KR960010106B1 - A various capacitor manufacturing method of printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 압력 센서의 개념도.1 is a conceptual diagram of a pressure sensor.
제2도는 내지 제4도는 발명에 따른 PCB상의 가변 캐패시터 설치과정을 보인 도면2 to 4 are views showing a process of installing a variable capacitor on a PCB according to the invention
제5(a)는 본 발명의 제1전극 사시도, 제5도(b)는 제5도(a)의 삽입 단자의 상세도이다.5 (a) is a perspective view of the first electrode of the present invention, and FIG. 5 (b) is a detailed view of the insertion terminal of FIG. 5 (a).
본 발명은 압력 센서에 관한 것으로, 특히 다이어프램이 구비된 압력 센서 또는 가변 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to pressure sensors, and more particularly to pressure sensors or variable capacitors with a diaphragm.
압력의 세기를 측정함에 있어서는 측정할 압력의 범위에 따라 이에 적합한 센서를 사용한다. 전자장치가 구비된 혈압계와 같은 장치에서 측정할 압력의 범위란 분류상 미압 또는 저압 범위라 할 수 있다. 이러한 미세한 압력 변화를 감지하는데 적합한 센서로는 다이어프램 방식이나 벨로우즈 방식의 압력 센서가 활용된다.In measuring the strength of pressure, a sensor suitable for the range of pressure to be measured is used. The range of pressure to be measured in a device such as a blood pressure monitor equipped with an electronic device may be a low pressure range or a low pressure range. As a suitable sensor for detecting such a small pressure change, a diaphragm or bellows type pressure sensor is used.
다이어프램(diaphragn)은 표면이 파상으로 된 금속성의 원형원판으로서 압력은 상기 원형 원판을 전극판에 결합시켜두고 압력차에 의한 원판의 휘임을 이용하여 압력이 측정된다.The diaphragm is a metallic circular disk having a wavy surface, and the pressure is measured by using the curvature of the disk due to the pressure difference, which couples the circular disk to the electrode plate.
이러한 다이어프램을 갖는 압력 센서는 2장의 금속 전극과 그 사이의 공기로 된 간격을 유지하여 가변 캐패시터로서 활용될 수 있다. 즉, 상기 2장의 금속 전극 판의 간격이 압력차에 의한 원판의 휘임에 의해 좁아지거나 또는 초기 상태로 복귀하므로 인해서 용량을 압력에 비례하여 얻어낼 수 있는 것이다. 이러한 것은 전자식 혈압 측정장치에서 활용된다.The pressure sensor having such a diaphragm can be utilized as a variable capacitor by maintaining a gap of two metal electrodes and air therebetween. That is, the capacitance between the two metal electrode plates is narrowed by the curvature of the disc due to the pressure difference or returns to the initial state, so that the capacity can be obtained in proportion to the pressure. This is utilized in electronic blood pressure measuring devices.
제1도의 단면도는 상기 설명한 외부 압력에 비례한 가변 캐패시터의 개념을 설명하는 것으로, 제1전극(1)과, 제2전극(2) 그리고 그 사이의 유전간격(7)에 의해 C가 형성되고 제2전극(2)은 다이어프램(3)에 의해 간격(d)가 간격(d')로 가변되도록 한다. 다이어프램은 공기 압력을 받아들이는 고정판(4)에 접착되어 있어 마치 스프링과 같이 동작하고 고정판의 홀(8)을 통해 공동부(5)로 들어온 공기 압력으로 다이어프램이 운동하는 것이다.The cross-sectional view of FIG. 1 illustrates the concept of a variable capacitor proportional to the external pressure described above, where C is formed by the first electrode 1, the second electrode 2 and the dielectric gap 7 therebetween. The second electrode 2 causes the gap d to be changed to the distance d 'by the diaphragm 3. The diaphragm is attached to a fixed plate 4 which receives air pressure, so that it acts like a spring and the diaphragm is moved by the air pressure entering the cavity 5 through the hole 8 of the fixed plate.
그러나 일반적으로 이러한 용도의 가변 캐패시터를 사용함에 있어 제1전극(1)과 고정판(4)은 나사 체결되어 일정 간격으로 고정되도록 하지만 간격(d)가 고르지 않고 그리고 그 조립에 있어서 매우 불편하였다. 또한 외부 공기 압력을 안내하는 노즐의 접착 공정이 수반되고 노즐과 고정판과 다이어프램등을 정렬시켜 조립해야 하는데 어려움이 있었다. 그리고 독립된 단위소자로서 다시 인쇄 회로 기판에 장착되어야 하는등의 번거로운 작업이 행해졌다.In general, however, in the use of the variable capacitor for this purpose, the first electrode 1 and the fixing plate 4 are screwed to be fixed at regular intervals, but the spacing d is uneven and very inconvenient in assembly thereof. In addition, the process of bonding the nozzle for guiding the outside air pressure was accompanied, and there was a difficulty in assembling the nozzle and the fixing plate and the diaphragm. In addition, cumbersome work has been carried out, such as mounting to a printed circuit board again as an independent unit device.
본 발명의 목적은 상기 제기된 문제를 해결하는 것으로 공정 작업이 용이하도록 하고 고정수를 줄이며 동시에 정렬이 정밀하여 압력에 따른 용량 변화를 보다 정밀하게 얻도록 하여 코스트 절감되도록 원리적 조립 방법을 제공하는 것으로 인쇄회로기판(PCB)상에 바로 설치하는데 적합한 가변 캐패시터 설치 방법과 이로하여 얻어진 가변 캐패시터 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the problems raised above to provide a principle assembly method that facilitates process operations, reduces the number of fixed water and at the same time the alignment is precise so that the capacity change with pressure can be obtained more precisely, thereby reducing the cost. The invention provides a variable capacitor installation method suitable for direct installation on a printed circuit board (PCB) and a variable capacitor device obtained thereby.
본 발명 목적에 따른, 외부 압력에 따라 용량이 가변되는 가변 캐패시터는 다이어프램이 부착된 제2전극과, 다이어프램의 주변부에 마련된 접촉영역과 인쇄 회로 기판과 접착되어 공동부를 형성하도록 한 패턴이 있는 인쇄회로기판과, 상기 제2전극과 걱정거리로 이격되고 상기 인쇄 회로 기판의 삽입홀에 끼워 넣어지며 걸림돌기를 갖고 있는 삽입 단자가 마련된 제1전극으로 구성되며, 상기 인쇄회로기판은 상기 삽입홀에 위치한 제1전극 연결 패턴과, 상기 다이어프램과 연결되는 제2전극 연결 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.According to an object of the present invention, a variable capacitor having a variable capacity according to an external pressure is a printed circuit having a second electrode attached to a diaphragm, a contact area provided at a periphery of the diaphragm, and a printed circuit board bonded to a printed circuit board to form a cavity. And a first electrode provided with an insertion terminal spaced apart from the second electrode by a distance from the second electrode and inserted into the insertion hole of the printed circuit board and having a locking projection, wherein the printed circuit board includes a first electrode located in the insertion hole. And an electrode connection pattern and a second electrode connection pattern connected to the diaphragm.
또한 상기 장치를 PCB상에서 구현하는 형성방법은 인쇄회로 기판에 공기 유입 홀과, 제1전극을 고정시키기 위한 고정 홀을 형성하고, 고정홀 중 어느 하나에 제1전극을 잇는 패턴과, 다이어프램의 접촉부를 일부 포위하는 제2전극 연결 패턴을 형성하는 단계; 평평한 원형의 제2전극이 부착된 다이어프램의 접촉영역을 상기 기판의 접촉 영역에 고정 부착시키고, 제2전극 연결 패턴에 납땜하여 연결하는 단계; 삽입 단자가 구비된 평평한 원형의 제1전극을 제2전극과 이격되게 위치시키고 PCB의 고정홀에 상기 삽입단자의 걸림돌기로 위치하도록 고정설치하고 납땜하여 접착시키고 제1전극은 PCB의 제1전극 패턴과 연결되는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the forming method for implementing the device on the PCB is formed in the printed circuit board air inlet hole, the fixing hole for fixing the first electrode, the pattern connecting the first electrode to any one of the fixing hole, the contact portion of the diaphragm Forming a second electrode connection pattern partially surrounding the electrode; Fixedly attaching a contact region of the diaphragm to which the second flat circular electrode is attached, to the contact region of the substrate, and soldering and connecting the second electrode connection pattern; Place a flat circular first electrode with an insertion terminal spaced apart from the second electrode, and fix and install the soldering hole to the fixing hole of the PCB so as to be positioned as a locking projection of the insertion terminal, and attach the first electrode to the first electrode pattern of the PCB. Characterized in that the step is made to connect with.
먼저, 본 발명에 따른 가변 캐패시터 설치방법에 대해 제2도 내지 제5도를 참조하여 다음에 설명한다.First, a method of installing a variable capacitor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
그러나 PCB 상에 상기 소자가 형성되기에 앞서 제3도에 보인 바와같이 다이어프램과 제2전극이 결합된 단위구조체가 먼저 제작되어야 한다. 제2전극과 다이어프램의 조립 공정으로서 이에 대해 설명하면 다음과 같다.However, before the device is formed on the PCB, as shown in FIG. 3, a unit structure in which a diaphragm and a second electrode are combined must be manufactured first. The assembly process of the second electrode and the diaphragm will be described below.
제3도(a)는 다이어프램의 평면도이고 제3도(b)는 이러한 다이어프램이 제2전극에 부착된 것을 측면으로 본 것을 나타낸 것이다. 다이어프램(10)은 이를테면 Cu-Ni-Mn 구성의 표면이 파상으로 되고 접촉면(11)은 약간 도출되어 있어 안쪽 내부에서 공동부(12)가 형성되도록 한 금속판이다.FIG. 3 (a) is a plan view of the diaphragm and FIG. 3 (b) shows a side view of the diaphragm attached to the second electrode. The diaphragm 10 is, for example, a metal plate in which the surface of the Cu—Ni—Mn configuration is wavy and the contact surface 11 is slightly drawn out so that the cavity 12 is formed inside.
그리고 제2전극(13)은 하나의 평평한 원형 금속판으로서 중심부에서 다이어프램(10)의 중심 접촉부(14)와 납땜하여 서로 연결된다. 이러한 하나의 단위 구조체는 제3도(b)와 같이 사전에 조립된다.The second electrode 13 is a flat circular metal plate, and is connected to each other by soldering the center contact portion 14 of the diaphragm 10 at the center thereof. One such unit structure is assembled in advance as shown in FIG.
PCB는 상기 부품뿐만 아니라 각종의 전자 부품이 설치되고 부품간 연결을 위해 PCB 표면에는 동박으로 된 도전 라인이 에칭등의 방법으로 형성된다. 마찬가지로 본 발명에 따른 가변 캐패시터의 설치를 위해서 PCB의 소정 위치에는 다이어프램의 접촉면이 위치할 패턴이 마련된다. 제2도(a)는 이러한 패턴이 형성된 PCB(20)를 나타낸 것으로 다이어프램의 접촉면(11)과 접촉될 PCB상의 위치는 부호 11'로 표시된 원형의 영역이며 접촉이 용하도록 동박으로 패터닝되거나 또는 동박 없이 수지 기판 표면이 될 수 있다.In the PCB, not only the above components but also various electronic components are installed, and conductive lines made of copper foil are formed on the surface of the PCB for connection between components by etching or the like. Similarly, in order to install the variable capacitor according to the present invention, a pattern in which a contact surface of the diaphragm is positioned at a predetermined position of the PCB is provided. FIG. 2 (a) shows the PCB 20 in which such a pattern is formed. The position on the PCB to be in contact with the contact surface 11 of the diaphragm is a circular region indicated by reference numeral 11 'and is patterned with copper foil or used for contact. It can be a resin substrate surface without.
PCB접촉영역(11')을 동심원으로 하는 중심점에는 공기 유입 홀(15)이 마련되고 있고, 이 위치는 제3도(b)에서 제2전극과 다이어프램이 접착되는 접착부(14)와 서로 대응하는 위치이다. 그리고 PCB는 상기 접촉영역(11') 주변에 제1전극을 결속시키기 위한 또 다른 삽입홀(16)이 마련된다. 그리고 PCB의 상기 공기 유입홀에는 PCB 뒷면에서 공기 안내 노즐을 부착시켜둔다.An air inlet hole 15 is provided at the center point having the PCB contact area 11 'as the concentric circle, and this position corresponds to the adhesive part 14 to which the second electrode and the diaphragm are bonded to each other in FIG. Location. And the PCB is provided with another insertion hole 16 for binding the first electrode around the contact area (11 '). And the air inlet hole of the PCB is attached to the air guide nozzle from the back of the PCB.
다음의 공정은 상기 PCB 상의 접촉영역(11')과 사전에 제1전극에 결합시킨 다이어프램의 접촉면(11)을 1 : 1 대응시켜두고 납땜이나 접착제와 같은 접착수단으로 견고하게 접착시킨다. 그리고 제2도(a)에서 '18'은 PCB패턴으로서 다른 회로 부품에 연결되는 도전 영역이며 '17'은 서로 연결되는 납땜을 나타낸다. 상기 도전패턴영역(17)은 그 모양이 PCB 접촉영역(11')의 외곽형태를 유지하고 있어 다이어프램을 위치시킬 때 효과적으로 작용하도록 마련되고 있다.In the following process, the contact area 11 'of the PCB and the contact surface 11 of the diaphragm previously bonded to the first electrode are 1: 1 and firmly adhered by an adhesive means such as soldering or adhesive. In FIG. 2A, '18' represents a conductive region connected to other circuit components as a PCB pattern, and '17' represents solders connected to each other. The conductive pattern region 17 maintains the outer shape of the PCB contact region 11 'so that the conductive pattern region 17 acts effectively when the diaphragm is positioned.
이와같이 PCB에 다이어프램과 제2전극을 설치하고 이때 다이어프램(10)의 접촉면과 맞닿은 PCB 도전 패턴(18)에는 접촉 수단으로 납땜(17)되어 있어 제2전극은 다른 회로 부품과 전기적으로 연결된다. 다이어프램의 접촉면이 PCB에 납땜으로 연결될때 다른 곳에서는 PCB 패턴이 없으므로 전기적으로 분리된다.In this way, the diaphragm and the second electrode are installed on the PCB. At this time, the PCB conductive pattern 18 which is in contact with the contact surface of the diaphragm 10 is soldered by contact means so that the second electrode is electrically connected to other circuit components. When the contact surface of the diaphragm is soldered to the PCB, it is electrically disconnected because there is no PCB pattern elsewhere.
다음에 캐패시터의 제1전극을 적정간격으로 제2전극과 이격시켜 설치하면서 동시에 전체가 안정되게 일체화되도록 조립한다.Next, the first electrode of the capacitor is spaced apart from the second electrode at appropriate intervals, and is assembled so that the whole can be stably integrated.
먼저, 제5도는 제1전극을 사시도로 표현한 것으로 제1전극(19)은 제2전극과 동일한 원형의 평편한 금속판이나, 주변부에 확장 형성된 삽입단자(19A)를 갖고 있어 PCB의 삽입홀(16)에 끼워 맞춤되도록 하고 있다.First, FIG. 5 is a perspective view of the first electrode. The first electrode 19 has a flat metal plate having the same circular shape as that of the second electrode, or an insertion terminal 19A formed on the periphery thereof. ) To fit.
그러나, 제4도(a)의 조립된 캐패시터의 단면도에서 보듯이 전극간 간격(d)의 유지란 매우 중요한 것이기 때문에 제1전극이 PCB와 고정설치될때 삽입단자의 길이(ℓ)를 일정하게 하지 않으면 안된다. 이것을 위해서 제5도(b)와 같이 PCB 삽입홀에 들어갈 부분을 제외한 나머지 다리는 그 길이를 유지하도록 걸림돌기(21)를 갖고 있고, 홀(16)에 삽입시 삽입정도를 제어하게 한다. 그리고 제4도(b)는 평면도로서 삽입단자(19A)가 PCB 삽입홀에 넣어진 후 땜납(22)으로 견고하게 고정시킨 것을 나타낸다. 또한 제5도(a)의 원형 표시부분과 같이 납땜 고정시 d의 보다 정밀한 유지를 위해서 원평판이 움직이도록 ㄱ자로 구부려져 있다.However, as shown in the sectional view of the assembled capacitor of FIG. 4 (a), the maintenance of the inter-electrode spacing d is very important, so that the length of the insertion terminal l is not constant when the first electrode is fixed to the PCB. You must. To this end, as shown in FIG. 5 (b), the remaining legs except for the portion to be inserted into the PCB insertion hole have a locking protrusion 21 to maintain the length thereof, and the insertion degree is controlled when the hole 16 is inserted. 4 (b) is a plan view showing that the insertion terminal 19A is firmly fixed with the solder 22 after being inserted into the PCB insertion hole. In addition, as shown in FIG. 5 (a), the circular plate is bent to move the circular plate to maintain d more precisely during soldering.
언급하였듯이 이러한 가변 개패시터는 회로내에서 하나의 독립된 전기적 부품으로 활용된다. 저항과 캐패시터를 갖는 발진회로 응용에서 캐패시터로 상기 가변 캐패시터를 사용하면 공기 압력에 따라 발진 주파수가 변화되므로 미세압력이 검출될 수 있는 것이다.As mentioned, these variable capacitors are used as a separate electrical component in the circuit. When the variable capacitor is used as a capacitor in an oscillator circuit application having a resistance and a capacitor, the oscillation frequency is changed according to the air pressure, so that the micropressure can be detected.
회로 응용에서 상기 제1전극은 삽입 단자에 회로를 연결하도록 PCB는 도전영역 패턴(23)을 또한 갖는다.In circuit applications the PCB also has a conductive region pattern 23 to connect the circuit to the insertion terminal.
이것은 개별소자로 PCB에 조립할때 전극연결의 별도 공정을 생략하고 있다. 즉 캐패시터 조립 그 자체가 회로와의 연결이 되는 것이다.This omits the separate process of electrode connection when assembling the PCB as individual components. That is, the capacitor assembly itself is connected to the circuit.
본 발명에 따라서 PCB 상에 소자 형성이 실제로는 단위 소자 제작과 동일하고 동시에 진행되며, 조립공정이 간단하여 제조원가와 생산수율이 대폭 향상된다.According to the present invention, the device formation on the PCB is actually the same as the unit device fabrication and proceeds at the same time, the assembly process is simple, the manufacturing cost and production yield is greatly improved.
가변 캐패시터를 별도의 공정으로 준비하고 다시 PCB상에 조립공정을 행하던 것을 조립과 동시에 소자 형성이라는 잇점이 낳는다.Preparing the variable capacitor as a separate process and then performing the assembly process on the PCB again brings about the advantages of device formation and assembly.
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