KR102038412B1

KR102038412B1 - 탄성 전기접촉단자

Info

Publication number: KR102038412B1
Application number: KR1020180014075A
Authority: KR
Inventors: 김진산; 김선기; 조성호; 이승진; 오세덕
Original assignee: 조인셋 주식회사
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2019-10-30
Also published as: KR20190088842A

Abstract

충분한 작동거리를 확보하면서 눌림에 의한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 기술이 탄성 전기접촉단자가 개시된다. 코어에 형성된 관통구멍은 상기 코어의 단면 수직 중심선을 기준으로 좌우 대칭을 이루고, 상기 코어의 하부 양측에 형성된 솔더링부의 살 두께를 두껍게 하여 솔더링시 용융 솔더에 의해 상기 솔더링부가 벌어지는 것으로 최소화하고, 상기 관통구멍의 양 측면에 노치를 형성하여 상기 노치에서 양 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖도록 한다.

Description

탄성 전기접촉단자{Elastic electric contact terminal}

본 발명은 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 충분한 작동거리를 확보하면서 눌림에 의한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 기술이 개시된다.

일반적으로 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자는, 전기 전도도가 좋고, 탄성 회복력이 우수하며, 솔더링 온도에 견딜 수 있어야 한다.

도 1은 본 발명자에 의한 등록특허 제1001354호의 전기접촉단자를 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링 할 때 발생할 수 있는 문제점을 보여준다.

상하 작동거리를 증가시키기 위해 코어(210)의 관통구멍(215)을 크게 형성하면 코어(210)의 살 두께가 얇아질 수밖에 없는데, 이 상태에서 회로기판의 분리 패턴(10, 12)에 각각 코어(210)의 양측, 즉 솔더링부(212)를 위치시키고 리플로우 솔더링 하는 경우 열에 의해 용융 솔더(20)가 냉각되는 과정에서 솔더링부(212)를 외측으로 잡아 당긴다.

다시 말해, 접촉단자(200)의 최외각을 구성하는 금속층에서 솔더(20)가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계인 A 지점을 기준으로 그 하부의 솔더링부(212)가 외측으로 벌어진다.

그 결과, A 지점에서 코어(210)가 많이 꺾이게 되고, 이 상태에서 기계적 강도가 큰 솔더(20)가 A 지점의 하부를 감싸 지지하기 때문에 접촉단자(200)가 상부의 대상물로부터 가압에 의해 힘을 받으면 A 지점에서 기계적 강도의 변화가 크기 때문에 접힐 가능성이 커진다.

결과적으로, 반복적인 힘에 의한 반복적인 접힘으로 A 지점을 따라 길이방향으로 금속층에 크랙(Crack)이 발생하게 되며, 심할 경우 크랙에 의해 금속층이 절단되어 전기적 연결이 끊어질 수 있다.

또한, 코어(210)의 솔더링부(212)가 외측으로 벌어지면 코어(210)의 상면 부위가 내측으로 당겨지게 되어 결과적으로 코어(210)의 상면이 신뢰성 있는 수평면을 이루지 않는다.

한편, 본 발명자에 의한 다른 등록특허 제839893호에서는, 튜브 형상이고, 단면에서 양측벽의 두께가 상벽 또는 하벽의 두께보다 얇게 형성된 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어; 상기 절연 탄성 코어를 감싸고 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및 한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자를 개시하고 있다.

이 특허에 의하면, 전기접촉단자의 상면이 외부의 힘에 의해 눌릴 때 코어의 양측벽 두께가 얇고 솔더링에 의해 금속층의 외벽에 솔더가 형성되는 부위에서 코어가 접혀서 그 부위의 금속층이 크랙되어 대상물을 전기적으로 연결할 수 없는 경우가 발생한다는 단점이 있다.

한편, 상기의 특허에서, 수직방향으로 인가되는 힘에 대해서는 탄성적으로 작동할 수 있지만, 수평방향으로 인가되는 힘에 대해서는 코어가 힘이 인가되는 쪽의 반대쪽으로 밀려 비대칭적으로 변형된다는 문제점이 있다. 다시 말해, 전기접촉단자의 수평방향으로 인가되는 힘에는 적절하게 사용하기 불편하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 작동거리를 충분히 확보하면서 대상물의 가압에 의한 반복적인 접힘에 의해 금속층의 크랙 발생을 최소화할 수 있는 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

삭제

본 발명의 다른 목적은 진공픽업과 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링의 표면실장을 용이하게 하고, 작동거리를 증가시키고 재료비를 줄일 수 있는 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 누르는 힘을 줄일 수 있는 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 솔더링 후 접촉단자의 상면이 수평면을 유지하기 용이한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성된 탄성 코어, 상기 코어를 감싸도록 접착된 내열 폴리머 필름, 및 상기 필름의 외면에 형성된 금속층으로 구성되고, 상기 코어의 하부 모서리를 포함하는 하면과 측면 부분에서 상기 금속층은 솔더에 의해 덮이고, 상기 관통구멍의 양 측면의 일정 위치에 상기 길이방향을 따라 노치를 형성하여 상기 노치에서의 측벽의 두께를 얇게 하고, 상부의 대상물에 의해 상기 코어의 상면이 눌릴 때 상기 노치에서 접혀 상기 대상물에 인가된 힘이 분산 및 흡수됨으로써 상기 금속층의 측면에서 상기 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계에서 크랙이 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자가 제공된다.

삭제

바람직하게, 상기 관통구멍과 상기 노치는 상기 코어의 단면 수직 중심선을 기준으로 형상이 좌우 대칭을 이룰 수 있다.

바람직하게, 상기 노치가 형성되는 높이는 상기 금속층을 타고 올라 솔더링 된 솔더의 끝 지점보다 상측일 수 있으며, 상기 전기접촉단자 높이의 1/2 이상일 수 있다.

삭제

바람직하게, 상기 관통구멍의 상면의 중간에 라운드 형상의 돌출부가 형성되어 상기 코어의 상면에 가해지는 압력에 의해 상기 상면이 함몰되지 않고 평면을 유지하도록 할 수 있다.

바람직하게, 상기 관통구멍은 상기 코어의 단면에서 높이 방향의 중심에서 위쪽으로 치우치도록 하여 상기 솔더링부의 살 두께를 두껍게 하거나, 상기 관통구멍의 하부 모서리부의 윤곽을 포물선 형상으로 형성하여 상기 솔더링부의 살 두께를 두껍게 할 수 있다.

삭제

상기의 구조에 의하면, 접촉단자가 힘을 받는 경우, 노치가 형성된 부분에서 측벽의 두께가 얇기 때문에 노치가 가장 먼저 눌리게 되며, 그 결과 인가된 힘의 대부분이 분산 및 흡수되어 금속층에서 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계인 A 지점에서 접힐 가능성을 줄임으로써, 이 지점에서 반복적인 접힘에 의해 금속층에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 코어에서 솔더링부의 살 두께를 두껍게 함으로써, 솔더링시 용융 솔더가 냉각하면서 솔더링부를 외측으로 당기더라도 솔더링부의 살 두께가 두껍기 때문에 기계적 강도가 증가하여 솔더링부가 벌어지는 거리를 최소화할 수 있어 코어의 꺾임을 최소화할 수 있다.

따라서, 금속층에서 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계에서 금속층의 접힘을 최소화함으로써 금속층의 크랙을 최소화 할 수 있다.

또한, 솔더링부의 코어의 살 두께를 증가시키기 위해, 관통구멍이 코어의 높이 방향의 중심에서 약간 위쪽으로 형성하는 경우, 코어의 무게중심이 하부에 위치하도록 함으로써 솔더링시 접촉단자에 안정감을 주어 표면실장이 용이하다.

또한, 관통구멍의 상면의 중간에 형성된 라운드 형상의 돌출부에 의해 솔더링 시 접촉단자의 상면에 가해지는 압력에 의해 상면이 함몰되지 않고 수평면을 유지하도록 할 수 있다.

삭제

또한, 코어의 좌측과 우측의 무게 대칭은 솔더 크림의 도포 면적이나 솔더링부와 코어의 형상을 조절하여 조절할 수 있다.

도 1은 종래 전기접촉단자를 솔더링 할 때 발생하는 문제점을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 보여주는 사시도이다.
도 3은 정면도이다.
도 4는 전기접촉단자를 솔더링 한 후 대상물에 의해 눌리는 과정을 보여준다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자를 보여주는 사시도이다.
도 6은 정면도이다.
도 7은 전기접촉단자를 솔더링 한 후 대상물에 의해 눌리는 과정을 보여준다.

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, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자를 보여주는 사시도이고, 도 3은 정면도이다.

전기접촉단자(100)는 탄성 코어(core; 110), 코어(110)를 감싸도록 접착된 내열 폴리머 필름(120)으로 구성되는데, 폴리머 필름(120)의 외면에 솔더링이 가능한 금속층(140)이 일체로 형성되고, 반대면은 접착제층(130)을 개재하여 코어(110)에 접착된다.

이하, 전기접촉단자(100)의 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

<코어(110)>

코어(110)는 탄성 재질로 구성되며 내열성과 절연성을 가질 수 있다.

코어(110)의 재질은 리플로우 솔더링을 위한 내열성과 탄성을 갖는 비발포 내열 탄성고무, 예를 들어 실리콘고무일 수 있다.

접촉단자(100)의 진공 픽업을 위하여 코어(110)의 상면은 수평으로 편평하게 형성되고, 하면은 양쪽 가장자리에서 중심 부분을 향하여 위로 올라가는 경사를 이루도록 형성되어 하면의 양측에 회로기판에 놓여 실장되는 솔더링부(112)가 형성된다.

솔더링부(112)는 좌우 대칭을 이루도록 이격되어 형성되고, 코어(110)는 단면상 수직 중심선을 기준으로 좌우의 무게가 대략 유사하거나 동일하게 함으로써 리플로우 솔더링 시 흔들림이 적고 한 방향으로 치우치지 않도록 할 수 있다.

<관통구멍(150)>

코어(110)에는 코어(110)의 길이방향으로 관통하는 관통구멍(150)이 형성되는데, 코어 단면의 수직 중심선을 기준으로 좌우 대칭을 이룬다.

관통구멍(150)의 양 측면에 길이방향을 따라 노치(notch)(152)를 형성하여 이 지점에서 양 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖도록 한다.

이 실시 예에서, "접힘"이라 함은 외부에서 힘을 가할 때 가장 먼저 또는 가장 많이 기구적 치수가 변하도록 하는 동작을 의미한다.

노치(152)는 솔더링에 의해 솔더(20)가 금속층(130)을 타고 올라온 끝 지점보다 위쪽에 위치하여 상부에서 인가되는 힘을 가장 먼저 받고 가장 많이 흡수하는 역할을 함으로써 솔더(20)가 부착된 금속층(130)의 끝 지점에서 금속층(130)의 반복적인 접힘에 의해 크랙이 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.

일 예로, 노치(152)는 접촉단자(100)의 높이의 1/2 이상이 되는 위치에 형성될 수 있으며, 코어 단면의 수직 중심선을 기준으로 좌우 대칭을 이룬다.

이러한 구조에 의하면, 상부의 대상물에 의한 가압에 의해 접촉단자(100)가 힘을 받는 경우, 노치(152)가 형성된 부분에서 측벽의 두께가 얇기 때문에 노치(152)가 가장 먼저 눌리게 되며, 그 결과 인가된 힘의 대부분이 분산 및 흡수된다.

따라서, 종래기술에서 언급한 것처럼, 금속층에서 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계인 A 지점에서 접힐 가능성을 줄임으로써, 이 지점에서 반복적인 접힘에 의해 금속층에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 관통구멍(150)의 상면의 중간에 라운드 형상의 돌출부(153)가 형성되는데, 이러한 구조에 의하면, 돌출부(153)에 의해 코어(110)의 상부 벽이 보강되면서 상면에 가해지는 압력에 의해 상면이 함몰되지 않고 평면을 유지하도록 할 수 있다.

<접착제층(130)>

접착제층(130)은 코어(110)와 폴리머 필름(120)의 내면 사이에 위치하여 코어(110)와 폴리머 필름(120)을 신뢰성 있게 접착하며, 솔더링 전후에도 접착력과 탄성을 유지한다.

접착제층(130)은 내열성을 갖는 고무로 구성되며, 가령 액상 실리콘고무가 열 경화하여 형성될 수 있는데, 액상 실리콘고무가 경화하면서 대향하는 대상물과 접착을 가지며 경화 후 고상의 내열고무 접착제로 형성되고 한번 경화된 후에는 탄성을 유지하며 다시 열이 가해져도 접착력을 유지한다.

<폴리머 필름(120)>

폴리머 필름(120)은, 예를 들어, 솔더링 온도를 수용할 수 있는 폴리이미드(PI) 필름이나 기타의 내열 폴리머 필름일 수 있다.

폴리머 필름(120)의 외면에는 솔더링이 가능한 금속층(140)이 일체로 형성될 수 있으며, 가령 금속층(140)으로 적용될 금속베이스 위에 폴리머 필름에 대응하는 액상의 폴리머를 도포하고 경화하여 접착할 수 있다.

도 4는 전기접촉단자를 솔더링 한 후 대상물에 의해 눌리는 과정을 보여준다.

도 4(a)를 참조하면, 전기접촉단자(100)는 회로기판에 솔더링 되는데, 각 솔더링부(112)가 도전패턴(10, 12) 위에 실장되고 솔더 크림(20)에 의해 솔더링 된다.

여기서, 각 도전패턴(10, 12)의 외측 단부는 각각 전기접촉단자(100)의 폭 방향의 양단보다 외측으로 돌출되도록 형성되어야 도전패턴(10, 12) 위에 도포된 솔더 크림이 전기접촉단자(100)의 금속층(130)을 따라 오를 수 있다.

이때, 용융 솔더(20)가 냉각하면서 솔더링부(112)를 외측으로 당김으로써 외측으로 벌어진다.

도 4(b)를 참조하면, 상부의 대상물에 의한 가압에 의해, 화살표로 나타낸 것처럼, 접촉단자(100)가 힘을 받는 경우, 노치(152)가 형성된 부분에서 코어(110) 측벽의 두께가 얇기 때문에 노치(152)가 가장 먼저 눌리게 되며, 그 결과 인가된 힘의 대부분이 분산 및 흡수된다.

따라서, 금속층(130)에서 솔더(20)가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계인 A 지점에서 접힐 가능성을 줄임으로써, 이 지점에서 반복적인 접힘에 의해 금속층(130)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자를 보여주는 사시도이고, 도 6은 정면도이다.

이 실시 예에 의하면, 관통구멍(150)의 양 측면에 노치(152)를 형성하여 이 지점에서 양 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖도록 하는 것 이외에, 코어(110)의 양측에 형성된 솔더링부(112)의 면적이 증가하도록 형상을 변경하여 이 부분에서의 살 두께를 증가시킨다.

이를 위해, 가령 관통구멍(150)을 코어(110)의 단면에서 높이 방향의 중심에서 위쪽으로 치우치도록 하여 솔더링부(112)의 살 두께를 두껍게 할 수 있다.

이와 같이, 관통구멍(150)이 코어(110)의 높이 방향의 중심에서 약간 위쪽으로 형성되어 코어(110)의 무게중심이 하부에 위치하도록 함으로써 솔더링시 접촉단자(100)에 안정감을 줄 수 있다.

솔더링부(112)의 살 두께를 증가시키기 위해 관통구멍(150)의 하부 모서리부(151)의 윤곽을 포물선 형상으로 형성할 수도 있다.

이러한 구조에 의하면, 솔더링부(112)에서 살 두께가 증가하기 때문에 솔더링시 솔더링부(112)가 용융 솔더에 의해 외측으로 당겨지더라도 살 두께가 두껍기 때문에 강도가 증가하여 벌어지는 거리를 최소화할 수 있다.

그 결과, 금속층(140)에서 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계에서 금속층(140)의 접힘을 최소화함으로써 금속층의 크랙이 발생하지 않도록 한다.

종래기술에서 언급한 것처럼, 관통구멍(150)의 단면적은 크게 형성함으로써 충분한 작동거리를 확보하고 재료비를 절감할 수 있으며 누르는 힘이 적어지도록 할 수 있다는 것은 잘 알려진 사실인데, 문제는 단면적을 크게 형성함으로써 솔더링시 코어(110)의 솔더링부(112)가 용융 솔더에 의해 외측으로 벌어지면서 금속층(140)에 크랙이 발생한다는 점이다.

그러나 이 실시 예에 의하면, 용융 솔더와 접촉하고 솔더링시 용융 솔더로부터 외측으로 벌어지는 힘을 받는 솔더링부(112)의 살 두께를 두껍게 함으로써 솔더링시 벌어지는 거리를 최소화할 수 있고, 노치(152)를 별도로 형성함으로써 눌리는 힘을 흡수하여 눌리는 힘에 의해 금속층(140)에서 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 전기접촉단자를 솔더링 한 후 대상물에 의해 눌리는 과정을 보여준다.

도 7(a)을 참조하면, 전기접촉단자(100)는 회로기판에 솔더링 되는데, 각 솔더링부(112)가 도전패턴(10, 12) 위에 실장되고 솔더 크림(20)에 의해 솔더링 된다.

도 7(b)을 참조하면, 솔더링부(112)에서 살 두께가 증가하기 때문에 솔더링시 용융 솔더(20)가 냉각하면서 솔더링부(112)를 외측으로 당기더라도 솔더링부(112)의 살 두께가 두껍기 때문에 강도가 증가하여 벌어지는 거리를 최소화할 수 있다. 그 결과, 금속층(130)에서 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계에서 금속층(130)의 꺾임을 최소화함으로써 크랙이 발생하지 않도록 한다.

또한, 상부의 대상물에 의한 가압에 의해, 화살표로 나타낸 것처럼, 접촉단자(100)가 힘을 받는 경우, 노치(152)가 형성된 부분에서 코어(110) 측벽의 두께가 얇기 때문에 노치(152)가 가장 먼저 눌리게 되며, 그 결과 인가된 힘의 대부분이 분산 및 흡수된다.

삭제

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.

100, 100a, 200, 200a: 전기접촉단자
110, 210: 코어
120: 폴리머 필름
130: 금속층
150, 250: 관통구멍
151: 모서리부
152, 252: 노치
153: 돌출부

Claims

내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성된 탄성 코어, 상기 코어를 감싸도록 접착된 내열 폴리머 필름, 및 상기 필름의 외면에 형성된 금속층으로 구성되고,
상기 코어의 하부 모서리를 포함하는 하면과 측면 부분에서 상기 금속층은 솔더에 의해 덮이고,
상기 관통구멍의 양 측면의 일정 위치에 상기 길이방향을 따라 노치를 형성하여 상기 노치에서의 측벽의 두께를 얇게 하고,
상기 노치가 형성되는 높이는 상기 금속층을 타고 올라 솔더링 된 솔더의 끝 지점보다 상측이고,
상기 관통구멍의 상면의 중간에 라운드 형상의 돌출부가 형성되어 상기 코어의 상면에 가해지는 압력에 의해 상기 상면이 함몰되지 않고 평면을 유지하도록 하며,
상부의 대상물에 의해 상기 코어의 상면이 눌릴 때 상기 노치에서 접혀 상기 대상물에 인가된 힘이 분산 및 흡수됨으로써 상기 금속층의 측면에서 상기 솔더가 덮인 부분과 덮이지 않은 부분 사이의 경계에서 크랙이 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
삭제
청구항 1에서,
상기 관통구멍과 상기 노치는 상기 코어의 단면 수직 중심선을 기준으로 형상이 좌우 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
삭제
삭제
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삭제
청구항 1에서,
상기 코어의 하부 양측에 형성된 솔더링부의 살 두께를 두껍게 하여 솔더링시 용융 솔더가 냉각되면서 상기 솔더링부가 벌어지는 것으로 최소화하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
청구항 8에서,
상기 관통구멍은 상기 코어의 단면에서 높이 방향의 중심에서 위쪽으로 치우치도록 하여 상기 솔더링부의 살 두께를 두껍게 하거나,
상기 관통구멍의 하부 모서리부의 윤곽을 포물선 형상으로 형성하여 상기 솔더링부의 살 두께를 두껍게 하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
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