KR101365356B1 - 저항기 및 그 제조방법 - Google Patents

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강두원
안규진
진상준
김현창
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Abstract

본 발명은 저항기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 접합강도 및 내구성이 향상되고, 방열 특성이 우수하여 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 저항기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

저항기 및 그 제조방법{RESISTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 저항기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 접합강도 및 내구성이 향상되고, 방열 특성이 우수하여 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 저항기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 저항기는 전류에 의한 전압 강하를 이용하여 회로 동작을 시키는 것으로서, 전력을 소비하여 열로 바꾸는 소자이다. 이때 소비되는 최대 전력을 정격으로 정하고 있다. 전자회로용으로는 1/8~1/2W 정도의 것이 많이 사용되며, 전력이 큰 것은 전력용으로 취급된다.
도 10은 종래의 저항기를 도시하는 단면도로서, 종래의 저항기는 유리섬유로 되고 소정의 길이를 가지는 원기둥체(1)에 일방향으로 감긴 코일(2)과 상기 코일(2)이 감긴 원기둥체(1)의 양단에 설치되는 도체로서의 캡체(3)와, 이 캡체(3)에 연결된 리드 와이어(4)로 구성되어 있다. 또 상기 코일(2)의 양끝단과 2개의 캡체(3)는 전기적으로 접속되어 있다.
이후 상기 코일(2)과 원기둥체(1) 부분을 미리 정해진 규격을 나타내는 여러 가지 칼라 합성수지로 피복하고 제품화하고 있다. 상기 구성의 저항기는 인쇄회로기판의 슬롯에 상기 리드 와이어(4)를 삽입한 후 고정되어 전자회로 소자로서의 소정의 기능을 발휘하게 된다.
한편, 대한민국 공개특허 제10-1999-0040562호에는 1차코일과 2차코일로 이루어지는 피막 병렬 저항기가 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래의 저항기들은 정격 이상의 전력을 가하면 발열에 의해 열화하며 결국 소손되며, 특히 탄소저항기는 타기 쉬워 전자회로가 손상될 수 있는 문제가 있다. 또한, 저항기 주위 온도가 높아지면 그만큼 저항체의 발열을 감소시켜야 하므로, 실제 정격보다 낮은 정격에서 사용되어야 하는 문제가 있다. 또한, 저항이 커질수록 저항체에서 발생하는 잡음이 커지게 되는데, 저잡음으로 고저항을 얻으려면 코일의 권선이나 금속 피막을 가늘고 길게 해야 하나 단선되기 쉬운 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 접합강도 및 내구성이 향상되고, 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 저항기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 저항소자 자체에서 발생하는 열은 밀봉전극을 통해 발산시키는 반면, 저항소자의 외부에는 밀봉된 세라믹 튜브관 및 그 내부에 채워진 공기로 둘러싸여 있기 때문에 저항기 주변의 온도의 영향을 최대한 적게 받아 방열 특성이 우수하고 높은 정격에서 사용할 수 있는 저항기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 브레이징 접합이 이루어지는 영역에 도금층을 형성함으로써, 브레이징 링의 젖음성 내지 접합력을 더욱 향상시킬 수 있는 저항기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 저항기는 세라믹 튜브관과; 상기 세라믹 튜브관의 양단에 마련되고 각각의 리드선과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 밀봉전극과; 상기 세라믹 튜브관 내에 수용되어 상기 밀봉전극들과 전기적으로 연결되며, 저항체와, 상기 저항체의 양단에 마련되는 단자전극과, 상기 단자전극과 전기적으로 연결되는 저항층을 포함하는 저항소자와; 상기 세라믹 튜브관 및 밀봉전극 사이를 밀봉시키는 브레이징 링(brazing ring);을 포함하고, 상기 세라믹 튜브관과 상기 밀봉전극이 상기 브레이징 링의 용융에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 저항체는 세라믹 소재로 이루어지는 로드(rod) 형상이고, 상기 저항층은 상기 저항체의 외주면에 코일이 와인딩(winding)되거나 또는 상기 저항체의 외주면에 형성되는 도전층을 나선형으로 커팅하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 브레이징 링은 구리(Cu), 은(Ag) 및 아연(Zn)을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 밀봉전극은 세라믹 튜브관 내로 삽입되어 저항소자와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부와, 상기 브레이징 링과 결합하는 접합부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 브레이징 링은 외면이 상기 세라믹 튜브관의 외면과 동일선 상에 위치하고, 내면이 상기 세라믹 튜브관의 내면보다 내측으로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 브레이징 링은 상기 세라믹 튜브관과 접합되는 외주부와, 상기 저항소자의 단부와 접합되는 내주부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 접속부와 단자전극 사이에서 용융하여 상기 접속부 및 단자전극을 접합시키는 브레이징 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 접속부, 접합부 및 단자전극 중 적어도 하나에는 상기 브레이징 링 또는 브레이징 부재의 용융에 의한 접합력을 향상시킬 수 있도록 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)이 함유된 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 제조방법은 내부에 저항소자가 수용되는 세라믹 튜브관과, 상기 세라믹 튜브관의 양단부에 각각 삽입되어 상기 저항소자와 접속하는 제1, 2밀봉전극과, 상기 세라믹 튜브관과 제1, 2밀봉전극을 각각 접합시키는 제1, 2브레이징 링을 포함하고, 상기 제1밀봉전극을 마련하는 S1단계; 상기 제1밀봉전극 상에 제1브레이징 링 및 세라믹 튜브관을 순차적으로 적층하는 S2단계; 상기 세라믹 튜브관에 상기 저항소자를 삽입하는 S3단계; 상기 세라믹 튜브관 상에 상기 제2브레이징 링 및 제2밀봉전극을 순차적으로 적층하는 S4단계; 상기 S1단계 내지 S4단계를 거친 저항기를 챔버에 넣고 상기 제1, 2브레이징 링을 용융시켜 상기 세라믹 튜브관 및 제1, 2밀봉전극 사이를 밀봉하는 S5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 제조방법의 제1, 2밀봉전극 각각은 상기 세라믹 튜브관 내로 삽입되어 상기 저항소자와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부와, 상기 제1, 2브레이징 링과 각각 결합하는 접합부로 이루어지고, 상기 제1, 2브레이징 링 각각은 상기 제1, 2밀봉전극 각각의 접속부에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 제조방법의 제1, 2브레이징 링은 은, 구리, 아연 및 주석으로 이루어지는 합금(Ag56CuZnSn)으로 이루어지고, 상기 S5단계는 상기 제1, 2브레이징 링을 500~850℃의 온도에서 용융시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 저항기의 제조방법의 접합부의 표면에는 상기 제1, 2브레이징 링의 용융에 의한 접합력 및 방전 성능을 향상시킬 수 있도록 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)이 함유된 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 저항기 및 그 제조방법에 의하면, 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 접합강도 및 내구성이 향상되고, 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 저항기 및 그 제조방법에 의하면, 저항소자 자체에서 발생하는 열은 밀봉전극을 통해 발산시키는 반면, 저항소자의 외부에는 밀봉된 세라믹 튜브관 및 그 내부에 채워진 공기로 둘러싸여 있기 때문에 저항기 주변의 온도의 영향을 최대한 적게 받아 방열 특성이 우수하고 높은 정격에서 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 저항기 및 그 제조방법에 의하면, 브레이징 접합이 이루어지는 영역에 도금층을 형성함으로써, 브레이징 링의 젖음성 내지 접합력을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저항기를 도시하는 단면도들이다.
도 2는 본 발명에 따른 저항기의 제1실시예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저항기의 제1실시예를 도시하는 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 저항기의 제2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 저항기의 제3실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 저항기의 제4실시예를 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 저항기의 제5실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 저항기가 기판에 표면실장되는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 10은 종래의 저항기의 구조를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저항기를 도시하는 단면도들이고, 도 2는 본 발명에 따른 저항기의 제1실시예를 도시하는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 저항기의 제1실시예를 도시하는 분해 단면도이다.
도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저항기(100)는 크게 세라믹 튜브관(120)과, 밀봉전극(130)과, 저항소자(110)와, 브레이징 링(150)을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 저항기(100)는 세라믹 튜브관(120)과, 상기 세라믹 튜브관(120)의 양단에 마련되고 각각의 리드선(170)과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 밀봉전극(130)과, 상기 세라믹 튜브관(120) 내에 수용되어 상기 밀봉전극(130)들과 전기적으로 연결되며 저항층을 포함하는 저항소자(110)와, 상기 세라믹 튜브관(120) 및 밀봉전극(130) 사이를 밀봉시키는 브레이징 링(150)(brazing ring)을 포함할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 저항소자(110)는 비도전성부재(111)와, 상기 저항체(111)의 양단에 마련되는 단자전극(117)과, 상기 단자전극(117)들과 전기적으로 연결되고 소정의 저항값을 가지는 저항층(115)를 포함할 수 있다.
상기 저항체(111)는 로드 형상이며, 세라믹 소재 예를 들어, 알루미나 소재로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 저항체(111)의 외주면에 저항층(115)이 형성된다.
상기 저항층(115)은 상기 저항체의 외주면에 코일이 나선 방향으로 와인딩되어 이루어질 수 있다.
그리고 저항층(115)은 구리, 은, 구리-은 합금, 니켈-구리, 니켈-철, 표면에 은 도금을 한 구리, 철, 크롬 및 니켈을 주성분으로 포함하는 철계 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 단자전극(117)은 구리 합금 소재로 이루어지는 것을 예시할 수 있으며, 상기 저항체(111)의 양단에 마련되어 상기 밀봉전극(130)과 저항소자(110)를 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.
또한, 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 저항소자(110b)는 저항체(111)와, 상기 저항체(111)의 양단에 마련되는 단자전극(117)과, 상기 단자전극(117)들과 전기적으로 연결되고 소정의 저항값을 가지는 저항층(115b)을 포함할 수 있다.
상기 저항층(115b)은 상기 저항체(111)의 외주면에 형성되는 도전층을 나선형으로 커팅하여 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 저항소자(110, 100a)는 제품의 용도 및 특성 등을 고려하여 다양한 형태로 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 튜브관(120)은 통 형상으로 이루어지고 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 통 형상의 세라믹 튜브관(120)의 양단에는 밀봉전극(130)이 설치된다. 그리고 상기 세라믹 튜브관(120)의 양단은 상기 밀봉전극(130)과 브레이징 접합이 이루어진다.
상기 밀봉전극(130)은 상술한 바와 같이 상기 세라믹 튜브관(120)의 양단에 설치되어 리드선(170)과 각각 전기적으로 연결된다.
그리고 상기 밀봉전극(130)은 구리 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 밀봉전극(130)은 세라믹 튜브관(120) 내로 삽입되어 저항소자(110)와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부(133)와, 상기 브레이징 링(150)과 결합하는 접합부(131)로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 밀봉전극(130)은 상기 접속부(133)가 내측으로 돌출되기 때문에, 상기 브레이징 링(150) 또는 세라믹 튜브관(120)과의 조립을 손쉽게 할 수 있으며, 브레이징 과정에서 세라믹 튜브관(120) 내의 저항소자(110)를 압착할 수 있어, 밀봉전극(130)과 접속부(133)의 전기적 연결이 우수해진다.
본 발명에 따른 브레이징 링(150)은 모재인 세라믹 튜브관(120) 및 밀봉전극(130) 사이에서 용융되어, 양 모재를 접합시켜 밀봉하는 용가재(filler metal) 역할을 한다.
상기 브레이징 링(150)은 구리(Cu), 은(Ag) 및 아연(Zn)을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
그리고 상기 브레이징 공정은 용가재인 브레이징 링의 용융점 이상 모재인 세라믹 튜브관 및 밀봉전극의 용융점 이하의 온도에서 이루어진다.
상기 브레이징에 의한 접합에서는 젖음성(wetting)(용가재와 모재의 친화력의 정도를 나타내는 성질)이 중요한 요소가 된다. 즉 브레이징 링과 세라믹 튜브관 및 밀봉전극과의 젖음성이 나쁘면 접합이 이루어지지 않게 된다. 따라서 본 발명에서는 저항소자를 수용하는 튜브관을 용가재와의 젖음성이 나쁜 기존의 유리(glass) 대신, 젖음성이 우수한 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용한 것이다.
그리고 상기 브레이징 링(150)에 의한 브레이징 접합은 상기 브레이징 링(150)이 용융되면서 상기 세라믹 튜브관(120) 및 밀봉전극(130)의 표면에서 모세관 현상(capillary action)을 일으키기 때문에 접합강도가 우수할 뿐만 아니라, 진동 등에 대한 내충격성이 뛰어난 장점이 있다.
한편, 상기 브레이징 링(150)은 외면(151)이 상기 세라믹 튜브관(120)의 외면(151)과 동일선 상에 위치하고, 내면(152)이 상기 세라믹 튜브관(120)의 내면보다 내측으로 연장 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 저항기는 기계적 강도가 우수한 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 내구성이 현저히 증가하고, 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 저항기의 제2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 저항기(100a)는 상기 접속부(133)와 단자전극(117)을 접합시키는 브레이징 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 브레이징 부재(160)는 판 형상이고, 구리(Cu), 은(Ag) 및 아연(Zn)을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 브레이징 부재(160)는 상기 브레이징 링과 마찬가지로 상기 접속부(133)와 단자전극(117) 사이에서 용융하여 상기 접속부(133) 및 단자전극(117)을 접합시키게 된다.
따라서 상기 저항소자(110)와 밀봉전극(130)이 상기 브레이징 부재(160)에 의해 보다 견고하게 결합함으로써, 저항기의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 저항기의 제3실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 저항기(100b)의 브레이징 링(150a)은 상기 세라믹 튜브관(120)과 저항소자(110) 각각을 동시에 접합시키도록 구성할 수 있다.
즉 상기 브레이징 링(150a)은 상기 세라믹 튜브관(120)의 단부와 접합되는 외주부(153)와, 상기 저항소자(110)의 단부 구체적으로 단자전극(117)과 접합되는 내주부(154)로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 브레이징 링(150a)은 상기 접속부(133a)의 두께와 같거나 또는 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 브레이징 링(150a)을 상기 접속부(133a)의 두께보다 두껍게 형성해야 용융 후 상기 세라믹 튜브관(120) 및 단자전극(117)과 각각 접합할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 브레이징 링(150a)의 내주부(154)는 도 2의 브레이징 링에 비해 내측으로 더 길게 연장 형성되고, 상기 접속부(153)는 도 2의 접속부보다 폭이 좁게 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 저항기의 제4실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 저항기(100c)는 상기 브레이징 링(150) 또는 브레이징 부재(160)의 모재와의 젖음성(wetting)을 향상시키도록 도금층(180)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 도금층(180 : 181,183,185)은 상기 접속부(133), 접합부(131) 및 단자전극(117) 중 적어도 하나에 형성되고, 상기 브레이징 링(150) 또는 브레이징 부재(160)의 용융에 의한 접합력을 향상시키는 역할을 한다.
그리고, 상기 도금층(180)은 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, Ni3P 등의 화합물로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 저항기의 제5실시예를 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 밀봉전극(130b)은 도 1 내지 도 6의 밀봉전극과 달리 접속부가 내측으로 돌출되지 않는 평판 형상으로 구성할 수 있다.
그리고 상기 브레이징 링(150b)은 상기 세라믹 튜브관(120)의 단부와 단자전극(117)을 동시에 접합할 수 있도록 평판 형상으로 구성할 수 있다.(도 7a 참조)
또한, 상기 브레이징 링(150c)은 상기 밀봉전극(130)과 단자전극(117)이 직접 접속되도록 중앙 영역이 중공된 링 형상으로 구성할 수 있다.(도 7b 참조)
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 저항기 저항기의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 저항기의 제조방법의 일실시예를 단계별로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 저항기(100)의 제조방법은 상술한 바와 같이, 내부에 저항소자(110)가 수용되는 세라믹 튜브관(120)과, 상기 세라믹 튜브관(120)의 양단부에 각각 삽입되어 상기 저항소자(110)와 접속하는 제1, 2밀봉전극(130, 135)과, 상기 세라믹 튜브관(120)과 제1, 2밀봉전극(130, 135)을 각각 접합시키는 제1, 2브레이징 링(150, 155)을 포함할 수 있다.
먼저, 도 8a를 참조하면, S1단계는 제1밀봉전극(130)을 마련하는 단계로서, 상기 제1밀봉전극(130)은 세라믹 튜브관(120) 내로 삽입되어 저항소자(110)와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부(133)와, 상기 제1브레이징 링(150)과 결합하는 접합부(131)로 이루어진다.
다음으로, 도 8b를 참조하면, S2단계는 상기 제1밀봉전극(130) 상에 제1브레이징 링(150) 및 세라믹 튜브관(120)을 순차적으로 적층하는 단계이다.
상기 제1브레이징 링(150)은 제1밀봉전극(130)의 접속부(133)에 삽입되고, 상기 세라믹 튜브관(120)은 상기 제1브레이징 링(150)의 상부에 올려진다.
그 다음으로, 도 8c를 참조하면, S3단계는 상기 세라믹 튜브관(120)에 상기 저항소자(110)를 삽입하는 단계이다.
여기서, 상기 저항소자(110)는 저항체(111)와, 상기 저항체(111)의 양단에 마련되는 제1, 2단자전극(117,117a)과, 상기 제1, 2단자전극들(117,117a)과 전기적으로 연결되는 저항층(115)을 포함할 수 있다.
상기 삽입된 저항소자(110)의 제1단자전극(117)은 상기 제1밀봉전극(130)의 접속부(133) 상면에 놓이게 된다. 상기 제1단자전극(117)의 내면과 상기 저항체(111) 사이에는 갭(G)(gap) 내지 간격이 생길 수 있으며, 상기 갭 내지 간격은 후술할 제2밀봉전극의 결합에 의한 압착 및 S5단계의 브레이징 과정을 통해 없어지게 된다. 이러한 갭 내지 간격은 저항소자의 조립과정에서 자연스럽게 생길 수도 있고, 인위적으로 형성할 수도 있다.
그 다음으로, 도 8d를 참조하면, S4단계는 상기 세라믹 튜브관(120) 상에 상기 제2브레이징 링(155) 및 제2밀봉전극(135)을 순차적으로 적층하는 단계이다.
상기 S1단계 내지 S4단계를 통해 브레이징 접합되지 않은 상태의 저항기의 조립이 이루어진다.
그 다음으로, S5단계는 상기 S1단계 내지 S4단계를 거친 저항기(100)를 챔버(C)에 넣고 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)을 용융시켜 상기 세라믹 튜브관(120) 및 제1, 2밀봉전극(130, 135) 사이를 밀봉하는 단계이다.
상기 S5단계는 챔버 내를 불활성 기체 분위기로 조성한 상태에서 이루어질 수 있고, 상기 밀봉된 세라믹 튜브관(120) 내부에는 불활성 기체가 충진된다. 그리고 불활성 기체가 충진되기 때문에 저항소자가 산화되는 것을 방지할 수 있고, 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 챔버(C)에는 저항기(100)가 종방향으로 세워진 채로 투입되고(도 8e 참조), 상기 챔버(C) 내를 가열하여 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)을 용융시켜 접합하게 된다(도 8f 참조).
이때, 챔버(C) 내는 모재인 제1, 2밀봉전극(130, 135) 및 세라믹 튜브관(120)이 융점 이하의 온도로 가열하여 모재의 변형이 없도록 해야 하며, 상기 제1, 2브레이징 링의 재질에 따라 가열 온도 예를 들어, 500~850℃의 범위 내에서 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)이 구리, 은을 포함하는 합금(Ag25Cu)인 경우에는 800~850℃의 온도로 가열할 수 있고, 이 경우에는 저항층을 브레이징 처리 후 용단되지 않는 소재 예를 들어, 니켈-구리 합금, 니켈-철 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)이 은, 구리, 아연 및 주석으로 이루어지는 합금(Ag56CuZnSn)인 경우에는 600~650℃의 온도에서 브레이징이 이루어지기 때문에, 저항층을 니켈-구리 합금, 니켈-철 합금 등은 물론, 800~850℃에서 용단되는 구리, 은, 은-구리 합금도 사용할 수 있다.
즉, 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)이 용융되는 브레이징 온도를 800~850℃에서 600~650℃로 낮춤으로써, 기존에 저항층의 소재로 구리, 은, 은-구리 합금 등을 사용할 수 있어 저항기 설계시 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 또한, 저항층이 800℃ 이상에서 용단이 되지 않더라도 고열에 의해 영향을 받아 품질이 저하될 수 있으나, 브레이징이 상대적으로 낮은 온도(600~650℃)에서 이루어지므로 고열에 의한 성능/품질 저하 문제를 최소화할 수 있다.
한편, 가열된 상기 제1, 2브레이징 링(150, 155)은 용융되어 모세관 현상에 의해 모재의 표면을 밀봉 및 접합시키며, 그 두께는 감소하게 된다. 이후 밀봉전극의 외면에 리드선을 결합함으로써, 저항기의 제조는 완료된다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 저항기가 기판에 표면실장되는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 9를 참조하면 본 발명의 저항기(100a)는 리드선을 생략하고, 밀봉전극(130)과 솔더볼을 접합시킬 수 있어 표면실장소자(SMD, surface mount device)로 활용할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 저항기의 제조방법에서는 기계적 강도가 우수한 세라믹 소재의 세라믹 튜브관을 사용하고, 세라믹 튜브관과 밀봉전극을 브레이징 링에 의해 접합하기 때문에 접합강도 및 내구성이 향상되므로, 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있게 된다.
또한, 저항소자 자체에서 발생하는 열은 밀봉전극을 통해 발산시키는 반면, 저항소자의 외부에는 밀봉된 세라믹 튜브관 및 그 내부에 채워진 공기(또는 불활성 기체)로 둘러싸여 있기 때문에 저항기 주변의 온도의 영향을 최대한 적게 받게 된다. 이와 같이 본 발명의 저항기는 방열 특성이 우수하기 때문에 높은 정격에서 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 브레이징을 600~650℃의 온도로 낮춤으로써, 기존의 저항층 소재를 그대로 사용하더라도 브레이징 접합시 용단되지 않도록 할 수 있으며, 상대적으로 저항층을 얇고 길게 형성할 수 있어 고저항값을 가지는 저항기를 제조할 수 있는 장점이 있다.
결론적으로, 본 발명의 저항기 및 그 제조방법은 브레이징을 통해 내구성을 향상시킴과 동시에 방열 특성이 우수하기 때문에 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 저항기를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 저항기 110 : 저항소자
111 : 저항체 117 : 단자전극
120 : 세라믹 튜브관 130 : 밀봉전극
131 : 접합부 133 : 접속부
150 : 브레이징 링 151 : 외면
152 : 내면 153 : 외주부
154 : 내주부 160 : 브레이징 부재
170 : 리드선 180 : 도금층
181 : 접합부 도금층 183 : 접속부 도금층
185 : 단자전극 도금층

Claims (13)

  1. 세라믹 튜브관과;
    상기 세라믹 튜브관의 양단에 마련되고 각각의 리드선과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 밀봉전극과;
    상기 세라믹 튜브관 내에 수용되어 상기 밀봉전극들과 전기적으로 연결되며, 저항체와, 상기 저항체의 양단에 마련되는 단자전극과, 상기 단자전극과 전기적으로 연결되는 저항층을 포함하는 저항소자와;
    상기 세라믹 튜브관 및 밀봉전극 사이를 밀봉시키는 브레이징 링(brazing ring);을 포함하고,
    상기 세라믹 튜브관과 상기 밀봉전극이 상기 브레이징 링의 용융에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 저항기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항체는 세라믹 소재로 이루어지는 로드(rod) 형상이고,
    상기 저항층은 상기 저항체의 외주면에 코일이 와인딩(winding)되거나 또는 상기 저항체의 외주면에 형성되는 도전층을 나선형으로 커팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브레이징 링은 구리(Cu), 은(Ag) 및 아연(Zn)을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉전극은 세라믹 튜브관 내로 삽입되어 저항소자와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부와, 상기 브레이징 링과 결합하는 접합부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브레이징 링은 외면이 상기 세라믹 튜브관의 외면과 동일선 상에 위치하고, 내면이 상기 세라믹 튜브관의 내면보다 내측으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 저항기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브레이징 링은 상기 세라믹 튜브관과 접합되는 외주부와, 상기 저항소자의 단부와 접합되는 내주부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 접속부와 단자전극 사이에서 용융하여 상기 접속부 및 단자전극을 접합시키는 브레이징 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속부, 접합부 및 단자전극 중 적어도 하나에는 상기 브레이징 링 또는 브레이징 부재의 용융에 의한 접합력을 향상시킬 수 있도록 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)이 함유된 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉된 세라믹 튜브관과 저항소자 사이의 공간에는 불활성 기체가 충진되는 것을 특징으로 하는 저항기.
  10. 내부에 저항소자가 수용되는 세라믹 튜브관과, 상기 세라믹 튜브관의 양단부에 각각 삽입되어 상기 저항소자와 접속하는 제1, 2밀봉전극과, 상기 세라믹 튜브관과 제1, 2밀봉전극을 각각 접합시키는 제1, 2브레이징 링을 포함하는 저항기의 제조방법에 있어서,
    상기 제1밀봉전극을 마련하는 S1단계;
    상기 제1밀봉전극 상에 상기 제1브레이징 링 및 세라믹 튜브관을 순차적으로 적층하는 S2단계;
    상기 세라믹 튜브관에 상기 저항소자를 삽입하는 S3단계;
    상기 세라믹 튜브관 상에 상기 제2브레이징 링 및 제2밀봉전극을 순차적으로 적층하는 S4단계;
    상기 S1단계 내지 S4단계를 거친 저항기를 챔버에 넣고 상기 제1, 2브레이징 링을 용융시켜 상기 세라믹 튜브관 및 제1, 2밀봉전극 사이를 밀봉하는 S5단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항기의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1, 2밀봉전극 각각은 상기 세라믹 튜브관 내로 삽입되어 상기 저항소자와 접하도록 내측으로 돌출되는 접속부와, 상기 제1, 2브레이징 링과 각각 결합하는 접합부로 이루어지고,
    상기 제1, 2브레이징 링 각각은 상기 제1, 2밀봉전극 각각의 접속부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 저항기의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1, 2브레이징 링은 은, 구리, 아연 및 주석으로 이루어지는 합금(Ag56CuZnSn)으로 이루어지고,
    상기 S5단계는 상기 제1, 2브레이징 링을 500~850℃의 온도에서 용융시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항기의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 접합부의 표면에는 상기 제1, 2브레이징 링의 용융에 의한 접합력을 향상시킬 수 있도록 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)이 함유된 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항기의 제조방법.
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