KR101585583B1 - 전기 접촉 단자 - Google Patents

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Abstract

전기 접촉 단자가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전기 접촉 단자는 탄성 코어, 탄성 코어의 외측을 감싸도록 형성되고 탄성 코어와 결합되는 금속층 및 금속층의 양 측면에 서로 이격 배치되되, 금속층에 에칭에 의해 형성되는 복수 개의 절연층을 포함하되, 복수개의 절연층은 전기 접촉 단자를 기판에 리플로우 솔더링에 의하여 결합할 때 발생하는 납오름 높이를 제어하기 위해 기판의 상부면으로부터 소정 높이만큼 이격된 위치에 형성되고, 전기 접촉 단자는 2mm이하의 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 접촉 단자{Electric contact terminal}
본 발명은 전기 접촉 단자에 관한 것이다.
표면 실장 기술(Surface Mount Technology: SMT)은 전자 부품을 인쇄회로 기판(PCB) 위에 올려놓고 고온을 인가하여 부착시키는 자동화 기술이다. 이러한 SMT공정을 통해 전자 부품간의 전기적 접촉 품질의 향상, 공정 시간의 단축, 제품의 초소형화가 더욱 가능하게 되었다.
전자 부품과 회로 기판 또는 전자 부품과 전자 부품 간의 접합을 위해서 그 사이에 도전성 접촉 단자가 개입될 수 있다. 도전성 접촉 단자는 리플로우 솔더링에 의하여 PCB 기판에 실장되는 제품이다.
일반적으로 접합부의 높이는 회로에 따라 다양하기 때문에, 도전성 접촉 단자는 접합부의 높이에 맞게 변형되어 적용되거나, 탄성을 가진 금속성의 접촉 소자가 사용되는 경우가 있었다.
또한, 접합면 자체가 불균일하거나 접합 치수가 맞지 않음에 따른 전기적 접속 불량의 문제를 방지하기 위하여 이러한 접합 부위에는 탄성이 있는 도전성 접촉 단자를 개입시킬 필요가 있었다.
리플로우 솔더링이 포함되는 표면 실장 공정은 180 ~ 270℃의 고열에서 진행된다. 통상의 도전성 재료를 단순히 사용할 경우에는 제품이 변형되어 도전성을 상실하여 실제적으로 도전성 접촉 단자로서의 역할을 할 수 없기 때문에, 표면 실장 공정에 적합한 접촉 단자를 사용할 필요가 있다.
그래서, 접촉 단자의 열변성을 방지하기 위하여 탄성력이 있는 금속 재질의 도전성 접촉 단자를 사용한다.
그러나, 종래의 도전성 접촉 단자는 리플로우 솔더링 시 측면에 납오름이 커지게 되면 도전성 접촉 단자의 탄성력이 저하된다.
본 발명의 일 실시예는 리플로우 솔더링할 때 양 측면에 생기는 납오름 높이를 제어할 수 있는 전기 접촉 단자를 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 일 실시예는 양 측면에 리플로우 솔더링할 때 납오름이 생겨도 탄성력을 유지하기 위한 전기 접촉 단자를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 본 발명의 일 측면에 따르면 전기 접촉 단자로서, 탄성 코어, 상기 탄성 코어의 외측을 감싸도록 형성되고 상기 탄성 코어와 결합되는 금속층 및 상기 금속층의 양 측면에 서로 이격 배치되되, 상기 금속층에 에칭에 의해 형성되는 복수 개의 절연층을 포함하되, 상기 복수개의 절연층은 전기 접촉 단자를 기판에 리플로우 솔더링에 의하여 결합할 때 발생하는 납오름 높이를 제어하기 위해 상기 기판의 상부면으로부터 소정 높이만큼 이격된 위치에 형성되고, 상기 전기 접촉 단자는 2mm이하의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 접촉 단자를 제공한다.
이때, 상기 복수 개의 절연층은 상기 금속층 상에 에칭에 의해 형성될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 절연층은 상기 전기 접촉 단자를 기판에 리플로우 솔더링에 의하여 결합할 때 발생하는 납오름 높이를 제어하기 위해 상기 기판의 상부면으로부터 소정 높이만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 절연층은 상기 리플로우 솔더링 시 납오름이 상기 절연층을 지나 형성되지 않도록 상기 상부면에 대하여 상측 방향으로 소정의 높이를 갖을 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 절연층은 상기 전기 접촉 단자의 높이 방향으로 상기 전기 접촉 단자의 중앙부에 위치될 수 있다.
이때, 상기 전기 접촉 단자는 2㎜ 이하의 높이를 가질 수 있다.
이때, 상기 탄성 코어 및 상기 금속층 사이에 상기 탄성 코어를 감싸도록 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층의 외측을 감싸도록 형성되는 내열필름을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 탄성 코어의 중앙에 형성된 관통공을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탄성 코어를 제공하는 단계 및 상기 탄성 코어의 외측면에 금속층을 결합시키는 단계를 포함하되, 상기 금속층은 금속 필름을 제공하는 단계; 상기 금속 필름에 마스킹 테이프를 결합하는 단계; 상기 금속 필름을 에칭액에 담궈 에칭하는 단계; 상기 금속 필름에 결합된 마스킹 테이프를 제거하는 단계에 의하여 제공되는 상기 금속 필름을 상기 탄성 코어 결합 단계를 포함하는 전기 접촉 단자의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자는 측면에 형성된 절연층을 통하여 리플로우 솔더링을 할 때 납오름의 높이를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자는 절연층이 소정의 높이에 배치되어 리플로우 솔더링을 하여도 탄성력을 유지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용홈이 형성된 전기 접촉 단자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 전기 접촉 단자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자의 금속층의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.
도 6은 도 5에서 금속 필름을 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자의 사시도이다. 도 2는 도 1에서 A-A 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자(10)는 탄성 코어(20), 금속층(30), 절연층(31), 내열필름(40) 및 코팅층(50)을 포함할 수 있다.
탄성 코어(20)는 내부 중앙에 관통공(22)이 형성된 튜브형상으로 단면은 사각형 또는 원형 등으로 이루어질 수 있다. 탄성 코어(20)는 실리콘 고무, 가교된 천연 고무 또는 가교된 합성 고무로 이루어질 수 있다. 표면 실장 공정이 180 ~ 270℃의 고온에서 진행되는 공정임을 고려할 때 탄성 코어(20)는 열에 의해 코어가 변성되지 않도록 내열성 있는 재료를 사용한다.
탄성 코어(20)는 전도성 탄성 코어 또는 비전도성 탄성 코어가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자(10)에서 비전도성 탄성 코어(20)가 사용되는 경우 금속층(30)이 전기 전도성을 갖고, 전도성 탄성 코어(20)가 사용되는 경우 금속층(30) 및 전도성 탄성 코어(20)가 모두 전기 전도성을 갖게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자의 탄성 코어는 실리콘 탄성 코어(20)로 구성될 수 있다. 실리콘 탄성 코어(20)는 압출, 고무 금형 또는 열프레스에 의한 방법으로 성형된다. 구체적으로 두께가 4mm 이상인 경우에는 압출에 의한 제조방법이 적합하고, 두께가 3 mm 이하인 경우에는 열프레스에 의한 몰딩 방식이 적합하다.
도 1을 참조하면, 탄성 코어(20)의 외측에는 탄성 코어의 외측을 감싸도록 형성되는 코팅층(50)이 더 포함될 수 있다. 코팅층(50)은 탄성 코어(20) 및 이하 설명할 내열 필름(40) 사이에 위치하여 탄성 코어(20)와 내열 필름(40)을 신뢰성 있게 접착시켜준다. 코팅층(50)은 리플로우 솔더링 온도에서도 접착력의 변화가 없어야 하며 항상 탄성을 유지해야 한다.
코팅층(50)은 액상 실리콘 고무가 경화에 의해 형성될 수 있다. 액상 실리콘 고무는 경화되면서 대향하는 대상물과 접착하며 경화 후 탄성을 유지한다.
도 2를 참조하면, 탄성 코어의 관통공(22)은 사각형 또는 다각형이나 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 도 4를 볼 때, 관통공의 변형예로서 관통공이 사각형으로 형성되는 경우 관통공(22a)의 양측 부분은 상부 쪽으로 갈수록 좁아지는 형상으로 경사진다. 또한 이에 대응하여 탄성 코어(20)의 외측면도 동일하게 경사지게 형성될 수 있다. 이는 탄성 코어(20)의 상측면에 가해지는 압력이 탄성 코어(20)의 양 측면 외부로 분산되어 탄성 코어의 상부가 한쪽으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 코팅층(50)의 외측에는 코팅층의 외측을 감싸도록 형성되는 내열 필름이 더 포함될 수 있다.
내열 필름(40)은 제품이 표면 실장 공정 중의 리플로우 솔더링 공정을 거쳐야 하므로 내열성을 갖는다. 내열 필름의 재질은 폴리에틸렌나프타네이트(PEN) 폴리페닐솔페이드(PPS), 폴리이미드(PI) 등이 사용된다.
탄성 코어(20)를 접착제가 도포된 내열 필름(으로 감싼 후 코어 모양과 유사한 금형에 삽입 후 열을 가하면 경화되면서 탄성 코어와 내열 필름이 접착된다. 내열 필름에 금속 성분을 코팅하면 내열 필름이 통전된다.
도 1을 참조하면, 탄성 코어(20)는 탄성 코어(20)의 외측을 감싸도록 형성되고 탄성 코어와 결합되는 금속층(30)을 포함할 수 있다.
금속층(30)은 산화가 잘 안되고, 리플로우 솔더링이 용이해야 하므로 금속층(30)의 주성분은 구리이다. 구리는 전기전도도가 좋고 가격이 저렴하다.
금속층(30)은 복수의 금속층(30)으로 이루어질 수 있으며 적어도 하나의 금속층(30)은 구리 도금에 의해 형성된다. 금속층(30)의 최외각 표면은 부식 방지 및 리플로우 솔더링이 잘 되게 주석, 은 또는 금 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 금속층(30)이 내열 필름(40)과의 강한 접착력, 좋은 전기 전도도 및 강한 솔더링 강도를 갖기 위하여 내열 필름(40) 위에 금속을 코팅한 후 그 위에 구리 도금을 하고 그 위에 주석을 도금할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속층(30)의 양 측면에는 복수개의 절연층(31)이 형성된다. 복수개의 절연층(31)은 금속층(30)의 양 측면에 서로 이격 배치되어 절연층(31) 사이를 통해 전기 접촉 단자의 상하 통전이 가능하다. 복수개의 절연층(31)은 금속층 상에 에칭에 의해 형성된다. 절연층(31)은 사각형 또는 원형 등으로 이루어질 수 있다.
복수개의 절연층(31)은 전기 접촉 단자(10)의 하부면으로부터 소정의 높이만큼 이격된 위치에 형성된다. 이는 전기 접촉 단자(10)를 기판에 리플로우 솔더링에 의하여 결합할 때 납오름이 발생하는데 이러한 납오름의 높이를 제어하기 위함이다. 따라서 전기 접촉 단자(10)와 기판이 결합되는 경우에는 기판의 상부면으로부터 소정의 높이만큼 이격된 위치에 복수개의 절연층(31)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용홈(25)이 형성된 전기 접촉 단자(10)의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 탄성 코어(20)의 하측면 중앙에는 수용홈(25)이 형성된다. 수용홈(25)은 다각형 등으로 형성될 수 있다. 수용홈(25)은 코팅층(50)이 경화되면서 나오는 누출물을 수용할 수 있다. 수용홈(25)은 탄성 코어(20)의 중앙에 위치하므로 내열 필름(40)의 양단을 손 쉽게 조정하는데 사용된다.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 전기 접촉 단자의 단면도이다.
도 4를 참조하면 탄성 코어(20)의 양측 모서리는 각각 라운드 형상이고 상부방향으로 갈수록 단면이 줄어들어 마치 사다리꼴 모양과 유사하게 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 취급이 용이할 뿐 아니라 전기 접촉 단자(10)가 인쇄회로 기판 등에 솔더링 된 후 대상물과 조립되는 과정에서 양 측면에서의 걸림을 방지할 수 있다.
도 4에서 볼 때, 복수개의 절연층(31)은 전기 접촉 단자(10)의 높이를 H라고 할 때 전기 접촉 단자(10)의 하부면에서 부터 상부방향으로 높이가 L1인 곳에 절연층(31)의 하단면이 형성된다. 따라서 복수개의 절연층(31)에 의해 납오름의 높이는 L1보다 작게 형성된다.
납오름의 높이는 L1보다 작게 형성되는데 납오름의 높이가 너무 작으면 기판과 전기 접촉 단자(10)와의 결합력이 작아질 수 있고 납오름의 높이가 너무 커지면 전기 접촉 단자의 탄성력이 약해진다. 따라서 적절하게 납오름의 높이를 제어하는 것이 중요하다.
절연층(31)의 상단면에서부터 전기 접촉 단자의 상단면까지의 길이는 L2 이고, 절연층(31)의 하단면에서부터 전기 접촉 단자의 상단면까지의 길이는 L3 이다. 납오름의 높이가 최대 L1이 되는 경우 전기 접촉 단자(10)의 탄성력은 L3 만큼의 전자 접촉 단자에서 발생한다.
또한, 납오름이 절연층(31)의 위쪽으로 형성되지 않도록 절연층(31)은 소정의 높이를 갖는다. 절연층(31)의 소정의 높이는 절연층(31)의 하단면에서부터 상단면까지의 높이이고 도 4에서 볼 때, 이를 h라 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전기 접촉 단자(10)는 높이 H가 2mm 이하일 수 있고 전기 접촉 단자(10)는 소형화된 제품에 적용될 수 있다. 이때, 예를 들어 절연층의 높이 h는 0.5mm 일 수 있고, 납오름의 높이는 0.5~0.7mm 보다 낮게 형성되지만 이에 한정되지 않는다.
이렇듯 소형화된 제품에 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자(10)가 사용되는 이유는 납오름의 높이로 인해 쉽게 탄성력을 상실할 수 있어서 납오름의 높이의 제어가 필요하기 때문이다.
복수개의 절연층(31)은 전기 접촉 단자(10)의 높이 방향으로 전기 접촉 단자의 중앙부에 위치될 수 있다. 절연층(31)이 중간 부분에 형성되면 그 위쪽으로 납오름이 형성되지 않아 전기 접촉 단자의 높이(H)의 1/2 정도만이 탄성력을 발생시키므로 전기 접촉 단자는 약 50%의 탄성력을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자(10)의 금속층(30)의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다. 도 6은 도 5에서 금속 필름을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자의 제조방법은 탄성 코어를 제공하는 단계 및 탄성 코어의 외측면에 금속층을 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속층의 제조 방법은 금속 필름을 제공하는 단계(S100), 금속 필름에 마스킹 테이프를 결합하는 단계(S110), 금속 필름을 에칭액에 담궈 에칭하는 단계(S120), 금속 필름에 결합된 마스킹 테이프를 제거하는 단계(S130) 및 금속 필름을 탄성 코어 결합 단계(S140)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 절연층(31)이 형성된 금속층(30)을 제조하는 과정은 먼저 금속 필름에 마스킹 테이프를 결합하는 단계(S100)부터 시작된다. 이때 마스킹 테이프(33)는 열과 횡을 맞춰 빈 공간(도면 미도시)이 형성되어 있다. 마스킹 테이프(33)가 붙여진 부분은 표면이 에칭액으로부터 보호된다.
금속 필름을 에칭액에 담궈 에칭하는 단계(S120)는 금속 필름(32)을 에칭액에 담궈 에칭하면 마스킹 테이프(33)에 형성된 빈 공간은 에칭액으로부터 보호되지 않고 산화되어 에칭된다.
금속 필름(32)에 결합된 마스킹 테이프(33)를 제거(S130)하면 산화되어 녹은 공간에는 절연층(31)이 형성된다. 이렇게 마스킹 테이프(33)가 제거된 금속 필름(32)을 탄성 코어(20)에 결합하여 금속층(30)을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 접촉 단자는 금속층의 측면에 절연층이 형성됨으로써, 기판과 전기 접촉 단자를 리플로우 솔더링 시 납오름의 높이를 제한할 수 있어 전기 접촉 단자가 소형화되는 경우에도 탄성력을 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 전기 접촉 단자 20 : 탄성 코어
22 : 관통공 25 : 수용홈
30 : 금속층 31 : 절연층
32 : 금속 필름 33 : 마스킹 테이프
40 : 내열 필름 50 : 코팅층

Claims (8)

  1. 전기 접촉 단자로서,
    탄성 코어;
    상기 탄성 코어의 외측을 감싸도록 형성되고 상기 탄성 코어와 결합되는 금속층 및
    상기 금속층의 양 측면에 서로 이격 배치되되, 상기 금속층에 에칭에 의해 형성되는 복수 개의 절연층을 포함하되,
    상기 복수개의 절연층은 상기 전기 접촉 단자를 기판에 리플로우 솔더링에 의하여 결합할 때 발생하는 납오름 높이를 제어하기 위해 상기 기판의 상부면으로부터 소정 높이만큼 이격된 위치에 형성되고, 상기 전기 접촉 단자는 2mm이하의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 접촉 단자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서
    상기 복수 개의 절연층은 상기 전기 접촉 단자의 높이 방향으로 상기 전기 접촉 단자의 중앙부에 위치되는 전기 접촉 단자.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 코어 및 상기 금속층 사이에 상기 탄성 코어를 감싸도록 형성되는 코팅층 및
    상기 코팅층의 외측을 감싸도록 형성되는 내열필름을 더 포함하는 전기 접착 단자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 코어의 중앙에 형성된 관통공을 더 포함하는 전기 접촉 단자.
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