KR19990045505A - 가요성 기판에 장착된 단자 블레이드 - Google Patents

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Abstract

전기 장치(22)는 대체로 둥근 소정 직경의 구멍을 갖는 편평 가요성 유전성 기판(26)을 포함한다. 연성의 도전성 필름(28)은 적어도 구멍 둘레의 영역의 기판 상에 부착된다. 대체로 편평한 단자 블레이드(10)는 도전성 필름과 접촉하는 기판의 구멍으로 삽입된 횡방향으로 돌출한 핀부(12)를 갖는다. 따라서, 편평 단자 블레이드(10)는 대체로 편평 가요성 유전성 기판(26)에 평행하다. 핀부(12)의 단면은 둥근 구멍의 직경보다 크다. 양호한 실시예에서, 유전성 기판(28)의 두께는 0.127 mm(0.050 inch)보다 작으며, 핀부(12)의 크기와 둥근 구멍(30)의 직경 사이의 차이는 구멍의 직경의 약 5 내지 50%이다.

Description

가요성 기판에 장착된 단자 블레이드
본 발명은 대체로 전기 커넥터 분야, 특히 단자 블레이드가 편평 가요성 회로 또는 기판의 관통 구멍에 전기 접속된 전자 장치에 관한 것이다.
예컨대 단자 핀으로 직접 회로에 장착될 수 있는 편평 가요성 회로와 사용하도록 다양한 전기 접속 장치가 설계되어 있다. 일반적으로, 편평 가요성 회로는 하나 이상의 단자 핀을 수납하기 위해 내부에 하나 이상의 구멍을 갖는 편평 가요성 유전성 기판을 포함한다. 연성의 도전성 필름 또는 다른 회로 트레이스 시스템이 적어도 기판 상의 구멍(들) 둘레의 영역에 부착된다. 단자 핀은 핀과 편평 가요성 회로 사이에 전기적 그리고 기계적 접속을 발생시키기 위해 기판의 구멍 내에 삽입된다. 보통, 각각의 구멍은 각각의 핀보다 직경이 작다. 혹은, 핀은 전기적 그리고 기계적 접속을 이루기 위해 편평 가요성 회로를 관통해 펀칭될 수 있다.
대체로 편평한 단자 블레이드도 편평 가요성 회로 또는 기판에 전기적으로 결합되어 왔다. 그러나, 단자 블레이드는 대체로 편평하기 때문에, 이들 블레이드는 편평 가요성 회로의 구멍으로 삽입되지 않는다. 블레이드는 땜납 또는 다른 도전성 접착제에 의해 도체 또는 도전성 필름에 결합된다.
단자 핀을 사용할 때, 양호한 전기적 그리고 기계적 접속을 보장하기 위해, 땜납 또는 다른 도전성 접착제도 종종 사용된다. 예컨대, 본 발명의 양수인에게 양도된 1990년 11월 13일자 미국 특허 제4,970,624호에서, 단일축 접착제가 편평 가요성 회로 상의 단일 핀 관통 구멍 둘레에 부착된다. 접착제는 드문드문 이격된 도전성 입자를 합체한 비도전성 기부를 포함한다. 단자 핀을 접착제를 통과하여 꽂으면 접착제의 일부는 핀과 편평 가요성 회로 사이에 단자 핀에 묻게 된다. 접착제가 묻은 부분은 압착되어 도전성 입자들 사이에 접촉과, 이에 의해 단자 핀과 편평 가요성 회로 사이에 도전성을 확립하고, 그 부분 이외의 접착제는 비도전성 상태로 남게 된다. 이들 접착제는 특별한 온도 저항 요소 및 기판을 필요로 하는 땜납 기술을 대체하도록 발전되었다.
도전성 접착제는 편평 가요성 회로를 포함하는 다른 출원에서도 사용된다. 예컨대, 본 발명의 양수인에게 양도된 1995년 10월 10일자 미국 특허 제5,456,616호에서, 커넥터 하우징은 마그네슘, 알루미늄 등과 같은 다이 캐스트 금속 재료로 제조된다. 편평 가요성 회로 상의 연성 필름은 구리 등과 같은 다른 금속성 재료로 제조되며, 실제로, 주석/납 합금과 같은 또다른 금속성 재료로도 도금될 수도 있다. 편평 가요성 회로 상의 도전성 필름은 커넥터 하우징의 후방 면에 대해 접지 면으로 작용한다. 하우징은 편평 가요성 회로의 구멍을 통해서 돌출하는 다수의 핀을 갖는다. 상술한 바와 같이 하우징 핀과 편평 가요성 회로 사이에서 Z-축의 접착제를 사용하는 것은 비쌀 뿐만 아니라, 다른 금속 성분 사이의 도전성 계면이 압력 영역으로 제한된다. 결국, 상기 특허는 구멍 영역 위의 도전성 피막에 부착되고 도전성 필름에 의해 한정된 금속 접지면과 금속 하우징 사이의 도전성 계면을 확장시키는 다방향성 도전성 접착제의 사용을 개시하고 있다.
접착제가 Z축 접착제이거나 다방향성 접착제이거나 비록 도전성 접착제의 이러한 사용이 임의의 용도에서는 소기의 목적을 달성하기는 하지만, 이것들은 접착제의 비용도 비교적 비쌀 뿐만 아니라 사용 방법도 복잡하다. 또한, 어느 한 형태의 접착제를 사용하더라도 금속성 입자에 의해 접착 분배기가 막히는 문제는 말할 것도 없고, 금속 입자와 관련된 부수적인 작업 및 비용의 관점에서 보아도 비싸다.
도전성 접착제의 사용과 관련된 문제 때문에, 본 발명의 양수인에게 양도된 1995년 1월 24일자 미국 특허 제5,384,435호에서 개시된 바와 같은 독특한 시스템이 고안되었다. 이 발명은 핀과 기판 사이의 다양한 인자를 제어함으로써 편평 가요성 기판 상의 편평 도체와 단자 핀 사이의 직접적인 전기 접속을 설정하여 도전성 접착제의 문제를 해결하였다. 미국 특허 제5,384,435호의 시스템에서, 단자 핀은 단면이 둥글고 이 둥근 핀은 편평 가요성 기판 내의 원형 구멍으로 삽입된다. 비록 이 시스템은 편평 가요성 회로 또는 기판의 구멍을 통해서 단자 핀을 전기적으로 결합시키기에 아주 효과적인 것으로 증명되긴 하였지만, 이런 시스템의 장점은 상술한 바와 같이 회로 기판 상의 도전성 필름에 직접 땜납되거나 혹은 도전성으로 접착되는 대체로 편평한 단자 블레이드와 사용하는 것이 아주 바람직할 것이다. 본 발명은 이런 필요성을 만족시키며 편평 회로에 편평 단자를 상호 접속시키기 위해 비교적 비싼 땜납 또는 도전성 접착제를 사용하는 문제를 해결하고자 하는 것이다.
따라서 본 발명은 편평 가요성 기판 또는 가요성 회로 상의 대체로 편평한 전기 단자를 장착시키기 위한 신규한 시스템을 제공하는 것이다.
도1은 전기 와이어의 한 단부가 접속된 본 발명에 따른 편평 단자 블레이드의 사시도.
도2는 접속되기 전의 도1의 단자 블레이드의 부분 절결 측면도.
도3은 도2와 유사하지만 단자 블레이드가 전기 와이어에 접속되고 편평 가요성 회로에도 접속된 측면도.
도4는 도3과 유사하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 22 : 편평 단자 블레이드
12 : 돌출 핀부
14, 20 : 크림프 아암
16 : 컨덕터
18 : 전기 케이블
24 : 편평 가요성 회로
26 : 편평 가요성 유전성 기판
28 : 편평 도체 또는 필름
30 : 구멍
본 발명의 모범적인 실시예에서, 전기 장치는 대체로 둥근 소정 직경의 구멍을 갖는 편평 가요성 유전성 기판을 포함한다. 연성의 도전성 필름은 적어도 기판 상의 구멍 둘레의 영역에 부착된다. 대체로 편평한 단자 블레이드는 도전성 필름과 접촉하는 기판의 구멍으로 삽입된 횡방향으로 돌출한 핀부를 갖는다. 따라서, 편평 단자 블레이드는 대체로 편평 가요성 유전성 기판에 평행하며, 핀부는 대체로 기판에 수직으로 돌출한다. 핀부의 단면은 둥근 구멍의 직경보다 크다.
본 명세서에서 개시된 바와 같이, 편평 가요성 유전성 기판의 두께는 0.127 mm(0.050 inch)보다 작다. 편평 단자 블레이드의 핀부와 둥근 구멍의 직경 사이의 차이는 구멍의 직경의 약 5 내지 50%이다.
연성의 도전성 필름은 주석/납 재료로 도금될 수 있다. 편평 단자 블레이드의 핀부는 주석/납 재료와 같은 통상의 도전성 도금 재료로 도금될 수 있다. 기판은 폴리이미드 재료 또는 폴리에스테르 재료로 제조된다. 기판의 구멍은 사전 펀칭된 구멍이다.
양호한 실시예에서, 단자 블레이드는 긴 모양으로 도시되어 있다. 다수의 핀부는 단자 블레이드의 종방향으로 이격되어 있으며 기판의 대응하는 다수의 구멍에 삽입된다. 편평 단자 블레이드의 핀부는 대체로 중공형이며, 핀의 말단부는 말단부를 확장시키기 위해 방사상 외향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명으로부터 명백해진다.
신규한 것으로 여겨지는 본 발명의 특성은 첨부된 도면에서 특히 설명된다. 본 발명은 그 목적 및 효과와 함께 도면을 참조한 다음의 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에서 유사한 인용 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도1에서, 본 발명은 적어도 하나의 횡단 돌출 핀부(12)를 갖는 대체로 편평한 단자 블레이드(10)를 포함하는 접속 시스템으로 실시된다. 돌출 핀부는 둥글게 되어 있으며 블레이드(10)로부터 대체로 수직하게 돌출한다. 단자 블레이드는 길게 되어 있고 한 단부에는 전기 케이블(18)의 도체(16) 상에 크림핑하기 위한 한 쌍의 크림프 아암(14)을 갖는다. 블레이드는 변형 완화를 제공하도록 케이블의 외면상에 크림핑하기 위한 제2 쌍의 크림프 아암(20)을 갖는다.
도2는 접속되지 않은 상태의 편평 단자 블레이드(10)를 도시하고 있다. 크림프 아암(14, 20)은 전기 케이블을 수납하기 위해 개방된다. 횡단 돌출 핀부(12)는 대체로 중공형 또는 원통형이다. 편평 단자 블레이드는 도전성 시트 재료를 스탬핑하고 성형될 수 있다. 돌출 핀부는 블레이드의 재료로부터 그 중공 형상으로 펀칭 또는 압출될 수 있어서, 이에 의해 돌출 핀부는 블레이드와 일체로 또는 단일 부재로 된다. 하나 또는 다수의 핀부(12)가 본 발명에 의해 고려된다.
도3은 도1에서 도시되고 상술한 바와 같이 전기 케이블(18)에 접속된 단자 블레이드(10)를 도시한다. 이런 형태의 접속은 기술분야에서 대체로 공지되어 있다. 그러나, 도3은 편평 단자 블레이드가 횡단 돌출 핀부(12)에 의해 편평 가요성 회로에 접속된 전기 장치(22)를 도시하고 있다.
특히, 편평 가요성 회로(24)는 연성의 도전성 필름(28)을 갖는 편평 가요성 유전성 기판(26)을 포함한다. 편평 도체 또는 필름(28)은 한 측면(즉, 단자 핀부(12)와 결합하는 면) 상에 주석/납 도금을 한 구리 재료일 수 있다. 기판(26)은 도3에 도시된 위치로 화살표 "A" 방향으로 편평 가요성 회로를 통한 핀부(12)의 삽입을 용이하게 하기 위해 사전 절삭된 또는 사전 펀칭된 둥근 구멍(30)을 갖는다. 단자 블레이드(10)의 적어도 핀부(12)의 적어도 외면은 주석/납 합금으로 도금될 수 있다. 물론, 주석/니켈 합금과 같은 다른 합금들도 사용될 수 있으며, 주석, 금 또는 알루미늄과 같은 순수 도금 재료도 보다 비싸고 따라서 부식성이 약한 도금이 보다 적합한 거친 환경 등과 같은 특별한 용도에 사용될 수 있다. 비록 통상적으로 도전성 필름(28)과 핀부(12) 모두는 주석/납과 같은 도전성 도금 재료로 도금되지만, 계면도 적용이 요구되는 유사하지 않은 도금 재료로 도금될 수도 있다.
편평 가요성 유전성 기판(26)은 양호하게는 두께가 0.127 mm(0.050 inch)보다 작다. 기판의 구멍(30)은 양호하게는 둥근 형상이다. 그렇지만, 본 명세서 및 청구범위 관한 한, 구멍(30)의 단면 형상을 설명하는 "둥근"이라는 용어는 정밀한 원형 구멍으로 한정되는 것은 아니다. 둥근 핀부(12) 역시 마찬가지이다. 예컨대, 두개의 타원형 형상의 장축과 단축이 정렬되는 것이라면 타원형 핀부는 대응하는 타원형 구멍에 삽입할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 편평 가요성 유전성 기판(26)은 양호하게는 두께가 0.127 mm(0.050 inch)보다 작다. 기판은 다양한 재료로 제조될 수 있지만, 폴리이미드 재료가 효과적인 것으로 밝혀졌다. 폴리에스테르 재료와 같은 다른 재료도 사용될 수 있다. 편평 가요성 기판 내의 구멍(30)은 구멍의 직경보다 큰 직경의 핀부가 구멍으로 삽입될 때 기판 재료가 파손되거나 "헐거워지는(running)" 것을 방지하기 위해 사전 펀칭 되는 것과 같이 사전 성형될 수 있다.
본 발명은 소위 "제어된 매니스커스"라고 지칭되는 원리를 사용한다. 즉, 땜납, 에폭시 등과 같은 것의 사용을 회피하기 위해, 핀부가 기본적으로 화살표 "A" 방향으로 구멍에 삽입될 때 핀부에 수직력을 가하는 특히 회로의 변형된 주위 방향 영역인 구멍(30) 둘레의 회로의 만곡된 영역의 편평 가요성 회로(26)와 핀부(12) 사이에 특별한 간섭이 발생한다. 이 영역과 간섭력은 핀부(12)와 구멍(30) 사이의 상대적 직경을 제어함으로써 제어된다. 양호한 전기 접속은 어느 하나의 핀부(12)의 직경과 각 구멍(30)의 직경 사이의 차이가 구멍의 직경의 거의 5% 내지 50%일 때 유지될 수 있다. 이것은 "간섭" 인자라고 지칭될 수 있다.
상술한 인자를 유지함으로써, 편평 가요성 회로의 편평 도체에 핀부를 땜납하거나, 핀부와 가요성 회로 사이에 에폭시 또는 다른 접착제를 사용하는 것과 같은 부수적인 작업은 완전히 회피될 수 있으며 계속해서 가요성 회로의 핀부와 편평 도체 사이에 양호한 전기 접속을 유지한다.
도4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 특히, 도4는 편평 단자 블레이드(10)의 핀부(12)의 말단(32)이 확장된 점을 제외하고는 제3도의 것과 같다. 이들 확장은 적절한 형상의 펀칭 또는 다른 형성 공구로 예컨대, 개방된 핀의 단부를 플레어링(flaring)하거나 또는 밀폐된 단부 핀의 단부를 스웨이징함으로써 형성될 수 있다. 비록 이들 확장된 핀부의 말단부는 편평 가요성 회로의 도전성 필름과 핀부 사이에 양호한 전기적 접속을 발생시키는 데 필수적인 것은 아니지만, 단부를 확장시키게 되면 가요성 회로가 접속된 후 선적이나 취급 혹은 기타 부수적인 조작시에 핀부가 빠져버리는 것을 방지하는 데 도움을 주고 가요성 회로에 변형 완화를 제공한다. 핀의 말단부를 소정량 확장하면 핀 직경을 실질적으로 증가시키게 되어 핀과 가요성 회로 사이의 보유를 그 만큼 대응하여 증가시키게 된다. 따라서, 핀의 확장된 말단부는 (32)에서와 같이 단자 블레이드 상에서의 가요성 회로의 보유를 개선시킨다.
본 발명은 발명의 정신 및 중심 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 특별한 형태로 실시될 수 있다. 따라서 본 예 및 실시예들은 모든 면에서 제한적이 아닌 설명적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 상술한 상세한 설명에 제한되는 것이 아니다.
본 발명에 따르면 편평 가요성 기판 또는 가요성 회로 상의 대체로 편평한 전기 단자를 장착시키기 위한 신규한 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 두께가 0.127 mm(0.050 inch) 보다 작고 소정 직경을 갖는 대체로 둥근 구멍을 갖는 편평 가요성 유전성 기판과,
    기판 상의 적어도 상기 구멍 둘레의 영역 내에 배치된 연성 도전성 필름과,
    도전성 필름과 접촉하는 기판의 구멍으로 삽입된 횡방향 돌출 핀부를 구비한 대체로 편평한 단자 블레이드를 포함하며, 상기 편평 단자 블레이드는 상기 편평 가요성 기판에 대체로 평행하며, 핀부의 단면 치수는 둥근 구멍의 직경보다 크고,
    상기 핀부의 단면 치수와 둥근 구멍의 직경 사이의 차이가 구멍의 직경의 5 내지 50% 정도인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 단자 블레이드의 핀부는 주석/납 재료로 도금된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연성 필름은 주석/납 재료로 도금된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연성 도전성 필름과 적어도 상기 단자 블레이드의 핀부는 공통의 도전성 도금 재료로 도금된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연성 도전성 필름과 적어도 상기 단자 블레이드의 핀부는 대체로 주석, 금 또는 알루미늄 도금 재료 중 하나로 도금된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은 두께가 0.127 mm(0.050 inch) 보다 작고 폴리이미드 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판은 두께가 0.127 mm(0.050 inch) 보다 작고 폴리에스테르 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 구멍은 사전 펀칭된 구멍인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 편평 단자 블레이드는 길게 되어 있으며, 단자 블레이드 상에 종방향으로 이격되고 기판의 다수의 구멍에 삽입된 다수의 상기 핀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 편평 단자 블레이드의 핀부는 대체로 중공이며 말단부는 말단부를 확장시키기 위해 방사상 외향으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 핀부의 단면 치수와 둥근 구멍의 직경 사이의 차이는 구멍의 직경의 5 내지 50% 정도인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
KR1019980050302A 1997-11-24 1998-11-23 가요성 기판에 장착된 단자 블레이드 KR19990045505A (ko)

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