케이블 웨이퍼 하우징 터미널에 대하여 (feat. 케이블 제작 구성요소)

소개

케이블, 웨이퍼, 하우징, 터미널

 

어디서 한번쯤 들어본 듯한 이름들이다. 이들에 대한 정의와 이해를 돕고자 이 글을 쓴다. 

 

 

보드와 보드를 연결하는 방법은 Board to Board 커넥터 또는 Board to Wire 또는 Wire to Wire로 연결 한다.

1. 웨이퍼
2. 하우징
3. 터미널
4. 커넥터

 

웨이퍼 (Wafer) 커넥터란?

   웨이퍼 커넥터란 정확히 무엇일까? 커넥터라는 제품군에는 다양한 유형(핀헤더, 박스헤더, female 헤더, 웨이퍼커넥터, FPC커넥터, RJ45커넥터, IDC커넥터, 배선하네스 등) 있다. Wafer 커넥터는 일반적으로 금속 부품과 플라스틱 부품으로 조립되는 커넥터를 말하며 PCB 보드에 자주 사용한다. 웨이퍼 커넥터는 보통 평평하고 긴 형태의 커넥터로, 다수의 연결 핀 또는 핀과 슬롯을 가진 구조를 갖추고 있다. 

 

   웨이퍼 커넥터 참조는 아래사진과 같다.

“웨이퍼” 또는 “웨이퍼 스타일” 이라고도 불리며, 이는 특정한 형태의 커넥터 디자인을 말한다.

금속과 부품과 플라스틱 부품 등으로 조립되어 보드쪽에 붙는 커넥터를 웨이퍼라 한다.

 

 

    MOLEX 몰렉스는 웨이퍼 커넥터 개발사로 국내 커넥터 제조사들에게는 오리지널리티를 가졌다. 하지만 국내 제조업체들은 몰렉스를 선택하지 않고 국내 커넥터 제조 회사인 연호전자, 한림전자 의 부품을 사용한다. 그 이유는 웨이퍼 커넥터의 기술적 난이도가 그리 높지 않고, 디자인, 생산공장등의 품질은 거의 같지만 국내에서 제조하는 것인 만큼 배송시간이 빠르고 유통비가 적어 가격이 저렴하다. 

 

     웨이퍼 커넥터는 작은 블루투스 헤드셋 부터 큰 비행기까지 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 가격이 저렴하고 다른 커넥터 체결방식에 비해 안정성이 뛰어나다. 

 

 

하우징 (Housing)이란?

    하우징이란 플라스틱 부품 또는 다른 외부 커넥터 또는 웨이퍼 접촉하는 물리적 부품을 말하고, 내부 전선은 납땜 이나 터미네이션 된 전선과 단자로 조립한다. 케이블 제작에서 중요한 부분이며 보통 암과 수 형태의 하우징이 있다. 사용자는 웨이퍼 단자에 맞는 하우징의 모델넘버를 찾아 케이블 제작업체에 부품명을 기재하여 제작의뢰를 할 수 있다. 

    예를들어 아래 몰렉스의 웨이퍼 5566-06A에 맞는 하우징은 5557-06 이며, 하우징 내에들어가는 터미널은 5556 시리즈이다. 

웨이퍼 5566-06A  /   하우징 5557-06  /   터미널 5556

    하우징은 내부에 전선이 직접연결되는 터미널이 조립되어야하며, 이 때 전선을 AWG 굵기에 따라 사용가능한 전선의 굵기가 있다. AWG 는 하단에서 설명. 

터미널 (Terminal)이란?

    터미널은 케이블 내부 도체 부분을 의미한다. 전기적 신호나 전력을 전달하기 위해 전도성이 높은 구리, 알루미늄, 금, 니켈 등의 소재를 사용하고. 소재에 따라 모델 파트명이 조금씩 다르거나 가격도 천차만별이다. 

금소재의 터미널 5556

 

    터미널 소재로는 주로 알루미늄을 사용하고 아래의 종류를 참고하자. 

 

터미널 소재의 종류

1. 구리 (Copper): 전기의 흐름을 용이하게 하는 우수한 전도성을 가진 금속으로 가장 흔히 사용
2. 알루미늄 (Aluminum): 구리와 유사하게 우수한 전도성을 가지며, 보다 경제적으로 사용됨. 구리보다는 더 높은 저항
3. 금 (Gold): 높은 전기 및 열 전도성을 가지며, 접촉 저항이 낮아 터미널 및 접속 부품으로 사용.
                    금의 높은 가격으로 인해 일반적으로 고가의 옵션이 될 수 있음.
4. 니켈 (Nickel): 우수한 전도성과 내식성을 가진 금속으로, 일부 케이블 터미널에서 사용될 수 있음

 

와이어 (Wiring) 란? AWG?

 

    전선을 선택할 때에는 사용하는 전류의 크기에 따라 AWG라는 규격에 맞추어 전선을 선택해야 한다. AWG (American Wire Gauge) 규격은 미국에서 사용되는 전선의 직경을 표준화한 척도로, 전기 전도성과 전류 용량에 대한 정보를 제공한다. 이 규격은 숫자가 작을수록 전선의 직경이 더 두꺼운 것을 나타내며, 높은 AWG 번호의 전선은 더 얇은 직경을 가진다. AWG 번호가 작은 전선은 저항이 낮고 더 많은 전류를 전송할 수 있다.

AWG번호	직경(인치)	직경(밀리미터)	단위길이당 저항(옴/1000ft)	최대 전류(A)
000	0.4096	10.404	0.0618	325
00	0.3648	9.266	0.0779	290
0	0.3249	8.251	0.0983	255
1	0.2893	7.348	0.1239	215
2	0.2576	6.544	0.1563	190
3	0.2294	5.827	0.197	165
4	0.2043	5.189	0.2485	150
5	0.1819	4.621	0.3133	130
6	0.162	4.115	0.3951	115
7	0.1443	3.665	0.4982	100
8	0.1285	3.264	0.6282	90
9	0.1144	2.906	0.7921	75
10	0.1019	2.588	0.9989	60
11	0.0907	2.305	1.26	50
12	0.0808	2.053	1.588	45
13	0.072	1.828	2.003	35
14	0.0641	1.628	2.525	30
15	0.0571	1.45	3.184	25
16	0.0508	1.291	4.016	20
17	0.0453	1.149	5.064	15
18	0.0403	1.024	6.385	10
19	0.0359	0.912	8.051	7
20	0.032	0.812	10.15	5
21	0.0285	0.723	12.8	4
22	0.0254	0.647	16.14	3
23	0.0226	0.573	20.36	2
24	0.0201	0.511	25.67	1.5
25	0.0179	0.455	32.37	1
26	0.0159	0.405	40.81	0.5
27	0.0142	0.361	51.47	0.4
28	0.0126	0.321	64.9	0.3
29	0.0113	0.287	81.83	0.2
30	0.01	0.255	103.2	0.15
31	0.0089	0.227	130.1	0.1
32	0.008	0.202	164.1	0.08
33	0.0071	0.181	206.9	0.05
34	0.0063	0.16	260.9	0.03
35	0.0056	0.143	329	0.02
36	0.005	0.128	414.8	0.01

 

참고 . UL 인증

    UL (Underwriters Laboratories)은 미국의 안전 표준을 개발하고 인증하는 조직으로, 전선 및 케이블에 대한 규격을 지정한 것이다.  보다 전문적이고 신뢰성 높은 장비에는 꼭 UL인증 받은 케이블을 사용하는 것이좋다. 중국의 유사 케이블 류를 사용하다가 발생하는 여러 문제들(단선, 신뢰성, 노이즈, 차폐 등)로부터 방어하려면 UL인증 받은 케이블을 사용하자.

    아래는 일반적으로 사용되는 UL 전선 규격의 종류를 표로 정리한 것다. 

UL 전선 규격	설명
UL 83	주택 및 상업용 전선의 표준 규격
UL 758	특수 전기 장비 및 케이블의 규격
UL 1063	기기 내장용 전선 및 케이블의 규격
UL 1072	절연된 전력 선로의 규격
UL 1277	전기 도선 및 케이블의 건설 규격
UL 1569	기기 및 배선용 절연 배선의 규격
UL 1581	케이블 및 전선의 일반적인 시험 및 인증 규격
UL 62	이동식 전원 및 제어 케이블의 규격
UL 83B	건축적 및 구조적 목적을 위한 전선의 규격
UL 62B	전기 도구 및 기계용 케이블의 규격

 

     각 UL규격은 다양한 종류의 전선과 케이블을 다루는 표준이고 UL 758 에는 하위 케이블 규격이 포함된다. 
일부 주요 UL758의 하위 케이블 규격은 다음과 같다

1. UL 2464: 다목적 전선 및 케이블의 규격.
2. UL 1007: 절연된 단선 전선의 규격.
3. UL 1015: 일반적인 사용을 위한 절연된 단선 전선의 규격.
4. UL 1061: 기기 및 패널 연결을 위한 절연된 단선 전선의 규격.
5. UL 1569: 기기 및 배선용 절연 배선의 규격.
6. UL 1617: 자동차 전선의 규격.
7. UL 1672: 자동차 내부 전선 및 케이블의 규격.
8. UL 1673: 자동차 배터리 케이블의 규격.

    개인적으로 케이블 제작 의뢰할 때가 많은데, 이 때 UL2464를 주로 사용한다. UL2464에는 AWG 40 부터 AWG8까지 다양하게 와이어를 구성할 수 있으며, 내부 심 수에 따라 내부 심이 2개면 2C, 6개면 6C 등으로 표기한다. 일부 케이블은 편조를 얼마만큼 했느냐? 에 따라 케이블 퀄리티가 달라지기도 한다. 여기서 편조란, 중심선 들을 감싸는 그물망같은 알루미늄 샷시 이다.  

     "UL2464 AWG22 6C 편조" 라고 하면 UL758 규격인증을 받은 UL2464 시리즈 중에 전선굵기는 AWG22를 사용하며 내부 6가닥의 심이 있고 쉴드가 그물처럼 쌓여있어 노이즈 차폐에 신뢰성이 좋은" 케이블 이라고 생각하면된다. 아래는 UL2464의 종류를 대영케이블 업체 사이트에서 가져왔다.

 

절연피복 (Jacket, Sheath)

• 재킷(Jacket)은, 주로 순전히 케이블 맨 바깥을 에워싸는 껍질을 말하고
• 시스(Sheath)는, 주로 재킷 이외에도 내부에 호일이나 기타 절연물 등을 포함

밴딩 (Banding)

 

 

 

케이블 제작의 구성요소

완성된 케이블은 하우징,터미널, 와이어, 절연피복, 커버(밴딩) 로 구성된다. 위 5가지 사항에 재료의 품질로 케이블 하네스의 품질을 알 수 있다.

1. 하우징 선택
2. 터미널 선택
3. 와이어 선택
4. 절연피복 선택
5. 밴딩 선택

케이블을 구성하는 하우징, 터미널, 와이어, 절연피복

 

케이블을 마지막에 감싸는 벤딩