KR101162301B1 - 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨, 냉장고 및 가습기 등의 가전제품 등에 사용되는 온도센서에 관한 것으로서 복잡한 생산공정을 획기적으로 단순화함으로써 작업 효율성과 생산성이 증대되고, 생산원가를 절감할 수 있는 온도센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서의 제조방법은 자재를 검사하는 원자재 검사공정; 소자의 리드선에 전선을 스폿용접, 오토스프라이트 벤딩 또는 납땜처리하는 소자납땜 공정; 상기 납땜 부위의 페이스트 및 이물질을 세척하는 세척공정; 소자, 납땜부위 및 리드선 단부에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포공정; 상기 프라이머를 상온 또는 오븐에서 건조시키는 건조공정; 소자가 노출되도록 상기 프라이머가 도포된 전선을 지그의 홈에 정렬 고정시키고 지그를 금형의 지그안착부에 위치시키는 지그공정; 상기 지그에서 노출된 소자를 실리콘시트 사이에 위치시킨 후 금형에 삽입하여 열프레스로 가압하여 성형하는 실리콘 열프레스 공정; 생산된 제품을 검수하는 검사공정; 및 포장공정;으로 구성된다.

Description

실리콘 하우징이 구비된 온도센서 및 그 제조방법 {Temperature sensor having silicone housing and process of the same}

본 발명은 에어컨, 냉장고 및 가습기 등의 가전제품 등에 사용되는 온도센서에 관한 것으로서 복잡한 생산공정을 획기적으로 단순화함으로써 작업 효율성과 생산성이 증대되고, 생산원가를 절감할 수 있는 온도센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 온도센서는 냉장고나 가습기 등과 같이 습기나 수분 등이 주변에 분포되어 있는 가전제품 및 냉동시설 등과 같은 현장 등에서 열이나 온도를 감지하도록 하는 센서이다.

상기와 같은 종래의 온도센서는 습기의 침투를 방지하고 외부의 충격으로부터 센서를 보호하기 위하여 소자를 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 합성수지로 연속 사출하여 제작하는 플라스틱 사출방법과, 소자와 전선부위를 함께 실리콘으로 1차 코팅처리한 후 에폭시 수지를 이용하여 2~3회 코팅(몰딩)처리하여 제작하는 몰팅타입이 있고, 구리 또는 스텐레스스틸 등의 고가의 케이스 내부에 소자를 삽입하고 하우징 내부에 에폭시수지를 충전하는 케이스 타입이 있다.

상기와 같은 플라스틱 사출타입, 에폭시 몰딩타입 및 케이스타입 온도센서는 제작공정이 매우 복잡하고 특히 케이스타입 온도센서는 고가의 구리 또는 스텐레스스틸 재질의 케이스로 인해 생산비용이 많이 소요되고, 대량생산이 어려우며, 불량 발생율이 높은 문제점과 제작공정상 인체에 유해한 각종 화공약품 등을 사용하여 2차적인 환경오염이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

상기 몰딩타입 온도센서의 제작공정을 살펴보면 도 1에 도시한 바와 같이 원자재검사와, 스폿용접이나 오토스프라이스 벤딩처리 또는 납땜을 통해 소자의 리드선에 전선을 연결하는 소자 납땜공정과, 납땜 후 페이스트 및 기타 이물질을 세척하는 세척공정과, 이후의 공정을 위해 지그에 하네스를 고정하는 핀치공정과, 외부 충격과 수분의 침투로부터 센서칩을 보호하기 위하여 소자 및 납땜부위를 실리콘으로 코팅하는 실리콘 코팅공정과, 드라이 오븐에서 30분정도 건조시키는 오븐 건조공정과, 합성수지를 이용하여 소자를 도장하는 1차 도장공정과, 오픈타입 또는 컨베이어 타입의 오븐에서 이를 건조시키는 건조공정과, 에폭시 수지를 이용하여 소자를 재차 두껍게 도장하는 2차 도장공정과, 이를 오븐에서 약 1시간30분~2시간 동안 건조시키는 건조공정과, 건조공정을 마친 제품을 지그에서 분리하는 지그해체공정과, 검사공정 및 포장공정으로 구성된다.

그리고 상기 케이스타입 온도센서의 제작공정을 살펴보면 도 2에 도시한 공정도와 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이, 원자재검사와, 스폿용접이나 오토스프라이스 벤딩처리를 통해 소자의 리드선에 전선을 연결하는 소자 납땜공정과, 납땜 후 페이스트 및 기타 이물질을 세척하는 세척공정과, 이후의 공정을 위해 지그에 하네스를 고정하는 핀치공정과, 외부 충격과 수분의 침투로부터 소자를 보호하기 위하여 소자 및 납땜부위를 실리콘으로 코팅하는 실리콘 코팅공정과, 드라이 오븐에서 30분정도 건조시키는 오븐 건조공정과, 합성수지를 이용하여 센서칩을 도장하는 1차 도장공정과, 오픈타입 또는 컨베이어 타입의 오븐에서 이를 건조시키는 건조공정과, 소자를 삽입할 케이스를 지그에 장착하는 케이스 지그장착 공정과, 케이스에 에폭시를 약 50% 충전하는 1차 에폭시 충전공정과, 에폭시가 일부 청전된 케이스에 1차몰딩한 센서를 삽입하는 공정과, 소자를 삽입한 후 케이스에 에폭시를 완충하는 에폭시 완충공정과, 오븐에서 약 1시간30분~2시간 동안 건조시키는 건조공정과, 건조공정을 마친 제품을 지그에서 분리하는 지그해체공정과, 검사공정 및 포장공정으로 구성된다.

상기와 같은 공정을 통해 도 3과 같이 케이스타입의 온도센서(10)가 제조된다.

케이스타입의 온도센서(10)는 도 3과 같이 에폭시(15)가 충전된 케이스(11) 내부에 실리콘(14) 및 1차에폭시(15)가 코팅된 소자(11)가 위치하기 때문에 외부의 충격에 강하고 수분의 침투로부터 안전한 장점이 있는 반면에, 몰딩타입 온도센서와 케이스타입 온도센서는 제조공정 수가 너무 많아 생산비용이 많이 수요되고 불량발생율이 높은 문제점이 있으며 생산공정에 투입되는 각종 화공약품(실리콘 희석을 위한 톨루엔, 에폭시 배합 전후 세척 등을 위한 톨루엔, IPA등)으로 인한 2차 환경오염이 발생하는 문제가 있었다.

또한 도 4와 같은 몰딩타입의 온도센서(20)는 소자(21)와 리드선(22)을 실리콘코팅(24) 처리하고 에폭시1차코팅(25) 및 에폭시2차코팅(26)하여 제조되는데 제조공정이 복잡하고 외부로부터의 충격에 약한 문제점과 생산을 위한 공정에 투입되는 각종 화공약품 등으로 인한 2차 환경오염의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 제조공정이 단순하여 생산비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 대량생산에 적합하면서 불량발생율이 적으며 친환경적인 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서의 제조방법은 자재를 검사하는 원자재 검사공정; 소자의 리드선에 전선을 스폿용접, 오토스프라이트 벤딩 또는 납땜처리하는 소자납땜 공정; 상기 납땜 부위의 페이스트 및 이물질을 세척하는 세척공정; 소자, 납땜부위 및 리드선 단부에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포공정; 상기 프라이머를 상온 또는 오븐에서 건조시키는 건조공정; 소자가 노출되도록 상기 프라이머가 도포된 전선을 지그의 홈에 정렬 고정시키고 지그를 금형의 지그안착부에 위치시키는 지그공정; 상기 지그에서 노출된 소자를 실리콘시트 사이에 위치시킨 후 금형에 삽입하여 열프레스로 가압하여 성형하는 실리콘 열프레스 공정; 생산된 제품을 검수하는 검사공정; 및 포장공정;으로 구성된다.

이때, 상기 실리콘 열프레스 공정에서, 실리콘 시트는 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide 저온경화제가 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지그는, 저면에 홈이 형성된 상부지그와 상면에 홈이 형성된 하부지그로 구성되되, 상기 상,하부지그는 어느 하나의 지그에 정렬핀이 돌출되고, 다른 지그에는 홈이 형성되어 상기 정렬핀이 홈에 삽입됨으로써 상,하부지그가 고정되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서는 소자와, 상기 소자의 리스선과 용접된 전선과, 상기 소자 및 전선의 단부 피복에 프라이머가 도포되어 형성된 프라이머층과, 상기 프라이머층 외면에 형성된 실리콘 하우징을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 및 그 제조방법은 종래의 제조방법에 비하여 제조공정이 단순하여 생산비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 대량생산에 적합하면서 불량발생율을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 온도센서의 센싱부위 형상을 설치여건에 맞추어 자유롭게 설계 제조할 수 있고, 환경 오염물질을 발생시키지 않므며, 인체에 무해한 실리콘 재질을 사용하므로 환경 친화성도 함께 가지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 몰딩타입 온도센서 제조공정도.
도 2는 종래의 케이스타입 온도센서 제조공정도.
도 3은 종래의 케이스타입 온도센서를 도시한 단면도.
도 4는 종래의 몰팅타입 온도센서를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서의 제조공정도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서를 도시한 단면도.
도 8은 지그를 이용하여 온도센서를 정렬하는 상태를 도시한 사시도.
도 9는 지그를 금형에 안착시키는 상태를 도시한 사시도.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서의 제조방법은 도 5에 도시한 바와 같이, 원자재 검사공정(S10), 소자납땜 공정(S20), 세척공정(S30), 프라이머 도포공정(S40), 건조공정(S50), 지그공정(S60), 실리콘 열프레스공정(S70), 검사공정(S80) 및 포장공정(S90)으로 구성된다.

원자재 검사공정(S10)은 온도센서의 부품인 소자, 전선 및 기타 자재를 검사하는 공정이다.

소자납땜 공정(S20)은 상기 원자재 검사공정(S10)을 통해 이상이 없는 원자재를 선별한 후 센서 소자(101)의 리드선(102)에 전선(103)을 납땜하는 공정이다.

도 6 도 7에 도시한 바와 같이 소자(101)에 형성된 리드선(102)에 전선(103)을 스폿(spot)용접하는데, 용접 외에 오토스프라이스 벤딩처리나 납땜, 기타 다른 방식을 사용하여도 무방하다.

상기와 같이 센서 소자(101)의 리드선(102)에 전선(103)을 용접한 후에는 용접부위의 페이스트 및 기타 이물질을 세척하는 세척공정(S30)을 시행한다. 이러한 세척공정(S30)을 실시함으로써 이후의 공정인 프라이머 도포공정(S40)에서 프라이머가 납땜 부위에 밀착될 수 있도록 한다.

상기 세척공정(S30)을 거친 후 소자(101), 납땜부위 및 전선(103) 단부에 프라이머를 도포하여 프라이머층(104)을 형성하는 프라이머 도포 공정(S40)을 실시한다.

프라이머는 이후 공정을 통해 실리콘 하우징(105)을 형성할 때 실리콘과 소자(101) 및 전선(103)피복 간의 접착이 견고하게 이루어지도록 함으로써 실리콘 하우징(105)과 소자(101) 및 전선(103) 피복 간에 간극이 발생되는 것을 방지한다.

또한, 상기 프라이머층(104)은 실리콘 하우징(105)을 통해 투습되는 습기를 차단함으로써 온도센서 소자(101)가 오작동하는 것을 방지한다.

이러한 프라이머는 글리시독시 반응성유기 및 트리메톡시시릴 무기기가 함유된 이작용기성 실란을 사용함으로써 도 6 및 도 7과 같이 소자(101) 및 전선(103) 피복의 일부까지 도포하여 프라이머층(104)을 형성함으로써 소자(101) 및 전선(103) 피복과 실리콘 하우징(105) 간의 견고한 접착이 이루어지도록 한다.

상기 프라이머 도포공정(S40)을 통해 프라이머를 도포한 후 건조공정(S50)을 통해 상온 또는 오븐에서 30~60분 정도 완전 건조한다.

상기 건조공정(S50) 이후에는 소자(101) 및 전선(103)을 지그(120)에 안착시키는 지그공정(S60)을 실시한다.

상기 지그공정(S60)은 도 8에 도시한 바와 같이, 소자(101)가 납땜된 전선(103)을 하부지그(122)의 홈(123)에 삽입한 후 상부지그(121)를 하부지그(122)에 결합시키면 상부지그(121)와 하부지그(122)에 형성된 홈(123)이 전선(103)을 압착하여 고정시킨다.

상기 상부지그(121)와 하부지그(122)는 어느 하나에 돌출된 정렬핀(미도시)과 다른 하나에 형성된 홈(정렬핀이 삽입되는 홈, 미도시)에 의해 고정되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 지그(120)는 빼끄라이트 또는 M.D.F.와 같은 단열소재를 사용함으로써 이후 공정인 열프레스공정(S70)에서 열이 전선으로 전도되는 것을 방지하여 전선(103) 피복이 손상되는 것을 방지한다.

또한, 상기와 같이 지그(120)에 전선(103)을 미리 배열 고정함으로써 금형에 일일이 전선(103)과 소자(101)를 하나 하나 삽입,정렬,고정하는 작업이 필요없기 때문에 작업속도가 향상된다.

상기 지그공정(S60) 이후에는 소자(101)의 외부에 실리콘 하우징(105)을 형성하는 실리콘 열프레스 공정(S70)을 실시한다.

실리콘 열프레스 공정(S70)은 도 9에 도시한 바와 같이 전선(103)과 소자(101)가 정렬,고정된 지그(120)를 하부금형(132)의 지그안착부(133)에 올려놓는다. 이 상태에서는 소자(101)가 하부금형(132)의 성형홈(134) 상부에 위치하는 상태이고, 소자(101)와 하부금형(132)의 성형홈(134) 사이에는 실리콘 시트(111)가 위치하는 상태이다.

상기와 같은 상태에서 소자(101)의 상부에 실리콘 시트(111)를 올려 놓고 상부금형(131)을 하부금형(132)에 압착하여 열 프레스를 이용하여 약 5분간 가열 압착한다. 상기 상부금형(131)의 저면에는 하부금형(132)의 성형홈(134)과 같은 성형홈(미도시)가 형성되므로 소자(101)를 감싸는 실리콘 하우징(105)이 성형된다.

프레스를 이용하여 가열 압착하면 프라이머층(104)이 형성된 소자(101), 리드선(102), 납땜부위 및 전선(103)과 실리콘 하우징(105)이 견고하게 접착됨으로써 외부로부터의 습기를 완벽하게 차단하고 충격으로부터 실리콘하우징은 소자를 보호할 수 있다

또한, 실리콘 하우징(105)을 투습하는 습기도 프라이머층(104)을 통해 소자(101)를 완벽하게 보호할 수 있기 때문에 온도센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고 상기 실리콘시트(111)는 저온경화제가 혼합된 실리콘시트(111)를 사용하는 것이 바람직하다. 대부분의 전선(103) 피복은 PVC재질인데 대부분의 PVC는 110℃ 온도에서 용융되는데 반해 실리콘은 170~180℃의 온도에서 경화된다.

따라서 실리콘 열프레스 공정(S70)에서 실리콘 경화온도인 170~180℃ 온도 이상으로 가열하면 전선(103)의 PVC재질 피복이 용융되기 때문에 저온경화제를 혼합한 실리콘을 사용하여 PVC용융온도인 110℃ 이하의 온도에서 실리콘이 경화되도록 한다.

상기 저온경화제는 실리콘 오일이 함유되어 반죽형태인 peroxiderk 50wt% 함유된 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide는 고온가열이 가능하고 내열성이 우수하며, PVC와 접촉시 가교된 제품의 색상변화가 없기 때문이다.

상기의 실리콘 열프레스 공정(S60)을 통해 생산된 제품을 검사하는 검사공정(S70)을 통해 소자(101)를 보호하는 실리콘 하우징(105)의 외관, 실리콘 하우징(105)과 소자(101) 및 전선(103) 사이에 간극 발생 여부 등을 검사하고, 소정의 수량 단위로 포장하는 포장공정(S80)으로 본 발명의 실리콘 하우징이 구비된 온도센서의 제조방법이 구성된다.

상기와 같이 본 발명의 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 제조방법은 원자재 검사공정(S10), 소자 납땜공정(S20), 세척공정(S30), 프라이머 도포공정(S40), 건조공정(S50), 지그공정(S60), 실리콘 열프레스 공정(S70), 검사공정(S80) 및 포장공정(S90)으로 총 9개의 공정으로 구성됨으로써 종래의 온도센서 제조방법에 비해 공정을 단순화하여 생산비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7과 같이 실리콘 하우징(105)의 형상을 설치장소의 여건에 맞추어 자유롭게 성형할 수 있기 때문에 온도센서의 설치와 유지,보수가 매우 편리하다.

이상, 본 발명에 의한 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 및 그 제조방법에 대해 설명하였다.

상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10 : 원자재 검사공정
S20 : 소자 납땜공정
S30 : 세척공정
S40 : 프라이머 도포공정
S50 : 건조공정
S60 : 지그공정
S70 : 실리콘 열프레스 공정
S80 : 검사공정
S90 : 포장공정
100 : 온도센서
101 : 소자
102 : 리드선
103 : 전선
104 : 프라이머층
105 : 실리콘 하우징
111 : 실리콘 시트
120 : 지그
121 : 상부지그
122 : 하부지그
123 : 홈
131 : 상부금형
132 : 하부금형
133 : 지그안착부
134 : 성형홈

Claims (4)

1. 자재를 검사하는 원자재 검사공정;
   소자의 리드선에 전선을 스폿용접, 오토스프라이트 벤딩 또는 납땜처리하는 소자납땜 공정;
   상기 납땜 부위의 페이스트 및 이물질을 세척하는 세척공정;
   소자, 납땜부위 및 리드선 단부에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포공정;
   상기 프라이머를 상온 또는 오븐에서 건조시키는 건조공정;
   소자가 노출되도록 상기 프라이머가 도포된 전선을 지그의 홈에 정렬 고정시키고 지그를 금형의 지그안착부에 위치시키는 지그공정;
   상기 지그에서 노출된 소자를 실리콘시트 사이에 위치시킨 후 금형에 삽입하여 열프레스로 가압하여 성형하는 실리콘 열프레스 공정;
   생산된 제품을 검수하는 검사공정; 및 포장공정;으로 구성된 것을 특징으로 하는 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 실리콘 열프레스 공정에서,
   실리콘 시트는 Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide 저온경화제가 혼합된 것을 특징으로 하는 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지그는,
   저면에 홈이 형성된 상부지그와 상면에 홈이 형성된 하부지그로 구성되되,
   상기 상,하부지그는 어느 하나의 지그에 정렬핀이 돌출되고, 다른 지그에는 홈이 형성되어 상기 정렬핀이 홈에 삽입됨으로써 상,하부지그가 고정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 실리콘 하우징이 구비된 온도센서 제조방법.
   
4. 삭제

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