KR100825836B1 - 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블에 관한 것으로, 특히 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 와이어를 형성시키되, 상기 와이어는 단면상이 사각형상으로 가공되고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 것을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블을 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 종자결정을 사용하여 금속 단결정을 육성한 뒤 원판형상 또는 원통형상의 조각으로 절단하고, 소정 너비 및 두께를 가지는 와이어를 가공하고, 피복튜브를 입힘으로써 각종 전기적 연결 케이블 제품을 제작할 수 있으며, 또한, 단결정 와이어를 케이블의 전기적 연결소자로 사용하고, 육성된 단결정으로 부터 연결단자를 제작하여 케이블의 양단부에 결합시킴으로써, 각종 전기기기와의 상호 연결시 전기적 신호의 품질을 더욱 향상시키는 효과가 있다. 특히 이러한 케이블이 전기-전자 산업 기기 및 부품에 사용될 때, 고해상도, 고출력, 노이즈 제거 등 이점이 있으며, 특히 영상이나 음향기기에 사용될 때 하이-앤드 영상 및 음향을 느낄 수 있는 이점이 있다.

단결정 성장 케이블 와이어 컷 압축튜브

Description

단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블{single grystal cable manufacturing method and the single grystal cable}

도 1 - 본 발명의 실시예에 따라 형성시킨 은단결정 사진을 나타낸 도.

도 2 - 본 발명의 실시예에 따라 형성시킨 단결정 원판형상의 조각 사진을 나타낸 도((a)은 단결정,(b)구리 단결정).

도 3 - 본 발명의 실시예에 따라 형성시킨 단결정 와이어 가공 공정을 나타낸 모식도.

도 4 - 본 발명의 실시예에 따라 형성시킨 단결정 와이어에 대한 사진 및 사시도((a)은 단결정 와이어, (b)구리 단결정 와이어, (c)소정 길이로 절단된 와이어).

도 5 - 본 발명의 실시예에 따른 인터커넥터케이블에 대한 단면도 및 사진을 나타낸 도(도(a)단면도, (b)인터커넥터케이블).

도 6 - 본 발명의 실시예에 따른 인터커넥터케이블에 대한 단면도 및 사진을 나타낸 도(도(a)단면도, (b)인터커넥터케이블).

도 7 - 본 발명의 실시예에 따른 스피커케이블에 대한 단면도 및 사진을 나타낸 도(도(a)단면도, (b)스피커케이블).

도 8 - 본 발명의 실시예에 따른 파워케이블에 대한 단면도 및 사진을 나타 낸 도(도(a)단면도, (b)파워케이블).

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

10 : 와이어 컷 100 : 원판형상의 조각

110 : 와이어 200 : 인터커넥터케이블

210 : 1차 피복튜브 220 : 2차 피복튜브

230 : 3차 피복튜브 240 : 4차 피복튜브

300 : 스피커케이블 310 : 1차 피복튜브

320 : 2차 피복튜브 330 : 3차 피복튜브

340 : 4차 피복튜브 400 : 파워케이블

410 : 1차 피복튜브 420 : 2차 피복튜브

430 : 3차 피복튜브 440 : 4차 피복튜브

본 발명은 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단결정육성 방법을 이용하여 단결정을 성장시킨 후, 제조된 단결정을 이용하여 와이어를 가공시켜 케이블을 형성시키는 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블에 관한 것이다.

통상 70년대만 하더라도 고품위 케이블에 대한 개념 정립이 되어 있지 않았으나, 무 산소 동선(Oxygen Free Copper, 이하 OFC라 함)이 개발되면서 케이블의 발전이 비약적으로 이루어졌다.

특히, 오디오 기기 등을 연결시키는 선재인 케이블인 경우, 케이블의 품질이 음질에 영향을 끼친다는 것은 주지의 사실인 바, 저급의 케이블을 고품위 케이블로 교체하는 경우, 많은 음질 향상을 느낄 수 있다.

이러한 선재에 교류신호를 흘리면 교류자계가 발생하여 이것이 교류에 대한 저항으로 작용하게 된다. 특히 주파수가 높아질수록 저항은 커지는데, 이를 인덕턴스라고 하며, 케이블의 경우에 피복 선재를 코일과 같이 원형으로 묶거나, 피복 선재를 +,-로 분리시키면 인덕턴스는 증가하게 된다. 그리고 인덕턴스가 증가할 경우 음의 순도는 떨어진다. 그러나 피복 선재를 +,-로 분리한 다음 밧줄처럼 꼬면 오히려 인덕턴스가 작아져 음의 순도가 높아지게 된다.

일반적으로 케이블을 꼬면 인덕턴스는 작아지나 정전 용량이 증가하여 대역이 협소해지고 혼탁해 질 수도 있다. 케이블에 의한 오디오의 음질변화는 분명한 사실이지만, 무엇 때문에 변하는 것인지는 명확히 밝혀진 것이 별로 없다.

예를 들면 선재의 고순도화는 음질의 순도를 높이기는 하지만 일반적으로 직류저항을 증가시키는데, 이는 케이블의 에너지를 감소시키기도 한다. 케이블의 음질은 선재 자체의 재질 및 물성에 의해서도 영향을 받지만, 피복의 재질, 선재의 결정구조, 단말 처리에 따른 인덕턴스, 정전용량, 표피효과뿐만 아니라 오디오 간의 임피던스에 의해서도 큰 영향을 받는다.

즉, 대부분의 케이블은 선재 자체의 특성에 의해 음질이 영향을 받기도 하지만, 그 보다는 케이블의 피복 재질, 선재의 결정 구조 등에 의해서도 많은 영향을 받고 있다.

따라서 순도 99.9999%의 6N 동선 케이블보다는 순도 99.99%의 OFC 케이블의 음질이 더 좋은 경우가 허다하다. 선재의 금속 도체로서 전기 전도성이 좋은 것은 음, 금, 구리, 알루미늄의 순서이나, 그 중 동이 도체로서 가장 많이 사용되고 있다. 그 이유는 가격이 저렴하며 전기 전도성과 가공성이 좋기 때문이다.

통상의 동선은 순도 3N(99.99%)이 표준으로, 제조시 작업성을 좋게 하기 위해 산소를 불어넣는데, 이를 줄인 것을 OFC이라 하며, 산소 이외의 불순물인 금속, 유황의 제거 정도에 따라 6N(99.9999%), 7N(99.9999%) 등이 있다. 산소 이외의 불순물을 제거하는 방법에 따라 종래 기술을 나열해보면 다음과 같다.

Tough Pitch Copper(이하, TPC) 제조는 일반적인 동선제조 방법으로서, 산소를 삽입하여 동을 녹인 다음, 급격히 냉각시켜 제조하는 방식으로, 대량 생산방식에 적합한 공정이다. 이 제조방법은 유황 그리고 산소 산화물인 아산화 동이 첨가되어 있으며, 산소 함유량이 3000~4000ppm, 순도는 99.9%인 3N 동을 제조하는 것이다.

OFC 제조는 고순도 동선 개발의 시발점이 된 선재이며, 동을 녹여 냉각시킬 때 산소를 불어 넣는 기존의 TPC 방식이 아니라 산소에 의해 발생되는 아산화 동이라는 불순물을 제거하기 위해 산소 함유량을 10ppm 이하까지 줄인 4N(99.99%) 제품이다. 이 선재에 의해 음질 경향은 탁한 음이 제거되고 음의 순도가 높아져 명료도가 향상될 수 있었다.

거대 선형 결정 무산소 동선(Linear Crystal Oxygen Free Copper, 이하 LC- OFC) 제조는 금속 결정의 경계면에 음질을 왜곡하는 어떤 무엇이 있을 것이라는 이론에 근거로 개발된 동선이다. 동은 녹은 상태에서 급냉시키면 미세한 결정구조를 가지게 되는데, 결정이 많으면 신호전달에 장애가 된다는 이론에 근거하여, OFC 동선의 결정구조를 한 방향 구조로 갖게 하기 위해 동을 서서히 냉각시켜 결정을 크게 한 다음, 결정구조를 강제적으로 선형으로 길게 늘인 것이다. 이 공정은 결정구조를 선형으로 늘리는 과정에서 기계적인 스트레스가 발생되고, 가공 시 동에 열이 발생되기 때문에 결정 구조에 영향을 주므로 음질 열화의 원인이 되기도 한다.

단방향성 결정 무산소 동선(Pure Crystal Ohno Continuous Casting, 이하 PCOCC) 제조는 LC-OFC가 결정체를 강제적으로 늘리는 과정에서 동선에 열과 물리적 스트레스가 발생되어 음질에 악영향을 주는 단점을 보완한 것으로, LC-OFC에 비해 냉각과정에서 선재를 하나의 결정체로 만들기 위해 서서히 냉각시키는 구조를 추가하여 선재를 결정체로 만든 것이다.

일반적으로 강도가 높은 도체로는 LC-OFC, PCOCC가 대표적인데, 이들은 구조가 변화되는 것을 막기 위해 열처리 과정을 거치지 않는다. 그러나 열처리를 거치지 않은 동선은 선재 가공에서 발생되는 기계적 압박, 즉 스트레스를 받기 때문에 결정구조에 영향을 끼치게 된다. 이 때문에 기계적 스트레스를 줄이기 위해 행하는 약간의 열처리를 한 것이 뮤(μ) 도체이다. 지금까지 선재를 개발하는 기술의 종류에 있어서 단결정의 구조가 고품위 케이블을 제조하는데 중요한 변수로 작용함을 알 수 있다. 그러나 단결정의 구조가 변화되는 것을 막는 기술은 아직까지 완벽한 기술이 개발되지 못하였다.

또한 은(Ag)은 동보다 우수한 전기적 특성을 지니고 있으며 특히 전기저항이 적다는 것인데, 이것은 오디오 케이블에 있어 동보다 은이 분명 유리하며 특히 은은 동에 비해 산화된 상태에서 장점을 가지고 있다. 즉 동은 산화가 쉬워, 산화된 동은 반도체와 같은 피막을 형성하는데 반하여, 산화은은 화학적으로 안정되어 있어 도체로서의 역할을 충분히 수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

일반적으로 은 도체는 동선과 마찬가지로 계속적인 고순도화와 열처리 법으로 많은 개선이 이루어지고 있다. 따라서 오디오 전용선으로 개발된 최근의 은 선재와 은 코팅된 OFC 선재는 일반 통신용 은 선과 달리 정보량이 많으면서도 부드러운 음을 내주는 것으로 알려져 있다.

알루미늄은 은과 마찬가지로 매우 개성이 강한 도체이다. 알루미늄은 동 보다 전기저항이 다소 높으나 고음역에서 특유의 색깔로 매우 개성있는 소리를 내주는 것으로 알려져 있다. 따라서 은 또는 구리와 혼합된 알루미늄 선재는 독특하고 품격있는 음을 내준다.

따라서, 고품위 케이블을 확보하기 위해서는 결정구조가 잘 갖추어진 고순도 단결정을 이용한 동, 은, 알루미늄의 선재 제조 기술의 개발이 시급하다고 사료되어진다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종자결정을 사용하여 금속 단결정을 육성한 뒤 절단한 단결정 와이어를 전기적 연결소자로 사용한 케이블을 제조시키기 위한 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 달성을 위해 본 발명은, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 와이어를 형성시키되, 상기 와이어는 단면상이 사각형상으로 가공되고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 것을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블을 기술적 요지로 한다.

또한, 피복튜브가 입혀진 상기 와이어가 중심에 하나 형성되어 단심구조를 이루며, 이러한 단심구조의 단결정 케이블은, 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하고, 상기 1차 피복튜브 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 접지선 또는 어스선으로 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 인터커넥터케이블로 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 피복튜브가 입혀진 와이어가 중심에 두 개 이상 형성되어 다심구조를 이루며, 이러한 다심구조의 단결정 케이블은, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 3차 피복튜브로써 접지선 또는 어스선으로 절연성 그물망튜브를 사용하되, 상기 절연된 와이어 중에 하나는 접지선으로 이용되어 인터커넥터케이블로 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다심구조의 단결정 케이블은, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 접지선 또는 어스선으로 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 스피커케이블로 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다심구조의 단결정 케이블은, 세 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하여, 상기 세 개의 절연된 와이어를 꼬은 다음, 3차 피복튜브로써 접지선 또는 어스선으로 차폐용 접지 그물망을 사용하고, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 파워케이블로 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단과정을 거친 후에 연마공정 또는 습식에칭공정을 거치거나, 또는 상기 와이어의 표면에 DLC 코팅과정 또는 탄소나노튜브 코팅과정이 더 추가되거나, 또는 열처리공정을 더 거치는 것이 바람직하다.

이러한 단결정 케이블의 양단부에는 단결정 연결단자가 형성되고, 상기 연결단자는, 절단과정이 완료된 단결정을 와이어 컷 또는 패턴을 가진 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 소정 형상으로 가공되는 것이 바람직하다.

또한, 절단과정에서는 단결정이 원판형상 또는 원통형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 와이어 컷(wire-cut) 또는 패턴을 가진 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 와이어로 가공되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 종자결정을 사용하여 금속 단결정을 육성한 뒤 원판형상 또는 원통형상의 조각으로 절단하고, 소정 너비 및 두께를 가지는 와이어를 가공하고, 피복튜브를 입힘으로써 각종 전기적 연결 케이블 제품을 제작할 수 있으며, 또한, 단결정 와이어를 케이블의 전기적 연결소자로 사용하고, 육성된 단결정으로 부터 연결단자를 제작하여 케이블의 양단부에 결합시킴으로써, 각종 전기기기와의 상호 연결시 전기적 신호의 품질을 더욱 향상시키는 효과가 있다. 특히 이러한 케이블이 전기-전자 산업 기기 및 부품에 사용될 때, 고해상도, 고출력, 노이즈 제거 등 이점이 있으며, 특히 영상이나 음향기기에 사용될 때 하이-앤드 영상 및 음향을 느낄 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 육성하고자 하는 금속 덩어리(금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 기타 이들 중 하나의 금속 덩어리)를 성장도가니(BN도가니, 석영도가니, 흑연도가니, 알루미나도가니 등)에 넣어서, 상기 금속덩어리가 포함되어 있는 성장도가니를 유도코일을 이용한 유도가열 또는 탄소히터를 이용하여 상기 금속덩어리를 용융시킨다. 본 발명에서는 성장도가니로 흑연도가니를 사용하거나 또는 흑연도가니를 외부도가니로 사용하고 BN도가니, 석영도가니, 알루미나도가니 중 하나를 내부도가니로 사용하는 이중 구조도가니를 이용하였다.

본 발명에서는 구리와 은 단결정을 육성하는 방법에 대해 상세히 기술하기로 한다.

여기서 구리와 은이 탄소와 급격하게 화학적 결합을 하지 않으므로 성장도가니를 흑연도가니 또는 외부도가니가 흑연도가니인 이중 구조도가니를 사용하였다. 성장도가니를 발열체로 사용하는 이유는 금속 단결정이 육성되어지면서 도가니에 잔류한 용융상태의 덩어리 양이 감소되는 경우에 유도 가열의 온도 조절이 어렵다는 것이다. 그래서 성장도가니를 발열체로 사용하여 도가니 자체의 온도를 제어하는 것이 금속단결정을 육성하는데 용이하다는 것이다. 성장도가니와 일반 구리와 은은 RF코팅을 이용하여 금속의 녹는점까지 유도가열한다. 구리와 은의 녹는점이 각각 1083℃, 962℃이므로 녹는점보다 30℃ 정도 높은 온도까지 가열하여 은을 완전히 녹인다.

그리고 원하는 결정구조를 지닌 종자결정을 제조하여 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성시키게 되는 바, 종자결정은 (100), (110), (111) 방향으로 막대모양으로 각각 제조하였다. 또한 구리 단결정을 육성하기 위해 성장온도는 1100℃~1000℃의 범위 내에서 실시하였으며, 은 단결정을 육성하기 위해 성장온도는 1000℃~900℃의 범위 내에서 실시하였고, 액상의 온도를 0.1~1℃/min 범위 내에서 조절해가면서 성장시키는 종자결정을 이용한 초크랄스키 방법으로 구리와 은의 고 순도 금속 단결정을 육성한다.

상기에서는 초크랄스키 방법에 의해 단결정을 육성하는 방법에 대해 설명하였으나 브리지만 방법에 의해 단결정을 형성하여도 무방하며 이는 본 발명의 범주에 속하는 것은 자명하다.

상기의 과정을 거치면 도 1과 같은 은단결정이 형성된다.

다음은 육성된 단결정을 이용하여 와이어(110)를 제조하여야 하는 바, 상기 육성되어진 고순도 단결정을 와이어(110) 가공을 하기 위한 공정으로 방전가공을 실시하여 원하는 두께의 원판형상 또는 원통형상의 조각으로 절단시킨다. 여기서, 구리와 은은 얇은 원판형상의 조각(100)으로 가공시 응력에 대한 변형을 최소화하기 위해 방전가공으로 실시하는 것이다.

원판형상의 조각(100)의 두께는 제조하고자 하는 와이어(110)의 너비에 의존하여 결정되어지는 바, 본 발명에서는 약 1mm 두께로 얇은 원판형상의 조각(100)을 제조하였다.

제조된 원판형상의 조각(100)은 와이어 컷(wire-cut)(10) 방식의 방전가공을 통하여 1mm 직경의 와이어(110)로 제조되어야 하는 바, 방전 가공에 의해 제조된 원판형상의 조각(100)의 단면에 대한 응력의 일부를 완전히 제거하기 위해 0.3㎛ 입자의 크기를 지닌 알루미나 분말을 이용하여 원형조각의 표면을 연마한다.

상기의 과정을 거치면 도 2와 같은 단결정 원판형상의 조각(100)이 형성된다.

이러한 연마과정을 거친 원판형상의 조각(100)으로부터 원하는 형상의 와이 어(110)를 확보하기 위해 원판형상의 조각(100)을 외부 몰더를 사용하여 고정시킨 후, 와이어 컷(wire-cut) 방전가공을 이용하여 와이어(110)를 제조한다. 원판형상의 조각(100)으로부터 와이어(110)를 제조하는 방법은 원형 단면의 외부에서 내부로 원하는 두께만을 깎아내는 방식으로, 와이어(110)를 뽑아내며 방전가공을 하는 도중에 와이어(110)의 꼬임을 막기 위해 별도의 감기를 시행한다. 여기에서 도 3에 도시된 바와 같이, 대량 생산을 위해 다수개의 원판형상의 조각(100)을 외부 몰더 에 고정시키거나 또는 고정대에 전도성 접착제로 고정하여 다수개의 원판형상의 조각(100)을 동시에 와이어 컷(10) 방전가공을 수행함으로써 대량의 와이어(110)를 일시에 제작할 수 있도록 한다.

또는 와이어드릴을 이용하여 원형 단면의 중심부에 작은 구멍을 내고 내부에서 외부로 원하는 직경의 크기만큼의 와이어(110)로 뽑아내는 방식으로 와이어(110)를 형성시킨다.

또한 이러한 와이어 컷에 의한 방전가공뿐만 아니라, 원판형상의 조각을 원하는 패턴이 형성된 금형 상면에 위치시킨 후 프레스 가공함에 의해 상기 금형의 패턴 형상과 동일한 와이어가 가공되는 것이다. 링형상의 패턴이 형성된 금형의 경우에는 링형상의 와이어가 형성되며, 패턴이 연속적으로 연결형성된 금형의 경우에는 길게 연결된 와이어가 형성될 것이다.

또한, 절단과정에 의해 단결정이 원통형상으로 형성된 경우에는 이를 와이어(110)의 너비만큼의 원판형상의 조각(100)으로 형성시킨 후, 상기 과정을 수행하여 와이어(110)를 뽑아내거나, 원통형상에서 와이어 컷(10) 방전가공을 통해 와이 어(110)의 두께만큼 깎아내어 이를 다시 와이어(110)의 너비만큼 원판형상의 조각(100)으로 방전가공함으로써 소정 두께 및 너비의 와이어(110)가 형성되게 된다.

이렇게 가공된 와이어(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 단면상이 사각형상으로 형성되며, 상기 와이어(110)는 전기적 연결 케이블의 중심에 형성되어 전기적 신호를 전달하게 된다.

상기의 제조 공정에 의해 얻어진 와이어(110)는 가공과정에서 형성된 응력의 영향이 남아 있으므로 와이어(110)에 대한 광학적연마가 필요하다. 원형 조각에 대한 연마를 실시하는 것과 동일하게 핸드 브러셔나 알루미나 분말을 사용하며 와이어(110)의 표면 응력의 영향을 제거하여 준다.

또한, 와이어(110)의 표면에 형성된 응력의 영향은 희석된 불산을 이용하여 제거된다. 방전 가공 중에 형성된 금속의 표면 응력은 대부분 산화막으로 이루어져 있으며 이러한 산화막은 H₂O : HF = 5 : 1 배합으로 습식 에칭법으로 제거가 가능하며 습식 에칭 시간은 3분 정도로 유지한다.

또한, 와이어(110) 표면에 전기방전방법, 레이저증착방법, 열화학기상증착방법, 플라즈마화학기상증착방법을 통해 DLC(diamond like carbon) 코팅 또는 테프론 코팅을 하여 와이어(110)의 특성을 개선할 수도 있다.

또한, 와이어(110)의 결정성을 더욱 높이기 위해서, 은 와이어의 경우에는 아르곤(Ar) 분위기에서 600~700℃ 부근에서 열처리를 할 수 있으며, 구리 와이어의 경우에는 800~900℃ 부근에서 열처리를 할 수 있다. 이러한 열처리공정은 상기 코 팅공정과 연속적으로 수행할 수 있다.

표면 가공 또는 습식 에칭이 종료된 와이어(110)는 오디오 등을 연결시키는 연결케이블의 전기적 연결소자로써 이용이 가능하며, 케이블로 사용하기 위해 와이어(110) 외표면에 피복튜브를 입힌다.

피복을 입히는 공정은 공지의 기술로 알려진 방법 외에도 자체 수공업 과정을 통해 케이블 제조를 실시함으로써 이에 따른 상업용 음향 및 영상 자료 전송에 필요한 단결정 와이어(110)로 이루어진 케이블을 생산할 수 있다. 이러한 케이블은 시중에 나와 있는 모든 전기적 연결 케이블을 대신할 수 있다. 즉, S-VIDEO케이블, Y케이블, 컴퍼넌트케이블, 스피커케이블, TV 동축케이블, 디지털케이블(코엑셜/옵티컬), 서브우퍼케이블, DVI-HDMI케이블, 가정용 전원케이블, 75Ω RCA 동축디지털케이블, 의료용 내시경케이블, 정밀 산업용 로봇 연결케이블, 75Ω BNC 동축디지털케이블, 밸런스 라인케이블, 고화질 전송용 S-VHS 비디오케이블, 고화질분리형 콤포넌트 영상케이블 등에 사용될 수 있다.

이러한 케이블의 양단부에는 연결단자가 각각 형성되어 케이블의 사용목적에 맞게 적절한 형상으로 제작되게 된다. 상기 연결단자는 금속 단결정으로부터 절단 가공되어 영상 및 음향 기기와의 연결에 있어서 노이즈를 더욱 완벽하게 차단함으로써 영상 및 음향의 품질을 향상시키게 된다.

통상, 상기 피복튜브는 제조된 와이어(110)의 직경보다 큰 직경을 가진 폴리우레탄 튜브 또는 절연성 압축튜브 등으로 1차 피복, 2차 피복,... 필요에 의해 다수개의 피복을 입힌다. 이러한 절연된 와이어(110)가 케이블 내부에 하나 형성된 것이 단심형 구조의 케이블이라 하며, 두 개 이상 형성된 것이 다심형 구조의 케이블이라 한다.

일반적으로 단심형 구조의 케이블은 피복이 입혀져 절연된 와이어(110)가 중심에 위치되고, 그 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 절연된 와이어(110)와 동축을 이루면서 형성된 것이다.

이를 상세히 살펴보면, 와이어(110)의 외표면에 1차 피복튜브(210)로써 절연성 압축튜브가 사용되어 와이어(110)의 굽힘과 산화를 방지하게 되고, 상기 1차 피복튜브(210) 외표면에 2차 피복튜브(220)로써 압축튜브 및 테프론튜브가 사용되고, 상기 2차 피복튜브(220) 외표면에 3차 피복튜브(230)로써 외부 전자기파를 차단하고 접지선 또는 어스선으로 사용하기 위해 알루미늄호일 또는 접지용 그물망튜브를 사용하며, 상기 3차 피복튜브(220) 외표면에 4차 피복튜브(240)로써 절연성 그물망 튜브(익스펜더, expander)를 사용한다. 이러한 형상의 케이블은 동축케이블의 형상을 띄게 되며, 각종 전기기기의 신호를 전달하기 위한 인터커넥터케이블(200)의 역할을 수행하게 된다. 이를 도 5에 도시하였다.

그리고, 다심형 구조의 케이블은 피복이 입혀져 절연된 와이어(110)가 중심에 다수개 위치되고, 그 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 다수개의 절연된 와이어(110)와 동축을 이루면서 형성된 것이다.

이러한 다심형 구조의 케이블의 활용으로써는 두 개의 와이어(110) 외표면에 각각 1차 피복튜브(210)로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어(110)를 형성시키고, 상기 절연된 와이어(110) 전체를 에워싸는 2차 피복튜브(220)로써 압축튜브 또 는 테프론튜브를 사용하고, 3차 피복튜브(230)로써 접지선 또는 어스선으로 사용하기 위해 절연성 그물망튜브를 사용하되, 상기 절연된 와이어(110) 중 하나는 접지선으로 이용하는 인터커넥터케이블(200)이 있다. 이를 도 6에 도시하였다.

또한, 두 개의 와이어(110) 외표면에 각각 1차 피복튜브(310)로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어(110)를 형성시키고, 상기 절연된 와이어(110) 전체를 에워싸는 2차 피복튜브(320)로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브(320) 외표면에 3차 피복튜브(330)로써 접지선 또는 어스선으로 사용하기 위해 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브(340)로써 절연성 그물망튜브를 사용하는 스피커케이블(300)이 있다. 이를 도 7에 도시하였다.

또한, 세 개의 와이어(110) 외표면에 각각 1차 피복튜브(410)로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어(110)를 형성시키고, 상기 절연된 와이어(110) 외표면에 2차 피복튜브(420)로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하여, 상기 세 개의 절연된 와이어(110)를 꼬은 다음, 3차 피복튜브(430)로써 접지선 또는 어스선으로 사용하기 위해 차폐용 접지 그물망을 사용하고, 4차 피복튜브(440)로써 절연성 그물망튜브를 사용하는 파워케이블(400)이 있다. 이를 도 8에 도시하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이 단결정 금속으로 이루어진 와이어를 케이블 내부의 전기적 연결소자로 사용하고, 이의 연결단자를 육성된 단결정으로부터 제작함으로써 영상 및 음향 기기와의 연결에 있어서 전기적 신호의 품질을 향상시키게 된다.

상기 구성에 의한 본 발명은, 종자결정을 사용하여 금속 단결정을 육성한 뒤 원판형상 또는 원통형상으로 절단하고, 소정 너비 및 두께를 가지는 와이어를 가공하고, 피복튜브를 입힘으로써 각종 전기적 연결 케이블 제품을 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 단결정 와이어를 케이블의 전기적 연결소자로 사용하고, 육성된 단결정으로 부터 연결단자를 제작하여 케이블의 양단부에 결합시킴으로써, 각종 전기기기와의 상호 연결시 전기적 신호의 품질을 더욱 향상시키는 효과가 있다. 특히 이러한 케이블이 전기-전자 산업 기기 및 부품에 사용될 때, 고해상도, 고출력, 노이즈 제거 등 이점이 있으며, 특히 영상이나 음향기기에 사용될 때 하이-앤드 영상 및 음향을 느낄 수 있는 효과가 있다.

Claims (24)

1. 삭제
2. 삭제
3. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 단면상이 사각형상인 와이어로 가공시키고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 단결정 케이블의 제조방법에 있어서, 상기 단결정 케이블은, 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하고, 상기 1차 피복튜브 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 인터커넥터케이블을 형성시킴을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
4. 삭제
5. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 단면상이 사각형상인 와이어로 가공시키고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 단결정 케이블의 제조방법에 있어서, 상기 단결정 케이블은, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 3차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하되, 상기 절연된 와이어 중에 하나는 접지선으로 이용되어 인터커넥터케이블을 형성시킴을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
6. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 단면상이 사각형상인 와이어로 가공시키고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 단결정 케이블의 제조방법에 있어서, 상기 단결정 케이블은, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 스피커 케이블을 형성시킴을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
7. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 성장도가니에 수용시키고, 성장도가니에 수용된 금속을 가열하여 용융시킨 후, 결정구조를 가진 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 육성된 단결정을 절단과정을 거친 후 단면상이 사각형상인 와이어로 가공시키고, 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브를 상기 와이어와 동축형성시키는 단결정 케이블의 제조방법에 있어서, 상기 단결정 케이블은, 세 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하여, 상기 세 개의 절연된 와이어를 꼬은 다음, 3차 피복튜브로써 차폐용 접지 그물망을 사용하고, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 파워 케이블을 형성시킴을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
8. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 절단과정을 거친 후에 연마공정 또는 습식에칭공정을 거침을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
9. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가공된 와이어는 열처리공정을 거치는 것을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
10. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단결정 케이블 양단부에는 연결단자가 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 연결단자는,

    절단과정이 완료된 단결정을 와이어 컷 또는 패턴을 가진 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 소정 형상으로 가공됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
12. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 절단과정에서는 단결정이 원판 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
13. 제 12항에 있어서, 절단과정을 거친 후의 와이어 가공은 와이어 컷(wire-cut) 또는 패턴을 가진 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 와이어로 가공됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
14. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 절단과정에서는 단결정이 원통 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
15. 제 14항에 있어서, 절단과정을 거친 후의 와이어 가공은 와이어 컷(wire-cut)에 의해 와이어로 가공됨을 특징으로 하는 단결정 케이블 제조방법.
16. 제 3항, 5항, 6항 및 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 와이어의 표면에 DLC 코팅과정 또는 테프론 코팅과정이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 단심구조의 단결정 케이블 제조 방법.
17. 삭제
18. 삭제
19. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 가열, 용융시켜 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 성장된 단결정을 절단시킴에 의해 단면상이 사각형상을 이루는 와이어를 형성시켜 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 와이어와 동축형성된 단결정 케이블에 있어서, 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하고, 상기 1차 피복튜브 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 인터커넥터케이블로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블.
20. 삭제
21. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 가열, 용융시켜 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 성장된 단결정을 절단시킴에 의해 단면상이 사각형상을 이루는 와이어를 형성시켜 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 와이어와 동축형성된 단결정 케이블에 있어서, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 3차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하되, 상기 절연된 와이어 중에 하나는 접지선으로 이용되어 인터커넥터케이블로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블.
22. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 가열, 용융시켜 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 성장된 단결정을 절단시킴에 의해 단면상이 사각형상을 이루는 와이어를 형성시켜 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 와이어와 동축형성된 단결정 케이블에 있어서, 두 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 전체를 에워싸는 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하고, 상기 2차 피복튜브 외표면에 3차 피복튜브로써 알루미늄호일 또는 그물망튜브를 사용하며, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 스피커케이블로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블.
23. 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 가열, 용융시켜 종자결정을 시드로 이용하여 초크랄스키 또는 브리지만 방법에 의해 단결정을 성장시키고, 성장된 단결정을 절단시킴에 의해 단면상이 사각형상을 이루는 와이어를 형성시켜 상기 와이어의 외표면에 다수개의 피복튜브가 상기 와이어와 동축형성된 단결정 케이블에 있어서, 세 개의 와이어 외표면에 각각 1차 피복튜브로써 압축튜브를 사용하여 절연된 와이어를 형성시키고, 상기 절연된 와이어 외표면에 2차 피복튜브로써 압축튜브 또는 테프론튜브를 사용하여, 상기 세 개의 절연된 와이어를 꼬은 다음, 3차 피복튜브로써 차폐용 접지 그물망을 사용하고, 4차 피복튜브로써 절연성 그물망튜브를 사용하여 파워케이블로 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블.
24. 제 19항, 21항, 22항, 23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 단결정 케이블 양단부에는 절단과정이 완료된 단결정 연결단자가 형성됨을 특징으로 하는 단결정 케이블.

Images