KR102416027B1 - 탄성 전기접촉단자 - Google Patents

Abstract

대상물 간에 신뢰성 있는 전기적 연결을 구현할 수 있는 탄성 전기접촉단자가 개시된다. 상기 전기접촉단자는, 탄성 코어; 상기 탄성 코어의 외면에 도포되는 실리콘고무 접착제; 상기 실리콘고무 접착제를 개재하여 상기 탄성 코어를 감싸 접착되는 전기전도성 섬유를 포함하며, 상기 시트는, 상기 실리콘고무 접착제에 대향하는 내면에 폴리머 코팅층이 형성되고, 외면에 금속층이 형성된다.

Description

탄성 전기접촉단자{Elastic electrical contact terminal}

본 발명은 탄성 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 대상물 간에 탄성을 가지며 신뢰성 있는 전기적 연결을 구현하고 대향하는 대상물과의 전기접촉저항이 적은 탄성 전기접촉단자에 관련한다.

일반적으로 탄성 전기접촉단자는 전기전도성 및 탄성이 우수하여야 하며, 인쇄회로기판 위에 솔더링이나 양면 전기전도성 점착테이프(pressure sensitive adhesive)에 의해 고정된다.

도 1은 종래 전기접촉단자의 일 예를 보여준다.

절연 우레탄 스폰지(10) 위에 우레탄계 또는 아크릴계 등의 열가소성 폴리머접착제인 핫멜트 접착제(20)가 코팅된 전기전도성 시트(30)를 감싸고 열에 의해 이들을 접착시킨 후, 전기전도성 시트의 밑면에 양면 전기전도성 점착테이프(40)를 부착한다.

여기서, 본 출원인에 의한 등록실용신안 제217600호에 기재된 것처럼, 전기전도성 시트는 통상 폴리에스테(PET) 또는 나일론의 직포 또는 부직포에 구리를 무전해 도금한 후 그 위에 부식 방지 등의 목적으로 니켈이나 금을 도금하여 금속층을 형성한다.

이러한 종래 전기접촉단자에 의하면, 전기전도성 시트가 얇은 경우, 특히, 도 1의 원 안에 나타낸 것처럼, 섬유(32)가 직조되어 시트(30)가 구성되는 경우 섬유(32)가 직조되면서 형성된 틈(33)을 통하여 열에 의해 용융된 액상의 핫멜트 접착제(20)가 섬유(32) 위로 삐져나와 돌출된 상태로 경화될 수 있다.

핫멜트 접착제가 통상 전기 절연이기 때문에 전기전도성 시트의 외면에서 핫멜트 접착제가 외부로 높게 돌출되는 경우에, 돌출된 부분이 전기전도성 대상물에 접촉하면, 궁극적으로 대상물과 전기전도성 시트 간의 전기저항이 증가하게 되고, 그 결과 전기접촉단자를 통한 대상물 간의 전기적 연결이 신뢰성 있게 이루어지지 않게 된다.

핫멜트 접착제가 전기전도성이라면 고가이고, 전기저항이 전기전도성 시트보다 매우 높다는 단점이 있다.

더욱이 이러한 핫멜트 접착제는 통상 폴리우레탄과 같은 열 가소성 폴리머로 구성되어 열을 가하면 다시 용융되므로 온도가 높은, 가령 105℃ 이상에서는 접착력을 유지하기 어려워 이러한 온도에서는 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

또한, 탄성체로 우레탄 스펀지만을 사용하여 다양한 형상을 갖는 전기접촉단자를 경제성 있게 제공하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 온도에서 사용이 용이하며 여러 방향으로 신축성과 유연성을 갖기 용이한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 높은 온도에서 탄성복원력이 향상된 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기전도성 시트와 전기전도성 대상물이 탄성에 의해 직접 전기접촉하여 전기접촉저항이 최소화된 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 접착제의 양을 최소화하고 대향하는 대상물과의 압축력을 최소화하기 용이한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 누르는 힘이 낮으면서 탄성 복원율이 좋고 높이가 높은 경우에 유리한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 형상을 경제성 있게 제공하기 용이한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 대향하는 대상물 사이에 개재되어 전기적으로 연결하는 탄성 전기접촉단자로서, 탄성 코어; 상기 코어의 외면에 도포되는 실리콘고무 접착제; 및 상기 접착제를 개재하여 상기 코어를 감싸 접착되는 전기전도성 시트를 포함하며, 상기 시트는 직조된 섬유에 금속이 도금되어 형성되고, 상기 접착제에 대향하는 상기 시트의 내면에는 폴리머 코팅층이 형성되어 상기 접착제와 접착되고, 상기 시트의 외면은 상기 대향하는 대상물에 직접 전기 접촉하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 코어는, 사각형상의 단면을 구비하고 서로 대응하는 한 쌍의 표면에 스킨층이 형성된 발포체이고, 외부로 노출되는 길이방향의 양쪽 단면은 오픈 셀 구조일 수 있다.

바람직하게, 상기 코어는, 상기 발포체 하부에 접착제를 개재하여 적층된 비발포 탄성체를 더 포함할 수 있는데, 상기 발포체의 높이는 상기 탄성체의 높이보다 크고, 상기 발포체의 경도 및 압축력은 상기 탄성체의 경도 및 압축력보다 작을 수 있다.

바람직하게, 상기 코어는 실리콘 고무 튜브일 수 있다.

바람직하게, 상기 접착제는 상기 접착제에 대응하는 액상의 실리콘고무가 얇게 코팅된 후 경화하여 형성될 수 있다.

바람지하게, 상기 폴리머 코팅층은 상기 폴리머 코팅층에 대향하는 액상의 폴리머 코팅액이 얇게 코팅된 후 경화하여 형성되며, 상기 직조된 섬유 사이의 틈을 통하여 삐져나온 폴리머 코팅액에 의한 폴리머 코팅층이 상기 대상물과 직접 접촉하지 않을 수 있다.

바람직하게, 상기 전기접촉단자는 상기 코어의 하면에 이격되게 접착된 상기 시트의 외면을 덮으면서 점착되는 양면 전기전도성 점착테이프를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 높은 온도에서 다시 용융되지 않는 실리콘고무 접착제를 여러 방향으로 신축성과 유연성을 갖는 직조된 전기전도성 시트에 적용하여 탄성 전기접촉단자는 높은 온도에서 사용이 가능하며 여러 방향으로 신축성과 유연성을 갖는다.

또한, 상온 및 고온에서도 탄성복원력이 좋은 실리콘고무 접착제에 의해 상온에서 탄성 복원율이 향상되고 고온에서도 탄성 복원력이 유지된다.

또한, 액상의 실리콘고무 접착제가 폴리머 코팅층에 의해 전기전도성 시트의 외면으로 돌출되게 삐져나가지 않아 전기전도성 섬유과 전기전도성 대상물이 직접 전기접촉하여 전기접촉저항이 최소화된다.

또한, 탄성 코어로 접착제와 접촉하는 면에 스킨층을 갖는 오픈 셀 구조의 발포체를 사용하거나, 발포체와 비발포 탄성체가 적층된 복합체를 사용하여 접착제의 양과 압축력을 최소화 하기 용이하다.

또한, 탄성 코어로 표면이 매끄럽고 길이 방향으로 관통구멍이 형성된 실리콘 고무 튜브를 사용하여 접착제의 양을 최소화하고 고온에서 사용할 수 있으며 다양한 형상을 경제성 있게 제공하기 용이하다.

도 1은 종래 전기접촉단자의 일 예를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 전기접촉단자의 일 예를 보여주는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기접촉단자의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기접촉단자의 다른 예를 보여주는 정면도이다.

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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기접촉단자의 일 예를 보여주는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기접촉단자의 일 예를 보여주는 사시도이다.

전기접촉단자(100)는, 발포된 탄성 코어(110), 탄성 코어(110)의 외면에 도포되는 실리콘고무 접착제(120), 및 실리콘고무 접착제(120)를 개재하여 탄성 코어(110)를 감싸며 폴리머 코팅층(135)의 형성된 전기전도성 시트(130)를 포함한다.

필요에 따라 양단이 이격된 전기전도성 시트(130)의 하면을 덮으면서 점착되는 양면 전기전도성 점착테이프(140)를 포함할 수 있다.

점착테이프(140)가 부착된 전기접촉단자(100)는 대상물에 점착하여 사용하기 용이하고, 점착테이프(140)가 부착되지 않은 전기접촉단자(100)는 대상물의 홈 등에 끼워서 사용할 수 있다.

발포된 탄성 코어(110)는 우레탄고무나 고온에 적합한 실리콘 고무의 발포체(스폰지)가 사용될 수 있으며, 실리콘고무 접착제(120)는 열 경화성 실리콘 고무로 열에 의해 다시 용융되지 않고 접착력을 유지하여 상온 및 고온에서도 전기접촉단자(100)의 탄성 및 탄성복원률을 좋게 하는 역할을 한다.

탄성 코어(110)가 발포체인 경우, 발포체의 서로 대응하는 한 쌍의 표면에 스킨층이 형성될 수 있다. 이 경우, 스킨층에 도포되는 접착제(120)는 발포체에 흡수되지 않아 접착제의 양을 줄일 수 있다.

발포체는 사각형상의 단면을 갖도록 만들어지는데, 코어(110)를 형성하는 과정에서 사각형상을 유지하거나 상면 양측 모서리가 라운드진 장방형으로 변형될 수 있다.

탄성 코어(110)의 외부로 노출되는 길이방향의 양쪽 단면은 오픈 셀 구조를 구비하여 탄성 코어(110)의 기공을 통하여 공기가 쉽게 빠져나갈 수 있어 적은 힘으로 많이 눌릴 수 있고 힘을 제거 시 기공에 공기가 유입되어 탄성 복원율이 좋아진다.

도시되지는 않았지만, 본 발명의 탄성 코어(110)는 길이 방향으로 관통구멍이 형성된 내열성이 있는 실리콘 고무 튜브일 수 있으며, 이 경우 튜브의 표면이 매끄럽기 때문에 접착제의 양을 최소화하고 고온에서 사용할 수 있으며 다양한 형상을 경제성 있게 제공할 수 있다.

전기전도성 시트(130)는, 직조된 나일론이나 폴리에스터 섬유에 니켈, 구리, 은 또는 금으로 무전해 도금하여 제조되어 최외각층에는 금속층이 형성된다.
또한, 전기전도성 섬유가 직조되기 때문에 두께 방향으로 구멍이 형성되며 가능한 구멍의 크기가 작을수록 좋다.

직조된 섬유의 두께는 0.015㎜ 내지 0.01㎜일 수 있다.

직조된 섬유가 최외각층인 금속층에 의해 외면이 검정색인 경우 흑 니켈을 도금하거나 전기전도성 카본이 함유된 전기전도성 도료를 코팅할 수도 있다.

전기전도성 시트(130)의 내면에는 폴리머 코팅층(135)이 형성되는데, 직조된 후 도금된 전기전도성 시트(130)의 두께 방향으로 형성된 기공을 막을 수 있는 정도의 매우 얇은 두께로 형성된다.

폴리머 코팅층(135)의 두께는 금속층이 도금된 직조된 섬유 위에 형성되어 섬유의 표면 굴곡에 의해 두께가 일률적으로 일정하지 않지만 대략 0.001㎜ 내지 0.007㎜ 정도일 수 있다.

폴리머 코팅층(135)은 도금된 섬유의 한 면 위에 단면 캐스팅 또는 전사 방식에 의해 형성될 수 있고 재료는 내열성이 높은 폴리머수지 접착제일 수 있다.

전기전도성 시트(130)의 폴리머 코팅층(135) 위에 실리콘 고무 접착제(120)에 대응하는 액상의 실리콘고무 접착제를 개재하여 탄성 코어(110)를 감싸면서 열과 압력을 가하면 실리콘 고무 접착제(120)는 경화하면서 탄성 코어(110) 및 폴리머 코팅층(135)에 개재되어 접착된다.

이와 같이 전기전도성 시트(130)에서, 실리콘고무 접착제(120)에 대향하는 내면에 폴리머 코팅층(135)이 얇은 두께로 형성된다.

도 2의 확대한 원 안을 보면, 시트(130)는 섬유(filament)(132)에 의해 씨줄과 날줄로 직조되어 형성되는데, 시트(130)의 내면에 폴리머 코팅층(135)이 형성된다.

구체적으로, 액상의 폴리머 코팅액을 전기전도성 시트(130)의 내면에 얇게 도포하고 경화하여 폴리머 코팅층(135)을 형성하며, 이때 폴리머 코팅액은 시트(130)의 내면을 완전히 덮으면서, 직조된 섬유(132) 사이의 틈을 통하여 내면과 반대인 외면 쪽으로 일부 삐져나와 누설층(136)을 형성할 수 있다.

이때, 폴리머 코팅액의 도포량을 제어하여 형성된 누설층(136)이 시트(130)의 상한 L보다 더 돌출되지 않도록 한다.

이러한 폴리머 코팅액의 도포량 제어는 폴리머 코팅액의 점도 및 코팅 속도를 조절하여 이루어진다.

이러한 구조에 의하면, 액상의 실리콘고무 접착제(120)를 폴리머 코팅층(135)에 도포한 후 경화할 때, 액상의 실리콘고무 접착제(120)가 폴리머 코팅층(135)밖으로 새어 나가지 않아 결과적으로 전기전도성 시트(130)의 폴리머 코팅층(135)과 실리콘고무 접착제(120)는 시트(130)의 내면의 전기전도성 대상물과 전기적 접촉을 하지 않는다.

그 결과, 전기전도성 섬유의 표면과 전기전도성 대상물이 직접 전기적 접촉을 하여 섬유 표면 외부로 돌출된 실리콘고무 접착제가 존재하는 경우보다 전기접촉단자와 전기전도성 대상물 간의 전기저항이 작다는 이점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전기접촉단자의 다른 예를 보여주는 정면도이다.

이 실시 예에서, 탄성 코어(210)는, 발포체(211)와 발포체(211)의 하부에 접착제를 개재하여 적층된 비발포 탄성체(212)로 구성된다.

이 경우 전기접촉단자의 작동거리, 압축력 및 탄성 복원율 등을 고려하여 바람직하게 발포체(211)의 높이는 탄성체(212)의 높이보다 클 수 있고, 발포체(211)의 경도 및 압축력은 탄성체(212)의 경도 및 압축력보다 작을 수 있다.

여기서, 발포체는 상기의 실시 예와 같은 재료, 구조 및 특성을 가지며 탄성체는 내열 실리콘고무일 수 있고 구멍이 형성되거나 형성되지 않을 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 하부에 위치한 비발포 탄성체(212)는 주로 전체적인 형상을 유지하는 용도로 사용되고, 상부에 위치한 발포체(211)는 주로 누르는 힘, 작동 거리 및 탄성 복원을 위한 용도로 사용될 수 있다.

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: 전기접촉단자
110: 탄성 코어
120: 실리콘고무 접착제
130: 전기전도성 시트
132: 섬유
135: 폴리머 코팅층
136: 누설층

Claims (9)

1. 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상기 대상물을 전기적으로 연결하는 탄성 전기접촉단자로서,
   탄성 코어;
   상기 코어의 외면에 도포되는 실리콘고무 접착제; 및
   상기 접착제를 개재하여 상기 코어를 감싸 접착되고 상기 대상물에 전기적으로 접촉하는 전기전도성 시트를 포함하며,
   상기 시트는 직조된 섬유에 금속이 도금되어 형성되고,
   상기 접착제에 대향하는 상기 시트의 내면에 상기 접착제와 접착되는 폴리머 코팅층이 형성되어 상기 접착제가 상기 폴리머 코팅층에 의해 상기 시트의 외면으로 삐져 나가지 않아 상기 대상물과 상기 접착제가 접촉하지 않고,
   상기 폴리머 코팅층은 상기 폴리머 코팅층에 대향하는 액상의 폴리머 코팅액이 얇게 코팅된 후 경화하여 형성되며,
   상기 직조된 섬유 사이의 틈을 통하여 삐져나온 폴리머 코팅액에 의한 폴리머 코팅층이 상기 대상물과 직접 접촉하지 않아 상기 시트만 상기 대향하는 대상물에 직접 전기 접촉하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
2. 청구항 1에서,
   상기 코어는, 단면상 서로 대응하는 한 쌍의 표면에 스킨층이 형성된 발포체이고, 외부로 노출되는 길이방향의 양쪽 단면은 오픈 셀 구조인 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
3. 청구항 2에서,
   상기 코어는, 상기 발포체 하부에 접착제를 개재하여 적층된 비발포 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
4. 청구항 3에서,
   상기 발포체의 높이는 상기 탄성체의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
5. 청구항 3에서,
   상기 발포체의 경도 및 압축력은 상기 탄성체의 경도 및 압축력보다 작은 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
6. 청구항 1에서,
   상기 코어는 실리콘 고무 튜브인 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
7. 청구항 1에서,
   상기 접착제는 상기 접착제에 대응하는 액상의 실리콘고무가 얇게 코팅된 후 경화하여 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
8. 삭제
9. 청구항 1에서,
   상기 전기접촉단자는 상기 코어의 하면에 이격되게 접착된 상기 시트의 외면을 덮으면서 점착되는 양면 전기전도성 점착테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 전기접촉단자.
   

Images