KR101649079B1 - 전류측정소자 제조방법 - Google Patents

전류측정소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류측정소자 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 저항소자 및 접속편의 접합 및 측정단자의 접합이 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 상기 저항소자 및 접속편이 산화를 방지할 수 있으며, 오차를 줄이고 정밀한 측정을 할 수 있는에 관한 것이다.

Description

전류측정소자 제조방법{Manufacturing method of current sensing resistor}
본 발명은 전류측정소자 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 저항소자 및 접속편의 접합 및 측정단자의 접합이 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 상기 저항소자 및 접속편이 산화를 방지할 수 있으며, 오차를 줄이고 정밀한 측정을 할 수 있는 전류측정소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전류를 검출하여 위하여 사용하는 전류측정소자(shunt resistor)는 DC 대전류를 측정할 때 분배저항으로 사용되며, 전압 강하 및 전력 손실을 막기 위해 1Ω 미만의 낮은 저항값을 사용하는 것이 유리하다.
이러한 전류측정소자에는 PRN,SMW(non-inductive wire wound resistor), MPR(non-inductive metal plate resistor), CSR(current sensing resistor), 대전력 CSR(high current sensing resistor) 등이 있다.
이 중에서 대전력 CSR은 자동차 배터리의 전압, 전류, 온도를 정밀하게 측정하고, 배터리의 충전 상태, 노화 상태, 시동 능력을 예측할 수 있도록 해주며, 전자제어장치(ECU)로 배터리 상태정보를 송신하여 배터리와 연계된 각종 장치들이 제대로 작동할 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.
한편, 대한민국 등록특허 10-1461829호에는 본 출원인의 종래 전류측정소자 제조방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 등록특허에는 저항소자와, 제1, 2접속편을 마련하고, 상기 저항소자의 양단에 상기 제1, 2접속편을 각각 접합하는 S1단계; 받침부와, 측정돌기로 이루어지는 측정단자를 프레싱 가공한 후, 상기 측정돌기를 상기 받침부에서 상향으로 벤딩(bending)하는 S2단계; 및 상기 받침부를 상기 제1, 2접속편의 상면에 접합하는 S3단계;를 포함하되, S1단계는 적어도 10-5Torr의 진공 분위기에서 100,000~150,000 Volt의 E-Beam을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자의 제조방법이 개시되어 있다.
다만, 상기 등록특허에서는 접속편과 저항소자의 용접 단계에서는 진공분위기에서 이루어지기 때문에 산화가 이루어지지 않으나, 측정단자의 솔더링 단계는 핫플레이트에 의한 가열 또는 리플로우 등 통상의 접합 방식으로 이루어지기 때문에 접속편 등이 외부 공기에 노출되어 산화가 이루어지는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 S1단계에서 저항소자 및 접속편의 접합 및 S4단계의 측정단자의 접합이 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 상기 저항소자 및 접속편이 산화를 방지할 수 있으며, 오차를 줄이고 정밀한 측정을 할 수 있는 전류측정소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법은 저항소자 양단에 관통홀이 형성된 한 쌍의 접속편이 결합되고, 각 접속편 상에는 측정단자가 결합된 구조의 전류측정소자를 제조하는 것으로서, 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 상기 저항소자와, 한 쌍의 접속편을 용접하여 접합체를 형성하는 S1단계와; 상기 접합체의 각 접속편 상에 솔더를 도포하는 S2단계와; 상기 접합체의 솔더 상에 상기 측정단자를 안착시키는 S3단계와; 상기 측정단자가 안착된 접합체를 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 가열하여 솔더링하는 S4단계;를 포함하며, 상기 S1단계 및 S4단계가 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어져 상기 저항소자 및 접속편의 산화를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, S3단계에서 상기 접합체 및 측정단자는 전원이 인가되면 발열하는 하부 발열판 및 상부 발열판에 결합하고, 상기 S4단계의 솔더링은 진공 또는 불활성 가스 분위기를 형성한 상태에서 상기 하부 발열판 및 상부 발열판에 전원을 인가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, S3단계의 접합체 및 측정단자는 지그에 의해 고정되며, 상기 지그는 상기 접합체와 상부 발열판 사이에 배치되며, 상기 측정단자를 고정하는 단자삽입홀과, 상기 관통홀에 끼움결합하여 상기 접합체를 고정하는 접속편 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, 상부 발열판의 하면에는 상기 측정단자와 함께 상기 단자삽입홀에 삽입되어 상기 측정단자를 고정하는 단자고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, S3단계는 상기 하부 발열판 상에 상기 접합체를 안착시키고 상기 지그를 적층하여 상기 접속편 고정돌기가 상기 관통홀에 끼워지도록 하고, 상기 측정단자를 상기 단자삽입홀에 삽입하여 상기 솔더 상에 안착되도록 한 다음, 상기 상부 발열판을 상기 지그 상에 적층하여 상기 단자고정돌기가 상기 단자삽입홀에 삽입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, 하부 및 상부 발열판은 탄소 발열체로 이루어지고, 상기 지그는 금속 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 제조방법에 있어서, 하부 및 상부 발열판은 복수의 상기 접합체를 수용하고, 상기 지그는 복수의 상기 접합체 및 측정단자를 고정하여 복수의 상기 접합체와 측정단자가 상기 하부 및 상부 발열판과, 지그에 의해 모듈화되어 일체로 솔더링되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 전류측정소자의 제조방법은 S1단계에서 저항소자 및 접속편의 접합 및 S4단계의 측정단자의 접합이 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 상기 저항소자 및 접속편이 산화를 방지할 수 있으며, 오차를 줄이고 정밀한 측정을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류측정소자를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전류측정소자의 제조방법을 도시하는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 접속편 및 저항소자가 진공챔버 내에서 E-Beam으로 용접되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 접속편에 솔더가 도포된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 접합체와 측정단자가 발열판 및 지그에 의해 고정되는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 S3단계가 이루어지는 각 과정을 도시하는 단면도들이고, 도 6d는 본 발명의 S4단계가 이루어지는 모습을 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 1은 본 발명에 따른 전류측정소자를 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전류측정소자(100)는 배터리 전류를 측정하기 위한 것으로서, 크게 한 쌍의 접속편(120)과, 저항소자(110)와, 한 쌍의 측정단자(130)를 포함한다.
상기 접속편(120)은 평판 형상으로 이루어지는 것을 예시할 수 있으며, 각 접속편(120)은 도전성 소재, 예를 들어 구리로 이루어지며, 전기 접속을 위한 관통홀(123)이 형성된다.
상기 저항소자(110)는 상기 접속편(120)들 사이에 배치되어 전압 강하가 일어나도록 하는 것으로서, 상기 접속편(120)보다 큰 비저항(specific resistance)을 가지는 낮은 저항값의 소재, 구체적으로 Cu, Mn, Ni 등을 함유한 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 측정단자(130)는 상기 수용홈부(121) 상에 안착되는 받침부(131)와, 상기 받침부(131)와 일체로 형성되되 상기 받침부(131)에서 상향으로 절곡되는 측정돌기(133)로 이루어진다.
이하에서는 본 발명에 따른 전류측정소자의 제조방법의 각 단계를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전류측정소자의 제조방법을 도시하는 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 접속편 및 저항소자가 진공챔버 내에서 E-Beam으로 용접되는 모습을 도시하는 도면이며, 도 4는 본 발명의 접속편에 솔더가 도포된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 전류측정소자의 제조방법은 크게 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 상기 저항소자(110)와, 접속편(120)을 용접하여 접합체를 형성하는 S1단계와, 상기 접합체(101)의 접속편(120) 상에 솔더(125)를 도포하는 S2단계와, 상기 솔더(125) 상에 상기 측정단자(130)를 안착시키는 S3단계와, 상기 측정단자(130)가 안착된 접합체(101)를 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 가열하여 솔더링하는 S4단계를 포함할 수 있다.
상기 S1단계에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 저항소자(110) 및 접속편(120)이 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서 전자빔(E-Beam) 용접 등을 통해 접합되어 접합체(101)를 형성한다.
상기 전자빔 용접은 적어도 10-5 Torr의 진공 분위기로 유지되는 진공챔버 내에서 이루어져 저항소자 및 접속편이 산화되는 것을 방지할 수 있고, 방사되는 전자빔은 고밀도 에너지(예를 들어, 100kw/mm2)가 순간적으로 가해지기 때문에 용접변형이 극히 작은 장점이 있다.
한편, 상기 S4단계의 솔더링도 상기 S1단계와 마찬가지로 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 솔더링시 상기 저항소자(110) 및 접속편(120)이 산화되는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 접합체와 측정단자가 발열판 및 지그에 의해 고정되는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 S3단계는 하부 및 상부 발열판(200,210)을 이용하여 상기 접합체(101)와 측정단자(130)를 안착시키고, 지그(230)를 이용하여 상기 측정단자(130)의 고정한다.
상기 하부 및 상부 발열판(200,210)은 전원을 인가하면 전기 저항에 의해 발열하는 탄소 발열체로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 하부 발열판(200)은 상기 접합체(101)가 안착되는 바닥면(201)과, 바닥면(201)의 외곽에 마련되어 상기 접합체(101)의 이동 범위를 제한하는 단턱부(203)와, 상기 제1단턱부(203)의 외곽에 마련되는 테두리부(205)로 이루어진다.
상기 하부 발열판(200)의 바닥면(201)에는 다수의 접합체(101)가 수용되며, 상기 지그(230)도 다수의 접합체(101)와 측정단자(130)를 고정하도록 구성함으로써, 복수의 상기 접합체(101)와 측정단자(130)가 상기 하부 및 상부 발열판(200,210)과, 지그(230)에 의해 모듈화된다. 따라서 모듈화된 다수의 접합체와 측정단자가 후술할 S4단계에서 일체로 솔더링되어 대량 생산이 용이해진다.
상기 상부 발열판(210)은 상기 하부 발열판(200)과 대응하는 판 형상으로 이루어지며, 그 테두리 영역은 상기 하부 발열판(200)의 테두리부(205)와 접하며 전원 인가시 하부 발열판(200)과 통전되어 발열한다.
상기 지그(230)는 상기 접합체(101)와 접속단자(130)를 고정하는 역할을 하는 것으로서, 상기 측정단자(130)가 삽입되는 단자삽입홀(231)과, 상기 관통홀(123)에 끼움결합하는 접속편 고정돌기(233)가 형성된다.
상기 단자삽입홀(231)은 삽입된 측정단자(130)가 유동하는 것을 방지하도록 사각 판 형상의 상기 측정단자의 받침부(131)와 대응하는 사각 형상으로 이루어진다.
상기 접속편 고정돌기(233)는 상기 지그(230)의 하면에 형성되며, 상기 관통홀(123)에 삽입되어 상기 접속편(120)을 고정하는 역할을 하는 것으로서, 원형의 관통홀(123)의 일측에 삽입되도록 반원 형상인 것을 예시할 수 있다.
상기 지그(230)는 상기 상부 및 하부 발열판(200)과 달리, 금속 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 지그(230)를 알루미늄과 같은 금속 소재를 사용하게 되면, 열전도성이 우수하여 솔더링이 원활하게 이루어지며, 상기 탄소 발열체와 달리 강도가 우수하기 때문에 장기간 사용하더라도 마모 내지 변형이 없기 때문이다.
한편, 상기 상부 발열판(210)의 하면에는 단자고정돌기(211)가 형성된다.
상기 단자고정돌기(211)는 상기 측정단자(130)와 함께 상기 단자삽입홀(231)에 삽입되어 상기 측정단자(130)의 바닥면(201) 내지 측정돌기(133)를 압착하여 고정시키는 역할을 한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 S3단계가 이루어지는 각 과정을 도시하는 단면도들이고, 도 6d는 본 발명의 S4단계가 이루어지는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 6a를 참조하면, 하부 발열판(200) 상에 솔더(125)가 도포된 S2단계의 접합체(101)가 안착된다.
도 6b를 참조하면, 상기 접합체(101) 상에 지그(230)를 적층하는데, 상기 지그(230)의 하면에 형성된 접속편 고정돌기(233)가 접속편(120)의 관통홀(123)에 끼워지며, 상기 단자삽입홀(231)은 상기 솔더(125) 상에 배치된다. 그리고 상기 지그(230)에 마련된 단자삽입홀(231)에 측정단자(130)를 삽입한다.
도 5 및 도 6c를 참조하면, 상기 상부 발열판(210)을 상기 지그(230) 상에 적층하여 상기 단자고정돌기(211)가 상기 단자삽입홀(231)에 삽입되면 가결합이 완료된다. 여기서, 상기 하부 발열판(200)의 일측에 형성된 홈(207)과, 상기 상부 발열판(210)의 일측에 형성된 홀(213)은 고정핀(215)에 의해 끼움 결합하여 다수의 접합체(101)가 일체로 모듈화된다.
도 6d를 함께 참조하면, 상기 하부 및 상부 발열판(200,210)과, 지그(230)에 의해 고정된 다수의 상기 전류측정소자(100a)는 진공챔버(250)에 안착되며, 상기 진공챔버(250) 내부를 진공 상태로 형성한 다음, 상기 하부 및 상부 발열판(200,210)에 전원을 인가하여 발열시켜 솔더링이 이루어진다.
결론적으로, 본 발명에 따른 전류측정소자는 상기 S1단계에서 저항소자 및 접속편의 용접 및 S4단계의 측정단자의 솔더링이 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 상기 저항소자 및 접속편이 산화를 방지할 수 있으며, 오차를 줄여 정밀한 측정을 할 수 있는 전류측정소자를 제조할 수 있는 장점이 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 : 전류측정소자 101 : 접합체
110 : 저항소자 120 : 접속편
123 : 관통홀 125 : 솔더
130 : 측정단자 131 : 받침부
133 : 측정돌기 200 : 하부 발열판
201 : 바닥면 203 : 단턱부
205 : 테두리부 207 : 홈
210 : 상부 발열판 211 : 단자고정돌기
213 : 홀 215 : 고정핀
230 : 지그 231 : 단자삽입홀
233 : 접속편 고정돌기 250 : 진공챔버

Claims (7)

  1. 저항소자 양단에 관통홀이 형성된 한 쌍의 접속편이 결합되고, 각 접속편 상에는 측정단자가 결합된 구조의 전류측정소자의 제조방법에 있어서,
    진공 또는 불활성 가스 분위기에서 상기 저항소자와, 한 쌍의 접속편을 용접하여 접합체를 형성하는 S1단계와;
    상기 접합체의 각 접속편 상에 솔더를 도포하는 S2단계와;
    상기 접합체의 솔더 상에 상기 측정단자를 안착시키는 S3단계와;
    상기 측정단자가 안착된 접합체를 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 가열하여 솔더링하는 S4단계;를 포함하며,
    상기 S1단계 및 S4단계가 모두 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어져 상기 저항소자 및 접속편의 산화를 방지하되,
    상기 S3단계에서 상기 접합체 및 측정단자는 전원이 인가되면 발열하는 하부 발열판 및 상부 발열판에 결합하고,
    상기 S4단계의 솔더링은 진공 또는 불활성 가스 분위기를 형성한 상태에서 상기 하부 발열판 및 상부 발열판에 전원을 인가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 S3단계의 접합체 및 측정단자는 지그에 의해 고정되며,
    상기 지그는 상기 접합체와 상부 발열판 사이에 배치되며, 상기 측정단자를 고정하는 단자삽입홀과, 상기 관통홀에 끼움결합하여 상기 접합체를 고정하는 접속편 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 발열판의 하면에는 상기 측정단자와 함께 상기 단자삽입홀에 삽입되어 상기 측정단자를 고정하는 단자고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 S3단계는 상기 하부 발열판 상에 상기 접합체를 안착시키고 상기 지그를 적층하여 상기 접속편 고정돌기가 상기 관통홀에 끼워지도록 하고, 상기 측정단자를 상기 단자삽입홀에 삽입하여 상기 솔더 상에 안착되도록 한 다음, 상기 상부 발열판을 상기 지그 상에 적층하여 상기 단자고정돌기가 상기 단자삽입홀에 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 하부 및 상부 발열판은 탄소 발열체로 이루어지고,
    상기 지그는 금속 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 하부 및 상부 발열판은 복수의 상기 접합체를 수용하고, 상기 지그는 복수의 상기 접합체 및 측정단자를 고정하여,
    복수의 상기 접합체와 측정단자가 상기 하부 및 상부 발열판과, 지그에 의해 모듈화되어 일체로 솔더링되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 제조방법.
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