KR101644119B1

KR101644119B1 - 표면실장형 탄성 전기접촉단자

Info

Publication number: KR101644119B1
Application number: KR1020150055250A
Authority: KR
Inventors: 강태만; 김선기
Original assignee: 조인셋 주식회사; 김선기
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-07-29
Also published as: KR20160041742A; KR20160041729A; KR20160041726A; KR101626030B1; KR101644123B1

Abstract

하면이 회로 기판에 솔더 크림으로 리플로우 솔더링 가능한 판 형상의 고정부; 상기 고정부로부터 상방으로 이격되고 상면에 적어도 진공픽업이 가능한 부분이 형성되며, 상기 고정부보다 크기가 작은 판 형상의 접촉부; 및 일단이 상기 고정부의 가장자리로부터 상방으로 직립하여 절곡되어 상기 가장자리를 따라 권회하여 연장하는 다수의 브리지로 구성된 탄성 스프링부를 포함하며, 각 브리지의 일단은 서로 대향하여 위치하고, 상기 브리지 중 어느 하나의 타단은 상기 접촉부와 연결되고, 다른 하나의 타단은 상기 접촉부의 하면에 위치하고, 상기 고정부와 상기 접촉부 및 상기 스프링부는 금속으로 구성되고 프레스 금형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자가 개시된다.

Description

표면실장형 탄성 전기접촉단자{Elastic Electric Connecting Terminal}

본 발명은 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 대향하는 도전성 대상물 사이에 개재되어 신뢰성 있게 대상물들을 전기적으로 연결시킬 수 있는 표면실장형 탄성 전기접촉단자에 관련한다.

안테나와 같은 도전성 대상물과 회로기판의 도전 패턴을 전기적으로 연결하거나, 정전기나 전자파 장애(Electromagnetic Interference; EMI)를 제거하기 위해 그라운드(Ground)에 전기적으로 연결하기 위해서는 회로기판의 도전 패턴에 솔더링 등에 의해 실장된 탄성을 갖는 전기접촉단자가 사용된다.

이들 전기접촉단자가 상하 방향으로 전기를 연결해주기 위해 사용되는 경우, 전기적으로 연결하려는 회로기판과 전기전도성 대상물의 상하 방향의 치수 공차를 수용할 수 있도록 가능한 상하 방향으로 작동거리가 크고 탄성 조절이 용이한 구조와 재질이 요구된다. 가령, 인쇄회로기판과 전기전도성 대상물 간의 기구적 공차가 클수록 이들을 전기적으로 연결하기 위해 전기접촉단자의 작동거리가 큰 것이 요구된다.

본 발명자에 의한 국내특허등록 제1437935호를 보면, 대상물과 전기적으로 접촉하고, 일단이 개구된 통 형상으로 개구 가장자리가 내측으로 절곡되어 걸림턱이 형성된 금속 재질의 고정부재; 상기 고정부재에 끼워져 슬라이드 가능하게 결합되고, 일단이 개구된 통 형상으로 개구 가장자리가 외측으로 절곡되어 플랜지가 형성된 금속 재질의 가동부재; 및 상기 고정부재에 수납되어 일단이 상기 고정부재의 바닥에 접촉하고 타단이 상기 가동부재의 바닥에 접촉하여 상기 가동부재가 상기 고정부재에 대해 탄성적으로 슬라이드 되도록 하는 전기전도성 스프링을 포함하고, 상기 가동부재와 상기 고정부재는 상기 스프링에 의해 항상 전기적으로 연결되고, 상기 스프링의 탄성 복원력을 받아 상기 플랜지가 상기 걸림턱에 걸려 상기 가동부재가 상기 고정부재로부터 분리되는 것이 방지되며, 상기 플랜지의 두께는 상기 가동부재의 두께에 대응하고, 상기 가동부재의 상면에는 진공픽업을 위해 수평방향으로 편평한 면이 마련되고, 상기 고정부재의 하면은 솔더크림에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자가 개시되어 있다.

그러나, 상기한 구조에 의하면, 대상물에 의해 가동부재가 눌려 고정부재로부터 떨어지는 순간부터 가동부재와 고정부재의 전기적인 연결은 대부분 스프링을 통해 이루어진다. 다시 말해, 가동부재가 원활하고 매끄럽게 승강하기 위해서는 가능한 고정부재와의 접촉이 없어야 하는데, 이는 역설적으로 전기적인 연결이 이루어지지 않는다는 결과를 가져오게 된다.

또한, 가동부재의 바닥과 고정부재의 바닥에만 접촉하는 스프링을 통하여 전기가 흐르기 때문에 전기 저항이 비교적 크고, 특히 스프링이 많이 감길수록 인덕턴스가 증가한다는 문제점이 있다.

또한, 가동부재, 고정부재 및 스프링으로 구성되어 높이가 매우 낮으면서 매우 작은 치수를 갖는 제품을 제공하는데 한계가 있고 또한 이의 제조 비용이 비싸다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 높이가 낮고 치수가 작으면서 제조가 간단하여 제조원가가 저렴한 표면실장형 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상하방향으로의 전기저항이 작고 스프링에 의한 인덕턴스가 감소된 표면실장형 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비교적 누르는 힘이 크게 들고 신뢰성 있는 탄성 복원력이 제공되며 형태가 안정된 표면실장형 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단일의 몸체로 구성되고 진공 픽업에 의한 표면실장으로 리플로우 솔더링이 가능한 표면실장형 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 하면이 회로 기판에 솔더 크림으로 리플로우 솔더링 가능한 판 형상의 고정부; 상기 고정부로부터 상방으로 이격되고 상면에 적어도 진공픽업이 가능한 부분이 형성되며, 상기 고정부보다 크기가 작은 판 형상의 접촉부; 및 일단이 상기 고정부의 가장자리로부터 상방으로 직립하여 절곡되어 상기 가장자리를 따라 권회하여 연장하는 다수의 브리지로 구성된 탄성 스프링부를 포함하며, 각 브리지의 일단은 서로 대향하여 위치하고, 상기 브리지 중 어느 하나의 타단은 상기 접촉부와 연결되고, 다른 하나의 타단은 상기 접촉부의 하면에 위치하고, 상기 고정부와 상기 접촉부 및 상기 스프링부는 금속으로 구성되고 금속판이 프레스 금형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 고정부는 솔더 크림에 의한 솔더링이 가능한 금속으로 도금되고, 상기 접촉부는 적어도 상기 전기접촉단자의 높이의 30% 이상 눌리 수 있다.

바람직하게, 상기 브리지는 상기 고정부를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 나선형으로 회전할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉부의 상면 중앙에는 돌기가 돌출 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 고정부는 상하좌우로 일체로 돌출되는 잎사귀 형상의 다수의 탭(tab)를 구비하며, 각 탭 사이에는 노치(notch)가 형성될 수 있고, 상기 각 브리지의 일단은 서로 대향하는 탭의 가장자리에 위치하며, 나머지 탭의 가장자리에는 지지벽이 상방 수직으로 일체로 돌출될 수 있다.

바람직하게, 상기 고정부의 하면 중앙에는 홈이 패이고 이에 대응하는 상면에는 엠보스가 돌출 형성될 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 금속판을 프레스 금형에 의해 접촉부와 고정부 및 스프링부를 일체로 비교적 굵고 짧게 형성함으로써 전기저항이 작고 스프링에 의한 인덕턴스를 줄일 수 있으며 접촉부와 고정부는 확실한 전기적 연결을 이룰 수 있다.

또한, 높이가 낮고 작은 치수를 갖기 용이하여 결과적으로 형상이 안정되어 진공 픽업에 의한 표면실장으로 리플로우 솔더링이 용이하다.

또한, 다수의 브리지에 의해 비교적 누르는 힘이 커서 대상물과의 전기접촉저항이 작아지며 신뢰성 있는 탄성 복원력을 제공할 수 있다.

또한, 프레스에 의해 일체형으로 제작됨으로써 제조가 간단하여 제조원가가 저렴하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄성 전기접촉단자를 나타내는 사시도이다.
도 2는 전기접촉단자의 평면도이다.
도 3은 전기접촉단자의 동작을 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 탄성 전기접촉단자를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄성 전기접촉단자를 나타내는 사시도이고, 도 2는 평면도이다.

탄성 전기접촉단자(100)는 금속 재질의 단일 몸체로 구성되며, 고정부(110), 접촉부(120), 및 다수의 탄성 스프링부(140)로 이루어진다.

전기접촉단자(100)는, 일정한 두께를 갖는 판 형상의 금속을 프레스 금형 등에 의해 상하방향으로 가동하는 입체 형상으로 제작되며, 대향하는 전도성 대상물 사이에 위치하여 탄성을 갖고 대상물을 전기적으로 서로 연결시킨다.

대향하는 전도성 대상물로는, 가령 회로기판과 안테나가 있을 수 있으며, 이 경우 고정부(110)의 하면이 회로기판에 솔더링 등에 의해 고정되고 안테나가 접촉부(120)를 가압하여 탄성적으로 회로기판과 안테나를 전기적으로 연결시킨다.

전기접촉단자(100)는, 가령 두께가 0.04㎜ 내지 0.1㎜ 정도인 베릴륨 동 등의 탄성을 갖는 스프링 강을 프로그레시브 프레스(Progeressive Press)에 의해 형성한 후 열처리하고 솔더링이 가능한 주석(Tin) 등이 도금할 수 있다.

이와 같이, 금속판을 재단하고 프레스하여 형성함으로써 대량 생산이 용이하며 작업성이 좋고 제조가 용이하여 수율이 향상되며, 제조 원가가 작다는 이점을 갖는다.

또한, 스프링부를 일체로 형성함으로써 전기저항을 감소시키면서 스프링부의 턴(turn) 수를 1회 이하로 줄일 수 있어 스프링과 같은 탄성을 가지면서 스프링에 의한 인덕턴스를 줄일 수 있다.

도 1을 참조하면, 접촉부(120)는 부채 형상으로 형성되지만 이에 한정되지 않고 원형이나 사각형으로 이루어질 수 있다.

접촉부(120)의 상면은 진공픽업을 위해 적어도 평탄한 수평면이 제공될 수 있는데, 이를 고려하지 않는다면 상면이 편평하게 형성되지 않아도 무방하다. 다만, 접촉부(120)의 상면을 평탄한 수평면으로 함으로써, 대상물과의 접촉 면적을 증가시켜 줌으로써 상하방향으로의 전기저항이나 접촉저항을 더욱 줄일 수 있다.

또한, 접촉부(120)의 상면에는 대상물과의 전기적 접촉의 신뢰성을 높이기 위해 돌기(미도시)가 돌출될 수 있으며, 이 경우 돌기를 제외한 부분에서 진공픽업이 수행될 수 있다.

접촉부(120)의 최외부층은 부식 방지 및 전기전도성을 좋게 하기 위하여 금이 도금될 수 있다.

접촉부(120)는 고정부(110)에 비해 작은 사이즈로 형성되며, 후술하는 것처럼, 스프링부를 구성하는 브리지(144)의 단부에 일체로 형성된다.

고정부(110)는 대략 사각형상으로 하면이 회로기판의 도전패턴에 솔더 크림에 의해 리플로우 솔더링된다.

고정부(110)는 접촉부(120)에 비해 크게 형성될 수 있으며, 이 경우 무게 중심이 아래에 있어 리플로우 솔더링 시 흔들림이 적어 신뢰성 있는 솔더링을 제공하고 솔더링 후에도 외부의 충격에 의해 쓰러지는 현상이 작아지게 된다.

특히, 도 1과 2를 보면, 고정부(110)는 상하좌우로 일체로 돌출되는 잎사귀 형상의 4개의 탭(tab, 112)를 구비한다.

탭(112)이 상하좌우로 돌출됨으로써 실질적으로 고정부(110)의 넓이를 증가시켜 안정적으로 전기접촉단자(100)를 지지하는 효과를 갖는다.

각 탭(112) 사이에는 노치(notch, 114)가 형성되어 각 탭(112)으로부터 브리지(142, 144)나 지지벽(130)을 상방 수직으로 절곡 가공하기 쉽게 한다.

고정부(110)의 하면 중앙에는 홈이 패이고 이에 대응하는 상면에는 엠보스(111)가 돌출 형성됨으로써 전기접촉단자(100)를 솔더링으로 고정할 때 솔더링 강도를 향상시켜 줄 수 있다.

엠보스(111)는 고정부(110)의 가장자리에서 중앙으로 갈수록 상방으로 경사를 완만하게 이루는 형상으로 형성함으로써 리플로우 솔더링시 전기접촉단자(100)가 뒤틀리거나 들뜨는 현상을 방지할 수 있다.

스프링부(140)는 탄성을 갖는 브리지(bridge, 142, 144)로 구성되는데, 각 브리지(142, 144)는 일단이 고정부(110)의 가장자리로부터 상방 수직으로 직립한 다음, 수평으로 절곡되고 가장자리를 따라 권회하여 연장하는데, 일정 부분에 걸쳐 서로 중첩된다.

구체적으로, 고정부(110)의 서로 대향하는 탭(112)의 가장자리에서 상방 수직으로 직립한 상태에서 다시 수평으로 절곡된 후 고정부(110)의 가장자리를 따라 대략 1회 권회하여 각 브리지(142, 144)를 형성한다. 여기서, 브리지(142, 144)는 고정부(110)를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전한다.

이때, 상기한 것처럼, 브리지(144)의 단부에는 접촉부(120)가 일체로 형성되어 상면이 수평면을 이루도록 절곡되고, 브리지(142)의 단부는 접촉부(120)의 하면에 위치하여, 후술하는 것처럼, 접촉부(120)가 도전성 대상물에 의해 가압되는 경우 접촉부(120)를 하부에서 지지하여 접촉부(120)가 자체가 변형되는 것을 방지한다.

각 브리지(142, 144)는 수평으로 고정부(110)의 가장자리를 권회하면서 적어도 1회 이상 상방으로 높이 시프트(shift)를 이루어 나선형으로 권회함으로써 일단에서 수직 상방으로 직립하는 높이와 함께 접촉부(120)의 동작거리를 확보할 수 있다.

상기와 같이, 브리지(142, 144)가 고정부(110)의 가장자리를 따라 권회하면서 서로 중첩함으로써 스프링과 같은 탄성을 갖도록 함과 동시에 일체로 형성된 브리지(142, 144)에 의해 전기저항을 감소시킬 수 있고 브리지(142, 144)의 턴(turn) 수를 1회 이하로 줄일 수 있어 스프링에 의한 인덕턴스를 줄일 수 있다.

브리지(142, 144)가 형성되는 탭(112)을 제외한 나머지 탭(112)에서는 지지벽(130, 130)이 수직 상방으로 절곡 형성된다.

지지벽(130, 130)은 브리지(142, 144)의 외측에서 브리지(142, 144)의 지나친 확장을 제한하는 역할을 하며, 접촉에 의한 브리지(142, 144)의 상하 동작이 방해받는 것을 줄이기 위해 지지벽(130, 130)의 내측으로 돌출되는 돌기(132)를 형성할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 전기접촉단자(100)의 작동에 대해 설명하며, 설명의 편의상 전기접촉단자(100)가 표면실장에 의해 리플로우 솔더링되는 경우를 예로 든다.

도 3은 전기접촉단자의 동작을 나타낸다.

전기접촉단자(100)가 캐리어에 릴 테이핑되거나 팔레트에 정렬되어 공급되면, 접촉부(120)의 상면을 진공픽업하여 회로기판의 도전패턴 위에 배치되고 솔더크림에 의한 리플로우 솔더링에 의해 실장된다.

도 3(a)을 참조하면, 최대 높이로 신장된 상태에서, 접촉부(120)의 상면에 안테나 등과 같은 전기전도성 대상물이 접촉하여 가압하면, 대상물로부터 인가되는 가압력에 의해 접촉부(120)는 하방으로 이동하는데, 접촉부(120)가 단부에 형성된 브리지(142)가 먼저 탄성적으로 하방으로 이동하고, 이어 접촉부(120)의 하면에 위치한 브리지(144)가 접촉부(120)와 접촉하여 눌리면서 하방으로 이동하여 결과적으로 도 3(b)과 같이 일정거리를 이동한다.

접촉부(120)가 이동되는 거리, 다시 말해 동작거리는 클수록 좋지만, 전체 높이에 대비하여 적어도 30% 이상인 것이 바람직하다.

이 과정에서, 지지벽(130, 130)은 브리지(142, 144)가 눌리면서 외측으로 변형되는 것을 방지함으로써 항상 일정한 작동 거리가 확보되도록 한다.

한편, 접촉부(120)에 대한 가압력이 제거되면 접촉부(120)는 브리지(142, 144)의 탄성 복원력에 의해 최초 위치로 복귀한다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

100: 전기접촉단자
110: 고정부
111: 엠보스
112: 탭(tab)
114: 노치(notch)
120: 접촉부
130: 지지벽
140: 스프링부
142, 144: 브리지

Claims

하면이 회로 기판에 솔더 크림으로 리플로우 솔더링 가능한 판 형상의 고정부;
상기 고정부로부터 상방으로 이격되고 상면에 적어도 진공픽업이 가능한 부분이 형성되며, 상기 고정부보다 크기가 작은 판 형상의 접촉부; 및
일단이 상기 고정부의 가장자리로부터 상방으로 직립하여 절곡되어 상기 가장자리를 따라 권회하여 연장하는 다수의 브리지로 구성된 탄성 스프링부를 포함하며,
각 브리지의 일단은 서로 대향하여 위치하고, 상기 브리지 중 어느 하나의 타단은 상기 접촉부와 연결되고, 다른 하나의 타단은 상기 접촉부의 하면에 위치하고,
상기 고정부와 상기 접촉부 및 상기 스프링부는 금속으로 구성되고 금속판이 프레스 금형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부는 솔더 크림에 의한 솔더링이 가능한 금속으로 도금되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 접촉부는 적어도 상기 전기접촉단자의 높이의 30% 이상 눌리는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 브리지는 상기 고정부를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 나선형으로 회전하는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 접촉부의 상면 중앙에는 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부는 상하좌우로 일체로 돌출되는 잎사귀 형상의 다수의 탭(tab)를 구비하며, 각 탭 사이에는 노치(notch)가 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 6에 있어서,
상기 각 브리지의 일단은 서로 대향하는 탭의 가장자리에 위치하며, 나머지 탭의 가장자리에는 지지벽이 상방 수직으로 일체로 돌출되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부의 하면 중앙에는 홈이 패이고 이에 대응하는 상면에는 엠보스가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.
하면이 회로 기판에 솔더 크림으로 리플로우 솔더링 가능한 판 형상의 고정부;
상기 고정부로부터 상방으로 이격되고 상면에 적어도 진공픽업이 가능한 부분이 형성되며, 상기 고정부보다 크기가 작은 판 형상의 접촉부; 및
일단이 상기 고정부의 가장자리로부터 상방으로 직립하여 절곡되어 상기 가장자리를 따라 권회하여 연장하는 다수의 브리지로 구성된 탄성 스프링부를 포함하며,
각 브리지의 일단은 서로 대향하여 위치하고, 상기 브리지 중 어느 하나의 타단은 상기 접촉부와 연결되고, 다른 하나의 타단은 상기 접촉부의 하면에 위치하고,
상기 브리지는 상기 고정부를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 나선형으로 회전하고, 상기 고정부의 하면 중앙에는 홈이 패이고 이에 대응하는 상면에는 엠보스가 돌출 형성되며,
상기 고정부와 상기 접촉부 및 상기 스프링부는 금속으로 구성되고 금속판이 프레스 금형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 탄성 전기접촉단자.