KR0155358B1 - 열전도성 부가물을 가진 자동온도제어 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열 자동온도 제어히터는 열 에너지를 공급하기 위한 것으로서 낮은 전기 저항률과 낮은 자기 투자율을 가짐과 동시에 제1표면을 갖는 도전성 제1물질로 된 기판 및 상기 제1표면의 적어도 일부분에 배치되는 도전성 제2물질로 된 표피층을 가지며, 상기 제2물질은 제1물질보다 더 높은 전기 저항률과 그리고 제2물질의 큐리온도 이하의 온도에서는 상기 낮은 자기 투자율보다 더 크고 상기 제2물질의 큐리온도 이상의 온도에서는 상기 낮은 자기 투자율과 동일한 자기 투자율을 가지는 개별적으로 작동가능한 히터 몸체 및 상기 히터 몸체에 열전도성 접촉으로 고착되며 각각은 상기 제1접점과 상기 제2접점 사이에 물리적으로 배치되어 전기적 및 열적 접촉을 이루어 상기 히터 몸체로부터 상기 제1 및 제2접점으로 상기 열에너지를 전달하도록함과 아울러 제1 및 제2접점 사이에 전도성 접속부의 영구 부분으로 남아 있도록 하는 하나 이상의 열 전도성 연장부재를 포함한다.

Description

열전도성 부가품을 가진 자동온도제어 히터

제1도는 본 발명에 따라 돌출된 절단가능한 접속부재를 가지는 히터 조립체의 사시도.

제2a도는 인쇄회로기판상의 접속패드에 가요성 에칭케이블을 납땜하기 위하여 사용된 조립체를 나타낸 제1도 조립체의 횡단면도.

제2b도의 개략적으로 도시한 히터 조립체에 전기적 접속부재를 가진 제2a도의 2b-2b선을 따라 취한 종단면도.

제3도는 제2a도와 유사한 것으로 납땜후 접속부재로부터 부러져 나간 히터 조립체를 나타낸 횡단면도.

제4도는 제거가능한 공구봉과 함께 사용된 제1도의 히터 조립체를 나타낸 제2a도와 비슷한 횡단면도.

제5도는 본 발명에 따라 돌출된 절단가능한 접속부재를 가지는 대안적인 히터 조립체의 사시도.

제6도는 절단가능한 접속부재를 가지는 히터 조립체를 포함하는 본 발명의 또 다른 구현예의 사시도.

제7도는 제6도의 7-7선을 따라 취한 횡단면도.

제8도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 조립체와 접속부재의 또 다른 구현예의 사시도.

제9도는 제8도의 9-9선을 따라 취한 횡단면도.

제10도는 본 발명의 대안적인 구현예의 사시도화한 부분개략도.

제11도는 본 발명의 또 다른 구현예의 종단면도.

제12도는 인쇄회로기판상의 접촉 트레이스에 표면장착 콘넥터의 납땜 꼬리부를 납땜하기 위한 위치를 나타낸 본 발명의 히터 조립체의 대안적인 구현예의 사시도.

제13도는 인쇄회로기판상의 접속 트레이스에 리본 케이블을 납땜하기 위한 위치를 나타낸 제12도의 히터 조립체 사시도.

제15도는 본 발명에 따라 구성된 절단가능한 접속부재를 가지는 대안적인 히터 조립체의 사시도.

제16도는 인쇄회로기판상의 접속패드에 가요성 에칭케이블을 납땜하기 위하여 사용된 조립체를 나타낸 제15도의 조립체 횡단면도.

제17도는 카드상의 접속패드에 카드에지 콘넥터의 접점의 각 세트를 납땜하기 위하여 인쇄회로카드의 대향면을 사용한 제1도 및 제15도의 조립체의 횡단면도.

제18도는 인쇄회로기판상의 접촉패드에 카드에지 콘넥터의 접점의 각 세트를 납땜하기 위하여 서로 상호 작용하는 관계로 사용된 두 개의 자동제어 히터 조립체 횡단면도.

제19도는 본 발명에 따라 돌출된 절단가능한 접속부재를 가지는 히터 조립체의 대안예의 사시도.

본 발명은 제1의 다수의 전기접점을 제2의 다수 전기접점에 납땜하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 인쇄회로기판상의 접속패드에 가요성 에칭케이블, 리본케이블 및 표면장착 콘넥터를 접합시키는데 특히 유용하다.

본 발명이 제1, 제2의 다수 접점을 동시에 접합시키는데 첫째의 실익을 가지긴 하지만, 여기에 기술된 원리는 하나의 단일 접점을 또 다른 단일접점에 결합시키기 위하여 동등하게 적용할 수 있다는 것은 알게 될 것이다. 또한, 본 명세서는 접합물질로서 땜납을 후술하고 있지만, 전도성 플라스틱 물질이 첨가된 것과 같은, 기타 가요성 물질도 사용될 수 있다는 것은 이해해야 할 것이다.

플랫 케이블 리드들을 회로기판의 접속패드에 납땜하는 것은 다양한 선행기술 방법 및 장치에 의하여 실현될 수 있다. 이것의 최소한의 문제는 다수의 납땜단을 손으로 실행하는 것이기 때문에 결과로서 일어나는 반복성의 납땜작업은 시간을 낭비하고 비용이 많이 든다는 것이다. 게다가, 서로 인접한 접속위치들간의 근접간격은 하나 또는 그 이상의 수동 납땜작업이 서로 인접한 위치의 하나 또는 그 이상의 쌍 사이에 땜납브리지를 생기게 할 수도 있다.

이들 문제들을 해결하기 위해 수많은 선행기술의 시도가 있었는바, 그 예로는 미국특허 제3,396,894호, 제3,719,981호, 제3,750,252호 및 제4,484,704호가 있다. 대표적으로, 다중 납땜접속을 동시에 형성하기 위한 상술한 것들 및 다른 선행 기술의 납땜처리에 있어서, 납땜도구는 모든 접속위치에 걸친 넓은 연속적인 영역에 필수 에너지를 가하기 위하여 사용된다. 에너지를 띄게함에 따라, 납땜도구는 그 온도로 안정되기 이전에 제어온도를 초과할 때까지 가열된다. 전형적으로 제어온도는 적어도 이상적인 열에너지 전달을 위한 보상을 하기 위하여 이상적인 납땜온도의 어느정도 이상의 전형적으로 선택된다. 열에너지 전달을 위한 이러한 해결방법은 수많은 단점을 가진다. 이와 같은 단점의 하나가 과열로부터의 결과로서 일어나는 구성요소의 손상이다. 예를들면, 가열도구에서 본래 과열은 그 도구에 의해 가열된 영역내 접속위치 사이에 배치된 구성요소에 손상을 줄 수 있다. 어떤 경우에는 과열은 접속위치의 중합물질, 절연물질 및 접착물에 손상을 주는 원인이 될 수 있다. 그것은 납땜도구의 조작자가 그 도구를 과열이 일어나기 이전에 이동시키거나 또는 과열이 일어난 후까지 그 도구의 사용을 지연시키는 것에 의하여 과열을 부추기게 된다. 이것은 많은 이유로 인하여 비실용적이다. 첫째, 과열이 일어났을 때 명백한 조치가 없다. 둘째, 도구의 예열시간이 매우 길지라도, 그 시간 간격동안 도구 온도가 땜납을 녹이는데는 충분하나, 과열에 앞서, 납땜작업을 확실하게 완성시키기는 너무 짧다. 게다가, 도구가 접속위치로 압력을 가하도록 사용될 경우에, 전원은 땜납이 녹은 후 턴오프되어야만 하는 한편 압력은 땜납이 응고될 때까지 도구에 유지된다. 도구는 다음 납땜사이클을 실행하기 위해 다시 에너지를 띄게 되어야만 한다. 반복된 온-오프 사이클은 각 사이클에서의 순간적인 과열 때문에, 시작온도를 변화시키게 되는데, 그것에 의하여 도구가 최종 제어온도에 달했을 때를 실제적으로 결정하기 불가능하게 된다.

다수 접점의 세트를 동시에 납땜하는 것과 관련된 또 다른 선행기술의 문제는 접속위치 사이의 납땜 브리지에 관련한다. 접속위치 사이의 간격에 가해진 압력 및 열에너지는 납땜을 그들 위치 사이에서 녹아 흘러 납땜 브리지를 형성시키는 경향이 있다. 이러한 문제는 전술한 미국특허 제4,484,704호에서 나타낸 바와같이 일부의 선행기술 장치에서 제기되었다. 그 장치에서 2층의 중합물질층 사이에 샌드위치되고, 이들중 1층은 땜납이 녹았을 때 각 접속위치를 통해 흐르도록 배열된 윈도우(window)구멍을 가진다. 장벽들은 납땜 브리지를 미리 배제하기 위하여 윈도우 사이에 마련된다. 이 기술은 적당하게 사용될 때 브리지를 최소로 함에 비하여, 적당한 사용은 접속위치에서 각 접속패드와 윈도우(필수적으로 아래로 향해 면해야 하며 기술자로부터 떨어져야만 한다)를 정렬하는데 어려움이 있다. 땜납이 각각의 윈도우 구멍에 제공되는 것을 확실하게 하기 위하여 장치를 가열하기에 앞서 층을 가진 중합 패키지내에 땜납이 이동되지 않도록 하여야 한다.

따라서, 다수의 접속위치에 동시 납땜을 허용하도록 하되, 그 위치사이 간격에 열에너지의 공급 및 인접한 접속위치 사이에 땜납 브리지의 생성이 없는 방법 및 장치를 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 이 방법 및 장치는 단일 접점을 또 다른 단일 접점에 접속하는데 동등하게 편리해야만 할 것이다. 게다가, 땜납을 녹이는데 필요한 열에너지는 히터의 가동 후 실질적으로 즉시 이용되어야 하며, 히터는 다수의 접속위치에 대하여 사용되는 땜납을 녹이는데 필요한 열에너지를 마련하기 위한 준비가 되는 것이 바람직하다. 최종적으로, 장치는 납땜 작업후 빠르게 냉각시키기 위하여 비교적 낮은 용적을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명은 미국특허 제4,256,945호, 제4,623,401호, 제4,695,912호, 제4,695,713호, 제4,701,587호, 제4,717,814호 및 제4,745,264호에 발표된 비교적 새로운 자동제어 히터 기술을 이용한다. 이들 특허의 시사한 바는 본 발명에서도 참고로 이용된다. 이 기술에 따라 구성된 히터는, 자동제어 히터로서 구리, 구리합금, 또는 낮은 전기 저항률, 무시해도 좋은 자기 투자율 및 높은 열 전도율을 가진 다른 물질이 사용된다. 열전도성 자성 물질의 얇은 층은 가판의 일측 표면의 전체 또는 부분에 용착되는데, 이는 철, 니켈 또는 니켈-철합금, 또는 이와 같은 것이 대표적으로 존재하는 층 물질로서, 기판물질보다 더 높은 전기저항 및 자기 투자율을 가진다. 층의 두께는 가동전류주파수, 투자율 및 층의 저항에 기초를 두고 있는, 대략 1표피 깊이이다. 정진폭, 고주파 기동전류는 히터를 통과하게 되며, 표피 효과의 결과로서, 자성 물질의 두께에 대응하는 1표피 깊이에 초기 집중된다. 히터를 따라 어떤 점의 온도가 마그네틱 물질의 큐리온도에 도달했을 때, 그 점에서의 자성 물질의 투자율은 극적으로 감소하게 되는데, 그것에 의해서 표피깊이가 증대하게 증가하므로 전류밀도 외형이 저저항률의 비자성 기판으로 뻗는다. 전체적인 결과는 낮은 저항 및 적은 열 낭비가 된다는 것이다. 열 싱크(sink) 또는 부하가 히터 길이를 따라 다른 위치에 히터와 접속하여 배열된다면, 열 에너지가 그 위치에서 부하로 이동되므로 결국 온도는 비부하위치에서와 같이 그 위치에서 빠르게 합금의 큐리온도에 도달되지 않는다. 정진폭 전류는 전류가 저 저항기판에서 분포되는 경우에 비부하위치에서 분산되는 것보다 더 많은 저항성 열에너지가 적지않게 분산되는 부하위치에서의 고정항합금 층에 여전히 집중된다.

본 발명에 따라서 히터는 가급적, 자동제어 히터이지만, 반드시 히터만은 아니며 이들로부터 적어도 하나 그러나 대부분의 경우 다수의 열적 전기적 전도성 접속부재 및 가진다. 핑거(finger)형 돌출부가 될 수 있는 접속부재는 히터 몸체를 가진 열 전도성 접점에 있으며 납땜 접속위치 사이의 간격에 대응하도록 서로 일정한 간격을 두고 있다. 각각의 돌출 접속부재는 각 접속위치에 납땜되기 위한 접점의 쌍 사이에 삽입되므로 땜납을 녹이기 위한 열에너지가 접속부재에 의하여 그 위치로 직접 가해질 수 있다. 특별한 접속을 위해 필요한 것으로서, 땜납의 규정된 양은 접합되는 접속부재 및/또는 접점에 미리 용착되며 접속부재를 거쳐 히터로부터 접속위치로 직접 공급되는 열에너지에 의해 녹게 된다. 납땜 단계이후, 도전성 접속부재는 히터로부터 절단될 수 있으며 각 납땜 접합의 영구 구성요소로 남는데; 어느 구현예에 있어서, 히터몸체 및 접속부재가 전체적으로 남고 이들은 납땜접합의 영구 구성요소가 된다. 히터몸체를 통하는 전류는 정진폭 교류전원으로부터 직접 전도될 수 있으며 일차 전원으로부터 전원으로 접속된 히터몸체에 와류같은 것이 유도될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명은 첨부된 도면에 도시되어 있는데 그중 다수 도면에서의 참고번호는 구성요소를 명시하기 위하여 활용된다.

첨부된 도면의 제1도의 특히 관련되는 것은, 1세트의 접점을 또 다른 세트의 접점에 납땜하는데 사용하기 위한 장치(10)가 예시된다. 상기 장치는 구리, 구리합금, 인청동, 베릴륨동, 황동 또는 높은 전기 도전율(즉, 낮은 저항률)과 무시할만한 자기 투자율(즉, 1에 가까운 또는 1의 투자율)을 가지는 다른 물질의 긴 장방형 기판을 포함한다.

상기 기판물질은 물론 양호한 열전도체가 되지 않으면 안된다. 기판(11)은 전형적으로, 비록 반드시 필연적이 아닐지라도, 그 두께보다 매우, 그 폭보다 매우 더 큰 길이를 가진다. 이와 관련된 치수의 예로서, 기판 길이는 3인치가 될 수 있고, 그 폭은 1/10 내지 1/2인치의 범위로 정할 수 있으며, 그 두께는 0.002인치가 될 수 있다. 제1도에 예시된 장방형 기판구성은 다만 하나의 본보기 구성이며 사실상, 여기에 기술된 원리에 일치하는, 어떠한 구성도 채택될 수 있다는 것도 당연하다.

자성 물질인 열전도층(13)은 기판(11)의 일측 표면위에 용착(鎔着)되거나 또는 배치된다. 대표적으로 롤피복공법(roll cladding process)은 자성물질 층이 기판위에 입혀진 다음에 그 경계층에 두 물질을 서로 확산시키는 고압 및 고온이 필요로 되는 때에 사용되나, 도금 또는 스퍼터용착(sputter depositing)과 같은 다른 공법이 사용될 수도 있다. 도시된 구현예에 있어서 0.002인치의 대표적 두께를 가지는 층(13)은 그 표면의 전체에 용착되나, 아래에 기술되는 바와 같이, 단지 선택된 표면부분에 용착되어도 좋다. 층(13)을 위한 대표적 재료는 니켈, 철 또는 합금 42(니켈 42%, 철 58%), 또는 합금 42-6(니켈 42%, 크롬 6%, 철 52%)과 같은 니켈-철 합금이다.; 그러나, 층(13)은 여기에 기술된 특징을 가지는 어떠한 금속 또는 합금으로 되어도 좋다. 특정한 물질에 의존하는 층,(13)에 대한 자기 투자율은 구리에 대한 1의 투자율에 비할 때, 50 내지 1,000이상의 범위에 걸치며; 층(13)에 대한 대표적 전기저항률은 구리에 대한 1.72에 비할 때 센티미터당 20 내지 90마이크로-오옴의 범위에 걸친다. 층(13)의 두께는 대표적으로 1표피 깊이이다. 이 점에 관해서, 기판(11) 및 층(13)은, 거기를 통해 정 진폭류를 인가하였을 때 자동제어 히터로서의 역할을 한다. 특히, 층(13)물질의 큐리온도 이하의 온도에 대하여, 히터를 통해 흐르는 정진폭 전류의 약 63퍼센트 이상은 히터 표면으로부터 1표피 깊이에 집중된다. 그 표피 깊이는 그 물질저항률의 제곱근에 비례하고, 층(13) 물질의 자기 투자율과 히터를 통하여 흐르는 교류 주파수와의 곱에 대한 제곱근에 반비례한다. 층(13)물질의 큐리온도와 같은 온도 또는 그 이상의 온도에서, 그 물질의 자기 투자율은, 대략 기판 물질의 투자율(즉, 구리에 대한, 1의 투자율)로 떨어지며, 그것에 의해서 표피 깊이의 극적인 상승을 일으키게 된다. 따라서, 보다 많은 정 진폭전류는 고 저항률층(13)보다 더 낮은 저항률의 기판(11)에 분포되며, 그 결과로 매우 낮은 열이 흩어져 없어진다. 중요한 것으로, 만약 히터 몸체의 선택된 위치가 열 에너지 흡수성 부하(예를 들면, 히이트 싱크; heat sink)와 접촉해 있다면, 그때 히터 몸체의 그 위치의 온도는 그것이 비부하 위치에 있는 것과 같이 쉽사리 증가되지 않는다. 따라서, 비부하위치(온도가 물질 913)의 큐리온도와 같은 곳)보다 부하위치(온도가 층(13)의 큐리온도보다 낮은 곳)에 더욱 큰 범위로 층(13)을 집중시키는 것이 정 진폭전류를 위하여 가능한 일이다. 물질에 대한 큐리온도는 50℃ 내지 1000℃의 범위에 걸치며; 층(13)에 사용되는 대표적 물질은 사용되는 납땜 또는 용융물질에 좌우되는 것으로, 200℃ 내지 500℃의 범위 내에서의 큐리온도를 갖는다.

다수의 열적 또는 전기적 전도성 접속부재(15)는 히터 몸체로부터 돌출되어 있다. 제1도에 도시한 구현예에 있어서, 병렬관계로 일정한 간격을 두고 히터 몸체의 공통 모서리로부터 돌출된 열 개의 접속부재(15)가 도시되어 있다. 접속부재(15)를 사이의 간격은 아래에 상술되는 바와 같이, 납땜에 의하여 결속되는 접점쌍사이의 간격에 의하여 결정된다. 마찬가지로, 접속부재(15)의 형태는 결속되어지는 접점의 형태에 의하여 결정된다. 도시된 구현예에 있어서 간격은 인접한 접속부재의 각 쌍 사이에서 같고, 접속부재의 형태는 일치한다. 특히, 접속부재(15)는 히터 몸체로부터 외팔보식(cantilever fashion)으로 매달리게 될 때 그 형상을 유지하기 위한 충분한 강도를 가진 핑거형 돌출부이다. 각 접속부재(15)는 히터 몸체와 열전도관계에 있으므로, 각 부재(15)는 납땜작업이 실행되는 각 접속위치로 히터 몸체에 띄게되는 열 에너지를 전도할 수 있다. 접속부재는 기판(11)의 절대 필요한 부분으로서, 스템핑 또는 기타 같은 것에 의하여 형성되며, 이 경우에는 각 접속부재(15)의 두께가 기판의 두께와 같은 크기로 될 수 있다. 물론, 접속부재의 두께는 기판의 두께보다 크거나 또는 작게할 수도 있다.

본 발명의 이러한 구현예의 중요한 면은 접속부재(15)가 납땜작업이 완료된 후 히터 몸체로부터 쉽게 절단될 수 있다는 사실에 있다. 각 접속부재(15)는 그 부재를 가로질러 가로로 뻗어 있으며 따라서, 밴딩(bending) 등에 의하여 히터 몸체가 부재(15)로부터 떨어져 나갈 수 있는 충분한 깊이로 된 노치(17)가 마련되어 있다. 다른 방도로, 접속부재(15)는 히터 몸체로부터 그들의 분리를 쉽게 하기 위한 새김줄을 내거나, 눈금바늘구멍을 내거나 또는 달리 비틀림 강도를 약화시킬 수 있다.

첨부된 도면의 제2a도 및 제2b도에 관련하여, 히터 조립체(10)는 인쇄회로기판(19)상의 각 접속패드(23)에 가요성 에칭 케이블(20)안의 도체(21)를 납땜시키는 것으로 예시되어 있다. 단일의 접속패드(23)가 제2a도에 나타나 있지만, 그것은 다수의 일정한 간격을 둔 도체(21)와 일정한 간격을 둔 패드(23)가 마련될 수 있으며, 그 도체(21)의 전부가 동시에 각 접속패드(23)에 납땜되어지는 것이 암시된 것이다. 초기에 각 접속위치에는, 핑거형 접속부재(15)가 각 접속패드(23)상으로 배치된다. 접속부재(15) 사이의 간격은 접속패드(23) 사이의 간격과 같으며, 접속부재의 형태는 각 부재(15)가 기판(19)상의 어떠한 다른 패드 또는 회로구성 부분과도 접속됨에 없이 각 접속패드(23)에 접속되는 것과 같은 것으로 취해진다. 케이블(20)에 각 도체(21)는 그 다음에 각 접속부재(15)위로 배치된다. 따라서, 각 접속위치에서 쌓아 올려진 세 개의 전도성 요소, 즉, 아래에 상술되는 바와 같은 납땜을 위한 접속패드(23), 접속부재(15) 및 케이블 도체(21) 사이에 곧장 물리적 접속이 행해진다.

히터를 작동시키기 위하여, 압형(押型)조립체(30)가 채용되는데 이는 도전성 모선층(母線層; 25)과 전기적 절연물질인 중복층(27)으로 구성된다. 모선층(25)은 대표적으로 구리이며 기판(11)과 같은 크기를 갖는다. 캡톤, 절연층(27)은 대표적으로 캡톤(kapton)이며 대응하는 기판의 크기보다 길이 및 폭에 있어 약간 더 크고; 층(27)의 두께는 기판과 같은 정도의 크기이다. 압형 조립체(30)은 히터 몸체의 표피층(13)에 접촉된 절연층(27)의 노출표면과 함께 히터 몸체 조립체(10)에 바로 대향하여 고착된다. 히터 몸체 및 압형은 바로 접하는 관계에 있어 층 사이의 접착 또는 히터 몸체에 압형을 결합하는 어떠한 다른 기술에 의하여 서로 영구적으로 결속이 유지될 수 있다.

제2b도에 가장 잘 예시된 바와 같이, 정진폭 교류 전원(31)은 임피던스 정합회로(33)와 직렬로 접속되어 있고, 이 조합은 히터 조립체의 일측 끝에서 히터 몸체 조립체(기판 11에서)와 압형조립체(30)(모선층 25에서)를 통하여 접속되어 있다.

전원(31)은 어떠한 알맞은 정진폭 교류공급을 할 수 있는데, 이는 예를들어, 미국 특허 제4,626,767호에 발표된 것과 같으며, 전형적으로 고주파 범위내에서, 정진폭 교류신호를 마련한다. 가장 일반적으로, 동작신호 주파수는 13,56MHZ이다. 신호의 정 진폭은 원하는 가열수준을 마련하기 위하여 선택된다. 임피던스 정합회로(33)는 전원 임피던스에 히터-압형조합의 임피던스를 정합시키는데 도움이 된다.

접속으로부터 전원(31)으로 종방향으로 세로로 떨어져 위치한 히터 몸체의 끝에, 기판(11)과 모선(25)을 상호 연결시킨 와이어(35) 또는 다른 단락회로가 있다. 전류는 히터를 통해 흐르는데, 그 결과, 어떠한 순간의 시간에, 히터(11)내 세로로 대향된 방향(즉, 기판(11) 및 층(13)) 및 모선(25)으로 있다. 결과로서 일어나는 전기장은 절연층(27)을 가로질러 히터(10)와 모선(25) 사이에 자리잡게 되는데, 그것에 의해서 히터 조립체를 통하여 흐르는 전류가 기판의 저 저항외부 표면보다는 오히려 고저항 표면층(13)에 집중된다. 모선층(25)을 통하여 흐르는 전류는 히터 조립체(10)로 향한 표면에 집중된다. 전류의 진폭이 일정하게 유지된 이후, 저 저항 기판(11)보다 히터 조립체(10)의 고 저항층(13)에서 전류를 집중시키는 것이, 최적의 가열을 위하여, 바람직하다. 일정하게 유지된, 전류 I로 인한, 저항성 가열은, 전류의 행로가 보다 큰 저항 R을 가질 때 보다 더 크다. 전기장은, 히터 조립체(10)와 모선층(25)에 흐르는 반대 방향으로 지향된 전류에 의하여 나타나게 되는데, 이는 히터 조립체내의 전류가 모선에 인접한 히터 조립체의 고 저항 표면부위에 집중되는 것을 확실하게 한다.

제2a도에 예시된 바와 같이, 저항성 가열로부터의 결과로서 일어나는 열에너지는 접속부재(15), 접속패드(23) 및 도체(21)의 하나 또는 그 이상의 예정된 양으로 용착된 땜납을 녹이기 위하여 각각의 핑거형 접속부재(15)로 전도된다. 전형적인 땜납은 183℃의 융점을 가지는, 균형진 납과 63퍼센트의 주석이다. 본 발명의 제기된 구현예에 있어서 각 접속부재(15)의 끝은 양 표면에 용착된 땜납을 가지므로, 히터 조립체(10)의 작동과 동시에, 땜납필릿(37)은 도체(21)와 접속부재(15)사이, 접속부재(15)와 접속패드(23) 사이 및 도체(21)와 접속패드(23) 사이에 형성되기 쉽다. 게다가, 땜납의 작은 양이 도체(21)와 접속부재(15)의 접촉표면에 접합되고, 접속패드(23)와 접속부재(15)의 접촉표면에 접합된다. 그 결과 각 접속위치에 있어 기계적으로 강력하고 도전성 납땜접합이 된다. 용착된 땜납의 양은 원하는 납땜접합을 실행하는데 충분하나 접속위치 사이에 납땜브리지로 형성시키는데는 충분하지 않다.

히터 조립체(10)의 특성은 저항성 가열이 납땜작업을 실행하기 위하여 필요로 하는 것을 단순히 만들어 내는 것과 같다. 더욱 상세하게는, 히터 조립체(10)를 통하는 전류는 종방향으로 흐르며 그것에 의해서 접속부재(15)는 돌출된 부위와 그 접속부재(15) 사이의 간격에 대응하는 부위에 교대로 놓인다. 접속부재에 가장 가까운 부위에 띠게 된 열에너지는 빠르게 증진되어진 그 부위에서의 온도를 보존하는 것에 의하여, 부재(15)곁의 각 접속위치로 전도된다. 한편, 부재(15) 사이의 간격에 대응하는 부위에서는, 온도가 층(13)물질의 큐리온도로 도달할 때까지 빠른 속도로 증가하며, 그 때문에 유효표피깊이는 그 부위에서 극적으로 증가된다. 이것은 이들 부위에서의 저 저항 기파물질을 통해 흐르는 더욱 큰 전류의 원인이 되며, 결과로서, 더 적은 열에너지가 만들어진다. 접속부재(15)에 가장 가까운 부위는 각 접속위치로 전도되는 많은 양의 열에너지를 지속적으로 띠게 된다. 접속위치를 과열시키는 것은 접속위치에서의 온도가 소정레벨에 도달하자마자, 접속위치의 히트 싱크효과(heat sink effect)가 제거되는 것에 의하여, 히터로부터 상기 위치로 열전도가 멈추게 되는 것과 같은 기법에 의하여 방지된다. 고저항층(13)에 흐르는 전류에 의하여 띠게 된 열에너지는 그때 물질의 큐리온도에 도달될 때까지 접속부재에 근사한 온도로 빠르게 증가한다. 이점에서 히터 조립체의 전체 길이를 따라 유효표피깊이가 증가되므로 정진폭의 더욱 큰 전류가 저저항기판(11)을 통해 흐르고 중요하게 더욱 낮은 열에너지가 저항성 가열에 의하여 생기게 된다. 전류가 히터 조립체로부터 제거된 후, 조립체는 냉각되기 시작하고 땜납은 굳게 된다. 냉각은 빠르게 진행되는데 이는 비교적 작은 용적의 히터가 긴 시간동안 그 열을 보유하지 못하기 때문이다. 히터 조립체(10)와 압형(30)은 땜납이 굳은 후 절단가능한 접속부재로부터 부러져 나간다. 이 절단작업은 제3도에 예시된 방법에서 직선으로 맞춰진 노치 또는 홈(17)을 따라 부재(15)와 관계가 있는 히터와 압형을 구부리는 것에 의하여 실행된다. 접속부재(15)는 각 접속위치에서 납땜접합의 영구부분(permanent part)으로 남으며 도체(21)와 접촉패드(23) 사이의 저저항 전류행로를 마련한다.

제4도에 예시된 구체적 표현에 있어서 이동가능형 압형조립체(30a)는 제2a, 2b 및 3도에 예시된 영구고착형 압형조립체(30)를 대신한다. 도전성 접지막대(25a)는 그 일측단에 고착된 절연 또는 유전층(27a)을 가지며 납땜작업이 실행될 때 자동제어 히터 조립체(10)의 표피층(13)에 꼭 접하여 배치되는 것이 적합하다. 접지막대(25a)는 전기적 접지 또는 공통으로 전형적으로 접속되며 다량으로 연속되는 납땜작업을 수행하기 위한 다른 히터 조립체들로 재사용이 가능하다. 정지폭 교류전원(31)과 단락회로 결선(35)(제2b도)은 납땜 작업을 수행하기 위하여 상술한 방법에서 기판(11)과 접지막대(25a)를 가로질러 접속된다.

또 다른 자기제어히터(10b)가 제5도에 예시된다. 기판(11b)과 그 기판이 용착되거나 또는 덧붙여진 표피층(13b)은, 각각 상술한 기판(11)과 표피층(13)에 유사하나 평면적인 폐루프형태로 귀착되는 도려낸 안쪽부분(12)을 가질 수 있다. 히터 조립체(10b)의 에너지의 적용은 끝을 가로질러 접속된 정진폭 교류전원(31)을 가지는 통상의 U형상 일차회로(30b)를 통한 유도성 결합에 의하여 실행된다. 일차회로(30b)는 납땜작업을 수행하기 위하여 채용된 압형의 대표적부분이며 히터 조립체로부터 이동가능하다. 일차회로(30b)는 납땜작업을 수행하기 위하여 채용된 압형의 대표적 부분이며 히터 조립체로부터 이동가능하다. 일차회로(30b)는, 사용하기 위한 위치에 놓여졌을 때, 히터 조립체(10b)를 덧붙이며 그 바닥 표면위에 배치된 절연층(미도시)에 의하여 그리고/또는 에어 갭(air gap)에 의하여 표피층(13b)으로부터 일정간격을 두게된다. 일차회로를 통해 흐르는 전류는 각 접속부재(15)에서 납땜작업을 실행하기 위하여 요구되는 저항성 가열에 귀착되는 적당한 크기의 히터 조립체에 와류를 일으킨다. 단권(單捲) 일차회로(30b)는 히터 본체 주변에 세로 또는 가로로(즉, 접속부재(15) 사이 또는 도려낸 부분(12)을 통하여) 절연와이어를 여러번 감은 것과 같은, 다권(多捲)으로 대치될 수 있다. 상기 둘중 어느 한 경우에 있어서, 일차회로로부터의 유도성 결합은 접속부재(15)의 온도를 원하는 납땜온도로 끌어 올리기 위하여 히터 본체에 와류를 일으킨다.

제6도 및 제7도에 관련되는 것은, 자동제어 히터(10c)가 단면의 더 큰 다리(leg)에 대응하는 각각의 대향 표면위에 용착 또는 배치된 두 개의 자성 표피층(13c(1),13c(2))을 가지는 통상의 장방형 단면의 기판(11c)을 포함한다. 결과로서 일어나는 세 개층의 히터 조립체(10c)는 그 세 개층의 어느 것에서 그 길이를 가로질러 정진폭 교류전원(31)을 접속한 것에 의하여 납땜작업동안 에너지가 가해진다.

히터 조립체(10c)의 본체 및 그의 돌출 접속부재(15)는 조립을 하는 동안 캐리어 스트립(carrier strip)의 처리를 단순화 하는 것과 납땜작업을 위한 많은 접속위치와 스트립의 정렬을 쉽게 하는 것에 한정된 일련의 일정 세로 간격을 둔 안내구멍을 가지는 캐리어 스트립의 형상을 나타낸다. 만일 원한다면, 일련의 일정 세로간격을 둔 구멍(14)은 납땜작업후 대응하는 접속부재(15)와 함께 다른 것으로부터 분리되기 위한 그 본체의 각 연속구획을 가능케 히터 조립체 본체를 가로질러 폭 방향으로 뻗을 수 있다. 이 방법에 있어서 히터 조립체의 개개의 분리된 구획은 각 납땜접합의 영구부분으로 유지될 수 있다. 분리된 히터 본체 구획 사이의 접촉에 대해서 확실하게 하기 위하여, 두 개의 구멍줄 선이 분리가능한 본체 구획의 각 쌍 사이에 마련될 수 있으므로 짧은 길이의 본체 구획은 각 구획쌍 사이에서 버려질 수도 있다.

두 개의 자성 표피층(13(c)1 및 13(c)2)의 사용은 하나의 표피층보다 오히려 확실하게, 히터의 자동제어특성을 더욱 효과적으로 되게 한다. 특히, 전류가 기타 방도로 제한받지 않는다면, 표피효과는 자성 표피층이 배치된 표면뿐만 아니라, 기판의 전 표면에 전류를 집중시키는 경향이 있다. 따라서, 자성 물질이 단지 기판의 일측 표면에만 배치된다면, 타측 표면에서 저 저항물질의 표피 깊이에 흐르는 전류는 원하는 저항 가열을 제공하지 못하며, 그 결과 대체로 낭비된다. 또한, 그 전류는 자성 물질의 큐리온도 또는 그 이상에서 전류분포변화(즉, 표피 깊이의 증가)에 직면하지 않으며, 그 결과 온도자동제어를 제공하지 못한다. 마찬가지로, 기판이 정방형 단면을 가지며 두 개의 표면이 마그네틱 표피층을 가지는 것이었다면, 원하는 작업은 효율적으로 달성되지 못할 것이다. 따라서, 이상적으로, 기판의 전 표면은 열자동제어 효과의 최대 이득을 취하기 위하여 자성 표피층으로 덮는 것이 좋다. 실제적인 문제로는, 장방형 단면을 가지며, 그 깊이보다 폭이 매우 큰 기판은 단지 두 개의 더 큰 표면이 자성 표피층으로 덮여졌을 때 효과적으로 자기제어 히터로서의 제공을 한다. 예를들어, 기판(11c)은 그 깊이 또는 두께보다 그 폭이 최소한 50배 이상은 되어야 할 것이다. 물론, 전 기장이 기판(11)과 모선(25)(제1도) 사이에 형성되므로, 전류는 일측 표면을 따라 흐르는 것이 사실상 속박되는 각각의 적용에 있어서 단지 그 표면에 자성 표피층으로 덮였을지라도 충분한 자동제어는 얻게 된다.

히터 본체 구획이 납땜접합의 영구부분으로 남는 또다른 구현예가 제8도 및 제9도에 예시되어 있다. 전기적 그리고 열적 전도성 접속부재(15d)가 공통의 히터 본체로부터 돌출되는 대신에, 개별적 그리고 분리된 구성요소로 되어 있다. 각 접속부재는 히터 본체로서의 역할을 하는 루프(10d) 모양을 이루기 위해 그의 몸중심에 가까운 단에서 뒤쪽 방향으로 구부러져 있다. 접속부재 루프(10d)는 도시된 바와 같이, 부재의 중간부분으로부터 소간격(18)으로 이격된 접속부재의 몸중심에 가까운 단과 틈이 생기게 될 수도 있으며; 대신으로 루프가 밀폐될 수도 있다(즉, 몸 중심에 가까운 단이 중간 부분에 접촉하도록 구부려질 수도 있다). 표피층(13d)은 루프의 안쪽으로 면한 각 접속부재의 일부에 용착되거나 배치된다. 유도성 가열도구(30d)는 절연층(27d)에 의해 둘러 싸여진 가늘고 긴 도체(25d)를 포함한다. 납땜 작업을 실행하기 위하여 가열도구(30)는 납땜작업동안 사용되는 것으로 각 접속부재(15d)의 몸 중심에 근접한 단 루프(10d)를 통해 삽입된다. 접속부재(15d)는 다수의 납땜 접속위치 사이의 공간에 의하여 필요한만큼 유도성 가열도구(30d)의 길이를 따라 또다른 것으로부터 일정간격을 두고 있다. 정진폭 교류전원은 도체(25d)의 길이를 가로질러 접속되며, 그 도체를 통하는 결과로서 일어나는 일차전류는 각 접속부재(15d)의 루프(10d)의 내측으로 면한 표면위에 와류를 유발시킨다. 결과로서 유발된 각 접속부재내의 와류는 상술한 표피효과현상을 받으며; 이는 자성 표피층(13d)이 접속부재의 말단 끝에서 납땜작업을 완수하기 위한 충분한 저항성 열을 써 버리기 때문이다. 각 접속부재(15d)의 말단 끝은 납땜 접속부분을 존속시키기 위한 루프 부분으로부터 절단될 수 있다. 대신으로 루프를 포함하는, 전체의 부재(15d)가 접속과 함께 존속할 수도 있다.

제10도에 예시된 구현예에 있어서, 히터 몸체(10e)는 적당한 자성 표피층을 덧씌운 일측 또는 양측 표면을 가지는 개별의 구리 태브(tab)로서 구성된 접속부재(15e)의 형상을 취한다. 태브의 몸 중심에 가까운 끝은 일차권선(30e)을 형성하는 전기적 절연와이어 다중권(多重卷)으로 둘러싸여진다. 납땜작업을 실행하기 위하여, 정진폭 전원(31)으로부터의 교류는 일차권선(30e)으로 통과되고 자동제어히터에 응하여 작용을 하는 접속부재(15e)에 와류를 유발시킨다. 따라서 각각의 태브같은 접속부재(15e)는 그 자신의 일차권선(30e)에 의해 개별적으로 에너지가 가해지며 납땜 접속의 영구부분으로 남기 위해 납땜 작업후 권선으로부터 이동될 수 있다. 대신으로, 일차 권선(30e)은 접속부재(15e) 및 결과로서 일어나는 납땜 접속의 영구부분으로 남을 수 있으며; 그러나 이와같은 상황하에, 권선이 전원(31)으로부터 이동되는 것은 납땜작업이 완료된 후 명백하게 필수적이다.

제11도에 관련하여, 제1 및 제2자동제어 히터 조립(15f, gg10g)는 모선(25f)의 대향된 면에 배치된다. 히터 조립체(10f)는 제1도의 히터 조립체(10)와 유사하며 기판(11f) 및 자성 표피층(13f)을 포함한다. 미도시 되었으나 제1도의 부재(15)와 유사한 하나 또는 그 이상의 접속부재는 기판 및/또는 표피층으로부터 뻗어 있다. 히터 조립체(10g)도 또한 제1도의 히터 조립체(10)와 유사하며 기판(11g), 자성 표피층(13g) 및 하나 또는 그 이상의 접속부재를 포함한다. 표피층(13d)은 절연층(27f)의 일측 표면에 꼭 접하여 배치되는데, 이는 모선(25f)의 제2표면에 접촉되는 것의 다른 표면이다. 남땜 작업을 실행하기 위하여, 정진폭 교류전원(31)은 히터 조립체(10f, 10g)의 대향된 세로 끝에 접속된다. 와이어 또는 다른 단락회로 결선(35f)은 히터 조립체(10f)의 제2단락회로 결선(35g)은 히터 조립체(10g)의 제2단부 및 모선(25f)의 제2단부 사이에 접속된다. 이러한 접속의 결과로서 어떤 순간의 시간에 모선(25f)의 제2단부 사이에 접속된다. 이러한 접속의 결과로서 어떤 순간의 시간에 모선(25f)을 통해 흐르는 전류는 각 히터 조립체(10f, 10g)를 통해 흐르는 전류는 방향과 세로로 대향된 방향에 있다. 결과로서 일어나는 전기장은 모선(25f) 및 각각의 히터 조립체(10f, 10g) 사이에 확립되며, 따라서 히터 조립체를 통해 흐르는 전류는 멀리 떨어진 저저항기판(11f, 11gd)릍 통해 흐르는 것보다 오히려 가장 가까운 고정항 표피층(13f, 13g)에 집중된다. 결과적으로, 상당히 큰 저항성 열이 납땜 작업을 위해 생성된다.

제12도에 관련하여, 표면장착 콘넥터(40)의 납땜꼬리(41)는 물론 상술된 기법을 활용하는 것에 의해 인쇄회로기판(45)상의 접속패드 또는 트레이스(43)에 결속될 수 있다. 히터 조립체(47)는 상술된 어떤 자동제어히터가 되거나 또는 맥키(Mckee)등 다수의 명의로 제출되고 이와 함께 그 당시에 본 발명의 출원인에게 양도된 자동온도제어히터 캐리어 스트립이란 명칭의 CP 미국 특허출원 제277361호에 기술 및 도시된 방법으로 일반적 장방형 캐리어 스트립에 구체화된 자동제어 히터로도 될 수 있다. 그 특허출원에 기술된 내용은 전체적으로 여기에 명백하게 구체화되었다. 본 목적을 위하여 히터 조립체가 구리기판 또는 그 밖의 같은 것과, 자성 물질의 표피층을 각각 가지는 두 개의 히터 유니트를 포함한다는 것을 이해하기 바란다. 두 개의 히터 유니트는 공통의 절연층에 꼭 접하여 그들의 표피층에 배치된다. 히터 조립체(47)는, 납땜절차를 실행하기 위하여 채용되었을 때, 상기 조립체의 일측 세로 끝에서 두 개의 가열유니트 사이에 접속된 정진폭 교류전원을 가지며; 상기 조립체의 타측 세로끝은 두 개의 가열유니트 사이의 단락회로가 마련되므로 어떤순간의 시간에 흐르는 전류는 두 개의 가열유니트내에서 대향된 세로 방향에 있게 된다. 각 가열유니트는 다른 것을 위한 귀환통로의 대용이 되며, 전기장은 절연층을 가로질러 두 개의 가열유니트 사이에 형성된다는 것은 이해할 수 있을 것이다. 이러한 방식의 이중 가열유니트 조립체의 잇점은 제15도 및 제16도에 관련하여 다음에 기술된다.

다중의 핑거형 접속부재(48)는 하나 또는 양 가열유니트의 세로로 뻗은 가장자리로부터 가로로 돌출된다. 각 접속부재(48)는 히터 조립체(47)로부터 접속핑거(finger)의 절단을 쉽게하기 위하여 그 안에 한정된 가로 새김줄 또는 노치(46)를 가진다. 세로로 일정간격을 둔 안내구멍(42)은 조립동안 캐리어 스트립의 처리 및 다수의 접속위치와 히터 조립체의 정렬을 돕기위하여 조립체(47)에 한정될 수 있다. 정진폭 교류가 히터 조립체를 통과할 때, 납땜고리(41)는 상술한 바와 같이 땜납을 녹이기 위해 히터 조립체로부터 각 접속위치로 열에너지를 전도하는 접속부재(48)에 의하여 판형태인 각 접속패드(43)에 접합된다. 도전성 접속부재(48)는 각 접속위치의 영구부분으로 남아서 납땜작업후 노치(46)에 의해 히터 조립체(47)로부터 쉽사리 절단될 수 있다.

제13도에 관련하여 보면, 히터 조립체(47)는 인쇄회로기판(45)상의 각 접속패드 또는 트레이스(43)에 리본 케이블(50)의 병렬도체(51)를 납땜하기 위하여 위치된다. 도체의 물론 단일 케이블의 부분들보다 오히려 별개의 분리된 와이어들이 되지 않으면 안된다는 것이 이해된 것이다. 히터 조립체의 작동은 제12도에 관련하여 상술한 바와 같다.

제14도에 예시된 히터 조립체(55)는 제1도에 예시된 히터 조립체(10)의 수정된 변형으로 그중 접속부재(57)는 단단하기 보다는 오히려 가용성이다. 더욱 상세하게는, 각 접속부재(57)는 그 자신의 웨이트(weight) 아래로 접거나 구부리는 것을 허용하기 위하여 충분하게 얇거나 또는 약화된다. 그러나 그럼에도 불구하고 열적, 전기적으로 도전성이 있다. 접속부재는 기판의 부분으로서 구성되거나 또는 열저항접착에 의해 고착될 수 있다. 접는 식의 접속부재(57)의 중요한 잇점은 부재가 납땜공정후 가위 또는 다른 절단칼부재에 의하여 히터로부터 쉽게 절단될 수 있다는 사실에 있다. 접는 식의 접속부재는 여기에 기술된 어떠한 가열 조립체와도 함께 쓰일 수 있다.

제15도 및 제16도에 예시된 히터 조립체(60)는 조립체의 초기 가열능력을 증가시키기 위해 두 개의 히터 유니트를 효과적으로 활용한다. 제1히터 유니트는 자기 합금 또는 금속표피층(63)이 배치된 구리 또는 같은 금속의 기판을 포함한다. 제2히터 유니트는 자기 합금 또는 금속표피층(67)이 배치된 유사한 기판(65)을 포함한다. 히터 유니트는 절연층(69)의 각 대향면에 꼭 접하여 고착된 그들의 자성층과 함께 배치된다. 다수의 접속부재(70)는 하나의 히터 유니트(예를들면, 기판(61)) 가장자리로부터 돌출되며, 히터 조립체로부터 절단을 쉽게 하기 위한 횡방향 노치(72), 또는 기타 같은 것을 포함한다. 각 히터 유니트 및 절연층의 구성요소의 크기 및 특성은 제1도, 제2a도 및 제2b도에 관련하여 상술된 요구에 따라 선택된다. 조립체(60)를 포함하는 두 개의 히터 유니트는 그러나 표피층(63, 67) 사이에 절연층(69)을 삽입시키기 위하여 두 개의 유니트 사이의 대략 세로 중심이 거의 180℃ 접혀진 공통 구리기판의 같은 표면에 유니트를 나란히 하여서 차라리 구성된다. 이러한 방식의 히터구조는 맥키외 다수에 의해 제출되어서 본 발명의 양수인에게 양도된 전류복귀모선의 배치에 의한 자동온도 제어 히터내 발생 전자기장이라 칭해진, 본 발명과 동시에 미국에서 출원되어 동시 계류중인 발명에 개재되어 있다. 상기 특허출원에 기술된 명세서는 완전히 본 발명에 명백하게 구체화되었다. 본 목적을 위하여 공통 기판이 두 개의 히터 유니트 사이의 세로중심을 따라서 기판두께를 완전히 통하여 뻗어 있는 세로홈(70)을 마련된다는 것을 이해할 수 있다. 홈(71)은 기술된 방식으로 다른 것 위로 접어 포개진 하나의 히터 유니트를 허용하기 위해 공통 기판의 두 절반부를 연결하는 짧은 끝부분(73, 75)의 옆 세로 끝에 인접된다. 하나의 끝부분(73)은 홈(71) 가장자리에 하여 조립체로부터 쉽게 절단될 수 있는 것으로, 세로로 뻗어있는 새김줄 또는 노치(77)를 가지는데, 전형적으로 유니트는 다른 것위로 하나가 접혀진 후 절연층(69)에 관계되는 접착물 또는 기타 같은 것에 의해 고착된다.

일단 끝 부분(73)이 조립체(60)로부터 제거되면, 두 개의 히터 유니트 사이에 남아있는 전기적 접속부는 단지 다른 끝 부분(75)뿐이다. 정진폭 교류전원(79) 및 임피던스 정합회로(81)는 끝 부분(73)이 제거된 것으로부터 조립체(60)의 끝에서 기판(61, 65) 사이에 접속된다. 그것에 의하여 전류행로는 동작스위치(83), 또는 기타 같은 것의 제어아래, 끝 부분(75)을 통해 두 개의 가열 유니트의 길이를 따라 형성된다. 어떤 순간의 시간에 가열 유니트를 통하는 전류는 대향된 방향이 되며 그에 의해 서로 가장 가까운 표피층(63, 67)에 전류의 흐름이 집중되도록 두 개의 히터 유니트 사이에 전기장이 형성된다.

인쇄회로기판(19)상의 접속패드(23)에 가요성 에칭 케이블(20)의 도체(21)를 납땜하는 것은, 예를 들어 제16도에 나타낸 바와 같이, 제2a도에 관련하여 상술한 것과 같은 방법으로 성취된다. 그러나, 제2a로 도시된 구현예에서 사용된 단일 히터 유니트 및 모선(25)에 비교되는 바와 같이, 조립체(60)의 두 개의 히터 유니트를 사용하는 것에 잇점이 있다. 이같은 잇점의 하나는 두 개의 고저항 행로(즉, 층 63, 67)가 있다는 사실에 귀속하는데 이는 제2a도의 구현예에서 단지 하나의 그 같은 행로로 대향시킨 것과 같으며, 그에 의해 같은 정 전류로부터 더욱 큰 초기 가열이 일어나게 된다. 바꾸어 말하면, 납땜을 위한 열에너지가 양측의 히터 유니트에 의하여 동시에 마련되는데 반하여, 귀환 모선(25)(제2도)의 사용은 같은 만큼의 납땜을 위한 열에너지의 대략 절반이 생성된다. 두 번째 잇점은 에너지가 가해지는 히터의 실제적인 면에 관계된다. 이같은 에너지 인가는 히터로 분리된 압형 구성요소(즉, 제2a로서 요소 25, 27)를 결합하는 것이 불필요한 까닭에 히터 조립체(60)를 가진 최종 수요자를 위하여 더욱 단순하게 된다. 오히려, 조립체(60)는 각 히터 유니트가 다른 것에 대한 전류귀환행로의 대용이 되는 것과 같은 방법으로 제작자에 의하여 조립된다.

제17도는 카드에지 콘넥트(80)의 병렬 접점(81, 82)이 개별적으로 뒤로 접혀진 히터 조립체(60) 또는 히터 조립체(10) 및 압형(30)중 어느 하나가 활용되는 인쇄회로기판(85)의 대향 표면에 개별적으로 배치된 접속 트레이스(83, 84)에 납땜될 수 있다는 것을 도시하고 있다. 접점(81)은 접점과 트레이스 사이에 개재된 접속부재(70)를 활용하는 히터 조립체(60)에 의해 땜납필릿(fillet; 37)이 만들어지는 각 접속위치에서 트레이스(83)에 납땜되는 것으로 도시되었다. 히터 조립체(60)의 작용은 제15도 및 제16도에 관련하여 기술한 작용과 동일하다. 히터 조립체(10)는 땜납 필릿(37a)이 만들어지는 각 접속위치에서 접점(82)을 트레이스(84)에 납땜하기 위해 압형(30)과 함께 사용된다. 접속 부재(17)는 이미 기술된 방법에서 다수의 접점 및 트레이스 사이에 배치된다. 히터 조립체(10)의 작용은 제2a도에 관련하여 상술된 것과 동일하다.

제18도에는 카드 에지 콘넥터(80)가 제1히터 조립체(10(1))에 의하여 회로기판 트레이스(83)로 납땜된 접점(81)을 가지는 반면에 접점(82)이 제2히터 조립체(10)(2))에 의하여 트레이스(84)에 동시에 납땜되어 있는 배열이 도시되어 있다. 두 개의 히터 조립체(10(1), 10(2))는 사실상 동일하며 제1도 및 제2도에 관련하여 상술된 방식과 같다. 얇은 유전층(86)은 히터 조립체(10(1))의 표피층(13) 표면위에 배치되며; 유사한 유전층(87)은 히터 조립체(10(2))의 표피층(13)표면 위에 배치된다. 회로기판 표면위에 납땜방지 코팅의 형태를 물론 취할 수 있는 이들 유전층(86, 87)은 각 트레이스(83, 84)로부터 히터 표면을 절연한다. 유전층(86, 87)에 의하여 개별적으로 트레이스(83, 84)로부터 절연된 히터 조립체와 함께, 나타내어진 바와 같이 인쇄회로기판(85)의 대향면상에 상호 일치시킴에 있어서 히터 조립체(10(2))의 위치를 정함에 따라, 제2도에 도시한 구현예에서 요구되는 압형의 제거가 가능하게 된다. 더욱 정확히, 정진폭 교류전원은 히터 조립체(10(1), 10(2)) 사이에서 이들 조립체의 일종단에 접속되며, 단락회로는 그들의 대향된 세로 끝에서 두 조립체 사이에 접속되는 것으로 취한다. 더욱이, 도시한 바와 같이, 히터 조립체(10(1), 10(2))의 표피층(13)은 인쇄회로기판(85)의 각 대향표면에 꼭 접하여 배치된다. 상호 절연은 압형 절연층(27)(제2a도)을 분리시키기 위한 필요물을 제거하는, 인쇄회로기판(85)에 대하여 마련된다. 히터 조립체(10(1), 10(2))는 상호 전류귀환 행로의 대용이 되며, 그것에 의하여 제2a도의 분리된 접지판 귀환 모선(25)에 대한 필요성이 배제된다. 두 히터 조립체는 물론 그들 사이에 중요한 유전층의 대용이 되는 인쇄회로기판(85)과 함께 또 다른 하나에 대한 접지판을 마련한다. 이들 두 히터 조립체의 조합은, 그런 까닭에, 제15도 및 제16도에 관련하여 상술된 뒤로 접혀진 히터의 것과 동일한 방법에서의 작용을 한다. 히터 조립체(10(1), 10(2))는 예측 기하를 제공하기 위하여 서로 눌려진다. 두 개의 고저항 표피층(13) 내에서의 전류의 접중은 두 개의 히터 조립체내 대향된 전류에 의하여 인쇄회로기판(85)을 가로질러 띄게 된 전기장의 결과로서 일어난다. 대표적 납땜접합은 접점(81) 및 트레이스(83)에 대해 예시되었으며 접속부재(15) 및/또는 접점(81) 및/또는 트레이스(83)에 처음 용착된 땜납의 용융이 결과로서 일어나고; 비슷한 납땜접합이 접점(81), 트레이스(84) 및 접속부재(15) 사이에 만들어지게 된다.

상술된 바와 같이, 전기적 및 열적 전도성 접속부재는 자동제어히터와 관련하여 가장 효율적으로 활용된다. 그러나, 이들 즉시 절단가능한 접속부재는 니크롬선 및 가열 막대 히터를 포함하는, 다른 방식의 히터와 관련하여 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를들어, 제19도에 관련하여, 히터(90)는 비교적 고저항 물질로부터 제조된 도전성 판부재(91)의 형태를 취할 수 있다. 자동제어히터내 표피층에 사용하기 위해 상술된 합금들은 예를 들어, 판부재(91)를 위한 물질로서 채용될 수 있다. 예시된 구현예에 있어서, 판부재는 비교적 얇으며 납땜이 되는 접점의 개개 위치에 순응하기 위해 일반적으로 U자 형태를 가지나; 그것은 사실상 어떠한 형태가 요구되는 위치에 열 에너지를 분산시키기 위한 목적으로 도움이 된다는 것이 이해될 것이다. 다수의 즉시 절단가능한 접속부재는 납땜이 되는 접속위치의 선정에 의하여 요구되는 바로서 판부재(91)의 여러 테두리로부터 돌출된다. 예를 들어, 접속부재(92)는 U자형상 판부재(91)의 일측 레그(leg)로부터 방사상으로 안쪽으로 돌출하여 납땜작업후에는 떨어져 나가도록 하기 위한 그 접속부재의 말단 끝을 허용하도록 가로로 한정된 노치(93)를 가진다. 인접한 접속부재(94)는 부재(92)의 말단 끝이 미치지 않는 특정 접속위치로 도달하게 하는 직각 동일평면성 굴곡부가 마련된다. 적당한 노치(95)는 납땜작업후 가열판(91)으로부터 즉시 절단될 수 있도록 굴곡된 끝에 마련된다. 그러나 또 다른 접속부재(96)는 접속부재(94)와 같은 테두리로부터 안쪽으로 돌출하여 판부재(91)로부터 그 접속부재의 끝 부분의 분리를 돕기 위해 새김줄(scove line; 97)이 마련되어 있다. U형상 판부재(91)의 또 다른 레그로부터 돌출되는 것은 말단 끝에 그 판부재로부터 떨어져 나가게 되는 가로로 뻗어 있는 직선 구멍줄(99)을 가지는 접속부재(98)이다. 접속부재(98)에 인접하여, 판부재(91)의 같은 테두리로부터 돌출된 것은, 접속부재(100)인데 이는 판부재(91)의 면으로부터 아랫방향으로 돌출하여 그 다음에 그 판부재에 평행되게 안쪽으로 돌출하도록 직각으로 구부러진다. 따라서, 예를 들어, 접속위치가 선정된 인쇄회로기판이 접속부재(98, 100)의 말단 끝 사이 수직면에 대응하는 두께를 가지는 것으로 취한다면, 그 두 개의 접속부재는 기판의 대향된 표면위에 납땜접속을 실행하는데 편리할 수 있다. 접속부재(100)는 판(91)으로부터 그 접속부재의 말단 끝의 분리를 허용하도록 새김줄(101)이 마련된다. 또다른 접속부재(102)는 U형상 판부재(91)의 안쪽으로 돌출함과 동시에 그 판부재와 동일 평면으로 도시되어 있다. 새김줄(103)은 접속부재(102)가 그 판부재로부터 쉽게 절단되도록 한다. 판부재(91)의 같은 레그의 대향 테두리에는 그 판부재의 면으로부터 아래쪽으로 뻗어있음과 동시에 접속부재(102)아래 위치에 똑바르게 안으로 돌출하도록 직각으로 절곡시킨 접속부재(104)가 있다. 새김줄(105)은 접속부재(104)가 그 판부재로부터 쉽게 분리되도록 한다. 접속부재(102, 104)는 인쇄회로기판의 대향표면에 납땜 접속을 마련하기 위해 수직 일직선으로 배치된다. 접속부재(106)는 U형상 판부재의 바깥 테두리로부터 뻗음과 동시에 그 판부재로부터 쉽게 분리되도록 허용하는 노치(107)가 마련된다.

교류 E쪼는 직류 전압 공급기(108), 스위치(109) 및 분압계(110)를 포함하는 직렬회로가 판부재(91)의 대향된 끝 사이에 직렬로 접속된다. 전압공급기(108)는 판부재를 통하는 전류를 마련하는데 그것은 판부재의 저항 및 분압계(110)의 설정에 의해 결정된다. 다수의 접속부재(92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 및 106)는 납땜시키기 위한 접점의 각 쌍 사이로 삽입되며 다수의 접촉위치에 필요한 납땜접속을 실행하기 위해 미리 예정된 양의 땜납을 포함할 수 있다. 제11도에 도시된 배열은 자동제어히터가 과열을 막도록 활용하는데 상술한 것과 같이 바람직한 것은 아니다. 그럼에도 불구하고, 도시된 저항 히터는 다수의 접속위치로 열 에너지를 전함과 동시에 결과로서 일어나는 납땜결과의 영구 도전성 구성요소로 남게 되는 절단 가능한 접속부재와 함께 사용될 수 있다.

제19도에 도시된 다양한 방식의 접속부재(즉, 동일평면 절곡, 면바깥절곡, 부재 사이의 다양한 간격, 부재의 다양한 규격 및 형상, 히터 유니트의 다른 테두리로부터 돌출 등)가 상술한 방식의 자동제어히터에 적용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

위에서 보인 다양한 구현예의 설명에 있어서, 접속부재는 도전성 및 열전도성이 모두 있는 것으로 말해진다. 열전도는 히터 몸체로부터 각 접속위치로 접속부재로 하여금 직접 열에너지를 전도시킨다. 도전성은 접속부재로 하여금 접속위치에 결합된 두 부재 사이에 도전성 브리지의 대용이 되도록 허용한다. 이점에 관해서는 전 접촉부재가 도전성이 될 필요는 없으며; 즉, 접속부재의 일 부분이 접속위치에 결합된 접점을 통해 전류행로를 마련하는 한, 접속부재의 나머지는 도전성이 될 필요가 없다. 앞서 주지한 바와같이, 여기에 언급한 설명은 접점 및/또는 접속부재에 땜납을 미리 용착시킨 것에 관련한 것이지만, 땜납보다 다른 물질이 사용될 수도 있다. 예를들어, 여러 가지의 전도성 접착물 및 페이스트(Paste)가 통상적으로 이용될 수 있으며 열 경화성 플라스틱내 금속분말의 부유물로서 구성될 수도 있다. 금속분말은 전형적으로 은, 금, 구리 및 알루미늄이 사용되는 반면에 점착성 플라스틱은 일반적으로 에폭시 수지이다. 이들 물질에 대한 용해온도 및 특성은 잘 알려져 있다. 땜납이 가용성 물질로서 활용되는 것에 적절하기 위하여는, 접점을 적심과 동시에 세척하기 위한 적절한 용제물질을 사용하는 것이 당연하다는 것은 당업자들에게는 잘 이해될 것이다. 본 발명의 사용에 있어서 용제는 접점 또는 접속부재에 미리 용착된 땜납 및 용제의 혼합물 성분이 될 수 있으며; 또는 납땜시에 따로 공급될 수도 있고; 또는 땜납-용재 혼합물이 보통의 크림, 페이스트 또는 액체의 형태로 납땜시 접속위치로 공급될 수도 있다.

본 발명의 주요한 잇점의 하나는 접속위치 사이에 땜납 브리지생성의 제거에 있다. 접속부재(15)는 인쇄회로기판 및 외부 연결장치(즉, 가요성 에칭케이블이 와이어) 사이의 용적을 증가시킨다. 더욱 상세하게는, 납땜 작업동안 접속위치에 미친 압력은 접속위치 사이의 빈 용적에 용해된 땜납을 밀어넣는 경향이 있으며 이에 반하여 용해된 땜납의 표면장력은 접속패드와 접점에 땜납을 유지시키려는 경향이 있다. 접속부재의 두께에 의한 용적의 증가에 따라, 본 발명은 액체땜납의 압력이 줄게되며, 그에 따라 유압작용에 의한 접속위치 사이의 틈새를 가로질러 가해지는 존재로부터 땜납을 회피할 수 있다. 앞선 기재로부터 본 발명은 인쇄회로기판상의 정해진 접속위치에 동시 다발적으로의 납땜접속을 포함하는, 새로운 방법 및 장치에 관한 것으로, 도전성 및 열전도성 접속부재는 히터로부터의 열에너지를 전함과 동시에 납땜접합의 영구 구성요소로 남는다는 것을 알 수 있을 것이다.

납땜을 위한 새롭고 개선된 방법 및 장치에 관해 대표적인 구현예를 설명하였지만, 이외의 다양한 변형예인 당업자에게는 가능할 것으로 본다. 따라서 이와같은 모든 변형, 변경은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 것으로 이해해야 할 것이다.

Claims (1)

1. 열 에너지를 마련하여 가용성 전도물질을 녹이고 그에 의해 제1전기접점 및 제2접점 사이에 도전성 접속부를 마련하도록 하는 자동온도 제어히터에 있어서, 열 에너지를 공급하기 위한 것으로서, 낮은 전기 저항률과 낮은 자기 투자율을 가짐과 동시에 제1표면을 갖는 도전성 제1물질로 된 기판 및 상기 제1표면의 적어도 일부분에 배치되는 도전성 제2물질로 된 표피층을 가지며, 상기 제2물질은 제1물질보다 더 높은 전기 저항률과 그리고 제2물질의 큐리온도 이하의 온도에서는 상기 낮은 자기 투자율보다 더 크고 상기 제2물질의 큐리온도 이상의 온도에서는 상기 낮은 자기 투자율과 동일한 자기 투자율을 가지는 개별적으로 작동가능한 히터 몸체; 및 상기 히터 몸체에 열전도성 접촉으로 고착되며, 각각은 상기 제1접점과 상기 제2접점 사이에 물리적으로 배치되어 전기적 및 열적 접촉을 이루어 상기 히터 몸체로부터 상기 제1 및 제2접점으로 상기 열에너지를 전달하도록함과 아울러 제1 및 제2접점 사이에 전도성 접속부의 영구 부분으로 남아 있도록 하는 하나 이상의 열 전도성 연장부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동온도제어히터.

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