KR101589056B1 - 인쇄 회로기판용 커넥터 - Google Patents

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KR101589056B1
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안승배
전학주
김대수
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주식회사 코리아 인스트루먼트
(주)위너에코텍
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Abstract

본 발명은 인쇄 회로기판용 커넥터에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 인쇄 회로기판 상에 실장(Populate: 땜 접합 또는 융착)되는 커넥터에 관한 것으로, 상기 커넥터는 복수의 고집적 핀 구조 형태를 이루고 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위한 제1접속핀의 단턱면과 연장부에 의해 회로기판에 접합시 냉땜 불량 없이 안정적으로 접합될 수 있도록 함은 물론 특히 Male 또는 Female 구조에 해당하는 제1,2접속핀은 통전을 위한 체결 조립시 탄성 구조의 접속구와 컨텍터로 하여금 통전 접속성(전기적 접촉성)을 향상시키도록 함으로써, SMD(Surface Mount Device)장치 라인을 통한 땜 접합시 짧은 접합 시간(3~4초 내외)에도 불구하고 실장 불량 또는 단락 불안감을 원천적으로 해소하는 반면 전기적 통전(접속) 신뢰도가 크게 개선되어 제품의 품질이 우수하게 보장될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄 회로기판용 커넥터{Connector for printed circuit board}
본 발명은 인쇄 회로기판 상에 실장(Populate: 땜 접합 또는 융착)되는 커넥터에 관한 것으로, 상기 커넥터는 고집적 핀 구조 형태를 이루더라도 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위해 단턱면과 연장부에 의해 회로기판에 접합시 냉땜 불량 없이 안정적으로 접합될 수 있도록 함은 물론 특히 Male 또는 Female 구조에 해당하는 제1,2접속핀은 통전을 위한 체결 조립시 탄성 구조의 접속구와 컨텍터로 하여금 통전 접속성(전기적 접촉성)을 향상시키도록 함으로써, SMD(Surface Mount Device)장치 라인을 통한 땜 접합시 짧은 접합 시간(3~4초 내외)에도 불구하고 실장 불량 또는 단락 불안감을 원천적으로 해소하는 반면 전기적 통전(접속) 신뢰도가 크게 개선되어 제품의 품질이 우수하게 보장될 수 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로기판용 커넥터에 관한 것이다.
최근 전기 전자산업 분야에서는 각종 제품 및 부품의 소형화, 간략화, 고성능화 경향이 두드러지게 나타나고 있는 실정이다.
이러한 요구를 만족하기 위해 각종 전기, 전자 부품의 특성을 변화시키지 않고 인쇄 회로기판 상에 정밀하게 장착시키는 방법이 절대적으로 요구되고 있다.
이에 따라 일반적인 전자 제품은 부품 선정, 인쇄 회로기판 설계, 인쇄 회로기판 제작 및 SMD(Surface Mount Devices) 공정을 통하여 제조될 수 있도록 하는 것이 일반적이다.
이때, 종래의 부품 선정은 전자 제품의 회로 설계 후 진행될 수 있으며, 전자 제품에 실제로 사용할 부품의 사양을 선정하는 과정이다.
또한, 종래의 인쇄 회로기판 설계는 설계된 회로를 전자 캐드 프로그램(CAD Program)을 이용한 PCB 아트웍(Printed Circuit Board Artwork)을 통하여 기판에 옮기는 작업이다.
이때, 전자 제품은 그 크기가 제한되어 있으므로, 인쇄회로기판은 비아(Via), 삽입 홀(Thru-hole)을 통하여 연결된 여러 개의 레이어(Layer)로 설계된다.
이에, 인쇄회로기판 제작은 아트웍을 통하여 설계된 기판을 실제로 제작하는 과정이다.
이때, SMD 공정은 인쇄회로기판에 부품을 안착하여 솔더링하는 과정으로서, SMD(Surface Mounting Devices Part) 부품이 안착되어 리플로우(Reflow) 솔더링되고, 수삽 부품이 안착되어 웨이브(Wave) 솔더링되도록 형성된다.
그런데, 웨이브 솔더링은 리플로우 솔더링 이후에 진행되기 때문에, 리플로우 솔더링 중 수삽 부품의 랜드 표면에 기 도포된 플럭스(Flux)가 휘발되어 땜 불량이 발생하기 쉽다.
더구나, 웨이브 솔더링은 거의 최종 공정이므로 전자 제품의 성능 및 신뢰성 평가에 미치는 영향이 크므로 공정 최적화가 필요한 실정이다.
다시 말해, 각종 전자제품의 고기능화 및 소형화 추세에 따라 회로기판의 집적도가 높아지고 있는 현실 속에서 회로기판 내,외부의 주요 기능부를 전기적으로 연결하기 위해서는 접속용 커넥터가 필연적으로 요구된다.
이를 보다 자세히 살펴보면, 일 예로서 웨이퍼 검사장비, UMPC, 넷북, 기타 연성회로기판을 탑재한 제품 등에 적용되는 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터는 작은 공간으로 연결할 수 있는 반면에 전기적 접속성과 기구적 결합성 측면의 곤란함이 있는 약점을 보인다.
이에 따라 관련 업계에서는 ZIF 커넥터의 약점을 보완하려는 시도가 이어지고 있는 실정이다.
한편 선행특허의 일 예로서, 한국 등록특허공보 제1007817호의 "커넥터 장치"에 의하면 전기전자 부품을 상호 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 장치에 있어서, 복수의 접지전극을 갖는 인쇄회로기판; 복수의 신호단자가 형성된 전기부품; 상기 인쇄회로기판과 상기 전기부품 사이에 형성되어 상기 접지전극과 상기 신호단자를 전기적으로 연결하는 인터포저; 상기 전기부품을 가압하여 상기 인터포저에 접촉되도록하는 가압부재; 및 상기 가압부재를 구동하기 위한 구동부재를 포함하는 구성이 제안되어 있다.
그러나 이러한 선행기술은 전기적 신호 경로를 최소화하여 전기적 특성을 향상시키고, 좁은(협) 피치에 대한 대응이 가능하도록 하면서 동시에 연결의 편이성을 높이고, 저비용으로 대응하는 효과를 기대하지만 인터포저를 매개하는 구조적 특성 때문에 제품에 따라서 작동 신뢰성과 내구성의 확보에 한계가 나타나는 단점이 발생된다.
또한, 선행특허의 다른 예로서 한국 등록특허공보 제1089789호의 "커넥터"에 의하면 하우징과 접속핀이 구비된 커넥터에 있어서, 상기 접속핀은 신호를 전달하는 시그널 터미널과 접점을 형성하는 그라운드 터미널에 혼용하여 사용할 수 있도록 단일형태로 형성되고, 상기 접속핀은 하나의 부재로 형성되되, 상대 커넥터의 접속핀을 감싸도록 벤딩된 벤딩부가 형성되며, 상기 접속핀의 하측은 탄성을 갖도록 1차 절곡되며, 끝단이 벤딩면을 갖도록 2차 절곡되게 형성된 구성이 제안되어 있다.
그러나, 상기 또 다른 선행기술은 하우징과 접속핀의 성형이 간단하여 자동화에 유리하고, 접지가 안정화되어 시그널 전송률을 증대하며, 기판에 대한 밀착 고정력을 증대하는 효과를 기대할 수 있기는 하나, 리벳을 가압하여 마찰력으로 결합하는 방식이므로 높은 고정력을 유지하기 곤란하여 다양한 제품에 대한 적용성에 한계가 발생되는 문제가 야기되고 있는 실정이다.
특허문헌 1 - 등록특허 제10-1007817호(2011.01.05.등록) 특허문헌 2 - 등록특허 제10-1089789호(2011.11.29.등록)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 인쇄 회로기판 상에 실장(Populate: 땜 접합 또는 융착)되는 커넥터에 관한 것으로, 상기 커넥터는 고집적 핀 구조 형태를 이루고 안정적인 땜 접합를 제공하기 위한 제1접속핀의 단턱면과 연장부에 의해 회로기판에 접합시 냉땜 불량 없이 안정적으로 접합될 수 있도록 함은 물론 특히 Male 또는 Female 구조에 해당하는 제1,2접속핀은 통전을 위한 체결 조립시 탄성 구조의 접속구와 컨텍터로 하여금 통전 접속성(전기적 접촉성)을 향상시키도록 함으로써, SMD(Surface Mount Device)장치 라인을 통한 땜 접합시 짧은 접합 시간(3~4초 내외)에도 불구하고 실장 불량 또는 단락 불안감을 원천적으로 해소하는 반면 전기적 통전(접속) 신뢰도가 크게 개선되어 제품의 품질이 우수하게 보장될 수 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로기판용 커넥터를 제공함에 그 목적이 있다.
결국, 본 발명은 목적된 장비에 PCB기판으로서 장착되어 사용시 고성능을 제공하면서 동시에 신뢰성과 내구성이 확보된 고품질의 커넥팅을 조장하도록 하는 한편 진동 등에 의한 장비 다운(단락)을 방지하여 수요자로 하여금 사용성이 만족되도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상부 일측에 전기 접속용 컨텍터(110)가 형성되고, 하부 일측에는 회로기판에 연결되는 접지니들(120)이 형성되는 제1접속핀(100)과; 상기 컨텍터(110)에 대응되면서 양 외측으로 탄성 접속되도록 하부에 접속구(210)가 형성되고, 상기 접속구(210)와 반대 방향인 상부에는 전자부품과 통전되도록 커넥팅 니들(220)이 돌출 연장되는 제2접속핀(200)이; 구성되어 이루어진 커넥터에 있어서,
상기 접지니들(120)은 회로기판에 대한 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위해 단턱면(131)을 갖는 연장부(130)가 구비되고,
상기 컨텍터(110)는 상단부로부터 하향으로 일정거리를 두고 양측 외주면에 오목한 끼움홈(111)을 갖는 넥(Neck) 또는 절구 구조 형상을 이루도록 하되, 제2접속핀(200)의 접속구(210)는 상기 끼움홈(111)과 대응되도록 집게 형상으로 형성되도록 하고, 상기 접속구(210)의 단부에는 원형의 접속단(212)이 형성되도록 구성된다.
이에, 상기 제2접속핀(200)의 접속구(210)는 집게 형상을 이루도록 한 쪽은 '(' 형상으로, 다른 한 쪽은 ')' 형상으로 형성되어 하방으로 개방된 타원형상을 이루도록 구성된다.
또한, 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)은 각각의 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)의 관통홀(330,430)을 통해 조립되도록 하되, 상기 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)에는 결합홈(340,440)이 형성되어 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)의 고정용 돌기(150,250)가 대응되어 견고한 고정을 이루면서 상호 간섭 없이 조립이 가능하도록 구성된다.
이에, 상기 제1접속핀(100)의 단턱면(131)은 하부 프레임(300)의 바닥면(320) 하부 양 외측으로 돌출되도록 형성된다.
아울러, 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)은 각각의 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)에 길이방향으로 복수 개가 배열되어 조립된다.
이와 같이, 본 발명은 인쇄 회로기판 상에 장착(땜 접합 또는 융착)되는 커넥터에 관한 것으로, 상기 커넥터는 복수의 고집적 핀 구조 형태(예컨데, 60 내지 120Pin)를 이루고 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위한 제1접속핀의 단턱면과 연장부에 의해 회로기판에 접합시 냉땜 불량 없이 안정적으로 접합될 수 있도록 함은 물론 특히 Male 또는 Female 구조에 해당하는 제1,2접속핀은 통전을 위한 체결 조립시 탄성 구조의 접속구와 컨텍터로 하여금 통전 접속성(전기적 접촉성)을 향상시키도록 하는 바, 이는 결국 목적된 장비에 PCB기판으로서 장착되어 사용시 고성능을 제공하면서 동시에 신뢰성과 내구성이 확보된 고품질의 커넥팅을 조장하도록 하는 한편 진동 등에 의한 장비 다운(단락)을 방지하여 수요자로 하여금 사용성이 만족되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 커넥터의 분해 사시도,
도 2는 도 1의 조립상태 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 커넥터의 일측 종단면도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1접속핀과 접속구가 집게 형상으로 형성된 제2접속핀의 분해 사시도,
도 4b는 도 4a의 접속핀과 제2접속핀이 탄성 접속된 상태를 나타낸 예시도,
도 5는 도 4의 다른 실시예로서, 제2접속핀의 접속구가 타원형으로 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
다음은 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 자세히 설명하겠다.
먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 제1접속핀(100)과 제2접속핀(200)으로 크게 구성된다.
이에, 제1접속핀(100)은 상부 일측에 전기 접속용 컨텍터(110)가 형성되고, 하부 일측에는 회로기판에 연결되는 접지니들(120)이 형성되도록 하되, 상기 접지니들(120)은 회로기판에 대한 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위해 단턱면(131)을 갖는 연장부(130)가 구비되도록 형성된다.
이에, 제2접속핀(200)은 컨텍터(110)에 대응되면서 양 외측으로 삽탈되면서 탄성 접속되도록 하부에 접속구(210)가 형성되고, 상기 접속구(210)와 반대 방향인 상부에는 전자부품과 통전되도록 커넥팅 니들(220)이 돌출 연장되도록 형성된다.
이때, 제1접속핀(100)의 컨텍터(110)는 일 실시예로서, 상단부로부터 하향으로 일정거리를 두고 양측 외주면에 오목한 끼움홈(111)을 갖는 넥(Neck)형상을 이루도록 구성된다. 즉, 상기 넥(Neck) 구조 형상의 끼움홈(111) 구조는 절구 형상으로 표현될 수도 있다.
이에, 제2접속핀(200)의 접속구(210)는 상기 끼움홈(111)과 대응되는 실시예로서, 손가락 엄지와 검지 역할을 하는 집게 형상으로 형성되도록 하되, 상기 접속구(210)의 단부에는 상기 제2접속핀(200)을 상기 제1접속핀(100)과 접속하기 위하여 삽탈시 끼움홈(111)에 슬라이딩되면서 안내되어 정 위치에 안착되도록 원형의 접속단(212)이 형성된다.
이때, 제2접속핀(200)이 제1접속핀(100)에 결합되는 동작을 설명하면, 하부가 개방된 집게 형상의 접속구(210)의 개구부(213)가 넥(Neck) 구조 형상의 컨텍터(110)의 일자형 단부를 향해 진입하게 되고, 이후 상기 접속구(210)의 원형의 접속단(212)은 상기 컨텍터(110)의 외측면을 따라서 슬라이딩 되면서 외측으로 벌어지게 되고, 상기 끼움홈(111)에 진입하면서 탄성력에 의해 오므려지게 되어 상기 접속단(212)이 상기 끼움홈(111)에 안착되면서 전기적으로 상호 연결된다.
이때, 상기 접속구(210)는 탄성에 의해 좌우 폭방향으로 집게 형상이 신축되도록 하되, 탄성 지점은 몸판(214) 측에서부터 연장된 연결부(215)를 기준으로 신축되도록 형성된다.
이에, 상기 접속단(212)을 사이에 둔 상기 접속구(210)의 개구부(213)는 넥(Neck) 구조 컨텍터(110)의 양 측면 일자형 단부의 폭 보다 좁은 간격을 갖도록 하면서 상기 몸판(214)에서 분기되어 연장된 각각의 접속구(210)가 대향하는 방향으로 탄성력이 가해지도록 함으로써, 안정적인 통전 접촉성이 확보되도록 형성된다.
이때, 상기 끼움홈(111)은 상기 접속단(212)과 대응되도록 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 넥(Neck) 구조 형상의 상기 컨텍터(110) 외측단은 각진 모서리 없이 라운드 형태로 형성되어 상기 접속구(210)의 접속단(212)이 부드럽게 장착될 수 있도록 형성된다.
이에, 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)은 각각의 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)에 각각 조립되어 임의 설계된 핀 조립체(예컨데, 60 내지 120Pin 구조)를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 하부 프레임(300)의 바닥면에는 회로기판의 소정 위치에 형성된 홈에 삽입되어 본 발명의 커텍터가 설치될 위치를 잡기 위한 고정축(310)이 돌출 형성되고, 회로기판에 형성된 단자와 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위한 상기 제1접속핀(100)의 단턱면(131)은 하부 프레임의 바닥면(320) 하부 양 외측으로 소정의 높이(h) 만큼 돌출되고, 소정의 길이(ℓ) 만큼 연장 형성되어 있다.
이러한, 상기 하부 프레임(300)과 상기 상부 프레임(400)은 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)이 견고한 고정을 이루면서 상호 간섭 없이 조립이 가능하도록 관통홀(330,430)과 결합홈(340,440)이 구비되도록 형성된다.
이에, 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)은 상기 하부 프레임(300)과 상기 상부 프레임(400)의 관통홀(330,430)을 경유하면서 켄텍터(110)와 접속구(210)가 원활하게 접촉될 수 있도록 형성되되, 상기 결합홈(340,440)에는 고정용 돌기(150,250)가 삽입되어 견고한 조립이 이루어지도록 구성된다.
다시 말해, 상기 하부 프레임(300)과 상기 상부 프레임(400)의 관통홀(330,430)과 결합홈(340,440)은 삽입되는 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)의 개수(예컨데, 60 내지 120Pin)에 대응되면서 길이방향을 따라 설정된 등간격(피치간격)으로 연설되도록 형성된다.
여기서, 본 발명과 같이 복수의 접속핀이 미세 피치(fine pitch)를 갖도록 설치되는 경우에는 인접한 접속핀과의 단락(합선)을 방지하는 것이 매우 중요한데, 이를 위하여 상기 제1접속핀(100)의 고정용 돌기(150)는 상기 하부 프레임(300)의 하부 양 외측에 형성된 결합홈(340)에 삽입되고, 상기 제1접속핀(100)의 컨텍터(110) 상부는 스페이서(spacer)(350)의 하부에 마련된 복수의 홈에 수용되면서 수직 상태를 유지하도록 지지되고 인접한 제1접속핀(100)과의 일정 간격이 유지된다. 또한, 상기 스페이서(350)는 상기 상부 프레임(400)에 조립되어 상기 제1접속핀(100)과의 접속을 위해 삽입되는 상기 제2접속핀(200)의 접속구(210)를 안내하는 기능을 할 수도 있다.
한편, 도 5에 의하면 상기 제2접속핀(200')의 접속구(210')는 선택적인 일 실시예로서, 집게 형상을 이루도록 한 쪽은 '(' 형상으로, 다른 한 쪽은 ')' 형상과 같이 내측으로 휘어져 하방으로 개방된 타원형상을 이루도록 형성되는 바, 이는 상기 제2접속핀(200')의 연결부(215')로부터 접속단(212')까지의 탄성 내구성이 배가되도록 구성할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 ... 제1접속핀 110 ... 컨텍터
120 ... 접지니들 130 ... 연장부
200, 200' ... 제2접속핀 210 ... 접속구
220 ... 커넥팅 니들 300 ... 하부 프레임
400 ... 상부 프레임

Claims (5)

  1. 상부 일측에 전기 접속용 컨텍터(110)가 형성되고, 하부 일측에는 회로기판과 전기적으로 연결되는 접지니들(120)이 형성되는 제1접속핀(100)과; 상기 컨텍터(110)에 대응되면서 양 외측으로 탄성 접속되도록 하부에 접속구(210)가 형성되고, 상기 접속구(210)와 반대 방향인 상부에는 전자부품과 통전되도록 커넥팅 니들(220)이 돌출 연장되는 제2접속핀(200)이; 구성되도록 하되, 상기 접지니들(120)은 회로기판에 대한 안정적인 땜 접합부를 제공하기 위해 단턱면(131)을 갖는 연장부(130)가 구비되고, 상기 컨텍터(110)는 상단부로부터 하향으로 일정거리를 두고 양측 외주면에 오목한 끼움홈(111)을 갖는 넥(Neck) 또는 절구 구조 형상을 이루도록 하되, 제2접속핀(200)의 접속구(210)는 상기 끼움홈(111)과 대응되도록 집게 형상으로 형성되도록 하며, 상기 접속구(210)의 단부에는 원형의 접속단(212)이 형성되도록 하고, 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)은 각각의 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)의 관통홀(330,430)을 통해 조립되도록 하되, 상기 하부 프레임(300)과 상부 프레임(400)에는 결합홈(340,440)이 형성되어 상기 제1접속핀(100)과 상기 제2접속핀(200)의 고정용 돌기(150,250)가 대응되어 견고한 고정을 이루면서 상호 간섭 없이 조립되도록 형성되는 커넥터에 있어서,
    상기 단턱면(131)은 하부 프레임의 바닥면(320) 하부 양 외측으로 소정의 높이(h) 만큼 돌출되도록 형성되고, 상기 하부 프레임(300)의 관통홀(330)의 내부에는 스페이서(350: spacer)가 형성되되, 스페이서(350)의 하부 홈에는 제1접속핀(100)의 컨텍터(110) 상부가 삽입되어 맞닿으면서 수직 상태를 유지하도록 지지되고, 인접한 제1접속핀(100)과의 일정 간격이 유지되도록 형성되며, 제1접속핀(100)과의 접속을 위해 삽입되는 상기 제2접속핀(200)의 접속구(210)를 안내하도록 형성되고,

    상기 접속구(210)는 손가락 엄지와 검지 역할을 하는 집게 형상이 "
    Figure 112015110011846-pat00007
    " 형상으로 형성되도록 하되, 접속단(212)은 원형으로 형성되어 제1접속핀(100)과 접속하기 위하여 삽탈시 끼움홈(111)에 슬라이딩되면서 안내되어 정 위치에 안착되도록 형성되고, 상기 접속구(210)는 탄성 지점이 몸판(214)과 결합된 연결부(215)로부터 발생되어 연장된 접속구(210)가 탄성에 의해 좌우 폭방향으로 신축되도록 형성되며, 접속단(212)을 사이에 둔 접속구(210)의 개구부(213)는 넥(Neck) 구조 컨텍터(110)의 양측면 수직 일자형 단부의 폭 보다 좁은 간격을 갖도록 형성되어 몸판(214)에서 분기된 접속구(210)가 끼움홈(111)을 향해 탄성력이 가해지면서 안정적인 통전 접촉성이 확보되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로기판용 커넥터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07211377A (ja) * 1993-12-21 1995-08-11 Whitaker Corp:The 電気コネクタ及びそれに使用するコンタクト
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KR101089789B1 (ko) 2009-09-29 2011-12-07 정재옥 커넥터

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