KR100950156B1 - 연선배선용 소켓 핀 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연선배선용 소켓 핀 접합방법에 관한 것으로, 전기, 전자 부품간을 통전시키기 위해 사용배선과 소켓 핀을 접합하는 방법에 있어서; 지그(JIG) 위에 상기 소켓 핀을 벤딩하여 배치하는 단계와; 상기 지그(JIG) 위에 배치되고, 벤딩된 소켓 핀 속에 사용배선의 접합하고자 하는 단부를 삽입하는 단계와; 상기 사용배선이 삽입된 소켓 핀의 상측을 공구혼을 이용하여 샌드위치 형태로 가압하면서 초음파 진동을 가하여 용접하는 단계로 이루어진 연선배선용 소켓 핀 접합방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래 단선의 경우만 초음파 용접가능하였던 것을 연선의 경우에도 초음파 용접 가능하게 하여 소켓 핀을 배선에 용접함으로써 충분한 인장력을 확보하면서 제조비용의 절감도 도모하며, 공정의 간소화와 그에 따른 생산효율의 향상도 달성하는 효과를 얻을 수 있다.

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Description

연선배선용 소켓 핀 접합방법{METHOD FOR WELDING SOCKET PIN AND STRANDING WIRES}

본 발명은 연선배선용 소켓 핀 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 용접방식을 이용하여 소켓 핀과 배선을 용접함으로써 작업공정 및 작업시간의 단축은 물론 인장하중도 충분히 유지할 수 있도록 한 연선배선용 소켓 핀 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소켓 핀(혹은 단자)은 독립적으로 제작된 각각의 전기, 전자부품들의 통전을 위해 각 부품 또는 전선의 일측에 구비되며, 이 소켓 핀(혹은 단자)이 상호 접촉 결합됨으로써 부품간의 통전이 이루어지게 된다.

예컨대, 소켓 핀은 보통 배선(전선)의 끝단에 결합되며, 다양한 형상을 가질 수 있으나 주로 판재로 제작된다.

그리고, 상기 배선과 소켓 핀은 다양한 방식으로 서로 접합(결합)되게 되는데, 주로 납땜 방식 혹은 압착 방식, 특히 납땜 방식에 의해 접합된다.

이러한 납땜 방식의 일 예로, 국내 등록특허 제766452호(2007.10.05) '배선용 납땜단자 및 그 제작방법'을 들 수 있다.

여기에서, 납땜 방식이 선호되는 이유는 가장 높은 고정력(납땜의 경우는 최대 인장력 7Kgf)과 도전성을 제공할 수 있기 때문이며, 압착 방식이 선호되는 이유는 인장력이 조금 떨어지기는 하나 제조가 용이하여 제조비용이 저렴하다는 장점 때문이다.

그런데, 납땜 방식의 경우에는 최근 환경문제가 대두되면서 유해물질 제한지침(ROHS:Restriction of Hazardous Substances Directive)에 의해 그 사용이 규제됨으로써 이를 피하기 위해서는 무연납을 사용하여야 하는데 그렇게 되면 비용이 급증하는 문제가 생기게 되었다.

뿐만 아니라, 압착 방식의 경우에는 제조비용 절감 측면에서는 유리하나 용도에 따라 배선과 소켓 핀 간의 높은 인장력을 요구하는 곳에는 부합하지 못하는 단점을 가졌다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 많은 불편한 점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 환경규제에도 저촉되지 않으면서 인장력이 우수하고 제조비용도 저렴하여 생산효율을 높일 수 있는 전혀 새로운 형태, 이를테면 초음파 용접 방식을 적용한 연선배선용 소켓 핀 접합방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 전기, 전자 부품간을 통전시키기 위해 사용배선과 소켓 핀을 접합하는 방법에 있어서; 지그(JIG) 위에 상기 소켓 핀을 벤딩하여 배치하는 단계와; 상기 지그(JIG) 위에 배치되고, 벤딩된 소켓 핀 속에 사용배선의 접합하고자 하는 단부를 삽입하는 단계와; 상기 사용배선이 삽입된 소켓 핀의 상측을 공구혼을 이용하여 샌드위치 형태로 가압하면서 초음파 진동을 가하여 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연선배선용 소켓 핀 접합방법을 제공한다.

이때, 상기 사용배선은 삽입된 단부의 피복이 벗겨지거나 혹은 벗겨지지 않는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 종래 단선의 경우만 초음파 용접가능하였던 것을 연선의 경우에도 초음파 용접 가능하게 하여 소켓 핀을 배선에 용접함으로써 충분한 인장력을 확보하면서 제조비용의 절감도 도모하며, 공정의 간소화와 그에 따른 생산효율의 향상도 달성하는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 몇가지 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1,3,4는 본 발명에 따른 적합한 접합방식을 도출하기 위한 소켓 핀 접합 구조에 대한 실시예들을 보인 예시적인 요부 단면도이고, 도 2,5는 도 1,4에 의한 실시품 사진이다.

본 발명에 따른 실시예들에 대한 설명에 앞서, 초음파 용접에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

잘 알려진 바와 같이, 초음파를 이용한 용접(초음파 용접)은 모재를 녹여 브레이징(Brazing)하는 방식과 달리 초음파 진동에 의한 마찰열로 모재와 전선을 녹여 용접하므로 용접시 용재를 사용하지 않아 세척공정도 요구되지 않는 환경친화적인 용접방식이다.

이러한 초음파 용접방식은 비교적 융점이 낮은 합성수지 등에서 동(Cu)과 같은 비철금속에 이르기까지 그 사용영역이 확대되고 있는 추세에 있으며, 최근에는 냉장고, 에어컨 등의 냉매파이프, 즉 동파이프의 단부 용접이나 전지, 자동차 등의 전장부품 등의 용접에 광범위하게 활용되고 있다.

이와 같은 초음파 용접은 공구혼(Horn)과 지그(JIG)와 같은 상형 및 하형 압착부를 구비한 상태에서 초음파 진동과 공구혼을 통한 압착력 제공시 발생되는 마찰열을 이용하여 해당 부위를 용접하게 된다.

하지만, 상기 초음파 용접은 단선의 경우에는 용이 하지만 연선의 경우에는 공구혼이 직접 접촉하는 연선이 손상을 입어 약한 인장력에도 쉽게 단선이 되어 적용하기가 어려웠다.

본 발명에서는 상술한 바와 같은 초음파 용접 방식을 연선배선용 소켓 핀 접합에 활용하되, 최대 인장력 4.0Kgf 이상을 갖는 적절한 접합 방법을 구현하여 기존의 납땜 방식이나 압착 방식의 접합구조를 저렴하고 간편용이하게 대체할 수 있는 방안을 모색하기 위해 다음의 조건하에 후술되는 3개의 실시예 형태로 실험을 진행하였다.

이때, 실험에 사용된 소켓 핀은 재질:C5210, 두께:0.4mm, Au 0.5㎛로 마감처리된 것이고, 사용배선은 VCTF(비닐캡 타이어 원형 코드) 형태였으며, 도체는 전기용 연동선 0.08mm의 직경을 갖는 40가닥의 선이었고, 초음파 용접 방식을 통해 배선과 소켓 핀을 접합하였다.

[제1실시예]

본 발명에 따른 제1실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 지그(JIG)(100) 위에 소켓 핀(200)을 배치하고, 그 위에 사용배선(300)을 배치하되 상기 사용배선(300)은 그 단부, 즉 용접될 부위의 피복을 벗겨낸 다음 배치되며, 이 사용배선(300) 위에 공구혼(400)을 배치한 상태에서 초음파 진동에 의한 용접을 실시하였다.

용접 결과, 도시된 도 2의 사진에서와 같이, 용접이 원활하게 수행되지 못하였으며, 공구혼(400)에 의한 초음파 진동이 0.08mm 직경의 사용배선(300)에 직접적으로 미쳐 진동피로가 증대됨으로써 공구혼(400)이 직접 접촉하는 부분의 연선이 손상되어 인장력을 가할 경우 쉽게 절단되는 문제가 확인되었다.

아울러, 푸시-풀 게이지(Push-Pull Gauge)에 도 2와 같은 형태로 용접된 상기 제1실시예의 실시품을 클램핑하고 사용배선(300)의 축방향으로 인장력을 3~20Kgf의 범위로 서서히 증대시켜 측정한 결과, 최대 인장력이 1.25Kgf로 확인되었으며, 이는 본 발명에서 요구하는 4Kgf에 훨씬 못 미치는 것으로 바람직한 방법이 아님을 확인하였다.

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[제2실시예]

본 발명에 따른 제2실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그(JIG)(100) 위에 소켓 핀(200)을 배치하고, 그 위에 사용배선(300)을 배치하되 상기 사용배선(300)은 그 단부, 즉 용접될 부위의 피복을 벗겨낸 다음 배치되며, 이 사용배선(300) 위에 상기 소켓 핀(200)을 벤딩하여 한번 더 배치(샌드위치 타입)한 후 그 위에 공구혼(400)을 배치한 상태에서 초음파 진동에 의한 용접을 실시하였다.

용접 결과, 용접은 원활하게 수행되었고 앞서 설명한 제1실시예의 푸시-풀 게이지(Push-Pull Gauge)를 이용하여 인장력을 측정한 결과, 최대 인장력이 4.5Kgf로 목표치를 상회하였다.

이에 따라, 이러한 방식을 통해 납땜 방식이나 압착 방식을 사용하지 않고도 초음파 용접에 의해 충분한 인장력을 갖는 소켓 핀 접합구조를 형성할 수 있음을 확인하였다.

다만, 이 경우 사용배선(300)의 일부를 벗겨내야 하므로 작업공수가 다소 증 가하는 불편은 남아 있었다.

[제3실시예]

본 발명에 따른 제3실시예는 도 4에 도시된 바와 같이, 지그(JIG)(100) 위에 소켓 핀(200)을 배치하고, 그 위에 사용배선(300)을 배치하되 상기 사용배선(300)의 피복을 벗기지 않는 상태로 배치되며, 이 사용배선(300) 위에 상기 소켓 핀(200)을 대략 30~45°로 경사지게 벤딩하여 한번 더 배치(샌드위치 타입)한 후 그 위에 공구혼(400)을 배치한 상태에서 초음파 진동에 의한 용접을 실시하였다.

용접 결과, 도시된 도 5의 사진에서와 같이, 용접은 원활하게 수행되었고 앞서 설명한 제1실시예의 푸시-풀 게이지(Push-Pull Gauge)를 이용하여 인장력을 측정한 결과, 최대 인장력이 6.3Kgf로 목표치를 훨씬 상회하였다.

이에 따라, 이러한 방식을 통해 납땜 방식이나 압착 방식을 사용하지 않고도 초음파 용접에 의해 충분한 인장력을 갖는 소켓 핀 접합구조를 형성할 수 있음을 확인하였다.

뿐만 아니라, 이 경우는 사용배선(300)의 일부를 벗겨내지 않아도 되므로 작업공수도 대폭 감소되었다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 연선배선용 소켓 핀 접합 방식은 초음파 용접과 소켓 핀 및 사용배선의 배치 구조에 따라 충분한 인장력을 갖출 수 있음을 제2,3실시예를 통해 확인하였다.

도 1,3,4는 본 발명에 따른 적합한 접합방식을 도출하기 위한 소켓 핀 접합 구조에 대한 실시예들을 보인 예시적인 요부 단면도,

도 2,5는 도 1,4에 의한 실시품 사진.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....지그(JIG) 200....소켓 핀

300....사용배선 400....공구혼

Claims (2)

1. 전기, 전자 부품간을 통전시키기 위해 연선을 피복하여 이루어진 사용배선과 소켓 핀을 접합하는 방법에 있어서;

   공구혼이 사용배선의 연선에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하기 위하여 지그(JIG) 위에 상기 소켓 핀을 경사지게 벤딩하여 배치하는 단계와;

   상기 지그(JIG) 위에 배치되고, 벤딩된 소켓 핀 속에 연선을 피복하여 이루어진 사용배선의 접합하고자 하는 단부를 피복된 원 상태대로 삽입하는 단계와;

   상기 연선을 피복하여 이루어진 사용배선이 삽입된 소켓 핀의 상측을 공구혼을 이용하여 샌드위치 형태로 가압하면서 초음파 진동을 가하여 용접하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연선배선용 소켓 핀 접합방법.
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