KR101986902B1 - 접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터 - Google Patents

접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터 Download PDF

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Abstract

접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터는 절연 베이스, 제1 단자, 제2 단자 및 접지 판을 구비하며; 제1 및 제2 단자는 절연 베이스에 매립되고 그 상부 및 하부에 각각 인접하며; 접지 판은 절연 베이스에 매립되고 제1 단자와 제2 단자 사이에 놓인다. 커넥터는, 제2 단자 및 제1 단자의 납땜 부분이 수평으로 배열되고 회로 기판에 납땜되며; 회로 기판은 두 줄의 단자 사이에 분리 영역을 형성하고; 접지 판은 두 줄의 단자 사이에 차폐 효과를 생성하여 신호 간섭을 방지하기 위해 분리 영역의 중심 근처에서 분리 영역에 납땜되는 하나 이상의 접지 핀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터{CONNECTOR CAPABLE OF REDUCING SIGNAL INTERFERENCE BETWEEN TWO ROWS OF TERMINALS BY GROUNDING PIN OF GROUNDING PLATE}
본 발명은 그 접지 판이 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시키도록 구성된 접지 핀을 구비하는 커넥터에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전송 품질을 향상시키는 차폐 효과를 발생시키기 위해 접지 핀이 접지 판 상에 제공되고 두 줄의 단자의 납땜 부분 사이의 공간으로 연장되는 커넥터 구조에 관한 것이다.
신호 및/또는 전력 전송을 위한 커넥터는 일반적으로 전자 신호 및/또는 전력과 함께 사용하도록 설계된 연결 장치 및 그 액세서리를 지칭한다. 이러한 커넥터는 모든 종류의 신호를 위한 브리지로서 간주될 수 있고, 그 품질은 신호 및/또는 전류 전송의 안정성에 영향을 미치며 따라서 전자 시스템의 작동에 있어서 중요하다. 전자 기술의 발전에 따라서, 이들 커넥터는 데이터 전송 및 주변기기와의 연결이 이루어질 때 다양한 전자 기기의 필수 특징부가 되었다. 커넥터 전송 사양의 여러가지 중에서, USB(Universal Serial Bus)가 가장 널리 사용된다.
최근에, USB 사양은 USB 3.1로의 포괄적인 업그레이드가 진행 중이다. 또한, 전송 속도, 전송될 신호의 형태, 및 핫 스와핑의 편의성을 증대시키기 위해 "타입-C 커넥터"가 개발되었다. 타입-C 커넥터 구조의 한 가지 큰 차이점은 그 "수직 대칭적 구성"이며, 이 구성은 사용자가 커넥터의 수직 배향을 먼저 확인할 필요 없이 타입-C 커넥터를 대응 소켓에 자유롭게 직관적으로 삽입할 수 있게 해준다. 타입-C 커넥터가 어느 한 측부를 위로 해서 사용되기 위해서는, 각각의 이러한 커넥터에 두 개의 동일한 연결 단자 세트가 배열될 필요가 있으며, 따라서 두 개의 단자 세트를 분리시켜 그 사이의 신호 간섭을 방지하기 위해 커넥터에 접지 판이 제공되어야 한다.
그러나, "점증적 소형화"를 향한 전자 기기 설계의 지속적인 추세를 감안할 때, USB 3.1 타입-C 커넥터의 상기 요구조건은 제조 및 조립에 새로운 과제를 부여한다. 보다 구체적으로, 커넥터 구조가 소형화되면, 단자 사이의 거리가 단축되어야 하며, 이는 접지 판이 두 세트의 단자를 서로 완전히 차폐하는 것을 방해한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 커넥터 구조를 더 개선하는 것이다.
타입-C 커넥터의 소형화가 커넥터 내의 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시키는데 도움이 되지 않는 것을 고려하여, 본 발명의 발명자는 업계에서의 수년간의 실제 경험을 광범위한 연구에 포함시켰고 테스트와 개선을 반복하였으며 마침내 상당한 비용 증가를 초래하지 않으면서 커넥터의 성능이 효과적으로 향상될 수 있도록 접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터의 개발에 성공하였다.
본 발명의 하나의 목적은 접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터를 제공하는 것이다. 커넥터는 상기 접지 판에 추가적으로, 절연 베이스, 복수의 제1 단자 및 복수의 제2 단자를 적어도 구비한다. 상기 제1 단자는 절연 베이스의 상부에 인접한 위치에서 절연 베이스에 매립된다. 상기 제2 단자는 절연 베이스의 저부에 인접한 위치에서 절연 베이스에 매립된다. 상기 접지 판은 제1 단자와 제2 단자 사이의 위치에서 절연 베이스에 매립된다. 상기 커넥터는, 상기 제1 단자의 각각이 제1 납땜 부분이 제공된 후방 단부를 가지며; 상기 제1 납땜 부분은 수평으로 배열되고 그 각각은 회로 기판 상의 복수의 제1 접점 중 하나에 납땜되는 자유 단부를 가지며; 상기 제2 단자의 각각은 제2 납땜 부분이 제공된 후방 단부를 가지며; 상기 제2 납땜 부분은 수평으로 배열되고 그 각각은 회로 기판 상의 복수의 제2 접점 중 하나에 납땜되는 자유 단부를 가지며, 따라서 제2 납땜 부분의 각각을 제1 납땜 부분 중 대응하는 하나로부터 이격시키고, 제1 납땜 부분과 제2 납땜 부분 사이의 공간에 대응하는 회로 기판 상의 영역을 분리 영역으로서 형성하며; 상기 접지 판은 하나 이상의 제1 접지 핀이 제공된 후방 단부를 가지며, 상기 제1 접지 핀은 접지 판에 연결되는 일 단부 및 제1 납땜 부분과 제2 납땜 부분 사이의 공간으로 연장되고 회로 기판 상의 분리 영역에 납땜되는 자유 단부를 갖고; 제1 접지 핀과 분리 영역의 두 개의 대향 측방향 측부 각각의 사이에 미리결정된 거리가 존재하는 것을 특징으로 한다. 접지 판으로부터 연장되는 접지 핀은 신호 전송 중에 두 줄의 단자 사이의 간섭을 효과적으로 감소시킴으로써 커넥터의 전체 전송 안정성을 향상시키는 차폐 구조물로서 작용한다.
본 발명의 기술적 특징은 예시적 실시예의 하기 상세한 설명을 첨부도면과 함께 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 커넥터의 사시도이다.
도 2는 특히 도 1에서의 커넥터의 절연 베이스의 후방 측부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1에서의 커넥터의 접지 판과 두 세트의 단자 및 커넥터가 장착될 회로 기판의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에서의 회로 기판의 평면도이다.
연구 중에, 본 발명의 발명자는 통상적인 타입-C 커넥터 내의 접지 판이 통상적으로 접지 판의 "측방향 측부(lateral side)"를 거쳐서 금속 하우징에 연결되고 두 줄의 단자의 납땜 부분 사이의 공간 내로 후방 연장되지 않는다는 것을, 즉 두 줄의 단자 중 한 줄의 납땜 부분이 다른 줄의 납땜 부분으로부터 차폐되지 않음을 발견하였다. 이후 발명자는 신호 전송을 효과적으로 개선하기 위해 두 줄의 단자의 납땜 부분 사이의 이 무시된 공간에 차폐 구조물이 제공될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 접지 판의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터(1)를 제공한다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 커넥터(1)는 적어도 하우징(11), 절연 베이스(12), 복수의 제1 단자(13), 복수의 제2 단자(14) 및 접지 판(15)을 구비한다. 하우징(11)에는 절연 베이스(12)를 수용하기 위한 수용 공간(110)이 제공된다. 절연 베이스(12)는 단자(13, 14) 및 접지 판(15)의 미리결정된 부분을 포위하도록 사출 성형에 의해 형성될 수 있음을 언급할 가치가 있다. 여러 개의 플라스틱 부재가 단자(13, 14) 및 접지 판(15)의 미리결정된 부분을 각각 포위하도록 사출 성형에 의해 개별적으로 형성되고 이들 플라스틱 부재가 이후 절연 베이스(12)를 형성하도록 함께 조립되는 것도 고려될 수 있다. 절연 베이스(12)의 형성 및 조립 방법은 본 발명의 필수 특징이 아니다.
본 실시예에서, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 단자(13)의 중간 섹션은 삽입 조작에 의해 또는 사출 성형에 의해 절연 베이스(12)의 상부에 인접한 위치에서 절연 베이스(12)에 매립되며, 각각의 제1 단자(13)의 후방 단부에는 제1 납땜 부분(131)이 제공된다. 제2 단자(14)는 플라스틱 부재가 절연 베이스(12)에 매립되기 전에 삽입 조작에 의해 또는 사출 성형에 의해 절연 베이스(12)의 저부에 인접한 위치에서 플라스틱 부재에 제공된다. 각각의 제2 단자(14)의 후방 단부에는 제2 납땜 부분(141)이 제공된다. 접지 판(15)은 제1 단자(13)와 제2 단자(14) 사이의 위치에서 절연 베이스(12)에 매립된다.
납땜 부분(131, 141)은 도 4에 평면 도시된 회로 기판(P)에 납땜되도록 구성된다. 회로 기판(P)에는 수평으로 연장되는 두 줄의 접점, 즉 복수의 제1 접점(P11)과 복수의 제2 접점(P12)이 제공된다. 제1 납땜 부분(131)은 수평으로 배열되며, 그 각각의 자유 단부는 제1 접점(P11)에 각각 납땜되도록 구성된다. 제2 납땜 부분(141) 또한 수평으로 배열되며, 그 각각의 자유 단부는 회로 기판(P) 상의 제2 접점(P12)에 각각 납땜되도록 구성된다. 납땜 부분(131, 141)이 회로 기판(P)에 납땜되면, 각각의 제2 납땜 부분(141)은 대응하는 하나의 제1 납땜 부분(131)으로부터 이격되며, 제1 납땜 부분(131)과 제2 납땜 부분(141) 사이의 회로 기판(P) 상에 분리 영역(P10)이 형성된다. 분리 영역(P10)의 폭은 전체 줄의 접점(P11)의 폭 및 전체 줄의 접점(P12)의 폭과 동일하다.
접지 판(15)의 후방 단부에는 하나 이상의 제1 접지 핀(151)이 제공된다. 제1 접지 핀(151)은 접지 판(15)에 연결되는 일 단부, 및 회로 기판(P) 상의 분리 영역(P10)에 납땜되기 위해 제1 납땜 부분(131)과 제2 납땜 부분(141) 사이의 공간으로 연장되는 자유 단부를 갖는다. 제1 접지 핀(151)과 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부 각각의 사이에는 미리결정된 거리가 존재한다.
두 줄의 단자(13, 14)의 납땜 부분(131, 141) 사이에 놓이는 제1 접지 핀(151)은 대응하는 납땜 부분(131, 141) 사이에 차폐 효과를 발생시키며 따라서 두 줄의 단자(13, 14)의 납땜 부분(131, 141) 사이의 신호 간섭을 방지한다. 본 발명의 발명자에 의해 실행되는 테스트에 따르면, 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 소망 차폐 효과를 최대한 발휘하기 위해 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부의 각각으로부터 미리결정된 거리만큼 이격되어야 한다.
타입-C 커넥터의 사양은 제1 단자(13)가 두 쌍의 제1 고주파 단자를 구비할 것과 제2 단자(14)가 두 쌍의 제2 고주파 단자를 구비할 것을 요구한다. 고주파 단자들의 상대 위치는 도 4에서의 회로 기판(P)의 평면도를 참조하여 후술되며; 제1 고주파 단자 및 제2 고주파 단자는 제1 고주파 접점(P111)(도 4에서 검은색 블럭으로 도시됨) 및 제2 고주파 접점(P121)(도 4에서 역시 검은색 블럭으로 도시됨)에 각각 납땜되고, 제1 고주파 단자의 납땜 부분은 위치상 제2 고주파 단자의 납땜 부분에 각각 대응하며[즉, 제1 고주파 접점(P111)은 위치상 제2 고주파 접점(P121)에 각각 대응하며], 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 고주파 단자 사이의 신호 간섭을 방지하기 위해 제1 고주파 단자와 제2 고주파 단자 사이의 위치에서 분리 영역(P10)에 납땜된다.
예를 들어, 제1 고주파 접점(P111) 및 제2 고주파 접점(P121)의 위치가 도 4에 도시된 바와 같을 때, 제1 접지 핀(151)의 자유 단부와 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부의 각각 사이의 거리(D1)는 바람직하게 0.05 내지 2.9cm이며, 보다 바람직하게 0.3 내지 0.5cm이다. 또한, 본 실시예에서 제1 접점(P11)과 제2 접점(P12) 사이의 거리(D2)는 0.3cm 내지 5cm, 바람직하게 0.90cm 내지 5cm의 범위에 있으며, 따라서 분리 영역(P10)은 제1 접지 핀(151)이 접점(P11, P12) 중 임의의 것과 단락을 형성하지 않으면서 분리 영역에 납땜되기에 충분히 크다.
테스트 결과에 의하면, 제1 접지 핀(151)이 고주파 단자 사이[즉, 고주파 접점(P111, P121) 사이] 위치에서 분리 영역(P10)에 납땜될 때, 커넥터(1)는 모의 특성 임피던스, 모의 삽입 손실 및 모의 복귀 손실과 관련하여 그 종래의 상대 부분(즉, 그 접지 판이 단자 납땜 위치까지 연장되지 않는 커넥터)보다 양호한 수행을 이루어 냈을 뿐만 아니라, 고주파 신호 전송 중에 제로 모의 근단 누화(simulated near-end crosstalk)(모의 NEXT)를 초래한 것으로 나타났다.
또한, 도 1 내지 도 4에서의 단자(13, 14)는 표면-실장 기술(SMT)에 의해 회로 기판(P)에 납땜되는 것으로 도시되어 있지만, 듀얼 인라인 패키지(DIP) 방법이 대신 사용될 수 있으며 따라서 단자(13, 14)는 회로 기판(P)의 대응 관통 구멍에 각각 납땜된다. 또한, 회로 기판(P)의 분리 영역(P10)에는 하나 이상의 제1 접지 구멍(P13)이 제공되며, 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 제1 접지 구멍(P13)을 통과하고 땜납(예를 들어, 주석-기반 솔더 페이스트)에 의해 회로 기판(P)에 고정된다.
이 실시예에서, 접지 판(15)에는 실제로 두 개의 제1 접지 핀(151)이 제공되며 추가로 두 개의 제2 접지 핀(152)이 제공된다. 각각의 제2 접지 핀(152)의 자유 단부는 차폐 효과를 더 향상시키기 위해 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부 중 하나에 인접한 위치에서 회로 기판(P)에 납땜된다. 대응하여, 회로 기판(P)에는 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부에 각각 인접하는 두 개의 제2 접지 구멍(P14)이 제공된다. 제2 접지 핀(152)의 자유 단부는 각각 제2 접지 구멍(P14)을 통과하며 땜납(예를 들어, 주석-기반 솔더 페이스트)에 의해 회로 기판(P)에 고정된다.
납땜 공정을 단순화하고 더 우수한 접지 효과를 달성하기 위해, 도 4를 다시 참조하면, 각각의 제2 접지 핀(152)은 두 개의 최외측 제1 접점(P11) 중 대응하는 것, 두 개의 최외측 제2 접점(P12) 중 대응하는 것(네 개의 최외측 접점은 접지 접점), 및 제2 접지 구멍(P14) 중 인접한 것에 납땜될 수 있으며 따라서 접지 효과를 더 향상시키기 위해 각각의 제2 접지 구멍(P14)과 대응 접지 접점 사이에 단락이 형성된다.
전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이며 본 발명의 기술적 특징을 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 개시된 기술 내용을 숙독한 통상의 기술자에 의해 쉽게 생각될 수 있는 모든 동등한 변경은 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.
1: 커넥터 11: 하우징
12: 절연 베이스 13: 제1 단자
14: 제2 단자 15: 접지 판
131: 제1 납땜 부분 141: 제2 납땜 부분
151: 제1 접지 핀 152: 제2 접지 핀
P: 회로 기판 P10: 분리 영역
P11: 제1 접점 P12: 제2 접점
P13: 제1 접지 구멍 P14: 제2 접지 구멍
P111: 제1 고주파 접점 P121: 제2 고주파 접점

Claims (10)

  1. 접지 판(15)의 접지 핀에 의해 두 줄의 단자(13, 14) 사이의 신호 간섭을 감소시킬 수 있는 커넥터로서, 상기 커넥터(1)는 절연 베이스(12), 복수의 제1 단자(13), 복수의 제2 단자(14) 및 접지 판(15)을 포함하고, 상기 제1 단자(13)는 절연 베이스(12)의 상부에 인접한 위치에서 절연 베이스(12)에 매립되며, 상기 제2 단자(14)는 절연 베이스(12)의 저부에 인접한 위치에서 절연 베이스(12)에 매립되고, 상기 접지 판(15)은 제1 단자(13)와 제2 단자(14) 사이의 위치에서 절연 베이스(12)에 매립되는, 커넥터에 있어서,
    상기 제1 단자(13)의 각각은 제1 납땜 부분(131)이 제공된 후방 단부를 가지며, 상기 제1 납땜 부분(131)은 수평으로 배열되고 그 각각은 회로 기판(P) 상의 복수의 제1 접점(P11) 중 하나에 납땜되는 자유 단부를 가지며;
    상기 제2 단자(14)의 각각은 제2 납땜 부분(141)이 제공된 후방 단부를 가지며, 상기 제2 납땜 부분(141)은 수평으로 배열되고 그 각각은 제2 납땜 부분(141)의 각각이 제1 납땜 부분(131) 중 대응하는 하나로부터 이격되도록 회로 기판(P) 상의 복수의 제2 접점(P12) 중 하나에 납땜되는 자유 단부를 가지며, 회로 기판(P)은 제1 납땜 부분(131)과 제2 납땜 부분(141) 사이의 공간에 대응하는 분리 영역(P10)을 형성하고;
    상기 접지 판(15)은 하나 이상의 제1 접지 핀(151)이 제공된 후방 단부를 가지며, 상기 제1 접지 핀(151)은 제1 납땜 부분(131)과 제2 납땜 부분(141) 사이의 공간으로 연장되고 회로 기판(P) 상의 분리 영역(P10)에 납땜되는 자유 단부를 갖고, 상기 제1 접지 핀(151)은 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부의 각각으로부터 미리결정된 거리만큼 이격되고,
    상기 제1 단자(13)는 두 쌍의 제1 고주파 단자를 구비하고, 상기 제2 단자(14)는 두 쌍의 제2 고주파 단자를 구비하며, 상기 제1 고주파 단자의 납땜 부분은 위치상 상기 제2 고주파 단자의 납땜 부분에 각각 대응하고, 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 제1 고주파 단자와 제2 고주파 단자 사이의 위치에서 분리 영역(P10)에 납땜되며,
    상기 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부의 각각으로부터 0.05cm 내지 2.9cm 범위의 거리(D1)만큼 이격되며,
    제1 접점(P11)과 제2 접점(P12)은 0.3cm 내지 5cm 범위의 거리(D2)만큼 이격되는 것을 특징으로 하는, 커넥터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 제1 접점(P11)과 제2 접점(P12)은 0.90cm 내지 5cm 범위의 거리(D2)만큼 이격되는, 커넥터.
  7. 제6항에 있어서, 회로 기판(P)의 분리 영역(P10)에는 하나 이상의 제1 접지 구멍(P13)이 제공되며, 제1 접지 핀(151)의 자유 단부는 제1 접지 구멍(P13)을 통과하고 회로 기판(P)에 납땜되는, 커넥터.
  8. 제7항에 있어서, 접지 판(15)에는 두 개의 상기 제1 접지 핀(151)이 제공되는, 커넥터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접지 판(15)에는 두 개의 제2 접지 핀(152)이 추가로 제공되며, 상기 제2 접지 핀(152)의 각각은 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부 중 하나에 인접한 위치에서 회로 기판(P)에 납땜되는 자유 단부를 갖는, 커넥터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회로 기판(P)에는 분리 영역(P10)의 두 개의 대향 측방향 측부에 각각 인접하여 두 개의 제2 접지 구멍(P14)이 제공되며, 제2 접지 핀(152)의 자유 단부는 제2 접지 구멍(P14)을 각각 통과하고 회로 기판(P)에 납땜되는, 커넥터.
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