KR101329920B1 - 단자 연결부를 포함하는 전기 인쇄 회로 기판 - Google Patents

단자 연결부를 포함하는 전기 인쇄 회로 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터(terminal strip conductor)로 납땜(soldering)되는 컨덕터 레일(conductor rail, 3)과, 상기 컨덕터 레일(3)에 고정되는 클램핑 스프링(clamping spring, 4)을 포함하는 무-나사 단자 연결부(screwless terminal connection, 2)를 갖는 전기 인쇄 회로 기판(1)에 관한 것이다. 상기 인쇄 회로 기판은, 상기 전기 인쇄 회로 기판(1)의 에지(edge) 상에, 상기 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(base part, 3a)에 의해 브리징되는 오목부(5)가 제공되고, 상기 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a) 상의 클램핑 스프링(4)은 스프링 레그(spring leg, 4a) 중 하나와 접촉하여, 또 다른 스프링 레그(4b)가 상기 오목부(5)를 통해 인쇄 회로 기판(1)의 하부 상으로 뻗어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

단자 연결부를 포함하는 전기 인쇄 회로 기판{ELECTRICAL PRINTED CIRCUIT BOARD COMPRISING A TERMINAL CONNECTION}
본 발명은 무-나사 단자 연결부(screwless terminal connection)를 이용하는 전기 인쇄 회로 보드에 관한 것이다. 인쇄 회로 기판의 단자 스트립 컨덕터로 납땜(soldering)되는 컨덕터 레일(conductor rail)과, 상기 컨덕터 레일에 고정되는 클램핑 스프링(clamping spring)을 포함한다.
이러한 인쇄 회로 기판은 유연한 컨덕터를 서로, 특히 전기 및/또는 전자 부품과 묶도록 기능한다. 가장 중요한 것은 복잡하지 않은 처리 절차와 함께, 견고한 전기적 연결을 보장한다는 것이다.
이러한 종류의 인쇄 회로 기판은, 예를 들어, 태양 전지 모듈을 위한 소켓(socket)에서 사용되는데, 이때, 한편으로는, 단자 연결부가, 보통 평평한 케이블로서 형성되는 태양 전지 모듈의 단자 리드(terminal lead)와의 접촉을 만들고, 다른 한편으로는, 예를 들어 AC 컨버터로 리딩(leading)되는 출력 리드와의 접촉을 만든다.
본 발명에 따르는 인쇄 회로 기판은 기계적으로 매우 견고한 디자인을 가능하게 하고, 따라서 거친 동작 상태에 대해 적합하고, 동시에 낮은 제조비용을 갖는 다는 점에서 종래에 알려진 인쇄 회로 기판에 비해, 바람직하다.
본 발명에 따르는 인쇄 회로 기판은, 컨덕터 레일의 베이스 파트에 의해 브리징(bridging)되는 에지(edge)에 오목부를 갖는 인쇄 회로 기판을 제공함으로써 얻어지며, 이때 컨덕터 레일의 베이스 파트 상의 클램핑 스프링이 자신의 스프링 레그(spring leg) 중 하나와 접촉하게 되어, 나머지 스프링 레그가 상기 오목부를 통과하여, 상기 인쇄 회로 기판의 하부 측 상으로 뻗어 있다.
덧붙이자면, 견고한 디자인으로 인하여, 컨덕터 레일이, 나사드라이버, 또는 서로 나란히 위치하는 복수 개의 클램프를 동시에 개방하는 특수하게 설계된 툴 등의 지렛대 툴을 이용하여 스프링 클램프를 지레 방식으로 개방하는 카운터베어링(counterbearing) 기능을 수행한다. 각각의 클램프에 견고하게 부착된 핸들링 기구가 제공될 수 있다.
스프링 클램프가 개방될 때, 넓은 컨덕터 단면적을 갖는 태양력 커넥터 라인(solar connector line)이 클램프뿐 아니라, 태양력 산업에서는 일반적인, 상당한 폭을 갖는 평평한 리본형 컨덕터로 삽입되고, 지렛대 툴이 제거된 후, 클램핑-고정될 수 있다.
태양력 연결 박스에서 사용되기 위해 적합한 본 발명에 따르는 인쇄 회로 기판의 개선예에서, 결과적인 열, 특히, 태양력 연결 박스의 바이패스 다이오드에서 발생되는 전력 손실로 생성되는 열을 대기 중으로 방출하는 인쇄 회로 기판 표면의 넓은 면적의 구리 박판을 통해, 매우 효율적인 냉각 표면이 이용가능하다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따르는 무-나사 단자 연결부의 영역에서의 인쇄 회로 기판의 일부분을 도시한다.
도 2는 도 1의 단자 연결부의 세로방향 단면도이다.
도 3은 단자 연결부로 연결되도록 컨덕터가 유입된 후의 도 1의 인쇄 회로 기판의 세로방향 단면도이다.
도 4는 단자 리드가 삽입된 개별 부품으로서 나타나는 바람직한 두 번째 실시예에서의 단자 연결부를 도시한다.
도 5는 복수 개의 무-나사 단자 연결부를 갖는 본 발명에 따르는 인쇄 회로 기판을 도시한다.
도 1에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따르는 인쇄 회로 기판(1)에, 무-나사 단자 연결부(screwless terminal connection, 2)를 장착하기 위한 위치에서, 장방형 오목부(5)가 제공된다.
단자 연결부(2)는 단자 스트립 컨덕터를 이용하여 인쇄 회로 기판(1)으로 납땜되는 컨덕터 레일(3)과, 상기 컨덕터 레일(3)에 고정되는 클램핑 스프링(clamping spring, 4)을 포함한다.
컨덕터 레일(3)은 바람직한 전기 전도율을 갖는 시트(sheet)형의 금속 재료로부터의 펀치(punch)-가공된 휘어진 부품으로서 조립된다. 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a)는 인쇄 회로 기판(1)의 표면에 평행하게 배열되며, 인쇄 회로 기판(1)의 에지 오목부(5)를 상기 인쇄 회로 기판의 표면과 브리징한다. 시트형 금속을 90도만큼 접음으로써, 경사진 플레이트(6)가 베이스 파트(3a)의 우측부와 좌측부 상의 인쇄 회로 기판(1) 상에 형성되고, 상기 경사진 플레이트(6)의 전단부와 후단부 상에 연결 레그(connecting leg, 6')가 제공된다. 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터의 일부분으로 형성되는 대면적 납땜 패드(large area soldering pad, 7)가 상기 인쇄 회로 기판(1)의 오목부(5)를 따라 횡방향으로 배열되며, 상기 납땜 패드는 컨덕터 레일(3)의 연결 레그(6')를 수용하기 위한 적합하게 배치된 홀(hole, 7')을 갖는다.
연결 레그(6')는 상기 홀 내부로 충분히 멀리 뻗어 있어서, 플레이트(6)의 하부 에지가 인쇄 회로 기판(1)에 대하여 납땜 패드(7) 상의 홀 사이를 가로지를 수 있다. 컨덕터 레일(3)의 장착 전에, 상기 납땜 패드(7)는 리플럭스 납땜 페이스트로 코팅되며, 리플럭스 노(reflux furnace)에서의 인쇄 회로 기판(1)의 조립 동안, 상기 리플럭스 납땜 페이스트는 컨덕터 레일(3)과 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터 간의 납땜 연결을 형성한다. 대면적 납땜 연결에 의해서 뿐 아니라, 연결 레그(6')가 인쇄 회로 기판(1)에서 홀(7')을 통과하기 때문에, 매우 안정적인 기계적 연결이 보장되고, 또한 큰 스트레스에 견딘다.
또한 도 2에서, 구체적으로는, 단자 연결부(2)의 세로방향 단면도로 매우 명 확하게 나타나는 바와 같이, 베이스 파트(3a)에 인접한 영역에서, 그리고 후방, 즉, 인쇄 회로 기판의 에지에서도 마찬가지로, 먼저 약 135도만큼, 그리고 그 후, 약 90도만큼 시트형 금속을 2번 구부림으로써, 컨덕터 레일(3)은 세로방향 단면도에서 거의 삼각형의 윤곽을 갖는다.
따라서 베이스 파트(3a)의 전방 에지 상에서 위로부터 뒤쪽으로 구부러지는 시트형 금속의 단부의 중앙에, 오목부(3c)가 제공되며, 상기 오목부(3c)를 통해, 접촉될 컨덕터가 단자 연결부(2)로 유입된다.
삼각형의 상부 에지(3b)의 영역에서의 시트형 금속의 중앙에서 절단되는 스트랩(strap)이 텅(tongue, 8)으로서 나타나며, 상기 텅(8)은 베이스 파트(3a)에 평행하는 컨덕터 레일(3)의 방향으로 통과한다.
마찬가지로, 클램핑 스프링(clamping spring, 4)이 시트형 금속 스트랩으로부터의 펀치-가공된 구부러진 부품으로서 제작된다. 그러나 클램핑 스프링은 바람직한 탄성 변형성(elastic deformability)을 갖는, 즉, 바람직한 스프링 속성을 갖는 물질로 만들어진다.
이러한 목적을 위해, 시트형 금속 스트랩에, 2개의 구부러진 영역에 의해 연결되는 3개의 세로방향 영역이 제공된다.
제 2 스프링 레그(4b)는, 대략 반원을 그리는 하나의 구부러진 영역을 통해 제 1 스프링 레그(4a)로 연결되고, 약 4분의 1 원만큼 구부러진 후, 자신 위에 위치하는 제 3 레그(4c)로 연결되며, 상기 제 3 레그(4c)의 표면에 2개의 장방형 애퍼처(9, 10)가 제공된다.
2개의 장방형 애퍼처 중, 클램핑 스프링(4)의 제 3 레그(4c)의 구부러진 부분에 가장 가까이 위치하는 제 1 애퍼처이자 더 큰 애퍼처가 클램핑 애퍼처(9)로서 기능하며, 상기 클램핑 애퍼처(9)를 통해, 연결될 컨덕터의 단자 연결부(2)가 시작된다. 그 후, 클램핑 애퍼처(9)의 상부 에지(9')에 의한 클램핑-고정에 의해, 상기 컨덕터가 상기 클램핑 애퍼처(9) 내에 유지된다. 장방형 제 2 애퍼처는 발동 애퍼처(actuation aperture, 10)로서 기능하며, 연결 단자(2)를 개방하기 위한 툴이 상기 발동 애퍼처를 통해 유입된다.
상기 클램핑 스프링(4)의 제 1 스프링 레그(4a)는 초기 상태에서 단부가 제 3 레그(4c)의 클램핑 애퍼처(9) 내부에 들어가 있도록 충분히 길게 만들어진다. 상기 클램핑 스프링(4)은 초기 상태에서조차 특정 크기의 사전인장(pretension)을 겪는다.
상기 클램핑 스프링(4)은 컨덕터 레일(3)에 대하여 고정되어, 클램핑 스프링(4)의 제 1 스프링 레그(4a)가 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a)에 대하여 평평하게 접하게 된다. 제 2 스프링 레그(4b)는 인쇄 회로 기판(1)의 에지 영역을 향하는 아랫방향으로, 인쇄 회로 기판(1)의 오목부(5)를 통해 비스듬하게 뻗어 있다. 클램핑 스프링(4)의 제 3 레그(4c)는 인쇄 회로 기판의 표면에 거의 수직으로 통과한다. 클램핑 애퍼처(9)의 상부 에지(9')와 클램핑 스프링(4)의 제 1 스프링 레그(4a)의 단부 사이에서 클램핑-고정되는 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a)의 전방 돌출부(3a')를 이용하여, 클램핑 스프링(4)이 컨덕터 레일(3)에서 고정된다.
도 3은 컨덕터(11)를 유입시키기 위해, 툴(12)을 이용하여 단자 연결부(2)가 개방되는 법을 도시한다. 여기서 툴(12), 예를 들어, 날(blade, 12')을 갖는 나사드라이버는 단자 연결부(2)의 후방 측부로부터 발동 애퍼처(10) 내부로 유입된다. 시트형 금속의 삼각형의 상부 에지의 영역의 중앙에서부터 뻗어 있는 텅(8)을 카운터베어링(counterbearing)으로서 이용하여, 툴(12)이 클램핑 스프링(4)의 제 3 레그(4c)를 위쪽으로 이동시키기 위한 지렛대(lever)로서 사용되어, 연결될 컨덕터(11)를 수용하기 위해 클램핑 애퍼처(9)가 해제될 수 있다. 도면에서 도시되는 바와 같이, 컨덕터(11)가 삽입되며, 툴(12)이 제거된 후, 스프링 압력에 의해 컨덕터 레일(3)에 대하여 클램핑 애퍼처(9)의 상부 에지(9')에 의해 가압된다.
컨덕터(11)는 이러한 위치로 견고하게 고정되고, 컨덕터 레일(3)로의 전기적 접촉이 이뤄진다.
조립 및 동작이 앞서 설명된 바와 기본적으로 동일한 바람직한 개선예에 따른 단자 연결부(2)의 추가적인 실시예가 도 4에서 도시된다. 덧붙이자면, 이 단자 연결부(2)의 컨덕터 레일(3)은 2개의 정렬 클램프(alignment clamp, 13)를 가지며, 상기 2개의 정렬 클램프는, 상기 컨덕터(11)가 단자 연결부에 접촉되기 위해 유입될 때 통과하는 베이스 파트(3a)의 전단 에지(front edge)의 위쪽에서부터 오목부(3c)의 양 측부 상에서 반대로 구부러져 있는 시트형 금속 부분의 단부에서부터, 인쇄 회로 기판(1)의 에지에 대하여 기울어진 듯 보인다. 이들은 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a)에 본질적으로 평행하며, 컨덕터(11)를 접촉되도록 유입하기 위해 사용되는 영역 위쪽 측부에서 배열된다. 이들 정렬 클램프(13)에 의해, 클램프 스프링(4)을, 컨덕터(11)를 유입하도록 개방된 위치로 고정하는 것이 가능해져서, 툴(12)에 의한 앞서 설명된 단자 연결부(2)의 개방이, 인쇄 회로 기판(1) 상으로 컨덕터(11)를 실제로 장착하기 전의 사전 단계에서, 쉽게 발생할 수 있다. 왜냐하면, 클램핑 애퍼처(9)가 정렬 클램프(13) 위에 위치하는 상부 에지(9')를 이용하여 후방으로 당겨지기 때문이다. 컨덕터(11)의 유입 후에, 클램핑 스프링(4)만이 다시 해제될 필요가 있으며, 이는, 클램핑 스프링(4)의 상부 영역에 대한 약간의 전방향 압력에 의해서 이뤄진다.
도 5는 본 발명에 따르는, 6개의 단자 연결부(2)와 3개의 반도체 부품을 갖는 인쇄 회로 기판(1)을 도시한다. 이는 태양 전지 모듈을 위한 단말기 박스의 인쇄 회로 기판(1)을 나타낸다. 상기 반도체 부품은 이른바 바이패스-다이오드(14)이며, 상기 바이패스-다이오드(14)는 각각, 차단 방향에서 복수 개의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 모듈에 병렬로 연결된다. 상기 바이패스-다이오드(14)는 인쇄 회로 기판(1) 상에 SMD 부품으로서 장착되고, 컨덕터 레일(3)과 동일한 리플럭스 납땜 공정으로 인쇄 회로 기판(1)으로 납땜된다. 바이패스-다이오드(14)의 접촉부(contact) 중 하나가 도면에서 볼 수 있는 레그에 의해 형성되고, 나머지 접촉부는 부품의 보여지지 않는 아래 측부 상에 위치한다.
예를 들어 짙은 구름으로 인해 특정 태양 전지 상으로 입사되는 광 빔의 실질적인 면적이 감소함으로써, 태양 전지 모듈 중 하나 이상에 그늘이 질 때, 일반적으로, 그늘에 영향받지 않는 태양 전지 모듈의 전류는, 영향받는 태양 전지 모듈을 보호하기 위해 제공되는 바이패스-다이오드(14)를 통해 전도된다. 이러한 방식에서 발생되는 전력 손실은 상당해질 수 있으며, 이는 이에 따른 열의 축적을 초래 한다.
인쇄 회로 기판(1)의 상부 상에, 거의 전체 면적의 구리 박판(copper lamination, 15)이 제공되며, 이때, 상기 구리 박판(15)에서 단지 좁은 경로(path, 16)만큼이 제거되어, 서로 다른 전위를 분리시킬 수 있다. 이러한 넓은 면적의 구리 박판(15)은 큰 효과적인 컨덕터 단면적을 형성하며, 따라서 각각의 회로에 대해 적합하게 높은 전류 전달 능력을 보장한다. 넓은 면적의 구리 박판(15)의 추가적인 효과는 상기 구리 박판의 표면으로부터 많은 양의 열이 방출돼 버리며, 이에 따라서 컨덕터 레일(3)과 함께, 냉각체(cooling body)로서 기능할 수 있다는 것이다. 이때, 상기 컨덕터 레일(3)을 통해, 앞서 언급된 바이패스-다이오드(14)의 전력 손실에 의해 축적되는 열이 대기 중으로 방출될 수 있다.
인쇄 회로 기판(1)은, 태양 전지 모듈을 위한 단말기 박스를 구축하기 위해 특수하게 설계된 하우징 내에 장착된다.
이 하우징(도면상 도시되지 않음)은 동시에, 기계적 안정성을 증가시키기 위한 추가적인 소자, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(1)을 위한 복수 개의 부착 포인트(attachment point)를 사용함으로서, 보강 리브(reinforcing rib) 및 이와 유사한 것을 내포할 수 있다.
단자 연결부(2)를 발동시키기 위해, 이 뿐만 아니라, 여분의 열을 제거하기 위해, 상기 하우징에는 이러한 요구사항에 적응된 애퍼처가 제공된다.

Claims (9)

  1. 전기 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터(terminal strip conductor)로 납땜(soldering)되는 컨덕터 레일(conductor rail, 3)과, 상기 컨덕터 레일(3)에 고정되는 클램핑 스프링(clamping spring, 4)을 포함하는 무-나사 단자 연결부(screwless terminal connection, 2)를 갖는 전기 인쇄 회로 기판(1)에 있어서,
    상기 전기 인쇄 회로 기판(1)의 에지(edge) 상에, 상기 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(base part, 3a)에 의해 브리징되는 오목부(5)가 제공되고, 상기 컨덕터 레일(3)의 베이스 파트(3a) 상의 클램핑 스프링(4)은 스프링 레그(spring leg, 4a) 중 하나와 접촉하여, 또 다른 스프링 레그(4b)가 상기 오목부(5)를 통해 인쇄 회로 기판(1)의 하부 상으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판(1) 상의 할당된 홀(7')에 수용되는 연결 레그(connecting leg, 6')가, 상기 컨덕터 레일(3)에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 리플럭스-납땜 연결(reflux soldered connection)에 의해, 상기 컨덕터 레일(3)이 상기 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판(1)의 단자 스트립 컨덕터의 일부분에 의해 형성되는 대면적 납땜 패드(large area soldering pad, 7)가 상기 인쇄 회로 기판(1)의 오목부(5)를 따라 횡방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 컨덕터 레일(3)의 상부 에지(3b)의 영역에서 시트(sheet)형 금속의 중앙에서 절단된 스트랩(strap)은, 베이스 파트(3a)에 평행하는 컨덕터 레일(3)의 방향으로 통과하는 텅(tongue, 8)인 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2개의 정렬 클램프(alignment clamp, 13)가 상기 컨덕터 레일(3)에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 정렬 클램프(13)는, 컨덕터(11)가 단자 연결부(2)와 접촉되기 위해 유입될 때 통과하는 베이스 파트(3a)의 전단 에지(front edge)의 위쪽에서부터 오목부(3c)의 양 측부 상에서 반대로 구부러진 시트형 금속 부분의 단부에서부터 인쇄 회로 기판(1)의 에지에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전체 면적 구리 박판(full-area copper lamination, 15)이 상기 인쇄 회로 기판(1)의 상부에 제공되며, 서로 전위(potential)를 달리하도록 좁은 경로(path, 16)만이 상기 구리 박판(15)으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 전기 인쇄 회로 기판(1).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 따르는 인쇄 회로 기판(1)을 갖는 태양 전지용 단말기 박스(terminal box)에 있어서,
    SMD-부품으로서 설계된 바이패스-다이오드(bypass-diode, 14)가 상기 인쇄 회로 기판(1) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 단말기 박스.
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