KR101856846B1 - 전기 커넥터와 전기 커넥터용 구성부품으로서 플러그 또는 소켓 - Google Patents

전기 커넥터와 전기 커넥터용 구성부품으로서 플러그 또는 소켓 Download PDF

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Abstract

전기 커넥터용 구성부품은 서로 전기적으로 절연된 도전성 신호소자 (12)영역 및 서로 전기적으로 연결되는 도전성 차폐 소자 필드(10)을 포함한다. 상기 신호소자(12)에 대해서, 신호소자(12) 영역의 다른 어떤 신호소자보다 상기 신호소자에 근접하도록 적어도 하나의 차폐소자(10)는 신호소자로부터 160 °이상의 각도(α)로 임의 부분 둘레로 연장되어 배열된다. 이러한 각각의 차폐소자는 상기 신호소자(12)로부터 160 °이하의 각도(β)로 가로질서 연장된다. 차폐소자(10)의 수는 상기 신호소자(12)의 3배 이하의 수이다.

Description

전기 커넥터와 전기 커넥터용 구성부품으로서 플러그 또는 소켓{Plug or socket as a component for an electrical connector and electrical connector}
본 발명은 플러그 또는 소켓과 같은 전기 커넥터용 구성부품에 관한 것이다. 본 발명은 전기 커넥터에 관한 것이다.
전기신호 전송을 위한 많은 응융분야에서 차폐케이블은 다른 케이블에 의해 전송되는 신호와 같은 외부신호를 갖는 특정케이블을 통하여 전송되는 신호들간의 간섭을 피하기 위하여 채용되었다. 특히 고주파 신호의 전송을 위해서 동축 케이블은 차폐 케이블의 일반적인 형태이다. 동축 케이블은 도전체를 차폐하기 위한 원통형 외피에 의해 둘러싸인 내부 도전체를 이용하여 전기 신호를 전도한다. 통상적으로, 상기 차폐는 접지 전위로 유지된다. 이러한 동축 설계에서, 전자기장은 내부 도전체와 차폐 외부로 작은 누설을 갖는 차폐사이의 공간으로 본질적으로 한정될 수 있다. 반대로, 케이블 외부의 전자기장은 주로 케이블 내부의 신호에 간섭을 일으키는 것을 방지한다.
누설 간섭도는 접속점에서 회피하는 방식으로 동축 케이블을 연결하기 위하여, 동축 커넥터가 주로 많이 사용된다. 전형적인 동축 커넥터는 커넥터의 내부 도전체를 차폐하기 위해서 커넥터의 소켓의 중공 원통과 겹쳐서 접속되는 커넥터의 플러그의 중공 원통을 포함한다. 동축케이블이 비싸게 만들어지고, 연결하기 어렵고, 정합사이클의 높은 숫자에 적합하지 않다는 동축 커넥터의 단점이 될 수 있다. 장치가 자주 교환되고, 동축 커넥터를 이용하여 상기 장치에 부착되는 교환부품을 포함하는 경우, 후자는 특별한 단점일 수 있다. 예를 들어, 많은 의료촬상장치는, 동축 케이블 및 동축 커넥터를 통해 디스플레이 유닛이나 응용기기 부품과 접속되어 교체 가능한 화상헤드(interchangeable imaging heads)의 선택을 포함한다. 이러한 동축 커넥터로 인하여 화상헤드의 잦은 교체를 실패하게 되는 경향이 될 수 있습니다. 또한, 예를 들어, 높은 제조 비용을 수반하고, 취급이 복잡하고 소형화를 방해하는 상당한 양의 공간을 필요로 하는 종래의 동축 커넥터의 단점이 될 수있다.
종래기술에서, 복수의 핀 및 슬리브를 갖는 동축 커넥터의 차폐를 대체하기 위해서 고안되었다. 예를 들어 독일특허 DE 101 64 799 B4 에는 플러그에서 9개의 스프링 핀이 3개의 핀으로 3열로 배열되어 휴대 전화기용으로 사용하기 위한 전기커넥터를 개시한다. 각각의 경우에 중앙핀은 신호를 전송하고, 8 개의 주변 핀들은 차폐로서 작용한다. 마찬가지로, 독일특허 DE 199 45 176 B4는 중앙의 신호전송 접촉자가 4개의 접지 접촉자에 의해 포위되는 스프링 접속의 구성을 개시한다.
대한민국 특허 KR 100275512 B1 에는 제1섹션에서 신호핀 및 접지핀을 교차시킨 전기 커넥터가 개시되어 있다. 제2섹션에서 다른 전기신호의 전송을 위해서 사각형으로 배열되는 4개의 신호핀 그룹들이 8개 또는 12개 접지핀에 의해 둘러싸여지고, 접지핀의 열(row)에 의해 분리된다. 커넥터의 측면에서, 차폐용으로 제공되는 접지플레이트가 있다. 대한민국 KR 100275512 B1 에는 백플레인 접속(backplane connection)을 통해 ATM 스위치의 도터보드에 마더보드를 접속하기 위한 구성을 이용하는 것을 제시하고 있다. 상기 백플레인 접속은 일반적으로 많은 정합사이클(mating cycles)을 견딜 필요가 없다. 오히려, 이는 그것이 채용되는 장치의 어셈블리에 연결되고, 이는 일반적으로 장치의 결함 부분에 대한 교체가 필요한 경우에만 분리된다. 또한, 백플레인 접속은 일반적으로 장치 외부에 노출되지 않고, 능동 전기 전자 부품과 같은 장치의 다른 내부 구성부품들과 함께 상기 장치의 내부에 숨겨져 있다. 또한, 백플레인 접속은 케이블-케이블이 아니고, 일반적으로 백플레인 커넥터는 케이블-케이블 접속에 부접합하다.
본 발명의 목적은 전기 커넥터용 플러그 또는 소켓과 같은 개선된 구성부품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 개선된 전기 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 종래의 플러그, 소켓 및 커넥터의 단점을 극복하는 플러그, 소켓 또는 커넥터를 제공하고자 한다.
이러한 문제점은 청구항 1에 따른 전기 커넥터용 구성부품에 의해서 해결된다. 상기 구성부품은 전기적으로 도전되는 신호소자 영역과 또한 전기적으로 도전되는 차폐소자 영역을 포함한다. 본 발명의 내용에서 소자영역은 복수의 소자이다. 상기 소자는 일반적인 표면, 통상적으로 반드시 필요하진 않지만 정합면인 평평한 표면에 배치된다.
상기 신호소자를 서로 전기적으로 절연함으로써, 각 신호소자가 다른 신호를 전송하는 역할을 하는 것이 달성될 수 있다. 특히, 상기 신호소자로서 신호는 정합되는 대향 구성부품(counter-component) 및 이의 구성부품의 전기 커넥터의 대향 구성부품과 상응하는 구성부품으로부터 또는 구성부품으로 전송될 수 있다. 이를 위해서, 상기 신호소자는 상기 대향 구성부품의 상응하는 소자와 정합될 수 있다. 상기 대향 구성부품은 바람직하게는 구성부품과 구별되지만, 또한, 본 발명은 상기 대향 구성부품이 상기 구성부품의 일부로 고려되거나 상기 구성부품은 동시에 상기 대향 구성부품인 실시예를 포함한다. 바람직한 신호소자는 대향 구성부품의 상응하는 소자와 각각 전기적으로 접속할 수 있는 전기접속이다. 그러나, 본 발명은 또한 하나 또는 그 이상의 신호소자의 경우에 있어서 상기 구성부품의 신호소자(들)과 상응하는 소자(들)사이에서 직접적인 전기적인 접속없이 신호가 전송되는 실시예를 포함한다. 이러한 실시 예는 예를 들어, 특정 고주파수에서 신호는 좁은 공극 또는 다른 전기적 비전도성 갭을 통하여 전송될 수 있음을 이용할 수 있다.
차폐소자는 신호소자에 의해 전송된 신호를 차폐할 수 있다. 동축 커넥터과 다르게 각 신호소자에 대해 신호소자를 차폐하는 차폐소자가 상기 신호소자로부터 160°이하의 각도로 가로질러 연장한다는 것은 적어도 하나의 차폐소자가 다른 신호소자보다 상기 신호소자에 근접하도록 배열되어 상기 신호소자로부터 160 °이상의 각도로 일부 둘레로 연장하는 것에 의해서 보상된다. 환언하면, 각 신호소자에 대해 하나의 종래 동축 차폐는 상기 신호소자의 주위에 분산된 복수의 차폐소자에 의해서 대체되고, 각 차폐소자는 다른 어떤 신호소자보다 상기 신호소자에 근접한다. 이러한 차폐소자는 공통전위에서 효율적인 차폐에 필요한 범위가 되도록 보장하기 위하여 이들은 전기적으로 상호 접속된다. 복수의 차폐소자를 갖는 하나의 동축 차폐소자를 대체함으로써 구조를 단순화할 수 있고, 커넥터 소자와 커넥터의 제조비용을 줄일 수 있다. 또한, 정합하기 쉽고, 정합 사이클의 높은 횟수를 견딜 수 있는 커넥터의 구성을 허용한다.
차폐소자들 사이의 전기적인 상호접속은 바람직하게는 직접적일 뿐만 아니라 간접적일 수 있다. 서로 직접적으로 상응하는 차폐소자를 연결하는 전기적인 도관(예를 들어 케이블 또는 회로기판의 트레이스(traces))에 직접적으로 상호접속을 구성하는 것이다. 이와 대조적으로, 차폐소자는 구성부품의 하나 또는 그 이상의 다른 부분을 통해 서로 연결되는 경우 간접적인 상호접속을 구성하는 것이다. 예를 들어 차폐소자의 일부 또는 모두는 구성부품의 하우징을 통해 상호 접속 될 수 있거나 상기 대향 구성부품의 상응 소자를 통하여 상호접속될 수 있으며, 차례대로 직접적으로 또는 간접적으로 상호 접속될 수 있다.
바람직하게, 필수적인 것은 아니지만, 하나 또는 그 이상의 차폐소자가 상기 대향 구성부품의 상응하는 소자와 전기적으로 접속할 수 있다. 일부 실시 예에서, 차폐소자는 상기 대향 구성부품의 상응하는 소자와 전기적으로 연결할수 있다. 상기 대향 구성부품의 상응하는 소자를 갖는 신호소자와 접속함으로써 상기 차폐소자를 접지하는 것에 기여할 수 있다. (그리고 일부 실시 예에서는 다른 차폐소자는 직접 또는 간접적으로 상기 차폐소자와 연결됨.) 바람직하게, 하나 이상의 신호소자, 더욱 바람직하게는 모든 신호소자, 적어도 하나의 신호소자는 상기 대향 구성부품의 상응하는 소자와 전기적으로 접속하는 신호소자의 영역에서 다른 어떤 신호소자보다 각 신호소자에 더 가깝게 배열된다.
바람직한 신호소자는 구성부품의 정합방향으로 확장하고 이러한 방향에서 차폐소자의 확장은 각 신호소자를 운반하는 전기 커넥터의 구성부품의 정합방향으로 상응하는 모든 신호소자의 확장의 적어도 25% 이고, 더 바람직하게는 적어도 50% 이고, 보다 더 바람직하게는 적어도 75% 이고, 보다 바람직하게는 100% 이다. 이에 따라 각 신호소자는 차폐소자에 의해 차폐되는 것으로 달성될수 있다. 신호소자에 대응하는 차폐소자는 이 신호소자에 가장 가까운 다른 신호소자보다 신호소자에 가까운 차폐소자이다.
상기 신호소자 또는 이에 상응하는 소자 중 일부 또는 전부는 핀일 수 있으며, 바람직하게는 일반적으로 전기 커넥터에 사용되는 원통형 핀일 수 있다. 신호소자 또는 이에 상응하는 소자 또는 차폐소자 또는 이에 대응하는 소자 중 일부 또는 전부는 독일특허 DE 199 45 176 B4에 개시된 스프링 핀일 수 있다. 신호소자 또는 이에 상응하는 소자 또는 차폐소자 또는 이에 상응하는 소자 중 일부 또는 전부는 독일특허 DE 199 45 176 B4의 스프링 핀과 상호 작용하는 형태, 예를 들어 편평한 접촉 패드일 수 있다. 신호소자 또는 이에 상응하는 소자 또는 차폐소자 또는 이에 상응하는 소자 중 일부 또는 전부는 예를 들어 제조사 ODU GmbH & Co KG 에서 상표명 STAMPTAC® 으로 제공되는 형태인 시트금속재로 스탬핑된 접촉일 수 있다. 신호소자 또는 이에 상응하는 소자 또는 차폐소자 또는 이에 상응하는 소자 중 일부 또는 전부는 접촉 슬리브, 바람직하게는 중공 원통형 접촉 슬리브일 수 있다.
상기 접촉 슬리브는 예를 들어 독일특허 DE 42 27 007 A1 에 개시되거나 제조사 ODU GmbH & Co KG 에서 상표명 PRINGTAC® 으로 제공되는 것과 같은 하나이상의 와이어 스프링인 접촉소자로서 채용될 수 있으며, 상기 와이어 스프링은 전기적 접촉을 수립하도록 핀과 같은 상응하는 접촉소자와 탄력적으로 접촉할 수 있다. 상기 접촉 슬리브는 독일특허 87 16 204 U 또는 유럽특허 2209167 B1에 개시되거나 제조사 ODU GmbH & Co KG 에서 상표명 LAMTAC®으로 제공되는 라멜라 바스켓(a lamella basket)을 접촉소자로 채용할 수 있다. 라멜라 바켓켓과의 접촉 슬리브에서 라멜라 바스켓의 하나 이상의 라멜라(lamellae)는 전기적 접촉을 수립하도록 핀과 같은 대응하는 접촉소자와 탄력적으로 접촉할 수 있다. 상기 접촉슬리브는 제조사 ODU GmbH & Co KG 에서 상표명 TURNTAC®으로 제공되는 슬롯된 슬리브일 수 있으며 슬롯들사이의 슬리부의 일부는 전기적인 접촉을 수립하기 하도록 핀과 같은 대응하는 접촉소자와 탄력적으로 접촉될 수 있다. 상기 핀 또는 슬리브의 일부 또는 전부는 일반적으로 서로 평행하게 연장된다.
바람직한 구성부품은 전기 커넥터를 위한 플러그 또는 소켓이다. 본 발명의 맥락에서, 플러그는 하나 이상의 신호를 송신하도록 전기 커넥터의 소켓과 정합되는 전기 커넥터의 구성부품이다. 그러나 본 발명의 구성부품은 전기 커넥터의 소켓과 플러그를 모두 포함할 수 있으며, 즉, 구성부품은 자체적으로 대향 구성부품일 수 있다. 일 실시 예에서 상기 신호소자는 상기 플러그에 위치되는 동안 상기 차폐소자는 상기 플러그에 위치되며, 또는 그 반대일 수 있다. 다른 실시 예에서, 하나 또는 그 이상의 신호소자는 플러그에 위치되는 동안 나머지 신호소자(들)은 소켓에 위치될 수 있다. 대안으로 또는 추가로 차폐소자의 영역에서 하나 이상의 차폐소자는 나머지 차폐소자(들)가 소켓에 위치되는 동안 플러그에 위치될 수 있다. 바람직하게 각 차폐소자는 전기 커넥터의 소켓의 일부 또는 플러그 일부가 될 것이다. 그러나 본 발명은 또한 차폐소자의 일부가 상기 전기 커넥터의 플러그에 위치되고 전기 커넥터의 소켓에 위치되는 실시 예들을 포함한다. 예를 들어, 두 개의 부품은 각 신호소자를 운반하는 전기 커넥터의 구성부품의 정합방향에서 모든 대응하는 신호소자의 확장의 적어도 25%, 더 바람직하게는 적어도 50%, 보다 더 바람직하게는 적어도 75%, 보다 더 바람직하게는 적어도 100%의 확장으로 결합할 수 있다.
바람직하게, 상기 차폐소자의 구성부품 수는 상기 신호소자의 3배 이하이다. 보다 바람직하게, 상기 차폐소자의 개수는 상기 신호소자의 2.5배 이하, 더욱 바람직하게는 2배 이하의 수이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시 예에서, 상기 차폐소자의 구성부품 수는 신호소자의 2배 이하이다. 그러나 바람직하게, 상기 차폐소자의 수는 상기 신호소자의 수보다 더 크다. 이는 상기 신호소자의 양호한 차폐에 기여할 수 있다.
바람직한 구성부품은 차폐소자만의 열, 바람직하게는 선형 열로 이루어지고, 적어도 하나의 열은 신호소자만의 열, 바람직하게는 선형 열 또는 복수의 선형 열로 교대로 이루어진다. 바람직하게, 차폐소자의 열의 수는 하나의 신호소자의 열의 수를 초과한다. 예를 들어, 4개 열의 차폐소자는 3개 열의 신호소자에 의해서 분리될 수 있다. 바람직하게, 차폐소자의 열에서 차폐소자의 수는 인접하는 신호소자의 열에서 신호소자의 수를 초과한다. 바람직하게, 신호소자의 모든 열은 같은 수의 소자를 갖는다. 마찬가지로, 바람직하게 차폐소자의 모든 열은 같은 수의 소자를 갖는다. 예를 들어, 신호소자의 열이 각각 4개의 소자를 포함하는 반면에 차폐소자의 열은 5개의 차폐소자를 각각 포함할 수 있다.
바람직하게는, 각 신호소자에 대해서 신호소자의 영역의 다른 어떤 신호소자보다 상기 신호소자에 근접하는 적어도 3개, 보다 바람직하게 적어도 4개의 차폐소자가 있다. 신호소자에 대해 차폐소자의 수가 많은 경우, 특히 좋은 차폐를 달성할 수 있다.
상기 신호소자를 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 신호소자 영역의 다른 어떤 신호소자보다 신호소자에 근접하도록 적어도 하나의 차폐소자는 신호소자로부터 120°, 보다 바람직하게는 100°, 보다 바람직하게는 90° 로 임의 부분 둘레로 연장되어 배열된다. 바람직하게 차폐소자는 대응하는 신호소자 둘레로 등거리를 두고 배분됩니다. 바람직하게, 차폐소자가 이격되어 분배됨으로써, 차폐를 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 각 신호소자의 대해, 신호소자 영역의 다른 어떤 신호소자보다 상기 신호소자에 근접하는 각 차폐소자는 상기 신호소자로부터 100 °이하의 각도, 보다 바람직하게는 60°, 보다 바람직하게는 30°로 가로질러 연장된다. 이러한 구성을 단순화하고, 커넥터와 전체 커넥터의 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한 커넥터의 정합이 쉽도록 하고, 정합사이클의 수를 높게 견딜 수 있는 커넥터의 구성을 허용한다.
이에 더하여, 구성부품은 전기 도전성 소자를 추가 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 구성부품의 전체 도전소자는 본 발명에 따른 도전성 신호소자(12) 영역 또는 도전성 차폐소자 영역의 일부가 적어도 50% 이상, 보다 바람직하게는 75% 이상, 보다 더 바람직하게 90% 이상, 가장 바람직하게는 모든 도전요소의 모두이다. 이러한 구성부품은 특히 본 발명의 장점을 활용할 수 있다. 또한, 상기 구성부품은 유체의 도전성 소자와 같은 다른 소자들을 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시예에서, 적어도 하나의 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자, 바람직하게 모든 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자는 파동임피던스(wave impedance)가 25Ω, 보다 바람직하게는 35Ω 보다 크게 되는 방법으로 배열되어 설계된다. 바람직하게, 적어도 하나의 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자, 바람직하게 모든 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자는 파동 임피던스가 150Ω, 보다 바람직하게는 130Ω 보다 작게 되는 방법으로 배열되어 설계된다. 본 발명의 실시 예에서, 적어도 하나의 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자, 바람직하게 모든 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자는 파동 임피던스가 37Ω 과 63Ω사이, 보다 바람직하게는 45Ω 과 55Ω 사이가 되는 방법으로 배열되어 설계된다. 본 발명의 실시 예에서, 적어도 하나의 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자, 바람직하게 모든 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자는 이들의 파동 임피던스가 56Ω 과 94Ω사이, 보다 바람직하게는 67Ω 과 83Ω사이가 되는 방법으로 배열되어 설계된다. 본 발명의 실시예에서, 적어도 하나의 신소자와 이에 대응하는 차폐소자, 바람직하게는 모든 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자는 이들의 파동임피던스가 75Ω 과 125Ω 사이, 보다 바람직하게는 90Ω 과 110Ω 사이가 되는 방법으로 배열되어 설계된다.
바람직하게, 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자 사이의 거리는 0.5 mm 이상, 바람직하게는 1mm 이상이다. 바람직하게 신호소자와 이에 대응하는 차폐소자 사이의 거리는 5mm, 보다 바람직하게는 3mm 보다 작다. 바람직하게, 서로 인접하는 차폐소자들 사이의 거리는 1mm, 보다 바람직하게는 2mm 보다 크다. 서로 인접하는 차폐소자들 사이의 바람직한 거리는 8mm이하, 보다 바람직하게는 4mm 이하이다. 마찬가지로, 서로 인접하는 신호소자들 사이의 거리는 1mm, 보다 바람직하게는 2mm 보다 크다. 바람직하게는, 서로 인접하는 신호소자들 사이의 거리는 8mm 이하, 보다 바람직하게는 4mm 이하이다.
본 발명에 따른 바람직한 구성부품에서 신호소자 및 / 또는 차폐소자는 원통형 핀, 예를 들어 속이 차거나(solid) 또는 중공 원통형이다.
구성부품의 바람직한 응용은 10 MHz 이상, 보다 바람직하게는 50 MHz, 보다 바람직하게는 100 MHz의 주파수에서 전기 신호를 전송하는 장치이다. 이러한 주파수 콘(frequencies con)에서의 신호들은 본 발명에 따른 차폐에서 보다 특히 이득을 얻을 수 있다. 구성부품의 바람직한 응용은 1500 MHz 이하, 보다 바람직하게는 1000 MHz 이하, 보다 바람직하게는 500 MHz 이하의 주파수에서 전기 신호를 전송하는 장치이다. 본 발명에 따른 차폐는 이러한 주파수 이하의 신호에서 특히 효과적일 수 있다.
상기 목적은 상기 플러그와 소켓을 포함하는 전기 커넥터에 의해 해결되고, 상기 플러그 및 / 또는 소켓은 본 발명의 유형이다. 바람직하게 전기 커넥터에 있어서, 적어도 하나의 플러그와 소켓은 양호한 접촉을 보장하기 위하여 적용되는 스프링력으로 전송을 위한 하나의 요소인 바람직한 접촉으로 정합하기 위한 대향소자를 포함한다.
또한, 바람직하게 적어도 하나의 차폐소자에 대해서 대향소자는 정합되도록 바람직하게는 접촉되도록 제공되어야 한다. 본 발명의 이러한 실시 예의 장점은 대향소자의 접촉에 의해서 이루어질 수 있으며, 상기 차폐소자는 접지될 수 있다. 바람직하게는, 각 신호소자에 대해서 적어도 하나의 접지소자는 접촉하도록 대향소자를 구비한다. 이러한 실시 예에서, 다른 차폐소자는 차폐소자들사이에서 전기적인 상호접속에 의해서 접지될 수 있다. 바람직하게 전기 커넥터에 있어서, 상기 플러그 및 / 또는 소켓은 차폐소자 중 하나 이상에 전기적으로 접속하는 하우징을 포함한다. 본 발명에 따른 소켓은 차폐소자가 하우징과 접촉되어 접지되도록 상기 접지와 접촉하는 하우징에 제공될 수 있다. 상기 플러그는 예를 들어 스스로 접지되지 않은 장치의 일부, 예를 들어 소형장치(a handheld device) 일수 있고, 플러그의 차폐소자는 소켓의 접지된 차폐를 접촉시킴으로써 접지될 필요가 있다. 당연히, 플러그와 소켓의 역할은 반전될 수 있다.
본 발명은 신호소자가 서로 다른 신호를 전송하는 경우에도 신호들 사이에서 차폐소자의 상당한 수가 공유할 수 있다는 발견을 근거로 하는 것이다. 특히, 차폐효과는 차폐소자의 개수가 신호소자의 3배 이하의 개수인 경우에도 달성될 수 있음을 알 수 있다. 이로 인해, 전기적인 접속에 의한 차폐의 광범위한 공유로 인해 도전성 소자의 전체 수는 감소 될 수 있다. 그 결과, 보다 작은 커넥터를 내장할 수 있다. 또한, 본 발명는 구성을 단순화하고, 커넥터 소자 및 전체 커넥터의 제조 비용을 줄이는 것이 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 플러그에서 핀의 전체적인 배열 또는 본 발명의 소켓에서 소켓들의 전체 배열에 대한 구조를 도시한 것이다.
도 2a는 플러그에서 인쇄회로기판에 연결하는 신호전송핀 단자 상에서 바라본 본 발명에 따른 플러그를 도시한 것이다.
도 2b는 도 2a에서 A-A 따라 절단한 플러그의 단면도이다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b의 플러그를 도시한 사시도이다.
도 3a는 플러그에서 인쇄회로기판에 연결하는 신호전송핀 단자 상에서 바라본 본 발명에 따른 다른 플러그를 도시한 것이다.
도 3b는 도 3a에서 B-B 따라 절단한 플러그의 단면도이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 플러그를 도시한 사시도이다.
도 4a는 소켓에서 인쇄회로기판에 연결하는 신호전송 접촉슬리브 단자 상에서 바라본 본 발명에 따른 소켓을 도시한 것이다.
도 4b는 도 4a에서 B-B 따라 절단한 소켓의 단면도이다.
도 4c는 도 4a 및 도 4b의 소켓을 도시한 사시도이다.
도면에서, 동일한 참조 부호는 동일 또는 본 발명이 다양한 실시 예에서 서로 대응하는 부분을 나타낸다. 본 발명에 따른 플러그의 원통형 접촉핀의 구성은 도 1에 도시된다. 접촉은 도 1에 도시한 바와 같이 핀의 선단이 내선에 수직으로 볼 수 있다. 동일한 구성뿐만 아니라 본 발명에 따른 소켓내의 슬리브에 적용된다. 다음으로 핀에 대한 참조는 동일 소켓에서 슬리브에 적용될 수 있다.
상기 플러그는 무선- 주파수 신호를 전송하도록 구성된다. 이러한 신호는 차폐될 필요가 있다. 그 때문에, 20개의 접지핀(10)은 각각의 차폐소자로서 5개의 접지핀(10)을 갖는 4개의 열로 배치된다. 용어 "접지핀" 은 동작핀이 접지될 수 있음을 나타내는 것이다. 첫 번째 열의 첫 번째 접지핀은 10-1-1 이라 하고, 첫 번째 열에서 두번째 접지핀은 10-1-2 이라 한다. 마찬가지로, 두 번째 열의 첫 번째 핀은 10-2-1 이라 하고, 상기 접지핀(10)들사이에서 신호전송 핀(12)은 신호소자로서 배치된다. 상기 신호전송핀(12)은 상기 접지핀(10)의 각 그룹 사이에 배치된다. 따라서, 상기 신호전송핀(13)은 즉 세 개의 열에 대해 상기 접지핀(10)보다 하나의 열이 덜 배치된다. 상기 접지핀의 경우에 대해 각 열에서 하나의 신호전송핀(12)이 부족하며, 즉 각 열은 4개의 신호전송핀(12)으로 이루어진다. 상기 신호전송핀의 번호는 접지핀에 상응한다. 하우징(14)은 전체적인 구성을 둘러싸도록 접지된다. 상기 접지핀(10)이 하우징(14)에 연결될 수있다.(미도시).
상기 접지핀의 내부배열에서의 상기 신호전송핀(12)의 배열에 기인하여 각 신호전송핀(12)은 여러 개의 접지핀에 의해 둘러싸여 있다. 하나는 신호전송핀(12-3-1)(12-3-2)의 쌍으로 식별할 수 있다. 일반적으로 핀(12-3-1)을 통해 그리고 핀(12-3-2)을 통해 전송되는 양측 신호를 차폐하는 두 개의 접지핀(10-3-2)(10-4-2)이 있다. 상기 신호전송핀(12-3-1)과 접지핀(10-3-2)사이의 거리(d1)는 2개의 신호전송핀(12-3-1)(12-3-2)사이의 거리(d3)보다 작다. 마찬가지로, 상기 신호전송핀(12-3-2)과 상기 접지핀(10-3-2)사이의 거리(d2)는 d3 보다 동일하게 작다. 현재 바람직한 실시 예에서, 상기 신호전송핀(예 12-3-1)은 4개의 접지핀(예 10-3-1, 10-3-2, 10-4-1,10-4-2)의 중심에 배열되고, 즉, d1 = d2 이다. 상기 4개의 접지핀은 d3의 측면길이를 갖는 사각형의 모서리에 배치된다. 실시 예에서, d3 는 2.95 mm 와 같다. 이러한 4개의 접지핀은 둘러싸여져 신호전송핀을 차폐한다.
두번째 열에서 신호전송핀(12-2-4)에 대하여 도시된 바와 같이, 바람직하게는 180°이하의 각도(α), 바람직하게는 120° 이하로 연장되는 부분 둘레로 정의할 수 있는 위치에 접지핀(10-2-5 또는 10-3-5)이 배치된다. 이것은 각도사이즈(α)중 어느 부분 둘레에 대하여 적용되며, 이는 즉 섹터(sector)가 상기 핀(12-2-4)의 중심축에 대해 회전 가능 사이즈(α) 중 어느 부분 둘레에 대하여 적용된다. 모든 핀(12)에 동일하다. 또한, 각각의 신호전송핀(12)은 차폐핀(10)의 각각에 대하여 신호전송핀(12)으로부터 20°미만의 각도(β)로 가로 질러 연장된다.
플러그와 같은 실시 예에서, 상기 핀(10, 12) 모두는 구리소재로 제조된다. 상기 핀이 배치되는 절연체(16)는 3.9의 비유전율(relative permittivity), 0.0137의 유전손실 탄젠트(dielectric loss tangent) 및 1.75 * 10-16 지멘스/m(Siemens/m)의 벌크 전도율(bulk conductivity)을 갖는 PBT Ultradur B4450 로 제조된다. 한쌍의 서로 인접하는 전기접촉(12)과 차폐(10)에 대해 정의되는 파동임피던스(wave impedance)는 49.5Ω 와 50.5Ω사이, 더 좋게는 50Ω에 근접한다.
도 1에 도시된 종류의 플러그 또는 소켓에 적용가능한 것은 의학화상(medical imaging) 이나 방사선학(radiology)과 같은 의료 분야이다. 예를 들어, 하나의 가능성은 특정베이스 장치에 다른 자기 공명 코일(MR-colis)를 포함하는 다수의 화상장치를 연결하고자 한다. 자기 공명 코일은 일반적으로 포켓용으로 사용된다. 각 MR 코일은 하나 그리고 동일한 베이스장치에 접속될 수 있다. 상기 베이스장치의 하우징을 통하여 자체 차폐가 접지되면서 도 1에 도시된 바와 같은 배열을 갖는 소켓으로 제공되고, 각각의 MR 코일은 도 1에 도시된 바와 같은 배열을 갖는 플러그로 제공된다. 상기 MR-코일은 포켓용으로 사용되기 때문에 차폐는 베이스 치의 하우징을 통하여 접지된다. 구성은 소켓으로부터 플러그를 빠르게 제거/분리 가능하고, 동일한 장치로 다른 소자의 빠른 접속을 고려하여야 한다. 구성은 분리와 재접속의 많은 사이클을 견딜 수 있도록 구성할 수 있습니다.
도 2a 내지 도 2c 에서 본 발명에 따른 다른 플러그가 도시되어 있다. 신호전송핀(12)과 접지핀(10)은 도 1과 유사한 방식으로 배열되지만 도 2a 및 도 2c에 알 수 있는 바와 같이 접지핀(10)의 3개의 열은 신호전송핀(12)의 2개의 열에 의해서 분리된다. 접지핀(10)의 전체 개수는 15개이고, 신호전송핀(12)의 전체 개수는 8개이다. 모든 핀들은 도 2b 와 도 2c 에 도시한 바와 같이 동일한 길이를 갖는 원통핀이다. 상기 핀들은 나란하게 배열되고, 관통하여 절연체(16)에 확고히 고정된다. 각각 핀은 절연체(16)의 양측으로 돌출된다.
일단(20)에서 상기 핀은 인쇄회로기판(미도시), 바람직하게는 연성 또는 반연성 인쇄 회로기판의 트레이스(traces)에 통상적으로 솔더링되어 접속된다. 상기 트레이스는 플러그가 사용 중일 때 동일한 전위에 있는 것을 보장하기 위해 서로 모든 접지핀(10)을 연결한다. 상기 트레이스는 통상적으로 상기 트레이스에 상기 케이블의 리드를 솔더링하는 것에 의해서, 플러그와 접속되는 케이블의 리드(leads)에 상기 접지핀(10)과 신호핀(12)을 연결할 수 있다. 상기 핀의 타단(22)은 핀과 슬리브 사이의 전기 접촉을 확보하기 위해 상기 플러그에 대응하는 소켓과 대응하는 슬리브에 삽입될 수 있도록 배치될수 있다.
도 3a 내지 도 3c 에는 본 발명에 따른 다른 플러그가 도시되어있다. 신호전송핀(12)과 접지핀(10)은 도 2a 와 도 2c 에 도시한 바와 같이 배열되고, 즉 3개 열의 접지핀(10)은 2개 열의 신호전송핀(12)에 의해서 분리된다. 모든 핀들은 도 3a 와 도 3b 에 도시한 바와 같이 원통형 핀이다. 상기 핀들은 평행하게 배열되고, 이들은 관통하여 절연체(16)에 확고히 고정된다. 각각의 핀은 상기 절연체(16)의 양측으로 돌출된다.
도 2a 내지 도 2c 의 플러그와 같이, 상기 핀의 일단(20)은 인쇄회로기판(미도시), 바람직하게는 연성 또는 반연성 인쇄 회로기판의 트레이스(traces)에 통상적으로 솔더링되어 접속된다. 상기 트레이스는 플러그가 사용중일 때 동일한 전위에 있는 것을 보장하기 위해 서로 모든 접지핀(10)을 연결한다. 상기 트레이스는 통상적으로 상기 트레이스에 상기 케이블의 리드를 솔더링하는 것에 의해서, 플러그와 접속되는 케이블의 리드에 상기 접지핀(10)과 신호핀(12)을 연결할 수 있다. 그들은 플러그에 대응하는 소켓의 대응하는 슬리브에 삽입될 수 있도록 핀의 타 단부가 배치되어있다. 상기 핀의 타단은 상기 플러그에 대응하는 소켓의 슬리브와 대응하여 삽입될 수 있도록 배치될 수 있다.
그러나, 도 2c 내지 도 2a의 플러그와 다르게 도 3c 내지 도 3a의 플러그에서 핀은 길이가 다르다. 외측열(24)의 접지핀은 다른 핀(22)보다 길이가 짧다. 길이가 긴 핀(22)은 상기 소켓의 슬리브와 상기 핀사이에 접촉을 확보할 수 있도록 적합한 길이를 갖는다. 반대로, 길이가 짧은 핀(24)은 대응하는 슬리브(24')와의 접촉이 필요하지 않지만 회로기판의 트레이스를 통해 다른 긴 접지핀에 접속되는 덕분에 접지된다.
도 4a 내지 도 4c에서, 본 발명에 따른 소켓은 도 3a 내지 도 3c의 플러그와 정합할 수 있는 소켓을 도시한다. 신호소자로서 신호전송 슬리브(12')와 차폐소자로서 접지슬리브(10')는 도 3a 와 도 3c 에 대응하는 방식으로 배치되며, 즉 3개 열의 접지슬리브(10')는 2개 열의 신호전송 슬리브(12')에 의해 분리된다. 도 4b 와 도 4c 에 도시한 바와 같이, 모든 슬리브는 원통형이고, 상부개방 중공부와 하부중실부(26)로 이루어진다. 상기 슬리브는 나란하게 배열되고 이들은 관통하여 절연체(16')에 확고히 고정된다. 각 슬리브는 중실부(20')가 상기 절연체(16')의 일측으로부터 돌출되고, 상기 슬리브의 중공부는 상기 절연체(16')의 홀을 통하여 접근할 수 있다.
상기 소켓의 슬리브의 중실부(20')는 인쇄회로기판(미도시), 바람직하게 연성 또는 반연성 인쇄회로기판의 트레이스에 통상적으로 솔더링되어 접속된다. 상기 트레이스는 플러그가 사용중일 때 동일한 전위에 있는 것을 보장하기 위해 서로 모든 접지핀(10')을 연결한다. 상기 트레이스는 통상적으로 상기 트레이스에 상기 케이블의 리드를 솔더링하는 것에 의해서, 소켓와 접속되는 케이블의 리드에 상기 접지슬리브(10')과 신호슬리브(12')를 연결할 수 있다. 상기 슬리브의 타단은 상기 소켓에 대응하는 플러그의 핀이 소켓의 슬리브와 대응하여 삽입될 수있도록 배치될 수 있다.
도 4b 에 도시한 바와 같이, 2개 외부열(24')의 접지슬리브를 제외하는 모든 슬리브는 하나 또는 그 이상의 슬롯으로 제공되며, 통상적으로 2개 또는 4개의 등거리 슬롯은 대략 2/3의 상기 슬리브의 중공부를 따라 상기 슬리브의 개방단으로부터 상기 슬리브의 길이방향으로 연장된다. 이것에 의해서 텅스(tongues)(28)는 전기적인 접촉을 확보하기 위하여 슬리브 내로 삽입될 때 대응하는 핀과 탄력적으로 접촉할 수 있도록 형성된다. 이완된 상태에서, 상기 텅스(28)는 도 4b에 도시한 바와 같이 내측으로 약간 구부러져 있다. 반대로 2개의 외측열(24')의 접지슬리브는 슬롯이 없어 탄성적인 통스가 부족하다. 이는 이들의 대응하는 접지핀(24)을 접촉할 필요가 없기 때문이지만 회로기판의 트레이스를 통하여 슬롯된 접지핀에 접속되는 덕분에 접지되어 있다.
일반적으로, 본 발명에서는, 커넥터는 접속과 분리의 사이클이 5,000 이상, 바람직하게는 20,000 이상, 보다 바람직하게는 50,000 이상을 견딜 수 있는 것으로 제공될 수 있다.

Claims (14)

  1. 플러그와 소켓을 포함하고, 상기 플러그는 상기 소켓과 정합하도록 구성되며, 상기 플러그는
    - 서로 전기적으로 절연된 도전성 신호소자(12) 영역 및
    - 도전성 차폐소자(10) 영역에서 상기 플러그의 차폐소자(10)는 서로 전기적으로 상호 연결되며,
    상기 소켓은
    - 서로 전기적으로 절연된 도전성 신호소자(12') 영역 및
    - 도전성 차폐소자(10')의 영역에서 상기 소켓의 차폐소자(10')는 서로 전기적으로 상호 연결되며,
    상기 신호소자(12,12') 각각에 대하여 신호소자(12,12')로부터 160°이상의 각도(α)로 연장되는 임의의 부분적인 둘레에 배치되는 적어도 하나의 차폐소자(10,10')는 신호소자(12,12')영역의 임의의 다른 신호소자보다 상기 각도를 형성하는 신호소자(12,12')에 더 근접하도록 배열되며, 각각의 차폐소자는 상기 신호소자(12,12')로부터 160 °이하의 각도(β)로 가로질러 연장되며,
    상기 플러그의 하나 이상의 차폐소자(10)는 상기 플러그가 상기 소켓과 정합될 때 상기 소켓의 대응하는 차폐소자(10')와 정합하도록 구성되고,
    상기 플러그의 적어도 하나의 차폐소자(24)는 상기 플러그의 각 차폐소자 (24)가 상기 소켓의 대응하는 차폐소자(24')와 정합될 때 상기 소켓의 대응하는 소자(24')와 전기적으로 접촉하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 커넥터의 정합방향으로 상기 차폐소자(10,10')의 연장은 각 신호소자(12,12')를 운반하는 전기 커넥터의 플러그 또는 소켓의 정합방향으로 모두 대응하는 신호소자(12,12')의 연장부의 적어도 25% 인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플러그 또는 소켓에서 상기 차폐소자(10,10')의 수는 상기 신호소자(12,12')의 수의 3배보다 작은 것을 특징으로 전기 커넥터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플러그 또는 소켓은 신호소자(12,12')의 적어도 하나의 열과 교대로 배열되는 차폐소자(10,10')의 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 신호소자(12,12')에 대하여 상기 신호소자(12,12') 영역의 임의 다른 신호소자(12,12')보다 상기 각도를 형성하는 신호소자에 근접하는 적어도 3개의 차폐소자(10,10')가 있는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신호소자(12,12') 각각에 대하여 신호소자(12,12')로부터 120°이상의 각도(α)로 연장되는 임의의 부분적인 둘레에 배치되는 적어도 하나의 차폐소자(10,10')는 신호소자(12,12')영역의 임의의 다른 신호소자보다 상기 각도를 형성하는 신호소자(12,12')에 더 근접하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 신호소자(12,12')에 대하여 신호소자(12,12')영역의 임의 다른 신호소자(12.12')보다 상기 각도를 형성하는 신호소자에 더 근접하는 각 차폐소자(10,10')는 상기 신호소자로부터 100°이하의 각도(β)로 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플러그 또는 소켓의 전도성 소자의 양은 도전성 신호소자(12,12') 영역의 일부 또는 도전성 차폐소자(10,10') 영역의 일부이며, 전체 도전성 소자의 적어도 50% 인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신호소자(12,12') 및 이에 대응하는 차폐소자(10,10') 중 적어도 하나는 파동 임피던스가 25Ω 과 150Ω 사이가 되도록 배열되어 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신호소자(12,12') 또는 차폐소자(10,10')는 원통형 핀인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 및 상기 소켓 중 적어도 하나는 스프링의 힘으로 대응 접촉하는 전기 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
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