KR100910465B1 - 저항 용접용 전극 - Google Patents

Abstract

저항 용접용 전극을 제공한다.

본 발명은 서로 맞대어 접하는 피용접부재의 일측면과 타측면에 각각 접하여 상기 피용접부재의 접합면을 따라 상기 피용접부재를 용접하는 제1 전극봉과 제2 전극봉; 및 상기 제1 및 제2 전극봉과 각각 결합하여 일체를 이루며, 용접시 상기 피용접부재를 접합면 측으로 압착하는 압압부재;를 포함하며, 상기 압압부재는 상기 접합면의 열발생부위와 동축선상에 위치하도록 상기 열발생부위를 중심으로 서로 마주하여 배치되고, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉은 상기 압압부재를 기준으로 서로 반대방향에 위치하며, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉이 상기 피용접부재와 맞닿는 면이 상기 열발생부위를 중심으로 대각선 방향으로 서로 어긋나도록 배치되어 상기 열발생부위와 마주하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전극봉의 전극면이 열발생부위와 맞닿지 않고 일정한 간격으로 어긋나게 배치됨으로써 용융된 피용접부재가 전극봉에 달라붙는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

저항 용접, 전극, 압압부재, 피용접부재, 너깃

Description

저항 용접용 전극{Electrode for Resistance Welding}

본 발명은 저항 용접용 전극에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한쌍의 전극봉에 압압부재를 결합하여 피용접부재의 열발생부위와 압압부재가 마주하도록 하고, 전극봉은 용접부위와 맞닿는 면이 서로 어긋나도록 배치하여 용융된 피용접부재가 전극봉에 달라붙는 현상을 방지할 수 있는 저항 용접용 전극에 관한 것이다.

도체에 전류를 흐르게 하면 도체 내부의 전기 저항에 의하여 열손실을 일으킨다. 일반적으로 전기회로에서는 이와 같은 손실을 최소화하는 방향으로 기술을 발전시키고 있으나, 저항 용접은 발열 손실을 오히려 적극적으로 활용하는 용접기술이다.

즉, 저항 용접이란 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의 접촉면에서 생기는 접촉 저항과 금속의 고유 저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 금속이 가열 또는 용융하면 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어지도록 하는 공법을 말한다.

일반적으로 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 부품을 제조하는데 있어서 탄탈 와이어(wire)와 구리 리드프레임(lead frame)을 연결하기 위하여 이러한 저항 용접방법을 사용하고 있다.

도 1에서는 일반적인 저항 용접용 전극을 통하여 탄탈 와이어와 구리 리드프레임을 연결하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다.

도시하는 바와 같이, 연결을 위해 일정 길이의 탄탈 와이어(1)와 구리 리드프레임(2)을 맞대어 겹치도록 한 상태에서, 접합면을 기준으로 양측에 한쌍의 전극(3)(4)을 마주하도록 배치한다.

그리고, 상기 전극(3)(4)이 상기 접합면을 가압하는 상태에서 상기 전극(3)(4)으로 전류를 흘려주게 되면, 저항에 의해 상기 접합면에 열이 발생하여 구리를 용융시키게 되고, 너깃(nugget)(5)을 형성하며 접합이 이루어지게 되는 것이다.

현재 이 두 재료의 저항 용접에는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo) 전극(3)(4)을 사용하고 있는데, 용접시 구리 리드프레임이 과잉으로 용융되어 텅스텐 또는 몰리브덴 전극에 녹아 붙는 현상이 발생한다.

구리의 용융은 탄탈 와이어와의 접합을 위해서 없어서는 안되는 중요한 현상이지만 전극에 피해를 줄 수 있는 문제가 있다. 이러한 과잉 용융현상은 LTCC 제품의 불량뿐만 아니라 전극재료의 잦은 교체를 요구하여 비용증가의 문제도 일으킨다. 또한 전극의 교체를 위하여 생산라인을 정지시켜야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제도 발생시킨다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 한쌍의 전극봉에 압압부재를 결합하여 피용접부재의 열발생부위와 압압부재가 서로 마주하도록 하고, 전극봉은 용접부위와 맞닿는 면이 서로 어긋나도록 배치함으로써 용융된 피용접부재가 전극봉에 달라붙는 현상을 배제할 수 있는 저항 용접용 전극을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은 서로 맞대어 접하는 피용접부재의 일측면과 타측면에 각각 접하여 상기 피용접부재의 접합면을 따라 상기 피용접부재를 용접하는 제1 전극봉과 제2 전극봉; 및 상기 제1 및 제2 전극봉과 각각 결합하여 일체를 이루며, 용접시 상기 피용접부재를 접합면 측으로 압착하는 압압부재;를 포함하며, 상기 압압부재는 상기 접합면의 열발생부위와 동축선상에 위치하도록 상기 열발생부위를 중심으로 서로 마주하여 배치되고, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉은 상기 압압부재를 기준으로 서로 반대방향에 위치하며, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉이 상기 피용접부재와 맞닿는 면이 상기 열발생부위를 중심으로 대각선 방향으로 서로 어긋나도록 배치되어 상기 열발생부위와 마주하지 않는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 전극을 제공한다.

바람직하게, 상기 압압부재는 상기 접합면의 열발생부위의 중심이 서로 마주하는 상기 압압부재의 중첩영역 내에 위치하도록 배치된다.

바람직하게, 상기 압압부재는 비전도성 물질로 이루어진다.

바람직하게, 상기 압압부재는 용접공정시 발생하는 용접온도에서 용융되지 않는 내열성 물질로 이루어진다.

삭제

본 발명에 따르면, 전극봉의 전극면이 열발생부위와 맞닿지 않고 일정한 간격으로 어긋나게 배치됨으로써 용융된 피용접부재가 전극봉에 달라붙는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2에서는 본 발명에 따른 저항 용접용 전극을 통하여 탄탈 와이어와 구리 리드프레임을 연결하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다.

본 발명에 따른 저항 용접용 전극은 용접전류를 공급하는 제1 및 제2 전극봉(10)(11)과 피용접부재(1)(2)의 접합면을 가압하는 압압부재(12)(13)로 이루어진다.

도시하는 바와 같이, 일정한 두께를 가지는 피용접부재(1)(2)를 서로 맞대어 형성되는 접합면을 기준으로 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)이 서로 대응하는 구조로 상기 피용접부재와 접하여 배치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 피용접부재(1)(2)가 탄탈 와이 어(wire) 및 구리 리드프레임(lead frame)인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 용접을 통해 접합이 가능한 다른 금속재료 또한 가능하다.

그리고, 상기 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)은 각각 몰리브덴(Mo)과 텅스텐(W)의 일반적인 전극봉용 재질로 이루어진다.

상기 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)은 용접전류를 공급하는 전원부(미도시) 및 전류의 세기를 변환시키기 위한 변압기(미도시)와 케이블 등을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 전원부에서 공급되는 전류를 피용접부재(1)(2)의 재질이나 용접범위 등에 따라서 변압기를 통하여 용접전류의 세기를 변환시키는 것이 가능하다.

한편, 상기 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)에는 상기 피용접부재(1)(2)를 접합면측으로 압착하는 압압부재(12)(13)가 결합된다. 따라서, 압압부재(12)(13)가 외부에서 피용접부재(1)(2)를 가압하여 접합면을 압착하면 저항열에 의해 용융된 금속이 가해진 압력에 의해 접합이 이루어지도록 한다.

여기서, 상기 압압부재(12)(13)와 결합하는 상기 제1 전극봉(10)의 위치와 제2 전극봉(11)의 위치가 압압부재를 기준으로 서로 반대방향이 되도록 한다. 즉, 제1 전극봉(10)이 압압부재(12)의 왼쪽 측면에 결합하면 제2 전극봉(11)은 압압부재(13)의 오른쪽 측면으로 결합하게 되어 압압부재(12)(13)를 중심축으로 하여 서로 대각선 방향에 위치하게 되는 것이다.

이러한 압압부재(12)(13)는 비전도성 물질로 이루어지며, 용접공정시 발생하 는 고온의 용접온도에서 용융되지 않는 내열성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 전극봉(10)(11)을 통해 흐르는 용접전류가 압압재(12)(13)로 흐르지 않아야 하며, 용접부위에서 발생하는 고열에 의해 변형되지 않고 지속적으로 압력을 가해줄 수 있어야 한다. 아울러, 용접부위의 용융된 금속이 쉽게 달라붙지 않도록 젖음성이 낮은 것이 바람직하다.

상기 압압부재(12)(13)로서 본 발명의 바람직한 실시예에서는 세라믹봉을 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 고강도의 유리(glass)와 같은 비전도성 물질로 이루어지는 것 또한 사용가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 저항 용접용 전극은 상기와 같이 금속재질의 전극봉(10)(11)과 세라믹봉과 같은 비전도성 물질의 압압부재(12)(13)가 결합하여 이루어지며, 상기 전극은 서로 마주하는 위치에서 전극봉(10)(11)이 서로 어긋나게 배치되는 구조를 가진다.

이러한 저항 용접용 전극을 통한 용접과정을 살펴보면, 피용접부재(1)(2)의 접합면을 기준으로 서로 마주하도록 상기 전극을 위치시키고, 접합면 측으로 가압을 하면서 전극봉(10)(11)으로 전류가 흐르도록한다. 이때, 상기 접합면에는 용접전류에 의해 발생하는 저항열에 의해 열발생부위(14)가 형성되는데, 상기 열발생부위(14)에 대해 내열성의 압압부재(12)(13)가 마주하여 배치된다. 즉, 상기 압압부재(12)(13)와 용접부위가 접하는 일측면(12a)과 다른 측면(13a)이 서로 중첩되는 범위 내에 상기 열발생부위(14)가 위치하는 구조를 가지도록 한다.

삭제

그리고, 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)의 용접부위와 접하는 면(10a)(11a)은 각각 상기 열발생부위(14)와 마주하지 않으며, 상기 열발생부위(14)를 중심으로 대각선 방향으로 서로 어긋나도록 배치된다.

따라서, 상기 열발생부위(14)에서 용융된 금속이 상기 제1 전극봉(10)과 제2 전극봉(11)에 달라붙는 현상이 발생하지 않아 전극의 피해를 방지하고, 전극교체를 위하여 공정라인을 정지시킬 필요가 없어 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 일반적인 저항 용접용 전극을 통하여 탄탈 와이어와 구리 리드프레임을 연결하는 방법을 도시하는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 저항 용접용 전극을 통하여 탄탈 와이어와 구리 리드프레임을 연결하는 방법을 도시하는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 피용접부재(탄탈 와이어) 2 : 피용접부재(구리 리드프레임)

3, 4: 전극봉 5 : 너깃(nugget)

10 : 제1 전극봉 11 : 제2 전극봉

12, 13 : 압압부재 14 : 열발생부위

Claims (5)

1. 서로 맞대어 접하는 피용접부재의 일측면과 타측면에 각각 접하여 상기 피용접부재의 접합면을 따라 상기 피용접부재를 용접하는 제1 전극봉과 제2 전극봉; 및

   상기 제1 및 제2 전극봉과 각각 결합하여 일체를 이루며, 용접시 상기 피용접부재를 접합면 측으로 압착하는 압압부재;를 포함하며,

   상기 압압부재는 상기 접합면의 열발생부위와 동축선상에 위치하도록 상기 열발생부위를 중심으로 서로 마주하여 배치되고, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉은 상기 압압부재를 기준으로 서로 반대방향에 위치하며, 상기 제1 전극봉과 제2 전극봉이 상기 피용접부재와 맞닿는 면이 상기 열발생부위를 중심으로 대각선 방향으로 서로 어긋나도록 배치되어 상기 열발생부위와 마주하지 않는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 전극.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압압부재는 상기 접합면의 열발생부위의 중심이 서로 마주하는 상기 압압부재의 중첩영역 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 전극.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압압부재는 비전도성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 전극.
4. 제1항에 있어서,

   상기 압압부재는 용접공정시 발생하는 용접온도에서 용융되지 않는 내열성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 전극.
5. 삭제

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