KR20120082228A - 통신 커넥터 및 그 통신 커넥터의 표면처리방법 - Google Patents

통신 커넥터 및 그 통신 커넥터의 표면처리방법 Download PDF

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노병호
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주식회사 텔콘
문용환
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Abstract

본 발명은 통신 커넥터 및 그 통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것으로, a) 통신 커넥터의 표면에 청화동 소재의 하지층을 도금하는 단계와, b) 상기 하지층의 상부에 아연이 60 내지 74wt%, 니켈이 26 내지 40wt% 포함된 아연-니켈 합금을 도금하여 표면도금층을 형성하는 단계를 포함하여, 통신 커넥터의 표면에 도금된 청화동 하지층과, 상기 청화동 하지층의 상부에 도금된 주석 60 내지 74wt%, 니켈 26 내지 40wt%를 포함하는 주석-니켈 합금층인 표면도금층을 포함하는 통신 커넥터를 제조한다. 이와 같은 본 발명은 하지층의 상에 주석-니켈 합금으로 도금을 수행하여 상대적으로 저가격으로 우수한 내식성과 IMD 특성을 가지는 도금층을 제공함으로써, 통신 커넥터의 성능 저하를 방지함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

통신 커넥터 및 그 통신 커넥터의 표면처리방법{Telecommunication connector and plating method for telecommunication connector}
본 발명은 통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저비용으로 통신 커넥터의 내식성 및 IMD특성을 향상시킬 수 있는 통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신에 대한 수요가 급증함에 따라 통신시스템의 고속?대용량화가 가속되고 있으며, 휴대폰, PCS, 위성통신, IMT-2000 등의 다양한 영역에서 그 수요가 급증하고 있다.
이와 같이 기존에 사용하지 않았던 고주파 영역의 통신이 확산되면서 마이크로파 통신에 필요한 이동통신 중계기, 안테나, 그리고 RF 부품의 수요가 확대되고 있다.
상기 중계기, 안테나에 사용되는 RF 부품 중 하나인 통신 커넥터는 주요 장치들 간의 케이블 및 시스템간 연결에 직접 사용되며, 커넥터의 경우 비선형성이 발생하면, S/N(signal to noise ratio)의 저하, 유효전력의 감소, 혼신의 발생 및 통화 품질의 저하, 통신중단 등의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 커넥터에 비선형성이 발생하는 이유로는 이종의 금속재가 접촉하거나, 코로나방전에 의해 발생되는 고전계에 의한 플라즈마 효과, 자성체 금속에 의한 자기적 비선형, 고전류의 밀도, 소자간의 느슨한 접촉, 부적합한 표면처리, 커넥터 내의 부산물 등을 들 수 있다.
이와 같이 고주파 통신에서 통화품질과 용량에 큰 영향을 미치는 PIMD를 해결하는 기술을 갖는 커넥터의 개발을 위하여 구리 및 구리합금 등의 원소재 상태로 사용하는 것이 아니라 자성체 금속재가 아닌 도금을 표면처리 함으로써 이러한 문제점을 일부 극복할 수 있다.
일반적으로 RF 커넥터는 이동통신 시스템의 각종 부품이나 장치들을 연결하기 위한 수단으로 사용되며, 그 용도와 성능에 따라서 다종 다양한 방식들이 적용되고 있다. RF 커넥터의 구성을 살펴보면 내부에 구비되는 선로, 대향하는 커넥터에 접속하기 위하여 그 일측면에 커넥터 몸체와 상기 커넥터 몸체의 타측면에 돌출되게 설치된 외부도체, 상기 외부도체의 내부에서 외부로 돌출하게 구비되어 동축케이블 또는 인쇄회로기판에 접속하기 위한 내부도체, 및 상기 외부도체와 내부도체의 사이에 채워진 유전체로 구성된다.
RF 커넥터는 제품의 형상과 구조가 복잡하다. 특히 제품의 기밀유지를 위해 나사부가 많은 것이 특징이다. 이러한 제품을 전기도금한다면 균일성과 평활성이 우수한 도금을 얻기가 매우 어렵다. 특히 내부 도금면의 경우 전기도금을 한다면 균일 전착성의 저하로 인해 도금두께가 균일하지 못한 현상이 발생한다.
이러한 경우 RF 커넥터의 주요 특성인 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 특성에 영향을 미치게 되므로 균일한 도금층의 형성이 대단히 중요하다.
현재까지 이동통신 시스템에 사용되는 커넥터의 표면처리는 대부분 하지도금, 전해 또는 무전해 니켈도금을 행한 후, 변색방지층을 후처리하여 형성하는 형태를 취하고 있다.
그러나, 무전해 니켈 도금의 경우 솔더링(soldering) 특성이 나쁘며, 가스 시험과 염수 분무시험에서 변색 및 부식현상이 발생하는 단점이 있으며, 전해 니켈 도금의 경우에는 균일한 도금이 이루어지지 않기 때문에 상기 언급한 통신이상의 원인이 될 수 있다.
즉 RF 커넥터가 설치되는 지역이 공기중에 염분을 많이 포함하고 있는 바닷가나 각종 가스가 배출되는 공업지역에서 표면이 검게 변색되며, 솔더링 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.
이와 같은 니켈 도금의 문제점을 해결하기 위하여 함침 코팅층을 형성하는 경우가 있으나, 이는 공정이 복잡하며, 상기 언급한 전해 또는 무전해 니켈 도금에 비하여 8배 이상의 비용이 증가하게 된다.
또한, 금도금 또는 은도금을 수행하는 경우 우수한 IMD 특성을 얻을 수 있으나, 제조비용이 많이 들고, 특히 원재료의 가격 기복이 심하여 원활한 수급이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 은도금 대비 4배 가량 저비용이며, 원자재의 가격 변동이 거의 없어 수급이 용이한 재료를 사용하여, 통신 커넥터의 내식성을 향상시킴과 아울러 PIMD 특성을 향상시킬 수 있는 통신 커넥터 및 통신 커넥터의 표면처리방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 통신 커넥터의 표면처리방법은, a) 통신 커넥터의 표면에 청화동 소재의 하지층을 도금하는 단계와, b) 상기 하지층의 상부에 아연이 60 내지 74wt%, 니켈이 26 내지 40wt% 포함된 아연-니켈 합금을 도금하여 표면도금층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명 통신 커넥터는, 통신 커넥터의 표면에 도금된 청화동 하지층과, 상기 청화동 하지층의 상부에 도금된 주석 60 내지 74wt%, 니켈 26 내지 40wt%를 함유하는 주석-니켈 합금층인 표면도금층을 포함한다.
본 발명은 하지층의 상에 주석-니켈 합금으로 도금을 수행하여 상대적으로 저가격으로 우수한 내식성과 PIMD 특성을 가지는 도금층을 제공함으로써, 통신 커넥터의 성능 저하를 방지함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터의 표면처리방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터의 일부 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 주석-니켈 합금인 표면도금층이 도금된 통신 커넥터와 종래의 통신 커넥터를 염수 시험한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 주석-니켈 합금인 표면도금층이 도금된 통신 커넥터와 종래의 통신 커넥터를 PIMD 특성을 비교한 사진이다.
도 5은 본 발명에 따른 주석-니켈 합금인 표면도금층이 도금된 통신 커넥터와 종래의 통신 커넥터의 신호손실을 비교한 사진이다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터의 표면처리 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터의 표면처리방법은, 통신 커넥터에서 이물질 및 유기물을 제거하고 세척하는 단계(S110)와, 상기 이물질 및 유기물이 제거된 통신 커넥터를 전해탈지시키고, 세척하는 단계(S120)와, 상기 전해탈지된 통신 커넥터의 산화피막을 제거하고 세척한 후, 활성화 처리하고 세척하는 단계(S130)와, 상기 활성화 처리된 통신 커넥터의 표면을 하지도금하는 단계(140)와, 상기 하지도금된 통신 커넥터를 중화시키고 세척하는 단계(S150)와, 상기 중화된 통신 커넥터의 하지도금층 상부에 주석니켈합금을 도금하여 표면도금층을 형성하는 단계(S160)와, 상기 표면도금층의 표면을 변색방지처리하고 세척하는 단계(S170)를 포함하여 구성된다.
이후의 공정에서는 세척 후, 에어로 건조하여 표면처리를 완료할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, S110단계에서는 수입검사를 통과한 통신 커넥터들의 표면처리를 위하여 이물질 및 유기물제거를 위한 침지탈지를 수행한다.
이와 같은 침지탈지에 사용되는 용액은 인산소다 10g/l와 규산소다 30g/l의 혼합용액에 약 10 내지 15분 동안 침지시켜 처리한다. 이때 인산소다와 규산소다 혼합용액의 온도는 40 내지 60℃로 한다.
상기 S110단계에서는 동일한 침지 조건을 수 차례 반복하여 통신 커넥터의 표면에서 이물질 및 유기물을 제거할 수 있으며, 상기 인산소다 및 규산소다 혼합용액으로 탈지 처리한 후, 50cc/l의 BFC-90용액에 5 내지 10분간 침지시켜 이물질 및 유기물을 제거할 수 있다.
그 다음, 다단의 수세(水洗)조에서 단계별로 세척한다.
그 다음, S120단계에서와 같이 상기 침지탈지로 이물질 및 유기물이 제거된 통신 커넥터를 전해 탈지시킨다.
이때 전해 탈지는 음극탈지조에서 음극통전탈지를 통해 이루어지며, 이는 농도가 120g/l인 청화소다 수용액에서 1 내지 2분 동안 진행한다. 이때의 온도는 상온이다.
그 다음 다단의 수세조에서 단계별로 세척한다.
그 다음, S130단계에서는 상기 전해 탈지된 통신 커넥터를 산활성화조에 1 내지 2분 동안 넣어 산화피막을 제거한다. 즉, 10wt%의 황산을 90wt%의 물에 희석한 용액에 상기 전해 탈지된 통신 커넥터를 침지시켜 그 표면에 형성된 산화피막을 제거한다.
그 다음, 다단의 수세조에서 다시 단계별로 세척한다.
그 다음, S140단계에서는 하지층의 형성을 위해 청화동을 도금한다. 이는 동도금조에 40 내지 65g/l의 시안화소다, 20 내지 50g/l의 시안화동, 5 내지 20g/l의 가성소다가 혼합된 도금액에서 도금된다. 이때의 도금 조건은 45 내지 60℃에서 2 내지 3분 동안 이루어지도록 한다.
첨가제로서 탄산소다 10 내지 20g/l, 로셀염 20 내지 60g/l를 첨가할 수 있다.
이때 도금되는 하지층은 시안화 제1동(CuCN) 43wt%와 시안화나트륨(NaCN) 57wt%를 포함하는 청화동도금층이다.
그 다음, 다단의 수세조에서 순차적으로 세척한다.
그 다음 S150단계에서는 상기 하지층이 형성된 통신 커넥터를 중화시킨다. 상기 도금과 세척과정에서 산화피막이 발생할 수 있으며, 표면의 알칼리액을 중화시키기 위하여 10% 황산 수용액에 그 통신 커넥터를 30 내지 40초 동안 침지시킨다. 이때의 공정온도는 상온이다.
그 다음, 다단의 수세조에서 순차적으로 세척한다.
그 다음, S160단계에서는 상기 중화된 통신 커넥터의 하지 도금층 상부에 주석-니켈 합금을 도금하여 표면도금층을 형성한다.
이때 주석-니켈 합금의 도금은 200 내지 350g/l의 염화니켈, 40 내지 65g/l의 염화주석, 30 내지 65g/l의 산성불화암모늄, 10 내지 100ml/l의 염산수용액의 도금액에서 도금되며, 첨가제로서 50 내지 120ml의 폴리아민을 첨가한다.
이와 같은 도금액에서 도금되는 표면도금층은 주석 60 내지 74wt%와 니켈 26 내지 40wt%가 함유된 주석-니켈 합금이다.
상기 도금되는 주석-니켈 합금층인 표면도금층의 도금두께를 측정하면서 적당한 두께로 도금되었으면 다단의 수세조에서 세척한다.
이러한 표면도금층은 우수한 내식성과 PIMD 특성을 나타내며, 그 실험결과는 이후에 보다 상세히 설명한다.
그 다음, S170단계의 변색방지처리 및 세척을 실시할 수 있다. 상기 표면도금층의 표면을 5 내지 10% 농도의 CR-102로 40 내지 60초 동안 처리하여 표면도금층의 변색을 방지한다. 이때 공정온도는 상온으로 한다.
변색방지처리가 되면 다단의 수세조에서 단계적으로 세척한다.
이후의 공정에서는 에어로 건조시킨 후 최종검사를 통해 통신 커넥터의 도금의 불량 여부를 확인하게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터의 일부 단면 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 커넥터는, 통신 커넥터의 표면인 소재층(10)의 상부에 하지층(20) 및 표면도금층(30)이 순차적으로 적층되어 구성된다.
상기 하지층(20)은 앞서 상세히 설명한 바와 같이 청화동이며, 그 하지층(20)의 상부에 위치하는 표면도금층(30)은 앞서 설명한 바와 같이 주석이 60 내지 74wt%, 니켈이 26 내지 40wt%가 혼합된 주석-니켈 합금이다.
도 3은 본 발명에 따른 상기 주석-니켈 합금인 표면도금층(30)이 도금된 통신 커넥터와 종래의 통신 커넥터를 염수 시험한 사진이다.
도 3을 참조하면 본 발명에 따른 통신 커넥터는 총 720시간 동안 시험한 결과 표면도금층(30)이 부식되지 않고 원래의 표면 상태를 유지함을 알 수 있다.
이에 반해 종래의 통신 커넥터는 336시간이 경과하면서 표면에 부식이 발생하며, 이러한 부식에 의하여 품질이 현저하게 저하된다.
도 4는 본 발명 통신 커넥터의 PIMD 특성 데이터와 종래 통신 커넥터의 IMD 특성 데이터를 비교한 사진이다.
도 4에서 본 발명과 종래 제품을 각각 비교하면, 본 발명의 통신 커넥터의 IMD 특성은 CDMA 주파수 대역에서 160dBc이상이며, 종래 통신 커넥터의 IMD 특성은 동일 주파수 대역에서 160dBc이상을 나타내어 PIMD 특성이 본 발명품 동등 이상임을 알 수 있다.
또한, 도 5는 본 발명과 종래 통신 커넥터의 RF신호손실을 측정 비교한 사진이다.
도 5의 본 발명과 종래 통신 커넥터의 RF신호손실을 비교하면 본 발명 통신 커넥터의 신호손실과 종래 통신 커넥터의 RF신호손실 모두 26.4dB 이상으로 동등 이상임을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 보다 저가격인 주석-니켈 합금으로 표면도금층(30)을 형성하여, 제조비용을 절감함과 아울러 내식성을 향상시키며, 주파수의 신호손실 및 PIMD 특성이 동등 이상인 우수한 통신 커넥터를 제조할 수 있다.
10:소재 20:하지층
30:표면도금층

Claims (5)

  1. a) 통신 커넥터의 표면에 청화동 소재의 하지층을 도금하는 단계; 및
    b) 상기 하지층의 상부에 아연이 60 내지 74wt%, 니켈이 26 내지 40wt% 포함된 아연-니켈 합금을 도금하여 표면도금층을 형성하는 단계를 포함하는 통신 커넥터의 표면처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계의 표면도금층은,
    200 내지 350g/l의 염화니켈, 40 내지 65g/l의 염화주석, 30 내지 65g/l의 산성불화암모늄, 10 내지 100ml/l의 염산수용액의 도금액에서 도금되는 것을 특징으로 하는 통신 커넥터의 표면처리방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표면도금층은,
    주석 60 내지 74wt%, 니켈 26 내지 40wt%를 포함하는 주석-니켈 합금층인 것을 특징으로 하는 통신 커넥터의 표면처리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    40 내지 65g/l의 시안화소다와 20 내지 50g/l의 시안화동, 5 내지 20g/l의 가성소다가 혼합된 도금액에서 도금되는 것을 특징으로 하는 통신 커넥터의 표면처리방법.
  5. 통신 커넥터의 표면에 도금된 청화동 하지층; 및
    상기 청화동 하지층의 상부에 도금된 주석 60 내지 74wt%, 니켈 26 내지 40wt%를 포함하는 주석-니켈 합금층인 표면도금층을 포함하는 통신 커넥터.
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