KR200428000Y1 - 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자 - Google Patents

Abstract

단면이 다각형을 이루는 일정한 길이의 절연 발포고무; 상기 절연 발포고무를 연속하여 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및 상기 절연 비발포고무 코팅층을 연속하여 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 이면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자가 개시된다.

탄성, 발포, 액상 실리콘고무, 접촉단자, 폴리머, 표면 실장, 솔더링

Description

솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자{Solderable Electric contact terminal}

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 전기 접촉단자(100)를 보여주는 단면도이다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 전기 접촉단자(100)를 보여주는 사시도이다.

도 3은 본 고안의 전기 접촉단자(100)가 실제 적용되는 상태를 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 고안의 전기 접촉단자(100)의 또 다른 변형 예를 보여준다.

도 5는 본 고안의 전기 접촉단자(100)의 또 다른 변형 예를 보여준다.

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본 고안은 전기 접촉단자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 솔더링에 의해 인쇄회로기판에 전기 접촉단자의 일 측면이 고정되고, 대향하는 대상물에 전기 접촉단자의 타 측면이 탄성 접촉되어, 대상물과 인쇄회로 기판을 전기적 및 기구적으로 연결하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자에 관한 것이다.

일반적으로 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자는 전기 전도도가 좋고, 탄성 회복력이 우수하며, 솔더링 온도에 견딜 수 있어야 한다. 이를 위해 종래에는 솔더링이 가능한 전기 접촉단자로 금속 재질을 주로 사용하였다. 이 금속 재질 중에서 베릴륨동은 탄성 회복력이 좋고, 전기 전도도가 뛰어나 전기 접촉단자로 널리 사용되었다. 즉, 0.3mm 이하의 두께와 일정한 폭을 갖는 베릴륨동 시트를 프레스 금형을 통하여 일정한 형상으로 타발한 후 열처리 공정을 거쳐 탄성 회복력을 향상시킨 전기 접촉단자를 제작하였다.

그러나 이와 같이 금속 시트로만 이루어진 전기 접촉단자는 금속의 특성상 또는 구조상 일정 높이 이하에서는 우수한 탄성을 제공할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 탄성을 갖기 위해서는 일정한 형상으로 절곡을 해야 하고, 결국 이 절곡 높이에 의해 전기 접촉단자의 높이의 대부분이 결정되기 때문에 일정 높이 이하에서는 탄성을 제공하기 불가능하다.

특히 2mm 이하의 높이를 갖는 작은 사이즈의 제품을 제공하는데 어려움이 있었다.

또한, 하나의 프레스 금형으로는 한 형상의 제품을 만들 수 있기 때문에 다른 형상의 제품을 만들려면 추가로 프레스 금형이 필요로 하다는 단점이 있다.

또한, 금속 시트로 이루어져 ITO가 코팅된 유리 기판에 적용하는 경우 ITO에 상처를 내는 단점이 있다.

또 다른 종래의 기술로는 본 출원인이 출원하여 등록된 국내 실용신안등록 제2005-0012242호가 있다. 그러나 이와 같은 전기 전도성 탄성고무 코팅층은 전기 전도도가 금속보다 나쁘다는 단점이 있다. 전기 전도도를 향상시키기 위해서는 은(Ag)과 같은 고가의 금속 파우더를 많이 사용해야 하는데 경도가 높아지고 제조 원가가 높아진다는 단점이 있다. 또한, 탄성고무로만 제조되어 정밀한 치수를 제공하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 솔더링을 위하여 별도의 금속박을 제공하여야 한다는 단점이 있다.

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따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 본 고안의 목적은 일정한 높이 이하에서도 탄성이 우수하며, 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 가격이 싸면서 전기 전도도가 좋고 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 또 다른 목적은 ITO가 코팅된 유리 기판에 상처를 적게 내며 정밀한 치수의 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 표면 실장에 의한 리플로우 작업이 가능하도록 대상물과 접촉하는 면이 평면을 이루는 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 대상물에 의해 눌려졌을 때 높이 방향으로 형성된 내열 폴리머 필름에 주름이 없는 솔더링이 가능한 탄성 전기 접촉단자를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하에 서술되는 실시 예로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

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상기한 목적은 단면이 다각형을 이루는 절연 발포고무; 한 면에서 상기 절연 발포고무를 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및 그 표면이 상기 절연 비발포고무 코팅층의 다른 면에 접착되고, 이면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자에 의해 달성된다.
바람직하게 대상물과 접촉되는 전기 접촉단자의 일측면은 표면 실장 시 진공으로 픽업할 수 있도록 이면에 금속층이 형성된 내열 폴리머 필름층의 양단이 떨어져 있거나 겹쳐지지 않게 평면을 이룬다.

본 고안에 따르면 바람직하게 절연 발포고무는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하고, 경도는 Shore A 15 내지 50이다. 두께는 0.6mm 내지 15mm 이고, 폭은 3mm 내지 20mm 이내이다.

본 고안에 따르면 바람직하게 절연 비발포고무 코팅층은 0.03mm 부터 0.5mm 사이의 두께를 갖는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하고 경도는 Shore A 15 내지 50이다.

본 고안에 따르면 상기 절연 비발포고무 코팅층은 액상의 실리콘 고무가 경화 되면서 형성된 것을 특징으로 하며 액상의 실리콘 고무는 경화 후 절연 발포고 무와 이면에 금속층이 형성된 내열 폴리머 필름 층을 접착시키는 역할을 한다. 보다 바람직하게 상기 액상 실리콘 고무는 일액형으로 습기에 의해 경화된다.

본 고안에 따르면 이면에 금속층이 형성된 내열 폴리머 필름은 단면 연성회로기판(FPCB)인것을 특징으로 하며; 바람직하게 내열 폴리머 필름은 0.01mm 부터 0.04mm 사이의 두께를 갖는 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하고, 금속층은 0.002mm 부터 0.02mm 사이의 두께를 갖는 구리인 것을 특징으로 한다. 또한, 금속층 위에는 금속층의 산화 방지를 위하여 금 등이 코팅 처리된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여본 고안의 일 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 접촉단자(100)를 보여주는 단면도이고, 도 2는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 절연 발포고무(10)는 단면이 다각형, 예를 들어, 사각형을 이루며, 절연 비발포고무 코팅층(20)은 절연 발포고무(10)와 내열 폴리머 필름(30) 사이에 위치하여 절연 발포고무(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 신뢰성 있게 접착한다. 본 고안에 따르면, 내열 폴리머 필름(30)의 이면에는 금속층(40)이 일체로 형성되는데, 일 예로 내열 폴리머 필름(30)은 단면 연성회로기판(FPCB)이다.
바람직하게, 내열 폴리머 필름(30) 이면에 형성된 금속층(40)은 금속 에칭작업에 의해 일정 부분을 에칭으로 제거함으로써 전기 접촉단자(100)의 유연성을 향상시킬 수 있다.

이러한 구조를 갖는 전기접촉 단자의 제조방법에 대해 설명한다.
이면에 금속층(40)이 형성된 일정한 폭을 갖는 내열 폴리머 필름(30) 위에 습기에 의해 경화되는 액상 실리콘 고무를 두께 0.03mm 내지 0.5mm로 코팅층을 형성하면서, 이 코팅층 위에 이미 경화되어 롤(roll) 형태로 제조된 절연 발포고무(10)를 올려놓고 일정한 모양의 지그를 통하면서 감싼다.
이때 액상 실리콘 고무의 코팅층의 두께가 너무 얇으면 절연 발포고무(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 절연 발포고무(10)를 감싼 내열 폴리머 필름(30)을 절연 발포고무(10)의 치수와 유사한 치수를 갖는 금형에 위치시켜 사이에 개재된 액상의 실리콘 고무 코팅층을 경화시키면, 액상의 실리콘 고무층은 경화되면서 절연 비발포고무 코팅층(20)으로 변화된다. 이때 절연 비발포고무 코팅층(20)은 절연 발포고무(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 접착시켜주는 역할을 한다. 즉, 액상의 실리콘 코팅층은 일정한 치수의 금형 내부에서 경화 후 절연 발포고무(10)와 내열 폴리머 필름(30)을 접착시키는 접착제 역할을 하면서 탄성을 갖는 절연 비발포고무 코팅층(20)으로 된다.
액상의 실리콘 고무는 한번 경화되면 열에 의해 다시 용융되지 않기 때문에 전기 접촉단자(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 유지하면서 금형의 일정 부위에 구멍을 내어 습기를 많이 제공해 주면 작업 속도를 향상시킬 수 있다. 바람직한 습도는 상대습도 60% 이상이다.
더욱이 전기 접촉단자(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 3mm 내지 30mm 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 전기 접촉단자(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, 절연 발포고무(10)와 절연 비발포고무 코팅층(20)은 실리콘 고무를 사용하였기 때문에 솔더링 시 원래의 성능을 유지한다. 또한, 절연 발포고무(10)나 절연 비발포 고무 코팅층(20)은 실리콘 고무이므로 탄성 회복력이 뛰어나며, 특히 내부의 절연 발포고무(10)는 발포되어 낮은 힘으로도 압축할 수 있다. 또한, 해당 금형에 의해 고정된 상태로 생산되므로 치수가 정밀하다.

도 3은 본 고안의 전기 접촉단자(100)가 실제 적용되는 상태를 보여주는 단면도이다.

전기 접촉단자(100)의 일 측면은 인쇄회로기판(200)에 솔더(210)에 의한 리플로우로 솔더링되어 고정되고, 솔더링된 반대 면에는 전도성 대상물(300)이 전기적, 및 기계적으로 접촉되어 결과적으로 전도성 대상물(300) - 이면에 형성된 금속층(40) - 솔더(210) - 인쇄회로기판(200)으로 이루는 전기 전도 경로를 형성한다. 또한, 바람직하게는 솔더링 되는 전기 접촉단자(100)의 부분의 맞은편은 평면을 이루어 표면 실장을 위한 진공을 제공해 줄 수 있다.

도 4는 본 고안의 또 다른 일 실시 예에 따른 전기 접촉단자(100)를 보여주는 단면도이다. 절연 발포고무(10)의 전체 둘레 길이보다 긴 길이를 갖는 이면이 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)을 준비한 후 길어진 길이만큼 폭을 넓게 한 금형에 넣어 제조한 전기적 접촉단자(100)이다.
이 경우, 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)의 모든 면에는 절연 비발포고무 코팅층(20)이 형성되지만 길어진 부분에서는 절연 발포고무(10)와 접촉하지 않는 빈 공간(50)이 생긴다. 즉, 액상 실리콘 고무는 금형에 의해 일정 시간 이상 고정되어야 경화에 의한 접착 성능을 가지므로 이를 이용하여 빈 공간(50)을 형성할 수 있다. 이 빈 공간(50)은 전기접촉 단자(100)가 대상물에 의해 눌려졌을 때 이 빈 공간(50)에 대응하는 내열 폴리머 필름(30)의 구겨짐을 방지할 수 있게 한다. 또한, 이 빈 공간(50)에 의해 전기 접촉단자(100)의 폭을 조정할 수 있어, 하나의 절연 발포고무(10) 폭으로 여러 폭을 갖는 전기 접촉단자(100)를 만들 수 있으므로 매우 경제적이다.

도 5는 본 고안의 또 다른 일 실시 예에 따른 전기 접촉단자(100)를 보여주는 단면도이다. 절연 발포고무(10)의 한 측면의 일정부위는 절연 비발포고무 코팅층(20)과 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)이 겹쳐져 접착되었다. 이는 내부 절연 탄성고무(10)의 치수 공차에 의해 발생되는 현상이다.
도 5와 같이 겹쳐진 이음부가 형성되지 않고 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)의 양단이 떨어지는 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다. 즉, 표면 실장시 진공으로 전기접촉 단자(100)를 픽업하려면 이음매가 없는 평편한 면이 이용되며, 솔더링은 이음부가 있는 밑 부분이 이용된다. 그러나, 이면에 금속층(40)이 형성된 내열 폴리머 필름(30)의 양단이 떨어져서 이음부가 형성되지 않으면, 솔더링 시 솔더가 절연 발포고무(10)에 직접 접촉되므로 절연 발포고무(10)에서 가스 등이 발생하는 단점이 있다.

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

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이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 아래와 같은 여러 가지의 장점과 이점을 갖는다.

1. 외부가 금속층으로 이루어져 전기 전도도가 좋고 솔더링이 가능하다.

2. 폴리 이미드 필름, 절연 실리콘 발포고무와 절연 실리콘 비발포고무 코팅층으로 이루어져 솔더링 때 각 각의 고유성능을 유지할 수 있다.

3. 절연 실리콘 비발포고무 코팅층은 액상 실리콘 고무가 경화되어 이루어진 것이므로 다시 용융이 안 되므로 신뢰성 있는 접착을 유지한다.

4. 절연 발포고무는 발포로 이루어져 전기 접촉단자를 적은 힘으로 누를 수 있다.

5. 이면에 금속층을 형성한 폴리이미드 필름은 통상의 단면 연성회로기판 (FPCB)을 사용하므로 제조 원가를 줄일 수 있다.

6. 전기 접촉단자의 길이는 원하는 길이만큼 칼로 절단이 가능하여 경제성 있게 다양한 사이즈를 제공 가능하다.

7. 이면에 형성된 금속층은 내부의 절연 발포고무에 의해 경도가 낮아져 ITO 코팅된 유리기판에 영향을 적게 준다.

8. 대상물과 마주하는 면은 평면을 이루어 표면 실장 때 진공을 용이하게 해준다.

9. 절연 발포 고무와 이면에 금속층이 형성된 폴리이미드 필름은 액상 실리콘 고무로 접착되어 경제성 있는 공정을 제공한다.
10. 이면에 금속층이 형성된 폴리이미드 필름의 금속층을 에칭에 의해 일부 제공함으로써 전기 접촉 단자의 유연성을 제공한다.

Claims (8)

1. 단면이 다각형을 이루는 일정한 길이의 절연 발포고무;

   상기 절연 발포고무를 연속하여 감싸며 접착되는 절연 비발포고무 코팅층; 및

   상기 절연 비발포고무 코팅층을 연속하여 감싸도록 상기 절연 비발포고무 코팅층에 접착되고, 이면에 금속층이 일체로 형성된 내열 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 절연 발포고무는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 절연 비발포고무 코팅층은 액상의 실리콘 고무가 상기 절연 비발포고무 코팅층과 상기 내열 폴리머 필름 사이에 개재된 상태에서 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 이면에 금속층이 형성된 내열 폴리머 필름은 단면 연성회로기판 (FPCB)인 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.
6. 청구항 1 또는 5에 있어서,

   상기 내열 폴리머 필름의 재질은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층에 표면 실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 솔더링 가능한 탄성 전기 접촉단자.

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