KR20080016959A - 프레스 끼움 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 끼움 핀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판과 같은 기판에 배치되며, 전도성 있는 관통홀로 들어가면서 가압 끼움되는 프레스 끼움 핀에 관한 것이다. 상기 프레스 끼움 핀은 접촉부, 쇼울더부, 프레스 끼움부 및 단부를 포함한다. 상기 쇼울더부와 함께 접촉부는 인쇄회로기판에 장착된 커넥터 하우징에 삽입됨으로써, 커넥터의 터미널을 형성한다. 상기 프레스 끼움부는 쇼울더부의 하부에서 나선방향으로 연장되어 단부에 연결되게 된다. 상기 프레스 끼움부는 탄성 변형의 성질을 갖는다. 따라서, 프레스 끼움부가 관통홀을 간섭함으로써, 프레스 끼움 핀이 기계적으로 인쇄회로기판에 고정되게 한다.

프레스 끼움 핀, 인쇄회로기판, 전동성, 관통홀, 접촉부, 쇼울더부, 터미널, 커넥터

Description

프레스 끼움 핀{Press-Fit Pin}

본 발명은 프레스 끼움 핀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 관통홀에 눌러 끼워(press-fit)지는 프레스 끼움 핀에 관한 것이다.

최근 몇년이 지나면서, 환경문제에 대한 인식이 증가함에 따라 납 재료를 이용한 솔더링 결합기술에 대한 대안으로 프레스 끼움 핀 또는 컴플라이언트(compliant) 핀을 이용한 결합기술(junction technique)에 대한 관심(attention)에 초점이 모아지고 있다.

상기 프레스 끼움 핀의 결합 기술은 프레스 끼움 핀의 폭보다 직경이 미세하게 더 작은 인쇄회로기판의 관통홀에 프레스 끼움 핀을 삽입하기 위하여, 압축 탄성의 성질을 지닌 가시모양(acicular)의 터미널인 프레스 끼움 핀 또는 컴플라이언트 핀을 인쇄회로기판에 기계적으로 고정함으로써, 마찰력을 확보한다. 수커넥터(male connector)와 같은 구성요소(component)는 인쇄회로기판에 배치된 프레스 끼움 핀에 부착됨으로써, 납을 사용하지 않고 기계적 및 전기적 상호결합을 허용한다.

상기 프레스 끼움 핀은 인쇄회로기판의 관통홀 내부면에 압접되도록 프레스 끼움부를 포함한다. 상기 프레스 끼움부는 금속판을 스템핑하여 핀 형상으로 제조될 수 있다. 그 다음 상기 핀의 중심에 길이방향으로 슬릿을 형성한다.

프레스 끼움 핀 결합의 신뢰성에 있어서 기초적인 성능을 확보하는 데, 충분히 효과적인 접촉영역을 확보하고(securing) 적절한 접촉압력을 유지하는 것이 필요하다. 예를 들어, 접촉압력이 너무 작다면, 효과적인 접촉 영역이 불충분하고, 그 결과 결합의 신뢰성이 저하된다. 이와 반대로, 더 높은 접촉압력을 얻기 위해 더 큰 크기 및 형상의 프레스 끼움 핀을 사용하여 접촉압력이 증가하는 경우에, 부적절한 삽입력 때문에 인쇄회로기판의 일부(portion)가 부숴질 수 있다(cracked). 게다가 상기 프레스 끼움 핀도 손상될 수 있다. 이는 전기적인 접촉저항의 증가를 초래한다.

프레스 핀은 전도성 있는 관통홀에 가압 끼움된다. 기판에 배치된 인쇄회로기판과 같은. 상기 프레스 끼움 핀은 접촉부, 쇼울더 부, 프레스 끼움부, 및 단부를 포함한다. 접촉부는 인쇄회로기판에 장착하기 위해 쇼울더부와 함께 커넥터 하우징에 삽입되어, 커넥터의 터미널을 형성한다. 상기 프레스 끼움부는 쇼울더부보다 더 낮은 부분에서 나선방향으로 하방향으로 연장되어 단부로 연결된다. 상기 프레스 끼움부는 탄성변형되는 성질을 갖는다. 따라서, 상기 프레스 끼움부는 관통홀을 방해하여 프레스 핀이 기계적으로 인쇄회로기판에 고정되게 한다.

본 발명의 다른 측면(aspect) 및 이점은 다음 설명 및 첨부된 클레임으로부터 분명해 질 것이다.

도 1은 프레스 끼움 핀이 인쇄회로기판에 삽입될 때 본 발명의 일구현예에 따른 프레스 끼움 핀의 사시도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일구현에 따른 프레스 끼움 핀의 사시도를 나타낸다.

도 3은 프레스 끼움 핀이 인쇄회로기판에 가압끼움되기 바로 직전에, 본 발명의 일구현예에 따른 프레스 끼움 핀의 길이방향 단면을 나타낸다.

도 4는 도 3에서 IV-IV 선을 따라 취한 프레스 끼움 핀의 횡단면을 나타낸다.

도 5는 예정된 위치의 인쇄회로기판으로 삽입되는 프레스 끼움 핀의 길이방향 단면을 나타낸다.

도 6은 도 5에서 VI-VI 선을 따라 취한 프레스 끼움 핀의 횡단면을 나타낸다.

도 7은 도 5에서 VII-VII 선을 따라 취한 프레스 끼움 핀의 횡단면을 나타내는다.

도 8은 도 5에서 VIII-VIII 선을 따른 취한 프레스 끼움 핀의 횡단면을 나타낸다.

도 9는 본 발명의 일구현예에 따른 프레스 끼움 핀의 사시도를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 일구현예에 따른 인쇄회로기판에 삽입되는 프레스 끼움 핀의 횡단면도를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 일구현예에 따른 인쇄회로기판에 삽입되는 프레스 끼움 핀의 횡단면도를 나타낸다.

도 12는 본 발명의 일구현예에 따른 인쇄회로기판에 삽입되는 프레스 끼움 핀의 횡단면도를 나타낸다.

도 1은 프레스핀이 인쇄회로기판과 같은 기판에 삽입될 때 본 발명의 일구현예에 따른 프레스 끼움 핀의 사시도를 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 프레스 끼움 핀은 인쇄회로기판에 형성된 관통홀에 누름으로 끼워지게 된다. 상기 관통홀의 내부면은 금도금(Plated)되어 있고, 관통홀의 개구부(opening)는 인쇄회로패턴(미도시) 형상의 일부를 형성한다. 인쇄회로기판에 누름으로 끼워지는 프레스 끼움 핀은 기계적으로 수커넥터를 고정함으로, 수커넥터의 터미널을 형성한다. 수커넥터는 인쇄회로기판에 장착된 상대 커넥터예를 들어 암커넥터와 연결되도록 구성되어 있고, 따라서 전기적으로 커넥터의 터미널을 둘 다 상호연결하게 된다.

상기 프레스 끼움 핀은 예를 들어 구리합금으로 된 금속판으로부터 스템핑 된 핀을 가압하고 가압된 핀을 더 꼬아서, 예정된 형상의 핀으로 스템핑함으로 제조될 수 있다. 상기 프레스 끼움 핀은 통상적으로 접촉부, 쇼울더부, 프레스 끼움 부 및 단부를 포함한다. 상기 프레스 끼움 핀의 직경은 인쇄회로기판에 적용될 수 있도록 인쇄회로기판 및 커넥터와 같은 구성요소들의 크기 및 형상이 큰 정도에 따라 결정된다.

상기 접촉부는 최종제품 쇼울더와 함께 인쇄회로기판에 장착될 수커넥터의 하우징 안으로 삽입됨으로써, 수커넥터의 터미널을 형성할 것이다. 따라서, 상기 접촉부는 전기적으로 암커넥터의 터미널과 접촉할 수 있다. 쇼울더부는 수커넥터 하우징의 배치된 수용부(미도시)에 끼워(fit)지고, 기계적으로 수커넥터에 고정됨으로써, 하우징에 대한 터미널의 위치가 적절하게 확보되게 한다. 프레스 끼움부는 쇼울더부의 하부에서 나선방향을 따라 하방향으로 연장된다. 상기 프레스 끼움부는 관통홀의 내부면과 마찰접촉하게 되어 프레스 끼움 핀 자체가 고정되게 된다. 결과적으로(To this end), 프레스 끼움부는 탄성적으로 변형가능하게 구성되어 있고, 프레스 끼움부의 크기는 관통홀의 직경보다 미세하게 크다. 예를 들면, 슬릿(needle eye)은 프레스 끼움부가 될 부분에 길이방향으로 형성될 수 있고, 슬릿을 갖는 부분은 길이방향을 따라 나선형으로 외측으로 연장되어 있기 때문에 프레스 끼움부가 비틀림에 의해 횡방향 또는 반경방향으로 탄성적으로 변형가능하게 될 수 있다. 상기 단부는 프레스끼움부의 하부에 배치된다. 단부는 관통홀에 가압 끼워지는 동안에 메커니즘을 위치 및 고정하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 일구현예에 따른 프레스 끼움 핀을 상세하게 보여준다. 프레스 끼움 핀은 프레스 끼움 핀의 일부가 길이방향으로 나선형으로 비틀어지는 것이 특징이다.

도 2를 참조하면, 접촉부는 그 말단부에서 테어퍼진 부분을 포함한다. 접촉부는 전술한 수커넥터의 터미널 역할을 한다. 상기 쇼울더부는 다른 형상에 대해 직사각형 단면으로 형성되어 있다. 쇼울더부는 프레스 끼움부의 폭 보다 크게 연장된다. 쇼울더부는 과도한 삽입력이 프레스 끼움 핀에 가해지더라도 프레스 끼움 핀이 인쇄회로기판의 관통홀의 개구부와 맞물리면서(engaging), 인쇄회로기판의 관통홀을 관통하지 못하게 한다.

프레스 끼움부는 탄성변형과 상응하는 접촉압력에 의해 관통홀의 내부면에 마찰하면서 접촉한다. 프레스 끼움부는 두개의 아암부(arm portion)를 포함한다. 상기 아암부는 이중 나선 구조로 형성된 슬릿을 정의한다. 특히, 아암부는 쇼울더부에서 분기되어 나선형으로 연장되었다가 다시 합쳐지게 되며 단부로 연결된다. 이러한 구성에 의해, 프레스 끼움부는 실질적으로 프레스 끼움 핀의 길이방향 축을 따라 나선방향으로 탄성적으로 변형될 수 있다. 따라서 적당한 마찰력을 얻을 수 있다. 또한, 누름으로 끼워지는 동안에, 프레스 끼움부는 관통홀의 내부면으로부터효과적으로 옥사이드 필름 또는 먼지와 같은 이물질을 제거할 수 있다. 더우기 프레스 끼움부 및 관통홀 사이의 효과적인 접촉영역이 증가하여, 전기적인 접촉저항을 저감한다. 삽입이 진행되는 초기 단계에서 관통홀을 과도하게 방해하는 것을 줄이기 위해 프레스 끼움부의 하부는 끝이 가늘어지는(tapered) 형상으로 형성될 수 있다. 코너 프레스 끼움부의 외측 모서리 또는 코너 및 프레스 끼움부 다음의 단부는 챔퍼 또는 라운드될 수 있다.

도 3 및 4는 프레스 끼움 핀이 인쇄회로기판의 관통홀 안으로 삽입될 때, 프 레스 끼움 핀에 작용하는 힘을 설명한다. 목적을 설명하기 위해, 인쇄회로기판과 같은 평면은 X방향 및 Y방향에 의해 정의된다. 그리고 인쇄회로기판에 직각인 방향은 예를 들어 삽입방향은, Z방향으로 정의된다. 도 3을 참조하면, 삽입진행의 초기단계에서 나선형으로 꼬인 구조로 이루어진 프레스 끼움핀은 관통홀의 구멍을 방해한다. 삽입이 더욱 진행되면, 나선형 구조때문에 내부면에 대한 나선방향의 반력은 다른 것들 사이에서 접선방향과 반경방향에 상응하는 Fx 및 Fy의 반력으로 구성된다. 이것은 프레스 끼움부가 탄성적으로 변형되는 것을 허용하고, 프레스 끼움부가 적당한 접촉압력으로 관통홀을 방해하게 된다. 삽입 진행 중에, 관통홀에 가해지는 하중이 효과적으로 분산되어, 갑작스런 삽입력의 변화를 완화시킨다(mitigate). 왜냐하면 프레스 끼움부의 외측 모서리가 나선형 구조로 인해 비스듬한 방향으로 관통홀 속으로 잠기게 되기 때문이다. 그러므로, 프레스 끼움 핀의 깨짐과 인쇄회로기판의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 프레스 끼움 핀이 예정된 위치까지 가압 끼움될 때, 프레스 끼움부의 부분은 관통홀의 내부면을 방해하는 프레스 끼움 핀이 나선방향으로 작용하는 적절한 접촉 압력에 의해 기계적으로 지지되는 것을 허용한다. 프레스 끼움부는 나사선식으로 내부면에 압접되어 있다. 따라서, 직선식(straight manner)와 비교하면, 효과적인 접촉영역은 더욱 길게 된다. 효과적인 접촉영역이 증가함에 따라 마찰력이 증가되고 전기적인 접촉저항을 저감한다. 따라서 프레스 끼움 핀이 인쇄회로기판의 관통홀에 단단하게 고정된다.

도 6 내지 8은 프레스 끼움 핀이 5에 도시한 관통홀에 누름으로 끼워지는 횡단면도를 나타낸다. 이와같은 도면으로부터 분명해 지는 바와 같이 프레스 끼움부 의 외측 모서리가 미세하게 내부면으로 밀어내는 반경방향의 탄성력에 의해 내부면과 접촉되어 있다.

위에서 언급된 구현예가 슬릿을 갖는 프레스 끼움 핀을 예로 들어 설명되었지만, 이러한 공개의 이점을 갖는 당업자는 여기서 개시된 바와 같이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 변경이 적용될 수 있음을 인식할 것이다..

도 9는 본 발명의 다른 구현예에 따른 프레스 끼움 핀의 사시도를 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이, 프레스 끼움 핀은 프레스 끼움부를 구성하는 아암부를 지지하는 벽(wall)을 포함한다. 환언하면, 슬릿은 프레스 끼움부에 형성되어 있지 않다. 특히, 도 10 내지 12에 도시한 바와 같이, 프레스 끼움부의 횡단면은 실질적으로 I 형상으로 형성되어 있다. 상기 벽은 과도한 삽입력 때문에 프레스 끼움 핀의 바람직하지 못한 비틀림(distortion)을 방지하고, 전술한 구현예와 비교할 때, 횡방향 T(도 10)으로 탄성 변형을 억제할 수 있다. 그러나, 누름으로 끼워지는 동안에 프레스 끼움부는 나선방향으로 이루어진 나선구조에 의해 탄성적으로 변형된다. 따라서 접촉 압력은 횡방향 T로의 탄성 변형 없이 적절하게 확보될 수 있다.

게다가, 프레스 끼움부의 외측 모서리가 관통홀 속으로 나선 방향으로 잠기기 때문에, 인쇄회로기판을 가압하는 하중이 효과적으로 분산된다. 그리고, 이와 같이 계속됨으로써, 인쇄회로기판에 대한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 프레스 끼움부와 관통홀 사이의 효과적인 접촉영역이 증가한다. 따라서 전기적인 접촉저항은 감소되고, 관통홀의 마찰력이 증가한다.

다양한 구성의 결과가 위에서 상세하게 설명됨에 따라, 본 발명의 구현예가 하나 또는 그 이상의 이점을 포함할 수 있다. 상기 이점 중에 몇몇은 위에서 설명하였다. 본 발명의 일구현예에 따르면, 예를 들어 프레스 끼움 핀의 프레스끼움부는 나선형 구조로 이루어진다. 이러한 구조때문에, 프레스 끼움부는 탄성적으로 나선방향으로 변형될 수 있다. 그리고 마찰력은 인쇄회로기판의 관통홀에서 적절하게 확보될 수 있다. 누름으로 끼움이 진행되는 동안에 프레스 끼움부는 관통홀의 내부면으로부터 옥사이드 필름 또는 먼지와 같은 이물질을 제거한다. 더우기, 프레스 끼움부와 관통홀 사이의 효과적인 접촉영역 증가함에 따라 전기적 접촉 저항이 감소한다.

삽입이 진행되는 동안, 상기 나선형 구조 때문에 프레스 끼움부의 외측모서리가 비스듬한 방향으로 관통홀 속으로 가라않게 된다. 따라서, 인쇄회로기판을 가압하는 하중이 분산됨으로써, 삽입력의 갑작스런 변화를 완화시켜준다. 따라서, 프레스 끼움 핀의 깨짐 및 인쇄회로기판의 손상이 방지될 수 있다.

더우기, 프레스 끼움부의 하부는 테이퍼질 수 있다. 따라서, 프레스 끼움의 초기 단계에서 관통홀의 과도한 방해가 방지될 수 있다.

본 발명이 설명되어 오는 동안 제한된 수의 구현예에 대하여, 이러한 공개의 이점을 갖는 당업자는 다른 구현예들이 여기서 개시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있을 것으로 인식될 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 청구항에 의해서만 제한되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 접촉부;

   상기 접촉부와 연결되고 나선형으로 형성된 프레스 끼움부; 및

   상기 프레스 끼움부와 연결되는 단부를 포함하고, 상기 프레스 끼움부는 실질적으로 프레스 끼움부의 길이방향 축에 직각으로 적어도 하나 이상의 횡방향으로 전도성 있는 관통홀의 내부면을 방해함으로써 탄성적으로 변형되며, 기계적 및 전기적으로 전도성 있는 기판의 관통홀을 연결하는 프레스 끼움 핀.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 접촉부와 프레스 끼움부 사이에 배치되고 프레스 끼움부의 상부에서 횡방향으로 연장되는 쇼울더부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레스 끼움부는 길이방향 축을 따라 나선형으로 연장되는 슬릿을 정의하기 위해 형성되는 제1아암부와 제2아암부를 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 프레스 끼움부의 외측 모서리를 깍아낸(chamfer) 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레스 끼움부는 길이방향 축을 따라 나선형으로 연장되는 벽에 의해 지지되도록 형성되는 제1아암부와 제2아암부를 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 프레스 끼움부의 외측 모서리를 깍아낸 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레스 끼움 부는 단부를 향해 뾰족해지는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움 핀.
8. 접촉부;

   상기 접촉부와 연결되고 나선형으로 형성된 프레스 끼움부; 및

   상기 프레스 끼움부와 연결되는 단부를 포함하고, 상기 프레스 끼움부는 실질적으로 프레스 끼움부의 길이방향 축에 직각으로 적어도 하나 이상의 횡방향으로 전도성 있는 관통홀의 내부면을 방해함으로써 탄성적으로 변형되며, 기계적 및 전기적으로 전도성 있는 기판의 관통홀을 연결하는 프레스 끼움 핀을 공급하는 단계; 및

   상기 프레스 끼움 핀을 기판의 관통홀에 삽입하여 프레스 끼움 핀의 변형을 발생시키는 프레스 끼움체의 전기적 연결방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 프레스 끼움부는 길이방향 축을 따라 나선형으로 연장되는 슬릿을 정의하기 위해 형성되는 제1아암부와 제2아암부를 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움체의 전기적 연결방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 프레스 끼움부는 길이방향 축을 따라 나선형으로 연장되는 벽에 의해 지지되도록 형성되는 제1아암부와 제2아암부를 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 끼움체의 전기적 연결방법.

Images