KR100839893B1 - 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자 - Google Patents

Abstract

솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자가 개시된다. 상기의 전기접촉단자는 튜브 형상의 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어; 상기 절연 탄성 코어를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및 한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함한다.

탄성, 비발포, 튜브, 전기접촉단자, 표면 실장, 리플로우 솔더링

Description

솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자{Solderable Elastic electric contact terminal}

본 발명은 전기접촉단자에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판(PCB) 등에 전기접촉단자의 일 측면이 고정되고 대향하는 대상물에 전기접촉단자의 타 측면이 탄성 접촉되어 대상물과 인쇄회로기판을 전기적 및 기구적으로 연결하는 리플로우 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자에 관한 것이다.

일반적으로 리플로우 솔더링(reflow soldering)이 가능한 탄성 전기접촉단자는, 전기 전도도가 좋고, 탄성 회복력이 우수하며, 리플로우 솔더링 온도에 견딜 수 있어야 한다.

이를 위해 종래에는 리플로우 솔더링이 가능한 전기접촉단자로 금속 재질을 주로 사용하였다. 이 금속 재질 중에서 베릴륨 동(beryllium copper)은 탄성 회복력이 좋고, 전기 전도도가 뛰어나 전기접촉단자로 널리 사용되었다. 이를 위해, 0.3㎜ 이하의 두께와 일정한 폭을 갖는 베릴륨 동 시트를 프레스 금형을 통하여 일정한 형상으로 타발한 후 열처리 공정을 거쳐 탄성 회복력을 향상시킨 전기접촉단자를 제작하였다.

그러나, 이와 같이 금속 시트로만 이루어진 전기접촉단자는 금속의 특성상 또는 구조상 일정 높이 이하에서는 우수한 탄성을 제공할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 탄성을 갖기 위해서는 일정한 형상으로 절곡해야 하고, 결국 이 절곡 높이에 의해 전기접촉단자의 높이의 대부분이 결정되기 때문에 일정 높이 이하에서는 탄성을 제공하기 불가능하다. 또한, 하나의 프레스 금형으로는 한 형상의 제품만을 만들 수 있기 때문에 다른 형상의 제품을 만들려면 추가로 고가의 프레스 금형이 필요로 하다는 단점이 있다. 더욱이, 금속 시트로 이루어져 무게가 가벼워 표면 실장(Surface Mounting) 시 공급되는 바람에 의해 움직일 수 있어 불량이 나기 쉽다는 단점이 있다.

또 다른 종래의 기술로는 미국 고어(Gore) 사의 유럽특허 EP 1090538이 있다. 이 특허에 의하면, 전기전도성 개스킷 재료와 솔더링이 가능한 지지층을 고정하는 수단, 즉, 별도의 접착제 등이 필요하다는 단점이 있다. 더욱이 접착 수단에 의해 전기 저항이 커진다는 단점이 있다.

또 다른 종래의 기술로는 미국 고어 사의 미국특허 7,129,421호가 있다. 이 특허에 의하면, 압축 구멍이 형성된 전기전도성 개스킷 재료의 압축 구멍과 전기전도성 개스킷 재료의 밑면에 접힘 공정(crimp)을 갖는 전기전도성 지지층이 형성되어 EMI 개스킷 어셈블리를 생산할 때 생산성이 떨어진다는 단점이 있다. 즉, 전기전도성 개스킷 재료를 제조한 후, 별도로 제조된 전기전도성 지지층을 전기전도성 개스킷 재료의 압축 구멍에 삽입한 후 눌러야 하는 번거로움이 있다. 또한 상기 압축 구멍의 치수는 EMI 개스킷 어셈블리의 치수보다 작으므로 여기에 형성된 전기전 도성 지지층의 치수도 이에 한정되어 전기전도성 개스킷 재료와 전기전도성 지지층과의 접착력이 충분하지 못하다는 단점이 있다. 즉, EMI 개스킷 어셈블리를 위쪽 방향으로 당겼을 때 전기전도성 개스킷 재료와 전기전도성 지지층의 분리가 잘 된다는 단점이 있다.

또 다른 종래의 기술로는 본 출원인이 출원하여 등록된 국내 특허등록 제783588호가 있다. 이 특허에 의하면, 코어로 일정한 체적을 갖는 절연 발포고무를 적용함으로써 사용되는 재료가 많아 제조원가가 비싸고, 절연 발포고무의 탄성을 좌우하는 발포율을 조정하는 것이 어렵다는 단점이 있다. 이와 함께, 작은 사이즈의 제품, 가령 2㎜×2㎜×2㎜의 제품의 경우 발포고무를 적용하면 압출로 생산하기 어렵고, 단면 형상이 직사각형으로 한정된다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 본 발명의 목적은 탄성 및 전기전도도가 좋고, 솔더링이 가능하며, 제조원가가 낮고 생산효율이 우수한 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

더욱이 진공픽업에 의한 표면 실장과 리플로우 솔더링이 용이한 탄성 전기접촉단자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하에 서술되는 실시 예로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.

상기의 목적은, 튜브 형상의 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어; 상기 절연 탄성 코어를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및 한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

또한, 상기의 목적은, 튜브 형상의 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어; 상기 절연 탄성 코어 밑면에 위치하는 금속 보강대; 상기 금속 보강대와 절연 탄성 코어를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하며, 상기 내열 폴리머 필름의 양단은 일정한 간극으로 이격되는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 절연 비발포고무 코팅층은, 액상의 실리콘 고무가 상기 절연 탄성 코어와 상기 내열 폴리머 필름 사이에 개재된 상태에서 경화되어 형성된다.

바람직하게, 상기 금속층의 표면에는 부식 방지 및 솔더링이 용이하게 주석(Tin)이 도금될 수 있고, 상기 내열 폴리머 필름의 재질은 폴리이미드일 수 있다.

바람직하게, 상기 탄성 전기접촉단자는 진공 픽업에 의한 표면 실장과 이에 따른 리플로우 솔더링이 가능하다.

상기의 구성에 의하면, 외부면이 금속층으로 이루어져 전기 전도도가 좋고 솔더링이 가능하다.

또한, 탄성 코어로 튜브 형상의 절연 비발포 고무는 압출 공정을 사용하여 제조함으로써, 사용되는 재료가 적어 제조원가가 낮고, 발포율을 고려할 필요가 없이 내부 관통공의 직경을 조절하여 탄성을 조절할 수 있다는 이점이 있으며, 작은 사이즈의 제품에 있어서도 어려움이 없다.

또한, 금속 보강대를 이용함으로써, 인쇄회로기판에 실장시 솔더가 간극을 통하여 금속 보강대와 접촉하여 강하게 접착이 된다는 이점이 있고, 릴 테이핑 시 전기접촉단자의 상부와 하부의 구별을 용이하게 할 수 있으며, 특히 금속 보강대의 자중 때문에 표면 실장 시 공급되는 바람에 의해서도 쉽게 움직이지 않는다는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자(100)를 보여주는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 최내부에 위치하는 탄성 코어(core; 10)는 튜브 또는 튜브 형상의 절연 비발포 고무로, 이 실시예에서는 단면이 사각형을 이룬다. 그러나, 이에 한정되지 않고 탄성 코어(10)의 단면은 다양한 형상을 이루도록 압출할 수 있다. 바람직하게, 탄성 코어(10)의 단면에서 양 측벽의 두께는 상하 벽의 두께보다 얇게 형성하여 탄성을 좋게 할 수 있다.

절연 비발포 고무 코팅층(20)은 탄성 코어(10)와 내열 폴리머 필름(30) 표면 사이에 위치하여 탄성 코어(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 신뢰성 있게 접착한다.

또한, 내열 폴리머 필름(30)의 이면에는 금속층(40)이 일체로 형성되는데, 일 예로 내열 폴리머 필름(30)은 단면 연성 적층 금속판(FCCL)일 수 있다. 금속층(40)의 외면에는 가령 주석(Sn)이 도금될 수 있다. 바람직하게 금속층(40)의 두께는 유연성, 납땜성 및 접착력을 고려하여 0.002 내지 0.01 mm 사이이다.

바람직하게, 내열 폴리머 필름(30) 이면에 형성된 금속층(40)은 금속 에칭작업에 의해 일정 부분을 에칭으로 제거함으로써 전기접촉단자(100)의 유연성을 향상시킬 수 있다.

바람직하게, 내열 폴리머 필름(30)은 내열성이 좋은 폴리이미드(PI) 필름이며 유연성 및 기구적 강도를 고려하여 두께는 0.01 내지 0.05㎜ 사이이다.

이러한 구조를 갖는 전기접촉 단자의 제조방법에 대해 설명한다.

이면에 금속층(40)이 형성된 일정한 폭을 갖는 내열 폴리머 필름(30)의 절연된 표면 위에 습기나 열에 의해 경화되는 액상 실리콘 고무를 두께 0.02㎜ 내지 0.5㎜로 코팅층을 형성하면서, 이 코팅층 위에 압출 공정에 의해 롤(roll) 형태로 제조된 탄성 코어(10)를 올려놓고 일정한 모양의 지그를 통하면서 감싼다.

여기서, 탄성 코어로 튜브형상의 절연 비발포 고무를 이용함으로써, 사용되는 재료가 적어 제조원가가 낮으며, 발포율을 고려할 필요가 없이 내부 관통공의 직경을 조절하여 탄성을 조절할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 작은 사이즈의 제품에 있어서도 어려움이 없다.

상기에서, 액상 실리콘 고무의 코팅층의 두께가 너무 얇으면 탄성 코어(10)와 내열 폴리머 필름(30) 사이에 접착력이 나빠지며, 코팅층의 두께가 너무 두꺼우면 액상의 실리콘 고무가 경화하는데 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한, 습기에 의해 경화되는 액상 실리콘 고무로 코팅층을 형성하는 경우는 질소 혹은 진공 중에서 코팅하는 것이 바람직하다.

이후 탄성 코어(10)를 감싼 내열 폴리머 필름(30)을 탄성 코어(10)의 치수와 유사한 치수를 갖는 금형에 위치시켜 사이에 개재된 액상의 실리콘 고무 코팅층을 경화시키면, 액상의 실리콘 고무층은 경화되면서 절연 비발포 고무 코팅층(20)으로 변화된다. 이때 절연 비발포 고무 코팅층(20)은 탄성 코어(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 접착시켜주는 역할을 한다. 즉, 액상의 실리콘 코팅층은 일정한 치수의 금형 내부에서 경화 후 탄성 코어(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 접착시키는 접착제 역할을 하면서 탄성을 갖는 절연 비발포 고무 코팅층(20)으로 된다.

액상의 실리콘 고무는 한번 경화되면 열에 의해 다시 용융되지 않기 때문에 전기접촉단자(100)를 솔더링 할 때도 원래의 접착 성능을 유지한다. 이때 금형 내부에 위치한 액상 실리콘 고무의 경화 속도를 빠르게 하기 위하여 금형의 온도를 약 60℃ 정도로 유지하고 주변의 습도를 60% 정도로 유지한다.

더욱이 전기접촉단자(100)는 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)을 사용하여 제조하기 때문에 긴 길이의 제품은 구겨짐 등 문제점이 있어 통상 1m 이하의 길이로 제조한 후 최종적으로 필요로 하는 길이인 3㎜ 내지 30㎜ 길이로 절단하여 사용하므로 액상 실리콘 고무가 완전 경화하기 전에 해당 길이만큼 절단하여 경화 시간을 단축할 수 있다. 또한, 습기에 의해 경화되는 액상 실리콘 고무 대신에 열에 의해 경화되는 액상 실리콘 고무를 사용하면 작업시간을 단축할 수 있다.

이와 같이 제작된 전기접촉단자(100)의 외부 표면은 금속층(40)으로 이루어져 전기 전도도가 0.01Ω 이하로 매우 좋고 솔더링이 잘 된다. 이 실시 예에서 내열 폴리머 필름(30)으로 폴리이미드를 사용하였고, 탄성 코어(10)와 절연 비발포 고무 코팅층(20)은 실리콘 고무를 사용하였기 때문에 솔더링 시 원래의 성능을 유지한다. 또한, 탄성 코어(10)나 절연 비발포 고무 코팅층(20)은 실리콘 고무이므로 탄성 회복력이 뛰어나다.

바람직하게 내열 폴리머 필름(30)의 밑면은 인쇄회로기판과 접촉이 많이 되도록 수평을 이루게 하고, 윗면은 수평을 이루게 하여 진공 픽업에 의한 표면 실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능하도록 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자(110)를 보여주는 단면도이다. 탄성 코어(10)의 밑면에 금속 보강대(50)를 위치시킨 후, 탄성 코어(10)와 금속 보강대(50)를 포함하는 전체를 절연 비발포 고무 코팅층(20)을 개재하여 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)으로 감싼다. 이때, 내열 폴리머 필름(30)의 양단을 서로 이격시켜 간극(42)을 형성함으로써 솔더링시 솔더 크림이 금속 보강대(50)와 접촉하도록 한다. 따라서, 간극(42)에는 당연히 절연 비발포 고무 코팅층(20)이 형성되지 않는다.

이 실시예에 의하면, 인쇄회로기판에 실장시 솔더 크림이 간극(42)을 통하여 금속 보강대(50)와 접촉하여 솔더링 후 강한 접착력을 갖는다는 이점이 있다. 또 한, 전기접촉단자(110)의 상부와 하부의 구별을 용이하여 릴 테이핑 작업이 용이하며, 특히 금속 보강대(50)의 자중 때문에 진공 픽업에 의한 표면 실장 시 공급되는 바람에 의해서도 쉽게 움직이지 않는다는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기접촉단자(100)를 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기접촉단자(110)를 보여주는 사시도이다.

Claims (6)

1. 튜브 형상의 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어;

   상기 절연 탄성 코어를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및

   한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
2. 튜브 형상의 비발포 고무로 이루어진 절연 탄성 코어;

   상기 절연 탄성 코어 밑면에 위치하는 금속 보강대;

   상기 금속 보강대와 절연 탄성 코어를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층;

   한 면이 상기 절연 비발포고무 코팅층을 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 다른 면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하며,

   상기 내열 폴리머 필름의 양단은 일정한 간극으로 이격 되는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 절연 비발포고무 코팅층은, 액상의 실리콘 고무가 상기 절연 탄성 코어와 상기 내열 폴리머 필름 사이에 개재된 상태에서 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 금속층의 표면에는 주석이 도금되는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 내열 폴리머 필름의 재질은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기접촉단자.
6. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 탄성 전기접촉단자는 진공 픽업에 의한 표면 실장과 이에 따른 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 솔더링이 가능한 탄성 전기접촉단자

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