커넥터의 결합 방향에 대하여
커넥터에는 다양한 종류가 있어, 사용 시 용도에 맞는 최적의 커넥터를 선택할 필요가 있습니다. 이번에는 전자 기기의 내부 접속에 사용되는 다양한 종류의 소형 커넥터 중에서, 결합 방향의 차이에 대해 각각의 특징을 소개합니다.
PCB 기판의 신호를 케이블, FFC, 또는 FPC 등을 매개로 다른 기판에 접속하는 경우, 일반적으로는 커넥터가 실장된 기판의 표면에 대해 수직 방향으로 어프로치하여 결합시키는 커넥터를 수직 결합(또는 세로 결합) 커넥터라고 부르고, 수평 방향으로 어프로치하여 결합시키는 커넥터를 수평 결합(또는 횡 결합) 커넥터라고 부릅니다.
삽입 위치의 확인
예를 들어 기판에 리셉터클이 실장되어 플러그를 기판 측에 결합시키는 커넥터의 경우, 수직 결합 커넥터이면 리셉터클의 결합구가 위를 향하고 있기 때문에, 조립 시에 위에서 기판을 내려다보았을 때 결합구를 눈으로 볼 수 있어 플러그의 삽입 위치를 확인하기 쉽다고 할 수 있습니다.
그러나, 기판 대 기판 FPC 커넥터 등의 경우, FPC가 플러그를 덮어버리기 때문에 육안으로 플러그를 정확한 삽입 위치에 맞추어 조립하기가 어려운 경우가 있습니다.
그러한 경우, 플러그를 리셉터클 위에서 가볍게 슬라이드 시키면서 손가락 끝의 감각으로 올바른 삽입 위치를 찾을 수 있는 커넥터의 가이드 기능(얼라인먼트성)이 중요합니다.
기판 상의 배치와 다른 부품의 클리어런스
또한 수직 결합일 경우, 기판 상의 리셉터클에 대해 플러그가 위에서 어프로치하여 결합하기 때문에 기판의 중앙에 커넥터가 위치한 경우에도 결합 작업에 큰 영향은 없다고 할 수 있습니다. 또한 커넥터 주변의 클리어런스 구역이 비교적 좁고 커넥터 주변에도 다른 부품을 실장할 수 있게 되므로, 수평 결합 타입에 비해 기판 설계 자유도가 높다고 할 수 있습니다.
한편, 수평 결합 커넥터의 경우 리셉터클의 결합구가 옆을 향하고 있기 때문에, 플러그를 기판 표면에 평행하게 이동시켜 결합시킵니다. 따라서 결합 시에 플러그에 방해가 되지 않도록 기판에 실장 된 리셉터클의 결합구 부근에는 클리어런스 구역을 마련할 필요가 있습니다.
또한, 저배형의 수평 결합 커넥터를 기판 중앙에 커넥터를 실장하면, 결합 시에 FPC/FFC나 플러그를 잡은 손가락이 기판에 닿는 등 결합 작업이 어려워지는 경우가 있습니다. 저배형의 수평 결합 커넥터를 기판에 레이아웃할 때는 기판 끝에 커넥터를 배치하는 등, 결합 작업을 고려한 커넥터 배치가 필요할 수 있습니다. (※ 커넥터의 올바른 취급 방법은 각 제품의 Instruction Manual을 확인하시기 바랍니다)
커넥터의 높이 치수와 커넥터 유효 결합 길이
접촉 유효 결합 길이는, 결합 방향 치수의 영향을 받기 때문에 수직 결합 커넥터의 경우, 유효 결합 길이는 기판면에 대해 수직 방향의 길이, 즉 커넥터 높이 치수의 영향을 받습니다. 스마트폰이나 태블릿 등 휴대용 고성능 기기의 경우, 얇고 한정된 공간 내에 구성부품이 고밀도로 실장되어 있습니다. 그러한 기기 내에서는 구성부품의 사이즈도 소형이고 저배형일 것이 요구되지만, 수직 결합 커넥터를 저배화할 경우, 접촉 유효 결합 길이를 확보하는 것이 어려워진다고 할 수 있습니다.
수평 결합 커넥터의 경우, 유효 결합 길이는 기판면에 대해 수평 방향의 길이, 즉 커넥터의 깊이 치수의 영향을 받습니다. 그 때문에 수직 결합 커넥터와 비교해, 수평 결합 커넥터는 접촉 유효 결합 길이를 어느 정도 확보하면서 커넥터의 저배화를 검토하기 쉽다고 할 수 있습니다.
저배형 커넥터의 결합 유지
유효 결합 길이가 짧다는 것은, 단자 간의 접촉을 확보하기 위해서 필요한 결합 위치의 허용 범위가 좁은 것을 의미하므로, 낙하의 충격 등 플러그의 결합 위치가 어긋나는 요인이 발생했을 경우에 단자가 접촉하지 않게 되는 리스크가 높아진다고 말할 수 있습니다. 단자의 접촉 신뢰성을 향상시키는 방법 중 하나로 마찰식 잠금이나 기계식 잠금 등의 잠금 기구물에 의해 플러그와 리셉터클의 결합 유지력을 강화하여 결합 위치의 어긋남을 억제하는 것을 들 수 있습니다.
또한 수직 결합 커넥터의 유지력을 보완하는 방법 중 하나로, 커넥터 상단부에 적절한 쿠션재를 추가하여 제품 케이스를 씌웠을 때 쿠션재가 커넥터를 적당히 눌러 결합 위치의 어긋남을 억제하는 방법이 취해지는 경우도 있습니다. 특히 휴대용 기기와 같은 휴대 시 등의 낙하에 의한 충격이 예상되는 소형 제품 등에서 검토되는 경우가 있습니다. (※단, 커넥터에 과도한 압력을 가하는 것은 파손의 원인이 될 수 있으므로 주의가 필요합니다.)
삽입력의 영향
수직 결합 커넥터는 플러그를 기판에 대고 삽입함으로써 결합되기 때문에, 삽입력이 높은 수직 결합 커넥터의 경우 커넥터 결합 시에 기판에 과도한 압력을 줄 가능성도 있습니다. 그 때문에 패널과 일체가 된 모듈 기판 등 압력을 가하는 것에 적합하지 않은 기판을 조립하는 경우에는, 기판에 영향이 일어나지 않을 정도로 삽입력이 낮은 수직결합 커넥터를 선정하거나, 기판을 눌러도 변형시키지 않는 조립 환경을 조성, 또는 수평 결합 커넥터를 사용하는 등의 대책이 필요합니다.
수직 결합・수평 결합 커넥터의 특징 정리
| 수직 결합 커넥터 | 수평 결합 커넥터 |
| 수평 결합 커넥터와 비교해, 커넥터 주변의 클리어런스 구역이 좁고, 기판 설계 자유도가 높음. | 결합구 주변의 클리어런스 구역이 비교적 넓어지기 때문에, 기판 상에 데드 스페이스가 생기기 쉬움. |
| 기판 중앙 부분에 커넥터를 실장했을 경우에도, 결합 작업에 미치는 영향이 적음. | 저배・소형커넥터의 경우, 기판 중앙 부분에 커넥터를 실장하면 결합 작업이 어려워지는 경우가 있음. |
| 유효 결합 길이를 확보하면서 커넥터의 저배화가 어려움. | 수직 결합 커넥터와 비교해, 유효 결합 길이를 확보하면서 커넥터의 저배화가 비교적 용이하다고 말하 수 있음. |
| 삽입력이 높은 커넥터의 경우, 조립 시에 기판으로의 압력이 가해지기 쉬움. | 수직 결합 커넥터와 비교해, 조립 시에 기판으로의 압력이 가해지기 어려움. |
I-PEX 커넥터 라인업 소개
I-PEX 커넥터에는 수평 결합, 수직 결합에 대응하는 같은 계열의 소형 커넥터 라인업이 존재합니다. 예를 들어 얇은 두께의 케이스가 요구되는 패널 기판 측에는 수평 결합 커넥터, 기판 중앙부로의 고밀도 실장이 요구되는 기판 측에는 수직 결합 커넥터를 사용하는 등, 다양한 용도 및 설계 조건에 맞추어 결합 방향을 선택할 수 있습니다.
세선 동축 커넥터
- 0.4mm pitch, EMC실드 커버 & 기계식 잠금 장치 부착 세선 동축 커넥터
수평 결합 타입: CABLINE®-CA II
수직 결합 타입: CABLINE®-UM
- 0.4 mm pitch, 세선 동축 커넥터
수평 결합 타입: CABLINE®-CA
수직 결합 타입: CABLINE®-SS
- 0.5 mm pitch, 세선 동축 커넥터
수평 결합 타입: CABLINE®-VS
수직 결합 타입: FPL™ series
FPC/FFC 커넥
- 0.5 mm pitch, 그라운드 단자 & 자동 잠금 장치 부착, FPC/FFC 커넥
수평 결합 타입: EVAFLEX® 5-SE-G HT
수직 결합 타입: EVAFLEX® 5-SE-G VT
- 0.5 mm pitch, 자동 잠금 장치 부착, FPC/FFC 커넥
수평 결합 타입: EVAFLEX® 5-SE
수직 결합 타입: EVAFLEX® 5-SE VT
