KR101778216B1 - 용융 주석 도금 동선재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 주석 도금 동선재 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 용융 주석 도금 동선재는, 주석 도금층이 도금된 동선재에 있어서, 상기 주석 도금층은 서로 상이한 녹는점을 갖는 2종 이상의 주석 도금물질이 다층으로 도금되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

용융 주석 도금 동선재{Hot dip tin plated copper wire}

본 발명은 용융 주석 도금 동선재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동선재의 표면에 주석을 도금하는 방법과 이 방법에 의해 제조되는 주석 도금 동선재에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지 모듈용이나 전자 제품 등에 이용되는 동선재는 부식 변색 방지 및 접속부와의 접합성을 증대하기 위하여 표면에 솔더(Solder)가 도금된 형태로 제공된다.

이러한 솔더의 도금 방법은 전기 도금 방식과 용융 도금 방식이 주로 이용되며, 이 중 용융 도금 방법은 용융 금속에 도금의 모재를 침지하여 도금하는 방법으로서, 도금된 금속 피막의 표면이 조밀하고 평탄하며 광택이 우수한 장점이 있고, 제조 설비에 대한 설치 비용이 저렴하고 생산 속도가 짧아 대량 생산에 유리한 장점이 있다.

이러한 용융 도금 방법은 다시 수직형 또는 수평형 도금으로 구분될 수 있으며, 이 중 수직형 도금 방법은 수평형 도금 방법에 비해 두께 편차의 해소가 쉬워 두꺼운 도금층의 형성시에도 편심이 발생하지 않는 것으로 알려져 있다.

하지만, 수직형 도금 방법의 경우 높이의 제한으로 인해 선속에 제한을 두거나 상부로부터 냉각수 등의 냉매로 액상 용융 금속의 열을 흡수하여 고상으로 전환시켜야 하는 어려움이 있다. 이러한 이유로 양산을 위한 도금 설비는 주로 수평형으로 구성되는 것이 일반적이다.

또한, 수평형 도금 방법의 경우 선재의 이동 방향과 중력이 작용하는 방향이 서로 수직을 이루고 있는 문제가 있다. 이러한 문제는 솔더 도금층의 두께가 2㎛ 이하인 경우에는 유동성과 잠열의 총량이 작기 때문에 빠르게 응고되어 편심이 유발될 확률이 낮았지만, 솔더 도금층의 두께를 2㎛ 이상으로 형성하고자 할 때에는 유동성이 커지고 잠열의 총량이 커지기 때문에 응고가 지연되어 솔더 도금층에 편심이 쉽게 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 동선재의 표면에 도금된 주석 도금층의 두께가 균일하고 편심이 발생되지 않으면서도 그 두께의 증대가 가능한 용융 주석 도금 동선재 및 그 도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 양태로서의 용융 주석 도금 동선재는, 동선재의 표면에 형성되는 제 1 주석 도금층과; 상기 제 1 주석 도금층의 표면에 형성되는 제 2 주석 도금층을 포함하고; 상기 제 1 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점이 상기 제 2 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점 보다 적어도 20℃ 이상 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 양태로서의 동선재의 표면에 주석 도금층을 형성하는 방법은, 동선재의 표면에 주석(Sn) 또는 주석합금으로 이루어진 주석 도금물질로 이루어진 제 1 주석 도금층을 수평 용융 도금하는 단계와; 상기 제 1 주석 도금층이 형성된 동선재의 표면에 주석(Sn) 또는 주석합금으로 이루어진 주석 도금물질로 이루어진 제 2 주석 도금층을 연속적으로 수평 용융 도금하는 단계를 포함하고; 상기 제 1 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점이 상기 제 2 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점 보다 적어도 20℃ 이상 큰 것을 특징으로 한다.

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이때, 상기 주석 도금물질은, 주석(Sn) 또는 Pb, Ag, Cu, Bi 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 주석합금이다.

본 발명에 따르면, 동선재의 표면에 도금된 주석 도금층을 서로 상이한 녹는점을 갖는 솔더 물질을 다층으로 용융 도금 처리함으로써, 주석 도금층의 두께를 증대시키면서도 두께의 균일성을 향상시키고, 편심의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 양산성이 높은 용융 도금 방식의 채용이 가능하여 제조비용을 절감할 수 있는 경제성이 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 용융 주석 도금 동선재의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 용융 주석 도금 동선재의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 용융 주석 도금 동선재는, 동선재(10)와, 상기 동선재(10)의 표면에 도금된 주석 도금층(20)을 포함한다.

상기 동선재(10)는 구리(Cu)를 주성분으로 이루어진 것으로 태양전지 모듈용이나 전자 제품 등에 이용되기 위하여 제조된 것이다. 상기 동선재(10)는 적용 용도에 따라 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어, 전선의 경우 환형의 형태를 갖으며, 태양전지 모듈용의 경우 태양전지 셀과의 부착 면적을 넓히기 위해 평각의 형태를 갖을 수 있다.

상기 주석 도금층(20)은 상기 동선재(10) 표면의 부식 변색 방지 및 접속부와의 접합성을 증대하기 위하여 주석(Sn) 또는 주석합금으로 이루어진 주석 도금물질을 도금하여 형성된다.

종래의 경우, 주석 도금층이 단일로 이루어진 주석 또는 주석합금을 도금물질로 하여 동선재를 도금하였으나, 이 경우, 주석 도금층의 두께를 증대시키기 어려운 문제가 있었다. 이는 수평형 용융 도금 방법이 선재의 이동 방향과 중력이 작용하는 방향이 서로 수직을 이루고 있기 때문에 2㎛ 이하로 도금할 경우에는 도금 품질이 양호하였으나, 2㎛ 이상으로 도금 두께를 증대시킬 경우에는 주석 도금층에 편심이 발생하는 문제가 있었다. 때문에 종래에는 주석 도금층의 두께를 증대시키는 방법으로 양산성이 낮고 비용적 부담이 큰 전기 도금 방법이나 수직형 용융 도금 방법을 이용해야만 하는 어려움이 있었다.

본 발명에서는 상기 동선재(10)의 표면에 서로 상이한 녹는점을 갖는 주석 도금물질을 다층으로 도금하여 주석 도금층(20)을 형성함으로써, 종래에 주석 도금층의 두께를 증대시키는데 어려움이 있었던 부분을 개선할 수 있다는데 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 주석 도금층(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 상이한 녹는점을 갖는 주석 도금물질로 도금된 제1 도금층(21)과 제2 도금층(22)으로 이루어진다. 도 1에서는 상기 주석 도금층(20)이 제1 도금층(21) 및 제2 도금층(22)으로 2층 구조인 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니며 2층 이상의 구조로 도금될 수 있음은 자명하다.

아래의 표 1에는 주석 도금층으로 이용될 수 있는 다양한 주석 도금물질의 합금 조성과 해당 물질의 녹는점이 나타나 있다.

	합금 조성	녹는점(℃)
Pb Contained	Sn63Pb37	183
	Sn62Pb36Ag2	179
Pb Free	Pure Sn	232
	Sn96.5Ag3.5	221
	Sn96.5Ag3Cu0.5	220
	Sn42Bi58	138

표 1을 참조하면, 주석 도금층에 이용될 수 있는 주석 도금물질이 함유하는 물질의 조성을 변경하면 그 녹는점을 변화시킬 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 점에 착안하여 서로 상이한 녹는점을 갖는 주석 도금물질을 선정하고, 이들을 다층으로 도금함으로써 서로 상이한 녹는점을 갖는 주석 도금물질이 다층으로 도금된 주석 도금층(20)을 제공한다.

상기 주석 도금층(20)의 각 층은 서로 상이한 녹는점을 갖는 주석(Sn) 또는 Pb, Ag, Cu, Bi 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 주석합금을 주성분으로 하는 주석 도금물질을 녹는점이 높은 순서로 도금한다. 이 때, 각 층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점은 20℃ 이상 차이를 갖는 것이 바람직하다. 이는 주석 도금층(20)의 각 층이 연속적으로 도금될 때 이전에 도금된 도금층이 다음의 도금층이 도금될 때 녹는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 주석 도금층(20)의 각 층은 각각 2㎛ 이하의 두께로 도금되는 것이 바람직하다. 이는 2㎛ 이상으로 도금층이 형성될 경우 도금층의 유동성이 커지고 잠열의 총량이 커지기 때문에 응고가 지연되어 도금층에 편심이 발생할 수 있기 때문이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 동선재 20 : 주석 도금층

Claims (5)

1. 동선재의 표면에 형성되는 제 1 주석 도금층과;
   상기 제 1 주석 도금층의 표면에 형성되는 제 2 주석 도금층을 포함하고;
   상기 제 1 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점이 상기 제 2 주석 도금층을 구성하는 주석 도금물질의 녹는점 보다 적어도 20℃ 이상 큰 것을 특징으로 하는 용융 주석 도금 동선재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주석 도금물질은, 주석(Sn) 또는 Pb, Ag, Cu, Bi 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 주석합금인 것을 특징으로 하는 용융 주석 도금 동선재.
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