KR20200001373A - 용접팁 및 이를 포함하는 용접 장치 - Google Patents

Abstract

용접팁에 대한 열 공급량을 보다 정확하고 정밀하게 제어할 수 있고, 순간적으로 고열을 가하여 솔더를 사용하지 않고도 용접을 수행할 수 있도록, 두 개로 분리되어 서로 이격되고 각각 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 제1 부재와 제2 부재, 상기 제1 부재와 제2 부재의 선단을 이루며 서로 연결되어 전류 인가시 발열되는 팁부, 상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 설치되는 절연체를 포함하는 용접팁을 제공한다.

Description

용접팁 및 이를 포함하는 용접 장치{WELDING TIP AND WELDING APPARATUS WITH THE SAME}

본 개시내용은 용접팁과 용접 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)에는 각종 전자 부품들이 솔더링(soldering) 공정을 통해 접합되어 기판의 회로와 연결된다. 솔더링은 납땜을 이용한 접합기술로서, 가열된 용접팁을 이용하여 솔더를 녹여 부품을 접합한다.

솔더링을 위한 장치는 용접팁과 용접팁을 가열하기 위한 히터를 구비하여, 가열된 용접팁으로 솔더에 열을 가하는 구조로 되어 있다. 최근 들어, 전자 제품들이 소형화되고 고성능화됨에 따라 인쇄회로기판에 실장되는 부품들도 소형화, 고밀도화 및 고집적화되고 있다.

이에, 각 부품 사이 접합가능한 영역의 면적이 줄면서 보다 정밀한 용접이 요구되고 있다. 용접팁을 간접 가열하여 솔더링하는 경우 용접팁에 대한 열 공급량을 정밀하게 제어하기 어렵고, 용접팁의 가열과 냉각이 신속하게 이루어지기 어렵다. 또한, 솔더를 이용해야 하므로 접합 영역의 크기를 줄이기 어렵고, 접합 불량이 발생될 수 있다.

본 과제는 용접팁에 대한 열 공급량을 보다 정확하고 정밀하게 제어할 수 있도록 된 용접팁 및 이를 포함하는 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 과제는 순간적으로 고열을 가하여 솔더를 사용하지 않고도 용접을 수행할 수 있도록 된 용접팁 및 이를 포함하는 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 구현예의 용접팁은, 두 개로 분리되어 서로 이격되고 각각 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 제1 부재와 제2 부재, 상기 제1 부재와 제2 부재의 선단을 이루며 서로 연결되어 전류 인가시 발열되는 팁부, 상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 설치되는 절연체를 포함할 수 있다.

상기 용접팁은 상기 팁부로 갈수록 직경이 작아지는 구조일 수 있다.

상기 용접팁은 팁부쪽 선단부에 단차 가공되어 단면적을 줄인 구조일 수 있다.

상기 용접팁은 축방향 양 선단 사이에서 용접팁의 중심을 관통하여 형성되어 상기 제1 부재와 제2 부재 사이를 절단하기 위한 커터가 삽입되는 삽입홀을 더 포함할 수 있다.

본 구현예의 용접장치는, 용접팁을 고정하는 클램핑부, 상기 용접팁에 전류를 인가하기 위한 전원공급부를 포함할 수 있다.

상기 용접장치는 상기 전원공급부에 연결되어 용접팁으로 인가되는 전류를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 용접팁에 직접 전류를 인가하여 발열시킴으로써, 용접팁의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

용접팁의 온도를 높여 급속도로 높여 용접부에 고온의 열을 신속하게 가할 수 있게 된다. 이에, 솔더를 사용하지 않고도 모재에 대한 용접이 가능하다.

솔더를 사용하지 않고도 용접을 수행할 수 있어, 고집적화가 요구되는 제품에 대해서도 보다 정밀하게 용접을 수행할 수 있고, 용접 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 용접팁을 장착한 용접장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 용접팁의 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 실시예에 따른 용접팁의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 용접장치를 나타내고 있다.

본 실시예의 용접장치(50)는 용접 위치에 열을 가하기 위한 용접팁(10)에 직접 전류를 인가하여 용접팁을 발열시키는 구조일 수 있다.

이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 용접장치(50)는 용접 위치에 열을 가하기 위한 용접팁(10), 용접팁(10)을 고정하는 클램핑부(60), 용접팁(10)에 전류를 인가하기 위한 전원공급부(70)를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 용접장치는 전원공급부(70)에 연결되어 용접팁(10)으로 인가되는 전류를 제어하는 제어부(80)를 더 포함할 수 있다.

이에, 용접팁(10)은 전원공급부(70)에서 직접 인가된 전류에 의해 발열되어 용접에 필요한 열을 발생하게 된다. 전류를 직접적으로 인가받아 발열되는 용접팁(10)의 상세한 구조에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

클램핑부(60)는 용접팁(10)을 가압하여 고정하기 위한 것으로 그 구조나 형태는 다양하게 변형가능하다. 예를 들어, 클램핑부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 마주하는 클램핑암을 포함하여, 두 개의 클램핑암 사이에 용접팁(10)이 끼워져 가압 고정되는 구조일 수 있다.

전원공급부(70)는 용접팁(10)에 전기적으로 연결되어 설정된 전류를 인가한다. 전원공급부(70)는 용접팁(10)에 접하여 전류를 인가하는 단자(72)를 포함할 수 있다. 단자(72)는 클램핑부(60)에 의해 고정된 용접팁(10)에 접촉되어 용접팁(10)과 전원공급부(70) 사이를 전기적으로 연결한다. 본 실시예에서, 전원공급부(70)에 연결된 단자(72)는 클램핑부(60)의 클램핑암에 설치될 수 있다. 이에, 클램핑암이 용접팁(10)을 가압 고정하게 되면 단자가 용접팁(10)에 접촉되어 전기적으로 연결된다. 상기한 구조 외에 전원공급부(70)와 용접팁(10) 사이의 전기적 연결은 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 본 실시예는 전원공급부(70)와 용접팁(10)이 직접 전기적으로 연결되는 구조면 모두 적용가능하다.

제어부(80)는 전원공급부(70)에 연결되어 전원공급부(70)를 제어한다. 제어부(80)의 출력 신호에 따라 전원공급부(70)는 필요한 전류를 용접팁(10)으로 인가한다. 이와 같이, 제어부(80)를 통해 용접팁(10)으로 인가되는 전류를 다양하게 제어함으로써, 용접팁(10)의 발열 온도, 시간 등을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

용접팁(10)은 직접 인가된 전류에 의해 가열되어 용접 대상에 고열을 가할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 용접팁의 구조에 대해 설명한다.

본 실시예의 용접팁(10)은, 두 개로 분리되어 서로 이격되고 각각 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 제1 부재(12)와 제2 부재(14), 제1 부재(12)와 제2 부재(14)의 선단을 이루며 서로 연결되어 전류 인가시 발열되는 팁부(16), 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이에 설치되는 절연체(18)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 용접팁(10)은 원형 단면 형태로 길게 연장된 바 구조물로, 일측 선단은 팁부(16)로 갈수록 직경이 작아지도록 다각뿔 형태를 이룰 수 있다. 이에, 실질적으로 고열을 발생하여 모재에 용접을 수행하는 팁부(16)의 크기가 뾰족하게 형성되어 미세한 영역에 열을 가해 용접을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 용접팁(10)은 팁부(16)쪽 선단부에 단차 가공되어 단면적을 줄인 구조일 수 있다. 팁부(16)쪽 선단부라 함은 팁부(16)가 형성된 선단 부분으로, 직경이 줄어 다각뿔 형태로 뾰족하게 형성되는 부분을 의미할 수 있다. 이에, 저항 발열부인 팁부(16) 쪽의 단면적을 보다 줄일 수 있고, 보다 정밀한 용접을 수행할 수 있게 된다.

용접팁(10)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 용접팁(10)은 선단의 팁부(16)에서 급속도록 고열에 도달할 수 있도록, 높은 전기 저항율을 갖는 재질의 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 용접팁(10)은 고열에 충분히 견딜 수 있도록 내열성 재질의 금속으로 이루어질 수 있다.

제1 부재(12)와 제2 부재(14)는 반원형 단면 구조로 서로 대향 배치되어 용접팁(10)을 이룬다. 용접팁(10)의 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 및 팁부(16)는 한 몸체를 이룰 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 용접팁(10)은 한 몸체를 절단하여 형성할 수 있다. 즉, 용접팁(10)은 팁부(16)를 제외하고 이등분으로 절단되어 분리된 부분인 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 및 비절단되어 연결된 부분인 팁부(16)를 형성할 수 있다.

본 실시예에서, 단일 몸체를 이루는 용접팁(10)을 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 절단하기 위해, 용접팁(10) 일측에는 커터 삽입을 위한 삽입홀(19)이 형성될 수 있다. 삽입홀(19)은 용접팁(10)의 축방향 양 선단 사이에서 용접팁(10)의 중심을 관통하여 형성될 수 있다.

이에, 삽입홀(19)로 용접팁(10) 절단을 위한 커터를 용이하게 삽입하여, 용접팁(10)의 중심축선을 따라 커터를 이동시켜 용접팁(10)을 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 절단할 수 있게 된다. 삽입홀(19)은 용접팁(10)의 양 선단 사이에 형성됨으로써, 커터에 의한 용접팁(10)의 절단 역시 용접팁(10) 양 선단 사이인 삽입홀(19) 형성 위치에서부터 시작된다. 따라서, 커터를 이용하여 용접팁(10)을 절단하는 과정에서 용접팁(10)의 양 선단은 계속 붙어 있는 상태를 유지하게 된다. 이에, 용접팁(10)의 제1 부재(12)와 제2 부재(14)의 축방향 양 선단이 서로 연결되어 지지됨으로써 절단 과정에서 용접팁(10)이 파손되거나 절단 불량이 발생되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 삽입홀(19)을 형성하지 않고 용접팁(10)의 일측 선단에서부터 커터를 이용하여 용접팁(10)을 절단하는 경우, 용접팁(10)이 커터에 의해 파손되거나 떨어져나가 절단 불량이 발생할 수 있다. 삽입홀(19)은 커터가 용이하게 삽입될 수 있도록, 커터의 두께 이상의 직경으로 형성될 수 있다.

용접팁(10)은 이러한 구조 외에 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어 용접팁(10)은 반원 단면 형태로 된 두 개의 분리된 부재를 이격 배치하고 두 부재의 선단만을 접합하여 형성할 수 있다.

제1 부재(12)와 제2 부재(14)는 용접팁(10)의 몸체를 이룸과 더불어, 서로 분리 이격되어 각각 서로 상이한 극성의 전류 인가를 위한 접촉 단자의 역할을 수행한다. 외부의 전원공급부(70)에 연결된 단자(72)가 각각 제1 부재(12)와 제2 부재(14)에 접촉되어 전류를 인가할 수 있다.

서로 분리 이격된 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 각각에 서로 상이한 극성의 전류가 인가된다. 예를 들어, 제1 부재(12)에는 양극의 전류가 인가되고 제2 부재(14)에는 음극의 전류가 인가될 수 있다.

분리된 제1 부재(12)와 제2 부재(14)는 팁부(16)로 연결되어 있어, 용접팁(10)은 전원공급부(70)와의 사이에 전기 회로적으로 연결된다. 팁부(16)는 제1 부재(12)와 제2 부재(14)를 전기적으로 연결하는 매우 협소한 단면적을 갖는 영역이다. 이에, 팁부(16)는 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 전류 인가시 발열되는 저항 발열체로 작용을 하게 된다.

따라서, 서로 분리되어 이격된 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 전류를 인가하게 되면 전류는 팁부(16)로 흐르게 되고, 팁부(16)가 저항발열되면서 순간적으로 고열을 발생하게 된다.

본 실시예에서, 분리 이격된 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이에는 절연체(18)가 더 설치될 수 있다. 절연체(18)는 제1 부재(12)와 제2 부재(14)를 전기적으로 절연한다. 절연체(18)는 예를 들어, 운모와 같이 고온에서 상태 변화없이 견딜 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 절연체(18)는 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이에 축방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 절연체(18)는 대략 용접팁(10) 절단에 따라 형성된 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이 간격에 대응되는 두께와 대응되는 단면 형태로 형성되어 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이에 삽입 설치된다.

이에, 절연체(18)는 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이를 차단하여 팁부(16)를 제외하고 제1 부재(12)와 제2 부재(14) 사이가 전기적으로 접속되는 것을 방지한다.

이하, 본 실시예에 따른 용접팁(10)의 작용에 대해 설명하면, 외부로부터 전원이 공급되면 용접팁(10)의 제1 부재(12)와 제2 부재(14)에 각각 양극과 음극의 전류가 직접 인가된다. 이에, 외부의 전원공급부(70)와 용접팁(10)의 전기 회로가 연결되면서, 용접팁(10)의 팁부(16)로 전류가 흐르게 된다.

제1 부재(12)와 제2 부재(14)를 통해 팁부(16)로 흐르는 전류에 의해 팁부(16)에 저항발열이 발생하여 순간적으로 고열로 발열된다. 외부의 전류 공급을 제어하여 용접팁(10)으로 인가되는 전류를 차단하게 되면 전기 회로는 단절되고 용접팁(10)의 팁부(16)는 급속하게 냉각된다.

이와 같이, 용접팁(10)에 직접 전류를 인가 또는 차단함으로써 용접팁(10)의 팁부(16)를 급속으로 고온 가열하고 급속으로 냉각할 수 있게 된다.

이에, 신속한 용접 작업을 수행할 수 있으며, 인가되는 전류량을 제어하여 용접팁(10)의 온도를 미세하게 조절하여 보다 정밀한 용접 작업을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따라 용접팁(10)으로 전류를 인가하게 되면 팁부(16)의 온도는 순간적으로 수백 내지 수천℃로 가열된다. 이에, 고온의 팁부(16)를 모재에 가압 접촉함으로써, 별도의 솔더를 사용하지 않고도 모재에 대한 용접을 수행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 용접팁 12 : 제1 부재
14 : 제2 부재 16 : 팁부
18 : 절연체 19 : 삽입홀
50 : 용접장치 60 : 클램핑부
70 : 전원공급부 72 : 단자
80 : 제어부

Claims (6)

1. 두 개로 분리되어 서로 이격되고 각각 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 제1 부재와 제2 부재,
   상기 제1 부재와 제2 부재의 선단을 이루며 서로 연결되어 전류 인가시 발열되는 팁부, 및
   상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 설치되는 절연체
   를 포함하는 용접팁.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용접팁의 축방향 양 선단 사이에서 용접팁의 중심을 관통하여 형성되어 상기 제1 부재와 제2 부재 사이 절단을 위한 커터가 삽입되는 삽입홀을 더 포함하는 용접팁.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 용접팁은 상기 팁부로 갈수록 직경이 작아지는 용접팁.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 용접팁은 팁부쪽 선단부에 단차 가공되어 단면적을 줄인 용접팁.
5. 용접팁을 고정하는 클램핑부, 및 상기 용접팁에 전류를 인가하기 위한 전원공급부를 포함하고,
   상기 용접팁은 두 개로 분리되어 서로 이격되고 각각 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 제1 부재와 제2 부재, 상기 제1 부재와 제2 부재의 선단을 이루며 서로 연결되어 전류 인가시 발열되는 팁부, 및 상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 설치되는 절연체를 포함하는 용접 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 전원공급부에 연결되어 용접팁으로 인가되는 전류를 제어하는 제어부를 더 포함하는 용접 장치.

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