KR102268501B1 - 단차형 스프링 컨택트 - Google Patents

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지오바니 프래원
데데 헤저 비르스마
앤드류 레젠드레
레이먼드 이 맨데빌
슈오 로버트 첸
에드워드 메데이로스
매튜 넬슨
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Abstract

본 발명은 단차형 스프링 컨택트에 관한 것으로서, 스프링 컨택트는 제 1 부분, 전이부 및 제 2 부분을 포함한다. 상기 제 1부분은 피치가 변화되는 복수의 권선들을 포함한다. 상기 제 2 부분은 근접하게 권취된 복수의 권선들을 포함한다. 상기 제 2 부분에 포함된 권선들의 피치는 예컨대 일정하게 될 수 있다. 전이부는 제 1 전기적 도전체(예컨대 PCB에 포함된 패드)와 기계적 및 전기적 접촉되는 권선을 포함한다. 상기 제 1 부분은 팁을 포함할 수 있다. 상기 팁은 예컨대, 편평한 형상이거나 원추형상으로 될 수 있다. 상기 팁은 제 2 전기적 도전체(예컨대, 터미널 커넥터)와 전기적으로 접촉한다. 작동시, 단차형 스프링 컨택트는 제 1 전기적 도전체와 제 2 전기적 도전체 사이에 전기적 연속성을 제공한다.

Description

단차형 스프링 컨택트{STEPPED SPRING CONTACT}
관련 출원의 상호참조
본원은 "단차형 스프링 컨택트"라는 명칭으로 2013.09.06.자 출원된 미국 가특허출원 제61/874,626호와, "단차형 스프링 컨택트"라는 명칭으로 2014.04.28.자 출원된 미국 가특허출원 제61/984,942호에 대한 우선권을 주장한다. 상기한 출원들의 내용은 전체적으로 본 명세서에 포함되어 있다.
기술분야
본 발명은 단차형 스프링 컨택트에 관한 것이다.
단차형 스프링 컨택트는 계단식으로 단차진 스프링 컨택트다. 상기 컨택트는 예컨대 여러 직경으로 된 접촉부들에 단차가 형성될 수 있다. 예컨대, 단차형 컨택트는 제 1 부분과 제 2 부분을 포함한다. 상기 제 1 부분의 직경은 제 2 부분의 직경과 다르다(예컨대, 더 크거나 작다).
단차형 컨택트는 복수의 권선들을 포함할 수 있다. 권선의 중심으로 부터 다음 권취부의 중심까지의 거리는 피치(pitch)로서 지칭된다. 휴지 상태에 있을 때(예컨대, 작동하지 않을 때)의 단차형 스프링 컨택트의 길이는 단차형 스프링 컨택트의 전장 길이로서 지칭된다.
단차형 스프링 컨택트는 전자장치의 두 지점들 사이의 전기적 연속성을 제공하도록 사용된다. 예컨대, 마이크로-스트레인 게이지(MSG) 센서와 같은 장치는 커넥터 터미널과 인쇄회로기판(PCB)을 구비하고 있다. 커넥터 터미널과 PCB 사이의 전기적 연속성은 하나 이상의 단차형 스프링 컨택트를 사용하여 이루어진다.
본 발명의 목적은 개선된 단차형 스프링 컨택트을 제공하는 것이다.
상술된 목적은 본원 특허청구범위에 기재된 구성요소에 의해 달성된다.
도 1은 단차형 스프링 컨택트의 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 팁의 측면도.
도 3a 및 도 3b 각각은 도 1에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 제 1 단부의 평면도와 단면도.
도 4a 및 도 4b 각각은 도 1에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 제 2 단부의 평면도와 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 예시적인 장착을 도시하는 도면.
도 6은 도 1에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 예시적인 작동을 도시하는 도면.
도 7은 단차형 스프링 컨택트의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 8a 및 도 8b 각각은 도 7에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 제 1 팁과 제 2 팁의 측면도.
도 9a 및 도 9b 각각은 도 7에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 제 2 팁의 평면도와 단면도.
도 10a 및 도 10b 각각은 도 7에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 제 1 팁의 평면도와 단면도.
도 11은 도 7에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 예시적인 장착을 도시하는 도면.
도 12는 도 7에 도시된 단차형 스프링 컨택트의 예시적인 작동을 도시하는 도면.
첨부 도면은 본 명세서의 일부분을 구성하며 명세서에 포함되어 있고, 여기에 기재된 하나 이상의 실시예들을 도시하고 상세한 설명과 함께 이들 실시예들을 도시하고 있다.
아래에서 상세하게 설명되어 있듯이, 단차형 스프링 컨택트의 실시예는 제 1 부분과, 전이부, 및 제 2 부분을 포함한다. 상기 제 1 부분은 피치가 변하는 복수의 권선들을 포함한다. 제 2 부분은 밀접하게 권취된 복수의 권선들을 포함한다. 예컨대, 제2 부분에 포함된 권선들의 피치는 일정할 수 있다. 전이부는, 예컨대 PCB에 수용된 패드를 포함하는 제 1 전기 도전체와 전기적 및 기계적 접촉을 이루는 권취부를 포함한다. 상기 제 1 부분은 팁을 포함할 수 있다. 상기 팁은 예컨대, 납착하고 둥근 형상이거나 원추형상으로 될 수 있다. 상기 팁은 제 2 전기 도전체(예컨대, 터미널 커넥터)와 전기 접촉될 수 있다. 작동시, 상기 단차형 스프링 컨택트는 제 1 전기 도전체와 제 2 전기 도전체 사이의 전기적 연속성을 제공한다.
도 1은 단차형 스프링 컨택트(100)의 예시적인 제 1 실시예를 도시한다. 상기 단차형 스프링 컨택트(100)는 전기적으로 도전체 재료(예컨대, 은도금 금속)을 포함한다. 상기 단차형 스프링 컨택트(100)는 예컨대 PCB와 커넥터 터미널과 결합하여 커넥터 터미널과 PCB 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 1에 있어서, 단차형 스프링 컨택트는 제 1 부분(120)과 제 2 부분(122)을 포함한다. 상기 제 1 부분(120)의 직경(136)은 제 2 부분(122)의 직경(138)보다 크다. 실시예에서, 단차형 스프링 컨택트(100)의 전장길이는 6.82mm로 될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 부분(120)은 3.81mm의 길이를 가지며, 제 2 부분(122)은 3.01mm의 길이를 갖는다. 더욱이, 본 실시예에서, 가장 넓은 지점에서의 직경(136)은 2.15mm이고, 가장 넓은 지점의 직경(138)은 1.55mm이다.
상기 제 1 부분은 여러 섹션(sections)들을 포함한다. 이들 섹션들은 예컨대, 팁(124), 제 1 활성 권선 부분(active winding portion; 126), 제 2 활성 권선 부분(128) 및 전이부(transition portion; 140)를 포함한다. 상기 제 1 부분(120)은 팁(124)을 향해 테이퍼져 있다.
제 1 부분(120)의 권선들은 피치가 변화된다. 그러한 변화되는 피치는 예컨대 단차형 스프링 컨택트(100)가 그 처리 동안에 다른 단차형 스프링 컨택트(100)와 얽히는 성향을 배제한다.
상기 제 1 부분(120)은 하나 이상의 활성 권선들을 포함한다. 상기 활성 권선들은, 예컨대 제 1 활성 권선 부분(126), 제 2 활성 권선 부분(128) 및 제 3 활성 권선 부분(130)을 포함하는 활성 권선 영역의 일부로 된다. 축(110)은 단차형 스프링 컨택트(100)의 중심축을 나타낸다.
팁(124)은 하나 이상의 권선들을 포함한다. 상기 권선들은 근접 이격될 수 있다. 근접 이격된 권선들은 예컨대 권선들 사이에 포함된 공간이 거의 없게 타이트하게 권취된 권취 부분을 포함한다. 예컨대, 권선들의 피치는 최소화될 수 있다. 여기서 권선들의 피치는 예컨대 최소화될 수도 있다. 근접하게 이격된 권선들의 예는 권선들이 근접하게 권취되어 있다.
하나 이상의 권선들은 팁(124)을 향하여 테이퍼져 있다. 팁(124)들은 예컨대 편평한 형상을 갖는 단부를 구비한다. 상기 편평한 형상은 예컨대 실제로 편평하거나 사실상 편평한 것이다. 후술하는 바와 같이, 상기 단부는 예컨대 전기적 전도성의 커넥터 터미널을 구비한 전기 접촉부로 될 수 있다.
실시예에서, 팁(124)은 0.83 mm의 길이로 되고, 세개의 근접 이격된 권선을 포함할 수 있다. 근접 이격된 권선들은, 근접 이격된 권선들이 팁(124)의 전체 길이에 걸쳐 형성되도록 타이트하게 권취되어 있다.
제 1 활성 권선 부분(126)은 하나 이상의 넓은 간격으로 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 넓게 이격된 권선들은, 권선들 사이에 공간이 포함될 수 있게 느슨하게 권취된 권선들을 포함할 수 있다. 권선들 사이의 공간은, 예컨대 근접 이격된 권선들과 비교하여 상당하게 될 수 있다. 더욱이, 넓게 이격된 권선들의 피치는 예컨대 근접 이격된 피치보다 크다. 넓게 이격된 권선들의 예는 개방된 공간의 권선이다.
예컨대, 단차형 스프링 컨택트(100)가 단일 치수를 갖는 와이어로 만들어진 것을 가정할 수 있다. 단차형 스프링 컨택트(100)에 포함된 근접 이격된 권선들은 예컨대 근접 이격된 권선들의 피치가 최소로 되도록 근접하여 권취될 수 있다. 근접 이격된 권선들은 근접된 권선들로 생각할 수 있다. 단차형 스프링 컨택트(100)에 포함된 넓게 이격된 권선들은 한편으로 넓게 이격된 권선들의 피치가 근접 이격된 권선들의 피치보다 크게 되도록 느슨하게 권취될 수 있다. 넓게 이격된 권선들은 개방 권선으로 생각될 수 있다.
제 1 활성 권선 부분(126)에 포함된 권선들의 피치는 제 1 부분(120)의 다른 섹션들의 권선들의 피치와 다르게 될 수 있다. 예컨대, 제 1 활성 권선 부분(126)에 포함된 권선들의 피치는 제 2 활성 권선 부분(128) 및/또는 팁(124)의 권선들의 피치보다 크게 될 수 있다.
실시예에서, 상기 제 1 활성 권선 부분(126)은 0.89 mm 길이로 될 수 있다. 더욱이, 제 1 활성 권선 부분(126)은 전체 길이는 그 전체 길이에 걸친 단일의 넓게 이격된 권선을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 제 1 활성 권선 부분(126)은 복수의 권선들을 포함하거나 및/또는 상기 제 1 활성 권선 부분은 다른 길이를 가질 수 있음을 유의해야 한다. 또한, 다른 실시예들에서, 상기 제 1 활성 권선 부분(126)에 포함된 권선들은 근접 이격된 권선들과 넓게 이격된 권선들이 결합된 부분을 포함할 수 있다.
상기 제 2 활성 권선 부분(128)은 하나 이상의 넓게 이격된 권선들을 포함한다. 상기 제 2 활성 권선 부분(128)에 포함된 권선들의 피치는 상기 제 1 부분(120)의 다른 섹션들에서의 권선들의 피치와 다르게 될 수 있다. 예컨대, 상기 제 2 활성 권선 부분(128)에 포함된 권선들의 피치는 팁(124)의 권선들의 피치보다 크게 될 수 있다. 또한, 상기 제 2 활성 권선 부분(128)의 권선들의 피치는 예컨대 상기 제 1 활성 권선 부분(126)의 권선들의 피치보다 작게 될 수 있다.
실시예에서, 상기 제 2 활성 권선 부분(128)의 길이는 0.95 mm로 될 수 있다. 또한, 제 2 활성 권선 부분(128)은 제 2 활성 권선 부분(128)의 전체 길이에 걸쳐 복수의 넓게 이격된 권선들을 포함한다. 예컨대, 제 2 활성 권선 부분(128)은 두개의 넓게 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 상기 두개의 결합된 넓게 이격된 권선들은 또한 제 2 활성 권선 부분(128)의 전체 길이에 걸쳐 이어질 수 있다.
제 3 활성 권선 부분(130)은 하나 이상의 넓게 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 상기 제 3 활성 권선 부분(130)의 권선들을 피치는 상기 제 1 부분(120)의 다른 섹션들에서의 권선들의 피치와 다르다. 예컨대, 상기 제 3 활성 권선 부분(130)에 포함된 권선들의 피치는 팁(124)의 권선들의 피치 및/또는 제 2 활성 권선 부분(128)들에서의 권선들의 피치보다 크게 될 수 있다.
실시예에서, 상기 제 3 활성 권선 부분(130)은 길이가 0.95 mm로 될 수 있다. 또한, 상기 제 3 활성 권선 부분(130)은 그 전체 길이에 걸쳐진 하나 이상의 넓게 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제 3 활성 권선 부분(130)은 그 전체 길이에 걸쳐진 단일의 넓게 이격된 권취부를 포함할 수 있다.
그러나, 다른 실시예에서, 제 3 활성 권선 부분(130)은 복수의 권선들을 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 이에 더하여, 또는 변형적으로, 다른 실시예들에서, 제 3 활성 권선 부분(130)은 다른 길이로 될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 상기 제 3 활성 권선 부분(130)에 포함된 권선들은 근접하게 이격된 권선들과 넓게 이격된 권선들의 결합된 부분을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 제 1 활성 권선 부분(126)과 제 3 활성 권선 부분(130)의 권선들과 관련된 피치는 팁(124) 및/또는 제 2 활성 권선 부분(128)의 권선들과 관련된 피치보다 클 수 있다. 또한, 상기 제 2 활성 권선 부분(128)의 권선들과 관련된 피치는 팁(124)보다 크며 및/또는 제 1 활성 권선 부분(126) 및/또는 제 3 활성 권선 부분(130)의 권선들의 피치보다 작다.
예컨대, 일 실시예에서, 팁(124)의 모든 권선들은 제 1 피치를 가지며, 상기 제 1 활성 권선 부분(126)의 모든 권선들은 제 2 피치를 가지며, 제 2 활성 권선 부분(128)의 모든 권선들은 제 3 피치를 갖고, 제 3 활성 권선 부분(130)의 모든 권선들은 제 4 피치를 갖는다. 본 실시예에서, 제 1 피치는 제 2 피치, 제 3 피치 및 제 4 피치보다 작다. 또한, 본 실시예에서, 상기 제 3 피치는 제 2 피치와 제 4 피치보다 작다. 더욱이, 본 실시예에서, 상기 제 2 피치와 제 4 피치는 같다.
상기 실시예는 제 1 부분(120)의 피치가 어떻게 변화될 수 있는지를 보여주는 예임을 유의해야 한다. 다른 실시예들에서, 상기 제 1 , 제 2, 제 3 및 제 4 피치들의 다른 조합이 사용될 수 있다. 일반적으로, 팁(124)에 대해 변화된 피치를 사용할 때, 제 1 활성 권선 부분(126), 제 2 활성 권선 부분(128) 및/또는 제 3 활성 권선 부분(130)은 예컨대 단차형 스프링 컨택트(100)의 처리중에 복수의 단차형 스프링 컨택트(100)들 사이에 발생할 수 있는 얽힘을 배제할 수 있다.
전이부(140)는 제 1 부분(120)에서 제 2 부분(122)까지 전이될 수 있는 하나 이상의 권선들을 포함한다. 상기 전이부(140)의 직경은 제 2 부분(122)의 직경(138)보다 크다. 또한, 상기 전이부의 직경은 제 3 활성 권선 부분(130)의 직경보다 작게 될 수 있다.
더욱이, 상기 전이부(140)는 축(110)에 대해 경사진 권선을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 전이부(140)는 축(110)에 대해 1~20° 사이의 각도인 권선을 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 단차형 스프링 컨택트(100)의 작동에서, 상기 전이부(140)의 일부분은 PCB의 전도성의 패드에 대하여 안착되어 패드와 전기 접촉된다.
상기 제 2 부분(122)은 스템(stem)(132)과 팁(134)을 포함한다. 상기 스템(132)은 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다. 상기 권선들은 근접 이격된 권선일 수 있다. 상기 제 2 부분(122)에 포함된 권선들의 피치는 일정하다. 예컨대, 일 실시예에서, 제 2 부분(122)의 모든 권선들은 같은 피치를 갖는다.
상기 제 2 부분(122)의 권선들은 팁(134)을 향해 테이퍼질 수 있다. 상기 팁(134)은 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다. 상기 권선들은 근접 이격되고 축(110)을 향해 내측으로 테이퍼질 수 있다. 상기 팁(134)에 포함된 권선들의 피치는 일정하다. 다른 실시예들에서, 상기 제 2 부분(122)은 하나 이상의 넓게 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 제 2 부분(122)에 포함된 권선들의 피치는 변화될 수 있다.
도 2는 팁(134)의 측면도를 도시한다. 도 2에 있어서, 팁(134)은 하나 이상의 권선들을 포함한다. 예컨대, 팁(134)은 3개의 권선들을 포함할 수 있다. 라인(230)은 팁(134)에 포함된 권선들에 대해 접선방향일 수 있고 권선들의 테이퍼를 나타낼 수 있다.
팁 직경 전이 영역(220)의 엔벨로프 각도(envelope angle)는 예컨대 축(110)에 대해 라인(230)에 의해 표시된 권선들의 테이퍼에 기초하여 확인될 수 있다. 상기 팁 직경 전이 영역(220)의 엔벨로프 각도는 라인(230)과 축(110) 사이의 각도를 나타낸다. 일 실시예에서, 팁 직경 전이 영역(220)의 엔벨로프 각도는 18°로 될 수 있다. 다른 실시예들에서, 팁 직경 전이 영역(220)의 엔벨로프 각도는 다른 값으로 될 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서, 팁 직경 전이 영역(220)의 엔벨로프 각도는 10~80°사이로 될 수 있다.
도 3a와 3b는 각각 제 1 부분(120)의 권선들의 평면도와 단면도를 도시한다. 특히, 도 3a는 제 1 부분(120)에서 제 2 부분(122)으로 위에서 볼 때 단차형 스프링 컨택트(100)의 평면도(300)를 나타낸다. 도 3a에 있어서, 제 1 부분(120)의 권선들은 단차형 스프링 컨택트(100)의 센터를 향해 내측으로 테이퍼져 있다.
도 3b는 상기 제 1 부분(120)의 권선들의 단면도를 나타낸다. 상기 제 1 부분의 다른 단면들에 포함된 권선들은 다른 각도들로 축(110)을 향해 내측으로 테이퍼지도록 권취될 수 있다.
각도(320)는 예컨대 상기 제 1 부분(120)의 권선들의 제 1 섹션의 테이퍼 각도를 나타낸다. 상기 제 1 섹션의 권선들은 예컨대 팁(124)에 포함된 권선들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각도(320)는 7°로 될 수 있으며, 이것은 상기 제 1 부분(120)의 제 1 섹션이 7°의 각도로 축(110)을 향해 내측으로 테이퍼지도록 상기 제 1 섹션에 포함된 권선들이 권취될 수 있음을 나타낸다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 각도(320)는 1~15°사이의 범위로 될 수 있음을 유의해야 한다.
각도(330)는 예컨대 상기 제 1 부분(120)의 권선들의 제 2 섹션의 테이퍼 각도를 나타낸다. 상기 제 2 섹션의 권선들은 예컨대 제 2 활성 권선 부분(128) 및/또는 제 3 활성 권선 부분(130)에 포함된 권선들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각도(330)는 4°로서 이것은, 상기 제 1 단부의 제 2 섹션이 축(110)을 향하여 4°의 각도로 내측으로 테이퍼지도록 권취될 수 있음을 나타낸다.
권선(360)은 제 1 부분(120)의 가장 외측의 권선이다. 상기 권선(360)은 그 일부분이 축(110)을 향하여 내측으로 회전될 수 있도록 권취될 수 있다. 상기 권선(360)이 축(110)을 향하여 내측으로 회전되는 각도는 치수(340)로 표현될 수 있다. 특히, 치수(340)는 예컨대 축(110)으로 부터 제 1 단부의 권선(360)의 중심 지점까지의 거리를 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 상기 치수(340)의 값은 예컨대 최대 0.4mm로 될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 값의 치수(340)가 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
권선(362)은 권선(360)에 인접하며, 제 1 부분(120)의 제 2의 가장 외측 권선으로 고려될 수 있다. 권선(360)은, 그 일부분이 권선(362) 속에 쑥들어가고 다른 부분은 권선(362)의 외측에 놓여질 수 있게 권취될 수 있다. 치수(350)는 예컨대 권선(360)이 권선(362)의 외측에 놓여질 수 있는 각도를 나타낸다. 일 실시예에서, 치수(350)의 값은 예컨대 0.12±0.10mm로 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 0.1mm의 허용 공차를 갖는 다른 값의 치수(350)가 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 4a와 4b는 각각 제 2 부분(122)의 권선들의 평면과 단면을 도시한다. 특히, 도 4a는 제 2 부분(122)으로 부터 제 1 부분(120)을 향해 위에서 아래로 볼 때, 단차형 스프링 컨택트(100)의 평면(400)을 나타낸다. 제 2 부분(122)의 하나 이상의 권선들은 단차형 스프링 컨택트(100)의 중심을 향하여 내측으로 회전됨을 유의해야 한다.
도 4b는 제 2 단부의 단면을 도시한다. 도 4b에 있어서, 칫수(410)는 제 2 단부(122)의 가장 외측 권선(440)이 단차형 스프링 컨택트(100)의 중심을 향하여 내측으로 회전되는 각도를 나타낸다. 일 실시예에서, 칫수(410)는 최대 0.525mm로 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서는, 치수(410)에 대해 다른 값이 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 5는 단차형 스프링 컨택트(100)의 장착 예를 도시한다. 도 5에 있어서, 단차형 스프링 컨택트(100)는 PCB(520)에 형성된 홀(530)을 관통하여 장착된다. 상기 홀(530)은 도금된 관통홀로 구성된다. 상기 도금된 관통홀은 예컨대 전기적으로 도전성 금속과 같은 전기적 도전성 재료로 도금될 수 있다.
패드(540)는, 예컨대 전도성 금속과 같은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 상기 패드(540)는 PCB(520)에 포함된 전기 리드선과 전기적으로 접촉되게 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 홀(530)은 도금된 관통홀로 구성되며, 패드(540)는 상기 도금된 관통홀의 일부분을 형성한다.
단차형 스프링 컨택트(100)가 홀(530)에 장착된 다음에, 전이부(140)의 권선의 일부는 패드(540)에 안착되어 패드(540)와 단차형 스프링 컨택트(100) 사이의 전기적 도전 경로를 제공한다. 더욱이, 단차형 스프링 컨택트(100)의 제 2 부분(122)과 관련된 하나 이상의 권선들은 패드(540)와 단차형 스프링 컨택트(100) 사이에 전기적으로 도전 경로를 제공한다. 예컨대, 일 실시예에서, 홀(530)은 도금된 관통홀이며, 스템(132)과 연관된 하나 이상의 권선들은 도금된 관통홀과 전기 접촉되며, 이로써 스템(132)을 통해 패드(540)와 단차형 스프링 컨택트(100) 사이에 전기적으로 도전 경로를 제공한다.
도 6은 단차형 스프링 컨택트(100)의 작동 예를 도시한다. 도 6에 있어서, 예컨대 커넥터 터미널(620)에 의해 단차형 스프링 컨택트(100)에 힘(630)(예컨대, 압력)이 가해질 수 있다. 힘(630)을 가하면, 커넥터 터미널(620)의 전기적 도전성 부분으로 하여금 단차형 스프링 컨택트(100)와 기계적으로 접촉되게 하며, 단차형 스프링 컨택트(100)와 커넥터 터미널(620) 사이에 전기적 경로를 형성하도록 한다.
더욱이, 힘(630)을 가하면 단차형 스프링 컨택트(100)와 연관된 하나 이상의 활성 권선으로 하여금 압축되게 하고, 이에 의해 전이부(140)의 하나 이상의 권선들에 힘이 작용하게 된다. 상기 전이부(140)의 권선들에 대한 힘은 권선들의 적어도 일부분으로 하여금 패드(540)와 기계적으로 접촉되게 하고, 단차형 스프링 컨택트(100)를 통해 커넥터 터미널(620)과 패드(540) 사이에 전기적 경로를 형성하도록 한다.
단차형 스프링 컨택트(100), PCB(520) 및 커넥터 터미널(620)은, 예컨대 MSG 센서와 같은 장치에 구성될 수 있음을 유의해야 한다. 그러나, 상기 단차형 스프링 컨택트(100)는 상기 장치의 두 지점들 사이에 전기적 연속성을 제공하기 위해 다른 장치들에 사용될 수 있다.
또한, 단차형 스프링 컨택트(100)는 PCB 외의 장치들과 커넥터 터미널 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 예컨대, 단차형 스프링 컨택트(100)는 장치에 포함된 두개의 다른 PCB들 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 7은 단차형 스프링 컨택트(700)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 상기 단차형 스프링 컨택트(700)는 전기적으로 도전성 재료로(예컨대, 은 도금된 금속) 만들어질 수 있다. 상기 단차형 스프링 컨택트(700)는 예컨대 PCB와 커넥터 터미널 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 PCB와 결합하여 사용될 수도 있다. 상기 PCB와 커넥터 터미널은 예컨대 MSG 센서와 같은 장치의 일부로 될 수 있다.
도 7에 있어서, 상기 단차형 스프링 컨택트(700)는 제 1 부분(720)과 제 2 부분(722)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 부분(720)은 팁(724)과 활성 권선 부분(730) 및 전이부(740)를 포함한다. 상기 제 2 부분은 스템(732)과 팁(734)을 포함한다. 상기 제 1 부분(720)의 직경(736)은 제 2 부분(722)의 직경(738)보다 크다. 축(710)은 단차형 스프링 컨택트(700)의 중심과 연관된 축을 나타낸다.
일 실시예에서, 단차형 스프링 컨택트(700)의 자유로운 상태의 길이는 예컨대 7.38 mm일 수 있으며, 여기서 제 1 부분(720)은 4 mm의 길이를 갖고 제 2 부분은 3.38 mm의 길이를 갖는다. 더욱이, 가장 넓은 지점에서의 직경(736)은 예컨대 2.15 mm이고, 가장 넓은 지점에서의 직경(738)은 예컨대 1.57 mm이다.
팁(724)은 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다. 상기 권선들은 근접 이격되어 있다. 팁(724)에서의 하나 이상의 권선들은, 예컨대 원추형상 또는 둥근 형상을 이루도록 단부에서 테이퍼질 수 있다. 예컨대, 팁(724)은 원추형, 둥근형, 또는 사실상 원추형이거나 둥근형의 단부를 가질 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 팁(724)의 단부는 전기 전도성 커넥터 터미널의 일부인 예컨대 공동부와 전기적으로 접촉될 수 있다.
일 실시예에서, 팁(724)은, 예컨대 0.875 mm의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 팁(724)은 근접 이격된 3개의 권선들을 포함할 수 있다. 결합된 근접 이격된 권선들이 팁(724)의 전체 길이에 미치도록 상기 근접 이격된 권선들이 치밀하게 권취될 수 있다.
활성 권선 부분(730)은 단차형 스프링 컨택트(700)용의 하나 이상의 활성 권선들을 포함한다. 하나 이상의 상기 활성 권선들은 넓게 이격되어 있다. 상기 하나 이상의 활성 권선들의 피치는 팁(724) 및/또는 제 2 부분(722)에 포함된 권선들의 피치보다 크게 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 활성 권선 부분(730)은 길이가 0.88mm로 될 수 있다. 또한, 활성 권선 부분(730)은 그 전체 길이에 미치는 넓게 이격된 3개의 권선들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서는 상기 활성 권선 부분(730)은 다른 수의 권선들을 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 더욱이, 다른 실시예들에서 활성 권선 부분(730)이 예컨대 넓게 이격된 권선들의 피치보다 작은 피치를 갖는 권선들을 포함할 수 있다. 더욱이, 다른 실시예에서, 활성 권선 부분(730)은 다른 길이들로 이어지게 될 수 있다.
전이부(740)는 제 1 부분(720)으로 부터 제 2 부분(722)까지 전이될 수 있는 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다. 상기 전이부(740)의 직경은 제 2 부분(722)의 직경(738)보다 클 수 있다. 더욱이, 전이부(740)의 직경은 제 1 부분(720)의 직경(736)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 전이부(740)는 축(710)에 직각 또는 사실상 직각인 권선을 가질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 단차형 스프링 컨택트(700)의 작동시에, 전이부(740)의 일부는 PCB의 전기 전도성 패드에 대해 안착되고 패드와 전기적으로 접촉될 수 있다.
제 2 부분(722)에서, 스템(732)은 하나 이상의 근접 이격된 권선들을 포함할 수 있다. 권선들은 팁(734)을 향하여 테이퍼져 있다. 상기 팁(734)은, 예컨대 축(710)을 향하여 내측으로 테이퍼진 하나 이상의 권선들을 포함할 수 있다.
활성 권선 부분(730)의 권선들과 관련된 피치가 변할 수 있음을 유의해야 한다. 활성 권선 부분(730)의 권선들용의 변화된 피치들의 이용은 예컨대 복수개의 단차형 스프링 컨택트(700)들 사이에서 발생될 수 있는 얽힘을 배제할 수 있다.
도 8a는 팁(734)의 측면을 도시한다. 도 8a에 있어서, 팁(734)은 하나 이상의 권선들을 포함한다. 라인(830)은 팁(734)에 포함된 하나 이상의 권선들에 접해질 수 있으며, 예컨대 하나 이상의 권선들과 관련된 테이퍼를 나타낸다. 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 예컨대 권선의 테이퍼에 기초하여 확인될 수 있다. 상기 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 축(710)에 대해 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 28.3°이다. 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 단차형 스프링 컨택트(700)의 다른 실시예에서 변할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서, 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 10 ~ 80°사이로 될 수 있다.
도 8b는 팁(724)의 측면을 나타낸다. 도 8b에 있어서, 팁(724)은 하나 이상의 권선들을 포함한다. 라인(850)은 팁(724)에 포함된 하나 이상의 권선들에 접해질 수 있으며, 예컨대 하나 이상의 권선들과 관련된 테이퍼를 나타낸다. 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(840)는 예컨대 권선의 테이퍼에 기초하여 확인될 수 있다. 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(840)는 축(710)에 대해 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(840)는 28.3°로 될 수 있다. 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(820)는 단차형 스프링 컨택트(700)의 다른 실시예에서 변화될 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도(840)는 10 ~ 80°로 될 수 있다.
도 9a와 9b는 각각 제 1 부분(720)의 평면과 단면을 도시한다. 특히, 도 9a는 제 2 부분(722)을 향하여 위에서 DFO로 제 1 부분(720)을 볼 때 단차형 스프링 컨택트(700)의 평면(900)을 도시한다. 상기 제 1 부분(720)의 권선들은 단차형 스프링 컨택트(700)의 중심을 향하여 내측으로 테이퍼질 수 있음을 주목해야 한다.
도 9b는 제 1 부분(720)에 포함된 권선들의 단면을 도시한다. 상기 권선(960)은 제 1 부분(720)의 가장 외측 권선이다. 상기 권선(960)은, 그 일부분이 축(710)을 향하여 내측으로 회전되도록 권취될 수 있다.
치수(940)는 권선(960)의 반경을 나타낸다. 일 실시예에서, 치수(940)의 값은 예컨대 최대 0.45mm로 될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 치수는 다른 값이 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
도 10a와 10b는 각각 제 2 부분의 권선들의 평면과 단면을 도시하고 있다. 특히, 도 10a는 제 2 부분으로 부터 위에서 아래로 볼 때 단차형 스프링 컨택트(700)의 평면(1000)을 도시하고 있다. 제 2 부분(722)의 하나 이상의 권선들은 단차형 스프링 컨택트(700)의 중심을 향하여 내측으로 회전될 수 있음을 주목해야 한다.
도 10b는 제 2 부분(722)의 권선들의 단면을 도시하고 있다. 도 10b에 있어서, 권선(1040)들은 제 2 부분(22)의 가장 외측 권선으로 될 수 있다. 권선(1040)은, 그 일부분이 축(710)을 향하여 내측으로 회전될 수 있도록 권취될 수 있다.
치수(1010)는 권선(1040)의 반경을 나타낸다. 일 실시예에서, 상기 치수(1010)의 값은 예컨대 최대 0.45°로 될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 치수(1010)의 다른 값이 사용될 수 있다.
도 11은 단차형 스프링 컨택트(700)의 장착 예를 도시하고 있다. 도 11에 있어서, 단차형 스프링 컨택트(700)는 PCB(1120)에 포함된 홀(1130)을 관통하여 장착될 수 있다. 상기 홀(1130)은 도금된 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 도금된 관통홀은 예컨대 전기적으로 도전성 금속과 같은 전기적으로 도전성 재료를 포함할 수 있다.
패드(1140)는 예컨대 전기적으로 도전성 금속과 같은 전기적으로 도전성 재료를 포함할 수 있다. 상기 패드(1140)는 PCB(1120)에 포함될 수 있는 전기적인 리드선과 전기적으로 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 홀(1130)은 패드(1140)를 포함하는 도금된 관통홀을 포함한다.
홀(1130)에 장착될 때, 전이부(740)의 권선의 일부는 패드(1140)에 안착될 수 있으며, 단차형 스프링 컨택트(700)와 패드(1140) 사이에 전기적인 도전성 경로를 제공한다. 더욱이, 단차형 스프링 컨택트(700)의 제 2 부분과(도 7) 관련된 하나 이상의 권선들은 단차형 스프링 컨택트(700)와 패드(1140) 사이에 전기적인 도전성 경로를 제공할 수 있다.
예컨대, 일 실시예에서, 홀(1130)은 도금된 관통홀이며, 제 2 부분(722)과 관련된 하나 이상의 권선들은 도금된 관통홀과 전기적으로 접촉됨으로써 단차형 스프링 컨택트(700)와 패드(1140) 사이에 전기적으로 도전성의 경로를 제공한다. 상기 제 2 부분(722)과 연관된 권선들에 의해 제공되는 전기적으로 도전성의 경로가 예컨대 전이부(740)의 권선에 의해 제공되는 전기적으로 도전성의 경로에 추가될 수 있다.
도 12는 단차형 스프링 컨택트(700)의 작동 예를 도시한다. 도 12에 있어서, 힘(1230)(예컨대, 압력)이 예컨대 커넥터 터미널(1220)에 의해 단차형 스프링 컨택트(700)에 가해질 수 있다. 힘(1230)을 가하면, 커넥터 터미널(1220)의 전기적으로 도전성 부분으로 하여금 단차형 스프링 컨택트(700)와 기계적인 접촉이 이루어지게 하며, 단차형 스프링 컨택트(700)와 커넥터 터미널(1220) 사이에 전기적인 경로를 형성한다.
더욱이, 힘(1230)을 가하면, 단차형 스프링 컨택트(700)와 연관된 하나 이상의 활성 권선들이 압축되게 하고, 이로써 전이부(740)의 하나 이상의 권선들에 힘이 작용한다. 상기 전이부의 권선들에 대한 힘은 전이부(740)의 권선이 패드(1140)와 기계적인 접촉을 하도록 하며, 단차형 스프링 컨택트(700)를 통하여 커넥터 터미널(1220)과 패드(1140)에 대한 전이부(740)의 권선 사이의 전기적 경로를 형성한다.
커넥터 터미널(1220)은 공동(1222)(예컨대, 오목한 딤플(dimple))을 포함한다. 상기 공동(1222)은 팁(724)의 일부분을 수납하기 위한 사이즈로 될 수 있다. 상기 공동(1222)은, 커넥터 터미널(1220)에 의해 단차형 스프링 컨택트(700)에 힘(1230) 이 가해질 때, 단차형 스프링 컨택트(700)를 안정화시키는 작용을 할 수 있다.
상기 단차형 스프링 컨택트(700), PCB(1120) 및 커넥터 터미널(1220)은, 예컨대 MSG 센서와 같은 장치에 포함될 수 있음을 주목해야 한다. 그러나, 상기 단차형 스프링 컨택트(700)는 상기 장치들의 두개 지점들 사이에 전기적 연속성을 제공하기 위하여 MSG 센서외의 다른 장치들에 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
상기 단차형 스프링 컨택트(700)는 PCB와 커넥터 터미널외의 다른 부품들 사이에 전기적 연속성을 제공하기 위해 사용될 수 있음도 또한 주목해야 한다. 예컨대, 단차형 스프링 컨택트(700)는 장치에 포함된 두개의 다른 PCB들 사이에 전기적 연속성을 제공하도록 사용될 수 있다.
전술한 실시예의 설명은 본 발명의 실시예와 설명을 제공하려는 의도이지만, 본 발명을 기재된 정확한 형태로 한정하거나 제한하려는 의도가 아니다. 변경과 변형이 상기한 가르침의 관점에서 가능하며 또는 본 발명의 실시로 부터 도 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 요소, 작용 또는 설명은 그와 같이 명시적으로 기재되지 않은 한, 본 발명에 중요하거나 필수적인 것으로 해석되어서는 안된다. 본 명세서에서 사용된 관사는 하나 또는 그 이상의 품목을 포함하는 것으로 의도된다. 오직 하나의 품목이 의도된 경우에, 용어 "하나" 또는 유사한 단어가 사용된다. 또한, "기초한"이라는 구절은 달리 명시적으로 기재되지 않은 한, "~에 적어도 일부분으로 기초한"의 의미로 의도된 것이다.

Claims (20)

  1. 단차형 스프링 컨택트(100)로서,
    복수의 넓게 이격된 권선들을 갖는 제 1 부분(120)으로서, 복수의 넓게 이격된 권선들은 제 1 활성 권선 부분(active winding portion)(126) 및 제 2 활성 권선 부분(128)을 포함하고, 제 1 활성 권선 부분(126)의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 제 2 활성 권선 부분(128)의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치와 상이한 것인 제 1 부분(120);
    복수의 권선들을 갖는 제 2 부분(122); 및
    전이부(140)를 포함하고,
    상기 전이부(140)는 인쇄회로기판(PCB)(520)의 패드와 전기 접촉되는 권선을 가지며, 상기 전이부(140)의 권선의 직경은 가장 넓은 지점에서 상기 제 2 부분(122)의 복수의 권선들의 직경보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 부분의 복수의 넓게 이격된 권선들의 가장 넓은 지점에서의 직경은 제 2 부분의 복수의 권선들의 가장 넓은 지점에서의 직경보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 부분은 팁을 포함하는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 팁은 장치와 관련된 터미널 커넥터와 전기 접촉되는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 장치는 마이크로-스트레인 게이지(Micro-Strain Gauge; MSG) 장치인 것인 단차형 스프링 컨택트.
  6. 제3항에 있어서, 상기 팁은 편평한 형상이며,
    상기 팁과 관련된 복수의 권선들은 상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 1° 내지 15°의 각도로 단차형 스프링 컨택트의 중심을 향해 테이퍼지는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  7. 제3항에 있어서, 상기 팁은 상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 10° 내지 80°의 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도를 갖는 원추 형상을 갖는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제 1 활성 권선 부분의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 상기 제 2 활성 권선 부분의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제 1 부분은 제 3 활성 권선 부분을 포함하며, 상기 제 3 활성 권선 부분의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 제 2 활성 권선 부분에 포함된 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제 2 부분의 복수의 권선들은 근접 이격된 권선들인 것인 단차형 스프링 컨택트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단차형 스프링 컨택트는 상기 PCB에 포함된 도금된 관통홀에 장착되며, 상기 단차형 스프링 컨택트의 제 2 부분은 상기 도금된 관통홀과 전기 접촉되는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  12. 단차형 스프링 컨택트(100)로서,
    복수의 권선들을 갖는 제 1 부분(120)으로서, 복수의 권선들은 제 1 활성 권선 부분 (126) 및 제 2 활성 권선 부분(128)을 포함하고, 제 1 활성 권선 부분(126)은 제 2 활성 권선 부분(128)에 포함되는 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치보다 큰 피치와 관련되는 넓게 이격된 권선들을 포함하는 것인, 제 1 부분(120);
    복수의 권선들을 갖는 제 2 부분(122); 및
    전이부(140)를 포함하고,
    상기 전이부(140)는 인쇄회로기판(PCB)(520)의 패드와 전기 접촉되는 권선을 가지며, 상기 전이부(140)의 권선의 직경은 가장 넓은 지점에서 상기 제 2 부분(122)의 복수의 권선들의 직경보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 1° 내지 15°의 각도로 단차형 스프링 컨택트의 중심을 향해 테이퍼지는 복수 개의 권선들을 갖는 팁을 더 포함하는 단차형 스프링 컨택트.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 10° 내지 80°의 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도를 갖는 팁을 더 포함하는 단차형 스프링 컨택트.
  15. 제12항에 있어서, 상기 단차형 스프링 컨택트는 상기 PCB에 포함된 도금된 관통홀에 장착되며, 상기 단차형 스프링 컨택트의 제 2 부분은 상기 도금된 관통홀과 전기 접촉되는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  16. 단차형 스프링 컨택트(100)로서,
    복수의 넓게 이격된 권선들을 갖는 제 1 부분(120)으로서, 제 1 부분(120)은 제 1 활성 권선 부분(126), 제 2 활성 권선 부분(128) 및 제 3 활성 권선 부분(130)을 포함하고, 제 1 활성 권선 부분(126)의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 제 2 활성 권선 부분(128)의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치와 상이하고, 제 3 활성 권선 부분(130)의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 제 2 활성 권선 부분(128)에 포함되는 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치보다 큰 것인 제 1 부분(120);
    복수의 권선들을 갖는 제 2 부분(122); 및
    전이부(140)를 포함하고,
    상기 전이부(140)는 인쇄회로기판(PCB)(520)의 패드와 전기 접촉되는 권선을 가지며, 상기 전이부(140)의 권선의 직경은 가장 넓은 지점에서 상기 제 2 부분(122)의 복수의 권선들의 직경보다 큰 것인 단차형 스프링 컨택트.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 1° 내지 15°의 각도로 단차형 스프링 컨택트의 중심을 향해 테이퍼지는 복수 개의 권선들을 갖는 팁을 더 포함하는 단차형 스프링 컨택트.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 단차형 스프링 컨택트의 중심축에 대해 10° 내지 80°의 팁 직경 전이 영역의 엔벨로프 각도를 갖는 팁을 더 포함하는 단차형 스프링 컨택트.
  19. 제16항에 있어서, 상기 단차형 스프링 컨택트는 상기 PCB에 포함된 도금된 관통홀에 장착되며, 상기 단차형 스프링 컨택트의 제 2 부분은 상기 도금된 관통홀과 전기 접촉되는 것인 단차형 스프링 컨택트.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제 1 활성 권선 부분의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치는 상기 제 3 활성 권선 부분의 넓게 이격된 권선들과 관련된 피치와 상이한 것인 단차형 스프링 컨택트.
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