KR101991236B1

KR101991236B1 - 고주파수대역의 안테나 제조방법

Info

Publication number: KR101991236B1
Application number: KR1020180087958A
Authority: KR
Inventors: 이규근
Original assignee: 이규근
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-06-20

Abstract

본 발명은 확산접합을 이용한 고주파수대역의 안테나 제조방법에 관한 것이다. 그의 구성은; 제품의 설계에 따라서 2개 이상의 단위부품을 계획하는 단계; 2개 이상의 단위부품을 확산접합이 필요한 영역을 집중적으로 접합할 수 있게 개별적으로 가공하는 단계; 가공된 단위부품을 정밀세척하는 단계; 세척된 단위부품을 조립하는 단계; 조립된 단위부품 어셈블리에 적합한 열과 압력을 가하여 단위부품 사이에 확산접합이 일어나도록 하는 단계; 접합이 완성된 완성제품을 세척하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고주파수대역의 안테나 제조방법{Method For Manufacturing Antenna}

본 발명은 안테나의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 확산접합을 이용한 고주파수대역의 안테나 제조방법에 관한 것이다.

종래 저주파수대역의 안테나는 딥브레이징, 진공브레이징 방식을 이용하여 제작되어 왔다.

딥브레이징(dipped brazing)은 물체 간의 접합방법 중 하나로서 용융납(녹는점보다 20~50℃높은 것)을 흑연 도가니에 넣어, 이 속에 용접 물체를 침적하여 납땜하는 방법이다. 최근에는 욕탕용액의 화학적 반응열을 이용해서 미리 용착재료를 발라 조립된 용접 물체를 침지하여 단숨에 용접이 되는 방법이 많이 실용되고 있다(솔트 배드 딥 브레이징). 이 방법은 자전거 프레임, 라디오 섀시, 열교환기, 라디에이터 등 세밀하고 복잡한 물체 제작 등에 광범위하게 이용된다.

딥브레이징 방식에 의하면 접합하고자 하는 물체 이외의 제3의 물질을 필요로 하기 때문에 이물질이 발생한다는 문제점을 가지고 있다. 종래의 저주파수대역의 안테나는 그 내부의 유로가 넓고 깊기 때문에 딥브레이징 방식으로 안테나를 제작하여도 안테나 성능에 큰 영향을 미치기 아니하였다.

그러나 내부의 유로가 미세하게 설계되어 있는 고주파수대역의 안테나에는 이러한 접합방법을 이용할 수가 없다. 용접시 생기는 이물질이 안테나의 성능에 치명적 영향을 주기 때문이다.

대한민국 특허출원 제10-2009-0031866호 대한민국 특허출원 제10-2010-7021847호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은 미세한 내부 유로를 구비하고 있는 고주파수 대역의 안테나를 제작하는 방법을 제공하는 것에 있다. 좀 더 구체적으로는 유로에 이물질이 생기지 않으며 이물들에 의해 유로가 막히지 않은 접합방법을 이용한 안테나 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.

위와 같은 목적은, 제품의 설계에 따라서 2개 이상의 단위부품을 계획하는 단계;

2개 이상의 단위부품을 확산접합이 필요한 영역을 집중적으로 접합할 수 있게 개별적으로 가공하는 단계; 가공된 단위부품을 정밀세척하는 단계;

세척된 단위부품을 조립하는 단계; 조립된 단위부품 어셈블리에 진공상에서 적합한 열과 압력을 가하여 단위부품 사이에 확산접합이 일어나도록 하는 단계; 접합이 완성된 완성제품을 세척하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파수대역의 안테나 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 단위부품의 정밀세척은 알코올 세척과 알루미늄 전용 수용성 알칼리 세척제를 이용한 초음파세척을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 단위부품을 개별적으로 가공할 때 제품과 직접적으로 연관되는 부분의 집중적인 접합을 위해 단위부품 내에서 두께를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 단위부품을 개별적으로 가공한 다음 제품의 치수를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 제품에 적합한 열과 압력으로 일정시간 유지하여 접합이 필요한 모든 영역에 확산접합이 일어나도록 하는 단계를 포함 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 단위부품은 적층 설치되며, 수직으로 고정되는 복수 개의 위치고정핀에 의해 임시고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 확산접합은 진공 상태에서 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수 개의 단위부품을 조립하여 하나의 완성된 제품을 구성하게 되는 안테나에서 단위부품이 확산접합에 의해 접합됨으로써 안테나 내부의 미세한 유로가 이물질 등에 의해 손상되지 않게 된다. 따라서 유로가 미세하게 되어 있는 고주파수대역의 안테나 제작이 가능하며, 그의 품질을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 제작과정을 단계별로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 조립을 위한 확산접합장치의 사용상태의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 조립을 위한 단위부품 및 완성품의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

제품의 설계도가 입수되면, 이 제품의 설계도에 따라 2개 이상의 단위부품을 계획하는 단계가 선행된다(S10). 제품의 내부에는 미세한 유로가 입체적으로 마련되어 있으며 현재의 제작기술로는 하나의 단일 블록을 이용하여 이러한 형태를 제작할 수 없다. 그러므로 몇 개의 단위부품으로 나누어 개별적으로 가공한 다음 이들을 접합시키게 되는 것이다.

고주파대역의 안테나는 미세한 유로를 가지고 있으므로 접합과정에서 이 유로가 부분적으로 폐쇄되는 경우 품질에 심각한 문제가 생길 수 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하는 것을 내용으로 한다.

작업자는 제품의 전체 설계도에 따라 CNC를 이용하여 가공하기에 용이한 단위부품의 형상을 결정한 다음 그 단위부품의 개별 설계도를 작성한다. 그리고 이 개별 설계도에 따라 2개 이상의 단위부품을 개별적으로 가공한다(S20). 가공은 일반적으로 CNC를 이용한 절삭가공이 주를 이룬다.

이후 가공한 단위부품의 규격이 설계도와 부합하는지 여부를 비접촉 삼차원 측정기로 계측하고 육안검사를 한다(S30). 그리고 단위부품을 세척한다(S40). 단위부품의 정밀세척은 알코올 세척과 알루미늉 전용 수용성 알칼리 세척제를 이용한 초음파를 이용한 세척방법을 이용한다.

그리고 세척된 단위부품을 조립하여 단위부품 어셈블리를 준비하고 단위부품 어셈블리에 제품에 적합한 열과 압력을 가하여 단위부품 사이에 확산접합이 일어나도록 한다(S50).

확산접합 과정은 확산접합장치(1)에 의해 이루어진다. 확산접합장치(1)는 밀폐될 수 있으며 게이트가 구비된 진공챔버(3)와, 진공챔버(3) 내부에 설치되는 가열장치(5)와, 진공챔버(3) 내부에 장입된 피접합물인 단위부품 어셈블리(100)에 압력을 가하기 위한 프레스장치(7)와, 진공챔버(3) 내부를 진공화시키기 위한 진공발생장치(9)를 포함한다. 진공챔버(3)의 진공도는 높을수록 좋다. 이 확산접합과정에 소요되는 시간은 12~48시간이 될 수 있다.

확산접합(diffused bonding)이란 금속재료를 밀착시켜 소재를 융점 이하의 온도로 가열하면서 소성변형을 일으키지 않을 정도로 압력을 가해, 접합면 사이에서 발생하는 원자의 확산을 이용하여 접합하는 방법을 말한다. 접합 후의 열응력이나 변형이 적고, 변형량이 적으며, 조직 변화에 의한 재료의 열화가 적다는 특징이 있다. 서로 다른 금속끼리도 접합이 가능하다는 특징을 갖는 접합방식이다.

이후 완성된 제품을 확산접합장치(1)에서 취출하여 후가공하는 단계가 이어진다(S60). 후가공이라 함은 완성 제품(100', 도 3(c) 참조)의 원래 설계 상의 외형을 의미한다. 외형이 복잡할 경우에 이 복잡한 형상대로 단위부품을 가공할 경우 균일한 압력을 가하기가 어렵기 때문이다. 적어도 단위부품 중 최하부에 위치하는 단위부품(100e)의 저면과 최상부에 위치하는 단위부품(100a)의 상면은 프레스 장치의 가압툴(7a,7b)의 가압면과 일치하도록 하는 것이 좋다.

이와 관련한 본 발명의 다른 실시예에 의하면 단위부품(100)의 평면도를 설계할 때에 있어서, 접합의 확실성을 위한 부분과 접합의 정확성을 위한 부분을 구분하는 단계를 더 포함할 수 있다. 접합의 확실성을 위한 경우는 벽간의 간격이 좁게 되어 있는 부분, 직경이 작은 관으로 구성되어 있는 부분 등을 제작하여야 하는 경우를 말할 수 있다. 접합력이 작아서 벽에 틈 또는 구멍이 생기는 것을 방지하기 위한 것이다. 이때는 확산접합시 해당부분에 가해지는 압력이 커지도록 접합면적을 줄이는 방향으로 설계를 한다(왜냐하면, P = F/A(N/㎡))

그리고 정확성을 위한 경우는 제품의 정밀도가 높아야 하는 경우로서 확산접합과정에서 가해지는 압력에 의해 변형되는 것을 최소화하여야 하는 경우를 말한다. 이때는 확산접합시 해당부분에 가해지는 압력이 상대적으로 작아지도록 설계를 한다. 즉 확산접합이 이루어질 수 있는 압력 범위에서 낮은 쪽을 선택하여 단위부품(100)의 형태를 결정하는 것이다.

확산접합과정은 본 발명의 핵심과정이다. 이 과정에서 지그수단이 사용될 수 있다. 지그수단은 압력을 가할 때 피접합물, 즉 단위부품(100a ~ 100e)의 접합면에 고르게 압력이 가해질 수 있으며, 피접합물의 위치가 정확하게 고정된 상태를 유지하도록 한다.

지그수단은 복수 개의 세팅핀(11) 및 이 세팅핀(13)이 박음 고정될 수 있도록 단위부품에 마련되는 핀홀을 포함할 수 있다. 단위부품(100a ~ 100e)에는 유로(15)가 형성되어 있지 않는 모서리 부분을 위주로 하여서 마련된다. 세팅핀(13)과 핀홀(15)의 공차가 단위부품 어셈블리(100) 및 완성된 제품(100')의 형태에 영향을 주어서는 아니 된다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 확산접합장치 3 : 진공챔버
5 : 가열장치 7 : 프레스장치
9 : 진공발생장치 11 : 세팅핀
13 : 핀홀 15 : 유로
100 : 단위부품 100' : 완성제품(안테나)

Claims

제품의 설계에 따라서 2개 이상의 단위부품을 계획하는 단계;
2개 이상의 단위부품을 개별적으로 가공하는 단계;
비접촉 삼차원 측정기로 단위부품의 치수를 확인하는 단계;
가공된 단위부품을 정밀세척하는 단계;
세척된 단위부품을 조립하는 단계;
조립된 단위부품 어셈블리에 열과 압력을 가하여 단위부품 사이에 확산접합이 일어나도록 하는 단계; 및
접합이 완성된 완성제품을 세척하는 단계;를 포함하되,
상기 단위부품의 세척은 알코올세척과 알루미늄 전용 수용성 알칼리 세척제를 사용한 초음파세척을 포함하고,
상기 단위부품은 적층 설치되되, 수직으로 고정되는 복수 개의 위치고정용 세팅핀에 의해 임시고정되며,
상기 확산접합은 소재의 특성을 고려해 진공 상태에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고주파수대역의 안테나 제조방법.
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