KR20180062926A - 동축의 플래너 스트레인 릴리프 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

단일의 전도성 플래너 금속 시트로부터 형성되는 마이크로클립 장치는 연장된 길이를 따라 정의되는 핀 리시버, 솔더 패들 및 브리지를 포함하는 부분들을 포함한다. 핀 리시버는 제1 및 제2 플래너 링을 포함하고 그리고 제1 링의 주변에서 제2 링의 주변으로 확장되는 스프링 바를 포함한다. 솔더 패들은 핀 리시버의 전도성 금속 시트 말단의 부분으로 구성되고, 브리지는 솔더 패들의 주변부로부터 제2 링으로 확장된다. 측면 밴드는 마이크로클립의 여러 부분을 활용하기 위해 전도성 플래너 금속 시트의 길이를 따라 증착된다.

Description

동축 대 평면 스트레인 완화 기기 및 방법{COAXIAL TO PLANAR STRAIN RELIEF APPLIANCE AND METHOD}
본 개시 내용의 기술 분야는, 전기적 상호접속부를 포함하며, 구체적으로, 무선 주파수 시스템에서 동축 대 평면 마이크로파 무신 주파수 상호접속부를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 주파수(RF) 회로는, 동축 전송 케이블의 내부 또는 중심 도체와 인쇄 배선 기판(PWB) 상에 배치되는 평면 엔티티(planar entity) 간의 상호접속부를 종종 필요로 한다. 예를 들어, 이러한 상호접속부는, 일반적으로 동축 케이블이 도전성 트레이스(conductive trace)가 있는 PWB를 포함하는 전자 모듈 또는 섀시에 진입하는 경우 이용된다.
내부 도체와 평면 엔티티 간의 전기적 상호접속부는 수많은 설계 문제를 야기할 수 있다. 부분적으로, 이것은 상호접속부의 전기적 및 기계적 성능에 대한 경쟁 요건 때문이다. 예를 들어, 상호접속부는, 이상적으로는, 일관된 전기적 주파수 응답을 갖는 전기 접속을 용이하게 한다. 그러나, 기계적 관점에서 볼 때, 상호접속부는, 제작이 용이해야 하며 저가의 반복가능 조립 공정이 가능해야 한다. 상호접속부 및 구현은, 패기지 설계에 있어서 이질적인 열팽창 계수(CTE) 물질들의 고유한 사용으로 인해 발생하는 서로 다른 열탄성 스트레인을 수용할 수 있어야 한다. 이러한 스트레인은 전기적 성능, 기계적 내구성, 및 상호접속부 수명에 악영향을 끼칠 수 있다.
평면형 인쇄 배선 기판 트레이스를 동축 전송선의 내부 도체에 접속하기 위한 종래의 솔루션은 다양한 방안을 포함하고 있다. 저속 주문형 부품의 경우, 동축 케이블의 중심 도체를 평면형 전송선 트레이스에 접속하도록 현장 성형(formed-in-place) 와이어 기기를 손으로 제작할 수 있다. 그러나, 이 방법은 노동 집약적이며, 동일한 주파수 응답을 나타내는 접속부를 지속적으로 제조하는 것이 어려울 수 있다. 다른 솔루션은 평면 엔티티와 동축 케이블의 중심 핀 사이에 기계로 형성된 와이어 또는 리본 본드를 포함하는 것이다. 그러나, 이러한 접근법들에는, 상당한 공정 변동이 수반될 수 있으며, 일반적으로 특수 마감재 및/또는 특수 가공 장비/공구가 필요하다. 가공 장비 및 특수 공구는, 소정의 상호접속 사이트에 물리적으로 접근하는 능력에 대하여 제한될 수 있어서, 잠재적인 RF 회로 설계 옵션을 제한할 수 있다. 와이어 또는 리본 본딩 방법도 번거로운 공정 개발 및 내구성 검증 테스트를 포함할 수 있다.
이러한 문제점에 대한 세 번째 대안은, 동축 케이블의 중심 도체와 평면 엔티티 간의 전기적 접속이 용이해지도록 성형 시트 금속 기기의 사용을 포함한다. 그러나, 이러한 목적으로 사용되는 종래의 시트 금속 기기는, 일관성 없는 공급자 제어 구조를 가질 수 있으며, 일반적으로 평면에서 원형으로의 복잡한 천이를 수반한다. 이러한 종래의 성형 금속 기기는 또한 내구성 및 공정 요건과 관련된 문제점을 나타낼 수 있다. 전통적인 가전 제품에서의 일관성 없는 형태 및 내재된 스트레인 완화의 부재로 인해, 내구성 문제가 종종 발생한다. 형태의 복잡성으로 인해, 특정한 응용분야에 맞도록 공급업체들을 이용하는 것이 제한된다. 통상적으로 시장에서 사용 가능한 도금 및 마감 구성은, 제품의 신뢰성을 보장하기 위해 소정의 설계 및 공정 상의 제약을 필요로 한다.
실시예들은, 동축 전송 소자의 중심 도체와 RF 회로의 평면 엔티티 간의 전기적 접속을 용이하게 하는, 쉽게 형성된 2차원 소형 기기(이하, 마이크로클립이라 칭함) 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 마이크로클립 기기는, 핀 리시버(pin receiver), 솔더 패들(solder paddle) 및 브리지(bridge)를 포함하는, 세장형 길이(elongated length)를 따라 획정된 부분들을 포함하는 단일 도전성 평면 금속 시트로부터 형성된다. 핀 리시버는, 제1 및 제2 평면형 링, 및 제1 링의 외주로부터 제2 링의 외주로 연장되는 스프링 바(spring bar)를 포함한다. 솔더 패들은 핀 리시버로부터 이격된 도전성 금속 시트의 일부로 구성되고, 브리지는 솔더 패들의 주변 부분으로부터 제2 링으로 연장된다.
도전성 평면 금속 시트는, 도전성 평면 금속 시트의 길이를 따라 배치된 복수의 측방향 굴곡부(lateral bend)를 포함한다. 제1 및 제2 링 평면에서 제1 및 제2 평면 링을 정렬시키도록 적어도 제1 굴곡부가 제공된다. 각 링 평면은, 링 평면들이 그들 사이에 미리 결정된 각도를 한정하도록 상이한 배향을 갖는다. 도전성 평면 금속 시트는, 또한, 제1 및 제2 링 평면을 횡단하는 패들 평면에서 솔더 패들을 배향시키는 적어도 제2 굴곡부를 갖는다.
제1 및 제2 평면 링은, 마이크로클립 기기의 링 축을 따라 중앙에 정렬된 제1 및 제2 링 애퍼처를 획정한다. 링 애퍼처는, 동축 전송 소자의 중심 도체에 연관된 도전성 금속 핀을 링 축과 정렬 상태로 수용하도록 구성된다. 특히, 핀 리시버의 적어도 일부는, 탄성적으로 변형되어 제1 및 제2 링 애퍼처를 통해 도전성 금속 핀의 삽입을 용이하게 하도록 구성된다.
또한, 실시예들은, 동축 전송 소자의 중심 도체와 RF 회로의 평면 엔티티 간에 전기적 상호접속부를 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 중심 도체를 포함하는 도전성 금속 핀을 인쇄 배선 기판(printed wiring board: PWB)의 주 표면으로부터 오프셋된 위치에 위치시키는 것을 포함한다. 도전성 금속 핀은 전술한 마이크로클립 기기를 사용하여 맞물려서(engaged) 전기적 접속부를 형성한다. 핀 리시버의 적어도 일부는 제1 및 제2 링 애퍼처 내의 도전성 금속 핀의 삽입을 용이하게 하도록 탄성 변형된다. 그 후, 제1 및 제2 링을 사용하여 링 축을 가로지르는 방향으로 도전성 금속 핀에 바이어스 힘(bias force)을 가하고, 이에 의해 도전성 금속 핀이 제1 및 제2 링에 삽입될 때 탄성 맞물림된다. 탄성 맞물림은, 링 축을 따라 정렬된 방향으로 링들을 서로 가압하는 압축력을 가함으로써 일시적으로 중단될 수 있다.
도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호가 동일한 항목을 나타내는 이하의 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.
도 1은 중심 도체를 갖는 동축 전송 소자를 이해하는 데 유용한 도면이다.
도 2는 RF 섀시 내의 PWB 상에 배치된 평면 엔티티에 도전성 금속 핀을 접속하도록 마이크로클립 상호접속부의 일 실시예를 사용하는 방법을 이해하는 데 유용한 도면이다.
도 3은 마이크로클립의 일 실시예를 이해하는 데 유용한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 실시예의 마이크로클립의 측면도이다.
도 5는 마이크로클립의 대체 실시예의 측면도이다.
본 명세서에 일반적으로 기술되고 첨부된 도면에 도시된 실시예들의 구성요소들은 다양한 상이한 구성으로 배열되고 설계될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 도면들에 나타낸 다양한 실시예에 대한 이하의 더욱 상세한 설명은 본 개시 내용의 범위를 제한하려는 것이 아니라 단지 다양한 실시예를 대표하는 것이다. 실시예들의 다양한 양태가 도면에 제시되어 있지만, 도면은 특정하게 언급하지 않는 한 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 마이크로클립 기기는 동축 전송 소자의 중심 도체와 RF 회로의 평면 엔티티 간의 전기적 접속을 용이하게 한다. 마이크로클립 기기는 종래의 중심 도체 접속 방법 및 접속 장치에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 마이크로클립 기기는, 제조된 부품 로트들 간에 일관성이 높고 반복가능한 힘의 결정량으로 도전성 금속 핀을 잡는다. 마이크로클립 기기는 저가의 2차원 제조 방법을 사용하여 표준 재료로 쉽게 제조될 수 있다. 이는 마이크로클립 기기가 경제적이며 다양한 회로/시스템 구조에 쉽게 적응될 수 있음을 의미한다. 이러한 다양한 형상에는, 중심 도체 핀 지름, 스트레인 완화를 위한 다양한 요건, 및 다양한 회로 기판 오프셋이 포함될 수 있다. 또한, 부품의 고도로 반복가능한 형상은, 일관된 신호 성능을 용이하게 하고 예측가능한 설치 결과를 산출한다. 이하에서는 마이크로클립 기기의 다양한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
RF 회로에서는, 때로는 동축 신호 전송 소자로부터 PWB 상에 배치된 평면 도전성 트레이스와 같은 평면 엔티티로의 천이를 행할 필요가 있다. 평면 도전성 트레이스는, 전송선일 수도 있고 및/또는 PWB 상에 배치된 회로 구성요소에 대한 접속부를 형성할 수도 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 동축 신호 전송 소자(100)는 절연 물질(108)에 의해 둘러싸인 중심 도체(105)로 이루어진다. 도전성 금속 차폐부(104)는 절연 물질(108) 주위에 배치된다. 일부 상황에서, 동축 신호 전송 소자는, 또한, 도전성 금속 외피부(sheath)의 외부 주위에 배치된 보호 외측 외피부(102)를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 참조되는 바와 같이, 동축 전송 소자라는 용어는, 세장형 동축 케이블 및/또는 동축 RF 커넥터의 일부를 지칭할 수 있다.
동축 신호 전송 소자가 PWB 상의 평면 도전성 트레이스로 천이될 때, 동축 신호 전송 소자에 연관된 중심 도체는 PWB 상에 배치된 도전성 금속 트레이스에 전기적으로 접속되어야 한다. 이러한 상황은, RF 섀시의 벽(208)의 애퍼처(209)를 통해 돌출되는 도전성 금속 핀(206)을 도시하는 도 2에 도시되어 있다. 도전성 금속 핀(206)은 동축 신호 전송 소자의 중심 도체(105)에 전기적으로 접속되어 있다. 예를 들어, 도전성 금속 핀(206)은, 동축 케이블의 세장형 길이로 중심 도체(105)의 노출된 단자 단부를 포함할 수도 있다. 이러한 상황에서, 노출된 중심 도체는, 도전성 금속 핀(206)을 형성하도록 중심 도체 상에 배치된 도전성 금속 캡(107)을 포함할 수도 있다. 대안으로, 도전성 금속 핀(206)은 동축 커넥터 형태로 동축 신호 전송 소자에 연관된 중심 도체일 수도 있다. 이러한 커넥터는 세장형 길이의 동축 전송선 케이블의 단자 접속을 용이하게 하도록 제공될 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, PWB(202)는, 자신의 표면 상에 배치된 도전성 금속 패드(204)를 포함한다. 금속 패드(204)는, 도전성 금속 핀(206)이 애퍼처(209)를 통해 돌출되는 위치에 인접한다. 도전성 금속 패드(204)는 도전성 금속으로 형성된 평면 엔티티이다. 이처럼, 평면 엔티티는, RF 전송선의 일부를 포함할 수 있고 및/또는 PWB 상에 배치된 다른 회로 구성요소에 대한 전기적 접속부를 형성할 수도 있다. 명료함을 위해, 다른 회로 구성요소에 대한 이러한 접속부를 형성하는 회로 트레이스는 도 2에서 생략되어 있다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 도전성 금속 핀들(206) 중 하나 이상과 도전성 금속 패드(204) 간의 전기적 접속부는 하나 이상의 마이크로클립 기기(210)에 의해 확립된다. 마이크로클립 기기는 아래에서 더욱 자세히 설명한다.
다양한 실시예는 본 명세서에서 동축 신호 전송 엔티티에 연관된 도전성 금속 핀들 간의 접속을 용이하게 하는 것으로서 설명되지만, 실시예들이 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 상황에서, 도전성 금속 핀은 동축 이외의 구조를 갖는 전기 신호 전송 경로에 연관될 수 있다.
일 양태에 따른 마이크로클립 기기(310)의 일 실시예의 확대도가 도 3에 도시되어 있다. 마이크로클립 기기(310)는 링 축(311)의 길이와 정렬된 방향으로 연장되는 단일 도전성 평면 금속 시트(301)로 구성된다. 마이크로클립 기기는 자신의 세장형 길이를 따라 획정된 다양한 부분을 포함한다. 이러한 부분들은 핀 리시버(305), 솔더 패들(320), 및 브리지(318)를 포함한다. 도전성 평면 금속 시트는 열처리된 베릴륨 구리와 같은 적합한 금속으로 구성될 수 있다. 금, 은, 및 솔더와 같은 다양한 유형의 금속 및/또는 합금 도금이 금속 시드의 부분들 상에 배치될 수 있다.
평면 금속 시트(301)의 두께는 구체적인 설계 요건에 따라 다소 가변될 수 있다. 그러나, 예시적인 두께는 약 0.0005인치 내지 0.008인치 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 시트의 두께는 0.001인치 내지 0.003인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서는, 0.002인치의 두께를 갖는 열처리된 베릴륨 구리 시트가 사용될 수 있다. 마이크로클립 기기(310)의 다양한 부분(305, 318, 320)은 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 예시적인 가공 단계는, 시트 금속 제조에 일반적으로 적용가능한 포토-에칭, 스탬핑, 및/또는 다른 유형의 2차원 제조 방법을 포함할 수 있다. 그러나, 마이크로클립의 평면 설계에 의해, 복잡한 금속 성형 및 툴링은 필요하지 않다.
핀 리시버(305)는 스프링 바(314)와 일체로 형성된 제1 및 제2 평면 링(312, 316)으로 구성된다. 스프링 바(314)는 제1 링의 외주로부터 제2 링의 외주까지 연장된다. 일 양태에 따르면, 스프링 바의 길이를 따라 한정된 중심선(C1)은 링 축 (311)과 정렬될 수 있다. 또한, 중심선(C1)은, 제1 및 제2 평면 링의 내측 링 외주(332, 334)에 의해 한정되는 제1 및 제2 내경 반경선(R1, R2)과 정렬될 수 있다. 이에 따라, 일부 실시예에서, 스프링 바의 중심선은 대체로 제1 및 제2 평면 링에 접선으로 한정되는 평행 접선(T1, T2)에 수직인 또는 법선인 방향으로 연장된다. 스프링 바의 측방향 폭(c)은, 후술하는 바와 같이 도전성 금속 핀(306)의 탄성 맞물림을 용이하게 하도록 원하는 강성 및/또는 스프링율을 달성하도록 선택된다. 일부 실시예에서, 스프링 바의 측방향 폭(c)은 제1 및 제2 평면 링(312, 316)의 직경 2*R1 및/또는 2*R2보다 작도록 선택될 수있다.
제1 및 제2 평면 링(312, 316)은 제1 및 제2 링 애퍼처(333, 335)를 한정하는 유사한 구조를 가질 수 있다. 링 애퍼처는 도전성 금속 핀을 링 축과 정렬된 상태로 수용하도록 구성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 링 애퍼처(333, 335)는 링 축(311)을 따라 중심에 정렬될 수 있다. 링 애퍼처의 각 내경 R1과 R2는 같을 수 있다. 내경 R1 및 R2는, 유리하게, 제1 및 제2 평면 링(312, 316)에 의해 한정된 애퍼처(333, 335)가 도전성 금속 핀(306)의 삽입을 수용하도록 선택된다. 도전성 금속 핀을 수용하기 위해, 내경 R1 및 R2는, 유리하게, 도전성 금속 핀(306)의 직경보다 약간 커서 핀이 애퍼처(333, 335) 내에 꼭 맞게 끼워지도록 선택될 수 있다. 이에 따라, 내경 R1 및 R2의 정확한 치수는 마이크로클립(310)을 위해 의도된 도전성 금속 핀(306)의 외경에 어느 정도 좌우된다.
각 평면 링은, 또한, 자신의 내경보다 큰 외경을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 평면 링(316)은 R2보다 큰 외경 R3을 갖는 것으로 도시되어 있다. R2와 R3 간의 차는 링 두께(g)를 정의한다. 일부 실시예에서, 링 두께(g)는 제1 및 제2 평면 링에 대해 동일할 수 있지만, 실시예가 이에 한정되지 않으며, 링 두께는 몇몇 상황에서 상이할 수 있다. 또한, 각 평면 링(312, 316)이 도전성 금속 핀 상에 소정의 스프링 바이어스 힘을 가하는 데 충분한 강성을 갖도록 각각의 경우의 링 두께가 유리하게 선택된다.
링 애퍼처(333, 335)는 원형 프로파일을 가질 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 평면 링(312, 316)은 링 축(311)을 따라 정렬될 때 도전성 금속 핀의 삽입 방향에 대해 약간 경사지거나 기울어지는 것을 관찰할 수 있다. 이에 따라, 일부 실시예에서는, 도전성 금속 핀의 삽입을 더욱 잘 수용하도록 완벽하게 둥글기보다는 타원 형상으로 애퍼처(333, 335)를 형성하는 것이 유리할 수 있다.
솔더 패들(320)은 핀 리시버(305)로부터 이격된 도전성 금속 시트(301)의 일부로 구성된다. 일부 실시예에서, 솔더 패들은 도시된 바와 같이 정사각형 또는 직사각형 프로파일을 가질 수 있다. 솔더 패들은 브리지(318)의 폭(d)에 비해 상대적으로 넓은 횡 폭(W)을 가질 수도 있다. 이러한 실시예에서, 마이크로클립 기기의 폭은 솔더 패들(320)로부터 브리지(318)로의 천이부(326)에서 어느 정도 테이퍼링될 수 있다. 솔더 패들(320)의 비교적 넓은 횡 폭은, 때때로 PWB 기판(302) 상에 배치된 도전성 평면 소자(304)와의 솔더링된 접속부의 기계적 및/또는 전기적 특징을 용이하게 하는 데 유용할 수도 있다. 또한, 실시예는 이에 한정되지 않으며, 솔더 패들(320)은 일부 상황에서 브리지(318)와 동일한 또는 브리지보다 좁은 횡 폭(W)을 가질 수 있다.
브리지(318)는 솔더 패들의 외주에 있는 천이부(326)로부터 제2 링(316)의 외주까지 연장된다. 브리지의 측방향 폭(d)은 제1 및 제2 평면 링(312, 316)의 직경보다 작도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 브리지(318)의 측방향 폭(d)은 스프링 바의 측방향 폭(c)과 동일할 수 있다. 폭(d)은, 또한, 각각의 제2 평면 링(316)의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 실시예는 이에 한정되지 않으며, 브리지의 측방향 폭 치수는, RF 회로의 다른 양태들에 간섭하지 않는다면 중요하지 않은 것으로 고려된다. 이러한 점에서, 브리지(318)는 소정의 스트레인 완화 기능을 수행한다는 점에 주목해야 한다.
일부 상황에서는, 소량의 도전성 금속 핀(306)의 편향 또는 이동이 링 축(311)에 대해 발생할 수 있다. 이러한 이동에 의해, PWB(302)에 대한 도전성 금속 핀(306)이 변위된다. 도전성 금속 핀의 이동은, 마이크로클립(310)에 부여될 것이며, 솔더 패들(320)과 도전성 평면 소자(304) 간의 전기적 접속에 손상을 잠재적으로 줄 수 있다. 그러나, 브리지(318)는, 비교적 얇은 시트 금속으로 형성되므로, 완벽하게 단단하지는 않다. 결과적으로, 브리지는, 도전성 금속 핀(306)과 도전성 평면 소자(304) 간에 발생할 수 있는 변위 또는 오정렬을 수용하도록 약간 변형되거나 구부러질 수 있는 능력을 갖는다. 전술한 바에 따르면, 브리지의 측방향 폭(d)은 너무 크게 형성되면 이러한 굽힘 능력에 악영향을 끼칠 수 있으므로 설계의 일부로서 고려되어야 한다는 것을 알 수 있다.
일 양태에 따르면, 브리지(318)의 길이를 따라 한정된 중심선(C2)은 중심선(C1) 및 링 축(311)과 공통 평면에 놓일 수 있다. 또한, 중심선(C2)은 제2 평면 링(316)에 의해 한정된 제2 반경 선(R2)과 정렬될 수 있다. 이와 같이, 중심선(C2)은 접선(T3)에 수직 또는 법선인 방향으로 연장될 수 있다. 접선(T3)은 제2 평면 링(316)에 접하고 T2에 대략 평행하다.
도전성 평면 금속 시트(301)는 도전성 평면 금속 시트의 길이를 따라 배치된 복수의 측방향 굴곡부를 포함한다. 이들 측방향 굴곡부는 링 축(311)의 방향을 가로지른다. 더욱 구체적으로, 측방향 굴곡부는 링 축(311)의 방향에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 이제 도 3 및 도 4를 참조해 보면, 측방향 굴곡부들은 제1 및 제2 링 평면(401, 402)에서 제1 및 제2 링을 정렬시키기 위한 적어도 제1 굴곡부를 포함하며, 각 링 평면은 서로 다른 배향을 갖고 이러한 링 평면들 간에 미리 결정된 각도(α)를 획정함을 관찰할 수 있다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 각도는 약 30도 내지 110도의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 링 축(311)을 따라 도전성 금속 핀(306)을 수용하도록 애퍼처(333, 335)가 충분히 정렬될 수 있다면 미리 결정된 각도(α)를 위한 다른 값도 가능하다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 링 평면(401, 402)에서 제1 및 제2 평면 링을 배향시키기 위해 2개의 측방향 굴곡부(321, 322)가 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 더 많거나 적은 굴곡부가 유사한 효과를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 도전성 금속 핀(506) 상에 배치된 마이크로클립(510)의 예시적인 실시예를 도시한다. 마이크로클립(510)은 마이크로클립(310)과 유사하지만, 제1 및 제2 링 평면(501, 502)에서 제1 및 제2 평면 링(512, 516)을 배향시키는 데 하나의 측방향 굴곡부(520)만이 사용된다.
도 3과 도 4에 도시한 실시예에서, 측방향 굴곡부(321, 322)는 각각의 링 평면과 스프링 바 사이의 각도 β1 및 β2를 각각 규정한다. 결과적으로, 각도 β1 및 β2는 조합하여 각도 α를 결정한다. 각도 β1 및 β2는 도 4에 도시된 바와 같이 동일하거나 같을 수 있으며, 이때, 스프링 바(314)는 링 축(311)에 평행한 방향으로 연장된다. 그러나, 실시예는 이에 한정되지 않으며, 일부 상황에서는, 각도 β1 및 β2가 서로 다를 수 있다. 또한, 각도 β1 및 β2가 각각 둔각으로서 형성되어 본 명세서에 기술된 바와 같이 도전성 금속 핀(306)의 탄성 맞물림을 용이하게 하는 것이 유리하다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 측방향 굴곡부(321, 322)는, 스프링 바가 링 축(311)과 정렬되어 링 축으로부터 거리 f만큼 이격되도록 접선(T1, T2)을 따라 각각 대략 정렬된다. 이는, 평면 링의 동작이 이러한 측방향 굴곡부에 의해 악영향을 받지 않음을 보장하면서 비교적 콤팩트한 설계를 갖는 마이크로클립을 제공한다. 그러나, 일부 상황에서는, 접선(T1 및/또는 T2)으로부터 오프셋되도록 측방향 굴곡부(321, 322) 중 하나 또는 둘 모두를 형성하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 측면 굴곡부(321, 322)는, 굴곡부가 스프링 바를 따라 더욱 가깝게 이격되도록 접선 중 하나 또는 양쪽으로부터 이격될 수 있다. 대안으로, 측방향 굴곡부는, 평면 링들 중 하나 또는 모두에 대한 침입이 링 애퍼처 내의 도전성 금속 핀의 삽입을 간섭하지 않거나 그 삽입을 방해하지 않는다면, 평면 링들 중 하나 또는 모두에 대하여 다소 침입할 수 있다.
복수의 측방향 굴곡부는, 제1 및 제2 링 평면(401, 402)을 가로지르는 패들 평면(403)에서 솔더 패들(320)을 배향시키기 위한 적어도 하나의 굴곡부(324)를 더 포함할 수 있다. 패들 평면(403)은, PWB(302)의 표면 상에 배치된 도전성 평면 소자(304)에 대한 접속을 용이하게 하기 위해 링 축(311)으로부터 오프셋될 수 있다. 일부 실시예에서는, 이를 위해 복수의 측방향 굴곡부가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 제1 및 제2 링 평면(501, 502)을 가로지르는 패들 평면(503)에서 솔더 패들을 배향시키기 위해 2개의 측방향 굴곡부(524, 525)가 사용되는 마이크로클립(510)의 일 실시예를 도시한다. 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 패들 평면은 링 축에 대해 변위될 수 있다. 변위의 크기 및 링 축에 대한 변위의 방향은 다양한 설계 인자에 의존한다. 예를 들어, 이러한 설계 선택은 도전성 금속 핀의 배치에 대한 예상 PWB 오프셋에 기초할 수 있다. 변위는, 또한, 스트레인 완화 및/또는 다른 회로 패키징 요건을 용이하게 하도록 선택될 수 있다.
본 명세서에 개시된 마이크로클립의 일 실시예에서, 핀 리시버의 적어도 일부는, 탄성 변형되어 제1 및 제2 링 애퍼처 내에 도전성 금속 핀의 삽입을 용이하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 도전성 금속 핀(306)의 삽입 동안의 스프링 바(314)의 탄성 편향은, 링 애퍼처 내의 핀 삽입을 용이하게 할 수 있고, 후속하여, 스프링 힘(341, 342)이 제1 및 제2 평면 링(312, 316)에 의해 도전성 금속 핀 상에 가해지는 것을 용이하게 할 수 있다. 핀 리시버는 스프링 바 및/또는 제1 및 제2 평면 링의 일부의 탄성 변형을 허용하도록 구성된다. 이러한 변형은 링 축(311)을 가로지르는 방향으로 제1 및 제2 링에 의한 바이어스 힘을 초래한다. 결과적으로, 도전성 금속 핀(306)은, 제1 및 제2 링에 삽입될 때, 제1 및 제2 평면 링의 내측 링 외주(332, 334)에 의해 확실하게 맞물릴 수 있다. 더욱 구체적으로, 일단 핀이 도시된 바와 같이 애퍼처(333, 335)에 삽입되면, 제1 및 제2 링 각각의 내측 링 외주는 도전성 금속 핀의 세장형 측벽(307)에 스프링 바이어스 힘(341, 342)을 가한다.
애퍼처(333, 335) 내의 도전성 금속 핀의 삽입을 용이하게 하도록, 핀 리시버(310)는, 제1 및 제2 평면 링을 방향(343, 344)으로 서로 가압하는 압축력에 응답한다. 이러한 동작은, 스프링 바 및/또는 제1 및 제2 평면 링의 일부의 편향을 일시적으로 수반할 수 있다. 이러한 편향은, 제1 및 제2 링 평면(401, 402) 사이의 각도(α)를 감소시켜 내측 링 외주(332, 334)에 의해 도전성 금속 핀에 가해지는 맞물림력을 정지시키거나 감소시킨다. 이에 따라, 이러한 방식으로 각도(α)가 감소되면, 도전성 금속 핀은 핀 리시버에 대하여 쉽게 삽입 및/또는 제거될 수 있다.
본 명세서에 개시된 마이크로클립(310, 510)의 실시예는, 또한, RF 회로의 동축 전송 소자의 중심 도체와 평면 엔티티(예를 들어, 도전성 평면 소자(304)) 간의 전기적 상호접속부를 제공하는 방법을 용이하게 한다. 이 방법은, 중심 도체를 포함하는 도전성 금속 핀(예를 들어, 도전성 금속 핀(306))을 인쇄 배선 기판(PWB)(302)의 주 표면으로부터 오프셋된 위치에 위치시키는 것을 포함한다. 이 오프셋은, 도 4를 참조하면 링 축(311)과 패들 평면(403) 사이의 거리 e로서 가장 잘 이해될 것이다. 도전성 금속 핀은, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 전기 접속부를 형성하도록 전술한 마이크로클립 기기를 사용하여 맞물린다.
일 양태에 따르면, 핀 리시버(305)의 적어도 일부는, 탄성 변형되어 제1 및 제2 링 애퍼처 내의 도전성 금속 핀(306)의 삽입을 용이하게 한다. 그 후, 제1 및 제2 평면 링을 사용하여 링 축(311)을 가로지르는 방향으로 도전성 금속 핀에 바이어스 힘(341, 342)이 인가된다. 이에 따라, 도전성 금속 핀은 제1 및 제2 링에 삽입될 때 탄성 맞물림된다. 이 방법은, 또한, 핀 리시버에 의해 도전성 금속 핀을 그의 맞물림으로부터 해제하는 단계를 수반할 수 있다. 탄성 맞물림은 평면 링을 서로를 향해 가압하는 압축력을 가함으로써 일시적으로 방해받을 수 있어서, 링은 링 축을 따라 정렬된 방향(343, 344)으로 회동하거나 구부러진다.
본 명세서에 개시된 마이크로클립의 실시예는, (동축 신호 소자의 중심 도체와 같은) 도전성 금속 핀을 PWB 상에 배치된 평면 엔티티에 접속하는 데 사용되는 종래의 클립 및 방법에 비해 많은 이점을 갖는다. 부품의 평평한 또는 평면 구조는, 간단한 툴링을 사용하여 쉽게 제작되고 열처리될 수 있다. 마이크로클립은 간단한 접힘부를 갖는 다수의 평면 섹션으로서 형성되기 때문에, 예측 가능한 형상을 산출하기 위해 저렴한 1차원 성형 공정이 적용될 수 있다. 이러한 저비용 제조 방법을 사용하면, 제조 변동을 피하고 단일 공급업체 소싱의 필요성을 피하면서 부품을 여러 공급업체가 쉽게 제조할 수 있다. 그 결과, 일관성 있는 피로 성능과 예측 가능한 설치 결과가 얻어진다. 결과 부품으로부터 도전성 금속 핀에 가해지는 힘은, 결정적이며, 탄성 변형에 기초하므로 정밀하게 제어될 수 있다. 또한, 이 설계는, 다양한 핀 직경, 스트레인 완화 요건, 및 도전성 금속 핀 축에 대한 PWB 오프셋에 관련된 다양한 형상에 쉽게 적응된다. 마지막으로, 평면 링의 대향 면들에 압축력을 가함으로써 마이크로클립을 쉽게 설치하고 제거할 수 있다.
본 명세서에 개시된 마이크로클립의 또 다른 이점은 전기적 성능 특성에 관한 것이다. 컴퓨터 모델링은, 유사한 목적을 위해 사용된 종래의 마이크로클립 설계와 비교할 때, 본 명세서에 개시된 실시예가 삽입 손실 및 반사 손실에 대해 동등하거나 더욱 우수한 RF 성능을 갖는다는 것을 보여준다. 이에 따라, 부품은 현재 유사한 목적으로 사용되는 종래의 상호접속 설계의 대체품으로서 기능할 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "실시예" 또는 유사한 언어는, 표시된 실시예와 관련하여 설명된 구체적인 특징부, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시 예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예에서", "실시예에서", 및 유사한 언어라는 문구는 모두 동일한 실시예를 지칭할 수도 있지만 반드시 그런 것은 아니다.
실시예가 하나 이상의 구현예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 통상의 기술자는, 본 명세서 및 첨부 도면을 읽고 이해하는 경우 균등한 변경 및 수정을 행할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예의 폭과 범위는 전술한 실시예들 중 임의의 실시예에 의해 한정되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위 및 그 균등물에 따라 정의되어야 한다.

Claims (10)

  1. RF 회로의 평면 엔티티(planar entity)와 동축 전송 소자의 중심 도체 간의 전기적 접속을 용이하게 하는 마이크로클립 기기(microclip appliance)로서,
    세장형 길이(elongated length)를 따라 획정된 부분들을 포함하는 단일 도전성 평면 금속 시트로서, 상기 부분들은 핀 리시버(pin receiver), 솔더 패들(solder paddle) 및 브리지(bridge)를 포함하는, 상기 단일 도전성 평면 금속 시트를 포함하되,
    상기 핀 리시버는, 제1 평면 링과 제2 평면 링, 및 상기 제1 평면 링의 외주로부터 상기 제2 평면 링의 외주까지 연장되는 스프링 바(spring bar)로 구성되고,
    상기 솔더 패들은, 상기 핀 리시버로부터 이격된 상기 도전성 금속 시트의 일부를 포함하며,
    상기 브리지는 상기 솔더 패들의 외주 부분으로부터 상기 제2 평면 링까지 연장되고,
    상기 도전성 평면 금속 시트는, 상기 도전성 평면 금속 시트의 길이를 따라 배치된 복수의 측방향 굴곡부(lateral bend)를 내부에 포함하며, 상기 복수의 측방향 굴곡부는,
    제1 및 제2 링 평면에 상기 제1 및 제2 평면 링을 정렬시키기 위한 적어도 제1 굴곡부로서, 각각의 제1 굴곡부는 서로 다른 배향을 갖고 상기 제1 및 제2 링 평면 사이에 미리 결정된 각도를 획정하는, 상기 적어도 제1 굴곡부, 및
    상기 제1 및 제2 링 평면을 가로지르는 패들 평면에 상기 솔더 패들을 배향시키기 위한 적어도 제2 굴곡부를 포함하는, 마이크로클립 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 평면 링 및 제2 평면 링은, 상기 마이크로클립 기기의 링 축을 따라 중심에 정렬되는 제1 링 애퍼처(ring aperture) 및 제2 링 애퍼처를 획정하는, 마이크로클립 기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 링 애퍼처들은 상기 중심 도체에 연관된 도전성 금속 핀을 상기 링 축과의 정렬 상태로 수용하도록 구성된, 마이크로클립 기기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 핀 리시버의 적어도 일부는, 탄성 변형되어 상기 제1 및 제2 링 애퍼처 내에 상기 도전성 금속 핀의 삽입을 용이하게 하도록 구성된, 마이크로클립 기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 핀 리시버는, 상기 탄성 변형으로 인해 상기 링 축을 가로지르는 방향으로 상기 제1 및 제2 링에 의한 바이어스 힘(bias force)이 발생하도록 구성되고, 이에 의해 상기 도전성 금속 핀이 상기 제1 및 제2 링에 삽입되는 경우 탄성 맞물림되고(resiliently engaged) 유지될 수 있는, 마이크로클립 기기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 링 애퍼처의 각각은, 상기 도전성 금속 핀이 상기 제1 및 제2 링 애퍼처에 삽입되는 경우 상기 도전성 금속 핀의 세장형 측벽에 상기 바이어스 힘을 가하도록 구성된, 마이크로클립 기기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 핀 리시버는, 상기 제1 및 제2 링 애퍼처가 서로를 향하게 하는 압축력에 응답하여 상기 도전성 금속 핀의 상기 탄성 맞물림을 일시적으로 중단시키는, 마이크로클립 기기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 측방향 굴곡부는, 상기 제1 및 제2 링 평면에 상기 제1 및 제2 평면 링을 정렬시키도록 상기 핀 리시버에 적어도 2개의 굴곡부를 포함하는, 마이크로클립 기기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 측방향 굴곡부는, 상기 제1 및 제2 링 평면을 가로지르는 상기 패들 평면에 상기 솔더 패들을 배향시키도록 상기 브리지에 적어도 2개의 굴곡부를 포함하는, 마이크로클립 기기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스프링 바는, 상기 제1 링의 제2 반경과 정렬된 방향으로 상기 제1 링의 상기 외주로부터 상기 제2 링의 상기 외주까지 연장되는, 마이크로클립 기기.
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