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KR100387910B1 - 부동 가이드 커넥터 및 방법 - Google Patents

부동 가이드 커넥터 및 방법 Download PDF

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KR100387910B1
KR100387910B1 KR10-1999-7009352A KR19997009352A KR100387910B1 KR 100387910 B1 KR100387910 B1 KR 100387910B1 KR 19997009352 A KR19997009352 A KR 19997009352A KR 100387910 B1 KR100387910 B1 KR 100387910B1
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에릭슨 인크.
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Abstract

사용자 접근가능한 커넥터는 외부 하우징에 부합되도록 형상화된 접점 지지 프레임과, PCB 장치를 접촉시키기 위해서 접점 지지 프레임에 부착되는 스프링 접점, 및 접점 지지 프레임에 부착되며 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 가이드 핀을 포함한다. 외부 하우징에 고정될 때, 커넥터는 소정 거리 만큼 측방향으로 이동가능하다. PCB 장치는 커넥터의 가이드 핀을 수납하도록 형상화된 가이드 슬롯을 구비하고 있다. 외부 하우징을 PCB와 정합할 때, 가이드 핀의 테이핑된 면이 커넥터를 측방향으로 이동시켜서 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 적절히 정렬시킨다. 가이드 핀이 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖고 가이드 슬롯도 PCB 접점 패드와 유사한 고정 위치 관계를 갖기 때문에, 가이드 핀을 PCB 가이드 슬롯에 삽입할 때 스프링 접점은 PCB 접점 패드와 정확하게 정렬된다.

Description

부동 가이드 커넥터 및 방법{FLOATING GUIDED CONNECTOR AND METHOD}
전자 장치에, 특히 셀룰러 폰에 장치로의 전기 접촉 및 고객의 접근 둘다를 필요로하는 장치 외부 하우징에 장착되는 커넥터가 있다. 유럽 특허 출원 제 0 743 717호에 SIM(subscriber identification module) 카드 커넥터가 개시되어 있다. PCB로의 접속은, 안정되고 정확한 전기적 접촉을 보장하고 커넥터의 단락을 방지하기 위하여 신뢰성 있게 실행되어야 한다. 이 접촉은 또한 귀중한 PCB 면적을 최소로 사용하면서 효과적인 비용 및 대량 생산에 적합한 방식으로 실행되어야 한다. 이 문제의 복잡성은 장치 하우징의 절반에 단단히 장착되는 PCB 및 장치 하우징의 다른 절반에 고정되는 커넥터를 포함하고 있는 장치에 관련된 누적 허용 오차에 따라서 증가한다.
전자 장치에 이러한 커넥터를 배치하는 몇 가지의 공지된 방법이 있다. 한 방법은 커넥터를 직접 PCB 장치에 납땜하는 것이다. 이러한 접속으로 인해, PCB와 외부 표면의 관계가 중요하다. 커넥터가 사용자에 의해 접근가능하여야 하기 때문에, PCB 표면은 장치의 외부 표면에 상당히 근접해야만 한다. 또한 이러한 구성으로 인해, 많은 양의 귀중한 PCB 공간이 점유된다.
다른 구성에서는, 커넥터를 내부 프레임 또는 실드(shield)에 장착시키고 커넥터를 PCB에 다시 케이블 연결한다. 케이블 연결은 가요성 케이블이나 별개의 와이어중 하나로 이루어진다. 그러나, 이러한 구성에서는, 케이블 자체와 PCB상의 호환가능한 접속을 위한 추가적인 비용을 수반한다. 또한 이러한 구성은 조립하는 것이 어렵다.
또다른 구성에서는, 커넥터는 외부 하우징내로 장착되고 PCB 장치에 접촉시키는 스프링 핑거(spring finger) 또는 접점을 포함한다. 이러한 해법은 통상적으로 사용 가능한(예를 들어 축전지 뒷편) 영역에서 PCB 위에 장착되어 효율적이며, 따라서 귀중한 PCB 공간을 점유하지는 않는다. 또한, 스프링 접점이 PCB상의 접촉 패드(pad)에 직접적으로 전기적 접속을 하기 때문에, 케이블에 대한 추가 비용 또는 케이블에 부착하기 위한 PCB상의 적절한 커넥터에 대한 추가 비용은 없다. 더욱이, 이 장치는 "블라인드 메이트(blind mate)"상태로서 조립할 수 있어, 제조 비용을 절감시킨다.
그러나, 이 구성에서는 허용오차에 관한 문제가 발생한다. 하우징의 절반에 단단히 장착된 커넥터가 하우징의 다른 절반에 단단히 장착되는 PCB 장치에 항상 신뢰성 있게 접촉시키킨다고 보장하기는 어렵다. 물론, 허용오차 문제를 극복하는 하나의 방법은 접점을 멀리 이격시키도록 부품을 보다 크게하고 PCB상의 패드를 보다 크게 하는 것이다. 그러나, 이러한 설계는 소형화 목적과 상반된다.
본 발명은 전자 장치의 외부 하우징에 장착된 부품에 관한 것으로서, 특히 인쇄 회로 기판(PCB) 장치와 맞물릴 수 있으며 가이드 핀(guide pin)에 의해 정렬되는 사용자 접근가능한 커넥터에 관한 것이다.
도 1은 장치 하우징의 커넥터 절반의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 커넥터를 수납하는 PCB 장치의 사시도.
따라서, 본 발명의 목적은 크기를 컴팩트하게 유지하면서 종래 구성에 관련한 결점을 극복하는 커넥터 구성을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 구성에서는 하우징의 절반에 단단히 장착된 커넥터 대신에, 커넥터가 측방향으로 "부동(floating)"할 수 있도록 하는 방식으로 장착된다. 커넥터는 또한 자신의 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 가이드 핀이 구비된다. 정합하는 PCB는 PCB 접점 패드와 고정 위치 관계를 갖는 가이드 슬롯(guide slot)을 포함한다. 하우징의 절반이 조립될 때, 커넥터상의 가이드 핀은 PCB상의 가이드 슬롯과 맞물리고, 커넥터가 측방향으로 이동하여 스프링 접점은 PCB 접점 패드와 정렬되도록 한다. 스프링 접점을 접속하여야 될 부품의 특징부와 함께 직접 커넥터상에 배치함으로써 추가적인 조립 허용오차를 배제하게 된다. 이와 같은 구성은 제조상 비용이 절감되고, 커넥터와 PCB간에 정확한 접촉을 제공하며, 허용오차의 누적과 관련된 문제점을 피하면서 PCB 사용 면적을 최소화 한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 목적은 전자 장치의 외부 하우징에 장착가능한 사용자가 접근가능한 커넥터를 제공함으로써 성취된다. 이 커넥터는 외부 하우징내에 부합되도록 형상화된 접점 지지 프레임과, PCB 장치에 접속하기 위하여 접점 지지 프레임에 부착된 스프링 접점과, 접점 지지 프레임에 부착되고 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 가이드 핀을 포함한다. 접점 지지 프레임은 외부 하우징에 대해 측방향으로 이동가능하게 구성되고, 가이드 핀은 접점 지지 프레임을 측방향으로 안내하여 PCB 장치와 정렬시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치의 부품을 수납한 하우징과, 하우징내에 배치되고 하나이상의 접점 패드를 포함한 PCB, 및 하나의 커넥터를 포함하는 전자 장치가 제공된다. 이 구성에서, 커넥터는 하우징에 고정된 접점 지지 프레임과, 접점 지지 프레임에 부착되어 PCB와 결합되는 스프링 접점, 및 접점 지지 프레임에 부착되고 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 가이드 핀을 포함한다. 접점 지지 프레임은 외부 하우징에 관해 측방향으로 이동가능하게 구성되고, 가이드 핀은 접점 지지 프레임을 측방향으로 안내하여 PCB 장치와 정렬시킨다.하우징은 바람직하게는 자신안에 형성되는 세로방향의 고정 구조물을 포함하는데, 이 구조물은 접점 지지 프레임을 수납하여 세로방향의 이동에 대항하여 지지 프레임을 고정시킨다. 이 하우징은 또한 그 내에 형성되는 측면 멈춤부를 포함하는데, 이 멈춤부는 접점 지지 프레임의 세로방향 면에 인접하여 배치되고 접점 지지 프레임의 폭보다 넓게 소정 거리 이격되어 있다. 세로방향 고정 구조물은 바람직하게는 접점 지지 프레임의 제1 측면에 인접하여 배치된 적어도 하나의 고정 포스트(seuring post) 및 접점 지지 프레임의 제2 측면에 인접하여 배치된 내벽을 포함한다. 추가로 접점 지지 프레임을 고정하기 위하여 내벽에 언더컷(undercut) 또는 탭(tab) 부재가 부착될 수 있다. 이 구성에서, PCB는 바람직하게 가이드 핀을 수납하는 크기의 가이드 슬롯을 포함하는데, 이 가이드 슬롯은 접점 패드와 고정 위치 관계를 갖는다. 이 가이드 핀은 가이드 슬롯 맞물림 단부(engaging end)에서 테이퍼부(tapered portion)을 포함한다. 이에 관련해서, 테이퍼부는 바람직하게는 커넥터를 PCB에 부착할 때에 스프링 접점과 PCB 패드를 정렬시키는 가이드 면을 포함한다.
본 발명의 또다른 양상을 따르면, 전자 장치에서 커넥터를 고정시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 (가) 커넥터를 커넥터측 하우징에 부착하는 단계와, (나) 커넥터측 하우징내에서 소정양의 측방향 이동을 허용하면서 커넥터의 세로방향 이동을 실질적으로 방지하는 단계, 및 (다) 가이드 핀을 사용하여 커넥터측 하우징내의 커넥터의 스프링 접점을 PCB측 하우징내의 PCB의 PCB 접점 패드와 정렬시키는 단계를 포함한다.본 발명의 이들 및 그외 다른 양상이 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
이하의 상세한 설명에서, 커넥터의 구성과 방법을 셀룰러 폰에 적용하는 것과 관련하여 설명한다. 그러나, 이에 관련해서 당업자는 본 발명을 따른 요지와 다른 출원을 고려할 수 있는 점에 주의 해야되며, 본 발명은 설명하고 나타내는 출원에 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 커넥터(10)는 접점 지지 프레임(12)과, 접점 지지 프레임(12)에 부착된 다수의 스프링 접점과, 접점 지지 프레임(12)에 부착된 가이드 핀(16)을 포함한다. 이 가이드 핀(16)은 스프링 접점(14)과 고정 위치 관계를 갖는다. 바람직한 구성에서, 가이드 핀(16)은 접점 지지 프레임(12)과 일체로 형성되어, 이 접점 지지 프레임 및 가이드 핀이 단일의 단계 작업으로 성형되도록 한다. 스프링 접점(14)은 바람직하게는 통상적인 열 스테이킹(heat staking) 작업을 이용하여 커넥터(10)에 부착된다.
본 발명에 따른 커넥터(10)를 포함하는 셀룰러 폰과 같은 전자 장치는 커넥터(10)를 고정하는 커넥터 측면 하우징(22)을 포함하는데, 즉 PCB 장치(26)를 고정하는 PCB 측면 하우징(24)과 정합될 수 있다. 하우징 측면(22, 24)은 예를 들어 정합 리지(mating ridge)(28) 및/또는 연결 개구를 사용하여 어떤 공지된 방법으로 정합될 수 있다.상술된 바와 같이, 하우징 측면(22, 24)과 정합할 때, 커넥터(10)의 스프링 접점(14)과 PCB(26)의 접점 패드(30)간에 정확한 전기적 접속이 이루어 지도록 장치를 적절하게 동작시키는 것이 필수적이다. 스프링 접점(14)을 PCB 접점 패드(30)와 정확히 정렬시키기 위해서, 본 발명에 따른 커넥터(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 커넥터 측면 하우징(22)에 고정된다. 한 쌍의 고정 포스트 또는 스냅(32)은 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 고정된다. 하우징(22)은 또한 그내에 형성된 내벽(36)을 포함하는데, 이 내벽은 고정 포스트(32)로부터 세로방향으로 이격되고 자신에 부착된 언더컷 또는 탭 부재(38)를 포함한다. 고정 포스트(32)와 언더컷 또는 탭 부재(38)는 커넥터(10)의 삽입을 용이하게 하기 위해서 자신의 상부에 테이핑된 표면을 포함한다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)은 세로방향(Y 방향)으로 커넥터(10)의 세로 길이 ℓ에 상응하는 거리만큼 이격되어 있다. 삽입 시에, 커넥터(10)는, 커넥터(10)의 삽입이 허용되도록 상부 테이핑된 표면을 경유하여 고정 포스트(32)를 편향시킨다. 삽입되면, 커넥터(10)는 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 고정된 한 쌍의 지지대(40)위에 놓여지고, 고정 포스트(32)와 내벽(16)은 접점 지지 프레임(12)의 대향 측면에 인접하여 배치된다. 고정 포스트(32)와 언더컷(38)은 커넥터(10)가 Z 방향으로 이동하는 것을 방지하는 턱으로써 정의된다. 고정 포스트(32), 언더컷(38) 및 내벽(36)은 커넥터(10)가 세로방향(Y 방향)으로 이동하는 것을 실질적으로 방지하는 세로방향 고정 구조물로써 정의된다.
커넥터(10)의 대향 세로방향 면에 배치된 한 쌍의 측면 멈춤부(42)는 또한 커넥터 측면 하우징(22)의 내면(34)에 부착되어 있다. 측면 멈춤부(42)는 접점 지지 프레임(12)의 폭 W보다 넓게 소정 거리 이격되어 있다. 이러한 방법으로, 커넥터(10)는 측면 멈춤부에 의해서 한정되는 거리에 걸쳐서 측방향(X방향에 따름)으로 이동이 가능하다. 바람직한 실시예에서, 측면 멈춤부(42)는 접점 지지 프레임(12)의 폭 W보다 약 1mm 넓게 이격되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 장치의 PCB(26)는 그 내에서 가이드 핀(16)을 수납하는 크기의 가이드 슬롯 또는 구멍(44)을 구비하고 있다. 가이드 슬롯(44)은 PCB 접점 패드(30)와 고정 위치 관계를 갖는데, 이 관계는 가이드 핀(16)과 스프링 접점(14)간의 관계에 상응한다.
가이드 핀(16)은 가이드 면(46)을 포함하는 가이드 슬롯 맞물림 단부에서 테이퍼부를 갖는다. 커넥터 측면 하우징(22)과 PCB 측면 하우징(24)을 정합할 때, 만일 커넥터(10)의 스프링 접점(14)과 PCB(26)의 접점 패드(30)가 적절하게 정렬되지 않으면, 가이드 핀(16)의 가이드 면(46)이 가이드 슬롯(44)과 맞물려 커넥터(10)를 측방향(X 방향을 따름)으로 이동시킴으로써 스프링 접점(14)을 접점 패드(30)와 정렬시킨다. 가이드 핀(16)이 가이드 슬롯(44)내로 완전히 삽입되었을 때, 즉 하우징(22, 24)이 완전히 정합되었을 때, 가이드 핀(16)과 스프링 접점(14)간의 고정 위치 관계와 가이드 슬롯(44)과 접점 패드(30)간의 고정 위치 관계 때문에, 스프링 접점(14)은 접점 패드(30)와 정확하게 정렬된다.
본 발명에 따른 구조의 장점에 의해서, 커넥터 접점 부재 및 PCB 접점 패드간의 정렬 및 전기적 접촉을 보장 하면서 허용오차 누적에 관련된 어려움이 제거될 수 있다. 커넥터는 커넥터 측면 하우징내에 고정될 때에 측방향으로 이동가능하므로, PCB내의 가이드 슬롯과 맞물리는 테이핑된 가이드 핀은 스프링 접점을 PCB 접점 패드와 정렬시키는 역활을 한다. 더구나, 커넥터는 간단하고 제조 비용도 저렴하다.
본 발명이 가장 실용적이고 바람직한 실시예라고 간주되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 반대로, 첨부된 특허 청구의 정신 및 범위내에 포함되는 각종 변형 실시예 및 등가의 장치를 포함한다는 것을 이해하여야 된다.

Claims (19)

  1. 전자 장치의 외부 하우징에 장착가능한 사용자 접근가능한 부품에 있어서,
    외부 하우징에 부합되도록 형상화되며, 상기 외부 하우징에 대해 측방향으로 이동가능하게 구성되는 접점 지지 프레임(12)과,
    PCB 장치에 접촉하기 위하여 상기 접점 지지 프레임에 부착되는 스프링 접점(14) 및,
    상기 접점 지지 프레임에 부착되며, 상기 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖고 상기 접점 지지 프레임을 측방향으로 안내하여 PCB 장치와 정렬시키는 가이드 핀(16)을 포함하는 사용자 접근가능한 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 프레임(12)에 부착되는 다수의 스프링 접점(14)을 포함하고, 상기가이드 핀(16)은 상기 다수의 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 사용자 접근가능한 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 핀(16)은 상기 접점 지지 프레임(12)과 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 사용자 접근가능한 부품.
  4. 장치 부품을 둘러쌓는 하우징(22, 24)과,
    상기 하우징내에 배치되고 하나이상의 접점 패드(30)를 포함하는 PCB(26), 및
    커넥터(10)를 포함하는데,
    상기 커넥터는 :
    상기 하우징에 고정되며, 상기 하우징에 대해 측방향으로 이동가능하게 구성되는 상기 접점 지지 프레임(12)과,
    상기 접점 지지 프레임에 부착되고 상기 PCB와 결합되는 스프링 접점(14), 및
    상기 접점 지지 프레임에 부착되며, 상기 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖고 상기 접점 프레임을 측방향으로 안내하여 상기 PCB와 정렬시키는 가이드 핀(16)을 포함하는 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징(22, 24)은 그 내에 형성된 세로방향의 고정 구조물(32, 36, 38)을 포함하고, 상기 세로방향 고정 구조물은 상기 접점 지지 프레임(12)을 수납하고 세로방향 이동에 대항하여 상기 지지 프레임을 고정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하우징은 그 내에 형성되는 측면 멈춤부(42)를 포함하고, 상기 측면 멈춤부는 상기 접점 지지 프레임(12)의 세로방향 측면에 인접하여 배치되어 상기 접점 지지 프레임(12)의 폭 보다 넓게 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세로방향 고정 구조물은 상기 접점 지지 프레임의 제1 측면에 인접하여 배치되는 하나이상의 고정 포스트(32) 및 상기 접점 지지 프레임의 제2 측면에 인접하여 배치되는 내벽(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세로방향 고정 구조물은 내벽(36)에 부착되는 탭 부재(38)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 소정 거리는 약 1mm 인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징은 그 내에 형성되는 측면 멈춤부(42)를 포함하고, 상기 측면 멈춤부는 상기 접점 지지 프레임(12)의 세로방향 측면에 인접하여 배치되고 상기 접점 지지 프레임의 폭 보다 넓게 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소정 거리는 약 1mm 인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 PCB(26)는 상기 가이드 핀(16)을 수납할 수 있는 크기의 가이드 슬롯(44)을 포함하고, 상기 가이드 슬롯은 하나이상의 접점 패드(30)와 고정 위치 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가이드 핀(16)은 가이드 슬롯 맞물림 단부에서 테이퍼부(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 테이퍼부는 가이드 면(46)을 포함하고, 상기 가이드 면은 상기 커넥터(10)를 상기 PCB(26)에 부착할 때 상기 스프링 접점(14)과 상기 PCB 접점 패드(30)를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  15. 장치 부품을 둘러쌓는 PCB측 하우징 및 커넥터측 하우징과, 상기 PCB측 하우징내에 배치되고 하나이상의 접점 패드를 포함하는 PCB를 갖는 전자 장치내에서 커 넥터를 고정시키는 방법으로서, 상기 커넥터는 접점 지지 프레임과, 상기 접점 지지 프레임에 부착되고 PCB와 결합되는 스프링 접점, 및 상기 접점 지지 프레임에 부착되어 스프링 접점과 고정 위치 관계를 갖는 가이드 핀을 포함하는, 전자 장치내에서 커텍터 고정 방법에 있어서,
    (가) 상기 커넥터(10)를 커넥터측 하우징(22)에 부착하는 단계와,
    (나) 상기 커넥터측 하우징내에서 소정양의 측방향 이동을 허용하면서 상기 커넥터의 세로방향 이동을 실질적으로 방지하는 단계 및,
    (다) 가이드 핀(16)을 사용하여, 상기 커넥터측 하우징내의 커넥터의 스프링 접점(14)을 상기 커넥터를 측방향으로 안내하여 상기 PCB측 하우징내의 PCB의 PCB 접점 패드(30)와 정렬시키는 단계를 포함하는 전자 장치내에서 커넥터 고정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정 양은 약 1mm인 것을 특징으로 하는 전자 장치내에서 커넥터 고정 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 PCB는 가이드 핀(16)을 수납할 수 있는 크기의 가이드 슬롯(44)을 포함하고, 상기 가이드 슬롯은 상기 하나이상의 접점 패드(30)와 고정 위치 관계를 가지며, 상기 단계(다)는 가이드 핀을 가이드 슬롯속에 삽입함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치내에서 커넥터 고정 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 PCB는 가이드 핀(16)을 수납할 수 있는 크기의 가이드 슬롯(44)을 포함하고, 상기 가이드 핀은 가이드 슬롯 맞물림 단부에서 가이드 면(46)을 가진 테이퍼부를 포함하며, 상기 단계(다)는 상기 가이드 핀을 가이드 면을 지닌 가이드 슬롯내로 안내함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치내에서 커넥터 고정 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 단계(다)는 상기 커넥터를 측방향으로 이동시킴으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치내에서 커넥터 고정 방법.
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