(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工程チャンバと、
前記工程チャンバ内に設けられ、テープ型である第１及び第２の金属薄板をそれぞれ供給する第１及び第２の供給部と、
前記供給された第１及び第２の金属薄板の間に接合物質を噴射する噴射部と、
前記第１及び第２の金属薄板を接合させる接合部と、
前記工程チャンバの一側に連結され、前記工程チャンバを真空状態にするポンプと、
前記工程チャンバ内に設けられ、前記接合部によって接合された前記第１及び第２の金属薄板を加熱することによって接合力を高める加熱器と、
前記第１及び第２金属薄板と前記噴射部の間の熱遮断膜と、
を含むことを特徴とする薄板接合装置。
【請求項２】
前記第１金属薄板は、超伝導テープであり、第２金属薄板は、安定化金属薄板テープであることを特徴とする請求項１に記載の薄板接合装置。
【請求項３】
前記超伝導テープは、基板層、緩衝層、超伝導層、及び保護層を含むことを特徴とする請求項２に記載の薄板接合装置。
【請求項４】
前記緩衝層は、絶縁層であることを特徴とする請求項３に記載の薄板接合装置。
【請求項５】
前記安定化金属薄板テープは、前記超伝導テープの過電流を受け入れることを特徴とする請求項２に記載の薄板接合装置。
【請求項６】
前記安定化金属薄板テープは、銅またはステンレスで作られることを特徴とする請求項５に記載の薄板接合装置。
【請求項７】
前記超伝導テープは、前記安定化金属テープより小さな幅を有することを特徴とする請求項２に記載の薄板接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置に係り、より詳しくは、薄板接合装置及びこれを用いた薄板接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属薄板を接合する方法としては、接合される金属薄板の種類に応じてブレージング又はソルダリングなどの半田付けによる方法とプラズマ溶接又はレーザー溶接などの溶接による方法がある。
【０００３】
溶接は、接合される金属薄板の接合部を部分的に溶融させて再び凝固させる過程で結合させる。接合で形成される内部を完全に密閉できるようにするためには、プラズマ溶接又はレーザー溶接などによらなければならないが、半田付けに比べてはるかに高コスト化されるため経済性が落ちる問題がある。
【０００４】
半田付けは、接合される金属薄板より低い融点を有する接合物質を使用して、溶融された接合物質が毛細管現象によって接合される金属薄板の間に均等に染み込んで凝固されることによって金属薄板を接合させる。半田付けは、接合される金属薄板の溶融温度によって約４３０℃以下である場合をソルダリングといい、それ以上の場合をブレージングといい、金属薄板の種類に応じて選択的に適用される。
【０００５】
ところで、このような半田付けによって金属薄板を接合する場合、融点が金属薄板より低い接合物質を使用しなければならないなど接合物質を選択することにおいて制限を受ける。また、接合物質の厚さが異なることがあり、接合物質が多孔の状態になって密度が低くなることがあり、半田付けは大気中で遂行されるため接合物質が酸化されやすい。このような色々な理由で接合物質の接合力が相当に落ちることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、接合力を向上させることができる薄板接合装置及びこれを用いた薄板接合方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した技術的課題を達成するために本発明の一側面による薄板接合装置は、工程チャンバ及び工程チャンバの一側に連結され、工程チャンバを真空状態にするポンプを含む。工程チャンバ内には、第１及び第２の金属薄板をそれぞれ供給する第１及び第２の供給部、供給された第１及び第２の金属薄板の間に接合物質を噴射する噴射部、及び第１及び第２の金属薄板を接合させる接合部が備わる。
【０００８】
金属薄板はテープ型であることができ、第１及び第２の供給部はそれぞれ第１及び第２のリールであり、テープ型の第１及び第２の金属薄板は第１及び第２のリールの回転によって供給できる。第１及び第２のリールの幅は互いに異なることができる。接合部はローラーであり、テープ型の第１及び第２の金属薄板はローラーの回転によって一側に密着されて接合できる。接合部によって接合された金属薄板が巻かれる第３のリールがさらに含まれることができる。
【０００９】
接合部は、第１及び第２の金属薄板を互いに密着させて接合させることができる。これは、第１及び第２の金属薄板が密着されるとき、両金属薄板の間の透きに接合物質が埋められるようになり、この時生じた接合層によって両金属薄板は接合される。
【００１０】
接合部によって接合された金属薄板を加熱して第１及び第２の金属薄板の接合力を高める加熱器がさらに含まれることができる。加熱器は、高周波誘導加熱器、赤外線加熱器、またはハロゲンヒーターのうちから選択されたいずれか一つでありうる。加熱器は、接合部内に装着できる。
【００１１】
噴射部は、金属蒸発器でありうる。
【００１２】
噴射部の噴射出口の幅は、第１の金属薄板又は第２の金属薄板の幅と同一にすることができる。
【００１３】
噴射部に連結され、接合部に関する噴射部の位置を調整する位置調整器がさらに含まれることができる。
【００１４】
噴射部に連結され、噴射部の温度を調節する温度制御器がさらに含まれることができる。
【００１５】
第１及び第２の金属薄板と噴射部との間に設けられる熱遮断膜がさらに含まれることができる。
【００１６】
工程チャンバとポンプとの間に設けられ、接合物質の蒸気を吸着して接合物質がポンプに入ることを防止する吸着板がさらに含まれることができる。
【００１７】
前述した技術的課題を達成するために本発明の他の側面による薄板接合方法は、第１及び第２の金属薄板が備わった工程チャンバ内部を真空状態にすることを含む。第１及び第２の金属薄板を供給し、供給された第１及び第２の金属薄板の間に接合物質を噴射する。第１及び第２の金属薄板を接合させ、接合された金属薄板を加熱する。
【００１８】
第１の金属薄板は超伝導テープであり、第２の金属薄板は安定化金属テープでありうる。この時、超伝導テープの幅が安定化金属テープの幅より狭いことができる。超伝導テープは、保護層、超伝導層、緩衝層、及び基板層の積層構造であることができ、接合物質は超伝導テープを取り囲むことができる。
【００１９】
接合物質を噴射させることは、金属蒸発によって遂行されることができる。金属蒸発のためにヒーターによる加熱又は高周波誘導加熱が使用できる。
【００２０】
接合された金属薄板を加熱することは、高周波誘導加熱、赤外線加熱、又はハロゲンヒーターによる加熱のうちから選択されたいずれか一つの方法によって遂行できる。
【００２１】
本発明によれば、接合物質の接合力が向上し、多様な接合物質が使用できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、真空蒸着法を用いるため接合物質の融点が高い場合にも真空内で容易に温度を高めることができ、高い蒸気圧を得ることができるので、多様な接合物質を使用して薄板を接合させることができる。
【００２３】
噴射部内の接合物質の蒸気圧は、温度制御器によって正確に制御されるため一定した蒸着率を得ることができて接合物質の厚さが均一である。
【００２４】
真空蒸着は、接合物質が原子状態に高速噴射されて蒸着されるので密度が高い接合層を得ることができる。
【００２５】
真空状態で酸化反応ガスを最小限減らして蒸着されるので接合物質が酸化される確率が減る。酸化反応ガスが残留している場合でも両薄板が接合される部分には蒸気が高い気圧を形成するので酸化反応ガスが容易に接近できない。
【００２６】
従って、このような色々な理由で接合物質の接合力が向上する。
【００２７】
また、真空蒸着を用いる薄板接合装置の製作及び維持コストが低廉である。
【００２８】
超伝導テープと安定化金属テープが本発明に従う接合方法によって接合される場合、伝導性接合物質をテープ横面に蒸着できるので、基板層まで電気的接触を可能なようにする。これにより、過電流を基板層及び安定化金属テープを通じて迂回させることができるため過電流受容量をさらに増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、当業者が本発明の技術的思想を容易に実施できるように添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明はここで説明される実施形態に限定されず異なる形態で具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底して完全になることができるようにそして当業者に本発明の思想が十分に伝達できるようにするため提供されることである。
【００３０】
本明細書の実施形態で第１、第２のなどの用語は単にある所定の構成要素を他の構成要素と区別させるために使用されているため、構成要素がこのような用語によって限定されてはならない。
【００３１】
図面において、構成要素の大きさなどは明確性を期するために誇張されるように表現できる。明細書全体にかけて同一の参照符号で表示された部分は、同一の構成要素を示すものとする。
【００３２】
図１は、本発明に従う薄板接合装置を概略的に示す図面である。
【００３３】
図１を参照すれば、工程チャンバ１０内に第１、第２及び第３のリール２１、２２、２３が設置される。第１のリール２１に巻かれている第１の金属薄板テープ（１ｔ）は、第１のリール２１の回転によって供給され、第２のリール２２に巻かれている第２の金属薄板テープ（２ｔ）は、第２のリール２２の回転によって供給される。
【００３４】
金属蒸発器３０は、供給された第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）の間に接合物質（３０ｍ）である金属蒸気を噴射させる。金属蒸発器３０は、密閉型ハウジング（３０ｈ）と噴射出口（３０ｅ） とを含む。ハウジング（３０ｈ）に形成された試料投入口（ 図示せず）を通じてハウジングの内部に金属物質が投入され、ガス注入口（図示せず）を通じてハウジングの内部に不活性ガスが注入される。この時、不活性ガスを注入せず金属物質を高温の蒸気にして噴射してもよい。ハウジング（３０ｈ）の内部には、投入された金属物質を蒸発させる加熱手段（ 図示せず）が配置される。ハウジング内部の不活性ガス及び蒸発された金属物質は、噴射出口（３０ｅ）を通じて高速噴射される。噴射出口（３０ｅ）の幅は、第１の金属薄板テープ（１ｔ）又は第２の金属薄板テープ（２ｔ）の幅と同一にすることができる。蒸気状態に噴射された金属物質が第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）を接合させる接合物質（３０ｍ）になる。接合物質（３０ｍ）に使用される金属物質としては銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）などがある。加熱手段には、温度制御器３４が連結されて金属物質の温度が一定するように制御できる。金属蒸発器３０の下部に連結された位置調整器３２によって金属蒸発器の位置が調節できる。接合物質（３０ｍ）の蒸着効率を高めるために噴射出口（３０ｅ）が第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）が接合される部分に最大で密着されることがよい。金属蒸発器３０での金属蒸発のためにヒーターによる加熱又は高周波誘導加熱などの方法が使用できる。
【００３５】
金属蒸発器３０の輻射熱が金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）を過度に加熱する場合に対して、金属蒸発器３０と金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）との間に熱遮断膜３６が配置できる。
【００３６】
接合部２５は、第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）を密着させて接合させる。接合部２５にローラーが使用できる。この時、第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）は、ローラーの回転によって密着されて接合される。
【００３７】
このように接合された金属薄板テープ（３ｔ）は、第３のリール２３によって巻かれる。
【００３８】
ローラー２５と第３のリール２３との間に加熱器４０が配置できる。加熱器４０は、高周波誘導加熱器、赤外線加熱器、又はハロゲンヒーターのうちから選択されたいずれか一つでありうる。また、加熱器４０は、ローラー２５内に装着できる。加熱器４０は、接合された金属薄板テープ（３ｔ） を加熱して接合力を向上させる。この時、加熱温度は接合物質（３０ｍ）の融点以下になることが好ましい。
【００３９】
工程チャンバ１０の一側には、ポンプ５０が配置される。ポンプ５０は、工程チャンバの内部を真空状態にして、金属蒸発器３０で蒸気状態に蒸発された金属物質が酸化されない状態に、第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ） が接合される部分に供給されるようにする。工程チャンバ１０とポンプ５０との間に吸着板５５が配置できる。この吸着板５５は、接合物質（３０ｍ）である金属蒸気を吸着して、金属蒸気がポンプ５０に入ることを防止する。
【００４０】
図２は、本発明に従う薄板接合装置によって両金属薄板テープが接合されたときの断面図である。
【００４１】
図２を参照すれば、第１の金属薄板テープ（１ｔ）と第２の金属薄板テープ（２ｔ）が接合物質（３０ｍ）によって接合される。第１及び第２の金属薄板テープ（１ｔ、２ｔ）の間に設けられる接合物質（３０ｍ）の厚さは均一である。示されていないが、接合物質（３０ｍ）の密度は高く、その構造もまた緻密である。
【００４２】
図３は、従来の接合方法に応じて第１及び第２の金属薄板テープが接合された金属薄板テープの断面図であり、図４は本発明に従う接合方法に応じて接合された金属薄板テープの断面図である。この時、第１及び第２の金属薄板テープは、それぞれ超伝導テープと安定化金属テープでありうる。安定化金属テープは、銅（Ｃｕ）やステンレスなどで作られ、超伝導テープの過電流を受容するなど超伝導テープを保護する機能を有する。
【００４３】
図３を参照すれば、超伝導テープ（１１ｔ）は、基板層（１１ｔ１）、緩衝層（１１ｔ２）、超伝導層（１１ｔ３）、及び保護層（１１ｔ４）を含む。超伝導テープ（１１ｔ）と安定化金属テープ（１２ｔ）が接合物質（３０ｍ）によって接合される。超伝導層（１１ｔ３）と基板層（１１ｔ１）との間に絶縁性物質の緩衝層（１１ｔ２） が介在されるので、超伝導層（１１ｔ３）に臨界電流以上の過電流が流れるようになれば、安定化金属テープ（１２ｔ）を通じて電流が流れるようになる。従って、過電流を受容できる能力が制限された。
【００４４】
図４を参照すれば、超伝導テープ（２１ｔ）の構造は、従来の超伝導テープ（図３参照）と同一である。しかしながら、超伝導テープ（２１ｔ）の幅が安定化金属テープ（２２ｔ）の幅より狭い。従って、超伝導テープ（２１ｔ）と安定化金属テープ（２２ｔ）とを接合物質（３０ｍ）に接合させれば、超伝導テープ（２１ｔ）の側面にも接合物質（３０ｍ）が蒸着するようになる。また、接合物質（３０ｍ）は超伝導テープ（２１ｔ）を取り囲むことができる。接合物質（３０ｍ）は、金属物質なので伝導性があるため超伝導層（２１ｔ３）は、基板層（２１ｔ１）と電気的に通じることができるようになる。これにより、超伝導層（２１ｔ３）の過電流を基板層（２１ｔ１）及び安定化金属テープ（２２ｔ）を通じて迂回させることができるため過電流受容量をさらに増やすことができるようになる。
【００４５】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から外れない限度内で多様な変形が可能なことは勿論である。
【００４６】
従って、本発明の範囲は、前述した実施形態に局限されて決められてはいけなく、特許請求の範囲だけではなく、この発明の特許請求の範囲と均等なことによって決められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従う薄板接合装置を概略的に示す図面である。
【図２】本発明に従う薄板接合装置によって両薄板テープが接合されたときの断面図である。
【図３】従来の接合方法に応じて超伝導テープと安定化金属テープが接合された金属薄板テープの断面図である。
【図４】本発明に従う接合方法に応じて超伝導テープと安定化金属テープが接合された金属薄板テープの断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  工程チャンバ
２１  第１ のリール
２２  第２ のリール
２３  第３ のリール
２５  噴射部
３０  金属蒸発器
３０ｅ  噴射出口
３０ｈ  ハウジング
３０ｍ  接合物質
３２  位置調整器
３４  温度制御器
３６  熱遮断膜
４０  加熱器
５０  ポンプ
５５  吸着板
１ｔ  第１ の金属薄板テープ
２ｔ  第２ の金属薄板テープ
３ｔ  接合された金属薄板テープ
１１ｔ、２１ｔ  超伝導テープ
１１ｔ１、２１ｔ１  基板層
１１ｔ２、２１ｔ２  緩衝層
１１ｔ３、２１ｔ３  超伝導層
１１ｔ４、２１ｔ４  保護層
１２ｔ、２２ｔ  安定化金属テープ
【図１】
0004445481.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004445481.tif 000004
【図４】
0004445481.tif 000005