KR20090057633A - 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 그 단결정연결단자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 그 단결정 연결단자에 관한 것으로, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속으로 단결정을 육성시키는 단계와; 상기 육성된 단결정을 전기전자 커넥터용 연결단자의 형상으로 가공시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 이에 의해 제조된 단결정 연결단자를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 금속 단결정을 육성한 뒤 이를 소정 형상의 단결정 연결단자로 성형하여, 전기전자 장치의 연결용 커넥터의 단부에 결합하므로써, 고해상도, 고출력, 노이즈 제거 등의 이점이 있으며, 특히 영상이나 음향기기에 사용될 때 하이-앤드 영상 및 음향을 느낄 수 있는 이점이 있다.

단결정 커넥터 연결단자 고품위 초크랄스키

Description

전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 그 단결정 연결단자{manufacturing method of single crystal terminal for electric connector and the single crystal terminal}

본 발명은 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 그 단결정 연결단자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단결정육성 방법을 이용하여 단결정을 성장시킨 후, 제조된 단결정을 이용하여 여러 목적의 연결단자를 형성시키는 단결정 연결단자 제조방법 및 그 단결정 연결단자에 관한 것이다.

본 발명에서의 전기전자 커넥터는 각종 전기전자 장치를 상호 연결시키고, 전기전자 신호의 송수신을 위한 것으로, 상기 커넥터의 일단부 또는 양단부에는 일반적으로 연결단자가 형성되어 있다.

이러한 커넥터의 고품위를 위한 연구는 최근까지 활발히 진행되고 있으나, 이는 커넥터에 있어서 케이블에 집중되어 있는 실정으로, 커넥터와 전기전자 장치가 직접적으로 접촉되게 되는 연결단자에 대한 연구는 미비하였다.

종래의 연결단자는 일반 합금을 사용목적에 따라 다양한 형상으로 주물 또는 사출성형하여 전기전자 커넥터의 단부에 고정시켜 사용하여 왔다.

이에 의해 완전한 고품위의 커넥터를 개발을 위해서는 커넥터에 있어서 케이블뿐만 아니라 연결단자에 대한 고품위도 함께 병행되어야 하여야 한다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 금속 단결정을 육성한 뒤 이를 소정 형상으로 가공하여 고품위의 단결정 연결단자를 얻을 수 있는 전기전자 커넥터용 연결단자의 제조방법 및 그 연결단자의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속으로 단결정을 육성시키는 단계와; 상기 육성된 단결정을 전기전자 커넥터용 연결단자의 형상으로 가공시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법 및 이에 의해 제조된 단결정 연결단자를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 단결정 육성단계는, 상기 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 상기 금속의 종자결정을 시드로 이용하는 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결단자 가공단계는, 상기 육성된 단결정을 절단하여 원통 또는 사각블럭 형상으로 1차가공시키는 단계와; 상기 1차가공된 단결정 블럭을 전기전자 부품용 커넥터용 연결단자의 형상으로 2차가공시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 2차가공 단계는, 상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 지름에 대응되게 절단시켜 1차가공품을 형성시킨 후, 상기 1차가공품을 연결단자의 길이에 대응되게 절단시켜 원통형의 2차가공품을 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2차가공 단계는, 상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 단면형상에 대응되게 절단시켜 1차가공품을 성형시킨 후, 상기 1차가공품을 연결단자의 폭에 대응되게 절단시켜 2차가공품을 성형시키는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 2차가공 단계는, 방전가공 또는 워터젯가공에 의하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2차가공 단계는,

상기 1차가공된 단결정을 판상으로 절단하여 여러 장으로 배열한 상태에서 다수개의 연결단자를 동시에 성형하는 것을 특징으로 하며, 금형프레스, 방전가공, 워터젯가공 중의 어느 하나에 의한 것이 바람직하다.

한편, 상기 단결정 연결단자는, 표면에 전도성 금속을 코팅시키는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의한 본 발명은, 금속 단결정을 육성한 뒤 이를 소정 형상의 단결정 연결단자로 성형하여, 전기전자 장치의 연결용 커넥터의 단부에 결합하므로써, 고해상도, 고출력, 노이즈 제거 등의 이점이 있으며, 특히 영상이나 음향기기에 사용될 때 하이-앤드 영상 및 음향을 느낄 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 육성하고자 하는 금속 덩어리(금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 기타 이들 중 하나의 금속 덩어리)를 성장도가니(BN도가니, 석영도가니, 흑연도가니, 알루미나도가니 등)에 넣어서, 상기 금속덩어리가 포함되어 있는 성장도가니를 유도코일을 이용한 유도가열 또는 탄소히터를 이용하여 상기 금속덩어리를 용융시킨다. 본 발명에서는 성장도가니로 흑연도가니를 사용하거나 또는 흑연도가니를 외부도가니로 사용하고 BN도가니, 석영도가니, 알루미나도가니 중 하나를 내부도가니로 사용하는 이중 구조도가니를 이용하였다.

본 발명에서는 구리와 은 단결정을 육성하는 방법에 대해 상세히 기술하기로 한다.

여기서 구리와 은은 탄소와 급격하게 화학적 결합을 하지 않으므로 성장도가니를 흑연도가니 또는 외부도가니가 흑연도가니인 이중 구조도가니를 사용하였다. 성장도가니를 발열체로 사용하는 이유는 금속 단결정이 육성되어지면서 도가니에 잔류한 용융상태의 덩어리 양이 감소되는 경우에 유도 가열의 온도 조절이 어렵다는 것이다. 그래서 성장도가니를 발열체로 사용하여 도가니 자체의 온도를 제어하는 것이 금속단결정을 육성하는데 용이하다는 것이다. 성장도가니와 일반 구리와 은은 RF코팅을 이용하여 금속의 녹는점까지 유도가열한다. 구리와 은의 녹는점이 각각 1083℃, 962℃이므로 녹는점보다 30℃ 정도 높은 온도까지 가열하여 구리와 은을 완전히 녹인다.

그리고 원하는 결정구조를 지닌 종자결정을 제조하여 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성시키게 된다. 종자결정은 (100), (110), (111) 방향으로 막대모양으로 각각 제조된 것이다. 또한 구리 단결정을 육성하기 위해 성장온도는 1100℃~1000℃의 범위 내에서 실시하였으며, 은 단결정을 육성하기 위해 성장온도는 1000℃~900℃의 범위 내에서 실시하였고, 액상의 온도를 0.1~1℃/min 범위 내에서 조절해가면서 성장시키는 종자결정을 이용한 초크랄스키 방법으로 구리와 은의 고순도 금속 단결정을 육성한다.

상기에서는 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성하는 방법에 대해 설명하였으나 브리지만 방법에 의해 단결정을 형성하여도 무방하며 이는 본 발명의 범주에 속하는 것은 자명하다.

상기의 과정을 거치면 도 1과 같은 형상과 유사한 구리 또는 은단결정이 형성되며, 도 1은 은단결정을 나타낸 것이다.

이렇게 육성된 단결정은 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 10cm 이상의 크기를 가지게 되며, 이러한 단결정 덩어리의 절단 및 가공 과정을 거쳐 최종 목적하는 형상의 연결단자를 제조할 수 있는 것이다.

본 발명의 설명에서는 원통형의 핀과 말굽형 형상으로 형성된 연결단자의 경우에 대해 설명하고자 하며, 전기전자 장치의 용도 및 신호 송수신 종류에 따라 다양한 형상의 연결단자를 제조할 수 있음은 자명하다. 그 사용분야로는 오디오-비디오 기기 연결용 커넥터의 연결단자, 녹음용 케이블 단자, 계측기 단자, 전원코드 단자, 영상용 HDMI 단자, RF마이크로웨이브 동축케이블 단자, 의료용 영상케이블 접촉 단자, S-VIDEO연결단자, Y연결단자, 컴퍼넌트연결단자, 스피커연결단자, TV 동축연결단자, 디지털연결단자(코엑셜/옵티컬), 서브우퍼연결단자, DVI-HDMI연결단자, 가정용 전원연결단자, 75Ω RCA 동축디지털연결단자, 의료용 내시경연결단자, 정밀 산업용 로봇 연결연결단자, 75Ω BNC 동축디지털연결단자, 밸런스 라인연결단자, 고화질 전송용 S-VHS 비디오연결단자, 고화질분리형 콤포넌트 영상연결단자 등으로 활용되어 진다.

도 5 내지 도 8은 전기전자 커넥터의 단결정 연결단자의 몇가지 적용예를 도시한 것으로, 도 5는 녹음용 기기 연결용 커넥터, 도 6은 오디오-비디오 기기 연결용 커넥터, 도 7은 영상용 HDMI 케이블 및 도 8은 전원코드단자를 나타낸 것이다. 각 커넥터 또는 케이블의 접촉부분인 연결단자의 재료가 단결정으로 형성된 것이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형의 핀 형상으로 형성된 연결단자의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.

상기에서 구리 또는 은으로 육성된 단결정 덩어리는 외형이 다소 불규칙하게 성형되므로, 이를 1차적으로 절단하여 원통블럭 또는 사각블럭(100) 형상으로 1차가공한다. 여기에서 원통블럭 또는 사각블럭에 한정하지 않으며, 2차가공을 거쳐 최종 성형되는 연결단자의 형상에 따라 소재의 낭비를 최대한 줄이면서, 가공하기 용이한 형상의 블럭으로 가공시킬 수 있다.

그 다음, 상기 원통블럭 또는 사각블럭(100)을 원통형의 핀의 지름에 대응되게 절단시키며, 이를 1차가공품(200)이라고 한다. 일반적으로 상기 원통블럭 또는 사각블럭(100)은 연결단자의 크기보다 훨씬 크게 형성되므로, 상기 1차가공품(200)은 하나의 원통블럭 또는 사각블럭(100)에서 다수개가 나올 수 있으며, 길이도 최종 연결단자의 형상에 비해 길게 형성되게 된다.

상기 1차가공품(200)을 연결단자의 길이에 대응되게 절단시켜 원통형의 2차가공품(300)을 형성시키며, 이를 최종 사용목적에 따라 단부나 측면 등을 가공하여 원통형의 연결단자를 완성시키게 된다.

한편, 연결단자의 형상이 말굽형 또는 Y자형상으로 형성된 경우에 대해 살펴보고자 한다. 즉, 이는 상기 원통형의 핀에 비해 연결단자가 판상이나 사각형상으로 형성된 경우이다.

상기와 동일하게 원통블럭 또는 사각블럭(100) 형상으로 1차가공된 단결정 블럭에서, 2차적으로 연결단자를 성형한다. 말굽형 또는 Y자형상의 연결단자는 일반적으로 사각블럭이 소재의 낭비가 적으며 가공하기가 용이한 편으로, 사각블럭에서 연결단자를 성형하는 방법에 대해 설명하고자 한다.

상기 사각블럭(100)을 연결단자의 단면형상, 즉, 대략 Y자에 대응되게 절단시켜 1차가공품(200)을 성형시킨다. 상기 1차가공품(200)은 전체적인 형상이 도 3에 도시된 바와 같이, 단면은 연결단자의 형상에 대응되나 두께가 두껍게 형성되게 되며, 이를 연결단자의 폭에 대응되게 절단하여 2차가공품(300)을 형성시키며, 이를 최종 사용목적에 따라 단부나 측면 등을 가공하여 Y자형 또는 말굽형의 연결단자를 완성시키게 된다.

여기에서 각 가공 및 절단 단계에서는 와이어컷(10)에 의한 방전가공 또는 워터젯가공에 의하며, 필요에 의해 다양한 절단 및 가공 방식을 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 또 다른 방법으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기에서 1차가공된 단결정 원통블럭 또는 사각블럭(100)을 연결단자의 두께에 대응하는 정도의 판상으로 절단하여 여러 장으로 배열한 상태에서 다수개의 연결단자를 동시에 성형할 수 있으며, 이는 금형프레스(20), 와이어컷(10)에 의한 방전가공, 워터젯 가공 등의 방법 중에서 선택하여 구현할 수 있다.

또한, 상기에서 완성된 단결정 연결단자의 표면에 전도성이 높은 금속, 바람직하게는 로듐을 코팅하면, 충격 등의 외부 손상에 의해 변질되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 단결정 표면에서는 일방향 증착이 되기 때문에 전기적 및 광학적 특성이 우수한 특징이 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이 육성된 단결정 금속으로부터 제조된 연결단자는 고품위 커넥터, 특히 단결정 와이어가 내장된 커넥터 단부에 결합되어, 영상 및 음향 기기 등과의 연결에 있어서 전기적 신호의 품질을 향상시키게 된다.

도 1 - 본 발명의 실시예에 따라 형성시킨 은단결정 사진을 나타낸 도.

도 2 - 본 발명에 따른 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자가 원통형인 경우의 제조방법에 대한 모식도.

도 3 - 본 발명에 따른 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자가 Y자형인 경우의 제조방법에 대한 모식도.

도 4 - 본 발명에 따른 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자가 Y자형인 경우 금형프레스를 이용한 제조방법에 대한 모식도.

도 5 ~ 도 8 - 본 발명에 따른 전기전자 커넥터의 단결정 연결단자의 몇가지 적용예를 나타낸 도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

10 : 와이어컷 20 : 금형프레스

100 : 원통블럭 또는 사각블럭 200 : 1차가공품

300 : 2차가공품

Claims (17)

1. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속으로 단결정을 육성시키는 단계와;

   상기 육성된 단결정을 전기전자 커넥터용 연결단자의 형상으로 가공시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단결정 육성단계는,

   상기 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 상기 금속의 종자결정을 시드로 이용하는 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 연결단자 가공단계는,

   상기 육성된 단결정을 절단하여 원통블럭 또는 사각블럭(100) 형상으로 1차가공시키는 단계와;

   상기 1차가공된 단결정 원통블럭 또는 사각블럭(100)을 전기전자 부품용 커넥터용 연결단자의 형상으로 2차가공시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 2차가공 단계는,

   상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 지름에 대응되게 절단시켜 1차가공품(200)을 형성시킨 후, 상기 1차가공품(200)을 연결단자의 길이에 대응되게 절단시켜 원통형의 2차가공품(300)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 2차가공 단계는,

   방전가공 또는 워터젯가공에 의하는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 2차가공 단계는,

   상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 단면형상에 대응되게 절단시켜 1차가공품(200)을 성형시킨 후, 상기 1차가공품(200)을 연결단자의 폭에 대응되게 절단시켜 2차가공품(300)을 성형시키는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 2차가공 단계는,

   방전가공 또는 워터젯가공에 의하는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 2차가공 단계는,

   상기 1차가공된 단결정을 판상으로 절단하여 여러 장으로 배열한 상태에서 다수개의 연결단자를 동시에 성형하는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 2차가공 단계는

   금형프레스(20), 방전가공, 워터젯가공 중의 어느 하나에 의한 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 단결정 연결단자의 표면에 전도성 금속을 더 코팅시키는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 제조방법.
11. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속으로 육성된 단결정을 가공하여 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자의 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
12. 제11항에 있어서, 상기 육성된 단결정은,

    상기 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 상기 금속의 종자결정을 시드로 이용하는 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의하여 성형되는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
13. 제11항에 있어서, 상기 연결단자는,

    상기 육성된 단결정을 절단하여 원통블럭 또는 사각블럭(100) 형상으로 1차가공되어, 전기전자 부품용 커넥터용 연결단자의 형상으로 2차가공되는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
14. 제13항에 있어서, 상기 단결정 연결단자의 2차가공은,

    상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 지름에 대응되게 절단시켜 1차가공품(200)을 형성시킨 후, 상기 1차가공품(200)을 연결단자의 길이에 대응되게 절단시켜 원통형의 2차가공품(300)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
15. 제11항에 있어서, 상기 단결정 연결단자의 2차가공은,

    상기 1차가공된 단결정을 상기 연결단자의 단면형상에 대응되게 절단시켜 1차가공품(200)을 성형시킨 후, 상기 1차가공품(200)을 연결단자의 폭에 대응되게 절단시켜 2차가공품(300)을 성형시키는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
16. 제11항에 있어서, 상기 단결정 연결단자의 2차가공은,

    상기 1차가공된 단결정을 판상으로 절단하여 여러 장으로 배열한 상태에서 다수개의 연결단자를 동시에 성형하는 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.
17. 제11항 내지 16항의 어느 한 항에 있어서, 상기 단결정 연결단자는,

    표면에 전도성 금속이 더 코팅된 것을 특징으로 하는 전기전자 커넥터용 단결정 연결단자.

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