KR20200064481A - 세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터 - Google Patents

세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터 Download PDF

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KR20200064481A
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Abstract

본원발명은 세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터에 관한 것이다. 본원발명은 브릿지 와이어를 지그에 부착하는 제1 단계; 상기 브릿지 와이어에 용가재를 도금하는 제2 단계; 상기 용가재가 도금된 상기 브릿지 와이어를 지그로부터 분리하는 제3 단계; 및 상기 분리된 브릿지 와이어에서 용가재가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 제4 단계;를 포함하는 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.

Description

세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터 {METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING CERAMIC HEATER}
본원발명은 세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 브릿지 와이어를 도금하여 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 세라믹 히터의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 히터에 관한 것이다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
에어로졸과 같은 공기 중의 입자를 흡입하는 담배에서 액체를 카트리지에 넣고 열 또는 초음파에 의하여 액체를 기화시켜 담배를 피우는 방식이 도입되었다. 최근에는 액체를 기화하는 방식이 아닌 담뱃잎을 사용하면서도 연소가 아닌 히터에 의하여 기화하는 방식으로 예전 방식의 담배를 피우는 느낌을 가질 수 있는 전자 담배가 개발되고 있다.
관련기술 1에는 에어로졸 발생 시스템을 위한 가열 조립체가 개시되어 있고, 관련기술 2에는 그린 시트를 보호하기 위한 보호층을 구비한 전기 가열식 흡연기 히터가 개시되어 있다. 그러나, 가열 조립체나 가열식 흡연기 히터의 소형화 및 정밀화에 따른 브릿지 와이어를 접합하는 방법에서 개발이 요구되고 있다.
(관련기술 1) 한국 공개특허공보 2015-0097819 (관련기술 2) 한국 공개특허공보 2018-0085347
본원발명은 상기의 과제를 해결하고자 감안된 것으로서, 브릿지 와이어에 용가재를 직접 삽입하여 브레이징 하는 공정을 사용하면, 용가재 조립의 어려움, 품질 특성의 저하, 예를 들면 용가재가 용융되어 흐름으로 인한 Open / Shot 불량에 의한 성능 저하가 발생하는 문제점이 있다.
본원발명은 브릿지 와이어를 지그에 부착하고, 용가재를 도금하여 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시킴으로서 브릿지 와이어의 정밀 접합과 미세 접합을 가능하게 하는 것을 해결하고자 하는 목적으로 한다.
본원발명은 브릿지 와이어를 지그에 부착하는 제1 단계; 상기 브릿지 와이어에 용가재(鎔加材)를 도금하는 제2 단계; 상기 용가재가 도금된 상기 브릿지 와이어를 지그로부터 분리하는 제3 단계; 및 상기 분리된 브릿지 와이어에서 용가재가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 제4 단계;를 포함하는 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 도금은 전해 도금 또는 무전해 도금인 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 지그는 절연 물질인 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 지그는 상기 브릿지 와이어가 고정되도록 고정부를 구비한 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 지그는 원통형 튜브, 사각형 튜브 또는 평면형 시트인 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 제2 단계에서 상기 지그에 부착하는 상기 브릿지 와이어는 4개 이상을 사용하는 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 단자는 전극 단자 및 센서 단자에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 인 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 전극 단자는 히터 전극 패턴에 연결되고, 센서 단자는 센서 전극 패턴에 연결되고, 전극 단자 및 센서 단자는 (+) 및 (-)를 갖는 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 도금은 상기 브릿지 와이어의 일부에 행하는 것을 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 도금은 상기 브릿지 와이어의 일부에 행하는 것은 상기 브릿지 와이어의 일부를 전해액에 넣어 도금하는 방법 또는 상기 브릿지 와이어에서 일부 영역에 테이프를 부착하여 전해액에 넣어 도금한 후 상기 테이프를 띄어내어 테이프가 부착되지 않는 부분만 도금하는 방법인 것을 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 브릿지 와이어는 니켈(Ni), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 은(Ag), 스테인레스의 금속, 카본, 그래파이트의 전도성 물질의 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 용가재는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 세라믹 히터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 세라믹 히터의 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 히터를 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 세라믹 히터를 구비한 이미용 고대기를 제공한다.
또한, 본원발명의 일 예로, 세라믹 히터를 구비한 전자 담배를 제공한다.
본원발명에 의하면, 세라믹 봉 결합체에 2 단자 이상을 브릿지 와이어와 정밀하게 접합하는 것이 가능해지며, 정밀 접합 및 미세 접합이 가능하여 히터 조립 작업이 용이해지고, 생산성, 정확성이 높아지며, 수율도 증가하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 따른 브릿지 와이어가 부착된 지그를 도시한 도면이다.
도 2는 본원발명의 세라믹 봉 결합체를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
본원 발명의 세라믹 히터의 제조방법은 브릿지 와이어를 지그에 부착하는 제1 단계; 브릿지 와이어에 용가재(鎔加材)를 도금하는 제2 단계; 용가재가 도금된 브릿지 와이어를 지그로부터 분리하는 제3 단계; 및 분리된 브릿지 와이어에서 용가재가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 제4 단계;를 포함할 수 있다.
(브릿지 와이어를 지그에 부착하는 제1 단계)
도금하는 공정에서 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 지지하도록 지그(401)를 사용할 수 있다.
본원발명의 지그(401, 402, 403)는 절연 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 마이카(mica), 석면, 대리석, 황 등의 무기질 재료; 세라믹 재료; 석영유리, 소다유리, 납유리 등의 유리계 재료; 폴리스타이렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지계 재료; 등을 사용할 수 있다.
지그(401)의 형상은 도 1(a)에 기재된 바와 같이 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 지지하는 원통형 튜브의 지그(401)를 사용할 수 있고, 다른 형태로서 도 1(b)에 기재된 바와 같이 브릿지 와이어(321,322, 323, 324)를 지지하는 사각형 튜브의 지그(402)를 사용할 수도 있고, 도 1(c)에 기재된 바와 같이 브릿지 와이어(331,332, 333, 334)를 지지하는 평면형 시트의 지그(403)를 사용할 수도 있다. 평면형 시트의 지그(403)를 사용하는 경우, 도 1(c)에 기재된 바와 같이 평면형 시트의 일면에 배열하여 사용하여 도금할 수 있다. 평면형 시트의 지그의 전면 및 후면에 브릿지 와이어를 부착하여 사용(미도시)하면 브릿지 와이어를 일면에 부착하여 도금하는 경우보다 2배로 효율이 향상될 수 있다.
지그(401)는 브릿지 와이어(311,312,313,314)가 부착되도록 고정부를 가질 수 있다. 고정부는 도금 공정에서 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 움직이지 않도록 고정하는 역할을 하고, 지그(401) 내에 홈부(501,502,503,504)를 구비하여 구비하여 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 지그(401)에 고정시킬 수도 있다.
지그(401) 내에 홈부는 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 수용할 수 있도록 직선형의 홈부(501,502,503,504)일 수 있고, 홈부의 직경(501,502,503,504)은 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 직경보다 크게 하는 것이 바람직하다.
브릿지 와이어(311,312,313,314)가 다른 접착 수단 없이 지그 내에 고정되고, 도금 공정 또는 지그를 옮기려고 할때, 브릿지 와이어(311,312,313,314)가 지그(401)로부터 이탈되지 않도록 브릿지 와이어의 일단을 수용할 수 있는 홈부(501,502,503,504)의 끝단에 오목부(미도시)를 구비할 수 있다.
한번의 도금 공정에서, 브릿지 와이어(311,312,313,314)는 1개 또는 2개 이상을 지그(401)에 부착하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나의 세라믹 봉 결합체에 4개의 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 접합시키는 경우에 한번에 브릿지 와이어(311,312,313,314) 4개를 지그(401)에 부착하여 도금할 수 있다.
한편, 복수개의 세라믹 봉 결합체에 브릿지 와이어를 접합해야 하는 경우, 4개 이상의 브릿지 와이어를 지그에 부착하여 도금할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 와이어를 8개, 12개, 16개 등 4배수로 지그에 부착하여 한번에 도금함으로써 공정 효율이 향상될 수 있다.
(브릿지 와이어에 용가재를 도금하는 제2 단계)
브릿지 와이어에 용가재를 직접 삽입하여 브레이징 하는 공정을 사용하면, 용가재 조립의 어려움, 품질 특성의 저하, 예를 들면 용가재가 용융되어 흐름으로 인한 Open / Shot 불량에 의한 성능 저하가 발생하는 문제점이 있다.
본원발명은 브릿지 와이어에 용가재를 직접 삽입하여 브레이징 하는 방식이 아닌 도금(plating)을 이용하여 브레이징 하는 방식을 사용하는 것이다.
도금은 물질의 표면 상태를 개선할 목적으로 물질의 표면에 다른 물질로 된 박막을 피복하는 것이 일반적이나, 본원 발명에서는 히터 단자부와 브릿지 와이어를 용가재 성분의 도금방식으로 접합함으로써 브릿지 와이어에 용가재를 삽입하여 브레이징 하는 공정에서 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 도금 방식에 의하여 브릿지 와이어와 단자부를 정밀하게 접합할 수 있고, 이에 따라 미세한 접합이 가능하게 되는 것이다.
또한, 도금 방식으로 인하여 히터 조립을 하는 작업이 용이하게 되어 히터 제작의 생산성과 정확성이 향상되어 수율이 높아지게 될 수 있다.
도금 방식으로는 전해 도금, 또는 무전해 도금을 사용할 수 있고, 필요에 따라 융해금속 침지도금, 용사분무도금, 증착도금, 음극분무도금 등도 사용할 수 있다. 바람직하게는 전해 도금을 사용할 수 있다.
브릿지 와이어(311,312,313,314)를 히터 단자나 센서 단자에 접합할 때, 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 일부에 도금을 행할 수 있고, 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 전부에 도금을 행할 수도 있다. 다만, 불필요한 용가재의 낭비를 줄일 수 있도록 히터 단자 및 센서 단자와 브릿지 와이어(311,312,313,314)가 접촉하는 영역에 도금을 하는 것이 바람직하다.
브릿지 와이어(311,312,313,314)의 일부에 도금하기 위해서는 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 일부를 전해액에 넣어 도금하는 방법을 사용할 수 있다. 또는, 도금 공정에서, 브릿지 와이어(311,312,313,314)에 도금이 되기를 원하지 않는 영역에 테이프를 붙여서 전해액에 넣어 도금 한 후, 테이프를 띄어내어, 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 원하는 부분만을 도금하는 방법을 사용할 수도 있다.
브릿지 와이어(311,312,313,314)는 니켈(Ni), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 은(Ag), 스테인레스 등의 금속에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금을 사용할 수 있다. 바람직하게는 니켈(Ni)을 사용할 수 있다. 또한, 금속 외에도 전도성 물질인 카본이나 그래파이트 등을 적절하게 사용할 수 있다.
브릿지 와이어(311,312,313,314)를 히터 단자 및 센서 단자에 접합하기 위해서 용가재를 사용할 수 있다. 용가재는 용착부를 만들기 위하여 녹여서 첨가하는 금속을 의미하며, 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb) 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 구리(Cu), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다.
(용가재가 도금된 브릿지 와이어를 지그로부터 분리하는 제3 단계 및 분리된 브릿지 와이어에서 용가재가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 제4 단계)
전해액 내에서 용가제가 브릿지 와이어(311,312,313,314)에 도금이 되고, 그 후 물리적인 힘을 가하여 지그(401)로부터 브릿지 와이어(311,312,313,314)를 분리하게 된다.
도 4에 나타난 바와 같이, 브릿지 와이어(311,312,313,314)의 일부가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 전극 단자 및 센서 단자에 접합시킬 수 있다. 이때, 접합부를 가열하면 도금된 금속이 용융되어 브릿지 와이어(311,312,313,314)와 전극 단자 및 센서 단자가 접합하게 된다.
본원발명의 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 히터는 세라믹 봉 결합체를 구비하며, 세라믹 봉 결합체는 세라믹 봉(100)을 둘러싼 제1 보호층, 전극 패턴, 제2 보호층 등을 구비할 수 있다. (미도시) 전극 패턴은 히터 전극 패턴 및 센서 전극 패턴을 구비할 수 있으며, 하나의 시트 상에 히터 전극 패턴 및 센서 전극 패턴을 구비해도 되고, 히터 전극 패턴 및 센서 전극 패턴을 각각의 시트 상에 구비해도 된다. 또한, 세라믹 봉 결합체에는 히터의 설치를 용이하게 하기 위한 플랜지(200)가 결합될 수 있다.
또한, 본원발명의 세라믹 히터는 세라믹 봉 결합체에 4개의 브릿지 와이어(311,312,313,314)가 연결될 수 있다. 세라믹 봉 결합체에 4개의 브릿지 와이어(311,312,313,314)는 각각, 히터 전극 패턴과 연결되는 (+)극, (-)극의 브릿지 와이어, 센서 전극 패턴과 연결되는(+)극, (-)극의 브릿지 와이어에 연결될 수 있다.
이와 같이 제조된 세라믹 히터는 이미용 고대기나 전자 담배에 사용될 수 있으나, 세라믹 히터를 사용하는 용도가 이에 한정되는 것은 아니다.
100 ··········세라믹 봉
200 ··········플랜지
311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, 331, 332, 333, 334···브릿지 와이어
401, 402, 403 ·········지그

Claims (15)

  1. 브릿지 와이어를 지그에 부착하는 제1 단계;
    상기 브릿지 와이어에 용가재(鎔加材)를 도금하는 제2 단계;
    상기 용가재가 도금된 상기 브릿지 와이어를 지그로부터 분리하는 제3 단계;
    상기 분리된 브릿지 와이어에서 용가재가 도금된 부분을 세라믹 봉 결합체의 단자에 브레이징하여 접합시키는 제4 단계;를 포함하는 세라믹 히터의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금은 전해 도금 또는 무전해 도금인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그는 절연 물질인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그는 상기 브릿지 와이어가 고정되도록 고정부를 구비한 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그는 원통형 튜브, 사각형 튜브 또는 평면형 시트인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 지그에 부착하는 상기 브릿지 와이어는 4개 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 단자는 전극 단자 및 센서 단자에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 인 것을 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전극 단자는 히터 전극 패턴에 연결되고, 상기 센서 단자는 센서 전극 패턴에 연결되고,
    상기 전극 단자 및 상기 센서 단자는 (+) 및 (-)를 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금은 상기 브릿지 와이어의 일부에 행하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 도금은 상기 브릿지 와이어의 일부에 행하는 것은 상기 브릿지 와이어의 일부를 전해액에 넣어 도금하는 방법 또는 상기 브릿지 와이어에서 일부 영역에 테이프를 부착하여 전해액에 넣어 도금한 후 상기 테이프를 띄어내어 테이프가 부착되지 않는 부분만 도금하는 방법인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 브릿지 와이어는 니켈(Ni), 백금(Pt), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 은(Ag), 스테인레스의 금속, 카본, 그래파이트의 전도성 물질의 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 용가재는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조방법.
  13. 청구항 1 내지 12의 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 히터.
  14. 청구항 13에 기재된 세라믹 히터를 구비한 이미용 고대기.
  15. 청구항 13에 기재된 세라믹 히터를 구비한 전자 담배.
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