KR102063763B1 - 신호 전송 커넥터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자부품의 뒤틀림 현상에 대응한 구조 개선을 통해 전자부품의 단자와 안정적으로 접속될 수 있는 신호 전송 커넥터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 전자부품의 단자와 접속할 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 도전부와, 탄성 절연물질로 이루어지고 복수의 도전부 주위를 둘러싸서 복수의 도전부를 상호 이격되도록 지지하는 절연부와, 복수의 도전부에 대응하도록 절연부에 결합되고 각각에 대응하는 도전부로부터 이격되어 해당 도전부의 둘레를 둘러싸는 복수의 스프링을 포함하되, 복수의 스프링 중 적어도 하나 이상의 스프링의 높이가 나머지 스프링의 높이보다 높고, 복수의 스프링 중 높이가 가장 낮은 스프링의 높이보다 높은 스프링은, 전자부품의 단자와 접촉할 수 있도록 각각에 대응하는 도전부의 끝단 및 상기 절연부의 표면보다 그 끝단이 돌출되고, 전자부품의 단자에 접속될 수 있도록 도전성 소재로 이루어진다.

Description

신호 전송 커넥터 및 그 제조방법{DATA SIGNAL TRANSMISSION CONNECTOR AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 신호 전송 커넥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 패키지와 같은 전자부품에 접속하여 전기적 신호를 전달하는 신호 전송 커넥터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재, 전자 산업분야나 반도체 산업분야 등 다양한 분야에서 전기적 신호를 전송하기 위한 다양한 종류의 커넥터가 사용되고 있다.
일예로, 반도체 패키지의 경우, 전 공정, 후 공정 그리고 테스트 공정을 거쳐 제조되며, 이러한 제조공정에 커넥터가 사용된다. 전 공정은 펩(FAB) 공정이라고도 불리며, 단결정 실리콘 재질의 웨이퍼에 집적회로를 형성하는 공정이다. 후공정은 어셈블리 공정이라고도 불리며, 웨이퍼를 각각의 칩들로 분리시키고, 외부 장치와 전기적 신호의 연결이 가능하도록 칩에 도전성의 리드나 볼을 접속시키고, 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 에폭시 수지와 같은 수지로 몰딩시킴으로써 반도체 패키지를 형성하는 공정이다. 테스트 공정은 반도체 패키지가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하여 양품과 불량품을 선별하는 공정이다.
테스트 공정에 적용되는 핵심 부품 중의 하나가 소위 테스트용 소켓이라 불리는 커넥터이다. 테스트용 소켓은 집적회로 테스트용 테스터에 전기적으로 연결된 인쇄회로기판에 장착되어 반도체 패키지의 검사에 이용된다. 테스트용 소켓은 콘택 핀(Contact pin)을 구비하며, 이 콘택 핀이 반도체 패키지의 리드와 인쇄회로기판의 단자를 전기적으로 연결시킨다.
테스터는 테스트용 소켓과 접속될 반도체 패키지를 테스트하기 위한 전기적 신호를 생성하여 반도체 패키지로 출력시킨 후, 반도체 패키지를 거쳐 입력되는 전기적 신호를 이용하여 반도체 패키지가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트한다. 그 결과, 반도체 패키지가 양품 또는 불량품으로 결정된다.
도 1은 반도체 패키지의 검사에 이용되는 종래의 테스트용 소켓을 나타낸 것이다.
반도체 패키지의 검사 시, 반도체 패키지(10)의 단자(12)가 테스트용 소켓(20)의 도전부(22)에 접촉하게 되며, 도전부(22)를 통해 전기적 신호가 테스터로 전달된다.
그런데 넓이가 상대적으로 넓은 반도체 패키지(10)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 제조 후 중앙부가 가장자리에 비해 위쪽으로 올라가는 형태로 미세하게 뒤틀릴 수 있다. 이러한 반도체 패키지(10)의 뒤틀림은 그 정도가 미세하여 육안으로 확인하기 어려울 수 있지만, 검사 시에는 단자(12)가 테스트용 소켓(20)의 도전부(22)에 안정적으로 접촉하지 못하는 접촉 불량으로 이어져 반도체 패키지(10)의 검사 정확도를 떨어트릴 수 있다.
또한, 뒤틀림이 발생한 반도체 패키지(10)의 경우, 검사를 위해 반도체 패키지(10)를 테스트용 소켓(20)에 압착시킬 때 단자(12)간의 높이 차이로 인해 도전부(22)가 받는 압력이 서로 다르게 나타날 수 있다. 이때, 상대적으로 큰 가압력을 받는 도전부(22)에 집중 응력이 발생하게 되고, 이러한 현상이 반복되면 집중 응력이 발생하는 도전부(22)가 손상되어 테스트용 소켓(20)의 수명이 단축되는 문제가 발생한다.
공개특허공보 제2018-0043095호 (2018. 04. 27)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 반도체 패키지와 같은 전자부품의 뒤틀림 현상에 대응한 구조 개선을 통해 전자부품의 단자와 안정적으로 접속될 수 있고, 제품 수명이 증대되며, 신호 전달 성능이 향상될 수 있는 신호 전송 커넥터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 전자부품에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 커넥터에 있어서, 상기 전자부품의 단자와 접속할 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 도전부; 탄성 절연물질로 이루어지고, 상기 복수의 도전부 주위를 둘러싸서 상기 복수의 도전부를 상호 이격되도록 지지하는 절연부; 및 상기 복수의 도전부에 대응하도록 상기 절연부에 결합되고, 각각에 대응하는 도전부로부터 이격되어 해당 도전부의 둘레를 둘러싸는 복수의 스프링;을 포함하되, 상기 복수의 스프링 중 적어도 하나 이상의 스프링의 높이가 나머지 스프링의 높이보다 높고, 상기 복수의 스프링 중 높이가 가장 낮은 스프링의 높이보다 높은 스프링은, 상기 전자부품의 단자와 접촉할 수 있도록 각각에 대응하는 도전부의 끝단 및 상기 절연부의 표면보다 그 끝단이 돌출되고, 상기 전자부품의 단자에 접속될 수 있도록 도전성 소재로 이루어진다.
상기 복수의 스프링 중 상기 절연부의 표면에서 돌출되는 스프링은, 이에 대응하는 도전부에 상기 단자가 접촉할 때 상기 단자와 접촉할 수 있는 범위 내에서 대응하는 도전부로부터 이격될 수 있다.
상기 복수의 스프링 중 상기 절연부의 표면에서 돌출되지 않는 스프링은, 상기 전자부품의 단자에 접속될 수 있도록 도전성 소재로 이루어지고, 이에 대응하는 도전부에 상기 단자가 접촉할 때 상기 단자와 접촉할 수 있는 범위 내에서 대응하는 도전부로부터 이격될 수 있다.
상기 복수의 스프링 중에서 상대적으로 높이가 높은 스프링은 상대적으로 높이가 낮은 스프링보다 상기 절연부의 중간부에 배치될 수 있다.
상기 복수의 도전부 중에서 끝단이 상기 절연부의 표면보다 돌출되는 스프링에 의해 둘러싸이는 도전부는 상기 절연부의 표면으로부터 돌출되는 도전부 범프를 포함할 수 있다.
상기 복수의 스프링은 상기 절연부의 중간부에서 가장자리 쪽으로 갈수록 그 높이가 감소하는 계단 구조로 배치될 수 있다.
상기 복수의 스프링 중에서 끝단이 상기 절연부의 표면보다 돌출되는 스프링은 상기 전자부품의 단자가 상기 도전부와 어긋난 위치에서 상기 도전부 측으로 접근할 때, 상기 도전부보다 먼저 상기 단자와 접촉하여 상기 단자를 상기 도전부로 가이드함으로써 상기 단자와 상기 도전부 간의 접촉 위치를 보정할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터의 제조방법은, 전자부품에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 커넥터의 제조방법에 있어서, (a) 내부에 캐비티가 구비된 성형 금형과, 적어도 하나 이상의 높이가 나머지보다 높은 복수의 스프링을 준비하는 단계; (b) 상기 캐비티에 복수의 스프링을 이격되도록 배치하는 단계; (c) 상기 복수의 스프링이 배치된 상기 캐비티에 액상의 탄성 절연물질을 상기 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이 이하의 높이로 주입하는 단계; (d) 상기 탄성 절연물질을 경화시켜 상기 복수의 스프링을 지지하는 절연부를 상기 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이 이하의 높이로 형성하고, 상기 복수의 스프링이 결합된 상기 절연부를 상기 성형 금형에서 분리하는 단계; (e) 상기 절연부 중 상기 복수의 스프링에 의해 각각 둘러싸이는 부분을 관통하도록 상기 절연부에 복수의 절연부 홀을 형성하는 단계; (f) 상기 복수의 절연부 홀 각각에 액상의 탄성 절연물질 내에 도전성 입자들이 함유된 도전성 혼합물을 주입하는 단계; 및 (g) 상기 도전성 혼합물을 자기장 인가 후 경화시켜 상기 전자부품의 단자와 접속할 수 있도록 상기 스프링과 이격되어 상기 스프링에 의해 둘러싸이는 복수의 도전부를 형성하되, 상기 복수의 스프링 중에서 상기 절연부의 표면으로부터 돌출되는 스프링에 의해 둘러싸이는 도전부는 이에 대응하는 스프링의 높이 보다 낮은 높이가 되도록 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 전자부품이 단자와 접촉하는 복수의 도전부를 둘러싸는 복수의 스프링 중 적어도 하나가 전자부품의 단자와 접촉할 수 있도록 복수의 도전부를 지지하는 절연부로부터 돌출됨으로써, 단자 간의 높이 차가 나도록 변형된 전자부품과도 안정적으로 접속될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 전자부품의 단자와 반복 접촉하는 도전부의 둘레를 스프링이 둘러쌈으로써, 도전부의 강도가 보강되고, 도전부가 전자부품의 단자에 의해 서로 다른 압력을 받게 되어 일부 도전부에 응력집중이 발생하면서 도전부가 변형되거나 손상되는 문제를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는 전자부품의 단자가 도전부에 접하여 전자부품이 도전부를 가압할 때 스프링이 도전부를 가압하는 반대 방향으로 전자부품에 탄성력을 가할 수 있다. 따라서, 도전부가 전자부품으로부터 과도한 하중을 받지 않게 되어 도전부가 보호될 수 있고, 전자부품의 단자가 Over-Stroke 발생없이 안정적인 Stroke로 도전부에 접촉하도록 유도함으로써, 도전부의 손상이 최소화될 수 있다.
도 1은 반도체 패키지 검사에 이용되는 종래의 테스트용 소켓을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터와 이와 접속하는 전자부품을 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 나타낸 신호 전송 커넥터의 일부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 연결용 커넥터와 전자부품의 접속 과정을 설명하기 위한 것이다
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터의 제조방법을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 전송 커넥터와 이와 접속하는 전자부품을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 전송 커넥터와 이와 접속하는 전자부품을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터 및 그 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 전자부품(30)에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있는 것으로, 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있는 복수의 도전부(110)와, 복수의 도전부(110) 주위를 둘러싸서 복수의 도전부(110)를 상호 이격되도록 지지하는 절연부(120)와, 도전부(110)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합되는 복수의 스프링(130)(132)을 포함한다. 이러한 신호 전송 커넥터(100)는 전자부품에 접속하여 전기 신호를 전송함으로써, 테스터를 통한 전자부품의 검사, 또는 전자부품과 다양한 전자장치를 전기적으로 연결하는데 이용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예 따른 신호 전송 커넥터(100)가 전자부품(30)에 접속하여 전자부품(30)을 검사하는데 이용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
도전부(110)는 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어진다. 도전부(110)는 복수 개가 접속 대상이 되는 전자부품(30)에 구비되는 단자(32)에 대응하도록 절연부(120)의 내측에 이격 배치된다. 도전부(110)는 원기둥 형상, 또는 다양한 다른 형상으로 절연부(120)를 두께 방향으로 관통하는 형태로 구비될 수 있다.
도전부(110)를 구성하는 탄성 절연물질(112)로는 가교 구조를 갖는 내열성의 고분자 물질, 예를 들어, 실리콘 고무, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소플렌 고무, 스틸렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무, 스틸렌-부타디엔-디엔 블럭 공중합체 고무, 스틸렌-이소플렌 블럭 공중합체 고무, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피크롤히드린 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무, 연질 액상 에폭시 고무 등이 이용될 수 있다.
또한, 도전부(110)를 구성하는 도전성 입자로는 자장에 의해 반응할 수 있도록 자성을 갖는 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도전성 입자로는 철, 니켈, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속의 입자, 혹은 이들의 합금 입자, 또는 이들 금속을 함유하는 입자 또는 이들 입자를 코어 입자로 하고 그 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 라듐 등의 도전성이 양호한 금속이 도금된 것, 또는 비자성 금속 입자, 글래스 비드 등의 무기 물질 입자, 폴리머 입자를 코어 입자로 하고 그 코어 입자의 표면에 니켈 및 코발트 등의 도전성 자성체를 도금한 것, 또는 코어 입자에 도전성 자성체 및 도전성이 양호한 금속을 도금한 것 등이 이용될 수 있다.
절연부(120)는 탄성 절연물질로 이루어지고, 복수의 도전부(110) 주위를 둘러싸서 복수의 도전부(110)를 상호 이격되도록 지지한다. 절연부(120)를 구성하는 탄성 절연물질은 도전부(110)의 탄성 절연물질과 같은 탄성 절연물질일 수 있다.
복수의 스프링(130)(132)은 각 도전부(110)로부터 이격되어 각 도전부(110)와 절연되며, 각 도전부(110)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합된다. 스프링(130)(132)은 도시된 것과 같은 통상의 코일 스프링 구조, 또는 도전부(110)의 둘레를 둘러쌀 수 있는 다양한 다른 구조를 취할 수 있다.
복수의 스프링(130)(132) 중에서 하나 이상의 스프링(132)은 그 높이가 나머지 스프링(130)의 높이보다 높다. 이들 높이가 서로 다른 복수의 스프링(130)(132)은 그 높이에 따라 절연부(120) 중의 적당한 위치에 배치된다. 즉, 복수의 스프링(130)(132) 중에서 상대적으로 높이가 높은 스프링(132)은 상대적으로 높이가 낮은 스프링(130)보다 절연부(120)의 중간부에 배치되고, 상대적으로 높이가 낮은 스프링(130)은 상대적으로 높이가 높은 스프링(132)에 비해 절연부(120)의 가장자리 쪽에 배치된다.
또한, 상대적으로 높이가 높은 스프링(132)은 이것이 감싸는 도전부(110)보다 먼저 전자부품(30)의 단자(32)와 접촉할 수 있도록 절연부(120)의 표면으로부터 돌출된다. 절연부(120)의 표면으로부터 돌출되는 스프링(132)은 도전성 소재로 이루어지고, 전자부품(30)의 단자(32)와 접속함으로써 전기적 신호를 전달할 수 있다.
이러한 스프링(130)(132)의 구조 및 배치는 도면에 나타낸 것과 같이 중앙부가 가장자리에 비해 위쪽으로 올라가는 형태로 뒤틀린 전자부품(30)과의 안정적인 접속을 위한 것이다. 전자부품(30)의 검사 과정에서, 중앙부가 가장자리에 비해 위쪽으로 올라가는 형태로 뒤틀린 전자부품(30)이 신호 전송 커넥터(100) 측으로 가압되어 상대적으로 아래쪽에 위치하는 전자부품(30)의 단자(32)가 신호 전송 커넥터(100)의 도전부(110)와 접촉할 때, 상대적으로 위쪽에 위치하는 전자부품(30)의 단자(32)는 도전부(110)로부터 돌출되는 스프링(132)에 접속할 수 있다. 따라서, 전자부품(30)이 뒤틀리거나 굽힘 변형되어 단자(32) 간의 높이 차가 생기더라도 전자부품(30)의 단자(32)는 신호 전송 커넥터(100)와 안정적으로 접속될 수 있다.
스프링(130)(132)의 설계 시, 상대적으로 높이가 높은 스프링(132)과 상대적으로 높이가 낮은 스프링(130) 간의 높이 차는 단자(32) 간의 높이 차가 있는 전자부품(30)의 최상부에 위치하는 단자(32)와 최하부에 위치하는 단자(32) 간의 높이 차와 실질적으로 같게 설정될 수 있다.
한편, 단자(32) 간의 높이 차가 있는 전자부품(30)과 안정적인 접속을 위해 도전부의 높이를 전자부품(30)의 단자(32)에 맞춰 서로 다르게 설계하는 경우, 도전부의 높이를 다르게 만드는 작업이 까다로울 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 높이가 다른 스프링(130)(132)을 전자부품(30)의 형상에 맞춰 적당하게 배치하면 되므로, 상대적으로 제조 시간과 제조 비용을 단축할 수 있는 장점이 있다.
절연부(120)의 표면으로부터 돌출되는 스프링(132) 이외에 상대적으로 높이가 낮은 스프링(130)도 도전성 소재로 이루어지고, 그 끝단이 절연부(120)의 표면으로부터 외측으로 노출될 수 있다. 이들 도전성의 스프링(130)(132)은 전자부품(30)의 단자(32)가 도전부(110)에 접속할 때, 도전부(110)와 함께 전자부품(30)의 단자(32)에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있다. 이러한 도전성의 스프링(130)(132)은 신호 전송 커넥터(100)의 접속 영역을 확장시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 도전부(110)에 전자부품(30)의 단자(32)가 제대로 접촉하지 못하더라도 스프링(130)(132)이 단자(32)에 접촉되어 전기 신호를 전송함으로써, 도전부(110)의 오접촉에 의한 신호 전송 문제를 줄여줄 수 있다.
이를 위해, 스프링(130)(132)은 각각에 대응하는 도전부(110)(112)에 단자(32)가 압착될 때 단자(32)와 접촉할 수 있는 범위 내에서 각 도전부(110)(112)로부터 이격 배치될 수 있다.
이 밖에, 스프링(130)(132)은 도전부(110)의 주위를 둘러쌈으로써 도전부(110)가 전자부품(30)의 단자(32)와 접촉할 때, 도전부(110)를 옆으로 퍼지지 않게 지지해주고 도전부(110)의 강도를 보강해줄 수 있다. 따라서, 전자부품(30)이 신호 전송 커넥터(100)에 압착될 때, 신호 전송 커넥터(100) 전체 및 각 도전부(110)가 가압력에 의한 하중을 견딜 수 있도록 해주고, 단자(32) 간의 높이 차가 나도록 변형된 전자부품(30)이 압착되면서 일부 도전부에 응력집중이 발생하는 문제를 줄여줄 수 있다. 또한, 스프링(130)(132)은 도전부(110) 및 신호 전송 커넥터(100) 전체의 변형을 최소화하고, 이를 통해 신호 전송 커넥터(100)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 스프링(130)(132)은 전자부품(30)의 단자(32)가 도전부(110)에 접하여 전자부품(30)이 도전부(110)를 가압할 때 도전부(110)를 가압하는 반대 방향으로 전자부품(30)에 탄성력을 가한다. 따라서, 도전부(110)가 전자부품(30)으로부터 과도한 하중을 받지 않게 하여 도전부(110)를 보호할 수 있고, 전자부품(30)의 단자(32)가 Over-Stroke 발생없이 안정적인 Stroke로 도전부(110)에 접촉하도록 함으로써, 도전부(110)의 손상을 최소화하고, 신호 전송 커넥터(100)의 수명 연장에 기여할 수 있다.
또한, 절연부(120)의 표면으로부터 돌출되는 스프링(132)은 단자(32)와 도전부(110) 간의 접촉 위치를 보정하는 역할을 할 수 있다. 즉, 도 4에 나타낸 것과 같이, 전자부품(30)의 단자(32)와 도전부(110) 간의 위치가 어긋난 경우에, 단자(32)에 먼저 접촉하여 단자(32)를 도전부(110)에 안정적으로 접촉할 수 있도록 가이드할 수 있다. 따라서, 단자(32)와 도전부(110) 간의 접촉 위치가 어긋나 신호 전송 효율이 떨어지는 문제를 줄여줄 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 전자부품(30)이 단자(32)와 접촉하는 도전부(110)의 둘레를 둘러싸는 복수의 스프링(130)(132)이 높이가 상대적으로 낮은 것과, 높이가 상대적으로 높은 것이 섞여 절연부(120)에 이격 배치되고, 높이가 상대적으로 높은 스프링(132)은 그 상부 끝단이 절연부(120)의 표면으로부터 돌출되어 전자부품(30)의 단자(32)와 접속하여 전기 신호를 전달할 수 있다. 따라서, 단자(32) 간의 높이 차가 나게 변형된 전자부품(30)과도 안정적으로 접속될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 전자부품(30)의 단자(32)와 반복 접촉하는 도전부(110)의 둘레를 스프링(130)(132)이 둘러쌈으로써, 도전부(110)의 강도가 보강되고, 도전부(110)가 전자부품(30)의 단자(32)에 의해 서로 다른 압력을 받게 되어 일부 도전부에 응력집중이 발생하면서 도전부가 변형되거나 손상되는 문제를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 스프링(130)(132)이 전자부품(30)의 단자(32)에 접속되어 전기 신호를 전송할 수 있으므로, 도전부만으로 전기 신호를 전송하는 종래 기술에 비해 전자부품(30)과의 접속 영역이 넓고, 단자(32)와 도전부(110)(112) 간의 오접촉에 의한 신호 전송 오류의 문제를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(100)는 전자부품(30)의 단자(32)가 도전부(110) 에 접하여 전자부품(30)이 도전부(110)를 가압할 때 스프링(130)(132)이 도전부(110)를 가압하는 반대 방향으로 전자부품(30)에 탄성력을 가할 수 있다. 따라서, 도전부(110)가 전자부품(30)으로부터 과도한 하중을 받지 않게 되어 도전부(110)가 보호될 수 있고, 전자부품(30)의 단자(32)가 Over-Stroke 발생없이 안정적인 Stroke로 도전부(110)에 접촉하도록 유도함으로써, 도전부(110)의 손상이 최소화될 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여 상술한 것과 같은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 5에 나타낸 것과 같은 성형 금형(50)을 준비한다. 성형 금형(50)은 상호 마주하도록 배치되는 상부 금형(52)과 하부 금형(54)을 포함할 수 있다. 상부 금형(51)의 안쪽에는 상하 높이가 다른 복수의 상부 금형 홈(52)(53)이 구비되고, 하부 금형(54)의 안쪽에는 하부 금형 홈(55)이 마련된다. 상부 금형(51)에 구비되는 복수의 상부 금형 홈(52)(53)은 상하 높이가 상대적으로 낮은 상부 금형 홈(52)과, 높이가 상대적으로 높은 상부 금형 홈(53)으로 구분될 수 있다. 높이가 상대적으로 높은 상부 금형 홈(53)은 높이가 상대적으로 낮은 상부 금형 홈(52)에 비해 상부 금형(51)의 중간부에 배치되고, 높이가 상대적으로 낮은 상부 금형 홈(52)은 높이가 상대적으로 높은 상부 금형 홈(53)에 비해 상부 금형(51)의 가장자리 쪽에 배치된다.
다음으로, 도 6에 나타낸 것과 같이, 상부 금형(51)과 하부 금형(54)을 포개어 상부 금형(51)과 하부 금형(54)으로 둘러싸이는 캐비티(56)를 형성하고, 캐비티(56)에 복수의 스프링(130)(132)을 이격되도록 배치한다. 캐비티(56)는 상하 높이가 다른 복수의 성형 공간(57)(58)을 포함하고, 복수의 성형 공간(57)(58)은 상대적으로 상하 높이가 낮은 성형 공간(57)과 상대적으로 상하 높이가 높은 성형 공간(58)으로 구분될 수 있다. 높이가 상대적으로 높은 성형 공간(58)은 높이가 상대적으로 낮은 성형 공간(57)에 비해 성형 금형(50)의 중간부에 배치된다. 이때, 높이가 상대적으로 낮은 스프링(130)은 높이가 상대적으로 낮은 성형 공간(57)에 놓이고, 높이가 상대적으로 높은 스프링(132)은 높이가 상대적으로 높은 성형 공간(58)에 놓인다.
스프링(130)(132)의 배치 후, 액상의 탄성 절연물질을 캐비티(56)에 주입하고, 캐비티(56)에 주입된 탄성 절연물질을 경화시켜 복수의 스프링(130)(132)을 지지하는 절연부(120)를 형성한다. 이때, 탄성 절연물질을 성형 공간(57) 높이로 캐비티(56)에 주입하여 절연부(120)를 성형 공간(57) 높이에 상응하는 높이를 갖도록 형성할 수 있다.
다음으로, 복수의 스프링(130)(132)이 절연부(120)에 의해 지지되는 중간 성형물(60)을 성형 금형(50)에서 분리하고, 도 7에 나타낸 것과 같이 중간 성형물(60)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 절연체 홀(62)을 형성한다. 이때, 절연부(120) 중간의 각 스프링(130)(132)에 의해 둘러싸이는 부분을 관통하도록 절연부 홀(62)을 형성한다. 절연부 홀(62)은 레이저 홀 가공, 펀칭 가공, 어레이 가공 등 다양한 방식을 통해 균일한 폭으로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 8에 나타낸 것과 같이, 복수의 절연부 홀(62) 각각에 액상의 탄성 절연물질 내에 도전성 입자들이 함유된 도전성 혼합물(72)을 각 절연부 홀(62)의 높이에 상응하는 높이로 주입한다. 액상의 도전성 혼합물(72)은 액상의 탄성 절연물질 내에 도전성 입자들이 분산된 상태로 준비될 수 있다. 이때, 액상의 도전성 혼합물(72)에 액상의 접착용 프라이머를 함께 혼합함으로써, 도전성 입자와 액상 탄성 절연물질 간의 결합을 보다 견고히 할 수 있다. 액상의 도전성 혼합물(72)을 절연부 홀(62) 내로 충전하는데 디스펜서(70)가 이용될 수 있다.
다음으로, 도전성 혼합물(72)을 자기장 인가 후 경화시킴으로써, 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있도록 복수의 스프링(130)(132)에 의해 각각 둘러싸이는 복수의 도전부(110)를 형성할 수 있다.
도전성 혼합물(72)을 절연부 홀(62)에 주입하는 과정과, 도전성 혼합물(72)에 자기장을 인가하는 과정은 별도의 금형 속에서 이루어질 수 있다. 도전성 혼합물(72)에 자기장을 인가하면, 액상의 탄성 절연물질 중에 분산되어 있던 도전성 입자들이 자기장의 영향으로 절연부(120)의 두께 방향으로 배향되면서 전기적 통로를 형성할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 전송 커넥터와 이와 접속하는 전자부품을 나타낸 것이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 전송 커넥터와 이와 접속하는 전자부품을 나타낸 것이다.
먼저, 도 9에 나타낸 신호 전송 커넥터(200)는 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있는 복수의 도전부(110)와, 복수의 도전부(110) 주위를 둘러싸서 복수의 도전부(110)를 상호 이격되도록 지지하는 절연부(120)와, 도전부(110)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합되는 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)을 포함한다. 여기에서, 도전부(110)와 절연부(120)는 상술한 것과 같다.
복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)은 도전부(110)로부터 이격되어 각 도전부(110)와 절연되며, 각 도전부(110)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합된다. 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)은 도전성 소재로 이루어지고, 높이가 다른 것들이 그 높이에 따라 절연부(120) 중의 적당한 위치에 배치된다. 즉, 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218) 중에서 상대적으로 높이가 높은 것은 상대적으로 높이가 낮은 것보다 절연부(120)의 중간부에 놓이고, 상대적으로 높이가 낮은 것은 상대적으로 높이가 높은 것보다 절연부(120)의 가장자리 쪽에 배치된다. 따라서, 높이가 다른 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)은 절연부(120)의 중간부에서 가장자리 쪽으로 갈수록 그 높이가 감소하는 계단 구조로 배치된다. 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)은 앞서 설명한 실시예와 같이 도전성 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 전송 커넥터(200)는 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)이 절연부(120)의 중간부에서 가장자리 쪽으로 갈수록 그 높이가 감소하는 계단 구조로 배치됨으로써, 중앙부가 가장자리에 비해 위쪽으로 올라가는 형태로 뒤틀린 전자부품(30)과 더욱 안정적으로 접속할 수 있다.
이러한 신호 전송 커넥터(200)는 앞서 설명한 것과 같이, 성형 금형의 내측에 복수의 스프링(210)(212)(214)(216)(218)을 배치하고, 이에 액상의 탄성 절연물질을 주입하여 중간 성형물을 형성하고, 중간 성형물에 절연부 홀 가공 후, 절연부 홀에 액상의 도전성 혼합물을 주입하는 방법으로 제조될 수 있다.
이러한 신호 전송 커넥터(200)의 제조 과정에서, 액상의 탄성 절연물질을 성형 금형(50) 내측에 적당한 높이로 주입하여 절연부를 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이 이하의 높이로 형성할 수 있다. 이 경우, 절연부를 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이보다 낮게 형성하면 도 9와 같이 모든 스프링(210)(212)(214)(216)(218)을 각기 다른 높이로 절연부(120)의 표면으로부터 돌출시킬 수 있다. 그리고 절연부를 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이에 상응하는 높이로 형성하면 높이가 가장 낮은 스프링을 절연부 속에 배치시키고, 나머지 스프링을 각기 다른 높이로 절연부의 표면으로부터 돌출시킬 수 있다. 이 경우, 절연부 속에 배치되는 스프링의 상부 끝단은 전자부품(30)의 단자(32)와 접촉할 수 있도록 절연부의 표면으로부터 노출시킬 수 있다.
도 10에 나타낸 신호 전송 커넥터(300)는 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있는 복수의 도전부(310)(312)와, 복수의 도전부(310)(312) 주위를 둘러싸서 복수의 도전부(310)(312)를 상호 이격되도록 지지하는 절연부(120)와, 도전부(310)(312)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합되는 복수의 스프링(330)(332)을 포함한다.
복수의 도전부(310)(312)는 전자부품(30)의 단자(32)와 접속할 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어진다. 복수의 도전부(310)(312)는 높이가 다른 것들이 그 높이에 따라 절연부(120) 중의 적당한 위치에 배치된다. 즉, 복수의 도전부(310)(312) 중에서 상대적으로 높이가 높은 것은 상대적으로 높이가 낮은 것보다 절연부(120)의 중간부에 배치되고, 상대적으로 높이가 낮은 것은 상대적으로 높이가 높은 것보다 절연부(120)의 가장자리 쪽에 배치된다. 이들 복수의 도전부(310)(312) 중에서 그 높이가 가장 낮은 도전부(310)는 그 상부 끝단이 절연부(120)의 표면에 위치하고, 나머지 상대적으로 높이가 높은 도전부(312)는 절연부(120)의 표면으로부터 돌출되는 도전부 범프(313)를 갖는다.
복수의 스프링(330)(332)은 각 도전부(310)(312)로부터 이격되어 각 도전부(310)(312)와 절연되며, 각 도전부(310)(312)의 둘레를 둘러싸도록 절연부(120)에 결합된다. 복수의 스프링(330)(332) 중에서 높이가 상대적으로 낮은 도전부(310)를 둘러싸는 스프링(330)은 이에 대응하는 도전부(310)의 높이에 상승하는 높이를 갖는다. 그리고 높이가 상대적으로 높은 도전부(312)를 둘러싸는 스프링(332)은 그 상부 끝단이 절연부(120)의 표면으로부터 돌출된다. 즉, 상대적으로 높이가 높은 스프링(332)은 이것이 감싸는 도전부(312)의 도전부 범프(313)보다 먼저 전자부품(30)의 단자(32)와 접촉할 수 있도록 도전부(312)의 높이보다 높은 높이를 갖는다. 절연부(120)의 표면으로부터 돌출되는 스프링(332)은 도전성 소재로 이루어지고, 전자부품(30)의 단자(32)와 접속함으로써 전기적 신호를 전달할 수 있다. 스프링(332)은 도전부 범프(313)와 함께 전자부품(30)의 단자(32)와 접촉하거나, 도전부 범프(313)가 단자(32)와 접촉하지 못하더라도 단자(32)와 접촉할 수 있다.
본 실시예에 따른 신호 전송 커넥터(300)는 중앙부가 가장자리에 비해 위쪽으로 올라가는 형태로 뒤틀린 전자부품(30)과 접촉할 때, 절연부(120) 및 도전부(312)로부터 돌출되는 스프링(332)이 전자부품(30)의 상대적으로 위쪽에 위치하는 단자(32)와 안정적으로 접촉할 수 있으므로, 단자(32) 간의 높이 차가 나도록 굽힘 변형된 전자부품(30)과 안정적으로 접속할 수 있다.
그리고 절연부(120)로부터 돌출되는 도전부(312)의 도전부 범프(313)를 스프링(332)이 둘러쌈으로써, 도전부 범프(313)에 단자(32)가 압착될 때 도전부 범프(313)가 옆으로 퍼지거나, 손상되는 문제를 줄일 수 있다.
또한, 전자부품(30)이 신호 전송 커넥터(300) 측으로 과도하게 하강할 때, 스프링(332)이 전자부품(30)과 접촉하여 전자부품(30)을 탄력적으로 지지함으로써, 신호 전송 커넥터(300)가 과도한 압력을 받아 변형되거나 손상되는 문제를 줄일 수 있다.
이러한 신호 전송 커넥터(300)는 앞서 설명한 것과 같이, 성형 금형의 내측에 스프링(330)(332)을 배치하고, 이에 액상의 탄성 절연물질을 주입하여 중간 성형물을 형성하고, 중간 성형물에 절연체 홀 가공 후, 절연체 홀에 액상의 도전성 혼합물을 주입하는 방법으로 제조될 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 앞서서는 도전부를 감싸는 모든 스프링이 전기 신호를 전송할 수 있는 도전성 소재로 이루어지고, 전자부품의 단자에 접속할 수 있도록 배치되는 것으로 설명하였으나, 복수의 스프링 중에서 절연부로부터 돌출되는 스프링만 단자와 접속할 수 있도록 도전성 소재로 이루어지고, 나머지 스프링은 비전도성 소재로 이루어질 수 있다. 비전도성 소재의 스프링은 전기 신호를 전송하지는 못하고, 도전부의 강도를 증대시키는 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 비전도성의 스프링은 그 끝단이 절연부의 외측으로 노출될 필요는 없으며 전체적으로 절연부 속에 내장될 수 있다.
또한, 도면에는 스프링이 상대적으로 높이가 높은 것이 상대적으로 높이가 낮은 것보다 절연부의 중간부에 배치되고, 상대적으로 높이가 낮은 것이 상대적으로 높이가 높은 것보다 절연부의 가장자리 쪽에 배치되는 것으로 나타냈으나, 이들 스프링은 전자부품의 뒤틀림, 또는 굽힘 형태에 따라 계단식 배치 구조, 물결 모양 배치 구조 등 다양한 다른 구조로 배치될 수 있다.
또한, 앞서서는 성형 금형(50)의 내측에 스프링을 배치하고, 이에 액상의 탄성 절연물질을 주입하여 중간 성형물을 형성하고, 중간 성형물에 절연체 홀 가공 후, 절연체 홀에 액상의 도전성 혼합물을 주입하는 방법으로 신호 전송 커넥터를 제조하는 것으로 설명하였으나, 신호 전송 커넥터는 이러한 제조방법 이외의 다양한 다른 방법으로 제조될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
30 : 전자부품 32 : 단자
50 : 성형 금형 51 : 상부 금형
54 : 하부 금형 60 : 중간 성형물
62 : 절연체 홀 70 : 디스펜서
100, 200, 300 : 신호 전송 커넥터 110, 210, 312 : 도전부
120 : 절연부
130, 132, 210, 212, 214, 216, 218, 330, 332 : 스프링
313 : 도전부 범프

Claims (8)

  1. 전자부품에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 커넥터에 있어서,
    상기 전자부품의 단자와 접속할 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 도전부;
    탄성 절연물질로 이루어지고, 상기 복수의 도전부 주위를 둘러싸서 상기 복수의 도전부를 상호 이격되도록 지지하는 절연부; 및
    상기 복수의 도전부에 대응하도록 상기 절연부에 결합되고, 각각에 대응하는 도전부로부터 이격되어 해당 도전부의 둘레를 둘러싸는 복수의 스프링;을 포함하되,
    상기 복수의 스프링 중 적어도 하나 이상의 스프링의 높이가 나머지 스프링의 높이보다 높고, 상기 복수의 스프링 중 높이가 가장 낮은 스프링의 높이보다 높은 스프링은, 상기 전자부품의 단자와 접촉할 수 있도록 각각에 대응하는 도전부의 끝단 및 상기 절연부의 표면보다 그 끝단이 돌출되고, 상기 전자부품의 단자에 접속될 수 있도록 도전성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링 중 상기 절연부의 표면에서 돌출되는 스프링은, 이에 대응하는 도전부에 상기 단자가 접촉할 때 상기 단자와 접촉할 수 있는 범위 내에서 대응하는 도전부로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링 중 상기 절연부의 표면에서 돌출되지 않는 스프링은, 상기 전자부품의 단자에 접속될 수 있도록 도전성 소재로 이루어지고, 이에 대응하는 도전부에 상기 단자가 접촉할 때 상기 단자와 접촉할 수 있는 범위 내에서 대응하는 도전부로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링 중에서 상대적으로 높이가 높은 스프링은 상대적으로 높이가 낮은 스프링보다 상기 절연부의 중간부에 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 도전부 중에서 끝단이 상기 절연부의 표면보다 돌출되는 스프링에 의해 둘러싸이는 도전부는 상기 절연부의 표면으로부터 돌출되는 도전부 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링은 상기 절연부의 중간부에서 가장자리 쪽으로 갈수록 그 높이가 감소하는 계단 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링 중에서 끝단이 상기 절연부의 표면보다 돌출되는 스프링은 상기 전자부품의 단자가 상기 도전부와 어긋난 위치에서 상기 도전부 측으로 접근할 때, 상기 도전부보다 먼저 상기 단자와 접촉하여 상기 단자를 상기 도전부로 가이드함으로써 상기 단자와 상기 도전부 간의 접촉 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  8. 전자부품에 접속하여 전기 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 커넥터의 제조방법에 있어서,
    (a) 내부에 캐비티가 구비된 성형 금형과, 적어도 하나 이상의 높이가 나머지보다 높은 복수의 스프링을 준비하는 단계;
    (b) 상기 캐비티에 복수의 스프링을 이격되도록 배치하는 단계;
    (c) 상기 복수의 스프링이 배치된 상기 캐비티에 액상의 탄성 절연물질을 상기 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이 이하의 높이로 주입하는 단계;
    (d) 상기 탄성 절연물질을 경화시켜 상기 복수의 스프링을 지지하는 절연부를 상기 복수의 스프링 중에서 높이가 가장 낮은 스프링의 높이 이하의 높이로 형성하고, 상기 복수의 스프링이 결합된 상기 절연부를 상기 성형 금형에서 분리하는 단계;
    (e) 상기 절연부 중 상기 복수의 스프링에 의해 각각 둘러싸이는 부분을 관통하도록 상기 절연부에 복수의 절연부 홀을 형성하는 단계;
    (f) 상기 복수의 절연부 홀 각각에 액상의 탄성 절연물질 내에 도전성 입자들이 함유된 도전성 혼합물을 주입하는 단계; 및
    (g) 상기 도전성 혼합물을 자기장 인가 후 경화시켜 상기 전자부품의 단자와 접속할 수 있도록 상기 스프링과 이격되어 상기 스프링에 의해 둘러싸이는 복수의 도전부를 형성하되, 상기 복수의 스프링 중에서 상기 절연부의 표면으로부터 돌출되는 스프링에 의해 둘러싸이는 도전부는 이에 대응하는 스프링의 높이 보다 낮은 높이가 되도록 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터의 제조방법.
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