KR20000050605A - 적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기전자 분야의 교육과 훈련에 이용되는 실험 장비 및 시작품 제작에 이용되는 솔더리스 브레드 보드나 인쇄 회로 기판을 대체하며 회로 구현 시 납땜 공정과 배선 과정을 제거하기 위한 목적으로 발명된 적층 전도체 배선 패널압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 회로 구현에 소요되는 소자의 위치, 방향 및 배선 패턴 정보가 표시되고 소자의 핀이 삽입 접촉될 수 있도록 격자배열로 구멍이 천공된 회로패턴 패널, 경질의 패널에 격자 배열로 일정 간격마다 소켓 스트립을 고착한 형태인 소켓과 기판의 일체형인 소켓형 패널, 연질 패널에 배선 패턴을 전도체 잉크로 작도 혹은 인쇄하거나 전도체 테이프로 접착하고 핀과의 접촉을 위해 구멍을 천공한 패널이 필요에 따라 여러 층으로 구성된 적층 전도체 배선 패널 및 소켓형 패널에 적층 전도체 배선 패널이 접촉될 수 있도록 탄성 패널과 경질 패널로 구성된 압착 패널의 4 패널과 이 패널들을 압착하기 위한 압착 구조로 되어 있다.

본 발명의 효과는 기존의 브레드 보드와 인쇄 회로 기판의 기능을 대체하고 납땜 공정과 배선 과정 없이 패널에 전도체 잉크로 배선 패턴을 작도하고 필요에 따라 구멍을 천공하는 것으로 회로 구현이 가능하므로 회로 패턴에 유연성 부여, 구현시간의 단축 및 소요된 재료의 재활용이 가능하여 예산 절감 및 교육 효과를 높일 수 있으며, 기 구성된 적층 전도체 배선 패널의 단순 교체 압착으로 다양한 회로를 구현할 수 있다.

Description

적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판{Solderless and Wireless Socket-type Circuit Board pressed and adhered with multi-layered conductible circuit panel}

본 발명은 전기전자 분야에서 회로의 교육, 훈련에 이용되는 실험장비 및 시작품 제작과정을 위해서 이용되는 솔더리스 브레드 보드, 인쇄 회로 기판 및 회로배선 분야와 관련된 것으로, 고정된 회로 패턴을 갖는 기존 솔더리스 브레드 보드 및 그 기능을 대체하고 회로 패턴의 변경에 유연성을 제공하며 주어진 공간의 구멍을 보다 효율적으로 이용하고자 하며, 인쇄 회로 기판을 이용한 회로 구현 시에 요구되는 배선 과정과 납땜 공정을 제거하여 구현 시간을 단축하고 사용된 제반 소자의 재활용 및 적층 전도체 배선 패널의 간단한 교체만으로 다양한 기능의 회로를 구현할 목적으로 발명된 적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판에 관한 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야는 전기 전자 회로 구현 시 중추 역할을 하는 기판과 배선에 관한 분야로서 현재 교육 및 훈련이 사용되는 회로 기판은 배선 및 납땝 공정의 유무에 따라 솔더리스 브레드 보드와 인쇄 회로 기판의 두 가지 유형으로 나누어 볼 수 있다.

솔더리스 브레드 보드(Solderless Bread Board)는 납땜공정 없이 신속하게 회로를 구성하고자 소자의 핀을 삽입하여 고정할 수 있는 탄성을 가진 및 개의 도체 클립 연결된 구조로 되어 있으며 다른 핀과의 회로 배선을 위해 점퍼 와이어(Jumper Wire)를 이용하도록 구성한 것으로 아날로그나 디지털 실험 장치 등의 실험 장비의 일부로서 혹은 독립적으로 활용되고 있다. 솔더리스 브레드 보드는 납땜 과정이 불필요하고 사용된 소자의 재활용이 가능하다는 장점을 가진 반면, 회로 패턴이 고정되어 있으므로 회로 구성 시 회로 패턴의 변경 및 배열 조정에 있어서 유연성을 제공할 수 없으며, 고정된 패턴에 의존하여 점퍼와이어를 배선해야 하므로 주어진 공간상의 구멍을 효율적으로 사용할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

인쇄 회로 기판(Universal Printed Circuit Board)은 일반적으로 3가지 유형이 있으며, 경질의 패널에 소자의 핀을 삽입할 수 있도록 일정 간격의 격자 배열로 구멍이 천공되어 있고 각 구멍 주위에 소자의 핀을 납땜에 의해 고정하기 위하여 전도체를 접착한 구조의 형태, 상기 형태를 보완하여 몇 개의 구멍을 연결하는 배선을 미리 전도체로 인쇄하여 추후 배선을 줄일 수 있도록 구성된 형태 및 완제품과 같은 특정 기능을 수행하기 위해 전체 회로의 배선을 전도체로 인쇄하여 배선의 필요성을 제거한 형태로 나누어 볼 수 있다.

상기 인쇄 회로 기판의 유형에서 첫 번째와 두 번째 유형의 기판은 회로 구현에 있어 배선의 배치를 유연하게 할 수 있으나 배선 과정과 납땜 공정을 필수적으로 동반하므로 이로 인한 많은 시간과 시행착오를 요구하며, 고가 소자나 납땜시 열에 의한 소자의 기능 상실이 우려되는 소자에 대해서는 부가적인 소켓의, 사용을 필요로 한다. 연결을 필요로 하는 소자의 핀들은 점퍼 와이어를 이용하여 피복 제거, 배치, 납땜 등의 과정을 거쳐 연결되고 이들 점퍼 와이어는 복잡하게 얽혀 있어 최종 검사 시 오류의 검출을 매우 어렵게 만들며, 일단 납땜되어 사용된 기판, 소자등의 제반 재료들은 재활용이 곤란하므로 예산 낭비를 초래하는 문제점을 가진다. 세 번째 유형의 기판은 일반적으로 상용의 대량 생산용으로 사용되며 회로 패턴이 고정되어 있으므로 회로 구현을 위한 교육 및 훈련용으로는 적합하지 않다.

본 발명은 상기 솔더리스 브레드 보드와 인쇄 회로 기판을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 장점인 배선 및 납땜 공정의 제거와 회로 구성에 있어서 유연성을 제공하고 구현 시간의 단축 등을 목적으로 기존의 소켓과 인쇄 회로 기판의 결합 형태인 소켓형 기판의 구조, 회로 배선을 위해 회로를 전도체 잉크로 인쇄한 적층 전도체 배선 패널의 구조, 적층 전도체 배선 패널을 소켓형 기판에 압착하는 압착 패널의 구조로 이루어진 적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판에 관한 것이다.

소자의 재활용이나 납땜공정의 제거를 위해서는 소켓형태의 기판에 소자를 장착하는 것이 바람직하며 아울러 해당 소자의 핀들을 다른 소자의 핀과의 연결을 위한 수단도 제공할 필요가 있다. 따라서 소자 소켓으로 사용되는 소켓 스트립과 인쇄 회로 기판을 결합한 것과 같은 형태로 경질의 패널에 소켓 스트립이 일정간격으로 배열된 소켓과 회로기판의 일체형인 소켓형 패널을 구성한다.

기존 인쇄 회로 기판을 이용한 회로 구현에서 필수적으로 요구되었던 부가적인 소자 소켓과 점퍼 와이어를 사용하지 않을 뿐만 아니라 복잡하고 시간을 요하는납땜 공정까지 제거하면서 회로를 구성할 수 있어야 한다. 이를 위해 연질의 투명한 패널에 전도체의 잉크로 작도 혹은 인쇄하거나 전도체 테이프를 접착하는 방법으로 배선하며 중첩되는 배선은 또 다른 패널을 이용함으로서 배선이 여러 층으로 구성되도록 한다. 아래층에 접촉점이 있을 때는 위에 있는 모든 층의 패널의 해당 위치를 천공함으로서 소켓형 패널의 핀과 접촉할 수 있도록 한다.

상기의 소켓형 패널의 핀과 적층 전도체 배선 패널의 전도체 배선부위의 접촉 부위가 연결되기 위해서 탄성을 가지는 지지대가 필요하며 이를 위해 구성된 패널이 압착 패널로서 접촉을 보장하기 위해 탄력을 가지는 탄성 패널과 지지기반인 경질 패널로 구성하며 소켓형 패널과 압착할 수 있는 구조를 필요로 한다.

상기의 적층 전도체 배선 패널을 이용하여 브레드 보드의 기능을 대체하고자할 때나 기 구성된 적층 전도체 배선 패널로 교체 압착하였을 때 소자를 삽입 배치하기 위한 위치와 방향 등의 배선 정보를 얻을 필요가 있다. 이러한 정보 제공을 위해 해당 적층 전도체 배선 패널 전체를 사영한 형태를 절연체 잉크로 작도 혹은 인쇄한 회로 패턴 패널을 최상위 층에 씌운다.

도 1은 전체를 조립한 종단면도

도 2a는 회로 패턴 패널 및 적층 전도체 배선 패널의 사시도

도 2b는 전체를 조립한 사시도

도 3a는 솔더리스 브레드 보드 기능을 위한 회로 패턴 패널의 사시도

도 3b는 솔더리스 브레드 보드 기능을 위한 적층 전도체 배선 패널의 사시도

도 4a는 교차 회로 배선 예에 대한 회로 패턴 패널의 사시도

도 4b는 교차 회로 배선 예에 대한 제1층 적층 전도체 배선 패널의 사시도

도 4c는 교차 회로 배선 예에 대한 제2층 적층 전도체 배선 패널의 사시도

도 4d는 교차 회로 배선 예에 대한 제3층 적층 전도체 배선 패널의 사시도

본 발명의 적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 소켓형 회로기판은 회로 패턴패널, 소켓형 패널, 적층 전도체 배선 패널, 압착 패널의 4 패널 구조와 이 패널들을 압착하는 압착 구조로 구성된다. 도 1은 본 발명을 구성하는 패널들 전체를 결합하여 그 종단면도를 작도한 것이다.

도 1에서 회로 패턴 패널(1)은 회로 구성에 필요한 소자의 방향, 위치에 대한 윤곽과 회로를 위한 배선 패턴을 절연체 잉크로 인쇄하기 위한 패널이며 도 2a와 같이 소자의 핀이 이 패널을 관통하여 삽입될 수 있도록 일정 간격의 격자 배열로 구멍(6)이 천공된 연질의 패널이다. 도 2a에서 회로 패턴 패널의 좌상단을 표시하기 위하여 패널의 좌상단 귀(15)를 절단하였으며 적층 전도체 인쇄 회로의 패널 압착시 두 패널에서의 이 귀(15)가 일치하도록 배치하여야 한다. 양측에 천공된 구멍(8)은 압착 구조의 볼트축(5a)에 꿰기 위한 것으로 회로 패턴 패널(1)의 고정뿐만 아니라 소자의 핀 삽입구멍(6)과 소켓형 패널의 핀 구멍(11)이 일치하여 배치될 수 있도록한다. 또한 소자의 삽입 시 필요한 정보를 얻을 수 있도록 회로 패턴 패널에는 적층전도체 인쇄 회로(3a)(3b)(3c)를 투영하여 얻어진 형태의 배선과 각 소자의 삽입 시 방향이나 위치를 절연체(7)로 작도 혹은 인쇄한다.

소켓형 패널(2)은 기존의 소자 소켓과 인쇄 회로 기판을 하나의 패널로 결합한 형태로 생각할 수 있으며 소켓 스트립(9)을 일정한 간격의 격자 배열로 경질 패널에 결합한 소자 소켓과 인쇄 회로 기판의 일체형 패널로 패널의 전면은 소자의 핀을 삽입하여 접촉될 수 있도록 구멍(11)이 있으며 후면은 각 구멍(l1)에 해당하는 핀(10)이 돌출된 형태로 이루어진다. 돌출된 핀(10)의 끝은 압착에 의해 연질의 적층전도체 배선 패널(3a)(3b)(3c)이 손상됨 없이 잘 접촉될 수 있도록 타원의 형태로 형성한다.

적층 전도체 배선 패널(3a)(3b)(3c)은 투명한 필름과 같은 연질의 패널에 회로 패턴을 전도체(12) 잉크로 인쇄 혹은 작도하거나 전도체(12) 테이프의 접착에 의해 회로 패턴을 구성한 패널이며 회로의 복잡도에 따라 여러 층의 패널로 구성하여 소켓형 패널의 핀(10) 끝에 적층 전도체 배선 패널의 전도체(12) 잉크 부분이 접촉될 수 있도록 구멍(13)(14)을 천공할 수 있는 패널이다. 간단한 회로의 경우는 하나의 전도체 배선 패널로 구성이 가능하나 복잡한 회로의 경우 교차되는 배선은 또 다른 패널에 회로를 구성하되 소켓형 패널(2)에 접촉되어야 하는 핀 위치에서 소켓형 패널과 해당 적층 전도체 배선 패널 사이에 있는 모든 적층 전도체 배선 패널(3a)(3b)의 접촉점 위치(13)(14)를 천공하여 소켓형 패널의 핀(10)과 접촉이 이루어질 수 있도록 한다.

압착 패널(4a)(4b)은 적층 전도체 배선 패널(3a)(3b)(3c)이 소켓형 패널(2)의 핀(10)에 접촉될 수 있도록 탄력을 가지는 탄성 패널(3a)과 경질 패널(3b)로 구성되며, 상기 구성 요소인 회로 패턴 패널(1), 소켓형 패널(2), 적층 전도체 배선 패널(3a)(3b)(3c)들의 주변에 천공된 구멍(8)을 이용 결합하고 소켓형 패널(2)과 적층 전도체 배선 패널(3a)(3b)(3c)이 압착될 수 있도록 볼트(5a)와 너트(5b)로 구성된 압착구조를 포함한다.

본 발명의 소켓형 회로 기판의 실시 예로 솔더리스 브레드 보드와 동일한 기능을 갖도록 구성한 예와 교차된 배선이 있는 회로에서 교차를 회피하기 위하여 적층 전도체 배선 패널을 구성한 예를 보인다.

도 3a과 도 3b는 브레드 보드와 동일한 기능을 갖도록 구성한 예로, 도 3a는 회로 패턴 패널을 도 3b는 적충 전도체 배선 패널을 보여준다. 일반적으로 브레드 보드의 배선은 교차되는 부분이 없기 때문에 도 3b와 같이 한 층의 적층 전도체 배선 패널 위에 회로 배선을 인쇄하여 도 1b와 같이 압착함으로서 솔더리스 브레드 보드의 구현이 가능하다. 또한 도 3a와 도 3b의 회로 패턴 패널과 적층 전도체 배선패널의 배선을 달리 배열하여 교체 압착함으로서 다른 유형의 브레드 보드를 구현할 수 있어 회로의 배선에 유연성을 부여할 수 있으며, 보다 집약적인 회로 배선을 작도함으로서 동일 공간의 핀 구멍을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

도 4a, 도 4b, 도 4c와 도 4d는 여러 층의 적층 전도체 배선 패널을 구성해야 하는 경우의 회로 패턴 패널과 적층 전도체 배선 패널을 보여준다. 도 4a는 회로에서 교차되는 배선 부분이 있는 회로 패턴 패널로 4개의 접촉점(16a)(17a) (18a)(19a)을 잇는 배선이 교차점(20)에서 교차하므로 최단 거리의 배선시 한 층의 적층 전도체 배선 패널로는 구현이 불가능하다. 따라서 이러한 경우에는 여러 층으로 구성된 적층 전도체 배선 패널로 구성하여야 하며, 도 4b는 접촉점 4 곳만을 소켓형 패널의 핀에 접속할 수 있도록 해당 위치(16b)(17b)(18b)(19b)가 천공된 첫 번째 층이며, 도 4c는 가로로 배선된 두 접촉점(16c)(17c)를 위한 배선이 작도되어 있으며 세 번째 층의 접촉점(18d)(19d)이 소켓형 패널의 핀에 연결될 수 있도록 나머지 두 접촉점의 위치(18c)(19c)가 천공되어 있는 두 번째 층이고, 도 4d는 세로로 배열된 두 접촉점(17d)(18d)을 위한 배선을 보여준다. 이들 적층 전도체 배선 패널들은 도 4b 아래에 도 4c를 그 다음에 도 4d의 적층 전도체 배선 패널로 순서에 맞도록 포개어 압착하여야 하며, 이러한 예는 교차되는 배선을 갖는 회로를 구현할 때 여러 층으로 이루어지는 적층 전도체 배선 패널의 전도체 배선과 천공 방법을 알려주는 보기이다. 이러한 패널들의 묶음인 적층 전도체 배선 패널과 회로 패턴 패널들은 후에 즉각적으로 교체 압착되어 해당 기능의 회로 구현에 재활용될 수 있다.

솔더리스 브레드 보드의 배선 패턴과 동일하게 인쇄된 전도체 배선 패널을 압착함으로서 솔더리스 브레드 보드의 기능을 수행할 수 있으며, 배선 패턴을 달리한 전도체 배선 패널의 교체만으로 패턴이 다른 배열의 솔더리스 브레드 보드의 기능을 수행할 수 있으므로, 기존의 고정된 배선 패턴을 가지는 솔더리스 브레드 보드와 달리 사용자의 의도에 따라 배선 패턴을 인쇄하거나 작도한 적층 전도체 배선패널로 압착함으로서 의도하는 배선 패턴으로 구성된 솔더리스 브레드보드를 구성할 수 있으므로 배선 패턴을 용이하게 변경할 수 있는 솔더리스 브레드 보드로 사용할 수 있다. 또한 기존의 솔더리스 브레드 보드와 동일한 영역 내에서 배선 패턴의 설계에 따라 보다 집적된 형태의 회로를 구성할 수 있으므로 고정된 영역을 효율적으로 이용할 수 있다.

기존의 인쇄 회로 기판을 사용하여 회로를 구성할 때 납땜에 의해 손상되기 쉬운 소자에 대해서 소켓을 사용하여 납땜 후 장착하였으며 각 소자의 단자간 인결은 회로에 따라 점퍼 와이어를 이용하여 납땜하였다. 본 발명은 점퍼와이어의 사용과 납땜 과정을 완전히 제거하는 대신 회로 패턴을 연질 패널에 전도체 잉크 펜으로 그리거나 인쇄함으로서 회로를 구현할 수 있다. 회로의 복잡도에 따라 적층 전도체 배선 패널을 구성하고 연질 패널에 구멍을 천공하여 그 하부 패널의 회로가 압착에 의해 소켓형 패널의 핀에 접촉되도록 한다.

본 발명은 연질 패널에 전도체 잉크로 회로 배선을 그리고 필요에 따라 천공함으로서 회로 배선을 하므로 납땜과 점퍼 와이어가 필요 없을 뿐만 아니라 배선 및 납땜의 공정을 제거함으로서 빠른 회로 구현이 가능하며 회로구성에 사용된 소자들은 재활용이 가능하다. 또한 적층 전도체 배선 패널의 교체 압착만으로 원하는회로를 구성함으로서 회로 구성을 위한 시간 절약 및 다양한 회로의 구현에 융통성을 가진다.

전자회로 구성을 위한 교육 및 훈련과정, 시작품 제작과정에서 회로구현의 시간을 단축시킬 수 있으며, 사용되는 소자들은 완전 재활용이 가능하므로 예산 절감효과를 가질 뿐만 아니라 기 구성된 적층 전도체 배선 패널만의 교체 압착으로 단기간에 다양한 회로의 구현이 가능하다.

점퍼 와이어를 이용한 납땜 공정을 통하여 회로를 구현할 때에는 소자의 배면 핀 배열을 고려해야하므로 배선 과정을 더욱 어렵게 하는 반면 본 발명의 소켓형 회로 기판을 이용할 때는 소자의 전면의 핀 배열만을 고려하여 적층 전도체 배선 패널에 배선을 작도하면 된다.

Claims (1)

1. 회로 구현에 소요되는 소자의 핀이 관통되도록 일정 간격의 격자 배열로 구멍이 천공된 패널로서 소자의 위치와 방향 및 회로 배선에 관한 정보를 표시하는 회로 패턴 패널이 있고 그 하부에는 일정 간격의 격자 배열로 경질의 패널에 소켓 스트럽을 결합한 소자 소켓과 회로 기판 일체형의 소켓형 패널이 위치하며 전도체잉크나 전도체 테이프에 의해 배선 패턴을 작도하되 배선이 교차되지 않도록 여러개의 연질 배선 패널에 나누어 회로 배선 패턴을 작도하고 하부에 위치하는 연질 배선 패널 상에 작도된 접촉점이 소켓형 패널의 핀에 접촉되도록 상위 연질 패널의 접촉점 위치에 구멍을 천공하여 여러 층으로 구성한 적층 전도체 배선 패널이 그 하부에 위치하도록 하고 소켓형 패널의 핀에 적층 전도체 배선 패널의 접촉점이 접촉될 수 있도록 탄력을 가지는 탄성 패널과 압착의 지지기반인 경질 패널로 이루어진 압착 패널을 그 하부에 위치시키며 상기 패널들을 압착할 수 있는 압착 구조로 구성된 적층 전도체 배선 패널 압착에 의한 솔더리스 와이어리스 소켓형 회로 기판.