최대치의 충격 및 진동을 견디며 교체가 수월한 동전형 전지 배터리 홀더를 선택하는 방법

CR2032와 같은 리튬 동전형 전지는 매우 다양한 휴대용 전자 응용 제품에서 사용되며, 이들 중 다수는 배터리 교체를 필요로 합니다. 최종 사용자의 간편한 사용을 위해, 설계자는 동전형 전지를 배터리 홀더에 실장하여 빠르고 신속한 배터리 교체가 가능하도록 해야 합니다. 이와 동시에 배터리 홀더는 충격과 진동이 있는 상황에서도 전지와의 연결이 잘 유지될 수 있도록 견고하게 설계되어야 합니다. 전지 홀더 역시 전지를 안전하게 고정하여 의도치 않은 단락으로부터 보호할 수 있어야 합니다.

제조의 측면에서 볼 때, 전지 실장은 자동 픽 앤 플레이스 형식으로 설계되어야 하며 연결로부터의 확실한 분리가 보장되어야 합니다. 전지 실장 설계는 표면 실장 또는 스루홀 실장으로 제공되어야 합니다.

이 기사에서는 이러한 배터리 홀더와 관련된 숨은 개념에 대해 다루고, 고유한 기능 및 이점을 검토하며, 동전형 전지 배터리 홀더를 선택하는 경우의 설계 고려 사항에 대해 살펴봅니다. 그런 다음 설계자의 고민을 해결하기 위해 비전도성, 스냅인 덮개를 사용하는 Memory Protection Devices(MPD)의 Snap Dragon 계열을 적용하는 방법을 소개하고 보여줍니다.

Snap Dragon의 개념

이러한 설계 요구 사항을 해결하기 위해 MPD는 전혀 새로운 카테고리의 전지 홀더인 Snap Dragon 계열을 제공하기 시작했습니다. 이 계열은 충격, 진동 및 낙하로 인해 전지가 빠지거나 간헐적으로 연결되는 것을 방지하는 잠금형 스냅온 덮개를 사용하여, 상단 개방형 동전형 전지 홀더의 신뢰성을 크게 개선합니다. 사용자 친화 요구 사항을 충족하기 위해, '스냅'만으로 덮개를 제거할 수 있어 빠르고 간편한 배터리 교체가 가능합니다.

제조를 위해 이 장치의 액정 고분자(LCP) 베이스는 고온 리플로우 납땜 프로세스를 견딜 수 있습니다. 스냅인 덮개는 사용이 간편할 뿐 아니라, 폴리프로필렌 재료를 사용하여 튼튼하고 유연하므로 시간이 지남에 따라 여러 번의 배터리 교체가 가능합니다. 이러한 특징 이외에도 Snap Dragon 홀더는 높이가 매우 낮으므로, 통상적으로 동전형 전지 배터리에서 pc 기판 위로 1mm만이 추가됩니다.

자세히 들여다보면 Snap Dragon 동전형 전지 배터리 홀더는 스냅온 배터리 리테이너와 전지를 함께 고정하는 결합 베이스로 구성된 2부품 설계를 사용합니다(그림 1).

그림 1: Snap Dragon 동전형 전지 홀더는 베이스와 스냅온, 비전도성 배터리 리테이너로 구성된 2부품 설계를 사용하여 충격과 진동이 있는 환경에서도 신뢰성 있는 작동이 보장됩니다. (이미지 출처: Memory Protection Devices)

Snap Dragon은 덮개가 장착된 후에 동전형 전지가 완벽하게 고정되므로 뛰어나고 신뢰성 있는 연결을 제공합니다.

일부 고신뢰성 전지 홀더의 경우 사용자의 배터리 설치 및 교체가 어렵거나 불가능하지만, Snap Dragon 전지 홀더는 간편하고 직관적인 프로세스를 제공하도록 설계되었습니다. Snap Dragon 설계는 특허출원 중이며, MPD의 배터리 홀더 기술 포트폴리오에 새롭게 추가되었습니다.

Snap Dragon 동전형 전지 홀더는 BR/CR2032 및 BR/CR1225 전지에 알맞도록 두 가지의 다른 크기로 제공되며, 수평 또는 수직 정렬을 모두 지원합니다. 표면 실장 기술(SMT) 납땜을 위한 탭 또는 인쇄 회로 기판의 스루홀 실장을 위한 핀이 함께 제공될 수 있습니다. 이러한 전지는 최대 약 220mAh의 전력을 제공하고 매우 작기 때문에, 휴대용 장치에서 저전력 요구 사항을 갖는 회로에 적합합니다(그림 2).

그림 2: 조립된 MPD Snap Dragon 표면 실장 동전형 전지 홀더, 배터리 리테이너가 제자리에 스냅되고, 20mm 동전형 전지가 베이스에 고정되어 있음. (이미지 출처: Memory Protection Devices)

베이스 부품

Snap Dragon 동전형 전지 홀더는 얇고 강한 고품질 버진 액정 고분자 플라스틱으로 만들어진 베이스가 특징입니다. 또한 SMT 납땜 공정과 관련된 고온을 견딜 수 있습니다. 이 홀더는 -40°C ~ 280°C로 정격되었습니다. 또한 LCP 베이스는 우수한 내화학성을 제공하며 불리한 환경 조건을 견딜 수 있습니다.

Snap Dragon 베이스는 우수한 전기 전도성을 위해 플래시된 금 코팅과 함께 니켈 도금된 인청동의 이중 압력 접점으로 제작되었습니다. 또한 이로 인해 동전형 전지의 니켈 도금 스테인리스강 전극 접촉 시 한층 개선된 부식 방지 기능이 제공됩니다. 이중 압력 접점은 매우 낮은 전기 저항을 제공할 뿐만 아니라, 동전형 전지가 꼭 맞도록 설계되어 충격, 진동 또는 잘못된 취급으로 인해 전지가 빠지는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다(그림 3).

그림 3: MPD 표면 실장 베이스의 이중 압력 접점이 표시됩니다. (이미지 출처: Memory Protection Devices)

그림 3에 표시된 베이스는 Memory Protection Devices BHSD-2032-SM으로, CR2032 동전형 전지를 위한 수평 정렬 표면 실장 베이스입니다. 이중 압력 접점이 명확하게 보입니다.

Snap Dragon 전지 홀더는 이러한 모든 장점을 제공하는 동시에 매우 낮은 높이를 유지할 수 있습니다.

전지 리테이너

Snap Dragon 계열 전지 홀더의 두 번째 부품은 안정적인 배터리 고정을 제공하는 반투명 폴리프로필렌(PP) 전지 리테이너 또는 덮개입니다. 튼튼하면서도 유연한 덮개는, 배터리 리테이너 덮개의 플라스틱을 변형시키지 않고 쉽게 덮개의 제거 및 재설치가 가능하도록 유연한 탭을 사용하여, 그 이용이 간편합니다.

그림 3에 표시된 베이스의 결합 리테이너는 MPD의 BHSD-2032-COVER입니다.

그림 4: 그림 3에 표시된 동전형 전지 홀더 베이스에 알맞은 덮개 이미지 (이미지 출처: Memory Protection Devices)

전지 홀더 신뢰성 테스트

BHSD-2032-SM 홀더 베이스에 대한 신뢰성 테스트에는 각 직교 축에서 1시간 동안의 스웹트 사인 진동(10Hz ~ 50Hz ~ 10Hz) 테스트가 포함되는데, 이 과정에서 전지의 이탈이나 10ms 이상의 접점 연속성의 손실이 없었습니다. 또한 이 장치는 총 18개의 충격 펄스에 대해 각 축의 각 방향으로 3회의 충격을 포함하여 150g, 반 사인파 충격 테스트를 거쳤으며, 이 과정에서 물리적 손상이 없는 것으로 드러났습니다. 마지막 기계적 환경 테스트는 1m 낙하 테스트로, 이 경우에도 전지의 이탈이 없었습니다.

모든 Snap Dragon 동전형 전지 홀더는 유사한 테스트 사양으로 신뢰성을 보장합니다.

Snap Dragon 구성

Snap Dragon 전지 홀더는 다양한 구성으로 제공됩니다. 앞서 언급된 BHSD-2032-SM은 수평 배열의 표면 실장 홀더입니다. BVSD-2032-PC와 리테이너인 BVSD-2032-COVER는 스루홀 pc 기판 실장을 사용하는 수직 전지 배열의 대표적인 제품입니다(그림 5a 및 5b).

그림 5: BVSD-2032-PC(a)는 스루홀 실장을 사용하고 리테이너 BVSD-2032-COVER(b)가 포함된 수직 배열 전지 홀더입니다. (이미지 출처: Memory Protection Devices)

Snap Dragon 전지 홀더의 스루홀 버전은 납땜 패드 대신 핀을 사용하지만, 그 외에는 표면 실장 버전과 그 구조가 동일합니다.

MPD에는 20mm 지름의 동전형 전지용 홀더 외에도 12mm 동전형 전지용 홀더가 포함됩니다(그림 6). 중요한 다른 점은 배터리 용량입니다.

그림 6: 12mm 배터리 전지 홀더(a)와 리테이너(b) 이미지 (이미지 출처: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM(위 그림 6a에 표시됨)은 BR/CR1225 동전형 전지를 수용하도록 설계되었으며, 수평 표면 실장을 위해 구성되었습니다. 스루홀 실장용으로 제작된 버전도 있습니다. 모두 BHSD-1225-COVER(b)의 일반적인 덮개 리테이너를 갖추고 있습니다.

규정 준수 및 응용 분야

전 세계용으로 제작되는 응용 제품을 위해, Snap Dragon 전지 홀더에 사용되는 LCP 플라스틱은 환경친화적이고 할로겐 및 PFOA가 없으며, SVHC, REACH, RoHS 및 WEEE 규정을 필히 준수한다는 사실은 중요합니다.

Snap Dragon 동전형 전지 홀더 제품군은 소형 휴대용 의료 제품 및 신뢰성, 내구성 및 사용의 편의성이 중요한 기타 응용 분야에 적합합니다.

Snap Dragon 전지 홀더는 의료용 응용 분야 내 일반적인 다양한 유형의 살균 주기와 매우 잘 호환됩니다. 여기에서 2피스 스냅온 기능은 살균 주기 온도가 배터리의 열 노출에 대한 최대 정격을 초과할 수 있어, 살균 전에 배터리를 제거해야 할 수도 있으므로 특히 중요합니다.

결론

배터리 홀더를 선택하고 통합하기 위해서는 최종 응용 제품의 사양과 사용 모델을 신중하게 고려해야 합니다. 배터리 크기, 배열, 자동 배치 호환성, 규정 준수 및 배터리 교체 용이성은 총 비용과 함께 가장 우선적으로 고려해야 할 사항입니다. MPD의 Snap Dragon 동전형 전지 홀더는 낙하, 진동 또는 충격이 있는 환경에서도 BR/CR2032 및 BR/CR1225 배터리 전지에 대해 저비용으로 안정적인 배터리 고정 기능을 제공하며, 또한 전지 교체도 수월합니다.