KR20230157600A - 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 심 용접 장치의 하부 전극과 상부 롤러전극의 사이에, 판형 커넥터 전극과 금속섬유 발열체의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 전극-발열체 정렬 단계; 심 용접 장치에 용접 전류를 공급하면서 상부 롤러전극을 회전시켜, 상부 롤러전극의 진행 방향에 따라 상하로 겹친 커넥터 전극과 금속섬유 발열체가 선형으로 압착되면서 접합하는 심 용접 단계; 금속섬유 발열체와 접합된 커넥터 전극의 상부에 금속을 도포해 금속 도금막을 형성하는 도금 단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극{MANUFACTURING METHOD OF METAL-PLATED METAL FIBER HEATING ELEMENT ELECTRODE, METAL-PLATED METAL FIBER HEATING EMEMENT ELECTRODE PRODUCED BY THIS METHOD}

본 발명은 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극에 관한 것이다.

반도체 생산 공정에서 밸브 또는 배관을 통과하여 유동하는 유체의 온도를 일정하게 유지하는 기술이 필요하고, 이에 따라 밸브, 배관 등에 단열성 및 발열성의 기능을 구비시키기 위하여 면상 발열체가 활용되고 있다.

면상 발열체는 평면상의 유연 발열체로 종래의 니크롬선을 이용한 것과는 달리 여러 가닥의 저항선을 사용하는데, 한 가닥의 저항선이 끊어지더라도 발열 특성이 유지되는 장점이 있다. 면상 발열체는 필름 인쇄형 또는 섬유 직조형으로 제조될 수 있으며, 면상 발열체에 전선을 연결하기 위한 방법으로는 면상 발열체와 전극으로 사용되는 금속박을 노출시킨 후 그 위에 납땜을 하는 방법과 무납땜형 전선 연결 방법으로 압착 리벳을 이용하는 방법들이 이용되고 있다. 이러한 납땜 방법의 이용 시 솔더납이나 블레이징납 외부 물질이 개입하게 되어 전원공급 시 아크가 발생하거나 국부적인 높은 접촉저항이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

면상 발열체 중에서 금속섬유 발열체는 발열을 일으키는 금속을 얇은 선상으로 제조한 금속발열섬유를 직조하여 형성된 것으로, 일반적으로 스테인리스 스틸 재질로 제조되긴 하나, 스테인리스 스틸 재질의 경우에는 납이나 동을 이용한 솔더링이 불가능하다는 문제점이 있다. 관련하여, 은 함유량이 높은 동납계로 브레이징이 가능하나 너무 고가여서 상용화가 어렵다.

이에, 금속섬유 발열체가 외부의 전원과 연결되기 위해서는 특히 스테인리스 스틸 재질의 금속섬유 발열체를 납땜이 아닌 방식으로 전극과 접합시키면서 연결 부위에서 아크 발생이나 높은 접촉저항이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다.

한 가지 방법으로서 심 용접(seam welding)은 스폿 용접의 전극 대신 회전 롤러 형상을 한 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는 방법이다. 심 용접은 좁은 면적의 점 접촉 상태에서 전기저항을 이용하여 접합을 하는 스폿 용접에 비해 롤러를 이용하여 연속적인 스폿 용접을 함으로서 선상 또는 면상의 넓은 면적의 접합을 가능하게 한다. 즉, 심 용접은 전원이 인가될 때 순간적인 고전력에 의해 접합 대상들의 표면부가 줄열(Joule's heat)에 의해 용해되어 순간적으로 용착하게 됨으로서 접합이 이루어진다. 이때 상기 롤러 형상을 한 전극이 연속적으로 전기를 공급받으며 롤러의 곡면과 접합부의 평면이 만드는 접촉 부위에서 점 또는 선을 따라 좁은 부위에서만 높은 전기장을 형성되어 두 소재의 용착을 이끌면서 계속 이동하며 연속적인 접합을 형성한다.

상기와 같은 심 용접에 의해 금속섬유 발열체와 전극의 표면은 강하게 결합되지만 300 ℃ 이상 높은 온도에 노출되거나 밸브, 배관 등을 감싸기 위해 구부려질 때 당기는 힘에 의하여 심 용접이 점 용접으로 변형되어 손상 또는 들뜸 현상이 일어나고, 이로 인해 금속발열섬유와 전극 간의 결합 압력이 부족하여 용접 불량이 발생할 수 밖에 없다. 따라서 금속섬유 발열체와 전극 간의 심 용접을 손상시키지 않으면서 결합력을 높일 수 있는 기술이 요구되고 있으며, 이에 본 발명자들은 상기의 기술적 요구에 착안하여 접촉저항이 증가하는 부위나 선 들뜸이 발생할 수 있는 부위를 메워 접합 결함을 제거함으로서 전극에 이상발열이나 아크에 의한 파손을 방지할 수 있는 방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.

국내 공개특허공보 제10-2004-0036445호, 2004.04.30.자 공개.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 전극과 금속섬유 발열체 간의 접합 결함을 방지할 수 있도록 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법, 이에 의해 제조되는 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 심 용접 장치의 하부 전극과 상부 롤러전극의 사이에, 판형 커넥터 전극과 금속섬유 발열체의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 전극-발열체 정렬 단계; 상기 심 용접 장치에 용접 전류를 공급하면서 상기 상부 롤러전극을 회전시켜, 상기 상부 롤러전극의 진행 방향에 따라 상기 상하로 겹친 커넥터 전극과 금속섬유 발열체가 선형으로 압착되면서 접합하는 심 용접 단계; 및 상기 금속섬유 발열체와 접합된 커넥터 전극의 상부에 금속을 도포해 금속 도금막을 형성하는 도금 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 도금 단계에서의 금속 도금막은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co) 및 주석(Sn) 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 도금 단계에서의 금속 도금막은 상기 금속을 무전해 도금, 전기 도금 중 하나 이상의 방법으로 도금하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 상부 롤러전극의 폭은 상기 커넥터 전극의 폭보다 좁거나 같고, 상기 커넥터 전극은 상기 금속섬유 발열체 선단부의 길이를 초과하여 연장 형성되되, 상기 커넥터 전극은 상기 금속섬유 발열체 보다 전기저항이 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 금속섬유 발열체는 스테인리스 스틸로 이루어진 금속섬유를 직조한 금속직물인 것을 특징으로 한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극을 제공한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따라 선단부에 커넥터 전극이 접합되는 금속섬유 발열체 전극을 제조함으로서, 심 용접에 의해 전기저항 방법으로 접합하므로 솔더납이나 블레이징납과 같은 외부 물질이 개입하지 않기 때문에 연결 부위가 일정한 형태를 이룰 수 있어 전원공급 시 아크가 발생하거나 국부적인 높은 접촉저항이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 미세한 금속발열섬유로 만들어진 금속섬유 발열체에 손상을 입히지 않고 커넥터 전극과의 안정적인 접합이 가능하며, 전극 접합부가 넓고, 길이가 길어도 연속적인 접합이 가능하다. 이와 같이 본 발명의 방법에 따르면 넓게 접합부가 형성되면서도 안정적인 접합이 가능하여 접합부의 접합 강도가 높은 접합이 가능한 효과가 있다.

특히, 금속발열섬유로 구성된 금속섬유 발열체의 사이사이와, 이를 포함한 커넥터 전극의 표면에 금속(특히, 니켈) 도금을 통하여, 전기전도성이 우수한 니켈이 금속발열섬유와 커넥터 전극 간 연결 부위 주변의 빈 공간을 충진하면서 커넥터 전극 전체 표면을 균일하게 도포할 수 있으며, 금속섬유 발열체의 기계적 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 금속섬유 발열체와 커넥터 전극과의 분리를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라 금속섬유 발열체와 커넥터 전극 사이에 심 용접만을 적용한 것 보다, 부분적인 접촉저항이 증가하는 부위나 선형 용접 비드의 선 들뜸이 발생할 수 있는 부위에서의 접합 결함을 방지할 수 있으므로, 커넥터 전극에서 이상발열이나 아크에 의한 파손이 일어나지 않는 효과가 있다.

상기와 같은 금속섬유 발열체 전극은 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 생산 공정에서 사용되는 밸브, 배관 뿐 아니라, 히팅 자켓 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 심 용접 방법을 이용하여 선단부에 커넥터 전극이 접합되는 금속섬유 발열체 전극의 제조공정을 모식화하여 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따라 따라 선단부에 커넥터 전극이 접합된 금속섬유 발열체 전극을 모식화하여 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 금속발열섬유와 커넥터 전극 간 심 용접에 의해 형성된 용접 비드를 모식화하여 나타낸 측면도.
도 4는 금속발열섬유와 하부 전극 간의 심 용접 시 야기되는 문제점을 모식화하여 나타낸 예시도.
도 5는 금속 도금을 통하여 금속발열섬유와 하부 전극 간의 접합을 모식화하여 나타낸 예시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 심 용접 방법을 이용하여 선단부에 커넥터 전극(200)이 접합되는 금속섬유 발열체 전극의 제조공정을 모식화하여 정면도로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따라 따라 선단부에 커넥터 전극(200)이 접합된 금속섬유 발열체 전극을 모식화하여 평면도로 나타낸 것이다.

이를 참고하면 본 발명은 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법으로서, 심 용접 장치(10)의 하부 전극(11)과 상부 롤러전극(12)의 사이에, 판형 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 전극-발열체 정렬 단계(S10)와, 심 용접 장치(10)에 용접 전류를 공급하면서 상부 롤러전극(12)을 회전시켜 상부 롤러전극(12)의 진행 방향에 따라 상하로 겹친 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)가 선형으로 압착되면서 접합하는 심 용접 단계(S20)를 포함하고, 특히 금속섬유 발열체(100)와 접합된 커넥터 전극(200)의 상부에 금속을 도포해 금속 도금막(300)을 형성하는 도금 단계(S30)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 방법에 의하면 먼저, 전극-발열체 정렬 단계는 심 용접 장치(10)의 하부 전극(11)과 상부 롤러전극(12)의 사이에, 판형 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 단계이다(S10).

심 용접 장치(10)의 하부 전극(11)과 상부 롤러전극(12)의 사이에, 판형 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 단계에서, 심 용접 장치(10)는 상부가 롤러형의 전극으로 구성되고, 하측에는 하부 전극(11)이 판형으로 구성되어 평면 접합이 가능하게 된다. 즉, 유연한 금속섬유 발열체(100)의 특성상 상하부 모두 롤러형 전극을 적용하게 되면 전기적으로 안정적인 전원을 인가할 수 있는 평면 접합의 구성이 어렵기 때문에 상기 단계에서 한 개의 평면으로 이루어진 하부 전극(11)과 한 개의 롤러형으로 이루어진 상부 롤러전극(12)을 이용하는 것이 바람직하다.

금속섬유 발열체(100)는 금속섬유로 직조된 금속직물일 수 있다. 이와 같은 금속섬유 발열체(100)는 발열을 일으키는 금속을 얇은 선상으로 제조한 금속발열섬유(110)를 직조하여 형성된 것으로, 직조 방법으로는 사직, 능직, 수자직 등 일반적인 직조 방법을 사용 가능하며 이외의 직조 방법도 제한 없이 사용 가능하다.

금속발열섬유(110)의 소재는 백금(Pt), 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 아연(Zn), 텡스텐(W), 코발트(Co) 및 이의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되거나 또는 복수 개의 금속발열섬유(110)가 각각 상이한 금속 또는 합금 소재로 이루어진 것을 준비하여 직조하는 것이 바람직하다. 특히 합금으로 이루어진 금속발열섬유(110)의 경우 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 니크롬(nichrome)을 가장 바람직하게 적용할 수 있으며, 스테인리스 스틸과 니크롬을 단독 또는 함께 준비하여 직조할 수 있다. 스테인리스 스틸 섬유의 경우 SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L 등을 사용할 수 있는데, 유연성, 강도, 직조성, 발열성 등이 우수하여 본 발명에 매우 유리한 소재에 해당한다. 니크롬 섬유의 경우 고효율의 발열성을 지니고 있으며 직조가 용이한 우수한 소재이나 스테인리스 스틸 섬유보다 유연성은 떨어진다. 또한 단일 또는 합금으로 이루어진 섬유의 경우 발열 효율은 스테인리스 스틸 섬유 또는 니크롬 섬유보다는 낮으나 반도체 장비와 같은 특수 장비나 금속 고유의 특성을 요구하는 경우에는 용이하게 사용 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 금속섬유 발열체(100)는 0.01 내지 0.1 mm 직경의 전기전도도가 높은 스테인리스 스틸 섬유로 이루어진 발열체일 수 있다. 직경이 0.01 mm 미만이면 금속발열섬유(110)를 직조하여 금속섬유 발열체(100)를 제조하더라도 일정 강도를 유지하기 어려워 반도체 웨이퍼 생산라인의 반응가스 공급처가 되는 배관이나 파이프에 설치하기 위해 금속섬유 발열체 전극을 구부리게 되면 경도가 약해 쉽게 파손되어 버리고, 직경이 0.1 mm를 초과하면 금속섬유 발열체(100)가 일정 강도를 가지기에는 유리할 수 있으나, 금속발열섬유(110)에 금속을 균일하게 도금하기 어려워 일정한 두께를 가질 수 있는 금속 도금막(300)을 형성하기 어렵다.

커넥터 전극(200)의 경우 두께가 0.001 내지 1 mm이고, 폭이 1 내지 10 mm인 판상의 스트립 형상일 수 있다. 상기 스트립 형상의 커넥터 전극(200)이 금속섬유 발열체(100)와 접합되면 전극 접합부가 넓고, 길이가 길어도 연속적인 접합이 가능하게 된다. 커넥터 전극(200)의 두께가 0.001 mm 미만이면 금속섬유 발열체(100)와의 안정적인 접합력을 도모할 수 없으며, 1 mm를 초과하면 금속섬유 발열체 전극의 두께가 불필요하게 두꺼워져 반도체 장비의 반응가스 공급 파이프 등에 구부려 설치하기 어려워진다. 커넥터 전극(200)의 폭이 1 mm 미만이면 심 용접에 의한 용접 비드(400)를 형성할 수 있는 공간을 충분히 마련하지 못하고, 10 mm를 초과하면 금속섬유 발열체(100)의 기능을 제대로 할 수 없는 단점이 있다.

또한 커넥터 전극(200)은 금속섬유 발열체(100)에 전기를 공급하게 되는 바, 금속섬유 발열체 전극을 형성하는 금속섬유 발열체(100)에 강하게 결합되어 금속섬유 발열체(100)의 사용 중 발생하는 다양한 응력을 견디는 것이 필요하다. 따라서 커넥터 전극(200)의 전기전도성은 금속섬유 발열체(100)의 전기전도성 보다 높게 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 커넥터 전극(200)에서 전기를 소모하지 않고 금속섬유 발열체(100)에 안정적인 전력을 공급할 수 있어야 하기 때문이다. 상기 커넥터 전극(200)의 전기저항은 금속섬유 발열체(100)의 저항 보다 최대 0.5 배 이하로 낮은 것이 바람직하다. 이는 커넥터 전극(200)에서 전기가 소모되지 않고 금속섬유 발열체(100)에 전력을 안정적으로 공급하기 위함이다.

따라서 바람직하게는 커넥터 전극(200)은 구리, 니켈, 철, 은, 베릴륨, 알루미늄 및 스테인리스 스틸을 포함하는 금속에서 선택되는 1종의 금속 또는 2종 이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 예를 들면 커넥터 전극(200)으로는 Cu-Be 합금이 있으며, 경우에 따라 청동에 인을 첨가한 인청동 합금을 사용할 수도 있다. 스테인리스 스틸의 경우 SUS304, SUS316, SUS316l을 포함한 모든 스테인리스 스틸의 종류에 상관없이 사용할 수 있다.

다음으로, 심 용접 단계는 심 용접 장치(10)에 용접 전류를 공급하면서 상부 롤러전극(12)을 회전시켜 상부 롤러전극(12)의 진행 방향에 따라 상하로 겹친 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)가 선형으로 압착되면서 접합하는 단계이다(S20).

심 용접 장치(10)에 용접 전류를 공급하면서 상부 롤러전극(12)을 회전시켜, 상부 롤러전극(12)의 진행방향에 따라 상하로 겹친 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)가 선형으로 압착되면서 면을 이루며 선형의 용접 비드(400)를 형성하면서 접합하게 된다. 즉, 상부 롤러전극(12)과 평면형 하부 전극(11) 사이에 커넥터 전극(200)과, 커넥터 전극(200) 하부에 접촉면을 형성하는 금속섬유 발열체(100)가 위치하게 되면 상부 롤러전극(12)의 진행방향에 따라 연속적으로 커넥터 전극(200)이 금속섬유 발열체(100)에 압착되면서 스트립 형상으로 접합하게 되는 것이다.

금속섬유 발열체(100)와 외부 전원을 연결하여 줄열에 의하여 전기 발열이 가능해지는데, 이와 같이 금속섬유 발열체(100)에 전기를 공급하기 위해서는 금속섬유 발열체(100)의 일단에 커넥터 전극(200)이 접합되어야 하는 바, 커넥터 전극(200)이 금속섬유 발열체(100)의 선단부에 전기저항법으로 접합하게 되면 솔더납이나 블레이징납과 같은 외부 물질이 개입하지 않으므로 연결 부위가 일정한 형태를 이루므로 전원 공급 시 아크가 발생하거나 국부적인 높은 접촉저항이 발생하지 않게 된다. 뿐만 아니라 미세한 직경의 금속발열섬유(110)로 만들어진 금속섬유 발열체(100)에 손상을 입히지 않고 안정적인 접합이 가능하게 된다.

이때 상부 롤러전극(12)의 접촉부 폭이 커넥터 전극(200)의 폭 보다 좁거나 같게 하여 심 용접을 실시하여, 커넥터 전극(200)이 선단부에 접착된 금속섬유 발열체 전극을 제조할 수 있다. 커넥터 전극(200)와 외부연결 케이블(500)은 솔더링, 브레이징 또는 리벳 접합 등을 이용하여 금속섬유 발열체(100)의 길이 보다 길게 연장 형성된 커넥터 전극(200)의 일단부에 접착되도록 한다.

다시 말해 금속섬유 발열체(100)의 온도가 상승하여 사용 온도에서 장시간 지속될 때 커넥터 전극(200)이 산화되지 않아야 한다. 이에 따라 외부연결 케이블(500)에 안정적으로 솔더링되거나 접합을 잘 형성하여야 한다. 상기 외부연결 케이블(500)은 리벳 접합, 솔더링 또는 브레이징 방법으로 금속섬유 발열체(100)의 길이 보다 길게 연장 형성된 커넥터 전극(200)의 일단부에 접착됨으로서, 접합 형성될 수 있다. 즉 커넥터 전극(200)과 외부연결 케이블(500)의 접합은 리벳 접합, 솔더링 또는 브레이징 방법에 의해 접합부(510)를 형성하면서 접합된다.

마지막으로, 도금 단계는 금속섬유 발열체(100)와 접합된 커넥터 전극(200)의 상부에 금속을 도포해 금속 도금막(300)을 형성하는 단계이다(S30).

이에 앞서, 금속섬유 발열체(100)에 균일하고 안정된 전원을 공급하기 위하여 커넥터 전극(200)과 금속섬유 발열체(100)는 심 용접에 의해 결합되어, 금속발열섬유(110)가 직조된 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200)의 표면이 결합하게 된다. 이는 본 발명의 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200)의 심 용접을 모식화하여 측면도로 나타낸 도 3에서 확인된다. 즉 도 3은 본 발명의 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 간 심 용접에 의해 형성된 선형 용접 비드(400)를 모식화하여 나타낸 측면도이다. 하지만 금속발열섬유(110)는 심 용접 중 외력에 의해 손상되거나 결합 압력이 부족하여 용접 불량을 야기할 수 있으며, 이에 따라 커넥터 전극(200) 부분이 약해지는 단점이 있다.

관련하여 도 4는 금속발열섬유(110)와 하부 전극(11) 간의 심 용접 시 야기되는 문제점을 모식화하여 예시도로 나타낸 것이다. 도 4(a)를 참조하면, 금속섬유 발열체(100)를 구성하는 금속발열섬유(110)가 커넥터 전극(200) 표면에 아주 작은 면적으로만 결합되는 점 접합(d 표시)이 일어난 것이 확인된다. 도 4(a)에서와 같이 점 접합 결함이 발생하면 접촉저항이 크게 증가하여 점 점촉된 부분에서 이상발열 현상이 발생하여 금속발열섬유(110)가 파손되거나, 원래는 금속섬유 발열체(100) 부분 보다 발열이 현저하게 낮아야 하는 커넥터 전극(200)의 연결 부분에서 고온 발열이 발생하는 문제점이 있다.

또한 도 4(b)에서는 금속발열섬유(110)가 커넥터 전극(200)에 안정적으로 접합되지 못하고 부분적으로 들뜬 현상이 확인된다. 선 들뜸 결함의 경우 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 표면이 접촉되지 않은 빈 공간 부위(A 부분)에서 전기 아크나 글로우 방전이 발생하여 금속발열섬유(110)의 파손을 초래한다.

이를 해결해 보고자 금속발열섬유(110)를 직조한 금속섬유 발열체(100)와, 상기 금속섬유 발열체(100)가 접합된 부분을 포함한 커넥터 전극(200)의 상부 표면에 금속을 무전해 도금, 전기 도금 중 하나 이상의 방법으로 도금하여 금속 도금막(300)을 형성할 수 있다. 금속섬유 발열체(100)를 포함한 커넥터 전극(200)의 표면에 제공되는 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co) 및 주석(Sn) 중 하나 이상일 수 있으나, 전기저항이 낮아 전기적 안정성을 띄는 니켈을 사용함으로서 금속섬유 발열체(100)에 균일한 전류가 흐르도록 하여 접합 결함을 방지하는데 유리하다.

즉 전기전도성이 우수한 금속이 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200) 사이의 연결 부분에서 발생된 빈 공간을 채우고 금속섬유 발열체(100)의 표면으로 균일한 도포가 됨으로서, 부분적인 접촉저항이 증가하는 부분이나 선 들뜸이 발생한 부분을 채워 접합 결함을 방지할 수 있다.

이는 금속 도금을 통하여 금속발열섬유(110)와 하부 전극(11) 간의 접합을 모식화하여 예시도로 나타낸 도 5를 통해 확인된다. 도 5(a)를 참조하면 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200)의 전체 표면에 금속이 도포되어 금속발열섬유(110) 각각의 가닥 사이사이로 충진되면서 금속섬유 발열체(100)와, 이를 포함하는 커넥터 전극(200)의 표면에 금속 도금막(300)을 형성하게 된다.

도 5(b)를 참조하면 부분적인 접촉저항이 증가된 부위나, 선형 용접 비드(400)의 들뜸이 발생한 부위를 금속 도금막(300)이 충진되어 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 간의 접합 결함을 방지할 수 있다.

이와 같은 도 5에 의하면 단순한 심 용접하여 용접 비드(400)를 형성한 경우와 비교하여 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200) 간의 접합 결함을 제거하여 커넥터 전극(200)에서의 이상발열이나 아크에 의한 파손이 일어나지 않게 된다.

정리하면, 본 발명에 따르면 커넥터 전극(200)에 금속섬유 발열체(100)를 심 용접에 의한 전기저항 방법으로 접합하므로 솔더납이나 블레이징납과 같은 외부 물질이 개입하지 않기 때문에 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 간의 연결 부위가 일정한 형태를 이루므로 전원공급 시 아크가 발생하거나 국부적인 높은 접촉저항이 발생하지 않도록 커넥터 전극(200)이 선단부에 접합된 금속섬유 발열체 전극을 제조할 수 있다.

특히 금속섬유 발열체(100)를 구성하는 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 전체를 금속 특히, 니켈로 도금하여 니켈 도금막을 형성함으로서, 전기전도성이 우수한 니켈이 금속발열섬유(110)와 커넥터 전극(200) 사이의 연결 부위의 빈 공간을 채우면서, 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200)의 전체 표면을 균일하게 도포하게 되므로 부분적인 접촉저항이 증가된 부분이나 용접 비드(400)의 점 접합이 발생한 부분에서의 접합 결함을 방지해 줄 수 있다. 이에 따라 금속섬유 발열체(100)와 커넥터 전극(200) 간 심 용접만 한 경우와 비교하여 커넥터 전극(200)에서 이상발열이나 아크에 의한 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 심 용접 장치
11: 하부 전극
12: 상부 롤러전극
100: 금속섬유 발열체
110: 금속발열섬유
200: 커넥터 전극
300: 금속 도금막
400: 용접 비드
500: 외부연결 케이블
510: 접합부

Claims (6)

1. 심 용접 장치의 하부 전극과 상부 롤러전극의 사이에, 판형 커넥터 전극과 금속섬유 발열체의 일단부가 상하로 겹치도록 위치시키는 전극-발열체 정렬 단계;
   상기 심 용접 장치에 용접 전류를 공급하면서 상기 상부 롤러전극을 회전시켜, 상기 상부 롤러전극의 진행 방향에 따라 상기 상하로 겹친 커넥터 전극과 금속섬유 발열체가 선형으로 압착되면서 접합하는 심 용접 단계; 및
   상기 금속섬유 발열체와 접합된 커넥터 전극의 상부에 금속을 도포해 금속 도금막을 형성하는 도금 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 도금 단계에서의 금속 도금막은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co) 및 주석(Sn) 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 도금 단계에서의 금속 도금막은 상기 금속을 무전해 도금, 전기 도금 중 하나 이상의 방법으로 도금하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 상부 롤러전극의 폭은 상기 커넥터 전극의 폭보다 좁거나 같고, 상기 커넥터 전극은 상기 금속섬유 발열체 선단부의 길이를 초과하여 연장 형성되되,
   상기 커넥터 전극은 상기 금속섬유 발열체 보다 전기저항이 낮은 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 금속섬유 발열체는 스테인리스 스틸로 이루어진 금속섬유를 직조한 금속직물인 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극의 제조방법.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 금속 도금된 금속섬유 발열체 전극.

Images