JP2023509622A - プリント回路基板コネクタおよびこれを含むモジュール装置 - Google Patents
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Abstract
実施形態によるプリント回路基板コネクタおよびこれを含むモジュール装置が開示される。前記プリント回路基板コネクタは、基板と、前記基板に予め定められた間隔で形成され、その内周面に金属物質がコーティングされて金属層が形成されるホールと、前記ホールの一端に形成され、前記金属層に連結される第1金属パッドと、前記ホールの他端に形成され、前記金属層に連結される第2金属パッドと、を含む。
Description
実施形態は、構造が単純なプリント回路基板コネクタおよびこれを含むモジュール装置に関する。
小型軽量化が進行する携帯電話、デジタルカメラなどの電子機器に使用されるコネクタとして、2つのプリント回路基板を対向させて基板間の電子回路を互いに接続するためのコネクタが用いられる。
図1aおよび図1bは、従来のインターフェース方式の問題点を説明するための図面である。
図1aを参照すると、コネクタは、接続される1つのプリント回路基板にスロットを備え、接続される他の1つのプリント回路基板には、ピンが設けられ、スロットとピンを結合することによって、スロットとピンの結合により2つのプリント回路基板に形成された信号ラインが接続される。
このように通信製品に複雑な機能(Function)伝達が必要なコネクタとしては、Pin to Slot方式やHarness(Flexible PCB)方式などが用いられた。しかし、この方式は、ピン数が増えるにつれて、別のコネクタアートワーク(Artwork)スペースの不足および高さの制限などの問題、組立工程において、ピンアラインが難しく、反りなどの追加的な問題、接触抵抗および接点短絡の問題、複雑な機能を伝達する程度のピン数(200個以上)を実現できないという問題点がある。また、この方式は、RFおよび高速通信専用に製作された通信製品にのみ使用が可能であり、ピン数の増加および小型化によってコストが上昇する問題点がある。
図1bを参照すると、このような問題のために最近は、LGA(Land Grid Array)方式を使用しているが、この方式もPCBの片面をSMTパッドとして使用しなければならないため、アートワークスペースが不足し、平坦度およびソルダリングの問題がある。
したがって、従来方式の問題を解決するための新しいインターフェース方式が求められる。
(特許文献1)韓国公開特許公報第10-2010-0135482号
(特許文献2)日本特許公報第4710627号
実施形態は、構造が簡単なプリント回路基板コネクタおよびこれを含むモジュール装置を提供し得る。
実施形態によるプリント回路基板コネクタは、基板と、前記基板に予め定められた間隔で形成され、その内周面に金属物質がコーティングされて金属層が形成されるホールと、前記ホールの一端に形成され、前記金属層に連結される第1金属パッドと、前記ホールの他端に形成され、前記金属層に連結される第2金属パッドと、を含み得る。
前記基板は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、を含み、前記第1金属パッドは、前記第1面に形成され、前記第2金属パッドは、前記第2面に形成され、前記第1金属パッドと前記第2金属パッドは、1対1で対応し得る。
前記金属層、前記第1金属パッド、前記第2金属パッドは、一体型に形成され得る。
前記第1金属パッドは、前記基板の第1面に配置される第1プリント回路基板の信号ラインにウェルディング接合できる。
前記第2金属パッドは、前記基板の第2面に配置される第2プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合できる。
前記ホールは、前記基板の少なくとも片側端部に並んで位置するように形成され得る。
前記プリント回路基板コネクタは、前記基板の第1面の両側端部に結合部材と結合するために形成される結合溝部をさらに含み得る。
前記第1金属パッドは、前記基板の第1面に配置される第1プリント回路基板の信号ラインにソルダボールによって接触できる。
前記ソルダボールは、ブリネル硬さを基準にして250Mpa以下の硬さを有する金属であり得る。
実施形態によるプリント回路基板コネクタは、基板と、前記基板に予め定められた間隔で形成され、その内周面に金属物質がコーティングされて金属層が形成される溝と、前記溝の一端に形成され、前記金属層に連結される第1金属パッドと、前記溝の他端に形成され、前記金属層に連結される第2金属パッドと、を含み得る。
前記基板は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、を含み、前記第1金属パッドは、前記第1面に形成され、前記第2金属パッドは、前記第2面に形成され、前記第1金属パッドと前記第2金属パッドは、1対1で対応し得る。
前記金属層、前記第1金属パッド、前記第2金属パッドは、一体型に形成され得る。
前記第1金属パッドは、前記基板の第1面に配置される第1プリント回路基板の信号ラインにウェルディング接合できる。
前記第2金属パッドは、前記基板の第2面に配置される第2プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合できる。
前記溝は、前記基板の少なくとも片側端部に並んで位置するように形成され得る。
実施形態によるモジュール装置は、素子を実装した第1面と、前記第1面に向き合う第2面と、を含むプリント回路基板と、前記プリント回路基板の端に結合されるプリント回路基板コネクタと、前記第2面に配置される放熱板と、前記第1面に配置され、前記プリント回路基板コネクタの間に位置するフェンスと、を含み得る。
実施形態によると、基板に少なくとも1列に並んでホールを形成し、そのホールの内周面に金属物質をコーティングして金属層を形成し、ホールの一端に金属層に連結される第1金属パッドを形成し、ホールの他端に金属層に連結される第2金属パッドを形成させることによって、構造が簡単なプリント回路基板コネクタを提供し得る。
実施形態によると、構造が簡単で製造コストを削減でき、容易な製造方法で様々なサイズ対応が可能である。
実施形態によると、ソルダリング時に発生し得る接点短絡とリメルティング時に発生し得るソルダクラックなどの不良を防止できる。
実施形態によると、LGAタイプでは不可能な両面実装が可能であり、プリント回路基板とのソルダリング時にLGAタイプで発生し得る平坦度の問題を解決できる。
実施形態によると、基板の少なくとも一面がソルダボールによってプリント回路基板の信号ラインに接触する場合、接続部材を用いて結合させることによって、安定的に固定させることができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
ただし、本発明の技術思想は、説明される一部の実施形態に限定されるものではなく、様々な形で実装でき、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施形態間のその構成要素のうち、1つ以上を選択的に結合、置換して使用できる。
また、本発明の実施形態で用いられる用語(技術および科学的用語を含む)は、明確に特に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に一般的に理解できる意味として解釈されることができ、辞書に定義された用語のような一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができる。
また、本発明の実施形態で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。
本明細書において、単数形は、言句で特に言及しない限り、複数形も含み得、「Aおよび(と)B、Cのうち、少なくとも1つ(または1つ以上)」として記載される場合、A、B、Cで組み合わせられるすべての組み合わせのうち、1つ以上を含み得る。
また、本発明の実施形態の構成要素を説明するにおいて、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語を使用できる。
これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などに限定されない。
そして、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載される場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結、結合、または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素との間にあるまた他の構成要素によって、「連結」、「結合」、または「接続」される場合も含み得る。
また、各構成要素の「上(うえ)または下(した)」に形成または配置されるものとして記載される場合、上(うえ)または下(した)は、2つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、1つ以上のまた他の構成要素が2つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上(うえ)または下(した)」で表現される場合、1つの構成要素を基準に上側方向だけでなく、下側方向の意味も含み得る。
実施形態においては、基板に少なくとも1列に並んでホールを形成し、そのホールの内周面に金属物質をコーティングして金属層を形成し、ホールの一端に金属層に連結される第1金属パッドを形成し、ホールの他端に金属層に連結される第2金属パッドを形成させる新しい構造を提案する。
このような新しい構造のコネクタをSPC(SMT Type Patterned Connector)と命名する。SPCは、エッチング(Etching)、PTH(Pattern Through Hole)、電解めっきとして実装できる。
図2aおよび図2bは、本発明の第1実施形態によるプリント回路基板コネクタを示す図面である。
図2aおよび図2bを参照すると、本発明の第1実施形態によるプリント回路基板コネクタ100は、基板110、ホール120、第1金属パッド130、第2金属パッド140を含み得る。
基板110は、絶縁性物質で形成され得るが、これらの絶縁性物質としては、例えば、エポキシ(Epoxy)などを含み得、106MΩ以上の絶縁性物質であり得る。
基板110は、バー状に形成され得る。基板110は、電気的に接続しようとするプリント回路基板よりも小さく形成され、プリント回路基板の端部に配置され得る。
ホール120は、基板110に一定の間隔で形成され得る。図2aに示すように、ホール120は、1列に形成され得、図2bに示すように、ホール120は、2列に形成され得る。このとき、ホールの直径は、0.3~0.5mmであり得る。
図2aのようにホール120が1列に形成される場合、ホール120は、基板110の中央部に形成され得るが、必ずしもこれに限定されず、端部に形成され得る。また、ホール120が1列または2列、3列以上に形成され得る。
図2bに示すように、ホール120が2列に形成される場合、2列のホール120が並んで形成される場合を説明しているが、必ずしもこれに限定されず、ジグザグに形成され得る。
ホール120の内周面は、金属物質がコーティングされた金属層が形成され得る。ここで、金属物質は、導電性物質であり得るが、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)などを含み得る。
第1金属パッド130は、ホール120の一端に形成され、金属層121に連結でき、第2金属パッド140は、ホール120の他端に形成され、金属層121に連結できる。このとき、第1金属パッド130と第2金属パッド140は、導電性物質で形成され得る。
第1金属パッド130と第2金属パッド140は、1対1で対応するように形成され得る。
ここで、第1金属パッド130と第2金属パッド140は、同じ大きさと形状を有する場合を一例として説明しているが、必ずしもこれに限定されず、必要に応じて大きさや形状が異なり得る。
また、第1金属パッド130と第2金属パッド140は、四角形に形成された場合を一例として説明しているが、必ずしもこれに限定されず、様々な形状に形成され得る。
図3aおよび図3bは、本発明の第1実施形態による金属層と金属パッドの形状を示す図面である。
図3aを参照すると、本発明の一実施形態による第1金属パッド130と第2金属パッド140は、ホール120の内周面に形成された金属層121と連結できる。ここで、ホール120の断面が円形の形状である場合を一例として説明しているが、必ずしもこれに限定されず、様々な形状を適用できるが、例えば、楕円形、多角形の形状を含み得る。
第1金属パッド130、第2金属パッド140、金属層121は、一体型に形成され得る。
図3bを参照すると、実施形態による第1金属パッド130は、基板110の第1面に形成されるが、基板110の第1面に形成された溝110aに形成され得る。したがって、第1金属パッド130の一面は、基板110の第1面と同じ平面上に位置し得る。
同様に、実施形態による第2金属パッド140は、基板110の第2面に形成されるが、基板110の第2面に形成された溝110bに形成され得る。したがって、第2金属パッド140の一面は、基板110の第1面と同じ平面上に位置し得る。
図4aおよび図4bは、実施形態によるプリント回路基板コネクタの接続形態を説明するための図面である。
図4aおよび図4bを参照すると、本発明の実施形態によるプリント回路基板コネクタ100は、基板110の第1面に第1金属パッド130が形成され、第1面に対向する第2面に第2金属パッド140が形成され得る。
第1金属パッド130は、第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1に連結され、第2金属パッド140は、第2プリント回路基板PCB_2の信号ラインSLine2に連結できる。
第1金属パッド130は、第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1に接合できるが、例えば、レーザーを用いたスポット溶接(Spot Welding)を用いてウェルディング接合できる。
このとき、ホールを介してレーザーを第1金属パッド130に照射してウェルディング接合できる。
第2金属パッド140は、第2プリント回路基板PCB_2の信号ラインSLine2に接合できるが、例えば、ソルダボール(Solder Ball)を用いてソルダリング接合できる。
ここでは、第1金属パッド130が第1プリント回路基板の信号ラインにウェルディング接合され、第2金属パッド140が第2プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合される場合を一例として説明しているが、必ずしもこれに限定されず、第1金属パッド130も第1プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合できる。
図5aおよび図5bは、本発明の第2実施形態によるプリント回路基板コネクタを示す図面である。
図5aおよび図5bを参照すると、本発明の第2実施形態によるプリント回路基板コネクタは、基板110-1、溝またはサイドビア(Side Via)120-1、第1金属パッド130-1、第2金属パッド140-1を含み得る。
基板110-1は、絶縁性物質で形成され得る。
溝120-1は、基板110-1に一定の間隔で形成され得る。図5aに示すように、溝120-1は、1列に形成され得、図5bに示すように、溝120-1は、2列に形成され得る。
図5aに示すように、溝120-1が1列に形成される場合、溝120-1は、基板110-1の中央部に形成され得るが、必ずしもこれに限定されず、端部に形成され得る。また、溝120-1が1列または2列、3列以上に形成され得る。
図5bに示すように、溝120-1が2列に形成される場合、2列の溝120-1が並んで形成される場合を説明しているが、必ずしもこれに限定されず、ジグザグに形成され得る。
溝120-1の内周面は、金属物質がコーティングされた金属層が形成され得る。
図6aおよび図6bは、本発明の第2実施形態による金属層と金属パッドの形状を示す図面である。
図6aを参照すると、本発明の一実施形態による第1金属パッド130-1と第2金属パッド140-1は、溝120-1の内周面に形成された金属層121-1と連結できる。
第1金属パッド130-1、第2金属パッド140-1、金属層121-1は、一体型に形成され得る。
図6bを参照すると、実施形態による第1金属パッド130-1は、基板110-1の第1面に形成されるが、基板110-1の第1面に形成された溝110a-1に形成され得る。したがって、第1金属パッド130-1の一面は、基板110-1の第1面と同一線上に位置し得る。
同様に、実施形態による第2金属パッド140-1は、基板110-1の第2面に形成されるが、基板110-1の第2面に形成された溝110b-1に形成され得る。したがって、第2金属パッド140-1の一面は、基板110-1の第1面と同一線上に位置し得る。
図7は、本発明の第3実施形態による金属層と金属パッドの形状を示す図面である。
図7を参照すると、本発明の第3実施形態によるプリント回路基板コネクタは、基板110-2、ホール120a-2、溝120b-2、第1金属パッド130a-2、130b-2、第2金属パッド140a-2、140b-2を含み得る。
ここでは、ホール120a-2と溝120b-2がそれぞれ1列に形成される場合を示している。
基板110-2の第1列に形成されたホール120a-2内の金属層121a-2の一端には、第1金属パッド130a-2が連結され、金属層121a-2の他端には、第2金属パッド140a-2を連結できる。
基板110-2の第2列に形成された溝120b-2内の金属層121b-2の一端には、第1金属パッド130b-2が連結され、金属層121b-2の他端には、第2金属パッド140b-2を連結できる。
図8aおよび図8bは、本発明の第4実施形態によるプリント回路基板コネクタを示す図面である。
図8aおよび図8bを参照すると、本発明の第4実施形態によるプリント回路基板コネクタは、基板110-3、ホール120-3、第1金属パッド130-3、第2金属パッド140-3、結合溝部150を含み得る。
ここでは、基板110-3の両端部に結合溝部150が形成された場合を示している。結合溝部150は、基板110-3の第1面または第2面に形成され得る。
結合溝部150は、内周面に螺旋状の溝が形成され得る。結合溝部150の内周面に形成された螺旋状の溝には、結合部材の溝が結合され得る。
図9aおよび図9bは、プリント回路基板コネクタの他の接続形態を説明するための図面である。
図9aおよび図9bを参照すると、本発明の実施形態によるプリント回路基板コネクタ100は、基板110-3の第1面に第1金属パッド130-3が形成され、第1面に対向する第2面に第2金属パッド140-3が形成され、基板110-3の第1面の両側端部には、結合溝部150が形成され得る。
第1金属パッド130は、第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1に接合され、第2金属パッド140は、第2プリント回路基板PCB_2の信号ラインSLine2に結合できる。
このとき、第1金属パッド130と第2金属パッド140が第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1と第2プリント回路基板PCB_2の信号ラインSLine2との両方にソルダリング結合できないこともある。例えば、第2金属パッド140は、第2プリント回路基板PCB_2の信号ラインSLine2にソルダリング接合でき、第1金属パッド130は、第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1にソルダボールSBによって接触できる。
このとき、第1金属パッド130と第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1を接触させるソルダボールSBは、接触面積によって接触抵抗が異なるが、接触面積が大きいほど接触抵抗が小さくなるため、所定の接触面積を確保できる硬さの金属が使用できる。
接触抵抗(Constriction Resistance、Rc)は、以下の式1のように表すことができる。
ここで、Fは、接触力(Contact Force)、ρは、抵抗率(Resistivity)、Hは、硬さ(Hardness)である。
前記式1によって接触抵抗は、硬さに比例していることが分かる。したがって、実施形態においては、予め定められた硬さを有する金属、例えば、ブリネル硬さ(Brinell Hardness)基準で硬さ250Mpa以下の金属をソルダボールとして使用しようとする。このような硬さ250Mpa以下の金属としては、代表的に245~250Mpaの銀(Ag)、188~245Mpaの金(Au)、51~75Mpaの錫(Sn)、38~50Mpaの鉛(Pb)を含み得る。
このとき、第1金属パッド130は、第1プリント回路基板PCB_1の信号ラインSLine1にソルダボールによって不完全に接触し得るため、これを補完するために結合部材を用い得る。
このために基板110-3には、結合溝部150が形成され得るが、結合溝部150に第1プリント回路基板PCB_1を貫通した結合部材160が挿入されて結合され得る。
ここでは、結合部材と結合溝部が螺旋状の溝を有する場合を一例として説明しているが、必ずしもこれに限定されず、ソルダボールによって接触する金属パッドとプリント回路基板を安定的に結合させることができる様々な形状がすべて可能である。
図10aおよび図10bは、本発明の一実施形態によるモジュール装置を示す分解斜視図である。
図10aを参照すると、本発明の一実施形態によるモジュール装置は、プリント回路基板コネクタ100、プリント回路基板200、フェンス(Fence)300、シールドカバー(Shield Cover)400、放熱板500を含み得る。
プリント回路基板200は、素子を実装した一面が下向きになるように配置し、その両側の端にメインボードとの電気的な接続のためのプリント回路基板コネクタ100が結合され得る。
フェンス300は、プリント回路基板200の下部に配置され、シールドカバー400は、遮蔽のためにフェンス300の下部に配置され得る。
放熱板400は、プリント回路基板200の素子を実装していない他面に配置され得る。
図10bを参照すると、本発明の一実施形態によるモジュール装置は、プリント回路基板コネクタ100、プリント回路基板200、フェンス300、放熱板500を含み得る。このモジュール装置は、図8aにおけるシールドカバーのみ適用されていなかっただけで、他の構成および役割は同じである。
図11aおよび図11bは、本発明の一実施形態によるモジュール装置を示す図面である。
図11aおよび図11bを参照すると、本発明の一実施形態によるモジュール装置において、プリント回路基板200の素子を実装した第1面を下向きになるように位置させ、メインボード10との連結のためにプリント回路基板200の両側の端部にそれぞれプリント回路基板コネクタ100を結合させるための新しいインターフェース構造を形成し得る。
プリント回路基板コネクタ100は、予め定められた長さを有し、フェンスまたはシールドカバーよりも長く形成されるが、第1面からの長さがフェンス300またはシールドカバー400の高さよりも長く形成され得る。
また、プリント回路基板200の第2面は、放熱板500を配置して放熱問題を解決し得る。
したがって、実施形態では、一般に、モジュール装置内のプリント回路基板の床面をメインボードにソルダリングして連結させる従来の構造を使用せず、プリント回路基板を180度回転させてプリント回路基板の床面が上向きになるようにしてその床面に放熱板を配置させる放熱構造と、プリント回路基板の両端にコネクタを結合し、そのコネクタを用いてメインボードに連結させるインターフェース構造を有するようにする。ここで、モジュール装置としては、車両に取付けられる通信モデムなどを含み得る。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更させることができることが理解できるであろう。
110:基板
120a:ホール
120b:溝
121:金属層
130:第1金属パッド
140:第2金属パッド
Claims (11)
- 基板と、
前記基板に予め定められた間隔で形成され、その内周面に金属物質がコーティングされて金属層が形成されるホールと、
前記ホールの一端に形成され、前記金属層に連結される第1金属パッドと、
前記ホールの他端に形成され、前記金属層に連結される第2金属パッドと、を含むプリント回路基板コネクタ。 - 前記基板は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、を含み、
前記第1金属パッドは、前記第1面に形成され、前記第2金属パッドは、前記第2面に形成され、
前記第1金属パッドと前記第2金属パッドは、1対1で対応する請求項1に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記第1金属パッドは、
前記基板の第1面に配置される第1プリント回路基板の信号ラインにウェルディング接合されるか、またはソルダボールによって接触する請求項2に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記第2金属パッドは、
前記基板の第2面に配置される第2プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合される請求項2に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記基板の第1面の両側端部に結合部材と結合するために形成される結合溝部をさらに含む請求項1に記載のプリント回路基板コネクタ。
- 基板と、
前記基板に予め定められた間隔で形成され、その内周面に金属物質がコーティングされて金属層が形成される溝と、
前記溝の一端に形成され、前記金属層に連結される第1金属パッドと、
前記溝の他端に形成され、前記金属層に連結される第2金属パッドと、を含むプリント回路基板コネクタ。 - 前記基板は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、を含み、
前記第1金属パッドは、前記第1面に形成され、前記第2金属パッドは、前記第2面に形成され、
前記第1金属パッドと前記第2金属パッドは、1対1で対応する請求項6に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記第1金属パッドは、
前記基板の第1面に配置される第1プリント回路基板の信号ラインにウェルディング接合されるか、またはソルダボールによって接触する請求項7に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記第2金属パッドは、
前記基板の第2面に配置される第2プリント回路基板の信号ラインにソルダリング接合される請求項7に記載のプリント回路基板コネクタ。 - 前記基板の第1面の両側端部に結合部材と結合するために形成される結合溝部をさらに含む請求項6に記載のプリント回路基板コネクタ。
- 素子を実装した第1面と、前記第1面に向き合う第2面と、を含むプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の端に結合される請求項1ないし請求項18のいずれか1項に記載のプリント回路基板コネクタと、
前記第2面に配置される放熱板と、
前記第1面に配置され、前記プリント回路基板コネクタの間に位置するフェンスと、を含むモジュール装置。
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