커넥터란 무엇인가?
커넥터는 아주 간단한 기능을 수행한다. 회로안에서 두 전도체를 이어주는 것인데, 전도체에서 다른 전도체로 전류가 흐르게끔 하는 역할이다. 전선 대 전선을 연결하는 것에 목적이 있고 Male(수) 타입과 Female(암) 타입으로 이루어져 있다.
커넥터 사용의 이점
커넥터를 사용하는 이유는 모든 전기 회로가 연결 되어 있다면, 커넥터를 사용할 필요가 없다. 하지만 그러기 위해 모든 부속품을 납땜하여 연결시킬 수는 있겠지만 상당히 비효율적일 것이다. 예를들어 컴퓨터를 조립하는데 일일히 납땜하고, 고장나면 다시 일일해 분해하는것이 얼마나 불편할지 생각해보자. 아래는 커넥터 사용시 이점을 나타낸 것이다.
- 전자 제품의 제조 공정이 단순화된다.
커넥터로 인해 제품 조립이 용이해지고 대량 생산 공정이 단순해진다.
- 수리와 보수가 쉽다.
전자 제품의 한 부품이 고장났을 때, 쉽게 새 부품으로 교체할 수 있는 것도 커넥터 때문이다.
- 업그레이드가 가능하다.
성능이 업그레이드된 부품이 새로 나왔을 때, 커넥터가 없다면 그 부품을 어떻게 교체할까?
- 제품 설계가 자유롭다.
엔지니어가 새로운 제품을 개발할 때 커넥터는 새로운 부품과 기존의 시스템을 연결해주는 고리가 된다.
터미네이션 (Termination)
터미네이션은 커넥터에서 매우 중요한 개념이다. 터미네이션이란, 터미널과 도체(전선, PCB 등)를 연결시키는 방법을 말한다. 터미네이션이 잘 되어야만 커넥터의 기능이 안정적으로 구현된다. 일반적으로 쓰이는 몇가지 터미네이션 방법에 대해 알아보자.
압착
터미널은 '압착'이라는 기계적 과정을 통해 전선과 맞닿게 된다. 이 과정에서는 프레스, 수동 압착기, 자동 압착기 등을 이용한다.
그림과 같이 터미널 압착은 전선의 심선과 피복 두 부분에서 이루어진다.
IDT
IDT (Insulation Displacement Technology)는 절연된 (피복되지 않은) 전선이 전선 폭 보다 좁은 터미널 슬롯에 들어가면서 전기적 접촉이 이루어지는 터미네이션 방법이다.
위의 그림은 IDT 슬롯안의 터미널을 보여주고 있다. 그림에서는 전선이 일부 피복되었으나, 이는 터미널과 전선의 접촉을 보여주기위한 것일 뿐 실제로 IDT 커넥터에서 전선은 피복되지 않으며, 이것이 IDT의 가장 큰 장점이기도 하다.
표면 실장
(Surface Mount)
표면 실장은 커넥터의 '테일(tails)'을 PCB 윗면에 납땜하여 전기적 접촉을 만드는 방법이다.
위의 핀간격 1.50mm 전선 대 PCB 커넥터는 실장면이 넓어 실장이 용이하다. 실장된 모습에서 보듯 납땜은 아랫면 전체를 걸쳐 이루어지며, 이로써 PCB에 안정적으로 부착될 수 있다.
핀간격 (Pitch)
핀간격이란 커넥터에서 인접한 두 핀의 중심간 거리를 말한다.
핀간격은 커넥터에서 여러 가지를 좌우하는데, 예를 들어 핀간격이 매우 좁다면, 커넥터를 PCB에 고정할 때 Through-Hole 보다는 표면실장이 더 적합한 방법이 된다. 뿐만 아니라 핀간격은 인접 핀의 전기적 간섭 현상에도 영향을 끼칠 수 있다.
왼쪽은 핀간격 1.5mm 커넥터의 예이며, 오른쪽은 핀간격 1.25mm에서 2.50mm까지의 예 이다. 커넥터 제조 업체는 소비자의 요구를 만족시키는 다양한 핀간격의 커넥터를 생산하기 때문에 자기가 필요한 커넥터 간격을 사용하면 된다.
몰렉스와 JST
시장보고서 "세계의 상위 100개 커넥터 제조업체", 2019.7 Bishop&Associates,Inc. 에 따르면, 출하량 및 매출액 기준 순위, 시장 점유율, 지역,최종 사용 기기 제품 카테고리 분석, 주요 실적 등을 기준 상위 10개 기업은 아래와 같다.
상위 10개 기업
- 세계 상위 10개 커넥터 제조업체
- 출하량 : 최종 사용 기기별
- 출하량 : 제품 카테고리별
상위 10개 커넥터 제조사 9위에 위치
- TE Connectivity - 미국
- Amphenol - 미국
- Molex Incorporated - 미국
- Aptiv(FKA Delphi Connection Systems) - 북미 (아일랜드 더블린)
- Foxconn(FIT) - 대만
- Luxshare - 중국
- Yazaki - 일본
- JAE - 일본
- J.S.T. - 일본
- Rosenberger - 독일
몰렉스 (Molex Incorporated) - 미국
몰렉스 타입은 개인적으로 가장 많이 사용하는 커넥터이다.
디바이스마트(devicemart.co.kr) 에는 몰렉스 커넥터로 검색하면 다양한 사이즈에 다양한 pin개수를 가진 커넥터들이 있다. 대표되는 제품으로 5557 시리즈 제품이며, 반대편에 맞물리는 커넥터는 5566, 5569, 5558 시리즈 등이 있다.
전선을 보드에 꽂아 사용하는 시리즈인 Wire To Board 시리즈들도 많은 종류가 있다. 기판에 부착하는 타입 (Straight, Angle) 타입이 있고, 전선에 연결하는 커넥터가 서로 매칭된다. 대표적인 제품으로는 5264 시리즈의 제품들이 있다.
내부 실장용으로 사용되는 FPC/FFC 커넥터도 있다.
J.S.T
JST커넥터는 (Japan Solderless Terminal)의 약자로 일본에서 만든 커넥터 브랜드인데
무려 1957년부터 커넥터를 제작해왔기에, 나는 보통 소형 흰색 커넥터들을 모두 일컫는 말인줄 알았다.
JST는 세계 커넥터회사 10위 안에 드는 세계적인 그룹이다. 연결의 품질이 중요한 품목인 만큼 고객에게 더욱 안정적이고 기술적으로 진보한 경제적인 제품을 제공하는 것이 JST의 경영 철학이라고 한다.
커넥터의 종류는 아래와 같다.
ZH 시리즈
핀 피치 : 1.5 mm pitch
전류 : 1A
전압 : 50V
AWG : 26~28
ZR 시리즈
핀 피치 : 1.5 mm pitch
전류 : 0.7A
전압 : 50V
AWG : 28~30
XH 시리즈
핀 피치 : 2.5mm pitch
전류 : 3A
전압 : 250V
AWG : 22~26
PA 시리즈
핀 피치 : 2.0mm pitch
전류 : 3A
전압 : 250V
AWG : 22~26
PH 시리즈
핀 피치 : 2.0mm pitch
전류 : 2A
전압 : 100V
AWG : 24~30
SM 시리즈
핀 피치 : 2.5mm pitch
전류 : 3A
전압 : 250V
AWG : 22~28
RCY 시리즈
핀 피치 : 2.5mm pitch
전류 : 3A
전압 : 250V
AWG : 22~28
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