KR101098095B1 - 기판 실장형 전기 커넥터 - Google Patents

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타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
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Abstract

본 발명은 기판 실장형 전기 커넥터에 관한 것으로, 저 프로파일, 고밀도를 실현하면서, 납에 의한 환경오염을 방지하고, 또한 위스커(whisper)의 발생을 방지한다.
본 기판 실장형 커넥터는 복수 열의 콘택트(contact)를 가지고 기판 상에 실장된 절연하우징을 구비하고 있다. 각 콘택트는 다른 커넥터와의 접촉을 위한 접촉부와, 기판에 연결된 다리부(leg portion)를 갖는다. 각 다리부는 절연 하우징의 후벽으로부터 연장하는 연장부; 연장부와 연속적으로 형성되는 굴곡부(flexible portion); 및 굴곡부로부터 기판에 거의 직교하는 방향으로 연장하여 기판의 관통공(aperture)에 연결되는 직선부(linear portion)를 갖는다. 복수 열의 콘택트 중 적어도 기판에 가장 근접한 열은 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연장하여 굴곡부까지 연장된 연장부를 갖는다. 각 다리부의 직선부는 부분적으로 주석 도금된다.

Description

기판 실장형 전기 커넥터{Board Mounting Electrical Connector}
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 실장형 전기 커넥터의 개략도를 도시하는데, 여기서, 도 1a는 전체 길이 중 다리부의 길이가 상대적으로 짧은 경우를 도시하고, 도 1b는 전체 길이 중 다리부의 길이가 상대적으로 긴 경우를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 실장형 전기 커넥터의 개략도이다.
♣ 도면의 주요부분에 대한 상세한 설명 ♣
1, 40, 80 : 기판 실장형 전기 커넥터 2, 42, 82 : 절연하우징
4, 44 : 후벽 6, 46, 86 : 커넥터
12 : 접촉부 14, 14' : 기판
16, 56, 96 : 다리부
18a, 22a, 58a, 62a, 98a, 102a : 연장부
18b, 22b, 58b, 62b, 98b, 102b : 굴곡부
18c, 22c, 58c, 62c, 98c, 102c : 직선부
20 : 관통공 29 : 땜납접속부
본 발명은 기판에 실장되는 기판 실장형 전기 커넥터에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하우징의 후벽으로부터 외측 방향으로 연장하여 전기 커넥터에 사용되는 콘택트의 다리부는 기판에 거의 직교하도록 절곡되어 기판의 관통공에 접속되는 형태의 기판 실장형 전기 커넥터에 관한 것이다.
종래의 기판 실장형 전기 커넥터가 일본 특허 문헌 특개 평9(1997)-069371호 공보에 개시되어 있다. 이 커넥터는 3열로 배치된 콘택트와, 콘택트를 지지하는 절연하우징을 포함한다. 이 커넥터의 각 콘택트는 하우징이 실장된 기판에 거의 평행한 축선(axis)을 갖는 접촉부(contact portion); 및 하우징의 후벽으로부터 외측방향으로 연장하고, 접촉부의 축선에 직교하는 방향으로 연장하며 상기 기판에 형성된 관통공에 접속되는 다리부(leg portion)을 갖는다. 각 다리부는 하우징의 후벽으로부터 기판으로 연장하는 연장부(extending portion); 연장부에 연속하여 형성된 굴곡부(flexible portion); 및 굴곡부로부터 기판에 거의 직교하도록 연장하는 직선부(linear portion)를 포함한다.
일반적으로, 기판 실장형 전기 커넥터는 커넥터를 구성하는 절연하우징과, 상기 절연하우징이 실장된 기판과의 열팽창율이 상이하다. 열팽창율이 상이하기 때문에, 온도 변화에 의한 부품(part)의 팽창(expansion) 및 수축(contraction) 정 도가 상이하다. 이에 따라, 콘택트와 기판 사이의 접속부(납땜 부분)에 응력(stress)이 발생되어, 이 접속부(납땜 부분)에 균열이 생길 수 있다. 이 때문에, 전술한 종래의 전기 커넥터에서는 연장부를 기판으로부터 멀리하는 방향으로 연장시키고, 다리부의 전체 길이를 길게하여, 부품의 팽창, 수축에 의한 치수차(dimensional difference)를 흡수하고, 기판과 콘택트와의 연결부에 걸리는 응력을 저감하도록 하고 있다. 그 결과, 콘택트와 기판 사이의 간폭이 적어도, 다리부의 치수를 더 크게 할 수 있기 때문에, 커넥터의 고밀도·저 프로파일(low profile) 실장도 실현할 수 있다.
통상, 콘택트의 다리부는 납을 포함하는 땜납(soder)으로 도금된다. 이 이유는 다리부가 납을 포함하는 땜납으로 기판에 납땜처리되기 때문에, 다리부가 납을 포함한 땜납으로 도금되면 접촉성이 좋기 때문이다. 이 결과, 이 납이 전기 커넥터의 제조단계 및 제품 수명 후 등의 폐기 단계에서 환경을 오염시킬 수 있다. 다리부 전체가 납을 포함하지 않은 금속(납을 포함하지 않는 땜납), 예를 들면, 주석으로 도금되는 경우는 환경오염 문제는 적어진다. 그러나, 다리부의 굴곡부 부분에 위스커(whisker; 시간이 흘러 도금 표면에 침상 결정이 저절로 발생하여 성장하는 현상)가 발생한다. 이 위스커는 콘택트에 생긴 내부 응력이 주 발생 원인으로, 굴곡부에 발생하기 쉽다. 위스커가 발생하면, 이 위스커가 인접한 콘택트들을 단락시키게 되어, 원하는 전기적 특성이 얻어지지 않는다는 문제를 야기시킨다.
본 발명은 전술한 문제점들을 해소하기 위해 고안된 것으로, 전기커넥터의 저 프로파일(low profile), 고밀도를 실현하면서, 납에 의한 환경오염을 방지하고, 또한 위스커의 발생을 방지할 수 있는 기판 실장형 전기 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일측면에 따르면, 본 기판실장형 전기 커넥터는 콘택트(contact)와, 상기 콘택트를 복수열로 지지하는 절연하우징을 포함하며, 상기 각 콘택트는 다른 커넥터와 상호 접촉하기 위한 접촉부와, 상기 절연하우징의 후벽으로부터 외측 방향으로 돌출하여 기판에 접속되는 다리부를 포함하며, 상기 다리부는 상기 절연하우징의 상기 후벽으로부터 연장하는 연장부와, 상기 연장부에 연장하여 형성된 굴곡부(fliexible portion)와, 상기 굴곡부로부터 상기 기판쪽으로 상기 기판에 거의 직교하도록 연장하여 상기 기판의 관통공을 통해 삽입되어 상기 기판에 접속되는 직선부를 포함하며, 상기 복수열의 콘택트 중 적어도 상기 기판에 가장 근접한 열의 콘택트의 연장부는 상기 절연 하우징의 후벽으로부터 상기 기판에서 멀어지는 방향으로 상기 굴곡부까지 연장하며, 상기 각 다리부의 상기 직선부는 부분적으로 주석 도금된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 기판 실장형 전기 커넥터는 콘택트(contact)와, 상기 콘택트를 복수열로 지지하는 절연하우징을 포함하며, 상기 각 콘택트는 다른 커넥터와 상호 접촉하기 위한 접촉부와, 상기 절연하우징의 후벽으로부터 외측 방향으로 돌출하여 기판에 접속되는 다리부를 포함하며, 상기 다리부는 상기 절연하우징의 상기 후벽으로부터 연장하는 연장부와, 상기 연장부에 연장하여 형성된 굴곡부(fliexible portion)와, 상기 굴곡부로부터 상기 기판쪽으로 상기 기판에 거의 직교하도록 연장하여 상기 기판의 관통공을 통해 삽입되어 상기 기판에 접속되는 직선부(linear portion)를 포함하며, 상기 연장부는 상기 절연 하우징의 후벽으로부터 상기 기판에서 멀어지는 방향으로 상기 굴곡부까지 연장하며, 상기 각 다리부의 상기 직선부는 부분적으로 주석 도금된다.
여기서, 주석 도금(tin plating)은 순수한 주석에 의한 도금은 물론이고, 납을 포함하지 않는 주석 합금, 예를 들면, 주석-구리 합금(tin-copper alloy), 혹은 주석-비스무스 합금(tin-bismuth alloy) 등으로 도금될 수 있다.
또한, 직선부는 완전하게 직선일 수 있다. 대안적으로, 직선부는 그 축에 직교하는 방향으로 탄성을 전달하도록 약간 팽창된 형태를 가질 수 있다. 팽창부는 기판의 관통공에 접속하도록 구성될 수 있다.
더욱이, "부분 적으로 주석 도금된"이라는 용어는 직선부의 일부 또는 전부가 도금된다는 것을 의미하고, 직선부이외의 다른 부분, 예를 들면, 굴곡부는 주석 도금되지 않는다는 것을 의미한다.
또한, 굴곡부는 비교적 큰 반경을 갖는 만곡(彎曲)형상을 의도적으로 형성한 경우 뿐 아니라, 직선적인 다리부를 간단하게 절곡함으로써 생기는 비교적 작은 반경을 갖는 만곡형상도 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 기판 실장 전기컨넥터의 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 실장형 전기 커넥터(이하, 간략히 "커넥터"라고 부른다)의 개략도를 도시하는데, 여기서, 도 1a는 전체 길이 중 다리부의 길이가 상대적으로 짧은 경우를 도시하고, 도 1b는 전체 길이 중 다리부의 길이가 상대적으로 긴 경우를 도시한다.
우선, 도 1a를 참조하여 설명한다. 커넥터(1)는 기판(crcuit board : 14)에 마련되어 있는 절연하우징(2)과, 이 절연하우징(2)에 마련되는 복수의 콘택트(6; 6a,6b)를 갖는다. 절연하우징(2)에는 다른 커넥터(미도시)를 수용하기 위한 감합홈부(8)가 형성된다.
콘택트(6)는 상단에 지면과 직교방향에 복수개 배열되는 콘택트(6a)와, 하단 에 같은 형태로 복수개 배열되는 콘택트(6b)로 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는 콘택트(6)가 상단과 하단 2열로 배치되어 있지만, 3열 이상으로 배치될 수 있다. 각 콘택트(6)는 절연하우징(2)의 후벽(4)을 관통하여 압입 등에 의해 지지되는 피지지부(10)와, 피지지부(10)로부터 전방, 즉, 감합방향에 직선적으로 연장하여 다른 커넥터의 콘택트(미도시)와 접촉하는 접촉부(12)와, 후벽(4)으로부터 후방으로 연장하여, 기판(14)에 연결되는 다리부(16)를 갖는다. 즉, 절연하우징(2)은 다리부(16)만으로 기판(14)에 고정될 수 있고, 또한 도시하지 않은 스크류(screw) 등과 같은 고정수단을 추가하여 기판(14)에 고정될 수 있다.
상단의 콘택트(6a)의 다리부(16a)는 후벽(4)으로부터 외측 방향으로 약간 상향 경사지도록 연장한 연장부(18a)와, 이 연장부(18a)에 연속적으로 형성된 굴곡부(18b)와, 굴록부(18b)로부터 기판(14)에 거의 직교하도록 하향 연장하는 직선부(18c)를 포함한다. 직선부(18c)는 기판(14)에 대응하는 관통공(20)에 삽입되고, 예를 들면, 주석-구리 땜납과 같이 납이 없는 땜납으로 납땜된다.
한편, 하단의 콘택트(6b)의 다리부(16b)는 후벽(4)으로부터 다소 급경사지는 방향으로 연장하는 연장부(22a)와, 이 연장부(22a)에 연속적으로 형성되는 굴곡부(22b)와, 직선부(22c)를 갖는다. 상단의 다리부(16a)와 하단의 다리부(16b) 사이의 차이는 하단 다리부(16b)의 전체 길이가 상단 다리부(16a)의 전체 길이보다 짧다는 점과, 연장부(22a)가 상대적으로 급경사진 각도로 기판(14)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있다는 점이다. 일단 연장부(18a, 22a)가 기판(14)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있는 것은, 전술한 바와 같이 후벽(4)으로부터 연장하여 기판(14)에 도달할 때까지의 다리부(16a, 16b)의 길이를 적은 실장면적 내에서 가능한한 길게 할 수 있기 때문이다. 이에 의해, 커넥터(1)와 기판(14)과의 열팽창율이 상이하기 때문에, 팽창/수축 정도 차이가 흡수될 수 있다. 이에 의해, 기판(14)과 직선부(18c, 22c)와의 접속 부분에 가해지는 힘이 저감되고, 접속부의 납땜부분(29)에 생성되는 균열을 방지할 수 있다.
여기서 중요한 것은, 다리부(16a)가 부분적으로 주석 도금되어 있다는 점이다. 하단의 다리부(16b)는 직선부(22c), 즉, 다리부(16b)의 선단(22d)으로부터 굴 곡부(22b)의 직전에 도달하는 부분까지 도금되어 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 주석도금 부분은 빗금으로(hatching)으로 표시된다. 또한, 상단의 다리부(16a)는 다리부(16a)의 선단(18d)으로부터 다리부(16b)의 직선부(22c)의 주석 도금부분과 동일한 높이까지 주석 도금되어 있다. 즉, 다리부(16a)는 도 1a에서 화살표(24)으로 표시된 위치까지 주석 도금되어 있다.
상단의 다리부(16a)는 굴곡부(18b)의 직전에 이르는 직선부(18c), 즉, 화살표(28)로 표시하는 부분까지 주석 도금되어도 좋다. 이와 같은 주석 도금은 굴곡부(18b, 22b)에 이르지 않는 직선부(18c, 22c) 전체 영역, 혹은 그 일부의 영역만 주석 도금되어 있기 때문에, 굴곡부(18b, 22b)에 위스커가 발생하는 일이 없다.
또한, 여기서 도금에 사용되는 주석은 순순한 주석은 물론이고, 납을 포함하지 않는 주석 합금일 수 있다. 예를 들면, 납을 포함하지 않는 주석-구리 합금으로 이루어진 땜납을 도금하고, 구리-주석 땜납으로 납땜하는 경우는 땜납 접착성이 좋아지고, 또한 경제적이다. 또한, 납을 포함하지 않는 주석-비스무스 합금 땜납으로 도금해도 좋다.
다음, 주석도금이 행해질 때까지의 커넥터(1)의 제조공정에 대해 개략적으로 설명한다. 우선, 콘택트(6)는 구리 합금 등의 금속판으로부터 스탬핑(stamping)에 의해 두드려서 나오게 되고, 다음, 각각의 콘택트(6)의 전체가 니켈 도금된다. 그 다음, 콘택트(6)의 다리부(16)의 선단(18d, 22d)으로부터 소정 길이, 즉, 전술한 화살표(24) 또는 다리부(16a)의 경우에는 화살표(28)로 표시된 정도의 길이만큼 부 분적으로 주석 도금된다. 그 다음, 콘택트(6)는 다리부(16)가 소정의 형상으로 절곡되어 절연 하우징(2)의 후벽(4)에 압착되거나(press fit) 혹은 절연 하우징(2)에 압착된 다음, 다리부(16)가 소정의 형상으로 절곡되어 커넥터(1)가 구성된다.
다음, 커넥터(1)의 변형예인 커넥터(40)에 대해서는 도 1b를 참조하여 설명한다. 덧붙여, 설명에 의해, 도 1a와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부가하여 설명한다. 또한, 커넥터(40)의 내부구조는 커넥터(1)와 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다. 커넥터(40)가 커넥터(1)와 상이한 점은 콘택트(46: 46a, 46b)의 다리부(56: 56a,56b)의 전체 길이가 길다는 점이다. 이 때문에, 커넥터(40)와 기판(14) 사이의 팽창/수축차에 의해 기판(14)과의 접속부, 즉, 납땜부분(29)에 발생하는 응력에 대해서는 커넥터(1)에 비해 비교적 여유가 있다.
따라서, 상단의 콘택트(46a)의 연장부(58a)는 기판(14)과 거의 평행하게 연장하며, 하단의 콘택트(46b)의 연장부(62a)는 절연하우징(42)의 후벽(44)으로부터 외측 방향으로 연장하는 각도, 즉, 기판(14)으로부터 멀어지는 방향으로 향하는 각도는 커넥터(1)의 하단의 콘택트(6b)의 연장부(22a)보다 완만하다. 이 변형예의 커넥터(40)의 경우에도, 커넥터(1)의 경우와 마찬가지로, 다리부(56)의 직선부(58c, 62c)에 부분적으로 주석 도금이 된다. 주석 도금이 되는 영역은 커넥터(1)의 경우와 마찬가지로 굴곡부(58b, 62b)를 제외한 직선부(58c, 62c)이다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 커넥터(1, 40)의 경우는 피지지부(10)로부터 커넥터(1, 40)의 저면(30)에 이르는 길이가 짧아져도, 연장부(18a, 22a, 62a)를 기판(14)으로부터 멀어지도록 형성함으로써 다리부(16)의 길이를 길게 할 수 있다. 이 때문에 기판을 (14')로 표시하는 위치에 배치하면, 커넥터를 저 프로파일(low profile)로 실장하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 저 프로파일 실장을 가능하게 하면서, 커넥터(1, 40)의 실장면적을 적게하고, 기판(14) 상에 복수의 커넥터를 고밀도로 배치할 수 있다.
다음, 도 2를 참조하여 제2 실시형태의 커넥터에 대해서 설명한다. 도 2는 제2 실시형태의 커넥터(80)의 개략도이다. 제2 실시형태의 커넥터(80)가 도 1에 도시된 커넥터(1, 40)와 다른 점은, 절연 하우징(82)에 지지되는 콘택트(86: 86a, 86b)의 다리부(96: 96a, 96b)의 연장부(98a, 102a)가 기판(14)과 거의 평행하게 연장하고 있다는 점이다. 이처럼 다리부(96)의 형상은 다리부(96)의 길이를 비교적 길게 설치하는 경우나 절연하우징(82)과 기판(14)과의 열팽창율의 차이가 크지 않는 경우 적합하다. 이 경우도 도 2에서 빗금으로 표시하는 것과 같이, 직선부(98c, 102b)에 부분적으로 주석 도금을 수행할 수 있다. 이부분 주석도금도 굴곡부(98b, 102b)에 이르지 직전까지의 범위에서 수행할 수 있지만, 이 형태는 도 1에 도시된 커넥터(1, 40)의 경우와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2에 도시한 커넥터(80)의 경우는 연장부(98a, 102a)는 기판(14)과 평행하기 때문에, 커넥터(80)의 실장면적을 적게하는 것이 용이하지 않으며, 또한, 커넥터의 저 프로파일 실장을 실현하는 것이 용이하지 않다. 그러나, 납에 의한 환경오염을 방지할 수 있으며, 납땜부분(기판(14)과 커넥터(80) 사이의 접속부분)의 균 열을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예 기판 실장형 전기 커넥터(청구항 제1항)에 따르면, 적어도 기판에 가장 접근한 열의 콘택트의 연장부가 절연 하우징의 후벽으로부터 기판에 멀어지는 방향으로 연장하여 굴곡부에 이르도록 구성되어 있고, 또한, 다리부의 직선부가 부분적으로 주석 도금되어 있기 때문에, 전기 커넥터의 저 프로파일 실장을 실현가능하게 하면서, 납에 의한 환경오염을 방지할 수 있다. 더욱이, 주석 도금이 굴곡부까지 수행되지 않기 때문에, 위스커(whisker; 시간이 흘러 도금 표면에 침상 결정이 저절로 발생하여 성장하는 현상)의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예 기판 실장형 전기 커넥터(청구항 제3항)에 따르면, 복수열의 콘택트의 연장부가, 절연하우징의 후벽으로부터 기판에 거의 평행하게 연장하여 굴곡부에 이르도록 구성되어 있으며, 또한 다리부의 직선부가 부분적으로 주석 도금되어 있다. 이에 의해, 납에 의한 환경오염이 방지될 뿐 아니라, 주석 도금이 굴곡부에 행해지지 않기 때문에 위스커의 발생을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 콘택트(contact)와,
    상기 콘택트를 복수열로 지지하는 절연하우징
    을 포함하며, 상기 각 콘택트는
    서로 다른 커넥터와 접촉하는 접촉부와,
    상기 절연하우징의 후벽으로부터 외측 방향으로 돌출하여 기판에 접속
    되는 다리부를 가지며, 상기 다리부는
    상기 후벽으로부터 연장하는 연장부와,
    상기 연장부에 연장하여 형성된 굴곡부(fliexible portion)와,
    상기 굴곡부로부터 상기 기판에 직교하도록 연장하여 상기
    기판의 관통공을 통해 삽입되어 상기 기판에 접속되는 직선부(linear
    portion)를 가지며,
    상기 복수열의 콘택트 중 적어도 상기 기판에 가장 근접한 열의 콘택트의 연장부는 상기 절연 하우징의 후벽으로부터 상기 기판에서 멀어지는 방향으로 상기 굴곡부까지 연장하며,
    상기 각 다리부는,
    상기 다리부 중 상기 굴곡부에 도달하지 않는 상기 직선부만이 부분적으로 주석 도금되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 실장형 전기 커넥터.
  2. 콘택트(contact)와,
    상기 콘택트를 복수열로 지지하는 절연하우징
    을 포함하며, 상기 각 콘택트는
    서로 다른 커넥터와 접촉하는 접촉부와,
    상기 절연하우징의 후벽으로부터 외측 방향으로 돌출하여 기판에 접속
    되는 다리부를 가지며, 상기 다리부는
    상기 후벽으로부터 연장하는 연장부와,
    상기 연장부에 연장하여 형성된 굴곡부(fliexible portion)와,
    상기 굴곡부로부터 상기 기판에 직교하도록 연장하여 상기 기판의 관통공을 통해 삽입되어 상기 기판에 접속되는 직선부(linear portion)를 가지며,
    상기 연장부는 상기 절연 하우징의 후벽으로부터 상기 기판에서 멀어지는 방향으로 상기 굴곡부까지 연장하며,
    상기 각 다리부는,
    상기 다리부 중 상기 굴곡부에 도달하지 않는 상기 직선부만이 부분적으로 주석 도금되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 실장형 전기 커넥터.
  3. 삭제
  4. 삭제
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