KR100941929B1 - 리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자 - Google Patents

리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자 Download PDF

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Abstract

리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자가 개시된다. 상기의 전기접촉단자는 일정한 체적으로 가지며 단면상 양측 하단 부분이 외측으로 돌출한 절연 탄성체 고무; 상기 절연 탄성체 고무의 적어도 일부를 감싸며 접착된 전기 전도성 커버; 및 상기 절연 탄성체 고무의 밑면과 상기 돌출한 부분을 감싸 기구적으로 상기 절연 탄성체 고무에 고정됨과 동시에, 그 양단이 절곡되어 상기 전기전도성 커버와 접촉하여 전기적으로 연결되는 금속 클립을 포함한다.
탄성, 발포, 튜브, 전기접촉단자, 표면 실장, 리플로우 솔더링, 클립

Description

리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자{Reflow Solderable Electric contact terminal}
본 발명은 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판(PCB) 등에 전기접촉단자의 일 측면이 고정되고 대향하는 대상물에 전기접촉단자의 타 측면이 탄성 접촉되어 대상물과 인쇄회로기판을 전기적 및 기구적으로 연결하는 리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 표면실장기술(SMT)에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자에 관한 것이다.
일반적으로 리플로우 솔더링(reflow soldering)이 가능한 탄성 전기접촉단자는, 전기 전도도가 좋고, 탄성 회복력이 우수하며, 리플로우 솔더링 온도에 견딜 수 있어야 한다.
이를 위해 종래에는 리플로우 솔더링이 가능한 전기접촉단자로 금속 재질을 주로 사용하였다. 이 금속 재질 중에서 베릴륨 동(beryllium copper)은 탄성 회복력이 좋고, 전기 전도도가 뛰어나 전기접촉단자로 널리 사용되었다. 이를 위해, 0.3㎜ 이하의 두께와 일정한 폭을 갖는 베릴륨 동 시트를 프레스 금형을 통하여 일정한 형상으로 타발한 후 열처리 공정을 거쳐 탄성 회복력을 향상시킨 전기접촉단 자를 제작하였다.
그러나, 이와 같이 금속 시트로만 이루어진 전기접촉단자는 금속의 특성상 또는 구조상 일정 높이 이하에서는 우수한 탄성을 제공할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 탄성을 갖기 위해서는 일정한 형상으로 절곡해야 하고, 결국 이 절곡 높이에 의해 전기접촉단자의 높이의 대부분이 결정되기 때문에 일정 높이 이하에서는 탄성을 제공하기 불가능하다.
또한, 하나의 프레스 금형으로는 한 형상의 제품만을 만들 수 있기 때문에 다른 형상의 제품을 만들려면 추가로 고가의 프레스 금형이 필요로 하다는 단점이 있다.
더욱이, 금속 시트로 이루어져 무게가 가벼워 표면 실장(Surface Mounting) 시 제공되는 바람에 의해 움직일 수 있어 불량이 나기 쉽다는 단점이 있다.
또 다른 종래의 기술로는 미국 고어(Gore) 사의 유럽특허 EP 1090538이 있다. 이 특허에 의하면, 전기전도성 개스킷 재료와 솔더링이 가능한 지지층을 고정하는 수단, 즉, 별도의 접착제 등이 필요하다는 단점이 있다. 더욱이 접착 수단에 의해 전기 저항이 커진다는 단점이 있다.
또 다른 종래의 기술로는 미국 고어 사의 미국특허 7,129,421호가 있다. 이 특허에 의하면, 압축 구멍이 형성된 전기전도성 개스킷 재료의 압축 구멍과 전기전도성 개스킷 재료의 밑면에 접힘 공정(crimp)을 갖는 전기전도성 지지층이 형성되어 EMI 개스킷 어셈블리를 생산할 때 생산성이 떨어진다는 단점이 있다. 즉, 전기전도성 개스킷 재료를 제조한 후, 별도로 제조된 전기전도성 지지층을 전기전도성 개스킷 재료의 압축 구멍에 삽입한 후 눌러야 하는 번거로움이 있다. 또한 상기 압축 구멍의 치수는 EMI 개스킷 어셈블리의 치수보다 작으므로 여기에 형성된 전기전도성 지지층의 치수도 이에 한정되어 전기전도성 개스킷 재료와 전기전도성 지지층과의 접착력이 충분하지 못하다는 단점이 있다. 즉, EMI 개스킷 어셈블리를 위쪽 방향으로 당겼을 때 전기전도성 개스킷 재료와 전기전도성 지지층의 분리가 잘 된다는 단점이 있다.
또 다른 종래의 기술로는 본 출원인이 출원하여 등록된 국내 특허등록 제783588호가 있다. 이 특허에 의하면, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름의 가격이 비교적 비싸고, 또한 금속층과 내열 폴리머 필름의 접착력은 한계가 있다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 본 발명의 목적은 일정한 표면 실장 시 제공되는 바람에 의해 움직임이 적은 충분한 중량을 갖는, 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 가격이 싸면서 전기 전도도가 좋고 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 접착력이 좋고, 연속으로 작업 되어져 생산성이 향상된 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 표면 실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능하도록 대상물과 접촉하는 면이 수평을 이루는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하에 서술되는 실시 예로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
상기한 목적은, 일정한 체적으로 가지며 단면상 양측 하단 부분이 외측으로 돌출한 절연 탄성체 고무; 상기 절연 탄성체 고무의 적어도 일부를 감싸며 접착된 전기 전도성 커버; 및 상기 절연 탄성체 고무의 밑면과 상기 돌출한 부분을 감싸 기구적으로 상기 절연 탄성체 고무에 고정됨과 동시에, 그 양단이 절곡되어 상기 전기전도성 커버와 접촉하여 전기적으로 연결되는 금속 클립을 포함하는 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.
또한, 상기의 목적은, 일정한 체적으로 갖는 절연 탄성체 고무; 상기 절연 탄성체 고무의 밑면에 위치하며, 상기 절연 탄성체 고무의 양측으로 돌출되는 크기를 갖는 서포트; 상기 절연 탄성체 고무와 서포트를 함께 감싸며 접착된 전기 전도성 커버; 및 상기 전기전도성 커버의 상기 서포트에 대응하는 부분을 감싸 상기 서포트에 기구적으로 고정됨과 동시에, 그 양단이 절곡되어 상기 전기전도성 커버와 접촉하여 전기적으로 연결되는 금속 클립을 포함하는 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.
여기서, 상기 서포트는 금속 또는 내열성 플라스틱일 수 있다.
바람직하게, 상기 절연 탄성체 고무는 발포 고무 또는 길이방향으로 관통공 이 형성된 비발포 고무일 수 있다.
또한, 상기 전기 전도성 커버는 전기 전도성 고무, 전기 전도성 섬유 또는 전기 전도성 필름 중 어느 하나일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 전기 전도성 커버의 두께는 0.01 부터 0.2mm 사이 이다.
바람직하게, 상기 금속 클립의 재료는 구리, 구리 합금, 니켈 합금, 또는 스테인리스 스틸 중 어느 하나일 수 있으며, 더욱 바람직하게, 상기 금속 클립은 주석, 은, 또는 금 중 어느 하나가 도금될 수 있다.
더 바람직하게, 상기 금속 클립의 두께는 0.05 내지 0.15㎜ 사이일 수 있다.
바람직하게, 상기 절연 탄성체 고무의 윗면은 수평을 이루어 표면 실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 아래와 같은 여러 가지의 장점과 이점을 갖는다.
1. 표면 실장 시 제공되는 바람에 의해 움직임이 없을 만큼의 충분한 중량을 갖아 생산성이 향상된다 .
2. 금속 클립과 전기 전도성 커버가 직접 연결되므로, 가격이 싸면서 전기 전도도가 좋다.
3. 외부에 위치한 금속 클립에 의해 전기 전도성 섬유와 접착력이 좋고 또한 리플로우 솔더링이 용이하다.
4. 대상물과 접촉하는 면이 수평을 이루도록 하여 진공 픽업에 의한 표면 실장이 가능하게 할 수 있다.
5. 금속 시트가 연속으로 절곡 되면서 전기 전도성 커버와 절연 탄성체 고무를 눌러 주는 금속 클립이 되므로 별도로 금속 클립을 끼워 주는 공정이 생략되어 생산성이 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자(100)를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전기접촉단자(100)는, 절연 탄성체 고무(110)와 이를 감싸며 접착된 전기전도성 커버(120), 그리고 전기전도성 커버(120)와 전기적으로 연결되고 기구적으로 고정된 금속 클립(130)으로 이루어진다.
절연 탄성체 고무(110)는 단면이 모자 형상으로 양측 하단에서 외측으로 연장하는 안착부(112, 113)가 일체 형성된다. 바람직하게 절연 탄성체 고무(110)의 밑면은 PCB 와 접촉이 많이 되게큼 수평을 이루며, 윗면은 진공 픽업에 의한 표면 실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능하도록 수평을 이룰 수 있다.
여기서, 절연 탄성체 고무(110)는 탄성을 갖는 코어(core)의 역할을 하기 때문에 발포 고무를 적용하거나 비발포 고무를 사용하고 내부에 공간을 구비하도록 하여 탄성을 갖게 할 수 있다.
바람직하게 절연 탄성 고무는 실리콘 고무 또는 내열 고무이다.
전기전도성 커버(120)는 전기전도성 고무, 전기전도성 섬유, 또는 전기전도성 필름이 선택적으로 이용될 수 있다. 전기전도성 커버(120)는 절연 탄성체 고무(110)를 도 1과 같이 일부 감싸거나 전체를 감쌀 수 있으며, 적어도 절연 탄성체 고무(110)의 안착부(112, 113)를 감싸도록 접착된다.
바람직하게 전기전도성 커버(120)의 전기 저항은 1 오옴 이하이며 두께는 0.01 내지 0.2㎜ 이다.
금속 클립(130)은 구리나 구리 합금, 니켈 합금, 또는 스테인리스 스틸이 적용될 수 있으며, 주석, 은 또는 금이 도금될 수 있다. 금속 클립(130)은 절연 탄성체 고무(110)의 밑면과 접촉하도록 감싼 상태에서 그 양단(332, 333)이 절연 탄성체 고무(110)의 안착부(112, 113)에 위치하도록 절곡된다. 이러한 구성에 의하면, 금속 클립(130)은 안착부(112, 113)에서 전기전도성 커버(120)와 전기적으로 연결됨과 동시에, 절연 탄성체 고무(110)의 일부를 움켜쥐는 듯한 형태로 절연 탄성체 고무(110)에 기구적으로 고정되며, 금속 클립(130)이 인쇄회로기판 위에 실장된다.
바람직하게 금속 클립의 두께는 0.05 내지 0.15㎜ 이다.
이와 같은 구성의 전기접촉단자를 제조하는 방법에 대해 이하 설명한다.
자동으로 풀림 및 감는 장비가 부착된 설비에 사전에 준비된 롤(roll) 단위로 제조된 절연 탄성체 고무(110) 위에 액상의 열경화성 절연고무 접착제를 연속하여 도포하면서 그 위를 전기전도성 섬유(120)로 감싸면서 열이 공급되는 금형에 연속하여 삽입한다.
이와 함께 롤 단위의 금속 포일을 동일 금형에 연속하여 공급한다.
금형 내에서는 공급된 액상의 열경화성 절연고무 접착제의 열경화에 의해 전기전도성 섬유(120)은 절연 탄성체 고무(110)에 신뢰성 있게 접착되고, 금속 호일은 "ㄷ"자 형상으로 절곡 되어 금속 클립(130)의 형상을 갖으면서 전기전도성 섬유(120)와 절연 탄성체 고무(110)의 안착부(112, 113)을 가압하면서 위치한다.
연속으로 금형에서 절곡된 금속 클립(130)은 금형에서 배출된 후 연속적으로 타발되는 별도의 지그에 의해 전기전도성 섬유(120)과 절연 탄성체 고무 안착부(112, 113)를 강하게 완전히 압착하면서 위치한다..
이와 같이 연속적으로 제작된 전기접촉단자 (100)를 필요한 길이로 절단하여 사용한다.
본 내용에서는 예시되지 않았지만 상기와 같은 동일 또는 유사 제조 공정을 사용하고 전기전도성 섬유(120) 대신에 전기전도성 탄성체 또는 전기전도성 필름을 사용한 전기접촉단자 (100)을 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자(200)를 보여주는 사시도이다.
단면이 사각형인 절연 탄성체 고무(210)의 밑면에 내열성을 가지며 절연 탄성체 고무(210)보다 큰 사이즈의 서포트(240)가 부착되고, 전기전도성 커버(220)가 절연 탄성체 고무(210)와 서포트(240) 전체를 감싸도록 접착된다. 이와 같이 함으로써, 절연 탄성체 고무(210)와 서포트(240)를 하나의 단일체처럼 취급할 수 있다. 여기서, 서포트(240)는 금속판이나 내열 플라스틱 등이 이용될 수 있다.
바람직하게 서포트(240)의 두께는 0.05 내지 0.3㎜ 이다.
이 상태에서, 금속 클립(230)이 전기전도성 커버(220)의 외부에서 서포트(240)를 감싸 가압하도록 금속 클립(230)의 양단(232, 233)을 절곡한다.
이러한 구성에 의하면, 절연 탄성체 고무(210)를 특이한 형상으로 제작할 필요가 없으며, 서포트(240)에 의해 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 변형 예에 따른 전기접촉단자(300)를 보여주는 사시도이다.
이 변형 예에 따르면, 절연 탄성체 고무(310)는 관통공(311)이 형성된 튜브 형상의 접촉부(310a), 금속 클립(330)이 감싸는 지지부(310c) 및 접촉부(310a)와 지지부(310a)를 연결하는 네크부(310b)로 이루어진다.
이 구조에 따르면, 절연 탄성체 고무(310)로 비발포 고무를 적용할 수 있으며, 네크부(310b)에 의해 지지부(310c)에는 안착부(312, 313)가 자연적으로 형성되어 절곡된 금속 클립(330)의 양단(332, 333)이 안착부(312, 313)에서 전기전도성 커버(320)와 전기적으로 연결된다.
절연 탄성체 고무(310)는 관통공(311)에 의해 충분한 탄성을 갖는다.
한편, 본 발명의 전기접촉단자는 EMI 대책 또는 전기단자로 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자(100)를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자(200)를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 변형 예에 따른 전기접촉단자(300)를 보여주는 사시도이다.

Claims (9)

  1. 일정한 체적으로 가지며 단면상 양측 하단 부분이 외측으로 돌출한 절연 탄성체 고무;
    상기 절연 탄성체 고무의 적어도 일부를 감싸며 접착된 전기 전도성 커버; 및
    상기 절연 탄성체 고무의 밑면과 상기 돌출한 부분을 감싸 기구적으로 상기 절연 탄성체 고무에 고정됨과 동시에, 그 양단이 절곡되어 상기 전기전도성 커버와 접촉하여 전기적으로 연결되는 금속 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  2. 일정한 체적으로 갖는 절연 탄성체 고무;
    상기 절연 탄성체 고무의 밑면에 위치하며, 상기 절연 탄성체 고무의 양측으로 돌출되는 크기를 갖는 서포트;
    상기 절연 탄성체 고무와 서포트를 함께 감싸며 접착된 전기 전도성 커버; 및
    상기 전기전도성 커버의 상기 서포트에 대응하는 부분을 감싸 상기 서포트에 기구적으로 고정됨과 동시에, 그 양단이 절곡되어 상기 전기전도성 커버와 접촉하여 전기적으로 연결되는 금속 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 절연 탄성체 고무는 발포 고무 또는 길이방향으로 관통공이 형성된 비발포 고무인 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 전기 전도성 커버는 전기 전도성 고무, 전기 전도성 섬유 또는 전기 전도성 필름 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 금속 클립은 구리, 구리 합금, 니켈 합금, 또는 스테인리스 스틸 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속 클립은 주석, 은, 또는 금 중 어느 하나가 도금된 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 절연 탄성체 고무의 윗면은 수평을 이루는 것을 특징으로 하는 리플로 우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 전기접촉단자는 EMI 대책 또는 전기단자로 사용되는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 서포트는 금속 또는 내열성 플라스틱인 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자.
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