KR20220160013A - 커넥터 조립체 - Google Patents

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KR20220160013A
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크리스찬 페리 브란트
제시 앨런 베이커
키스 리차드 폴츠
네일 프랭클린 스크롤
니콜라스 리 에반스
존 웨슬리 홀
나단 윌리엄 스완거
제임스 마이클 로덴부시
에밀리오 쿠에스타
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티이 커넥티비티 솔루션스 게엠베하
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Abstract

커넥터 조립체(20)는, 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부(23)를 갖는 외측 전도성 본체(22), 및 외측 전도성 본체(22) 내에 배치된 전도성 중심 접촉부(30)를 포함한다. 중심 접촉부(30)는, 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부(32) 및 회로 기판(50)의 제1 전기 접촉부(52)와 전기적으로 연결되도록 구성된 제2 단부(38)를 포함한다. 외측 접촉부(40)는, 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26)에 활주 가능하게 부착되고, 회로 기판(50)의 제2 전기 접촉부(54)와 전기적으로 연결된다. 회로 기판(50)을 향하여 외측 전도성 본체(22)로부터 멀어지는 방향으로 외측 접촉부(40)를 편향시키기 위한 탄성 요소(44)가 제공된다.

Description

커넥터 조립체
본원은, 미국 특허법(35 U.S.C. §119)에 의해 2020년 3월 11일에 출원된 가특허출원번호 제62/988,143호의 우선권을 주장한다. 본 개시내용은 전기 커넥터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회로 기판에 전기적으로 연결 가능한 부동(floating) 헤더에 관한 것이다.
센서 조립체와 같은 전자 부품은, 이용되는 더 큰 전기 시스템의 나머지 부분과는 종종 별도로 수용되거나 포장되어, 통합의 용이성을 촉진하고 가혹한 환경 조건으로부터 민감한 부품의 보호를 개선한다. 이에 따라, 사용 시, 이러한 부품들은 시스템의 다른 요소들과 전기적으로 상호 연결되어야 한다. 이러한 연결은 종종 상보적인 전기 커넥터를 통해 다양한 부품들을 연결하는 케이블에 의해 실현된다.
대량 생산에 적합한 규모로 고성능의 안정적인 상호 연결을 달성하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 부품 및/또는 하우징이 제조될 수 있는 정확도 및/또는 부품이 연관된 하우징 상에 또는 내부에 배치될 수 있는 정확도에 부정적인 영향을 미치는 공차 제한사항은 기본 전기 시스템에 관련된 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 편차는 종종 부품들을 조립하고/조립하거나 부품과 조립체의 커넥터(들) 간에 필요한 전기적 연결을 안정적으로 형성하는 데 어려움을 초래한다. 또한, 무선 주파수(RF) 장치와 같은 장치의 일부 클래스의 성능이, 커넥터 또는 인터페이스의 부품들 간의 임피던스 매칭과 같은 전도성 인자에 매우 민감할 수 있다. 이러한 성능 고려 사항은, 허용 가능한 성능 수준을 유지하면서 전술한 위치 변동을 수용할 수 있는 방법을 제한하는 것을 포함하여 기본 커넥터에 더 많은 제한을 가한다.
이에 따라, 해결해야 할 과제는 포장된 전자 장치의 부품을 외부 시스템에 안정적으로 연결하는 것이다.
이러한 과제는 전기 헤더 또는 커넥터 조립체에 의해 해결되며, 이러한 전기 헤더 또는 커넥터 조립체는, 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부를 갖는 외측 전도성 본체, 및 외측 전도성 본체 내에 배치되고 외측 전도성 본체로부터 전기적으로 절연된 전도성 중심 접촉부를 포함한다. 중심 접촉부는, 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부 및 회로 기판의 제1 전기 접촉부와 전기적으로 연결되도록 구성된 제2 단부를 포함한다. 조립체의 외측 접촉부는, 외측 전도성 본체의 제2 단부에 활주 가능하게 연결되고, 회로 기판의 제2 전기 접촉부와 전기적으로, 연결되도록 구성된다. 회로 기판을 향하여 외측 전도성 본체로부터 멀어지는 방향으로 외측 접촉부를 편향시키기 위한 위한 탄성 요소를 제공한다.
전기 장치는 제1 하우징 섹션 및 제1 하우징 섹션에 결합된 제2 하우징 섹션을 포함하는 하우징을 포함한다. 회로 기판은, 하우징 내에 배치되고, 제1 전기 접촉부 및 제1 전기 접촉부로부터 전기적으로 절연된 제2 전기 접촉부를 포함한다. 하우징 내에 배치된 무선 주파수 커넥터 조립체는 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부를 갖는 외측 전도성 본체를 포함한다. 조립체는, 외측 전도성 본체 내에 배치되고 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부 및 회로 기판의 제1 전기 접촉부와 접촉하는 제2 단부를 갖는 전도성 중심 접촉부를 더 포함한다. 외측 접촉부는, 외측 전도성 본체의 제2 단부에 활주 가능하게 연결되고, 회로 기판의 제2 전기 접촉부와 전기적으로 연결된다. 외측 전도성 본체로부터 멀어지는 방향으로 제2 전기 접촉부와 접촉하도록 외측 접촉부를 편향시키기 위한 탄성 요소가 제공된다.
커넥터 조립체는, 제1 외측 전도성 본체, 제1 외측 전도성 본체 내에 배치된 제1 유전체, 및 제1 유전체 내에 배치된 제1 전도성 중심 접촉부를 포함하는 제1 전기 커넥터를 포함한다. 조립체의 제2 전기 커넥터는, 제1 전기 커넥터와 정합 가능하고, 제2 외측 전도성 본체, 제2 외측 전도성 본체 내에 배치된 제2 유전체, 및 제2 유전체 내에 배치된 제2 전도성 중심 접촉부를 포함한다. 제1 및 제2 커넥터의 정합된 상태에서, 제1 및 제2 외측 전도성 본체와 제1 및 제2 전기 커넥터의 제1 및 제2 전도성 중심 접촉부는 전기적으로 연결된다. 조립체는, 제1 및 제2 전기 커넥터의 정합된 상태에서 제1 및 제2 유전체의 대향면들 사이에 배치되고 이들 대향 면과 접촉하는 탄성 부싱(bushing)을 더 포함한다.
이제, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명한다.
도 1은 본 개시내용의 실시예들을 설명하는 데 유용한 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 전기 커넥터 또는 헤더 및 회로 기판을 포함하는 도 1의 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 커넥터의 분해도이다.
도 4는 도 3에 도시된 커넥터의 조립도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 회로 기판에 대해 다양한 측방향 또는 방사상 위치에 배치된 도 2 내지 도 4의 커넥터의 일부의 간략화된 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 회로 기판이 커넥터 및 하우징에 대해 다양한 수직 또는 축방향 위치에 배치되고 회로 기판과 정합된 본 개시내용의 실시예에 따른 커넥터 및 하우징의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 커넥터의 단면도이다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 정합 커넥터와 계합되는 제1 커넥터를 포함하는 커넥터 조립체의 단면도이다.
일반적으로 도 1을 참조하면, 예시적인 전자 장치 또는 패키지(10)의 사시도가 제공되어 있다. 패키지(10)는 제2 또는 하측 하우징(14)에 정합되는 제1 또는 상측 하우징(12)을 포함하는 2-부품 하우징을 포함한다. 하우징(12, 14)은, 카메라 또는 다른 센서와 같은 전자 부품 또는 장치를 내부에 고정하기에 적합한 몰딩된 폴리머 하우징일 수 있다. 본 개시내용의 실시예에 따른 헤더 또는 전기 커넥터(20)는, 하우징(12, 14) 내에 배치되고, 동축 RF 케이블의 커넥터화된 단부와 같은 대응 커넥터 및 장치에 정합되도록 구성된다. 구체적으로, 상측 하우징(12)은 하우징 내부로부터 커넥터(20)의 일부를 수용하는 커넥터 인터페이스(16)를 포함할 수 있다. 커넥터 인터페이스(16)는 많은 자동차 응용분야에서 사용되는 표준화된 FAKRA 인터페이스와 같은 임의의 원하는 구성으로 형성될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 예시적인 패키지(10)의 단면도를 제공한다. 전자 장치의 인쇄 회로 기판(PCB)(50)(예를 들어, 카메라가 위에 장착된 회로 기판)은 하우징(12, 14) 내에 배치된다. PCB(50)는 하우징(12, 14) 내에서, 예를 들어, 도시된 바와 같이 하측 하우징(14)에 고정 부착될 수 있다. 본 개시내용의 실시예에 따른 헤더 또는 커넥터(20)는, 단지 예로서, 하우징(12, 14) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 동축 케이블에 연결하기 위해 커넥터 인터페이스(16) 내로 연장되는 제1 단부를 포함한다. 커넥터(20)의 제2 단부는, 케이블과 PCB에 연관된 전자 장치 간의 전기적 연결을 확립하도록 PCB(50)의 하나 이상의 접촉면 또는 패드와 계합한다.
예를 들어, 전술한 부품들 중 임의의 것에 연관된 제조 또는 위치 부정확성으로 인해, PCB, 커넥터 및/또는 커넥터 인터페이스는 패키지 조립 중에 이상적으로 정렬되지 않을 수 있다. PCB에 납땜된 커넥터를 포함하는 종래 기술의 실시예에서, 이러한 유형의 오정렬은 장치의 적절한 조립을 방해할 수 있다. 종래 기술의 다른 조립체에서, 이러한 불일치는 조립 후에 PCB와 커넥터 간의 불충분하거나 신뢰할 수 없는 전기 접촉을 초래할 수 있다. 본원에 상세하게 설명된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예는, 이러한 결점을 개선하고, PCB와 이동 가능하게 전기적으로 접촉하는 접촉 단부를 갖는 커넥터를 제공하여, 하우징의 조립 과정 중에 PCB와 커넥터 간의 측방향 또는 수직 방향의 임의의 오정렬을 수용할 수 있다.
도 2 및 도 3과 도 4를 계속 참조해 보면, 본 개시내용의 실시예에 따른 커넥터(20)는, 하우징(12, 14) 내부로부터 커넥터 인터페이스(16) 내에 정의된 개구 내로 연장되는 원통형 제1 단부(23)를 갖는 외측 전도성 본체 또는 쉘(22)(예를 들어, 다이캐스트 모노리식 본체)을 포함한다. 외측 전도성 본체(22)는 적어도 하나의 방사상 연장 돌출부 또는 베어링 면(24)을 정의하는 중간 부분을 더 포함한다. 일 실시예에서는, 3개의 돌출부(24)가 형성되고 이들의 중심축에 대하여 외측 전도성 본체(22)의 둘레에 대해 서로 120도 이격된다. 각 돌출부(24)의 제1 측면은 상측 하우징(12)의 내면과 계합하거나 맞닿을 수 있어서, 커넥터 인터페이스(16) 내의 전도성 본체(22)의 제1 단부(23)의 삽입 깊이를 제한할 수 있다. 외측 전도성 본체(22)의 원통형 제2 단부(26)는 제1 단부(23)의 반대 방향으로 중간 부분으로부터 연장된다. 외측 전도성 본체(22)는 커넥터(20)의 외측 도전체 또는 차폐 도전체(예를 들어, 접지 도전체)를 정의한다. 환형 외측 밀봉부(29)는, 커넥터(20)와 상측 하우징(12) 사이에 밀봉부를 생성하기 위해 제1 단부(23) 위에 배치될 수 있어서, 하우징(12, 14)의 내부로부터 커넥터 인터페이스(16)에 형성된 개구를 격리할 수 있다.
중공 외측 접촉부(40)는, 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26) 위에 끼워지고, 전기 접촉을 유지하면서 외측 접촉부가 커넥터(20)의 축방향으로 제2 단부를 따라 활주할 수 있는 이동 가능한 기계적 및 전기적 연결을 정의한다. 제2 단부(26)는, 외측 접촉부를 제2 단부에 활주 가능하게 고정하기 위해 외측 접촉부(40)의 부분을 수용하도록 구성된, 내부에 형성된 슬롯 또는 공동(27)(도 3 참조)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 외측 접촉부(40)는 이를 통해 형성된 슬롯형 애퍼처(46)를 정의할 수 있다. 외측 접촉부(40)에 의해 형성되거나 외측 접촉부에 부착된 탄성 암(arm; 47)은 방사상 내측으로 그리고 애퍼처(46) 내로 연장될 수 있다. 암(47)의 자유 단부는, 제2 단부(26)와 계합하도록 구성되고, 보다 구체적으로, 적어도 슬롯의 길이를 따라 외측 접촉부(40)를 제2 단부(26)에 활주 가능한 마찰 끼움의 방식으로 고정하기 위해 슬롯(27)과 계합하도록 구성된다.
외측 접촉부(40)는 그 단부로부터 연장되는 전기 접촉 레그 또는 탭(42)을 더 포함한다. 탭들(42)은, 외측 접촉부(40) 주위에 대칭적으로 배열될 수 있으며, 예를 들어, 3개의 탭이 외측 접촉부의 둘레 또는 직경에 대해 서로 120도 이격되어 배열될 수 있다. 탭(42)은 PCB(50) 상에 형성된 하나 이상의 접촉부 또는 접촉 패드에 맞닿거나 접촉하도록 구성된다. 탭(42)은 외측 접촉부(40)와 일체로 형성될 수 있거나, 외측 접촉부에 기계적으로 부착된 개별 요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 탭(42)과 암(47)은, 서로 일체로 형성될 수 있고, 외측 접촉부(40)에 기계적으로 부착될 수 있거나, 각각 외측 접촉부와 일체로 형성될 수 있다. 복수의 탭(42)을 사용하여 다수의 동축 접지 접촉을 제공하여, 전도체의 차폐 효과를 개선한다. 차폐 효과는, 또한, 외측 접촉부(40)의 전부 또는 일부의 대략 균일하고/균일하거나 중단되지 않는 성질, 예를 들어, 외측 전도성 본체(22)의 제1 단부(23)의 연속적인 성질에 의해 개선된다.
외측 접촉부(40)는 일체로 형성되거나 부착된 하나 이상의 스프링(44)과 같은 적어도 하나의 탄성 요소를 포함한다. 예시된 실시예에서, 스프링(44)은 외측 접촉부(40)의 단부로부터 연장되는 탄성 암을 정의한다. 각 스프링(44)은 외측 접촉부(40)에 대해 고정된 제1 단부의 부근에서 만곡될 수 있다. 각 스프링(44)의 나머지 부분은 외측 전도성 본체(22)를 향한 방향으로 그리고 외측 접촉부(40)의 본체와 대략 평행한 방향으로 연장된다. 각 스프링(44)의 자유 단부는, 외측 접촉부(40)로부터 방사상 외측으로 연장되도록 성형되거나 만곡될 수 있고, 하나의 방사상 연장 돌출부 또는 방사상 연장 돌출부들(24)과 맞닿도록 구성된(즉, 크기 및 위치가 지정된) 접촉면을 정의한다. 보다 구체적으로, 외측 전도성 본체(22)의 방사상으로 연장되는 각 돌출부(24)는, 커넥터(20)의 조립된 상태에서 각 스프링(44)의 자유 단부가 작용할 수 있는 베어링 또는 가압면을 정의한다. 이러한 방식으로, 스프링(44)은, 외측 접촉부(40)를 외측 전도성 본체(22)로부터 멀어지는 방향으로 압박하거나 편향시키고 이에 따라 탭(42)을 통해 PCB(50)의 대응하는 접촉부에 가압력을 인가하도록 작용하여, 이들 사이의 전기 접촉에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 신뢰할 수 있는 전기 접촉 및 낮은 저항 또는 임피던스를 보장할 뿐만 아니라 축방향으로 커넥터에 대한 PCB의 위치의 변화 정도도 허용한다. 일 실시예에서, 외측 접촉부(40)는, 균일한 힘 분포를 제공하기 위해 외측 접촉부의 둘레에 대해 서로 120도 이격되어 배열되고 탭(42)에 대해 방사상으로 지그재그로 배치되어 3개의 스프링(44)을 포함한다. 다른 실시예에서, 스프링(44)은, 또한, PCB(50)와 정합하도록 외측 접촉부(40)의 전기 접촉부를 정의할 수 있고, 따라서 탭(42)에 대한 필요성을 제거한다.
스프링(44)은 탄성 암으로서 구현될 수 있지만, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 탄성 요소(들)가 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 7은 외측 접촉부(40) 위에 배치된 단일 코일 스프링(80)을 갖는 커넥터를 예시한다. 본 실시예에서, 전도성 본체(22)의 중간 부분의 방사상으로 연장되는 베어링면(들)(24)은, 적절하게 균일하게 분산된 압축력 및 축 부동(float) 능력을 여전히 제공하면서 측방향 또는 방사상 치수에 있어서 감소될 수 있어서, 공간을 절약하고 장치 패키징을 개선할 수 있다. 본 실시예에서, PCB(50)에 근접한 코일 스프링(80)의 단부는 PCB에 대향하는 접촉 탭(42)의 오목한 측면에 의해 지지 및/또는 포착될 수 있다.
구체적으로 도 3의 분해도를 참조하면, 외측 전도성 본체(22)는 중공이고, 내부에 커넥터(20)의 중심 접촉부 또는 전도체 조립체(30)를 수용한다. 일 실시예에서, 중심 접촉 조립체(30)는, 이의 제1 단부에서 본체(34)에 부착된 수 핀(32)을 포함하는 전도성 스프링 장착 또는 "포고"(pogo) 핀을 포함한다. 본체(34)는, 스프링(36) 또는 다른 탄성 요소뿐만 아니라 플런저(38) 또는 제2 핀으로서 구현되는 조립체의 이동 가능한 제2 단부도 내부에 수용하도록 구성된다. 플런저(38)는 본체(34) 내에 이동 가능하게 배치되고, 스프링(36)에 의해 수 핀(32)의 반대 방향으로 편향된다. 외측 전도성 본체(22)는, 제2 단부(26)를 통해 조립체(30)의 수 핀(32)이 배치되는 내측 밀봉부 또는 부싱(25)을 수용하도록 추가로 구성된다. 중심 접촉 조립체(30)는, 유전체 본체(39)에 수용될 수 있어서, 외측 전도성 본체(22) 및 외측 접촉부(40)에 의해 정의되는 외측 전도체로부터 조립체를 절연시킬 수 있다. 도 4는 하우징 내로 설치되기 전의 도 2 및 도 3의 커넥터(20)의 분리된 조립도를 제공한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시내용의 실시예에 따른 커넥터(20) 및 PCB(50)의 측방향 또는 방사상 부동 기능을 예시하며, 커넥터의 대부분의 구성요소는 명확성을 위해 제거하였다. 도시된 바와 같이, PCB(50)는 2개의 전기 접촉부 또는 접촉 패드; 신호 또는 중심 접촉부(52) 및 접지 또는 외측 접촉부(54)를 포함한다. 중심 접촉부(52) 및 외측 접촉부(54)는 중심 접촉부 조립체(30)의 이동 가능한 제2 단부 또는 플런저(38) 및 커넥터(20)의 외측 접촉부(40)의 탭(42)에 각각 전기적으로 연결되도록 구성된다. 중심 접촉부(52)는, 플런저(38)의 대향 접촉면 또는 면에 비해 모든 치수(예를 들어, 원형 패드의 경우, 직경)에 있어서 오버사이즈인 PCB(50) 상에 형성된 원형 전도성 접촉 패드로서 정의될 수 있다. 이러한 방식으로, PCB(50)에 대한 커넥터(20)의 임의의 측방향 또는 방사상 오정렬은, 중심 전도체가 중심 접촉부(52)와 적절한 전기 접촉을 이루는 것을 방지하지 못한다. 하나의 예시적인 비제한적인 실시예에서, 중심 접촉부(52) 및 중심 접촉 조립체(30)의 제2 단부 또는 플런저(38)는, 도 5a에 도시된 이상적인 위치로부터 임의의 방향으로 적어도 1 mm의 축방향 또는 측방향 오프셋을 수용하도록 크기가 결정된다. 일부 실시예에서, PCB(50)의 접촉면과 동일 평면 상에 있는 임의의 방향으로의 중심 접촉부(52)의 최소 치수는, 중심 접촉부 조립체(30)의 접촉 단부(예를 들어, 플런저(38)의 접촉면)의 최대 치수보다 대략 2배 내지 3배 더 크다.
유사하게, 제2 또는 외측 접촉부(54)는 아치형 패드 형상을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부(54)는, 프로파일이 연속적으로 원형 또는 링 형상일 수 있거나, 복수의 개별 접촉부로서 구현될 수 있다. 그러나, 예시된 실시예에서, 접촉부(54)는, 부분적으로 원형 또는 반원형이며, 이의 곡률 축(예를 들어, 중심 접촉부(52)의 방사상 중심을 통해 정의된 축)에 대해 적어도 240도에 걸쳐 연장되는 아치형 프로파일을 정의한다. 이러한 방식으로, 외측 접촉부(54)는, 적어도 2개의 접촉 탭(42), 또는 바람직하게는 외측 접촉부(40)의 단부의 둘레에 대해 각각 균등하게 이격된(예를 들어, 방사상으로 약 120도 이격된) 3개의 접촉 탭과의 접촉을 보장하도록 크기가 결정된다. 예시된 실시예에서는, 2개의 접촉 탭(42)만이 외측 접촉부(40) 상에 형성되고 접촉부(54)와 접촉하며, 제2 접촉부(54)의 단부들 사이에 정의된 공극에는 탭이 존재하지 않는다. 아치형 외측 접촉부(54)는, PCB와 전기적인 접촉을 유지하면서 PCB(50)에 대한 외측 접촉부(40)의 방사상 또는 측방향 병진의 적어도 동일한 양을 수용하도록 오버사이즈된 PCB(50)의 평면 방향으로 중심 접촉부(52)와 유사한 두께 또는 폭을 포함할 수 있다. 도 5b 및 도 5c는 도면으로부터 명백한 바와 같이 2개의 방향으로만 방사상 오프셋을 예시하는 반면, 본 개시내용의 실시예는 전기적 연결을 유지하면서 임의의 측방향 또는 반경 방향으로 오프셋을 수용할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시내용의 실시예들에 따른 커넥터(20) 및 PCB(50)의 축방향 또는 수직 부동 기능을 예시한다. 도시된 바와 같이, 커넥터(20)는, 도 6a에 도시된 이상적인 위치에 대하여 도 6b 및 도 6c에 표시된 축방향으로의 PCB의 위치 편차를 수용할 수 있다. 도 6a에 예시된 바와 같이, 제1 하우징(12)과 제2 하우징(14, 도시하지 않음)이 서로 부착되면, PCB(50)는 스프링(44)에 의해 생성되는 압축력에 의해 외측 접촉부(40)의 접촉 탭(42)에 맞닿는다. 예시된 위치에서, 중심 접촉 조립체(30)의 제2 이동가능 단부 또는 플런저(38)는, 또한, 조립체의 나머지 부분에 대해 대략 중간 위치에 배치되고, 어느 한 축 방향으로 자유롭게 이동하도록 유지된다. 유사하게, 외측 접촉부(40)는 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26)의 길이를 따라 중간 위치에 배치되고, 제2 단부(26)는 PCB(50)로부터 공칭 거리(A)에 위치한다. 외측 접촉부(40) 상의 스프링 장력은 PCB(50)와의 안정적인 전기 접촉을 보장하여, PCB 표면의 임의의 불규칙성(예를 들어, 이상적인 평면 프로파일 및 기타 표면 변동으로부터의 편차)을 수용한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, PCB(50)는 예시된 축방향으로 커넥터(20)로부터 더 멀리 위치한다. 이러한 변동에도 불구하고, 외측 접촉부(40)는, 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26)를 따라 PCB를 향하여 외측 접촉부를 편향시키는 스프링(44)을 통해 외측 접촉부에 가해지는 압력의 결과로 PCB(50)와의 접촉 상태를 유지한다. 도시된 예시적인 위치에서, 제2 단부(26)는 PCB(50)로부터 최대 거리(B)에 배치된다. 도시된 바와 같이, 스프링(44)의 자유 단부는, 외측 접촉부(40)가 하향 이동함에 따라 돌출부(24) 상에서 방사상 내측으로 활주한다. 그러나, 스프링은, 외측 전도성 본체(22)의 돌출부(24)와의 접촉 상태를 유지함에 따라, PCB(50)의 외측 접촉부(54)에 압축력을 계속 가하여, 적절한 전기 접촉이 유지되는 것을 보장한다. 마찬가지로, 플런저(38)는 스프링(36)을 통해 하향 방향으로 편향되어, PCB(50)의 제1 접촉부(52)와의 압축 접촉을 유지한다.
유사하게, 도 6c는 PCB(50)와 커넥터(20) 사이의 거리의 감소를 도시하며, 여기서 플런저(38)는 커넥터(20) 내로 더 가압되었다. 예시된 바와 같이, 스프링(44)의 자유 단부는, 외측 접촉부(40)가 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26) 상으로 더 가압됨에 따라 도 6a 또는 도 6b의 위치에 비해 더 방사상 외측으로 펼쳐져 있다. 이러한 방식으로, 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26)는 PCB(50)에 대한 최소 거리(C)에 대응하는 위치로 편향될 수 있다.
예시된 각각의 시나리오에서, PCB와의 전기 접촉은 축 및/또는 방사상 위치의 이러한 변동에도 불구하고 유지된다. 이에 따라, 고성능 전기적 연결을 유지하면서 전술한 구성요소들의 상대 위치에 영향을 미치는 임의의 제조 또는 조립 불일치가 수용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 개시내용의 전술한 실시예에 따른 커넥터(20)는 제2 또는 상대 커넥터(90)와 계합된 것으로 도시되어 있다. 정합 커넥터(90)는 외측 전도성 본체(91), 및 유전체 본체(92) 내에 지지되는 전도성 중심 접촉부(96)를 포함한다. 예시된 상대 정합 또는 삽입 방향(I)으로 수행되는 정합 동작 동안, 커넥터(20)의 외측 전도성 본체(22)는 정합 커넥터(90)의 외측 전도성 본체(91)에 의해 수용되고 이러한 외측 전도성 본체와의 전기 접촉을 확립할 수 있다. 마찬가지로, 커넥터들(20, 90)이 정합될 때, 커넥터(20)의 중심 접촉 조립체(30)의 수 핀(32)은, 대응하는 암 전도성 중심 커넥터 또는 정합 커넥터(90)의 접촉부(96)과 계합하여 이들 커넥터 간의 전기적 접촉을 확립한다.
도 8로부터 가시화될 수 있는 바와 같이, 예시된 내부 밀봉부 또는 부싱(25)을 제공하지 않는 종래 기술의 커넥터에 따르면, 커넥터(20)의 유전체 본체(39)의 전방 단부(139) 및 정합 커넥터(90)의 유전체 본체(92)의 대향하는 전방 단부(94)는, 커넥터들이 완전히 정합된 위치에 도달할 때까지 서로를 향해 편향된다. 커넥터들이 완전히 정합되기 전에 이들 유전체 본체가 서로 접촉하지 않도록, 종래 기술의 커넥터는, 완전 정합 위치에 있는 유전체 본체의 대향하는 전면 단부들(139, 94) 사이에 에어 갭이 존재하도록 크기를 조정해야 한다. 특히, 부품 생산 허용오차 및 조립 허용오차는 예시된 축 방향 또는 삽입 방향(I)을 따라 양측 유전체 본체(39, 92)의 최종 위치를 크게 가변할 수 있다. 이에 따라, 이러한 구성요소들 사이에 의도하지 않은 간섭이 발생하지 않도록 갭을 제공해야 하므로, 커넥터들이 완전히 정합된 상태를 달성하는 것을 잠재적으로 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 절연 유전체 본체 사이에 필요로 하는 에어 갭이 존재하면, 커넥터를 가로질러 축 방향으로 이동하는 유전 상수의 변화로 인한 임피던스의 변동으로 인해, RF 신호 성능이 저하된다는 점을 이해해야 한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 커넥터(20)의 예시적인 내측 부싱(25)은, 커넥터들이 완전히 정합된 상태 또는 위치를 달성하는 것을 방해하지 않으면서 유전체 본체의 전면(139, 94)을 효과적으로 결합함으로써 이러한 단점을 개선하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예에서, 내측 부싱(25)은 외측 전도성 본체(22)의 내부에 끼워진 탄성 부싱을 포함한다(도 3을 또한 참조한다). 부싱(25)은, 본체(22) 내에 정의된 환형 돌출 리브(122)가 부싱(25)의 원주 둘레에 정의된 대응하는 환형 슬롯(125) 내로 계합하는 것을 통해 축 방향으로의 이동으로부터 외측 전도성 본체(22) 내에 유지될 수 있다.
도 8에 예시된 정합 위치에서, 유전체 본체(39)의 전방 단부(139)는 부싱(25)의 제1 면과 맞닿고, 유전체 본체(92)의 전방 단부(94)는 부싱(25)의 제2 면과 압축 방식으로 맞닿는다. 부싱(25)의 탄성 특성으로 인해, 정합된 상태에서 각 커넥터(20, 90)의 최종 축방향 위치에 영향을 미치는 전술한 위치 또는 치수 변동은 부싱에 의해 수용된다. 구체적으로, 부싱(25)은, 각 유전체 본체(39, 92)와의 접촉을 유지하면서 커넥터가 완전히 정합된 위치를 설정할 수 있도록 필요에 따라 압축 또는 확장되도록 구성된다. 부싱(25)은, 실리콘, 또는 바람직하게는 유전체 본체(39, 92)의 유전 상수와 같거나 유사한(예를 들어, 10% 이내, 또는 보다 바람직하게는 5% 이내) 유전 상수를 갖는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 커넥터가 중심 전도성 경로를 따라 연속적이고 중단되지 않은 유전체 절연면을 정의함에 따라, 신호 임피던스는 정규화되고 커넥터의 전체 RF 성능은 전술한 종래 기술의 구성보다 개선된다.

Claims (13)

  1. 커넥터 조립체(20)로서,
    대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부(23)를 갖는 외측 전도성 본체(22);
    상기 외측 전도성 본체(22) 내에 배치되는 전도성 중심 접촉부(30)로서, 상기 대응하는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 제1 단부(32) 및 회로 기판(50)의 제1 전기 접촉부(52)와 전기적으로 연결되도록 구성된 제2 단부(38)를 갖는 상기 전도성 중심 접촉부(30);
    상기 외측 전도성 본체(22)의 제2 단부(26)에 활주 가능하게 연결된 외측 접촉부(40)로서, 상기 회로 기판(50)의 제2 전기 접촉부(54)와 전기적으로 연결되도록 구성된, 상기 외측 접촉부(40); 및
    상기 외측 전도성 본체(22)로부터 멀어지는 방향으로 상기 외측 접촉부를 편향시키도록 구성된 탄성 요소(44)를 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  2. 제1항에 있어서, 상기 중심 접촉부의 제2 단부(38)는 상기 접촉부(30)의 축 방향으로 상기 제1 단부(32)에 대하여 이동가능하고, 상기 제2 단부(38)는 상기 제1 단부(32)로부터 멀어지는 방향으로 탄성적으로 편향된, 커넥터 조립체(20).
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄성 요소(44)는 상기 외측 전도성 본체(22)와 상기 외측 접촉부(40) 사이에 배치된 스프링을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  4. 제3항에 있어서, 상기 스프링(44)은, 제1 단부에서 상기 외측 전도성 본체(22) 또는 상기 외측 접촉부(40) 중 하나에 고정 연결되고 제2 단부에서 상기 외측 전도성 본체(22) 또는 상기 외측 접촉부(40) 중 나머지 하나에 활주 가능하게 연결된 탄성 암(arm)을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  5. 제4항에 있어서, 상기 외측 전도성 본체(22)는, 상기 외측 전도성 본체(22)로부터 방사상으로 연장되고 상기 탄성 암(44)의 제2 단부와 활주 가능하게 계합하도록 구성된 베어링 면(24)을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  6. 제5항에 있어서, 상기 외측 접촉부를 중심으로 방사상으로 배열된 각각의 제1 단부들 및 상기 외측 전도성 본체(22)의 베어링 면(24)과 계합하는 각각의 제2 단부들을 갖는 복수의 탄성 암(44)을 더 포함하고, 상기 베어링 면(24)은 상기 외측 전도성 본체(22)를 중심으로 방사상으로 배치된, 커넥터 조립체(20).
  7. 제3항에 있어서, 상기 스프링(44)은 상기 외측 전도성 본체(22) 위에 배치된 코일 스프링(80)을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  8. 제1항에 있어서, 회로 기판(50)을 더 포함하고, 상기 회로 기판은,
    상기 회로 기판(50) 상에 형성된 제1 접촉부(52); 및
    상기 회로 기판 상에 형성되고 상기 제1 접촉부로부터 전기적으로 절연된 제2 접촉부(54)를 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 접촉부(52)는 상기 중심 접촉부(30)의 이동가능한 제2 단부(38)의 직경보다 큰 직경을 갖는 대략 원 형상을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 접촉부(54)는 상기 제1 접촉부(52)를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 커넥터 조립체(20).
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 접촉부(54)는, 상기 제2 접촉부의 곡률 축에 대하여 적어도 240도의 호 길이에 걸쳐 연장되는 아치 형상을 포함하는, 커넥터 조립체(20).
  12. 제8항에 있어서, 하우징(12, 14)을 더 포함하고, 상기 하우징은,
    상기 외측 전도성 본체(22)를 수용하는 제1 하우징 섹션(12); 및
    상기 제1 하우징 섹션(12)에 결합된 제2 하우징 섹션(14)을 포함하고,
    상기 회로 기판(50)은 상기 제2 하우징 섹션(14)에 고정 부착된, 커넥터 조립체(20).
  13. 제1항에 있어서, 상기 대응하는 전기 커넥터는 동축 무선 주파수 커넥터인, 커넥터 조립체(20).
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