KR101933891B1 - 접촉 요소, 그 제조 방법 및 접촉 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 이격된 요소들의 접촉 영역들의 전기적으로 도전성인 연결을 위한 접촉 지점들(9)를 갖는 접촉 요소(7)에 관한 것으로, 이는 그 것이 하나 또는 그 이상의 적층된 재료들로 완전히 형성되고, 그 재료들 중 하나 이상은 전깆거으로 도전성이다. 접촉 요소는 특히 리쏘그래피, 전기도금 및 몰딩 방법(LiGA)를 사용하여 제조된다.

Description

접촉 요소, 그 제조 방법 및 접촉 디바이스{CONTACT ELEMENT, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND CONTACT DEVICE}

본 발명은 상호 이격된 요소들, 예를 들어, 회로 기판들의 접촉 영역들의 전기적 도전성 연결을 위해 접촉 지점들을 갖는 접촉 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 접촉요소는 물론 복수의 그러한 접촉 요소들을 포함하는 접촉 기기의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적인 형태의 접촉 요소들은 예를 들어 기판 대 기판(Board to Board, "B2B") 연결들로 불리는 형태를 사용하고, 이에 의해, 서로 거리를 둔 두 개의 회로 기판은 전기적으로 도전성인 방식으로 연결된다.

접촉 요소들은 이에 가능한 한, 평행한 배열 및 간격은 물론 두 개의 회로 보드들 또는 그 접촉 영역들의 임의의 측방향 오프셋에 대해 정의된 허용 오차(tolerance) 범위 내를 포함하는 고주파 신호들의 손실 없는 전송을 가능케 한다. 추가의 요건들은 경제적인 제조 및 단순한 조립이다. 또한, 회로 기판들의 계속되는 추가 소형화 및 그것들에 적용되는 회로 발전 과정들이 한정된 공간 내에서 서로 나란히 배열되는 것을 요구하는 접촉 요소들의 수가 내내 증가하기 때문에, 접촉 요소들의 축방향 및 반경 방향 치수들이 가능한 작아져야 한다.

두 개의 회로 기판들 사이의 연결이, "불릿(bullet)"이라고도 불리는, 두 개의 동축 플러그 커넥터들을 연결하는 어댑터와 함께 회로 기판들에 영구적으로 연결되는 두 개의 동축 플러그 커넥터에 의해, 이루어지는 것이 알려져 있다. 이러한 어댑터는 축방향 및 반경 반향의 허용 오차(tolerance)의 보상은 물론 평행 정렬의 허용 오차의 보상을 가능케 한다. 이러한 목적을 위해 사용되는 전형적인 동축 플러그 커넥터들은 SMP, Mini-SMP 또는 FMC 이다.

대안적으로, 두 개의 회로 기판들 사이의 전기적 연결들은 또한 개별적인 도전체 및/또는 복수의 도전체 디자인인 스프링 부하식 접촉 핀들(spring-loaded contact pins)에 의해 해제된다. 그러한 스프링 부하식 접촉 핀들은 슬리브(sleeve) 및 슬리브 내에서 부분적으로 안내되는(guided) 헤드(head)뿐만 아니라 헤드 및 슬리브 사이에서 지지되는 헬리컬 스프링(helical spring)을 포함한다. 스프링 력 및 블록 길이에 대하여 헬리컬 스프링의 요구되는 물성치는 상대적으로 긴 스프링 길이들 요하고, 이는 스프링 부하식 접촉 핀들의 축방향 구조 높이 상의 상응하는 부정적인 영향을 가진다.

동축 접촉 요소가 또한 미국 특허 출원 번호 US 6,776,668B1으로부터 고주파 신호들이 두 개의 회로 기판들 사이에서 전달되는 것에 의해 알려졌다. 스프링 부하식 접촉 핀의 형태로 설계되는 내부 도전체는 신호 도전체로 작용하고, 이 때, 내부 도전체를 둘러싸는 외부 도전체는 귀로용 도전체(return conductor)의 기능은 물론 내부 도전체에 대한 차폐로 작용하는 것을 수행한다. 외부 도전체는, 길이 방향으로 복수회 나누어진 슬리브형(sleeve-formed) 베이스 몸체를 포함한다. 베이스 몸체의 나누어지지 않은(unsplit) 단부는 그 단부 면 상에 회로 기판들 중 하나의 접촉 영역과의 접촉을 이루기 위한 접촉 지점을 형성한다. 외부 도전체의 슬리브는 베이스 몸체 상에서 변위가능하게 안내되고 일 단부 면 상에 다른 회로 기판의 접촉 영역과의 접촉을 이루기 위한 접촉 지점을 형성한다. 프리텐션된 스프링은 베이스 몸체 및 슬리브 사이에서 지지된다. 두 개의 회로 기판들이 연결될 때, 내부 도전체의 헤드 및 외부 도전체의 슬리브 모두는 변위되고, 회로 기판들의 접촉 영역들 사이의 거리에 대한 가능한 허용 오차들에 불구하고, 관련된 스프링들의 추가적인 인장이, 결과적으로 더 많은 신뢰성 있는 접촉 압력에 제공될 수 있다. 또한, 베이스 몸체의 나뉘어짐은 이것이 측 방향의 특정한 유연성을 또한 갖는 것을 의미하고, 이는 두 개의 접촉 영역들 사이의 평행한 정렬 내의 심지어 상대적으로 큰 편차들 조차도 보상될 수 있는 것을 보장하도록 의도된다.

기본적으로, 알려진 접촉 요소들은 상대적으로 큰 지경들을 가지고, 이는, 더욱이, 그 구조적 외관 및 결과적인 기능의 결과로서, 무한하게 감소될 수 없다. 예를 들어, 상용 중인 것 그 중에서도 앞서 언급된 SMP 플러그 커넥터들과 같은 플러그-소켓 연결들의 치수의 감소는 특정 제한선까지만 오직 가능하며, 이는, 그렇지 않다면, 특히, 플러그 연결을 함께 삽입(plugging)할 때, 보통 사용되는 재료들로는 플러그 및 소켓의 강도에 대한 문제가 일어나기 때문이다.

이와 같은 최근 기술로부터 출발하여, 본 발명은 일반적인 형태의 접촉 요소를 제공하는 문제를 기초로 하며, 이는 매우 작은 치수들을 통해 차별화되고, 이 때, 가능한 가장 큰 수의 그러한 접촉 요소가 미리 결정된 공간 내에서 수용되는 접촉 디바이스를 생성하는 것을 가능케 한다.

본원 독립 청구항 제1항에 따른 접촉 요소를 통해 이러한 문제가 해소된다. 그러한 접촉 요소의 제조 방법은 독립 청구항 제10 항의 주요 사상이 된다. 그러한 복수의 접촉 요소들을 포함하는 접촉 기기는 독립 청구항 제13 항의 주요 사상이 된다. 본 발명에 따른 접촉 요소의 유리한 실시예들은 종속 청구항들의 주요 사상이 되고, 본 발명의 후술하는 기술 내용에서 설명된다.

본 발명이 내포하는 기본 개념은 일반적인 유형의 접촉 요소의 소형화를 달성하는 것이고 이는 그러한 접촉 요소들의 제조를 위해 종래에 사용되지 않은 대안적인 제조 방법들의 통한 것이다. 이러한 기본 개념은 또한 알려진 접촉 요소들의 단순한 소형화가 이미 언급된 바와 같은 강도의 문제들 때문에 다른 것들에서는 성공적에 이를 수 없고 다만, 그러한 소형화는 동시에 반드시 기능적인 설계 상의 변경에 결합되어야 하는 것에 대한 인지(knowledge)를 기초로 한다. 다른 인식은 요구되는 치수들에 결합되는 그러한 기능적인 재설계는 접촉 요소가 단일 부분(single part)로 형성될 때에만 아마도 달성될 수 있는 것이다. 추구되는 대안적인 제조 방법은 이에 합리적인 비용에서 아주 작은 치수들을 갖는 매우 복잡한 기하 구조들을 생성하는 것을 가능하게 해야만 하고, 이로써, 일반적인 유형의 접촉 요소들에 요구되는 기능들의 병합을 가능케 하는 재료를 처리하는 것을 가능하게 해야만 한다.

본 발명은 이러한 기본 개념은 상호 이격된 요소들의, 특히 회로 기판들의 접촉 영역들 상의, 공간을 연결하며 전기적으로 도전성인 연결을 위한 접촉 지점들을 갖는 (입체적인) 접촉 요소에서 구현되고, 이는 완전히 하나 또는 그 이상의 증착 물질들에 의해 형성되고, 이들 중, 적어도 하나는 전기적으로 도전성이다.

재료들의 적층은 매우 작지만 크게 복잡한 기하구조들을 형성하는 것을 가능케 한다. 전기적으로 도전성인 물성들 및 다양한 금속들의 양호한 탄성 때문에, 적층 및 그로 인한 접촉 요소들의 형성-이 또한 제안됨-을 위한 금속의 바람직한 사용은 소형화된 접촉 요소에서 일반적인 유형의 접촉 요소들의 요구되는 중요한 기능들, 주로 전기적인 도전성뿐만 아니라 연결되는 요소들의 접촉 영역들과 접촉 지점들 사이의 양호한 접촉을 보장하는 접촉 압력의 생성이 통합되는 것을 가능케 한다. 접촉 요소를 하나 또는 그 이상의 적층 금속들로 완전히 형성하는 것과 달리, 예를 들어, 플라스틱들이 또한 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 이들은 바람직하게 요구되는 탄성을 나타내거나 및/또는 전기적으로 도전성이어야 한다. 다만, 대안적으로, 플라스틱의 부분을 구성하는 접촉 요소는 하나 또는 그 이상의 금속 층들의 추가적인 적층, 특히, 최후 적층 단계에서 코팅되는 것을 통하여 전기적으로 도전성이 이루어질 수도 있다.

종래의 기술로부터 알려진 임의의 적절한 방법이 재료 또는 재료들의 적층을 위해 사용될 수 있다. 적층 및 그로인한 본 발명에 따른 접촉 요소의 제조를 위해 특히 바람직한 방법들은 LiGA로 불리는 방법들이다. 용어 "LiGA"는 본 방법 "Lithographie, Galvanik, Abformung(lithography, electroplating and moulding)"의 주요 단계들을 나타내는 용어들의 독일어 약어이다. LiGA 방법, 또는 방법들(많은 다양한 방법들이 가능함)은, 매우 작은 치수들 차별화된다.

LiGA 방법, 또는 방법들(많은 다양한 방법들이 가능함)은, 예를 들어, 0.2 ? 의 매우 작은 치수들, 최대 3mm의 구조 높이 및 예를 들어, 50(세부 구조에 대해, 최대 500)의 형상비를 갖는 미세구조들이 예를 들어, 플라스틱들, 금속들 도는 세라믹들로 제조될 수 있는 점에서 차별화된다.

LiGA 방법에 의해 접촉 요소를 제조하기 위하여, 특히, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼인 평판 또는 예를 들어, 베릴륨, 구리 또는 티타늄인 연마된 플레이트에 특히 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)인 광감성 또는 X-레이 감성 레지스트 층이 적용될 수 있고, 레지스트 층은 네가티브 레지스트일 수 있고, 바람직하게 포지티브 레지트스 일 수도 있다. 만일, 기판 그 자체가 전기적으로 도전성이 아니라면, 이에 증착 금속 시드 층(metallic seed layer)가 제공될 수 있다. 이는 "스퍼터링" 또는 장착을 통해 특히 이루어질 수 있다. 레지스트 층은 이후 노출되며 성장하며, 그 결과로, 제조될 접촉 요소의 네가티브 형태가 생성된다. 적층 공정에서, 재료, 바람직하게 금속은(또는, 층들 내의, 몇몇의 재료들 또는 금속들도) 네가티브 형내인 기판 상에 적층된다. 바람직하게, 재료 또는 재료들은 갈바니 전기에 의해(galvanically) 적층되고, 이로써, 다른 적층 공정들, 예를 들어, PVD 또는 CVD가 또한 가능한다. 잔류 레지스터의 제거에 후에, 초기부터의 기판, 시드 층 및 적층된 재료가 남게된다. 이는 접촉 요소를 이미 구성할 것이며, 전기적으로 도전성인 재료는, 특히 금속인 한, 하나 이상의 층 내에 적층된다. 접촉 요소는 이에 기판으로부터, 예를 들어 시드 층의 에칭을 통해, 탈착될 수 있다.

대안적으로, 최후 적층 구조는 또한 주형 기구(mould tool)의 주형으로 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 추가적인 적층, 특히 잔류하는 레지스트 층(의 일부)의 "과성장(overgrowth)" 및 후속하는 기판과 시드층의 제거가 이루어질 수 있다. 제조될 접촉 요소는 이후 예를 들어, 사출 성형 또는 핫 엠보싱(hot embossing)에 의해 제조될 수 있다. 이러한 방법은, 특히, 플라스틱으로 제조되는 접촉 요소 또는 접촉 요소의 베이스 몸체(base body)의 제조에 적합하다. 만일 플라스틱이 전기적으로 도전성이지 않다면, 그 때 추가로 전기적으로 도전성인 재료, 특히 금속이 코팅의 형태로 적층될 수 있다.

큰 두께를 갖는 적층된 구조가 요구된다면, 기술된 방법은 마스크를 생성하도록 사용될 수 있고, 이는 차례로 이어 더 두꺼운 레지스트 층의 선택적인 노출을 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우들에서, 금(gold)은 마스크 내에 빈번히 적층되고, 이는 그 X 레이 방사선의 효과적인 흡수를 통해 차별화된다. 또한, 금은 티타늄 막(membrane) 상에 적층될 수 있고(이는 이에 마스크의 생성 동안에 기판 및 레지스트 층 사이에 위치됨), 이는 X 레이 방사선의 매우 낮은 흡수를 통해 차별화된다.

특히, X레이들 또는 자외선(UV) 빛이 레지스트 층의 노출에 대해 사용될 수 있고, 이로써, X 레이 방사의 사용은 더 높은 치수 정밀도를 보장하는 경향이 잇고, UV 광의 사용은 비용들 낮춘다.

본 발명에 따른 방법을 사용하여, 본 발명에 따른 접촉 요소의 가장 경제적으로 가능한 제조를 달성하기 위하여, 복수의 직접 또는 비적접 연결 접촉 요소들이 LiGA 방법 및 후속하는 분리에 의해 바람직하게 동시에 생성될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 접촉 요소는 (적어도) 하나의 스프링 구역을 가질 수 있고, 이는 접촉 영역들로 접촉을 형성할 때, 탄성적으로 변형된다. 연결 방향, 즉, 접촉 지점들 사이의 연결 라인에 대하여 더 낮은 스프링 계수(lower spring stiffness)를 통해 접촉 요소의 다른 구역(들)로부터 차별화되는 이러한 스프링 구역은, 특히, 접촉될 뿐만 아니라 특정한 접촉 압력을 보장하는 접촉 영역들 및 접촉 요소의 형태 및 위치의 허용 오차들을 보상하도록 작용할 수 있다.

특히 바람직하게, 스프링 구역은 두 개의 단단한 지지 구역을 사이에 배열되고, 그것들은 접촉 영역들로 접촉이 이루어질 때 보통 발생하는 외력들 하에서, 어떠한 유의미한 또는 기능적인 정도까지 변형되지 않는다. 지지 구역들은 접촉 요소의 (킹킹(kinking)에 대한) 특히 양호한 안정성을 제공할 수 있다.

스프링 구역은 바람직하게 사형(meander-formed)이 될 수 있다. 그러한 스프링 구역은 본 발명에 따른 방법에 의해 손쉽게 제조될 수 있다.

대안적으로, 스프링 구역은 몇몇 동축으로 배열된 만곡된 스프링 탭들을 가질 수 있다. 그러한 스프링 탭들도 또한 본 발명에 따라 손쉽게 제조될 수 있다. 특히 바람직하게, 스프링 구역의 변형의 결과로서, 두 개의 접촉 영역들로 접촉이 이루어질 때, 그 인접한 스프링 탭들은 접촉을 형성한다. 이에 따라, 스프링 구역은, 이것이 신호 또는 전류 경로의 부분일 때에 한해서, 상대적으로 낮은 전기적인 저항성을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 접촉 요소의 추가적으로 바람직한 실시예에서, 스냅 잠금 연결(snap-lock connection)이 제공될 수 있고, 이는 스프링 구역이 부분적으로 변형되는 위치 내에 접촉 요소를 유지한다. 이는 접촉 요소의 언로딩된 중립 위치에서 스프링 구역이 이미 프리텐션(pre-tensioned) 될 수 있고, 이로써, 이는 약간의 추가적인 변형만 이루어져 접촉 영역들로 접촉이 형성될 때 상대적으로 큰 접촉 압력을 이미 생성할 수 있음을 의미할 수 있다.

스프링 구역의 추가적인 변형 시에 스냅 잠금 연결을 형성하는 구역들이 서로에 대하여 맞대어 미끄러지는 것이 또한 바람직하다. 스냅 잠금 연결을 형성하는 구역들(이는 지지 구역들에 바람직할 수 있음)은 이에 스프링 구역을 통해 연결되는 구역들의 상대적인 이동을 안내(guide)할 수 있고, 이에 접촉 요소의 안정성에 긍정적으로 작용한다.

그러나 접촉 요소를 제조하기 위하여, 접촉 요소(들) 은, 제조 이후의 및 가능하다면 분리 이후의 스냅 잠금 연결(들) 내에서 스냅(snap)하도록, 오직 변형될 수 있다.

본 발명에 따른 접촉 요소의 추가적인 바람직한 실시예에서, 신호 또는 전류 경로는 스프링 구역(들)을 우회하는 접촉 지점들 사이에서 형성될 수 있다. 이러한 실시예는 스프링 구역이 적층된 전기적으로 도전성인 재료들의 상대적으로 작은 단면들을 갖는 점 및 상대적으로 큰 전기적 전항성을 갖는 점에 의해 일반적으로 특징지어지는 아이디어를 기초로 한다. 신호 또는 전류 경류는 이에, 스프링 구역을 포함하지 않으면서, 접촉 요소의 다른 구역들 상에서 연장하여야 하며, 이들은 바람직하게 더 큰 단면들을 가진다.

본 발명에 따른 접촉 기기는, 서로에 대하여 바로 옆에 배열되는 복수의 관통 개구들을 포함하는 (바람직하게 적어도 부분적으로 전기적으로 절연성인) 장착부뿐만 아니라, 본 발명에 따른 몇몇 접촉 요소들을 포함하고, 이에 접촉 요소들은 장착부의 관통 개구 내에 배열되고, 접촉 지점들을 포함하는 구역들은 장착부를 넘어서 돌출한다. 이러한 방식에서, 본 발명에 따른 복수의 접촉 요소들을 갖는 다루기 단순한 유닛이 생성될 수 있다. 또한, 접촉 요소들은, 장착부에 의해, 측방향으로, 관통 개구들 내에서 지지될 수 있다.

본 발명은 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 아래에서 더 상세한 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉 요소의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 접촉 요소의 측면도이다.
도 3은 도 2 내의 III 구역의 확대도이다.
도 4는 도 2 내의 IV 구역의 확대도이다.
도 5는 도2 내의 V 구역의 확대도이다.
도 6은 도 2의 VI 구역의 확대도이다.
도 7은 도 1 내지 도 6에 따른 접촉 요소들을 갖는 본 발명에 따른 접촉 기기의 일 단면의 단면도이다.
도 8은 도 7에 따른 접촉 기기 내의 접촉 요소들의 배열을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 접촉 요소의 제2 실시예의 사시도이다.
도 10은 도 10 내지 도 12에 따른 접촉 요소들을 갖는 본 발명에 따른 접촉 기기의 일 단면의 단면도이다.
도 11은 도 12에 따른 접촉 기기 내의 접촉 요소들의 배열을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11에 따른 접촉 기기 및 두 개의 회로 기판들로 구성되는 시스템의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12에 따른 시스템의 측면도이다.
도 14는 도 12의 XIV 구역의 확대도이다.
도 15는 본 발명에 따른 접촉 요소의 제3 실시예의 측면도이다.
도 16은 도 15에 따른 복수의 결합하여 제조되는 접촉 요소들의 도면이다.
도 17은 제1 위치에 있는 본 발명에 따른 접촉 요소의 제4 실시예를 도시하는 도면이다.
도 18은 제2 위치에 있는 도 17에 따른 접촉 요소의 도면이다.
도 19는 제3 위치에 있는 도 17에 따른 접촉 요소의 도면이다.
도 20은 도 17 내지 도19에 따른 접촉 요소들을 갖는 본 발명에 따른 접촉 기기의 사시도이다.
도 21은 도 20에 따른 접촉 기기를 통과하는 대각 단면도이다.
도 22는 제1 위치에 있는 본 발명에 따른 접촉 요소의 제5 실시예의 도면이다.
도 23은 본 발명에 따른 방법의 제1 단계의 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 방법의 제2 단계의 도면이다.
도 25는 본 발명에 따른 방법의 제3 단계의 도면이다.
도 26은 본 발명에 따른 방법의 제4 단계의 도면이다.

본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 제1 실시예가 도 1 내지 도 6에 도시된다. 본 발명에 따르면, 전기적으로 도전성 금속으로 형성된, 한-부분(one-part) 접촉 요소(7)는 LiGA 방법에 의해 제조되었고, 그 기본적인 방법 단계들은 도 23 내지 도 26 내에서 예시적인 방식으로 도시된다.

도 23은 어떻게 기판(1) 상에 배열된 PMMA의 레지스트 층(2)이 마스크를 통과하는 싱크로트론 방사광(synchrotron radiation)(5)에 노출되는 지를 보여준다. 마스크는 (예를 들어, 티타늄으로 제조된) 싱크로트론 방사광에 대하여 큰 투과성을 갖는 막(3)을 포함하고, 그 위로 싱크로트론 방사광에 큰 흡수성을 갖는 흡수 구조체(absorber structure)(4) (예를 들어, 금(gold))가 배치된다. 레지스트 층(2)의 조사 영역에서, 이는 PMMA의 긴 고리로 연결된 분자들(long-chained molecules)의 변형을 이끌고, 이들은, 습식 화학 현상 단계에서(wet chemical development step) 비-조사 영역들에 비교하여 선택적으로 용해되어 제거될 수 있다(도 24 참조).

그 결과로 초래되는 기판(1) 상의 자유 공간들은 이후 금속(6)의 갈바니 증착(galvanic deposition)을 통해 채워진다(도 25 참조). 남아있는 레지스트 층(2)이 용해되어 기판(1)으로부터 탈착된 이후에, 금속(6)의 요구되는 구조체가 얻어진다(도 26 참조).

도 25 및 26에서, 이것이 임의의 금속의 구조체로서 예시적으로 나타내어진다. 본 발명에 따르면, 금속의 구조체는 하나 또는 그 이상의 접촉 요소들(7)의 형태를 이루고, 이는 본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 일 실시예에 대한 예시의 방식으로서 도 12에 나타내어 진 바와 같이 제한된 연결 지점들에 연결된다. 연결된 접촉 요소들(7)은 예를 들어 레이져에 의해, 연결 지점들(8)에서 분리됨으로써 격리될 수 있다.

도 1 내지 도 6에 나타내어진 연결 요소(7)는 두 개의 지지 구역들(8)을 포함하고, 각각은 일 요소(미도시)의 접촉 영역과 접촉하도록 설계된 접촉 지점(9)를 형성한다. 요소들의 접촉 영역들은 이에, 특히, 고주파 신호들(radio frequency signals)을 전송하기 위하여 접촉 요소(7)에 의해 전기적으로 도전성인 방식으로 연결된다. 도 1 내지 도 2의 상단부에서 보여지는 지지 구역(8)의 접촉 지점(9)은 접촉 요소(7)의 종축(10)뿐만 아니라 모서리에서 이러한 접촉 표면으로부터 연장되는 지점에 대하여 비스듬하게 배열된 접촉 표면을 포함한다. 그 지점은, 그 접촉이 이루어지는 접촉 영역 상에 있을 수 있는 임의의 산화층를 관통하고 접촉 영역에 대한 이동에 의해 이를 마모시키도록 작용한다. 이는 산화층의 아래에 놓인 접촉 영역의 금속과의 양호한 접촉을 보장하는 것을 의도한다.

두 개의 상대적으로 단단한 지지 구역들(8)은 사행 형상인(meander-formed) (메인) 스프링 구역(11)을 통해 서로 연결된다. 접촉 요소의 종축(10)을 따른 지지 요소들(8)의 서로에 대한 이동은 (메인) 스프링 구역(11)의 변형 및 프리텐션(pre-tensioning)을 이룬다.

도 1 및 2의 하단부에 도시된 지지 구역(8)은 또한 그 하부 단부에서 두 개의 추가적인, 또한 사행 형상인, 서로 평행하게 배열되는 스프링 구역들(12)을 갖는다. 이들은, 일 단부에서 지지 구역(8)의 하부 단부에 연결되고 타 단부에서 T형 플런저(13)의 횡단부(transverse part)에 연결된다. 스프링 구역들(12)로부터 멀어지는 방향을 향하는 횡단부의 조금 구부러진 외측 표면은 접촉 요소(7)의 하나의 접촉 지점(9)을 형성한다.

두 개의 지지 구역들(8)은 또한 각각이 잠금 탭(locking tab)(14)를 형성하고, 이들은, 함께, 스냅 잠금 연결(snap-lock connection)을 형성하며, 이는, 스냅 잠금이 결합한 이후에, (주) 스프링 구역(11)이 그 때 인장력 하에 있으므로 지지 구역들의 상대적인 변위(displacement)를 제한한다. 도 1 내지 3에서 접촉 요소(7)가, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 상태와 같이, 스냅 연결이 여전히 해제된 상태로 도시된다. 접촉 요소(7)의 두 단부들로 압력을 가함으로써, 스냅 연결은 잠금 탭들(14)를 포함하는 지지 구역들(8)의 구역들의 일시적인 탄성 휘어짐과 함께 스냅 잠금될 수 있다. (주) 스프링 구역(11)은 이로써 인장 방식으로 프리텐션 된다.

하부 지지 구역(8) 및 플런저(13) 사이의 스냅 잠금 연결이 형성되는 것과 동시에, 이로써 스프링 구역들(12)는 압축 방식으로 프리텐션 된다(도 5참조).

하부 지지 구역(8)은 또한 접촉 요소(7)의 종축(10)에 대하여 약간 기울어진 클램핌 구역(15)을 가진다. 기울어진 정렬의 결과로서, 클램핑 구역(15)의 자유단은 하부 지지 구역(8)에 대한 상부 지지 구역(8)의 움직임 동안 상부 지지 구역(8)을 통해 외부를 향하여 압축되고, 이에 탄성적으로 휘어진다. 이는, 도 7에 도시된 바와 같이, 지지 플래이트(16)의 관통 개구(through-opening) 내에서 강제 잠금 방식(force-locking manner)으로 접촉 요소(7)를 고정하도록 작용한다 이러한 강제 잠금식 고정은, 특히, 관통 개구의 외부에서 아래를 향하여 힘이 가해지는 것에 대항하여 접촉 요소(7)를 고정하도록 의도되고, 이로써 클램핑 구역(15)의 디자인의 결과로 측방향으로 지향된 압력은 위로부터 접촉 요소(7)에 가해지는 힘에 비례한다. 이는, 큰 힘이 (위로부터, 아래로부터의 상응하는 반대 힘과 함께) 가해지는 때 조차, 안전한 강제 잠금 고정이 달성될 수 있게 하고, 그와 동시에 상부 지지 구역(8) 상으로의 부하(load)가 제거된 때에 접촉 요소(7)가 관통 개구로부터 제거될 수 있다.

상부 방향으로 가해지는 부하에 대항하는 관통 개구 내의 접촉 요소의 고정이 상호 잠금 방식으로 달성되고, 여기서 하부 지지 구역(8)의 숄더(shoulder)(16)는 관통 개구 내의 상보적인 숄더(17)에 맞대어 멈춘다.

본 발명에 따른 방법은 매우 작은 접촉 요소들(7)을 제조하는 것을 가능케 한다. 예를 들어, 접촉 요소(7)을 제조하기 위하여, 도 2 내지 도 7 내에 도시된 치수들에 대하여, 다음과 같은 수치들이 사용될 수 있다: a: 5.61　mm; b: 0.424　mm; c: 0.008　mm; d: 0.012　mm; e: 0.012　mm; f: 0.018　mm; g: 0.013　mm; h: 0.028　mm; i: 0.042　mm; j: 0.015　mm; k: 0.01　mm; 1: 0.01　mm; m: 0.018　mm; n: 0.01　mm; o: 0.018　mm; p: 0.12　mm (diameter); q: 5.02; r: 5.46　mm; s: 5.11　mm; t: 0.42　mm. 이러한 접촉 요소(7)의 (일정한)두께는 0.15mm에 이른다.

본 발명에 따른 접촉 기기의 구역이 도 7에 도시된다. 이는 복수의 평행하는 관통 개구들을 구비한 장착부(mounting)(18)를 포함하고, 각 관통 개구에서, 접촉 요소가 배열되며 전술한 방식으로 고정된다. 도 7에서, 예시적으로 접촉 요소(7)이 세 개의 관통 개구들 중 2 개 내에만 배열된다. 또한, 하나의 접촉 요소(7)는 스냅 잠금 연결을 통해 그 중립 위치 내에서 유지되고 다른 하나는 거의 최대량만큼 들어올려진다. 이는 접촉 요소(7)의 (주) 스프링 구역(11)의 허용 오차(tolerance) 보상 기능을 도시하도록 의도된다.

관통 개구들 및 이로 이한 장착부(18) 내의 접촉 요소들(7)의 구체적인 배열은 접촉 기기가 달성하고자 하는 기능에 의존한다. 도 8은 제1 예시적 배열을 도시하고, 여기서 총 아홉 개의 접촉 요소들(7)이 개별적인 접촉 요소들(7)이 대각선 방향으로 정렬되어 정방형(in a square)으로 배열된다. 이는 (고주파) 신호들이 중앙의 접촉 요소(7)를 통과해 전송된 경우일 수 있고, 이 때, 다른 접촉 요소들은 접지원(ground)에 연결되어 반대 극(opposite pole)으로 작용할 수 있다. 이 것은 신호 접촉 요소(7)의 차폐된 배열(shielded arrangement)을 생성하고, 이는 종래의 동축 접촉 요소의 내부 도전체에 기능적으로 상응하며 동시에 매우 작은 치수들에 의해 차별화된다. 도 8에 나타낸 배열은 표시된 바와 같이 다음의 치수들을 가질 수 있다: a: 0.4　mm; b: 0.566; c: 0.15　mm; d: 0.24　mm.

접촉 요소(7)의 두 개의 접촉 지점들(9) 사이의 신호 및 전류의 경로는 두 개의 지지 구역들(8)뿐만 아니라 하부 지지 구역(8)에 연결된 플런저(13)에 의해 주로 형성되고, 이들은 더 큰 단면적 및 이로 인한 더 작은 전기적 저항을 통해 스프링 구역들(11, 12)로부터 차별화된다. 두 개의 지지 구역들(8) 또는 스냅 잠금 연결들뿐만 아닌 클램핑 구역(15)의 영역 내의 플런저(13)를 구비한 하부 지지 구역(8)을 통하여, 신호 또는 전류 경로가 스프링 구역들(11, 12)을 우회하는 식으로 형성된다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 제2 실시예를 도시한다. 이는 상대적으로 단단한 지지 구역(8)뿐만 아니라 두 개의 스프링 구역들(11)을 포함한다. 스프링 구역들(11)은 각각이 세 개의 만곡된(curved) 스프링 탭들(19)을 포함하고, 그 최외각부는 그 자유단에서 위로 휘어진다. 각진 구역의 영역 내에서, 외부의 스프링 탭들(19)는 각각이 그들의 외부 측면 상에서 접촉 지점(9)을 형성한다. 또한, 각진 구역의 자유단은, 각각의 경우에, 잠금 탭(14)을 형성하고, 이는, 지지 구역(8)의 두 개의 잠금 아암들(arms)(20) 중 하나의 잠금 탭(14)에 결합하여, 스냅 잠금 연결을 형성한다.

지지 구역(8)은, 접촉 요소(7)가 장착부(18)의 관통 개구 내에 지지되는 곳을 지나는, 하나의 측면 상에서 접촉 표면(21)을 형성한다. 또한, 반대 측면 상에서, 지지 구역(8)은 스프링 탭(22)를 형성하고, 이는, 관통 개구 내에서, 프리텐션된 상태에서 인접하는 개구 벽에 대해 압축되고, 이에, 접촉 표면(21) 및 개구 벽 사이의 마찰력을 증가시킨다. 이는 강제 잠금 방식으로 관통 개구 내에서 접촉 요소(7)를 유지한다(도 10 참조).

도 9는 접촉 요소가 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 형태인 접촉 요소를 도시한다. 이러한 형태에서, 스냅 잠금 연결들은 결합되지 않고 또한 두 개의 스프링 섹션들(11)의 세개의 스프링 탭들(19)은 서로 접촉되지도 않는다. 그러한 접촉뿐만 아니라 스냅 잠금 연결들의 결합은 두 개의 접촉 지점들(9) 상의 압축력들의 적용 및 스프링 구역들(11)의 결과적인 변형을 통해 영향 받는다.

도 9및 도 10 내에 도시된 접촉 요소(7)은 예를 들어 표시된 바와 같이 다음의 치수들을 가질 수 있다: a: 1.3　mm; b: 1.0　mm; c: 0.39　mm; d: 0.72　mm. 접촉 요소(7)의 (일정한) 두께는 0.15mm에 이를 수 있다.

도 11은 장착부(18) 내에서 도 9 및 도 10 내의 복수의 접촉 요소들(7)의 가능한 배열을 도시한다. 도시된 것은 총 5 개의 행들인 평행한 배열이다. 최상위의 행에서, 대칭적인 신호 전송 (100 ? 임피던스)을 위한 배열이 선택된다. 접촉 요소들(7)은 이에 신혼 전송을 위해 쌍을 지어(in pairs) 배열되고, 이로써 접지원에 연결된 접촉 요소(7)는 각각의 쌍(pair)의 각 측면에 배열된다. 대조적으로, 네 개의 하부 행들은 단일단(single-ended) 신호 전송(50 Ω 임피던스)을 위해 설계되고, 이로써 신호의 접촉 요소들(7) 및 접지원의 접촉 요소(7)들이 교번적으로(alternatively)배열된다. 모든 신호 접촉 요소들(7)의 전기적 절연이 유전성 장착 요소들(23)에 의해 달성되고, 이들 각각은 신호 접촉 요소(7)를 수용하며 이들이 장착부(18) 내에서 집적된다(integrated).

도 11 내에서 나타내는 배열은, 표시된 바와 같이 다음의 치수들을 포함할 수 있다: a: 1.8　mm; b: 0.8　mm; c: 0.15　mm; d: 0.2　mm; e: 1.0　mm; f: 0.5　mm; g: 0.95　mm; h: 1.6　mm.

물론, 도 9 및 10 내에 나타낸 접촉 요소(7)가 도 8 내에 나타낸 배열 내에 제공되는 것도 또한 가능하다. 이러한 경우, 가능한 치수들은: a: 0.8　mm; b: 1.13　mm; c: 0.43　mm 이다.

도 12 내지 14는 두 개의 회로 기판들(25)의 연결을 위해 의도되는 본 발명에 따른 기판 대 기판(board-to-board) 접촉 기기(24) 내의 접촉 요소들(7)의 그 배열을 도시한다. 연결의 고정은 이로써 두 개의 압력판들(26) 및 스크류 고정부(27)들을 통해 영향 받는다.

도 15는 본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 제3 실시예를 도시한다. 이는 도 9 내지 도 10 내의 도시 내용에 크게 상응하는 반면, 이로써, 관통 개구 내의 강제 잠금 고정의 목적을 수행하는 스프링 탭(22)이 클램핑 스트립(clamping strip)(28) 내로 연장한다. 이는 장착부(18)의 관통 개구 내에서 접촉 요소(7)의 향상된 고정을 가능케 한다.

도 16은 하나의 프로세스 동작에서 본 발명에 따른 복수의 접촉 요소들(7)의 동시 제조를 다시 한번 도시한다. 도 16은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 금속 구조를 도시하고, 이는, 각 경우에 연결 지점(8)을 통과하는 접촉 요소들(7), 뿐만 아니라 접촉 요소들(7)을 유지하는 프레임(29)들을 포함한다. 도 16은 16.1　mm x 9.4　mm의 치수를 갖는 표면 상에 생성되는 총 95 개의 접촉 요소들(7)을 도시한다.

도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 제4 실시예를 도시한다. 이는 도 1 내지 도 6에 따른 실시예에 (또한 치수들에 대하여) 크게 상응한다. 중요한 차이는 하부 스프링 구역(12)의 디자인이고, 이 경우 이는 만곡된, 이중 스프링 탭의 형태로 설계된다. 도 17 내지 도 19는 상이한 위치들 내의 이러한 접촉 요소(7)를 도시한다. 도 17은 본 발명에 따른 방법에 의한 그 제조의 바로 이후에 보이는 바와 같은 접촉 요소(7)를 도시한다. 도 18에서 스냅 잠금 연결은 이미 스냅 잠금식 결합을 하고, (주) 스프링 구역(11)을 프리텐셔닝한다. 이는 사용을 위해 준비된 바와 같은 접촉 요소(7)의 중립 위치를 나타낸다. 이러한 중립 위치에서, 접촉 요소들(7)이, 도 20 및 도 21 내에 나타난 바와 같은, 본 발명에 따른 접촉 기기의 장착부(18)의 관통 개구 내에 설치된다. 도 19는 그 압축 상태에서 접촉 요소(9)를 도시하고, 이 때, (주) 스프링 구역(11)에 의해 제공되는 전체 스프링 행정(travel)을 이용한다.

본 발명에 따른 접촉 요소들(7)의 스프링 구역(들)(11, 12)의 변형 동안에 달성될 수 있는 매우 낮은 스프링력들이 또한 강조된다. 예를 들어, 도 17 내지 도 21 내의 접촉 요소(7)의 (주) 스프링 구역(11)의 스프링력은, 중립 위치에서 프리텐셔닝 되면서, 대략 0.04N까지만 될 수 있고, 완전히 압축된 위치에서 약 0.1N일 수 있다. 본 발명에 따른 복수의 접촉 요소들(7)이 본 발명에 따른 접촉 기기 내에서 가까이 배열되어 결합되는 것인지 여부에 낮은 스프링력들은 관련된다. 이 경우, 이러한 스프링력들의 총합 및 이로 인한 전기적으로 연결될 것인 요소들(회로 기판들) 및 요소들을 연결하기 위해 가해질 것이 필요한 임의의 삽입력들(plugging force) 상의 부하는 또한 비교적으로 낮다.

도 22는 본 발명에 따른 접촉 요소(7)의 제5 실시예를 도시한다. 이러한 접촉 요소(7)의 구체적인 특징은 두 개의 지지 구역들(8)이 서로 직접 접촉하지 않는 것이나, 그것들은 (주) 스프링 구역(11)을 경유하여 서로 배타적으로 연결된다. 이러한 접촉 요소(7)에서, (주) 스프링 구역(11)은 이에 신호 및 전류 경로의 부분을 나타낸다. 장착부(18)의 관통 개구 내에서 접촉 요소(7)의 고정은 두 개의 스프링 장착식(spring-mounted) 클램핑 구역들(31)을 통해 영향 받는다.

도시된 것은 총 5 개의 행들인 평행한 배열이다. 최상위의 행에서, 대칭적인 신호 전송 (100 Ω 임피던스)을 위한 배열이 선택된다. 접촉 요소들(7)은 이에 신혼 전송을 위해 쌍을 지어(in pairs) 배열되고, 이로써 접지원에 연결된 접촉 요소(7)는 각각의 쌍(pair)의 각 측면에 배열된다. 대조적으로, 네 개의 하부 행들은 단일단(single-ended) 신호 전송(50 Ω 임피던스)을 위해 설계되고, 이로써 신호의 접촉 요소들(7) 및 접지원의 접촉 요소(7)들이 교번적으로(alternatively)배열된다. 모든 신호 접촉 요소들(7)의 전기적 절연이 유전성 장착 요소들(23)에 의해 달성되고, 이들 각각은 신호 접촉 요소(7)를 수용하며 이들이 장착부(18) 내에서 집적된다(integrated).

Claims (15)

1. 하나 또는 복수의 증착 재료로 전부가 형성되고, 재료들 중 하나 이상은 전기적으로 도전성인 접촉 요소로서,
   상호 이격된 요소들의 접촉 영역들의 전기적 도전성 연결을 위한 접촉 지점들;
   스프링 구역이 두 개의 접촉 영역들 간의 접촉이 이루어진 때에 탄성 변형되는 스프링 구역;
   스프링 구역이 부분적으로 변형되는 위치 내에서 접촉 요소를 유지하는 스냅 잠금 연결; 및
   두 개의 단단한 지지 구역을 포함하되,
   상기 접촉 지점들의 연결 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 상기 스프링 구역은 상기 두 개의 단단한 지지 구역의 사이에 배치되고,
   상기 접촉 요소는 재료 증착에 의해 단일 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
   접촉 요소.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 스프링 구역은 외형이 사행 형상인,
   접촉 요소.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 스프링 구역은 복수의 동축 배열 만곡 스프링 탭들을 포함하고, 두 개의 접촉 영역들 간의 접촉이 이루어진 때에 인접하는 스프링 탭들이 접촉하는,
   접촉 요소.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스프링 구역의 추가의 변형 중에, 스냅 잠금 연결을 형성하는 상기 단단한 지지 구역들이 서로에 밀려 미끄러지는,
   접촉 요소.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 스냅 잠금이 상기 지지 구역들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
   접촉 요소.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접촉 지점들 사이의 신호 경로 또는 전류 경로가 상기 스프링 구역을 우회하는 것을 특징으로 하는,
   접촉 요소.
7. LiGA 방식을 사용하여 접촉 요소를 형성하는 단계를 포함하되,
   상기 접촉 요소는,
   하나 또는 복수의 증착 재료로 전부가 형성되고, 재료들 중 하나 이상은 전기적으로 도전성이고,
   상호 이격된 요소들의 접촉 영역들의 전기적 도전성 연결을 위한 접촉 지점들;
   스프링 구역이 두 개의 접촉 영역들 간의 접촉이 이루어진 때에 탄성 변형되는 스프링 구역;
   스프링 구역이 부분적으로 변형되는 위치 내에서 접촉 요소를 유지하는 스냅 잠금 연결; 및
   두 개의 단단한 지지 구역을 포함하고,
   상기 접촉 지점들의 연결 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 상기 스프링 구역은 상기 두 개의 단단한 지지 구역의 사이에 배치되고,
   상기 접촉 요소는 재료 증착에 의해 단일 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
   접촉 요소 제조 방법.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 LiGA 방식에서, 복수의 연결된 접촉 요소들이 생성되고, 접촉 요소들은 이후에 분리되는,
   접촉 요소 제조 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 접촉 요소는 스냅 잠금 연결을 결합하기 위해 가능하다면 분리에 후속하여 및 제조에 후속하여 변형되는 것을 특징으로 하는,
   접촉 요소 제조 방법.
10. 복수의 접촉 요소; 및
    복수의 관통 개구를 구비한 장착부를 포함하되,
    상기 복수의 접촉 요소 각각은,
    하나 또는 복수의 증착 재료로 전부가 형성되고, 재료들 중 하나 이상은 전기적으로 도전성이고,
    상호 이격된 요소들의 접촉 영역들의 전기적 도전성 연결을 위한 접촉 지점들;
    스프링 구역이 두 개의 접촉 영역들 간의 접촉이 이루어진 때에 탄성 변형되는 스프링 구역;
    스프링 구역이 부분적으로 변형되는 위치 내에서 접촉 요소를 유지하는 스냅 잠금 연결; 및
    두 개의 단단한 지지 구역을 포함하고,
    상기 접촉 지점들의 연결 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 상기 스프링 구역은 상기 두 개의 단단한 지지 구역의 사이에 배치되고,
    상기 접촉 요소는 재료 증착에 의해 단일 부분으로 형성되고,
    상기 접촉 요소는 상기 관통 개구에서 배열되며,
    상기 접촉 요소의 구역은 상기 장착부를 넘어서 돌출하는 상기 접촉 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    접촉 디바이스.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 스프링 구역은 외형이 사행 형상인,
    접촉 디바이스.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 스프링 구역은 복수의 동축 배열 만곡 스프링 탭들을 포함하고, 두 개의 접촉 영역들 간의 접촉이 이루어진 때에 인접하는 스프링 탭들이 접촉하는,
    접촉 디바이스.
13. 제12항에 있어서,
    상기 스프링 구역의 추가의 변형 중에, 스냅 잠금 연결을 형성하는 상기 단단한 지지 구역들이 서로에 밀려 미끄러지는,
    접촉 디바이스.
14. 제11 항에 있어서,
    상기 스냅 잠금이 상기 지지 구역들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    접촉 디바이스.
15. 제13항에 있어서,
    상기 접촉 지점들 사이의 신호 경로 또는 전류 경로가 상기 스프링 구역을 우회하는 것을 특징으로 하는,
    접촉 디바이스.

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