WO2017003246A1 - 기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents

기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 Download PDF

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WO2017003246A1
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conductive
functional
electrode
elastic portion
electronic device
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PCT/KR2016/007102
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임병국
최윤석
황윤호
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주식회사 아모텍
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    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a functional contactor for an electronic device such as a smart phone, and more particularly, to a functional contactor capable of providing various functions and a portable electronic device having the same.
  • a conductive gasket is used between the external housing and the internal circuit board of the portable electronic device to mitigate an impact from the outside and reduce electromagnetic waves penetrating into or leaking from the portable electronic device.
  • the portable electronic device has a plurality of antennas for each function according to the multifunction, and at least some of them are internal antennas and may be disposed in an external housing of the portable electronic device. Therefore, conductive contactors for electrical contact between the antenna disposed in the outer housing and the embedded circuit board of the portable electronic device have been used.
  • an electrical path can be formed between the outer housing and the embedded circuit board by the conductive gasket or the conductive contactor, and in particular, as the metal housing and the circuit board form the loop, the outer metal housing has a large external exposed area.
  • the static electricity having a high voltage instantaneously flows through a conductor such as, the static electricity may flow into the embedded circuit board through the conductive gasket or the conductive contactor to break the circuit of the IC.
  • Such a portable electronic device typically uses a charger to charge the battery.
  • a charger rectifies external AC power to DC power, and then converts it into a low DC power supply suitable for portable electronic devices through a transformer.
  • a Y-CAP composed of a capacitor across the transformer.
  • the DC power may not be sufficiently cut off by the Y-CAP, and furthermore, a leakage current may be generated by the AC power. It can propagate along the ground of the circuit.
  • This leakage current can also be transmitted to conductors that can be contacted by the human body, such as an external case of a portable electronic device, and as a result, can cause users to feel discomfort and, in severe cases, can cause injury. It causes an electric shock accident.
  • a protective element for protecting a user from such a leakage current needs to be provided in the conductive gasket or the conductive contactor connecting the metal housing and the circuit board.
  • the conductive gasket or the conductive contactor has a low capacitance, so that attenuation of the signal occurs and the RF signal is not transmitted smoothly. Therefore, it is necessary to implement a high capacitance.
  • such a functional contactor has a function of stacking a relatively small contactor on the electrode by soldering or stacking the contactor by soldering when the area of the electrode is large to increase the capacitance of the functional device.
  • the device is mounted on the substrate by secondary soldering, defects occur as the contactor is not fixed.
  • the functional element in which the contactor is laminated is bonded to the substrate by secondary soldering, wherein the contactor is caused by heat generated in the secondary soldering. And the soldering portion of the functional element is melted may cause defects in the adhesiveness and reliability of the contactor, which may cause electrical contact failure.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a functional contactor having a function for protecting a user or an internal circuit and a portable electronic device having the same.
  • another object of the present invention is to provide a functional contactor in which a junction portion in which a functional element and a contactor are in contact with each other is melted and distorted by secondary soldering or reliability is maintained without contact failure.
  • the present invention to solve the above problems is a conductive elastic portion having an elastic force in electrical contact with the conductor of the electronic device; And a functional element including a first electrode mounted on a circuit board of the electronic device, a second electrode electrically connected to a lower side of the conductive elastic portion, and a dielectric formed between the first electrode and the second electrode.
  • Functional contactors are provided.
  • the functional device may have a breakdown voltage greater than a rated voltage of an external power source of the electronic device.
  • the conductive elastic portion may be stacked on the second electrode of the functional element through a conductive adhesive layer or solder.
  • the functional element may be provided with a groove on the upper side
  • the second electrode may be formed on the bottom surface of the groove
  • the conductive elastic portion may be fixed in the groove by the conductive adhesive layer or the solder.
  • the dielectric is made of a ceramic material
  • the ceramic material is Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , V 2 O 5 , CoO, MoO 3 , SnO 2 , BaTiO 3 , Nd 2 O 3
  • It may be a metal-based oxidizing compound including at least one selected from among, a calcined ceramic or ferrite, ZnO-based varistor material, or any one of Pr and Bi-based material.
  • the conductive elastic part may be any one of a conductive gasket, a silicone rubber pad, and a clip-shaped conductor having elastic force.
  • the present invention is electrically conductive contact with the conductor of the electronic device, the conductive elastic portion having an elastic force provided with a mounting electrode on the bottom; And a functional unit including a dielectric formed under the mounting electrode and an external electrode formed under the dielectric and mounted on a circuit board of the electronic device.
  • the present invention includes a conductive elastic portion having an elastic force in electrical contact with the conductor of the electronic device; Internal electrodes provided on a lower surface of the conductive elastic portion; A dielectric formed under the internal electrode; And an external electrode formed under the dielectric and mounted on a circuit board of the electronic device.
  • the present invention includes a conductive elastic portion having an elastic force in electrical contact with the conductor of the electronic device; And a functional unit including an internal electrode electrically connected to a lower side of the conductive elastic part, and a dielectric formed under the internal electrode and mounted on a circuit board of the electronic device.
  • the present invention is electrically conductive contact with the conductor of the electronic device, the conductive elastic portion having an elastic force provided with a mounting electrode on the bottom; And a functional unit formed of a dielectric formed under the mounting electrode.
  • the present invention includes a conductive elastic portion having an elastic force in electrical contact with the conductor of the electronic device; Internal electrodes provided on the bottom surface of the conductive elastic portion; And a dielectric formed under the internal electrode and mounted on a circuit board of the electronic device.
  • the present invention provides a functional contactor fixed and electrically connected to the substrate through a first conductive bonding member.
  • the functional contactor may include a functional element including a first electrode and a second electrode, wherein the first electrode contacts the first conductive bonding member; A conductive elastic portion disposed on the functional element; And a second conductive bonding member interposed between the conductive elastic portion and the functional element or between the conductive elastic portion and the second electrode to fix and electrically connect the conductive elastic portion and the functional element.
  • a melting point of the second conductive joining member is higher than a melting point of the first conductive joining member.
  • the first conductive bonding member and the second conductive bonding member may be made of different materials.
  • the functional device may further include an electric shock prevention function for blocking leakage current of external power introduced from the ground of the substrate of the electronic device, a communication signal bypass function for passing the communication signal flowing from the conductive case, and the conductive case. It may have at least one of the ESD protection function that passes the static electricity without breaking the insulation when the static electricity flows.
  • the conductive elastic portion may be in line contact or point contact with the conductor to reduce galvanic corrosion.
  • the present invention is a conductor capable of contacting the human body; Pads for component mounting of circuit boards; And a functional contactor as described above mounted on the mounting pad and electrically connected in series with the conductor.
  • the present invention includes a conductive elastic portion having an elastic force in electrical contact with the conductor of the electronic device;
  • a functional part including an internal electrode electrically connected to a lower side of the conductive elastic part, and a dielectric formed under the internal electrode and mounted on a circuit board of the electronic device; And a conductive pad provided on the circuit board to mount the functional unit thereon.
  • the breakdown voltage between the internal electrode and the conductive pad of the circuit board may be greater than the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the present invention is a functional element; A conductive elastic portion disposed on the functional element; And a second conductive bonding member interposed between the conductive elastic portion and the functional element, wherein the melting point of the second conductive bonding member is higher than the melting point of the first conductive bonding member. do.
  • the present invention is a substrate; A functional contactor disposed on the substrate; And a first conductive bonding member for fixing and electrically connecting a functional contactor on the substrate.
  • the functional contactor includes a functional element, a conductive elastic portion disposed on the functional element, and a second conductive bonding member configured to fix and electrically connect the conductive elastic portion to the functional element, wherein the second conductive A functional circuit component is provided that includes a functional contactor whose melting point is higher than the melting point of the first conductive bonding member.
  • the contactor connecting the conductor and the circuit board is provided with a functional element or a functional unit, whereby a user's damage or internal circuit such as an electric shock through the conductor is prevented. Breakage can be prevented.
  • the present invention may be suitable for miniaturization of a portable electronic device by having a functional element or a functional unit and a contactor as an integrated body, without the need for a separate element for implementing the corresponding function and an additional space therefor.
  • the present invention provides a functional unit with only minimal components by eliminating overlapping components when mounted on the circuit board, thereby reducing the manufacturing cost and reducing resources for manufacturing functional devices. You can save.
  • the present invention sets the melting point of the junction for joining the functional element and the contactor higher than the melting point of the junction for joining the functional element and the substrate, so that the junction between the functional element and the contactor is not deformed even in the two soldering processes and the reliability is high. Can be maintained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an example in which a functional contactor is applied to a portable electronic device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of another example in which a functional contactor is applied to a portable electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • 3 and 4 are cross-sectional views of an example of a functional contactor according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 8 are cross-sectional views and perspective views of another example of a functional contactor according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views of yet another example of a functional contactor according to an embodiment of the present invention.
  • 11 to 13 are cross-sectional views showing various forms of the conductive elastic portion of the functional contactor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of another example in which a functional contactor is applied to a portable electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the functional contactor separated from the portable electronic device of FIG. 14; FIG.
  • 16 and 17 are cross-sectional views of yet another example of a functional contactor according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 18 and 19 are a perspective view and a cross-sectional view showing a functional circuit component including a functional contactor according to an embodiment of the present invention.
  • Functional contactor 100 includes a conductive elastic portion 110 and a functional element (120).
  • the functional contactor 100 is for electrically connecting the conductor 12, such as an outer metal case, and the circuit board 14 in a portable electronic device.
  • the portable electronic device may be in the form of a portable electronic device that is portable and easy to carry.
  • the portable electronic device may be a mobile terminal such as a smart phone or a cellular phone, and may be a smart watch, a digital camera, a DMB, an e-book, a netbook, a tablet PC, a portable computer, or the like.
  • Such electronics may have any suitable electronic components including antenna structures for communication with an external device.
  • the device may be a device using local area network communication such as Wi-Fi and Bluetooth.
  • the functional contactor 100 is pressed according to the pressing force for coupling the conductor 12 to the portable electronic device, and has an elastic force to be restored to its original state when the conductor 12 is detached from the portable electronic device. Can be.
  • the conductor 12 may be provided to partially surround or entirely surround the side of the portable electronic device, and may be an antenna for communication between the portable electronic device and an external device.
  • the conductive elastic portion 110 may be in electrical contact with the conductor 12 of the portable electronic device and have an elastic force.
  • the conductive elastic portion 110 may be a conductive gasket as shown in FIG. 1, a silicone rubber pad, and a clip-shaped conductor having elastic force as shown in FIG. 2.
  • the conductive elastic portion 110 when the conductive elastic portion 110 is in surface contact with the conductor 12, such as a conductive gasket or a silicone rubber pad, the conductive elastic portion 110 may be integrally formed of a conductive material having an elastic force. In this case, the conductive elastic portion 110 may be contracted toward the circuit board 14 by the pressing force of the conductor 12, and when the conductive elastic portion 110 is separated from the portable electronic device, the conductive elastic portion 110 is restored to its original state by the elastic force. Can be.
  • the conductive elastic portion 110 may be formed of clip-shaped conductors 211, 212, and 213 having elastic force, and may electrically contact the conductor 12.
  • the conductive elastic portion 110 as shown in Figure 2, as the contact portion 211 is pressed by the circuit board 14, the bending portion 212 having an elastic force is pressed toward the circuit board 14,
  • the conductor 12 When the conductor 12 is separated from the portable electronic device, it may be restored to its original state, ie, above the mounting portion of the circuit board 14 by the elastic force of the bent portion 212.
  • the present invention is not limited thereto, and any one may be applied as long as the conductive elastic portion 110 has an elastic force.
  • the conductive elastic portion when the conductive elastic portion is in contact with the conductor, galvanic corrosion occurs due to a potential difference between dissimilar metals. At this time, in order to minimize galvanic corrosion, it is preferable that the conductive elastic portion has a small area in contact with the conductor.
  • the conductive elastic portion may be configured not only in surface contact with the conductor, but also preferably in line contact and / or point contact.
  • the conductive elastic portion 110 is a conductive gasket or a silicone rubber pad
  • the conductive elastic portion 110 may be in surface contact with the conductor, and in the case of a clip-shaped conductor, line contact and / or point contact may be performed.
  • the functional device 120 is electrically connected to the conductive elastic portion 110 in series.
  • the functional element 120 may be disposed under the conductive elastic portion 110.
  • the second electrode 122 (see FIG. 3) may be disposed on an upper surface of the functional device 120.
  • the functional element 120 is provided with a groove portion 1202 (see FIG. 4) on the upper side, the second electrode 122 is provided on the bottom surface of the groove portion 1202, the conductive elastic portion 110 is It may be stacked on the second electrode 122 through a conductive adhesive layer or solder 111. This structure will be described later.
  • the functional device 120 is provided with a function for protecting a user or an internal circuit, and may include, for example, at least one of an electric shock protection device, a varistor, a suppressor, a diode, and a capacitor.
  • the functional contactors 100 and 100 ′ may include a conductive gasket 110 and a functional element 120 as conductive elastic portions.
  • the conductive gasket 110 may be integrally formed of a conductive material having elastic force.
  • the conductive gasket 110 may include, for example, at least one of a polymer body, a natural rubber, a sponge, a synthetic rubber, a heat resistant silicone rubber, and a tube in which the conductive paste is manufactured by thermocompression bonding.
  • the conductive gasket is not limited thereto and may include a conductive material having elastic force.
  • the conductive gasket 110 may be in surface contact with a conductor 12 such as a metal housing or an antenna, and the lower portion thereof may be electrically connected to the functional element 120.
  • the functional device 120 includes a first electrode 121, a second electrode 122, and a dielectric 123.
  • the functional device 120 may be a capacitor.
  • Such a capacitor can prevent damage to a user or damage to an internal circuit such as an electric shock through a conductor such as a metal case.
  • the capacitor may block leakage current of external power flowing from the ground of the circuit board of the electronic device, and may pass a communication signal flowing from the conductor 12.
  • the first electrode 121 is disposed below the functional device 120 and mounted on the circuit board 14 of the electronic device.
  • the second electrode 122 is disposed above the functional element 120 and is electrically connected to the lower side of the conductive elastic portion 110.
  • the conductive adhesive layer 111 may be coated on the second electrode 122 on the upper surface of the functional element 120, and the conductive gasket 110 may be stacked through the conductive adhesive layer 111.
  • the conductive device gasket 110 may be stacked by soldering the functional device 120.
  • the groove portion 1202 may be provided on the upper surface.
  • the functional element 120 may be provided with a second electrode 122 on the bottom surface of the groove portion 1202.
  • the conductive gasket 110 may be inserted and stacked in the groove 1202 through the conductive adhesive layer 111 or the solder.
  • the dielectric 123 is formed between the first electrode 121 and the second electrode 122.
  • the dielectric 123 may be made of a ceramic material.
  • the ceramic material may include at least one selected from Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , V 2 O 5 , CoO, MoO 3 , SnO 2 , BaTiO 3 , and Nd 2 O 3 . It may be made of a metal-based oxidizing compound, or made of ferrite, and a calcined ceramic such as low temperature co-fired ceramic (LTCC) or high temperature co-fired ceramic (HTCC) may be used.
  • LTCC low temperature co-fired ceramic
  • HTCC high temperature co-fired ceramic
  • the ceramic material may be a ZnO-based varistor material, or Pr and Bi-based materials, such as Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , V 2 O 5 , CoO, MoO 3 , SnO 2 , BaTiO 3 , and Nd 2 O 3 should be understood as examples and it is understood that other kinds of metal-based oxidizing compounds not mentioned may also be used.
  • the functional device 120 may be made of a body.
  • the first electrode 121 and the second electrode 122 are disposed on the upper and lower surfaces of the dielectric sheet so as to be integrally formed through a firing or curing process.
  • the functional element 120 has a dielectric strength of the dielectric 123 such that its internal voltage is greater than a rated voltage of an external power source of the electronic device, and forms a capacitance capable of passing a communication signal flowing from the conductor 12.
  • the thickness between each of the first electrode 121 and the second electrode 122 may be set.
  • the functional contactor 100 is described as coupling the conductive elastic portion 110 and the functional element 120 by a conductive adhesive layer or soldering, but is not limited thereto.
  • the functional contactor 100 is provided with a mounting pad on the lower surface of the conductive elastic portion, the functional portion is coupled to the lower surface of the mounting pad.
  • the functional unit includes the dielectric and the external electrode.
  • the mounting pad is provided to directly bond the conductive elastic portion to the pad of the circuit board by soldering, and may be a copper plate or a plate coated with stainless steel (SUS) and chromium.
  • SUS stainless steel
  • the mounting pad of the conductive elastic portion corresponds to the second electrode 122 of the functional element 120 in FIGS. 3 and 4, and the external electrode is the first electrode 121 of the functional element 120. Corresponds to.
  • the conductive elastic portion and the functional portion may be coupled through an insulating adhesive layer. That is, the mounting pad of the conductive elastic portion may be laminated on the dielectric of the functional element through the insulating adhesive layer.
  • the functional contactors 200 and 200 ′ are cases in which the conductive elastic portion is a clip-shaped conductor 210, and the clip-shaped conductor 210 has a contact portion 211 and a bent portion 212. ) And a terminal portion 213.
  • the contact portion 211 has a curved shape and may be in electrical contact with the conductor 12 as shown in FIG. 2. Such contact may be any one of point contact, line contact, and surface contact.
  • the bent portion 212 extends from the contact portion 211 and may have an elastic force.
  • the terminal unit 213 may include a terminal electrically connected to the functional device.
  • the contact portion 211, the bent portion 212, and the terminal portion 213 may be integrally formed of a conductive material having elastic force.
  • the functional device 120 may have a first electrode 121 and a second electrode 122 formed on a bottom surface and a top surface, respectively.
  • the conductive adhesive layer 111 may be coated on the second electrode 122 on the upper surface of the functional element 120, and the conductor 210 having a clip shape may be formed through the conductive adhesive layer 111.
  • the conductive device gasket 110 may be stacked by soldering the functional device 120.
  • the functional element 120 may be provided with a groove portion 1202 on the upper surface, as shown in FIGS.
  • the functional element 120 may be provided with a second electrode 122 on the bottom surface of the groove portion 1202.
  • the clip-shaped conductor 210 may be inserted and stacked in the groove 1202 through the conductive adhesive layer or the solder 111.
  • the groove portion 1202 can serve as a side stopper, thereby replacing the side stopper installed in the clip-shaped conductor 210, it is possible to reduce the manufacturing cost.
  • a clip-shaped conductor 210 may be inserted into the groove 1202 to prevent twisting or bending after joining, and in particular, to prevent falling or deviating from the post- SMD reflow process.
  • the functional contactors 300 and 300 ′ are cases in which the conductive elastic portions are silicon rubber pads 310, and the silicone rubber pads 310 form the body 311 and the conductive wires 312. Include.
  • the body 311 may be made of silicone rubber, the upper portion of which may be in surface contact with a conductor 12 such as an antenna or a metal housing, and the lower portion thereof may be electrically connected to the functional element 120.
  • the conductive wire 312 may be vertically formed in the body 311. This conductive wire 312 is intended to enhance the electrical contact with the conductor 12 (see FIG. 1) while at the same time complementing the elastic force of the body 311.
  • the conductive wire 312 when the conductive wire 312 is pressed by the conductor 12, the upper end thereof is bent downward, and when the conductor 12 is removed, the conductive wire 312 is restored to its original vertical state, thereby It can supplement the elastic force.
  • the functional contactor is a case in which the conductive elastic portion is a silicone rubber pad 320 having a different shape, and the silicone rubber pad 320 includes a body 321 and a conductive wire 322.
  • the body 321 may be made of silicone rubber, the upper portion of which may be in surface contact with a conductor 12 (see FIG. 1), such as an antenna or a metal housing, and the lower portion thereof may be electrically connected to the functional element 120.
  • the conductive wire 322 may be formed diagonally in the body 321.
  • the conductive wire 322 is to improve the electrical contact with the conductor 12 and to compensate for the elastic force of the body 321.
  • the conductive wire 312 when the conductive wire 312 is pressed by the conductor 12, the top thereof is inclined left and right, and when the conductor 12 is removed, the conductive wire 312 is restored to its original vertical state, thereby It can supplement the elastic force. At this time, when the conductive wire 312 is inclined by the pressing force of the conductor 12, the contact with the conductor 12 is excellent, and therefore, the conductivity of the communication signal may be improved.
  • the conductive wire 322 has superior conductivity of the communication signal, good elastic restoring force, and long-term use, as compared with the vertically formed conductive wire 312 of FIG. 9 bent downward by the pressing force of the conductor 12. Can be.
  • the functional contactor is a case where the conductive elastic portion is the silicone rubber pad 330, and the silicone rubber pad 330 includes a body 331, a conductive layer 332, and a contact portion 333. do.
  • the body 331 may be made of silicone rubber, and a lower portion thereof may be electrically connected to the functional element 120.
  • the conductive layer 332 may be horizontally cross laminated in the interior of the body 331 and may be a plurality of layers made of a curable Ag paste. The conductive layer 332 improves electrical contact with the conductor 12 and at the same time complements the elastic force of the body 331.
  • the conductive layer 332 when the conductive layer 332 is pressed by the conductor 12, it is pressed downward near the center portion thereof, and when the conductor 12 is removed, the conductive layer 332 is restored to its original horizontal state, whereby the body 331 The elastic force of the can be compensated. Therefore, the conductive layer 332 has elastic resilience as compared with the vertically formed conductive wire 312 of FIG. 9 bent downward by the pressing force of the conductor 12 or the diagonally formed conductive wire 322 of FIG. 11 inclined left and right. It can be excellent and prolonged use.
  • the contact part 333 may be formed in a curved protrusion shape on the upper side of the body 332. These contacts 333 may increase the contact area with the conductors 12 by contacting the conductors 12, such as an antenna or metal housing, with multiple wires or surfaces. Therefore, the silicon rubber pad 330 may improve the conductivity of the communication signal.
  • the conductive elastic part is a silicone rubber pad 410 including conductive particles
  • the silicone rubber pad 410 includes a body 412, a conductive part 414, and a contact part 416. ).
  • the body 412 may be made of non-conductive silicone rubber, and may be provided with a through hole 413 vertically penetrating through a plurality of positions therein. In this case, the body 412 may be in contact with the conductor 12 through the contact portion 416 formed on one side thereof, and may be electrically connected to the functional device 120 through the contact portion 416 formed on the other side thereof. have.
  • the conductive portion 414 may be made of conductive silicone rubber and conductive particles.
  • the conductive part 414 may be formed by filling conductive silicon rubber and conductive particles together in the plurality of through holes 413.
  • the conductive silicone rubber has a function of fixing the position of the conductive particles in the through hole 413, the conductive particles may be arranged regularly or irregularly distributed in the conductive silicone rubber.
  • the conductive particles are not energized apart from each other when no pressure or heat is applied from the outside, and may be in contact with each other by the contraction of the conductive silicone rubber when the pressure or heat is applied from the outside. .
  • the conductive part 414 may realize electrical contact with the conductor 12 by conductive particles, and may be contracted and expanded by conductive silicone rubber. Accordingly, the conductive portion 414 may simultaneously provide electrical contact force and elastic restoring force due to pressure.
  • the conductive part 414 has superior elastic restoring force as compared to the conductive wires 312 and 322 or the conductive layer 332 of FIGS. 9 to 12, and in particular, is made of the same or similar material as the body 412. Can be reduced and thus prolonged use is possible.
  • the contact part 416 may be formed in a curved protrusion shape on both sides of the conductive part 414.
  • the contact portion 416 may increase the contact area with the conductor 12 by contacting the conductor 12 with a plurality of lines or surfaces. Accordingly, the silicon rubber pad 410 may improve conductivity of leakage current, static electricity, or a communication signal.
  • the conductive pad 15 of the circuit board 14 may function as the other electrode.
  • the functional contactors 400 and 400 ' include a conductive elastic portion 110 and a functional portion 120'.
  • the functional unit 120 ′ includes only one internal electrode 122, and the functional unit 120 ′ is mounted on the conductive pad 15 of the circuit board 14 to form the conductive pad ( 15 functions as another electrode of the functional portion 120 '.
  • a capacitor may be formed between the internal electrode 122 of the functional unit 120 'and the conductive pad 15.
  • the functional unit 120 ′ may be coupled to the conductive pad 15 through an insulating adhesive layer.
  • This configuration eliminates the need to separately configure the electrodes of the functional elements and the conductive pads on the circuit board, thereby eliminating overlapping components when mounting the circuit board to use the conductive pattern of the circuit board as another electrode, thereby reducing manufacturing costs. It is possible to reduce and save resources for manufacturing functional elements.
  • the functional unit 120 ′ includes an internal electrode 122 and a dielectric 124.
  • the functional unit 120 ′ is mounted on the conductive pad 15 of the circuit board 14, wherein the internal electrode 122 and the conductive pad 15 are connected to the functional element 120 ′ by the functional unit 120 ′. Electrode Can be achieved. That is, a capacitor may be formed between the internal electrode 122 of the functional unit 120 ′ and the conductive pad 15.
  • the capacitor formed by the functional unit 120 ′ and the conductive pad 15 may prevent damage to a user or damage to an internal circuit such as an electric shock through a conductor, such as a metal case.
  • the capacitor may block leakage current of external power flowing from the ground of the circuit board of the electronic device, and may pass a communication signal flowing from the conductor 12.
  • the internal electrode 122 is disposed above the functional unit 120 ′ and electrically connected to the lower side of the conductive elastic unit 110.
  • the conductive adhesive layer 111 may be coated on the internal electrode 122 on the upper surface of the functional unit 120 ′, and the conductive gasket 110 may be laminated through the conductive adhesive layer 111.
  • the functional unit 120 ′ may have a conductive gasket 110 laminated through soldering.
  • the functional unit 120 ′ may be provided with a groove 1202 on an upper surface thereof.
  • the functional unit 120 ′ may be provided with an internal electrode 122 on the bottom surface of the groove 1202.
  • the conductive gasket 110 may be inserted and stacked in the groove 1202 through the conductive adhesive layer 111 or the solder.
  • the dielectric 124 is formed under the internal electrode 122 and is mounted on the conductive pad 15 of the circuit board 14. In this case, the dielectric 123 may be mounted and coupled on the conductive pad 15 through an insulating adhesive. This dielectric 124 may be made of a ceramic material.
  • the internal voltage between the internal electrode 122 of the functional unit 120 'and the conductive pad 15 of the circuit board 14 is greater than the rated voltage of the external power source of the electronic device, and the conductor 12
  • the dielectric constant and thickness of the dielectric 124 and the area of the internal electrode 122 and the conductive pad 15 may be set to form a capacitance through which a communication signal flowing from the same may be passed.
  • the functional contactor 400 has been described as coupling the conductive elastic portion 110 and the functional portion 120 'by a conductive adhesive layer or soldering, but is not limited thereto.
  • the functional contactor 400 is provided with a mounting pad on the lower surface of the conductive elastic portion, the functional portion is coupled to the lower surface of the mounting pad.
  • the functional unit includes only the dielectric.
  • the mounting pad is provided to directly bond the conductive elastic portion to the pad of the circuit board by soldering, and may be a copper plate or a plate coated with stainless steel (SUS) and chromium.
  • SUS stainless steel
  • the mounting pad of the conductive elastic part corresponds to the internal electrode 122 of the functional part 120 ′ in FIGS. 16 and 17.
  • the conductive elastic portion and the functional portion may be coupled through an insulating adhesive layer. That is, the mounting pad of the conductive elastic portion may be laminated on the dielectric of the functional portion through the insulating adhesive layer.
  • the functional circuit component 10 includes a functional contactor 500, a first conductive bonding member 140, and a substrate 150. .
  • the functional contactor 500 may electrically connect an external conductor such as a metal case and an internal conductor such as the conductive bracket or the shield can.
  • Can connect In this case, the conductive bracket may be made of a conductive material, for example, may be made of magnesium (Mg).
  • the functional contactor 500 includes a conductive elastic portion 110, a functional element 120 ′′ and a second conductive bonding member 130.
  • the functional element 120 ′′ is electrically connected in series with the conductive elastic portion 110, and has a large area of the first electrode 121, the second electrode 122, and the body 120a to increase the capacitance of the capacitance. It includes.
  • the first electrode 121 is electrically connected to the substrate 150 of the electronic device through the first conductive bonding member 140.
  • the first electrode 121 may be mounted on the substrate 150 by an SMT soldering process.
  • first electrode 121 may be coupled to an internal conductor such as a bracket or a shield can or an external conductor such as a metal case through the first conductive bonding member 140.
  • the second electrode 122 is electrically connected to the conductive elastic portion 110 through the second conductive bonding member 130.
  • the second electrode 122 may contact the conductive elastic portion 110 by an SMT soldering process.
  • the body 120a may be formed between the first electrode 121 and the second electrode 122.
  • the body 120a may be formed of a ceramic material or a varistor material. Additionally, the body 120a may be provided with an internal electrode.
  • the functional device 120 ′′ may have the same function, internal structure, and shape as the functional device described with reference to FIGS. 1 to 4 and 15 to 17.
  • the functional device 120 ′′ may block a leakage current of external power flowing into the conductor from the ground of the substrate 150.
  • the functional device 120 ′′ may break the breakdown voltage Vbr.
  • the internal voltage may be configured to be greater than the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the rated voltage may be a standard rated voltage for each country, and for example, may be any one of 240V, 110V, 220V, 120V, and 100V.
  • the functional element 120 ′′ when the conductor has an antenna function, the functional element 120 ′′ also functions as a capacitor because the first electrode 121 and the second electrode 122 disposed at regular intervals on the body 120a. It can block leakage current of external power and pass communication signal from conductor.
  • the functional device 120 ′′ may pass static electricity (ESD) flowing from the conductor without breaking the insulation.
  • ESD static electricity
  • the functional device 120 ′′ has a breakdown voltage Vbr of the body 120 a. It may be configured to be smaller than the breakdown voltage (Vcp) of).
  • the functional contactor 500 electrically connects and passes the conductor and the substrate 150 with respect to a communication signal, an electrostatic discharge (ESD), etc., but leakage current of an external power source from the substrate 150 is caused by the conductor. You can block it from passing through.
  • ESD electrostatic discharge
  • the second conductive bonding member 130 is interposed between the conductive elastic portion 110 and the second electrode 122 or between the conductive elastic portion 110 and the functional element 120 ′′ to be electrically connected thereto.
  • the second conductive bonding member 130 may be bonded to the conductive elastic portion 110 by a soldering process.
  • the soldering process is typically a process of mounting a component on a circuit board or the like to apply a high temperature heat source to electrically connect the circuit board and the component, melting the bonding member to stably bond the component to the substrate, or using a different process.
  • Heterogeneous components that perform a function can be integrated into one component.
  • components integrated through soldering are mounted through a soldering process on a circuit board or the like, wherein heat and / or pressure applied to the integrated components melt and solidify a joining member interposed between the component and the substrate to form an integrated component. To be bonded to the substrate.
  • the heat and / or pressure exerted on an integrated part does not only affect the joint member interposed between the part and the substrate but also affects another joint member interposed to integrate the component, thereby There is a fear that the connection reliability can be significantly reduced.
  • the soldering process may include the conductive elastic portion ( After the 110 and the functional element 120 ′′ are bonded by primary soldering, the functional element 120 ′′ in which the conductive elastic portion 110 is stacked is bonded to the substrate 150 by secondary soldering. At this time, the junction of the contactor and the functional element is melted by the heat generated in the secondary soldering, so that the adhesion and reliability of the functional contactor 500 may be degraded, and electrical defects may occur.
  • the functional contactor 500 can solve the above problems by including the first conductive bonding member 140 and the second conductive bonding member 130 which will be described later as the bonding member of the soldering process.
  • the melting point of the second conductive bonding member 130 is set higher than the melting point of the first conductive bonding member 140.
  • the second conductive bonding member 130 is composed of one or two or more laminates of Ti, Cr, Pt, Ni, Au, In, Sn, Ag, Pb, Sn, Bi, Sb, Cd, Cu, or two or more alloys. It may include. More preferably, it may include Sn and Ag without Pb for the management of harmful substances.
  • the second conductive bonding member 130 may have a melting point of 150 ° C to 300 ° C. If the melting point of the second conductive bonding member 130 is less than 150 ° C., the second conductive bonding member may be formed by heat and / or pressure applied in a second soldering process for the first conductive bonding member 140 to be described later. The melted 130 may degrade the adhesion and reliability of the functional contactor 500 and may cause electrical defects. In addition, when the melting point of the second conductive bonding member 130 exceeds 300 ° C., the preheating time may be relatively long, and damage may occur to circuit components of the functional contactor 500 due to a high temperature heat source.
  • the second conductive bonding member 130 does not contain Pb according to an embodiment of the present invention, at least 30 °C due to the long preheating time and high preheating temperature compared to the conventional bonding member including SnPb-based Soldering process should proceed at high temperature.
  • the bonding member including a SnPb-based soldering section for maintaining a high temperature at least 30 °C higher for a predetermined time unlike the bonding member including a SnPb-based soldering section for maintaining a high temperature at least 30 °C higher for a predetermined time, the second conductive bonding member in the second soldering process for the first conductive bonding member 140 ( There is a fear of thermal damage due to the melting of 130).
  • the melting point of the second conductive bonding member 130 may be set higher than 30 °C higher than the melting point of the first conductive bonding member 140, preferably may have a melting point of 245 °C ⁇ 270 °C. .
  • the melting point of the second conductive bonding member 130 has a temperature higher than the melting point of the first conductive bonding member 140 to be described later. Therefore, the bonding portion of the conductive elastic portion 110 and the functional element 120 ′′ bonded by the second conductive bonding member 130 may be formed of the substrate 150 and the functional element 120 ′′ using the one conductive bonding member 140. In the secondary soldering process of), even if a heat source is applied, reliability can be maintained without melting or deforming, thereby improving electrical contact of the functional contactor 500.
  • the first conductive bonding member 140 fixes and electrically connects the functional contactor 500 to the substrate 150.
  • the first conductive bonding member 140 may be interposed between the functional contactor 500 and the first electrode 121 so that the first electrode is bonded to the substrate 150.
  • the first conductive bonding member 140 is made of one or two or more laminates of Ti, Cr, Pt, Ni, Au, In, Sn, Ag, Pb, Sn, Bi, Sb, Cd, Cu, or two or more alloys. It may include. More preferably, it may include Sn and Ag without Pb for the management of harmful substances.
  • the first conductive bonding member 140 may have a melting point of 100 °C ⁇ 240 °C. If the melting point of the first conductive joining member 140 is less than 100 ° C., the material constituting the first conductive joining member 140 may not be melted to join the soldering process, and thus adhesiveness may be lowered. When the melting point of the bonding member 140 exceeds 240 °C preheating time is relatively long, the high temperature heat source may cause damage to the circuit components of the functional contactor 500.
  • the second conductive bonding member 130 does not contain Pb according to an embodiment of the present invention, due to the long preheating time and high preheating temperature compared to the conventional bonding member including SnPb-based at least 30 Soldering process should be carried out at high temperature above °C.
  • the bonding member including a SnPb-based soldering section for maintaining a high temperature at least 30 °C higher for a predetermined time unlike the bonding member including a SnPb-based soldering section for maintaining a high temperature at least 30 °C higher for a predetermined time, the second conductive bonding member in the second soldering process for the first conductive bonding member 140 ( There is a fear of thermal damage due to the melting of 130).
  • the melting point of the first conductive bonding member 140 may be set to 30 ° C or more lower than the melting point of the second conductive bonding member 130, preferably may have a melting point of 215 °C ⁇ 240 °C. .
  • the melting point of the second conductive bonding member 130 that joins the functional element 120 ′′ and the conductive elastic portion 110 or the second electrode 122 and the conductive elastic portion 110 is a functional contactor.
  • the second conductive bonding member 130 may be set higher than the melting point of the first conductive bonding member 140 for bonding the 500 to the substrate 150 or the first electrode 121 and the substrate 150. It is possible to provide a functional circuit component 10 including a functional contactor 500 in which a junction part is melted or denatured and reliability is maintained, and electrical properties are improved.
  • a second conductive bonding member containing a melting point of 183 DEG C and Sn63Pb37 an alloy containing Sn by 63% by weight and Pb by weight 37% by weight
  • a conductive elastic part cooperative connector
  • a functional device electrical shock protection device , Amotech Co., Ltd.
  • BK-350S reflow soldering device
  • a circuit component was prepared in which the first conductive bonding member having a melting point of 199 ° C. and containing Sn 50 Pb 50 was fixed with a functional contactor on a substrate using a reflow soldering device (BK-350S).
  • the degree of contamination of the second conductive bonding member was visually checked for the functional contactor fixed to the substrate, and the degree of contamination due to melting of the second conductive bonding member was evaluated. Evaluation Results
  • the contamination area caused by the second conductive joining members in Examples and Comparative Examples was evaluated based on a relative value of 0 to 100 based on the contamination area caused by the second conductive joining members in Comparative Example 1. 1 is shown. At this time, the pollution degree of 0 means no bleeding.
  • the twisting degree of the conductive elasticity connected to the upper surface of the functional element with respect to the functional contactor fixed to the substrate was visually checked, and the twisting degree of the conductive elastic portion due to the melting of the second conductive bonding member was evaluated.
  • Evaluation result The relative angle between 0 and 100 is the relative angle between 0 and 100 due to the melting of the second conductive bonding member in Examples and Comparative Examples based on the twist angle of the conductive elastic portion of the circuit component manufactured in Comparative Example 1. It is evaluated as shown in Table 1 below. In this case, the difference of 0 means that the error is not wrong.
  • Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 relates to a bonding member containing Pb as a material
  • Examples 4 to 6 and Comparative Example 2 relates to a bonding member not containing Pb.
  • Second conductive bonding member 130 for electrically connecting the conductive elastic portion 110 and the functional element 120 "compared to Examples 1 to 6 in which the melting point of the second conductive bonding member 130 is set higher than that of the melting point.
  • the degree of contamination of the conductive elastic portion 110 and the degree of twisting of the conductive elastic portion 110 are remarkably large, that is, the conductive elastic portion 110 and the functional element 120 ′′ are bonded by primary soldering, and then the conductive elasticity
  • the conductive elastic portion 110 and the functional element may be formed by heat and / or pressure generated during secondary soldering in which the functional element 120 ′′ in which the portion 110 is stacked is bonded to the substrate 150 by secondary soldering.
  • the second conductive bonding member 130 which electrically connects the 120 "is partially denatured, or It can be melted and twisted.
  • the adhesiveness and reliability of the functional contactor 500 are lowered, and the electrical defect is poor. This can happen.
  • the melting point difference between the first conductive joining member 140 and the melting point of the second conductive joining member 130 are set to 16 ° C. and 27 ° C., respectively.
  • the numerical range of the present invention, the second conductive bonding member It can be seen that the degree of contamination of the 130 and the degree of distortion of the conductive elastic portion 110 are significantly reduced.
  • the second conductive joining member 130 when the melting point of the second conductive joining member 130 is set higher than the melting point of the first conductive joining member 140, the second conductive joining member 130 is relatively formed by heat and / or pressure generated in the secondary soldering. It can be seen that the less deformed to, and in particular, when the difference between the melting point of the first conductive joining member 140 and the melting point of the second conductive joining member 130 is greater than 30 °C through the third conductive joining member ( It can be seen that the denaturation of 130) can be minimized.
  • the functional contactor as described above may be disposed on the human body contactable conductor 12 and the circuit board 14 in the portable electronic device.
  • the functional contactor may be mounted on a mounting pad of the circuit board 14.
  • the portable electronic device can prevent damage to the user or damage to the internal circuit through the conductor.

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Abstract

기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 기능성 컨택터는 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 제1전극, 상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 제2전극, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 유전체를 포함하는 기능소자;를 포함한다.

Description

기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
본 발명은 스마트 폰 등과 같은 전자장치용 기능성 컨택터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 기능을 제공할 수 있는 기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자장치는 소형화 및 다기능화에 따라 내부에 다양한 부품소자들이 밀집 배치된다. 따라서 외부로부터의 충격을 완화시키는 동시에 휴대용 전자장치 내부로 침투하거나 휴대용 전자장치로부터 누설되는 전자파를 감소시키기 위해 외장 하우징과 휴대용 전자장치의 내장 회로기판 사이에 도전성 개스킷을 사용하고 있다.
또한, 휴대용 전자장치는 다기능화에 따라 기능별로 복수의 안테나를 구비하며 그 중 적어도 일부는 내장형 안테나로서, 휴대용 전자장치의 외장 하우징에 배치될 수 있다. 따라서, 외장 하우징에 배치된 안테나와 휴대용 전자장치의 내장 회로기판 사이에 전기적 접촉을 위한 도전성 컨택터가 사용되고 있다.
또한, 휴대용 전자장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 최근 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다.
결과적으로, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 의해, 외장 하우징과 내장 회로기판 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있고, 특히, 메탈 하우징과 회로기판이 루프를 형성함에 따라, 외부의 노출면적이 큰 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 통하여 정전기가 내장 회로기판에 유입되어 IC 등의 회로를 파손시킬 수 있다.
한편, 이와 같은 휴대용 전자장치는 통상적으로 충전기를 사용하여 배터리를 충전한다. 이와 같은 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 다시 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자장치에 적합한 낮은 DC 전원으로 변환한다. 여기서, 트랜스포머의 전기적 절연성을 강화시키기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 Y-CAP을 구비한다.
그러나, 비정품 충전기 등과 같이, Y-CAP이 정규 특성을 갖지 못하는 경우에는 Y-CAP에 의해 DC 전원이 충분히 차단되지 못할 수 있고, 더욱이, AC 전원에 의해 누설전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설전류는 회로의 접지부를 따라 전파될 수 있다.
이와 같은 누설전류는 휴대용 전자장치의 외장 케이스와 같이 인체가 접촉가능한 전도체에도 전달될 수 있기 때문에, 결과적으로 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우, 사용자가 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래한다.
따라서, 이와 같은 누선전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 메탈 하우징과 회로기판을 연결하는 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 구비될 필요가 있다.
더욱이, 메탈 하우징이 안테나로 사용되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터는 커패시턴스가 낮으면 신호의 감쇄가 발생하여 RF신호의 전달이 원활하지 못하므로 높은 커패시턴스를 구현할 필요가 있다.
이와 같이, 메탈 케이스와 같은 전도체의 사용에 따라 단순한 전기적인 접촉 뿐만 아니라 사용자 또는 휴대용 전자장치 내의 회로를 보호하기 위한 다양한 기능을 구비한 컨택터가 요구되고 있다.
그러나, 이런 다양한 기능들을 구현하기 위해서는 추가적인 부품 소자들이 필요하며, 따라서, 휴대용 전자장치의 회로기판에 추가적인 공간이 확보되어야 하기 때문에 소형화에 악영향을 준다.
한편, 이러한 기능성 컨택터는 기능소자의 커패시턴스의 용량을 증대하기 위해 전극의 면적을 대면적화하는 경우, 상대적으로 작은 크기의 컨택터를 솔더링에 의해 전극에 적층하거나, 솔더링에 의해 컨택터를 적층한 기능소자를 기판에 2차 솔더링에 의해 실장하면, 컨택터가 고정되지 않음에 따라 불량이 발생하는 실정이다.
또한, 일반적으로 상기 컨택터와 기능소자를 솔더링에 의해 접합한 후, 상기 컨택터를 적층한 기능소자를 2차 솔더링에 의해 기판에 접합하게 되는데, 이때 2차 솔더링에서 발생하는 열에 의해 상기 컨택터와 기능소자의 솔더링부가 용융되어 컨택터의 접착성 및 신뢰성 등에서의 불량이 발생하여, 전기적 접촉 불량을 야기할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 사용자 또는 내부회로를 보호하기 위한 기능을 갖는 기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기능소자와 컨택터가 접하는 접합 부분이 2차 솔더링에 의해 용융되어 틀어지거나 접촉 불량이 발생되지 않고 신뢰성이 유지되는 기능성 컨택터를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 제1전극, 상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 제2전극, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 유전체를 포함하는 기능소자;를 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 기능소자는 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 클 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부는 도전성 접착층 또는 솔더를 통하여 상기 기능소자의 상기 제2전극상에 적층될 수 있다.
또한, 상기 기능소자는 상측에 홈부가 구비되고, 상기 제2전극은 상기 홈부 바닥면에 형성되며, 상기 도전성 탄성부는 상기 도전성 접착층 또는 상기 솔더에 의해 상기 홈부 내에 위치 고정될 수 있다.
또한, 상기 유전체는 세라믹재료로 이루어지며, 상기 세라믹재료는 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함하는 금속계 산화 화합물이거나, 소성세라믹 또는 페라이트이거나, ZnO 계열의 바리스터 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드, 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하고, 하면에 실장용 전극이 구비된 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및 상기 실장용 전극의 하측에 형성되는 유전체 및 상기 유전체 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 외부전극을 포함하는 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부의 하면에 구비된 내부전극; 상기 내부전극의 하측에 형성되는 유전체; 및 상기 유전체 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 외부전극;을 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및 상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 내부전극, 및 상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체를 포함하는 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하며, 하면에 실장용 전극이 구비된 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및 상기 실장용 전극의 하측에 형성되는 유전체로 이루어진 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부의 하면에 구비되는 내부전극; 및 상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체;를 포함하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 기판상에 제1도전성 접합부재를 통해 고정되어 전기적으로 연결되는 기능성 컨택터가 제공된다. 상기 기능성 컨택터는, 제1전극 및 제2전극을 포함하며, 상기 제1전극이 상기 제1도전성 접합부재와 맞닿는 기능소자; 상기 기능소자의 상부에 배치되는 도전성 탄성부; 및 상기 도전성 탄성부와 기능소자를 고정하고 전기적으로 연결시키기 위하여 상기 도전성 탄성부와 기능소자 사이 또는 상기 도전성 탄성부와 제2전극 사이 개재되는 제2도전성 접합부재; 를 구비하고, 상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1도전성 접합부재 및 제2도전성 접합부재는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기능소자는 상기 전자장치의 기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전 방지 기능, 상기 도전성 케이스로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 바이패스 기능, 및 상기 도전성 케이스로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능 중 적어도 하나의 기능을 가질 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부는 갈바닉 부식을 감소시키도록 상기 전도체에 선접촉 또는 점접촉될 수 있다.
한편, 본 발명은 인체 접촉가능한 전도체; 회로기판의 부품 실장용 패드; 및 상기 실장용 패드 상에 실장되며, 상기 전도체에 전기적으로 직렬 연결되는 상술한 바와 같은 기능성 컨택터를 포함하는 휴대용 전자장치가 제공된다.
한편, 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 내부전극, 및 상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체를 포함하는 기능부; 및 상기 회로기판 상에 구비되어 상기 기능부가 실장되는 도전성 패드;를 포함하는 기능성 컨택터 결합체가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 내부전극과 상기 회로기판의 도전성 패드 사이의 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 클 수 있다.
한편, 본 발명은 기능소자; 상기 기능소자의 상부에 배치되는 도전성 탄성부; 및 상기 도전성 탄성부와 기능소자 사이에 개재되는 제2도전성 접합부재;를 구비하고, 상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 것을 특징으로 하는 기능성 컨택터가 제공된다.
한편, 본 발명은 기판; 상기 기판상에 배치되는 기능성 컨택터; 및 상기 기판상에 기능성 컨택터를 고정시키고 전기적으로 연결시키는 제1도전성 접합부재; 를 포함하고, 상기 기능성 컨택터는 기능소자, 상기 기능소자 상부에 배치되는 도전성 탄성부 및 상기 도전성 탄성부를 상기 기능소자에 고정시키고 전기적으로 연결시키는 하는 제2도전성 접합부재를 포함하며, 상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 기능성 컨택터를 포함하는 기능성 회로부품이 제공된다.
본 발명에 의하면, 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자장치에서 전도체와 회로기판을 연결하는 컨택터에 기능소자 또는 기능부를 구비함으로써, 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기능소자 또는 기능부와 컨택터를 일체형으로 구비함으로써, 해당 기능 구현을 위한 별도의 소자와 그에 따른 소자의 추가적인 공간이 필요없어 휴대용 전자장치의 소형화에 적합할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로기판에 실장시 중복되는 구성요소를 생략하여 최소 구성요소만으로 기능부를 구비함으로써, 회로기판의 패턴을 전극으로 사용하므로, 제조비용을 감소시키고, 기능소자의 제조를 위한 자원을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 기능소자와 컨택터를 접합시키는 접합부의 융점이 기능소자와 기판을 접합시키는 접합부의 융점보다 높게 설정하여, 2번의 솔더링 공정에도 기능소자와 컨택터의 접합부가 변성되지 않고 신뢰성이 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 일례의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 다른 예의 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터의 일례의 단면도,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터의 다른 예의 단면도 및 사시도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터의 또 다른 예의 단면도,
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터의 도전성 탄성부의 다양한 형태를 나타낸 단면도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 또 다른 예의 단면도,
도 15는 도 14에서 기능성 컨택터가 휴대용 전자장치에서 분리된 상태의 단면도,
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터의 또 다른 예의 단면도, 그리고
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터를 포함하는 기능성 회로부품을 나타낸 사시도 및 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터(100)는 도전성 탄성부(110) 및 기능소자(120)를 포함한다.
이러한 기능성 컨택터(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자장치에서, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로기판(14) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
여기서, 상기 휴대용 전자장치는 휴대가 가능하고 운반이 용이한 휴대용 전자기기의 형태일 수 있다. 일례로, 상기 휴대용 전자장치는 스마트폰, 셀룰러폰 등과 같은 휴대단말기일 수 있으며, 스마트 워치, 디지털 카메라, DMB, 전자책, 넷북, 태블릿 PC, 휴대용 컴퓨터 등일 수 있다. 이러한 전자장치들은 외부기기와의 통신을 위한 안테나 구조들을 포함하는 임의의 적절한 전자 컴포넌트들을 구비할 수 있다. 더불어, 와이파이 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
상기 기능성 컨택터(100)는 전도체(12)를 휴대용 전자장치에 결합하기 위한 가압력에 따라 눌려지고, 전도체(12)를 휴대용 전자장치로부터 이탈시키는 경우, 원래의 상태로 복원될 수 있도록 탄성력을 가질 수 있다.
여기서, 상기 전도체(12)는 휴대용 전자장치의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있고, 상기 휴대용 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나일 수 있다.
상기 도전성 탄성부(110)는 휴대용 전자장치의 전도체(12)에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 도전성 탄성부(110)는 도 1에 도시된 바와 같은 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드, 및 도 2에 도시된 바와 같은 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체일 수 있다.
여기서, 상기 도전성 탄성부(110)가 도전성 개스킷 또는 실리콘 고무 패드와 같이 전도체(12)에 면 접촉하는 경우, 도전성 탄성부(110)는 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다. 이때, 도전성 탄성부(110)는 전도체(12)의 가압력에 의해 회로기판(14) 측으로 수축될 수 있고, 전도체(12)에 휴대용 전자장치로부터 분리되는 경우, 그 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 탄성부(110)가 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체(211,212,213)로 마련되어, 전도체(12)에 통전 가능하게 접촉할 수 있다. 이때, 도전성 탄성부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 접촉부(211)가 회로기판(14)에 의해 가압됨에 따라 탄성력을 갖는 절곡부(212)가 회로기판(14) 측으로 눌려지고, 전도체(12)가 휴대용 전자장치로부터 분리되는 경우, 절곡부(212)의 탄성력에 의해 원래의 상태로, 즉, 회로기판(14)의 장착 부위의 상측으로 복원될 수 있다.
그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 도전성 탄성부(110)가 탄성력을 가지는 구조라면 어떠한 것이든 적용 가능하다.
한편, 상기 도전성 탄성부는 상기 전도체에 접촉하는 경우, 이종금속 상이의 전위차에 의한 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생한다. 이때, 갈바닉 부식을 최소화하기 위해, 상기 도전성 탄성부는 상기 전도체와 접촉하는 면적을 작게 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 도전성 탄성부는 상기 전도체와 면접촉하는 것뿐만 아니라, 바람직하게는, 선접촉 및/또는 점접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 도전성 탄성부((110)가 도전성 개스킷 또는 실리콘 고무 패드인 경우, 상기 전도체와 면접촉하고, 클립 형상의 전도체인 경우, 선접촉 및/또는 점접촉할 수 있다.
이러한 기능소자(120)는 도전성 탄성부(110)에 전기적으로 직렬 연결되며, 일 예로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 탄성부(110)의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 기능소자(120)는 그 상면에 제2전극(122)(도 3 참조)이 배치될 수 있다.
한편, 상기 기능소자(120)는 상측에 홈부(1202, 도 4 참조)를 구비하고, 상기 홈부(1202)의 바닥면에 제2전극(122)이 구비되고, 상기 도전성 탄성부(110)는 도전성 접착층 또는 솔더(111)를 통하여 상기 제2전극(122)의 위에 적층될 수도 있다. 이와 같은 구조에 대해서는 뒤에 다시 설명한다.
이때, 기능소자(120)는 사용자 또는 내부회로를 보호하기 위한 기능을 구비한 것으로서, 예를 들면, 감전보호소자, 바리스터, 써프레서, 다이오드, 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터를 보다 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기능성 컨택터(100,100')는 도전성 탄성부로서 도전성 개스킷(110) 및 기능소자(120)를 포함할 수 있다.
도전성 개스킷(110)은 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 개스킷(110)은 예를 들면, 도전성 페이스트가 열 압착에 의해 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 내열성 실리콘 고무 및 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 개스킷은 이에 한정되지 않고 탄성력을 갖는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
이러한 도전성 개스킷(110)은 그 상부는 도 1에 도시된 바와 같이, 메탈 하우징 또는 안테나 등과 같은 전도체(12)와 면 접촉하고, 그 하부는 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기능소자(120)는 제1전극(121), 제2전극(122) 및 유전체(123)를 포함한다. 이러한 기능소자(120)는 커패시터일 수 있다.
이러한 커패시터는 메탈 케이스와 같이 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 커패시터는 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.
상기 제1전극(121)은 상기 기능소자(120)의 하측에 배치되어 상기 전자장치의 상기 회로기판(14)에 실장된다.
상기 제2전극(122)은 상기 기능소자(120)의 상측에 배치되어 상기 도전성 탄성부(110)의 하측에 전기적으로 연결된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 기능소자(120) 상면의 제2전극(122)에는 도전성 접착층(111)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(111)을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다. 선택적으로, 상기 기능소자(120)는 솔더링을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다.
한편, 상기 기능소자(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상면에 홈부(1202)가 구비될 수 있다. 여기서, 기능소자(120)는 홈부(1202)의 바닥면에 제2전극(122)이 구비될 수 있다. 이때, 도전성 개스킷(110)은 도전성 접착층(111) 또는 솔더를 통하여 홈부(1202) 내에 삽입 적층될 수 있다.
상기 유전체(123)는 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122) 사이에 형성된다.
상기 유전체(123)는 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 재료는 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, 및 Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함하는 금속계 산화 화합물로 이루어지거나, 페라이트로 이루어질 수 있으며, 저온동시소성세라믹(LTCC) 또는 고온동시소성세라믹(HTCC) 등과 같은 소성세라믹이 사용될 수 있다.
더불어, 상기 세라믹 재료는 ZnO 계열의 바리스터 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 등이 사용될 수도 있으며, 금속계 산화 화합물로 언급한 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, 및 Nd2O3은 일례로서 이해되어야 할 것이며 언급하지 않은 다른 종류의 금속계 산화 화합물 역시 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
선택적으로, 상기 기능소자(120)는 소체로 이루어질 수 있다. 이때, 유전체 시트의 상하면에 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)이 대향하도록 배치된 후 소성 또는 경화 공정을 통해 일체로 형성된다.
여기서, 상기 기능소자(120)는 그 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압 보다 크고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있는 커패시턴스를 형성하도록 상기 유전체(123)의 유전율, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이의 두께, 및 각각의 면적을 설정할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 기능성 컨택터(100)는 상기 도전성 탄성부(110)와 상기 기능소자(120)를 도전성 접착층 또는 솔더링에 의해 결합하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
일례로, 상기 기능성 컨택터(100)는 상기 도전성 탄성부가 하면에 실장용 패드가 구비되고, 상기 실장용 패드의 하면에 기능부가 결합된다. 이때, 기능부는 상기 유전체 및 외부전극을 포함한다.
여기서, 상기 실장용 패드는 상기 도전성 탄성부를 회로기판의 패드에 솔더링에 의해 직접 결합하기 위해 구비되는 것으로서, 구리 플레이트 또는 스테인리스(SUS)와 크롬이 코팅된 플레이트일 수 있다.
이러한 도전성 탄성부의 실장용 패드는 도 3 및 도 4에서 상기 기능소자(120)의 상기 제2전극(122)에 대응되며, 상기 외부전극은 상기 기능소자(120)의 상기 제1전극(121)에 대응된다.
이때, 상기 도전성 탄성부와 상기 기능부는 절연성 접착층을 통하여 결합될 수 있다. 즉, 도전성 탄성부의 실장용 패드는 절연성 접착층을 통하여 기능소자의 유전체 상에 적층될 수 있다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 기능성 컨택터(200,200')는 도전성 탄성부가 클립 형상의 전도체(210)인 경우로서, 클립 형상의 전도체(210)는 접촉부(211), 절곡부(212) 및 단자부(213)를 포함한다.
접촉부(211)는 만곡부 형상을 가지며 도 2에 도시된 바와 같이 전도체(12)와 통전 가능하게 접촉할 수 있다. 이와 같은 접촉은 점 접촉, 선 접촉, 면 접촉 중 어느 하나일 수 있다. 절곡부(212)는 접촉부(211)로부터 연장형성되며, 탄성력을 가질 수 있다. 단자부(213)는 상기 기능소자와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
이와 같은 접촉부(211), 절곡부(212), 및 단자부(213)는 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다.
상기 기능소자(120)는 하면 및 상면에 각각 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 형성될 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 기능소자(120) 상면의 제2전극(122)에는 도전성 접착층(111)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(111)을 통하여 클립 형상의 전도체(210)가 적층될 수 있다. 선택적으로, 상기 기능소자(120)는 솔더링을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다.
또한, 기능소자(120)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상면에 홈부(1202)가 구비될 수 있다. 여기서, 기능소자(120)는 홈부(1202)의 바닥면에 제2전극(122)이 구비될 수 있다. 이때, 클립 형상의 전도체(210)는 도전성 접착층 또는 솔더(111)를 통하여 홈부(1202) 내에 삽입 적층될 수 있다.
이와 같은 구조에 의해, 상기 홈부(1202)는 측면 스토퍼의 역할을 할 수 있어, 클립 형상의 전도체(210)에 설치되는 측면 스토퍼를 대체하여, 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 클립 형상의 전도체(210)가 상기 홈부(1202)에 삽입되어, 결합후 뒤틀림이나 꺾임을 방지할 수 있고, 특히, SMD 후 리플로우 공정에서 넘어지거나 정위치로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 기능성 컨택터(300,300')는 도전성 탄성부가 실리콘 고무 패드(310)인 경우로서, 실리콘 고무 패드(310)는 몸체(311) 및 도전성 와이어(312)를 포함한다.
몸체(311)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 상부는 안테나 또는 메탈 하우징과 같은 전도체(12)와 면 접촉하고, 그 하부는 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 와이어(312)는 몸체(311) 내부에 수직 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어(312)는 전도체(12)(도 1 참조)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(311)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 도전성 와이어(312)는 전도체(12)에 의해 가압되는 경우, 그 상단이 하측으로 휘어지고, 전도체(12)가 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원됨으로써, 몸체(311)의 탄성력을 보완할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 컨택터는 도전성 탄성부가 다른 형태의 실리콘 고무 패드(320)인 경우로서, 실리콘 고무 패드(320)는 몸체(321), 및 도전성 와이어(322)를 포함한다.
몸체(321)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 상부는 안테나 또는 메탈 하우징과 같은 전도체(12)(도 1 참조)와 면 접촉하고, 그 하부는 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 와이어(322)는 몸체(321) 내부에서 사선으로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어(322)는 전도체(12)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(321)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 도전성 와이어(312)는 전도체(12)에 의해 가압되는 경우, 그 상단이 좌우측으로 기울어지고, 전도체(12)가 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원됨으로써, 몸체(321)의 탄성력을 보완할 수 있다. 이때, 전도체(12)의 가압력에 의해 도전성 와이어(312)가 기울어지면, 전도체(12)와의 접촉성이 우수해지고, 따라서, 통신 신호의 전도성이 향상될 수 있다.
따라서, 이러한 도전성 와이어(322)는 전도체(12)의 가압력에 의해 하측으로 휘어지는 도 9의 수직 형성된 도전성 와이어(312)에 비하여 통신 신호의 전도성이 우수하고, 탄성복원력이 양호하며, 장기간 사용이 가능할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 컨택터는 도전성 탄성부가 실리콘 고무 패드(330)인 경우로서, 및 실리콘 고무 패드(330)는 몸체(331), 전도층(332) 및 접촉부(333)를 포함한다.
몸체(331)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 하부는 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전도층(332)은 몸체(331)의 내부에서 수평으로 교차 적층될 수 있으며 경화형 Ag 페이스트로 이루어진 복수의 층일 수 있다. 이러한 전도층(332)은 전도체(12)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(331)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 전도층(332)은 전도체(12)에 의해 가압되는 경우, 그 중앙부 부근에서 하측으로 눌려지고, 전도체(12)가 제거되는 경우, 원래의 수평 상태로 복원됨으로써, 몸체(331)의 탄성력을 보완할 수 있다. 따라서, 이러한 전도층(332)은 전도체(12)의 가압력에 의해 하측으로 휘어지는 도 9의 수직 형성된 도전성 와이어(312) 또는 좌우측으로 기울어지는 도 11의 사선 형성된 도전성 와이어(322)에 비하여 탄성복원력이 우수하고, 장기간 사용이 가능할 수 있다.
접촉부(333)는 몸체(332)의 상측에 곡선돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 접촉부(333)는 안테나 또는 메탈 하우징과 같은 전도체(12)와 다수의 선 또는 면 접촉함으로써 전도체(12)와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실리콘 고무 패드(330)는 통신 신호의 전도성이 향상될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 탄성부가 도전성 입자를 포함하는 실리콘 고무 패드(410)인 경우로서, 상기 실리콘 고무 패드(410)는 몸체(412), 도전부(414), 및 접촉부(416)를 포함한다.
상기 몸체(412)는 비도전성의 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 내부의 다수의 위치에 수직하게 관통 형성된 관통홀(413)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 몸체(412)는 그 일측에 형성된 상기 접촉부(416)를 통하여 상기 전도체(12)에 접촉하고, 그 타측에 형성된 상기 접촉부(416)를 통하여 상기 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 도전부(414)는 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자로 이루어질 수 있다. 이러한 도전부(414)는 다수의 관통홀(413) 내에 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자를 함께 충진함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 도전성의 실리콘 고무는 관통홀(413) 내에서 상기 도전성 입자의 위치를 고정시키는 기능을 가지며, 상기 도전성 입자는 상기 도전성의 실리콘 고무 내에서 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분산 배치될 수 있다.
이때, 상기 도전성 입자는 외부에서 압력이나 열이 가해지지 않은 경우, 서로 이격되어 통전되지 않으며, 외부에서 압력이나 열이 가해지는 경우, 상기 도전성의 실리콘 고무의 수축에 의해 서로 접촉되어 통전될 수 있다.
이와 같은 도전부(414)는 도전성 입자에 의해 상기 전도체(12)와의 전기적 접촉을 구현하는 동시에, 도전성의 실리콘 고무에 의해 수축 및 팽창이 구현될 수 있다. 따라서, 상기 도전부(414)는 전기적 접촉성과 가압에 의한 탄성복원력을 동시에 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 도전부(414)는 상기 전도체(12)에 의해 가압되는 경우, 상기 도전성 실리콘 고무가 수축되고, 상기 도전성 입자가 서로 접촉됨으로써, 상기 도전성 입자에 의해 전기적 연결이 이루어지고, 상기 전도체(12)가 제거되는 경우, 상기 도전성 고무의 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다. 따라서, 이러한 도전부(414)는 도 9 내지 도 12의 도전성 와이어(312,322) 또는 전도층(332)에 비하여 탄성복원력이 우수하고, 특히, 몸체(412)와 동일 또는 유사 재질로 이루어지므로, 내부의 변형이 감소할 수 있고 따라서 장기간 사용이 가능할 수 있다.
상기 접촉부(416)는 상기 도전부(414)의 양측에 곡선돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 접촉부(416)는 상기 전도체(12)와 다수의 선 또는 면 접촉함으로써 상기 전도체(12)와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실리콘 고무 패드(410)는 누설전류, 정전기 또는 통신 신호의 전도성이 향상될 수 있다.
도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 기능소자가 하나의 내부전극만을 포함하는 기능부(120')인 경우, 회로기판(14)의 도전성 패드(15)가 다른 하나의 전극으로서 기능할 수 있다. 즉, 기능성 컨택터(400,400')는 도전성 탄성부(110) 및 기능부(120')를 포함한다.
여기서, 기능부(120')는 하나의 내부전극(122)만을 포함하고, 상기 기능부(120')가 상기 회로기판(14)의 상기 도전성 패드(15) 상에 실장됨으로써, 상기 도전성 패드(15)가 기능부(120')의 또 하나의 전극으로서 기능한다. 여기서, 기능부(120')의 내부전극(122)과 상기 도전성 패드(15) 사이에 커패시터가 형성될 수 있다.
이때, 상기 기능부(120')는 절연성 접착층을 통하여 상기 도전성 패드(15)에 결합될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 기능소자의 전극과 회로기판 상의 도전성 패드를 별도로 구성할 필요 없이 회로기판의 도전성 패턴을 또 하나의 전극으로 사용하도록 회로기판에 실장시 중복되는 구성요소를 생략함으로써, 제조비용을 감소시키고, 기능소자의 제조를 위한 자원을 절약할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 기능부(120')는 내부전극(122), 및 유전체(124)를 포함한다.
이러한 기능부(120')는 상기 회로기판(14)의 도전성 패드(15) 상에 실장되며, 이때, 내부전극(122)과 도전성 패드(15)는 기능부(120')에 의한 기능소자의 전극을 이룰 수 있다. 즉, 기능부(120')의 내부전극(122)과 상기 도전성 패드(15) 사이에 커패시터가 형성될 수 있다.
이때, 상기 기능부(120')와 상기 도전성 패드(15)에 의해 형성되는 커패시터는 메탈 케이스와 같이 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 커패시터는 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.
상기 내부전극(122)은 상기 기능부(120')의 상측에 배치되어 상기 도전성 탄성부(110)의 하측에 전기적으로 연결된다.
이때, 도 16에 도시된 바와 같이, 기능부(120') 상면의 내부전극(122)에는 도전성 접착층(111)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(111)을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다. 선택적으로, 상기 기능부(120')는 솔더링을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다.
한편, 상기 기능부(120')는 도 17에 도시된 바와 같이, 상면에 홈부(1202)가 구비될 수 있다. 여기서, 기능부(120')는 홈부(1202)의 바닥면에 내부전극(122)이 구비될 수 있다. 이때, 도전성 개스킷(110)은 도전성 접착층(111) 또는 솔더를 통하여 홈부(1202) 내에 삽입 적층될 수 있다.
상기 유전체(124)는 상기 내부전극(122)의 하측에 형성되어 상기 회로기판(14)의 상기 도전성 패드(15) 상에 실장된다. 이때, 상기 유전체(123)는 절연성 접착제를 통하여 상기 도전성 패드(15) 상에 실장 및 결합될 수 있다. 이러한 유전체(124)는 세라믹 재료로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 기능부(120')의 내부전극(122)과 상기 회로기판(14)의 상기 도전성 패드(15) 사이의 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압 보다 크고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있는 커패시턴스를 형성하도록 상기 유전체(124)의 유전율 및 두께, 및 상기 내부전극(122) 및 상기 도전성 패드(15)의 면적을 설정할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 기능성 컨택터(400)는 상기 도전성 탄성부(110)와 상기 기능부(120')를 도전성 접착층 또는 솔더링에 의해 결합하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
일례로, 상기 기능성 컨택터(400)는 상기 도전성 탄성부가 하면에 실장용 패드가 구비되고, 상기 실장용 패드의 하면에 기능부가 결합된다. 이때, 기능부는 상기 유전체만을 포함한다.
여기서, 상기 실장용 패드는 상기 도전성 탄성부를 회로기판의 패드에 솔더링에 의해 직접 결합하기 위해 구비되는 것으로서, 구리 플레이트 또는 스테인리스(SUS)와 크롬이 코팅된 플레이트일 수 있다.
이러한 도전성 탄성부의 실장용 패드는 도 16 및 도 17에서 상기 기능부(120')의 상기 내부전극(122)에 대응된다.
이때, 상기 도전성 탄성부와 상기 기능부는 절연성 접착층을 통하여 결합될 수 있다. 즉, 도전성 탄성부의 실장용 패드는 절연성 접착층을 통하여 기능부의 유전체 상에 적층될 수 있다.
본 실시예에서, 도전성 탄성부 및 기능부의 형상은 구체적으로 설명하지 않았지만, 도 5 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같은 기술적 특징을 동일하게 적용할 수 있음을 물론이다.
이하, 도 18 및 도 19를 참조하여, 기능소자가 커패시턴스의 용량을 증대시키기 위해 대면적의 전극을 갖는 기능성 컨택터(500)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 회로부품은(10)는 기능성 컨택터(500), 제1도전성 접합부재(140) 및 기판(150)을 포함한다.
여기서, 상기 기판(150)이 도전성 브래킷과 전기적으로 연결되거나 쉴드캔이 실장된 경우, 상기 기능성 컨택터(500)는 메탈 케이스와 같은 외장 전도체와 도전성 브래킷 또는 쉴드캔과 같은 내장 전도체 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이때, 상기 도전성 브래킷은 도전성 재료로 이루어질 수 있으며, 일례로 마그네슘(Mg)으로 이루어질 수 있다.
상기 기능성 컨택터(500)는 도전성 탄성부(110), 기능소자(120") 및 제2도전성 접합부재(130)를 포함한다.
상기 기능소자(120")는 상기 도전성 탄성부(110)에 전기적으로 직렬 연결되며, 커패시턴스의 용량을 증대시키기 위해 대면적의 제1전극(121), 제2전극(122) 및 소체(120a)를 포함한다.
상기 제1전극(121)은 상기 전자장치의 기판(150)에 제1도전성 접합부재(140)를 통해 전기적으로 연결된다. 일 예로, 상기 제1전극(121)은 SMT 솔더링 공정에 의해 상기 기판(150)에 실장될 수 있다.
아울러, 상기 제1전극(121)은 제1도전성 접합부재(140)를 통하여 브래킷 또는 쉴드캔과 같은 내장 전도체, 또는 메탈 케이스와 같은 외장 전도체에 결합될 수 있다.
상기 제2전극(122)은 제2도전성 접합부재(130)를 통하여 상기 도전성 탄성부(110)와 전기적으로 연결된다. 일 예로, 상기 제2전극(122)은 SMT 솔더링 공정에 의해 상기 도전성 탄성부(110)와 접촉할 수 있다.
상기 기능소자(120")는 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이에 소체(120a)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 소체(120a)는 세라믹 재료 또는 바리스터 물질로 일루어질 수 있다. 추가적으로, 상기 소체(120a)는 내부전극이 구비될 수 있다.
이러한 기능소자(120")는 도 1 내지 도 4, 및 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명한 기능소자와 동일한 기능, 내부구조 및 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
따라서, 이러한 상기 기능소자(120")는 상기 기판(150)의 접지로부터 상기 전도체로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있다. 이때, 상기 기능소자(120")는 그 항복전압(Vbr) 또는 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크게 되도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 전도체가 안테나 기능을 갖는 경우, 상기 기능소자(120")는 소체(120a)에 일정 간격을 두고 배치된 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 커패시터로도 기능하므로, 외부전원의 누설전류를 차단함과 아울러 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 기능소자(120")는 상기 전도체로부터 유입되는 정전기(ESD)를 절연파괴되지 않고 통과시킬 수 있다. 이때, 상기 기능소자(120")는 그 항복전압(Vbr)이 상기 소체(120a)의 절연파괴 전압(Vcp)보다 작게 되도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 기능성 컨택터(500)는 통신 신호 및 정전기(ESD) 등에 대하여 상기 전도체와 상기 기판(150)을 전기적으로 연결하여 통과시키지만, 상기 기판(150)으로부터의 외부전원의 누설전류는 상기 전도체로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
상기 제2도전성 접합부재(130)는 도전성 탄성부(110)와 제2전극(122) 사이 또는 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120") 사이에 개재되어 전기적으로 연결시킨다.
일례로, 상기 제2도전성 접합부재(130) 솔더링 공정에 의해 도전성 탄성부(110)와 접합할 수 있다.
상기 솔더링 공정이란 통상적으로 회로 기판 등에 부품을 실장하여 회로 기판과 부품의 전기적 접속을 행하기 위하여 고온의 열원을 가하고, 접합부재를 용융하여 기판에 부품을 안정되게 접합하는 공정이나 이를 이용하여 서로 다른 기능을 수행하는 이종의 부품을 하나의 부품으로 일체화시킬 수 있다. 한편, 솔더링을 통해 일체화된 부품은 회로기판 등에 솔더링 공정을 거쳐 실장되는데, 이때 일체화된 부품에 가해지는 열 및/또는 압력은 부품과 기판 사이에 개재되는 접합부재를 용융 및 고화시켜 일체화된 부품을 기판에 접합될 수 있도록 한다.
그러나 일체화된 부품에 가해지는 열 및/또는 압력은 부품과 기판 사이에 개재되는 접합부재에만 영향을 미치는 것이 아니라 부품을 일체화 시키도록 개재된 또 다른 접합부재에도 영향을 미침에 따라서 일체화된 부품의 전기적 접속 신뢰성을 현저히 저하시킬 수 있는 우려가 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 기능성 컨택터(500)와 같이 2개의 소자가 도전성 접합부재(130, 140)를 통해 복합화되어 전기적으로 연결 및 고정된 부품인 경우에, 솔더링 공정은 상기 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120")를 1차 솔더링에 의해 접합한 후, 상기 도전성 탄성부(110)를 적층한 기능소자(120")를 2차 솔더링에 의해 기판(150)에 접합한다. 이때 2차 솔더링에서 발생하는 열에 의해 상기 컨택터와 기능소자의 접합부가 용융되어 기능성 컨택터(500)의 접착성 및 신뢰성 등이 저하하고 전기적 불량이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 기능성 컨택터(500)는 이러한 솔더링 공정의 접합부재로서 후술할 제1도전성 접합부재(140)와 제2도전성 접합부재(130)를 포함하여 위와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 여기서 상기 제2도전성 접합부재(130)의 융점은 상기 제1도전성 접합부재(140)의 융점보다 높게 설정된다.
상기 제2도전성 접합부재(130) Ti, Cr, Pt, Ni, Au, In, Sn, Ag, Pb, Sn, Bi, Sb, Cd, Cu 중 하나 혹은 둘 이상의 적층으로 구성되거나, 둘 이상의 합금을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 유해물질 관리를 위해 Pb를 포함하지 않고 Sn과 Ag를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2도전성 접합부재(130)는 150℃ ~ 300℃의 융점을 가질 수 있다. 만일 상기 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 150℃ 미만일 경우 후술할 제1도전성 접합부재(140)에 대한 2차 솔더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력에 의해 상기 제2도전성 접합부재(130)가 용융되어 기능성 컨택터(500)의 접착성 및 신뢰성 등이 저하되고 전기적 불량이 발생할 우려가 있다. 또한 상기 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 300℃를 초과할 경우 예열시간이 상대적으로 길어지고, 고온의 열원으로 인해 기능성 컨택터(500)의 회로부품에 손상이 발생할 수 있다.
특히 본 발명의 일 실시예에 따라 Pb를 포함하지 않는 제2도전성 접합부재(130)를 사용하는 경우, 기존의 SnPb계를 포함하는 접합부재에 비해 긴 예열시간과 높은 예열온도로 인해 최소 30℃ 이상의 고온에서 솔더링 공정을 진행 해야한다. 또한 SnPb계를 포함하는 접합부재와 달리 일정시간 동안 최소 30℃ 더 높은 고온으로 유지시켜주는 솔더링 구간이 필요하여, 제1도전성 접합부재(140)에 대한 2차 솔더링 공정에서 제2도전성 접합부재(130)의 융해로 인한 열적 손상이 생길 우려가 있다. 따라서 이 경우, 상기 제2도전성 접합부재(130)의 융점은 제1도전성 접합부재(140)의 융점보다 30℃ 이상 높게 설정될 수 있고, 바람직하게는 245℃ ~ 270℃ 의 융점을 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 상기 제2도전성 접합부재(130)의 융점은 후술할 제1도전성 접합부재(140)의 융점보다 높은 온도를 가진다. 따라서 상기 제2도전성 접합부재(130)에 의해 접합된 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120")의 접합 부위는 1 도전성 접합부재(140)를 이용한 기판(150)과 기능소자(120")의 2차 솔더링 공정 시 열원을 가해도 용융되거나 변성되지 않고 신뢰성이 유지될 수 있어, 기능성 컨택터(500)의 전기적 접촉을 향상시킬 수 있다.
상기 제1도전성 접합부재(140)는 상기 기능성 컨택터(500)를 기판(150)에 고정시키고 전기적으로 연결시킨다. 일 예로, 상기 제1도전성 접합부재(140)는 상기 기능성 컨택터(500)와 제1전극(121) 사이에 개재되어 제1전극이 상기 기판(150)과 접합되도록 마련될 수 있다.
상기 제1도전성 접합부재(140)는 Ti, Cr, Pt, Ni, Au, In, Sn, Ag, Pb, Sn, Bi, Sb, Cd, Cu 중 하나 혹은 둘 이상의 적층으로 구성되거나, 둘 이상의 합금을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 유해물질 관리를 위해 Pb를 포함하지 않고 Sn과 Ag를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1도전성 접합부재(140)는 100℃ ~ 240℃의 융점을 가질 수 있다. 만일 상기 제1도전성 접합부재(140)의 융점이 100℃ 미만일 경우 제1도전성 접합부재(140)를 구성하는 재료가 솔더링 공정에 접합하도록 융해되지 않아 접착성이 저하될 수 있고, 상기 제1도전성 접합부재(140)의 융점이 240℃를 초과할 경우 예열시간이 상대적으로 길어지고, 고온의 열원으로 인해 기능성 컨택터(500)의 회로부품에 손상이 발생할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따라 Pb를 포함하지 않는 제2도전성 접합부재(130)를 사용하는 경우, 기존의 SnPb계를 포함하는 접합부재에 비해 긴 예열시간과 높은 예열온도로 인해 최소 30℃ 이상의 고온에서 솔더링 공정을 진행 해야 한다. 또한 SnPb계를 포함하는 접합부재와 달리 일정시간 동안 최소 30℃ 더 높은 고온으로 유지시켜주는 솔더링 구간이 필요하여, 제1도전성 접합부재(140)에 대한 2차 솔더링 공정에서 제2도전성 접합부재(130)의 융해로 인한 열적 손상이 생길 우려가 있다. 따라서 이 경우, 상기 제1도전성 접합부재(140)의 융점은 제2도전성 접합부재(130)의 융점보다 30℃ 이상 낮게 설정될 수 있고, 바람직하게는 215℃ ~ 240℃ 의 융점을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기능소자(120")와 도전성 탄성부(110) 또는 제2전극(122)과 도전성 탄성부(110)를 접합시키는 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 기능성 컨택터(500)와 기판(150) 또는 제1전극(121)과 기판(150)을 접합시키는 제1도전성 접합부재(140) 융점보다 높게 설정하여, 2번의 솔더링 공정에도 제2도전성 접합부재(130)에 의한 접합부가 용융되거나 변성되지 않고 신뢰성이 유지되어 전기적 특성이 향상된 기능성 컨택터(500)를 포함하는 기능성 회로부품(10)을 제공할 수 있다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예 1]
먼저 융점이 183℃이고, Sn63Pb37(Sn이 63중량%로, Pb 37중량% 포함된 합금) 를 포함하는 제2도전성 접합부재를 이용하여 도전성 탄성부(협진 커넥터사)와 기능소자(감전보호소자, 아모텍사)를 리플로우 솔더링 장치(BK-350S)를 이용하여 전기적으로 접합하여 기능성 컨택터를 제조하였다. 이 후, 융점이 199℃이고, Sn50Pb50을 포함하는 제 1 도전성 접합부재를 리플로우 솔더링 장치(BK-350S)를 이용하여 기능성 컨택터를 기판 상에 고정시킨 회로부품을 제조하였다.
[실시예 2 내지 6]
실시예 1과 동일하게 제조하여 실시하되, 제1도전성 접합부재와 제2도전성 접합부재의 융점과 재료를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 회로부품을 제조하였다.
[비교예 1 및 2]
실시예 1과 동일하게 제조하여 실시하되, 제1도전성 접합부재와 제2도전성 접합부재의 융점과 재료를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 회로부품을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 및 비교예에서 제조된 회로부품에 대해 하기의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
1. 제2도전성 접합부재로 인한 오염정도
기판에 고정된 기능성 컨택터에 대하여 제2도전성 접합부재의 오염정도를 육안으로 확인하여, 제2도전성 접합부재의 용융으로 인한 오염정도를 평가하였다. 평가결과 비교예 1에서의 제2도전성 접합부재로 인한 오염면적을 100으로 기준하여 실시예 및 다른 비교예에서의 제2도전성 접합부재로 인한 오염면적을 0~100의 상대적인 수치로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 오염정도가 0이라는 것은 번짐이 없음을 의미한다.
2. 도전성 탄성부의 틀어진 정도
기판에 고정된 기능성 컨택터에 대하여 기능소자 상면에 접속된 도전성 탄성의 틀어진 정도를 육안으로 확인하여, 제2도전성 접합부재의 용융으로 인한 도전성 탄성부의 틀어진 정도를 평가하였다. 평가결과 비교예 1에서 제조된 회로부품의 도전성 탄성부의 틀어진 각도를 100으로 기준하여 실시예 및 다른 비교예에서의 제2도전성 접합부재의 용융으로 인한 도전성 탄성부의 틀어진 각도를 0~100의 상대적인 수치로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 틀어진 정도가 0이라는 것은 틀어지지 않았음을 의미한다.
구분 제 1 도전성 접합부재 제 2 도전성 접합부재 융점차이(℃) 제 2 도전성 접합부재의 오염 정도 도전성 탄성부의 틀어짐 정도
재료 융점(℃) 재료 융점(℃)
실시예1 Sn63Pb37 183 Sn50Pb50 199 16 12 14
실시예2 Sn63Pb37 183 Sn40Pb60 210 27 11 13
실시예3 Sn63Pb37 183 Sn30Pb70 218 35 2 0
실시예4 Sn96.5Ag3Cu0.5 219 Sn99.25Cu0.75 229 10 16 15
실시예5 Sn96.5Ag3Cu0.5 219 Sn95Sb5 241 22 13 13
실시예6 Sn96.5Ag3Cu0.5 219 Sn90Sb10 250 31 1 0
비교예1 Sn63Pb37 183 Sn63Pb37 183 0 100 100
비교예2 Sn96.5Ag3Cu0.5 219 Sn96.5Ag3Cu0.5 219 0 98 97
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1은 Pb를 재료로 포함하는 접합부재에 관한 것이고 실시예 4 내지 6 및 비교예 2는 Pb를 포함하지 않는 접합부재에 관한 것이다.
먼저 실시예 1 내지 6과 비교예들을 참조하면, 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 동일한 비교예 1과 2의 경우 제1도전성 접합부재(140)의 융점보다 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 높게 설정된 실시예 1 내지 6에 비해 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120")를 전기적으로 접합시키는 제2도전성 접합부재(130)의 오염정도와 도전성 탄성부(110)의 틀어짐 정도가 현저히 크게 판별된 것을 알 수 있다. 즉 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120")를 1차 솔더링에 의해 접합한 후, 상기 도전성 탄성부(110)를 적층한 기능소자(120")를 2차 솔더링에 의해 기판(150)에 접합하는 2차 솔더링에서 발생하는 열 및/또는 압력에 의해 상기 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120")를 전기적으로 접합시키는 제2도전성 접합부재(130)가 부분적으로 변성이 되거나 용융되어 틀어질 수 있다. 따라서 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점을 동일하게 설정하여 제조한 비교예들의 경우 기능성 컨택터(500)의 접착성 및 신뢰성 등이 저하하고 전기적 불량이 발생할 수 있다.
다음으로 실시예 1 내지 3을 참조하면, 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점 차이가 각각 16℃, 27℃로 설정한 실시예 1 및 2 와 대비하여 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점 차이 35℃로 본 발명의 수치 범위인 30℃를 초과하도록 설정한 실시예 3의 경우, 제2도전성 접합부재(130)의 오염정도와 도전성 탄성부(110)의 틀어짐 정도가 현저히 감소한 것을 알 수 있다. 즉 제1도전성 접합부재(140)의 융점보다 제2도전성 접합부재(130)의 융점이 높게 설정된 경우, 2차 솔더링에서 발생하는 열 및/또는 압력에 의해 제2도전성 접합부재(130)가 상대적으로 적게 변성됨을 알 수 있고 특히, 실시예 3을 통해 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점의 차이가 30℃를 초과할 경우 제2도전성 접합부재(130)의 변성을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
마찬가지로 Pb를 포함하지 않은 실시예 4 내지 6을 통해서도 제1도전성 접합부재(140)의 융점과 제2도전성 접합부재(130)의 융점의 차이가 30℃를 초과할 경우 제2도전성 접합부재(130)의 오염정도와 도전성 탄성부(110)의 틀어짐 정도를 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같은 기능성 컨택터는 휴대용 전자장치에서, 인체 접촉가능한 전도체(12)와 회로기판(14) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 기능성 컨택터는 회로기판(14)의 실장용 패드 상에 실장될 수 있다.
이와 같은 배치에 의해, 상기 휴대용 전자장치는 전도체를 통한 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및
    상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 제1전극, 상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 제2전극, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 유전체를 포함하는 기능소자;를 포함하는 기능성 컨택터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능소자는 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 큰 기능성 컨택터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 탄성부는 도전성 접착층 또는 솔더를 통하여 상기 기능소자의 상기 제2전극상에 적층되는 기능성 컨택터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기능소자는 상측에 홈부가 구비되고,
    상기 제2전극은 상기 홈부 바닥면에 형성되며,
    상기 도전성 탄성부는 상기 도전성 접착층 또는 상기 솔더에 의해 상기 홈부 내에 위치 고정되는 기능성 컨택터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체는 세라믹재료로 이루어지며,
    상기 세라믹재료는 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함하는 금속계 산화 화합물이거나,
    소성세라믹 또는 페라이트이거나,
    ZnO 계열의 바리스터 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나를 포함하는 기능성 컨택터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 탄성부는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드, 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체 중 어느 하나인 기능성 컨택터.
  7. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하고, 하면에 실장용 전극이 구비된 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및
    상기 실장용 전극의 하측에 형성되는 유전체 및 상기 유전체 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 외부전극을 포함하는 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터.
  8. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부의 하면에 구비된 내부전극;
    상기 내부전극의 하측에 형성되는 유전체; 및
    상기 유전체 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판에 실장되는 외부전극;을 포함하는 기능성 컨택터.
  9. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및
    상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 내부전극, 및 상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체를 포함하는 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터.
  10. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하며, 하면에 실장용 전극이 구비된 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및
    상기 실장용 전극의 하측에 형성되는 유전체로 이루어진 기능부;를 포함하는 기능성 컨택터.
  11. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부의 하면에 구비되는 내부전극; 및
    상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체;를 포함하는 기능성 컨택터.
  12. 기판상에 제1도전성 접합부재를 통해 고정되어 전기적으로 연결되는 기능성 컨택터에 있어서,
    상기 기능성 컨택터는,
    제1전극 및 제2전극을 포함하며, 상기 제1전극이 상기 제1도전성 접합부재와 맞닿는 기능소자;
    상기 기능소자의 상부에 배치되는 도전성 탄성부; 및
    상기 도전성 탄성부와 기능소자를 고정하고 전기적으로 연결시키기 위하여 상기 도전성 탄성부와 기능소자 사이 또는 상기 도전성 탄성부와 제2전극 사이 개재되는 제2도전성 접합부재; 를 구비하고,
    상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 기능성 컨택터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1도전성 접합부재 및 제2도전성 접합부재는 서로 다른 재질로 이루어진 기능성 컨택터.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기능소자는 상기 전자장치의 기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전 방지 기능, 상기 도전성 케이스로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 바이패스 기능, 및 상기 도전성 케이스로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 기능성 컨택터.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 도전성 탄성부는 갈바닉 부식을 감소시키도록 상기 전도체에 선접촉 또는 점접촉되는 기능성 컨택터.
  16. 인체 접촉가능한 전도체;
    회로기판의 부품 실장용 패드; 및
    상기 실장용 패드 상에 실장되며, 상기 전도체에 전기적으로 직렬 연결되는 청구항 1항 내지 15항 중 어느 한 항의 기능성 컨택터를 포함하는 휴대용 전자장치.
  17. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 도전성 탄성부; 및
    상기 도전성 탄성부의 하측에 전기적으로 연결되는 내부전극, 및 상기 내부전극의 하측에 형성되어 상기 전자장치의 회로기판 상에 실장되는 유전체를 포함하는 기능부; 및
    상기 회로기판 상에 구비되어 상기 기능부가 실장되는 도전성 패드;를 포함하는 기능성 컨택터 결합체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 내부전극과 상기 회로기판의 도전성 패드 사이의 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 큰 기능성 컨택터 결합체.
  19. 기능소자;
    상기 기능소자의 상부에 배치되는 도전성 탄성부; 및
    상기 도전성 탄성부와 기능소자 사이에 개재되는 제2도전성 접합부재; 를 구비하고,
    상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 기능성 컨택터.
  20. 기판;
    상기 기판상에 배치되는 기능성 컨택터; 및
    상기 기판상에 기능성 컨택터를 고정시키고 전기적으로 연결시키는 제1도전성 접합부재; 를 포함하고,
    상기 기능성 컨택터는 기능소자, 상기 기능소자 상부에 배치되는 도전성 탄성부 및 상기 도전성 탄성부를 상기 기능소자에 고정시키고 전기적으로 연결시키는 하는 제2도전성 접합부재를 포함하며,
    상기 제2도전성 접합부재의 융점은 상기 제1도전성 접합부재의 융점보다 높은 기능성 컨택터를 포함하는 기능성 회로부품.
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