KR101172810B1 - Reflow laminating apparatus for superconducting tape - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 테이프에 보강재 혹은 안정화재용으로 사용되는 금속 테이프를 접합시키기 위한 라미네이팅 장치에 관한 것으로서, 초전도 테이프에 보강재 혹은 안정화재용의 금속 테이프를 접합시키기 위한 라미네이팅 장치에 있어서, 초전도 테이프를 공급시키는 초전도 테이프 공급릴과, 상기 초전도 테이프 일측면 또는 양측면에 접합되는 금속 테이프를 공급시키는 금속 테이프 공급릴로 구성된 테이프공급부와; 상기 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 크림솔더를 공급하는 솔더코팅부와; 상기 크림솔더가 공급된 초전도 테이프와 금속 테이프가 공급되어 솔더링되는 리플로우접합부와; 상기 초전도 테이프와 금속 테이프가 리플로우접합된 초전도 선재를 일정 장력으로 당겨 감아내는 선재수거부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 초전도 테이프와 금속 테이프 간의 접합이 연속적으로 이루어지도록 하고, 별도의 플럭스(flux) 도포 공정 및 이에 따른 열처리 공정이 필요없어 경제적이면서도, 초전도 테이프와 금속 테이프 간의 계면에서의 불균일한 솔더링 부분이 없어 계면에서의 결함을 최소화할 수 있어 초전도 선재가 안정적으로 작동할 수 있도록 하고, 솔더의 두께 제어가 용이하여 솔더의 낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a laminating device for bonding a metal tape used for reinforcement or stabilizer to a superconducting tape, the present invention relates to a laminating device for bonding a metal tape for reinforcing or stabilizing material to a superconducting tape, the superconductor for supplying a superconducting tape A tape supply unit comprising a tape supply reel and a metal tape supply reel for supplying a metal tape bonded to one side or both sides of the superconducting tape; Solder coating for supplying a cream solder to the superconducting tape or metal tape; A reflow joint part to which the cream solder is supplied and soldered with a superconducting tape and a metal tape; The superconducting wire reflow laminating device, characterized in that it comprises a; the superconducting wire and the metal tape reflow-bonded superconducting wire rod to a certain tension and winding; This allows continuous bonding between the superconducting tape and the metal tape, and eliminates the need for a separate flux coating process and heat treatment process, thereby eliminating uneven soldering at the interface between the superconducting tape and the metal tape. Since the defects at the interface can be minimized, the superconducting wire can be stably operated, and the thickness of the solder can be easily controlled to reduce the waste of the solder.
Description
본 발명은 초전도 테이프에 보강재 혹은 안정화재용의 금속 테이프를 접합시키기 위한 라미네이팅 장치에 관한 것으로서, 특히 플럭스(flux)가 포함된 크림솔더를 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 바로 공급하여 리플로우법에 의해 초전도 테이프와 금속 테이프를 접합시켜 경제적이면서 고품질의 초전도 선재를 제조할 수 있는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laminating device for bonding a metal tape for reinforcement or stabilizer to a superconducting tape. In particular, a superconducting tape is supplied by a reflow method by supplying a cream solder containing flux directly to a superconducting tape or a metal tape. The present invention relates to a superconducting wire reflow laminating device capable of producing an economical and high-quality superconducting wire by joining a metal tape.
일반적으로 초전도 테이프, 특히 박막형 초전도 테이프는 금속재 기판과 초전도층, 그리고 그 사이에 상기 금속재 기판과 초전도층 간의 물성 차이를 최소화시키기 위한 버퍼층(buffer layer)으로 형성되어 있다.In general, a superconducting tape, particularly a thin film type superconducting tape, is formed as a buffer layer to minimize the difference in physical properties between the metal substrate and the superconducting layer, and the metal substrate and the superconducting layer therebetween.
이러한 박막형 초전도 테이프는 금속재 기판이 상기 버퍼층으로 인해 안정화재로 사용될 수 없고, 초전도 테이프 외부 교란에 의하여 초전도 상태가 순간적으로 깨지는 고저항 상태를 상정하여 안전상 필수적으로 별도의 금속재로 형성된 안정화재와 함께 사용되어져야 한다. 특히 대전류를 통전시키기 위해서 여러 개의 초전도 테이프를 집합화하여 사용하는 경우도 있으며 권선 작업의 용이성과 초전도코일로 만들었을 때 전자력에 의하여 초전도 테이프가 파괴되지 않고 정상적인 전기적 특성을 발휘하기 위해서는 초전도 테이프에 강도가 높은 보강재를 덧대어 사용하는 것이 일반적이다.The thin film type superconducting tape cannot be used as a stabilizing material due to the buffer layer of the metal substrate, and assumes a high resistance state in which the superconducting state is momentarily broken due to external disturbance of the superconducting tape. Should be done. In particular, several superconducting tapes may be collected and used to conduct a large current.The superconducting tape may not be destroyed by the electromagnetic force when it is easily wound and made of superconducting coils. It is common to use high reinforcement pads.
상기 초전도 테이프와 보강재 테이프와의 접합은 일반적으로 라미네이션(lamination) 장치에 의해 실현되며, 상기 라미네이션 장치는 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 솔더를 공급한 후 가열 압착하여 초전도 테이프와 보강재 테이프가 적층 접합된 초전도 선재를 형성시키는 장치이다.Bonding of the superconducting tape and the reinforcing tape is generally realized by a lamination device, and the lamination device is a superconductor in which the superconducting tape and the reinforcing tape are laminated and laminated by supplying solder to the superconducting tape or the reinforcing tape. It is a device for forming wire rods.
이러한 라미네이션(적층 접합) 과정을 거친 초전도 선재는 초전도 테이프 외주면에 금속 테이프가 에워싸는 형태로 형성되어, 초전도 시스템에의 적용시 기계적 특성을 향상시키는 효과 뿐만아니고 열전도성이 높은 금속으로 접합하는 경우는 초전도 테이프를 열적, 전기적으로 안정화시켜, 초전도 시스템의 안정성을 향상시킨다.The superconducting wire, which has undergone the lamination process, is formed in the form of a metal tape enclosed on the outer circumferential surface of the superconducting tape, which not only improves mechanical properties when applied to the superconducting system, but also superconducting when bonding with a high thermal conductivity metal. The tape is thermally and electrically stabilized to improve the stability of the superconducting system.
먼저, 상기 초전도 테이프와 금속 보강재/안정화재를 접합하는 가장 일반적인 방법으로서 초전도 선재와 금속 테이프 간을 솔더링(soldering, 납땜)하는 것이다.First, the most common method of joining the superconducting tape and the metal reinforcement / stabilizer is to solder (soldering) between the superconducting wire and the metal tape.
이러한 솔더링에 의한 초전도테이프와 금속 테이프와의 접합은 초전도코일을 만들 때 초전도 선재 간에 저항이 비교적 높게 나타나게 되므로, 초전도체의 본래의 기능인 저손실 전류 운전에 지장을 초래하게 될 뿐만 아니라, 솔더링 부위가 떨어져 나가는 등 집합화된 초전도 선재 전체의 저항이 균일하지 못해 전류의 흐름이 한쪽으로 과잉되어 초전도 선재 내부의 온도가 상승함에 따라 초전도 상태가 깨어지는 염려가 있다.The bonding between the superconducting tape and the metal tape by soldering causes a relatively high resistance between the superconducting wires when the superconducting coil is made, which not only causes a problem of low loss current operation, which is an inherent function of the superconductor, but also causes the soldering site to fall off. There is a concern that the superconducting state may be broken as the temperature of the superconducting wire is increased because the resistance of the entire superconducting wire is not uniform, resulting in excessive current flow to one side.
종래의 이러한 문제점을 해결하기 위해 초전도 선재를 접합하는 많은 기술들이 대두되고 있으나, 상기 금속 안정화재로 초전도체 선재 외주면에 전기도금을 시키는 방법을 제시한 기술(대한민국특허청 등록특허공보 10-0392511호)이거나, 또는 초전도체 분말과 안정화재로 구성된 빌렛(bullet)을 만들고 이를 압출하여 피복용 안정화용 선재를 형성시켜 다심의 초전도 선재를 형성시키는 기술(대한민국특허청 등록특허공보 공고번호 10-0201752호), 또는 초전도 시스템 내부에 존재하는 상전도 부분의 저항을 감소시키기 위해 상전도 부분에 초전도 선재를 솔더링에 의해 접합하는 기술(대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0010228호), 웨이브 솔더링에 의한 접합기술 등이 있다.In order to solve the conventional problems, many techniques for joining superconducting wires have emerged. , Or a technique of forming a multi-layer superconducting wire by forming a billet (bullet) consisting of superconductor powder and a stabilizing material and extruding it to form a stabilizing wire for coating (Korean Patent Office Publication No. 10-0201752), or superconducting In order to reduce the resistance of the phase conduction part existing in the system, the technique of joining the superconducting wire to the phase conduction part by soldering (Korea Patent Publication No. 10-2005-0010228), the bonding technology by wave soldering, etc. There is this.
상기 종래의 이러한 기술은 안정화재로 금속을 초전도 선재 주변에 전기도금시키거나, 빌렛 형태의 초전도 선재를 다시 안정화용 선재로 피복시키거나, 솔더링에 의해 상전도 부분의 저항을 감소시키거나 웨이브 솔더링에 의한 접합기술이다.Such a conventional technique is to electroplate the metal around the superconducting wire with a stabilizing material, to coat the billet-type superconducting wire again with a stabilizing wire, to reduce the resistance of the phase conduction portion by soldering or to wave soldering Joining technology.
따라서 상기 종래의 기술들은 기계적 특성을 만족시키지 못하거나, 플럭스(flux) 도포 공정이 별도로 추가되어야 하는 등 비경제적인 문제점이 있다. 또한, 이러한 방법들은 솔더 포트(pot)에 들어있는 솔더 성분이 시간의 경과에 따라 변화함으로써 접합 특성이 균일하지 않은 문제점이 발생될 수 있다.Therefore, the conventional techniques do not satisfy the mechanical properties, or there is an uneconomical problem, such as a flux coating process must be added separately. In addition, these methods may cause a problem in that the bonding properties are not uniform because the solder component contained in the solder pot changes over time.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플럭스(flux)가 포함된 크림솔더를 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 바로 공급하여 리플로우법에 의해 초전도 테이프와 금속 테이프를 접합시켜 경제적이면서 고품질의 초전도 선재를 제조할 수 있는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, by supplying a cream solder containing flux directly to the superconducting tape or metal tape to join the superconducting tape and the metal tape by the reflow method to produce an economical and high-quality superconducting wire It is an object of the present invention to provide a superconducting wire reflow laminating device that can be manufactured.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 초전도 테이프에 보강재 혹은 안정화재용의 금속 테이프를 접합시키기 위한 라미네이팅 장치에 있어서, 초전도 테이프를 공급시키는 초전도 테이프 공급릴과, 상기 초전도 테이프 일측면 또는 양측면에 접합되는 금속 테이프를 공급시키는 금속 테이프 공급릴로 구성된 테이프공급부와; 상기 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 크림솔더를 공급하는 솔더코팅부와; 상기 크림솔더가 공급된 초전도 테이프와 금속 테이프가 공급되어 솔더링되는 리플로우접합부와; 상기 초전도 테이프와 금속 테이프가 리플로우접합된 초전도 선재를 일정 장력으로 당겨 감아내는 선재수거부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a laminating device for bonding a metal tape for reinforcement or stabilizer to a superconducting tape, a superconducting tape supply reel for supplying a superconducting tape, and is bonded to one side or both sides of the superconducting tape A tape supply unit comprising a metal tape supply reel for supplying a metal tape; Solder coating for supplying a cream solder to the superconducting tape or metal tape; A reflow joint part to which the cream solder is supplied and soldered with a superconducting tape and a metal tape; The superconducting wire reflow laminating device, characterized in that it comprises a; the superconducting wire and the metal tape reflow-bonded superconducting wire rod to a certain tension and winding;
또한, 상기 솔더코팅부는, 압력 제어 피스톤에 의한 분주기와 연결되어, 크림솔더가 정량 토출되어 공급되는 것이 바람직하다.In addition, the solder coating unit is connected to the dispenser by the pressure control piston, it is preferable that the cream solder is dispensed and supplied.
또한, 상기 솔더코팅부는 상기 분주기와 연결된 프레임과; 상기 프레임과 결합되어 초전도 테이프 또는 보강재 테이프를 수용하며, 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 크림솔더를 코팅시키면서 안내하는 가이드판;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 또한, 상기 프레임 외측에 압력조절구가 구비되어 코팅되는 크림솔더의 두께를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.The solder coating unit may include a frame connected to the divider; And a guide plate coupled to the frame to accommodate the superconducting tape or the reinforcement tape and guiding the cream solder on the superconducting tape or the reinforcement tape. The pressure control device is provided on the outside of the frame. It is desirable to be able to control the thickness of the cream solder to be coated.
또한, 상기 솔더코팅부는, 다수 개로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 솔더코팅부는, 스크린 페인팅, 닥터 블레이드, 슬릿 코팅 방식 중 어느 하나의 방법으로 구현되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the solder coating part is formed in plural, and the solder coating part is preferably implemented by any one of a screen painting method, a doctor blade, and a slit coating method.
또한, 상기 리플로우접합부는, 초전도 선재의 이송방향으로 길게 형성되어 이송방향에 따라 예열, 리플로우 및 냉각 영역으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the reflow joint portion is preferably formed long in the conveying direction of the superconducting wire rod is composed of preheating, reflow and cooling zones along the conveying direction.
또한, 상기 리플로우접합부는, 외함과, 상기 외함 내부에 결합되는 가이드라드로 구성되며, 상기 가이드라드는 상부판과 하부판의 결합에 의해 중심부에 초전도 선재가 수용되어 이송되는 이송홈이 형성되고, 상부판에는 이송되는 초전도 선재에 솔더링 두께에 따른 압력이 가해지도록 두께조절구가 결합되며, 하부판에는 솔더링 두께 조절에 의해 잔류된 크림솔더를 토출시키는 잔류솔더토출구가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the reflow joint portion is composed of an enclosure and a guide rod coupled to the inside of the enclosure, the guide rod is formed by a transfer groove for receiving and transporting the superconducting wire rod in the center by the combination of the upper plate and the lower plate, The upper plate is coupled to the thickness control so that the pressure according to the soldering thickness is applied to the transferred superconducting wire, the lower plate is preferably formed with a residual solder discharge port for discharging the remaining cream solder by adjusting the soldering thickness.
또한, 상기 리플로우접합부는, 열풍가열 및 원적외선 히터에 의해 열을 공급하는 것이 바람직하며, 상기 리플로우접합부는, 질소 분위기에서 리플로우되며, 산소농도는 100~1000ppm에서 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the reflow joint is supplied with heat by hot air heating and a far infrared heater, and the reflow joint is reflowed in a nitrogen atmosphere, and the oxygen concentration is preferably made at 100 to 1000 ppm.
또한, 상기 솔더코팅부 및 리플로우접합부 사이에는, 솔더코팅된 초전도 테이프 또는 보강재 테이프 간을 접착시키는 압착부가 더 구비된 것이 바람직하다.In addition, between the solder coating portion and the reflow joint portion, it is preferable that a crimping portion for bonding between the solder-coated superconducting tape or reinforcing tape is further provided.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 초전도 테이프와 금속 테이프 간의 접합이 연속적으로 이루어지도록 하고, 별도의 플럭스(flux) 도포 공정 및 이에 따른 열처리 공정이 필요없어 경제적이면서도, 초전도 테이프와 금속 테이프 간의 계면에서의 불균일한 솔더링 부분이 없어 계면에서의 결함을 최소화할 수 있어 초전도 선재가 안정적으로 작동할 수 있도록 하고, 솔더의 두께 제어가 용이하여 솔더의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the above-described problem solving means, the present invention allows the superconducting tape and the metal tape to be continuously bonded and eliminates the need for a separate flux coating process and a heat treatment process therefor, so that the interface between the superconducting tape and the metal tape is economical. There is no non-uniform soldering part at, so that defects at the interface can be minimized so that the superconducting wire can be stably operated, and the thickness of the solder can be easily controlled to reduce the waste of solder.
도 1- 본 발명에 따른 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 주요부에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명에 따른 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 솔더코팅부에 대한 사시도.
도 3 - 본 발명에 따른 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 가이드라드에 대한 분해사시도.
도 4 - 본 발명에 따른 리플로우접합부에 대한 온도 프로파일을 나타낸 도.
도 5 - 본 발명의 실험예에 따라 제조된 선재의 단면도를 나타낸 도.
도 6 - 도 5의 선재의 길이에 따른 두께 제어에 대한 데이타를 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 초전도 선재의 단면도를 나타낸 도.
도 8 - 도 7의 초전도 선재의 길이 방향의 위치에 따른 임계전류를 측정한 도.1- A schematic view of the main part of the superconducting wire reflow laminating apparatus according to the present invention.
Figure 2-perspective view of the solder coating portion of the superconducting wire reflow laminating apparatus according to the present invention.
3 is an exploded perspective view of the guide rod of the superconducting wire reflow laminating apparatus according to the present invention.
4 shows a temperature profile for a reflow junction in accordance with the present invention.
5 is a cross-sectional view of a wire rod manufactured according to an experimental example of the present invention.
6-5 show data for thickness control according to the length of the wire of FIG.
7 is a cross-sectional view of a superconducting wire manufactured in accordance with one embodiment of the present invention.
8 to 7 are measured the critical current according to the position in the longitudinal direction of the superconducting wire of FIG.
본 발명은 초전도 테이프에 보강재 혹은 안정화재용 금속 테이프를 접합시키기 위한 라미네이팅 장치에 관한 것으로서, 특히 플럭스(flux)가 포함된 크림솔더를 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 바로 공급하여 리플로우법에 의해 초전도 테이프와 금속 테이프를 접합시키는 것이다.The present invention relates to a laminating apparatus for bonding a metal tape for reinforcement or stabilizing material to a superconducting tape, and in particular, a cream solder containing flux is directly supplied to the superconducting tape or the metal tape, and the superconducting tape and the superconducting tape are reflowed. Joining a metal tape.
본 발명에서의 초전도 테이프는 박막형의 고온 초전도 테이프로 구리(Cu) 또는 은(Ag) 안정화층을 가진 것으로서 이하에서는 이를 중심으로 설명하고자 하며, 초전도 테이프의 일측면 또는 양측면에 Brass, SUS 또는 구리 합금과 같은 금속 보강재 테이프를 접합하는 것이다.The superconducting tape in the present invention is a thin film type high temperature superconducting tape having a copper (Cu) or silver (Ag) stabilizing layer, which will be described below with reference to the center, and on one side or both sides of the superconducting tape, brass, SUS or copper alloy. Bonding metal reinforcement tape such as.
이에 의해 초전도 테이프와 보강재 테이프 간의 접합이 연속적으로 이루어지도록 하고, 별도의 플럭스(flux) 도포 공정이 필요없어 경제적이면서도, 초전도 테이프와 보강재 테이프 간의 계면에서의 불균일한 솔더링 부분이 없어 계면에서의 결함을 최소화할 수 있어 초전도 선재가 안정적으로 작동할 수 있도록 하고, 솔더의 두께 제어가 용이하여 솔더의 낭비를 줄일 수 있게 된다.
This ensures continuous bonding between the superconducting tape and the reinforcement tape and eliminates the need for a separate flux application process, resulting in economical and non-uniform soldering at the interface between the superconducting tape and the reinforcing tape. Minimization allows the superconducting wires to work reliably and eases solder thickness control to reduce solder waste.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 주요부에 대한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 솔더코팅부에 대한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치의 가이드라드에 대한 분해사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 테이프공급부(100)와, 솔더코팅부(200)와, 리플로우접합부(300) 및 선재수거부(400)로 크게 구성된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail for the present invention. 1 is a schematic view of the main portion of the superconducting wire reflow laminating apparatus according to the present invention, Figure 2 is a perspective view of the solder coating according to the present invention, Figure 3 is a guide of the superconducting wire reflow laminating apparatus according to the present invention An exploded perspective view of the rod. As shown, the present invention is largely composed of the
먼저, 상기 테이프공급부(100)에 대해 설명하고자 한다.First, the
상기 테이프공급부(100)는 초전도 테이프를 공급시키는 초전도 테이프 공급릴(110)과, 보강재 테이프를 공급시키는 보강재 테이프 공급릴(120)로 형성되며, 초전도 테이프 일측면 또는 양측면에 보강재 테이프가 접합될 수 있도록 보강재 테이프 공급릴(120)을 초전도 테이프 공급릴(110) 일측 또는 양측 소정 위치에 위치시킨다.The
본 발명의 바람직한 실시예로써는 초전도 테이프 양측면에 보강재 테이프가 접합되도록 하여, 초전도 테이프가 보강재 테이프에 의해 완전히 겹쳐지도록 형성되어, 보강재에 의한 초전도층이 열적, 전기적으로 안정화되도록 하는 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the reinforcement tape is bonded to both sides of the superconducting tape, so that the superconducting tape is completely overlapped by the reinforcing tape so that the superconducting layer by the reinforcing material is thermally and electrically stabilized.
또한 상기 초전도 테이프 공급릴(110) 및 보강재 테이프 공급릴(120)에 의하여 각 테이프에 일정한 장력이 주어지도록 적절하게 당겨지면서 테이프가 공급되어, 솔더링 후 선재수거부(400)에 초전도 선재가 감기게 된다. 즉, 상기의 장치는 릴투릴(reel to reel) 방식으로 연속적인 초전도 선재의 공급과 이송이 이루어져 라미네이팅 작업이 이루어지는 것이다.In addition, the tape is supplied while being properly pulled to give a predetermined tension to each tape by the superconducting
다음으로, 상기 솔더코팅부(200)는 상기 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 크림솔더(cream solder)를 공급하는 것으로, 작업 환경에 따라 다수 개 형성하여 크림솔더의 코팅이 완전히 이루어지도록 하며, 크림솔더가 초전도 테이프와 보강재 테이프의 각 접합 면인 초전도 테이프의 일면 그리고 보강재 테이프의 일면에 코팅되도록 한다. 상기 크림솔더는 시중에 판매되는 것(제품명 "Cream Solder 62Sn/36Pb/2Ag DS-0201")으로, 솔더링을 위한 플럭스(flux) 등이 용융된 납땜재료이다.Next, the
그리고, 상기 솔더코팅부(200)는 압력 제어 피스톤에 의한 분주기(210)와 연결되어, 크림솔더가 정량 토출되어 공급되도록 형성된다. 즉, 일정 용량의 피스톤 내에 크림솔더를 투입하여, 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 코팅되어 줄어드는 크림솔더의 양을 체크하여 일정량의 크림솔더가 공급되도록 하여, 크림솔더의 낭비를 줄이고 연속적인 작업이 이루어지도록 하는 것이다.In addition, the
또한, 상기 솔더코팅부(200)는 상기 분주기(210)와 연결된 프레임(220)과 상기 프레임(220)과 결합되어 초전도 테이프 또는 보강재 테이프가 수용되어 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 크림솔더를 코팅시키면서 안내하는 가이드판(230)으로 구성된다.In addition, the
즉, 상기 솔더코팅부(200)는 상기 프레임(220)과 가이드판(230) 사이로 초전도 테이프 또는 보강재 테이프가 수용되어 이송되도록 하며, 상기 분주기(210)에 의해 상기 프레임(220)과 가이드판(230) 사이의 초전도 테이프 또는 보강재 테이프가 위치한 곳까지 크림솔더가 공급되어 크림솔더가 공급되는 부분으로 초전도 테이프 또는 보강재 테이프가 지나가도록 하여 이의 일측면에 크림솔더가 코팅되도록 하는 것이다.That is, the
또한, 상기 프레임(220) 외측에는 적정량, 적정 두께의 크림솔더가 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 코팅되도록 압력조절구(240)가 구비된다. 상기 압력조절구(240)는 상기 프레임(220)과 가이드판(230) 사이의 초전도 테이프 또는 보강재 테이프가 지나가는 부분의 상하 공간을 좁게 하여 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 코팅된 크림솔더의 양을 제어하는 것이다. 이의 구체적인 실시예는 프레임(220) 외측으로 돌출된 나사를 조이는 방식으로 프레임(220)을 가이드판(230) 쪽으로 밀착시키거나, 프레임(220)과 가이드판(230) 사이에 별도의 압착 나이프를 구비하여 프레임(220) 외측에서 조절하면 테이프에 코팅되는 크림솔더의 양을 제어할 수 있도록 한다.In addition, the outside of the
또한, 이러한 솔더코팅부(200)의 실시예로서는 스크린 페인팅, 닥터 블레이드, 슬릿 코팅(slit coating) 등의 방식 중 어느 하나로 구현되어 초전도 테이프 또는 보강재 테이프의 일측면에 솔더크림이 코팅되도록 한다.In addition, as an embodiment of the
한편, 분주기(210) 1대에 의해 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 코팅되지 않는 부분이 발생하는 경우에는 분주기(210)를 2대로 제어하면 어느 정도 해결이 가능하게 된다. 여기에서, 코팅되는 솔더 두께는 약 0.3mm가 되도록 하고, 솔더의 입경은 0.01~0.05mm가 되도록 하는데, 코팅 두께의 조절은 솔더의 입경을 줄이면 가능해진다.On the other hand, when a portion that is not coated on the superconducting tape or the reinforcement tape by one
다음으로, 상기 리플로우접합부(300)에 대해 설명하고자 한다.Next, the reflow joint 300 will be described.
상기 솔더코팅부(200)에 의해 크림솔더가 초전도 테이프 및 보강재 테이프의 접합 부위 면에 코팅되어 초전도 테이프 및 보강재 테이프가 동시에 리플로우접합부(300)로 이송되게 된다. 상기 리플로우접합부(300)로 이송되기 전에 솔더코팅부(200)와 리플로우접하부 사이에 솔더코팅된 초전도 테이프 또는 보강재 테이프 간을 접착시키는 압착부(500)가 더 형성되어 리플로우접합부(300)로 이송되도록 한다. 상기 압착부(500)는 장치의 크기나 초전도 선재의 너비 등에 따라 다수 개 형성할 수 있다.The solder solder is coated on the surface of the joint portion of the superconducting tape and the reinforcing tape by the
상기 리플로우접합부(300)는 초전도 선재의 이송방향으로 길게 형성되어 이송방향에 따라 예열, 리플로우 및 냉각 영역으로 연속적으로 이루어져 일체의 장치를 이루어 형성된다. 또한, 상기 리플로우접합부(300)는 부품과 솔더링부의 온도 차이를 최소화하기 위해 열풍가열 또는 원적외선 히터에 의한 가열방식을 병용하며, 솔더의 융점 부근에서 솔더링 가능하게 하기 위해 가열존(zone)을 5개 이상으로 한다. 또한, 솔더의 젖음성을 개선하기 위해 질소 분위기 중에서 리플로우하며, 이때 산소의 농도는 100ppm~1000ppm으로 하는 것이 솔더링의 비산현상을 방지하고, 산화를 방지할수 있다. 하지만, 크림솔더의 종류나 초전도 선재의 종류에 따라 대기 중에서도 가능하다. 상기 예열, 리플로우 및 냉각은 도 4에 나타난 온도 프로파일을 나타낸다.The
또한, 상기 리플로우접합부(300)는 외함(310)과, 상기 외함(310) 내부에 결합되는 가이드라드(320)로 구성된다. 상기 외함(310)에는 히터가 형성되어 상기 가이드라드(320) 내부로 원적외선 및 열풍이 공급되도록 하여, 크림솔더가 코팅된 초전도 테이프 및 보강재 테이프에 열이 가해지도록 한다. 상기 가이드라드(320)는 상부판(321)과 하부판(322)의 결합에 의해 중심부에 초전도 선재가 수용되어 이송되는 이송홈(323)이 형성되고, 상부판(321)에는 이송되는 초전도 선재에 솔더링 두께에 따른 압력이 가해지도록 두께조절구(324)가 결합되며, 하부판(322)에는 솔더링 두께 조절에 의해 잔류된 크림솔더를 토출시키는 잔류솔더토출구(325)가 형성된다.In addition, the
즉, 상기 가이드라드(320)의 이송홈(323)을 통해 크림솔더가 코팅된 초전도 테이프 및 보강재 테이프가 이송되고, 예열부를 거쳐 150℃~300℃ 정도의 리플로우부에서 잔류용제를 완전히 증발시키고, 솔더링이 이루어지도록 한다. 여기에서, 솔더링의 두께 제어를 위해 상부판(321)에 형성된 두께조절구(324)를 조절하여 이송홈(323)의 높이를 줄여 초전도 테이프 및 보강재 테이프의 압착이 이루어지도록 하여 솔더링의 두께를 조절할 수 있도록 한다. 상기 두께조절구(324)는 상부판(321)이 리플로우부 영역에서 부분적으로 분리되도록 형성되어 외측에서 나사식으로 조임으로써 이송홈(323)의 높이를 조절할 수 있게 된다. 이에 의해 잔류된 크림솔더는 하부판(322)에 형성된 잔류솔더토출구(325)로 토출되게 된다.That is, the superconducting tape and the reinforcement tape coated with the cream solder are transferred through the
이와 같이 연속적으로 이송되는 초전도 테이프 및 보강재 테이프에 정량의 크림솔더를 코팅하고 리플로우법에 의해 솔더링을 수행하여, 초전도 테이프의 일측면 또는 양측면에 보강재 테이프가 리플로우 접합된 초전도 선재는 일정 장력으로 당겨져 선재수거부(400)에 의해 감기게 된다In this way, the superconducting tape and the reinforcement tape are continuously transported by coating a quantity of cream solder and soldering is performed by the reflow method. The superconducting wire in which the reinforcement tape is reflow-bonded to one side or both sides of the superconducting tape has a constant tension. Is pulled and wound by the
도 5는 본 발명의 장치를 이용한 실험예로서, 선재의 길이 13m, Brass 보강재(0.15mm x 2)와 구리 안정화재(0.2mm)를 접합한 것으로, 셋팅 두께로서 540㎛, 리플로우 셋팅 온도 295℃, 선재의 이송속도 10cm/min의 경우 선재의 단면도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 솔더링 부분이 균일하고 연속적으로 형성되었음을 알 수 있었다. 도 6은 도 5의 선재의 길이에 따른 두께 제어에 대한 데이타이다. 셋팅 두께를 540㎛가 되도록 상기 두께조절구(324)를 조절하였으며, 도 6에 도시된 바와 같이 거의 540㎛에 근접하여 두께 제어가 가능함을 알 수 있었다.5 is an experimental example using the apparatus of the present invention, the length of the wire rod 13m, the brass reinforcing material (0.15mm x 2) and the copper stabilizer (0.2mm) is bonded, the
도 7은 초전도 선재의 길이 8.65m, Brass 보강재(0.15mm x 2), CC 안정화재(0.12mm)를 사용하고, 셋팅 두께로서 440㎛, 리플로우 셋팅 온도 295℃, 선재의 이송속도 10cm/min의 경우 초전도 선재의 단면도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 솔더링 부분이 균일하고 연속적으로 형성되었음을 알 수 있으며, 솔더링 두께의 제어에 의해 셋팅 두께 440㎛에 근접함을 알 수 있었다. 도 8은 도 7의 초전도 선재의 길이 방향의 위치에 따른 임계전류를 측정한 것이다. 도시된 바와 같이 평균 76.8A로 전 영역에서 비교적 균일한 임계전류를 나타내는 것을 알 수 있었으며, 이는 균일한 솔더링 두께 제어에 의한 초전도 선재의 물성이 모든 영역에서도 동일하게 될 것을 나타내는 것이다.7 is a superconducting wire length of 8.65m, brass reinforcement (0.15mm x 2), CC stabilizer (0.12mm), using a setting thickness of 440㎛, reflow setting temperature 295 ℃, feed rate of wire 10cm / min In the case of shows a cross-sectional view of the superconducting wire. As shown, it can be seen that the soldering portion was formed uniformly and continuously, and it was found that the setting thickness was close to 440 μm by controlling the soldering thickness. FIG. 8 measures the threshold current according to the position in the longitudinal direction of the superconducting wire of FIG. 7. As shown, it was found that the average current is 76.8A, which shows a relatively uniform critical current in all areas, which indicates that the properties of the superconducting wire by uniform soldering thickness control will be the same in all areas.
이에 의해 초전도 테이프와 보강재 테이프 간의 접합이 연속적으로 이루어지도록 하고, 별도의 플럭스(flux) 도포 공정 및 이에 따른 열처리 공정이 필요없어 경제적이면서도, 불균일한 솔더링 부분이 없어 계면에서의 결함을 최소화할 수 있어 고품질의 초전도 선재의 제조가 가능하여 안정적으로 작동할 수 있도록 하고, 솔더의 두께 제어가 용이하여 솔더의 낭비를 줄일 수 있게 된다.As a result, the superconducting tape and the reinforcement tape are continuously joined together, and a separate flux coating process and a heat treatment process are not required, thereby economical and non-uniform soldering parts can be minimized to minimize defects at the interface. High quality superconducting wires can be manufactured to ensure stable operation, and solder thickness can be easily controlled to reduce waste of solder.
100 : 테이프공급부 110 : 초전도 테이프 공급릴
120 : 보강재 테이프 공급릴 200 : 솔더코팅부
210 : 분주기 220 : 프레임
230 : 가이드판 240 : 압력조절구
300 : 리플로우접합부 310 : 외함
320 : 가이드라드 321 : 상부판
322 : 하부판 323 : 이송홈
324 : 두께조절구 325 : 잔류솔더토출구
400 : 선재수거부 500 : 압착부100: tape supply unit 110: superconducting tape supply reel
120: reinforcing tape supply reel 200: solder coating portion
210: divider 220: frame
230: guide plate 240: pressure regulator
300: reflow joint 310: enclosure
320: guide rod 321: top plate
322: lower plate 323: transfer groove
324: thickness control 325: residual solder discharge outlet
400: wire rod collection portion 500: crimping portion
Claims (11)
초전도 테이프를 공급시키는 초전도 테이프 공급릴(110)과, 상기 초전도 테이프 일측면 또는 양측면에 접합되는 금속 테이프를 공급시키는 금속 테이프 공급릴(120)로 구성된 테이프공급부(100)와;
상기 초전도 테이프 또는 금속 테이프에 크림솔더를 공급하는 솔더코팅부(200)와;
상기 크림솔더가 공급된 초전도 테이프와 금속 테이프가 공급되어 솔더링되는 리플로우접합부(300)와;
상기 초전도 테이프와 금속 테이프가 리플로우접합된 초전도 선재를 일정 장력으로 당겨 감아내는 선재수거부(400);를 포함하여 구성되되,
상기 솔더코팅부(200)는, 피스톤에 의한 분주기(210)와 연결되어, 크림솔더가 토출되어 공급되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.In the laminating apparatus for joining a metal tape for reinforcement or stabilizer to a superconducting tape,
A tape supply unit (100) comprising a superconducting tape supply reel (110) for supplying a superconducting tape, and a metal tape supply reel (120) for supplying a metal tape bonded to one side or both sides of the superconducting tape;
Solder coating unit 200 for supplying a cream solder to the superconducting tape or metal tape;
A reflow bonding part 300 to which the cream solder is supplied and soldered with a superconducting tape and a metal tape;
And a wire collecting part 400 for winding the superconducting wire rod reflow-bonded with the superconducting tape and the metal tape to a predetermined tension.
The solder coating unit 200 is connected to the dispenser 210 by a piston, the superconducting wire reflow laminating apparatus, characterized in that the cream solder is discharged and supplied.
상기 분주기(210)와 연결된 프레임(220)과;
상기 프레임(220)과 결합되어 초전도 테이프 또는 보강재 테이프를 수용하며, 초전도 테이프 또는 보강재 테이프에 크림솔더를 코팅시키면서 안내하는 가이드판(230);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the solder coating portion 200
A frame 220 connected to the divider 210;
A superconducting wire reflow laminating device, comprising: a guide plate 230 coupled to the frame 220 to receive a superconducting tape or reinforcing tape and guiding the cream solder to the superconducting tape or reinforcing tape .
다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the solder coating portion 200,
Superconducting wire reflow laminating apparatus, characterized in that the plurality is formed.
스크린 프린팅, 닥터 블레이드, 슬릿 코팅 방식 중 어느 하나의 방법으로 구현되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the solder coating portion 200,
Superconducting wire reflow laminating device, characterized in that implemented by any one of screen printing, doctor blade, slit coating method.
초전도 선재의 이송방향으로 길게 형성되어 이송방향에 따라 예열, 리플로우 및 냉각 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the reflow bonding unit 300,
A superconducting wire reflow laminating device, characterized in that it is formed long in the conveying direction of the superconducting wire and is composed of preheating, reflow, and cooling zones according to the conveying direction.
외함(310)과, 상기 외함(310) 내부에 결합되는 가이드라드(320)로 구성되며,
상기 가이드라드(320)는 상부판(321)과 하부판(322)의 결합에 의해 중심부에 초전도 선재가 수용되어 이송되는 이송홈(323)이 형성되고, 상부판(321)에는 이송되는 초전도 선재에 솔더링 두께에 따른 압력이 가해지도록 두께조절구(324)가 결합되며, 하부판(322)에는 솔더링 두께 조절에 의해 잔류된 크림솔더를 토출시키는 잔류솔더토출구(325)가 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 7, wherein the reflow bonding unit 300,
It consists of an enclosure 310, a guide rod 320 coupled to the inside of the enclosure 310,
The guide rod 320 is formed by a combination of the upper plate 321 and the lower plate 322 is formed with a transfer groove 323 is accommodated and transported in the center of the superconducting wire, the upper plate 321 is a superconducting wire to be transferred The thickness adjusting opening 324 is coupled to apply a pressure according to the soldering thickness, and the lower plate 322 has a superconducting wire ripple having a residual solder discharge port 325 for discharging the remaining cream solder by adjusting the soldering thickness. Low laminating device.
열풍가열 및 원적외선 히터에 의해 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the reflow bonding unit 300,
A superconducting wire reflow laminating device, characterized in that heat is supplied by hot air heating and far-infrared heaters.
질소 분위기에서 리플로우되며, 산소농도는 100~1000ppm에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.The method of claim 1, wherein the reflow bonding unit 300,
Reflow in a nitrogen atmosphere, superconducting wire reflow laminating device, characterized in that the oxygen concentration is made from 100 ~ 1000ppm.
솔더코팅된 초전도 테이프 또는 보강재 테이프 간을 접착시키는 압착부(500)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초전도 선재 리플로우 라미네이팅 장치.According to claim 1, Between the solder coating portion 200 and the reflow bonding portion 300,
A superconducting wire reflow laminating apparatus, characterized in that the pressing portion 500 for further bonding between the solder-coated superconducting tape or reinforcing tape.
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