KR101735656B1 - 내 환경성이 향상된 탄성 전기접촉단자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

부식이 잘 안 되고 내 환경성이 향상되며 솔더링 강도가 신뢰성 있게 향상된 탄성 전기접촉단자가 개시된다. 상기 전기접촉단자는, 탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 솔더링이 가능한 구리층을 포함하며, 상기 구리층의 외부로 노출되는 부분에 금속도금층이 형성되어 상기 구리층과 상기 금속도금층으로 구성된 금속층을 형성하고, 상기 노출 부분은, 상기 구리층의 표면과 폭 방향의 양 단면과 상기 전기접촉단자를 절단하여 형성되는 절단면을 포함하며, 상기 전기접촉단자의 비중은 물의 비중보다 작아 물에 떠서 바렐(barrel)을 이용한 벌크 방식의 무전해 도금을 이용하여 상기 금속도금층이 형성된다.

Description

내 환경성이 향상된 탄성 전기접촉단자 및 그 제조 방법{Elastic electric contact terminal having improved environmental property and Method for making the same}

본 발명은 탄성 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 부식이 잘 안 되고 내 환경성이 향상되며 솔더링 강도가 신뢰성 있게 향상된 탄성 전기접촉단자에 관련한다.

일반적으로 솔더링(soldering)이 가능한 탄성 전기접촉단자는, 전기 전도도가 좋고, 탄성 회복력이 우수하며, 솔더링 온도에 견딜 수 있어야 한다.

탄성 전기접촉단자의 예로, 본 발명자에 의한 등록특허 제783588호는, 일정 체적을 갖는 절연 발포고무; 상기 절연 발포고무를 감싸며 접착되는 절연 비발포접착제층; 및 한 면이 상기 절연 비발포접착제층을 감싸도록 상기 절연 비발포접착제층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자를 개시한다.

또한, 등록특허 제1001354호는, 내부에 길이방향으로 관통공이 형성된 절연 탄성 내열 고무 코어; 상기 절연 탄성 내열 고무 코어를 감싸며 접착되는 절연 내열 접착제층; 및 한 면이 상기 절연 내열 접착제층을 감싸도록 상기 절연 내열 접착제층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하며, 상기 폴리머 필름은 양단이 이격되도록 상기 절연 내열 접착제층에 접착되고, 상기 절연 탄성 내열 고무 코어의 하면은 폭 방향 양단에서 중간 부분을 향해 파인 형상으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자를 개시한다.

상기와 같은 전기접촉단자를 제조하는 과정을 보면, 롤 (Roll)로 된 실리콘고무를 준비하고, 실리콘고무의 길이 방향으로 그 위에 액상의 실리콘고무 접착제를 연속하여 개재하고 액상의 실리콘고무 접착제 위에 금속층이 형성된 폴리머 필름을 금속층이 외부로 노출되도록 감싼 후 실리콘고무 접착제를 경화시켜 폴리머 필름을 접착시킨 후 일정 길이, 가령 500㎜로 절단하고 이후 고객이 필요한 길이, 가령 3㎜로 절단한 다음 금속이 도금된 제품을 릴 테이핑 한다.

여기서, 금속층은 구리박 위에 주석이나 은이 도금되거나, 니켈 도금 후 그 위에 주석 또는 금을 도금하여 형성되며, 구리박의 두께는 대략 0.01㎜이어서 주석, 은, 니켈 또는 금 두께보다 상당히 두껍다.

이와 같이 기존 접촉단자의 구리박 위에는 부식이 방지되고 솔더 크림에 의한 솔더링이 잘 되도록 내 환경성이 구리보다 좋은 금속도금층이 형성되지만, 접촉단자를 제조하는 과정 중 고객이 원하는 길이로 절단하기 때문에 접촉단자의 길이방향 측면에 형성되는 절단면에는 구리박이 외부로 노출될 수밖에 없다.

다시 말해, 종래의 접촉단자는 주석 등의 금속층이 도금된 구리박을 갖는 폴리머 필름을 코어에 감싼 후 절단하여 제조하였기 때문에 절단면에서는 당연히 구리박이 외부로 노출될 수밖에 없다.

그 결과, 염수 시험과 같은 신뢰성 테스트에 있어서 외부로 노출된 구리박에 염수가 접촉함으로써 염수의 의한 부식으로 염수 시험을 통과하지 못하거나, 사용 중 외부로 노출된 구리박이 쉽게 녹이 나서 품질의 저하를 가져온다는 문제점이 발생한다.

또한, 접촉단자를 리플로우 솔더링 하여 회로기판에 실장하는 경우, 외부로 노출된 절단면에서는 구리박이 노출되기 때문에 금속도금층에 비해 구리박에서 납오름 현상이 작게 발생되어 결과적으로 절단면의 솔더링 강도가 약하다는 단점이 있다.

또한, 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 구리박은 코어의 하면 양단에서 구부러지기 때문에 구부러진 구리박은 그 크기가 작지만 항상 원위치로 복귀하려는 탄성 복원력을 받고 있다. 이와 함께, 접촉단자를 리플로우 솔더링으로 회로기판에 실장하는 경우, 용융된 솔더크림이 구리박에 작용하여 구리박을 하방으로 당기며 구리박 자체의 탄성 복원력에 이 힘이 더해져 폴리머 필름의 양단이 코어 또는 접착제로부터 박리되어 일어날 수 있다는 문제점이 있다.

마찬가지로, 제조 공정 중 폴리머 필름과 코어를 접착제로 접착할 때, 접착이 완전하게 이루어지기 전에는 상기와 같은 원리에 의해 폴리머 필름의 양단부가 코어 또는 접착제로부터 들려서 떨어질 확률이 크다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 부식에 강한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 솔더링 강도가 향상되고 솔더링 신뢰성을 향상시킨 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 측방향으로부터 인가되는 외부의 힘에 강하게 대항할 수 있는 솔더링 강도를 갖는 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조공정 중이나 솔더링 후 폴리머 필름의 양단이 박리되는 것을 최소화할 수 있는 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 솔더링이 가능한 구리층을 포함하며, 상기 구리층의 외부로 노출되는 부분에 금속도금층이 형성되어 상기 구리층과 상기 금속도금층으로 구성된 금속층을 형성하고, 상기 노출 부분은, 상기 구리층의 표면과 폭 방향의 양 단면과 상기 전기접촉단자를 절단하여 형성되는 절단면을 포함하고, 상기 전기접촉단자의 비중은 물의 비중보다 작아 물에 떠서 바렐(barrel)을 이용한 벌크 방식의 도금을 이용하여 상기 금속도금층이 형성되며, 상기 구리층의 두께가 상기 금속도금층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 금속도금층은 상기 구리층보다 부식성이 작을 수 있다.

바람직하게, 상기 코어의 하면에서, 상기 폴리머 필름의 양단으로부터 일정 부분만큼 상기 금속층이 제거되어 상기 폴리머 필름이 외부로 노출될 수 있다.

바람직하게, 상기 코어의 하면에서, 상기 폴리머 필름의 양단에서 폭 방향으로 일정 폭만큼 그리고 길이방향으로 연속하여 상기 금속층이 제거될 수 있다.

바람직하게, 상기 코어는, 그 상면에서 하방으로 일정한 폭과 깊이로 움푹 패여 형성되고, 길이방향을 따라 연장하는 적어도 하나 이상의 채널(channel)을 구비할 수 있다.

상기한 구조에 의하면, 길이방향 절단면에서 노출된 구리박을 내 환경성이 좋은 금속도금층으로 덮음으로써 결과적으로 신뢰성 테스트에서 염수와 구리박의 접촉을 근원적으로 차단할 수 있고, 사용 중에도 구리박이 외부로 노출되지 않아 녹이 슬 염려가 없으므로 신뢰성이 향상된다.

또한, 길이방향 절단면에서 구리박을 덮도록 형성된 금속도금층 위로 솔더 크림이 잘 퍼져 절단면에서의 솔더링 강도가 증가한다.

또한, 접촉단자의 하면에 형성된 금속층의 면적이 작기 때문에 종래와 같은 양의 솔더크림을 적용하더라도 상대적으로 접촉단자의 더 높은 위치까지 솔더 필렛이 형성되며, 그 결과 측방향으로부터 접촉단자에 가해지는 힘에 강하게 대항할 수 있다.

또한, 접촉단자의 하면으로 절곡된 금속층이 차지하는 면적이 감소함으로써 상대적으로 탄성 복원력이 줄어들고 솔더링 되는 면적도 줄어들어 접착공정 중 또는 솔더링 후에 폴리머 필름의 폭방향 양단부가 코어나 접착제로부터 박리되어 일어나는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 금형에 의한 외부 압력에 의해 폴리머 필름의 양단으로부터 삐져나오는 접착제가 폴리머 필름을 따라 흐르더라도 금속층의 양단부의 두께에 의해 형성된 단차가 접착제의 흐름을 저지할 수 있다.

또한, 접촉단자의 하면으로 절곡된 금속층이 차지하는 면적이 감소하여 솔더가 접착되는 면적도 감소함으로써 상대적으로 접촉단자의 하면에 더 큰 체적의 공간이 형성되고, 이 공간이 추가적인 완충 공간으로 작용하여 외부에서 인가되는 힘을 탄성적으로 수용하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타
도 2(a)와 2(b)는 각각 코어의 변형 예를 보여준다.
도 3은 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자가 회로기판에 솔더링 된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타낸다.
도 5는 도 4의 전기접촉단자의 하면을 나타낸다.
도 6은 전기접촉단자를 회로기판에 실장한 상태를 대비하여 보여주며, 6(a)은 본 발명의 전기접촉단자이고 6(b)은 종래의 전기접촉단자이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타낸다.

탄성 전기접촉단자(100)는 코어(core; 10), 접착제층(20), 폴리머 필름(30) 및 금속층(40)이 순차적으로 적층되어 이루어진다.

전기접촉단자(100)는 회로기판과 전기전도성 대상물 사이에 개재되어 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 가령 회로기판의 도전패턴과 전기전도성 대상물 사이에 강제로 끼워져 설치되거나, 회로기판의 도전 패턴에 솔더 크림에 의해 솔더링 되어 대향하는 전기전도성 대상물과 접촉하도록 할 수 있다.

리플로우 솔더링의 경우, 전기접촉단자(100)는 캐리어에 릴 테이핑 되어 공급되고, 진공 픽업과 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링 된다.

1.1 코어(10)

고무 재질의 코어(10)는 내열성과 탄성을 구비하는데, 바람직하게 전기적으로 절연성이다. 결과적으로, 리플로우 솔더링과 탄성 조건을 만족시키는 튜브 형상의 비발포 실리콘고무이거나 발포고무, 가령 스펀지일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

코어(10)는, 가령 압출 공정에 의해 제조될 수 있으며, 솔더링 시 수평방향으로 균형을 이루도록 좌우 대칭을 이루어 형성됨으로써, 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링 시 들뜸 또는 치우침 현상을 줄일 수 있다.

코어(10)의 상면은 진공픽업을 위한 평면이 제공되며, 상면 양측 모서리는 각각 라운드 형상으로 형성함으로써, 취급이 용이할 뿐만 아니라 완성된 전기접촉단자(100)가 인쇄회로기판 등에 솔더링 된 후 대향하는 대상물과 조립되는 과정에서 양측 모서리에서의 걸림을 방지할 수 있다.

코어(10)는 튜브(tube) 또는 길이방향으로 내부에 하나 이상의 관통구멍이 형성되는 형상이거나 스펀지와 같이 관통구멍이 형성되지 않을 수 있다.

코어(10)의 관통구멍의 양 측벽의 두께는 상하 측벽의 두께보다 얇게 형성하여 탄성을 좋게 하고 누르는데 드는 힘을 작게 할 수 있다.

한편, 코어(10)의 단면 형상이 튜브 형상이거나 내부에 관통구멍이 형성되는 형상일 때, 전기접촉단자(100)의 높이가 0.5㎜ 이하로 사이즈가 작으면 관통구멍을 형성하기 어려울 뿐만 아니라 튜브 형상으로 제조하는 것이 어렵고 제조 효율성도 떨어진다.

도 2(a)와 2(b)는 각각 코어의 변형 예를 보여준다.

코어(110)는 상면에서 하방으로 움푹 패여 일정한 폭과 깊이를 갖는 한 쌍의 채널(211, 212)이 이격 형성되어 길이방향을 따라 연장되며, 그 결과 채널(211, 212) 사이에 측벽(214, 216)과 대략 같은 높이로 지지벽(218)이 형성된다.

채널(211, 212)의 바닥은 코어(210)의 하면과 같이 경사를 이루어 바닥 외측 모서리에서 내측으로 갈수록 상방으로 경사를 이루도록 형성할 수 있다.

상기한 구조에 의하면, 채널(211, 212)의 외측에는 각각 측벽(214, 216)이 형성되고, 내측에는 지지벽(218)이 형성되어 상부로 가압되는 대상물은 측벽(214, 216)과 지지벽(218)에 의해 지지된다.

지지벽(218)의 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 가령 상면으로 갈수록 크기가 작아지는 사다리꼴 형상일 수 있으며, 상단의 양 모서리는 둥글게 형성될 수 있다.

상기의 일 실시 예처럼, 양 측벽(214, 216)은 단면에서 볼 때 상단 외측이 라운드 처리된 형상으로 형성되는데, 이는 완성된 전기접촉단자가 인쇄회로기판 등에 솔더링 된 후 대향하는 대상물에 의해 가압될 때 내측으로 쉽게 눌릴 수 있도록 하며, 외부의 물체가 양측 모서리에서 걸리는 것을 방지한다.

이 실시 예에서는 한 쌍의 채널(211, 212)이 형성되는 것을 예로 들었지만, 하나의 채널을 형성하여 별도의 지지벽을 형성하지 않거나, 이와 반대로 다수 개의 채널이 형성될 수 있으며 이 경우 채널 사이에 다수의 지지벽(218)이 형성될 수 있음은 물론이다.

코어(210)는 작은 사이즈로 형성되는데, 가령 폭이 2㎜, 높이가 0.5㎜, 길이가 1㎜일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 이에 상응하거나 그보다 작은 크기를 갖는다.

상기한 것처럼, 이와 같은 크기의 코어(210)에서는 종래와 같이 코어(210) 내부에 관통구멍을 형성하거나 코어(210) 자체를 튜브 형상으로 제조할 경우, 높이를 0.7㎜ 이하로 하는 것이 어려웠지만, 이 실시 예에서는 상면에서 하방으로 파서 일정한 폭과 깊이를 갖고 길이방향으로 연장하는 채널(211, 212)을 형성하면 되므로 높이가 0.5㎜ 이하인 전기접촉단자를 쉽게 만들 수 있다.

양 측벽(214, 216)의 채널(211, 212) 측 측면, 즉 내측면은 수직을 이루거나 채널(211, 212) 측으로 기울어지도록 경사를 이루도록 함으로써 대상물에 의한 가압시 양 측벽(214, 216)이 채널(211, 212) 측으로 기울어지기 쉬워 누르는 힘을 줄일 수 있다.

한편, 상면에 금속층(40)이 적층 형성된 폴리머 필름(30)은, 도 2(a)와 같이 양 측벽(214, 216)과 지지벽(218) 위에 걸치도록 코어(210)를 감싸거나, 도 2(b)와 같이 코어(210)의 외면에 밀착되어 접착됨으로써 코어(210)를 감쌀 수 있다.

도 2(a)의 경우, 지지벽(218)의 상면은 코어(210)의 다른 부분과 같이 접착제층(220)을 개재하여 폴리머 필름(230)에 접착되어 폴리머 필름(230)이 들뜨는 것을 방지할 수 있다.

코어(10)의 하면은 폭 방향으로 양단에서 중간 부분을 향해 파인 형상으로 경사지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 코어(10)를 수직으로 절단할 때, 코어(10)의 하면 이등변 삼각형의 빗변을 형성하도록 폭 방향 양 모서리에서 하면 중앙부분을 향해 파인 형상으로 경사지게 형성된다.

경사각도는 특별히 한정되지 않지만, 코어(10)의 하면 하부에 접착제층(20)으로부터 누출되는 접착제를 수용하여 솔더링에 영향을 주지 않는 정도의 공간을 형성하면 된다.

이러한 구조에 의하면, 코어(10)의 하면이 양단에서 중간 부분을 향해 파인 형상을 갖기 때문에, 리플로우 솔더링 시 전기접촉단자(100)의 하면 양측이 용융솔더에 균일하게 접촉되어 하면의 어느 한 쪽만 솔더링 되는 들뜸 현상을 방지할 수 있다.

또한, 코어(10)의 하면이 양단에서 중간 부분을 향해 파인 형상을 갖기 때문에 제조공정 시 접착제층(20)으로부터 외부로 누출되는 접착제를 수용할 수 있는 공간을 제공하여 리플로우 솔더링 시 솔더링이 안되는 현상을 최소화 시켜 준다.

1.2 접착제층(20)

접착제층(20)은 유연성, 탄성 및 절연성을 가지며, 전기접촉단자(100)가 리플로우 솔더링에 적용될 경우에는 내열성을 가질 수 있고, 코어(10)와 폴리머 필름(30) 사이에 위치하여 코어(10)와 폴리머 필름(30)을 신뢰성 있게 접착한다.

접착제층(20)은, 가령 액상 실리콘고무가 열 경화에 의해 형성될 수 있으며, 액상 실리콘고무는 경화하면서 대향하는 대상물과 접착되고 경화 후 고상의 접착제층(20)을 형성하는데, 한 번 경화된 후에는 탄성을 유지하며 다시 열이 가해져도 용융되지 않고 접착력을 유지하여 솔더링 시에도 접착력을 유지한다.

바람직하게 접착제층(20)은 자기접착성을 갖는 실리콘고무 접착제가 경화에 의해 형성되고 두께는 대략 0.005mm 내지 0.03mm 이다.

1.3 폴리머 필름(30)

폴리머 필름(30)은, 예를 들어, 내열성이 좋은 폴리이미드(PI) 필름이나 기타의 내열 폴리머 필름일 수 있으며, 유연성과 기구적 강도를 고려하여 두께를 결정할 수 있다.

폴리머 필름(30)은 통상 유연성이 있는 연성회로기판에 사용되는 폴리머 필름이다.

일 예로, 폴리머 필름(30)은 액상의 폴리머가 캐스팅 된 후 경화에 의해 형성될 수 있고 경화된 폴리머 필름(30)의 두께는 0.007㎜ 내지 0.030㎜이다.

1.4 금속층(40)

금속층(40)은 한 면이 폴리머 필름(30)을 감싸도록 접착 형성되는데, 구리층(41)을 덮도록 금속도금층(42)이 형성된다.

다시 말해, 금속도금층(42)은 구리층(41)의 모든 노출면 위에 형성되는데, 노출면은 구리층(41)의 표면, 즉 상면과 측면 및 하면을 포함하고, 절단면과 폭방향의 양 단면을 모두 포함한다.

여기서, 구리층(41)은 전해동박 또는 압연동박의 구리박이거나, 또는 폴리머 필름의 한 면에 시드(seed)로 텅스텐을 스퍼터링한 후 그 위에 형성된 구리도금층을 총칭하며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 구리박을 예로 든다.

구리박(41)의 두께는 대략 10㎛ 정도이고, 구리도금층의 두께는 대략 3㎛ 정도로 얇게 형성된다.

금속도금층(42)은 구리박(41)보다 부식성이 작은 것에 주목할 필요가 있으며, 구리박(41)의 두께는 금속도금층(42)의 두께보다 두껍다.

금속층(40)이 폴리머 필름(30)을 감싸도록 접착 형성되도록 구리박(41)을 폴리머 필름(30) 위에 접착제를 개재하고 접착하거나, 구리박(41) 위에 폴리머 필름(30)에 대응하는 액상의 폴리머를 도포하고 경화하여 접착할 수 있다.

금속도금층(42)은 주석(Sn)이나 은(Ag)을 도금하여 형성하거나, 니켈(Ni) 도금 후 주석 (Sn) 또는 금(Au)을 도금하여 형성하는데, 바람직하게, 주석이나 은의 경우 두께가 대략 2㎛이고, 니켈/금의 경우 니켈과 금의 두께는 각각 1㎛ 이하이다.

금속도금층(42)은 구리박(41) 표면의 부식을 방지하거나 전기가 잘 통하도록 그리고 솔더링이 잘 되도록 형성되는데, 이 실시 예에 의하면, 도 1의 원 안에 확대하여 나타낸 것처럼, 금속도금층(42)이 접촉단자(100)의 절단면에 노출된 구리박(41) 위에 형성되어 구리박(41)을 덮는다.

도 1에서는, 구리박(41)과 금속도금층(42)의 경계를 점선으로 표시하여 절단면에서 구리박(41)이 금속도금층(42)에 의해 덮이는 것을 도시하고 있다.

따라서, 종래에는 절단에 의해 형성되는 절단면에서 구리박이 외부로 노출됨으로써, 염수 시험과 같은 신뢰성 테스트에서 노출된 구리박에 염수가 접촉하여 부식을 일으키기 때문에 염수 시험을 통과하지 못하거나, 사용 중 노출된 구리박에 녹이 슬어 신뢰성이 저하하였다.

그러나, 본 발명에 의하면, 절단면에서 노출된 구리박(41)을 금속도금층(42)으로 덮음으로써 결과적으로 신뢰성 테스트에서 염수의 접촉을 근원적으로 차단할 수 있고, 사용 중에도 구리박(41)이 노출되지 않아 녹이 슬 염려가 없으므로 신뢰성이 향상된다.

더욱이, 리플로우 솔더링 시 절단면에서 구리박(41)을 덮도록 형성된 금속도금층(42) 위로 솔더 크림이 더 잘 퍼질 수 있어 솔더링 강도가 증가할 수밖에 없으며 특히 절단면에서 솔더링 강도가 향상된다.

특히, 접촉단자(100)의 폭이 길이보다 긴 경우, 절단면의 솔더링 강도는 매우 중요하고 본 발명은 이런 경우에 매우 유용하다.

또한, 외부로 삐져 나온 접착제 위에 금속도금층(42)이 형성되지 않으므로 전기접촉단자(100)의 외관, 특히 상면과 하면을 쉽게 육안으로 선별할 수 있다는 이점이 있다.

이 실시 예에 의한 전기접촉단자(100)를 제조하기 위해서는 한쪽 면에 구리박(41)이 접착된 폴리머 필름(30)으로 액상의 접착제층(20)을 개재하여 코어(10)를 연속으로 감싸 공급되는 접촉단자 바(bar)를 일정한 길이로 절단하는데, 일 예로, 접촉단자 바는 500㎜ 정도의 길이를 가질 수 있다.

이후, 접촉단자 바를 고객이 원하는 길이, 예를 들면 3㎜ 정도로 절단하여 접촉단자를 형성하고, 상기한 것처럼, 접촉단자의 구리박(41)의 노출면을 덮도록 주석이나 은 또는 니켈/금으로 도금한 금속도금층(42)을 형성하여 최종적인 접촉단자(100)를 제조한다.

여기서, 실리콘고무 재질의 코어(10)에 의해 접촉단자(100)의 비중은 물의 비중보다 작아 물에 뜨며, 바렐(barrel)을 이용한 벌크(Bulk) 방식의 무전해 도금을 이용하여 금속도금층(42)을 형성할 수 있다.

특히, 무전해 도금의 의해 금속도금층(42)을 형성하는 경우, 금속도금층(42)의 표면이 거칠게 되고 그 결과 솔더 크림과의 접착력이 향상되어 솔더링 강도가 증가한다.

상기한 것처럼, 코어(10)는 비발포 실리콘고무이거나 발포고무, 가령 스펀지로 구성되고, 접착제층(20)은 액상 실리콘고무가 열 경화에 의해 형성되며, 폴리머 필름(30)은 폴리이미드 필름을 구성되어 도금 공정에 의해 절단면에 금속도금층(42)이 형성되지 않는다.

상기와 같이, 전기접촉단자(100)에 있어서, 표면과 절단면 그리고 폭방향의 양 단면을 포함하여 외부로 노출된 모든 구리박(41) 위에는 금속도금층(42)이 형성되어 구리박(41)을 외부와 차단하게 된다.

이후, 금속도금층(42)이 형성된 제품을 릴 테이핑 장치를 사용하여 캐리어 테이프에 자동으로 릴 테이핑 한다.

이와 같이, 본 발명의 전기접촉단자(100)는 구리박(41) 모두를 금속도금층(42)으로 덮음으로써 신뢰성 테스트에서 염수의 접촉을 근원적으로 차단할 수 있고, 사용 중에도 녹이 슬 염려가 없고, 리플로우 솔더링 시 절단면에도 솔더 크림이 잘 퍼져 솔더링 강도도 증가할 수 있다는 이점이 있다.

특히, 절단한 후 외부로 노출된 구리박(41) 전체에 대해 도금 공정을 수행하므로 코어(10)의 하면에 위치한 구리박(41)의 폭방향의 양 단면 위에도 동시에 금속도금층(42)이 형성되기 때문에 결과적으로 구리박(41)은 외부에 전혀 노출되지 않는다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자가 회로기판에 솔더링 된 상태를 나타낸다.

이 실시 예에서는, 길이가 1㎜이고 폭이 2㎜로, 길이보다 폭이 큰 전기접촉단자(200)가 개시된다.

도 2의 확대된 원 내부에 나타낸 것처럼, 전기접촉단자(200)는 회로기판의 도전 패턴(110) 위에 솔더 크림(120)을 개재하여 솔더링 되는데, 솔더 크림(120)은 구리박(41)의 측면을 따라 퍼짐과 동시에 접촉단자(200)의 절단면에서 구리박(41)을 덮은 금속도금층 부분(42a)을 따라서 퍼진다.

그 결과, 전기접촉단자(200)의 절단면에서 구리박(41)을 덮은 금속도금층 부분(42a)을 따라 솔더 크림(120)이 이어지기 때문에 납 오름성이 향상됨과 동시에 납땜성이 좋아지며, 결과적으로 솔더링 강도가 향상된다.

특히, 이 실시 예와 같이, 길이보다 폭이 큰 전기접촉단자(200)의 경우, 폭이 큰 만큼 금속도금층 부분(42a)이 차지하는 면적도 증가하기 때문에 리플로우 솔더링 시 납 오름성이 향상되고 납땜성이 좋아져 솔더링 강도가 향상됨으로써 전기접촉단자(200)로서의 신뢰성 및 성능이 향상된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타내고, 도 4는 도 3의 전기접촉단자의 하면을 나타내며, 도 5는 전기접촉단자를 회로기판에 실장한 상태를 대비하여 보여주며, 5(a)는 본 발명의 전기접촉단자이고 5(b)는 종래의 전기접촉단자이다.

접촉단자(300)의 하면에서, 금속층(40)이 양단으로부터 일부 제거되어 폴리머 필름(30)의 양단으로부터 일정 부분(31)이 외부로 노출된다.

예를 들면, 폴리머 필름(30)의 양단으로부터 각각 0.05㎜ 내지 0.3㎜ 폭만큼 금속층(40)이 제거되어 노출될 수 있는데, 제거되는 금속층(40)의 폭은 접촉단자(300)의 폭에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해, 제거되는 금속층(40)의 폭이 증가하면 상대적으로 솔더링되는 면적이 감소하여 결과적으로 솔더링 강도가 약해질 수 있으므로 이를 고려해야 한다.

즉, 도 3의 C를 확대한 원 내부와 도 4를 보면, 폴리머 필름(30)의 양단에서 폭 방향으로 일정 거리만큼 그리고 길이방향으로 연속하여 금속층(40)이 제거되어 폴리머 필름(30)이 외부로 노출된다.

이러한 구성에 의하면, 접촉단자(300)의 하면에 형성된 금속층(40)의 면적이 감소하기 때문에 동일 구성의 접촉단자(300)에 같은 솔더 패턴으로 같은 양의 솔더크림을 적용하는 경우, 접촉단자(300)의 하면의 금속층(40)을 따라 퍼지는 용융 솔더크림의 양이 감소하기 때문에 상대적으로 측면을 따라 용융 솔더크림이 많이 퍼져 결과적으로 더 높은 위치까지 솔더 필렛(120a)이 형성될 수 있어 솔더링 후 접촉단자(300)의 측면을 신뢰성 있게 지지한다. 그 결과, 측방향으로부터 접촉단자(300)에 가해지는 힘에 대해 강하게 대응할 수 있게 된다.

또한, 금속층(40)의 양단부가 폴리머 필름(30)의 양단부보다 내측에 위치하기 때문에, 탄성 코어(10)를 액상의 폴리머 접착제를 개재하여 폴리머 필름(30)으로 감싼 후 경화하여 접촉단자(300)를 제조할 때 폴리머 접착제가 완전히 경화되기 전 폴리머 필름(30)의 양단부가 금속층(40)의 탄성 복원력에 의해 코어(10)로부터 박리되는 경향을 크게 줄일 수 있다.

또한, 접촉단자(300)의 하면으로 절곡된 금속층(40)이 차지하는 면적이 감소하여 용융된 솔더크림이 부착되는 면적도 줄기 때문에, 솔더링 과정에서 용융 솔더크림이 구리박(41)을 하방으로 당기는 힘도 줄어들어 폴리머 필름(30)의 양단부가 코어(10)로부터 박리되어 일어나는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 금형에 의한 외부 압력에 의해 폴리머 필름(30)의 양단으로부터 삐져나오는 접착제가 폴리머 필름(30)을 따라 흐르더라도 구리박(41)의 양단부에 의해 형성된 단차가 솔더링이 되지 않는 접착제의 흐름을 저지할 수 있어 결과적으로 솔더링 강도를 좋게 하고 들뜸 등의 현상을 줄여 준다.

또한, 접촉단자(300)의 하면으로 절곡된 금속층(40)이 차지하는 면적이 감소함으로써 접촉단자(300)의 하면에서 솔더크림에 차지하는 면적이 줄어들게 되고, 그 결과 상대적으로 접촉단자의 하면에 더 큰 체적의 공간이 형성되어 외부에서 인가되는 힘을 탄성적으로 수용할 수 있다.

금속층(40)을 구성하는 구리박(41)은, 가령 폴리머 필름(30) 위에 구리박(41)이 형성된 상태에서 노광과 에칭 등의 공정에 의해 폴리머 필름(30)의 일정 부분(31)에 대응하는 구리박(41)이 제거될 수 있다.

구리박(41)이 제거된 후에는, 상기의 일 실시 예와 같이, 구리박(41) 위에 주석이나 은을 도금하거나, 니켈 도금 후 주석이나 금을 도금하여 금속도금층(42)을 형성한다.

도 5(a)를 참조하면, 용융된 솔더크림은 접촉단자의 하면과 측면을 둘러싼 금속층(40)을 따라 퍼지는데, 폴리머 필름(30)의 양단부와 금속층(40)의 양단부가 동일하기 때문에 용융된 솔더크림은 주로 하면에 형성된 금속층(40)을 따라 퍼지므로 상대적으로 측면에는 작은 크기의 솔더 필렛(122, 122a)이 형성된다.

따라서, 측방향으로부터 인가되는 힘에 충분하게 대응하지 못하여 접촉단자가 도전패턴(110, 112)으로부터 쉽게 떨어질 수 있다. 또한, 솔더링 공정 중 용융된 솔더크림에 의해 하면의 금속층(40)이 하방으로 당겨지는데, 금속층(40) 고유의 복원력과 용융된 솔더크림이 당기는 힘에 의해 코어(10)에 접착된 폴리머 필름(30)의 양단부가 일어나면서 떨어지게 된다.

한편, 본 발명의 전기접촉단자의 솔더링 된 상태를 나타내는 도 5(b)를 보면, 폴리머 필름(30)이 폴리머 필름(30)의 양단으로부터 일정 부분(31)이 외부로 노출되어 접촉단자(300)의 하면에 형성된 금속층(40)의 면적이 작기 때문에, 상대적으로 같은 양의 용융 솔더크림(120)은 접촉단자(300)의 측면을 따라 더 퍼지게 되며, 그 결과 접촉단자(300)의 측면을 따라 더 높은 위치까지 솔더 필렛(120a)이 형성된다.

따라서, 측방향으로부터 접촉단자에 힘이 가해져도 접촉단자(300)의 측면에 형성된 솔더 필렛(120a)이 이에 충분하게 대응하므로 접촉단자(300)가 도전패턴(110, 112)으로부터 박리되는 것을 줄여 줄 수 있다.

또한, 솔더링 시 용융된 솔더크림에 의해 하면의 금속층(40)이 하방으로 당겨지는데, 금속층(40)의 양단부가 폴리머 필름(30)의 양단부보다 안쪽에 위치하기 때문에 용융된 솔더크림에 의해 당기는 힘이 감소할 뿐 아니라 금속층(40)의 면적이 감소하여 고유의 탄성 복원력도 줄어들며, 그 결과 코어(10)에 접착된 폴리머 필름(30)의 양단부가 금속층(40)에 의해 하방으로 당겨져 일어나면서 떨어지는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 접착제가 도포된 폴리머 필름(30)으로 코어(10)를 감싸고 금형(미도시)을 통과하면서 압착 및 열 경화에 의해 폴리머 필름(30)이 코어(10)에 접착될 때, 금형에 의한 외부 압력에 의해 폴리머 필름(30)의 양단으로부터 삐져나오는 접착제가 폴리머 필름(30)을 따라 흐르더라도 금속층(40)의 양단부가 단차를 이루기 때문에 접착제의 흐름을 저지할 수 있다. 이와 같은 접착제는 솔더 크림에 의한 솔더링이 되지 않으므로 이러한 단차는 결과적으로 접촉단자의 솔더링 강도를 좋게 하며 들뜸 현상 등을 감소시켜 준다.

상기의 실시 예에서는, 전기접촉단자(100, 200, 300)가 회로기판의 도전 패턴에 솔더 크림에 의해 솔더링 되어 대향하는 전기전도성 대상물과 접촉하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 상기한 것처럼, 회로기판의 도전패턴과 전기전도성 대상물 사이에 강제로 끼워져 설치될 수 있다. 이 경우, 리플로우 솔더링과 같은 공정이 없기 때문에 구성요소의 재질이 내열성을 가질 필요는 없다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

10: 코어
20: 접착제층
30: 폴리머 필름
40: 금속층
41: 구리박
42: 금속도금층
100, 200, 300: 전기접촉단자
110: 도전 패턴
120: 솔더 크림
120a: 솔더 필렛

Claims (5)

1. 탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 솔더링이 가능한 구리층을 포함하는 전기접촉단자로서,
   상기 구리층의 외부로 노출되는 부분에 금속도금층이 형성되어 상기 구리층과 상기 금속도금층으로 구성된 금속층을 형성하고,
   상기 노출 부분은, 상기 구리층의 표면과 폭 방향의 양 단면과 상기 전기접촉단자를 절단하여 형성되는 절단면을 포함하고,
   상기 전기접촉단자의 비중은 물의 비중보다 작아 물에 떠서 바렐(barrel)을 이용한 벌크 방식의 도금을 이용하여 상기 금속도금층이 형성되며,
   상기 구리층의 두께가 상기 금속도금층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
2. 청구항 1에서,
   상기 금속도금층은 상기 구리층보다 부식성이 작은 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
3. 청구항 1에서,
   상기 코어의 하면에서, 상기 폴리머 필름의 양단으로부터 일정 부분만큼 상기 금속층이 제거되어 상기 폴리머 필름이 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
4. 청구항 1에서,
   상기 코어의 하면에서, 상기 폴리머 필름의 양단에서 폭 방향으로 일정 폭만큼 그리고 길이방향으로 연속하여 상기 금속층이 제거되는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
5. 청구항 1에서,
   상기 도금은 무전해 도금인 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
   

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