KR101876088B1 - 섬유용 전기 커넥터 - Google Patents

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Abstract

섬유용 전기 커넥터가 개시된다. 섬유용 전기 커넥터는, 단자구멍을 구비한 암커넥터 및 상기 단자구멍에 삽입 또는 이탈되는 단자돌기를 구비한 수커넥터를 포함하되, 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나는 전극이 형성된 섬유에 장착되기 위하여, 상기 섬유에 결합되어 고정되는 복수의 고정용 돌기를 구비하고, 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 나머지 하나는 하드형 회로 모듈에 장착되기 위하여, 솔더링(soldering)을 통해 상기 하드형 회로 모듈에 결합된다.

Description

섬유용 전기 커넥터{Electrical connector for textile}
본 발명은 섬유용 전기 커넥터에 관한 것이다.
웨어러블 디바이스는 단어 그대로 착용하는 전자기기를 의미한다. 그러나, 단순히 액세서리처럼 전자기기를 몸에 착용하는 것이 아니라, 사용자 신체의 가장 가까운 위치에서 사용자와 소통할 수 있는 전자기기를 의미한다. 웨어러블 디바이스의 연구 개발은 오래전부터 진행되어 왔다. 미국에서는 이미 40여년전 최초의 웨어러블 컴퓨팅과 관련된 연구가 시작되었으며 국내에서도 2000년대 중반 이후부터 웨어러블 디바이스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 이러한 웨어러블 디바이스 중에서 중요한 기술 중 하나가 디지털 사와 의류 사이의 결합 구조이다. 디지털 사는 외부로 보이지 않으면서 의류에 장착되어 파워 또는 통신 신호를 손실없이 전송할 수 있어야 하고, 의류와 함께 잘 휘어져야 하며, 또한 의류가 늘어날 경우에도 끊어지지 않아야 한다.
또한, 이러한 웨어러블 디바이스 중에서 중요한 기술 중 하나가 커넥터이다. 이러한 커넥터는 노이즈나 손실없이 파워 또는 통신 신호를 전송하여야 하며, 의류에 기구적으로 안정되게 결합되어야 할 뿐만 아니라, 두께가 얇고 미려해야 한다.
일반적인 유연성 소재는 이동자유도가 크기 때문에, 일반적인 커넥터가 사용될 경우, 접촉 저항이 크다는 단점을 가지고 있다. 특히, 섬유로 구성된 소재는 내부 구조에 공간이 많아 유연성 소재 중 가장 이동자유도가 크기 때문에, 기존 커넥터를 사용할 수 없다. 따라서, 접촉 저항이 작은 섬유 소재용 커넥터 개발이 필요하다.
대한민국공개특허 제10-2010-0135629호(2010.12.27)
본 발명은 전극이 형성된 유연한 섬유와 하드(Hard)형 회로 모듈을 전기적으로 안정적으로 연결하는 섬유용 전기 커넥터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스냅 단추 형태로 형성된 섬유용 전기 커넥터가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는, 단자구멍을 구비한 암커넥터 및 상기 단자구멍에 삽입 또는 이탈되는 단자돌기를 구비한 수커넥터를 포함하되, 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나는 전극이 형성된 섬유에 장착되기 위하여, 상기 섬유에 결합되어 고정되는 복수의 고정용 돌기를 구비하고, 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 나머지 하나는 하드(Hard)형 회로 모듈에 장착되기 위하여, 솔더링(soldering)을 통해 상기 하드형 회로 모듈에 결합된다.
상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 결합되는 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나와 상기 전극이 전기적으로 연결될 때, 접촉 저항을 최소화하는 역할을 수행한다.
상기 복수의 고정용 돌기는 산과 골의 형태를 형성하되, 상기 산의 높이는 0.1~3000μm, 상기 골의 깊이는 0.05~2000μm, 상기 산의 폭은 0.1~2000μm, 상기 골의 폭은 0.1~2000μm로 설정된다.
상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 상기 복수의 고정용 돌기가 형성된 하나에서, 상기 복수의 고정용 돌기를 포함하는 상기 섬유와 접촉하는 부분에는 전기적 접촉성을 향상시키기 위하여, 전도성 잉크가 도포된다.
상기 전도성 잉크는 10-6Ωm 이하의 비저항을 가지는 재료를 포함한다.
상기 수커넥터 및 상기 암커넥터는 도전성을 갖도록 도체로 형성되어, 상기 단자돌기와 상기 단자구멍이 서로 결속된 상태에서 전기적으로 연결되고, 서로 분리되면 전기적인 연결이 해제된다.
상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 결합되어 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나를 섬유에 고정시키는 역할을 수행한다.
상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 끼워져 삽입된 상태에서 가압동작이 수행되면, 구부러져 압착되는 형태로 고정된다.
상기 복수의 고정용 돌기는 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나의 성형과정에서 일체로 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, T자 형태를 가지는 클램프형의 섬유용 전기 커넥터가 개시된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는, 전극이 형성된 섬유에 장착되며, 상기 T자의 머리 부분에 해당하는 섬유 연결부 및 솔더링(soldering)을 통해 하드형 회로 모듈에 결합되며, 상기 T자의 머리 부분의 나머지 부분에 해당하는 회로 연결부를 포함한다.
상기 섬유 연결부는 도전성을 가지는 유연한 소재로 형성되어, 반으로 접힌 상태에서 접힌 부분 사이에 상기 섬유가 끼워진 후 압착됨으로써, 상기 섬유와 결합된다.
상기 압착을 위한 압력은 500~2,000kPa이다.
본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는, 전극이 형성된 유연한 섬유와 하드형 회로 모듈을 전기적으로 안정적으로 연결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제1 변형예를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제2 변형예를 나타내는 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터를 나타내는 사시도.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제1 변형예를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 간단하고 신속하게 결속 및 분리할 수 있도록 스냅 단추 형태로 형성된 것으로, 수커넥터(100)와 암커넥터(200) 중 하나가 직물지, 시트, 의복 등과 같은 면상체로 형성된 섬유(10)에 용이하게 장착되고, 나머지 하나가 하드(Hard)형 회로 모듈(20)에 용이하게 장착되도록 구성된 것이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 전극(11)이 형성된 섬유(10)에 장착되는 수커넥터(100)와 하드형 회로 모듈(20)에 장착되는 암커넥터(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
수커넥터(100)는 암커넥터(200)의 단자구멍(210)에 삽입 또는 이탈되는 단자돌기(110) 및 섬유(10)에 결합되어 고정되는 복수의 고정용 돌기(120)를 구비한다. 여기서, 단자돌기(110)와 고정용 돌기(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대향하게 형성된다.
암커넥터(200)는 단자구멍(210)을 구비하며, 솔더링(soldering)을 통해 하드형 회로 모듈(20)에 결합된다.
여기서, 수커넥터(100) 및 암커넥터(200)는 도전성을 갖도록 도체로 형성될 수 있다. 특히, 단자돌기(110)와 단자구멍(210)은 도전성을 갖도록 형성되어, 서로 결속된 상태에서 전기적으로 연결되고, 서로 분리되면 전기적인 연결이 해제될 수 있다.
예를 들어, 수커넥터(100) 및 암커넥터(200) 전체가 도체로 형성되거나, 수커넥터(100) 및 암커넥터(200) 전체가 비도체로 형성된 상태에서 도전성 금속 등을 도금, 증착 또는 코팅하는 방식으로 도전성을 갖도록 할 수도 있다.
수커넥터(100)에 형성된 복수의 고정용 돌기(120)는 직물지, 시트, 의복 등과 같은 섬유(10)에 결합되어 수커넥터(100)를 섬유(10)에 고정시키는 역할을 수행한다.
예를 들어, 고정용 돌기(120)는 수커넥터(100)의 성형과정에서 일체로 형성될 수 있으며, 고정용 돌기(120)가 섬유(10)에 끼워져 삽입된 상태에서 펀치 등을 이용하여 가압동작이 수행되면, 구부러져 압착되는 형태로 고정될 수 있다.
이러한 복수의 고정용 돌기(120)는 섬유(10)에 결합되는 수커넥터(100)와 섬유(10)에 형성된 전극(11)이 전기적으로 연결될 때, 접촉 저항을 최소화하는 역할을 수행할 수 있다.
예를 들어, 복수의 고정용 돌기(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 산과 골의 형태를 형성할 수 있다. 이때, 산의 높이 및 폭과 골의 깊이 및 폭이 너무 작으면, 고정용 돌기(120)는 섬유(10)의 조직 사이에 삽입되어 고정되기 어려우며, 반대로 너무 크면, 섬유(10)의 조직 사이의 공간으로 침투가 어려울 수 있다. 이러한 점이 고려되어, 산의 높이는 0.1~3000μm, 골의 깊이는 0.05~2000μm, 산의 폭은 0.1~2000μm, 골의 폭은 0.1~2000μm로 설정될 수 있다.
그리고, 수커넥터(100) 상에서 고정용 돌기(120)를 포함하는 섬유(10)와 접촉하는 부분에는 전도성 잉크가 도포되어 섬유(10)와 수커넥터(100)의 전기적 접촉성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 전도성 잉크는 10-6Ωm 이하의 비저항을 가지는 재료(silver 등)를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제1 변형예를 나타내는 단면도를 참조하면, 제1 변형예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 전극(11)이 형성된 섬유(10)에 장착되는 암커넥터(200)와 하드형 회로 모듈(20)에 장착되는 수커넥터(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2의 제1 변형예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 도 1의 섬유용 전기 커넥터와 유사한 구조로 형성된 수커넥터(100)와 암커넥터(200)를 구비하되, 암커넥터(200)에 섬유(10)에 결합되어 고정되는 복수의 고정용 돌기(220)가 형성되어 암커넥터(200)가 섬유(10)에 결합되어 고정된다는 점에서 도 1의 섬유용 전기 커넥터와 차이가 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터의 제2 변형예를 나타내는 단면도를 참조하면, 제2 변형예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 전극(11)이 형성된 섬유(10)에 장착되는 수커넥터(100), 하드형 회로 모듈(20)에 장착되는 암커넥터(200) 및 수커넥터(100)를 섬유(10)에 고정시키기 위하여 결합되는 수커넥터결합부재(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3의 제2 변형예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 도 1의 섬유용 전기 커넥터에 수커넥터결합부재(300)가 추가된 구조를 가진다.
수커넥터결합부재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 수커넥터(100)의 고정용 돌기(120)와 같은 고정용 돌기(310)가 형성되어 수커넥터(100)가 결합되는 섬유(10)의 일측면에 대향하는 타측면으로 결합되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 수커넥터결합부재(300)는 섬유(10)에 끼워져 삽입됨과 동시에, 수커넥터(100)와 맞물림으로써, 수커넥터(100)를 보다 섬유(10)에 견고히 고정시킬 수 있다. 물론, 구현하기에 따라 수커넥터(100)와 수커넥터결합부재(300)는 서로 결합되기 위하여 끼움 결합 구조와 같은 결합 구조를 별도로 가질 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유용 전기 커넥터는 클램프 형태로 형성된 것으로, T자 형태를 가지며, T자의 머리 부분에 해당하는 섬유 연결부(400) 및 T자의 머리 부분의 나머지 부분에 해당하는 회로 연결부(500)를 포함하여 구성된다. 여기서, 섬유용 전기 커넥터는 도전성을 가지는 소재로 형성되며, 섬유 연결부(400)는 직물지, 시트, 의복 등과 같은 면상체로 형성된 섬유(10)에 용이하게 장착되고, 회로 연결부(500)는 하드형 회로 모듈(20)에 용이하게 장착되도록 구성될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 섬유 연결부(400)는 도전성을 가지는 유연한 소재로 형성되어, 반으로 접힌 상태에서 접힌 부분 사이에 전극(11)이 형성된 섬유(10)가 끼워진 후 압착됨으로써, 섬유(10)와 결합될 수 있다.
예를 들어, 반으로 접힌 섬유 연결부(400)와 이에 끼워진 섬유(10)가 서로 결합되기 위해서는 적절하게 강한 압력이 필요하다. 실험결과, 섬유 연결부(400)와 섬유(10)가 결합되기 위한 적절한 압력은 500~2,000kPa이었다. 500kPa 이하의 압력으로 결합 할 경우, 접촉저항이 매우 크기 때문에 커넥터의 역할이 어렵고, 2,000kPa 이상의 압력으로 결합 할 경우, 섬유(10)에 형성된 전극(11)에 손상을 발생시킨다.
한편, 회로 연결부(500)는 도전성을 가지는 소재로 형성되며, 솔더링(soldering)을 통해 하드형 회로 모듈(20)에 결합된다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 클램프형 섬유용 전기 커넥터는 전체가 전도성을 가지는 유연한 소재로 형성되거나, 섬유 연결부(400)만 유연한 소재로 형성될 수도 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 섬유
20: 하드형 회로 모듈
11: 전극
100: 수커넥터
110: 단자돌기
200: 암커넥터
210: 단자구멍
120, 220, 310: 고정용 돌기
400: 섬유 연결부
500: 회로 연결부

Claims (12)

  1. 스냅 단추 형태로 형성된 섬유용 전기 커넥터에 있어서,
    단자구멍을 구비한 암커넥터; 및
    상기 단자구멍에 삽입 또는 이탈되는 단자돌기를 구비한 수커넥터를 포함하되,
    상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나는 전극이 형성된 섬유에 장착되기 위하여, 상기 섬유에 결합되어 고정되는 복수의 고정용 돌기를 구비하고,
    상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 나머지 하나는 하드(Hard)형 회로 모듈에 장착되기 위하여, 솔더링(soldering)을 통해 상기 하드형 회로 모듈에 결합되고,
    상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 결합되는 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나와 상기 전극이 전기적으로 연결될 때, 접촉 저항을 감소시키는 역할을 수행하고,
    상기 복수의 고정용 돌기는 산과 골의 형태를 형성하되,
    상기 산의 높이는 0.1~3000μm, 상기 골의 깊이는 0.05~2000μm, 상기 산의 폭은 0.1~2000μm, 상기 골의 폭은 0.1~2000μm로 설정되고,
    상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 상기 복수의 고정용 돌기가 형성된 하나에서, 상기 복수의 고정용 돌기를 포함하는 상기 섬유와 접촉하는 부분에는 전기적 접촉성을 향상시키기 위하여, 전도성 잉크가 도포되고,
    상기 전도성 잉크는 0 초과 및 10-6Ωm 이하의 비저항을 가지는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수커넥터 및 상기 암커넥터는 도전성을 갖도록 도체로 형성되어, 상기 단자돌기와 상기 단자구멍이 서로 결속된 상태에서 전기적으로 연결되고, 서로 분리되면 전기적인 연결이 해제되는 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 결합되어 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나를 섬유에 고정시키는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정용 돌기는 상기 섬유에 끼워져 삽입된 상태에서 가압동작이 수행되면, 구부러져 압착되는 형태로 고정되는 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정용 돌기는 상기 수커넥터 및 상기 암커넥터 중 하나의 성형과정에서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.
  10. T자 형태를 가지는 클램프형의 섬유용 전기 커넥터에 있어서,
    전극이 형성된 섬유에 장착되며, 상기 T자의 머리 부분에 해당하는 섬유 연결부; 및
    솔더링(soldering)을 통해 하드(Hard)형 회로 모듈에 결합되며, 상기 T자의 머리 부분의 나머지 부분에 해당하는 회로 연결부를 포함하되,
    상기 섬유 연결부는 도전성을 가지는 유연한 소재로 형성되어, 반으로 접힌 상태에서 접힌 부분 사이에 상기 섬유가 끼워진 후 압착됨으로써, 상기 섬유와 결합되고,
    상기 압착을 위한 압력은 500~2,000kPa인 것을 특징으로 하는 섬유용 전기 커넥터.



  11. 삭제
  12. 삭제
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