KR20180081418A - 금속패드 인터페이스 - Google Patents

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Abstract

하나의 전기전도성 대상물에 솔더링 되어 다른 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기적 연결을 제공할 수 있는 금속패드 인터페이스가 개시된다. 금속패드 인터페이스는, 구리 또는 구리 합금의 금속코어와, 상기 금속코어의 전면에 형성된 니켈 도금층으로 구성된 본체; 상기 본체의 상면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 상부 접촉부; 및 상기 본체의 하면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 하부 접촉부를 포함하며, 상기 하부 접촉부는 회로기판의 분할된 랜드 패턴 위에 솔더링에 의해 실장되어 상기 랜드 패턴을 덮고, 상기 상부 접촉부에는 외부의 전기전도성 대상물이 접촉하여 전기적으로 연결된다.

Description

금속패드 인터페이스{Metal pad interface}
본 발명은 금속패드 인터페이스에 관한 것으로, 특히 하나의 전기전도성 대상물에 솔더링 되어 다른 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기적 연결을 제공할 수 있는 금속패드 인터페이스에 관련한다.
통상, 안테나와 같은 외부의 전자부품과 인쇄회로기판의 도전패턴을 전기적으로 연결하기 위해서 인쇄회로기판의 도전패턴 단부에 다소 넓은 면적의 랜드(land) 패턴을 형성하여 외부의 전자부품이 전기적으로 접촉되어 연결되도록 한다.
그런데, 이 랜드 패턴은 구리 재질로 구성되어 있어 노출에 따른 부식의 가능성이 크며, 부식될 경우 외부의 전자부품과 랜드 패턴의 신뢰성 있는 전기적 접촉이 어려워질 수 있다.
이러한 문제를 해결하려면 랜드 패턴 위에 니켈과 금을 연속하여 도금하여 도금층을 형성하여 내부식성을 갖도록 할 수 있다.
그러나, 이러한 랜드 패턴의 개수가 많지 않을 뿐만 아니라, 회로기판 위에 산재되어 있기 때문에 부분 도금을 할 수밖에 없는데, 부분 도금 과정이 어렵고 제조원가가 증가한다는 또 다른 문제가 생긴다.
이를 해결하기 위해, 모든 랜드 패턴을 포함하여 도전패턴 전체에 니켈과 금을 도금할 수는 있지만 이러한 방법에 의할 경우 제조 원가가 더 커지게 된다.
또한, 랜드 패턴을 구성하는 구리가 비교적 강도가 약하기 때문에 강도가 큰 전기접촉단자와 장시간 동안 반복하여 탄성 접촉하는 경우 랜드 패턴이 마모되어 신뢰성 있는 전기접촉을 제공하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 외부의 전기전도성 대상물과 회로기판의 도전패턴의 신뢰성 있는 전기적 접촉을 경제성 있게 제공하는 금속패드 인터페이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 회로기판에 불규칙하게 산재되어 있는 랜드 패턴에 대해 신뢰성 있는 전기적 접촉을 구현할 수 있도록 하는 금속패드 인터페이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기계적 강도가 약한 구리로 된 랜드 패턴에 기계적 강도를 부여하여 대향하는 전기전도성 대상물과 장기간 동안 신뢰성 있는 전기접촉을 유지해주는 금속패드 인터페이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 솔더링 공정에서 용융된 솔더가 올라오지 않는 금속패드 인터페이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 랜드 패턴에 대해 내부식성을 위한 금도금 공정 없이 실질적으로 금 도금층을 형성한 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 하는 금속패드 인터페이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 시트 형상의 금속코어와, 상기 금속코어의 외면에 형성된 니켈 도금층으로 구성된 본체; 상기 본체의 상면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 상부 접촉부; 및 상기 본체의 하면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 하부 접촉부를 포함하며, 상기 본체의 가장자리는 상기 상부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장되고, 상기 하부 접촉부는 회로기판의 랜드 패턴 위에 솔더링에 의해 실장되고, 상기 상부 접촉부는 외부의 전기전도성 대상물이 탄성 접촉하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스가 제공된다.
바람직하게, 상기 본체의 가장자리는 상기 하부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장될 수 있다.
바람직하게, 상기 상부 접촉부와 상기 하부 접촉부의 크기와 형상은 서로 동일하고, 재질은 동일할 수 있다.
바람직하게, 상기 상부 접촉부의 기계적 강도는 상기 랜드 패턴의 기계적 강도보다 강할 수 있다.
바람직하게, 상기 랜드 패턴은 균등한 면적으로 한 쌍으로 분할될 수 있고, 랜드 패턴의 크기는 상기 하부 접촉부의 크기와 같거나 작을 수 있다.
바람직하게, 상기 금속패드 인터페이스는 캐리어에 릴 테이핑 되어 공급되고, 상기 상부 접촉부에서 진공 픽업에 의해 상기 회로기판의 랜드 패턴에 표면실장되어 솔더 크림에 의해 리플로우 솔더링될 수 있다.
바람직하게, 상기 리플로우 솔더링에 의해 상기 솔더 크림에 포함된 플럭스가 상기 상부 접촉부 위에 묻지 않는다.
바람직하게, 상기 전기전도성 대상물은 탄성을 갖는 금속 커넥터 또는 단자일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 회로기판에 분할되어 형성된 랜드 패턴 위에 금속패드 인터페이스가 진공 픽업에 의해 표면 실장되고 리플로우 솔더링 되고, 상기 금속패드 인터페이스는, 구리, 구리 합금 또는 스테인리스 스틸의 코어와, 상기 코어의 전면에 형성된 니켈 도금층으로 구성된 본체; 상기 본체의 상면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 상부 접촉부; 및 상기 본체의 하면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 하부 접촉부를 포함하고, 상기 본체의 가장자리는 상기 상부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장되고, 상기 리플로우 솔더링에 의해 솔더 크림에 포함된 플럭스가 상기 상부 접촉부 위에 묻지 않고, 상기 상부 접촉부에는 외부의 전기전도성 대상물이 접촉하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 회로기판의 전기적 접촉 구조가 제공된다.
바람직하게, 상기 회로기판은 두께가 얇은 연성 인쇄회로기판(FPCB)이나 외부로 노출된 전기회로가 구리층으로 된 경질이나 반경질의 인쇄회로기판일 수 있다.
상기의 구성에 의하면, 외부의 전기전도성 대상물과 접촉하도록 회로기판에 불규칙하게 형성된 구리 재질의 랜드 패턴을 덮도록 금속패드 인터페이스를 적용함으로써 복잡한 도금 공정 없이 부분 도금을 한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 구리로 된 회로기판의 랜드 패턴 위에 최외각층이 금 도금된 금속패드 인터페이스를 솔더링에 의해 장착함으로써 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기적 접촉을 제공할 수 있다.
또한, 금속패드 인터페이스의 본체를 기계적 강도가 좋은 니켈 도금층으로 감싸도록 함으로써 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 기계적 접촉을 제공한다.
또한, 상면과 하면에 일정한 형상으로 형성된 금 도금된 금속패드 인터페이스를 진공 픽업에 의한 표면 실장으로 리플로우 솔더링 하여 랜드 패턴을 덮도록 함으로써 대량생산이 용이하고 제조공정이 간단하고 재료비가 적게 들어 제조원가가 작다.
또한, 금속패드 인터페이스의 본체를 구성하는 나켈 도금층은 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 잘 안되고, 본체의 상면의 가장자리는 솔더링이 잘 되는 금 또는 금합금으로 도금되지 않기 때문에 리플로우 솔더링 시 솔더 크림에 포함된 전기절연성 플럭스(Flux)가 본체를 따라 올라오지 않아 외부의 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기접촉을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 금속패드 인터페이스를 나타낸다.
도 2(a)는 회로기판에서의 적용을 보여주고, 2(b)는 실장 상태를 나타내는 측면도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 금속패드 인터페이스를 나타낸다.
금속패드 인터페이스(100)는 본체(110)와 본체 위에 도금된 본체의 상면과 하면에 각각 형성된 접촉부(120, 130)로 구성된다.
금속패드 인터페이스(100)의 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 후술하는 것처럼, 회로기판의 랜드 패턴에 대응하는 크기를 가지며, 가령 높이 0.12㎜, 길이 3㎜, 그리고 폭 2㎜ 정도의 아주 작은 크기를 갖을 수 있다.
본체(110)는 두께가 얇은 판 형상으로 구리, 구리 합금 또는 스테인테스 스틸 재질의 코어(112)와 코어(112)의 전면에 형성된 니켈 도금층(114)으로 이루어진다.
코어의 재질은 전기전도도가 좋고 강도가 높고 작업하기 용이하게 고강도의 구리 합금이 바람직하다.
니켈 도금층(114)은 금보다 비교적 강도가 높아 전기전도성 대상물, 가령 탄성을 갖는 금속 커넥터 또는 단자와 탄성 접촉시 내 마모성을 제공한다.
니켈 도금층(114)의 두께는 2미크론 내지 10미크론이고 재질의 특성상 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 잘 안되어 솔더 크림에 포함된 전기절연성 플럭스가 이동하는 것을 제어하는 솔더 플럭스 장벽으로 사용된다.
상부 및 하부 접촉부(120, 130)는 본체(110)보다 작은 크기를 구비할 수 있으며, 금 또는 금 합금, 가령 금-코발트 합금으로 도금하여 형성할 수 있다.
이 경우, 니켈 도금층(114)과 금보다 강도가 큰 금 합금에 의한 접촉부(120, 130)를 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 대향하는 전기접촉단자와 장기간 반복된 접촉에도 신뢰성 있는 기계적 접촉을 유지할 수 있다.
금 또는 금 합금의 도금 두께는 0.01미크론 내지 0.2 미크론이나 이에 한정하지는 않는다.
상부 접촉부(120)과 하부 접촉부(130)의 형상은 동일 또는 유사하여 릴 테이핑 등의 작업이 용이하나 이에 한정하지는 않는다.
본체(110)의 가장자리는 접촉부(120, 130)의 가장자리보다 외측으로 확장되어 가장자리 사이의 간극에는 금이나 금 합금으로 도금되지 않고 니켈 도금층(114)이 그대로 유지된다.
이러한 구성에 의하면, 금속패드 인터페이스(100)의 본체(110)를 구성하는 나켈 도금층(114)은 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 잘 안되고, 본체(110)의 상면의 가장자리와 접촉부(120, 130)의 가장자리 사이의 간극에 솔더링이 잘 되는 금 또는 금합금으로 도금되지 않기 때문에 리플로우 솔더링 시 솔더 크림에 포함된 전기절연성 플럭스(Flux)가 본체를 따라 올라오지 않아 외부의 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기접촉을 할 수 있다.
또한, 이 실시 예와 달리, 하부 접촉부(130)는 분리된 분할 패턴으로 형성할 수 있는데, 이는 후술하는 것처럼, 회로기판의 분할된 랜드 패턴에 대응하도록 하기 위함이다. 이 경우에는 상면과 하면이 달라 릴 테이핑시 비용이 많아 든다는 단점이 있다.
도 2(a)는 회로기판에서의 적용을 보여주고, 2(b)는 실장 상태를 나타내는 측면도이다.
금속패드 인터페이스(100)는 캐리어에 릴 테이핑되어 공급되며, 진공 픽업에 의해 회로기판(10)의 랜드 패턴(20)에 표면 실장되어 리플로우 솔더링에 의해 장착된다.
회로기판(10)은 얇은 두께의 연성 인쇄회로기판(FPCB)이나 주석 또는 구리 도금된 경질이나 반경질의 인쇄회로기판이 적용될 수 있다.
도 2(a)를 보면, 회로기판(10)에는 외부의 전기전도성 대상물, 가령 안테나와 전기적으로 접촉하는 랜드 패턴(20)이 형성되고, 랜드 패턴(20)은 회로패턴(12)을 통하여 단자(미도시)와 연결된다.
이 실시 예에서, 랜드 패턴(20)은 2개의 분할 패턴(21, 22)으로 분리되는데, 이와 같이 분리함으로써 금속패드 인터페이스(100)가 랜드 패턴(20) 위에 잘 안착되도록 할 수 있다.
이와 함께, 랜드 패턴(20) 위에 도포되는 솔더 크림(23)의 양을 줄일 수 있고, 리플로우 솔더링 중 용융된 솔더 크림이나 그 안에 포함된 플럭스가 분할 패턴(21, 22) 사이로 흘러내리도록 하여 용융된 솔더가 금속패드 인터페이스(100)를 타고 오르는 것을 최소화할 수 있다.
도 2(b)를 참조하면, 캐리어에 릴 테이핑되어 공급되는 금속패드 인터페이스(100)를 진공 픽업하여 랜드 패턴(20) 위에 실장한다.
상기한 것처럼, 금속패드 인터페이스(100)의 하부 접촉부(130)는 랜드 패턴(20)에 대응하는 크기를 구비함으로써, 금속패드 인터페이스(100)를 랜드 패턴(20) 위에 실장할 경우, 랜드 패턴(20)을 덮게 된다. 따라서, 구리 재질의 랜드 패턴(20)이 외부로 노출되어 부식되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 랜드 패턴(20)은 2개의 분할 패턴(21, 22)으로 이루어져 각 분할 패턴(21, 22) 위에는 솔더 크림이 도포되어 있다.
따라서, 솔더링 과정에서 용융되는 솔더의 일부는 분할 패턴(21, 22) 사이의 간극으로 흘러내리기 때문에 금속패드 인터페이스(100)를 타고 오르는 것을 최소화할 수 있다. 더욱이, 본체(110)의 외면이 니켈 도금층(114)으로 구성되어 있어 용융된 솔더가 본체(110)를 타고 오르는 것을 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 랜드 패턴(20)에 금으로 부분 도금을 할 필요 없이, 상면과 하면이 각각 금 도금된 금속패드 인터페이스(100)를 진공 픽업에 의한 표면실장으로 리플로우 솔더링 하여 랜드 패턴(20)을 덮도록 실장함으로써 제조수율을 높일 수 있고, 제조원가를 줄일 수 있다.
또한, 금속패드 인터페이스(100)에 의해 랜드 패턴(20)을 덮어 외부로 노출되지 않도록 함으로써 랜드 패턴(20)의 내부식성을 좋게 하여 안테나 등의 RF 특성을 유지할 수 있다.
또한, 금속패드 인터페이스(100)의 본체(110)를 기계적 강도가 좋은 니켈 도금층(114)으로 감싸도록 함으로써 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 기계적 접촉을 제공한다.
또한, 외부의 전기전도성 대상물과 접촉하도록 회로기판에 불규칙하게 형성된 구리 재질의 랜드 패턴(20)을 덮도록 금속패드 인터페이스(100)를 적용함으로써 복잡한 도금 공정 없이 부분 도금을 한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 구리로 된 회로기판(10)의 랜드 패턴(20) 위에 최외각층이 금 도금된 금속패드 인터페이스(100)를 솔더링에 의해 장착함으로써 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기적 접촉을 제공할 수 있다.
또한, 금속패드 인터페이스(100)의 본체(110)를 구성하는 나켈 도금층(114)은 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 잘 안되고, 본체(110)의 상면의 가장자리는 솔더링이 잘 되는 금 또는 금합금으로 도금되지 않기 때문에 리플로우 솔더링 시 솔더 크림에 포함된 전기절연성 플럭스(Flux)가 본체를 따라 올라오지 않아 외부의 전기전도성 대상물과 신뢰성 있는 전기접촉을 할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 회로기판
12: 회로패턴
20: 랜드(land) 패턴
100: 금속패드 인터페이스
110: 본체
112: 금속코어
114: 니켈 도금층
120: 상부 접촉부
130: 하부 접촉부

Claims (13)

  1. 시트 형상의 금속코어와, 상기 금속코어의 외면에 형성된 니켈 도금층으로 구성된 본체;
    상기 본체의 상면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 상부 접촉부; 및
    상기 본체의 하면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 하부 접촉부를 포함하며,
    상기 본체의 가장자리는 상기 상부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장되고,
    상기 하부 접촉부는 회로기판의 랜드 패턴 위에 솔더링에 의해 실장되고,
    상기 상부 접촉부는 외부의 전기전도성 대상물이 탄성 접촉하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  2. 청구항 1에서,
    상기 본체의 가장자리는 상기 하부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장되는 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  3. 청구항 1에서,
    상기 상부 접촉부와 상기 하부 접촉부의 크기와 형상은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  4. 청구항 1에서,
    상기 상부 접촉부와 상기 하부 접촉부의 재질은 동일한 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  5. 청구항 1에서,
    상기 상부 접촉부의 기계적 강도는 상기 랜드 패턴의 기계적 강도보다 강한 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  6. 청구항 1에서,
    상기 랜드 패턴은 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  7. 청구항 1에서,
    상기 랜드 패턴은 균등한 면적으로 한 쌍으로 분할된 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  8. 청구항 1에서,
    상기 랜드 패턴의 크기는 상기 하부 접촉부의 크기와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  9. 청구항 1에서,
    상기 금속패드 인터페이스는 캐리어에 릴 테이핑 되어 공급되고, 상기 상부 접촉부에서 진공 픽업에 의해 상기 회로기판의 랜드 패턴에 표면실장되어 솔더 크림에 의해 리플로우 솔더링되는 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  10. 청구항 9에서,
    상기 리플로우 솔더링에 의해 상기 솔더 크림에 포함된 플럭스가 상기 상부 접촉부 위에 묻지 않는 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
  11. 회로기판에 분할되어 형성된 랜드 패턴 위에 금속패드 인터페이스가 진공 픽업에 의해 표면 실장되고 리플로우 솔더링 되고,
    상기 금속패드 인터페이스는,
    구리, 구리 합금 또는 스테인리스 스틸의 코어와, 상기 코어의 전면에 형성된 니켈 도금층으로 구성된 본체;
    상기 본체의 상면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 상부 접촉부; 및
    상기 본체의 하면에 금 또는 금 합금으로 도금되어 형성된 하부 접촉부를 포함하고,
    상기 본체의 가장자리는 상기 상부 접촉부의 가장자리보다 외측으로 확장되고,
    상기 리플로우 솔더링에 의해 솔더 크림에 포함된 플럭스가 상기 상부 접촉부 위에 묻지 않고,
    상기 상부 접촉부에는 외부의 전기전도성 대상물이 접촉하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 회로기판의 전기적 접촉 구조.
  12. 청구항 11에서,
    상기 회로기판은 두께가 얇은 연성 인쇄회로기판(FPCB)이나 외부로 노출된 전기회로가 구리층으로 된 경질이나 반경질의 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 회로기판의 전기적 접촉 구조.
  13. 청구항 11에서,
    상기 전기전도성 대상물은 탄성을 갖는 금속 커넥터 또는 단자인 것을 특징으로 하는 금속패드 인터페이스.
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