KR100517462B1 - 보호캡을 가진 납땜 인두 팁 - Google Patents

Abstract

클래드 와이어를 복수개의 조각으로 절단하고 각각의 조각은 코어 재료(구리)와 보호외층(스테인레스 스틸, Ni, Cr 또는 그들 합금)을 가진 납땜 인두팁을 제조하는 기술이 개시된다. 각 클래드 와이어 조각은 냉간 또는 열간 헤딩공정, 또는 그외 금속성형공정에 의해 납땜 인두팁으로 성형된다. 성품 팁에서, 상기 보호외층은 팁의 작업영역의 후방에 위치하여, 팁의 부식을 감소시키고 상기 팁과 납땜 인두 손잡이 사이의 전기전도도를 향상시키는 작용을 한다. 상기 팁 자체를 제조하는데 사용되는 것과 동일한 클래드 와이어 조각으로부터 납땜 인두팁의 일단에 히터 요소를 형성할 수 있고, 그에 따라 상기 히터 요소와 팁 간의 양호한 열전달특성을 보장한다. 본 발명은 또한 상기 팁의 작업영역 상에 보호외층을 형성시키는 기술에 관한 것이기도 하다. 본 기술은 철과 같은 보호재료의 박판띠 또는 시트로부터 캡을 찍어내는 것을 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 캡은 상기 납땜 팁의 작업영역의 형상과 닮은 형상을 가진 다이를 사용하여 상기 시트로부터 찍어낸다. 이러한 방식으로 형성된 상기 캡은 팁의 단부에 끼워진 다음, 브레이징 재료를 형성된 캡에 가하거나 또는 캡 형성 전에 띠 상의 재료에 가함으로써 부착된다.

Description

보호캡을 가진 납땜 인두 팁{Soldering iron tip having a protective cap}

본 발명은 보호외층을 가진 납땜 인두팁(soldering iron tip)을 제조하는 기술 및 그에 따라 제조된 인두팁에 관한 것이다.

전형적으로 융탈 인두(desoldering iron) 뿐만 아니라 납땜 인두 제조자들은 납땜 인두의 팁으로서 구리(Cu) 또는 구리 계열의 재료를 사용한다. 구리는 비교적 저렴한 가격에 비해 높은 열전도성을 제공한다. 더욱이, 구리는 원하는 팁 형상으로 쉽게 가공될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 구리 또는 구리합금으로 된 단일체 봉(rod)을 가공함으로써 형성된 예시적인 납땜 인두 팁(1)을 도시한 것이다.

그러나, 구리 팁은 또한 얼마간의 바람직하지 않은 특성도 지니고 있다. 납땜을 위해 고온으로 가열될 때, 팁이 땜납내에서 용융되거나 그리고/또는 공기중에서 부식될 수도 있다. 나아가, 기계적 압력이 가해질 때 상기 팁이 변형될 수도 있다. 이러한 이유로, 단순한 구리 계열의 납땜 팁은 비교적 팁 수명이 짧다.

종래의 기술은 구리 팁에 하나 이상의 외층을 도포함으로써 이러한 문제점을 처리했다. 더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 납땜 인두 팁(1)의 경사진 부위의 단부(이하 "작업영역"이라 함)가 철(Fe)로 된 외층(4)으로 코팅된다. 상기 철로 된 외층(4)은 납땜 작업중에 연질의 구리코어(2)가 변형되고 땜납내에서 용융되는 것을 막아준다. 철 또한 용융 땜납에 대해 쉽게 젖는다(wettable). 납땜 인두 팁(1)의 나머지는 크롬(Cr)층, 또는 니켈(Ni)층 위에 형성된 크롬층과 같은 다른 형태의 재료들로 도포된다. 이러한 층(6)들은 납땜 인두팁과 접지(ground) 사이에 양호한 전기적 접속을 제공함으로써 접지에 대한 팁의 낮은 전위(tip-to-ground voltage potential) 및 저항을 보장한다. 또한, 이러한 층(6)들은 구리 또는 구리 합금이 공기중에서 부식되는 것을 방지한다. 나아가, 크롬은 땜납에 대해 낮은 젖음성(wettability)을 제공하며, 그로 인해 땜납이 작업영역으로부터 팁을 따라 뻗어 올라가 납땜 인두팁의 성능을 저하시키는 것을 방지한다.

전형적으로, 이러한 재료들은 무전해도금 또는 전기도금으로 알려진 석출 기술에 의해 구리 팁에 도포된다. 전기도금은 산 계열의(acid based) 수용액전해질을 통해 납땜 인두팁(음극)과 석출될 금속편(양극) 사이에 전압을 가하는 것을 수반한다. 상기 납땜 인두팁과 금속 양극은 모두 전해질 속에 잠기게 된다. 상기 인가되는 전압은 금속이온들을 전해질을 통해 양극으로부터 음극(납땜 인두팁)으로 유동시킴으로써 상기 납땜 인두팁 상에 제어된 방식으로 금속이 석출되도록 한다. 예컨대, 미국 특허 제3,315,350호는 구리 팁위에 철 피막을 전기도금하고 난 다음, 상기 철 피막 위에 니켈과 크롬층을 추가적으로 전기도금하는 기술을 제안하고 있다. 미국 특허 제3,986,653호는 납땜 인두팁 위에 오스뮴 또는 루테늄(또는 그들 합금) 외층을 전기도금하는 것을 제안하고 있다.

구리 납땜 인두팁의 전기도금은 단점들을 지닌다. 첫째, 전기도금은 종종 팁 상에, 특히 팁의 형상이 급격히 변화하는 부위에 불균일한 두께의 코팅층을 만들어 낸다. 둘째, 상기 공정 자체는 본질적으로 불안정하여, 한번의 일괄 생산과 다음번의 일괄 생산에 있어서 도금 두께와 품질의 차이를 가져온다. 셋째, 전기도금은 비교적 비용이 많이 소요되는데, 이것은 그 기술에 요구되는 수작업이 많다는 점과 공정에 사용된 화학용액을 환경적으로 안전한 방법으로 처리해야 하는 필요성 등에 부분적으로 기인하고 있다.

이러한 이유로, 몇몇 생산자들은 경화된 외층을 가진 팁을 제조하는 다른 방법들에 눈을 돌렸다. 예를 들어, 미국 특허 제4,055,744호에는 철 캡을 별도로 형성한 다음 납땜 인두팁 위에 상기 캡을 기계적으로 크림핑(crimping)시켜 납땜 인두팁의 작업영역 상에 경화된 외층을 형성시키는 기술이 개시되어 있다. 상기 캡과 팁의 복합구조는 수공으로 타격하거나 스웨이징 머신(swaging machine)을 사용하여 더욱 성형가공된다. 상기 구리 팁에 캡을 크림핑시키는 것은, 전기도금에 관계된 문제들을 피하면서, 캡을 팁의 베이스와 같은 팁의 선택적인 위치에 단단히 결합시킬 수도 있고, 따라서 상기 팁과 캡의 접촉면적을 줄일 수 있다. 결국, 이것은 상기 팁으로부터 캡으로의 열전달을 줄여, 납땜 인두의 성능 또는 효율을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의해 다루어지는 또 다른 문제는 "히터"요소를 포함하는 납땜 인두에 관련된 것이다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 히터(8)는 납땜 인두의 부품으로서 실질적으로 열을 발생시킨다. 즉, 납땜 인두의 전기코일(미도시)은 히터(8)로 에너지를 전달하고, 이어서 히터는 납땜 인두팁(1)의 작업영역으로 열을 전달한다. 본 발명의 양수인에 의해 생산된 한가지 팁 유형에 있어서, 상기 히터(8)요소는 내부코어(12)와 그 위에 형성된 외층(10)을 가진 클래드 와이어 조각을 포함한다. 상기 히터 요소(8)는 납땜 인두 팁(1)의 뒷부분에 있는 가공홀(14)에 끼워맞춤 결합된다. 히터(8)와 납땜 인두 팁(1) 사이의 기계적 경계면(16)(도 4 참조)은 히터(8)로부터 납땜 인두 팁(1)으로의 열전달을 저해시킨다.

전술한 사항과 동시에 본 발명의 그외 목적, 특징 및 이점들은 다음 도면들과 함께 이하 상세한 설명을 통하여 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따라 가공된 납땜 인두팁을 나타낸 도면,

도 2는 종래기술에 따라, 전기도금을 사용하여 재료층이 도포된 가공된 납땜 인두팁을 나타낸 도면,

도 3은 종래기술에 따라, 히터요소를 결합하기 위해 뒷부분에 가공된 홀을 포함하는 가공된 납땜 인두팁을 나타낸 도면,

도 4는 종래기술에 따라, 상기 팁의 뒷부분에 있는 가공홀에 히터요소가 끼워맞춤 결합된 상태의 가공된 납땜 인두팁을 나타낸 도면,

도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 클래드 와이어 조각이 보호외층을 가진 납땜 팁으로 변형되는 것을 나타낸 도면,

도 9는 상기 클래드 와이어 조각을 성형하기 위한 예시적인 기술을 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따라 납땜 인두 캡을 제조하기 위한 예시적인 기술을 도시한 도면,

도 11은 도 10에 도시된 기술에 의해 제조된 납땜 인두 캡의 예시적인 사시도,

도 12는 상기 납땜 인두팁에 상기 캡을 부착하는 예시적인 방법을 나타낸 도면,

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 클래드 와이어 조각이 그 작업영역 위에 보호외층을 가진 납땜 팁으로 변형되는 것을 나타낸 도면,

도 15 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 적어도 두 개의 외층을 가진 클래드 와이어 조각이 다중층의 외층을 가진 납땜 팁으로 변형되는 것을 나타낸 도면이다.

따라서, 본 발명의 예시적인 목적은 바람직하게 전기도금을 사용하지 않고 효율적이고 신뢰성 있는 팁의 대량생산을 용이하게 하는 납땜 인두팁을 제조하는 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 예시적인 목적은 히터로부터 팁으로의 열흐름을 저해하는 경계면을 조장하지 않는 납땜 인두팁을 제조하는 기술을 제공하는 것이다.

이상과 같은 유익한 특징들은 클래드 와이어 조각으로부터 팁을 제조하는 본 발명의 첫 번째 측면에 따라 달성된다. 상기 기술은 한 발의 클래드 와이어(a length of clad wire)를 복수의 조각으로 절단하는 것을 포함하는데, 상기 각 조각은 재료 코어(예컨대, 구리)와, 보호외층(예컨대, 스테인레스 스틸, 고순도 니켈, 고순도 크롬, 인바(Invar) 타입 합금과 같은 Fe-Ni합금, 또는 다른 적절한 재료)을 포함한다. 그 다음 각각의 클래드 와이어 조각은 냉간헤딩(cold heading) 공정 또는 다른 금속 성형 공정에 의해 납땜 인두팁으로 성형된다. 성품 팁(finished tip)에 있어서, 상기 보호외층은 팁의 작업영역 "후방"에 위치하여 상기 팁과 접지 사이에 양호한 전기도전성을 제공하고, 따라서 접지에 대한 팁의 낮은 전위 및 저항을 유지한다. 또한 상기 외층은 내부코어(구리)의 산화를 방지하고 낮은 젖음성을 제공하여 그것에 땜납이 흡착되는 것을 막는다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 클래드 와이어 조각은 더욱 성형되어 팁의 일단에 위치하는 일체형 히터요소를 형성할 수 있다. 이 기술은 상기 히터요소가 팁 자체와 동일한 클래드 와이어 조각으로 형성되므로 상기 히터와 팁의 작업영역 간에 금속적으로 연속성을 보장하며, 그에 따라 도 4에 도시된 경계면(16)을 제거함으로써 상기 히터와 팁 사이의 열전달을 향상시킨다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 금속 성형 공정들은 보호외층을 포함하지 않는 와이어(또는 봉) 조각에 대해 수행될 수 있다.

역시 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 납땜 인두팁의 작업영역용 보호외층은 별도로 성형된 철(또는 유사재료) 캡을 상기 팁의 작업영역부분 상에 끼워서 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 기술은 철과 같은 보호층 재료의 박판띠 또는 시트를 제조하는 것을 포함한다. 그 다음 상기 납땜 인두팁의 형상과 닮은 형상의 다이를 사용하여 상기 시트로부터 경사진 캡을 찍어낸다. 이러한 방법에 의해 형성된 캡은 다음으로 상기 납땜 인두팁의 작업영역 상에 끼워진 뒤, 상기 캡 또는 팁에 브레이징 재료를 공급하고 이것을 용융시키거나 소결시킴으로써 부착된다. 대안으로서, 제조공정을 더욱 신속히 촉진시키기 위해 상기 브레이징 재료는 찍어내기 작업 전에 상기 띠 형상의 재료에 직접 공급될 수 있다. 어느 경우에나, 브레이징 또는 이와 유사한 기술의 사용은 상기 팁과 캡 사이에 친밀한 금속결합을 형성함으로써 상기 팁에 캡을 크림핑하는 종래기술에 비해 상기 팁과 캡 사이의 열전도도를 향상시킨다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 클래드 와이어 또는 봉 조각이 납땜 팁의 작업영역 위에 하나 이상의 보호외층을 가진 납땜 팁을 형성하기 위해 사용된다.

이하의 설명에서, 상세한 설명은 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위한 설명목적을 위한 것이지 한정을 위한 것은 아니다. 그러나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 상세한 설명외의 다른 실시예에 따라 본 발명이 실시될 수 있음은 자명한 것이다. 다른 예로서, 불필요한 설명에 의해 본 발명의 상세한 설명이 모호해지지 않도록 잘 알려진 방법 및 장치에 대한 상세한 설명은 생략한다.

나아가, 간결함을 위해 이하의 설명은 납땜 인두에 대한 설명으로 한정되었다. 그러나, 여기에 개시된 원칙들은 융탈 인두에도 동일하게 적용될 수 있다. 융탈 인두는 열을 가하여 이전에 공급된 땜납을 제거하는 것이다.

1. 클래드 와이어 조각 또는 봉을 사용한 납땜 인두팁의 형성

예시적인 제1 실시예는 클래드 와이어 또는 클래드 봉으로부터 납땜 인두팁(또는 융탈 인두팁)을 제조하는 것이다. 도 5의 단면도에서 도시된 바와 같이, 클래드 와이어(또는 봉) 조각(20)은 구리 코어(24)의 재료를 포함하며, 그 위에는 또 다른 전기 전도성 보호외층(22)이 금속 결합된다. 상기 구리 코어(24)의 재료는 각각 99.99% Cu 및 99.95% Cu의 구리함량을 가진 구리합금 Nos. C10100 또는 C10200 과 같은 고순도 구리 등의 금속을 포함할 수 있다. 상기 코어의 가공성을 증진시키기 위해, 구리합금 No. C14500(99.5% Cu, 0.5% Te 및 0.008% P로 됨)과 같은 텔루리움(tellurium)을 함유한 구리 합금이 사용될 수 있다. 상기 보호외층(22)은, 고순도 니켈, 고순도 크롬과 함께, Fe-Ni(예컨대, 인바(Invar) 타입 합금), Fe-Ni-Cr 또는 다른 적당한 재료등과 같이 니켈과 크롬의 몇몇 합금들을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 보호외층(22)은 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 여기에 개시된 기술에 따라 납땜 인두팁을 제조하기 위해 슈루스베리, 매스(Shrewsbury, Mass)사의 아노맷(Anomet) 제품에 의해 생산된 클래드 와이어가 사용될 수 있다.

상기 클래드 와이어 조각(20)에 의해 제조된 반성품(semi-finished) 팁이 도 6(단면도)에 도시되어 있으며, 상기 클래드 와이어 조각(20)에 의해 제조된 성품(finished) 팁이 도 7(단면도)에 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 상기 팁은 작은 직경의 원통부(21)에 결합된 원통부(23)를 가진다. 원통부(21)는 경사진 작업영역(28)에서 끝난다. 상기 클래드 와이어의 보호외층(22)은 팁의 작업영역(28)을 제외하고 하층의 구리 코어(24)를 덮는다.

성품의 납땜 인두팁에서는, 상기 보호외층(22)이 여러 가지 목적으로 작용한다. 첫째, 상기 보호외층(22)은 하층의 구리 코어(24)가 공기중에서 부식되는 것을 방지한다. 둘째, 보호외층(22)은 상기 팁과 접지 사이에 양호한 전기 접촉을 제공하여, 결과적으로 납땜 작업시 방전되어 땜납이 공급될 부품을 손상시킬 수도 있는 전압이 상기 팁과 접지 사이에 축적되는 것을 방지한다. 전기 부품을 납땜할 경우에 있어서, 군규격(military specification)은 2 밀리볼트(mV) 보다 크지 않은 접지에 대한 팁의 전위(tip-to-ground voltage potential)와 2 오옴보다 크지 않은 접지에 대한 팁의 저항(tip-to-ground resistance)을 요구한다. 셋째, 보호외층(22)은 땜납에 대해 비교적 낮은 젖음성(wettability)을 제공하여, 땜납이 납땜 인두팁의 작업영역을 지나 전진하는 것을 방지한다. 일반적으로, 클래드 와이어 또는 봉을 출발물질로 사용하는 것은 팁 제조의 후속단계에서 전기도금에 의해 보호외층(22)을 형성할 필요성을 없애고, 따라서 전술한 바와 같은 전기도금의 단점들을 제거할 수 있다.

2. 일체형 히터 요소의 형성

본 발명의 다른 측면은 상기 납땜 인두팁과 일체로 된 히터 요소의 형성을 포함한다. 예를 들어, 도 8(단면도)에 도시된 바와 같이, 일체형 히터를 가진 성품 팁(또는 반성품 팁)은 원통부(21)와 히터 요소(26) 사이에 개재된 원통부(23)를 포함한다. 상기 히터 요소(26)와 팁 자체는 동일한 클래드 와이어(또는 봉) 조각(20)으로부터 형성된다. 그에 따라, 상기 히터 요소(26)와 팁 사이에는 금속적으로 연속성이 존재하게 되는데, 이것은 히터 요소(26)로부터 팁으로의 열에너지 전달을 촉진시킨다. 상기 보호외층(22)은 상기 히터 요소(26)를 포함하여 클래드 와이어로부터 상기 팁을 덮으며, 단 팁의 경사진 작업영역(28)의 단부는 덮지 않는다.

전술한 바와 같이, 상기 보호외층(22)은 스테인레스 스틸, 고순도 니켈, 고순도 크롬과 함께, Fe-Ni(예컨대, 인바(Invar) 타입 합금), Fe-Ni-Cr 또는 다른 적당한 재료 등과 같이 그들의 몇몇 합금들을 포함할 수 있으나, 이것에 한정되지는 않는다. 더욱 구체적으로, 서로 다른 조성의 인바 타입 합금이 서로 다른 납땜 인두 전력부하량(soldering iron power load capacities)을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, (1) 42% Ni, 6% Cr, 52% Fe; (2) 42% Ni, 58% Fe; (3) 44% Ni, 56% Fe; 및 (4) 52% Ni, 48% Fe 등의 층들에 의해 매우 큰 전력부하가 가해질 수 있다.

3. 금속 성형을 이용한 납땜 인두팁의 제조

본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 와이어 또는 봉 조각(20)을 원하는 형상으로 기계가공하는 것을 포함해, 도 5에 도시된 클래드 와이어(또는 봉) 조각(20)을 원하는 팁 형상(도 6, 7 및 8에 도시된 팁 형상)으로 변형시키기 위한 많은 기술들이 있다는 것을 이해할 것이다. 대안으로서, 본 발명에 따르면, 상기 팁을 제조하기 위해 냉간 또는 열간 헤딩(heading)과 같은 금속 성형 공정이 사용될 수 있다.

도 9는 와이어 조각을 성품 또는 반성품 팁으로 변형시키기 위해 냉간 헤딩 공정을 채용한 하나의 예시적인 기술을 나타낸다. 본 예시적인 기술은 한 발의 클래드 와이어를 와이어 스풀로부터 절단기로 공급하는 것에서부터 시작하고(단계 51), 상기 절단기는 상기 와이어를 소정길이의 조각으로 절단한다(단계 52). 절단 작업에 이어서, 상기 조각은 제1다이쳄버로 이송되는데(단계 53), 여기에서 하나이상의 다이가 상기 조각의 일단에 테이퍼를 주어 가늘게 하기 위해 한번 이상의 타격(blow)을 가하여(단계 54), 도 6에 도시된 바와 같은 감소된 직경을 가진 부분(21)을 성형한 다음, 도 7에 도시된 바와 같이 경사진 작업영역(28)을 성형하기 위해 더 처리된다. 냉간 헤딩 그 자체는 본 기술분야에서 잘 이해될 수 있고 따라서 그러한 공정의 구체적인 사항은 통상의 당업자에게 자명할 것이다. 예로서, 미국 특허 제3,669,334호, 제3,934,293호, 제4,058,865호 및 제5,146,668호 등은 와이어 조각을 성형하기 위한 전형적인 냉간 헤딩 장치와 기술들에 대한 예시적인 세부사항들을 제공한다. 이러한 특허들은 본 발명에 결합되는 것으로 한다.

상기 공정은 단계 55 및 56을 생략할 수 있고, 여기서 부품은 단계 57에서 처리된다. 상기 팁을 제조하는 이 단계에서, 보호외층(22)은 기계가공 또는 유사기술에 의해 상기 작업영역(28)에서 제거될 수 있다. 보호층은 차후 제조 단계에서 전기도금을 사용하거나 후술하는 바와 같이 캡을 작업영역(28)에 끼워서 결합시키는 등 임의의 적절한 기술을 사용하여 상기 작업영역(28)에 부가될 수 있다.

만약 일체형 히터가 요구될 경우, 도 7에 도시된 상기 팁은 제2다이쳄버로 이송될 수 있고(단계 55), 여기에서 또 다른 다이가 상기 팁의 일단에 도 8에 도시된 바와 같은 히터 요소(26)를 형성하기 위해 한번 이상의 타격(blow)을 가하여 일체형 히터 요소(26)를 구비한 성품 팁을 제조한다(단계 56). 상기 성품 팁은 단계 57에서 이루어진다. 원할 경우 일체형 히터가 없는 팁을 제조하기 위해, 단계 55 및 56이 생략될 수 있다는 것을 나타내기 위해 이들 단계가 점선의 박스로 구획되어 있다.

상기 팁을 제조하는 다른 방법은 냉간 헤딩 공정 대신에 열간 헤딩 공정을 사용하는 것, 부분(21)(28)을 형성하기 전에 히터 요소(26)를 형성하는 것, 또는 (예를 들어, 복수의 다이로부터 복수의 타격을 동시에 가하여) 부분(21)(28)과 히터요소(26)를 동시에 형성하는 것을 포함한다. 도 9에 도시된 예시적인 단계들은 완전 자동화될 수 있으며, 작업자에 의해 부품 및/또는 기계장치의 조작을 요할 수도 있다. 나아가, 상기 팁부(즉, 부분 21,23)는 임의의 원하는 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

상술한 공정은 도 5에 도시된 클래드 와이어 조각(20)을 성형한다. 그러나, 또한 본 기술은 보호외층(22)을 가지지 않는 와이어 조각을 성형하는데 사용될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 보호외층(22)은 성형된 팁 위에 전기도금 또는 유사기술을 통해 후속적으로 형성될 수 있다.

4. 팁의 작업영역 상에 외층캡의 형성

도 10 내지 12는 팁의 작업영역 상에 경화된 외층을 형성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면을 도시한다. 도 10 내지 12에 도시된 기술은 다양한 기술에 의해 제조되는 많은 유형의 팁들에 폭 넓게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 10 내지 12에 도시된 기술은 도 5 내지 9를 참조로 설명된 방법에 의해 제조된 납땜 인두팁의 노출된 작업 영역(28)의 단부 위에 경화된 외층을 구비하기 위해 사용되거나, 또는 도 1에 도시되어 있는 가공된 구리 코어(2)와 같은 가공된 구리코어용으로 경화된 외층을 구비하기 위해 사용될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 재료(30)의 연속적인 박판띠(예컨대, 약 5밀리 정도의 두께를 가진 띠)가 제조된다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 재료는 고순도 철(예컨대, 예시적인 일 실시예로서 99.5%의 순도를 가진 철), 니켈, 또는 다른 재료 또는 합금을 포함할 수 있다. 그런 다음, 다이(35)와 짝을 이루는 다이(32)를 사용하여 복수의 캡(34)을 찍어낸다. 비록 복수 쌍의 다이(32,35)가 사용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 단지 한 쌍의 다이(32,35)만이 도시되었다. 상기 다이(32)는 상기 캡(34)의 내부 윤곽을 한정하는 외부 윤곽(37)을 가지는 반면, 다이(35)는 상기 캡(34)의 기하학적 외부 형상을 한정하는 윤곽(39)을 가진 리세스부를 가진다. 도 11은 경사진 단부(38)와 원통부(36)를 가지는 그러한 일 예시적인 형상의 캡(34)을 보여준다. 대안적으로, 상기 캡(34)은 딥 드로잉(deep drawing) 공정과 같은 다른 기술에 의해 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 상기 캡(34)은 도 12에 도시된 방법과 같이 팁(41)의 작업영역단(33) 위로 끼워진다. 바람직하게 상기 캡(34)은 브레이징 또는 유사기술과 같은 금속결합기술에 의해 팁(41)에 부착된다. 예를 들어, 찍어낸 캡(34)과 팁(41)의 표면 교합을 위해 소량(약0.2밀리)의 고순도 은 또는 쿠실(CUSIL)(72% Ag, 28% Cu)을 공급하고, 용융 또는 소결하여 상기 캡을 팁에 금속 결합시킬 수 있다. 대안으로서, 생산 효율을 더욱 촉진시키기 위해 찍어내기 작업 전에 재료띠(30)에 브레이징 재료가 공급될 수도 있다. 용융작업 동안, 은과 구리는 공융(eutectic) CuAg를 형성하며 이것이 상기 캡을 팁에 결합시킨다.

철과 같은 재료시트로부터 상기 캡(34)을 찍어내는 대안으로서, 상기 캡은 냉간 헤딩에 의해, 또는 와이어 조각 또는 금속 형상(예컨대, 구)을 원하는 테이퍼 형상으로 성형하는 것에 의해 제조될 수도 있다. 그러한 공정의 세부사항은 본 기술분야의 통상의 지식인에게 자명한 것이므로 더 상세한 설명은 생략한다. 예로서, 미국 특허 제3,669,334호에 그러한 기술이 개시되어 있다.

도 12에 단면도로 도시된 성품 납땜 인두팁(41)은 경사진 작업영역단(33)을 가진 구리 코어(40)를 포함한다. 상기 캡(34)은 상기 작업영역단(33) 위로 끼워진다. 상기 캡(34)은 또 다른 층(42)(또는 연속적인 층)과 접촉할 수 있다. 이러한 추가적인 층들(42)은 임의의 적절한 기술에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 층들(42)은 도 5 내지 9에 도시된 기술 또는 전기도금에 의해 형성될 수 있다. 대안으로서, 이러한 층들(42)은 상기 캡(34)을 끼우기 전에 그 자체가 별도의 캡 형태로 형성되어 코어(40)에 끼워질 수도 있고, 따라서 상기 팁은 복수의 중첩된 캡을 가지게 된다. 어느 경우에나, 바람직하게 이러한 층들(42)은 전술한 바와 같이 땜납에 대해 낮은 젖음성을 가져 접지에 대한 팁의 낮은 전위를 제공한다. 마지막으로, 도 12에 도시된 상기 팁(41)은 일체형 히터를 포함하지 않더라도, 이러한 기술은 일체형 히터를 가진 팁(도 8에 도시된 팁)에 캡(34)을 공급하기 위해 사용될 수 있다.

도 12에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 작업영역단(33)의 외부 윤곽은 일반적으로 상기 캡(34)의 내부 윤곽과 일치한다. 대안으로서, 상기 팁의 말단은 상기 캡(34)의 내부 윤곽과 일치할 필요가 없다. 예를 들어, 상기 팁의 말단은 라인(61)을 따라 절두될 수 있고, 이에 따라 상기 팁의 단부와 캡(34) 사이에 중간영역을 형성한다. 이 중간영역은 상기 팁과 캡(34) 사이의 열전도도를 향상시키기 위해 브레이징 합성물(또는 금속재)로 채워진다.

더욱 구체적으로, 일 실시예에서, 상기 캡(34)을 팁의 단부에 끼우기 전에 얼마간의 브레이징 재료가 캡(34)의 안쪽(63)에 부가된다. 상기 브레이징 재료는 페이스트, 고상 또는 파우더 또는 그외 다른 형태로 상기 캡의 내부에 공급될 수 있다. 일단 공급이 되면, 상기 캡(34)(그 속에 브레이징 재료가 있는 캡)은 상기 브레이징 재료를 용융 또는 소결하기 위해 가열되고, 그에 따라 상기 브레이징 재료를 그 말단에서 상기 캡의 내부에 본딩시킨다. 상기 캡(34)이 냉각된 후, 캡은 상기 탭의 단부에 끼워져 브레이징 또는 소결과 같은 적절한 기술에 의해 부착된다.

또 다른 실시예에서, 상기 캡(34)은 브레이징 재료가 냉각되기 전에 상기 팁의 단부에 부착될 수 있고, 따라서 상기 브레이징 재료는 여전히 용융상태 또는 적어도 연질의 상태를 유지한다. 이러한 기술은 상기 팁의 단부와 캡 사이의 결합이 에어 갭(air gap)을 함유하지 않도록 보장한다. 역시 또 다른 발명의 형태는 상기 캡(34)을 상기 팁의 단부에 부착시킨 다음 캡에 형성된 구멍(미도시)을 통해 상기 캡(34)과 팁 사이의 내부 공동(cavity)에 브레이징 재료를 부가하는 것을 포함한다.

5. 클래드 와이어를 사용한 작업영역 상의 외층 형성

또 다른 예시적인 실시예는 클래드 와이어 조각 또는 클래드 봉 조각으로부터 팁의 작업영역 상에 외층을 가진 납땜 인두팁(또는 융탈 인두팁)을 제조하는 것이다. 도 13의 단면도에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 클래드 와이어(또는 봉) 조각은 구리 또는 구리합금으로 된 재료 코어(70)를 포함한다. 보호층(71)은 고순도 철, 니켈 또는 유사재료 및 합금 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

이 조각은 전술한 임의의 기술에 따라 도 14에 단면도로 도시된 예시적인 팁 형상과 같이 원하는 팁 형상으로 성형 또는 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 팁은 작업영역(72)을 비롯해 실질적으로 팁의 전표면을 덮고 있는 외층(71)(예컨대, 철을 포함)을 가진 구리 코어(70)를 포함한다. 상기 외층(71)은 작업영역(72)의 말단을 크림핑하는 것과 같이 임의의 적절한 기술에 의해 작업영역(72)의 말단에 접합될 수 있다. 더욱이, 비록 도시되지는 않았으나 도 5의 설명에서 언급된 특성을 가진 층(고순도 니켈, 고순도 크롬과 함께 Fe-Ni, 다른 인바 타입 합금 또는 Fe-Ni-Cr과 같은 그들의 합금, 스테인레스 스틸 또는 다른 적당한 재료 등을 포함하지만 이것에 한정되지는 않음)과 같은 추가적인 층들이 상기 외층(71) 위에 형성될 수 있다. 이러한 추가적인 층들은 전기도금과 같은 적절한 기술에 의해 상기 외층(71) 위에 형성될 수 있다.

상기 층(71) 위에 추가적인 층들을 전기도금하는 대신에, 본 발명의 또 다른 실시예는 도 15의 단면도에 도시된 바와 같이 둘 이상의 외층을 가진 클래드 와이어 조각을 성형 또는 형성시킴으로써 둘 이상의 외층을 가진 팁을 형성하는 것을 포함한다. 더욱 상세하게, 도 15에 도시된 상기 클래드 와이어(또는 봉) 조각은 구리 또는 구리합금과 같은 금속으로 된 재료 코어(80)를 포함한다. 제1 클래드층(82)은 고순도 철, 니켈 또는 유사재료 또는 합금을 포함하지만 이것에 한정되지는 않는다. 제2 외부 클래드층(84)은 고순도 니켈, 고순도 크롬과 함께, Fe-Ni, 다른 인바 타입 합금 또는 Fe-Ni-Cr과 같은 그들의 합금, 스테인레스 스틸 또는 다른 적절한 재료를 포함할 수 있으나 이것에 한정되지는 않는다.

이 조각은 전술한 임의의 기술에 따라 도 16에 도시된 예시적인 팁 형상과 같이 원하는 팁 형상으로 성형 또는 형성될 수 있다. 도 16의 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 팁은 작업영역(86)을 비롯해 실질적으로 팁의 전표면을 덮고 있는 외층들(82,84)을 가진 구리 코어(80)를 포함한다. 상기 외층(84)은 도 17의 단면도에 도시된 바와 같이 작업영역(86)에 있는 외층(82)(예컨대, 철로 됨)을 드러내기 위해 제거될 수 있다. 상기 외층(84)은 기계가공과 같은 적절한 기술에 의해 제거될 수 있다.

이상과 같이 설명된 본 발명의 실시예들은 모든 내용에 있어서 예시적인 것이 될 뿐 한정적인 것이 아니다. 따라서, 본 발명은 세부적인 실시에 있어서 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 여기에 기재된 설명으로부터 도출될 수 있는 정도의 변형이 가능하다. 그러한 모든 변형예와 수정예들은 이하 특허청구범위에서 정의된 본 발명의 사상범위내에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

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26. 높은 열전도도를 가지는 코어 재료상에 외측의 클래드 층을 가지는 클래드 봉(rod) 또는 와이어로 이루어지고, 제 1 의 경사진 작업 단부와, 제 1 의 작업 단부에 반대편에 있는 제 2 단부를 가지는 금속 코어 부재를 구비하는 납땜 팁으로서, 상기 외측의 클래드 층이 상기 금속 코어 부재의 적어도 일부에 야금학적으로 접합되어 있는 납땜 팁; 및

    적어도 상기 경사진 작업 단부를 덮고, 상기 경사진 작업 단부에 야금학적으로 접합되는 캡으로서, 클래드 층의 일부에 중첩되고 기계적으로 변형된 철 또는 철 합금 시이트로 실질적으로 이루어지는 캡;을 구비하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
27. 제26항에 있어서, 상기 클래드 층은 경사진 작업 단부의 뒤에 위치되고 접지에 대한 팁의 낮은 전위 또는 저항(low tip-to-ground potential or resistance)을 제공하고, 공기중에서의 부식 또는 땜납에 의한 융해로부터 상기 금속 코어 부재의 적어도 일부를 보호하는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
28. 제26항에 있어서, 상기 클래드 층은 스테인레스 스틸, 니켈, 크롬, 니켈합금, 철-니켈합금 또는 크롬합금으로 실질적으로 구성된 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
29. 제27항에 있어서, 상기 클래드 층은 스테인레스 스틸, 니켈, 크롬, 니켈합금, 철-니켈합금 또는 크롬합금으로 실질적으로 구성된 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
30. 제26항에 있어서, 상기 클래드 층은 적어도 상기 작업단부 위에는 놓이지 않는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
31. 제26항에 있어서, 캡은 와이어 또는 금속 형상의 부분들을 냉간 헤딩(cold heading) 또는 성형함으로써 제작되는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
32. 제27항에 있어서, 클래드 층은 작업 단부에 근접한 상기 금속 코어 부재의 적어도 일부를 보호하는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
33. 제26항에 있어서, 금속 코어 부재의 제 2 단부는 일체화된 히터 요소를 구비하고 히터 요소와 상기 금속 코어 부재의 경사진 작업 단부는 상기 금속 코어 부재의 상기 제 1 경사 작업 단부와 상기 히터 요소 사이의 에너지의 열전달을 증진시키기 위하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
34. 제33항에 있어서, 상기 클래드 층은 상기 히터 요소 위에 배치되지만 상기 제 1 의 경사진 작업 단부 위에는 배치되지 않는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
35. 제33항에 있어서, 히터 요소는 히터 요소와 경사진 작업 단부 사이에 위치된 근접한 원통형 부분보다 작은 직경의 원통형 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
36. 높은 열전도도를 가지는 코어 재료상에 외측의 클래드 층을 가지는 클래드 봉 또는 와이어로 이루어지고, 제 1 의 경사진 작업 단부와, 제 1 의 작업 단부에 반대편에 있는 제 2 단부를 가지는 금속 코어 부재를 구비하는 납땜 팁으로서, 상기 외측의 클래드 층이 상기 금속 코어 부재의 적어도 일부에 야금학적으로 접합되어 있는 납땜 팁;을 구비하고,

    일체화된 히터 요소를 구비하는 금속 코어 부재의 제 2 단부로서, 히터 요소와 상기 금속 코어 부재의 경사진 작업 단부는 상기 히터 요소와 상기 금속 코어 부재의 상기 제 1 의 경사진 작업 단부 사이의 에너지 열전달을 증진시키기 위하여 배치되며, 히터 요소는 히터 요소와 경사진 작업 단부 사이에 위치된 근접한 원통형 부분보다 작은 직경의 원통형 부분을 구비하고, 상기 클래드 층은 상기 히터 요소의 위에 놓이지만 상기 제 1 의 경사진 작업 단부에 놓이지 않는, 금속 코어 부재의 제 2 단부; 및,

    적어도 상기 경사진 작업 단부를 덮고, 상기 경사진 작업 단부에 야금학적으로 접합되는 캡으로서, 클래드 층의 일부에 중첩되고 기계적으로 변형된 철 시이트 또는 철 합금 시이트로 실질적으로 이루어지는 캡;을 구비하는, 보호 캡을 가진 납땜 인두 팁.
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