KR101425931B1 - 인터포저 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터미널에 외력이 반복적으로 작용하는 경우에도 터미널의 탄성의 변화가 없으며 형상을 유지할 수 있음은 물론 하우징에서 터미널이 분리되지 않는 구조를 갖는 인터포저 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 인터포저는 다수의 도전성 패턴이 형성된 기판; 절연성 재료로 구성되며, 기판에 대응한 상태로 배치된 하우징; 하우징의 내부 공간에 독립적으로 배치되며, 일부 영역은 하우징의 외부로 노출되어 기판의 도전성 패턴에, 그리고 또 다른 일부 영역은 하우징의 외부로 노출되어 외부 기판에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 터미널을 포함한다. 여기서, 터미널은 하우징에 고정된 상태에서 일부 영역이 하우징 외부로 노출된 고정부 및 고정부에서 연장된 접합부로 이루어진다. 또한, 하우징은 터미널 노출 공간을 포함하되, 터미널 노출 공간은 인접한 다른 터미널 노출 공간과 소정의 간격을 유지하며, 상단 및 하단이 개방되어 있어 터미널의 접합부를 외부로 노출시킨다.

Description

인터포저 및 그 제조 방법{Interposer and method for manufacturing the same}

본 발명은 인터포저 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 제조 공정을 단순화할 수 있고 터미널의 변형을 방지할 수 있는 구조를 갖는 인터포저 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 외부의 장치와 인쇄 회로 기판 간의 전기적인 연결을 구현하기 위하여 보드 투 보드 방식의 컨넥터(Board To Board type connector)가 사용된다. 이 보드 투 보드 방식의 컨넥터는 도전성 패턴이 포함된 플렉시블 인쇄 회로 기판("FPCB")과 인쇄 회로 기판을 전기적으로 연결한다.

FPCB를 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결하기 위하여 사용되는 컨넥터는 비교적 부피가 크기 때문에 컨넥터가 장착되는 전자 장치의 부피가 커진다는 문제를 갖고 있다. 또한, 컨넥터의 하우징 내에 다수의 콘택트를 미세한 간격을 유지한 상태로 배치시켜야 하며, 또한 어느 한 콘택트에 변형이 발생하는 경우, FPCB와 인쇄 회로 기판의 완전한 전기적 접속을 기대할 수 없다.

외부 케이블의 한 종류로써, 위와 같은 문제점을 갖고 있는 컨넥터를 이용하지 않고 인쇄 회로 기판 상에 직접 실장되어 인쇄 회로 기판의 패턴에 전기적으로 연결되는 인터포저(interposer; 물론 외부 장치에 연결)가 개발, 사용화되고 있다. 이 인터포저는 인쇄 회로 기판 상에 장착된 클램프(예를 들어, 본 출원인에 의하여 출원된 특허출원 제10-2012-0115618호의 "표면 실장형 클램프")에 의하여 인쇄 회로 기판의 패턴과 전기적으로 그리고 고정적으로 연결된다.

본 발명은 터미널에 외력이 반복적으로 작용하는 경우에도 터미널의 탄성의 변화가 없으며 형상을 유지할 수 있음은 물론 하우징에서 터미널이 분리되지 않는 구조를 갖는 인터포저를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절연 테이프와 같은 부가적인 구성 부재를 포함하지 않으면서도 절연 효과를 얻을 수 있는 구조를 갖는 인터포저를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 기능적, 구조적 특징을 갖는 인터포저를 간단하게 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 인터포저는 다수의 도전성 패턴이 형성된 기판; 절연성 재료로 구성되며, 기판에 대응한 상태로 배치된 하우징; 하우징의 내부 공간에 독립적으로 배치되며, 일부 영역은 하우징의 외부로 노출되어 기판의 도전성 패턴에, 그리고 또 다른 일부 영역은 하우징의 외부로 노출되어 외부 기판에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 터미널을 포함한다.

여기서, 터미널은 하우징에 고정된 상태에서 일부 영역이 하우징 외부로 노출된 고정부 및 고정부에서 연장된 접합부로 이루어진다. 또한, 하우징은 터미널 노출 공간을 포함하되, 터미널 노출 공간은 인접한 다른 터미널 노출 공간과 소정의 간격을 유지하며, 상단 및 하단이 개방되어 있어 터미널의 접합부를 외부로 노출시킨다.

이와 함께, 하우징은 인접한 2개의 터미널 노출 공간 사이에 배치된 연결 공간을 더 포함할 수 있다.

한편, 하우징 외부로 노출된 각 터미널의 고정부 상부 면에는 솔더 볼이 형성되어 터미널이 솔더 볼을 통하여 기판의 패턴과 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른, 클램프를 통하여 외부의 기판에 실장되는 인터포저의 제조 방법은 프레임에 터미널이 연결된 구조의 터미널 조립체를 제조하는 단계; 터미널 조립체를 몰드 상에 배치한 후, 성형 공정을 통하여 터미널의 고정부의 일부 영역 및 접합부를 외부로 노출시키는 상태로 하우징을 터미널 조립체에 일체로 형성하는 단계; 절단 공정을 통하여 터미널 조립체의 프레임을 제거하여, 내부에 각 터미널이 독립적으로 배치된 상태로 하우징을 분리하는 단계; 및 터미널을 기판의 도전성 패턴에 접합시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법에서 사용된 터미널 조립체는 외곽 프레임 및 외곽 프레임의 내부에 배치된 인접한 터미널들을 연결하고 최외곽 터미널을 외곽 프레임에 연결하는 연결 프레임으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 하우징은 터미널의 일부 영역을 외부로 노출시키는 터미널 노출 공간 및 인접한 2개의 터미널 노출 공간 사이에 배치되어 터미널 조립체의 연결 프레임의 일부 영역을 외부로 노출시키는 연결 공간을 포함한다.

여기서, 하우징 분리 단계는 하우징의 연결 공간을 통하여 외부로 노출된 터미널 조립체의 연결 프레임 그리고 외곽 프레임에 대한 절단, 제거 공정을 통하여 진행될 수 있다.

특히, 터미널을 기판의 도전성 패턴에 접합시키는 단계는, 터미널 중 하우징 외부로 노출된 고정부 상에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및 솔더 볼을 통하여 터미널의 고정부와 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하며, 따라서 최종적인 인터포저가 제조된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 인터포저는 외력이 반복적으로 작용하는 경우에도 터미널의 탄성의 변화가 없으며 형상을 유지할 수 있으며, 또한 하우징과 터미널의 접합 상태가 해제되지 않는다.

특히, 본 발명에 따른 인터포저는 절연 테이프와 같은 구성 부재를 포함하지 않으면서도 터미널 간의 절연 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 인터포저 제조 방법은 위와 같은 기능적, 구조적 특징을 갖는 인터포저를 간단하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인터포저의 일부를 도시한 부분 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 하우징의 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 인터포저 제조 방법을 단계적으로 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터포저의 구성 및 제조 방법을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인터포저의 일부를 도시한 부분 단면도로서, 편의상 인쇄 회로 기판(도시되지 않음)에 전기적으로 연결되는 부분만을 도시하였다. 한편, 도 1에서는 각 구성 요소를 명확하게 도시하기 위하여 서로 접촉하는 구성 요소를 분리한 상태로 도시하였다.

본 발명의 실시예에 따른 인터포저(100)는 표면에 형성된 도전성 패턴(112)과 도전성 패턴(112)의 종단에 형성된 콘택(111)을 포함하는 플렉서블 인쇄 회로 기판(110; 이하, "FPCB"라 칭함), FPCB(110)의 하부에 위치하는 하우징(200) 및 하우징(200) 내에 고정적으로 배치된 다수의 터미널(400)을 포함한다.

여기서, FPCB(110)의 구조 및 기능은 일반적인 인터포저를 구성하는 FPCB의 구조 및 기능과 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.

도 2는 도 1에 도시된 하우징(200)의 사시도로서, 편의상 하우징(200)에 장착된 터미널(도 1의 400)은 도시하지 않았다. 또한, 도 1에서는 도 2와 달리 터미널(400)의 일부가 노출되는 다수의 터미널 노출 공간(210) 중 일부만을 도시하였다.

절연 재료로 이루어진 하우징(200)은 예를 들어, 매트릭스 형태로 배치된 다수의 터미널 노출 공간(210)을 포함하며, 각 터미널 노출 공간(210)은 인접한 다른 터미널 노출 공간과 소정의 간격을 두고 배치된다. 여기서, 다수의 터미널 노출 공간(210)의 배열 상태는 FPCB(110)의 콘택(111)의 배치 및 외부 인쇄 회로 기판의 도전성 패턴의 정렬 상태에 따라 결정되어야 함은 물론이다.

각 터미널(400)은 하우징(200)의 터미널 노출 공간(210)에 인접한 영역에 고정적으로 위치한다. 여기서, 도 1에서는 터미널(400)이 하우징(200) 내에 고정된 고정부(410) 및 고정부(410)에서 연장되어 하우징(200)의 터미널 노출 공간(210)을 통하여 노출된 곡면 형상의 접합부(420)로 이루어진 형상을 갖고 있음을 도시하고 있으나, 터미널(400)의 형상은 이에 제한되지 않는다.

한편, 하우징(200)의 터미널 노출 공간(210)은 그 상단 및 하단이 개방되어 있으며, 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 터미널 노출 공간(210)의 인접 영역에 고정된 배치된 터미널(400)의 일부, 특히 접합부(420)는 그 하단이 하우징(200)의 외부로 노출된다. 여기서, 터미널(400)의 고정부(410)에 대응하는 하우징(200)의 상부 일부 영역은 제거되며, 따라서 터미널(400)의 고정부(410)의 상부면 일부는 외부로 노출된다.

하우징(200)의 일부 영역, 즉 터미널(400)의 고정부(410)에 대응하는 영역에는 상단에는 솔더 볼(도 1의 300)이 배치되어 있다. 이 솔더 볼(300)의 하단은 터미널(400)의 고정부(410)의 노출된 상부면과 접촉되며, 상단은 FPCB(100)의 평면에 형성된 대응 콘택(111)과 접합된다(여기서, "상단" 및 "하단"은 도면 기준임). 따라서, 각 터미널(400)은 솔더 볼(300)을 통하여 FPCB(110)의 도전성 패턴(111)과 전기적으로 연결된다.

이러한 구조의 인터포저(100)는 클램프에 의하여 고정된 상태에서, 하우징(200)의 터미널 노출 공간(210)을 통하여 외부로 노출된 터미널(400)의 접합부(420)가 외부 인쇄 회로 기판의 도전성 패턴/콘택에 접촉/접합됨으로써 외부 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결된다.

한편, 하우징(200)은 인접한 2개의 터미널 노출 공간(210) 사이에 배치된 연결 공간(211)을 포함한다. 하우징(200)에 형성된 이 연결 공간(211)의 기능은 후술하기로 한다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 인터포저(100)의 기능 및 구조적인 특징을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 인터포저(100)에서, 다수의 터미널(400)은 절연 재료로 이루어진 하우징(200) 내에 소정 간격을 두고 독립적으로 배치되어 있으며, 특히 외부 인쇄 회로 기판과 접합되는 접합부(420)만이 하우징(200)의 외부로 노출되어 있다. 따라서, 터미널의 모든 부분이 외부로 노출되는 구조와는 달리, 이웃하는 터미널(400) 간의 접촉은 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 인터포저(100)에서는 다수의 터미널(400)이 기판의 기능을 수행하는 절연 하우징(200) 내에 분리 상태로 배치되어 있기 때문에 절연 테이프와 같은 부가적인 절연 부재를 별도로 사용할 필요가 없다.

한편, 터미널(400)은 외부 인쇄 회로 기판과 접속하는 부분(즉, 접합부(420))를 제외한 고정부(410)가 하우징(200)의 내에 고정적으로 위치한다. 이러한 구조에서는, 클램프를 통하여 인터포저(100)가 외부 인쇄 회로 기판에 장착 또는 외부 인쇄 회로 기판에서 분리되는 과정에서 의도하지 않은 외력이 터미널(400)에 작용할지라도 터미널(400)이 하우징(200)으로부터 분리되지 않으며, 따라서 인터포저(100)는 정상적인 구조를 유지할 수 있다.

이하에서는 도 1에 도시된 인터포저(100)의 제조 방법을 각 도면을 통하여 설명한다.

여기서, 위에서 설명한 바와 같이, FPCB(110)의 구조는 일반적인 인터포저를 구성하는 FPCB 와 동일하며, 따라서 이하에서는 하우징(200)과 터미널(400)의 조립체의 제조 과정을 위주로 하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 인터포저 제조 방법을 단계적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 3b 및 도 3c는 터미널(400)의 형상을 명확하게 도시하기 위하여 터미널 조립체(410) 및 하우징(200)을 뒤집어서 도시하였다.

먼저, 프레스 공정을 통하여 다수의 터미널(400)이 매트릭스 형태로 배치된 터미널 조립체(410)를 제조한다(도 3a). 이 터미널 조립체(410)는 금속 재료로 이루어지며, 다각형의 외곽 프레임(411), 외곽 프레임(411)의 내부에 배치된 다수의 터미널(400), 다수의 터미널(400)을 외곽 프레임(411)에 연결하기 위한 연결 프레임(412)을 포함한다. 한편, 각 터미널(400)의 표면에는 도전성이 우수한 재료로 코팅될 수 있다.

여기서, 연결 프레임(412)은 인접한 2개의 터미널(400)을 연결하는 연결 프레임과 터미널(400)을 외곽 프레임(411)에 연결하는 연결 프레임으로 구분된다.

이와 같이 제조된 터미널 조립체(410)를 몰드 상에 배치한 후, 성형 공정, 바람직하게는 인서트 사출 공정을 통하여 하우징(200)을 터미널 조립체(410)와 일체로 형성한다(도 3b의 상태).

여기서, 몰드는 도 2에 도시된 형상을 갖는 하우징(200)이 제조되도록 설계된다. 이러한 몰드의 설계는 사출 성형 분야의 지식을 가진 자에게 알려진 것이며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 하우징(200)은 터미널 조립체(410)의 중앙 영역, 즉 터미널(400)이 정렬되고 연결 프레임(412)이 배치된 외곽 프레임(411)의 내부에 위치한다. 또한, 각 터미널(400) 및 연결 프레임(412)은 하우징(200)에 형성된 터미널 노출 공간(210) 및 연결 공간(211)을 통하여 각각 외부로 노출된다.

이후, 절단 공정을 통하여 외곽 프레임(411) 및 연결 프레임(412)을 제거한다. 즉, 절단 공구를 통하여 외곽 프레임(411)에 연결된 연결 프레임(412)을 제거하고, 또한 하우징(200)의 터미널 노출 공간(210) 사이에 형성된 연결 공간(211)을 통하여 하우징(200) 외부로 노출된, 인접한 2개의 터미널(400)을 연결하는 연결 프레임(412)을 제거함으로써 도 3c에 도시된 하우징(200)이 최종적으로 제조된다.

도 3c에 도시된 하우징(200) 내에는 각 터미널(400)의 고정부(도 1의 410)가 고정되며, 접합부(도 1의 420)는 터미널 노출 공간(210)을 통하여 외부로 노출된다. (물론, 위에서 설명한 바와 같이, 터미널(400)의 고정부의 상부면은 외부로 노출됨).

이와 같이 제조된 하우징(200)과 터미널(400)의 조립체의 소정 영역, 즉 각 터미널(400)의 고정부가 노출된 하우징(200) 상에 솔더 볼(도 1의 300)을 형성하고, 솔더 볼을 FPCB(도 1의 110)에 형성된 패턴(도 1의 112)의 종단(111)에 접합함으로써 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 인터포저(100)가 최종적으로 제조된다.

본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예들 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.

Claims (9)

1. 클램프를 통하여 외부의 기판에 실장되는 인터포저에 있어서,
   다수의 도전성 패턴이 형성된 기판;
   절연성 재료로 구성되며, 기판에 대응한 상태로 배치되고 적어도 하나의 터미널 노출 공간이 형성된 하우징;
   선형 부재로서 하우징의 내부 공간에 독립적으로 배치되되, 일 단부는 고정된 상태로 하우징의 상부 절개부를 통하여 외부로 노출되어 고정부의 기능을 수행하고, 또 다른 단부는 하우징의 터미널 노출 공간을 통하여 외부로 노출되어 외부 기판에 전기적으로 연결된 접합부의 기능을 수행하는, 적어도 하나의 터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 하우징은 인접한 2개의 터미널 노출 공간 사이에 배치된 연결 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저.
4. 제 1 항에 있어서, 하우징 외부로 노출된 각 터미널의 고정부 상부면에는 솔더 볼이 형성되어 터미널이 솔더 볼을 통하여 기판의 패턴과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 인터포저.
5. 클램프를 통하여 외부의 기판에 실장되는 인터포저의 제조 방법에 있어서,
   프레임에 터미널이 연결된 구조의 터미널 조립체를 제조하는 단계;
   터미널 조립체를 몰드 상에 배치한 후, 성형 공정을 통하여 터미널의 고정부의 일부 영역 및 접합부를 외부로 노출시키는 상태로 하우징을 터미널 조립체에 일체로 형성하는 단계;
   절단 공정을 통하여 터미널 조립체의 프레임을 제거하여, 내부에 각 터미널이 독립적으로 배치된 상태로 하우징을 분리하는 단계; 및
   터미널을 기판의 도전성 패턴에 접합시키는 단계를 포함하는 인터포저 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 터미널 조립체는 외곽 프레임 및 외곽 프레임의 내부에 배치된 인접한 터미널들을 연결하고 최외곽 터미널을 외곽 프레임에 연결하는 연결 프레임으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인터포저 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 하우징은 터미널의 일부 영역을 외부로 노출시키는 터미널 노출 공간 및 인접한 2개의 터미널 노출 공간 사이에 배치되어 터미널 조립체의 연결 프레임의 일부 영역을 외부로 노출시키는 연결 공간을 포함하는 인터포저 제조 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 하우징 분리 단계는 하우징의 연결 공간을 통하여 외부로 노출된 터미널 조립체의 연결 프레임 그리고 외곽 프레임에 대한 절단, 제거 공정을 통하여 진행되는 것을 특징으로 하는 인터포저 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 터미널을 기판의 도전성 패턴에 접합시키는 단계는,
   터미널 중 하우징 외부로 노출된 고정부 상에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및
   솔더 볼을 통하여 터미널의 고정부와 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 제조 방법.

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