KR101300584B1 - 초음파 융착 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종간의 모재를 상호 고정시키기 위한 초음파 융착 구조에 관한 것으로서, 대상 모재와 접하는 면상에 함몰 형성되는 소정의 단면 형상을 갖는 안착홈이 형성되며, 상기 안착홈에 일정 길이로 돌출 형성되는 융착 돌기를 갖는 제 1모재와, 상기 융착 돌기에 관통되도록 관통홀을 가지며, 상기 제 1모재의 함몰된 단면 형상의 안착홈에 안착하도록 이에 상응하는 함몰된 단면 형상이 상부면 및 하부면에 형성된 제 2모재로 구성되며, 상기 제 1모재의 융착 돌기가 상기 제 2모재의 관통홀을 관통 후, 초음파 융착에 의해 상기 융착 돌기의 용융된 융기부가 제 2모재의 함몰된 단면 형상의 상부면에 채워지도록 하여, 상기 초음파 융착의 결과로 발생되는 융기부가 제 2모재의 상부면 높이로 돌출되지 않으므로 타주변 부품의 설치 공간확보가 가능하고, 다른 부품과 간섭되는 것을 방지함으로써, 제품의 손상을 방지할 수 있다.
초음파, 융착, 모재, 단면, 돌기

Description

초음파 융착 구조{STRUCTURE FOR FUSION WELDING USING SUPERSONIC WAVE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 융착 구조가 형성된 내장형 안테나를 나타낸 사시도;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도; 및
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도.
본 발명은 초음파 융착 구조에 관한 것으로서, 특히 초음파 융착시 생성되는돌출된 일정 높이의 융착부를 소정의 높이로 낮게 형성함으로써, 공간확보 및 주변 부품과 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는 초음파 융착 구조에 관한 것 이다.
일반적으로 초음파 융착이란 초음파를 이용하여 저항융착이나 용융융착을 적용할 수 없는 재료의 접합에 유용하게 사용되는 것으로, 모재를 음극간에 놓고 가압하면서 초음파를 발심하고 그 진동을 이용하여 행하는 융착방식을 일컫는다. 상기 접합이 이루지는 접합부는 융착이 되지 않고 일종의 확산접합법(탄성변형영역내에서 열과 압력을 가하고 그 접합면에 발생하는 원자의 확산을 이용하여 고상상태로 접합하는 방법)을 말한다. 현재 사용되고 있는 초음파 융착기는 단상 전원을 사용하고 동력 공급을 통해서 60㎑의 주파수를 15000, 20000, 40000㎑의 주파수로 증폭시켜 이때, 발생된 전기적 에너지를 진동자(converter)를 이용하여 진동 에너지로 바꿔 주파수의 주기(cycle)변화에 따라 진동을 가하면서 기계적 에너지를 발생시킨다. 상기 진동 에너지는 승압기(booster)를 통해서 증폭되고 융착기의 혼(horn)을 통해서 10 ∼ 20㎛의 종진동으로 융착 모재에 전달되어 융착이 이루어지게 되는 것이다.
이와 같은 초음파 융착에 의해 모재를 접합하는 다양한 장치중에서 휴대용 단말기의 내장형 안테나의 일예를 들어 설명하기로 한다.
근래 들어 휴대용 무선단말기는 소형화 및 경박화 되면서도 다양한 서비스 제공 기능이 요구된다. 상기 요구를 만족시키기 위해 휴대용 무선단말기에 채용되는 내장 회로 및 부품들은 다기능화되고, 동시에 점차 소형화되는 추세이다. 특히 슬림화 열풍의 한 가운데 있는 휴대용 무선단말기의 경우 외관상 밖으로 돌출되어 있는 안테나의 내장화가 그 대례라 하겠다.
상기 내장형 안테나는, 프레스 가공물인 무선신호를 송수신하는 방사체(radiator)와 이를 지지하는 사출성형물인 캐리어(carrier)에서 상기 방사체에 형성된 관통홀에 상기 캐리어에 형성된 융착 돌기를 삽입한 후 움직이지 않도록 상기 삽입돌기를 상기 방사체 표면에 초음파 융착함으로써 상기 융착 공정이 완료된다.
그러나, 상기 내장형 안테나의 초음파 융착 구조는, 방사체 위에서 초음파 융착함으로 인한 일정 높이의 돌출된 융기부가 만들어지고, 상기 돌출된 융기부로 인하여, 내장형 안테나의 체적증가와 외부 및 내부의 기구부와의 간섭이 일어난다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 융착부 구조를 개선하여 초음파 융착시 발생되는 융기부를 소정의 높이로 형성하여 상기 융기부에 의해 주변 부품이 간섭을 받지 않도록 하는 초음파 융착 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 융착부 구조를 개선하여 초음파 융착시 발생되는 융기부를 소정의 높이로 형성함으로써, 타 주변부품이 설치되는 공간이 확보되어 제품의 슬림화를 이끄는 초음파 융착 구조를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 초음 파를 이용하여 이종간의 모재를 상호 고정시키기 위한 초음파 융착 구조에 있어서,대상 모재와 접하는 면상에 함몰 형성되는 소정의 단면 형상을 갖는 안착홈이 형성되며, 상기 안착홈에 일정 길이로 돌출 형성되는 융착 돌기를 갖는 제 1모재와 상기 융착 돌기에 관통되도록 관통홀을 가지며, 상기 제 1모재의 함몰된 단면 형상의 안착홈에 안착하도록 이에 상응하는 함몰된 단면 형상이 상부면 및 하부면에 형성된 제 2모재로 구성되며, 상기 제 1모재의 융착 돌기가 상기 제 2모재의 관통홀을 관통 후, 초음파 융착을 통해 상기 융착 돌기의 용융된 융기부가 제 2모재의 함몰된 단면 형상의 상부면을 채워지도록 함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 융기부가 상기 제 2모재 외부로 돌출된 상부면으로 돌출됨을 소거함으로써, 타주변부품이 설치되는 공간확보가 가능하며, 외관 및 내관기구부와의 간섭을 줄일 수 있어 기구 설계 및 기구 신뢰성을 확보할 수 있다
이하 본 발명의 바람직한 실시예인 초음파 융착 구조를 갖는 휴대용 무선단말기의 내장형 안테나를 일예로 들어 설명하면 다음과 같다.
바람직하게도, 후술 될 상기 내장형 안테나의 캐리어 및 방사체는 상기 제 1 모재 및 제 2모재와 각각 대응한다 하여도 무방하며, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 융착 구조(300)가 형성된 내장형 안테나를 나타낸 사시도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이 내장형 안테나(100)는 방사체(radiator)(110)와 캐리어(carrier)(120)로 구성된다.
상기 방사체(110)에는 급전단자(113)가 형성되어 있고 다수의 관통홀(도 2a 의 111)로 구성되어있다. 상기 방사체(110)는 프레스 금형으로 도전성 박판을 커팅하여 일정한 형태를 만든 후, 상기 일정한 도전성 박판을 수회 절곡하는 공정에 의해 급전단자(113)를 포함하는 방사체(110)의 제조가 완료된다. 상기 방사체(110)는 미도시된 휴대용 무선단말기에 내장되어 상기 급전단자(113)와 상기 휴대용 무선단말기의 내부 회로에 전기적으로 연결되어 이동통신을 위한 무선신호를 송수신한다.
상기 캐리어(120)는 상기 방사체(110)와 적용될 휴대용 무선단말기의 형태에 따라 용융 플라스틱을 소정의 사출성형으로 제조한다. 또한, 상기 캐리어(120)에는 상기 방사체(110)의 다수의 관통홀(111)이 정해진 위치에 안착할 수 있도록 소정의 융착 돌기(122)를 포함하는 안착홈(121)이 형성되어 있다.
상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)를 포함하는 안착홈(121)에 상기 방사체(110)의 관통홀(111)이 안착되면 소정의 융착 구조(300)가 형성된다. 상기 융착 구조(300)에서 초음파 융착을 실시하면 상기 방사체(110)는 상기 캐리어(120)에 긴밀히 고정되는 것이다.
도 2a, 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도이다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 상기 제 1모재인 캐리어(120)에 상기 제 2모재인 방사체(110)가 안착된 융착 구조(300)를 도시하고 있다. 상기 캐리어(120)에는 함몰된 등변 삼각형의 단면 형상을 갖는 안착홈(121)을 형성하고, 상기 안착홈(121)은 상기 단면 형상의 중심에서 상방으로 돌출 형성되는 일정 길이의 융착 돌기(122)를 포함한다. 상기 방사체(110)는 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)를 포함한 함몰 된 등변 삼각형 단면 형상의 안착홈(121)에 안착할 수 있도록 이에 상응하는 관통홀(111)을 갖는 함몰된 등변 삼각형의 단면 형상을 상부 및 하부에 형성한다. 따라서 상기 방사체(110)가 상기 캐리어(120)에 안착 후 융착 구조(300)를 형성한다.
도 2b에서 도시된 바와 같이 도 2a의 융착 구조(300)에서 초음파 융착이 실시되면 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)는 용융된 융기부(200)가 상기 방사체(110)의 외면에 함몰된 상부면을 채우면서 상기 캐리어(120) 및 방사체(110)의 초음파 융착에 의한 결합이 완료된다. 이때, 상기 융기부(200)의 높이를 상기 방사체(110)의 외부로 드러난 외면의 높이보다 낮거나 적어도 같게 채워지는 부피를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도이다. 도 3a에서 도시된 바와 같이, 상기 제 1모재인 캐리어(120)에 상기 제 2모재인 방사체(110)이 안착된 융착 구조(300)을 도시하고 있다. 상기 캐리어(120)는 상기 캐리어(120)에는 함몰된 등각 사다리꼴의 단면 형상을 갖는 안착홈(121)을 형성하고, 상기 안착홈(121)은 상기 단면 형상의 중심에서 상방으로 돌출 형성되는 일정 길이의 융착 돌기(122)를 포함한다. 상기 방사체(110)는 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)를 포함한 함몰된 등각 사다리꼴 단면 형상의 안착홈(121)에 안착할 수 있도록 이에 상응하는 관통홀(111)을 갖는 함몰된 등변 사다리꼴 단면 형상을 상부 및 하부에 형성한다. 따라서 상기 방사체(110)가 상기 캐리어(120)에 안착 후 융착 구조(300)를 형성한다.
도 3b에서 도시된 바와 같이 도 3a의 융착 구조(300)에서 초음파 융착이 실시되면 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)는 용융된 융기부(200)가 상기 방사체(110)의 외면에 함몰된 상부면을 채우면서 상기 캐리어(120) 및 방사체(110)의 초음파 융착에 의한 결합이 완료된다. 이때, 상기 융기부(200)의 높이는 역시 상기 방사체(110)의 외부로 드러난 외면의 높이보다 낮거나 적어도 같게 채워지는 부피를 갖도록 형성함을 특징으로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 초음파 융착 구조 및 상기 초음파 융착 구조에서 초음파 융착후 상태를 도시한 요부 단면도이다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, 상기 제 1모재인 캐리어(120)에 상기 제 2모재인 방사체(110)이 안착된 융착 구조(300)을 도시하고 있다. 상기 캐리어(120)는 상기 캐리어(120)에는 함몰된 반원의 단면 형상을 갖는 안착홈(121)을 형성하고, 상기 안착홈(121)은 상기 단면 형상의 중심에서 상방으로 돌출 형성되는 일정 길이의 융착 돌기(122)를 포함한다. 상기 방사체(110)는 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)를 포함한 함몰된 반원 단면 형상의 안착홈(121)에 안착할 수 있도록 이에 상응하는 관통홀(111)을 갖는 함몰된 반원 단면 형상을 상부 및 하부에 형성한다. 따라서 상기 방사체(110)가 상기 캐리어(120)에 안착 후 융착 구조(300)를 형성한다.
도 4b에서 도시된 바와 같이 도 3a의 융착 구조(300)에서 초음파 융착이 실시되면 상기 캐리어(120)의 융착 돌기(122)는 용융된 융기부(200)가 상기 방사체(110)의 외면에 함몰된 상부면을 채우면서 상기 캐리어(120) 및 방사체(110)의 초음파 융착에 의한 결합이 완료된다.
이때, 상기 융기부(200)의 높이는 역시 상기 방사체(110)의 외부로 드러난 외면의 높이보다 낮거나 적어도 같게 채워지는 부피를 갖도록 형성함을 특징으로 한다.
바람직하게도, 상기 융기부(200)가 상기 방사체(110)의 상부면으로 돌출되는 종래의 부분을 소거함으로써, 상기 안테나의 공간확보가 더욱 유리하여 안테나 이득을 향상시키고, 상기 휴대용 무선단말기의 외관기구부와의 간섭을 줄일 수 있어 기구 설계 및 제품 신뢰성을 확보할 수 있다.
더욱이, 상기 초음파 융착 구조(300)를 형성할 시, 상기 방사체(110)와 캐리어(120)의 두께 및 그 형상을 고려하여 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 초음파 융착시 생성되는 융기부(200)가 상기 방사체(110)의 상부면으로 돌출됨을 없애고자, 상기 내장형 안테나(100)의 구조적 강도를 고려하지 않는 초음파 융착 구조의 실시예를 피함에 있다.
또한, 상기 융착 구조(300)에서 초음파 융착시 방사체(110) 및 캐리어(120)의 표면 손상 및 불규칙한 융기부가 발생 되지 않는 방향으로 소정의 융착 돌기가 형상되어야 하겠다.
본 발명에 따른 초음파 융착 구조에서 초음파 융착의 결과, 초음파 융착시 발생되는 융기부가 제 2모재의 상부면 높이로 돌출되지 않으므로 공간확보가 가능하고, 다른 부품과 간섭되는 것을 방지함으로써, 제품의 손상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 초음파를 이용하여 이종간의 모재를 상호 고정시키기 위한 초음파 융착 구조에 있어서,
    대상 모재와 접하는 면상에 함몰 형성되는 소정의 단면 형상을 갖는 안착홈이 형성되며, 상기 안착홈에 일정 길이로 돌출 형성되는 융착 돌기를 갖는 제 1모재;
    상기 융착 돌기에 관통되도록 관통홀을 가지며, 상기 제 1모재의 함몰된 단면 형상의 안착홈에 안착하도록 이에 상응하는 함몰된 단면 형상이 상부면 및 하부면에 형성된 제 2모재;
    상기 제 1모재의 융착 돌기가 상기 제 2모재의 관통홀을 관통 후, 초음파 융착을 통해 상기 융착 돌기의 용융된 융기부가 제 2모재의 함몰된 단면 형상의 상부면에 채워지도록 함을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 융기부는,
    상기 제 2모재의 함몰되지 않고 외부로 드러난 외면에 대해 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 융착을 실시하는 상기 제 1모재 및 제 2모재의 함몰된 안착홈 및 관통홀의 단면 형상이 등변 삼각형임을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 융착을 실시하는 상기 제 1모재 및 제 2모재의 함몰된 안착홈 및 관통홀의 단면 형상이 등변 사다리꼴임을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 융착을 실시하는 상기 제 1모재 및 제 2모재의 함몰된 안착홈 및 관통홀의 단면 형상이 원호임을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1모재는 휴대용 단말기의 안테나 캐리어이며, 상기 제 2모재는 상기
    캐리어에 고정되는 내장형 안테나 방사체임을 특징으로 하는 초음파 융착 구조.
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