KR102311113B1 - Ultrasonic horn for embedding wire and embedding method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 와이어 임베딩 또는 인레이에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 촘촘하게 배열되는 단선 와이어 또는 다중 와이어를 충분한 깊이로 매립할 수 있는 초음파 혼 및 이를 이용한 매립방법에 관한 것이다.The present invention relates to wire embedding or inlay, and more particularly, to an ultrasonic horn capable of embedding tightly arranged single wire or multiple wires to a sufficient depth, and a embedding method using the same.
현대사회에 있어서 모바일 기기의 대중화가 확대되면서, 모바일 기기가 주변장치와 무선으로 데이터 통신을 하거나 배터리를 충전하는 기술도 진화하고 있다. NFC기능이 스마트폰에서 필수적인 기능으로 자리 잡고 과거에 일반적으로 사용되던 유선충전방식을 넘어서서 최근에는 스마트폰을 중심으로 무선 충전이 상용화가 이루어지고 있으며 점차로 확산되는 양상이다. As mobile devices become more popular in modern society, technologies for wirelessly performing data communication with peripheral devices or charging batteries are also evolving. The NFC function has become an essential function in smartphones and has gone beyond the wired charging method that was generally used in the past.
그러한 목적을 수행하기 위한 모바일 기기에는 신호는 물론 에너지까지 송수신할 수 있는 송수신 모듈이 장착되며, 이러한 송수신 모듈에는 코일 구조의 안테나가 사용될 수 있다. 이러한 안테나는 구리 소재의 와이어를 감는 것이 과거에 일반적인 기술이었지만, 기술이 발전하면서 얇은 안테나 구조를 위해서 FPCB 등에 구리 박막을 형성하고 이를 화학 에칭이나 레이저 식각으로 제거하여 미세한 안테나 패턴을 형성하는 기술로 대체되었다. A mobile device for performing such a purpose is equipped with a transmission/reception module capable of transmitting and receiving signals as well as energy, and an antenna having a coil structure may be used in the transmission/reception module. For these antennas, winding a copper wire was a common technique in the past, but as technology advances, a copper thin film is formed on an FPCB for a thin antenna structure and removed by chemical etching or laser etching to form a fine antenna pattern. became
한국공개실용신안 제20-2010-0011405호에는 "안테나 코일의 매립을 위한 초음파 혼"이 개시되어 있다. 상기 초음파 혼은 초음파 발생기에 조립되며, 와이어 가이드를 통해 와이어가 초음파 혼의 내부로 삽입되어 단부를 통해 매립되는 내용을 포함하고 있다.Korean Utility Model Publication No. 20-2010-0011405 discloses “an ultrasonic horn for embedding an antenna coil”. The ultrasonic horn is assembled into an ultrasonic generator, and a wire is inserted into the ultrasonic horn through a wire guide and embedded through an end thereof.
도 1은 종래의 와이어 매립을 이용한 안테나 시트를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 안테나 시트를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명과 다른 종류의 초음파 혼을 이용한 와이어 매립 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 와이어 매립 장치를 이용하여 원판에 와이어를 매립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining an antenna sheet using a conventional wire embedding, FIG. 2 is a view for explaining a process of manufacturing the antenna sheet of FIG. 1, and FIG. 3 is a view for explaining a process of manufacturing the antenna sheet of FIG. It is a diagram for explaining a wire embedding apparatus, and FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a process of embedding a wire in an original plate using the wire embedding apparatus of FIG. 3 .
도 1 내지 도 5를 참조하면, 종래의 안테나 시트(10)는 기판(20) 및 기판(20)의 일면에 매립된 임베디드 안테나(30)를 포함하며, 임베디드 안테나(30)의 일단은 각각 단자(25)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 기판(20)의 단자들(25)은 우측 상부에서 표시된 것과 같이 FPCB 등의 연결회로 시트(40)를 통해서 외부 또는 본체의 회로와 연결될 수 있다.1 to 5, the
종래의 임베디드 안테나(30)는 단자(25)를 통과하면서 와이어를 매립하기 시작하면서 형성되기 시작하며, 기판(20)의 중앙부에서 반시계 방향으로 회전하면서 권선 구조를 형성하고, 내부에 위치한 와이어가 다른 단자(25)로 연결되면서, 안테나로서의 기능을 할 수 있다.The conventional embedded
도 1의 임베디드 안테나(30)는 3가닥의 와이어가 병렬로 연결된 다중 와이어 구조로서 미세한 간격을 유지하며 매립될 수 있다. 이런 안테나 시트(10)는 단자(25)가 형성된 원판(21)에 임베디드 안테나(30)를 매립한 후, 점선과 같이 원판(21)을 재단하여 기판(20)을 형성할 수 있다.The embedded
도 3에 도시된 와이어 매립 장치는 2020년 8월 10일에 출원된 특허출원 제10-2020-0100181호에 포함된 와이어 매립 장치와 유사한 장치로서, 스테이지(52), 스테이지(52) 상에 일시 고정된 기판 또는 원판(21), 초음파 혼(54), 초음파 혼(54)과 일체로 장착된 초음파 발생부(56), 초음파 혼(54)과 초음파 발생부(56)를 상하로 이동시키기 위한 수직 구동부(58)를 포함할 수 있다. The wire embedding device shown in FIG. 3 is a device similar to the wire embedding device included in Patent Application No. 10-2020-0100181 filed on August 10, 2020, and is temporarily on the
와이어가 매립되는 기판이 바로 스테이지(52)에 고정될 수 있지만, 기판 이전의 원판(21)을 스테이지(52)에 고정하고, 원판(21)에 안테나나 RFID 코일을 매립한 후, 원판(21)을 원하는 형상으로 재단하여 기판을 형성할 수도 있다. The substrate in which the wire is embedded can be directly fixed to the
도시된 스테이지(52)는 x, y축 방향, 즉 수평 방향으로 직선 이동하거나 z축에 대해 회전하는 이동을 할 수 있으며, 초음파 혼(54)은 수평 방향에 대해서는 상대적으로 정지하고, 초음파 혼(54)의 입장에선 스테이지(52)와 원판(21)이 한 방향으로만 움직이는 것처럼 이동할 수 있다. 따라서, 초음파 혼(54)에서 3중의 와이어가 동시에 형성될 수 있다.The illustrated
도시된 초음파 혼(54)의 저면은 중앙의 관통홀을 중심으로 링 형상으로 형성된 접촉면을 포함하며, 도 4와 같이, 초음파 혼(54)의 저면이 3중의 와이어로 진동을 전달하면서 원판(21)에 와이어(30)를 매립할 수 있다.The bottom surface of the illustrated
도 5의 (a)를 보면, 초음파 혼(54)의 저면은 링 형상의 접촉 면적을 형성할 수 있으며, 화살표로 도시된 바와 같이, 상하 또는 기타 방향으로 진동하면서 첫번째 와이어(30-1)를 소정의 깊이로 매립할 수 있다. Referring to Figure 5 (a), the bottom surface of the
도 5의 (b)를 보면, 초음파 혼(54)은 특정 궤적을 따라 첫번째 와이어(30-1)를 매립한 후, 첫번째 와이어(30-1)에 매우 근접하게 두번째 와이어(30-2)를 매립할 수 있다. Referring to (b) of FIG. 5 , the
첫번째 와이어(30-1)를 매립할 때에는 주변에 다른 와이어가 없어 원판(21)의 상면을 기준으로 와이어를 매립할 수 있지만, 두번째 와이어(30-2)를 매립할 때에는 첫번째 와이어(30-1)의 상면이 기준면이 될 수 있다. 따라서 두번째 와이어(30-2)를 매립할 때에는 첫번째 와이어(30-1)만큼 깊게 매립할 수가 없고, 첫번째 와이어(30-1)보다 상대적으로 낮은 깊이로 매립될 수밖에 없다.When embedding the first wire 30-1, there are no other wires around, so the wire can be embedded based on the upper surface of the
도 5의 (c)를 보면, 세번째 와이어(30-3)도 마찬가지로 두번째 와이어(30-2)보다 깊게 매립할 수가 없고, 두번째 와이어(30-2)보다 상대적으로 낮은 깊이로 매립될 수밖에 없다.Referring to (c) of FIG. 5 , the third wire 30 - 3 cannot be buried deeper than the second wire 30 - 2 in the same way, and is inevitably buried to a relatively lower depth than the second wire 30 - 2 .
이런 식으로 도시된 초음파 혼(54)을 이용하면, 점차 와이어의 매립 깊이가 낮아지게 되며, 매립이 불안정하게 되거나 매립이 아예 되지 않는 경우도 발생할 수가 있다.When the
본 발명은 단선 또는 다중 와이어를 매립하는 과정에서 와이어들로부터 방해를 받지 않고 충분한 깊이로 매립할 수 있는 초음파 혼 및 이를 이용한 매립방법을 제공한다.The present invention provides an ultrasonic horn capable of embedding a single wire or multiple wires to a sufficient depth without being disturbed by wires in the process of embedding the wire and a embedding method using the same.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 기판에 와이어를 매립하기 하기 위한 초음파 혼은, 바닥에 기판과 접하는 접촉면을 제공하는 혼 몸체, 와이어가 혼 몸체를 따라 이동하면서 접촉면을 통과하도록 혼 몸체의 하단에 형성된 가이드 홈, 및 가이드 홈의 일측에 형성되며, 접촉면보다 높은 저면을 제공하는 단턱부를 포함하며, 기판에 대해 혼 몸체가 진행 방향으로 상대적으로 이동할 때, 단턱부는 진행 방향에 대해 좌측 또는 우측에 형성될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above-described objects of the present invention, the ultrasonic horn for embedding a wire in a substrate is a horn body providing a contact surface in contact with the substrate on the bottom, and the wire is a horn body It includes a guide groove formed at the lower end of the horn body to pass through the contact surface while moving along, and a stepped portion formed on one side of the guide groove and providing a bottom surface higher than the contact surface, and when the horn body moves relative to the substrate in the moving direction , the stepped portion may be formed on the left or right side with respect to the traveling direction.
가이드 홈은 혼 몸체를 상하로 관통하는 관통홀의 하단에 형성될 수 있으며, 다르게는 혼 몸체는 진행 방향에 대해 경사진 방향을 절개된 절개면 및 절개면에 상하 방향으로 형성된 와이어 가이드를 포함하고, 가이드 홈은 와이어 가이드의 하단에 형성될 수 있다.The guide groove may be formed at the lower end of the through hole penetrating the horn body up and down. Alternatively, the horn body includes a cut surface in which an inclined direction with respect to the traveling direction is cut and a wire guide formed in the up and down direction on the cut surface, The guide groove may be formed at the lower end of the wire guide.
단턱부는 진행 방향에 대해 좌측, 우측 또는 양측에 형성될 수 있으며, 더 나아가 진행 방향의 전방까지 연장되어 형성될 수도 있다.The stepped portion may be formed on the left, right or both sides with respect to the direction of travel, and further may be formed to extend to the front of the direction of travel.
단턱부의 높이는 약 20~80㎛인 것이 바람직하다. 단턱부의 저면과 접촉면의 높이 차가 거의 없으면 실질적으로 방해를 받을 수 있으며, 단턱부의 높이가 약 80㎛보다 높거나 그 이상이면, 접촉면 밖으로 일시적으로 와이어가 이탈이 발생하여도 다시 원위치로 복귀하기 어렵고, 복귀하여도 부분적으로 와이어의 손상이 발생할 수 있다. 하지만, 약 8~90㎛ 이하의 단턱을 형성하면 0.10~0.15mm 직경의 와이어가 순간적으로 이탈하여도 다시 원활하게 원위치로 복귀할 수 있고, 전체적으로 매립의 깊이를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 단턱부의 높이가 너무 높으면 초음파 혼의 잔여 부분, 즉 접촉면이 형성된 부분에 물리적 손상이 발생할 수 있다.The height of the stepped portion is preferably about 20 to 80 μm. If there is little difference in height between the bottom of the stepped portion and the contact surface, it may be substantially disturbed, and if the height of the stepped portion is higher than about 80 μm or more, it is difficult to return to the original position even if the wire temporarily detaches from the contact surface, Even if it returns, partial damage to the wire may occur. However, if the step of about 8 ~ 90㎛ or less is formed, even if the wire with a diameter of 0.10 ~ 0.15mm is momentarily separated, it can be smoothly returned to the original position again, and the depth of embedding can be kept constant as a whole. In addition, if the height of the stepped portion is too high, physical damage may occur to the remaining portion of the ultrasonic horn, that is, a portion where the contact surface is formed.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 기본적으로 와이어 매립방법은 와이어를 초음파 혼의 가이드 홈에 통과시키고, 가이드 홈을 통과한 와이어를 초음파 혼의 접촉면에 통과시켜 기판에 매립할 수 있다. 이에 특징적으로 본 실시예에 따른 와이어 매립방법은 가이드 홈의 일측에 접촉면보다 높은 저면을 제공하는 단턱부를 포함하는 초음파 혼을 제공하는 단계, 및 이미 기판에 매립된 와이어에 평행하게 통과할 때, 매립된 와이어가 단턱부의 하부를 통과하도록 초음파 혼과 기판 간의 상대적 이동을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the objects of the present invention described above, the wire embedding method basically passes the wire through the guide groove of the ultrasonic horn, and passes the wire passing through the guide groove through the contact surface of the ultrasonic horn. It can be embedded in the substrate. Characteristically, the wire embedding method according to the present embodiment includes the steps of providing an ultrasonic horn including a stepped portion providing a lower surface higher than the contact surface on one side of the guide groove, and when passing in parallel to the wire already embedded in the substrate, the embedding It may include restricting the relative movement between the ultrasonic horn and the substrate so that the wire passes through the lower portion of the stepped portion.
기판에 대해 혼 몸체가 특정 진행 방향으로 상대적으로 이동할 때, 단턱부는 진행 방향에 대해 좌측 또는 우측에 위치하도록 형성할 수 있으며, 경우에 따라서는 단턱부를 진행 방향에 대해 전방까지 연장되어 형성할 수도 있다.When the horn body moves relative to the substrate in a specific traveling direction, the stepped portion may be formed to be located on the left or right side with respect to the traveling direction, and in some cases, the stepped portion may be formed to extend forward with respect to the traveling direction. .
가이드 홈은 원호, 타원호, V-자 형상 또는 형상으로 형성될 수 있는데, 가이드 홈을 따라 2가닥 이상의 다중 와이어가 공급될 때, 다중 와이어가 단층으로 제공되며, 다중 와이어 중 최외곽에 위치한 와이어가 단층을 이루는 다중 와이어들의 중심으로 가압되도록 가이드 홈의 양측 또는 일측에 경사면을 제공할 수 있다.Guide grooves can be circular arc, elliptical arc, V-shape or It can be formed in a shape, when two or more multi-wires are supplied along the guide groove, the multi-wire is provided as a single layer, and the guide groove is such that the outermost wire among the multi-wires is pressed into the center of the multi-wires forming a single layer. An inclined surface may be provided on both sides or one side of the.
가이드 홈에 배열된 다중 와이어 중 상대적으로 높은 와이어의 중심은 와이어에 접한 다른 와이어의 상단보다 같거나 낮은 위치에 있도록 설계할 수 있다. Among the multiple wires arranged in the guide groove, the center of the relatively high wire may be designed to be at the same or lower position than the top of the other wires in contact with the wire.
초음파 혼이 움직이고 기판이 정지한 상태에 있을 수도 있지만, 초음파 혼을 정지하고 회전하지 않으며, 기판을 상대적으로 직선운동 또는 회전하도록 움직여 다중 와이어를 매립할 수 있다. 이때 정지한 초음파 혼에 대응하여 기판은 항상 일정한 방향, 예를 들어 가이드 홈의 중심에 대해 후퇴하는 방향으로 이동할 수 있다.While the ultrasonic horn may be in motion and the substrate may be stationary, multiple wires may be embedded by moving the ultrasonic horn stationary and non-rotating, and moving the substrate in a relatively linear motion or rotation. At this time, in response to the stopped ultrasonic horn, the substrate may always move in a predetermined direction, for example, in a direction retracting with respect to the center of the guide groove.
본 발명의 초음파 혼 및 이를 이용한 매립방법에 따르면, 초음파 혼이 이미 기판에 매립된 와이어 주변을 통과할 때, 이미 매립된 와이어가 단턱부의 하부를 통과하도록 하여 초음파 혼이 매립된 와이어에 의해서 진동 에너지의 전달이 방해받지 않도록 할 수 있다. According to the ultrasonic horn of the present invention and the embedding method using the same, when the ultrasonic horn passes around the wire already embedded in the substrate, the already embedded wire passes through the lower part of the stepped portion, and vibration energy is generated by the wire embedded in the ultrasonic horn. transmission can be unobstructed.
그 결과 이미 매립된 와이어가 있어도 그 주변에 매립되는 와이어도 충분히 깊은 깊이로 매립될 수 있고, 매립이 중복되면서 와이어가 매립되지 않거나 불안정하게 매립되는 것을 예방할 수 있다.As a result, even if there is an already buried wire, the wire buried in the periphery can also be buried to a sufficiently deep depth, and it is possible to prevent the wire from being buried or unstablely buried due to overlapping embedding.
도 1은 종래의 와이어 매립을 이용한 안테나 시트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 안테나 시트를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명과 다른 종류의 초음파 혼을 이용한 와이어 매립 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 와이어 매립 장치를 이용하여 원판에 와이어를 매립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 초음파 혼을 저면을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 매립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 원판에 매립하는 과정을 단면으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 원판에 매립하는 과정을 평면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼에서 가이드 홈과 와이어 간의 치수 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 초음파 혼의 측면 및 저면을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an antenna sheet using a conventional wire embedding.
FIG. 2 is a view for explaining a process of manufacturing the antenna sheet of FIG. 1 .
3 is a view for explaining a wire embedding apparatus using an ultrasonic horn of a different type from the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a process of embedding a wire in an original plate using the wire embedding apparatus of FIG. 3 .
6 is a view for explaining an ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the bottom surface of the ultrasonic horn of FIG.
FIG. 8 is a view for explaining a process of embedding a wire using the ultrasonic horn of FIG. 6 .
9 is a cross-sectional view illustrating a process of embedding a wire in a disk using the ultrasonic horn of FIG. 6 .
FIG. 10 is a plan view for explaining a process of embedding a wire in a disk using the ultrasonic horn of FIG. 6 .
11 is a view for explaining a dimensional relationship between a guide groove and a wire in the ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining an ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining a side surface and a bottom surface of the ultrasonic horn of FIG. 12 .
14 is a view for explaining an ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and contents described in other drawings under the above rules may be cited and described, and contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated may be omitted.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 초음파 혼을 저면을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 매립하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 원판에 매립하는 과정을 단면으로 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 6의 초음파 혼을 이용하여 와이어를 원판에 매립하는 과정을 평면에서 설명하기 위한 도면이다.Figure 6 is a view for explaining the ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a view for explaining the bottom of the ultrasonic horn of Figure 6, Figure 8 is a wire using the ultrasonic horn of Figure 6 It is a view for explaining the embedding process, FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the process of embedding a wire in a disc using the ultrasonic horn of FIG. 6, and FIG. It is a drawing for explaining the process of embedding in the original plate in a plane.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 혼(100)은 도 3에 도시된 와이어 매립 장치에 장착될 수 있으며, 와이어 매립 장치는 x,y 축에 대한 수평 이동 및 회전 이동이 가능한 스테이지, 초음파 혼(100)과 일체로 장착되는 초음파 발생부, 및 초음파 혼(100)과 초음파 발생부를 상하로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함할 수 있다. 6 to 10 , the
본 실시예에서 초음파 혼(100)이 수평 방향에 대해 고정되고, 고정된 상태에서 스테이지가 x, y축 방향에 대한 수평 방향으로 직선 이동하거나 z축에 대해 회전하는 이동을 할 수 있지만, 다른 실시예에서는 스테이지가 고정되거나 초음파 혼과 같이 움직이는 것도 가능하다.In this embodiment, the
본 실시예에 따른 초음파 혼(100)은 3중 와이어를 매립하기 위한 것으로서, 바닥에 접촉면(120)을 제공하는 혼 몸체(110), 3개의 다중 와이어(w)가 혼 몸체(110)를 따라 이동하면서 접촉면(120)을 통과하도록 혼 몸체(110)의 하단에 형성된 가이드 홈(130), 및 가이드 홈(130)의 일측에 형성되며 접촉면(120)보다 높은 저면을 제공하는 단턱부(125)를 포함할 수 있다. The
초음파 혼(100)은 전체적으로 원추형의 혼 몸체(110)를 포함하며, 혼 몸체(110)의 중앙에는 상하로 관통하는 관통홀 및 관통홀과 혼 몸체(110)의 측면을 경사지게 관통하는 와이어 가이드(112)가 형성될 수 있다. 3가닥의 와이어(w)는 혼 몸체(110)의 측면에서 와이어 가이드(112)를 통과할 수 있고, 관통홀의 하단에서 원형의 가이드 홈(130)을 통과하면서 바닥의 C-자 형상의 접촉면(120)을 통과할 수 있다.The
초음파 혼(100)의 상부로 초음파 발생부가 제공될 수 있으며, 초음파 발생부의 진동 에너지는 초음파 혼(100)의 C-자형 접촉면(120)을 통해 와이어(w)와 원판 등으로 전달될 수 있다. An ultrasonic generator may be provided to the upper portion of the
도 5의 다른 방식의 초음파 혼(54)과 도 9의 본 실시예에 따른 초음파 혼(100)을 비교할 수 있다. 참고로, 도 5의 초음파 혼(54)은 가이드 홈 둘레를 둘러싼 링 형상의 접촉면을 제공하는 반면, 본 실시예에 따른 초음파 혼(100)은 단턱부(125)에 의해서 일측이 개방된 C-자형 접촉면(120)을 제공할 수 있다.The
본 실시예에서 초음파 혼(100)은 전체적으로 원추형의 혼 몸체(110)를 포함하며, 중앙부에는 상하로 관통하는 관통홀이 형성되어 있고, 가이드 홈(130)은 혼 몸체(110)를 상하로 관통하는 관통홀의 하단에 형성될 수 있다. In this embodiment, the
또한, 본 실시예에서 원판(21)은 도면에서 우측으로 이동할 수 있지만, 경우에 따라서는 원판이 반대 방향으로 이동하도록 설정될 수 있고, 이 경우 와이어의 매립 방향을 와이어 가이드(112)의 반대 방향을 향할 수가 있다.In addition, in this embodiment, the
도 9의 (a)를 보면, 초음파 혼(100)의 접촉면(120)은 우측의 단턱부(125)를 제외한 C-자형으로 원판(21)과 와이어(30)에 접할 수 있다. 역시 화살표로 도시된 바와 같이, 상하 또는 기타 방향으로 진동하면서 첫번째 3가닥의 와이어(30)를 소정의 깊이로 매립할 수 있다. Referring to (a) of FIG. 9 , the
도 9의 (b)를 보면, 초음파 혼(100)은 특정 궤적을 따라 첫번째 와이어(30)를 매립한 후, 첫번째 와이어(30)에 매우 근접하게 두번째 와이어(30)를 매립할 수 있다. Referring to FIG. 9B , the
단턱부(125)가 존재하고, 단턱부(125)의 저면이 첫번째 와이어(30)로부터 충분히 이격되어 두번째 와이어(30)도 첫번째와 동일한 조건으로 매립할 수 있다. 따라서 두번째 와이어(30)도 첫번째 와이어(30)만큼 깊게 매립할 수가 있다.The stepped
도 9의 (c)를 보면, 세번째 와이어(30)도 마찬가지로 두번째 와이어(30)와 동일한 깊이로 매립할 수가 있고, 그 다음 와이어들도 계속 동일한 깊이로 매립하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 9C , the
본 실시예에서 단턱부(125)는 접촉면(120)으로부터 약 50㎛ 정도 이격되어 있으며, 바람직하게는 단턱부는 약 20~80㎛의 높이로 형성될 수 있다. 단턱부(125)의 저면과 접촉면(120)의 높이 차가 약 20㎛보다 작으면, 실질적으로 방해를 받을 수 있으며, 단턱부의 높이가 약 80㎛보다 높거나 그 이상이면, 접촉면 밖으로 일시적으로 와이어가 이탈이 발생하여도 다시 원위치로 복귀하기 어렵고, 복귀하여도 부분적으로 와이어의 손상이 발생할 수 있다.In this embodiment, the stepped
하지만, 본 실시예에서와 같이 단턱부(125)와 접촉면(120) 간의 높이 차가 약 50㎛ 정도이면, 약 0.15mm 직경의 와이어가 순간적으로 이탈하여도 다시 원활하게 원위치로 복귀할 수 있고, 전체적으로 매립의 깊이를 일정하게 유지할 수 있다.However, as in this embodiment, if the height difference between the stepped
도 10을 보면, 첫번째 트랙의 와이어(30)에 따른 최외곽 와이어를 매립하는 과정을 확인할 수 있다. 그리고 (b)를 보면, 첫번째 트랙의 와이어(30) 내측으로 두번째 트랙의 와이어(30)를 형성할 수 있는데, 접촉면(120) 중 단턱부(125)가 형성된 부분이 초음파 혼의 상대적인 진행 방향, 도면에서 우측 방향에 대해 우측으로 형성되어 첫번째 트랙의 와이어(30) 상부를 통과할 수 있다. Referring to FIG. 10 , a process of embedding the outermost wire according to the
도시된 바와 같이, 초음파 혼의 접촉면(120)은 정지해 있으며, 원판(21)이 도면에서 좌측 방향으로 이동하면서 초음파 혼은 상대적으로 우측으로 진행하도록 이동하는 것으로 보일 수 있다.As shown, the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼에서 가이드 홈과 와이어 간의 치수 관계를 설명하기 위한 도면이다. 11 is a view for explaining a dimensional relationship between a guide groove and a wire in the ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
도 11의 (a)를 보면, 초음파 혼은 3가닥의 6가닥의 와이어를 매립할 수 있으며, 매립되는 와이어의 각 0.15mm의 지름(rw*2)이라고 가정할 때, 가이드 홈은 약 0.67mm의 직경(R1*2)을 갖는 원형으로 형성될 수 있다.Referring to (a) of FIG. 11 , the ultrasonic horn can embed three and six wires, and assuming that each of the wires to be embedded has a diameter of 0.15 mm (r w *2), the guide groove is about 0.67 It may be formed in a circle having a diameter of mm (R1*2).
또한, 도 11의 (b)와 같이, 초음파 혼은 6가닥의 와이어를 매립할 수 있으며, 매립되는 와이어의 각 0.15mm의 지름(rw*2)이라고 가정할 때, 가이드 홈은 약 1.3mm의 직경(R2*2)을 갖는 원형으로 형성될 수 있다. In addition, as shown in (b) of FIG. 11, the ultrasonic horn can embed 6 wires, and assuming that each of the wires to be embedded has a diameter of 0.15 mm (r w *2), the guide groove is about 1.3 mm It may be formed in a circle having a diameter of (R2*2).
이 경우, 6중의 와이어와 가이드 홈 간의 관계는 다중 와이어가 가이드 홈을 따라 단층으로 통과하며, 다중 와이어 중 최외곽에 위치한 양단의 와이어가 단층을 이루는 다중 와이어들의 중심으로 가압되도록 가이드 홈의 양측에 경사면이 형성될 수 있다. In this case, the relationship between the six-layer wire and the guide groove is on both sides of the guide groove so that multiple wires pass through the guide groove in a single layer, and the wires at both ends located at the outermost among the multiple wires are pressed to the center of the multiple wires forming a single layer. An inclined surface may be formed.
이때 가이드 홈에 배열된 다중 와이어는 단층을 형성하며, 주변의 와이어와 같은 높이에 위치하거나 그보다 상대적으로 높게 위치할 수 있다. 특히 양단의 와이어는 가이드 홈의 경사면에 의해서 지지되기 때문에 그 안쪽에 위치한 와이어보다 상대적으로 높은 중심을 가질 수 있다. 그러나, 이 경우에도 끝에 위치한 와이어의 중심은 그 바로 안쪽에 위치한 와이어의 상단보다는 같거나 낮은 높이를 유지하는 것이 바람직하다.In this case, the multiple wires arranged in the guide groove form a single layer, and may be positioned at the same height as the surrounding wires or positioned relatively higher than that. In particular, since the wires at both ends are supported by the inclined surfaces of the guide grooves, they may have a relatively higher center of gravity than the wires located inside them. However, even in this case, it is preferable that the center of the wire located at the end maintains the same or lower height than the top of the wire located immediately inside it.
반대로, 도 11의 (c)와 같이 가이드 홈의 직경(R3*2)을 더 작게 형성하며, 가장 끝에 위치한 와이어의 중심이 바로 그 안쪽에 위치한 와이어의 상단보다 높은 위치에 있을 수 있으며, 이 경우 끝에 위치한 와이어가 인접한 와이어를 타고 안쪽으로 겹치면서 중복될 수 있다. 이 경우 와이어 간의 꼬임이 발생할 수 있으며, 이런 경우 와이어의 매립이 불완전하게 수행될 수 있다. Conversely, the diameter (R3*2) of the guide groove is made smaller as shown in (c) of FIG. 11, and the center of the wire located at the end may be at a higher position than the top of the wire located right inside it, in this case Wires located at the ends can be overlapped by overlapping inward over adjacent wires. In this case, twisting between the wires may occur, and in this case, the embedding of the wire may be incompletely performed.
또한, 다음 관점에 따르면, r의 반지름을 갖는 와이어(w)를 이용하여 n개의 다중 와이어를 형성하고, 가이드 홈의 반지름이 R이라고 가정할 때, R, r, n 은 다음과 같은 관계식을 갖는 것이 바람직할 수 있다.In addition, according to the following point of view, when n multi-wires are formed using a wire w having a radius of r, and assuming that the radius of the guide groove is R, R, r, and n have the following relational expressions may be desirable.
본 실시예에서 가이드 홈(130)은 원형으로서 실질적으로 3가닥의 와이어(w)와 접하는 부분은 원호 형상으로 제공된다. 하지만, 이 외에도 가이드 홈은 타원호, V-자 형상 또는 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.In this embodiment, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 도 12의 초음파 혼의 측면 및 저면을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining an ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a view for explaining a side and a bottom surface of the ultrasonic horn of FIG. 12 .
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 혼(200)은 스테이지, 스테이지 상의 기판 또는 원판, 초음파 혼(200)과 일체로 장착된 초음파 발생부, 초음파 혼(200)과 초음파 발생부를 상하로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함하는 와이어 매립장치에 사용될 수 있다. 12 and 13 , the
초음파 혼(200) 역시 다중 와이어를 매립하기 위한 것으로서, 바닥에 접촉면(220)을 제공하는 혼 몸체(210), 6가닥의 다중 와이어(w)가 혼 몸체(210)를 따라 이동하면서 접촉면(220)을 통과하도록 혼 몸체(210)의 하단에 형성된 가이드 홈(230), 및 가이드 홈(230)의 일측에 형성되며 접촉면(220)보다 높은 저면을 제공하는 단턱부(225)를 포함할 수 있다. The
초음파 혼(200)은 대략 원통형의 혼 몸체(210)를 포함하며, 혼 몸체(210)의 접촉면(220)으로부터 경사진 방향으로 절개된 절개면(214) 및 절개면(214)에 상하 방향으로 형성된 와이어 가이드(212)를 포함할 수 있다. The
6가닥의 와이어(w)는 혼 몸체(210)의 정면에 노출된 와이어 가이드(212)를 통과할 수 있고, 절개면(214)의 하단에서 형상의 가이드 홈(230)을 통과하면서 바닥의 ㄴ-자형 또는 L-자형의 접촉면(220)을 통과할 수 있다.The 6-stranded wire (w) may pass through the
초음파 혼(200)의 접촉면(220)은 단턱부(225)를 제외한 L-자형 또는 ㄴ-자형으로 원판과 와이어에 접할 수 있다. 접촉면(220)을 통해서 상하 또는 기타 방향으로 진동하면서 6중의 와이어(30)를 소정의 깊이로 매립할 수 있다. The
초음파 혼(200)은 특정 궤적을 따라 와이어를 매립한 후, 이미 매립된 와이어를 평행하게 근접 통과하면서 두번째 트랙의 와이어를 동일한 깊이로 매립할 수 있다. 이는 이전에 설명한 바와 같이, 단턱부(225)가 존재하고, 단턱부(225)의 저면이 첫번째 트랙의 와이어로부터 충분히 이격되어 두번째 트랙에서 매립되는 와이어도 첫번째와 동일한 조건으로 매립할 수 있기 때문이다.After embedding the wire along a specific trajectory, the
6중의 와이어(w)와 가이드 홈(230) 간의 관계는 다중 와이어(w)가 가이드 홈(230)을 따라 단층으로 통과하며, 다중 와이어(w) 중 최외곽에 위치한 양단의 와이어가 단층을 이루는 다중 와이어들의 중심으로 가압되도록 가이드 홈(230)의 양측에 경사면이 형성될 수 있다. The relationship between the six-fold wire (w) and the
이때 가이드 홈(230)에 배열된 다중 와이어(w)는 단층을 형성하며, 주변의 와이어와 같은 높이에 위치하거나 그보다 상대적으로 높게 위치할 수 있다. 특히 양단의 와이어는 가이드 홈(230)의 경사면에 의해서 지지되기 때문에 그 안쪽에 위치한 와이어보다 상대적으로 높은 중심을 가질 수 있다. 그러나, 이 경우에도 끝에 위치한 와이어의 중심은 그 바로 안쪽에 위치한 와이어의 상단보다는 같거나 낮은 높이를 유지하는 것이 바람직하다.In this case, the multiple wires w arranged in the
만약, 가이드 홈의 폭을 와이어 또는 와이어 개수에 비해 좁게 형성하면, 가장 끝에 위치한 와이어의 중심이 바로 그 안쪽에 위치한 와이어의 상단보다 높은 위치에 있을 수 있으며, 이 경우 끝에 위치한 와이어가 인접한 와이어를 타고 안쪽으로 겹치면서 중복될 수 있다. If the width of the guide groove is narrow compared to the number of wires or wires, the center of the wire located at the end may be at a higher position than the top of the wire located right inside it, and in this case, the wire located at the end will ride on the adjacent wire. It can be overlapped by overlapping inward.
본 실시예에서 개방된 형태의 가이드 홈(230)은 형상으로 제공되지만, 이 외에도 가이드 홈은 원호, 타원호, V-자 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.In this embodiment, the
이외에도, 가이드 홈의 양측에 직선이 아닌 굽어진 경사면이 형성될 수 있으며, 가이드 홈을 한쪽으로 기울어진 경사면으로 형성하여 다중 와이어가 전체적으로 경사진 가이드 홈을 따라 단층으로 통과하며, 최외곽에 위치한 일측의 와이어가 한쪽으로 가압되도록 제공될 수 있다.In addition, curved inclined surfaces may be formed on both sides of the guide groove, and by forming the guide groove as an inclined surface inclined to one side, multiple wires pass as a single layer along the inclined guide groove as a whole, and one side located at the outermost side of the wire may be provided to be pressed to one side.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 혼을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining an ultrasonic horn according to an embodiment of the present invention.
도 14를 보면, 초음파 혼(300)은 원추형의 혼 몸체(310), 접촉면(320), 단턱부(325)를 포함한다. 다만, 이전 실시예와 다르게, 단턱부(325)는 가이드 홈(330)의 정면 및 양측면에 모두 형성되어 있으며, 접촉면(320)은 진행 방향의 후방에만 형성될 수 있다. Referring to FIG. 14 , the
도시된 바와 같이, 단턱부(325)는 가이드 홈(330)의 양 측면에 형성될 수 있는 것은 물론, 진행 방향에 대해 전방에도 연장되어 형성될 수가 있다. 다만, 이 경우 기판이나 원판의 방향 전환에 따라 다중 와이어가 접촉면(320)으로부터 이탈될 수도 있기 때문에, 진행 속도나 접촉면(320)의 폭, 와이어의 개수 등을 적절히 제어할 필요가 있다.As shown, the stepped
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that it can be done.
10 : 안테나 시트 20 : 기판
21 : 원판 30 : 매립 와이어
54 : 초음파 혼 56 : 초음파 발생부
100, 200, 300 : 초음파 혼 110, 210, 310 : 혼 몸체
120, 220, 320 : 접촉면 125, 225, 325 : 단턱부
130, 230, 330 : 가이드 홈10: antenna sheet 20: substrate
21: original plate 30: embedded wire
54: ultrasonic horn 56: ultrasonic generator
100, 200, 300:
120, 220, 320:
130, 230, 330: guide groove
Claims (11)
바닥에 상기 기판과 접하는 접촉면을 제공하는 혼 몸체;
와이어가 상기 혼 몸체를 따라 이동하면서 상기 접촉면을 통과하도록 상기 혼 몸체의 하단에 형성된 가이드 홈; 및
상기 가이드 홈의 일측에 형성되며, 상기 접촉면보다 높은 저면을 제공하는 단턱부;를 포함하며,
상기 기판에 대해 상기 혼 몸체가 진행 방향으로 상대적으로 이동할 때, 상기 단턱부는 상기 진행 방향에 대해 좌측 또는 우측에 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 혼.In the ultrasonic horn for embedding a wire in a substrate,
a horn body providing a bottom surface in contact with the substrate;
a guide groove formed at the lower end of the horn body so that the wire passes through the contact surface while moving along the horn body; and
It is formed on one side of the guide groove, and includes a stepped portion that provides a bottom surface higher than the contact surface;
When the horn body moves relative to the substrate in the traveling direction, the step portion is formed on the left or right side with respect to the traveling direction.
상기 가이드 홈은 상기 혼 몸체를 상하로 관통하는 관통홀의 하단에 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 혼.According to claim 1,
The guide groove is an ultrasonic horn, characterized in that formed at the lower end of the through hole penetrating the horn body up and down.
상기 혼 몸체는 상기 진행 방향에 대해 경사진 방향을 절개된 절개면 및 상기 절개면에 상하 방향으로 형성된 와이어 가이드를 포함하고, 상기 가이드 홈은 상기 와이어 가이드의 하단에 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 혼.According to claim 1,
The horn body includes a cut surface cut in an inclined direction with respect to the traveling direction and a wire guide formed in an up and down direction on the cut surface, and the guide groove is formed at a lower end of the wire guide.
상기 단턱부는 상기 진행 방향에 대해 전방까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 혼.According to claim 1,
The step portion is ultrasonic horn, characterized in that it is formed to extend to the front with respect to the traveling direction.
상기 단턱부의 높이는 20~80㎛인 것을 특징으로 하는 초음파 혼.According to claim 1,
The height of the step portion is an ultrasonic horn, characterized in that 20 ~ 80㎛.
가이드 홈의 일측에 접촉면보다 높은 저면을 제공하는 단턱부를 포함하는 초음파 혼을 제공하는 단계; 및
이미 기판에 매립된 와이어에 평행하게 통과할 때, 상기 매립된 와이어가 상기 단턱부의 하부를 통과하도록 상기 초음파 혼과 상기 기판 간의 상대적 이동을 제한하는 단계;를 포함하는 와이어 매립방법.A wire embedding method in which a wire is passed through a guide groove of an ultrasonic horn, and the wire that has passed through the guide groove is passed through a contact surface of the ultrasonic horn to be embedded in a substrate,
providing an ultrasonic horn including a stepped portion providing a bottom surface higher than the contact surface on one side of the guide groove; and
and restricting the relative movement between the ultrasonic horn and the substrate so that the embedded wire passes through the lower portion of the stepped portion when passing parallel to the wire already embedded in the substrate.
상기 기판에 대해 상기 초음파 혼이 진행 방향으로 상대적으로 이동할 때, 상기 단턱부는 상기 진행 방향에 대해 좌측 또는 우측에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 매립방법.7. The method of claim 6,
When the ultrasonic horn moves relative to the substrate in the moving direction, the step portion is formed to be located on the left or right side with respect to the moving direction.
상기 단턱부는 상기 진행 방향에 대해 전방까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 와이어 매립방법.8. The method of claim 7,
The wire embedding method, characterized in that the stepped portion is formed to extend to the front with respect to the moving direction.
상기 단턱부의 높이는 20~80㎛인 것을 특징으로 하는 와이어 매립방법.7. The method of claim 6,
Wire embedding method, characterized in that the height of the step portion is 20 ~ 80㎛.
상기 가이드 홈은 원호, 타원호, V-자 형상 또는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 와이어 매립방법.7. The method of claim 6,
The guide groove may be circular arc, elliptical arc, V-shape or Wire embedding method, characterized in that formed in a shape.
상기 가이드 홈을 따라 2가닥 이상의 다중 와이어가 공급될 때, 상기 다중 와이어가 단층으로 제공되며, 상기 다중 와이어 중 최외곽에 위치한 와이어가 단층을 이루는 상기 다중 와이어들의 중심으로 가압되도록 상기 가이드 홈의 양측 또는 일측에 경사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 와이어 매립방법.11. The method of claim 10,
When two or more multiple wires are supplied along the guide groove, the multiple wires are provided as a single layer, and the outermost wire among the multiple wires is pressed to the center of the multiple wires forming a single layer on both sides of the guide groove. Or wire embedding method, characterized in that providing an inclined surface on one side.
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CN114951702A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-30 | 中国航空制造技术研究院 | Ultrasonic-assisted coaxial composite material in-situ additive manufacturing device |
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