KR101887151B1 - Diffusion bonding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 확산 접합 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 피접합체의 접합면을 전체적으로 균일하게 가열하여 가열시간을 최소화하고 미접합 불량을 방지함으로써 우수한 접합 품질을 얻을 수 있는 확산 접합 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 고상 접합은 기존의 용융 용접과 달리 피접합체를 고체상태로 유지하면서 일체화하는 기술이다. 이 기술은 피접합체의 용융을 방지 또는 최대한 억제함으로써 피접합체가 가지고 있는 본래의 특성을 보존하고 접합부의 결함발생을 최소화하여 일체화된 부품의 특성을 극대화할 수 있는 기술이다. 복합재료등 신금속소재의 개발과 첨단산업의 발달로 고상접합 기술이 크게 각광을 받고 발전하게 되었으며 이로 인해 기존의 용융 용접 기술로는 접합이 불가능한 소재, 복잡한 형상의 소재, 높은 품질 및 정밀성이 요구되는 소재 등의 접합이 가능하게 되었다.In general, solid phase bonding is a technique of unifying the bonded body in a solid state unlike the conventional fusion welding. This technology is a technique that can maximize the characteristics of integrated parts by minimizing the occurrence of defects in the joints by preserving the inherent characteristics of the bonded body by preventing or minimizing the melting of the bonded body. The development of new metal materials such as composite materials and the development of high-tech industries have led to the development of the solid-state welding technology, which is why the existing fusion welding technology requires materials that can not be bonded, materials with complex shapes, high quality and precision It becomes possible to join the material to be welded.
이러한 고상 접합 기술로는 마찰열을 이용하는 마찰 접합, 삽입금속을 이용하는 브레이징(Brazing), 원자의 확산 현상을 응용한 확산 접합(Diffusion bonding) 등이 있다. 이 중에서 확산 접합은 피접합체를 용융시키지 않을 정도의 고온에서 피접합체가 큰 소성변형을 일으키지 않는 정도의 압력을 가함으로써 고상상태에서 접합하는 방법이다.Such solid-state bonding techniques include friction bonding using friction heat, brazing using an inserted metal, and diffusion bonding using atom diffusion phenomenon. The diffusion bonding is a method of bonding in a solid state by applying a pressure to such a degree as not to cause large plastic deformation of the bonded body at a high temperature at which the bonded body is not melted.
이때, 피접합체의 허용 소성변형 정도에 따라 온도, 가압력 등을 조절하며, 대부분의 접합 제품은 열변형 최소화를 위해 충분한 접합이 확보될 정도의 최소한의 온도, 가압력, 가열시간 등을 적용한다. 특히, 냉각용 수로가 설계된 금형과 같은 초정밀 제품은 0.1mm 정도의 열변형만 발생해도 불량으로 분류된다.At this time, temperature, pressing force and the like are controlled according to the degree of allowable plastic deformation of the bonded object, and the minimum temperature, pressing force, and heating time are applied so that sufficient bonding is ensured for minimizing thermal deformation of most bonded products. In particular, ultra-precision products such as molds designed for cooling channels are classified as defective even if only 0.1 mm of thermal deformation is generated.
그러나, 이러한 종래의 확산 접합 장치는, 챔버의 노벽에 히터가 자리하고 그 내부에 피접합체를 장입하는 방식으로 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다. 즉, 접합부 테두리 부분(피접합체의 표면부)에서 복사열에 의해 가열이 시작되어 차가운 내부로 열이 전도되는 방식이며, 가압 상태를 유지하고 있는 상, 하 가압체와 열적으로도 접촉되어 있으므로 이 모두의 가열이 동시에 이루어져야만 했다.However, such a conventional diffusion bonding apparatus has a problem in that it takes a long time to place the heater in the chamber wall and charge the bonded body therein. That is, since the heating is started by radiant heat at the edge of the joining portion (the surface portion of the member to be bonded) and the heat is conducted to the inside of the cold, it is in thermal contact with the upper and lower pressing members that maintain the pressing state. It was necessary to simultaneously perform the heating operation.
따라서, 피접합체를 가열하기 위해서는 상,하 가압체 뿐만 아니라 챔버내의 모든 구성물이 동시에 가열되야 하므로 2시간 이상의 고온 상태를 유지해야 했다. 이 경우, 열이 내부까지 전달되어 피접합체 중심부까지 완전한 접합이 이루어지기 위해서는 복사열이 닿는 제품 표면부에서의 과잉 접합 및 열변형을 피할 수 없다는 문제점이 있었다.Therefore, in order to heat the bonded body, not only the upper and lower pressing bodies but also all the components in the chamber must be heated at the same time, and therefore, the high temperature state must be maintained for 2 hours or more. In this case, there is a problem in that excessive joining and thermal deformation at the surface portion of the product, which is exposed to radiant heat, can not be avoided in order for the heat to be transferred to the inside and complete bonding to the center of the body.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 피접합체의 상측과 하측 및 측면에 상, 하 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 발열체를 형성하여, 피접합체를 사방에서 가열함으로써, 보다 균일한 가열이 되어 피접합체의 확산 접합 시 열변형 또는 과잉 접합을 방지할 수 있는 확산 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a heating element capable of generating heat by the application of the upper and lower pressing electrodes on the upper and lower sides and side surfaces of the member to be bonded, And it is an object of the present invention to provide a diffusion bonding apparatus capable of preventing a thermal deformation or an excessive bonding at the time of diffusion bonding of a bonded object by heating more uniformly by heating. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 확산 접합 장치가 제공된다. 상기 확산 접합 장치는, 피접합체가 접합될 수 있는 접합 공간이 형성되는 챔버; 상기 피접합체의 일면을 가압하고 전기가 통전될 수 있는 제 1 가압 전극; 상기 제 1 가압 전극과 대향되게 형성되어 상기 피접합체의 타면을 가압 또는 지지하고, 전기가 통전될 수 있는 제 2 가압 전극; 상기 제 1 가압 전극과 상기 피접합체 사이에 형성되어, 상기 제 1 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 제 1 발열체; 상기 제 2 가압 전극과 상기 피접합체 사이에 형성되어, 상기 제 2 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 제 2 발열체; 상기 피접합체의 측방에 상기 제 1 발열체 및 상기 제 2 발열체와 물리적으로 접촉되도록 형성되고, 상기 제 1 발열체 및 상기 제 2 발열체와 통전되어 발열하는 제 3 발열체; 및 상기 제 1 가압 전극과 상기 제 2 가압 전극 사이에 전기를 인가하는 전원부;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a diffusion bonding apparatus is provided. The diffusion bonding apparatus includes: a chamber in which a bonding space to which a bonded body is bonded is formed; A first pressurizing electrode which can pressurize one side of the bonded object and to be electrically energized; A second pressing electrode formed opposite to the first pressing electrode to press or support the other surface of the bonded object and to be electrically energized; A first heating element formed between the first pressing electrode and the member to be bonded and capable of generating heat by energization of the first pressing electrode; A second heating element formed between the second pressing electrode and the member to be bonded and capable of generating heat by energization of the second pressing electrode; A third heating element which is formed on the side of the bonded body so as to be in physical contact with the first heating element and the second heating element and which is energized with the first heating element and the second heating element to generate heat; And a power unit for applying electricity between the first pressurizing electrode and the second pressurizing electrode.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 피접합체가 금속재일 경우 상기 피접합체와 상기 제 1 발열체가 통전되지 않도록, 상기 피접합체와 상기 제 1 발열체의 접촉면에 형성되는 제 1 절연층;을 더 포함할 수 있다.The diffusion bonding apparatus may further include a first insulating layer formed on a contact surface between the bonded object and the first heating element so that the bonded object and the first heating element are not energized when the bonded object is a metal material .
상기 확산 접합 장치에서, 상기 피접합체가 금속재일 경우 상기 피접합체와 상기 제 2 발열체가 통전되지 않도록, 상기 피접합체와 상기 제 2 발열체의 접촉면에 형성되는 제 2 절연층;을 더 포함할 수 있다.The diffusion bonding apparatus may further include a second insulating layer formed on a contact surface between the bonded object and the second heating element so that the bonded object and the second heating element are not energized when the bonded object is a metal material .
상기 확산 접합 장치에서, 상기 제 1 발열체는, 상기 제 1 가압 전극의 통전에 의해 발열이 용이할 수 있도록, 탄소계 또는 그라파이트(graphite)계로 이루어질 수 있다.In the diffusion bonding apparatus, the first heating element may be formed of a carbon-based or graphite system so that heat can be easily generated by energization of the first pressing electrode.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 제 1 가압 전극은, 구리계 합금으로 이루어질 수 있다.In the diffusion bonding apparatus, the first pressing electrode may be made of a copper-based alloy.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 제 1 가압 전극은, 통전 시 과열을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 가압 전극의 내부에 형성되어 냉매가 흐를 수 있는 냉매 유로;를 포함할 수 있다.In the diffusion bonding apparatus, the first pressurizing electrode may include a coolant flow passage formed inside the first pressurizing electrode and capable of flowing a coolant so as to prevent overheating during energization.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 전원부는, 상기 제 1 발열체, 상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체 중 적어도 어느 하나 이상의 온도를 센싱하는 센싱부;를 포함하고, 상기 센싱부에서 센싱된 상기 온도를 근거로 상기 제 1 가압 전극과 상기 제 2 가압 전극 사이에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다.And a sensing unit for sensing a temperature of at least one of the first heating element, the second heating element and the third heating element in the diffusion bonding apparatus, wherein the sensing unit senses the sensed temperature, The amount of current flowing between the first pressing electrode and the second pressing electrode can be adjusted.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 센싱부는, 상기 제 1 발열체, 상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체 중 적어도 어느 하나 이상의 표면 온도를 측정할 수 있는 적외선 온도 측정계일 수 있다.In the diffusion bonding apparatus, the sensing unit may be an infrared thermometer capable of measuring a surface temperature of at least one of the first heating element, the second heating element, and the third heating element.
상기 확산 접합 장치에서, 상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체는 일체형으로 형성될 수 있다.In the diffusion bonding apparatus, the second heating element and the third heating element may be integrally formed.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피접합체의 상측과 하측 및 측면에 상, 하 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 발열체를 형성하여, 피접합체를 사방에서 가열함으로써, 접합면에서 보다 균일한 가열이 일어나도록 할 수 있다. 이에 따라, 피접합체의 확산 접합 시 미접합 또는 과도한 가열로 인한 열변형 및 과잉 접합을 방지할 수 있다,According to an embodiment of the present invention as described above, a heating element capable of generating heat by the energization of the upper and lower pressing electrodes is formed on the upper side, the lower side and the side surface of the bonded object, It is possible to cause more uniform heating on the surface. Thus, heat diffusion and excessive bonding due to unbonded or excessive heating can be prevented during the diffusion bonding of the members to be bonded,
또한, 피접합체의 균일한 가열로인해 짧은 접합시간과 미접합 불량방지를 동시에 달성함으로써, IT부품, 수로가 설계된 금형과 같은 초정밀 확산 접합 제품을 제조할 수 있는 확산 접합 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In addition, it is possible to realize a diffusion bonding apparatus capable of manufacturing a highly accurate diffusion bonded product such as a metal mold in which IT parts and channels are designed, by achieving short bonding time and prevention of non-bonding defects simultaneously by uniform heating of the bonded object. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a diffusion bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a diffusion bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a diffusion bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing a diffusion bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)는, 크게 챔버(10)와, 제 1 가압 전극(20)과, 제 2 가압 전극(30)과, 제 1 발열체(40)와, 제 2 발열체(50)와, 제 3 발열체(60) 및 전원부(70)를 포함할 수 있다.1, a
도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10)는, 피접합체(1)가 접합될 수 있는 접합 공간이 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 챔버(10)는, 내측에 제 1 가압 전극(20), 제 2 가압 전극(30), 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)를 수용하고, 피접합체(1)가 접합될 수 있는 상기 접합 공간이 형성되는 적절한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다.As shown in Fig. 1, the
또한, 챔버(10)는, 피접합체(1)가 접합될 수 있는 접합 공간에 진공을 형성할 수 있는 진공 챔버로서, 상기 접합 공간에 진공 환경, 수소 환경, 질소 환경 또는 수소와 질소의 혼합 환경 등 다양한 환원성 분위기 조성이 가능할 수 있다. 따라서, 챔버(10)의 상기 접합 공간 내에서 피접합체(1)의 더욱 빠른 고상 접합 반응이 일어나도록 유도할 수 있다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 가압 전극(20)은, 피접합체(1)의 일면을 가압하고 전기가 통전될 수 있다. 또한, 제 2 가압 전극(30)은, 제 1 가압 전극(20)과 대향되게 형성되어 피접합체(1)의 타면을 가압 또는 지지하고 전기가 통전될 수 있다.As shown in Fig. 1, the first pressurizing
더욱 구체적으로, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)은, 통전이 용이하도록 구리(Cu)계 합금으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)은, 높은 전도성의 구리계 합금으로 형성되어, 합금 성분에 따라 비저항이 1.72 내지 2.0μΩ·cm 로써, 낮은 저항으로 인해 발열체(40, 50, 60)로 전류를 흘리는 역할만 할 뿐 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30) 자체는 발열을 하지 않을 수 있다.More specifically, the first pressurizing
또한, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)은, 발열체(40, 50, 60)로 전류를 흘리는 역할 이외에도, 피접합체(1)의 확산 접합 시 피접합체(1)가 용이하게 접합될 수 있도록, 피접합체(1)를 가압하는 역할도 할 수 있다. 예컨대, 피접합체(1)의 특성에 따라 제 1 가압 전극(20)이 피접합체(1)의 일면만을 가압할 수도 있고, 높은 가압력이 필요한 경우에는 제 1 가압 전극(20)이 피접합체(1)의 일면을 가압하는 동시에 제 2 가압 전극(30)이 피접합체(1)의 타면을 가압할 수 있다.The first pressurized
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 발열체(40)는, 제 1 가압 전극(20)과 피접합체(1) 사이에 형성되어, 제 1 가압 전극(20)의 통전에 의해 발열할 수 있다. 또한, 제 2 발열체(50)는, 제 2 가압 전극(30)과 피접합체(1) 사이에 형성되어, 제 2 가압 전극(30)의 통전에 의해 발열할 수 있다.1, the
이때, 피접합체(1)를 사방에서 동시에 가열할 수 있도록, 피접합체(1)의 측방에 제 1 발열체(40) 및 제 2 발열체(50)와 물리적으로 접촉되도록 형성되고, 제 1 발열체(40) 및 제 2 발열체(50)와 통전되어 발열할 수 있는 제 3 발열체(60)가 형성될 수 있다.At this time, the
따라서, 피접합체(1)의 상면에는 제 1 발열체(40)가 형성되고, 피접합체(1)의 하면에는 제 2 발열체(50)가 형성되고, 비접합체(1)의 양측면을 둘러싸는 형상으로 제 3 발열체(60)가 형성되어, 피접합체(1)를 사방에서 동시에 가열하여 확산 접합을 할 수 있다.Therefore, the
더욱 구체적으로, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)는, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)의 통전에 의해 발열이 용이할 수 있도록, 비저항이 0.05 내지 0.15Ω·cm인 탄소계 또는 그라파이트(graphite)계로 이루어질 수 있다.More specifically, the
예컨대, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)를 비저항이 0.1Ω·cm 수준으로 발열이 용이한 탄소계 또는 그라파이트계로 형성하여, 제 1 발열체(40)와 제 2 발열체(50) 사이에 접합이 요구되는 피접합체(1)를 장입한 후, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)을 이용하여 피접합체(1)에 압력을 가하면서 직접 전기를 가해 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)를 발열시킬 수 있다.For example, the
이때, 전류를 가하고 압력을 전달하는 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)은, 비저항이 낮은 구리계 합금으로 형성되어, 발열은 비저항 값이 높은 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60) 에서만 일어나며, 접합 대상물인 피접합체(1) 또한 자체발열이 거의 이루어지지 않을 수 있다.At this time, the
따라서, 피접합체(1)가 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)에 의해 가압되고 있는 상태이므로, 전도 및 복사에 의해 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)에서 피접합체(1)로 열전달이 되어 피접합체(1)의 접합부가 가열되어 확산 접합이 될 수 있다.The
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)는, 피접합체(1)가 금속재일 경우 피접합체(1)와 제 1 발열체(40)가 통전되지 않도록, 피접합체(1)와 제 1 발열체(40)의 접촉면에 형성되는 제 1 절연층(80)을 더 포함할 수 있다.1, the
예를 들어, 제 1 절연층(80)은, 금속재인 피접합체(1)와 접촉되는 제 1 발열체(40)의 표면에 보론나이트라이드(Boron Nitride) 절연 코팅으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 알루미나 등과 같이 절연특성이 우수한 다른 절연 물질을 사용할 수 있다.For example, the first insulating
예컨대, 전류는 가장 가까운 거리를 관통하려는 특성상 피접합체(1)가 금속재일 경우, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)을 통해 전류를 인가하면, 상기 전류가 제 3 발열체(60)를 통하지 않고 피접합체(1)를 통하여 흐르는 경우가 발생하여, 제 3 발열체(60)가 발열하지 않고 피접합체(1) 자체가 발열할 수 있다.For example, when a current is passed through the nearest distance, when a current is applied through the first
이를 방지하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 피접합체(1)와 제 1 발열체(40)의 접촉면에 제 1 절연층(80)을 형성하여, 제 1 가압 전극(20) 및 제 2 가압 전극(30)을 통해 전류를 인가 시, 상기 전류가 제 1 발열체(40), 제 3 발열체(60), 제 2 발열체(50) 순으로 흐르도록 통전 경로(C)를 형성할 수 있다.1, a first insulating
따라서, 피접합체(1) 자체의 발열을 방지하면서, 피접합체(1)를 둘러싸고 있는 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)가 발열하도록 유도하여, 전도 및 복사에 의해 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)에서 피접합체(1)로 열전달이 되어 피접합체(1)의 접합부가 가열되어 확산 접합이 되도록 유도할 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 전원부(70)는, 제 1 가압 전극(20)과 제 2 가압 전극(30) 사이에 전기를 인가할 수 있다.Therefore, the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 가압 전극(20) 또는 제 2 가압 전극(30)은, 통전 시 과열을 방지할 수 있도록, 제 1 가압 전극(20) 또는 제 2 가압 전극(30) 내부에 형성되어 냉매가 흐를 수 있는 냉매 유로(R)를 포함할 수 있다. 따라서, 발열체(40, 50, 60)와 접촉하고 있는 가압 전극(20, 30)이 과도하게 과열되는 것을 방지하여, 가압 전극(20, 30)을 보호할 수 있다.1, the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 전원부(70)는, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60) 중 적어도 어느 하나 이상의 온도를 센싱하는 센싱부(71)를 포함하고, 센싱부(71)에서 센싱된 상기 온도를 근거로 제 1 가압 전극(20)과 제 2 가압 전극(30) 사이에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로, 센싱부(71)는, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60) 중 적어도 어느 하나 이상의 표면 온도를 측정할 수 있는 적외선 온도 측정계일 수 있다.1, the
예컨대, 제 1 발열체(40) 또는 제 2 발열체(50)는, 직접 전류를 흘려야 하므로 전류손실이 발생할 수 있는 열전대보다는 적외선 온도 측정계를 이용하여, 제 1 발열체(40) 또는 제 2 발열체(50)의 표면온도를 측정함으로써, 상기 표면온도에 따라 전원부(70)에서 가압 전극(20, 30)으로 인가되는 전류의 양을 제어하여 가열제어를 실시할 수 있다.For example, since the
아울러, 상술한 냉매 유로(R) 또는 센싱부(71)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)에 반드시 포함되지 않고, 피용접체(1)의 재질에 따른 작업 조건에 따라, 확산 접합 장치(100)에 선택적으로 적용될 수 있다.The refrigerant flow path R or the
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)는, 피접합체(1)의 상측과 하측 및 측면에 가압 전극(20, 30)의 통전에 의해 발열할 수 있는 발열체(40, 50, 60)를 형성하여, 피접합체(1)를 사방에서 가열함으로써, 피접합체(1)의 접합면에서 보다 균일한 가열이 일어나도록 할 수 있다. 이에 따라, 피접합체(1)의 확산 접합 시 미접합 또는 과도한 가열로 인한 열변형 및 과잉 접합을 방지할 수 있다, 또한, 피접합체(1)의 균일한 가열로인해 짧은 접합시간과 미접합 불량방지를 동시에 달성함으로써, IT부품, 수로가 설계된 금형과 같은 초정밀 확산 접합 제품을 용이하게 제조할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(200)는, 피접합체(1)가 금속재일 경우 피접합체(1)와 제 2 발열체(50)가 통전되지 않도록, 피접합체(1)와 제 2 발열체(50)의 접촉면에 형성되는 제 2 절연층(90)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 절연층(90)은, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 접합 장치(100)의 제 1 절연층(80)과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.2, the
따라서, 피접합체(1)가 금속재일 경우, 피접합체(1)와 제 1 발열체(40)의 접촉면 및 피접합체(1)와 제 2 발열체(50)의 접촉면 모두 절연이 되어, 피접합체(1) 자체의 발열을 방지하면서, 피접합체(1)를 둘러싸고 있는 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)가 발열하도록 유도할 수 있다.The contact surface between the
이에 따라, 전도 및 복사에 의해 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)에서 피접합체(1)로 열전달이 되어 피접합체(1)의 접합부가 가열되어 확산 접합이 되도록 유도할 수 있다.Thereby, heat is transferred from the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 가압 전극(20) 또는 제 2 가압 전극(30)은, 통전 시 과열을 방지할 수 있도록, 제 1 가압 전극(20) 또는 제 2 가압 전극(30) 내부에 형성되어 냉매가 흐를 수 있는 냉매 유로(R)를 포함할 수 있다. 따라서, 발열체(40, 50, 60)와 접촉하고 있는 가압 전극(20, 30)이 과도하게 과열되는 것을 방지하여, 가압 전극(20, 30)을 보호할 수 있다.2, the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(70)는, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60) 중 적어도 어느 하나 이상의 온도를 센싱하는 센싱부(71)를 포함하고, 센싱부(71)에서 센싱된 상기 온도를 근거로 제 1 가압 전극(20)과 제 2 가압 전극(30) 사이에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로, 센싱부(71)는, 제 1 발열체(40), 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60) 중 적어도 어느 하나 이상의 표면 온도를 측정할 수 있는 적외선 온도 측정계일 수 있다.2, the
예컨대, 제 1 발열체(40) 또는 제 2 발열체(50)는, 직접 전류를 흘려야 하므로 전류손실이 발생할 수 있는 열전대보다는 적외선 온도 측정계를 이용하여, 제 1 발열체(40) 또는 제 2 발열체(50)의 표면온도를 측정함으로써, 상기 표면온도에 따라 전원부(70)에서 가압 전극(20, 30)으로 인가되는 전류의 양을 제어하여 가열제어를 실시할 수 있다.For example, since the
그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(200)는, 피접합체(1)의 상측과 하측 및 측면에 가압 전극(20, 30)의 통전에 의해 발열할 수 있는 발열체(40, 50, 60)를 형성하여, 피접합체(1)를 사방에서 가열함으로써, 피접합체(1)의 접합면에서 보다 균일한 가열이 일어나도록 할 수 있다. 이에 따라, 피접합체(1)의 확산 접합 시 미접합 또는 과도한 가열로 인한 열변형 및 과잉 접합을 방지할 수 있다, 또한, 피접합체(1)의 균일한 가열로인해 짧은 접합시간과 미접합 불량방지를 동시에 달성함으로써, IT부품, 수로가 설계된 금형과 같은 초정밀 확산 접합 제품을 용이하게 제조할 수 있다.Therefore, the
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(300)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(300)는, 제 1 발열체(40) 및 제 2 발열체(50)의 폭을 넓게 형성하여, 다수의 피접합체(1)를 동시에 확산 접합할 수 있다.3, the
더욱 구체적으로, 제 1 발열체(40) 및 제 2 발열체(50)가 탄소계 또는 그라파이트계로 이루어짐에 따라, 다수의 피접합체(1)가 장입될 경우에, 열전도율이 큰 탄소계 또는 그라파이트계의 특성 상 위치에 따른 피접합체(1)들의 온도편차는 ㅁ2도 이내이므로, 다수의 피접합체(1)가 균일한 온도로 가열될 수 있다.More specifically, as the
그러므로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(300)는, 다수의 피접합체(1)의 확산 접합을 동시에 실시함으로써, 확산 접합의 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있다.Therefore, the
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(400)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing a
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산 접합 장치(400)는, 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)가 일체형으로 형성될 수 있다. 그러므로, 제 2 발열체(50) 및 제 3 발열체(60)를 하나의 몸체로 구성하여, 확산 접합 장치(400)의 조립과 분리 작업의 편의성을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 4, in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 챔버
20: 제 1 가압 전극
30: 제 2 가압 전극
40: 제 1 발열체
50: 제 2 발열체
60: 제 3 발열체
70: 전원부
100, 200, 300, 400: 확산 접합 장치10: chamber
20: first pressing electrode
30: second pressure electrode
40: first heating element
50: second heating element
60: Third heating element
70:
100, 200, 300, 400: diffusion bonding apparatus
Claims (9)
상기 피접합체의 일면을 가압하고 전기가 통전될 수 있는 제 1 가압 전극;
상기 제 1 가압 전극과 대향되게 형성되어 상기 피접합체의 타면을 가압 또는 지지하고, 전기가 통전될 수 있는 제 2 가압 전극;
상기 제 1 가압 전극과 상기 피접합체 사이에 형성되어, 상기 제 1 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 제 1 발열체;
상기 제 2 가압 전극과 상기 피접합체 사이에 형성되어, 상기 제 2 가압 전극의 통전에 의해 발열할 수 있는 제 2 발열체;
상기 피접합체의 측방에 형성되고, 상기 제 1 발열체 및 상기 제 2 발열체와 통전되어 발열하는 제 3 발열체;
상기 제 1 가압 전극과 상기 제 2 가압 전극 사이에 전기를 인가하는 전원부; 및
상기 피접합체가 금속재일 경우 상기 피접합체와 상기 제 1 발열체가 통전되지 않도록, 상기 피접합체와 상기 제 1 발열체의 접촉면에 형성되는 제 1 절연층;을 포함하고,
상기 제 3 발열체는,
상기 피접합체를 사방에서 동시에 가열할 수 있도록, 상기 피접합체의 측방에 상기 제 1 발열체 및 상기 제 2 발열체와 물리적으로 접촉되도록 형성되고,
상기 제 1 절연층은,
금속재인 상기 피접합체와 접촉되는 상기 제 1 발열체의 표면에 절연 코팅으로 형성되는, 확산 접합 장치.A chamber in which a bonding space to which the bonded object is bonded is formed;
A first pressurizing electrode which can pressurize one side of the bonded object and to be electrically energized;
A second pressing electrode formed opposite to the first pressing electrode to press or support the other surface of the bonded object and to be electrically energized;
A first heating element formed between the first pressing electrode and the member to be bonded and capable of generating heat by energization of the first pressing electrode;
A second heating element formed between the second pressing electrode and the member to be bonded and capable of generating heat by energization of the second pressing electrode;
A third heating element which is formed on the side of the bonded body and is heated by being energized with the first heating element and the second heating element;
A power unit for applying electricity between the first pressurizing electrode and the second pressurizing electrode; And
And a first insulating layer formed on a contact surface of the bonded body and the first heating element so that the bonded body and the first heating element are not energized when the bonded body is a metal,
The third heating element
A first heating element and a second heating element which are formed on the side of the bonded object to be physically contacted with the first heating element and the second heating element so that the bonded object can be simultaneously heated in all directions,
Wherein the first insulating layer
Wherein the insulating coating is formed on the surface of the first heating element which is in contact with the bonded object which is a metallic material.
상기 피접합체가 금속재일 경우 상기 피접합체와 상기 제 2 발열체가 통전되지 않도록, 상기 피접합체와 상기 제 2 발열체의 접촉면에 형성되는 제 2 절연층;
을 더 포함하는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
A second insulating layer formed on a contact surface between the bonded body and the second heating element so that the bonded body and the second heating element are not energized when the bonded body is a metal;
Further comprising a diffusion bonding apparatus.
상기 제 1 발열체는,
상기 제 1 가압 전극의 통전에 의해 발열이 용이할 수 있도록, 탄소계 또는 그라파이트(graphite)계로 이루어지는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first heating element
Wherein the first and second electrodes are made of carbon or graphite so that heat can be easily generated by energization of the first pressurizing electrode.
상기 제 1 가압 전극은, 구리계 합금으로 이루어지는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first pressing electrode is made of a copper-based alloy.
상기 제 1 가압 전극은,
통전 시 과열을 방지할 수 있도록, 상기 제 1 가압 전극의 내부에 형성되어 냉매가 흐를 수 있는 냉매 유로;
를 포함하는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
The first pressurizing electrode may include:
A refrigerant passage formed inside the first pressurizing electrode and capable of flowing a refrigerant so as to prevent overheating during energization;
And the diffusion bonding device.
상기 전원부는,
상기 제 1 발열체, 상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체 중 적어도 어느 하나 이상의 온도를 센싱하는 센싱부;를 포함하고,
상기 센싱부에서 센싱된 상기 온도를 근거로 상기 제 1 가압 전극과 상기 제 2 가압 전극 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
The power supply unit,
And a sensing unit for sensing a temperature of at least one of the first heating element, the second heating element, and the third heating element,
And controls the amount of current flowing between the first pressing electrode and the second pressing electrode based on the temperature sensed by the sensing unit.
상기 센싱부는,
상기 제 1 발열체, 상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체 중 적어도 어느 하나 이상의 표면 온도를 측정할 수 있는 적외선 온도 측정계인, 확산 접합 장치.8. The method of claim 7,
The sensing unit includes:
Is an infrared ray temperature meter capable of measuring the surface temperature of at least one of the first heating element, the second heating element and the third heating element.
상기 제 2 발열체 및 상기 제 3 발열체는 일체형으로 형성되는, 확산 접합 장치.The method according to claim 1,
And the second heat generating element and the third heat generating element are integrally formed.
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---|---|---|---|---|
KR20210100931A (en) * | 2020-02-07 | 2021-08-18 | 서울대학교산학협력단 | Methods of joining high entropy alloy, apparatus of joining the same and join structure of high entropy alloy |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58151956A (en) * | 1982-03-03 | 1983-09-09 | Hitachi Ltd | Resistance-welded joint of material with high conductivity and its manufacture |
JP2003260585A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-16 | Masao Hondo | Method and apparatus for joining solids by pulse energization |
JP2006315040A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Nippon Techno:Kk | Method and apparatus for electric diffusion joining |
JP2008030097A (en) * | 2006-07-30 | 2008-02-14 | High Energy Accelerator Research Organization | High-pressure diffusion welding equipment |
-
2017
- 2017-04-18 KR KR1020170049860A patent/KR101887151B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58151956A (en) * | 1982-03-03 | 1983-09-09 | Hitachi Ltd | Resistance-welded joint of material with high conductivity and its manufacture |
JP2003260585A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-16 | Masao Hondo | Method and apparatus for joining solids by pulse energization |
JP2006315040A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Nippon Techno:Kk | Method and apparatus for electric diffusion joining |
JP2008030097A (en) * | 2006-07-30 | 2008-02-14 | High Energy Accelerator Research Organization | High-pressure diffusion welding equipment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210100931A (en) * | 2020-02-07 | 2021-08-18 | 서울대학교산학협력단 | Methods of joining high entropy alloy, apparatus of joining the same and join structure of high entropy alloy |
KR102370405B1 (en) * | 2020-02-07 | 2022-03-04 | 서울대학교산학협력단 | Methods of joining high entropy alloy, apparatus of joining the same and join structure of high entropy alloy |
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