KR101793719B1 - 내부식성이 향상된 탄성 전기접촉단자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 내열 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 구리층을 포함하며, 상기 구리층의 폭 방향으로 연장되는 개구가 에칭에 의해 형성되고, 상기 개구는 길이방향을 따라 일정한 패턴으로 다수 개가 이격되고, 상기 구리층에서, 외부로 노출되는 표면, 폭 방향의 양 단면 및 양측 수직 절단면과 상기 개구의 에칭면 위에 구리보다 내부식성이 좋은 금속도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자가 개시된다.

Description

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

본 발명은 탄성 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 수분 등에 의한 부식성이 향상되고 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 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 구리층 위에 주석이나 은을 도금하거나, 니켈 도금 후 그 위에 주석 또는 금을 도금하여 형성되는데, 구리층의 두께가 주석, 은, 니켈 또는 금 두께보다 상당히 두껍다. 여기서, 구리층은 구리박 또는 구리 도금층 일 수 있으며 주석, 은 또는 금이 구리층의 부식 방지와 내 환경성의 향상을 위해 도금된 것으로 구성된다.

이와 같이 기존 접촉단자의 구리층 위에 부식이 방지되고 내 환경성이 향상되도록 내 환경성이 구리보다 좋은 금속도금층이 형성되지만, 접촉단자를 제조하는 과정 중 고객이 원하는 길이로 절단하기 때문에 접촉단자의 길이방향 측면에 형성되는 절단면에서 구리박이 외부로 노출될 수밖에 없다.

다시 말해, 종래의 접촉단자는 금 등이 도금된 구리층을 갖는 폴리머 필름을 코어에 연속으로 감싼 후 절단하여 제조하였기 때문에 이를 절단하면 절단에 의해 형성된 접촉단자의 양측 절단면에서 당연히 구리층이 외부로 노출될 수밖에 없고 이에 따라 금도금층보다 비교적 두께가 두꺼운 구리층에 의해 접촉단자는 외부의 환경변화, 즉 염수분무 시험에서 변색 또는 부식 등이 쉽게 발생한다는 단점이 있다.

이와 같이, 절단된 접촉단자의 절단면은, 구리층이 외부로 노출된 구리층 절단면과 주석 또는 니켈/금이 도금된 도금층 절단면으로 구성되어 비교적 두꺼운 두께를 갖는 구리층은 외부의 환경 변화에 부식이 쉽게 되어 치수가 작고 고온, 고습한 조건에서 사용되는 경우에 이런 부식이 큰 문제가 될 수 있다.

또한, 폴리머 필름 위에 구리층을 형성하고 구리층이 다수의 개구를 가지도록 에칭한 후 그 위에 내 환경성이 향상된 주석, 은 또는 금을 도금을 하여 금속층을 형성한 다음, 이 폴리머 필름으로 탄성 코어를 감싸 접촉단자를 제조할 수 있는데, 이 경우에도 접촉단자를 일정한 크기로 절단하는 과정에서 절단면에 구리층이 외부로 노출된다는 단점이 있다.

그 결과, 염수 시험과 같은 신뢰성 테스트에서 외부로 노출된 구리층에 염수가 접촉함으로써 염수의 의한 부식으로 염수 시험을 통과하지 못하거나, 사용 중 외부로 노출된 구리층이 쉽게 부식되어 품질의 저하를 가져온다는 문제점이 발생한다.

또한, 접촉단자를 리플로우 솔더링 하여 회로기판에 실장하는 경우, 절단면에서 외부로 노출된 구리층이 부식함에 따라 금속도금층에 비해 납오름 현상이 작게 발생되어 결과적으로 절단면의 솔더링 강도가 약하다는 단점이 있다.

한편, 두께가 비교적 두꺼우며 금속층이 폴리머 필름의 전면에 걸쳐 형성되는 경우, 절단 시 금속층이 구겨지기 쉬워 절단면이 고르지 않고, 또한 제조된 접촉단자가 비교적 딱딱하다는 단점이 있어 이를 개선하기 위해 금속층에 개구를 에칭에 의해 형성할 수 있는데, 이 경우 에칭면에서 외부로 노출되는 구리층의 부식에 대해서 고려되고 있지 않아 상기한 문제점이 그대로 발생하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 부식에 강하고 내 환경성이 향상된 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 리플로우 솔더링의 신뢰성을 향상시킨 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조 시 휨이 적은 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유연성이 향상되어 대상물이 다소 평탄하지 않더라도 대상물 전체에 균일하게 접촉을 이룰 수 있는 신뢰성이 향상된 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 내열 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 구리층을 포함하는 전기접촉단자로서, 상기 전기접촉단자의 폭 방향으로 연장되는 개구가 에칭에 의해 상기 구리층에 형성되고, 상기 개구는 길이방향을 따라 일정한 패턴으로 다수 개가 이격되고, 상기 구리층에서, 외부로 노출되는 표면, 폭 방향의 양 단면 및 양측 수직 절단면과 상기 개구의 에칭면 위에 구리보다 내부식성이 좋은 금속도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 전기접촉단자의 비중은 물의 비중보다 작아 물 위에 뜰 수 있다.

바람직하게, 상기 금속도금층은, 주석(Sn)이나 은(Ag)을 도금하여 형성되거나, 니켈(Ni) 도금 후 주석(Sn)이나 금(Au)을 도금하여 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 구리층은 전해동박 또는 압연동박이고, 상기 구리층 위에 상기 폴리머 필름에 대응하는 액상의 폴리머를 도포하고 경화하여 상기 폴리머 필름에 접착될 수 있다.

바람직하게, 상기 금속도금층은 무전해 도금으로 형성되어 표면 거칠기가 증가함으로써 솔더링 강도가 향상될 수 있다.

바람직하게, 상기 개구는 상기 구리층의 폭 전체에 걸쳐 형성되거나, 상기 전기접촉단자의 양 측면과 상면에 연속하여 이어지도록 상기 구리층에 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 개구의 양단이 상기 전기접촉단자의 하면의 양 모서리로부터 일정 높이에 위치할 수 있다.

바람직하게, 상기 폭 방향으로 상기 개구와 이격되고 상기 코어의 하면 양측 모서리에 걸쳐 일정한 크기를 갖는 완충 개구가 형성될 수 있으며, 좌우 대칭을 이루며 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 코어의 상면과 양 측면의 경계 부분에, 상기 이격된 개구를 상기 길이방향으로 연결하는 보강띠가 상기 금속층에 의해 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 보강띠는 좌우 대칭을 이루며 적어도 한 쌍 이상으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 코어의 상면 및/또는 양 측면에 상기 이격된 개구를 상기 길이방향으로 연결하는 보강띠가 상기 금속층에 의해 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 보강띠는 상기 길이방향으로 수평을 이룰 수 있다.

바람직하게, 상기 폴리머 필름으로부터 상기 금속층의 높이와 상기 금속층 간의 피치는 상기 전기접촉단자의 표면실장을 위한 진공 픽업을 수용할 수 있는 정도일 수 있다.

바람직하게, 상기 전기접촉단자는 전자파 차폐를 위해 사용되는 전기전도성 개스킷 또는 전기연결을 목적으로 사용되는 전기전도성 커넥터일 수 있다.

바람직하게, 상기 전기접촉단자는 상기 폴리머 필름의 적어도 한 면에 전기전도성 점착테이프가 부착되거나 또는 릴 캐리어에 포장될 수 있다.

바람직하게, 상기 탄성 코어는, 상기 전기접촉단자가 실장되는 부분에 대응하는 실장부를 하면에 구비하고, 전기전도성 대상물과 접촉하는 접촉돌기를 측면에 일체로 구비할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉돌기는, 단면이 타원 형상, 삼각 형상, 또는 손가락 형상으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 손가락 형상의 접촉돌기는 수평이나 상방 경사 또는 하방 경사를 이루어 돌출될 수 있다.

바람직하게, 상기 탄성 코어 또는 상기 접촉돌기의 내부에는 관통구멍이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉돌기는 수평방향으로 탄성과 탄성복원력을 가지며, 상기 실장부는 상기 전기전도성 대상물과 수평을 이룰 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉단자가 상기 실장부를 개재하여 회로기판의 도전패턴에 솔더링되면, 상기 접촉돌기는 상기 회로기판과 이격된 상태를 유지할 수 있다.

바람직하게, 상기 접촉단자는 수직 또는 수평 방향으로 제공되는 전기전도성 대상물과 탄성을 갖고 전기적으로 접촉할 수 있다.

상기의 목적은, 구리박 위에 액상의 폴리머를 도포하고 경화하여 폴리머 필름과 구리박의 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체의 구리박에, 에칭에 의해 폭 방향으로 연장하고 길이방향으로 이격하여 배치되는 일정한 패턴을 갖는 다수의 개구를 형성하는 단계; 액상의 실리콘고무 접착제를 상기 적층체의 폴리머 필름 위에 연속하여 도포하는 단계; 상기 적층체의 폴리머 필름으로 상기 실리콘고무 접착제를 개재하여 상기 실리콘고무를 감싼 후 상기 실리콘고무 접착제를 경화시켜 상기 실리콘고무와 상기 폴리머 필름을 접착시켜 일정한 길이를 갖는 바(Bar)를 형성하는 단계; 상기 바를 일정 길이로 수직 방향으로 절단하는 단계; 및 상기 구리박의 표면, 상기 폭 방향의 양 단면 및 상기 절단에 의해 형성된 수직 절단면과 상기 개구의 에칭면에 구리보다 내부식성이 큰 금속을 도금하여 금속도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자의 제조방법에 의해 달성된다.

상기한 구조에 의하면, 길이방향으로 적절한 길이로 절단할 때 생기는 수직 절단면에서 절단에 의해 노출된 구리층 위에 또는 에칭에 의해 다수로 형성된 구리층의 개구 위에 내부식성이 좋은 금속도금층으로 완전히 덮음으로써 결과적으로 신뢰성 테스트에서 염수와 구리층의 접촉을 근원적으로 차단할 수 있고, 접촉단자의 사용 중에도 접촉단자의 구리층이 외부로 노출되지 않아 구리층이 부식될 염려가 없으므로 신뢰성이 향상된다.

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

또한, 전기접촉단자가 대상물과 접촉하는데, 금속층에 형성된 다수의 개구에 의해 금속층이 독립적으로 분리되어 움직일 수 있기 때문에 대상물이 다소 평탄하지 않더라도 대상물 전체에 균일하게 접촉을 이룰 수 있으며, 대상물과 전기접촉단자 간의 전기적 접속의 신뢰성이 향상된다.

또한, 전기접촉단자의 하면과 양측 모서리에 걸쳐 금속층이 균일하게 형성되어 솔더링시 용융 솔더에 의한 표면장력이 균일하게 가해지기 때문에 하면에 개구가 형성된 경우와 비교하여 전기접촉단자가 리플로우 솔더링에 의해 기울어지거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 금속층의 하면 양측 모서리에 걸쳐 길이방향으로 이격되는 다수의 완충 개구를 형성하여 압출시 늘어나는 정도를 상면과 하면이 대략 동등하도록 함으로써 길이방향으로 막대 형상의 전기접촉단자 바가 구부러지는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 전기접촉단자 바가 금형으로부터 압출되어 나올 때, 개구에 의해 분리된 각 금속층이 보강띠에 의해 길이방향으로 서로 연결되기 때문에 잘 늘어나지 않을 뿐만 아니라, 보강띠 만큼 개구가 형성되는 면적이 줄어들기 때문에 보강띠의 폭을 조절하여 접촉단자의 상면과 하면의 늘어남 정도를 맞출 수 있다.

또한, 측면에 일체로 형성된 접촉돌기에 의해 수평방향으로 탄성과 탄성복원력을 갖도록 함으로써 회로기판의 측면에 위치한 전기전도성 대상물과 회로기판의 도전 패턴을 전기적으로 쉽게 연결할 수 있다.

도 1(a)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타내고, 도 1(b)은 도 1(a)의 b-b를 따라 절단한 단면도를 나타낸다.
도 2는 개구가 형성된 구리박의 전개도이다.
도 3(a)은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이고, 도 3(b)은 하방으로부터 본 사시도이다.
도 4(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 하방으로부터 본 사시도이고, 도 4(b)는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이다.
도 6(a) 내지 6(d)은 각각 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

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

도 1(a)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 나타내고, 도 1(b)은 도 1(a)의 b-b를 따라 절단한 단면도를 나타낸다.

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

바람직하게, 접착제층(20), 폴리머 필름(30) 및 금속층(40)의 양단은 코어(10)의 하면에서 분리되어 일정한 이격 공간(12)을 형성한다.

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, 전기적으로 바람직하게 절연성이나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 리플로우 솔더링과 탄성 조건을 만족시키는 튜브 형상의 비발포 실리콘고무이거나 발포고무, 가령 스펀지일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

코어(10)는, 가령 압출 공정에 의해 연속적으로 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 상면 양측 모서리는 각각 라운드 형상으로 형성함으로써, 취급이 용이할 뿐 아니라 완성된 전기접촉단자(100)가 인쇄회로기판 등에 솔더링 된 후 대향하는 대상물과 조립되는 과정에서 양측 모서리에서의 걸림을 방지할 수 있다.

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

이 실시 예에서, 코어(10)는 대략 사각형이지만, 후술하는 도 6의 실시 예와 같이 특정한 목적에 적합하게 변형될 수 있다.

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 대상물인 폴리머 필름(30)과 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 0.005㎜ 내지 0.03㎜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 형성되며, 도 1(b)의 원안에 확대하여 나타낸 것처럼, 구리층(41)과 구리층(41)에서 외부로 노출되는 부분을 덮도록 적층되는 금속도금층(42, 43, 44)으로 구성된다.

설명의 편의를 위하여, 금속도금층(42)은 구리층(41)의 표면을 덮는 금속도금층을 나타내고, 금속도금층(43)은 접촉단자 바(bar)를 절단하여 개별 접촉단자(100)를 만들 때 길이방향 양단의 절단면을 덮는 금속도금층을 나타내며, 금속도금층(44)은 구리층(41)에 개구(45)를 형성할 때 에칭에 의해 생기는 에칭면을 덮는 금속도금층을 나타낸다.

노출 부분은 구리층(41)의 원래의 표면을 포함하고, 폭 방향의 양 단면 및 구리박 원단으로부터 적절한 길이로 절단할 때 형성되는 길이방향의 절단면과 개구(45)를 형성할 때 생기는 에칭면을 모두 포함한다.

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

도 2는 개구가 형성된 구리박 원단의 전개도이고, 도 3은 전기접촉단자에 적용된 형태의 금속층만을 나타낸다. 도 2에서는 구별의 편의를 위하여 폴리머 필름(30)은 도트(dot)로 해칭한다.

구리박(41)의 두께는 대략 6 내지 13㎛ 정도이고, 폴리머 필름(30) 위에 접착(합지)된 상태로 개구(45)가 형성되는데, 구리박(41)을 폴리머 필름(30) 위에 접착제를 개재하고 접착하거나, 구리박(41) 위에 폴리머 필름(30)에 대응하는 액상의 폴리머를 도포하고 경화하여 접착하여 형성할 수 있다.

이 실시 예에서, 개구(45)가 구리박(41)의 폭 방향 전체에 걸쳐 수평으로 연장 형성되는데, 이에 한정되지 않고 폭 방향으로 경사를 이룰 수 있고, 도 3의 실시 예와 같이 하면에는 형성되지 않을 수도 있다.

개구(45)는, 가령 노광과 에칭에 의해 형성될 수 있으며, 개구(45)를 형성한 다음 개구(45)에 의해 분리된 구리박(41)의 상면과 양 측면을 금속도금층(42, 43, 44)으로 도금한다.

금속도금층(42, 43, 44)은 구리박(41) 표면의 부식을 방지하거나 전기가 잘 통하도록 그리고 솔더링이 잘 되도록 형성되며, 통상 구리박(41)의 두께는 금속도금층(42, 43)의 두께보다 두껍다.

여기서, 금속층(40)의 높이 또는 금속층(40) 간의 피치는 표면실장을 위한 진공 픽업을 수용할 수 있는 정도이다. 다시 말해, 금속층(40)은 폴리머 필름(30)에 대해 약간 돌출되어 있기 때문에 진공 픽업시 어느 정도의 평탄성이 확보되어야 하는데, 금속층(40)의 높이 또는 금속층(40) 간의 피치를 조절하여 접촉단자(100)의 표면에서의 전체적인 평탄성을 확보할 수 있다. 그러나 진공 픽업 시 진공이 강하면 이러한 문제는 해결될 수도 있다.

금속도금층(42)은 주석(Sn)이나 은(Ag)을 도금하여 형성하거나, 니켈(Ni) 도금 후 주석 (Sn) 또는 금(Au)을 순차적으로 도금하여 형성하는데, 예를 들어, 주석이나 은의 경우 두께가 대략 2㎛이고, 니켈/금의 경우 대략 니켈의 두께는 2㎛, 금의 두께는 0.1㎛ 정도이나 이에 한정하지는 않는다.

후술하는 것처럼, 도 2의 폴리머 필름(30)에 접착된 구리박(41)에 개구(45)를 형성하고 코어(10)를 감싸 접착하여 전기접촉단자(100)를 구성한 후 구리박(41)에서 외부로 노출되는 부분, 즉 구리박(41)의 표면, 구리박(41)의 폭 방향의 양 단면, 그리고 수직 절단면과 개구(45)의 에칭면에 모두 금속도금층(42, 43, 44)을 형성하여 금속층(40)을 구성한다.

그 결과, 종래에는 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, 외부에 노출된 구리박(41)을 금속도금층(42, 43, 44)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 수직 절단면에서 솔더링 강도가 향상된다.

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

또한, 전기접촉단자(100)는 금속층(40)의 상면에서 대상물과 접촉하는데, 금속층(40)에 형성된 개구(45)에 의해 금속층(40)이 독립적으로 분리되기 때문에 대상물이 다소 평탄하지 않더라도 대상물 전체에 균일하게 접촉을 이룰 수 있다. 그 결과, 대상물과 전기접촉단자(100) 간의 전기적 접속의 신뢰성이 향상된다.

이하, 본 발명의 전기접촉단자를 제조하는 방법에 대해 설명한다.

두께가 대략 10㎛ 정도의 구리박(41) 위에 폴리머 필름(30)에 대응하는 액상의 폴리머, 예를 들어 폴리이미드(PI)를 도포하고 경화하여 금속층이 형성된 폴리머 필름을 제조한다. 이와 달리, 구리박(41)과 폴리머 필름(30)을 내열 접착제를 사용하여 접착할 수도 있는데 이 경우에 두께가 두껍다는 단점이 있다.

이후, 구리박이 접착된 폴리이미드 필름을 노광에 의한 에칭에 의해 폴리이미드 필름의 일정 부위에서 연속적으로 구리박을 제거하여 개구(45)를 형성한다.

개구(45)의 폭은 대략 0.05㎜ 내지 0.3㎜이고 균일한 피치(Pitch)와 패턴을 가지며, 또한 개구(45)는 전기접촉단자(100)의 길이 방향으로 일정한 형상을 가질 수 있다.

이후 구리박(41)의 일부가 에칭에 의해 제거된 폴리머 필름(30)으로 액상의 접착제층(20)을 개재하여 코어(10)를 감싸면서 연속하여 금형에 넣어 통과시킨다. 이때, 도 2에 나타낸 것처럼, 개구(45)가 폭 방향 전체에 걸쳐 형성되는 경우, 폭의 치수를 적절히 조정함으로써 다양한 크기의 전기접촉단자에 구리박 원단을 공통으로 적용할 수 있다는 이점이 있다.

금형으로부터 인출되는 막대 형상의 접촉단자 바(bar)는 500㎜ 정도의 길이를 가질 수 있는데, 고객이 원하는 길이, 예를 들면 3㎜ 정도로 절단하여 개별 접촉단자를 형성할 수 있다.

개별 접촉단자를 제작한 후, 각 접촉단자에 대해 니켈 및 금의 도금 공정을 수행하여, 도 2와 같이, 구리박(41)의 표면, 구리박(41)의 폭 방향의 양 단면, 그리고 수직 절단면과 개구(45)의 에칭면에 모두 금속도금층(42, 43, 44)을 형성한다.

여기서, 금속도금층(42, 43, 44)은, 상기한 것처럼, 주석이나 은 또는 니켈/금이 적용될 수 있다.

여기서, 실리콘고무 재질의 코어(10)에 의해 전기접촉단자(100)의 비중은 물의 비중보다 작아 물에 뜨며, 따라서 벌크(Bulk) 방식으로 무전해 도금을 이용하여 금속도금층(42, 43, 44)을 형성하는게 바람직하다.

그러나 이에 한정되지 않고 전해도금을 적용할 수도 있다.

특히, 무전해 도금의 의해 금속도금층(42, 43, 44)을 형성하는 경우, 금속도금층(42, 43, 44)의 표면 거칠기가 커져 표면적이 증가하고 그 결과 솔더 크림과의 접착력이 향상되어 솔더링 강도가 증가한다.

여기서, 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, 이러한 재료들이 무전해 도금 공정에 의해 금속도금층(42, 43, 44)이 형성되지 않도록 한다.

상기와 같이, 전기접촉단자(100)에 있어서, 구리박(41)의 표면, 폭 방향의 양 단면, 그리고 수직 절단면과 개구(45)의 에칭면에 금속도금층(42, 43, 44)이 형성되어 구리박(41)을 외부와 차단하게 된다.

이후, 금속도금층(42, 43, 44)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, 43, 44)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, 금형으로부터 인출되는 접촉단자 바를 일정한 길이로 절단하고 금속층에 개구를 형성한 후 외부로 노출된 구리박(41) 전체에 대해 도금 공정을 수행하므로 구리박(41)이 외부에 전혀 노출되지 않는다.

상기의 실시 예에서, 전기접촉단자(100)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 솔더링 공정이 없기 때문에 구성요소의 재질이 내열성을 가질 필요는 없다.

전기접촉단자(100)는 폴리머 필름의 적어도 한 면에 전기전도성 점착테이프가 부착되거나 또는 릴 캐리어에 포장되어 공급될 수 있다.

또한, 본 발명의 전기접촉단자(100)는 전자파 차폐를 위해 사용되는 전기전도성 개스킷 또는 전기적 연결을 목적으로 사용되는 전기전도성 커넥터로 사용될 수 있다.

도 3(a)은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이고, 도 3(b)은 하방으로부터 본 사시도이다.

이 실시 예에 의하면, 내부의 구리박(미도시)을 에칭하여 개구(245)를 형성하고 구리박의 외부 노출 부분을 모두 니켈과 금을 순차적으로 도금하여 금속층(240)을 형성하는데, 이때 개구(245)는, 전기접촉단자(200)의 하면과 하면의 양측 모서리를 제외한 양 측면과 상면에 걸쳐 연속하여 형성된다.

여기서, 일정 높이는 대략 0.1㎜ 내지 0.3㎜일 수 있으며 전기접촉단자(200)의 높이에 의해 결정될 수 있다.

개구(245)는 일정한 피치와 형상으로 연속하여 형성될 수 있으며, 전기접촉단자(200)의 폭의 치수는 높이의 치수보다 클 수 있다.

개구(245)는 바람직하게 폭 방향으로 수평을 이루어 형성되며, 코어(10)의 내부에 땅콩 형상의 하나 이상의 관통구멍이 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.

이 실시 예에서, 전술한 것과 같이 전기접촉단자(200)의 하면(242)과 양측 모서리(243, 244)로부터 일정한 높이까지는 개구가 형성되지 않는다. 다시 말해, 양 측면에 형성되는 개구(245)의 끝은 모서리(243)로부터 일정한 높이에 균일하게 형성된다.

이러한 구조에 의하면, 전기접촉단자(200)의 하면(242)과 양측 모서리(243, 244)에 걸쳐 금속층(240)이 균일하게 형성되어 솔더링시 용융 솔더에 의한 표면장력이 균일하게 가해지기 때문에 하면(242)에 개구가 형성된 경우와 비교하여 전기접촉단자(200)가 리플로우 솔더링에 의해 기울어지거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.

즉, 솔더링이 되는 하면(242)과 양측 모서리(243, 244)에 개구가 형성되면 제조 공정에 따라 하면에 위치한 금속층(140)의 솔더링 영역의 면적이 일정하지 않고, 금속층(240)의 솔더링 영역의 형태도 일정하지 않아, 리플로우 솔더링 시 전기접촉단자(200)가 쉽게 움직여서 결과적으로 리플로우 솔더링 후 휨 또는 뒤틀림 현상이 발생하기 쉽다.

또한, 도 1의 실시 예와 비교할 때, 같은 양의 솔더 크림을 적용하는 경우 이 실시 예의 솔더링 영역의 면적이 크기 때문에 솔더링시 용융된 솔더 크림이 금속층(240)의 측면으로 높이 올라가는 것을 방지할 수 있다.

또한, 금속층(240)의 솔더링 영역의 면적이 증가하기 때문에 결과적으로 솔더링 강도가 좋다는 이점이 있다.

도 4(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 하방으로부터 본 사시도이고, 도 4(b)는 저면도이다.

도 3의 실시 예에 의한 전기접촉단자의 경우, 상면과 양 측면에 걸쳐 에칭에 의해 개구가 형성되는데, 이러한 구조를 구비한 막대 형상의 전기접촉단자 바가 금형으로부터 인출되어 나오면서 길이방향을 따라 다소 구부러진다.

다시 말해, 상면에서 에칭에 의해 형성된 개구에 의해 금속층이 분리되어 있고 개구가 형성된 부분만큼 금속층이 제거되어 있기 때문에 개구가 전혀 형성되지 않은 하면에 비해 잘 늘어나는데, 금형으로부터 인출되면서 구부러지게 된다.

즉, 잘 늘어나는 부위와 잘 늘어나지 않는 부위로 구성되어 제조시 금형으로부터 인출할 때 휘게 된다.

이 실시 예에서는, 이러한 구부러짐을 최소화하기 위해 금속층(340)의 하면 양측 모서리(343, 344)에 걸쳐 길이방향으로 이격되는 다수의 완충 개구(341, 342)를 형성하여 압출시 늘어나는 정도를 상면과 맞출 수 있다.

다시 말해, 완충 개구(341, 342)의 사이즈와 위치를 조절하여 금형으로부터 압출되면서 늘어나는 정도를 상면과 하면이 대략 동등하도록 함으로써 길이방향으로 막대 형상의 전기접촉단자 바가 구부러지는 것을 최소화할 수 있다.

이 실시 예에서, 완충 개구(341, 342)는 금속층(340)의 하면 양측 모서리(343, 344)에서 모서리를 중심으로 하면의 일부와 측면의 일부가 걸치도록 형성되는데 측면의 개구(345)가 연장되는 위치에 대응하여 형성된다. 특히, 완충 개구(341, 342)가 금속층(340)의 하면과 모서리에 걸치도록 형성됨으로써 금속층(340)으로 코어(10)를 감쌀 때 모서리가 유연하게 잘 구부러진다는 이점이 있다.

이 실시 예에서, 완충 개구(341, 342)가 모서리를 중심으로 하면과 측면의 각 일부에 걸쳐 형성되는 것을 예로 들었지만, 모서리가 일정한 곡률반경을 갖는 경우 모서리 부분에만 형성되는 것을 포함하여 다양한 개수와 크기로 다양한 위치에 형성할 수 있음은 물론이다.

여기서, 완충 개구(341, 342)는 개구(345)와 마찬가지로 노광에 따른 에칭에 의해 형성되며, 완충 개구(341, 342)의 형상은 개구(345)의 형상과 유사하나 이에 한정되지는 않는다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이다.

이 실시 예는 막대 형상의 전기접촉단자 바가 금형으로부터 인출되어 나오면 길이방향을 따라 상면 쪽으로 다소 구부러지는 것을 최소화하기 위한 구조를 갖는다.

상면과 양 측면의 경계 부분에 일정한 폭으로 길이방향을 따라 보강띠(442)가 금속층(440)에 의해 형성되어 수평으로 연장됨으로써 개구(445, 446)에 의해 분리된 각 금속층(440)을 연결시킨다.

이러한 구조에 의하면, 전기접촉단자 바가 금형으로부터 압출되어 나올 때, 개구(445, 446)에 의해 분리된 각 금속층(440)이 보강띠(442)에 의해 길이방향으로 서로 연결되기 때문에 잘 늘어나지 않을 뿐만 아니라, 보강띠(442) 만큼 개구(445, 446)가 형성되는 면적이 줄어들기 때문에 보강띠(442)의 폭을 조절하여 접촉단자의 상면과 하면의 늘어남 정도를 맞출 수 있다.

보강띠(442)는 개구(445, 446)를 노광에 의한 에칭으로 형성할 때 형성된다.

보강띠(442)가 대략 상면과 양 측면의 경계 부분에 위치하여 형성됨으로써 좌우 대칭을 이룰 수 있으며, 위에서 볼 때 보강띠(442)의 위치가 어느 정도 틀어지더라도 외관상 불량이 발생하지는 않는다.

이 실시 예에서, 보강띠(442)의 폭은 개구(445, 446)의 폭과 유사하게 형성되지만 이에 한정되지 않는다.

또한, 이 실시 예에서, 보강 띠(442)가 상면과 양 측면의 경계 부분에 형성되는 것을 예로 들었지만, 상면의 중간 부분에 보강띠를 형성하는 것을 포함하여 다양한 개수와 폭으로 다양한 위치에 형성할 수 있음은 물론이다.

보강 띠(442)를 많이 형성하면 제조 시 휨 발생을 더욱 줄일 수 있으나 절단 전후에 티끗(Burr)이 발생할 수도 있다.

도 6(a) 내지 6(d)은 각각 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자의 사시도이다.

상기의 전기접촉단자는 회로기판의 상면에 위치한 전기전도성 대상물과 회로기판의 도전패턴을 전기적으로 연결하는데 사용될 수 있는데, 경우에 따라서는 회로기판의 측면에 위치한 전기전도성 대상물과 회로기판의 도전 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 전기접촉단자가 필요하다.

도 6(a)을 참조하면, 코어(110)는 접촉단자가 실장되는 실장부(111, 112)를 구비하면서 측면에 위치하는 전기전도성 대상물(미도시)과 접촉하는 접촉돌기(120, 122, 124, 126)를 포함한다.

접촉돌기(120, 122, 124, 126)는 수평방향으로 탄성과 탄성복원력을 가지는데, 전기전도성 대상물과 수평 또는 수직을 이룰 수 있다.

접촉돌기(120, 122, 124, 126)는 코어(110)의 측면에 일체로 형성되는데, 다양한 형상을 구비한다. 가령, 단면이 타원 형상(도 6(a)의 120 참조), 삼각 형상(도 6(b)의 122 참조), 또는 손가락 형상(도 6(c)의 124와 도 6(d)의 126 참조)으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

접촉단자가 실장부(111, 112)를 개재하여 회로기판의 도전패턴에 솔더링되면, 접촉돌기(120, 122, 124, 126)는 회로기판과 이격된 상태를 유지하여 쉽게 탄성 변형될 수 있다.

따라서, 접촉돌기(120, 122, 124, 126)는 전기전도성 대상물의 가압에 의해 탄성 변형되는데, 특히 손가락 형상의 접촉돌기(124, 126)의 경우 접촉돌기(124, 126) 자체가 휘어지기 때문에 더욱 유연하게 탄성 변형될 수 있다.

도 6(a)과 6(b)의 접촉돌기(120, 122)는 두께가 코어(110)의 높이와 대략 같기 때문에 접촉돌기(120, 122) 내부에 관통구멍(113)이 형성되는 반면, 도 6(c)과 6(d)의 접촉돌기(124, 126)는 두께가 얇아 접촉돌기(124, 126) 내부에 관통구멍을 형성할 필요가 없다.

또한, 도 6(c)의 접촉돌기(124)는 수평으로 돌출되지만, 이에 한정되지 않고 상방이나 하방으로 경사를 이루어 돌출될 수 있다.

접촉돌기(120, 122, 124, 126)의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 리플로우 솔더링 시 흔들림이 적고 한 방향으로 치우치지 않도록 접촉단자의 솔더링 되는 폭의 2/3 이하인 것이 바람직하다.

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

Claims (27)

1. 서로 대향하는 한 쌍의 전기전도성 대상물 사이에 개재되어 공통의 전기통로를 통하여 상기 대상물을 전기적으로 연결하는 전기접촉단자로서,
   탄성 코어, 접착제층을 개재하여 상기 코어를 감싸며 접착되는 내열 폴리머 필름, 및 상기 폴리머 필름을 감싸며 접착되는 구리층을 포함하고,
   상기 구리층을 에칭하여 상기 전기접촉단자의 폭 방향으로 연장되고 길이방향을 따라 일정한 패턴으로 다수 개가 이격되는 개구가 형성되고, 상기 구리층은 상기 대상물 각각에 공통으로 전기 접촉하여 전기 통로를 형성하고,
   상기 구리층에서, 외부로 노출되는 표면, 상기 폭 방향의 양 단면 및 양측 수직 절단면과 상기 개구의 에칭면 위에 구리보다 내부식성이 좋은 금속도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
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3. 삭제
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7. 삭제
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9. 청구항 1에서,
   상기 폭 방향으로 상기 개구와 이격되고 상기 코어의 하면 양측 모서리에 걸쳐 일정한 크기를 갖는 완충 개구가 좌우 대칭을 이루며 형성되는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
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