KR20010006268A - 부동-유도된 커넥터 및 방법 - Google Patents

부동-유도된 커넥터 및 방법 Download PDF

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Abstract

사용자의 접근이 용이한 커넥터는 외부 하우징에 맞도록 형성된 접점 지지 프레임과, PCB 장치를 접촉시키기 위해서 접점 지지 프레임에 부착되는 스프링 접점, 및 접점 지지 프레임에 부착되며 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하는 가이드 핀을 포함한다. 외부 하우징에 고정될 때, 커넥터는 사전 설정된 거리 만큼 측방향으로 이동 가능하다. PCB 장치는 커넥터의 가이드 핀을 수용하도록 형성된 가이드 슬롯을 구비하고 있다. 외부 하우징을 PCB와 결합할 때, 가이드 핀의 테이퍼면이 커넥터를 측방향으로 이동시켜서 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 적절히 정렬시킨다. 가이드 핀이 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하고 가이드 슬롯도 PCB 접점 패드와 유사한 고정 위치 관계를 보유하기 때문에, 가이드 핀을 PCB 가이드 슬롯에 삽입할 때 스프링 접점은 PCB 접점 패드와 정확하게 정렬한다.

Description

부동(浮動) 유도(誘導) 커넥터 및 방법{FLOATING GUIDED CONNECTOR AND METHOD}
전자 장치에서, 상세히는 셀룰러 폰(cellular phone)에는 고객의 접근과 PCB 장치로의 전기적 접촉의 양쪽이 전부 요구되며, 장치 외부 하우징에 장착되는 커넥터가 있다. PCB로의 접속은, 안정되고 정확한 전기적 접속을 보장하고 커넥터의 단락을 방지하기 위하여 신뢰성 있게 실행되어야 한다. 이 접속은 또한 아까운 PCB 면적을 최소로 사용하면서 효과적인 비용 및 대량 생산에 적합한 방식으로 실행되어야 한다. 이 문제의 복잡성은 장치 하우징의 반쪽에 단단히 장착되는 PCB와 장치 하우징의 다른 반쪽에 고착되는 커넥터를 포함하고 있는 장치에 관련하여 허용 공차의 누적에 따라서 증가한다.
전자 장치에서 이러한 커넥터를 배치하는 몇가지의 공지된 방법이 있다. 한 방법은 커넥터를 직접 PCB 장치에 납땜하는 것이다. 이러한 접속에서는, PCB와 외부 표면의 관계가 위험하다. 커넥터는 사용자가 사용하기 편해야 되고 PCB 표면은 장치의 외부 표면에 상대적으로 근접해야 되기 때문이다. 또한 이러한 구성에서는 아까운 PCB 공간의 많은 부분을 점유하게 된다.
다른 구성에서는, 커넥터를 내부 프레임 또는 실드(shield)에 장착시키고 커넥터를 PCB에 배선한다. 배선은 유연한 케이블이나 개별 와이어로서 실행한다. 그러나 이러한 구성에서는, 케이블 자체와 PCB상의 적합한 접속을 위한 추가적인 비용이 필요하며, 또한 이러한 구성은 조립이 어렵다.
또다른 구성에서는, 커넥터는 외부 하우징내로 장착되고 PCB 장치에 접촉시키는 스프링 핑거(spring finger) 또는 접점을 포함한다. 이러한 해법은 통상적으로 사용 가능한(예를 들어 축전지 뒷편) 구역에서 PCB 윗편에 장착되어서 효율적이며, 따라서 아까운 PCB 공간을 점유하지는 않는다. 또한, 스프링 접점이 PCB상의 접점 패드(pad)에 직접적으로 전기적 접속을 하기 때문에, 케이블에 대한 추가 비용 또는 케이블에 부착하기 위한 PCB상의 적절한 커넥터에 대한 추가 비용은 없다. 더욱이, 이 장치는 "손쉽게 결합되는" 상태로서 조립할 수 있고 제조 비용을 절감하게 된다.
그러나, 이 구성에서는 허용 공차에 대하여 문제가 발생한다. 하우징의 반쪽에 단단히 장착된 커넥터가 하우징의 다른쪽에 단단히 장착되는 PCB 장치에 항상 신뢰성 있는 접촉을 시킨다고 보증하기는 어렵다. 물론, 공차 문제를 극복하는 하나의 방법은 접점을 서로 더 멀리 배치하고 PCB상의 패드는 더 크게 제조하는 것과 같이 더 큰 부품으로 제조하는 것이다. 그러나, 이러한 설계는 소형화 목적에 상반된다.
본 발명은 전자 장치의 외부 하우징에 장착된 부품에 관한 것으로서, 상세히는 인쇄 회로 기판(PCB) 장치에 사용 가능하며, 가이드 핀(guide pin)을 사용하여 정렬되어서 사용자의 접근이 용이한 커넥터에 관한 것이다.
도 1은 장치 하우징의 커넥터 반쪽의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 커넥터를 수용하는 PCB 장치의 사시도.
따라서 본 발명의 목적은 크기를 컴팩트(compact)하게 유지하면서 종래 구성에 관련한 결점을 극복하는 커넥터 구성을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 구성에서는 하우징의 반쪽에 단단히 장착된 커넥터 대신에 측방향으로 "부동"할 수 있는 방법으로 장착된다. 커넥터는 또한 커넥터의 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유한 가이드 핀이 구비된다. 상대 PCB는 PCB 접점 패드와 고정 위치 관계를 보유한 가이드 슬롯(guide slot)을 포함한다. 하우징의 반쪽이 조립될 때 커넥터상의 가이드 핀은 PCB상의 가이드 슬롯과 만나고 커넥터가 측방향으로 이동하여서 스프링 접점은 PCB 접점 패드와 정렬된다. 스프링 접점을 접속하여야 될 부품의 특징과 함께 직접 커넥터상에 배치함으로써 추가적인 조립 공차를 배제하게 된다. 이 결과적인 구성은 제조상 비용이 절감되고, 커넥터와 PCB간에 정확한 접촉을 제공하며, 허용 공차의 중첩에 관련된 문제점을 피하면서 PCB 사용 면적을 최소화 한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 목적은 사용자에게 전자 장치의 외부 하우징에 장착 가능한 사용하기 쉬운 커넥터를 제공함으로써 성취된다. 이 커넥터는 외부 하우징내에 맞도록 형성된 접점 지지 프레임과, PCB 장치에 접속하기 위하여 접점 지지 프레임에 부착된 스프링 접점과, 접점 지지 프레임에 부착되고 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유한 가이드 핀을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치의 부품을 수용한 하우징과, 하우징내에 배치되고 적어도 하나의 접점 패드를 포함한 PCB, 및 하나의 커넥터를 포함하는 전자 장치를 구성한다. 이 구성에서, 커넥터는 하우징에 고정된 접점 지지 프레임과, 접점 지지 프레임에 부착되어 PCB에 접속되는 스프링 접점, 및 접점 지지 프레임에 부착되고 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유한 가이드 핀을 포함한다. 하우징은 바람직하게 접점 지지 프레임을 수용하고 세로 방향의 이동에 대항하여 지지 프레임을 고정하는, 그 속에 형성된 세로 방향 고정 구조물을 포함한다. 하우징은 접점 지지 프레임의 세로 방향 면에 인접하여 배치되고 접점 지지 프레임의 폭보다 더 넓게 사전 설정된 거리로 간격이 되어, 그 속에 형성된 측면 정지부를 추가로 포함한다. 세로 방향 고정 구조물은 바람직하게는 접점 지지 프레임의 첫번째 측면에 인접하여 배치된 적어도 하나의 안전 포스트(post)와 접점 지지 프레임의 두번째 측면에 인접하여 배치된 내벽을 포함한다. 추가로 접점 지지 프레임을 고정하기 위하여 내벽에 언더컷(undercut)을 부착할 수 있다. 이 구성에서, PCB는 바람직하게 가이드 핀을 수용하는 크기의 가이드 슬롯을 포함하며, 또한 가이드 슬롯은 접점 패드와 고정 위치 관계를 보유한다. 가이드 핀은 가이드 슬롯과 결합하는 말단에서 테이퍼부(tapered portion)를 포함한다. 이에 관련해서, 테이퍼부는 바람직하게 커넥터를 PCB에 부착할 때에 스프링 접점과 PCB 패드를 정렬시키는 유도면을 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 전자 장치에서 커넥터를 고정시키는 방법을 제시한다. 이 방법은 (가) 커넥터를 하우징에 부착하는 단계와, (나) 사전 설정된 측방향 이동 양을 허용하면서 커넥터의 세로 방향 이동을 사실상 방지하는 단계, 및 (다) 가이드 핀을 사용하여서 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 정렬시키는 단계를 포함한다.
다음의 상세한 설명에서, 커넥터의 구성과 방법을 셀룰러 폰에 적용하는 것과 관련하여 설명한다. 그러나, 이에 관련해서 당업자는 본 발명에 따른 주제의 다른 출원을 고려할 수 있는 점에 주의 해야되며, 본 발명은 설명하고 나타내는 출원에 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 커넥터(10)는 접점 지지 프레임(12)과, 접점 지지 프레임(12)에 부착된 다수의 스프링 접점과, 접점 지지 프레임(12)에 부착된 가이드 핀(16)을 포함한다. 가이드 핀(16)은 스프링 접점(14)과 고정 위치 관계를 보유한다. 바람직한 구성에서는, 가이드 핀(16)은 접점 지지 프레임과 가이드 핀이 단(單) 단계 작업으로써 성형될 수 있도록 접점 지지 프레임(12)과 일체로서 형성된다. 스프링 접점(14)은 바람직하게 통상적인 열 부착 작업을 이용하여 커넥터(10)에 부착시킨다.
본 발명에 따른 커넥터(10)를 합체시킨 셀룰러 폰과 같은 전자 장치는 커넥터(10)를 고정하는 커넥터 측면 하우징(22)을 포함하며 이것은 PCB 장치(26)를 고정하는 PCB 측면 하우징(24)에 결합하게 된다. 하우징 측면(22, 24)은 예를 들어 메이팅 리지(mating ridge)(28)와/또는 연결 개구(開口)를 사용하여 어느 공지된 방법으로써 결합할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 하우징 측면(22, 24)을 결합할 때 커넥터(10)의 스프링 접점(14)과 PCB(26)의 접점 패드(30)간에 정확한 전기적 접속이 이루어 지도록 장치를 적절하게 작동하는 것이 필수적이다. 스프링 접점(14)을 PCB 접점 패드(30)에 정확히 정렬시키기 위해서 본 발명에 따른 커넥터(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이 커넥터 측면 하우징(22)에 고정된다. 한 쌍의 고정 포스트 또는 스냅(32)은 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 고정된다. 하우징(22)은 또한 고정 포스트(32)로부터 떨어져서 세로 방향으로 형성되고 거기에 부착된 언더컷(38)을 포함한 내벽(36)을 포함한다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)은 커넥터(10)의 삽입을 용이하게 하기 위해서 거기의 상부에 테이퍼 표면을 포함한다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)은 세로 방향(Y 방향)으로 커넥터(10)의 세로 길이 ℓ에 상응하는 거리만큼 서로 떨어져 있다. 삽입 시에 커넥터(10)는 커넥터(10)의 삽입이 허용되도록 상부 테이퍼 표면을 경유하여 고정 포스트(32)를 휘게한다. 삽입되면 커넥터(10)는 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 고정된 한 쌍의 지지대(40)위에 얹혀지고, 고정 포스트(32)와 내벽(16)은 접점 지지 프레임(12)의 상대 측면에 인접하여 배치된다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)은 커넥터(10)가 Z 방향으로 이동하는 것을 방지하는 턱으로써 정의된다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)과 내벽(36)은 커넥터(10)가 세로 방향(Y 방향)으로 이동하는 것을 실질적으로 방지하는 세로 방향 고정 구조물로써 정의된다.
커넥터(10)의 상대 세로 방향 면에 배치된 한 쌍의 측면 정지부(42)는 또한 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 부착되어 있다. 측면 정지부(42)는 접점 지지 프레임(12)의 폭 W보다 사전 설정된 거리 만큼 더 넓게 떨어져 있다. 이러한 방법으로, 커넥터(10)는 측면 정지부에 의해서 한정되는 거리내에서 측방향(X방향에 따름)으로 이동이 가능하다. 바람직한 실시예에서, 측면 정지부(42)는 접점 지지 프레임(12)의 폭 W보다 1mm 더 넓게 서로 떨어져 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 장치의 PCB(26)는 그 안에서 가이드 핀(16)을 수용하는 크기로 된 가이드 슬롯(44)을 구비하고 있다. 가이드 슬롯(44)은 PCB 접점 패드(30)와 고정 위치 관계를 보유하며 이 관계는 가이드 핀(16)과 스프링 접점(14)간의 관계에 상응한다.
가이드 핀(16)은 가이드 슬롯과 결합하는 말단에서 유도면(46)을 포함하는 테이퍼부를 보유한다. 커넥터 측면 하우징(22)과 PCB 측면 하우징(24)을 결합할 때, 만일 커넥터(10)의 스프링 접점(14)과 PCB(26)의 접점 패드(30)가 적절하게 정렬되지 않으면, 가이드 핀(16)의 유도면(46)이 가이드 슬롯(44)에 결합되어 커넥터(10)를 측방향(X 방향을 따름)으로 이동시킴으로써 스프링 접점(14)을 접점 패드(30)와 정렬시킨다. 가이드 핀(16)을 가이드 슬롯(44)안으로 완전히 삽입했을 때, 즉 하우징(22, 24)이 완전히 결합되어 졌을 때, 가이드 핀(16)과 스프링 접점(14)간의 고정 위치 관계와 가이드 슬롯(44)과 접점 패드(30)간의 고정 위치 관계 때문에 스프링 접점(14)은 접점 패드(30)와 정확하게 정렬된다.
본 발명에 따른 구조의 장점에 의해서, 커넥터 접점 구성품과 PCB 접점 패드간의 정렬 및 전기적 접촉을 보장 하면서 허용 공차 중첩에 관련된 어려움을 제거할 수 있다. 커넥터는 커넥터 측면 하우징내에 고정될 때에 측방향으로 이동 가능하므로, PCB내의 가이드 슬롯에 결합되는 테이퍼된 가이드 핀은 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 정렬시키는 역활을 한다. 더구나, 커넥터는 단순하고 제조 비용도 저렴하다.
본 발명을 현재 제일 실용적이고 바람직한 실시예라고 생각되는 바에 관련하여 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 반대로, 첨부된 특허 청구의 취지 및 범위내에 포함되는 각종 변형 실시예 및 균등한 장치를 포함한다는 것을 이해하여야 된다.

Claims (19)

  1. 전자 장치의 외부 하우징에 장착 가능하고 사용자의 접근이 용이한 부품에 있어서,
    외부 하우징에 맞게 형성된 접점 지지 프레임과,
    PCB 장치에 접촉하기 위하여 상기 접점 지지 프레임에 부착되는 스프링 접점, 및
    상기 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하고 상기 접점 지지 프레임에 부착되는 가이드 핀을 포함하는 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 프레임에 부착되는 다수의 스프링 접점을 포함하고, 또한 상기 가이드 핀은 상기 다수의 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하는 사용자의 접근이 용이한 부품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 핀은 상기 접점 지지 프레임과 일체로 성형되는 사용자의 접근이 용이한 부품.
  4. 장치 부품을 수용하는 하우징과,
    상기 하우징내에 배치되고 적어도 하나의 접점 패드를 포함하는 PCB, 및
    커넥터를 포함하고, 또한 커넥터는,
    상기 하우징에 고정되는 접점 지지 프레임과,
    상기 접점 지지 프레임에 부착되고 상기 PCB에 접속되는 스프링 접점, 및
    상기 접점 지지 프레임에 부착되어 상기 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하는 가이드 핀을 포함하는 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 하우징은 그 속에 성형된 세로 방향 고정 구조물을 포함하고, 상기 세로 방향 고정 구조물은 상기 접점 지지 프레임을 수용하고 세로 방향 이동에 대항하여서 상기 지지 프레임을 고정하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하우징은 그 속에 성형되는 측면 정지부를 포함하고, 상기 측면 정지부는 상기 접점 지지 프레임의 세로 방향 측면에 인접하여 배치되어 상기 접점 지지 프레임의 폭 보다 사전 설정된 거리 만큼 더 넓게 간격을 두는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 세로 방향 고정 구조물은 상기 접점 지지 프레임의 첫번째 측면에 인접하여 배치되는 적어도 하나의 고정 포스트와 상기 접점 지지 프레임의 두번째 측면에 인접하여 배치되는 내벽을 포함하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 세로 방향 고정 구조물은 내벽에 부착되는 언더컷을 추가로 포함하는 전자 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 사전 설정된 거리는 약 1mm 인 전자 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 하우징은 그 속에 성형되는 측면 정지부를 포함하고, 상기 측면 정지부는 상기 접점 지지 프레임의 세로 방향 측면에 인접하여 배치되고 상기 접점 지지 프레임의 폭 보다 사전 설정된 거리 만큼 더 넓게 간격을 두는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 사전 설정된 거리는 약 1mm 인 전자 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 PCB는 상기 가이드 핀을 수용할 수 있는 크기의 가이드 슬롯을 포함하고, 상기 가이드 슬롯은 적어도 하나의 접점 패드와 고정 위치 관계를 보유하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 가이드 핀은 가이드 슬롯과 결합되는 말단에서 테이퍼부를 포함하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 테이퍼부는 유도면을 포함하고, 상기 유도면은 상기 커넥터를 상기 PCB에 부착할 때 상기 스프링 접점과 상기 PCB 접점 패드를 정렬하는 전자 장치.
  15. 장치 부품을 수용하는 하우징과, 하우징내에 배치되고 적어도 하나의 접점 패드를 포함하는 PCB를 보유하고, 또한 커넥터는 접점 지지 프레임과, 상기 접점 지지 프레임에 부착되고 PCB와 결합되는 스프링 접점, 및 접점 지지 프레임에 부착되어 스프링 접점과 고정 위치 관계를 보유하는 가이드 핀을 포함하는 전자 장치에 있어서,
    (가) 커넥터를 하우징에 부착하고,
    (나) 사전 설정된 양의 측방향 이동을 허용하면서 커넥터의 세로 방향 이동은 실질적으로 방지하도록 하며,
    (다) 가이드 핀을 사용하여 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 정렬시키는 것을 포함하는 전자 장치내에서 커넥터를 고정하는 방법
  16. 제15항에 있어서, 사전 설정된 양은 1mm인 고정 방법.
  17. 제15항에 있어서, PCB는 가이드 핀을 수용할 수 있는 크기의 가이드 슬롯을 포함하고, 상기 가이드 슬롯은 상기 적어도 하나의 접점 패드와 고정 위치 관계를 보유하며, 가이드 핀을 가이드 슬롯속에 삽입함으로써 단계 (다)를 실행하는 고정 방법.
  18. 제15항에 있어서, PCB는 가이드 핀을 수용할 수 있는 크기의 가이드 슬롯을 포함하고, 또한 가이드 핀은 가이드 슬롯과 결합되는 말단에서 유도면을 가진 테이퍼부를 포함하며,가이드 핀을 유도면과 함께 가이드 슬롯안으로 유도함으로써 단계 (다)를 실행하는 고정 방법.
  19. 제15항에 있어서, 커넥터를 측방향으로 이동함으로써 단계 (다)를 실행하는 고정 방법.
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