KR200227957Y1 - 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차등에 사용되는 정션박스에 관한 것이며, 더 상세히는 복수의 기판간의 회로연결을 위해 연결단자를 사용하여 세퍼레이터나 스페이서등의 구성부품을 생략할 수 있게 하며 공정을 단축 자동화하고 전기적·기계적 성능을 향상시키는 동시에 자동차 장착시 정션박스의 체적(두께)을 최소화 하기 위해 기판 상에 접속단자를 사용하여 퓨즈 및 릴레이 등의 장착 높이를 줄일 수 있는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스에 관한 것이다.

Description

연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스{A printed circuit board stacked junction box having connecting terminal}

본 고안은 자동차등에 사용되는 정션박스에 관한 것이며, 더 상세히는 복수의 기판간의 회로연결을 위해 연결단자를 사용하여 세퍼레이터나 스페이서등의 구성부품을 생략할 수 있게 하며 공정을 단축 자동화하고 전기적·기계적 성능을 향상시키는 동시에 자동차 장착시 정션박스의 체적(두께)을 최소화 하기 위해 기판 상에 접속단자를 사용하여 퓨즈 및 릴레이 등의 장착 높이를 줄일 수 있는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스(이하 정션박스라 함)에 관한 것이다.

자동차등에 사용되는 정션박스는 도3 및 도4에서 보는 바와 같이 복수로 적층 조립된 기판(4, 7)과 외부 전도체와의 절연, 기판의 보호, 정션박스와 외부 전장 시스템과의 연결을 위한 플라스틱 하우징(1, 9)과 기판 상에 납땜 설치되는 탭(11), 리셉(6), 접속단자(5)류와 복수의 기판을 전기적, 기계적으로 연결할 수 있는 연결단자(8)와 전장 디바이스(2, 3 - 퓨즈, 릴레이, 다이오드 등)로 구성된다.

상기 기판의 최소 1측면 선상에 도금홀(10)이 나열되고 기판 외곽 크기가 같은 복수(통상적으로 2매)의 기판을 전기적으로 연결하기 위하여 봉형의 핀(8')을 사용하였으며 기계적인 가조립을 위해 절연판인 세퍼레이터(14) 혹은 스페이서(13)를 사용하였다. 이 기술은 복수의 기판에 대한 전기적, 기계적 연결을 단순화하는 기술적 성과가 인정되나 다음과 같은 문제점이 있었다.

이러한 종래의 정션박스는 봉형 핀(8')을 사용하므로 복수 기판을 적층한 후 봉형 핀(8')을 적층된 기판 측면의 최소 2개 이상의 관통홀(10)로 동시 삽입할 경우 적층된 기판 사이의 절연 거리(도5의 't')를 강제적으로 확보할 방법이 없으므로 양쪽 가장자리에 리브(14’)를 형성한(도5참조) 세퍼레이터(14) 혹은 스페이서(13)와 (세퍼레이터는 기판의 측면을 따라 절연 공간을 동일하게 확보하는 연속적인 부품이나 스페이서는 기판의 보통 가장자리에 위치하며 기판 사이즈가 큰 경우 필요에 따라 기판의 중앙에 1~2개가 위치하는 불연속 부품임) 같은 부수적인 부품이 추가로 필요하므로 자재비가 증가하였다.

세퍼레이터(14)와 스페이서(13)는 동일 기능의 부품임을 감안할 때 기능 대비 가격이 비싼 세퍼레이터(14)는 사장되는 추세이다.

이런 이유로 스페이서(13)를 기판간 적층에 따른 절연 공간(도5의 t) 확보용으로 사용할 경우 기판 측면의 관통홀(10)에 봉형 핀(8')을 압입할 때 스페이서(13)와 스페이서(13)의 중간 부분은 도6a에서 B가 A보다 작은 것처럼 필요한 절연 공간이 확보되지 않을 수 있다.

또한 추가된 부품 세퍼리이터(14) 혹은 스페이서(13)를 기판 상에 조립하는 작업은 자동화가 불가능하거나 작업 방법에 비하여 자동화 비용이 많이 들어 수동조립이 불가피하였고 이로 인해 인건비가 상승되었다.

또한 종래의 기술에서 복수의 기판을 조립하는 공정은 기판(4, 7)을 세퍼레이터(14) 및 스페이서(13)를 사용하여 가조립한 후 복수의 기판 최소 1측면의 동일 좌표상에 가공된 도금홀(10)에 봉형 핀(8')을 관통시키는 방법으로 복수 기판 사이의 전기적인 연결을 구현하는 구조이며, 봉형 핀(8')은 표면에 스토퍼(단)가 없는 매끄러운 구조이다.

스토퍼가 없음으로 인해 복수 기판(4, 7)의 도금홀(10)을 관통하여 삽입되어야하는 봉형 핀(8')이 도금홀(10)의 치수 정확도에 따라 삽입이 되지 않거나 삽입된 봉형 핀(8')이 빠지는 등 불량요인이 있었다.

이러한 불량은 후공정인 납땜 공정에 치명적인 불량이며 생산성 저하 및 자재로스를 가중시키는 요인이 되었다.

또한 기존 기술은 복수의 기판(4, 7)을 전기적으로 연결하는 봉형 핀(8')의 삽입 위치가 기판둘레의 가장자리 연변으로 제한되어 기판(4)과 기판(7)사이의 통전회로가 많을 경우 통전회로 확보를 위해 기판의 사이즈가 커지는 단점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 정션박스가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 독특한 형상의 연결단자를 사용하여 부품과 공정수를 줄이며 자동화가 가능하며, 전기,기계적 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 정션박스의 제공을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 전체적인 크기를 더욱 줄일 수 있는 정션박스를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 스토퍼가 형성된 연결단자를 사용하여 기판간의 전기적 회로를 형성하면서 기판간의 전기적 절연공간을 확보할 수 있도록 하며, 리셉 단자를 사용하여 디바이스의 탭이 상부의 기판을 관통하여 하부의 기판에 직접 접속될수 있도록 하여 디바이스의 장착높이를 줄일 수 있도록 한 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 의한 정션박스 분해 사시도

도2는 본 고안에 의한 기판 분해 사시도

도3은 기존 기술에 의한 정션박스 분해 사시도

도4는 기존 기술에 의한 기판 분해 사시도

도5는 기존 기술에 의한 기판간 절연거리 확보 개념도

도6a는 종래고안의 기판간의 절연구조 상태도.

도6b는 본 고안의 절연거리 확보 개념도.

도7a는 종래 고안의 디바이스 장착 구조도.

도7b는 본 고안의 디바이스 장착 구조도.

도8은 본 고안에 의한 기판간 통전회로구성 개념도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 정션박스 어퍼 베이스 2: 릴레이

2a: 릴레이 탭 단자 3: 퓨즈 및 다이오드

4: 기판 조립체 상판(상부 기판) 5: 본 고안의 접속단자

5a: 본 고안의 접속단자 탭 5`: 종래고안의 접속단자

6: 리셉 단자 6`: 리셉단자

7: 기판조립체 하판(하부 기판) 8: 연결단자

8a: 연결단자의 상부 탭 8b: 연결단자 하부 탭

8c,8d: 기판상의 임의의 좌표에 위치한 연결단자

8`: 봉형 핀 9: 정션박스 언더 베이스

10: 관통홀(도금홀) 11: 7의 탭단자

12: 릴레이 탭 단자가 통과하는 기구홀(비 도금홀)

12`: 스페이서가 통과하는 기구홀

13 : 스페이서 14: 세퍼레이터

도1은 본 고안에 따른 정션박스의 분해 사시도이며, 도2는 본 고안에 따른 기판의 분해 사시도이다.

본 고안의 특징적인 기술사상은 기존의 봉형 핀(8’)을 사용하는 대신 기판간의 전기적 회로 연결과 세퍼레이터와 스페이서의 역할 또한 동시에 할 수 있는 연결단자(8)를 사용하는 것이다.

본 고안의 연결단자(8)는 길이방향의 양단은 상부와 하부의 탭(8a,8b)을 형성하고, 기본적으로 길이방향으로 2개의 스토퍼형상을 갖도록 하여 상기 스토퍼부분에 상부의 기판(4)과 하부의 기판(7)이 걸리게 되어 서로 이격된 상태를 유지할 수 있도록 하였다.

이러한 스토퍼의 형성을 위해서 연결단자의 중앙부에 돌출된 돌기를 형성하였다. 상기 돌기의 상하의 단턱이 스토퍼의 역할을 하게 되며, 상기 돌기로 부터 양단이 각각 상하의 탭을 형성하게 된다.

이러한 본 고안의 연결단자의 형상으로 인하여 기판(4)과 기판(7)을 전기적으로 떨어뜨리는 공간을 확보할 수 있고 따라서 세퍼레이터(14) 혹은 스페이서(13)와 같은 추가적인 부품이 정션박스 구성에 불필요하며,

또한 도8에서와 같이 연결단자가 기판의 최소 가장자리 일측면 뿐만 아니라 기판 크기 내의 임의의 위치에(8c,8d) 자동으로 장착될 때 삽입되는 전 부분에 걸쳐 기존 기술의 세퍼레이터(14) 혹은 스페이서(13)의 전기적 절연 공간 확보 기능을 수행함과 동시에 기판(4)과 기판(7)의 전기적 연결기능을 수행하므로 기존 기술에서처럼 봉형 핀(8')의 삽입 압력에 의해 기판이 휘거나 비틀리지 않는다.(도6 참조)

본 고안의 기술은 일반화된 단자 자동삽입기술에 의해 임의의 한쪽 기판의 솔더면(7, 기판의 양면 중 자동 납땜시 납과 직접 접촉하는 면)에 연결단자(8)를 자동 삽입한 후 나머지 기판(4)을 동일 공정에서 자동 조립할 수 있으므로 세퍼레이터(14), 스페이서(13) 조립과 같은 수작업 공정을 배제할 수 있다. 따라서 기존 기술에 비해 공정을 줄이고 수작업 공정을 배제할 수 있으므로 자동화가 가능한 것이다.

본 고안은 복수의 기판(4, 7)을 가조립 후 봉형 핀(8')을 각각의 기판상의 도금홀(10)에 동시에 관통시키지 않고 임의의 한쪽 기판(7)의 솔더면에 연결단자(8)를 선 자동삽입 후 나머지 기판을 연결단자(8)의 2번째 탭(상부탭,8a)에 조립하는 방식이므로 연결단자(8) 자동삽입 위치가 기판(7)의 크기를 넘지 않는 임의의 좌표 상에서 자유로울 수 있다.

종래의 기술은 기판의 콤포넌트면(기판의 양면 중 자동 납땜시 납과 접촉되지 않으며 딥 솔더링용 부품이 실장되는 면)에는 이미 탭(11), 과 리셉(6, 6')이 삽입된 후이므로 봉형 핀(8')의 삽입 위치는 불가능하거나 기판의 측면으로 제한되는 등 자유롭지 못하다. 따라서 기판의 회로를 구현하는 설계 방식과 관련하여 기존 기술이 기판(4)과 기판(7)에서 전기를 통전해야 하는 경우 기판의 측면을 활용할 수 밖에 없는 것이다.

그러나 이에 비하여 본 고안은 기판의 임의의 필요한 위치를 사용할 수 있으므로 회로를 구성하는 패턴(동판)의 길이가 짧아지고 동일한 기판 사이즈 내에서 최적설계가 가능하며 회로자체의 내부저항을 줄일 수 있으므로 전류 도통에 따른 발열을 줄일 수 있게된다.

또한 본 고안은 도8에서 보는 바와 같이 기판(4)에 납땜 고정된 리셉 단자(6)통해 인가된 전류는 기판(4)의 동박 페턴을 통해 흐르는데 또 다른 기판(7)으로 전류를 흘려야 할 경우 기존 기술은 측면의 연결단자(8)만을 통할 수 밖에 없었으나 본 고안은 8c, 8d등 기판상의 임의의 위치를 활용할 수 있으므로 전류의 통전 길이를 줄일 수 있는 것이다.

더불어 본 고안의 연결단자는 같은 종류의 도체가 동일 단면적을 가질 경우 직사각 단면의 연결단자(8)는 단면이 원형이거나 정사각형인 종래의 봉형 핀(8')과 비교하여 열을 공기중으로 방출할 수 있는 표면적이 원형 표면적대비 1.35배, 정사각형 표면적대비 1.2배에 해당하므로 전류 통전 시 발생하는 열을 표면적의 배수에 비례하여 방출할 수 있으므로 정션박스의 전류 통전 효율을 높일 수 있다.

본 고안은 복수의 기판(4, 7)에 대한 조립 편의성을 확보하기 위해 연결단자(8)의 양쪽 탭(8a, 8b)의 치수를 다르게 하거나 각각의 기판(4, 7) 도금홀(10) 치수를 다르게 할 수 있다. 임의의 한쪽 기판(4, 7)에 연결단자(8)를 자동 삽입할 경우 기판의 도금홀(10)과 그 홀에 삽입되는 연결단자(8)의 탭(8a, 8b)은 프레스 피트(press fit) 형식을 취하고 후 공정에서 연결단자(8)의 나머지 탭(8a, 8b)과 삽입되어야 하는 나머지 기판의 도금홀(10)의 치수는 다수의 탭이 다수의 홀에 삽입되는 삽입력의 부담을 고려하여 일부 탭의 치수를 먼저 자삽 되어있는 탭(8a, 8b)의 치수보다 줄이거나 도금홀의 치수를 먼저 탭과 프레스 피트 상태로 고정되어 있는 도금홀(10)의 치수보다 크게 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 연결단자를 사용하는 본 고안의 구성에는 도7b에서와 같은 리셉 단자를 사용하여 부착되는 디바이스의 높이를 낮추어서 정션박스의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 기술을 부가할 수 있다.

이는 정션박스에 디바이스(2, 3 - 퓨즈, 릴레이, 다이오드 등)가 조립될 때 그 조립두께의 경박화를 위하여 도7b와 같이 디바이스(2)의 탭(2a)이 기판을 관통하는 구조로 전기적인 회로를 구현할 수 있는 것을 그 특징으로 한다.

이에 대응하는 도7a와 같은 기존 기술은 릴레이(2) 등과 같은 디바이스(2, 3)를 기판(4) 상에 전기적인 연결을 위해 결합할 때 리셉 단자(5')를 먼저 기판(4) 상에 가공된 관통홀(10)에 삽입하여 납땜 고정한 후 리셉 단자(5')의 접속 구조와 디바이스의 탭(2a) 구조를 암수 결합하였다. 이때 리셉 단자(5')는 디바이스 탭(2a)를 수용할 수 있는 구조와 기판 상의 관통홀(10)에 압입되는 구조를 동시에 가져야 하므로 일정한 길이를 확보하여야 했다.

그러나 본 고안은 상기 기판에는 디바이스의 탭(2a)이 그 중앙으로 압입 관통되며, 상기 기판의 관통홀에 삽입되어 납땜 접촉되어 고정되는 리셉단자(5)를 구비하는 것이다.

상기 디바이스의 탭(2a)은 상기 리셉단자(5)의 접속부에 압입되어 관통하고 상부의 기판(4)을 관통하여 하부의 기판(7)에 직접 접속되도록하며, 리셉단자가 장착된 기판의 하부의 기판에는 상기 리셉단자에 삽입 관통된 디바이스의 탭(2a)이 끼워지는 기구홀(12)이 형성되도록 한다.

즉, 본 고안은 디바이스의 탭(2a)이 도7b에서와 같이 관통할 수 있도록 기판(4)의 관통홀에 삽입되어 납땜 접촉되는 리셉 단자(5)의 탭(5a)을 일정한 거리를 두고 2개를 확보하고, 기판 상에 디바이스 탭(2a)이 관통할 수 있는 기구홀(도2및 도7b의 12)을 가공하여 최종적으로 도7a의 종래고안의 리셉 단자의 리셉부분 하부에서 리셉단자의 탭부분에 이르는 만큼의 조립두께를 줄이는 성과를 이를 수 있게된다.

이상에서와 같이 본 고안은 연결단자를 사용하여 기존의 부품을 대폭적으로 줄일 수 있게됨을 물론 아래의 표1과 같이 제조공정수를 줄이고, 자동화를 가능하게 하여 생산원가를 크게 절감할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한 리셉 단자를 사용하여 장착되는 각종 디바이스의 설치높이를 낮출 수 있게 되므로 정션박스의 전체적인 부피를 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 고안은 연결단자의 독특한 구조로 인하여 회로의 전기적·기계적 성능을 크게 향상시킬 수 있게되는등 실로 다대한 효과를 제공하게 되는 것이다.

표 1

Claims (5)

1. 복수로 적층 조립된 기판과, 외부 전도체와의 절연·기판의 보호·정션박스와 외부 전장 시스템과의 연결을 위한 플라스틱 하우징과, 기판상에 납땜 설치되는 탭·리셉단자·접속단자류와 복수의 기판을 전기적·기계적으로 연결할 수 있는 연결핀과 전장디바이스로 구성되는 정션박스에 있어서;

   상기 연결핀 대신 상부와 하부의 기판의 도금홀에 걸리도록 중앙부에 위아래로 두방향의 스토퍼를 형성하며 양단은 텝을 형성한 연결단자(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스.
2. 제1항에 있어서;

   상기 연결단자(8)의 스토퍼는 연결단자 중앙부에 돌출된 돌기의 양단으로 형성된 것을 특징으로하는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스.
3. 제1항에 있어서;

   상기 연결단자의 양 탭(8a,8b)의 치수를 서로 달리하며, 상기 양 탭에 끼워지는 최소 2개의 관통홀의 지름치수를 서로 달리하여 복수 기판의 결합시 그 결합력을 감안하도록 한 것을 특징으로하는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스.
4. 제1항에 있어서;

   상기 기판에는 디바이스의 탭(2a)이 중앙으로 관통되며, 상기 기판의 관통홀에 납땜 접촉되어 고정되는 리셉단자(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스.
5. 제4항에 있어서;

   상기 디바이스의 탭(2a)은 상기 리셉단자(5)의 접속부에 압입되어 관통하고 상부의 기판을 관통하여 하부의 기판에 직접 접속되도록하며, 리셉단자가 장착된 기판(4)의 하부의 기판(7)에는 상기 리셉단자에 삽입 관통된 디바이스의 탭(2a)이 끼워지는 기구홀(12)이 형성된 것을 특징으로하는 연결단자를 갖는 인쇄회로기판 적층 정션박스.