KR102538659B1 - 밀리미터 웨이브용 커넥터 - Google Patents

밀리미터 웨이브용 커넥터 Download PDF

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Abstract

밀리미터 웨이브용 커넥터가 개시된다. 개시된 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터는 유전체 재질로 이루어지는 플러그 본체; 상기 플러그 본체에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 다수의 플러그 시그널 핀; 상기 플러그 본체에 결합되고 금속 재질로 이루어지며 전기적으로 접지 전위를 가지는 플러그 내벽 차폐부를 포함하되, 상기 플러그 내벽 차폐부는 상기 플러그 본체의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되는 본체부 및 상기 본체부로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽을 포함한다. 개시된 커넥터는 시그널 핀들 사이에서 발생하는 크로스토크를 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

밀리미터 웨이브용 커넥터{Connector for Milimeter Wave}
본 발명은 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터, 리셉터클 커넥터 및 이들을 갖는 커넥터 장치에 관한 것으로, 특히 DC~45GHz 주파수의 RF 신호 전송용 초소형 커넥터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 인접 전송 라인과의 간섭을 줄이도록 하고, 고주파 신호 전송 성능을 향상시키도록 하는 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터, 리셉터클 커넥터 및 이들을 갖는 커넥터 장치에 관한 것이다. 이러한 커넥터 장치는 FPC(flexible printed circuit) 커넥터 또는 FRC(flexible ribbon cable) 커넥터라고도 불린다.
휴대폰, 스마트폰 등의 휴대단말기는 내부에 각종 PCB(printed circuit board)를 비롯하여 각종 전기, 전자부품들이 설치되어 있으며, 이들 전기, 전자부품이 서로 영향을 미치지 않으면서도 전기적으로 접속되도록 하는 구성은 소형화, 박형화를 위해 매우 중요하게 고려되어야 하는 요소이다.
특히, PCB 상에 적용되는 RF(Radio Frequency) 선로의 경우, 좁은 공간에서 다른 모듈에 영향을 미치지 않으면서도 고주파 신호를 별다른 잡음 없이 효과적으로 전송할 수 있어야 한다. 즉, 휴대 단말기의 소형화나 고기능화 등에 수반하여, 커넥터의 고밀도 실장화의 요구도 점점 증가하여, 커넥터 자체의 소형화, 커넥터에 있어서 단자간의 좁은 피치화가 진행되고 있는 상황에서, 고주파의 전기신호 또한, 노이즈 또는 손실 없이 전송할 수 있어야 하는 것이다.
통상적으로 RF 신호를 전송하기 위해서는 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터를 이용하여 양방을 연결하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이러한 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터를 이용한 종래 BTB(board to board) 커넥터 장치는 플러그 커넥터에 2열로 구비되는 단자와 리셉터클 커넥터에 2열로 구비되는 단자 간에 신호 간섭이 발생하여 고주파 신호 전송에 손실이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 공개특허공보 제10-2020-0137767호, 등록특허공보 제10-2083912호 및 등록특허공보 제10-2036598호에 기재되어 있다.
종래의 RF 신호를 전송하기 위한 커넥터에서, 외부의 EMI(electro magnetic interference)를 차폐하기 위해 외벽 차폐부를 구비하고, 내부의 크로스토크(crosstalk)를 저감하기 위해 내벽 차폐부를 구비하는 것이 있으나, 보다 높은 주파수의 RF 신호를 전송하는 경우에는, 서로 인접한 단자들 간의 크로스토크의 발생을 충분히 방지할 수 없었다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서로 인접한 단자들 간의 크로스토크의 발생을 저감하기 위한 차폐부를 구비하는 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터를 제공한다.
또한, 본 발명은 커넥터 자체의 소형화에 방해가 되지 않도록 간단한 구조를 갖는 차폐부를 구비하는 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에서는, 유전체 재질로 이루어지는 플러그 본체(110); 상기 플러그 본체에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 다수의 플러그 시그널 핀(120); 상기 플러그 본체에 결합되고 금속 재질로 이루어지며 전기적으로 접지 전위를 가지는 플러그 내벽 차폐부(130)를 포함하되, 상기 플러그 내벽 차폐부는 상기 플러그 본체의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되는 본체부(130a) 및 상기 본체부(130a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(130b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터가 제공된다
상기 다수의 격벽(130b)은 상기 다수의 플러그 시그널 핀(120)들 사이로 돌출되어 인접한 플러그 시그널 핀들 사이의 크로스토크 발생을 저감시킨다.
상기 플러그 커넥터는 상기 플러그 본체(110)에 외부에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 플러그 외벽 차폐부(140)를 더 포함한다.
상기 플러그 내벽 차폐부(130) 및 상기 플러그 외벽 차폐부(140)는 전기적으로 접지 전위를 가진다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 플러그 커넥터와 결합되는 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터(200)로서, 유전체 재질로 이루어지는 리셉터클 본체(210); 상기 리셉터클 본체에 결합되며 금속 재질로 이루어지고 상기 플러그 커넥터의 시그널핀들과 결합되는 다수의 리셉터클 시그널 핀(220); 상기 리셉터클 본체에 결합되고 금속 재질로 이루어지며 전기적으로 접지 전위를 가지는 플러그 내벽 차폐부(230)를 포함하되, 상기 플러그 내벽 차폐부는 상기 플러그 본체의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되는 본체부(230a) 및 상기 본체부(230a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(230b)을 포함하는 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터가 제공된다.
본 발명의 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터는, 플러그 내벽 차폐부가 서로 인접한 플러그 시그널 핀들 사이에 격벽을 형성함으로써, 서로 인접한 플러그 시그널 핀들 사이에서 크로스토크의 발생을 저감하는 효과가 있다.
본 발명의 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터는, 리셉터클 내벽 차폐부가 서로 인접한 리셉터클 시그널 핀들 사이에 격벽을 형성함으로써, 서로 인접한 리셉터클 시그널 핀들 사이에서 크로스토크의 발생을 저감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터의 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터가 결합된 상태의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터의 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터가 결합되지 않은 상태의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터에 포함되는 플러그 시그널 핀과 플러그 내벽 차폐부의 평면도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터에 포함되는 리셉터클 시그널 핀과 리셉터클 내벽 차폐부의 평면도 및 측면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터에 포함되는 플러그 본체의 평면도 및 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터에 포함되는 플러그 외벽 차폐부의 평면도 및 측면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터에 포함되는 리셉터클 본체의 평면도 및 측면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터에 포함되는 리셉터클 외벽 차폐부의 평면도 및 측면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터의 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터가 결합된 상태의 평면도, 저면도 및 측면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터의 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터가 결합된 상태에서 플러그 시그널 핀과 리셉터클 시그널 핀이 연결되는 것을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 내벽 차폐부를 구비하는 경우 (내벽 차폐부가 없는 경우에 비해) 근단 크로스토크(near-end crosstalk)(NEXT)가 개선되는 것을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에서 외벽 차폐로 인해 우수한 High shielding이 달성되는 것을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)의 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)가 결합된 상태의 사시도를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)의 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)가 결합된 상태의 평면도, 저면도 및 측면도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)의 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)가 결합되지 않은 상태의 사시도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)의 분해사시도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)는 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)를 포함하며, 플러그 커넥터(100)는 플러그 본체(110), 플러그 시그널 핀(120), 플러그 내벽 차폐부(130) 및 플러그 외벽 차폐부(140)를 포함하고, 리셉터클 커넥터(200)는 리셉터클 본체(210), 리셉터클 시그널 핀(220), 리셉터클 내벽 차폐부(230) 및 리셉터클 외벽 차폐부(240)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터(100)에 포함되는 플러그 시그널 핀(120)과 플러그 내벽 차폐부(130)의 평면도 및 측면도를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4에는 플러그 시그널 핀(120)과 리셉터클 시그널 핀(220)이 각각 8개씩 도시되어 있지만, 8개보다 적은 수의 플러그 시그널 핀(120)과 리셉터클 시그널 핀(220)이 구비되는 것도 가능하며, 8개보다 많은 수의 플러그 시그널 핀(120)과 리셉터클 시그널 핀(220)이 구비되는 것도 가능하다. 다만, 플러그 시그널 핀(120)의 개수와 리셉터클 시그널 핀(220)의 개수는 동일한 것이 바람직할 것이다.
도2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 플러그 본체(110)는 유전체 재질로 이루어지며, 플러그 본체(110)에 플러그 시그널 핀(120), 플러그 내벽 차폐부(130) 및 플러그 외벽 차폐부(140)가 결합된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터(100)에 포함된 플러그 본체(110)의 평면도 및 측면도를 도시한 도면이며, 플러그 본체(110)에는 다수의 시그널 핀(120), 플러그 내벽 차폐부(130) 및 플러그 외벽 차폐부(140)가 결합되기 위한 홀 또는 홈이 형성된다.
플러그 시그널 핀(120)은 신호를 전달하는 핀으로서, DC 신호를 전달할 수도 있으며, 주파수를 가진 RF 신호를 전달할 수도 있다.
플러그 외벽 차폐부(140)는 신호 전달 시 시그널 핀(120)에서 발생하는 간섭 신호 및 노이즈 신호가 커넥터 외부로 방사되는 것을 저지하는 기능을 한다. 외벽 차폐부(140)는 전기적으로 접지 전위를 가지며, 금속 재질로 이루어진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터(100)에 포함된 플러그 외벽 차폐부(140)의 평면도 및 측면도를 도시한 도면이다.
플러그 외벽 차폐부(140)는 플러그 커넥터를 전체적으로 차폐함으로써 플러그 커넥터에서 발생하는 EMI의 발생을 차단한다.
플러그 내벽 차폐부(130)는 시그널 핀(120)들 사이의 간섭으로 인한 크로스토크 발생을 저지하기 위한 구성 요소로서, 금속 재질로 이루어지고 접지 전위를 가진다.
플러그 내벽 차폐부(130)는 내벽 본체부(130a) 및 본체부(130a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(130b)을 포함한다.
본체부(130a)는 플러그 본체(110)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 격벽(130a)은 이에 직교하여 다수개가 형성되는데, 격벽(130b)은 각 시그널 핀(120)들 사이로 돌출되어 인접하는 시그널 핀들 사이의 간섭으로 인한 크로스토크 발생을 저감시킨다.
5G가 시작되면서 밀리미터 웨이브 대역이 통신 대역에 편입되었으며, 고주파 대역인 밀리미터 웨이브 대역은 커넥터 및 안테나가 모두 소형화된다. 이에, 시그널 핀(120)들 사이의 간격도 좁아지며, 좁아진 시그널 핀들 사이의 간격으로 인해 크로스토크 역시 심화된다.
본 발명에서는 이러한 크로스토크의 발생을 저감시키기 위해 내벽 차폐부(130)를 구비하며, 내벽 차페부의 격벽들(130b)이 시그널 핀(120)들 사이에 형성됨으로써 특정 시그널 핀의 신호가 인접한 시그널 핀의 신호로 유기되는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하나의 열에 4개의 시그널 핀(120)이 존재하고 총 두개의 열로 8개의 시그널 핀이 구비된 경우가 도시되어 있다. 이 경우 하나의 열에는 총 5개의 격벽(130b)이 형성되어 모든 시그널 핀들이 격벽에 의해 차단되도록 설계될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터(200)에 포함되는 리셉터클 시그널 핀(220)과 리셉터클 내벽 차폐부(230)의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 리셉터클 본체(210)는 유전체 재질로 이루어지며, 리셉터클 본체(210)에 리셉터클 시그널 핀(220), 리셉터클 내벽 차폐부(230) 및 리셉터클 외벽 차폐부(240)가 결합된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터(200)에 포함된 리셉터클 본체(210)의 평면도 및 측면도를 도시한 도면이며, 리셉테클 본체(210)에는 다수의 시그널 핀(220), 플러그 내벽 차폐부(230), 플러그 외벽 차폐부(240) 및 플러그 커넥터(100)가 삽입 또는 결합되기 위한 홀 또는 홈이 형성된다.
리셉터클 시그널 핀(220)은 결합되는 플러그 커넥터(100)의 시그널 핀(120)과 전기적으로 접촉하여 신호를 전달받는 핀으로서, DC 신호를 전달받을 수도 있으며 주파수를 가진 RF 신호를 전달받을 수도 있다.
리셉터클 외벽 차폐부(240)는 신호 전달 시 리셉터클 핀(220)에서 발생하는 간섭 신호 및 노이즈 신호가 커넥터 외부로 방사되는 것을 저지하는 기능을 한다. 외벽 차폐부(240)는 전기적으로 접지 전위를 가지며, 금속 재질로 이루어진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터(200)에 포함된 리셉터클 외벽 차폐부(240)의 평면도 및 측면도를 도시한 도면이다.
리셉터클 외벽 차폐부(240)는 리셉터클 커넥터를 전체적으로 차폐함으로써 리셉터클 커넥터에서 발생하는 EMI의 발생을 차단한다.
리셉터클 내벽 차폐부(230)는 시그널 핀(220)들 사이의 간섭으로 인한 크로스토크 발생을 저지하기 위한 구성 요소로서, 금속 재질로 이루어지고 접지 전위를 가진다.
리셉터클 내벽 차폐부(230)는 본체부(230a) 및 본체부(230a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(230b)을 포함한다.
본체부(130a)는 리셉터클 본체(210)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 격벽(230a)은 이에 직교하여 다수개가 형성되는데, 격벽(230b)은 각 시그널 핀(220)들 사이로 돌출되어 인접하는 시그널 핀들 사이의 간섭으로 인한 크로스토크 발생을 저감시킨다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브용 커넥터(1)의 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)가 결합된 상태에서 플러그 시그널 핀(120)과 리셉터클 시그널 핀(220)이 전기적으로 연결되는 것을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 플러그 시그널 핀(120)들이 리셉터클 시그널 핀(220)들에 탄성적으로 연결될 수 있도록 스프링 구조를 포함하거나, 리셉터클 시그널 핀(220)들이 플러그 시그널 핀(120)들에 탄성적으로 연결될 수 있도록 스프링 구조를 포함한다. 이에 의해 플러그 시그널 핀(120)들과 리셉터클 시그널 핀(220)들의 전기적 연결의 신뢰성이 확보될 수 있다. 즉, 결합된 상태에서 플러그 시그널 핀(120)과 리셉터클 시그널 핀(220)의 접촉부에는 플러그 시그널 핀(120) 및 리셉터클 시그널 핀(220) 중 적어도 하나의 탄성 구조에 의해 가압력이 작용하여 전기적 연결이 단절되지 않도록 돕는 역할을 한다. 플러그 시그널 핀(120)들 및 리셉터클 시그널 핀(220)들은 도전성의 금속으로 제조될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 내벽 차폐부를 구비하는 경우 (내벽 차폐부가 없는 경우에 비해) 근단 크로스토크(near-end crosstalk)(NEXT)(S2,1)가 개선되는 것을 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하면, 내벽 차폐부가 없는 경우 근단 크로스토크는 - 40 dB 이고, 본 발명의 일 실시예에 따라 내벽 차폐부를 구비하는 경우 근단 크로스토크는 - 100 dB 이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 내벽 차폐부를 구비하는 경우 (내벽 차폐부가 없는 경우에 비해) 근단 크로스토크는 - 60 dB만큼 개선되었다.
도 13은 본 발명에서 외벽 차폐로 인해 우수한 High shielding이 달성되는 것을 나타낸 도면이다.
1 밀리미터 웨이브용 커넥터
100 플러그 커넥터
110 플러그 본체
120 플러그 시그널 핀
130 플러그 내벽 차폐부
140 플러그 외벽 차폐부
200 리셉터클 커넥터
210 리셉터클 본체
220 리셉터클 시그널 핀
230 리셉터클 내벽 차폐부
240 리셉터클 외벽 차폐부

Claims (8)

  1. 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터(100)로서,
    유전체 재질로 이루어지는 플러그 본체(110);
    상기 플러그 본체에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 다수의 플러그 시그널 핀(120);
    상기 플러그 본체에 결합되고 금속 재질로 이루어지며 전기적으로 접지 전위를 가지는 플러그 내벽 차폐부(130)를 포함하되,
    상기 플러그 내벽 차폐부는 상기 플러그 본체의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되는 본체부(130a) 및 상기 본체부(130a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(130b)을 포함하되,
    상기 다수의 격벽(130b)은 상기 다수의 플러그 시그널 핀(120)들 사이로 돌출되어 인접한 플러그 시그널 핀들 사이의 크로스토크 발생을 저감시키는 것을 특징으로 하는 밀러미터 웨이브용 플러그 커넥터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 본체(110)에 외부에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 플러그 외벽 차폐부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플러그 내벽 차폐부(130) 및 상기 플러그 외벽 차폐부(140)는 전기적으로 접지 전위를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 웨이브용 플러그 커넥터.
  5. 플러그 커넥터와 결합되는 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터(200)로서,
    유전체 재질로 이루어지는 리셉터클 본체(210);
    상기 리셉터클 본체에 결합되며 금속 재질로 이루어지고 상기 플러그 커넥터의 시그널핀들과 결합되는 다수의 리셉터클 시그널 핀(120);
    상기 리셉터클 본체에 결합되고 금속 재질로 이루어지며 전기적으로 접지 전위를 가지는 리셉터클 내벽 차폐부(230)를 포함하되,
    상기 리셉터클 내벽 차폐부는 상기 리셉터클 본체의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되는 본체부(230a) 및 상기 본체부(230a)로부터 수직으로 돌출되는 다수의 격벽(230b)을 포함하되,
    상기 다수의 격벽(230b)은 상기 다수의 리셉터클 시그널 핀(220)들 사이로 돌출되어 인접한 리셉터클 시그널 핀들 사이의 크로스토크 발생을 저감시키는 것을 특징으로 하는 밀러미터 웨이브용 리셉터클 커넥터.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 리셉터클 본체(210)에 외부에 결합되며 금속 재질로 이루어지는 리셉터클 외벽 차폐부(240)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리셉터클 내벽 차폐부(230) 및 상기 리셉터클 외벽 차폐부(240)는 전기적으로 접지 전위를 가지는 것을 특징으로 하는 밀리미터 웨이브용 리셉터클 커넥터.


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