JP7235216B2 - 保護素子統合型コネクター - Google Patents

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Description

本発明は、コネクターに関し、より詳しくは、ＥＳＤまたはＥＯＳから回路素子を保護するための保護素子を備えるコネクターに関する。
本出願は、２０１９年９月１１日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１１３０６０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
コネクターは、電気器具とコード、またはコードとコードとを連結して電気回路を構成するための接続器具である。通常、コネクターは、リセプタクル方式で相互に結合する雌コネクター及び雄コネクターを一対にして構成され、雌コネクターには、コンタクトとなる複数の雌コネクターピンが設けられ、雄コネクターには、複数の雌コネクターピンと接触する複数の雄コネクターピンが設けられる。例えば、雄コネクターは、印刷回路基板に表面実装され、雌コネクターは、雄コネクターと相補的に締結されるように設けられ得る。
一方、印刷回路基板には、複数のボードまたは他の端子との接続に介されるコネクターを含んで各種チップと部品が備えられ、最近、電子製品の機能が多様化するにつれ、印刷回路基板に備えられる素子も複雑化しつつある。
このように印刷回路基板の回路構成が複雑化するにつれ、印刷回路基板における素子間の電気的干渉（例えば、電磁波妨害（ＥＭＩ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、静電放電 （ＥＳＤ，Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ））または電気的過負荷（ＥＯＳ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｏｖｅｒ－Ｓｔｒｅｓｓ）が増加している。電気的干渉または電気的過負荷は、印刷回路基板の特定素子の機能低下、処理速度の減少のみならず印刷回路基板の誤作動を誘発したりする。
このため、印刷回路基板２にＥＳＤまたはＥＯＳなどから特定素子（例えば、ＢＭＳチップ）を保護するために、図１のように、コネクター１の辺りに静電気防止のための可変抵抗器（ｖａｒｉａｂｌｅ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、過渡電圧の防止のための過渡電圧サプレッサ（ＴＶＳ，ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）ダイオードなどの保護素子３を配置している。
ところが、前述したように、印刷回路基板の回路構成が複雑化していることに対し、電子製品の外形はコンパクト化する趨勢にあることから、部品を実装する印刷回路基板における空間が足りなくなる状況であるため、小さい部品素子を一つでも減らして実装面積を確保しようとすることがイシューになっている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、印刷回路基板における部品実装空間を節約する方案として、ＥＳＤまたはＥＯＳ防止のための保護素子をコネクターに直接設置することを提供することを一目的とする。
本発明によれば、印刷回路基板に実装されるコネクターであって、コネクターハウジングと、コネクターハウジングの内部空間に配置される第１ターミナルと、第１ターミナルと分離された状態でコネクターハウジングの内部からコネクターハウジングの外部へ延びて印刷回路基板にはんだ付けされる第２ターミナルと、第１ターミナルと第２ターミナルとを電気的に接続し、コネクターハウジングの一側に装着される保護素子と、を含むコネクターが提供され得る。
保護素子は、ＥＳＤ防止機能、ＥＯＳ防止機能及びＥＭＩ防止機能の少なくとも一つの機能を有し得る。
コネクターハウジングは、上板部に上下方向へ貫通して形成されたピン挿入孔を備え、保護素子は、素子本体と、素子本体を中心にして左右両方へ延びている素子ピンと、を含み、素子本体は、コネクターハウジングの上板部の表面に取り付けられ、素子ピンは、ピン挿入孔を通じて第１ターミナルまたは第２ターミナルに接触し得る。
素子ピンは、素子本体の左側に位置する第１素子ピン及び素子本体の右側に位置する第２素子ピンを含み、第１素子ピンは、第１ターミナルと一対一に接触し、第２素子ピンは、第２ターミナルと一対一に接触し得る。
素子本体は、コネクターハウジングの上板部の表面に接着され得る。
第１ターミナルは、コネクターハウジングの下板部から垂直に延びる第１縦部と、第１縦部の上端部から水平に延びる第１横部と、を含み得る。
第１ターミナルは、第１縦部と第１横部とが交差する位置に凹んで形成された第１溝部をさらに含み、第１素子ピンは、第１溝部に締まりばめによって結合し得る。
第２ターミナルは、第１横部と同軸線上で水平に延びる第２横部と、第２横部の一端部で折り曲げられて印刷回路基板に連結される第２縦部と、を含み得る。
第２ターミナルは、第２横部の一側に凹んで形成された第２溝部をさらに含み、第２素子ピンは、第２溝部に締まりばめによって結合し得る。
本発明の他の実施例によれば、保護素子は、コネクターハウジングの内部に備えられ、第１ターミナルは保護素子の一側部に接続し、第２ターミナルは保護素子の他側部に接続するように設けられ得る。
保護素子は、その下端部から下方へ延びてコネクターハウジングの下板部に、またはコネクターハウジングの下板部を通過して印刷回路基板に連結される支持部材をさらに含み得る。
本発明の他の様態によれば、前述したコネクターを含むバッテリーパックが提供され得る。
本発明の一面によれば、印刷回路基板における部品実装空間を節約する方案として、ＥＳＤまたはＥＯＳ防止のための保護素子が統合されたコネクターを提供することができる。
本発明の効果は上述の効果に限定されず、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明確に理解されるだろう。
従来技術による印刷回路基板におけるコネクターと保護素子を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるコネクターの概略的な斜視図である。 図２のコネクターの主要部の分解斜視図である。 図２のＩ－Ｉ'線による断面図である。 本発明の他の実施例によるコネクターの概略的な斜視図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
以下の説明で印刷回路基板２は、バッテリーパックに適用されるＢＭＳ回路基板２を意味し得る。ここで、ＢＭＳ回路基板は、バッテリーセルの充放電、セルバランシングなどを制御するためのバッテリーパックの構成品である。
本発明によるコネクターは、二次電池セルの電圧情報をＢＭＳチップに伝送するのに使用され得る。勿論、本発明の権利範囲がこのような用途に制限されることではない。即ち、本発明によるコネクターは、多様な信号を伝送するケーブルをラップトップコンピューター、タブレットＰＣ、スマートフォンなどの電気器具に連結するのに使用され得る。
図２は、本発明の一実施例によるコネクターの概略的な斜視図であり、図３は、図２のコネクターの主要部の分解斜視図であり、図４は、図２のＩ－Ｉ'線による断面図である。
これらの図面を参照すれば、本発明の一実施例によるコネクター１００は、コネクターハウジング１０と、コネクターハウジング１０の内部空間に配置される第１ターミナル３０と、第１ターミナル３０と分離された状態でコネクターハウジング１０の内部からコネクターハウジング１０の外部へ延びて印刷回路基板２にはんだ付けされる第２ターミナル４０と、第１ターミナル３０と第２ターミナル４０とを電気的に接続し、コネクターハウジング１０の一側に装着される保護素子２０と、を含む。
コネクター１００は、図２に示したように、印刷回路基板２の一側端部の領域に配置され得、ケーブルコネクター２００とプラグイン方式で接続及び接続解除され得る。図面の便宜上、詳しくは示していないが、コネクター１００の第２ターミナル４０は、印刷回路基板２における導体パターンにはんだ付けされ、導体パターンは、ＢＭＳチップ（ＡＳＩＣ）に連結され得る。
コネクターハウジング１０は、第１及び第２ターミナル４０を外部衝撃から保護し、対象物であるケーブルコネクター２００を安定的に接続及び固定するための構造物である。コネクターハウジング１０は、絶縁性のプラスチック材質であって、例えば、射出成形によって製作され得る。
コネクターハウジング１０は、保護素子２０が載置されるように上板部１１が平らに設けられる。他の例として、コネクターハウジング１０の上板部１１の表面に保護素子２０の下面形状に倣って陰刻して、保護素子２０を陰刻された部分に収納して固定性を補強してもよい。そして、コネクターハウジング１０の上板部１１には、ピン挿入孔１３がさらに備えられ得る。ピン挿入孔１３は、コネクターハウジング１０の上板部１１に上下方向へ貫通して形成されたものであって、保護素子２０の素子ピンがピン挿入孔１３を通じてコネクターハウジング１０の内部へ入られる。
保護素子２０は、コネクター１００の周辺の他の素子の誤作動及び破損が防止できる電装品であって、ＥＳＤ防止機能、ＥＯＳ防止機能及びＥＭＩ防止機能の少なくとも一つの機能を有し得る。例えば、保護素子２０としては、ＥＳＤ防止機能を有する可変抵抗器、ＥＯＳ防止機能を有する過渡電圧サプレッサ（ＴＶＳ）ダイオードなどが採用され得る。
図３及び図４を参照すれば、保護素子２０は、素子本体２１と、素子ピンと、を含む。
素子本体２１は、直方体形状のチップ形態で具現され得、コネクターハウジング１０の上板部１１の表面に取り付けられ得る。望ましくは、接着剤を用いて素子本体２１をコネクターハウジング１０の上板部１１の表面に接着することで、振動や衝撃にも保護素子２０がコネクターハウジング１０から容易に分離されないようにすることがよい。
素子ピンは、素子本体２１の左側に位置する第１素子ピン２３及び素子本体２１の右側に位置する第２素子ピン２５を含む。第１素子ピン２３及び第２素子ピン２５は、コネクターハウジング１０内に採用される第１ターミナル３０及び第２ターミナル４０と各々対応する個数で設けられ得る。
特に、本実施例によるコネクター１００は、既存のコネクター１と異なり、ターミナルが第１ターミナル３０と第２ターミナル４０に分離している。即ち、ターミナルが第１ターミナル３０と第２ターミナル４０の二つのパーツに分けられており、これらは、保護素子２０を介してのみ電気的に接続する。
例えば、保護素子２０において、素子本体２１は、コネクターハウジング１０の上板部１１に取り付けられ、第１及び第２素子ピン２５は、ピン挿入孔１３を通じてコネクターハウジング１０の内部に挿入される。挿入された第１素子ピン２３は第１ターミナル３０と一対一に接触し、第２素子ピン２５は第２ターミナル４０と一対一に接触する。
したがって、本実施例によるコネクター１００に対称物であるケーブルコネクター２００を差し込んだとき、電流が、第１ターミナル３０、保護素子２０、第２ターミナル４０の順に流れるようになるので、予期せぬサージ（ｓｕｒｇｅ）、ＥＳＤまたはＥＯＳをコネクター１００で遮断できる。
図４をさらに参照すれば、本実施例による第１ターミナル３０は、既存のターミナルの先端部になり、第２ターミナル４０は、既存のターミナルの後端部になる部分と言える。第２ターミナル４０は、コネクターハウジング１０を通過し、外部で折り曲げられて、印刷回路基板２の導体パターンの上にはんだ付けによって固定され得る。
第１ターミナル３０は、第２ターミナル４０と分離しているため、これを一定の高さで支持するための構造が必要である。このために、本発明のコネクター１００は、第１ターミナル３０がコネクターハウジング１０の下板部１２から垂直に延びる第１縦部３１及び第１縦部３１の上端部から水平に延びる第１横部３３を含むように構成されている。
また、第１ターミナル３０は、第１縦部３１と第１横部３３とが交差する位置に凹んで形成された第１溝部３５をさらに含み得る。このような第１溝部３５は、第１素子ピン２３の端部との締まりばめに有用に使われる。
そして、第２ターミナル４０は、第１横部３３と同軸線上で水平に延びる第２横部４３及び第２横部４３の一端部で折り曲げられて印刷回路基板２に連結される第２縦部４１を含むように構成されている。
第２ターミナル４０は、第１ターミナル３０と類似に、第２横部４３の一側に凹んで形成された第２溝部４５をさらに含み得る。第２溝部４５も第１溝部３５と同様に、第２素子ピン２５の端部との締まりばめに有用に使われる。
保護素子２０の第１素子ピン２３が第１ターミナル３０に垂直に差し込まれて第１ターミナル３０がずれるか、または傾かないように第１縦部３１と第１横部３３とが交差する位置に第１溝部３５が形成されている。第１溝部３５と同様の目的で、第２溝部４５が第２横部４３に形成され、第２溝部４５の下方に第２横部４３を支持する補強部４４がさらに設けられ得る。
このような本発明の一実施例による保護素子２０の統合型コネクター１００によれば、既存のコネクター１ラインの周辺に実装された保護素子３のための空間を節約できるだけでなく、外部からの電気的衝撃をコネクター１００で事前に遮断できるという長所がある。
図５は、本発明の他の実施例によるコネクターの概略的な斜視図である。
続いて、図５を参照して本発明の他の実施例を簡略に説明する。前述した実施例と同じ部材番号は同一部材を示し、同じ部材に対する重複する説明は省略し、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。
前述した実施例によるコネクター１００は、保護素子２０がコネクターハウジング１０の外側に備えられるが、本実施例によるコネクター１００は、保護素子２０Ａがコネクターハウジング１０の中に備えられるように構成される。
また、本実施例によるコネクター１００の保護素子２０Ａは素子ピンがない形態であり、第１ターミナル３０及び第２ターミナル４０が保護素子２０Ａに直接連結されるように構成される。
この場合、第１ターミナル３０が保護素子２０Ａを介して第２ターミナル４０と連結されるので、第１縦部３１を省略してもよい。または、保護素子２０Ａの下端部から下方へ延び、コネクターハウジング１０の下板部１２に、またはコネクターハウジング１０の下板部１２を通過して印刷回路基板２に連結される支持部材２７を設けることで、構造的安定性を確保することができる。支持部材は、コネクターハウジング１０内で保護素子２０Ａを一定の高さに支持する役割を果たす。このような支持部材４７は、必要に応じて接地ラインとして活用できる。
このような本実施例によるコネクター１００は、保護素子２０Ａ全体がコネクターハウジング１０の内部に位置するため、振動や外部からの衝撃時、素子ピンが折れるか、または保護素子２０が脱去されるなどのような問題が全く発生しない。
一方、本発明によるバッテリーパックは、上述したコネクター１００を含んで構成され得る。コネクター１００は、バッテリーパックのＢＭＳ回路基板２に設けられ得る。ＢＭＳ回路基板２は、バッテリーセルの充放電、セルバランシングなどを制御するためのバッテリーパックの電装品である。
バッテリーパックは、コネクター１００、ＢＭＳ回路基板２、バッテリーセルに加え、バッテリーセルの温度を管理するための冷却装置、電流の流れを制御するための制御装置としてヒューズ、リレー及び構成要素をパッケージングするためのパックケースなどをさらに含んで構成され得る。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

Claims (10)

  1. 印刷回路基板に実装されるコネクターであって、
    コネクターハウジングと、
    前記コネクターハウジングの内部空間に配置される第１ターミナルと、
    前記第１ターミナルと分離された状態で前記コネクターハウジングの内部から前記コネクターハウジングの外部へ延びて前記印刷回路基板にはんだ付けされる第２ターミナルと、
    前記第１ターミナルと前記第２ターミナルとを電気的に接続し、前記コネクターハウジングの一側に装着される保護素子と、を含み、
    前記コネクターハウジングは、上板部に上下方向へ貫通して形成されたピン挿入孔を備え、
    前記保護素子は、
    前記コネクターハウジングの上板部の表面に取り付けられた素子本体と、
    前記ピン挿入孔を通じて前記第１ターミナルまたは前記第２ターミナルに接触する素子ピンと、
    を有する、
    コネクター。
  2. 前記素子ピンは、前記素子本体の第１面に位置する第１素子ピン及び前記素子本体の前記第１面に対向する第２面に位置する第２素子ピンを含み、
    前記第１素子ピンは、前記第１ターミナルと一対一に接触し、前記第２素子ピンは、前記第２ターミナルと一対一に接触する、請求項１に記載のコネクター。
  3. 前記素子本体は、前記コネクターハウジングの上板部の表面に接着される、請求項１または２に記載のコネクター。
  4. 前記第１ターミナルは、前記コネクターハウジングの下板部から上下方向に延びる第１縦部と、前記第１縦部の上端部から左右方向に延びる第１横部と、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のコネクター。
  5. 前記第１ターミナルは、前記第１縦部と前記第１横部とが交差する位置に凹んで形成された第１溝部をさらに含み、
    前記素子ピンは、前記第１溝部に締まりばめによって結合する、請求項４に記載のコネクター。
  6. 前記第２ターミナルは、前記第１横部と同軸線上に延びる第２横部と、前記第２横部の一端部で折り曲げられて前記印刷回路基板に連結される第２縦部と、を含む、請求項５に記載のコネクター。
  7. 前記第２ターミナルは、前記第２横部の一側に凹んで形成された第２溝部をさらに含み、
    前記素子ピンは、前記第２溝部に締まりばめによって結合する、請求項６に記載のコネクター。
  8. 印刷回路基板に実装されるコネクターであって、
    コネクターハウジングと、
    前記コネクターハウジングの内部空間に配置される第１ターミナルと、
    前記第１ターミナルと分離された状態で前記コネクターハウジングの内部から前記コネクターハウジングの外部へ延びて前記印刷回路基板にはんだ付けされる第２ターミナルと、
    前記第１ターミナルと前記第２ターミナルとを電気的に接続し、前記コネクターハウジングの一側に装着される保護素子と、を含み、
    前記保護素子は、前記保護素子の下端部から下方へ延びて前記コネクターハウジングの下板部に、または前記コネクターハウジングの下板部を通過して前記印刷回路基板に連結される支持部材を有し、前記コネクターハウジングの内部に備えられ、前記第１ターミナルは前記保護素子の一側部に接続し、前記第２ターミナルは前記保護素子の他側部に接続するように設けられる、
    コネクター。
  9. 前記保護素子は、ＥＳＤ防止機能、ＥＯＳ防止機能及びＥＭＩ防止機能の少なくとも一つの機能を有する保護素子である、請求項１から８のいずれか一項に記載のコネクター。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のコネクターを含む、バッテリーパック。
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