접촉 러그

접촉 러그{Contact lug}

본 발명은 적어도 두 개의 부품(component)의 도전성 연결(electrically conductive connection)을 위한 접촉 러그(contact lug)에 관한 것이고, 여기에서 상기 접촉 러그는 상기 부품들 중 적어도 하나에 접촉 압력(contact pressure)을 가하기 위해 설계되고, 상기 접촉 압력은 상기 접촉 러그의 탄성 변형에 의해 작용된다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 상기 접촉 러그를 구비하는 시스템에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 플러그 커넥터 시스템으로서 설계된다.

많은 기술 시스템에서는 다수의 전류를 전송할 필요가 있다. 이 전류는 정보의 통신 신호(예를 들어, 측정 값, 아날로그 또는 디지털)를 나타낼 수 있거나, 또는 에너지를 공급하는 역할을 할 수 있다.

이러한 기술 시스템은 일반적으로 모듈 구조이고, 이로써 상기 신호 또는 전기 공급 에너지는 하나의 모듈에서 다른 모듈로 전송된다. 상기 시스템의 기능을 완벽하게 보장하기 위해, 이 전송(transmission)은 가능한 적은 손실이 일어나야만 한다.

이전에, 시스템은 하나의 모듈에서 다음으로의 전송이 전통적인 플러그 커넥터(plug connector)에 의해 일어나는 것에 광범위하게 사용되어 왔다. 하나의 모듈은 그것에 의해 플러그 형상의 플러그 커넥터에 장착되고 다른 모듈은 하나 이상의 플러그 커넥터 시리즈(예를 들어, SMA, RPC-2.92, SMP, 뿐만 아니라 다른 표준화 및 비 표준화된 플러그-소켓 연결)의 커플러(coupler) 형상의 플러그 커넥터에 장착된다. 상기 플러그 커넥터의 치수에 기인하여, 이러한 시스템은 항상 사용할 수 없는 많은 구조 공간을 필요로 한다. 또한, 상기 플러그 커넥터는 대부분의 경우에 나사 연결에 의해 결합되기 때문에 그들은 다수의 채널로(for greater numbers of channels) 사용하기 쉽지 않다.

시스템은 또한 고정된 정합 부분(mating part)에 대해 가압하는 판 스프링(leaf spring)으로서 설계된 하나 이상의 접촉 러그에 의해 상기 전송을 실현하는 것으로 알려져 있다. 이러한 시스템은 높은 패킹(packing) 밀도를 허용한다; 그러나, 대부분은 비교적 낮은 접촉 압력을 작용한다. 그렇더라도, 높은 다수의 접촉에 기인하여, 결합 시 총 상당한 끼움 결합력(plugging force)은 달성되고, 이는 예를 들어 회로 기판의 앞을 안 보고 하는(blind) 끼움 결합(plugging) 도중에 상당한 문제를 초래할 수 있다.

높은 공급 전류를 전송할 수 있도록 하기 위해서, 접촉 지점의 접촉 저항은 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 상기 접촉 저항의 수준(level)에 대한 결정적인 요인은 상기 접촉 지점에 적용되는 접촉력이다. 만약 상기 접촉력이 매우 낮으면, 상기 접촉 저항은 매우 높게 되고, 이는 상기 접촉 지점의 바람직하지 않은 열 부하를 초래한다. 공지된 시스템에서 상기 접촉 러그가 가능한 높은 스프링력(spring force)을 달성하게 하여 이것을 피하기 위한 시도가 있었다. 그것 때문에 상기 접촉 러그가 방사상(플러그-소켓 접촉) 또는 축 방향(판 스프링과 같은)으로 편향되는지 여부는 중요하지 않다. 그러나, 이 높은 스프링 장력은 또한 상기 결합 프로세스 동안 상응하는 큰 끼움 결합력을 초래하고, 이는 특히 여러 연결이 병렬로 함께 끼움 결합되고 결코 사용자 친화적이지 않은(by no means user-friendly) 경우에 불리할 수 있다.

신호 전송의 경우에, 낮은 전류로 인한 주 문제는 상기 접촉 지점 상의 열 부하가 아니고(이는 또한 이 경우에 문제가 될 수 있지만), 전송된 신호의 품질이다. 여기서도, 광범위하고 다양한 다른 방안 외에, 최대한의 접촉력을 확보하여 가능한 한 낮은 접촉 지점에서의 손실을 유지하기 위한 시도가 있다. 특히 신호 전송을 위해 사용되는 시스템의 경우에, 신호 경로의 수는 매우 높고 사용할 수 있는 구조 공간이 매우 제한적일 수 있기 때문에, 여러 문제가 동시에 발생 할 수 있다: 반면에, 각각의 채널을 위한 접촉력은 한도 내에 요구되는 총 끼움 결합력을 유지하기 위해 가능한 한 낮게 유지되어야만 한다. 반면에, 공간이 한정되어 있으므로, 최적의 스프링 형상의 관점에서 설계 자유도는 매우 제한될 수 있다. 이러한 문제는 또한 이러한 신호 전송 시스템에서 특히 다수의 정확하고 반복적인 끼움 결합 사이클이 필요한 점에서 악화된다.

종래 기술의 이러한 상태로부터 시작하여, 본 발명은 플러그 커넥터를 제공하는 문제에 기초하고, 이는 우수한 전송 특성과 결합된 낮은 끼움 결합력을 통해 구별된다.

이 문제는 청구항 제1항에 따른 하나 이상의 접촉 러그를 포함하는 청구항 제3 항에 따른 시스템에 의해 해결된다. 더 나아가 본 발명에 따른 시스템과 거기에 사용되는 상기 접촉 러그의 바람직한 실시예는 종속항의 발명적 사상이고 후술하는 발명의 상세한 설명에서 설명된다.

본 발명은 바이메탈의 특정 열 변형 거동을 활용하는 아이디어에 기초하여, 플러그 연결과 함께 끼움 결합하는 동안에(during the plugging-together of a plug connection in that no) 단지 낮은 총 끼움 결합력을 필요로 하고, 또는 단지 플러그 연결의 접촉 러그의 약간의 변형이 일어나고, 전기적으로 연결된 부품과의 상기 접촉 러그가 형성하는 접촉 지점에서 우수한 전송 특성을 위해 필요한 상기 접촉 압력은 상기 부품과 함께 끼움 결함에 따라(following the plugging-together of the components) 바이메탈의 가열을 통해 달성된다. 함께 끼움 결합하거나 또는 형성되는 접촉이 줄어들 때 요구되는 낮은 끼움 결합력은 마모를 초래하는 조작을 향상시키고, 이는 상기 부품의 수명을 연장하게 한다.

따라서, 접촉 러그는 적어도 하나의 부품에 접촉 압력을 가하기 위해 설계되고, 상기 압력은 상기 접촉 러그의 탄성 변형을 통해 작용되고, 적어도 두 개의 부품의 도전성 연결을 위한 포괄형 접촉 러그는, 적어도 부분적으로, 바이메탈로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 바이메탈의 온도의 증가는 상기 접촉 압력의 증가를 초래한다.

본 발명에 따른 상응하는 시스템은 본 발명에 따른 (적어도) 하나의 접촉 러그 및 상기 접촉 러그에 의해 전기적으로 접속되는 적어도 두 개의 부품을 포함한다.

본 발명에 따르면, 용어 "바이메탈"은 서로 다른 열 팽창 계수를 가진 재료로 이루어지는 적어도 두 개의 층을 가진 바람직하게는 도전성, 탄성 변형 가능한 부품을 언급하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 이러한 재료는 정기적으로 우수한 탄성 및 도전성 특성을 나타내는 금속이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 시스템은 적어도 두 개의 플러그 커넥터와의 플러그 연결을 포함하거나 또는 그와 같이 설계되는 경우일 수 있고, 이로써 적어도 하나의 접촉 러그는 또한 바람직하게는 상기 플러그 커넥터들 중 하나의 부분이다. 이것은 상기 플러그 연결이 낮은 끼움 결합력으로 함께 끼움 결합되도록 하고, 이로써, 그럼에도 불구하고, 상기 접촉 러그의 바이메탈을 가열한 후에 충분한 큰 접촉 압력은 상기 접촉 러그와 상기 적어도 두 개의 부품 사이의 접촉 지점에서 작용될 수 있다.

상기 접촉 러그는 상기 플러그 커넥터들 중 하나의 소켓(socket)의 적어도 부분을 형성하고, 이는 다른 플러그 커넥터의 핀 형상의 단면을 받을 수 있는 경우 또한 있을 수 있다. 이 경우 상기 접촉 러그의 탄성 변형은 반경 방향으로 발생할 수 있다. 접촉 압력은 그때 말하자면 상기 다른 플러그 커넥터의 핀 형상 단면의 재킷(jacket)에 대해 반경 방향으로 상기 접촉 러그에 의해 가해진다. 특히 바람직하게는, 상기 소켓은 고리 형상(ring-formed)의 배열로 배치된 본 발명에 따른 복수의 접촉 러그에 의해 형성될 수 있다.

상기 접촉 러그의 다른 실시예에서, 이것은 제1 접촉 영역(제1 부품과 접촉하기 위한) 및 제2 접촉 영역(제2 부품과 접촉하기 위한)을 가질 수 있을 뿐만 아니라 상기 접촉 영역들 사이의 곡선 또는 각진선(angled line)으로 연장될 수 있다. 이 경우 변형은 상기 두 접촉 영역과 함께 이동하는 것과 연관될 수 있다. 두 개 이상의 회로 기판의 도전성 연결의 경우와 같이, 이러한 접촉 러그는 특히 상기 부품의 접촉 지점의 도전성 연결에 적합하고, 상기 부품은 서로 대향 배치되어 연결된다.

본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에서, 플러그 연결과 함께 끼움 결합할 때 상기 접촉 러그는 이미 탄성적으로 변형되는 경우가 있을 수 있고, 여기에서 상기 탄성 변형은 가능한 한 적게 선택될 수 있다. 이것은, 상기 플러그 연결이 함께 끼움 결합된 후에, 그리고 심지어 상기 접촉 러그의 바이메탈을 가열하지 않고, 상기 부품들 사이의 도전성 연결을 형성하는 것을 보장한다. 그러나, 비교적 낮은 접촉 압력의 결과로서 이는 상기 접촉 지점에서의 비교적 높은 접촉 저항과 연관될 수 있다. 이 상대적으로 높은 접촉 저항은, 적어도 상대적으로 높은 전류의 전송과 함께, 상기 접촉 러그의 가열을 초래할 수 있고, 그리고 이는 본 발명에 따라 제공된 바이메탈의 특정 변형을 통해 접촉 압력의 증가를 초래할 수 있다. 상기 증가된 접촉 압력은 그러므로 전기적 손실의 감소를 초래하여, 평형까지 더 많은 열 생성을 초래하고, 전류의 강도 및 상기 시스템으로부터의 열 손실에 의존하여, 이것은 또한 제어된 방식으로 영향을 받을 수 있고, 형성된다. 본 발명에 따른 시스템의 이러한 실시예는 이것이 상대적으로 높은 전류 레벨을 정기적으로 포함하기 때문에, 특히 전기 공급 에너지의 전송에 적합하다.

그러나, 상기 열 손실에 영향을 미치기 위해, 심지어 열의 활성 인풋(active input)과, 상기 접촉 러그의 변형의 목적으로, 본 발명에 따른 시스템은 상기 접촉 러그의 (바이메탈의) 온도를 제어하는 수단을 가진다. 이것은 상기 접촉 러그의 온도 제어에 영향을 미치는 모든 수단을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 넓은 의미에서 이러한 수단은 본 발명에 따른 적어도 하나의 시스템을 포함하는 전기 설비를 둘러싸는 하우징(housing)을 포함하는 것으로 또한 이해될 수 있고, 이것은, 동작 시, 폐열을 생산하고, 이 폐열은 지연(in a delayed), 바람직하게는 제어된 방식으로 상기 하우징을 통해 (예를 들어 냉각 팬의 대응하는 작동을 통해) 배출된다.

제공되는 온도를 제어하기 위한 이러한 수단에 있어서는, 또한, 플러그 연결과 함께 끼움 결합할 때 또는 상기 부품을 배치할 때, 상기 접촉 러그는 아직 정합 접촉 부재(mating contact element)와 접촉하지 않는 경우가 있을 수 있다. 이것은 끼움 결합이나 배치에 많은 힘이 들지 않게 하고, 이로써 상기 접촉 압력은 가열로 인한 상기 접촉 러그의 변형을 통해 전적으로 생성된다. 상기 접촉 러그의 제어된 냉각은 또한 온도를 제어하는 수단을 통해 달성될 수 있고, 그 결과로 상기 접촉 압력은 다시 감소된다. 이것은 특히 상기 두 개의 부품 사이의 도전성 연결을 해제하는 것과 관련하여 적절할 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 전송 특성과 낮은 끼움 결합력을 가지는 플러그 커넥터를 제공할 수 있다.

도 1은 끼움 결합되지 않은 상태에서 본 발명에 따른 시스템의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 끼움 결합된 상태에서 도 1에 따른 시스템을 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 시스템의 부분의 부분 종단면도이다.
도 4는 접촉 러그의 가열 이후에 도 3에 따른 시스템을 도시한다.
도 5는 부품에 고정된 본 발명의 시스템의 제2 실시예의 복수의 접촉 러그를 가진 부품의 사시도이다.
도 6은 부품 및 도 5에 따른 시스템의 접촉 러그의 단면도이다.
도 7은 제2 부품을 가진 도 5에 따른 시스템을 도시한다.
도 8은 도 7에 따른 시스템의 단면도이다.
도 9는 접촉 러그의 가열 이후에 도 8에 따른 시스템을 도시한다.

본 발명에 대해 도면에서 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 플러그 연결 시스템의 제1 실시예를 도시한다.

이것은 케이블(2)과, 공지된 방법으로, 케이블 측면 단부에(at a cable-side end) 도전성으로, 연결되는 제1 플러그 커넥터(1)를 포함한다. 제1 플러그 커넥터(1)는 커플러로 설계되고, 이 목적을 위해 상기 플러그 커넥터 시스템의 제2 플러그 커넥터(5)의 핀 형상의 접촉 부재(4)가 끼움 결합될 수 있는 소켓 형상의 안착 영역(socket-formed seating region)(3)을 포함한다. 소켓 형상의 안착 영역(3)은 링 형상의 배열로 배치된 적어도 부분적으로 바이메탈로 형성되는 본 발명에 따른 복수의 접촉 러그(6)에 의해 형성된다. 이 예시적인 실시예에서, 접촉 러그(6)와 제1 플러그 커넥터(1)의 베이스 바디(7) 둘 다, 일체로 병합되고, 바이메탈로 형성된다. 이러한 목적을 위해, 제1 플러그 커넥터(1)는 바람직하게는 스탬핑 가공된 또는 절곡된 부품으로 설계될 수 있다.

이 예시적인 실시예에서 고체 형상으로 설계된 제2 플러그 커넥터(5)는 또한 핀 형상의 접촉 부재(4)와, 이것과 일체로 형성된 베이스 바디(8)를 추가로 포함한다. 제2 플러그 커넥터(5)의 베이스 바디(8)는, 케이블(2)와, 공지된 방법으로, 케이블 측면 단부에 도전성으로, 연결된다.

도 1은 끼움 결합되지 않은 상태에서의 플러그 연결 시스템을 도시하지만, 도 2 내지 도 4는 끼움 결합된 상태를 도시한다. 도 3은 플러그 연결 시스템이 끼움 결합된 직후 상태를 도시한다. 이 상태에서, 접촉 러그(6)의 절곡된, 내향 접촉 영역(9)은 이미 제2 플러그 커넥터(5)의 핀 형상의 접촉 부재(4)의 외부와 접촉하지만, 그러나 아직 어떤 적절한 정도까지 탄성적으로 변형되지 않는다. 이것은 커넥터가 낮은 끼움 결합력으로 끼움 결합되도록 한다. 그러나, 동시에 플러그 연결 시스템을 통한 전류의 전송은 이미 가능하고, 이로써, 접촉 지점에서 낮은 접촉 압력의 결과로서, 이것은 전기적 손실을 초래하여, 특히 접촉 지점(9)의 영역에서 플러그 연결 시스템의 가열을 초래하는 상대적으로 높은 접촉 저항에 의해 지연된다.

이러한 가열은 제1 플러그 커넥터(1)가 형성되는 바이메탈의 두 개의 층(10, 11)의 다른 열 팽창의 결과로서 접촉 러그(6)의 변형을 초래한다. 외부 층(10)의 물질이 내부 층(11)의 물질보다 높은 열 팽창 계수(특히 선 팽창 계수)를 가지기 때문에, 접촉 러그(6)의 열 변형은 방사상 내측 방향으로 접촉 영역(9)의 움직임을 초래한다. 그러나, 이러한 움직임은 핀 형상의 접촉 부재(4)와 접촉하는 접촉 영역(9)에 의해 방지된다. 결과적으로, 접촉 지점에서의 접촉 압력은 바이메탈의 다른 열 팽창 계수를 통해서 증가한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 증가된 반력과 두 개의 층(10, 11)에서의 다른 장력은 또한 동시에 접촉 러그(6)가 불룩해지도록(bulge out) 한다.

도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 시스템의 제2 실시예를 도시한다. 이것은 두 개의 부품을 포함하고, 이는 특히 두 개의 회로 기판(12, 13)일 수 있다. 이들은 본 발명에 따른 복수의 접촉 러그(14)를 통해 도전성 반식으로 연결된다.

판 스프링의 형상으로 설계된 접촉 러그(14)는 곡선 단면(curved section)을 통해 연결되는 두 개의 플랫 단면(flat section)을 포함한다. 각각의 경우에 연관된 접촉 러그가 제1 회로 기판(12)의 접촉 지점에 (예를 들어 납땜으로) 영구적으로 연결되는 것을 통해 제1 플랫 단면은 이것의 외측에 접촉 영역(15)을 형성한다. 외향으로 볼록한 모양은 제2 플랫 단면의 자유 단부 근방에 제공되고, 그것의 표면은 제2 회로 기판(13) 상의 연관된 접촉 지점과 접촉을 위해 접촉 영역(15)으로 작용한다.

본 발명에 따른 접촉 러그(14)는 두 개의 층의 바이메탈로 형성되고, 이로써 큰 열 팽창 계수를 가지는 층은 접촉 영역(15)을 형성하지 않는 측면 상에 배치된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 도전성 연결의 목적을 위해, 두 개의 회로 기판(12, 13)은, 도시되지 않은, 적절한 장치에 의해, 서로로부터 정의된 거리에서, 배치된다. 본 예시적인 실시예에서, 이것들 사이의 상기 거리는 매우 작아서, 두 개의 회로 기판(12, 13) 사이에 배치된 접촉 러그(14)의 변형이 발생한다(도 6 및 도 8 참조). 두 개의 회로 기판(12, 13)이 서로와 연관하여 위치된 직후에, 이것은 그러므로 이미 도전성 방식으로 연결된다. 그러나, 접촉 러그(14)의 탄성 변형은 그것에 의해 상대적으로 작다. 그 결과, 회로 기판(12, 13)의 배치 상에서 접촉 러그(14)에 의해 생성된 압력은 상대적으로 작다. 여기에서 도시된 5개의 접촉 러그(14)에 의한 것이 아니고, 순전히 예로써, 예를 들면 공지된 반도체 검사 장치에서의 경우가 있을 수 있는 것처럼 수 백개의 접촉 러그(14)에 의해 회로 기판(12, 13)이 연결된다면, 이것은, 특히 유리하다. 그러나, 상기 접촉 지점에서의 낮은 접촉 압력은 신호 및 특히 회로 기판(12, 13) 사이의 고주파 신호의 열악한 전송을 초래할 수 있다. 본 발명에 따르면, 제2 플랫 단면 상의 볼록한 모양과 제2 회로 기판(13) 상의 관련된 접촉 지점 사이의 개별 접촉 러그(14)의 접촉 압력은 그러므로 개별 접촉 러그(14)의 바이메탈의 열 변형을 통해 작동에 있어서 증가한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 접촉 러그(14)의 변형은 실질적으로 제2 플랫 단면의 변형에 한정되고, 반면에, 그러나, 상기 접촉 지점에서의 접촉 압력은 장력의 불균등 분포를 통해 동시에 상응하여 증가한다.

비교적 높은 접촉 저항의 결과로서 자기 발열이 아니라, 도 1 내지 도 4에 도시된 플러그 커넥터 시스템에 의한 경우가 있는 것과 같이, 장치, 예를 들어 본 발명에 따른 서술된 시스템이 통합된(integrated into) 반도체 시험 장치의 동작을 통해, 이 예시적인 실시예에서, 상기 접촉 압력이 증가되는 것에 의해 본질적으로 온도가 증가된다. 이 장치의 동작 동안, 폐열의 적절한 양은 가열을 초래할 수 있는 상기 장치의 다양한 전기적 부품에 의해 생성된다. 이것은 특히 상기 시스템이 상기 장치의 하우징 내에 통합되면 적용되어, 열 분산은 제한된다. 필요하다면, 상기 장치는 또한 온도를 제어하는 수단을 포함할 수 있고, 이 수단은, 예를 들어, 상기 하우징으로부터의 상기 폐열의 손실을 제어할 수 있다. 이것은 상기 하우징 내의 온도를 대체로 일정하게 할 수 있고 - 아마도 특정 지연 시간 후에 - 이 온도는 접촉 지점에서의 일정한 접촉 압력과 연관된다. 만약 상기 두 개의 부품(12, 13)이 서로로부터 다시 제거된다면, 온도 제어 수단은 상기 접촉 러그의 냉각을 제어하는데 사용될 수 있고, 그 결과로 접촉 압력은 다시 감소한다.

6: 접촉 러그(contact lug)