차량 대쉬보드에 적합한 인쇄회로에 전기 액츄에이터를무납땜으로 접속하는 방법 document_id A220623068595

관통공 실장 또는 표면 실장 디바이스(Surface Mounted Device, SMD)와 같은 인쇄회로 상에 전자부품들을 납땜하는 일반적인 방법들은 이미 종래기술로서 공지되어 있다. 예를 들어, 이른바 웨이브법은, 인쇄회로와 접촉하는 주석과 납의 웨이브를 통해서, 인쇄회로 상에 구비되는 관통공 실장 부품을 납땜할 수 있도록 하여 상기 부품들을 납땜하는 것이다. 다른 예로서, 이른바 리플로우법(reflow method)이 있는데, 이 방법은, 인쇄회로를 관통하여 이루어지는데, 이때의 부품들은 온도수준이 다른 일련의 노(furnaces)를 통해서 주석과 납을 혼합하여 미리 위치를 선정한다. 이러한 방법은, 표면 실장 디바이스(SMD) 부품들을 납땜하는데 가장 광범위한 최신의 방법이고, 웨이브법에 비하여 많은 장점을 가지며, 납땜을 보다 효율적으로 할 수 있고, 부품들 전체에 대하여 손상이 없도록 한다(브리지와 쉐도우 영역을 방지한다). 그러나, 이러한 기술들은 주석을 기초로 하는 납땜 페이스트(paste)의 용융온도(일반적으로 180℃)를 감소시키는 납을 사용해야 하기 때문에, 환경기준이 변화되면서 이러한 기술들은 시대에 뒤지고 위험한 것으로 되었다. 따라서, 예를 들어 RoHS 지침(위험물질 규제)과 같은 새로운 지침에 의거 납을 제거하는 방안이 개발되어 왔는데, 이것은 환경적으로 위험한 물질, 특히 납땜 페이스트의 납과 같은 물질을 금지하는 것이다. 거의 주석으로 이루어져 사용되는 새로운 납땜 페이스트는, 용융온도보다 높은 온도(대략 220~230℃)가 필요하다는 단점이 있어, 인쇄회로에 실장된 전기 액츄에이터 또는 깨지기 쉬운 부품들에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 새로운 커넥터기술에 대한 해결방안을 개발할 필요성이 있는 것이다. 종래 기술에서 이미 해결방안이 있었으며, 이는 이른바 튜울립 커넥터라고 하는 암(female) 커넥터를 삽입하여 이러한 문제를 해결하는 것으로서, 암 커넥터는 액츄에이터가 배치되기 전에 인쇄회로 상에 납땜되고, 액츄에이터를 접속 및 지지하도록 이루어진다. 상기 액츄에이터는 숫(male) 접속핀을 가지는데, 이는 액츄에이터에 어떠한 손상도 입히지 않고 튜울립 커넥터 안에 삽입되어 전기적으로 접속되도록 하는 것이다. 이러한 해결방안은, 고가이면서 튜울립 커넥터를 지지하도록 구성된 열가소성 부재를 포함하는 단점을 가진다. 더욱이, 전기접속상태가 보장되는 동안, 기계적 지지상태는 완벽하지 못하여 차량의 대쉬보드에 사용되는 마이크로모터와 같은 것에 적용하는데 불리하게 될 수 있다. 사실상, 인쇄회로와 액츄에이터 조립체는, 잠재적으로 상당한 진동을 받기 쉬워서 기계적 지지가 양호하게 되도록 할 필요성이 있다. 이러한 이유로 인하여, 예컨대 플랜지와 같이, 인쇄회로 상에 액츄에이터를 기계적으로 지지하는 부품을 추가해야 할 필요성이 있다. 이것으로, 생산비가 상승하고 액츄에이터의 추가 조립공정이 더해지는 것이다. 또한, 압입 끼워맞춤(press-fitting)이라고 하는 다른 접속 형태가 있는데, 이는 납땜을 필요로 하지 않고, 인쇄회로의 드릴공(drill hole)안에서 커넥터의 기계적 변형에 의해 전기적 접속이 이루어지도록 하는 것이다. 따라서, 액츄에이터는 커넥터에 납땜 없이 접속될 수 있다. 이러한 해결방안은 부품들을 납땜할 필요가 없어 실용적이지만, 다음과 같은 단점들이 있다. 즉, 인쇄회로 상에서의 삽입력이 상당히 크므로 상기 인쇄회로를 손상시킬 수 있고, 인쇄회로에 커넥터와 드릴공이 충분한 기계적 지지상태를 유지할 수 있도록 정확한 제조공차를 가져야 하는 것이다. 종래 기술수준은, 특히 국제특허출원 WO2005/032224에 있는 내용 즉, 인쇄회로에 형성되는 수용공(receiving hole)의 직경보다 고정되는 금속 플러그의 직경이 더 크게 되는 것을 포함한다. 이런 이유로 인해, 인쇄회로에서 기계적 유지상태에 의해 삽입동작이 이루어진다. 이는 접속 응력(connection stress)이 높아서, 인쇄회로에 손상을 주는 억압상태를 발생시킨다. 또한, 이러한 해결방안은 접속되는 부재의 위치를 선정한 다음에 납땜을 해야하는 한다. 미국특허 제3,670,409호는 다른 해결방안을 제시하고 있는데, 그것은 접착제를 통해서 전도성 시트를 인쇄회로에 고정시키도록 하는 것이다. 도 1A는 튜울립 커넥터(1)를 도시한 것으로서, 전자공학 접속 분야에서 수년 동안 광범위하게 이용된 것이다. 이 부재는 예를 들어 전기 액츄에이터에 포함되는 전기 접속핀을 상단부(2)에 수용하도록 구성된 것이다. 튜울립 커넥터(1)의 하단부(3)는 인쇄회로(도시되지 않음) 상에 형성되는 드릴공을 관통하도록 형성되고, 상기 인쇄회로에 납땜하도록 구성된 것이다. 그러나, 이러한 타입의 커넥터는 튜울립 커넥터(1)의 내부에서 양호한 전기 접촉이 이루어지는 동안에, 예를 들어 차량 대쉬보드용으로 디자인된 액츄에이터와 같이, 상당한 진폭을 가지면서 많은 진동이 있는 민감한 부품에 대하여 기계적 지지상태를 충분히 보장할 수 없다. 또한, 상기 튜울립 커넥터(1)는 동일한 타입의 여러 가지 커넥터와 함께 지지 그룹에서 일체화될 수 있으며, 이는 모든 응용 튜울립 커넥터가 단일 작동으로 설치될 수 있도록 허용한다. 이러한 지지대의 일례가 도 1B에 도시되어 있는데, 12개의 튜울립 커넥터(1)가 지지대(4)에 설치된다. 상기 지지대(4)는 각 튜울립 커넥터(1)가 납땜되는 인쇄회로(도시되지 않음)에 설치되도록 구성된 것이다. 이러한 타입의 지지대는 수년 동안 알려져 왔지만, 추가 부품 즉, 일반적인 열가소성 부품으로 추가비용이 들고, 인쇄회로 상에 설치할 필요가 있다. 도 2는 종래기술의 압입 끼워맞춤 커넥터(5)를 도시한 것이다. 상기 커넥터(5)는 변형가능한 중심부(6)로 구성되는데, 일반적으로 드릴공으로 형성되면서 2개의 분리된 외면부로 이루어진다. 상기 커넥터(5)가 지지대(8)의 드릴공(7)에 삽입되면, 인쇄회로가 될 수 있고, 변형 가능한 중심부(6)는 지지대(8) 상에 발휘되는 압력하에서 변형되어 드릴공(7)의 내부와 변형 가능한 중심부(6) 사이의 작용 및 마찰에 의해 전기접속과 기계적 지지상태가 형성된다. 이러한 타입의 접속은, 지지대(8) 안에 커넥터(5)를 삽입하는데 상당한 노력이 필요하다는 단점이 있고, 이로 인하여 상기 지지대(8)에 손상을 입힐 수 있으며, 접속상태의 품질에 있어서 필수적인 기계적 공차의 정밀도가 있어야 하는 단점이 있다.