KR20230073328A - 부하-표시 연결 구성요소들의 제조 방법 및 이에 대응하는 부하-표시 연결 구성요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 연결 요소(10)와 압전 초음파 트랜스듀서(20)가 제공되고 상호 연결되는 부하-표시 연결 구성요소들(1)의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 상기 연결 요소(10)의 표면(14) 상에 층 구조를 형성하는 단계로서, 상기 층 구조는, 상기 연결 요소(10)의 표면(14)으로부터 순서대로: - 선택적으로 제 1 남땜 층(16); - 반응성 층(30); - 선택적으로 제 2 납땜 층(22); 및 - 초음파 트랜스듀서(20)를 포함한다. 상기 반응성 층(30)은 열, 전자기 복사 또는 전류에 의한 활성화에 의한 발열 반응에 적합하도록 형성된다. 순차적으로, 지정된 접촉 압력을 생성하도록, 상기 초음파 트랜스듀서(20)가 상기 연결 요소(10)의 방향으로 압착되며, 상기 반응성 층(30)가 활성화된다. 본 방법은 또한 이러한 유형의 부하-표시 연결 구성요소에 관한 것이다.
Description
본 발명은 연결 요소 및 압전 초음파 트랜스듀서가 제공되고 상호 연결되는 부하-표시 연결 구성요소들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 양상은 이러한 부하-표시 연결 구성요소에 관한 것이다.
나사 또는 볼트와 같은 기계적 연결 구성요소들은 초음파 측정 방법을 통해 간단한 방법으로 예비 인장력을 확인한다. 이를 위해, 연결 구성요소에 결합되고 에코 신호로 다시 외부로 결합되는 초음파의 신호 전파 시간이 측정된다. 여기를 위해 사용되는 초음파 펄스들은 고정 주파수의 신호와 서로 다른 주파수 성분들로 구성된 신호가 될 수 있다. 재료 과학을 발전시키는 과정에서, 최근 몇 년 동안 특수 합금들뿐만 아니라 다양한 복합 및 등급 재료들이 도입되었고, 이 재료들로부터 볼트나 나사와 같은 연결 구성요소들이 만들어질 수 있었고, 이들의 재료 특성은 예비 인장력을 결정하는 측정 방법에 더 높은 요건을 부과한다.
구성요소에서 초음파의 신호 전파 시간의 안정적인 측정은 초음파 트랜스듀서와 연결 구성요소 간의 우수한 결합을 필요로 한다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서와 연결 구성요소이 서로 접착될 때, 접착층의 상태는 측정 품질에 영향을 미친다. 특히 접착층의 상태는 현재 온도에 크게 의존할 수 있으며, 특히 시간이 지남에 따라 접착층의 노화로 인해 변할 수도 있다. 또한 일반적으로 사용되는 접착층들은 환경으로부터의 화학적 영향들에 대해 제한된 정도로만 저항력을 갖는다. 특히 해상 풍력 터빈들에서 부하-표시 연결 구성요소들을 사용할 때 일반적으로 사용되는 접착제가 종종 염분-함유 바다 공기에 대한 저항력을 갖지 않는다는 점에서 문제가 된다.
EP 2010883으로부터 압전 초음파 트랜스듀서가 스퍼터링 방법에 의해 연결 요소에 적용되는 온도-저항성 센서 요소를 포함하는 연결 구성요소가 알려져 있다. 연결 구성요소와 압전 초음파 트랜스듀서를 연결하기 위한 접착제 층은 이에 따라 필요하지 않다.
그러나, 이러한 증기 증착 방법들은 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 필요한 진공 구성요소들의 획득을 위한 투자와 이를 운영 및 유지관리하는 비용이 상대적으로 높다. 특히 증기 증착 플랜트들의 제한된 부피로 인해, 부하-표시 연결 구성요소들의 생산 처리량은 연결 구성요소의 증가하는 크기에 따라 기하급수적으로 감소한다. 부품 당 비용은 마찬가지로 연결 구성요소의 증가하는 크기에 따라 증가한다. 일반적으로 진공 설비에서 부하-표시 연결 구성요소들은 M20의 최대 공칭 직경까지만 낮은 비용으로 코팅될 수 있다. 예를 들어 풍력 발전 부문에서 점점 더 많이 사용되는 대형 나사들의 경우, 최종 고객은 초음파 센서로 연결 요소들를 계측하기 위한 증가된 비용을 감수해야 한다.
WO 2010/085942 A2로부터, 2개의 연결 기판 및 연결 기판들 사이에 놓인 구조체로 구성된 마이크로시스템이 알려져 있다. 이 구조는 반응된 반응성층 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 마이크로시스템은 압전 구성요소를 포함하는 센서이다. 연결 기판들을 연결하기 위해 반응성 다층 시스템이 사용된다. 반응성 다층 시스템은 수직 배향된 나노구조들이 서로 거리를 두고 배열된 적어도 하나의 표면층과 나노구조들의 물질에 대한 반응 파트너인 물질로 채워진 나노구조 사이의 영역을 포함한다.
EP 0 915 524 A1로부터 진동 요소를 포함하는 압전 디바이스가 알려져 있고, 진동 요소는 굽힘 진동들을 수행할 수 있는 적어도 2개의 요소들을 포함한다. 각각의 진동 요소들은 압전 구동 요소를 갖고 있고, 진동 요소들 중 적어도 하나는 압전 출력 요소를 갖고 있다. 구동 요소는 압전 구동 요소의 가로 또는 세로 변형을 유발하는 전압에 의해 여기된다. 진동은 차례로 요소들의 굽힘 진동을 유발한다. 출력 요소도 마찬가지로 압전 요소를 포함하고 전압을 탭핑하기 위한 전극들을 포함한다. 이 디바이스는 예를 들어 필터 또는 변압기로 사용될 수 있다. 압전 요소들과 진동 요소를 연결하기 위해 반응성 금속 박막을 사용될 수 있다.
WO 2010/096439 A1로부터 능동요소로서 서로 결합된 능동 압전층과 수동층의 2-층 시스템을 포함하는 공진 센서가 알려져 있다. 2-층 시스템을 생산하기 위해 압전 재료로 만들어진 웨이퍼는 양면이 금속화된다. 수동층으로서, 산화알루미늄으로 제조된 웨이퍼도 마찬가지로 금속화가 되고, 통상적으로 또는 반응적으로 활성층에 납땜된다.
본 발명의 하나의 목적은 온도 및 화학적 영향에 대한 저항성이 있는 신뢰할 수 있는 부하-표시 구성요소를 제조하는 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 구성이 간단하고 많은 처리량을 제공한다.
연결 요소와 압전 초음파 트랜스듀서가 제공되고 상호 연결되는 부하-표시 연결 구성요소들을 제조하는 방법이 제안된다. 이 방법은 연결 요소의 표면 상에 층 구조를 형성하는 단계를 포함하며, 이 연결 요소는 연결 요소의 표면에서 시작하여 순서대로 선택적으로 제 1 납땜 층, 반응성 층, 선택적으로 제 2 남땜 층 및 초음파 트랜스듀서를 포함한다. 반응성 층은 열, 전자기 복사 또는 전류를 통한 활성화에 의한 발열 반응에 적응된다. 층 구조를 형성한 후, 초음파 트랜스듀서는 연결 요소 방향으로 압착되어 지정된 접촉 압력을 생성한다. 층 구조가 압착되는 동안 반응성 층이 활성화된다.
반응성 층이 완전히 반응한 후, 초음파 트랜스듀서는 연결 요소에 단단히 납땜된다. 압착이 종료되고, 완성된 하중 표시 연결 구성요소는 압착 압력을 가하기 위해 대응하는 장치에서 제거될 수 있다.
층 구조가 형성될 때, 연결 구성요소의 표면 자체가 납땜 층의 기능을 수행할 수 없는 경우, 즉 납땜에 직접 적합하지 않은 경우에는, 항상 제 1 납땜 층이 사용된다. 이에 따라 제 2 납땜 층은 초음파 트랜스듀서의 표면이 직접 남땜에 적합하지 않을 때 항상 사용된다. 예를 들어, 압전 초음파 트랜스듀서가 사용되는 경우, 제 2 납땜 층이 사용된다.
특히 직접 납땜에 적합한 연결 요소의 표면은, 연결 요소의 표면이 예를 들어 부식 방지 층의 형태로 납땜 가능한 재료로 이미 코팅되어 있을 때, 이미 존재할 수 있다. 직접 납땜 가능한 적절한 표면 코팅은 특히 용융 아연 도금 또는 전기 도금에 의해 적용된 순수한 아연 층들을 포함한다.
바람직하게, 연결 요소에 대한 초음파 트랜스듀서의 최적 납땜을 가능케 하기 위한 제 1 및 제 2 납땜 층 모두가 층 구조에 사용된다.
열은 반응성 층을 활성화하여 생성된다. 대응하는 납땜 층들이 존재할 때, 이 열은 적어도 부분적으로 제 1 납땜 층 및/또는 제 2 납땜 층의 용융을 야기하고 따라서 완전히 반응한 반응성 층의 시스템과 납땜 층들 사이의, 따라서 연결 요소의 표면들과 초음파 트랜스듀서 사이의 연결을 제공한다. 연결 요소 자체의 표면이 납땜 층으로서 적합하다면, 제 1 납땜 층은 생략될 수 있으며, 이때 반응성 층의 열은 적어도 부분적으로 연결 요소 표면의 용융을 야기한다. 이에 따라 초음파 트랜스듀서의 표면이 직접 납땜에 적합할 때 제 2 납땜 층은 생략될 수 있다.
반응성 층의 활성화는 예를 들어 반응성 층의 표면에 집중되는 레이저 빔을 통한 가열에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 반응성 층은 예를 들어 전극과 접촉될 수 있고, 전류는 반응성 층을 국부적으로 짧게 가열하기 위해 도입될 수 있다. 여기에서 연결 요소는 제 2 전극 역할을 한다.
바람직하게는, 연결 요소는 나사이고, 바람직하게는 연결 요소의 표면은 나사의 나사산의 표면 또는 나사산에 대향하는 나사의 단부의 표면이다. 이 방법은 원칙적으로 임의의 크기 및 모양의 나사들에 적합하며, 이 방법의 이점은 특히 M20 크기의 더 큰 나사에서 특히 명백하다.
바람직하게, 연결 요소는 강철, 스테인리스강, 고합금강, 특수강, 티타늄 및 그 합금, TiAl6V4, 알루미늄 및 그 합금, 니켈 합금(Inconel), A286과 같은 비자성강, 황동 또는 구리 및 그 합금으로 이루어진다.
압전 초음파 트랜스듀서는 바람직하게는 대응하는 전기 신호를 통한 여기시 초음파에서 진동을 생성하도록 적응된 압전 요소를 포함한다. 전기 신호를 입력하기 위해, 압전 초음파 트랜스듀서는 표면에 전극을 포함하는 것이 바람직하며, 이는 예를 들어 인쇄 전극 또는 증기 증착 방법으로 코팅된 전극으로 설계될 수 있다. 층 구조가 형성될 때, 전극이 제공된 이 표면은 전극이 접근 가능하도록 연결 요소의 표면에서 멀어지는 방향을 향한다.
특히, 전극은 예를 들어 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께로 임프린팅에 의해 제조된 두꺼운-막의 전극일 수 있다. 예를 들어, 은을 함유한 페이스트는 스크린 인쇄법에 의해 각인된다. 대안적으로, 전극은 특히 약 1㎛의 전형적인 두께를 갖는 박막 전극일 수 있고, 이 전극은 예를 들어 니켈-크롬, 금 또는 은을 전극 상에 스퍼터링함으로써 얻을 수 있다.
제조된 부하-표시 연결 구성요소에서 연결 요소의 표면은 바람직하게는 상대 전극으로 작용한다. 유리하게는, 완전히 반응된 반응성 층 및 가능하게는 존재하는 납땜 층은 연결 구성요소을 향하는 초음파 트랜스듀서의 측면에 양호한 전기적 연결을 제공한다.
압전 요소는 PZT(lead-zirconate-titanate : 티탄산 지르콘산 연)와 같은 압전 세라믹으로 제조되는 것이 바람직하다.
압전 세라믹은 예를 들어 디스크 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어 디스크는 1mm 내지 10mm 범위, 바람직하게는 2mm 내지 5mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 전형적인 두께는 0.1mm 내지 0.75mm 범위, 바람직하게는 0.25mm 내지 0.5mm 범위이다. 디스크 모양을 갖는 것 외에도, 압전 세라믹은 1 내지 10mm, 바람직하게는 2mm 내지 5mm 범위의 에지 길이를 갖는 정사각형 또는 직사각형 베이스 영역을 구비할 수 있다. 여기서도 전형적인 두께는 0.1mm 내지 0.75mm 범위, 바람직하게는 0.25mm 내지 0.5mm 범위이다.
본 방법의 일 실시예에서, 층 구조는 연결 요소의 표면 상에 제 1 남땜 층을 도포하고, 초음파 트랜스듀서 상에 제 2 남땜 층을 도포하고, 반응성 층을 포함하는 반응성 본딩 호일을 절단하고, 반응성 본딩 호일을 연결 요소 상의 제 1 남땜 층 상에 배치하고, 초음파 트랜스듀서를 본딩 호일 상에 배치함으로써 형성되고, 여기서 제 2 남땜 층은 본딩 호일의 방향을 향한다.
본 방법의 이러한 변형에서, 제 2 남땜 층은 연결 요소의 표면 상의 제 1 남땜 층 옆에 사용되며, 제 2 남땜 층은 본딩 호일을 향하는 압전 초음파 트랜스듀서의 측면에 도포된다. 납땜 층들은 예를 들어 용융 납땜을 도포하거나 증기 증착 방법에 의해 도포될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 납땜 층은 연결 요소 또는 초음파 트랜스듀서의 대응 표면이 직접 납땜에 적합한 경우 생략될 수 있다.
본 방법의 일 변형에서 본딩 호일이 사용되며, 이는 반응성 층 구조 옆에서 상부 및 하부 측 모두에 이미 남땜되고, 따라서 제 1 및 제 2 남땜 층을 포함한다. 따라서, 연결 요소 상에 제 1 납땜 층 및 초음파 트랜스듀서 상에 제 2 납땜 층의 도포는 생략될 수 있다. 본 방법의 이러한 변형은 연결 요소의 측면 및 본딩 호일을 향하는 초음파 트랜스듀서의 측면 각각에 남땜을 도포할 수 있는 것을 필요로 한다. 이는 이 경우 접착-촉진 중간층과 같은 추가 층들이 각각 연결 요소 및 초음파 트랜스듀서의 대응 표면에 대한 연결에 필요로 하지 않음을 의미한다.
바람직하게는, 본딩 호일은 본딩 호일의 형상이 초음파 트랜스듀서의 형상에 대응하는 크기로 절단된다. 이 경우, 반응성 층의 활성화는 바람직하게는 반응성 층 측으로부터 필요한 활성화 에너지를 도입함으로써 이루어진다.
대안적으로, 본딩 호일은, 압전 초음파 트랜스듀서를 본딩 호일 상에 배치한 후, 본딩 호일의 일부가 초음파 트랜스듀서에 의해 덮이지 않는 크기로 절단되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본딩 호일의 형상은 따라서 일반적으로 더 크게 선택되거나 초음파 트랜스듀서에 의해 덮이지 않는 탭 형태를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응성 층의 활성화는 본딩 호일의 상부 측으로부터 이루어질 수 있다.
본딩 호일을 크기에 맞게 절단하는 것은 예를 들어 롤링 나이프를 사용하여 기계적으로 이루어질 수 있다. 특히 바람직하게는, 반응성 본딩 호일을 크기에 맞게 절단하는 것은 레이저 절단에 의해 이루어진다. 바람직하게는 본딩 호일의 반응 시스템을 활성화하지 않고 본딩 호일을 절단하기 위해 짧은-펄스 레이저, 특히 극초단-펄스 레이저(USP 레이저)가 사용된다. 레이저 펄스의 펄스 지속 시간은 피코초(ps) 또는 펨토초(fs) 범위에 있다.
반응성 층을 본딩 호일 형태로 제공하는 것에 대한 대안으로서, 층 구조는 초음파 트랜스듀서의 표면을 제 2 납땜층 및 반응성 층 시스템으로 코팅함으로써 형성될 수 있다. 후속적으로, 코팅된 초음파 트랜스듀서는 연결 요소의 표면 상에 배치되고, 반응성 층은 연결 요소의 표면을 향한다. 연결 요소의 표면은 이전에 제 1 남땜 층을 구비한다. 초음파 트랜스듀서의 표면이 직접 납땜 가능한 경우, 제 2 납땜 층은 생략될 수 있다. 제 1 납땜 층이 필요한 경우, 이는 연결 요소의 표면에 도포될 수 있다.
존재하는 경우 제 1 남땜 층 및/또는 존재하는 경우 제 2 남땜 층은 바람직하게는 금, 은, 주석 및 아연과 같은 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 적합한 금속층은 예를 들어 주석 층이다. 특히 제 1 및/또는 제 2 남땜 층은 특히 필름, 성형 부분, 분말 또는 페이스트로서 대응하는 표면 상에 도포될 수 있거나, 전기도금 또는 증기 증착 방법에 의해 도포될 수 있다.
대안적으로, 존재하는 경우 제 1 남땜 층 및/또는 존재하는 경우 제 2 남땜 층은 바람직하게는 소위 활성 남땜로 구성된다. 활성 납땜은 금속 납땜으로, 합금 조성으로 인해 금속 표면 이외에 비금속 무기 물질을 적실 수 있다. 납땜 재료로서 이러한 활성 납땜은 은, 니켈, 구리 및 금의 성분들과, 납땜 공정에만 제공되는 티타늄, 하프늄, 지르코늄 또는 바나듐과 같은 소위 활성 요소들을 포함한다. 적절한 활성 남땜들은 예를 들어 Incusil®이라는 이름으로 취득 가능하다. 예를 들어 Incusil® ABA는 은, 구리, 인듐 및 티타늄의 합금이며, 세라믹 표면에 직접 도포하기에 적합하다. 특히 활성 납땜은 필름, 성형 부분, 분말 또는 페이스트로서 대응 표면에 도포될 수 있거나, 전기 도금 또는 증기 증착 방법에 의해 도포될 수 있다.
대안적으로, 존재하는 경우 제 1 남땜 층 및/또는 존재하는 경우 제 2 남땜 층은 바람직하게는 적어도 하나의 접착-개선 중간 층 및 메인 층으로서의 남땜 재료 층을 포함하는 층 시스템으로 구성된다.
특히 적합한 접착-개선 중간 층은 티타늄, 크롬 또는 니켈-크롬으로 구성된 층들을 포함한다. 층 시스템의 메인 층은 예를 들어 금, 은, 주석 및 아연과 같은 남땜 재료로 구성된다.
바람직하게, 적어도 하나의 접착-개선 중간 층은 연결 요소의 표면, 반응성 층의 표면 또는 압전 초음파 트랜스듀서의 표면을 코팅함으로써 얻어진다. 납땜을 포함하는 추가 층은 중간 층의 각각의 자유 표면을 납땜 재료로 코팅함으로써 적절하게 얻어질 수 있다.
존재하는 경우 제 1 남땜 층 및/또는 존재하는 경우 제 2 남땜 층의 총 두께는 바람직하게는 10㎛ 내지 200㎛ 범위, 특히 바람직하게는 20 내지 100㎛ 범위이고, 예를 들어 30㎛이다.
예를 들어, 납땜 층은 30㎛ 두께의 주석 층으로 설계될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 남땜 층이 층 시스템으로 설계될 때, 접착-개선 중간 층의 두께는 바람직하게는 10nm 내지 1㎛의 범위에서 선택되고, 납땜 재료를 포함하는 메인 층의 두께는 바람직하게는 20㎛ 내지 100㎛ 범위에서 선택된다.
초음파 트랜스듀서와 연결 요소 사이의 안정적인 연결을 생성하기 위해, 적어도 연결 동작 동안 초음파 트랜스듀서를 연결 요소에 대해 한정된 접촉 압력으로 압착하는 것이 규정된다. 따라서 납땜 층(들)의 용융 시 전체-표면 및 한정된 연결이 생성된다. 특정 접촉 압력은 바람직하게는 0.3MPa 내지 3MPa의 범위, 예를 들어 100psi(약 0.69MPa)로 특정된다.
또한, 보호 가스 분위기 또는 진공에서 연결 동작을 수행하는 것이 규정될 수 있다. 진공에서 연결 동작을 수행하기 위해, 그 위에 형성된 층 구조를 갖는 연결 요소는 수용기로 도입될 수 있고, 공기가 배출될 수 있으며, 후속적으로 연결 동작이 반응성 층을 활성화함으로써 시작될 수 있다. 이 동작 도중에 지정된 접촉 압력은 예를 들어 수용기에 통합된 압착 디바이스에 의해 가해진다. 냉각 후, 연결 동작이 종료되고, 획득된 부하-표시 연결 구성요소는 이동될 수 있다.
보호 가스 분위기에서 연결 동작을 수행하기 위해, 이 동작은 진공에서 수행되는 것과 유사하게 대응 챔버에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 형성된 층 시스템에 대해 유동시킴으로써 주변 공기를 단순히 국부적으로 변위시키는 것이 규정될 수도 있다. 적절한 보호 가스는 예를 들어 아르곤이다.
보호 가스 분위기 또는 진공에서 연결 동작을 수행함으로써, 얻어지는 남땜 연결의 품질은 특히 대기 산소를 포함하는 산화물 형성이 억제되기 때문에 향상될 수 있다.
바람직하게, 반응성 층 또는 반응성 층 시스템은 교대 층들의 시스템을 포함하고, 여기서 교대 층들은 Ni/Al, Al/Pd, Al/Ti 및 이들 교대 층들의 조합으로부터 선택된다.
바람직하게, 증기 증착 방법, 특히 물리 증기 증착(PVD) 방법 또는 화학 증기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 남땜 층들, 반응성 층 및/또는 적어도 하나의 중간 층을 생성하기 위해 코팅이 수행된다.
스퍼터링은 바람직한 PVD 방법으로, 원자들은 진공 챔버 내에서 이온 충격에 의해 스퍼터링 타겟으로부터 제거되고, 이러한 원자들은 후속적으로 코팅될 기판 상에 증착된다.
반응성 층의 제조는 예를 들어 기판 홀더를 제공하고 다수의 압전 세라믹 센서들을 기판 홀더에 배치함으로써 이루어질 수 있다. 후속적으로, 복수의 개별 층들을 포함하는 반응성 층은 압전 재료 상에 증기-증착된다. 복수의 개별 층들은 반응성 층 시스템을 형성한다.
바람직하게, 반응성 층 또는 반응성 층 시스템은 10㎛ 내지 100㎛ 범위의 총 두께를 갖는다. 납땜 층(들)의 특성들에 대응하여, 그리고 바람직하게는 사용된 압전 초음파 트랜스듀서의 두께 및 설정된 접촉 압력에 따라, 반응성 층의 두께는, 한편으로는 충분한 에너지가 반응성 층의 활성화에 제공되어 안전한 연결을 달성하고, 다른 한편으로는 압전 초음파 트랜스듀서가 짧은 시간 동안 방출되는 열 에너지에 의해 기계적으로 손상되지 않는 방식으로, 선택된다.
이에 따라 반응성 층 또는 반응성 층 시스템의 두께는 활성화 후 방출되는 열의 양에 따라 선택된다. 방출된 열의 양은 바람직하게는 제 1 남땜 층 및 존재하는 경우 제 2 남땜 층이 적어도 부분적으로 용융되도록 크기가 정해진다.
적절한 반응성 층들은 인듐 코포레이션(Indium Corporation) 사의 NanoFoil®이라는 이름으로 본딩 호일의 형태로 취득 가능하다. 이들 반응성 층 시스템들은 니켈과 알루미늄의 교대 층들로 구성되며, 40㎛ ~ 80㎛ 범위의 총 두께로 사용될 수 있다. 반응 동안의 최대 온도는 1350℃ 내지 1500℃ 범위이고, 이때 방출되는 열량은 1050 내지 1250J/g 범위이다. 반응성 층 시스템의 활성화 후, 완전히 반응된 시스템은 Ni50Al50의 조성을 갖는다.
바람직하게는, 연결 요소의 표면은 아연-도금, 특히 용융 아연 도금된다. 이 구성에서 아연 도금은 제 1 납땜 층 역할을 한다.
바람직하게는, 연결 요소의 표면은 초음파 트랜스듀서가 장착될 나사 머리 영역에 엠보싱 및 마킹이 존재하지 않도록 설계된다. 더 바람직하게는, 대응하는 표면은 편평하고, 이는 나사 머리의 사전 기계적 처리 없이 초음파 트랜스듀서를 직접 장착할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 본 명세서에 기술된 방법들 중 하나에 의해 얻어진 부하-표시 연결 구성요소에 관한 것이다. 부하-표시 연결 구성요소는 연결 요소와 연결 요소의 표면에 배치된 압전 초음파 트랜스듀서를 포함하는 층 구조를 포함하고, 층 구조는 연결 요소의 표면 상에 연결 요소의 표면으로부터 순서대로 반응된 반응성 층과 초음파 트랜스듀서를 포함한다.
연결 요소의 표면과 반응된 반응성 층 사이에, 반응성 층의 반응열로 인해 연결 요소의 표면에 접합되고 반응성 층과 부분적으로 융합된 제 1 남땜 층의 부분들이 배열될 수 있다. 제 2 납땜층이 사용된 경우, 반응된 반응성 층과 부분적으로 융합되었을 가능성이 있는 제 2 납땜층의 부분들은 대응하여 반응된 반응성 층과 초음파 트랜스듀서 사이에 존재한다.
예를 들어 티탄산 지르콘산 연 디스크(PZT disks)와 같은 압전 세라믹 센서들의 종래의 접착은 여러 가지 단점들을 갖는다. 강한 온도 의존성 및 접착 층의 노화, 화학적 환경 영향에 대한 내성 부족에 덧붙여, 압전 요소가 연결되는 연결 요소 표면의 거칠기 및 편평도에 대한 증가된 요건들이 존재한다. 일반적으로 연결 요소는 압전 요소가 적용될 수 있기 전에 부분적으로 기계적으로 가공되어야 하며, 바람직하게는 밀링되어야 한다. 또한, 접착에 의한 연결은 접착된 조인트가 안정되고 부하를 지탱할 수 있을 때까지 건조 또는 경화 시간을 준수해야 한다.
본 발명에 따르면, 이러한 단점들은 납땜 공정을 사용함으로써 극복된다. 남땜 공정은 남땜이 구성요소들 사이의 공간을 완전히 채울 수 있기 때문에 연결될 구성요소들 표면의 결함들을 보상할 수 있다. 납땜은 구성요소들 간의 영구적이고 안정적인 연결을 초래한다. 또한 초음파에 대한 전송 파라미터들과 관련하여, 남땜은 연결 요소의 금속 재료와 유사한 특성들을 갖는다.
일반적인 납땜 공정에서, 연결 요소는, 실제 납땜 동작 전에 안전한 연결을 위해 납땜 동작 중에 도입된 열이 연결 요소와 압전 세라믹 센서 사이의 납땜을 용융시키기에 충분할 정도로, 그 전체에서 가열되어야 한다.
그러나 실제로 납땜하기 전에 연결 요소를 완전히 가열하는 것은 매우 비용이 많이 들고, 필요한 고온으로 인해 종종 허용되지 않는다. 위와 같은 이유로 압전 세라믹 센서들을 연결 요소에 적용하기 위한 종래의 납땜은 일반적으로 사용될 수 없다.
제안된 방법은 부하-표시 구성요소의 연결될 부분들 사이에 배치된 반응성 층을 통해 납땜에 필요한 열을 공급한다. 이러한 반응성 층의 활성화 시 짧은 시간 동안 방출되는 에너지는, 예를 들어 연결 요소와 압전 초음파 트랜스듀서 사이의 안전한 연결을 제공하는 풍력 터빈 나사들과 같은, 큰 열 질량을 갖는 연결 요소에서도 국부적으로 제한된 규모로 이러한 온도를 생성하기에 충분하다.
열이 짧은 기간 동안 갑자기 방출되기 때문에, 가열은 반응성 시스템 자체, 인접한 납땜 층(들) 및 연결 요소 또는 압전 요소의 표면 상의 작은 영역에 실질적으로 제한되어 유지되는 것이 유리하다. 연결될 구성요소들의 손상은 이에 의해 방지되고, 안전한 납땜 연결이 그럼에도 불구하고 가능해진다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 반응성 층 시스템의 반응 전에 반응성 층 시스템을 사용하여 연결 요소에 대한 초음파 트랜스듀서의 연결을 도시하는 도면,
도 2는 초음파 트랜스듀서를 갖는 부하-표시 연결 구성요소을 도시하는 도면,
도 3은 한정된 접촉 압력을 생성하기 위한 압착 디바이스의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 부하-표시 연결 구성요소와 2개의 비교 예들 사이의 비교 측정을 도시하는 도면이다.
도 2는 초음파 트랜스듀서를 갖는 부하-표시 연결 구성요소을 도시하는 도면,
도 3은 한정된 접촉 압력을 생성하기 위한 압착 디바이스의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 부하-표시 연결 구성요소와 2개의 비교 예들 사이의 비교 측정을 도시하는 도면이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 이하의 설명에서 유사한 구성요소들 및 요소들은 동일한 참조 번호로 지정되며, 이러한 구성요소들 또는 요소들의 반복 설명은 개별 경우들에 생략된다. 도면에서, 본 발명의 주제는 개략적으로만 도시되어 있다.
도 1은 부하-표시 연결 구성요소(1)의 제조를 개략적으로 도시한다. 초음파 트랜스듀서(20)와 연결 요소(10)는 반응성 층 시스템(30)을 사용하여 상호 연결된다.
도 1에 도시된 상황에서, 연결 요소(10)는 나사이다. 초음파 트랜스듀서(20)는 나사의 나사 머리(12) 영역에서 연결 요소(10)의 표면(14)에 연결될 것이다. 연결은 납땜 공정으로 이루어질 것이다. 이를 위해, 표면(14)에는 제 1 남땜 층(16)이 제공되고, 초음파 트랜스듀서(20)의 표면에는 제 2 남땜층(22)이 제공된다.
예를 들어, 연결 요소(10)의 표면(14) 및 초음파 트랜스듀서(20)의 표면에는 스퍼터링의 PVD 방법에 의해 간단한 방식으로 제 1 남땜 층(16) 및 제 2 남땜 층(22)으로서 주석 코팅이 제공될 수 있다.
연결 요소(10)와 초음파 트랜스듀서(20) 사이의 안정적인 납땜 연결을 제조하기 위해, 2개의 납땜 층들(16 및 22)은 물질적으로 접합된 연결을 형성할 수 있도록 적어도 그들의 표면에서 용융되어야 한다. 이를 위해 교대 층들의 반응성 층 시스템을 포함하는 반응성 층(30)이 제공된다. 예를 들면, 니켈 층들과 알루미늄 층들이 교대로 배열된다. 반응성 층 시스템은 예를 들어 도입된 열을 통해 활성화 후에 남땜 연결 제조에 필요한 열 에너지가 발열 반응으로 방출되는 방식으로 구성된다.
연결 요소(10)의 표면(14)에 형성된 층 시스템에서, 반응성 층(30)은 제 1 남땜 층(16)과 제 2 남땜 층(22) 사이에 배치된다. 도 1에 도시된 예에서, 반응성 층(30)의 표면은 이 표면이 초음파 트랜스듀서(20)의 표면에 대응하여, 초음파 트랜스듀서(20)가 반응성 층(30)을 완전히 덮도록, 선택된다. 반응성 층(30)의 총 두께는, 반응성 층의 반응이 충분한 열을 방출하여, 적어도 제 1 및 제 2 남땜 층들(16, 22)을 용융시키고, 이들을 반응성 층(30)에 물질적으로(stoffschlussig) 연결시키도록 선택된다. 활성화 이후, 반응성 층(30)은 짧은 시간 내에 열을 방출하여, 초음파 트랜스듀서(20)와 연결 요소(10)는 거의 가열되지 않는다.
반응성 층(30)의 활성화를 위해, 활성화 에너지가 공급되어야 한다. 도 1에 개략적으로 도시된 예에서, 레이저 빔(42)은 따라서 레이저(40)에 의해 측면으로부터 반응성 층(30) 상으로 초점이 맞춰지고, 이러한 방식으로 반응성 층(30)의 가장자리에 필요한 활성화 에너지를 도입한다. 반응성 층(30)의 표면적이 초음파 트랜스듀서(20)의 표면적보다 큰 크기로 반응성 층(30)이 절단될 때, 활성화 에너지는 또한 반응성 층(30)의 상부에 도입될 수 있다. 반응성 층(30)의 활성화 후, 반응성 층(30)은 포함된 교변하는 층들 사이의 발열 반응을 통해 가열되고, 여기서 반응은 반응성 층(30)의 전체 부피에 걸쳐 확산되고, 반응성 층(30) 뿐만 아니라 인접한 남땜 층들(16, 22)의 일부를 용융시킨다.
용융된 층들이 긴밀한 연결을 형성하고, 존재할 수 있는 표면 불규칙성들이 용융된 재료에 의해 채워지고 보상되도록 하기 위해, 납땜 동작 동안 초음파 트랜스듀서(20)를 한정된 접촉 압력으로 연결 요소(10)에 대해 압착하는 것이 규정된다. 도 1에 도시된 예에서, 한정된 접촉 압력을 생성하는데 필요한 압착력은 펀치(50)를 통해 초음파 트랜스듀서(20)로 전달된다.
냉각 후, 연결 요소(10)와 초음파 트랜스듀서(20) 사이의 납땜 연결이 생성되고 펀치(50)가 제거될 수 있다. 반응성 층(30)에서 일어나는 반응이 빠르기 때문에, 접합은 일반적으로 1초 미만이 걸린다.
도 2는 도 1에 개략적으로 설명된 방법에 따라 얻어진 부하-표시 연결 구성요소(1)를 도시한다. 연결 구성요소(1)은 본 예에서 나사로 설계된 연결 요소(10) 및 초음파 트랜스듀서(20)를 포함하며, 이들은 납땜 연결에 의해 물질적으로(stoffschlussig) 연결된다. 연결 요소(10)의 표면(14)과 반응된 반응성 층(32) 사이에 제 1 납땜 층(16)의 부분들이 배치되고, 제 1 납땜 층(16)은 반응성 층(30)의 반응 열로 인해 연결 요소(10)의 표면(14)에 접합되고, 반응된 반응성 층(32)과 부분적으로 융합된다. 제 2 남땜층(22)의 부분들은 반응된 반응성 층(32)과 초파 트랜스듀서(22) 사이에 위치하며, 여기서 제 2 남땜 층(22)의 부분들은 반응된 반응성 층(32)과 융합된다.
도 3은 납땜 동작 동안 연결 요소(10)에 대해 초음파 트랜스듀서(20)를 압착하기 위해 한정된 접촉 압력을 생성하기 위한 압착 디바이스(60)의 개략도를 도시한다.
압착 디바이스(60)는 베이스(61)를 포함하고, 베이스(61) 위에 연결 요소(10)가 층 시스템과 함께 배치되며, 층 시스템은 연결 요소의 표면(14) 위에 형성되고, 반응성 층(30) 및 초음파 트랜스듀서(20)를 포함한다. 압착 디바이스(60)는 또한 높이 조절을 위한 선형 유닛(62)을 포함한다. 이동 가능한 캐리지(64) 및 정지부(65)를 포함하는 선형 가이드웨이(63)는 선형 유닛(62)에 장착된다. 플랫폼(66)을 갖는 스프링 핀 리셉터클(69)이 선형 가이드웨이의 캐리지(64)에 부착된다. 이동 가능한 캐리지(64)는 초기에 정지부(65)에 놓인다.
플랫폼(66)은 이동 가능한 추(67)에 대한 지지대 역할을 한다. 도 3의 예에서, 단일 추(67)가 도시되어 있지만 원하는 압착력을 지정하기 위해 여러 개의 추(67)를 사용할 수도 있다. 스프링 핀 리셉터클(69)은 압착력을 한정된 접촉 압력으로 초음파 트랜스듀서(20)에 전달하는 기능을 갖는 스프링 핀(68)을 위한 홀더로서 작용한다. 스프링 핀(68)은 따라서 스프링에 의해 완전히 확장된 위치로 예비 인장력이 가해진다. 접촉 압력을 전달하기 위해, 스프링 핀(68)은 초음파 트랜스듀서(20)를 향하는 단부에서 접촉 표면으로서 작용하는 펀치(50)를 포함한다.
적어도 반응성 층(30) 및 초음파 트랜스듀서(20)를 포함하는 층 시스템과 함께 연결 요소(10)를 배치한 후, 정지부(65)는 선형 유닛(62)을 사용하여 하강하며, 여기서 선형 가이드웨이(63)에 수용된 이동 가능한 캐리지(64)에 연결된 구성요소들, 즉 스프링 핀(68), 스프링 핀 리셉터클(69), 플랫폼(66), 추(67)도 마찬가지로 정지부(65)를 따라 하강한다.
하강하는 동안, 초음파 트랜스듀서(20)는 스프링 핀(68)의 펀치(50)를 통해 접촉된다. 더 하강하는 동안, 초음파 트랜스듀서(20)에 가해지는 힘은 상승하는 반면, 스프링 핀(68)은 점점 수축된다. 예를 들어, 스프링 핀(68)의 스프링 작용은 스프링 핀(68)의 완전한 후퇴까지 1 내지 3N 범위의 압착력이 달성되도록 선택될 수 있다.
스프링 핀(68)의 완전히 후퇴 후, 스프링 핀 리셉터클(69)은 더 이상 정지부(65)에 놓이지 않고, 정지부(65)가 선형 유닛(62)에 의해 더 낮아질 때, 선형 가이드웨이(63) 내에서 정지부(65)에 대해 움직인다. 그 결과, 추(67), 플랫폼(66), 스프링 핀 리셉터클(69) 및 스프링 핀(68)의 전체 중량 힘이 초음파 트랜스듀서(20)로 전달된다.
압착력은 이에 대응하여 추(67)의 질량을 선택함으로써 지정된다. 압착력은 스프링 핀(68)의 접촉 표면을 통해 초음파 트랜스듀서로 전달되며, 여기서 접촉 압력은 초음파 트랜스듀서(20)의 추의 힘 및 추의 힘에 의해 한정된다.
스프링 핀(68)의 펀치(50)의 크기는 그것의 접촉 표면이 가능한 한 스프링 핀(68)을 향하는 초음파 트랜스듀서(20)의 표면적에 대응하도록 선택되어야 한다. 압착 디바이스(60)는, 초음파 트랜스듀서의 변화하는 크기에 대한 빠른 적응을 보장하기 위해, 스프링 핀 리셉터클(69) 및 스프링 핀(68)이 쉽게 변경되도록, 선택되어야 한다.
도 4는 초음파 트랜스듀서가 연결 요소에 남땜된 본 발명에 따른 부하-표시 연결 요소에 대한 초음파 전파 시간의 비교 측정을, 종래 기술에 따른 초음파 트랜스듀서가 접착에 의해 부착된 비교예들로서 2개의 부하-표시 연결 구성요소들과 비교하여 도시한다. 도 4의 도면은 각 연결 구성요소의 온도(T)에 따라 비행시간 측정을 위해 측정된 음향 전파 시간(t)을 나타낸다.
초음파 트랜스듀서를 이용한 비행시간 측정에서, 초음파 신호가 시간-제한 펄스 형태로 방출된다. 초음파 펄스는 연결 요소를 통과하고, 연결 요소의 끝에서 반사된다. 반사된 초음파 신호는 이후 초음파 에코로 다시 측정된다. 음향 전파 시간(t)은 초음파 펄스를 방출한 후 초음파 에코를 수신할 때까지 경과한 시간 길이이다.
사용되는 하중-표시 연결 구성요소들은 각각 연결 요소로서 강철로 만들어진 동일한 M12×50 나사들을 포함한다. M12×50 나사의 나사 머리에는 각각 초음파 트랜스듀서가 장착된다.
초음파 트랜스듀서로 사용되는 것은 직경 5mm, 두께 0.5mm의 압전세라믹이다.
본 발명에 따른 하중-표시 연결 구성요소에서, 초음파 트랜스듀서는 본딩 호일을 사용하여 나사에 납땜되었다. 이를 위해 나사 머리와 압전세라믹 모두에 주석 납땜 층이 제공되었다. 이를 위해 40㎛ 두께의 주석 층이 스퍼터링 방법에 의해 표면에 증착되었다.
초음파 트랜스듀서를 나사에 연결하기 위해, 인듐 코포레이션(Indium Corporation)사의 두께 40㎛의 Al/Ni 접합 호일(NanoFoil®)이 사용되었고, 이는 초음파 트랜스듀서 직경에 맞는 크기로 짧은-펄스 레이저 절단으로 절단되었다.
두 비교 예들에서, 초음파 트랜스듀서는 나사에 접착되었다. 제 1 비교 예의 경우, 혐기성 아크릴레이트 접착제가 사용되었고, 제 2 비교 예의 경우 에폭시 접착제가 사용되었다.
도 4는 3개의 M12×50 나사에 대해 온도에 따른 측정된 전파 시간을 도시한다. 제 1 곡선(101)은 본 발명에 따른 부하-표시 연결 구성요소에 대해 측정된 음향 전파 시간을 나타낸다. 제 2 곡선(102)은 제 1 비교예에 대한 음향 전파 시간의 측정치를 나타내고, 제 3 곡선(103)은 제 2 비교예에 대한 음향 전파 시간의 측정치를 도시한다. 3개의 곡선들(101, 102, 103) 모두에 대해, 측정된 음향 전파 시간이 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 볼 수 있다.
-20℃에서 시작하여 나사의 전파 시간은 각 온도 수준에 따라 점진적으로 증가한다. 온도 상승은 20K 단계로 이루어진다. 100℃의 온도 레벨까지, 곡선들(101, 102, 103)은 유사하게 연장된다. 온도 수준(120℃ 및 140℃)의 경우, 접착된 두 초음파 트랜스듀서 모두 비교예에 따라 급격한 상향 편향으로 인식될 수 있는 고장 신호를 나타낸다. 나사 머리를 향하는 초음파 트랜스듀서 측면에서 전극의 일시적인 접촉 손실로 인해 동일한 현상이 발생한다. 사용자 또는 자동 측정 시스템이 이러한 문제를 인식하지 못하면 잘못된 측정을 야기한다. 항상 즉시 인식될 수 있는 것은 아니기 때문에 마찬가지로 문제가 되는 것은 접착제 층과 그 노화에 대한 열적 영향 또는 환경의 영향으로 인해 발생하는 초음파 신호의 에코 구조의 변화이다. 이러한 문제는 또한 잘못된 측정 결과를 초래한다. 본딩 호일에 의해 적용된 초음파 트랜스듀서를 사용함으로써, 상기 문제는 제거될 수 있다.
따라서, 비교해 보면, 도 4에 도시된 측정은 남땜된 초음파 트랜스듀서를 갖는 본 발명의 예시적인 실시예에서 초음파 전파 시간이 100℃ 이상의 더 높은 온도에서도 신뢰성 있게 측정될 수 있음을 분명히 나타낸다.
본 발명은 여기서 기술된 예시적인 실시예와 강조된 특징들에 한정되지 않으며, 청구범위에 의해 한정되는 범위안에서 많은 변형이 가능하며, 이는 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자의 활동의 범위 내의 것이라 할 것이다.
1
부하-표시 연결 구성요소
10 연결 요소
12 나사 머리
14 표면
16 제 1 남땜 층
20 초음파 트랜스듀서
22 제 2 남땜층
30 반응성 층
32 반응된 반응성 층
40 레이저
42 레이저 빔
50 펀치
60 압착 디바이스
61 베이스
62 높이 조절을 위한 선형 유닛
63 선형 가이드웨이
64 선형 가이드웨이의 이동 가능한 캐리지
65 정지부
66 플랫폼
67 추
68 스프링 핀
69 스프링 핀 리셉터클
101 제 1 곡선
102 제 2 곡선
103 제 3 곡선
10 연결 요소
12 나사 머리
14 표면
16 제 1 남땜 층
20 초음파 트랜스듀서
22 제 2 남땜층
30 반응성 층
32 반응된 반응성 층
40 레이저
42 레이저 빔
50 펀치
60 압착 디바이스
61 베이스
62 높이 조절을 위한 선형 유닛
63 선형 가이드웨이
64 선형 가이드웨이의 이동 가능한 캐리지
65 정지부
66 플랫폼
67 추
68 스프링 핀
69 스프링 핀 리셉터클
101 제 1 곡선
102 제 2 곡선
103 제 3 곡선
Claims (13)
- 연결 요소(10)와 압전 초음파 트랜스듀서(20)가 제공되고 상호 연결되는 부하-표시 연결 구성요소들(1)의 제조 방법으로서,
a) 상기 연결 요소(10)의 표면(14) 상에 층 구조를 형성하는 단계로서, 상기 층 구조는, 상기 연결 요소(10)의 표면(14)으로부터 순서대로, 상기 연결 요소(10)의 표면(14) 자체가 납땜 층의 기능을 수행할 수 없을 때 가능하게는 선택적으로 제 1 남땜 층(16)을 포함하고, 반응성 층(30)을 포함하며, 상기 초음파 트랜스듀서(20)의 표면 자체가 남땜층의 기능을 수행할 수 없을 때 가능하게는 선택적으로 제 2 납땜 층(22)을 포함하고, 및 초음파 트랜스듀서(20)를 포함하며, 상기 반응성 층(30)은 10㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께를 갖고, 열, 전자기 복사 또는 전류에 의한 활성화에 의한 발열 반응에 적합하도록 적응되는, 상기 층 구조를 형성하는 단계,
b) 지정된 접촉 압력으로 상기 연결 요소(10)의 방향으로 상기 초음파 트랜스듀서(20)를 압착하는 단계, 및
c) 상기 반응성 층(30)을 활성화하는 단계를 포함하는, 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 층 구조는, 가능하게는 선택적으로 상기 연결 요소(10)의 표면(14) 상에 제 1 남땜 층(16)을 적용하고, 가능하게는 선택적으로 상기 초음파 트랜스듀서(20) 상에 제 2 남땜 층(22)을 적용하며, 상기 반응성 층(30)을 포함하는 반응성 본딩 호일로 절단하고, 상기 반응성 본딩 호일을 상기 표면(14) 상에 배치하거나 또는 만약 존재한다면 상기 연결 요소(10) 상의 제 1 남땜 층(16) 상에 배치하고, 및 상기 압전 초음파 트랜스듀서(20)를 본딩 호일 상에 배치함으로써 형성되며, 여기서 상기 제 2 남땜 층(22)은 만약 존재한다면 본딩 호일의 방향을 향하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 본딩 호일의 형상이 상기 초음파 트랜스듀서(20)의 형상에 대응하는 크기로 본딩 호일이 절단되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 압전 초음파 트랜스듀서(20)를 본딩 호일 상에 배치한 후, 상기 본딩 호일의 일부가 초음파 트랜스듀서(20)에 의해 덮이지 않는 크기로 본딩 호일이 절단되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본딩 호일을 절단하는 것은 레이저 절단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 층 구조는, 상기 초음파 트랜스듀서(20)의 표면을 반응성 층(30)으로 코팅하고, 코팅된 초음파 트랜스듀서(20)를 상기 연결 요소(10)의 표면(14) 상에 배치함으로써 형성되며, 상기 반응성 층(30)은 연결 요소(10)의 표면(14)을 향하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 남땜 층 및/또는 제 2 남땜 층으로서, 적어도 하나의 접착-개선 중간 층 및 남땜 재료를 포함하는 메인 층을 포함하는 층 시스템으로 구성되는 남땜 층이 사용되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
특정된 접촉 압력은 0.3 MPa 내지 3 MPa의 범위로 특정되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
반응성 층(30)으로서, 교대 층들의 시스템을 포함하는 반응성 층이 사용되고, 여기서 교대 층들은 Ni/Al, Al/Pd, Al/Ti, 또는 Ti/Ni로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 요소(10)의 표면(14)은 아연-도금된 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 요소(10)는, 강철, 스테인리스강, 고합금강, 특수강, 티타늄과 그 합금, TiAl6V4, 알루미늄과 그 합금, 니켈 합금(Inconel), A286과 같은 비자성강, 황동, 또는 구리와 그 합금으로 이루어진 재료의 군으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 요소(10)는 나사이고, 상기 연결 요소(10)의 표면(14)은 나사의 나사 머리의 표면 또는 나사 머리에 대향하는 나사의 단부의 표면인 것을 특징으로 하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어지는 부하-표시 연결 구성요소(1)로서, 상기 부하-표시 연결 구성요소(1)는 연결 요소(10)와, 상기 연결 요소(10)의 표면(14)에 배치되는 층 구조로서 상기 연결 요소(10)의 표면(14)으로부터 순서대로 반응된 반응성 층(32)과 초음파 트랜스듀서(20)를 포함하는 층 구조를 포함하는, 부하-표시 연결 구성요소(1).
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