KR101695310B1 - 전자 하우징들을 위한 도체 그리드 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의해, 전자 하우징들을 위한 도체 그리드들 및 그러한 도체 그리드들을 위한 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 도체 그리드는 이음 에지(150)를 따라 용접된 2개의 금속 스트립들(130, 110, 140)로부터 생성되며, 2개의 금속 스트립들 중 하나만이 와이어 본딩에 적합한 표면을 가질 필요가 있다. 이 방식으로, 종래에 사용된 도금된 출발 재료의 양이 상당히 감소될 수 있다.
Description
본 발명은 전자 하우징들을 위한 도체 그리드(conductor grid)들 및 그러한 도체 그리드들을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
전자 모듈들, 특히, 예컨대 메카트로닉스에서 발생하는 것과 같은 고(high) 전류들을 제어하거나 또는 조절하기 위한 전자 모듈들에서, 컷아웃(cut-out) 도체 그리드들의 도움으로 모듈의 개별적인 컴포넌트들을 전기적으로 접속하는 것이 알려져 있다. 그러한 모듈들에서의 도체 그리드들은 내부 전기 접촉에 부가하여 다수의 기능들을 담당(assume)할 수도 있고, 예컨대, 인쇄 회로 기판 대신에 개별적인 컴포넌트들에 대한 지지대들로서 기능할 수도 있거나, 또는 동시에 외부 전기 접촉에 대한 플러그-앤드-소켓 커넥터(plug-and-socket connector)로서 기능할 수도 있다. 도체 그리드 및 도체 그리드에 접속된 컴포넌트들로 구성된 전체 어레인지먼트(arrangement)는 모듈 하우징에서 주조(cast)될 수 있거나, 또는 사출 성형에 의해 플라스틱 재료로 캡슐화될 수 있다.
내부 전기 접촉에 있어서, 이산 컴포넌트들, 인쇄 회로 기판들, 집적 회로들, 전력 IC들, 하이브리드 회로들 등과 같은 개별적인 컴포넌트들은 도체 그리드에 납땜될 수 있다. 그러나, 와이어 본딩은 하나의 특히 효율적인 접촉 기술을 나타내며, 그 와이어 본딩에서, 압접에 의한 대응하는 컴포넌트의 접속 또는 도체 그리드에 있는 [접속된] 알루미늄 와이어들의 수단에 의해 전기 접속이 제조된다. 이 경우에서 본딩 와이어들은 통상적으로 50-500 ㎛의 두께를 갖는다.
도체 그리드들을 제조하기 위해, 구리, 철, 또는 구리 또는 철 합금으로부터 이루어진 금속 시트들이 출발 재료(starting material)로서 사용된다. 우수한 전기 전도성에 의해 구별되기는 하지만, 이들 재료들은 와이어 본딩에 적합하지 않다. 가열 또는 초음파의 작용에 의해 도체 그리드에 본딩 와이어를 용접할 수 있게 하기 위해, 도체 그리드를 알루미늄, 은 또는 금으로 코팅할 필요가 있다.
따라서, 특히, 메카트로닉스의 분야에서, 예컨대 알루미늄과 같은 "본딩-가능(bonding-capable)" 금속의 하나 이상의 좁은 스트립들로 세로(longitudinal) 방향으로 도금된 금속 스트립들이 도체 그리드들에 대한 출발 재료로서 사용된다. 클래드 인레이(clad inlay) 프로세스라 호칭되는 것에서는, 위의 합금들 중 하나로 이루어진 금속 스트립에서 세로 방향으로 리세스가 만들어지며, 그 리세스 내부로 본딩 가능 금속의 얇은 스트립이 프레스(press)된다. 온도 및 압력은 2개의 금속들 사이에 야금 접속(metallurgical connection)을 생성한다. 그 후, 도체 그리드의 핑거(finger)들이 도금된 금속 스트립까지 가로로(transversely) 연장하여 각각 와이어 본딩에 적합한 표면을 갖는 포인트(point)("본딩 아일랜드(bonding island)")를 갖도록, 도금된 금속 스트립으로부터 도체 그리드가 컷아웃(cut out)된다.
도 1은 본딩-가능 재료의 좁은 스트립(120)으로 세로 방향으로 도금된 금속 스트립(110)을 관통하는 단면도를 도시한다. 컷아웃 후, 와이어 본딩의 진행 동안에, 도체 그리드를 이용하는 본딩 와이어는 그 스트립에 의해 형성된 본딩 아일랜드들 상에 용접될 수 있으며, 따라서, 하우징 내의 전자 컴포넌트들에 대한 접속들을 생성할 수 있다.
종래의 방법에 관한 불리한 점은 도금된 출발 재료의 높은 비용이다.
따라서, 본 발명의 목적은 도체 그리드들을 위한 개선된 제조 방법을 고안하는 것이다.
이는 독립 청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 청구물이다.
그러한 경우에서, 본 발명의 특정한 접근법은 세로 방향으로 용접된 2개의 금속 스트립들로부터 도체 그리드를 생성하는 것이며, 그 2개의 금속 스트립들 중 하나만이 본딩-가능 표면을 갖는다. 이 방식으로, 종래의 고가의 도금된 출발 재료의 사용이 상당히 감소될 수 있다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 도체 그리드를 제조하기 위한 방법이 고안되며, 그 방법은, 용접심(weld seam)에 의해 접속된, 적어도 하나의 제 1 금속 스트립 및 제 2 금속 스트립으로부터 도체 그리드가 생성되며, 제 2 금속 스트립이 적어도 포인트들에서 와이어 본딩에 적합한 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 양상에 따르면, 전자 하우징들을 위한 도체 그리드가 고안되며, 그 도체 그리드는, 용접심에 의해 접속된, 적어도 하나의 제 1 금속 스트립 및 제 2 금속 스트립을 포함하며, 제 2 금속 스트립은 적어도 포인트들에서 와이어 본딩에 적합한 표면을 갖는다.
바람직하게, 제 1 금속 스트립은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성된다. 이들은 도체 그리드들을 생성하기 위한 종래의 재료들이며, 그 재료들은 우수한 전기 전도성에 의해 구별된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마찬가지로, 제 2 금속 스트립은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성되고, 적어도 포인트들에서 와이어 본딩에 적합한 금속, 바람직하게는 알루미늄으로 도금된다. 이 실시예에서, 제 2 금속 스트립은 용접된 금속 스트립의 총 폭의 절반 미만을 차지하는 것이 유리하다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 제 2 금속 스트립은 와이어 본딩에 적합한 금속, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된다. 이 경우에서, 제 2 금속 스트립은 용접된 금속 스트립들의 총 폭의 절반보다 더 많이, 바람직하게는 총 폭의 2/3를 차지하는 것이 유리하다.
바람직하게, 도체 그리드는 용접심에 의해 접속된 금속 스트립들을 컷아웃함으로써 생성되며, 이는 특히 저렴한 생성을 허용한다.
유리하게, 제 1 및 제 2 금속 스트립은 레이저 빔의 도움으로 용접된다. 이 방식으로, 2개의 금속 스트립들은 좁고 얇은 용접심 형태 및 낮은 열변형(thermal distortion)으로 높은 용접 속도에서 접합될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 경우에서의 용접심은 제 1 및 제 2 금속 스트립의 이음 에지(joint edge)를 따라 연장한다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 도체 그리드들을 생성하기 위해 종래에 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2a는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2b는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 2 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2c는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 3 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2a에 도시된 금속 스트립으로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컷아웃된 도체 그리드의 예를 도시한다.
도 1은 도체 그리드들을 생성하기 위해 종래에 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2a는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2b는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 2 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 2c는 도체 그리드들을 생성하기 위해 본 발명의 제 3 실시예에 따라 사용된 금속 스트립을 관통하는 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2a에 도시된 금속 스트립으로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컷아웃된 도체 그리드의 예를 도시한다.
본 발명에 따르면, 사용되는 도금된 출발 재료의 양을 감소시키기 위해, 도 1에 도시된 도금된 금속 스트립 대신에, 용접심(weld seam)에 의해 접속된 2개의 금속 스트립들이 사용된다.
도 2a는 도금된 시트 금속의 좁은 스트립(110) 및 단일의 금속 스트립(130)으로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 금속 스트립의 단면도를 도시한다. 금속 스트립(130)은 구리 또는 표준(standard) 구리 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 2 스트립(110)은 구리 또는 표준 구리 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, 본딩-가능 금속의 얇은 스트립(120)이 리세스 내에 도금된다. 그 얇은 스트립(120)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, 컷아웃 후에 본딩 아일랜드들을 형성하고, 이로 인해, 도체 그리드에 근접하게 배열된 컴포넌트가 본딩 와이어들을 통해 도체 그리드에 전기적으로 접속된다.
2개의 금속 스트립들(110 및 130)은 세로 방향으로 연장하는 용접심(150)에 의해 이음 에지(joint edge)를 따라 기계적 및 전기적으로 함께 접속된다. 2개의 금속 스트립들의 용접은 레이저 용접 또는 다른 적합한 용접 방법에 의해 실시될 수 있다.
용접된 금속 스트립들의 총 폭은 수 ㎝, 통상적으로는 100 ㎜일 수도 있다. 도금된 금속 시트의 스트립(110)의 폭은 와이어 본딩을 위해 필요한 본딩 아일랜드들의 사이즈에 따라 변화할 수도 있지만, 가능한 좁은 것이 바람직하며, 특히, 단일의 금속 스트립(130)보다 더 좁은 것이 바람직하다. 통상적으로, 본딩 구역은 폭이 4 내지 10 ㎜이다. 따라서, 용접 구역 및 에지 영역들에 대한 허용량을 포함하여, 도금된 금속 스트립의 폭은 약 20 ㎜이다. 100 ㎜의 총 폭에 대해, 재료 비용들에 대한 절약은 대략 50 %이다.
도 2b는 2개의 단일의 금속 스트립들(130 및 140)로부터 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 금속 스트립의 단면도를 도시한다. 도 2b는 도 2a에 대응하며, 대응하는 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들에 의해 지정된다.
제 1 실시예에서와 같이, 제 2 실시예의 금속 스트립(130)은 구리 또는 표준 구리 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 반면에, 제 2 스트립(110)은 와이어 본딩에 적합한 금속, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 특히 AlMg3로 균일하게 구성된다.
따라서, 도 2b에 도시된 도체 그리드들을 생성하기 위한 출발 재료의 구성은 제 1 실시예의 구성에 대응하며, 단지, 도 2a에서의 도금된 재료의 좁은 스트립(110)이 고체의 본딩-가능 금속의 좁은 스트립(140)으로 대체된다. 제 1 실시예에서와 같이, 2개의 금속 스트립들(130 및 140)은 세로 방향으로 연장하는 용접심(150)에 의해 기계적 및 전기적으로 접속된다.
따라서, 제 2 실시예에 따르면, 도금된 재료의 사용을 완전히 생략(dispense)하는 것이 가능하며, 이는 추가적인 비용 절약을 산출한다. 예컨대, AlMg3의 금속 스트립의 비용들은 알루미늄 도금된 구리 시트 스트립의 비용들의 10 % 미만이다.
도 2c는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 2개의 단일의 금속 스트립들(130 및 140)로 구성된 금속 스트립의 단면도를 도시한다. 도 2c는 도 2a 및 도 2b에 대응하며, 대응하는 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들에 의해 지정된다.
제 1 및 제 2 실시예들에서와 같이, 제 3 실시예의 금속 스트립(130)은 구리 또는 표준 구리 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 제 2 실시예에서와 같이, 제 2 스트립(110)은 와이어 본딩에 적합한 금속, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 특히 AlMg3로 균일하게 구성된다. 그러나, 제 2 실시예와 다르게, 제 2 스트립은 가능한 넓게 형성된다. 구리 시트 스트립의 폭은 그에 따라 감소된다. 예컨대 경질(hard) 금, 은 또는 주석으로 부가적인 전기 도금된 코팅이 필요한 경우에만 구리가 사용되는 것이 바람직하다. 그러한 코팅으로, 예컨대 플러그 접촉 또는 용접된 접속과 같은 추가적인 기능 구역이 도체 그리드 상에 생성될 수 있다.
제 1 및 제 2 실시예들에서와 같이, 2개의 금속 스트립들(130 및 140)은 세로 방향으로 연장하는 용접심(150)에 의해 기계적 및 전기적으로 접속된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 구리 또는 구리 합금의 금속 스트립(130)은 가능한 한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 대체된다. 이는 구리 및 알루미늄에 대한 상이한 재료 비용들로 인해, 비용들에서 추가적인 감소를 산출한다.
본 발명에 따르면, 도체 그리드들을 생성하기 위해 출발 재료로서 종래에 사용된 도금된 금속 스트립은, 2개의 상이한 금속 스트립들이 서로 바로 옆에 배열되고 이음 에지를 따라 용접심에 의해 접속된 합성 재료로 대체된다. 생성 관련 관점으로부터, 레이저 용접이 이 방법 단계에 대해 가능한 해법이다. 그러나, 본 발명은 하나의 특정 용접 기술에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명의 이점들은 다른 적합한 용접 기술로 또한 달성될 수 있다.
도 3은 도 2a에 도시된 금속 스트립으로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컷아웃된 도체 그리드(200)의 예의 상면도를 도시한다. 도체 그리드는 임시 랜드들(230, 231)을 통해 함께 접속된 복수의 개별적인 전도성 트랙들(210)로 구성된다. 도전성 트랙들은 도금된 시트 금속의 스트립(110) 및 단일의 금속 스트립(130)이 함께 접속된 용접심(150) 너머로 연장한다. 본딩-가능 재료(120)의 내부-도금된(plated-in) 스트립으로 인해, 각각의 전도성 트랙 상에 본딩 아일랜드(220)가 형성된다.
요약하면, 본 발명에 의해 전자 하우징들을 위한 도체 그리드들 및 그러한 도체 그리드들을 위한 제조 방법이 제공될 수 있다는 것이 규명될 수 있다. 본 발명에 따르면, 도체 그리드는 이음 에지를 따라 용접된 2개의 금속 스트립들로부터 생성되며, 2개의 금속 스트립들 중 하나만이 와이어 본딩에 적합한 표면을 가질 필요가 있다. 이 방식으로, 종래에 사용된 도금된 출발 재료의 양이 상당히 감소될 수 있다.
Claims (18)
- 도체 그리드(conductor grid)를 제조하기 위한 방법으로서,
상기 도체 그리드는 용접심(weld seam)(150)에 의해 접속된, 적어도 하나의 제 1 금속 스트립(130) 및 제 2 금속 스트립(110, 140)으로부터 생성되며, 상기 제 2 금속 스트립(110, 140)은 리세스(recess) 내에 도금되는 와이어 본딩을 위한 금속의 얇은 스트립(120)을 갖는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 스트립(130)은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성되는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(110)은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성되고, 상기 얇은 스트립(120)은 알루미늄으로 구성되는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(110)은 용접된 금속 스트립들(110, 130, 140)의 총 폭의 절반 미만을 차지하는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(140)은 와이어 본딩을 위한 금속으로 구성되는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(140)은 용접된 금속 스트립들(110, 130, 140)의 총 폭의 절반보다 더 많이 차지하는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 도체 그리드는 용접심(150)에 의해 접속된 상기 금속 스트립들(110, 130, 140)을 컷아웃(cut out)함으로써 생성되는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 금속 스트립(110, 130, 140)은 레이저 빔의 도움으로 용접되는, 도체 그리드 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 용접심(150)은 상기 제 1 및 상기 제 2 금속 스트립(110, 130, 140)의 이음 에지(joint edge)를 따라 연장하는, 도체 그리드 제조 방법. - 전자 하우징들을 위한 도체 그리드로서,
상기 도체 그리드는 용접심(150)에 의해 접속된, 적어도 하나의 제 1 금속 스트립(130) 및 제 2 금속 스트립(110, 140)을 포함하며, 상기 제 2 금속 스트립(110, 140)은 리세스 내에 도금되는 와이어 본딩을 위한 금속의 얇은 스트립(120)을 갖는, 도체 그리드. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 금속 스트립(130)은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성되는, 도체 그리드. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(110)은 구리, 철, 구리 합금 또는 철 합금으로 구성되고, 상기 얇은 스트립(120)은 알루미늄으로 구성되는, 도체 그리드. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(110)은 용접된 금속 스트립들(110, 130, 140)의 총 폭의 절반 미만을 차지하는, 도체 그리드. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(140)은 와이어 본딩을 위한 금속으로 구성되는, 도체 그리드. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 금속 스트립(140)은 용접된 금속 스트립들(110, 130, 140)의 총 폭의 절반보다 더 많이 차지하는, 도체 그리드. - 제 10 항에 있어서,
상기 도체 그리드는 용접심(150)에 의해 접속된 상기 금속 스트립들(110, 130, 140)의 컷아웃(cut-out) 형상부의 형태인, 도체 그리드. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 금속 스트립(110, 130, 140)은 레이저 빔의 도움으로 용접되는, 도체 그리드. - 제 10 항에 있어서,
상기 용접심(150)은 상기 제 1 및 상기 제 2 금속 스트립(110, 130, 140)의 이음 에지를 따라 연장하는, 도체 그리드.
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