KR101106235B1 - 백-투-백 ｐｃｂ ｕｓｂ 커넥터 - Google Patents

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샌디스크 아이엘 엘티디
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Abstract

양면 USB 커넥터(201)는, 제 1 면 상에 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)을 제공할 수 있고 아울러 제 2 면 상에 솔더 패드들을 제공할 수 있는 제 1 PCB(40)를 포함할 수 있다. 제 1 PCB는 또한 컴포넌트 면, 솔더 패드들, 및 신호 트레이스들을 포함할 수 있다. 양면 USB 커넥터(201)는 또한, 제 1 면 상에 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)을 제공할 수 있고 아울러 제 2 면 상에 단자들(46)을 제공할 수 있는 제 2 PCB(38)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 세트의 콘택들(35)로부터 선택된 콘택들은, 예를 들어 제 2 PCB(38) 내의 비아 경로를 통해, 선택된 단자들(46)에 연결된다. 상기 제 1 세트의 콘택들(42) 및 제 2 세트의 콘택들(35)로부터의 콘택들은 와이어보다는 신호 트레이스들을 사용하여 제 1 PCB(48) 상의 컴포넌트들에 선택적으로 연결될 수 있다. 제 1 PCB(40)는 단자들(46)을 사용함으로써 제 2 PCB(38)에 접합될 수 있고, 그리고 두 개의 PCB(40, 38)는 공통 몰딩 몸체를 사용하여 패키징될 수 있다.

Description

백-투-백 ＰＣＢ ＵＳＢ 커넥터{BACK-TO-BACK PCB USB CONNECTOR}
본 출원은 미국 35 U.S.C.§119(e)에 근거한 미국 가출원 번호 제60/868,939호(2006.12.07. 출원)를 우선권 주장의 기초출원으로 하며, 이 가출원은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다.
휴대용 전자 카드, 칩 카드, 또는 집적 회로(들) 카드(Integrated Circuit(s) Card, ICC)는 일반적으로, 데이터를 수신, 처리, 및 출력할 수 있는 임베디드 집적 회로(들)를 구비한 다양한 포켓 사이즈 전자 카드를 말한다. 포켓 사이즈 전자 카드는 전형적으로 대부분 플라스틱으로 제조되는 몰딩된 몸체(molded body)를 갖는다. 이러한 카드는 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 커넥터와 같은 커넥터를 포함하며, 이러한 커넥터를 통해 외부 디바이스 혹은 호스트와 상호작용한다. USB 커넥터를 구비한 전자 카드는 점점 더 널리 사용되고 있다.
USB 커넥터의 한 유형은 커넥터의 전기적 콘택(electrical contact)들을 보호하고 아울러 USB 포트에 의한 더 양호한 기계적 그립(mechanical grip)을 용이하게 하기 위한 금속 쉘(metal shell)을 포함한다. 하지만, 일부 경우에 있어, 예를 들어 금속 쉘이 없는 USB 커넥터는, 일반적으로 쉘이 있는 커넥터들과 비교하여 상대적으로 제조시 비용이 덜 들고 더 작게 만들 수 있기 때문에, 금속 쉘이 없는 USB 커넥터가 바람직하다. 널리 사용되고 있는 USB 커넥터의 한 유형은 양면 USB 커넥터(double-sided USB connector)이다.
양면 USB 커넥터는 두 개의 실질적으로 대향하는 콘택 영역들로 구성되는데, 그 하나는 데이터 통신을 위한 USB 인터페이스를 제공하고, 그리고 다른 하나는 전력 콘택을 제공하거나 혹은 전력 콘택으로 사용되는데, 이것을 통해 USB 호스트는 USB 카드의 임베디드 전자 컴포넌트(embedded electonic components)에 전력을 공급할 수 있다. 전자 카드의 또 다른 유형에 있어, "다른" 콘택 영역이 또 다른 타입의 신호, 예를 들어 오디오 신호를 전달하기 위해 사용된다. 양면 커넥터의 두 개의 실질적으로 대향하는 콘택 영역들은 전형적으로 USB 카드의 외부 표면 상에 제공된다. 포켓 사이즈 카드는 전형적으로 콘택 영역이 노출되어 있는 (즉, 전기적 콘택을 보호하기 위해 사용되는 보호 쉘이 없는) 양면 USB 커넥터를 포함하는 데, 왜냐하면, 전형적으로 그 두께가 2 밀리미터(mm)보다 작은 이러한 카드는 쉘이 있는 USB 커넥터를 수용할 수 없기 때문이다. Walletex Microelectronics Ltd.의 포켓 사이즈 카드인 "왈릿 플래시(Wallet Flash)"는 이러한 커넥터를 포함한다.
종래에, 포켓 사이즈 카드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 조립체와 인터페이싱된 양면 USB 커넥터를 포함하는데, 이러한 PCB 조립체는 카드의 임베디드 전자 컴포넌트들을 포함하고, 이것들은 일반적으로 표면 실장 기술(Surface-Mount Technology, SMT)을 사용하여 PCB 상에 장착된다. "SMT"는 전자 회로들을 구성하기 위한 방법을 말하는 것으로, 여기서, 컴포넌트들은 컴포넌트의 단자를 PCB 상의 대응하는 솔더 패드(solder pad)에 솔더링함으로써 PCB의 표면 상에 장착된다. "솔더 패드"는 홀(hole)이 없는 평탄하고, 일반적으로 주석-납, 은, 혹은 금 도금의 구리 패드를 말한다. SMT 기술은 관통 홀 기술(through-hole technology)(회로 보드 내의 홀들에 전기적 와이어 리드(electric wire leads)를 구비한 컴포넌트를 꼭 맞게 끼워넣는 것을 포함하는 기술)보다 훨씬 뛰어나다. 표면 실장 구성에 있어서, 컴포넌트들은 PCB 바깥쪽 표면 상의 패드 혹은 영역에 솔더링되는데, 이러한 이유로 표면 실장의 자동화 정도는 높아지게 되고, 따라서 노동 비용이 낮아지고 생산율이 크게 증가한다.
도 1은 종래 기술에 따른 포켓 사이즈 카드(100)를 도식적으로 나타낸 것이다. 포켓 사이즈 카드(100)는 일반적으로 분리된 두 개의 부분을 포함한다. 도면부호 101로 표시된 첫 번째 부분은 양면 USB 커넥터를 포함하고, 상기 양면 USB 커넥터는 USB 커넥터의 제 1 콘택 영역(28) 및 제 2 콘택 영역(30)을 포함한다. 콘택 영역(30)은 제 1 세트의 전기적 콘택들로 구성되고, 그리고 콘택 영역(28)은 제 2 세트의 전기적 콘택들로 구성된다. 전기적 콘택들은 평탄하고, 일반적으로 주석-납, 은, 혹은 금 도금의 구리를 포함할 수 있거나 혹은 이로부터 만들어 질 수 있다.
도면부호 102로 표시된 포켓 사이즈 카드(100)의 제 2 부분은 전자 컴포넌트들(22)이 장착된 PCB(24) 섹션을 포함한다. 양면 USB 커넥터와 PCB(24)의 상호연결(또는, 인터페이싱)은 일반적으로 USB의 콘택 영역(28 및 30)에 그리고 PCB(24) 상의 대응하는 솔더 패드에 전기적 와이어(32)를 솔더링하는 것을 포함한다. PCB(24)의 조립체의 일부로서, 전자 컴포넌트들(22)의 단자(이러한 단자는 도면부 호 26으로 표시됨)는 PCB(24) 상의 대응하는 솔더 패드에 솔더링된다. 간단한 설명을 위해, 단지 세 개의 전기적 컴포넌트(electrical component)들만이 PCB(24) 상에 장착된 것으로 도시된다. 그러나, 전형적인 카드는 다른 개수의 전자 컴포넌트들, 일반적으로는 세 개 이상 구비할 수 있다.
전통적으로, PCB(24)가 먼저 조립되고, 그 다음에 전기적 와이어(32)를 사용하여 USB의 콘택 영역(28 및 30)에 연결된다. 그러나 와이어(32)와 같은 와이어 사용은 와이어 자원의 관리를 필요로 하고, 와이어의 수동적 솔더링은 비용이 들며 시간이 걸리는 작업이다. 추가로 수동적 와이어링의 에러 발생 확률은 높은 데, 이런 이유로 와이어링 검사 단계가, 카드(100)의 몰딩된 몸체(20)와 같은 몰딩된 몸체에 카드의 컴포넌트들을 패키징하기 이전에 수행되어야 한다.
PCB를 USB 커넥터에 하드 와이어링시킬 필요가 없고, 그리고 예를 들어, 웨이브 솔더링 기술(wave soldering technique)을 포함할 수 있는 조립 공정의 자동화를 용이하게 하는 포켓 사이즈 카드를 갖는 것은 장점을 갖는다. "웨이브 솔더링"은 솔더링 공정을 말하는 것으로, 이것을 통해 전자 컴포넌트들이 PCB에 솔더링되어 전자 조립체가 형성된다. 이러한 공정의 일부로서, 전기적 컴포넌트들이 PCB 상에 배치되고, 그리고 PCB가 솔더의 웨이브를 통과하여, PCB의 노출된 솔더 패드에 솔더가 젖게(wet)된다. 미국 특허 출원 공개번호 2007/0243769(간단히 '769 출원)(발명자: Atsmon 외)는, 전기적 컴포넌트들을 지니고 있는 메인 PCB 및 커넥터 PCB를 갖는 양면 USB 커넥터를 개시하고 있다. 그러나, '769 출원에 따르면, 커넥터 PCB는 커넥터의 두 개의 콘택 스트립(contact strips)을 지니고 있고, 그리고 커넥터 PCB가 (즉, 자동화된 솔더링 공정에서) 그 전기적 컴포넌트들의 나머지와 같이 메인 PCB의 상부에 솔더링될 수 있는지 여부가 확실하지 않다. 따라서, 자동화 정도가 더 좋아진 휴대용의 포켓 사이즈 전자 카드를 조립할 수 있는 방법을 갖는 것이 또한 바람직하다. 또한 비용이 드는 조립 공정의 수를 감소시키는 USB 카드의 설계를 제공하는 것이 바람직하다.
다음의 실시예들 및 그 실시형태가 시스템, 툴, 및 방법과 관련되어 설명되고 예시되는 바, 이들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아닌 단지 예시적인 것이다.
본 명세서의 일부로서, 리버서블 커넥터(reversible connector)일 수 있는 양면의 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 커넥터가 개시되고, 양면 USB 커넥터는 제 1 PCB를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 PCB는 그 제 1 면에는 제 1 세트의 전기적 콘택들을, 그 제 2 면에는 솔더 패드(solder pad)들을 구비, 지지, 포함 혹은 제공할 수 있고, 상기 솔더 패드들은 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들과 실질적으로 반대방향에 있다. 상기 제 1 PCB는 또한, 전기적 회로가 생성되도록 그 컴포넌트 면 상의 컴포넌트들, 솔더 패드(solder pad)들, 및 신호 트레이스(signal trace)들을 포함할 수 있다.
양면 USB 커넥터는 또한 제 2 PCB를 포함할 수 있고, 상기 제 2 PCB는 그 제 1 면 상에는 제 2 세트의 전기적 콘택들을 그리고 그 제 2 면(즉, 단자 면) 상에는 단자들을 구비, 혹은 지지, 포함 혹은 제공할 수 있으며, 상기 단자들은 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들과 실질적으로 반대방향에 있을 수 있다. 제 2 세트의 콘택들로부터 선택된 콘택들은, 예를 들어 제 2 PCB 내의 비아 경로(via path)들을 통해, 선택된 단자들에 연결될 수 있다. 제 1 PCB는 단자들을 사용함으로써 제 2 PCB에 접합될 수 있다.
본 명세서의 일부로서, 양면 USB 커넥터를 포함하는 휴대용 전자 카드가 또한 개시된다. 양면 USB 커넥터는, USB 커넥터의 제 1 콘택 영역을 형성하는 제 1 세트의 전기적 콘택들과, 그리고 USB 커넥터의 제 2 콘택 영역을 형성하는 제 2 세트의 전기적 콘택들을 포함할 수 있으며, 상기 1 세트와 제 2 세트의 전기적 콘택들은 서로 실질적으로 반대방향에 있다.
휴대용 전자 카드는 또한 컴포넌트 면과 제 1 콘택 영역을 구비한 제 1 PCB를 포함할 수 있는데, 상기 컴포넌트 면 상에는 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들이 장착되고, 그리고 상기 제 1 콘택 면은 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들에 의해 형성된다. 휴대용 전자 카드는 또한 제 2 PCB를 포함할 수 있고, 상기 제 2 PCB는 제 2 콘택 영역과 단자 면을 구비하는 데, 상기 제 2 콘택 영역은 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들에 의해 형성되고, 그리고 상기 단자 면 상에는 단자들이 제공된다. 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들의 콘택들은 단자 면 상의 단자들에 선택적으로 연결될 수 있고, 그리고 제 1 PCB는 제 2 PCB의 단자 면 상의 단자들을 사용하여 제 2 회로 기판에 접합될 수 있다.
상기 제 1 세트 혹은 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 콘택들은 와이어보다는 신호 트레이스들을 사용함으로써 제 1 PCB의 컴포넌트 면 상의 선택된 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 선택된 콘택들을 선택된 컴포넌트들에 연결시키는 것은, 이러한 콘택들을 제 2 PCB의 하부 면(즉, 단자 면)에서의 선택된 단자들에 연결하는 것과, 그리고 선택된 단자들을 제 1 PCB 상의 솔더 패드들에 솔더링하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 PCB 및 제 2 PCB는 공통 몰딩 몸체에 패키징될 수 있다. 휴대용 전자 카드는 스마트 카드 혹은 휴대용 저장 카드일 수 있다.
본 명세서의 일부로서, 양면 USB 커넥터를 구비하는 휴대용 카드를 조립하는 방법이 개시된다. 휴대용 카드 조립 방법은, (a) 솔더 패드들 및 신호 트레이스들을 갖는 제 1 PCB를 제공하는 단계와, 상기 제 1 PCB의 상부 면에는 컴포넌트들이 장착되고; (b) 제 1 세트의 전기적 콘택들을 상기 제 1 PCB의 하부 면에 제공함으로써, 상기 USB 커넥터의 제 1 콘택 영역을 형성하는 단계와; (c) 제 2 PCB를 제공하는 단계와, 상기 제 2 PCB는 상기 제 2 PCB의 하부 면 상에 단자들을 구비하고; (d) 상기 제 2 PCB의 상부 면에 제 2 세트의 전기적 콘택들을 제공함으로써 리버서블 USB 커넥터의 제 2 콘택 영역을 형성하는 단계와; 그리고 (e) 전기적 와이어를 사용하기 보다는 상기 신호 트레이스들을 사용하여 상기 제 1 세트 혹은 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 콘택들을 선택된 컴포넌트들에 연결하는 단계를 포함한다.
앞서 설명된 예시적 실시형태 및 실시예에 추가하여, 또 다른 실시형태 및 실시예가 가능하다는 것은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 명백하게 될 것이다.
예시적 실시예들이 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서 개시되는 실시예들은 한정적 의미가 아닌 예시적 의미를 갖는다. 그러나, 본 명세서 내용은 첨부되는 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 관련 기술을 따른 예시적인 포켓 사이즈 전자 카드를 도식적으로 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 따른 예시적인 포켓 사이즈 전자 카드를 도식적으로 나타낸다.
도 3은 도 2의 전자 카드의 상부 면을 도식적으로 나타낸다.
도 4는 도 3의 라인 A-A를 따라 절단된 전자 카드의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 휴대용 전자 카드를 조립하는 방법이다.
이해해야만 하는 것으로, 간단하고 명확한 설명을 위해, 도면에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않았다. 더욱이, 적절하다고 고려되는 경우 동일하거나 대응하거나 유사한 요소들을 나타내기 위해 도면 번호가 전체 도면들을 통해 반복될 수 있다.
아래의 특허청구범위는 본 발명의 실시예들의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 잘 이해될 수 있다. 이러한 설명은 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아닌 본 발명의 예시적 실시예를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따르면, 포켓 사이즈의 전자 카드를 위한 신규한 양면 USB 커넥터가 제공되는데, 이것은 제 1 PCB(본 명세서에서 "메인 PCB(main PCB)"로서 서로 교환가능하게 언급될 수 있음) 및 제 2 PCB(본 명세서에서 "비아 PCB(via PCB)"로서 서로 교환가능하게 언급될 수 있음)를 포함할 수 있다. 신규한 휴대용 저장 카드가 또한 제공되며, 이것은 신규한 양면 USB 커넥터를 포함한다. 양면 USB 커넥터는 리버서블 커넥터일 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 방법으로 메인 PCB와 비아 PCB를 결합함으로써, 도 1의 와이어(32)와 유사한 상호연결 전기적 와이어의 사용을 피할 수 있고, 대신에 신호 트레이스들이 유리하게 사용될 수 있다. 전자공학에서, PCB의 (즉, PCB 상의, 그리고 때로는 PCB 내의) "신호 트레이스"는 전기적 신호들을 전도시키기 위한 전기적 와이어와 등가적인 것이다. 각각의 신호 트레이스는 전형적으로 에칭 프로세스(이 프로세스는 결과적으로 PCB 상에서 사용되지 않는 구리를 제거함) 이후에 남아있는 구리 포일(copper foil)의 평탄하고 폽이 좁은 부분으로 구성된다. 신호 트레이스들이 PCB의 일반적 레이아웃 설계의 일부로서 설계된다. PCB의 일반적 레이아웃 설계에 따라, 신호 트레이스들은 하나 또는 그 이상의 비아 경로들을 포함할 수 있다.
본 명세서의 메인 PCB는 도 1의 PCB(24)와 유사할 수 있는데, 차이점은, 메인 PCB가 자신의 면들 중 하나 상에 신규한 커넥터의 제 1 세트의 전기적 콘택들을 수용하고, 다른 면 상에 비아 PCB를 수용한다는 것인데, 상기 다른 면은 본 명세서에서 메인 PCB의 "컴포넌트 면"으로 언급되는 메인 PCB의 면이다. 포켓 사이즈의 전자 카드는 그 두께가 상대적으로 작기 때문에, 메인 PCB는 단지 한 면 상에만 컴포넌트들을 지닐 수 있지만, 미래에는 이러한 방식이 변할 수 있다.
비아 PCB는 그 면들 중 하나 상에 신규한 커넥터의 제 2 세트의 전기적 콘택들을 가질 수 있고, 그리고 비아 경로를 제공 혹은 포함할 수 있는데(따라서 "비아 PCB"로서 언급됨), 이것을 통해, 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 전기적 콘택들은 솔러링 패드들을 사용하여 메인 PCB에 연결될 수 있다. PCB 설계에 있어, "비아 경로" 혹은 보다 일반적으로는 "비아"는 PCB의 하나의 층으로부터 다른 층(들)까지 혹은 PCB의 일 면으로부터 다른 면까지의 구리 트랙들을 내부적으로 연결하는 도금된 홀을 갖는 패드를 말한다. 홀(즉, 비아 경로)은 전기도금되거나 혹은 작은 리벳이 삽입될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 카드 내의 신호 트레이스는 하나 또는 그 이상의 비아 경로들을 포함할 수 있다. 메인 PCB와 비아 PCB는 공통 몰딩 몸체에 패키징될 수 있어 전자 카드가 기계적 내구력을 갖게 한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 도면부호 200으로 도시된 휴대용 전자 카드를 도식적으로 나타낸다. 휴대용 카드(200)는 도면부호 201로 표시되는 양면 USB 커넥터를 포함한다. 양면 커넥터(201)는 리버서블 커넥터, 혹은 USB 커넥터, 리버서블 USB 커넥터, 혹은 또 다른 타입의 커넥터일 수 있다.
양면 커넥터(201)는 제 1 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)(40)을 포함할 수 있고, 제 1 PCB(40)는 제 1 면(PCB(40)의 하부 면)에는 전기적 콘택들(42)과 같은 제 1 세트의 전기적 콘택들을, 그리고 제 2 면(즉, PCB(40)의 상부 면 혹은 컴포넌트 면)에는 솔더 패드들(도 2에서는 미도시)을 구비 혹은 지지 혹은 제공할 수 있다. 솔더 패드들은 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)과 실질적으로 반대방향에 있을 수 있다. "실질적으로 반대방향에 있다"는 것은 제 1 세트의 전기적 콘택들의 전기적 콘택들과 솔더 패드들 간에 전체적 겹쳐짐(overlapping)이 있거나, 혹은 부분적 겹쳐짐이 있거나, 혹은 심지어 겹쳐짐이 전혀 없는 것을 말한다. 예시적인 설명을 위해, 세 개의 예시적 컴포넌트가 단자들(44)을 사용하여 PCB(40) 상에 장착되도록 도시된다.
양면 커넥터(201)는 또한 제 2 PCB(38)를 포함할 수 있고, 제 2 PCB(38)는 제 1 면(즉, PCB(38)의 상부 면)에는 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)을, 그리고 제 2 면(즉, PCB(38)의 하부 면 혹은 단자 면)에는 단자들(도면부호 46으로 도시됨)을 구비 혹은 지지 혹은 제공할 수 있다. 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)은 단자들(46)과 실질적으로 반대방향에 있을 수 있다. "실질적으로 반대방향에 있다"는 것은 제 2 세트의 전기적 콘택들의 전기적 콘택들과 단자(46) 간에 전체적 겹쳐짐이 있거나, 혹은 부분적 겹쳐짐이 있거나, 혹은 심지어 겹쳐짐이 전혀 없는 것을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 PCB(38)는 일반적으로 더블사이드 커넥터(201)의 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)와 제 2 세트의 전기적 콘택들(35) 사이에 있거나 혹은 샌드위치되어 있다. 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)과 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)은 실질적으로 평행일 수 있고, 그리고 이들은 서로 반대방향에 있을 수 있지만, 이러한 것은 강제적 사항이 아니다. 제 2 PCB(38)의 단자들(46)은 PCB(40)의 솔더 패드들과 인접해 있다.
제 2 세트의 전기적 콘택들(35)로부터의 콘택들은, 바람직하게는 제 2 PCB(38) 내의 비아를 통해, 단자들(46)에 선택적으로 연결될 수 있다. 제 2 PCB(38) 및 그 단자들(46)은 제 1 PCB(40)의 아트워크(artwork)의 통합 부분으로서 설계될 수 있다. 이처럼, 제 2 PCB(38)는, 예를 들어, 단자들(46)을 제 1 PCB(40) 상의 대응하는 솔더 패드들에 솔더링시킴으로써, 추가적인 혹은 부수적인 컴포넌트로서 제 1 PCB(40) 상에 장착될 수 있다.
제 1 세트의 전기적 콘택들(42) 혹은 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)로부터의 콘택들은, 전기적인 와이어를 사용하기 보다는 신호 트레이스들을 사용하여, 제 1 PCB(40)의 컴포넌트 면 상의 선택된 컴포넌트들에 연결될 수 있다. "제 1 세트 혹은 제 2 세트"가 의미하는 것은 제 1 세트의 전기적 콘택들(42) 또는 제 2 세트의 전기적 콘택들(35) 또는 양쪽 모두를 의미한다. 본 명세서의 실시예에서, 휴대용 전자 카드는 본 명세서에 개시되는 양면 커넥터를 포함할 수 있는 휴대용 저장 카드이다. 제 1 세트의 전기적 콘택들(42) 및 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)은 휴대용 저장 카드의 표면에 대하여 함몰될 수 있다.
전기적 콘택들(42 및 35) 각각은 평탄하고, 일반적으로 주석-납, 은, 혹은 금 도금의 구리를 포함하거나 혹은 이로부터 만들어 질 수 있다. 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)은 제 1 PCB(40)의 아트워크의 일부로서 설계될 수 있다. 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)은 제 2 PCB(38)의 아트워크의 일부로서 설계될 수 있다.
제 2 PCB(38) 상의 복수의 여분의 기계적 단자(mechanical redundant terminal)들이 제 1 PCB(40) 상의 여분의 솔더 패드들에 솔더링될 수 있다. 복수의 여분의 기계적 단자들은 단자(46)의 일부일 수 있거나 혹은 단자(46)로부터 선택될 수 있고, 또는 이들은 제 2 PCB(38)의 단자 면에서의 추가적인 단자들일 수 있다. 달리 말하면, 제 2 PCB(38)의 단자 면은 휴대용 전자 카드(200)의 동작을 위해 요 구되는 많은 전기적 단자들을 포함 할 수 있으며, 선택에 따라서는 하나 또는 그 이상의 여분의 단자들을 포함할 수 있다. 제 2 PCB의 단자 면에서의 단자는 단지 기계적 의미에 있어서만 여분의 단자일 수 있으며, 이 경우 이것은 전기적 회로의 일부가 아닐 수 있다. 반면에, 전기적으로 여분의 단자인, 제 2 PCB(38)의 단자 면에서의 단자는 또한 기계적으로도 여분의 단자이다.
제 1 PCB(40)는, 예를 들어 단자(46)를 사용함으로써, 예를 들어 단자들(46)을 솔더 패드(도 2에서는 미도시)에 솔더링함으로, 제 2 PCB(38)에 접합될 수 있어, "양면"을 구비한 커넥터(201)가 만들어 진다. 앞서 언급된 바와 같이, 만약 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)과 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)이 동일한 기능을 갖는다면(예를 들어, 양쪽 모두에 예를 들어 USB 기능이 할당된다면), 양면 커넥터(201)는 "리버서블(reversible)"한 커넥터로 언급될 수 있다. 리버서블 커넥터를 포트에 연결함에 있어서, 제 1 연결 방향에서, 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)이 기계적으로 포트 콘택과 접촉하게 되고, 제 2 연결 방향에서, 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)이 기계적으로 포트 콘택과 접촉하게 된다.
두 개의 인쇄 회로 기판, 예를 들어 제 1 PCB(40)와 제 2 PCB(38)를 사용함으로써, 휴대용 전자 카드들은 리플로우 솔더링 프로세스(reflow soldering process)를 사용하여 자동으로 조립될 수 있다. "리플로우 솔더링"은 표면 실장 컴포넌트(surface mounted component)를 회로 기판에 부착시키는 일반적인 방법을 말한다. 일반적으로, "리플로우"는 솔더 페이스트(solder paste)를 인가하는 것, 전자 컴포넌트들을 배치하는 것, 그리고 솔더 페이스트 내의 파우더 입자를 녹여 표 면이 서로 접합되도록 솔더를 리플로우시키는 것, 그리고 강한 금속 결합이 생성되도록 솔더를 응고시키는 것을 포함한다. 전형적으로, 양면 커넥터(201)는 제 1 PCB(40)보다 몇배 더 두껍다. 전형적으로, 제 2 PCB(38)도 또한 제 1 PCB(40)보다 몇배 더 두껍다. 양면 커넥터(201)에 사용된 방법은 다양한 종류의 전자 카드와 함께 사용될 수 있거나 또는 다양한 종류의 전자 카드에 적용될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, 도면 부호 50으로 도시된 전형적인 휴대용 전자 카드의 상부도이다. 카드(50)는 양면 커넥터(전반적으로 도면부호 301로 도시)를 포함하며, 그 구성은 도 2의 양면 커넥터(201)의 구성과 유사하다. 양면 커넥터(301)는 도 2의 제 1 PCB(40)와 유사한 제 1 PCB(도 3에서는 미도시) 및 제 2 PCB(38)와 유사한 제 2 PCB(302)(도 3에서 부분적으로 도시)를 포함할 수 있다. 양면 커넥터(301)(이것은 예를 들어, 리버서블 커넥터, USB 커넥터, 혹은 리버서블 USB 커넥터일 수 있음)는 제 1 세트의 전기적 콘택들 및 제 2 세트의 전기적 콘택들(54)를 포함할 수 있으며, 이것은 각각 카드(50)의 제 1 PCB(숨겨져 있음) 상에 그리고 제 2 PCB(302) 상에 상주한다. 제 2 세트의 전기적 콘택들(54)은 카드(50)의 몸체(300) 내의 개구(52)를 통해 볼 수 있다.
제 2 PCB(302)의 외부 표면 및 제 1 PCB(도 3에서는 미도시)의 외부 표면은, 도 4에서 명확하게 도시된 바와 같이, 카드의 몸체(300)의 표면에 대하여 충분히 함몰되어 있어, 커넥터의 콘택들이, 예를 들어 양면 커넥터(301)가 USB 포트와 맞물릴 때, 리셉터클 포트(미도시)의 금속 쉘에 의해 단락 회로화 되는 것을 방지한다. 전기적 콘택들을 단락 회로화되는 것으로부터 보호하는 방법은 미국 특허 제 7,094,086호에 개시되어 있다.
도 4는 절단선(56)을 따라 절단된 도 3의 카드(50)의 절단면을 A-A 방향에서 본 도면이다. 커넥터가 구비한 제 1 세트의 전기적 콘택들(54)은 카드(50)의 표면(401)에 대해 함몰되어 있고, 그리고 제 2 세트의 전기적 콘택들(66)은 카드(50)의 외부 표면(402)에 대해 함몰되어 있도록 도시되어 있다. 커넥터(301) 내의 슬랜트 에지(slants edges)(64)는 예를 들어 카드(50)를 USB 포트에 부드럽게 삽입하고 USB 포트로부터 빼내는 것을 용이하게 한다.
도 5를 참조하면, 본 개시 내용에 따른, 전자 카드 조립 방법의 흐름도가 도시된다. 도 5는 도 2와 관련하여 함께 설명된다. 단계(510)에서, 제 1 PCB(40)에는 솔더 패드들(도 2에서는 미도시) 및 신호 트레이스들이 제공되고, 그리고 제 1 PCB(40)의 상부면(이것은 본 명세서에서 "컴포넌트 면"으로도 언급됨) 상에는 컴포넌트들이 장착된다. 단계(520)에서, 제 1 세트의 전기적 콘택들(42)이 제 1 PCB(40)의 하부면에 제공되어, 양면 커넥터(201)의 제 1 콘택 영역이 형성(생성 혹은 제공)된다. 단계(530)에서, 제 2 PCB(38)의 하부면(이것은 본 명세서에서 "단자면"으로도 언급됨) 상에는 단자들이 제공된다. 단계(540)에서, 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)이 제 2 PCB(38)의 상부면에 제공되어, USB 커넥터(201)의 제 2 콘택 영역이 형성(생성 혹은 제공)된다. 단계(550)에서, 전기적 와이어를 이용하기보다는 신호 트레이스를 이용하여, 제 1 세트의 전기적 콘택들(42) 및 제 2 세트의 전기적 콘택들(35)로부터 선택된 콘택들이 선택된 컴포넌트들(36)에 연결된다. 선택된 컨택들을 선택된 컴포넌트들에 연결시키는 것은, 이러한 콘택들을 제 2 PCB(38)의 하 부면에서의 선택된 단자들에 연결하는 것, 그리고 이러한 단자들을 제 1 PCB(40) 상에서의 선택된 솔더 패드들에 솔더링하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 또한 공통 몰딩 몸체 내에 제 1 PCB(40) 및 제 2 PCB(38)를 패키징하는 것을 포함한다. 이러한 휴대용 카드는 스마트 카드 혹은 저장 카드일 수 있다.
도 5에 있어서, 다른 단계 혹은 추가적인 단계가 수행될 있으며, 그리고 이러한 단계들은 함께 결합될 수 있거나 혹은 여러 하부 단계들로 나누어질 수 있고, 그리고 이러한 단계들의 순서는 달라질 수 있다. 예를 들어, 제 2 PCB(38)가 제 1 PCB(40) 이전에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 제 1 콘택 영역이, 제 1 PCB(40) 상에 컴포넌트들이 장착되기 이전에, 제 1 PCB(40) 상에 형성될 수 있고, 그리고 제 2 콘택 영역은, 제 1 콘택 영역이 제 1 PCB(40) 상에 형성되기 이전에, 제 2 PCB(38) 상에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 예시적 실시예들의 설명을 통해, 개시된 실시예들의 여러 수정이 본 발명의 범위 내에서 가능함이 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들에게는 명백해질 것이다. 예를 들어, 휴대가능한 카드의 커넥터가 반드시 USB 커넥터 혹은 리버서블 커넥터가 될 필요는 없다. 사실, 본 명세서에서 설명하는 원리는 싱글 사이드 커넥터를 포함하는 다른 타입의 커넥터에도, 필요에 따라 변경을 가하여, 마찬가지록 적용될 수 있다. 따라서, 개시되는 본 발명의 추가적인 대안물, 수정물, 및 개선물은, 앞서 명백히 설명되지 않았을 지라도, 본 발명의 사상 및 범위 내에 있도록 의도되고 암시되어 있다.

Claims (21)

  1. 양면의 범용 직렬 버스 커넥터(double-sided universal serial bus connector)로서,
    (a) 제 1 면에 제 1 세트의 전기적 콘택들을 구비하고 제 2 면에 솔더 패드들을 구비하며, 그리고 신호 트레이스들을 구비한 제 1 인쇄 회로 기판(PCB)과; 그리고
    (b) 제 1 면에 제 2 세트의 전기적 콘택들을 구비하고 제 2 면에 단자들을 구비한 제 2 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하여 구성되며,
    여기서 상기 솔더 패드들은 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들과 반대방향에 있고, 상기 단자들은 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들과 반대방향에 있으며, 상기 콘택들의 제 2 세트로부터 선택된 콘택들은 선택된 단자들에 연결되고,
    상기 제 1 인쇄 회로 기판은 상기 단자들을 사용해 상기 제 2 인쇄 회로 기판에 접합되어 상기 범용 직렬 버스 커넥터가 리버서블 커넥터가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 전기적 콘택들과 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들은 서로 반대방향에 있는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 세트 혹은 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 콘택들이 상기 신호 트레이스들에 연결되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 인쇄 회로 기판과 상기 제 2 인쇄 회로 기판은 상기 단자들을 상기 솔더 패드들에 솔더링시킴으로써 접합되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  5. 제1항에 있어서,
    (c) 상기 제 2 인쇄 회로 기판 상에 복수의 여분의 기계적 단자(mechanical redundant terminal)들을 더 포함하고,
    상기 복수의 여분의 기계적 단자들은 상기 제 1 인쇄 회로 기판 상의 여분의 솔더 패드들에 솔더링되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  6. 제5항에 있어서,
    여분의 기계적 단자가 또한 전기적으로도 여분의 단자인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 PCB 및 상기 제 2 PCB는 공통 몰딩 혹은 캡슐링 몸체에 통합되어 패키징되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 커넥터.
  8. 삭제
  9. 제1항의 양면의 범용 직렬 버스 커넥터를 포함하는 휴대용 전자 카드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 휴대용 전자 카드는 스마트 카드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 휴대용 전자 카드는 휴대용 저장 카드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 세트 및 제 2 세트의 전기적 콘택들은 상기 휴대용 전자 카드의 표면에 대해 함몰되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드.
  13. 휴대용 저장 카드로서,
    (a) 제 1 세트의 전기적 콘택들과, 그리고 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들과 반대방향에 있는 제 2 세트의 전기적 콘택들을 포함하는 리버서블 범용 직렬 버스 커넥터(reversible universal serial bus connector)와;
    (b) 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들이 장착되는 컴포넌트 면과, 그리고 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들이 제공되는 콘택 면을 구비하는 메인 인쇄 회로 기판과; 그리고
    (c) 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들이 제공되는 콘택 면과, 그리고 단자들이 제공되는 단자 면을 구비하는 비아 인쇄 회로 기판을 포함하여 구성되고,
    여기서, 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들은 상기 단자 면 상의 단자들에 선택적으로 연결되고, 그리고 상기 메인 인쇄 회로 기판은 상기 단자들을 사용하여 상기 비아 인쇄 회로 기판에 접합되는 것을 특징으로 하는 휴대용 저장 카드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 전기적 콘택들 혹은 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 전기적 콘택들은 와이어를 사용하기 보다는 신호 트레이스들을 사용하여 상기 컴포넌트 면 상의 선택된 컴포넌트들에 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 저장 카드.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 메인 인쇄 회로 기판과 상기 비아 인쇄 회로 기판은 공통 몰딩 몸체에 패키징되는 것을 특징으로 하는 휴대용 저장 카드.
  16. 양면의 범용 직렬 버스 커넥터를 구비한 휴대용 전자 카드를 조립하는 방법으로서,
    (a) 솔더 패드들 및 신호 트레이스들을 갖는 제 1 인쇄 회로 기판을 제공하는 단계와, 상기 제 1 인쇄 회로 기판의 상부 면에는 컴포넌트들이 장착되고;
    (b) 제 1 세트의 전기적 콘택들을 상기 제 1 인쇄 회로 기판의 하부 면에 제공함으로써, 상기 범용 직렬 버스 커넥터의 제 1 콘택 영역을 형성하는 단계와;
    (c) 제 2 인쇄 회로 기판을 제공하는 단계와, 상기 제 2 인쇄 회로 기판은 상기 제 2 인쇄 회로 기판의 하부 면 상에 단자들을 구비하고;
    (d) 상기 제 2 인쇄 회로 기판의 상부 면에 제 2 세트의 전기적 콘택들을 제공함으로써 상기 범용 직렬 버스 커넥터의 제 2 콘택 영역을 형성하는 단계와; 그리고
    (e) 전기적 와이어를 사용하기 보다는 상기 신호 트레이스들을 사용하여 상기 제 1 세트의 전기적 콘택들 혹은 상기 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 전기적 콘택들을 선택된 컴포넌트들에 연결하는 단계
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 선택된 전기적 컨택들을 선택된 컴포넌트들에 연결하는 단계는,
    상기 제 2 세트의 전기적 콘택들로부터 선택된 전기적 콘택들을 상기 제 2 인쇄 회로 기판의 하부 면에서의 선택된 단자들에 연결시키는 것과, 그리고 상기 선택된 단자들을 상기 제 1 인쇄 회로 기판 상의 솔더 패드들에 솔더링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    (f) 상기 제 1 인쇄 회로 기판과 상기 제 2 인쇄 회로 기판을 공통 몰딩 몸체에 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 휴대용 전자 카드는 스마트 카드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 휴대용 전자 카드는 저장 카드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 양면의 범용 직렬 버스 커넥터는 리버서블 커넥터인 것을 특징으로 하 는 휴대용 전자 카드 조립 방법.
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