KR100848465B1 - 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치 - Google Patents

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유석훈
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김선희
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진영범
김선희
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Abstract

본 발명은 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 핫 에어(hot air) 변환기를 통해 기판 표면에 고온의 공기를 공급하여 기판 표면을 변형시킨 후 와이어 도체를 융착시켜 일정한 패턴으로 배열시키는 와이어 도체 접속 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치는 기판에 일정한 패턴으로 와이어 도체를 배열/접속시키는 와이어 도체 접속 장치에 있어서, 상기 와이어 도체 접속 장치는 X축 및 Y축 방향으로 이동되는 이송대에 결합하여 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체가 배열될 수 있도록 이송되는 본체와; 상기 본체의 전면에 수평으로 형성되는 수평 고정대와; 상기 수평 고정대에 고정 결합하는 와이어 융착장치; 및 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체를 배열/접속한 후, 상기 와이어 도체를 절단하는 절단 장치;를 포함하여 구성되되, 상기 와이어 융착장치는 외부에서 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 핫 에어 공급장치를 포함하여 구성되고, 상기 핫 에어 공급장치에 의한 핫 에어(Hot Air)를 공급하여 상기 와이어 도체를 상기 기판 표면에 융착시켜 일정한 패턴으로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
와이어 도체, 핫 에어, 히터, 와이어 도체 접속 장치

Description

핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치{Device For Bonding a Wire Conductor Using Hot-Air}
본 발명은 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 핫 에어(hot air) 공급장치를 통해 기판 표면에 고온의 공기를 공급하여 기판 표면을 변형시킨 후 와이어 도체를 기판 표면에 융착시켜 일정한 패턴으로 배열시키는 와이어 도체 접속 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트 카드는 IC카드 또는 칩카드라고도 하며, 이는 접촉식의 Contact IC Card와 비접촉식의 Remote Coupling Communication Card, 자기카드 등이 있다. 스마트 카드에는 스마트 카드 칩이 실장되는데, 스마트 카드 칩에는 M/S(magnetic Strip) 카드와 달리 자체의 연산기능과 정보의 보관기능이 있다.
대개 마이크로프로세서(MPU)와 카드의 운영체재(COS), 보안 알고리즘 등(EEPROM)이 내장되어 8, 16, 32비트 등의 체계로 운영되고 있다. 이러한 칩은 하드웨어를 위주로 소프트웨어가 탑재되어 있어 일반 컴퓨터의 일반 응용프로그램과 칩 내의 정보의 기억 및 연산기능을 할 수가 있어 카드 사용에 대한 다양하고 복합적인 기능을 수행할 수 있다.
이러한 기능들은 새로운 SI개발자들에게 제공되어 우리가 사용하는 신용카드나 회원증, 출입증, 보안카드, 발광카드 등의 여러 가지 산업분야에 적용되고 있다. 이러한 카드는 이용상에 여러 가지 기능을 수행할 수 있는 카드로 쉽게 만들기 위해 칩(Chip)화하여야 한다. EEPROM이 내장된 칩에 COB(Chip On Board)의 형태로 대개 0.4mm 이내의 칩으로 만들어진다.
한편, 스마트 카드는 플라스틱 기판 상에 와이어 코일을 다중 배열하고, 이 와이어 코일의 단부에 칩을 접속하여 형성한다. 이 와이어 코일로 저주파수 코일을 형성하는 목적으로 약 50㎛ 정도의 직경을 갖는 구리 와이어를 사용하는데, 종래에는 초음파에 의해 유도되는 상하 수직 방향의 운동을 갖는 기기를 통해 와이어 코일을 기판에 배열하여 왔다.
예컨대, 종래 대한민국 특허출원번호 제1998-0706216의 와이어 도체 접속 장치는, 초음파 발생기를 포함하는 배선장치에 의해 상하 수직 방향으로 진동을 발생시켜 기판 표면에 일정한 패턴을 형성하면서 와이어를 배열하게 된다.
초음파 발생기에 의한 초음파를 통해 진동펀치를 상하로 진동시킴으로써, 기판 표면에 와이어를 압착시키게 되고, 일정한 패턴을 형성하면서 코일이 만들어지고, 와이어의 단부를 칩 모듈과 연결하게 된다.
그러나, 종래의 이러한 초음파 방식을 이용한 와이어 도체 접속 장치는 초음 파 발생기를 구비함으로 인해 기구적 물성과 전기적인 파형을 조절하는 방식이어서 공진주파수의 관리가 어려울 뿐만 아니라, 장비의 가격이 비싸지게 되고, 이로 인해 스마트 카드를 제조하는 원가가 비싸지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 초음파 신호에 의한 진동 펀치의 진동에 의해 와이어를 기판에 배열함으로 인해 코일 형식으로 배열되는 다중의 와이어와 와이어 사이의 간격이 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있어, 이로 인해 제조된 스마트 카드의 와이어 끊어짐 등의 불량 발생률이 높아지는 문제점이 있었으며, 기판 표면에 와이어를 진동 펀치를 통해 압착하는 방법으로 와이어를 배열함으로 인해 와이어 배열을 위한 시간이 많이 소요되어 전체 스마트 카드 제작 시간이 많이 소요되는 문제점과 제조 공정이 복잡해지게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 특허출원번호 제 2007-0109968호에서, 종래의 와이어 도체 접속 장치에 사용된 초음파 진동 발생 장치를 없애고, 와이어 도체에 열을 가하여 기판에 접속시키는 열 발생 장치를 구비함으로써, 장비의 어려운 운영체제를 없애고, 장비의 가격을 낮추며, 와이어 배열을 위한 공정 시간을 단축시켜 스마트 카드의 제조 원가를 낮출 수 있는 와이어 도체 접속 장치를 제안한 바 있다.
그러나, 종래에 본 출원인에 의해 제안된 와이어 도체 접속 장치는 기판 표면에 와이어 도체를 완전히 배열하는 와이어 도체 접속 공정을 마친 후, 와이어 도체를 배열하기 위해 새로운 기판 표면으로 교체하는 작업 대기 중에 열 발생 장치에 의한 열기에 의해 와이어 도체에 피복된 코팅 물질이 와이어 도체가 공급되는 와이어 가이드 홀 내부에서 녹는 현상이 발생하여 와이어 가이드 홀이 코팅 물질에 의해 막힐 가능성이 있었다.
따라서, 새로운 기판 표면에 와이어 도체를 배열하기 전에 막힌 와이어 가이 드 홀의 막힘을 제거해야 하는 불편함이 발생하고, 이로 인해 작업 공정 시간이 길어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 종래의 와이어 도체 접속 장치에서 열 발생 장치를 없애고, 고온의 핫 에어(hot air) 공급장치를 구비함으로써 기판 표면에 와이어 도체를 융착시켜 일정한 패턴으로 배열할 수 있는 구조를 갖는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치는 기판에 일정한 패턴으로 와이어 도체를 배열/접속시키는 와이어 도체 접속 장치에 있어서, 상기 와이어 도체 접속 장치는 X축 및 Y축 방향으로 이동되는 이송대에 결합하여 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체가 배열될 수 있도록 이송되는 본체와; 상기 본체의 전면에 수평으로 형성되는 수평 고정대와; 상기 수평 고정대에 고정 결합하는 와이어 융착장치; 및 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체를 배열/접속한 후, 상기 와이어 도체를 절단하는 절단 장치;를 포함하여 구성되되,
상기 와이어 융착장치는 외부에서 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 핫 에어 공급장치를 포함하여 구성되고, 상기 핫 에어 공급장치에 의한 핫 에어(Hot Air)를 공급하여 상기 와이어 도체를 상기 기판 표면에 융착시켜 일정한 패턴으로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 와이어 융착장치는 일정 압력으로 공기가 공급되는 에어 공급관과 연결되는 핫 에어 공급장치와; 상기 핫 에어 공급장치가 내삽되는 외관 케이스와; 상기 외관 케이스의 내부에 삽입되되, 상기 핫 에어 변환대와 상기 외관 케이스 사이에 결합되는 단열재; 및 상기 외관 케이스 및 상기 단열재의 일단에 결합하는 와이어 가이드대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 압력은 0.1 내지 5 ㎏f/㎠ 으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 더 바람직하게는, 상기 핫 에어 공급장치는 상기 에어 공급관에 연결되고, 내부에 히터가 구비되어 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 히터를 내부에 포함하는 핫 에어 변환대; 및 상기 핫 에어 변환대 측에 열 발생을 위한 가변 전원을 공급하는 전원단자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
좀더 바람직하게는, 상기 가변 전원은 50 내지 150eV 으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 좀더 바람직하게는, 상기 핫 에어 변환대는 내부가 관통 형성됨과 동시에 몸체에 일정 간격으로 내부와 외부를 관통하는 다수의 통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치에 의하면, 와이어 가이드 홀 내부에서 와이어 도체의 코팅 물질이 녹는 현상을 방지하여 와이어 가이드 홀이 막히는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 와이어 가이드 홀의 막힘을 제거해야 하는 불편함을 없앨 수 있으 며, 이로 인해 와이어 도체 배열을 위한 작업 공정 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치의 모습을 보여주는 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 분해 사시도, 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 내부 구조를 보여주는 부분 단면 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치(100)는 핫 에어 공급장치(141)를 통해 공급되는 핫 에어를 이용하여 와이어 도체(300)에 피복된 코팅 물질을 용해시키고, 기판(200) 표면에 고온의 열을 가함으로써, 와이어 도체(300)를 기판(200)의 표면 융착시키는 방법으로 일정한 패턴이 형성되게 배열시키는 장치이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치(100)는 본체(110)와, 수평 고정대(130)와, 와이어 융착장치(140) 및 절단 장치(150)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(110)는 기판(200) 상에 와이어 도체(300)를 일정한 패턴으로 배열하기 위해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동되는 이송대(120)에 결합하며, 이 본체(110)의 이송은 제어부(미도시)에 의해 제어된다.
상기 본체(110)의 하부에는 수평 방향으로 결합홈(미도시)이 관통 형성된 수평 고정대(130)가 형성되며, 이 수평 고정대(130)에는 와이어 융착장치(140)가 고정 결합된다.
한편, 상기 본체(110)의 상부에는 공기의 공급에 의해 작동되는 에어 실린더(170)에 의해 와이어 도체(300)의 절단시에 와이어 도체(300)를 고정시키는 와이어 고정 클램프(160)가 설치된다. 이 와이어 고정 클램프(160)는 위치가 고정되는 고정 클램프(160a)와 상기 에어 실린더(170)의 작동에 의해 좌/우 운동을 하는 유동 클램프(160b)로 구성되며, 유동 클램프(160b)의 좌/우 이동에 의해 고정 클램프(160a) 측에 와이어 도체(300)가 고정되거나 해제된다.
상기 와이어 융착장치(140)는 핫 에어 공급장치(141)와, 외관 케이스(142)와, 단열재(143) 및 와이어 가이드대(144)를 포함하여 구성되며, 이는 상기 수평 고정대(130)에 고정 결합된다.
여기서, 상기 핫 에어 공급장치(141)는 일정한 압력으로 저온의 공기를 공급하는 에어 공급관(400)에 연결되고, 내부에 히터(미도시)가 구비되어 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 히터(미도시)를 내부에 포함하는 핫 에어 변환대(141a), 및 상기 핫 에어 변환대(141a) 측에 열 발생을 위한 가변 전원을 공급 하는 전원단자(141b)로 구성된다.
상기 에어 공급관(400)을 통해 공급되는 공기의 압력은 0.1 내지 5 ㎏f/㎠인 것이 바람직하며, 상기 가변 전원은 50 내지 150eV인 것이 바람직하다.
상기 핫 에어 변환대(141a)는 내부에 히터(미도시)를 포함하고 있으며, 전원단자(141b)를 통해 공급되는 가변 전원에 의해 히터를 통해 가열/공급되는 공기의 온도는 약 200℃를 유지할 수 있게 된다. 가변 전원의 전원이 높을수록 히터의 온도가 높아지며, 공급되는 고온의 공기의 온도를 조절할 수 있게 된다.
도시하지는 않았지만, 상기 핫 에어 변환대(141a) 측에는 가열된 공기의 온도를 측정하여 제어할 수 있도록 온도 감지 센서(미도시)를 구비할 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 핫 에어 변환대(141a)는 내부가 관통 형성되며, 또한 몸체에 일정 간격으로 내부와 외부를 관통하는 다수의 통공(a)이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 핫 에어 변환대(141a)를 통해 공급되는 고온의 공기 중 일부를 통공(a)을 통해 방출하여 핫 에어 변환대(141a)를 감싸고 있는 단열재(143)에서 고온의 공기를 흡수함으로써, 핫 에어 변환대(141a)의 내부에 구비된 히터(미도시)의 사용 수명을 늘일 수 있는 효과가 있다.
상기 단열재(143)는 고온의 공기의 흐름으로 인해 외부로 열이 방출되는 것을 방지하는 것으로, 이 단열재(143)에 의한 열 흡수로 인해 외관 케이스(142)가 가열되지 않아 작업자의 안전 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 단열재(143)와 내부의 핫 에어 변환대(141a)의 통공(a) 사이에는 약간의 갭(GAP)이 있도록 결합되는 것이 바람직하다.
상기 와이어 가이드대(144)는 내부에 에어 공급홀(144a)이 관통 형성되며, 상기 핫 에어 변환대(141a)를 통해 공급되는 고온의 공기가 에어 공급홀(144a)을 통해 공급되어 와이어 가이드대(144)의 단부로 공급하게 된다.
콘(CONE) 형상을 갖는 와이어 가이드대(144)의 하부에는 내부 중심으로 와이어 가이드 홀(144b)이 관통 형성되어 와이어 도체(300)가 공급되며, 이 와이어 도체(300)의 공급과 동시에 에어 공급홀(144a)을 통해 고온의 공기가 공급되어 기판(200) 표면에 와이어 도체(300)를 접속시키게 된다.
즉, 에어 공급홀(144a)을 통해 공급되는 고온의 공기는 기판(200) 표면에 열을 가하여 기판(200) 전체가 변형되지 않을 정도로 기판(200) 표면이 융해되고, 와이어 가이드 홀(144b)을 통해 공급되는 와이어 도체(300)가 기판(200) 표면에 배열된 후, 융해된 기판(200) 표면이 굳어지게 되면, 와이어 도체(300)가 기판(200) 상에 접속하게 되는 것이다.
이로 인해, 종래 와이어 가이드 홀(144b) 내부에서 와이어 도체(300)의 코팅 물질이 녹는 현상을 방지하여 와이어 가이드 홀(144b)이 막히는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 와이어 가이드 홀(144b)의 막힘을 제거해야 하는 불편함을 없앨 수 있고, 와이어 도체 배열을 위한 작업 공정 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 와이어 가이드대(144)의 측면에는 절단 장치(150)가 구비되며, 이는 와이어 도체(300)가 기판(200)에 배열이 종료된 후, 와이어 도체(300)를 절단하는 장치로서, 이는 공기의 유입에 의해 작동되는 에어 실린더(151)에 의해 작동된다. 와이어 도체(300)가 절단 장치(150)에 의해 절단되는 순간에는 상술한 와이어 고정 클램프(160)가 작동하게 되며, 절단시에 와이어 고정 클램프(160)의 작동에 의해 와이어 도체(300)가 고정된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치의 모습을 보여주는 전체 사시도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 구성을 보여주는 단면도;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 분해 사시도; 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 융착장치의 내부 구조를 보여주는 부분 단면 사시도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 와이어 도체 접속 장치 110: 본체
120: 이송대 130: 수평 고정대
140: 와이어 융착장치 141: 핫 에어 공급장치
141a: 핫 에어 변환대 141b: 전원단자
142: 외관 케이스 143: 단열재
144: 와이어 가이드대 144a: 에어 공급홀
144b: 와이어 가이드 홀 150: 절단 장치
160: 와이어 도체 클램프 200: 기판
300: 와이어 도체

Claims (6)

  1. 기판에 일정한 패턴으로 와이어 도체를 배열/접속시키는 와이어 도체 접속 장치에 있어서,
    상기 와이어 도체 접속 장치는 X축 및 Y축 방향으로 이동되는 이송대에 결합하여 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체가 배열될 수 있도록 이송되는 본체와; 상기 본체의 전면에 수평으로 형성되는 수평 고정대와; 상기 수평 고정대에 고정 결합하는 와이어 융착장치; 및 상기 기판에 일정한 패턴으로 상기 와이어 도체를 배열/접속한 후, 상기 와이어 도체를 절단하는 절단 장치;를 포함하여 구성되되,
    상기 와이어 융착장치는 외부에서 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 핫 에어 공급장치를 포함하여 구성되고, 상기 핫 에어 공급장치에 의한 핫 에어(Hot Air)를 공급하여 상기 와이어 도체를 상기 기판 표면에 융착시켜 일정한 패턴으로 배열시키는 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 와이어 융착장치는 일정 압력으로 공기가 공급되는 에어 공급관과 연결되는 핫 에어 공급장치와; 상기 핫 에어 공급장치가 내삽되는 외관 케이스와; 상기 외관 케이스의 내부에 삽입되고, 상기 핫 에어 공급장치에 의해 발생하는 고열을 흡수하는 단열재; 및 상기 외관 케이스 및 상기 단열재의 일단에 결합하는 와이어 가이드대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압력은 0.1 내지 5 ㎏f/㎠ 으로 공급되는 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 핫 에어 공급장치는 상기 에어 공급관에 연결되고, 내부에 히터가 구비되어 공급되는 저온의 공기를 고온의 공기로 변환하는 히터를 내부에 포함하는 핫 에어 변환대; 및 상기 핫 에어 변환대 측에 열 발생을 위한 가변 전원을 공급하는 전원단자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가변 전원은 50 내지 150eV 으로 공급되는 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 핫 에어 변환대는 내부가 관통 형성됨과 동시에 몸체에 일정 간격으로 내부와 외부를 관통하는 다수의 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 핫 에어를 이용한 와이어 도체 접속 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100933414B1 (ko) * 2009-04-28 2009-12-22 진영범 나이프를 이용한 도선 접속장치
KR100937568B1 (ko) * 2009-04-28 2010-01-19 진영범 레이저를 이용한 도선 접속장치
KR101008459B1 (ko) * 2010-08-31 2011-01-14 진영범 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법

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KR910019719A (ko) * 1990-05-30 1991-12-19 아베 후사코 공작물 상호간의 접합을 위한 공작물 가열장치

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