차량 유리에 부착하기 위한 전기 커넥터 {ELECTRICAL CONNECTOR FOR ATTACHMENT TO VEHICLE GLASS}
개시된 본 발명은 전원에 전기 전도성 기판을 부착하기 위한 차량용 전기 커넥터에 관한 것이다. 더 상세하게는, 개시된 본 발명은 솔더(solder)를 필요로 하거나 또는 필요로 하지 않고 전기 전도성을 제공할 수 있는 접착제에 의해 유리 표면에 고정된 커넥터에 관한 것이다.
다양한 차량 용도에서 솔더와 유리 커넥터 (solder-to-glass connector)를 사용하여 자동차의 유리 표면에 커넥터를 솔더링하는 것은 한동안 공지되어 있다. 솔더와 유리 커넥터의 일반적 용도는 여러 가지 공지된 임의의 방법에 의해 차량 유리 위에 배치되고 건조된 잉크와 같은 전기 전도성 기판에 전원을 연결하는 것을 포함한다. 전형적인 차량 용도는 리어 윈도우 디프로스터 (rear window defroster) 및 무선 안테나를 포함한다. 다른 용도들이 공지되어 있다. 일반적으로 오늘날의 현대 자동차는 2개 및 4개의 솔더와 유리 연결을 필요로 한다. 전통적으로 솔더와 유리 커넥터는 강절 연결을 하기 위해 함연 솔더 (leaded solder)를 사용하였다. 그러나 현재에서의 및 개발되고 있는 환경규제는 솔더를 포함한 대부분의 용도에서 납의 사용을 제한하고 있다. 납이 없는 솔더 연결은 납이 있는 것만큼 견고하지 않다. 솔더에서 납의 사용에 대한 대안이 시도되어 왔다. 예를 들면, 일반적인 대안은 인듐이다. 납의 강도 특성들의 일부를 제공하면서, 인듐을 갖는 시판중인 무연 솔더 제형은 고온에서 접속부의 완전성을 손상시킬 수 있는 저온 융점을 나타낸다. 따라서 자동차 기술의 많은 분야에서와 같이, 유리 커넥터의 분야에서는 개선의 여지가 있다.
개시된 본 발명은 전기 전도성 기판을 전기도관에 연결하기 위한 유리에 부착하기 위한 커넥터를 구비한다. 커넥터는 내부 영역과 하측을 갖는 전기 비전도성 하우징을 포함한다. 하측은 외부 표면 및 그 내부에 형성된 슬롯을 갖는다. 커넥터는 상기 하우징의 내부 영역 내에 적어도 부분적으로 배치되기 위한 전기 전도성 인서트를 더 포함한다. 전도성 인서트는 하우징 내에 형성된 슬롯을 통해 적어도 부분적으로 연장되는 접촉부를 갖는다. 미리 도포된 열 활성 접착제(heat activatable adhesive)는 유리에 하우징을 부착하기 위한 상기 하우징의 하측에 구비된다. 전기 전도성 인서트는 상부 및 상기 접촉부에 상부를 연결하는 중간부를 포함하며, 따라서 상기 전기 전도성 인서트에 부분적 U자형인 구성을 부여한다. 접촉 스페이드는 인서트의 단부로부터 연장된다. 서로 이격되고 대향하는 플랜지는 하우징의 내부에 인서트를 유지할 수 있도록 인서트의 상부로부터 연장된다. 개시된 본 발명은 두 개의 실시형태로 제공되며, 하나는 압축력에 의해 기판과 접촉부 사이이에 전도성을 유지하는 것이며, 다른 하나는 무연 솔더에 의해 전도성을 유지하는 것이다. 제1 실시형태에 대하여, 상기 접촉부는 그로부터 연장하는 전도성 스키드(skid)를 포함한다. 전도성 스키드는 기판에 대한 압축력을 제공한다. 제2 실시형태에 대해서는, 적어도 전도성 인서트의 상기 접촉부는 무연 솔더로 코팅된다. 본 발명에 따른 예시적인 실시형태들이 예시되고 개시되었지만, 이러한 개시된 내용은 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 다양한 변형 및 대체 설계들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있는 것으로 예상된다.
본 발명의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면에 더욱 상세히 도시되고 본 발명의 실시예에 의거하여 이하에 기술된 실시형태들이 참고되어야 할 것이며:
도 1은 개시된 본 발명에 따른 커넥터의 사시도이며;
도 2는 개시된 본 발명에 따른 커넥터의 측면도이며;
도 3은 개시된 본 발명에 따른 커넥터의 저면도이며;
도 4는 개시된 본 발명에 따른 커넥터 하우징의 저면도이며;
도 5는 개시된 본 발명에 따른 커넥터 하우징의 평면도이며;
도 6은 개시된 본 발명에 따른 커넥터 하우징의 일 단부를 바라본 도면이며;
도 7은 개시된 본 발명에 따른 커넥터 하우징의 측면도이며;
도 8은 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제1 실시형태의 평면도이며;
도 9는 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제1 실시형태의 일 단부를 바라본 도면이며;
도 10은 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제1 실시형태의 측면도이며;
도 11은 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제1 실시형태의 저면도이며;
도 12는 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제2 실시형태의 평면도이며;
도 13은 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제2 실시형태의 일 단부를 바라본 도면이며;
도 14는 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제2 실시형태의 측면도이며;
도 15는 개시된 본 발명의 전도성 인서트의 제2 실시형태의 저면도이다.
이하의 도면에서, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하는데 사용될 것이다. 다음의 설명에서, 다양한 조작 파라미터들 및 구성요소들은 하나의 구성된 실시형태에 대해 설명한다. 이러한 구체적인 파라미터 및 구성요소들은 예시 목적으로 포함되는 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 도 1은 일반적으로 10으로 도시된 본 발명의 커넥터의 사시도를 나타낸다. 커넥터 10은 하우징 12 및 전도성 인서트 14를 포함한다. 도 1에 도시되고 다양한 제반 관점에서 본 커넥터 10의 형상 및 일반적 치수는 제한적인 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 의도된다. 하우징 12는 ABS, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 비-전도성, 중합 재료로 구성될 수 있다. 전도성 인서트 14는 금속 또는 금속 코팅 재료를 포함하는 여러 가지 전도성 재료 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 이러한 금속 또는 금속 코팅물의 비제한적인 예는 구리 및 알루미늄을 포함한다. 도 2는 커넥터 10의 측면도를 예시한다. 전도성 인서트 14의 일 단부에서는 다양한 전선 중의 어느 하나가 부착될 수 있는 금속 단자 16이 부착되어 있다(미도시). 도 3은 커넥터 10의 하측을 바라본 도면을 예시한다. 하우징 12의 하측은 외부 표면 17 및 슬롯 18을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이 전도성 인서트 14의 접촉부 20은 슬롯 19를 통하여 그리고 하우징 12의 하측의 외부 표면 17의 평면을 넘어 연장된다. 리어 윈도우 디프로스터(rear window defroster) 또는 무선 안테나 또는 유사한 용도를 위해 구비된 전기 전도성 기판 및 전도성 인서트 14 또는 그의 결합 와이어 사이에 필요한 전도성을 제공하는 것은 전도성 인서트 14의 접촉부 20이다. 하나 이상의 구조적 접착제들은 커넥터 10을 유리에 고정적으로 부착하기 위해 구비된다 (미도시). 선택된 구조적 접착제는 사용하기 용이하고 도포되면 내구성이 있어야 한다. 이는 유리에 부딪히는 햇빛에 의해 발생된 고열에 견딜 수 있어야 한다. 구조적 접착제에 의해 제공되는 기계적 유지력은 솔더 자체의 고상 및 액상 온도를 넘는, 상세하게는 100℃를 넘는 온도 및 더 상세하게는 120℃를 초과하는 사용온도에서 유지된다. 개시된 본 발명에 의해 제공되는 많은 이점 중에는 상기 연결의 기계적 특성 및 전도적 특성들을 분리함으로써 저융점을 갖는 솔더를 사용할 수 있도록 하는 것이다. 따라서 솔더 조인트가 승온에서 연화 또는 용융으로 인하여 약화되는 경우, 상기 연결의 기계적 완전성이 손상되지 않는다. 솔더 자체는 액상 온도에서 또는 근접한 온도에서도 조인트를 통해 적절한 전도성을 제공할 수 있다. 온도가 고상 아래로 떨어지면, 솔더는 그 다음에 다시 경화할 수 있다. 이러한 사이클은 SAE USCAR-40 무연 솔더 검증 테스트 계획 초안 (2010년 10월)(SAE USCAR-40 Lead Free Solder Validation Test Plan Draft (October 2010))에 기술된 요구 성능 수준 이하로 약화되지 않으면서 조인트의 수명 동안 여러 번 반복할 수 있다. 하나의 이러한 구조적 접착제의 하나의 비제한적인 예는 Raybond Techbond® PUR이다. 저온 활성화를 갖는 이 접착제는 열 민감성 플라스틱의 즉각적인 접합을 제공한다. 이는 열 민감성 기판을 접합하기 위한 열 경화된, 비점착성의, 일성분 폴리우레탄 구조 접착제이다. 그린 강도(green strength)는 몇 초 이내에 달성되어, 접합된 조립체의 즉각적인 처리를 허용한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 접착성 타블렛 22, 22', 22'' 및 22'''는 하우징 12의 하측의 외부 표면 17에 부착된다. 도 3에 도시된 접착성 타블렛의 크기, 형태, 배열 및 개수는 제안적인 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 도 4 내지 7에 도시된 바와 같이, 하우징 12는 상부 24, 제1측 26 및 제2측 26'를 포함한다. 하우징 12의 일 단부를 바라본 도면은 도 6에 도시된다. 이 단부의 도면은 하우징 12의 단부 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 슬롯 18은 이러한 도면에서 더욱 명확하게 예시된다. 도 8 내지 11은 전도성 인서트 14의 제1 실시형태를 예시한다. 이 실시형태에 따르면, 솔더가 유리와 커넥터 사이에 전도성을 보장하기 위해 압축력이 사용되기 때문에, 솔더가 전혀 필요하지 않다. 도 12 내지 15는 전도성 인서트 14의 제2 실시형태를 예시한다. 이 실시형태에 따르면, 솔더는 필요하며 유리와 커넥터 사이에 전도성을 제공한다. 도 8 내지 11에 도시된 전도성 인서트 14의 제1 실시형태에 관하여, 인서트 14는 당해 분야에 공지된 바와 같은 도관에 연결하기 위한 스페이드 28, 중간부 30 및 접촉부 20을 포함한다. 한 쌍의 대향하며 서로 이격된 플랜지 32 및 32'는 전도성 인서트 14가 하우징 내에 삽입되면 이를 하우징 내부에 유지하도록 구비된다. 커넥터 10과 여기에 부착된 유리 사이에 포지티브 접촉을 보장하기 위하여, 전도성 인서트 14의 제1 개시된 실시형태는 스키드 34를 포함한다. 스키드 34는 바람직하게는 부착점 36에서 접촉부 20에 부착되는 것이 바람직하며, 따라서 그 밑에 있는 유리 기판에 대해 압축력을 제공한다. 전도성 인서트 14의 제1 실시형태에 따라 솔더를 사용하지 않음으로써, 솔더와 유리 사이의 열팽창 미스매치(thermal expansion mismatch)로 인한 유리 파손의 가능성은 완전히 제거될 수 있다. 도 12 내지 도 15에 대하여, 전도성 인서트 14의 제2 실시형태가 예시된다. 이들 도면에 나타낸 전도성 인서트 14는 스키드 34에 의해 제공된 압축력 대신에 유리와 커넥터 사이의 전기 전도성을 보장하도록 작용하는 무연 솔더의 존재 및 스키드 34의 부존재를 제외하고는 도 8 내지 11에 도시된 전도성 인서트 14와 동일하다. 하우징 12 내에 전도성 인서트 14의 삽입 전에, 전도성 인서트 14의 접촉부 20의 적어도 베어 메탈(bare metal)은 무연 솔더로 코팅된다. 솔더의 사용은 유리와 접촉부 20 사이의 전도성을 향상시킨다. 유리와 접촉부 20 사이의 솔더 조인트의 액상 온도 및 유리와 접촉부 20 사이의 접착성 양호한 전도성의 매우 높은 사용온도 한계는 현저하게 비유사하다. 이러한 현저한 비유사성 때문에, 유리와 접촉부 20 사이의 양호한 전도성은 가장 극한의 조건에서도 유리 온도에 상관 없이 보장된다. 전술한 논의는 본 발명의 예시적인 실시형태를 기술한다. 이러한 논의로부터 및 첨부한 도면 및 특허청구범위로부터 다양한 변화, 개질 및 변형이 다음의 특허청구범위에 규정된 본 발명의 본질과 넓은 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에서 이루어질 수 있다는 것을 당업자가 용이하게 인식할 것이다.
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