KR102455439B1 - 파워모듈용 소결 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파워모듈용 소결 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 파워모듈용 소결 장치는, 서보 모터로 제어되는 프레스 유닛을 포함한다. 또한, 상하부에 배치되는 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)를 포함하는 히팅 유닛(120)을 통해 프레스 대상 부품의 양면에서 열원을 제공한다. 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트 포함하는 볼 가이드 포스트(130)를 구비하여, 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트를 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)에 근접 배치 하여, 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 이동을 안정적으로 안내하게 된다. 제2 히팅 플레이트 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트는 제2 베이스 플레이트(150로 지지하며, 프레스 유닛을 지지하는 제1 베이스 플레이트(140), 및 제1 및 제2 베이스 플레이트(140, 150)를 연결하는 베이스 플레이트 연결 포스트(160)을 포함하는 구성을 통해 대 전력 파워 모듈 생산성을 향상을 위해, 보다 넓은 대 면적을 확보할 수 있게 된다.

Description

파워모듈용 소결 장치{SINTERING APPARATUS FOR POWER MODULE}
본 발명은 파워 모듈 제작을 위한 소결(Sintering) 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대 전력 파워 모듈 생산성을 향상을 위해, 보다 넓은 대 면적을 확보할 수 있게 하는 소결 장치에 관한 것이다.
에너지 사용량이 증가함에 따라, 제한된 에너지의 효율적인 사용에 지대한 관심을 가지게 되었다. 이에 따라 가전, 산업, 전장 및 에너지 제품에서 에너지의 효율적인 변환(Conversion)을 위한 파워 모듈(Power Module)을 채용한, 인버터/컨버터 등의 채용이 가속화되고 있다.
파워 모듈은 DC-DC 컨버터와 인버터의 스위칭 부품을 사용한 전력 변환 장치로서 에너지 절약을 위하여 산업상, 가정용 등 많은 부문에 사용되고 있으며, 최근 자동차, 태양광, 풍력 등 대 전력 인버터 파워 모듈의 필요성이 점차 증가되고 있다.
특히, 파워 모듈(Power Module)의 고집적, 고전력 밀도화가 진행 중에 있으며, 이에, 신규 파워 모듈(Power Module)이 개발되고 있다.
한편, 이러한 개발 경향에 있어서 가장 큰 기술적 장벽은 방열 문제이다.
이를 해결하기 위한 노력의 일환으로 양면 방열 (Double Side Cooling) 구조가 제안되고 있다.
하지만 현재 개발된 양면 방열 구조의 경우, 고 전류 칩 실장을 위한 양면 방열형의 파워 모듈 구조를 위해서는 상하 기판 접합이 필요하다. 칩에 손상이 가지 않으면서 기판 접합을 하기 위해서는 프레스 유닛의 소프트 컨텍, 압력 미세 증가, 균일한 가압 및 상하 플레이트의 정밀 평행도 유지가 요구되고 있다.
특히, 대 전력 파워 모듈 제작을 위한 소결 설비에서는 플레이트 전면적이 균일하지 못하는 등의 원인으로 인하여, 소결 설비의 플레이트 위에 일부 영역에서만 제품 소결이 가능하여 생산성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대 전력 파워 모듈 제작 등에 필요로 하는 소결 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 소결 작업 시 고온에서 평행도 및 균일한 압력을 유지함으로써 보다 넓은 작업 면적을 확보하여 생산성 향상에 기여함에 있다.
본 발명의 목적은 상기의 기재에 제한되지 않으며, 아래의 기재로부터 다른 목적들이 포함될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시례에 따른 파워 모듈용 소결 장치는, 서보 모터에 의해 제어되는 서보 프레스 유닛, 열원을 제공하는 제1 및 제2 히팅 플레이트를 포함하고, 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 어느 하나는 상기 서보 프레스 유닛의 구동에 의해 이동 가능하게 배치되며, 다른 하나는 고정되게 배치되는 히팅 유닛, 및 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트 포함하며, 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 적어도 어느 하나의 이동이 있는 경우에 이동을 안내하는 볼 가이드 포스트를 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시례에 따른 파워 모듈용 소결 장치는, 제2 히팅 플레이트 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트를 지지하는 제2 베이스 플레이트, 서보 프레스 유닛을 지지하는 제1 베이스 플레이트, 및 상기 제1 및 제2 베이스 플레이트를 연결하는 베이스 플레이트 연결 포스트를 더 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 파워 모듈용 소결 장치의 제1 및 제2 히팅 플레이트의 전면에는 히팅을 위한 발열부재가 굴곡진 형태로 배치되며, 후면은 단열재와 냉각 판을 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 파워 모듈용 소결 장치는 제1 및/또는 제2 히팅 플레이트 이동 시 볼 가이드 포스트로서 히팅 플레이트의 이동을 안내하며, 위치 반복성과 정밀한 프레스를 위해 복수 개의 볼 가이드 포스트를 제1 및 제2 히팅 플레이트에 근접되게 배치하는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 파워모듈용 소결 장치에 의해, 고온에서 평행도, 균일한 압력을 유지함으로써 보다 넓은 작업 영역을 확보하여 생산성 향상에 기여한다.
본 발명에 따른 히팅 플레이트의 재질 및 발열부 패턴의 최적화를 통해 고온에서 고 정밀 평탄도 유지가 가능하다.
본 발명에 따른 베이스 플레이트의 두께 최적화를 통해 프레스에서의 변형이 없어 고압에서도 우수한 수직도, 평탄도 유지가 가능하다.
본 발명에 따른 서보 프레스를 사용하여 위치 제어 설정의 정밀성 및 편의성을 높여서 위치 반복성이 우수하며, 다양한 공정 세팅이 가능하다.
본 발명에 따른 상하 이동을 위한 볼 가이드 포스트 구성에 의해 상하 이동의 반복성을 높여 정밀한 구동이 가능하다.
본 발명에 따른 파워모듈용 소결 장치에 의해, 고온에서 균일한 공정조건 확보가 가능해지므로, 보다 우수하고 변함없는 품질 적용이 가능하다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워모듈용 소결 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅 플레이트 가이드 포스트를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 히팅 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 히팅 유닛의 후면을 보여주는 도면이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워모듈용 소결 장치의 구성을 보여주고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파워모듈용 소결 장치는, 프레스구동력을 제공하는 프레스 유닛, 히팅 열원을 제공하며, 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)를 포함하는 히팅 유닛(120), 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132) 포함하며, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122) 중 적어도 어느 하나의 이동을 안내하는 볼 가이드 포스트(130), 상기 제2 히팅 플레이트(122) 및 상기 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(132)를 지지하는 제2 베이스 플레이트(150), 상기 프레스 유닛을 지지하는 제1 베이스 플레이트(140), 및 상기 제1 및 제2 베이스 플레이트(140, 150)를 연결하는 베이스 플레이트 연결 포스트(160)을 포함할 수 있다.
프레스 유닛은 프레스 구동력을 제공하는 것으로서, 실시례로서는 서보 모터로 제어될 수 있으며, 따라서, 서보 모터에 의해 제어되는 가압, 제어 기능이 하나로 되어 있는 유닛을 구성될 수 있다.
서보 프레스 유닛(110)은 제1 베이스 플레이트(140)를 통해 지지될 수 있으며, 상기 서보 프레스 유닛(110)은 미들 플레이트를 통해 제1 히팅 플레이트(121)에 연결될 수 있다.
실시례에 의한 서보 프레스 유닛(110)은 제1 베이스 플레이트(140)를 관통하도록 배치되고, 프레스 작업을 위한 이동이 발생하는 경우, 상기 제1 베이스 플레이트(140)에 의해 가이드 되어 소정 거리범위에서 안정적으로 반복 이동이 가능하게 된다.
실시례에 따른 서보 프레스 유닛(110)은 편심 하중이 걸리더라도 다이의 높이가 변하지 않고 일정한 압력을 가할 수 있으며, 다양한 제어 모드로 구현이 가능하여, 속도제어, 위치제어, 하중제어, 다단 구동 제어 등 여러 가지 공정 조건을 적용 할 수 있다.
또한 서보 프레스 유닛(110)은 위치 반복, 가압 편차 및 속도 설정 등 기본 성능이 뛰어나 다양한 공정 레시피 셋팅이 가능하며, 정밀 셋팅의 실시례로서는 유닛 자체 위치 반복성이 (1~10)/100이며, 속도 최소 설정 단위는 0.0005mm/sec~0.009mm/sec, 시간 최소 설정 단위는 0.05s~0.9s. 가압 균일성(Uniformity)는 정격 하중 ±0.5%~ ±5%로 설정할 수 있다.
실시례에 따른 서보 프레스 유닛(110)을 적용함으로써, 프레스 작업 대상 부품에 대한 프레스 작업을 위치 제어 설정의 정밀성 및 편의성을 높여 정밀한 구동이 가능하게 된다.
히팅 유닛(120)은 히팅 열원을 제공하게 되며, 실시례에 따른 히팅유닛(120)은 제1 히팅 플레이트(121)과 제2 히팅 플레이트(122)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)는 서로 마주보게 배치되고, 마주보는 면을 통해 소정의 온도가 가해지게 되어, 프레스 작업 대상 부품의 양면에 소정의 온도가 공급되게 되어, 열이 침투하는 시간이 빨라짐에 따라 공정 시간이 줄어 들게 된다.
히팅 유닛(120)은 사각형 형상을 가질 수 있고, 두께는 40mm~100mm 가질 수 있으나, 적용 형상 및 두께는 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)가 마주보게 되는 전면 부위에는 발열부(134)을 포함할 수 있으며, 후면 부위에는 단열재(136) 및 냉각 판(137)을 포함할 수 있다.
발열부(134)는 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)가 마주보는 전면 부위에 굴곡진 형태로 배치되는 발열부재(135)를 포함하며, 발열부(134) 및 발열부재(135)는 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)에 각각 다르게 배치될 수 있으며, 발열부재(135)의 구체 실시례에 대해서는 후술한다.
제1 히팅 플레이트(121) 및 제2 히팅 플레이트(122)는 상기 발열부(134)가 서로 마주보도록 소정의 거리로 이격되게 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122) 중 어느 하나의 발열부(134) 위에 프레스 작업 대상 부품이 놓여지게 된다.
제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122) 중 어느 하나는 서보 프레스 유닛(110)과 연결되어, 서보 프레스 유닛(110)의 구동에 의해 상하, 좌우 등으로 소정 거리의 범위 내에서 이동될 수 있도록 배치되고, 다른 하나는 고정되게 배치될 수 있으나, 다른 실시례로서, 상기 제1 히팅 플레이트(121) 및 제2 히팅 플레이트(122) 모두 이동되게 배치될 수 있으며, 프레스 유닛의 구동에 의해 상기 히팅 플레이트가 이동됨에 따라, 프레스 작업이 이루어지게 된다.
히팅 유닛(120)의 승온시간 감소를 위한 히터의 열원과 고온에서도 정밀한 평탄도 유지를 위한 히팅 플레이트의 재질 및 발열부의 최적화가 필요하며, 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.
볼 가이드 포스트(130)는 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 측면에 배치되어, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 이동 시 서로 맞물리거나 이탈이 될 수 있게 됨으로써, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 이동 시, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 지지에 대한 안정성을 높일 수 있게 된다.
또한, 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 이동 반복성에 대한 정밀도와 안정성을 높이기 더욱 높이기 위해, 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)는 각각 복수 개가 구비될 수 있다.
히팅 유닛(120)이 사각형 형상인 경우, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 측면이나, 모서리 부분에 각각 배치될 수 있으며, 배치되는 위치는 이에 한정되지 않는다.
복수 개의 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)를 구비하는 경우에도 크기, 모양 등이 서로 다르게 구비될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)는 하나의 쌍으로 구비될 수 있으며, 이 경우 크기, 모양 등이 서로 다른 쌍을 구비하여 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 측면 중의 다른 위치에 각각 배치될 수 있다.
실시례에 따른 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)를 포함하는 볼 가이드 포스트(130)를 통해 히팅 유닛(120)을 가이드함으로써, 프레스 작업시의 이동의 반복성을 높여 정밀한 구동이 가능하게 된다.
실시례에 따른 제1 베이스 플레이트(140)는 서보 프레스 유닛(110)을 지지하여, 서보 프레스 유닛(110)의 구동에 따라 제1 히팅 플레이트(121)가 이동 시, 안정적으로 서보 프레스 유닛(110)을 지지하게 된다.
제2 베이스 플레이트(150)는 하부에 위치하는 메인 프레임(170)과 함께 본 발명의 실시례에 의한 파워모듈용 소결 장치를 지지하는 역할을 하며, 실시례에 의하면, 제2 히팅 플레이트(122) 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(132)가 제2 베이스 플레이트(150)에 고정되도록 배치되어, 프레스 작업 진행 시 상기 제2 히팅 플레이트(122) 및 상기 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(132)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.
제1 베이스 플레이트(140) 및 제2 베이스 플레이트(150)는 베이스 플레이트 연결 포스트(160)에 의해 서로 연결되게 되며, 실시례로서는 제1 베이스 플레이트(140) 및 제2 베이스 플레이트(150)가 베이스 플레이트 연결 포스트(160)에 고정되게 배치될 수 있으며, 가령, 상부에 위치하는 제1 베이스 플레이트(140)가 베이스 플레이트 연결 포스트(160)에 지지되어 상하 이동이 가능하도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 베이스 플레이트(140)와 베이스 플레이트 연결 포스트(160) 중 어느 하나에는 홈을 가진 레일이 형성되고, 다른 하나에는 돌기가 형성되어, 레일의 홈과 돌기에 의해 이동 가능하게 배치될 수 있다.
제1 베이스 플레이트(140) 및 제2 베이스 플레이트(150)는 각각 두께의 최적화를 통해 프레스에 의해 변형이 없어, 고압에서도 우수한 수직도, 평탄도 유지가 가능하다.
실시례에 의한 제1 베이스 플레이트(140)의 두께는, 높은 압력, 가령 10톤~20톤의 무게가 가해졌을 때 변위 발생이 20um 이하가 되도록 70mm~140mm를 적용할 수 있으며, 제2 베이스 플레이트(150)는 하부의 지지체인 메인 프레임(170)에 함께 연결되어 40mm~90mm의 두께로 적용할 수 있다.
실시례에 따른 파워모듈용 소결 장치를 구성하는 각 구성요소들의 조립을 살펴보면, 하부에서 장치를 지지하는 메인 프레임(170) 상에 제2 베이스 플레이트(150)을 배치하고, 상기 제2 베이스 플레이트(150)와 제1 베이스 플레이트(140)를 베이스 플레이트 연결 포스트(160)에 의해 서로 연결한 후, 제1 베이스 플레이트(140)를 통해 서보 프레스 유닛(110)을 배치하고, 서보 프레스 유닛(110)과 연결되도록 제1 히팅 플레이트(121)를 배치함과 함께, 제2 베이스 플레이트(150)에 제2 히팅 플레이트(122) 배치함으로써 구성된다.
실시례에 의한 파워모듈용 소결 장치의 구동은, 프레스 작업 대상 부품이 제1 히팅 플레이트(121) 및 제2 히팅 플레이트(122) 중 어느 하나에 놓여진 상태에서, 설정된 온도에 따라 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)가 승온이 되게 한다. 설정된 온도에 맞춰 서보 프레스 유닛(110)이 설정된 속도에 따라 이동하면서, 제1 히팅 플레이트(121) 및 제2 히팅 플레이트(122) 중 적어도 어느 하나를 이동시키게 되며, 이동에 의해 상기 작업 대상 부품에 닿은 후 점차 압력이 증가하면서 부품에 압력을 가하게 된다.
설정된 압력 또는 시간이 지나면 서보 프레스 유닛(110)은 다시 제 위치로 돌아가게 되고, 따라서, 이동된 히팅 플레이트도 제 위치로 복귀하게 되면서 동작이 이루어진다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅 플레이트 가이드 포스트를 보여주는 도면으로서, 앞에서 설명한 내용에 대해서는 추가로 상세하게 설명하지 아니하며, 차이가 있는 부분만 설명한다.
본 실시례에서는 앞서 설명한 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)가 서로 분리된 않은 상태에서 제1 및/또는 제2 히팅 플레이트(121, 122)의 이동에 따라 수축과 이완을 하도록 구성하는 것을 보여준다.
즉, 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트(131, 132)는 서보 프레서 유닛(110)이 동작되지 않는 상태에서도 분리되지 않은 상태로 연결되어 있으며, 서보 프레서 유닛(110)이 이동됨에 따라, 수축된 후, 서보 프레스 유닛(110)이 압축작업을 종류한 후 제 위치로 복귀하게 되면, 다시 이완되도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 히팅 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3a는 히팅 유닛(120)의 전면을 보여주는 평면도로서, 전원을 공급하기 위한 전원연결부(133)가 측면에 배치될 수 있으며, 전면 부위에 발열을 위한 발열부(134)가 배치될 수 있다.
히팅 유닛(120)의 재질은 열 변형도가 작고 경도가 우수한 스테인레스를 적용할 수 있으며, 예를들어 STS440C를 적용하였을 때, 표면 비틀림이 개선되었다.
히팅 유닛(120)의 승온시간을 감소시킬 수 있는 열원에 대한 실시례로서, 탄소나노튜브(CNT)가 적용될 수 있으며, 상기 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 포함하는 발열부(134)가 히팅 유닛(120)에 배치될 수 있다.
탄소나노튜브는 구리와 비슷한 전기전도도를 가지며, 열 전도율은 자연계에서 가장 우수한 것으로 알려져 있으며, 빠른 승온에 유리하게 된다..
도 3b는 히팅 유닛(120)의 전면 부위의 단면을 보여주고 것으로서, 발열부(134)가 배치되는 실시례를 보여주고 있으며, 구체적으로는 전원을 공급하기 위한 전원연결부(133)와 공급되는 전원에 의해 발열하는 발열부재(135)를 포함한다.
전원연결부(133)는 히팅 유닛(120)의 측면에 1개 이상, 복수 개가 구비될 수도 있으며, 또한, 전원연결부(133)가 복수 개로 구비되는 경우, 히팅을 위한 전압 또는 전류가 서로 다르도록 구성할 수 있다.
발열부재(135)는 제1 및 제2 히팅 플레이트(121, 122)가 마주보는 전면 부위에 굴곡진 형태로 배치될 수 있으며, 전원연결부(133)가 복수 개로 구비되는 경우, 각 전원연결부(133)에 연결된 발열부재(135)는 상기 발열부(134) 내에서 서로 접촉되지 않게 배치될 수 있으며, 가령, 두 개의 전원연결부(133)을 구비하여 발열부재(135)를 배치하는 경우 두개의 전원연결부 중 하나에서 연결된 발열부재(135)는 히팅 유닛(120)의 안쪽에 배치되며, 다른 하나의 전원연결부에서 연결된 발열부재(135)는 상기 안쪽에 배치된 발열부재(135)를 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 발열부재(135)의 배치는 본 실시례에 한정되지 아니한다.
또한, 발열부(134)의 위치에 따라 히팅되는 온도가 다르도록 구성할 수 있으며, 높은 온도가 요구되는 부위에 발열부재(135)가 더 많이 배치되도록 구성할 수 있다. 가령, 발열부재의 폭이 더 넓도록 구성하거나, 동일한 폭일 경우 더 조밀하게 배치할 수 있으며, 또한, 전원연결부(133)가 복수 개로 구비되는 경우, 서로 다른 전원 용량으로 발열부재(135)의 배치를 달리할 수 있다.
전원연결부(133)가 복수 개로 구비되는 경우, 각 전원연결부(133)에 연결된 발열부재(135)간에는 상기 발열부(134) 내에서 서로 접촉되지 않게 배치하는 것이 바람직하다.
탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 히팅 유닛(120)의 전면 부위에 배치하는 실시례로서는, 히팅 유닛(120)에 배치된 기판 또는 기판에 설치된 방열판 위에 탄소나노튜브 히트를 포함하는 발열부재(135)가 스크린 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 스크린 인쇄 방식으로 형성함으로써, 정밀 제작이 가능하며, 열원과 피 가열체와의 거리가 짧아 승온 속도가 빠르고 열 교환 면적이 넓어 효율이 높은 장점이 있다.
히팅 유닛(120)에 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 형성하는 다른 실시례로서는 기판 또는 기판에 설치된 방열판 위에 홈을 형성하고, 상기 홈에 상기 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 배치할 수 있다.
탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)를 형성하는 또 다른 실시례로서는 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)가 형성된 기판과 히팅 유닛(120)의 전면부에 배치되는 커버를 각각 구비하고, 상기 커버의 일면과 히팅 유닛(120) 사이에 상기 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)가 형성된 기판이 배치되도록 구성 할 수 있다.
상기의 실시례에서 커버는 상기 히팅 유닛(120)에 일체로 형성될 수 있으며, 다른 실시례로서는 별도로 구비되어 체결부재에 의해 체결될 수도 있으며, 구체 배치 형태는 이에 한정되지 아니한다.
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 히팅 유닛의 후면을 보여주는 도면이다.
도 4(a)를 참조하면, 히팅 유닛(120)에는 체결공(138)이 형성될 수 있으며, 상기 체결공(138)을 통해 단열재(136) 및 냉각판(137)이 체결될 수 있으며, 상기 체결공(138)은 열팽창을 고려하여 장공의 형상이 바람직하다.
즉, 상기 체결공(138)을 통해 체결구에 의해 히팅 유닛 본체(120)에 단열재(136) 및 냉각판(137)을 결합시켜 구성할 수 있는데, 이 경우에 상기 도 3b의 실시례에서와 같이 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)가 형성된 기판이 적용되는 경우에는 상기 기판도 함께 상기 체결구에 의해 체결될 수 있다.
체결구에 의한 체결의 실시례로서는 나사, 볼트 및 너트를 이용하여 체결할 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 가령, 히팅 유닛 본체(120), 단열재(136), 냉각판(137) 및 탄소나노튜브 히트의 발열부재(135)가 형성된 기판 중 적어도 어느 하나에는 홈이 형성되고 다른 어느 하나에는 걸림돌기가 형성되어, 걸림돌기를 홈에 끼워 체결할 수 있다.
히팅 유닛(120)의 후면 부위에는 도 4(c)에서 보여주는 바의 냉각 판(137)이 배치되면, 상기 냉각 판(137)의 내측에는 도 4(b)에서와 같은 단열재(136)이 배치될 수 있으며, 단열재(136)와 냉각판(137)이 볼트, 나사 등으로 먼저 결합 후, 일체로 된 단열재(136) 및 냉각 판(137)을 히팅 유닛의 본체(120)에 결합할 수 있다.
실시례에 의한 단열재로는 에폭시 유리를 포함하며, 두께는 5mm~20mm일 수 있으며, 냉각 판(137)의 두께는 10mm~30mm일 수 있다.
실시례에 의한 냉각 판(137) 및 단열재(136)의 구성으로, 히팅 유닛(120)과 외부 주변 온도에 대한 영향을 최소화할 수 있게 된다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파워모듈용 소결 장치는 고온에서의 고 정밀 균일성을 통하여 보다 넓은 면적에서 제품의 대형화를 달성할 수 있는 한편, 복수의 제품을 동시에 제조하여 제품의 양산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 본 발명은 다양한 공정 조건 변경을 정밀하고 쉽게 바꿀 수 있어 다양한 모델의 제품 제작에 용이하며, 아울러 본 발명은 상온 또는 고온에서 일정하고 균일한 압력을 가할 수 있어, 사용 목적에 따라서 합착, 접합, 성형 등 고 정밀 균일 압력이 요구되는 다양한 목적의 장치로도 사용하는 것이 가능하다.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
110 : 서보 프레스 유닛 120 : 히팅 유닛
121 : 제1 히팅 플레이트 122 : 제2 히팅 플레이트
130 : 볼 가이드 포스트 131 : 제1 히팅 플레이트 가이드 포스트
132 : 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트
133 : 전원연결부 134 : 발열부
135 : 발열부재 136 : 단열재
137 : 냉각 판 138 : 체결공
140 : 제1 베이스 플레이트 150 : 제2 베이스 플레이트
160 : 베이스 플레이트 연결 포스트 170 : 메인 프레임

Claims (9)

  1. 메인 프레임;
    서보 모터로 제어되는 서보 프레스 유닛;
    상기 서보 프레스 유닛의 하부에 배치되며, 상기 서보 프레스 유닛의 구동에 따른 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 어느 하나의 이동시, 상기 서보 프레스 유닛을 지지하는 제1 베이스 플레이트;
    상기 제1 베이스 플레이트의 하부에 배치되며, 히팅 열원을 제공하는 제1 및 제2 히팅 플레이트를 포함하여, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 어느 하나는 상기 서보 프레스 유닛의 구동에 의해 이동 가능하게 배치되며, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 다른 하나는 고정되게 배치되는 히팅 유닛; 및
    상기 제1 베이스 플레이트의 하부에 배치되며, 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트 포함하며, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 적어도 어느 하나의 이동이 있는 경우에 이동을 안내하는 볼 가이드 포스트;
    상기 메인 프레임 상부에 배치되며, 상기 제2 히팅 플레이트 및 상기 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트를 지지하는 제2 베이스 플레이트;를 포함하고,
    상기 제2 베이스 플레이트 상부에 이격되어 상기 제1 베이스 플레이트가 배치되며,
    상기 제2 베이스 플레이트 상에 상기 제2 히팅 플레이트가 배치되는 파워모듈용 소결 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 베이스 플레이트를 연결하는 베이스 플레이트 연결 포스트를 더 포함하는 파워모듈용 소결 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 가이드 포스트는 각각 복수 개로 구비되어, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트의 측면에 각각 배치되는 파워모듈용 소결 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 유닛의 히팅 열원은 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 파워모듈용 소결 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 유닛의 재질은 스테인레스인 것을 특징으로 하는 파워모듈용 소결 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 적어도 어느 하나는, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트가 마주보는 전면 부위에 발열부재가 굴곡진 형태로 배치되는 파워모듈용 소결 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 히팅 플레이트 중 적어도 어느 하나는, 상기 제1 및 제2 히팅 플레이트가 마주보는 면의 후면 부위에 단열재와 냉각 판을 포함하는 파워모듈용 소결 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단열재와 상기 냉각 판은 볼트로서 상기 히팅 플레이트에 고정되는 파워모듈용 소결 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베이스 플레이트의 두께는 90mm에서 110mm이며,
    상기 제2 베이스 플레이트의 두께는 50mm에서 70mm인 파워모듈용 소결 장치.
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