KR100268571B1 - 표면실장형 전기 커넥터용 그라운드 덮개 - Google Patents

Abstract

전기 커넥터(22)와 함께 사용하기 위한 도전성 그라운드 덮개(50)는 회로기판(80) 상의 회로(84)와 전기적으로 맞물리는 표면실장 콘택부(42)를 가진 다수의 전기 터미날(36)을 포함한다. 덮개(50)는 터미날(36)에 그라운드 기준치를 제공한다. 덮개(50)는 제1 및 제2 부분(54, 62)을 가지는 전기 도전성 플레이트형상 보디(52)를 구비하며, 제1 부분(54)은 커넥터 하우징의 기판에서 먼 표면(26)에 배치된다. 제2 부분은 덮개(50)가 하우징(24)에 배치될 때 표면실장 콘택부(42) 위로 뻗쳐지도록 구성된다. 제2 부분(62)은 회로기판(80)의 그라운드 회로와 맞닿도록 바깥쪽으로 뻗쳐지는 적어도 하나의 제2 콘택부(70)를 포함한다. 제2 부분은 표면실장 콘택부(40) 근처에서 뻗쳐지는 적어도 하나의 길다란 개구(64)를 더 포함한다. 덮개(50)를 커넥터(22)에 배치하고 커넥터(22)및 덮개(50)를 회로기판(80)에 장착하며 표면실장 콘택부(42)를 기판상의 대응하는 회로패드(84)에 납땜할 때, 개구(64)는 납땜공정시 발생된 충분한 열이 콘텍패트(84)에 도달하여 솔티를 용융시킬 수 있도록 구성되어 콘택부(42)가 대응하는 패드(84)와 전기적으로 확고하게 맞물릴 수 있다.

Description

표면실장형 전기 커넥터용 그라운드 덮개

제1도는 본 발명에 따라 제조된 덮개의 사시도로써, 표면실장형 터미날을 갖춘 커넥터는 커넥터와 덮개가 장착되는 회로기판으로부터 분리되어 있고 덮개도 커넥터로부터 분리되어 있는 상태를 도시한 도면.

제2도는 조립된 덮개와 커넥터의 횡단면도.

제3도는 제1도 덮개의 정면 사시도.

제4도는 제1도 덮개의 후방에서 본 사시도.

제5도는 덮개가 제1도의 커넥터에 장착된 제4도와 유사한 도면.

제6도는 제5도의 어셈블리를 커넥터의 기판 장착면에서 본 도면.

제7도는 제5도의 커넥터가 회로기판의 한 측면에 장착되고 제2의 덮개 표면장착 커넥터는 회로기판의 하부에서 분리되어 있는 상태의 적층구성의 커넥터를 도시한 도면.

제8도는 제2 또는 하부 표면장착형 커넥터와 함께 사용되는 덮개의 사시도.

제9도는 표면실장 리드와 그라운드 덮개를 가진 적층된 커넥터 어셈블리를 도시한 도면.

제10도는 제9도 어셈블리의 횡단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

20 : 전기 커넥터 어셈블리 22 : 전기 커넥터

24 : 하우징 36 : 전기 터미날

50 : 도전성 덮개 80 : 회로기판

84 : 회로패드

본 발명은 전기 커넥터에서 신호전달 핀에 대한 그라운드(접지) 기준치를 제공하기 위해 사용되는 도전성 덮개에 관한 것으로, 특히 표면실장형 리드를 가진 커넥터와 함께 사용하기 위한 도전성 덮개에 관한 것이다.

전자장치의 인터페이스를 표준화하는 노력의 일환으로, 전자산업계에서는 인터페이스에서 사용되는 몇가지 커넥터에 대한 핀 배정방식을 설정하고 있다. 각종 컴퓨터 장치에 있어서 메모리 카드들을 상호접속시키는 일이 필요해지고 있다. 퍼스널 컴퓨터 메모리카드 국제연합(PCMCIA)에서는 메모리카드를 상호접속시키기 위한 표준을 제정하였다. 예를들어, 68핀 커넥터가 사용되고 있다. 이 커넥터는 60개 신호핀과, 4개 그라운드 복귀핀(ground return pin)과, 4개의 DC 전압핀을 갖는데,이들은 모두 산업계에서 표준으로 미리배정되어 있다. 커넥터는 관통구멍에 장착되거나 표면실장될 수 있다. 전기 커넥터의 신호 대 그라운드 비는 케넥터에서 신호전달 핀의 수를 그라운드 복귀핀의 수로 나눈 것과 같다. 본 발명 목적상 DC 전압핀은 AC 전압 그라운드핀과 유사한 효과를 갖는 것으로 여겨지므로, 68핀 커넥터의 신호 대 그라운드 비는 7.5 대 1.0 이다. 통상적으로 컴퓨터 장치에서는 복수의 라인이 동시에 스위치되고 이러한 스위칭에 의해 발생된 모든 복귀 전류는 그라운드핀중 하나를 통해 복귀되어야 한다. 그러므로, 8개 신호핀의 복귀전류는 하나의 그라운드핀에 의해 처리된다. 신호 상승시간이 8 내지 10 나노초 정도로 비교적 낮으면 문제가 생기지 않는다. 그러나, 상승시간이 1 내지 3 나노초로 줄어들면, 어떤 컴퓨터장치에서는 유도 전압이 상승되어 그라운드 복귀핀에서 "그라운드 바운스(ground bounce)" 또는 공통모드 노이즈가 발생된다. 그라운드 바운스가 신호의 레벨 정도로 높아지면 시스템은 신호를 신뢰성있게 판독하고 응답할 수 없게되어 "오류 트리거링(false triggering)" 이라고 알려진 사태가 야기된다. 핀배정방식은 산업계에서 정해져있는 것이므로, 신호 대 그라운드 비를 변경할 수는 없다. 빠른 상승시간에 의한 악영향을 줄이기 위해, 도전성 덮개를 사용하여 메모리카드의 그라운드를 카드가 사용되는 장치의 그라운드와 전기적으로 상호접속시킬 수 있다.

이러한 덮개 및 관련 커넥터에 대해서는 1994년 2월 22일자로 카우프만(kaufman)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,288,247 호에 기술되어 있다. '247 특허의 덮개는 커넥터의 상부와 두 측면을 에워싸도록 설치되어 있다. 수직으로 적층된 복수의 커넥터를 위한 덮개에 대해서는 본 출원인이 소유하고 있는 계류중인 미합중국 특허출원 제 08/235,617 호에 개시되어 있다. 그라운드된 메모리카드 및 그라운드되지 않은 메모리카드와 함께 사용하기 위한 커넥터 및 덮개 어셈블리는 본 출원인 소유의 미합중국 특허출원 제 08/283,312 호에 개시되어 있다. 상기한 세가지 참조특허의 커넥터들은 회로기판의 관통구멍에 수용되는 터미날 리드를 가지며 상부 기판에 장착되는 것이다. 상기 참조특허에서 각각의 덮개는 커넥터의 기판에서 먼쪽의 표면에 장착되며 회로기판의 그라운드 회로에 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 덮개를 사용하면 장치의 성능이 대폭 개선된다.

전류의 균일한 분포 및 흐름을 달성하기 위해서, 그라운드 덮개는 회로기판 그라운드와의 상호접속부를 다수개 포함하는 것이 바람직하다. 상부 기판장착형 커넥터에서 상기한 성능을 달성하기 위한 한가지 방법으로는, 커넥터의 후방에서 형성된 핀 위로 뻗쳐지는 플레이트(plate)모양 부분을 가지며 후방 벽이 기판상의 그라운드 회로와 맞닿도록 원하는 위치에 다수의 콘택부를 가지는 타입의 덮개를 제공하는 것이다.

상술한 타입의 덮개가 회로기판의 관통구멍으로 수용되는 리드를 갖춘 터미날 부재를 가지는 상부 기판장착형 커넥터용으로는 적합한 것이지만, 표면실장형 리드를 가진 커넥터에서 상기한 타입의 덮개를 사용하는 경우 문제가 발생한다. 덮개의 상부 및 후방 벽은 납땜 공정시 리드 및 회로패드를 상호접속시키는데 사용되는 솔더페이스트등의 재질에 도달해야할 열을 차단시킨다. 또한, 덮개 벽은 납땜된 접속부에 대한 시각적 검사를 방해한다.

먼저 표면실장형 리드를 가진 커넥터를 기판에 납땜한 다음 이미 장착된 커넥터에 도전성 덮개를 고정시키고 덮개를 각각의 그라운드 회로에 납땜시키는 2단계 장착공정도 가능하지만, 부가적인 제조공정은 비용면에서 비효율적이다.

그러므로, 커넥터와 덮개를 동시에 기판에 장착할 수 있고 납땜공정이 끝난후 터미날 리드의 시각적 검사가 가능한 표면실장형 리드를 가진 터미날을 위한 그라운드 덮개를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 전술한 결함을 극복한 표면실장 터미날 리드를 갖춘 상부기판 장착형 전기 커넥터용 덮개에 관한 것이다. 도전성 그라운드 덮개는 핀에 대한 그라운드 기준치를 제공하도록 다수의 위치에서 회로기판상의 그라운드 회로에 전기적으로 맞닿는 한편 동시에 납땜공정과 관련한 열이 표면실장 콘택에 도달할 수 있도록 배열되어 있어서, 케넥터 및 덮개를 납땜하고 표면실장된 콘택을 시각적으로 검사하는 것이 동시에 가능하다.

도전성 그라운드 덮개는 제1 및 제2 부분을 가진 전기 도전성 플레이트형 보디를 포함하며, 제1 부분은 전기 커넥터 하우징의 기판에서 먼쪽의 표면에 배치되고 제2 부분은 덮개가 하우징에 배치될 때 표면실장형 콘택부 위로 뻗쳐지도록 구성되며, 제2 부분은 표면실장형 콘택부 근처에서 뻗쳐지는 적어도 하나의 길다란 개구를 갖는다. 제1 덮개부분은 결합용 전기장치의 그라운드 콘택과 맞물리기에 적합한 적어도 하나의 제1 콘택부를 포함하며, 제2 부분은 회로기판의 그라운드 회로에 맞물리도록 바깥쪽으로 뻗쳐지는 적어도 하나의 제2 콘택부를 갖는다. 커넥터 하우징에 덮개를 배치하고 하우징과 덮개를 회로기판에 장착하며 표면실장형 콘택부와 덮개 콘택부를 각각의 기판 회로장치에 납땜할 때에, 적어도 하나의 개구는 납땜공정시 기판에서 먼쪽의 소오스에서 발생된 충분한 열이 콘택패드에 도달할 수 있게 해줌으로써 땜납(솔더)을 용해시켜 터미날이 회로장치와 전기적으로 맞닿을 수 있게 된다.

양호한 실시예에서, 제2 덮개부분은 터미날 리드와 동일한 방향으로 뻗쳐지는 다수의 개구 또는 슬롯을 포함한다. 슬롯은 상부 플레이트 표면을 가로질러 뻗쳐지고 부분적으로는 덮개의 후방벽 아래로 뻗쳐지는 것이 바람직하다.

본 발명은 덮개와 커넥터가 회로기판에 동시에 납땜될 수 있다는 장점을 갖는다. 본 발명의 또다른 장점은 개구를 통하여 납땜공정이 끝난후 표면실장형 터미날 및 회로패드의 시각적 검사가 가능하다는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참고하여 설명하겠다.

본 발명의 전기 커넥터 어셈블리(20)는 전기 커넥터(22)와 덮개(50)를 포함한다. 설명 목적상 커넥터(22)는 카드리더용의 상부기판 표면실장형 커넥터로 도시되어 있다. 본 발명의 개선된 덮개는 차폐된 또는 차폐되지 않은 플러그 커넥터와 결합되는 리셉터클 커넥터에서도 사용될 수 있는 것이다. PCMCIA 표준으로 설정된 메모리카드와 함께 커넥터 어셈블리를 사용할 때에, 메모리카드는 특정방향으로 방향설정될 필요가 있다. 여기에 도시된 실시예는 그 상부면에 그라운드 콘택을 가진 메모리카드를 위한 것이다. 어떤 장치에서 어셈블리는 회로기판 근처에 카드를 위한 방출 매카니즘을 포함할 수 있다. 여기에 도시된 커넥터는 종래기술의 여러가지 방출 매카니즘과 조합하여 사용될 수 있다.

제 1 도 내지 6 도를 보면, 본 발명의 커넥터(22)는 제1 주측면 또는 기판에서 먼 측면(26)과 대향하는 제2 주측면 또는 기판 근처의 측면(28)을 가진 하우징(24)을 포함하며, 대향하는 작은 면(30)들이 카드수용 입구(32)를 형성한다. 카드수용 입구(32)의 한 부분은 카드수용 공간(34)을 형성한다. 다수의 전기 터미날(36)이 하우징(24)내에 배치되며, 터미날(36)은 제1 및 제2 접속부(38, 40)를 갖는다. 제1 접속부(38)는 카드수용 공간(34)으로 뻗쳐져서 메모리카드의 상보형 터미날(비도시)과 결합하도록 되어있다. 제2 접속부(40)는 제 1 도에 잘 도시된 바와같이 회로기판(80)의 각각의 회로패드(84)에 표면실장되기에 적합한 콘택으로써 선단부(42)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 커넥터(22)는 카드를 수용하도록 바깥쪽으로 뻗쳐지는 카드 가이드암(44)을 더 포함한다. 하우징은 230℃ 정도의 납땜온도에 견딜 수 있는 액정 폴리머와 같은 또는 다른 공지된 재질의 고온 유전체 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.

덮개(50)의 구조는 제 3 도 및 4 도를 참고하면 잘 이해될 수 있을 것이다. 도전성 덮개(50)는 제1 부분(54)과 제2 부분(62)을 가진 상부 플레이트면(52)을 포함하는 일체형 부재이다. 제1 부분(54)은 선단엣지(55)로부터 뻗쳐지는 다수의 스프링 핑거(56)를 포함한다. 스프링 핑거(56)는 제 2 도에 도시된 바와같이 카드수용 입구(32)에 수용되며 입구(32)로 삽입된 메모리카드의 그라운드 콘택과 전기적으로 맞물린다. 핑거(56)는 앞서 언급한 특허 및 특허출원에 기재된 타입의 것이다. 덮개(50)는 제1 부분(54)으로부터 뻗쳐지는 측벽(58)을 포함한다. 덮개(50)는 또한 제 6 도에 도시된 바와같이 커넥터 하우징(24) 아래로 뻗쳐지기에 적합한 측벽(58)으로부터 뻗쳐지는 하부 플랜지(60)를 포함한다. 플랜지(60)는 미합중국 특허 제 5,288,247 호에 개시된 바와같이 회로기판의 대응하는 패드에 전기적으로 접속되어 그라운드 전위에 고정될 수 있는 부가적인 도전성 패드로써 사용될 수 있다. 덮개(50)의 제2 부분(62)은 회로기판의 그라운드회로와 전기적으로 맞물리도록 하방으로 뻗쳐지는 다수의 터미날부재(70)를 가진 후방벽(66)을 더 포함한다. 터미날부재(70)는 제2 덮개부분(62)의 스트랩모양 부분(68)에 의해 올바른 위치에 유지된다. 설명상 터미날부재(70)는 회로기판의 관통구멍에 수용되는 리드로 도시되어 있다. 이러한 리드는 표면실장형 리드일 수 있고 커넥터의 리드일 수도 있다. 덮개는 인청동과 같은 공지된 도전성이 강한 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.

제 3 도 및 4 도에 잘 도시된 바와같이, 제2 덮개부분(62)은 터미날부재(36)와 같은 방향으로 뻗쳐지는 다수의 개구(64) 또는 슬롯을 포함한다. 슬롯(64)은, 제1 플레이트부분(54)으로부터 후방으로 또한 부분적으로 덮개의 후방벽(66) 아래로 뻗쳐지고 스트랩모양 부분(68)에서 종지되는 것이 바람직하다. 슬롯(64)은 하우징(24)의 바깥쪽으로 뻗쳐지는 터미날(36) 부분 위에 놓여지며 덮개가 하우징(24)에 배치되었을 때 아래에 놓인 접속부(40) 특히 콘택(42)에 대한 시각적 검사가 가능하도록 되어있다.

상부기판 표면실장형 커넥터(20)를 조립함에 있어서, 덮개(50)의 플레이트부분(52)은 하우징(24)의 기판에서 먼 표면(26) 위로 배치되며, 스프링 핑거(56)가 카드수용 입구(32)내의 위치로 미끄러져 들어가고 측면엣지(58)와 플랜지(60)가 하우징(24) 둘레에 에워싸여진다. 커넥터(20)를 상부 기판면(82)에 장착할 때, 표면실장형 리드는 대응하는 회로패드(84)와 맞닿게 되며 터미날부재 리드(70)는 제 2 도에 도시된 것처럼 대응하는 관통구멍(86)으로 삽입된다. 공지된 바와같이, 커넥터와 덮개 어셈블리(20)를 기판(80)에 장착하기 전에 회로패드(84)와 관통구멍(86)에는 솔더 페이스트등이 제공된다. 장착된 어셈블리는 통상의 납땜공정을 통하여 약 230℃의 적외선 오븐을 통과한다. 길다란 개구 또는 슬롯(64)은 회로패드 상의 솔더 페이스트로 열이 도달하여 이를 용융시킬 수 있게 하므로 전기적 상호접속이 이루어진다. 설명목적상, 솔더 페이스트는 선단부(42)와 패드(84) 사이의 기계적, 전기적 상호접속을 이룰 수 있는 도전성 접착제등을 포함하는 것으로 이해한다. 납땜공정이 끝난 후, 슬롯(64)은 납땜된 접속부의 시각적 검사가 가능하게 한다.

메모리카드 어셈블리는 종종 적층된 상태로 사용된다. 커넥터들을 적층하는 방법중 하나는 제 7 도 내지 10 도에 도시된 바와같이 회로기판(80)의 대향면(82, 88) 상에 메모리카드를 장착하는 것이다. 제 7 도는 전술한 커넥터 어셈블리(20)가 회로기판(80)의 제1 또는 상부 주표면(82)에 장착되고 제2 커넥터 어셈블리(120)는 제2 또는 하부 주표면(88)으로부터 분리되어 있는 상태를 보여준다. 그라운드 덮개 커넥터(120)의 구조는 전술한 커넥터 어셈블리(20)의 그라운드 덮개 구조와는 다르다. 적층된 어셈블리 양 측면의 메모리 카드를 상부면의 그라운드 콘택과 동일한 방향으로 방향설정해주기 위해, 어셈블리(120)의 덮개(150)는 전술한 바와같이 커넥터 하우징(24)의 기판에서 먼 표면(26)에 부착되지 않고 기판 근처의 표면(28)에 부착된다. 그러므로, 덮개(150)는 메인 보디부(154)로부터 상방으로 뻗쳐지는 터미날부재(170)를 가지며, 터미날 위로 뻗쳐지는 다른 구조를 필요로하지 않는다.

덮개(150)의 세부구조가 제 8 도에 도시되어 있다. 덮개(150)는 측벽(158)을 가진 상부 플레이트면(152)과 플랜지(160)를 포함한다. 플레이트부분(152)의 선단부(155)는 전술한 것과 동일한 방식으로 동작하는 스프링 핑거(156)를 포함한다. 덮개(150)의 터미날 부재(170)는 제 1 도에 도시된 바와같은 회로기판(80)의 관통구멍(92)에 수용되기에 적합한 것이다.

제 9 도 및 10 도는 각각의 터미날 리드(42)가 회로기판(80)의 대향면(82, 88) 상의 회로패드(84, 90)에 고정되고 각각의 그라운드 터미날 부재(70, 170)가 각각의 관통구멍(86, 92)에 들어있는 조립된 적층형 카드 어셈블리를 보여준다.

본 발명의 그라운드 덮개와 커넥터 어셉블리에 대한 여러가지 장점들은 전술한 설명을 통해 이해되었을 것으로 생각된다. 본 발명의 정신이나 범주에서 벗어나지 않고도, 또 본 발명의 장점을 희생시키기 않고도 형태, 구성, 배열등에 있어서 여러가지 변경이 이루어질 수 있음은 자명한 일이다.

Claims (2)

1. 하우징(24)과 다수의 전기 터미날(36)을 가지며 터미날의 표면실장 콘택부(42)가 바깥쪽으로 뻗쳐져서 회로기판(80)상의 회로와 전기적으로 맞물리는 전기 커넥터(22)와 함께 사용하기 위한 도전성 그라운드 덮개(50)에 있어서; 상기 덮개(50)는 상기 커넥터 하우징(24)의 기판에서 먼 표면(26)에 배치되며 취합된 전기장치의 그라운드 콘택에 맞물리도록 된 적어도 하나의 스프링 핑거(56)를 포함하는 제1부분(54), 및 상기 덮개(50)가 상기 하우징(24)에 배치될 때 상기 표면실장 콘택부(42) 위로 뻗쳐지도록 구성되며 그리고 상기 회로기판의 그라운드 회로와 맞닿도록 바깥쪽으로 뻗쳐지는 적어도 하나의 터미날부재(70)를 포함하는 제2부분(62)을 가지는 전기 도전성 플레이트형상 보디(52)로 구성되며; 상기 제2 부분(62)은 상기 덮개(50)의 상면상에서 상기 표면실장 콘택부(42)에 근접하여 뻗쳐지는 적어도 하나의 길다란 개구(64)를 아울러 포함하여서, 상기 덮개(50)를 상기 커넥터 하우징(24)에 배치하고 상기 하우징(24) 및 덮개(50)를 상기 회로기판(80)에 장착하며 상기 표면실장 콘택부(42)를 상기 기판(80)상의 대응하는 회로패드(84)에 납땜할 때 기판에서 떨어진 가열원에서 발생된 열이 상기 개구(64)를 통해 상기 콘택패드(84)에 도달하여 패드에 놓인 솔더를 용융시키므로써 상기 터미날(36)이 상기 기판(80)상의 회로와 전기적으로 결합되도록 한 것을 특징으로 하는 도전성 덮개.
2. 제1항에 있어서, 상기 보디(52)의 상기 제2 부분(62)은 길다랗게 뻗쳐진 다수의 개구(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 덮개.