전기 커넥터 document_id A220623108363

컴퓨터, 라우터, 스위치 등에 사용되는 프로세서와 같은 더 작고, 더 빠르고, 고성능인 전기 소자를 향한 현재의 경향으로, 증가된 처리량으로 더 높은 주파수에서 그리고 더 높은 밀도로 동작하기 위한 전기적 경로를 따르는 전기적 인터페이스들은 점점 중요해졌다. 회로 보드들을 상호 접속하기 위한 종래 방법에서는, 한 회로 보드가 뒤판(backplane)으로 기능하고, 다른 보드는 도터 보드(daughter board)로 기능한다. 통상적으로 뒤판은 대개 헤더(header)로 언급되는 커넥터를 구비하며, 이는 다수의 신호 핀(signal pin) 또는 콘택들을 포함하며, 이들은 뒤판의 도전성 트레이스(conductive trace)들과 연결된다. 대개 리셉터클(receptacle)로 언급되는 도터 보드 커넥터도 다수의 콘택 또는 핀을 포함한다. 통상적으로, 리셉터클은 직각 커넥터(right angle connector)로서, 뒤판과 도터 보드 사이에서 신호들이 라우팅될 수 있도록 이 둘을 상호 접속시킨다. 통상적으로 직각 커넥터는 뒤판의 헤더로부터 다수의 신호 핀들을 수용하는 교접면(mating face), 및 도터 보드와 접속하는 장착면(mounting face)을 포함한다. 유사하게, 헤더는 직각 커넥터의 교접면과 교접하도록 구성된 교접면, 및 뒤판 보드와 접속하는 장착면을 포함한다. 이러한 커넥터들을 통과하는 신호들의 전송 주파수가 증가함에 따라, 신호 열화(signal degradation)를 최소화하기 위해 커넥터를 지나는 희망하는 임피던스를 유지하는 것이 점점 바람직해진다. 간섭 또는 혼선을 감소시키기 위해 때로는 접지 차폐(ground shield)가 모듈에 제공된다. 추가적으로, 접지 차폐는 헤더 커넥터의 접지 콘택들에 추가될 수 있다. 커넥터의 크기를 증가시키지 않고 신호 수송 능력을 증가시키기 위해 콘택 밀도를 증가시키고 커넥터 성능을 향상시키는 것이 관건이다. 요즘에도 여전히 사용되고 있는 일부의 구형 커넥터들은 초당 1 기가바이트 이하의 속도로 동작한다. 그에 반해서, 오늘날의 고성능 커넥터들의 대부분은 초당 10 기가바이트 이상의 속도로 동작할 수 있다. 예상할 수 있다시피, 더 높은 성능의 커넥터는 더 높은 가격을 지불해야 한다. 감소된 크기 또는 증가된 핀 밀도를 갖는 전기 커넥터를 얻기 위해, 신호 핀들 사이에 감소된 피치(pitch)를 갖는 전기 커넥터를 설계해 보는 경우, 신호 핀들은 더 얇게 만들고 이에 따라 더욱 부서지기 쉬우며 구부러지거나 꺾이기 쉬워진다. 이러한 전기 커넥터들은 높은 전송 데이터 속도를 포함한 고속 어플리케이션들에서 구현되는 경우, 높은 정도의 전기적 성능을 보장하는 것은 필수적이다. 그러나 전기 커넥터의 임피던스 및 기타 중요한 전기적 속성들은 신호 핀들의 서로에 대한 기하학적 배치에 좌우된다. 따라서 높은 전기적 성능을 보장하면서 콘택들 사이에 더 작은 피치를 갖는 전기 커넥터를 설계하는 것이 관건이다. 전기 커넥터에서 발생할 수 있는 다른 문제는 전기 커넥터의 하우징 내의 콘택들, 구체적으로 전기 콘택의 단부에 위치되는 탄성 부품(resilient part)들이 부정확하게 위치될 수 있다는 것이다. 이러한 부정확한 포지셔닝(positioning)은 미국 시장에서 Telcordia GR-1217-Core와 같은 통신 커넥터에 사용되는 전기 커넥터 품질 시험에 따라 고장 메커니즘(failure mechanism)으로 여겨진다. 하나의 전기 커넥터 내의 전기 콘택들의 탄성 부품의 이러한 부정확한 포지셔닝은 제조, 조작, 삽입, 보드 조작, 교접 등 중에 발생할 수 있다. 더구나, 간섭은 원래 설계되었던 접촉 수직 항력(contact normal force)에서 벗어나는 결과를 야기할 수 있다. 또한, 접촉 수직 항력은 전기 콘택의 탄성 부품의 응력 완화(stress relaxation) 또는 변형(deformation), 또는 하우징의 플라스틱 커넥터 부품의 변형으로 인해 시간에 따라 약해질 수도 있다. 만약 접촉 수직 항력이 낮은 레벨까지 감소된다면, 임의의 추가적인 감소는 수용할 수 없고, 접촉 수직 항력은 임계의 최소값에 도달할 수 있다. 뒤판 커넥터와 매칭되는 임피던스는 유럽 특허 EP 0 422 785 B1에 개시되어 있으며, 여기에 전기 연결 시스템은 다수의 하우징 모듈들을 포함하며, 이 모듈들의 각각은 통로(passageway)들을 수용하는 다수의 핀을 구비한 전방 교접면을 포함한다. 커넥터 어셈블리를 조립하기 위해서, 각각의 말단 서브어셈블리가 하우징 모듈들의 후방 안으로 삽입되는 다수의 말단 서브어셈블리(terminal subassembly)들이 예견되어, 말단 서브어셈블리들 각각은 서로에 대해 적층(stack)된다. 말단 서브어셈블리들은 블레이드(blade) 단면 형태로 전기 콘택들을 포함하며, 이것은 말단 서브어셈블리들이 하우징 모듈들 안으로 삽입될 때 하우징 모듈들의 후방에 정렬된 수직 슬롯(slot)들과 일렬로 되어, 말단 리드 프레임들의 다수의 반대 콘택부를 커넥터의 전방 교접면의 좁은 애퍼처(aperture)에 인접하게 배치한다. 그러나 상술된 유럽 특허에 개시된 커넥터 어셈블리에서, 수(male) 전기 커넥터 내의 전기 콘택들은 완전히 지지되지 않는다. 따라서 더 부서지기 쉽고 따라서 쉽게 고장날 수 있는 얇은 전기 콘택의 경우, 전기 커넥터는 매우 신뢰할 수 없으며 상대적으로 짧은 수명을 갖는다. 게다가 위에서 개시된 암(female) 커넥터는 이중-빔 콘택 원리(double-beam contact principle), 즉 두 개의 암 콘택이 하나의 수 전기 콘택과 교접함에 기초한다. 그러나 이러한 2-콘택 암 커넥터 인터페이스는 접촉 수직 항력이 종종 임계 최소값까지 감소된다는 기술적 결함을 나타낸다. 본 기술분야의 전기 커넥터 설계에 포함되는 다른 콘택 고장 메커니즘은 콘택 표면 상의 먼지 또는 미립자의 퇴적, 커넥터 마모 또는 노출된 비귀금속(non-noble metal)의 가스 침식이며, 상기 비귀금속으로 콘택들이 만들어질 수 있다.