KR100359466B1

KR100359466B1 - 보드로크

Info

Publication number: KR100359466B1
Application number: KR1019940014274A
Authority: KR
Inventors: 루놀프크뢰머; 만프레드슈알슈미트
Original assignee: 더 휘태커 코포레이션
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 2003-01-08
Also published as: KR950002542A; EP0632543A3; US5462454A; EP0632543A2; JPH0729621A; GB9313492D0; DE69415092T2; DE69415092D1; EP0632543B1; JP3381879B2

Abstract

후속 납땜공정이 필요없이 인쇄회로기판에 전기장치나 커넥터를 단단히 접속시키기 위한 보드로크(2)가 개시되어 있는데, 이 보드로크는 얇은 브릿지부에 의해 하단부에서 결합하는 한 쌍의 강체 암(22)을 구비한다. 보드로크는 인쇄회로기판의 호울(62)을 통해 삽입가능한 편평한 단일의 타출된 금속판으로써, 브릿지부(24)가 인쇄회로기판 아래로 연장하며 그 외측부(27)가 호울(62)의 바깥방향으로 연장하여 보드로크를 인쇄회로기판(60)에 임시적으로 유지시킨다. 보드로크보다 약간 큰 두께의 길다란 슬롯(42)을 구비하는 다이(40)는 영구적인 소성 변형을 이루도록 브릿지부(24)에 대해 맞물려질 수 있다. 다이는 변형된 브릿지부를 인쇄회로기판 쪽으로 아크형상으로 만들도록 볼록한 바닥면(46)을 가져서, 상방으로 끌어당기는 힘에 대한 보드로크의 기계적 저항력을 증가시킨다.

Description

보드로크

본 발명은 후속 납땜작업(post-soldering)을 할 필요없이 인쇄회로기판에 커넥터를 영구적으로 고정시키기 위한 납땜없이 소성변형가능한 보드로크(boardlock)에 관한 것이다.

전자산업 분야에 있어, 인쇄회로기판에 전기 커넥터 또는 다른 장치를 고정시키기 위한 여러가지 보드로크가 사용되고 있다. 어떤 보드로크는 먼저 커넥터에 단단히 장착되며, 인쇄회로기판에 커넥터를 임시적으로 보유케 하기위해 인쇄회로기판의 호울에 맞물릴수 있는 아래로 연장하는 탄성 레그를 갖는다. 이러한 보드로크의 예가 미합중국 특허 제 5108312 호 및 5115375 호에 개시되어 있다. 보드로크는 다른 전기장치들을 조립하는 동안에 커넥터를 인쇄회로기판에 임시적으로 보유케하는 역할을 한다. 일단 전기장치들이 모두 인쇄회로기판에 조립되면, 기판은 납땜 작업으로 보내져서 회로기판과의 전기적 접속은 영구적으로 납땜되며 보드로크의 탄성 레그들도 납땝되어 인쇄회로기판에 영구적으로 단단히 고정된다.

미합중국 특허 제 4717219 호에 기술된 바와같은 다른 보드로크는, 탄력성 레그를 갖지않는 대신 인쇄회로기판을 통해 삽입된 다음 뽑아내어지지 못하도록 소성변형된다. 그런데, 이러한 보드로크는 장치 또는 커넥터를 인쇄회로기판에 충분히 고정시키지 못하기 때문에 후속-납땜작업이 예견되는 것이다. 변형가능한 보드로크가 탄성레그를 갖지않는 경우의 또다른 문제점은 조립공정시 커넥터 또는 장치를 인쇄회로기판에 임시적으로 보유하게 할 수 없다는 것이다.

상술한 보드로크들은, 비록 금속판으로부터 타출된다 하더라도, 제조시 비용이 많이들고 비교적 복잡하다.

전자산업에 있어, 납땜이 필요치 않은 컴플라이언트 핀을 거쳐 인쇄회로기판에 연결되는 커넥터의 수가 증가하고 있기 때문에, 후속 납땜작업이 필요치 않는 보드로크를 제공하는 것이 바람직하다. 이렇게 되면, 별도의 제조공정 즉 납땜작업이 필요치 않으므로 유익하다.

그러므로 본 발명의 목적은 후속 납땜작업이 필요없이 인쇄회로기판에 전기장치를 접속시키기 위한 값싸고 신뢰성있는 보드로크를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 최소한의 공간을 점유하는 보드로크를 제공하려는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 U-자형 보드장착부와 커넥터장착부를 구비하는 단일의 타출(打出, edge-stamped)된 금속판인 보드로크를 제공함으로써 달성되는데, 상기 보드장착부는 변형가능한 브릿지부에 의해 하단부에서 결합되는 한 쌍의 강체 암을 구비하며, 상기 강체 암과 브릿지부는 인쇄회로기판내의 호울을 통해 삽입가능하고 브릿지부는 보드로크가 기판에 고정되도록 영구적으로 변형가능하다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참고로하여 상세히 설명하겠다.

제 1 도를 보면, 일반적으로 번호(2)로 도시된 보드로크는 커넥터보유부(4) 및 인쇄회로기판 접속부(6)를 구비한다. 커넥터부는 중앙 보디부(10)의 상단에 부착된 한 쌍의 변형가능한 대칭 장착탭(8)을 구비하며, 탭(8)은 커넥터 하우징 숄더(shoulder)와 맞물리기 위한 하부 경사엣지(9)를 갖는다. 커넥터부(4)는 또한 외부엣지(14)를 갖는 한 쌍의 떨어져있는 가이드 레그(12)를 구비하며 외부엣지(14)로부터 외부로 돌출하는 억지끼워 맞춤 보유발브(retention barb)(16)를 갖는다. 커넥터부(4)와 보드로크부(6)는 중심축(18)에 대해 대칭적으로 배치된다. 가이드 암(14)에는 전이 암 부분(20)을 거쳐서 기판접속부(6)가 부착된다. 기판접속부(6)는 두께 D 를 가지며 이격된 강체 암(22)들을 구비하며, 상기 강체 암(22)들은 가이드 암(14)보다 작은 거리만큼 떨어져있다. 기판부(6)는 강체 암 아래로 연장하여 이들 사이에 접속을 이루는 번호(24)로 도시된 변형가능한 브릿지부를 구비한다. 브릿지부(24)는 강체 암(22)의 하부로부터 하방으로 비스듬하게 외부로 연장하는 제1 브릿지부(26)와, 보드로크의 축(18)에 대해 배치된 브릿지 중앙부(30)를 향해 하방으로 비스듬하게 내부쪽으로 연장하는 제2 브릿지부(28)를 구비한다. 제1 및 제2 브릿지부는 강체 암의 두께 D 보다 작은 두께를 갖는다. 증앙브릿지부(30)는 브릿지 암부 보다 큰 두께이며, 증가된 두께는 보드로크의 내부쪽으로 돌출한다.

이제 제 2 및 3 도를 보면, 부분 단면으로 도시된 다이(40)는 측방향의 정면 및 후면벽(44)과 볼록한 바닥벽(46)을 가진 길게연장하는 보드로크 수용구멍(42)을 구비한다.

제 4 도를 보면, 번호(50)로 도시된 전기커넥터는 하우징(51)과, 인쇄회로기판 결합면(54) 아래로 돌출하는 다수의 킴플라이언트핀(52)과, 한 쌍의 보드로크 보유 윈도우 구멍(56)을 구비한다. 윈도우 구멍(56)내에는 보드로크의 변형된 탭에 대해 맞물려지는 숄더(57)가 있다. 커넥터(50)는 또한 보드로크 수용구멍(58)을 구비한다.

다시 제 2 도, 3 도, 4 도를 보면, 인쇄회로기판(60)은 원통형의 보드로크수용호울(62)을 구비하는 것으로 도시되어있다.

제 2 도를 참고하면, 보드로크(2)는 인쇄회로기판의 호울(62)내에 이미 장착된 것으로 도시되었다. 강체 암(22)들은 호울(62)내에 구비되어 그 외부직경을 압박할 정도로 떨어져 있으며, 보드로크가 사실상 평평한 타출된 금속판이기 때문에 강체 암의 평면은 호울(62)의 축을 포함하는 평면에 대략적으로 대응한다. 제1 브릿지 암부분(26)이 호울의 외부로 연장하며, 보드로크를 인쇄회로기판에 조립시키기 위해 브릿지 암의 제1 및 제2 부분(26, 28)은 축(18)쪽으로 탄력적으로 변형가능하여 보드로크가 호울(62)을 통해 기판(60)의 상부측면(64)으로부터 삽입될 수 있다. 일단 보드로크가 호울(62)에 완전히 삽입되면, 제1 브릿지부는 호울(62)의 외부쪽으로 불룩해져서 보드로크를 임시적이고 탄력적으로 고정시킨다. 제 2 도는 보드로크에 맞물리는 순간의 다이(40)를 도시한다. 다이의 측벽(44)은 보드로크의 두께보다 약간 큰 거리만큼 떨어져 있어서 가이드의 역할을 하며 보드로크가 평면성을 벗어나 구부러지는 것을 방지한다. 보드로크는 얇은 금속판이며, 편평하게 유지되도록 안내되지 않는다면 변형력이 보드로크의 브릿지부를 구부러지게 하는데, 호울(62)이 원형이며 보드로크의 측방향 지지를 제공하지 않으므로 더욱 그러하다.

제 3 도를 참조하면, 다이의 상부면(48)은 인쇄회로기판(60)의 하부면(66)에 대해 눌려지는 것으로 도시되어 있고, 보드로크의 브릿지부(24)는 제1 브릿지부가 호울(62)의 엣지의 모서리 주위에서 부분적으로 변형하도록 소성변형되며, 외측부(27)는 변형되지 않은 위치보다 호울(62)의 바깥쪽으로 더 불룩해진다. 이렇게하여 보드로크는 기판(60)에 단단하고 영구적으로 고정되며 상방으로 잡아끄는힘에 의해 뽑혀지지 않게된다. 강제 암(22)보다 작은 폭을 가진 제1 및 제2 브릿지부(26 및 28)는 외측부(27) 쪽으로 비스듬하게 외부방향으로 경사져 있으므로, 브릿지 외측부(27)의 외부방향 변형이 이루어진다. 다이 바닥벽의 볼록한 형상, 즉 변형된 보드로크 중앙부(30)의 볼록한 형상은, 하기의 설명으로부터 잘 알수 있는 바와같은 특별한 목적을 갖는 것이다.

보드로크의 아크형으로 변형된 브릿지부는 보드로크가 인쇄회로기판에 보유되는 강도를 증진시키는 역할을 한다. 보드로크에 인가되는 뽑아내는 힘은 호울(62)의 외부 엣지에서 인쇄회로기판의 하부면(66)을 압박하는 변형된 외측부(27)에 의해 흡수되며, 그 힘은 중앙부(30)를 커넥터쪽으로 상방으로 피봇시키는 모멘트를 야기한다. 이 힘이 소성 변형을 일으킬 정도로 크다면, 브릿지부는 더 좌굴되겠지만 이러한 좌굴은 강체 암(22)의 하단부에 접하는 브릿지부(24)에 의해 방지된다. 만약 보드로크상의 힘이 중앙부(30)가 커넥터(50)로부터 하방으로 벗어나서 피봇하게 할 정도의 것이라면, 아크형상이 똑바르게 됨에 따라 볼록한 부분(27)이 더 바깥쪽으로 가게 되어 볼록한 부분(27) 사이의 거리가 증가한다. 보드로크의 중앙부(30)가 편평하게 변형되거나 기판(60)으로부터 직선적인 곡률반경을 갖는 경우, 말하자면 변형되지 않은 보드로크의 경우, 보드로크상의 끌어당기는 힘이 중양력(30)를 기판(60)으로부터 멀리 피봇시켜서 외측부(27)가 내부쪽으로 내려앉게 하며, 보드로크는 호울(62)을 통해 끌려지게 된다.

상기 보드로크는 편평하며, 특히 원통형 보드로크와 비교할때 비교적 적은 재질을 구비하지만, 모든 힘이 금속판의 평면내에 있으므로 매우 튼튼하다. 이렇게하면 예컨대 금속판의 평면에 가로질러 구부러지는 탭보다 재질의 강도를 이용함에 있어 더욱 효과적이다.

제1 및 제2 브릿지부(26, 28)에 관하여 증가된 두께의 중앙부(30)는 브릿지부의 정확한 내부방향의 아크형 변형을 가능케하며, 특히 변형 공정시 제2 브릿지부(28)가 받게되는 압축력 하에서 중앙부(30)의 뒤틀림을 방지시킨다.

보드로크 커넥터부(4)를 수용하기 위해 커넥터 하우징에는 긴 구멍(58)(제 6 도 참조)이 제공되며, 가이드 암(12)의 외부엣지(14)는 구멍(58)과 억지끼워맞춤 방식으로 맞물리고, 보유발브(16)는 보드로크가 뽑혀지는 것을 방지해준다. 보드로크를 하우징에 더 단단히 고정하기 위해, 변형가능한 탭부재(8)가 커넥터의 대응구멍으로 (기판 호울(62)의 축과 사실상 평행한 축 주위로)가로질러 구부러질 수 있는데, 이러한 구부러짐은 일단 보드로크가 구멍(58)내로 완전히 삽입된 후, 변형가능한 부재(8)에 인접한 커넥터의 윈도우(56)를 통해 삽입되는 별도의 공구[스탭핑 다이(stamping die)]의해 이루어진다(제 4 도 및 6 도 참조). 탭(8)의 경사진 하부엣지(9)는 그 피봇가능한 변형으로 인해 숄더(57)에 대해 탭 엣지(9)를 점진적으로 맞물리게 하고 조여지게 하므로 숄더(57)에 대해 탭(8)이 움직이는 것을 방지하고 고정되게 한다.

제 4 도에 도시된 바와같이, 직각의 커넥터(50)는 컴플라이언트 핀(52)을 거쳐 인쇄회로기판과 전기적 접속을 이루기위한 것이다. 컴플라이언트 핀(52)은 한 쌍의 역 C자형 탄성 암을 가지며, 상기 암은 인쇄회로기판의 대응 호울과 줄을 맞추어 전기적 콘택을 이루는 전기회로 트레이스에 대해 탄력적으로 바이어스된다.이러한 타입의 콘택은 대응하는 보드로크가 납땝작업을 할 필요가 없으므로 납땝작업이 필요치 않음에도 불구하고, 신뢰성이 있으며 납땜된 보드로크와 같은 강도를 제공한다.

제 7 도에는 제 1 도의 보드로크와 유사한 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 유사한 부분에는 프라임(')을 붙인 동일한 번호로 표시되었다. 제 7 도의 실시예와 제 1 도의 실시예와의 주된 차이점은 외부엣지(14')를 따라 바깥쪽으로 돌출하는 불룩한 부분(70), 더욱 뚜렷한 하측 중앙부(30'), 융기된 암(22')의 하단부에 인접한 테이퍼진 내부엣지(72)등에 있으며, 중앙부(30')는 테이퍼진 엣지(72)에 맞물릴 수 있는 외부의 테이퍼진 프로필(711)을 갖는다. 외부엣지(14')상에 볼록한 부분(70)을 설치한 목적은 커넥터 하우징의 구멍(58)내에 억지끼워 맞춤되어 보드로크(2')가 움직이지 않고 단단히 고정되게 하기 위한 것이다. 테이퍼진 엣지(72)는 보드로크(2')가 제 9 도에 도시된 바와같은 다이에 의해 변형될 때에 돌출중앙부(30')가 접하는 표면을 제공하여 중앙부(30')가 테이퍼진 엣지(72)에 접하게 한다. 이러한 특성은 융기된 암(22') 사이에 중앙부(30')를 밀어넣음으로써 인쇄회로기판 호울에서 보드로크를 뽑아내는데 필요한 힘을 증가시키고 암(22')이 함께 찌부러지는 것을 방지한다.

그러므로, 본 발명의 보드로크는 편평하고 간단한 구조이기 때문에, 비용이 저렴하고 추가적인 납땜공정이 없이도 강력한 기계적인 접속을 제공하며, 따라서 납땜이 없이 인쇄회로기판에 조립되는 커넥터에 이상적으로 적용될 수 있다. 변형된 브릿지부의 내부방향의 아크형 곡률반경에 의해 기계적 강도가 더욱 증가될 수있다. 변형가능한 탭을 가지며, 더 작은 공간적인 요건, 말하자면 편평한 보드로크는 예컨대 원통형 보드로크와 비교할때 커넥터의 여유길이가 더 작아도 되기 때문에, 커넥터에 보드로크를 간단히 조립할 수 있는 부가적인 장점이 있다. 본 발명은 또한 비용, 면적, 간편성, 신뢰성등의 장점은 유지하면서도 납땜작업과 병행할 수 있다.

제 1 도는 커넥터에 조립되기 이전의 보드로크의 평면도.

제 2 도는 인쇄회로기판의 호울을 통해 삽입되며 다이에 의해 변형되는 제 1도의 보드로크의 평면도.

제 3 도는 보드로크가 다이에 의해 영구적으로 변형되는 제 2 도와 동일한 도면.

제 4 도는 인쇄회로기판에 장착될 직각의 커넥터에 조립되는 보드로크를 도시한 도면.

제 5 도는 다이의 상면도.

제 6 도는 커넥터 하우징에 장착된 보드로크의 단면도.

제 7 도는 보드로크의 다른 실시예의 평면도.

제 8 도는 회로기판 호울을 통해 삽입되고 다이에 의해 변형되는 제 7 도의 보드로크를 도시한 도면.

제 9 도는 제 8 도와 유사하지만 보드로크가 다이에 의해 영구적으로 변형된 것을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 보드로크 4 : 커넥터보유부

8 : 장착탭 14 : 가이드 암

24 : 브릿지부 40 : 다이

50 : 전기커넥터 60 : 인쇄회로기판

Claims

인쇄회로기판(60)에 커넥터(50)를 기계적으로 고정시키는 보드로크(2,2')에 있어서,

상기 보드로크는 U-자형 보드장착부(6)와 커넥터장착부(4)를 포함하는 단일의 타출된 금속판이며, 상기 보드장착부는 변형가능한 브릿지부(24)에 의해 하단부에서 결합되는 한 쌍의 강체암(22, 22')을 구비하며, 상기 강체 암과 브릿지부는 인쇄회로 기판내의 호올(62)을 통해 삽입가능하고 상기 브릿지부는 영구적으로 아크형태로 변형가능하여 후속 납땜작업 없이도 보드로크가 기판에 고정되게 되고,상기 브릿지의 중앙부(30, 30')는 기판 호울(62)의 중심선 주위에 배치되며 인쇄회로기판에 대해 아크의 선단보다 작은 거리만큼 떨어져 있고, 또한 상기 브릿지부는 상기 강체 암 보다 작은 폭을 가진 한 쌍의 변형가능한 암(26,28)과, 상기 1쌍의 암(26,28)을 이어주는 중앙부(30, 30')를 구비하며 상기 중앙부는 상기 변형가능한 암(26,28)보다 큰폭을 가지며, 상기 중앙부의 증가된 두께는 상기 브릿지부(24)의 오목한 아크모양의 변형이 가능하도록 기판쪽으로 향해져 있는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 중앙부(30')는 상기 보드로크(2')가 상기 기판(60)에 변형가능하게 조립될 때 상기 강체 암(22')의 하단부에 인접한 경사 엣지(72)들 사이에 밀어넣을 수 있는 비스듬하게 경사진 엣지(74)를 갖는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 보드장착부는 평면형이고 대칭적인 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 브릿지부(24)는 상기 강체 암(22)에 각각 부착되며 비스듬하게 외부방향 및 하방으로 경사져 있는 제1 부분(26)과, 비스듬하게 내부방향 및 하방으로 상기 제1 부분으로 부터 각각 경사져 상기 중앙부에 이어지는 제2 부분을 가진 한 쌍의 브릿지 암(26,28)을 구비하며, 상기 제1 및 제2 부분의 교차에 의해 형성된 한 쌍의 외측부(27)가 호출 직경이상으로 바깥쪽으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 커넥터장착부(4)는 상기 커넥터(50)에 조립하기 바로전에 상기 보드장착부(6)에 실질적으로 편평하게 되어있는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 커넥터장착부는 보드로크를 단단히 고정시키기 위해 커넥터의 대응 구멍(56)에 맞물리는 한 쌍의 변형가능한 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 커넥터장착부는 기판 호울(62)의 축과 평행한 축에 대해 변형가능한 탭(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 1 항에 있어서,

상기 커넥터장착부는 상기 커넥터의 윈도우(56)를 통해 스탬핑 다이에 의해 변형가능한 탭(8)을 구비하는 것을 특징으로 하는 보드로크.
제 6 항 내지 8항중 어느 한 항에 있어서,

상기 변형가능한 탭(8)은 커넥터 하우징(51)의 숄더(57)에 대해 맞물릴 수 있는 하부엣지(9)를 구비하며, 상기 엣지(9)는 상기 엣지(9)의 외측부가 상기 엣지(9)의 내측부보다 숄더표면으로부터 멀리 떨어져 있도록 상기 숄더(57)의 표면에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 보드로크.