KR101636311B1 - 연결 부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축 강성을 감소하기 위하여 적어도 하나의 개구부를 가지는 관형의 쉘을 포함하는 제1 도체(7)를 가지는, 두 컴포넌트들의 전기전도적 연결을 위한 연결 부재를 포함한다.

Description

연결 부재{Connecting Element}
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 정의된 바에 따라서 두 개의 컴포넌트들의 전기전도적 연결을 위하여 그리고 두개의 컴포넌트들 사이의 무선 주파수 신호를 전송하기 위하여, 중심 도체, 외부 도체 및 중심 도체와 외부도체 사이에 배치된 절연 부재를 포함하는 동축(co-axial) 연결 부재에 관한 것이다.
이러한 종류의 연결 부재의 경우에서, 무선 주파수 신호가 두 개의 인쇄된 회로 기판에 평행(parallelism)에 관한 허용 오차(tolerances)와 그들 간 거리에 대한 허용 오차의 범위 내에서 정의된 손실로부터 최대한 자유롭게 전송되는 것을 보장하는 것이 필요하다. 이러한 연결 부재에 의해 충족되어야 하는 추가 요구 사항은 저렴한 제조와 쉬운 조립이어야 한다. 또한, 연결 부재의 축(axial) 및 반지름 치수(radial dimensions)가 가능한 한 작게 유지되어야 한다.
순간에 사용되는 것은 주로 두 가지 디자인의 종류의 연결 부재이다.
반면에, 두 개의 동축(Co-axial) 플러그 인(Plug in) 커넥터에 연결되는, 소위 "불렛(Bullet)"이라 불러지는, 어댑터와 인쇄된 회로 기판에 고정 연결되는 두 개의 동축 플러그인 컨넥터에 의하여 두 개의 인쇄된 회로 기판 간 연결이 만들어진다. 이 어댑터는 축 및 반경 허용 오차가 보상될 수 있고 또한 평행에 관한 허용 오차가 보상될 수 있다. 이 목적을 위하여 사용되는 전형적으로 동축 플러그인 컨넥터는 SMP 커넥터, 미니 SMP 커넥터 및 FMC 커넥터이다.
대안적으로, 전기적 연결은 또한 싱글 도체 및/또는 멀티 도체 구조체(construction), 소위 포고 핀(Pogo Pin), 스프링이 든 접촉 핀에 의하여 두 개의 인쇄된 회로 기판 사이에 만들어 진다. 이런 종류의 스프링이 든 접촉 핀은 슬리브(Sleeve)와 헤드와 슬리브 사이에 지지되는 코일 스프링을 더한 슬리브 내에서 부분적으로 가이드된 헤드를 포함한다. 탄성력과 상대적으로 큰 길이의 스프링에 대한 콜(Call)을 가지기 위해 요구되는 코일 스프링의 단단한 높이와 관련된 속성은 스프링이 든 접촉 핀의 전체 축 높이에 상응하는 악영향을 가진다. 싱글 도체의 스프링이 든 접촉 핀의 사용은 또한 만약 만족할 만한 전기적 성능을 달성할 수 있다면 싱글 핀과 그라운드 핀으로서 역할을 위한 특정 패턴으로 배치되어야 하는 단점을 가지고 있다. 반면에 멀티 도체는 그들의 복잡한 구조체 때문에 결함이 발생하고 비용이 많이 드는 경향이 있다.
US 2007/269999 A1으로부터 알려진 접촉 소켓(10)은 인쇄 회로 기판들을 테스팅하기 위하여 예를 들면 디바이스에서 사용되는 접촉 소켓의 길이 방향(longitudinal direction)으로 탄성있는 복수의 컨택터(Contactors)을 가질 수 있다. 관형의 컨택터는 특히 터미널 범프(bump)와 엘레베이트 터미널(elevated terminal을 잡는 복수의 탄성있는 접지단자(prongs)를 형성하고 단부 또는 단부들(하나의 단부 또는 양쪽 단부 모두)에 종료된 나선형의 홈들(grooves)을 가지고 있다고 개시되어 있다.
US 7,491,069 B1에는 US 2007/26999 A1에서 설명된 것과 같은 접촉 소켓을 위한 컨택터가 알려져 있다. 상기 컨택터는 나선형 슬롯이 이루어지는 중앙에 원통형의 튜브를 포함한다. 자신의 길이 방향 축의 방향에서 컨택터의 변형은 컨택터 회전의 단부 중 적어도 하나에 이르게 한다. 이것은 컨택터와 인쇄 회로 기판 상에 접촉되는 컨택터와 함께 있는 터미널 사이의 상대적인 움직임을 생성한다. 이러한 상대적인 움직임은 터미널이 클린되는 것을 야기한다.
US 5,174,763 A로부터 접촉 장치는 두 개의 인쇄 회로 기판과 접촉을 만들기 위한 복수의 접촉 어셈블리를 가진다. 이 접촉 어셈블리 각각은 다른 프로부에 개구부에 슬라이딩한 하나의 프로브의 핀 부와, 다른 내에서 변위가능한 프로브인 두 프로브를 가진다. 프로브들 사이에 배치된 코일 스프링은 프로브가 서로 강하게 하는 경우 압축되고, 따라서 인쇄 회로 기판 상에서 접촉 패드에 대하여 압력을 받는 프로브와 함께 압력이 생성된다.
US 5,192,213 A로부터 알려진 연결 요소는 두 개의 인쇄 회로 기판과의 접촉을 만들기 위한 것이다. 제1 접촉 부재는 제2 접촉 부재 내부에 배열되 탭들 또는 탄성 부재를 형성하고 그것의 종축 방향에서의 복수의 노치(Notches)를 함께 제공한다. 만약 두 접촉 부재가 함께 가압되는 경우, 탄성 부재의 자유 단부는 b 부분에 내측 테이퍼(tapering)에 슬라이드되고, 상기 탄성 부재는 반경 방향 내측으로 변형된다. 탄성 부재로부터 방사 방향 복원력은 세로축 방향의 복원력으로 다시 전달하고, 접촉 부재의 수형 단자(Male Terminals)은 따라서 스프링 로딩하에서 인쇄된 회로 기판상의 패드에 지지된다.
US 2011/021041 A1에는 인쇄 회로 기판 테스티을 위한 어레이 장치가 알려진다. 상기 어레이(Array)는 도전성 리셉터클(receptacles)이 배열된 시추공(boreholes)을 가지는 기판을 포함한다. 동축 동축 케이블에 각각 접속된 동축 플러그가 리셉터클에 삽입했다. 동축 클러그는 연결을 래치(Latching)하여 소켓에 고정되어 있다.
US 2005/0026512 A1은 일체형 스탬핑 부품의 형태를 취할 스프링 핀을 개시한다.
출발 지점으로서 상기 선행 기술을 가지고, 본 발명의 기초가 되는 목적은 두 컴포넌트의 전기적인 연결을 위한 개선된 연결 부재를 명시하는 것 이였다. 특히, 비록 허용 오차를 보상하는 속성을 가질 지라도, 연결 부재는 저렴한 제조, 에러의 리스크에 단순하거나 없는 구조체 및/또는 쉬운 조립에 의하여 구분될 수 있었다.
이러한 목적은 독립 청구항 1의 주제(Subject matter)의 장점에 의하여 성취될 수 있다. 본 발명에 따른 연결 부재의 유익한 실시예들은 종속 청구항의 주제를 형성하고 다음으로부터 알 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명에 따른 프로비젼(Provision)은 축 강성을 감소하기 위하여 적어도 하나의 개구부를 가지는 관형의 쉘을 가지는 제1 도체를 포함하기 위한 외부 도체를 위해 만들어 지고, 상기 외부 도체는 제1 도체뿐만 아니라 마찬가지로 관형의 형태인 제2 도체(10)를 포함하며, 상기 제1 도체(7)는 전기전도적으로 상기 제2 도체(10)와 접촉되고, 전기전도적 접촉은 또한 축 방향으로 이동하며, 상기 제2 도체는 단단한 관형의 쉘을 가진다. 이러한 것은 바람직하게는 한 조각, 구조체, 연결되기 위한 두 개의 컴포넌트들의 위치에 관한 허용 오차를 보상하는 가장 단순하게 가능한 도체에 의하여 만들어진 두 개의 컴포넌트들 사이의 전기적 연결이 그것의 구조적 디자인 때문에 이 도체의 변형에 의하여 야기되는 장점을 가지고 있다. 특히, 좋은 전송 특성은 무선 주파수 신호를 위해 보장되고, 특별히 하나 또는 복수의 개구부에 의하여 특징된 도체를 통하여 좋은 전송 특성이 보장된다.
쉘도체의 축 강성이 매우 낮은 경우에는 두 컴포넌트들이 핏(fit)될 때 발생되는 힘은 특히 두 컴포넌트의 위치에 대한 허용 오차(Tolerances)에 필요한 축 방향으로 쉘의 변형을 야기한다.
관형의 쉘의 축 강성을 줄기는 쉽고, 값싸고 효과적으로 가능한 방식은 나선형 경로를 따르는 (적어도) 하나의 개구부를 포함하는 것이다.
본 발명에 따라 "나선 경로(helical Path)"에 의한 것은 축과 쉘의 원주 방향(Circumferential direction)으로 연장한 개구부(개구부의 시작과 끝이되는 지점이라 함)에 따르는 경로이다.
본 발명에 따른 이런 종류의 연결 부재의 특히 바람직한 실시예는 쉘의 양 단부로부터 시작되어 다른 쪽을 향하여 경로를 따르는 나선형의 경로를 따르는 적어도 두 개의 개구부가 제공되어야 그 곳을 위한 준비를 할 수 있다. 바람직하게는 프로비전(Provision)은 단지 쉘의 축 길이의 절반의 최대의 연장과 그들의 서로서로를 통과하지 않는 연장에 나선형의 경로를 따르는 적어도 두 개의 개구부에 그들의 각각이 이러한 경우에 만들어 질 수 있다.
특히 선호하는 바와 같이, 복수의 개구부는 바람직하게는 평행(Parallel) 및/또는 나선형의 경로를 따르는 것으로 제공할 수 있다. 이러한 경우에 제공될 수 있는 것은 특히 나선형의 경로를 따르는 제1 개구부 그룹과 나선형 경로를 따르는 제2 개구부 그룹이다. 개구부는 쉘의 양 단부로부터 시작되어 서로서로를 향하는 경로를 따르는 두 그룹을 형성한다. 이러한 종류의 실시예는 서로서로를 향하는 나선형의 경로를 따르는 두 개(그룹)의 개구부 사이에 배치된 쉘의 영역으로 제한될 수 있는 나선형의 개구부에 의하여 분리되는 쉘의 그러한 부분의 상대적인 회전을 야기하기 위하여 시도될 것인 나선형의 경로를 따르는 개구부가 있을 때, 도체의 축 변형의 추가적인 장점을 가진다. 그것은 따라서 두 개의 컴포넌트들과 접촉하도록 의도된 쉘의 두 양단부가 축 변형에 의하여 야기된 비틀림 응력으로부터 크게 자유롭게 남을 수 있는 것을 확보할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 연결 부재의 일 실시예에서, 바람직하게는, 프로비전(Provision)은, 적어도 하나의, 쉘(주어진 탄성 탭(resilient tab) 시작과 종료되는 지점을 연결하는 라인을 참조로서 가지는)의 종 축(longitudinal axis)에 상대적인 경사 경로(Oblique Path)를 따르는 탄성 탭들을 가지기 위하여 형성 되어진 쉘을 위하여 만들어 진다. 이러한 탄성 탭들에 의하여 보상은 컴포넌트들이 함께 연결되는 두 표현의 평행에 대한 허용 오차를 유리하게 일어날 수 있다. 적어도 특정 제한 내에서, 이러한 종류의 탄성 탭들은 또한 축과 반경 방향(도체의 쉘을 참조함으로써 가지는)에서 두 개의 컴포넌트들에 관한 특정 위치 보상을 가능하게 만든다.
더욱이, 바람직하게는, 일 실시예에서 쉘은 적어도 하나의 단부에 쉘의 벽의 단면(cross-sectional) 영역보다 더 큰 지지 표면을 가질 수 있다. 이런 종류의 확대된 지지 표면은 컴포넌트 또는 컴포넌트들간 신뢰할 수 있는 연결을 만드는 것을 단순화한다.
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이런 종류의 확대된 지지 표면을 디자인하는 저렴하며 가능한 방식은 그것은 둥글게(round)(바람직하게는 90°까지) 접혀진 쉘의 단부를 형성을 가지기 위한 프로비전(Provision)을 만들 수 있다.
이 중심 도체는 바람직하게는 스프링이 든 접촉 핀의 공지된 형태를 가지므로 슬리브(Sleeve), 부분적으로 슬리브 내에서 가이드 되는 플런저(Plunger)와 플런저와 슬리브 사이에 지지되는 스프링 부재를 포함할 수 있다. 이런 종류의 스프링이 든 접촉 핀은 특히 무선 주파수 신호 좋은 전송 특성을 가지는 것으로 유명하고 또한 서로 연결되는 구성요소들의 위치에 대한 허용 오차에 무감각함(Insensitivity)으로 유명하다. 두 개의 컴포넌트들의 서로간의 거리에 대한 허용 오차는 실제로 슬리브에서 플런저의 변위의 가능성에 의하여 보상된다. 이런 경우 스프링 부재는 인접하는 컴포넌트에 대하여 플런저를 알맞게 가압하는 것을 보장한다.
양호하게 처리할 수 있는 장치를 제공하기 위하여, 상기 절연 부재는 바람직하게는 중심도체와 외부 도체의 적어도 일부에 단단하게 연결된다. 외부 도체의 전체에 단단하게 연결된 절연 부재의 경우에는 또한, 상대적으로 신축성이 낮은 계수를 가지고 발명에 따라 만들어진 프로비전(Provision)을 위한 외부 도체의 축 변형을 방해하지 않거나 또는 상당한 정도로 그렇게 하지 않는 후자(Latter)를 제공한다.
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본 발명은 두 개의 컴포넌트들의 전기전도적 연결을 위한 연결 부재를 제공하며, 상세하게는 두 개의 컴포넌트들 간에 전송될 수 있는 무선 주파수 신호에 관한 연결 부재를 제공하며, 특히 손실로부터 최대한 자유로운 두 개의 인쇄 회로 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연결 부재의 일부 세션에서 측면에서 본 도면이다.
도 2와 3은 전기적으로 서로 연결되기 위하여 두 개의 인쇄 회로 기판과 결합된 도 1에 도시된 연결 부재를 나타내는 도면이다.
본 발명은 도면에 도시되는 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 연결 부재의 일부 세션에서 측면에서 본 도면이다.
도 2와 3은 전기적으로 서로 연결되기 위하여 두 개의 인쇄 회로 기판과 결합된 도 1에 도시된 연결 부재를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 연결 부재는 중심 도체(1), 외부 도체(2) 및 중심 도체(1)와 외부 도체(2) 사이에 배치된 절연 부재(3)를 포함한다. 중심 도체(1)는 전통적인 스프링이 든 접촉 핀의 형태이며, 즉, 이것은 슬리브(4)를 포함하고, 이동할 수 있는 슬리브 이내에 부분적으로 가이드 되고 플런저 스텀(Plunger Stem)(5)과 구면의 접촉 표면을 가지는 헤드(6)를 가지는 플런저를 포함한다. 플런저와 슬리브(4)의 바닥 사이에 지지되는 코일 스프링(미도시)은 슬리브(4) 내부에 배치된다.
외부 도체(2)는 나선형 경로를 따르는 개구부(8)의 복수가 도입되어 있는 관형의 쉘을 가지는 제1 도체(7)를 포함한다. 이러한 나선형 개구부(8)는 도 1의 위 부분에 보여지는 단부로부터 시작하는 두 개의 그룹으로 나누어지고 쉘의 (축) 중심 직전 지점에서 확장한다. 제2 그룹은 도 1의 아래 부분에 보여지는 단부로부터 시작하고 마찬가지로 쉘의 (축) 중심 직전 지점에서 확장한다. 나선형 개구부(8)는 대각선 경로를 따르는 부분을 가지고 축 경로를 따르는 터미널 부분을 가진다. 그룹을 만든 나선형 개구부(8)는 모든 부분은 서로 평행한 경로를 따른다.
도 1의 아래 부분에 보여지는 쉘의 단부는 90°까지(through 90°) 둥글게(Round) 접히고, 따라서 쉘의 벽의 단면(cross-sectional) 영역보다 더 큰 지지 표면을 형성한다. 도 1의 상단 부분에 보여지는 쉘의 단부는 곡선(90°까지)인 경로를 따라 형성되는 탄성 탭들(9)의 복수에 의하여 경계되어 있어서 바깥쪽으로 방사상으로 가리킨다. 탄성 탭들(9)의 자유단부(Free End)는 지지체의 평면을 형성한다.
제1 도체(7)뿐만 아니라, 외부 도체(2) 또한 고정 연결되고(예를 들면, 접착체 접합) 절연 부재(3)로서 동일한 길이이며 마찬가지로 관형의 형태인 제2 도체(10)를 포함한다. 제2 도체(10)의 쉘은 단단하고 따라서 어떠한 개구부를 가지지 않는다. 제1 도체(7)와 제2 도체(10) 사이에 단단한 연결은 도 1의 아래 부분에 나타나는 단부와 제1 도체(7)의 쉘에 개구부(8)의 시작 사이 부분에 제공된다. 연결 부재의 모든 컴포넌트들은 제2 도체(10)에 관하여 가능함에도 불구하고 이와 같이 함께 단단하게 연결되고, 도 1의 윗 부분에서 볼 수 있는 제1 도체(7)의 부분의 상대적인 움직임이 있다. 본 발명에 따른 연결 부재에 의하여 무선 주파수 신호를 전송하기 위한 두 개의 인쇄 회로 기판을 연결하기 위하여, 연결 부재는 접혀진 둥근 바단 단부(도 2를 참조하면)에 의하여 제1 인쇄 회로 기판(11)에 단단하게 먼저 연결된다. 제2 인쇄 회로 기판(12)은 정의된 압축 적용 힘으로 연결 부재의 상단부에 대하여 가압한 후 장착된다. 두 개의 회로 인쇄 기판(11, 12)의 위치에 대한 허용 오차 때문에 이 압축 적용 힘은 다양할 수 있다. 한편으로 연결 부재에 대하여 제2 인쇄 회로 기판의 가압은 코일 스프링으로부터 힘에 반대하는 중심 도체(1)의 플런저의 변위를 야기한다. 이런 방식으로 생산된 스프링 로딩(Spring-loading)은 중심 도체(1)의 헤드(6)가 인쇄된 회로 기판(12) 상 접촉을 위한 대응되는 지점과 안전한 접촉을 만드는 것을 보장한다.
상부 인쇄 회로 기판(12)의 누름은 또한 탄성적으로 편향되는 탄성 탭들(9)의 적어도 약간의 변형에 대한 책임이 있다. 이것은 단순히 허용 오차에 의하여 허용되는 두 개의 인쇄 회로 기판(11, 12) 사이의 최대 거리 보다 약간 더 큰 것과 같은 사이즈를 가지는 외부 도체(2)의 제1 도체(7)의 전체 길이의 결과이다. 탄성 탭들(9)이 또한 보상하기 위하여 두 개의 인쇄된 회로 기판의 서로로부터 거리에 대한 허용 오차를 허용하더라도, 그들의 특별한 목적은 함께 연결되기 위한 인쇄 회로 기판(11, 12)의 접촉 표면의 평행(Parallelism)에 대한 허용 오차를 보상하기 위한 것이다.
제1 도체(7)의 쉘의 발명에 따른 디자인은 두 개의 인쇄된 회로 기판(11, 12)의 서로로부터 거리에 대한 허용 오차를 보상을 특히 책임진다. 쉘에 나선형 경로를 따르는 개구부(8) 때문에, 후자(Latter)의 축 강성은 두 개의 인쇄된 회로 기판(11, 12) 사이에 요구되는 만큼 변형될 정도로 낮다. 서로서로를 향하는 경로를 따르는 두 개의 그룹에 있는 나선형 개구부의 실제 레잉 아웃(Laying-out)은 제1 도체(7)의 축 변형은 단지 서로로부터(도 3을 참조) 개구부(8)의 두 개의 그룹을 분리하는 쉘의 중심 영역의 로테이션(rotation)을 이르게 하는 이러한 경우에서 장점을 가진다. 이런 방식으로 성취될 수 있는 것은 두 개의 인쇄 회로 기판(11, 12)에 연결되는 제1 도체(7)에 지점이 비틀림 힘의 실질적인 프리(Free)를 유지하는 것이다.

Claims (12)

  1. 두 컴포넌트들의 전기전도적 연결을 위하고 상기 두 컴포넌트들 간 무선 주파수 신호를 전송하기 위하여 중심 도체(1), 외부 도체(2) 및 상기 중심 도체(1)와 상기 외부 도체(2) 사이에 배치된 절연 부재(3)를 포함하는 동축(Co-axial) 연결 부재이며,
    상기 외부 도체(2)는 관형의(tubular) 쉘을 가지는 제1 도체를 포함하고, 상기 관형의 쉘은 상기 두 컴포넌트들에 대해 접촉하도록 구성된 두 단부들을 가지며, 상기 관형의 쉘은 축 강성(axial stiffness)을 감소하기 위해 적어도 하나의 개구부(8)를 가지고, 상기 외부 도체(2)는 관형의 형태인 제2 도체(10)를 더 포함하며, 상기 제1 도체(7)는 전기전도적으로 상기 제2 도체(10)와 접촉되고, 전기전도적 접촉은 상기 제1 도체의 부분에 관하여 축 방향으로 이동가능하고, 상기 제2 도체는 일 영역 위의 상기 제1 도체에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 개구부(8)는 나선형의 경로를 따르는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    나선형의 경로를 따르는 적어도 두 개의 개구부(8)는 상기 쉘의 두 끝으로부터 시작하여 다른 쪽으로 경로를 따르는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉘은 적어도 하나의 단부에 상기 쉘의 종축(Longitudinal axis)에 상대적인 경사 경로를 따르는 탄성 탭(Resilient Tabs)(9)을 가지기 위하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉘은 적어도 하나의 단부에 쉘의 벽의 단면 영역보다 큰 지지 표면을 형성하는, 동축 연결 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지 표면은 둥글게(Round) 접혀진 상기 쉘의 단부의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 도체(10)는 단단한(solid) 관형의 쉘을 가지는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 도체(1)는 스프링이 든 접촉 핀의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재(3)는 상기 중심 도체(1)와 외부 도체(2)의 일부분에 단단하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 동축 연결 부재.
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