KR100432429B1

KR100432429B1 - 가동 단자

Info

Publication number: KR100432429B1
Application number: KR10-2001-0048251A
Authority: KR
Inventors: 우라타니치카라
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2004-05-22
Also published as: FR2812976A1; FR2812976B1; KR20020013776A; US20020034890A1; US6554630B2; JP3446726B2; CN1148092C; CN1338879A; JP2002056941A

Abstract

본 발명은 소형·박형화가 가능한 가동 단자, 동축 커넥터 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 동축 커넥터(동축 리셉터클)(1)은 하측 절연성 케이스(2A) 및 상측 절연성 케이스(2B)로 2분할된 합성수지제의 절연성 케이스와, 금속제의 고정 단자(21), 가동 단자(31) 및 외부 단자(외부도체)(41)로 구성되어 있다. 가동 단자(31)는 스프링 특성을 갖는 스테인레스 강 SUS301의 판을 소정의 형상으로 펀칭하고, 굽힘가공하여 형성되어 있다. 그 후, 스테인레스 강(SUS301)의 표면에 니켈도금을 형성하고, 또한 상기 니켈 도금막상에 금도금을 형성하여, 가동 단자(31)의 전체 두께를 45∼62㎛로 한다.

Description

가동 단자{Movable terminal}

본 발명은 가동 단자, 동축 커넥터 및 통신 장치에 관한 것이다.

종래 휴대전화 등의 이동 통신 기기 중에는, 신호경로를 전환하는 기능을 갖는 표면실장타입의 동축 커넥터를 사용한 것이 있다. 이 동축 커넥터는 통상 수지 케이스와 고정 단자 및 스프링 특성을 갖는 가동 단자가 인서트 몰드에 의하여 일체성형되어 있다. 종래의 표면실장타입의 동축 커넥터에서 사용하는 가동단자는 외팔보 구조가 일반적으로 많으며, 그 재료로서 인청동을 사용하는 경우를 많이 볼 수 있다.

그런데, 최근 동축 커넥터의 소형·박형화에 따라서, 가동 단자도 소형화가 요구되고 있으며, 스프링 가동부의 크기를 작게 하거나, 두께를 얇게 해야만 한다. 그러나, 외팔보의 구조에서는, 가동 단자와 고정 단자의 접점압(接點壓)을 얻기 위하여, 재료의 두께를 비교적 두껍게 설정할 필요가 있다. 또한, 외팔보의 구조에서는, 보의 소성변형에 의한 커넥터의 접점 불량을 방지하기 위하여 보의 전체길이를 길게 하는 것이 필요하다. 이 때문에, 가동 단자의 소형화에 한계가 있으며, 필연적으로 커넥터 자신의 소형화에 방해가 되고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 소형·박형화가 가능한 가동 단자, 동축 커넥터 및 통신 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 동축 커넥터의 한 실시형태를 나타낸 분해사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 동축 커넥터의 외관을 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 동축 커넥터의 가동 단자의 단면도이다.

도 4는 도 2에 나타낸 동축 커넥터의 단면도이다.

도 5는 도 2에 나타낸 동축 커넥터에 상대방 동축 커넥터를 끼워맞추었을 때의 단면도이다.

도 6은 도 1에 나타낸 동축 커넥터의 가동 단자의 누름 하중과 변위량간의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 통신 장치의 한 실시형태를 나타낸 블럭도이다.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1: 동축 커넥터

2A: 하측 절연성 케이스

2B: 상측 절연성 케이스

6, 7: 노치부

13: 도입구멍(오목부)

21: 고정 단자

23, 33: 고정부

31: 가동 단자

32: 가동 접촉부

34: 리드부

37: 프레임부

38: 스프링 접촉부

38a: 스테인레스 강 SUS301

38b: 니켈도금막

38c: 금도금막

41: 외부단자

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가동 단자는

(a)프레임부와,

(b)상기 프레임부에 양단이 지지되며, 또한 중앙부가 변위가능한 스프링 특성을 갖는 스프링 가동부와,

(c)상기 스프링 가동부에 일체적으로 형성된, 고정단자에 접촉접속되는 접속부를 구비하며,

(d)적어도 상기 스프링 가동부가 스테인레스 강 SUS301로 이루어지는 것을특징으로 한다. 여기에, 상기 스테인레스 강 SUS301의 표면에 니켈 도금막이 형성되며, 또한, 상기 니켈 도금막 위에 금도금막이 형성되며, 상기 니켈 도금막과 상기 금도금막을 표면에 형성한 스테인레스 강 SUS301의 합계 두께가 45∼62㎛인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 동축 커넥터는

(e)상대방 동축 커넥터의 중심 컨택트가 삽입되는 오목부를 형성한 절연성 케이스와,

(f)상기 절연성 케이스의 오목부내에, 상기 중심 컨택트의 삽입방향에 대하여 대략 직각 방향으로 돌출하도록 배치된 상술한 특징을 갖는 가동 단자와,

(g)상기 절연성 케이스의 오목부내에, 상기 가동 단자의 접촉부에 접촉접속하도록 배치된 고정 단자와,

(h)상기 절연성 케이스의 외측에 장착되며, 상기 상대방 동축 커넥터의 외부도체와 전기적으로 접속되는 외부 단자를 구비하며,

(i)상기 상대방 동축 커넥터의 장착, 비장착에 맞추어서, 상기 가동 단자의 접촉부와 상기 고정 단자가 해리, 접촉접속하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 의해, 가동 단자는 양단 지지 보 구조가 되며, 스테인레스 강 SUS301로 이루어지는 양단 지지의 스프링 가동부에 의하여, 종래보다 강한 스프링력이 얻어진다. 따라서, 가동 단자의 재료의 두께나 사이즈를 작게 하더라도, 확실하고 안정된 접속접속을 얻을 수 있다. 게다가, 스테인레스 강 SUS301의 두께가 재료 로트마다 달라도, 스테인레스 강 SUS301과 동등한 영 계수(Young's modulus)를 갖는 니켈로 도금을 실시함으로써, 스프링 가동부의 스테인레스 강 SUS301의 두께 오차에 따른 스프링력의 변화분을 보정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 통신 장치는 상술한 특징을 갖는 동축 커넥터를 구비함으로써, 박형, 경량화를 도모할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하에, 본 발명에 따른 가동 단자, 동축 커넥터 및 통신 장치의 실시형태에 대하여 첨부의 도면을 참조하여 설명하겠다.

(제 1 실시형태, 도 1∼도 6)

본 발명에 따른 동축 커넥터의 한 실시형태의 구성을 나타낸 분해사시도를 도 1에 나타내고, 그 외관사시도를 도 2에 나타낸다. 이 동축 커넥터(동축 리셉터클)(1)은 하측 절연성 케이스(2A) 및 상측 절연성 케이스(2B)로 2분할된 합성수지제의 절연성 케이스와, 금속제의 고정 단자(21), 가동 단자(31) 및 외부 단자(외부도체)(41)로 구성되어 있다.

하측 절연성 케이스(2A)는 대략 직사각형을 이루며, 상면(분할면)의 4개의 모서리에 상측 절연성 케이스(2B)를 위치결정하기 위한 가이드 돌기(3)가 형성되어 있다. 이 가이드 돌기(3)의 근방에, 상측 절연성 케이스(2B)의 저면(분할면)에 형성한 4개의 원형의 다리부(18)를 배치하기 위한 다리받이부(4)가 각각 형성되어 있다. 게다가, 하측 절연성 케이스(2A)의 대향하는 2변의 각각의 중앙부에는, 직사각형의 노치부(6, 7)가 형성되어 있다. 이 노치부(6)에는 고정 단자(21)의리드부(24)(후술)가 수용된다. 한편, 노치부(7)에는 가동 단자(31)의 리드부(34)(후술)가 수용된다.

상측 절연성 케이스(2B)는 대략 직사각형의 커버부(11)와, 이 커버부(11)의 상면 중앙부에 형성된 원주형 도입부(12)를 갖고 있다. 원주형 도입부(12)는 상부가 절구형상으로 개구되고, 또한 횡단면이 원형의 도입구멍(13)을 갖고 있다. 이 도입구멍(13)은 상측 절연성 케이스(2B)를 관통해 있다. 도입구멍(13)에는 상대방 동축 커넥터의 중심 콘택트가 절구형상 개구측으로부터 칩입하게 된다. 한편, 커버부(11)의 4개의 모서리에는 노치부(14)가 형성되어 있다. 이 노치부(14)가 하측 절연성 케이스(2A)의 가이드 돌기(3)에 끼워맞춰져서, 상측 절연성 케이스(2B)와 하측 절연성 케이스(2A)가 위치결정 정밀도좋게 조립된다.

고정 단자(21)는 평판형상의 금속판을 펀칭하고, 굽힘가공하여 형성되어 있다. 이 고정 단자(21)는 가동 단자(31)와의 접점이 되는 접촉부(22)와, 절연성 케이스(2A, 2B)에 끼워장착되는 고정부(23)와, L자형상으로 굽힘가공된 리드부(24)로 이루어진다. 접촉부(22)는 양측을 소정의 각도로 절곡가공하여 형성되어 있으며, 수평면(22a)과 수평면(22a)의 양측의 경사면(22b)을 갖는다.

고정부(23)에는 양측에 반원형의 오목부(26)가 형성되어 있으며, 이 오목부(26)가 상측 절연성 케이스(2B)의 다리부(18)에 각각 끼워맞춰져서, 고정 단자(21)가 상측 절연성 케이스(2B)에 위치결정 정밀도좋게 조립된다. 이 때, 고정 단자(21)는 접촉부(22)의 수평면(22a)과 고정부(23)가 상측 절연성 케이스(2B)의 저면에 밀착된 상태로 조립된다.

가동 단자(31)는 스프링 특성을 갖는 스테인레스 강 SUS301의 판을 소정의 형상으로 펀칭하고, 굽힘가공하여 형성되어 있다. 그 후, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스테인레스 강(SUS301)(38a)의 표면에 니켈 도금막(38b)을 형성하고, 또한 상기 니켈 도금막(38b)상에 금도금막(38c)을 형성하여, 가동 단자(31)의 전체 두께를 45∼62㎛로 한다. 스테인레스 강 SUS301의 영 계수와 니켈의 영 계수는 각각 약 200GPa이며, 금의 영 계수는 80GPa이다. 따라서, 스테인레스 강 SUS301의 영 계수와 니켈의 영 계수에 비하여 금의 영 계수는 충분히 작고, 게다가 금 도금의 두께는 0.05∼0.15㎛정도이므로, 금 도금에 의한 가동 단자(31)의 스프링 특성의 영향과 가동 단자(31)의 두께의 증가분은 무시할 수 있다.

이 가동 단자(31)는 스프링 가동 기능을 갖도록 구성되며 또한 고정 단자(21)와의 접점이 되는 가동 접촉부(32)와, 절연성 케이스(2A, 2B)에 끼워장착되는 고정부(33)와, L자형상으로 굽힘가공된 리드부(34)로 이루어진다. 가동 접촉부(32)는 양단 지지 보 구조로 되어 있으며, U자형상의 프레임부(37)와, 상기 프레임부(37)의 2개의 암부(37a, 37b) 사이에 걸터있는 스프링 가동부(39)와, 상기 스프링 가동부의 중앙부에 형성된 스프링 접촉부(38)를 구비하고 있다. 스프링 가동부(39)는 길이가 약 1∼3㎜정도이며(대표값은 2㎜), 암부(37a, 37b)에서 양단이 지지고정되며, 중앙부가 상측으로 부풀도록 원호형상으로 형성되어 있다. 이 원호형상의 스프링 기구의 스프링 특성에 의한 탄성지지력에 의하여, 스프링 접촉부(38)가 고정 단자(21)의 접촉부(22)의 하면에 접촉하여 고정 단자(21)와 가동 단자(31)가 접촉접속된다.

고정부(33)에는 양측에 반원형의 오목부(36)가 형성되어 있으며, 이 오목부(36)가 상측 절연성 케이스(2B)의 다리부(18)에 각각 끼워맞춰져서, 가동 단자(31)가 상측 절연성 케이스(2B)에 위치결정 정밀도좋게 조립된다. 이 때, 가동 단자(31)는 고정부(33)가 상측 절연성 케이스(2B)의 저면에 밀착된 상태로 조립된다.

상대방 동축 커넥터의 외부 도체와 접촉하는 외부 단자(41)는 황동이나 스프링용 인청동 등의 금속판을 펀칭하고, 굽힘가공, 드로잉 가공 등에 의하여 형성되어 있다. 판형상체 중앙의 플랫부(42)가 상측 절연성 케이스(2B)의 상면부에 피착된다. 플랫부(42)의 4개의 모서리에는 각각 다리부(43)가 형성되어 있으며, 이 다리부(43)를 단자(21, 31)와 절연성 케이스(2A, 2B)로 이루어지는 조립체의 측면 및 저면을 따라서 절곡한다. 이에 따라서 조립체는 견고한 구조가 된다.

게다가, 플랫부(42)의 중앙부에는 상측 절연성 케이스(2B)의 원주형 도입부(12)와 동심이 되도록 관통통부(45)가 형성되어 있다. 이 관통통부(45)는 상대방 동축 커넥터의 외부 도체와 끼워맞춰진다. 외부 단자(41)는 통상 어스로서 기능하며, 외부 단자(41)의 외부표면에는 필요에 따라서 도금이 실시된다.

이렇게 조립된 동축 커넥터(1)를 상면측에서 본 사시도를 도 2에 나타낸다. 그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 동축 커넥터(1)를 프린트 기판(61)에 리플로법에 의하여 솔더(62)로 표면실장한다.

다음으로, 이 동축 커넥터(1)의 동작을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하겠다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상대방 동축 커넥터가 장착되어 있지 않을 때, 가동 접촉부(32)는 중앙부가 상측으로 부푼 상태이다. 이에 따라서, 가동 단자(31)가 가동 접촉부(32)의 스프링 특성에 의한 탄성지지력으로 고정 단자(21)에 접촉해 있으며, 양 단자(21, 31)가 전기적으로 접속되어 있다.

반대로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상대방 동축 커넥터가 장착되어 있을 때에는, 상측의 도입구멍(13)으로부터 삽입되는 상대방 동축 커넥터의 중심 컨택트(65)에 의하여 가동 접촉부(32)의 중앙부가 하측으로 밀려내려가서 반전되고, 중앙부가 하측으로 부푼 원호형상의 상태가 된다. 이에 따라서, 가동 단자(31)의 스프링 접촉부(38)가 고정 단자(21)의 접촉부(22)로부터 해리되어 고정 단자(21)와 가동 단자(31)의 전기적 접속이 단절되는 한편, 중심 컨택트(65)와 가동 단자(31)가 전기적으로 접속된다, 그리고, 동시에 상대방 동축 커넥터의 외부 도체(도시하지 않음)이 외부 단자(41)에 끼워맞춰져서 외부 도체도 외부 단자(41)와 전기적으로 접속된다.

상대방 동축 커넥터를 동축 커넥터(1)에서 떼내면, 가동 접촉부(32)의 중앙부는 스프링 특성을 이용하여 상측으로 부푼 상태로 복귀한다. 이에 따라서, 고정 단자(21)와 가동 단자(31)가 다시 전기적으로 접속되는 한편, 중심 컨택트(65)와 가동 단자(31)의 전기적 접속이 단절된다.

더욱 구체적으로 설명하겠다. 도 6에, 가동 단자(31)의 두께가 50㎛일 때의 누름 하중과 변위량의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다. 도 6으로부터, 가동 단자(31)의 스프링 상수는 0.0058N/㎛임을 알 수 있다. 게다가, 이 가동 단자(31)를 5000회 반복하여 변위를 시키더라도, 스프링 상수의 열화는 보이지 않았다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상대방 동축 커넥터가 장착되어 있지 않을 때, 스프링 접촉부(38)는 무하중의 상태에서 50㎛ 내려간 상태로 고정 단자(21)에 접촉해 있다. 이 때, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 누름 하중은 안정되게 접촉접속을 유지할 수 있는 안정 누름 하중 0.2N을 초과한 0.37N이었다.

그런데, 가동 단자(31)의 재료로서, 동일한 스테리인레스 강으로서 SUS304도 고려할 수 있으나, 이 SUS304를 가동 단자(31)에 사용한 동축 커넥터를, 분위기 온도 약 80∼100℃에서 상대방 동축 커넥터의 착탈을 반복하면, 가동 단자(31)에 크리프 현상이 발생하고, 가동 단자(31)의 누름 하중이 저하되었다. 이 누름 하중은 안정 누름 하중 0.2N을 밑돌고, 가동 단자에 사용하는데 부적절하였다. 한편, SUS301을 가동 단자(31)에 사용한 동축 커넥터(1)에서는, 안정 누름 하중 0.2N을 밑도는 일은 없었다.

따라서, 가동 단자(31)는 스테인레스 강 SUS301로 이루어지는 양단 지지의 스프링 가동부(39)가 형성되어 있으며, 종래보다 강한 스프링력을 얻을 수 있으므로, 가동 단자(31)를 작게 하더라도 안정 누름 하중 0.2N을 확보하고, 확실하고 안정된 접촉접속을 얻을 수 있다. 게다가, 스테인레스 강 SUS301의 두께가 재료 로트마다 달라도, 스테인레스 강 SUS301과 동등한 영 계수를 갖는 니켈로 도금을 실시함으로써, 스프링 가동부(39)의 스테인레스 강 SUS30의 두께 오차에 따른 스프링력의 변화분을 보정할 수 있다.

또한, 이 가동 단자(31)의 두께가 45㎛미만이면 스프링력이 너무 약해서, 누름 하중이 안정 누름 하중 0.2N보다 작아지게 된다. 또한, 가동 단자(31)의 두께가 62㎛을 넘으면, 스프링력이 너무 강해서 상대방 동축 커넥터를 장착하였을 때 중심 컨택트(65)를 변형시키거나, 또는 고정 단자(21)와 가동 단자(31)의 접점이 떨어지지 않는 등의 문제가 생길 우려가 있다.

(제 2 실시형태, 도 7)

제 2 실시형태는 본 발명에 따른 통신 장치로서 휴대 전화를 예로 들어 설명하겠다.

도 7은 휴대 전화(120)의 RF 회로부의 전기회로 블럭도이다. 도 7에 있어서, 참조부호 122는 안테나 소자, 123은 듀플렉서, 125는 전환 스위치, 131은 송신측 아이솔레이터, 132는 송신측 증폭기, 133은 송신측 단간용 밴드패스 필터, 134는 송신측 믹서, 135는 수신측 증폭기, 136은 수신측 단간용 밴드패스 필터, 137은 수신측 믹서, 138은 전압제어발진기(VCO), 139는 로컬용 밴드패스 필터이다.

여기서, 전환 스위치(125)로서, 상기 제 1 실시형태의 동축 커넥터(1)를 사용할 수 있다. 이에 따라서, 예를 들면 셋트 메이커가 휴대 전화(120)의 제조공정에서 RF 회로부의 전기특성을 체크하는 경우, 측정기에 접속된 측정용 프로브(상대방 동축 커넥터)(126)를 동축 커넥터(1)에 끼워맞추면, RF 회로부로터 안테나 소자(122)에의 신호 경로를, RF 회로부로부터 측정기로의 신호 경로로 전환할 수 있다. 측정용 프로브(126)를 동축 커넥터(1)에서 떼내면, 다시 RF 회로부로부터 안테나 소자(122)에의 신호 경로로 되돌아간다. 그리고, 이 동축 커넥터(1)를 실장함으로써, 신뢰성이 높은 휴대 전화(120)를 실현할 수 있다.

(다른 실시형태)

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러가지의 구성으로 할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 각 단자와 절연성 케이스를 별개로 제작한 후, 양자를 조립하는 동축 커넥터에 대하여 설명하였으나, 단자를 절연성 케이스에 인서트 몰드하여 일체성형한 것이어도 된다. 또한, 절연성 케이스의 외형형상이나 오목부의 형상도 사양에 따라서 직사각형이나 원형 등 임의의 형상이 선택된다.

게다가, 각 단자는 표면 실장 타입의 것에 한정되는 것은 아니며, 삽입실장타입의 것이어도 된다. 또한, 가동 단자의 가동 접촉부와, 고정부 및 리드부를 별개로 제작한 후, 용접 등에 의하여 접속하도록 해도 된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가동 단자는 양단 지지 보 구조로 되며, 스테인레스 강 SUS301로 이루어지는 양단 지지의 스프링 가동부에 의하여, 종래보다 강한 스프링력이 얻어지므로, 가동 단자의 재료의 두께나 사이즈를 작게 하더라도, 확실하고 안정된 접촉접속을 얻을 수 있다. 게다가, 스테인레스 강 SUS301의 두께가 재료 로트마다 달라도, 스테인레스 강 SUS301과 동등한 영 계수를 갖는 니켈로 도금을 실시함으로써, 스프링 가동부의 스테인레스 강 SUS301의 두께 오차에 따른 스프링력의 변화분을 보정할 수 있다.

Claims

프레임부;

상기 프레임부에 의해 양단이 지지되며, 또한 중앙부가 변위가능한 스프링 특성을 갖는 스프링 가동부;

상기 스프링 가동부에 일체적으로 형성된, 고정단자에 접촉접속하는 접속부;

상기 프레임부에 일체적으로 형성되고, 동축 커넥터의 상측 절연성 케이스부와 하측 절연성 케이스부의 사이에 끼워진 고정부; 및

상기 고정부로부터 뻗쳐나온 리드부;를 포함하되,

상기 고정부는 상측 절연성 케이스부에 대하여 가동 단자를 정확하게 위치시키기 위하여 동축 커넥터의 상측 절연성 케이스부에 형성된 다리부를 끼워 맞추기 위한 적어도 하나의 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가동 단자.
제1항에 있어서, 상기 가동 단자는 스테인레스 강 SUS304로 만들어진 것을 특징으로 하는 가동 단자.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 리드부는 L-형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가동 단자.
제1항에 있어서, 상기 스프링 가동부의 중앙부는 상측으로 부풀어 오른 원형의 형상인 것을 특징으로 하는 가동 단자.
제1항에 있어서, 상기 스프링 가동부는 고정 단자가 가동 단자와 접촉하여 접속되도록 스프링 접촉부가 고정 단자 접촉부의 바닥 면에 접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 가동 단자.
제1항에 있어서, 상기 스프링 가동부는 스테인레스 강 SUS301, 상기 스테 인레스 강 SUS301의 표면에 형성된 니켈 도금막 및 상기 니켈 도금막 위에 형성된 금도금막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가동 단자.
제8항에 있어서, 상기 스테인레스 강 SUS301, 니켈 도금막 및 금 도금막을 포함한 스프링 가동부의 합계 두께는 45㎛에서 62㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 가동 단자.