KR20090037036A - 전기커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커넥터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간의 연결이나 인쇄회로기판과 소켓의 연결 또는 인쇄회로기판과 프로브핀 등의 부착물을 연결하기 위한 전기커넥터에 관한 것이다.

본 발명은 전기적 신호를 전달하기 위해 일측을 가공하여 패드로 만든 전선(100); 상기 전선(100)이 통과하도록 일정형상의 내부공간을 제공하는 성형가이드(120); 및 상기 성형가이드(120)의 내부공간으로 주입된 성형재가 성형되어 이루어짐으로써 상기 전선(100)을 고정시켜 주는 본체(130)로 구성된다.

따라서, 전선의 선단면을 패드화함으로써 미세피치에 대한 대응이 용이하며, 커넥터의 형상 및 패드의 형성 위치에 자유도를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전선의 단부에 탄성 접촉부를 형성시킬 경우 프로브 핀이나 소켓 또는 인터포저의 용도로도 사용이 가능해지므로 신호경로를 최소화하여 특성을 크게 향상시킬 수 있으며, 전선을 이용하고 부품 및 작업공수를 최소화하여 저비용으로 대응할 수 있다.

커넥터, 프로브핀, 소켓, 인쇄회로기판, 프로브

Description

전기커넥터{Electrical connector}

본 발명은 커넥터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간의 연결이나 인쇄회로기판과 소켓의 연결 또는 인쇄회로기판과 프로브핀 등의 부착물을 연결하기 위한 전기커넥터에 관한 것이다.

통상, 전기 신호를 전송하거나 전기부품을 장착하기 위해서는 패턴 및 단자가 미리 형성된 인쇄회로기판에 장착하고자 하는 상기 전기부품을 솔더링하여 접속시키는 것이 가장 일반적인 방법이다.

그리고 상기 인쇄회로기판에 다른 인쇄회로기판이나 별도의 전기부품을 접속시키고자 할 경우에는 전선을 이용하여 솔더링시키거나 별도의 컨넥터를 이용하여 상호간을 부착시킬 수도 있다.

도 1은 이러한 종래의 방법을 이용하여 제작된 웨이퍼 테스트용 프로브카드의 일례로서, 인쇄회로기판(10)과 프로브 팁(prob tip) 사이의 신호전송은 다음과 같이 복잡한 경로를 통해 이루어지게 된다.

즉, 인쇄회로기판(10)의 상부에는 인터포저(Interposer;11)가 배치되고, 상 기 인터포저(11)의 상부에는 프로브팁(60)의 정확한 위치설정을 위한 지그블럭(20)이 설치된다. 이때, 지그블럭(20)의 하부에는 인터포저(11)와 접속을 위한 하부PCB(30)가 설치되는데, 이 하부PCB(30)는 지그블럭(20)의 측면에 설치된 측부PCB(40)와 와이어본딩(wire bonding)을 통해 접속된다. 그리고, 상기 측부PCB(40)는 별도의 와이어본딩을 통해 지그블럭(20) 상부에 위치된 글래스기판(50)과 접속된다. 상기 글래스기판(50)은 패터닝되어 상기 프로브팁(60)과 접속된 상태이다.

이와 같이 신호전달 경로가 복잡하게 된 이유는 웨이퍼에 대한 프로브팁(60)의 위치가 항상 일정하도록 중간에 열팽창계수가 작은 글래스기판(50)을 사용하여야 하기 때문이며 PCB가 입체적인 형태의 자유도를 갖고 있지 않기 때문이기도 하다.

또한 상기 측부PCB(40)는 일반적으로 사용되는 형태와는 다르게 사용되고 있다. 즉, 상기 측부PCB(40)는 인쇄회로기판(10)과 같이 PCB의 상면과 하면에 패드를 형성시킨 다음 이 패드를 이용하여 부품을 실장하거나 연결을 하는 일반적인 연결방식을 따르지 않고 PCB의 측면을 이용하여 접속이 이루어지도록 하는 연결방식을 따르고 있다. 이는 일반적인 연결방식을 따르기에는 프로브팁(60)의 피치에 대응할 수 없고 두께도 너무 두꺼워져 PCB제작도 어렵기 때문이다.

또한, 인쇄회로기판의 패드 피치 및 위치와 프로브핀의 접속에 필요한 패드 피치 및 위치가 다르게 되어 있어서 직선성을 가진 포고핀이나 인터포저로도 대응할 수 없게 된다.

한편, 복잡한 신호전달 구조를 보다 단순화하기 위해서 측부PCB(40)와 인쇄 회로기판(10)의 전선과 직접 연결하는 방법도 생각할 수 있겠으나, 이 역시 측부PCB(40)와 인접한 지그블럭(20)과 간격이 협소하고 측부PCB(40)와 인쇄회로기판(10)의 양측에 전선을 솔더하여야 하므로 솔더작업의 난이도가 매우 높아질 뿐만 아니라, 고장수리시에 이를 다시 분리시켜야 하므로 좋은 해결 방안이라고 하기 어렵다.

특히, 상기 전선은 인쇄회로기판과 함께 가장 널리 사용되며 다양한 규격과 직경으로 제작이 용이하면서도 가격이 저렴하다는 이점이 있으나, 점차 극소형화되고 있는 전기부품이나 인쇄회로기판에 접속시키기 위해서는 미세 전선의 접속방안이 요구되고 있는 실정이다.

실제, 미세전선을 사용하더라도 솔더링 작업을 위하여 미세전선에 솔더나 압착단자와 같은 별도의 장치를 부착하여 사용하여야 하고, 이 경우에 오히려 미세 전선의 직경보다 솔더나 압착단자의 크기가 더 커지게 되므로 미세피치가 중복되는 부분에는 사용되지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간 또는 인쇄회로기판과 소켓이나 프로브핀, IC 등의 부착물을 연결하고자 할 때, 신호경로를 최소화하여 특성을 향상시키고 협피치에 대한 대응이 가능하며 연결의 편이성을 높이고 저비용으로 대응할 수 있도록 구성된 전기커넥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간의 연결이나 인쇄회로기판과 소켓의 연결 또는 인쇄회로기판과 프로브핀 등의 부착물을 연결하기 위한 전기커넥터에 있어서, 전기적 신호를 전달하기 위해 일측을 가공하여 패드로 만든 전선; 상기 전선이 통과하도록 일정형상의 내부공간을 제공하는 성형가이드; 및 상기 성형가이드의 내부공간으로 주입된 성형재가 성형되어 이루어짐으로써 상기 전선을 고정시켜 주는 본체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기커넥터에 의하면, 전선의 선단면을 패드화함으로써 미세피치에 대한 대응은 물론 전선의 양단의 피치를 달리할 수 있고 배선의 변경이 용이하여 범용 인쇄회로기판의 사용이 가능하도록 할 뿐만 아니라, 커넥터의 형상 및 패드의 형성 위치에 자유도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 전선의 단부에 탄성 접촉부를 형성시킬 경우, 프로브 핀이나 소켓 또는 인터포저의 용도로도 사용이 가능해지므로 신호경로를 최소화하여 특성을 크게 향상시킬 수 있으며, 전선을 이용하고 부품 및 작업공수를 최소화하여 저비용으로 대응할 수 있는 효과를 기대할 수도 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간의 연결이나 인쇄회로기판과 소켓의 연결 또는 인쇄회로기판과 프로브핀 등의 부착물을 연결하기 위한 전기커넥터로서, 전기적 신호를 전달하기 위해 일측을 가공하여 패드로 만든 전선(100)과, 상기 전선(100)이 통과하도록 일정형상의 내부공간을 제공하는 성형가이드(120)와, 상기 성형가이드(120)의 내부공간으로 주입된 성형재가 성형되어 이루어짐으로써 상기 전선(100)을 고정시켜 주는 본체(130)로 구성된다.

이중 상기 성형가이드(120)는 본체(130)를 이루는 성형재가 주입되는 일정한 내부공간을 가진다. 이때, 상기 전선(100)은 성형가이드(120)의 내부를 통과하여 양단이 외부로 노출되도록 배치된다.

한편, 상기 성형가이드(120)에는 상기 전선(100)이 정확한 좌표에 위치되도록 전선(100)의 단부를 노출시키는 관통공(111)이 형성된 포지셔너(110)가 더 구비될 수도 있다.

상기 포지셔너(110)는 절연재를 포함하여 스테인레스 스틸을 비롯한 금속류와 세라믹, 필름 등 여러 가지 재료로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 상기 포지셔너(110)와 성형가이드(120)가 볼트에 의해 견고하게 고정된 것을 예를 들어 도시하였다.

그리고, 상기 포지셔너(110)의 관통공(111)은 전선(100)이 정확한 좌표에 위치되도록 정밀 가공되어 미세피치에 대응이 가능하면서도 다양한 형상을 구현하게 할 수 있게 된다. 이를 위하여 상기 관통공(111)은 드릴, 레이져 드릴, 에칭 등으로 전선(100)이 원활하게 관통할 수 있도록 여유있게 형성된다.

상기 본체(130)는 성형가이드(120)에 주입된 성형재에 의해 제작되는 성형물로서, 성형가이드(120) 내부를 통과하는 전선(100)과 함께 자유로운 형상으로 성형되어 성형가이드(120)의 내부를 통과하는 전선(100)들이 움직이지 않도록 견고하게 고정시켜 준다. 따라서, 상기 본체(130)를 이루는 성형재는 절연재이어야 하며, 가격이 저렴하면서도 사용이 용이한 에폭시 수지가 적당하다. 열팽창이 문제된다면 주조용 세라믹을 사용하여야 한다.

또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 성형가이드(120)의 일측에는 상기 전선(100)이 정확한 좌표에 위치되도록 전선(100)의 단부를 외부로 노출시키 는 관통공(121)이 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 전선(100)의 일단은 성형가이드(120)의 관통공(121)을 일대일로 통과하여 외부로 노출된다. 상기 관통공(121)은 전선(100)이 정확한 좌표에 위치되도록 정밀 가공되어 미세피치에 대응이 가능하면서도 다양한 형상을 구현하게 할 수 있게 된다. 이를 위하여 상기 관통공(121)은 드릴, 레이져 드릴, 에칭 등으로 전선(100)이 원활하게 관통할 수 있도록 여유있게 형성된다.

그 결과, 본 발명의 전선(100)은 제작단계에서 본체(130)로부터 노출된 양단의 피치(P,P1)는 물론 배선의 변경도 용이하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 사용자는 동일한 소켓을 사용하는 경우에도 IC의 용도에 따라 배선이 다르게 되어야 하므로 그때마다 인쇄회로기판을 새로 제작하여야 했던 종래와는 달리 본 발명의 전기커넥터만 IC의 용도에 맞도록 교체하면 되므로 범용 인쇄회로기판의 사용이 가능해진다.

도 5a는 상기 전선(100)의 양단에 패드를 형성시키고 인터포저(11)와 접촉된 상태를 나타내며, 도 5b는 상기 전선(100)의 일측을 전선 그대로의 상태로 노출시켜 인쇄회로기판(10)에 솔더링한 상태를 나타낸 것이다.

또한, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 성형가이드의 일부(125)와 포지셔너(110)는 제품의 형태와 용도에 따라 본체(130)가 성형된 이후, 본체(130)로부터 분리될 수도 있다. 이와 같이 포지셔너(110) 또는 성형가이드의 일부(125)가 본체(130)로부터 분리되는 경우, 상기 포지셔너(110) 또는 성형가이드의 일부(125)는 본체(130)와의 분리가 용이하게 이루어지도록 본체(130)와의 접촉면에 이형물질(미도시)이 도포된다.

또한, 상기 성형가이드(120)에는 관통공(122) 또는 나사공을 형성시켜 소켓과 같은 부착물과의 연결이 정밀하게 이루어지도록 할 수도 있다. 즉, 소켓과 같은 부착물의 고정부에 대응되게 상기 성형가이드(120)에 관통공(122) 또는 나사공을 형성시키고, 이 관통공(122) 또는 나사공을 이용하여 포지셔너(110)를 결합시킨 상태에서 본체(130)의 성형을 수행하며, 본체(130)의 성형이 완료되어 전선(100)의 위치가 결정된 이후 상기 포지셔너(110)을 제거한 다음, 제거된 포지셔너(110)의 위치에 상기 소켓과 같은 부착물이 고정되게 하는 것이다.

한편, 상기 성형가이드(120)에는 본체(130)와의 결합이 확실하게 이루어지도록 본체(130)와의 결합부분에 단차가 형성될 수도 있다.

본체(130)의 성형이 완료되면, 상기 포지셔너(110)와 성형가이드(120)를 제품의 형태와 용도에 맞도록 분리하고 패드가 형성될 전선(100)의 노출부위를 연마한다. 전선(100)의 연마는 입자가 굵은 연마재로 시작하여 점차 입자가 가는 연마재를 사용하도록 하는 것이 패드의 형성에 유리하다. 이와 같이 형성된 패드에는 필요에 따라 도금처리를 할 수도 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 포지셔너(110) 및 성형가이드(120)는 이격된 한 쌍으로 이루어지도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 몸체 역시 한 쌍으로 성형되며, 이격된 포지셔너(110) 및 성형가이드(120) 사이에 위치되는 전선(100)의 중간부분은 외부로 노출된다. 즉, 전선(100)의 양단에는 패드가 형성되고 전선(100)의 중간부분이 노출되게 하여 연성기판과 같은 형태로 사용할 수 있도록 한 것이다. 이 경우에는 신호 경로가 길어지게 되므로 상기 전선(100)은 동축케이블(200)을 사용하여 신호 감쇄 없는 좋은 특성의 실현시키도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전선(100)의 일단 또는 양단에 형성된 탄성접촉부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 전선(100)의 일측 또는 양측에 탄성접촉부가 형성되면, 프로브 팁이나 소켓 또는 인터포저의 용도로도 사용할 수 있게 된다.

상기와 같은 탄성접속부를 갖는 전선은 탄성과 강도를 가진 니켈(Ni)이나 베릴륨(Be)이나 구리(Cu)나 백금(Pt) (합금)재질로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 탄성접촉부는 본체(130)를 통과한 전선(100)과 포지셔너(110)를 통과한 전선(100)이 다른 선상에 위치되도록 포지셔너(110)를 강제 이동시키는 과정에서 포지셔너(110)와 성형가이드(120)(또는 본체(130)) 사이에 형성된 절곡부(140)일 수 있다. 즉, 상기 절곡부(140)는 탄성접촉부가 형성될 부분의 포지셔너(110)를 성형물로부터 일정거리 상부로 수직으로 이격시킨 다음 수평이동시켜 형성된다. 여기서 포지셔너(110)의 수직 이격거리는 상기 전선(100)의 굵기, 오버드라이브(over drive)의 양과 함께 상기 탄성 접촉부의 수명과 접촉압력을 결정하는 중요한 요소이기 때문에 적용하고자 하는 규격에 따라 다르게 선정되어야 할 것이다.

그리고, 상기 포지셔너(110)에는 이격된 포지셔너(110)의 위치를 고정시키기 위하여 성형가이드(120)에 체결되는 이격볼트(150)가 고정되고, 상기 성형가이드(120)에는 상기 이격볼트(150)의 체결정도를 제한하는 이격홈(160)이 형성된다.

이후, 상기 포지셔너(110)에 통과된 상기 전선(100)은 일정한 길이로 절단되고 절단된 전선(100)의 단부를 연마 작업을 통해 정밀하게 가공하여 핀(pin)으로 만든다.

한편, 상기 탄성접촉부는 포지셔너(110)와 포지셔너(110)의 상부에 수평상태로 이격된 별도의 개별포지셔너(170) 사이에 형성된 절곡부(180)일 수 있다. 상기 절곡부(180)는 전선(100)의 단부에 일정거리를 두고 미리 형성되며, 전선(100)의 단부는 개별포지셔너(170)를 통과하여 외부로 노출된다. 이 경우, 상기 개별포지셔너(170)는 성형가이드(120)(또는 포지셔너(110))상에 고정된 이격지지편(190)에 의해 양측이 수평상태로 접착 고정된다.

도 1은 종래의 전기커넥터의 일례를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전기커넥터의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 전기커넥터의 분해사시도.

도 4는 본 발명에 따른 전기커넥터의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 5a 및 5b는 각각 도 4에 따른 사용상태 단면도로서, 도 5a는 상기 전선의 양단에 패드를 형성시키고 인터포저와 접촉된 상태를 나타내며, 도 5b는 상기 전선의 일측을 전선 그대로의 상태로 노출시켜 인쇄회로기판에 솔더링 한 상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 전기커넥터의 다른 실시예를 나타내는 사시도로서, 전선의 중간부분이 외부로 노출되도록 한 상태를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 단면도로서 전선의 단부에 탄성접촉부가 형성된 상태를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...전선 111,121,122...관통공

110...포지셔너 120...성형가이드

130...본체 140,180....절곡부

150...이격볼트 160...이격홈

170...개별포지셔너 190...이격지지편

Claims (8)

1. 전기,전자 부품에 대한 전기적 연결을 위해 인쇄회로기판 상호간의 연결이나인쇄회로기판과 소켓의 연결 또는 인쇄회로기판과 프로브핀 등의 부착물을 연결하기 위한 전기커넥터에 있어서,

   전기적 신호를 전달하기 위해 일측을 가공하여 패드로 만든 전선;

   상기 전선이 통과하도록 일정형상의 내부공간을 제공하는 성형가이드; 및

   상기 성형가이드의 내부공간으로 주입된 성형재가 성형되어 이루어짐으로써 상기 전선을 고정시켜 주는 본체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기커넥터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 성형가이드에는 상기 전선이 정확한 좌표에 위치되도록 전선의 단부를 노출시키는 관통공이 형성된 포지셔너가 더 결합된 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 성형가이드는 전선이 정확한 좌표에 위치되도록 전선의 단부를 노출시키는 관통공이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전선은 본체로부터 노출된 양단부에서 각기 다른 피치를 가지도록 배치된 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 성형재는 에폭시 수지나 주조용 세라믹인 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전선의 일단 또는 양단에 형성된 탄성접촉부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기커넥터.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 탄성접촉부는 본체를 통과한 전선(100)과 포지셔너를 통과한 전선이 다른 선상에 위치되도록 포지셔너를 강제 이동시키는 과정에서 포지셔너와 성형가이드(또는 본체) 사이에 형성된 절곡부인 것을 특징으로 하는 전기커넥터.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 탄성접촉부는 포지셔너와 포지셔너의 상부에는 수평상태로 이격되게 설치된 별도의 개별포지셔너 사이에 형성된 절곡부인 것을 특징으로 하는 전기커넥터.

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