in advance, the power applied from the target power supply unit 700 and the coil power supply unit 300 is adjusted accordingly to prevent the arc spot from damaging the parts inside the equipment beyond the cathode spot intermittent member 330 and correct the direction of the arc spot. Can be made possible.

제어부(500)는 각각의 캐소드 스팟 단속 부재(330)의 상하 이동을 제어할 수 있다. 상하부 간 피막 형성도를 고려하여 균일한 피막 형성을 위한 캐소드 스팟 단속 부재(330) 간 거리 및 상하 방향으로의 위치를 미리 결정하여 캐소드 스팟 단속 부재(330)의 위치를 조절할 수 있다.The controller 500 may control the vertical movement of each cathode spot intermittent member 330. In consideration of the degree of film formation between the upper and lower portions, the distance between the cathode spot intermittent members 330 for uniform film formation and the position in the vertical direction may be determined in advance to adjust the position of the cathode spot intermittent member 330.

제어부(500)는 각각의 캐소드 스팟 단속 부재(330) 사이의 변경된 간격에 따라 전환 시간을 재설정하여 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(800)를 제어할 수 있다. 공정 전 또는 공정 중 캐소드 스팟 단속 부재(330) 간 간격 및 위치 변경 시 이에 따른 전환 시간을 새로 산출하여 설정함으로써 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(800)를 제어하고 캐소드 스팟 단속 부재(330) 사이에서만 아크 스팟이 이동하도록 제어할 수 있다. 이로써, 별도의 아크 스팟 센싱 수단을 구비하지 않고도 정확한 아크 스팟 제어가 가능하여 센싱, 전원 변환에 요구되는 별도의 부품, 시간 등을 생략하고도 간단하고 용이하게 아크 스팟을 제어할 수 있다.The controller 500 may control the target power supply unit 700 and the coil power supply unit 800 by resetting the switching time according to the changed interval between the respective cathode spot intermittent members 330. The target power supply unit 700 and the coil power supply unit 800 are controlled by newly calculating and setting the switching time according to the change of the distance and position between the cathode spot intermittent members 330 before or during the process, and between the cathode spot intermittent members 330 Only the arc spot can be controlled to move. Accordingly, it is possible to accurately control the arc spot without having a separate arc spot sensing means, so that the arc spot can be controlled simply and easily without the need for separate parts and time required for sensing and power conversion.

코일 전원부(800)는 코일 부재(320)의 양측에 전원을 인가함으로써 코일 부재(320)의 주위에 자기장을 형성한다. 코일 전원부(800)가 인가하는 전류가 세질수록 코일 부재(320)에 형성되는 자기장이 커지고, 원통형 타겟 부재(310)의 표면을 따라 상하로 이동하는 아크 스팟을 원주 방향으로 더욱 빠르게 회전시킬 수 있다. 코일 부재(320)에 인가되는 코일 전원부(800)의 전류가 더 커지면, 원통형 타겟 부재(310)의 표면에서 방출되는 타겟 증발 물질의 방출 방향이 아크 스팟이 진행하는 방향으로 더욱 편향될 수 있다.The coil power supply unit 800 forms a magnetic field around the coil member 320 by applying power to both sides of the coil member 320. As the current applied by the coil power supply unit 800 increases, the magnetic field formed in the coil member 320 increases, and the arc spot moving up and down along the surface of the cylindrical target member 310 can be rotated faster in the circumferential direction. . When the current of the coil power supply unit 800 applied to the coil member 320 increases, the emission direction of the target evaporation material emitted from the surface of the cylindrical target member 310 may be further deflected in the direction in which the arc spot proceeds.

아크 스팟의 생성을 위한 별도의 이그나이터는 고전류의 인가 시 순간적으로 아크 스팟을 발생시키며, 발생된 아크 스팟은 원통형 타겟 부재(310)로 전달되어 원통형 타겟 부재(310)의 표면을 따라 상하로 왕복 이동할 수 있다.A separate igniter for generating an arc spot instantaneously generates an arc spot when a high current is applied, and the generated arc spot is transferred to the cylindrical target member 310 and moves up and down along the surface of the cylindrical target member 310 I can.

거치대(400)는 세라믹, 금속, 유리, 플라스틱 소재로 된 식기 수저, 컵, 그릇, 휴대폰의 외장 부품, 화장품 용기 등의 피증착물을 고정하고 지지할 수 있다. 거치대(400)는 피증착물을 고정하기 위한 지지대, 결합구 등을 포함할 수 있다. 거치대(400)는 회전 테이블 상에 연결될 수 있다. 회전 테이블은 진공 챔버(100)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 자전 테이블과 아크 생성부(300)에 대한 공전 테이블로 구성될 수 있다.The cradle 400 may fix and support deposits such as tableware cutlery, cups, bowls, external parts of mobile phones, and cosmetic containers made of ceramic, metal, glass, and plastic materials. The cradle 400 may include a support, a coupler, and the like for fixing an object to be deposited. The cradle 400 may be connected to the rotating table. The rotary table may be disposed on the lower surface of the vacuum chamber 100 and may be configured as a rotating table and an idle table for the arc generating unit 300.

전술한 바와 같이, 아크 이온 도금 장치(10)는 원통형 타겟 부재(310)를 캐소드 전극으로 이용하고 진공 챔버(100)를 양극으로 이용함으로써, 원통형 타겟 부재(310)에 이그니션 전원을 인가하여 아크 스팟을 발생시킬 수 있으며, 최초 이그나이터를 통해 발생되는 아크 스팟이 타겟 전원부(700)의 전류 스위칭을 통해 원통형 타겟 부재(310)의 상하단을 왕복하면서 유지될 수 있다. 아크 스팟의 제어를 위해 별도의 센싱 수단을 구비하지 않고 캐소드 스팟 단속 부재(330) 간 거리와 아크 스팟의 이동 속도에 따른 전환 시간을 미리 설정하고 이에 따라 타겟 전원부(700) 및 코일 전원부(800)를 제어함으로써 아크 스팟의 정확한 제어를 통해 장비 손상을 방지하고 챔버 내부 조건 및 아크 생성 조건의 즉각적인 조정을 통해 균일한 품질의 도금을 가능케 할 수 있다.As described above, the arc ion plating apparatus 10 applies the ignition power to the cylindrical target member 310 by using the cylindrical target member 310 as a cathode electrode and the vacuum chamber 100 as an anode, thereby applying an arc spot. May be generated, and the arc spot generated through the initial igniter may be maintained while reciprocating the upper and lower ends of the cylindrical target member 310 through current switching of the target power supply unit 700. To control the arc spot, a separate sensing means is not provided, and a distance between the cathode spot intermittent members 330 and a switching time according to the moving speed of the arc spot are set in advance, and accordingly, the target power supply unit 700 and the coil power supply unit 800 By controlling the arc spot, equipment damage can be prevented through precise control of the arc spot, and uniform quality plating can be achieved through immediate adjustment of the conditions inside the chamber and the arc generation conditions.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 진공 챔버
200: 챔버 도어
300: 아크 생성부
310: 원통형 타겟 부재
320: 코일 부재
330: 캐소드 스팟 단속 부재
400: 거치대
500: 제어부
600: 진공 펌프
700: 타겟 전원부
800: 코일 전원부
900: 스로틀 밸브
10: 아크 이온 도금 장치100: vacuum chamber
200: chamber door
300: arc generator
310: cylindrical target member
320: coil member
330: cathode spot intermittent member
400: cradle
500: control unit
600: vacuum pump
700: target power supply
800: coil power supply
900: throttle valve
10: arc ion plating device

Claims (3)

진공 펌프에 의해 내부 공간의 압력이 조절되는 진공 챔버;
상기 진공 챔버의 개구 양측부에 연결되어 어느 하나가 상기 진공 챔버의 개구를 폐쇄할 경우 다른 하나는 개방 상태로 배치되는 두 개의 챔버 도어;
각각의 상기 챔버 도어의 중심부에 상하로 배치되고 타겟 전원부로부터 전원이 인가되는 원통형 타겟 부재와, 상기 원통형 타겟 부재를 둘러싸며 상하로 연장되고 코일 전원부로부터 전원이 인가되는 코일 부재와, 상기 원통형 타겟 부재의 상하단에 각각 배치되어 상기 원통형 타겟 부재 및 상기 코일 부재에 전원이 인가됨에 따라 생성되는 아크 스팟의 상하단 이동 범위를 제한하는 캐소드 스팟 단속 부재를 구비하는 아크 생성부;
각각의 상기 챔버 도어에 구비된 상기 아크 생성부를 둘러싸도록 배치되며 피증착물이 놓이는 거치대; 및
상기 캐소드 스팟 단속 부재 사이에서 아크 스팟이 상기 원통형 타겟 부재의 상하단을 왕복하도록 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부로부터 인가되는 전원을 제어하고, 상기 진공 펌프에 의한 상기 진공 챔버의 내부 공간의 압력을 감지하고 조절하는 제어부를 포함하는 아크 이온 도금 장치.
A vacuum chamber in which a pressure in the inner space is adjusted by a vacuum pump;
Two chamber doors connected to both sides of the opening of the vacuum chamber, and the other is disposed in an open state when one of the openings of the vacuum chamber is closed;
A cylindrical target member disposed up and down in the center of each chamber door to which power is applied from a target power source, a coil member extending vertically around the cylindrical target member and applying power from a coil power source, and the cylindrical target member An arc generator having a cathode spot interrupting member disposed at upper and lower ends of the cylindrical target member and limiting a moving range of the arc spot generated when power is applied to the coil member;
A cradle on which an object to be deposited is placed and is disposed to surround the arc generator provided in each of the chamber doors; And
Controls power applied from the target power supply unit and the coil power supply unit so that an arc spot reciprocates between the upper and lower ends of the cylindrical target member between the cathode spot intermittent members, and detects the pressure in the inner space of the vacuum chamber by the vacuum pump Arc ion plating apparatus comprising a control unit to control.
 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 아크 스팟이 상기 원통형 타겟 부재의 상단 및 하단 각각에서 방향 전환되도록 미리 설정된 전환 시간에 따라 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 아크 이온 도금 장치.
The method of claim 1,
The controller is an arc ion plating apparatus, characterized in that for controlling the target power supply unit and the coil power supply unit according to a preset switching time so that the arc spot is changed in direction at each of the upper and lower ends of the cylindrical target member.
 제2 항에 있어서,
각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재는 상기 원통형 타겟 부재에 대해 상하로 이동 가능하게 연결되며,
상기 제어부는 각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재의 상하 이동을 제어하며, 각각의 상기 캐소드 스팟 단속 부재 사이의 변경된 간격에 따라 상기 전환 시간을 재설정하여 상기 타겟 전원부 및 상기 코일 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 아크 이온 도금 장치.
The method of claim 2,
Each of the cathode spot intermittent members is connected to be movable vertically with respect to the cylindrical target member,
The control unit controls the vertical movement of each of the cathode spot intermittent members, and controls the target power supply unit and the coil power supply unit by resetting the switching time according to a changed interval between each of the cathode spot intermittent members. Arc ion plating device.
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