JP2017507473A - 感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】静電気や外部電源によるリーク電流から内部回路及び／又は使用者を保護し、通信信号の減殺を最小化して伝達することができる感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置を提供する。【解決手段】電子装置の人体接触可能伝導体と内蔵回路部と間に配置され、伝導体から静電気流入時絶縁破壊されずに静電気を通過させ、回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体から流入される通信信号を通過させるように下記数式（１）を満たす:【数１】（式中、Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧である。）【選択図】図１
Description
本発明は、感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置に関する。さらに詳しくは、電源によるリーク電流から使用者を保護し、外部の静電気から内部回路を保護し、通信信号の減殺を最小化して伝達することができる感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置に関するものである。
最近、携帯用電子装置は、審美性と堅固さを向上させるためにメタル材質のハウジングの採択が増加しつつある。
しかし、このようなメタル材質のハウジングは、材質の特性上、電気伝導率に優れているため、特定素子を介して、または部位により外装ハウジングと内蔵回路部と間に電気的経路が形成され得る。特に、メタルハウジングと回路部がループを形成することによって、外部の露出面積が大きなメタルハウジングのような伝導体を通して瞬間的に高い電圧を有する静電気が流入される場合、ＩＣなどの回路部を損なうことがあるため、これら対する対策が求められていた。
一方、このような携帯用電子装置は、通常的に充電器を使用して電池を充電する。このような充電器は、外部のＡＣ電源をＤＣ電源に整流した後、再び、変圧器を介して、携帯用電子装置に適した低いＤＣ電源に変換する。ここで、変圧器の電気的絶縁性を強化させるために、変圧器両端にキャパシタで構成されたＹ−ＣＡＰが備えられる。
しかし、非正品充電器などのように、Ｙ−ＣＡＰが正規特性を有しない場合には、Ｙ−ＣＡＰによりＤＣ電源が十分に遮断できない可能性もあり、さらに、ＡＣ電源によりリーク電流が生ずることがあり、このようなリーク電流は、回路の接地部に沿って伝播される。
このようなリーク電流は、携帯用電子装置の外装ケースのように人体が接触可能な伝導体にも伝達されるため、結果的に、使用者にピリピリとした感じの不快感を与えており、激しい場合、使用者が感電による致命傷を受けることがある。
従って、メタルケースを採用した携帯電話のような携帯用電子装置は、このようなリーク電流から使用者を保護するための方案が求められている。
一方、このように、メタル材質のハウジングを備えた携帯用電子装置は、多機能化により、機能別に複数のアンテナを備え、そのうちの少なくとも一部は、内蔵型アンテナであり、携帯用電子装置の外装ハウジングに配置されるか、メタルハウジング自体をアンテナとして使用する傾向にある。
このような場合、アンテナと携帯用電子装置の内部回路が連結されなければならなく、このとき、通信信号を減殺することなく内部回路に円滑に伝達できなければならない。
しかし、前述のように、通信信号の効果的な伝達のために、当該素子のキャパシタンスを増加させたとき、外部の静電気により絶縁破壊され、これにより当該素子が破損される問題があった。
さらに、前述するように、外部電源によるリーク電流を遮断するための高い降伏電圧の具現と通信信号を伝達するための高容量キャパシタンスの具現は、互いに相反される効果のため達成が困難である。従って、静電気からの保護、リーク電流の遮断と同時に、高いキャパシタンスを具現することができる方案が求められている。
本発明は、前述のような点を鑑みて案出されたものであり、静電気や外部電源によるリーク電流から内部回路及び／又は使用者を保護し、通信信号の減殺を最小化して伝達することができる感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置を提供することに目的がある。
前述した課題を解決するために本発明は、電子装置の人体接触可能伝導体と内蔵回路部と間に配置される感電保護素子が提供される。前記感電保護素子は、前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊されずに前記静電気を通過させ、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体から流入される通信信号を通過させるように下記数式（１）を満たす：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧である。）
また、前記定格電圧は、国別の標準定格電圧である。
また、下記数式（２）の感電保護素子である：
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧である。）
また、前記定格電圧は、国別の標準定格電圧である。
また、下記数式（２）の感電保護素子である：
（式中、Ｖｃｐは、キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。）
また、前記通信信号は、無線通信周波数帯域を有してもよい。
また、前記感電保護素子は、複数のシート層が積層された焼体と、前記焼体の内部に、一定の間隔で離隔され配置された少なくとも一対の内部電極と、記内部電極間に形成された空隙とを含む感電保護部と、前記伝導体から流入される通信信号を通過させる少なくとも一つのキャパシタ層と、を含む。
また、前記一対の内部電極は、同一平面上で配置される。
また、前記空隙は、内壁に高さ方向に沿って一定の厚さで塗布される放電物質層が備えられる。
また、前記空隙は、前記一対の内部電極間で複数個備えられる。
また、前記放電物質層は、金属粒子を含む非電導性物質または半導体物質からなる。
また、前記放電物質層は、前記空隙の内壁に沿って塗布される第１部分と、前記第１部分の上端から外側に延びる第２部分と、前記第１部分の下端から外側に延びる第３部分と、を含み、前記第２部分は、前記一対の内部電極の一方と接触され、前記第３部分は、前記一対の内部電極の他方と接触される。
また、前記焼体は、誘電率を有する絶縁体からなる。
また、前記内部電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれか一つ以上の成分を含んでもよい。
また、前記キャパシタ層は、前記感電保護部と電気的に並列接続される。
また、前記キャパシタ層と前記感電保護部と間の間隔は、前記感電保護部の前記一対の内部電極間の間隔より大である。
また、前記感電保護素子は、第１バリスタ物質層と第２バリスタ物質層とが交互に積層された少なくとも２個のバリスタ物質層と、前記第１バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第１内部電極と、前記第２バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第２内部電極と、を含む感電保護部と、前記伝導体から流入される通信信号を通過させる少なくとも一つのキャパシタ層と、含む。
また、前記降伏電圧Ｖｂｒは、最も隣接した第１内部電極と第２内部電極と間に、それぞれ形成される単位降伏電圧の和である。
また、前記第１内部電極及び前記第２内部電極のそれぞれは、少なくとも一部が重なるように配置される。
また、前記第１内部電極及び前記第２内部電極のそれぞれは、互いに重ならないように配置される。
また、前記第１内部電極または前記第２内部電極の離隔間隔Ｌは、前記第１内部電極と前記第２内部電極と間の最短距離ｄ１と、隣接する他の第２内部電極間の最短距離ｄ２の和より大である。
また、前記第１バリスタ物質層及び前記第２バリスタ物質層は、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣのいずれか一つ以上を含む半導性材料、またはＰｒ及びＢｉ系材料のいずれか一つであってもよい。
また、前記キャパシタ層は、前記感電保護部と電気的に並列接続される。
また、前記キャパシタ層と前記感電保護部と間の距離は、前記第１内部電極と前記第２内部電極と間の最短距離ｄ１と、隣接する他の第２内部電極間の最短距離ｄ２の和より大である。
また、前記キャパシタ層は、複数のシート層からなり、セラミック材料からなっていてもよい。
一方、本発明は、人体接触可能伝導体と、回路部と、前記伝導体と前記回路部と間に配置される感電保護素子と、を含む感電保護機能を有する携帯用電素装置を提供する。ここで、前記感電保護素子は、前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊出されずに前記静電気を通過させ、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体から流入される通信信号を通過させるように下記数式（３）を満たす：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。）
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。）
また、前記伝導体は、前記電子装置と外部機器との通信のためのアンテナ、メタルケース、及び導電性装身具の少なくとも一つを含む。
また、前記メタルケースは、前記電子装置のハウジングの側部を部分的に囲むか、全体的に囲むように備えられる。
また、前記メタルケースは、前記電子装置のハウジングの前面または後面に外部へ露出されるように設けられるカメラを囲むように備えられる。
一方、本発明は、電子装置の人体接触可能伝導体と内蔵回路部と間に配置される素子を提供する。ここで、前記素子は、前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊されずに静電気を通過させると共に、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断する感電保護部と、前記伝導体から流入される通信信号を減殺することなく通過させるように前記感電保護部と並列接続されたキャパシタ部と、を含み、下記数式（３）を満たす：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、前記キャパシタ部の絶縁破壊電圧である。）
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、前記キャパシタ部の絶縁破壊電圧である。）
また、前記感電保護部は、複数のシート層が積層された焼体と、前記焼体の内部に、一定の間隔で離隔され配置された少なくとも一対の内部電極と、前記内部電極間に形成された空隙と、を含む。
また、前記感電保護部は、第１バリスタ物質層と第２バリスタ物質層とが交互に積層された少なくとも２個のバリスタ物質層と、前記第１バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第１内部電極と、前記第２バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第２内部電極と、を含む。
また、前記キャパシタ部は、
前記感電保護部の上部及び下部のいずれか一つ、または感電保護部の上部及び下部の両方に一定の間隔をおいて配置される少なくとも一つ以上のキャパシタ層を含む。
前記感電保護部の上部及び下部のいずれか一つ、または感電保護部の上部及び下部の両方に一定の間隔をおいて配置される少なくとも一つ以上のキャパシタ層を含む。
本発明の一実施例に係る感電保護素子及びそれを備えた携帯用電子装置は、メタルケースのような伝導体が外部が露出される携帯用電子装置において、伝導体と回路部とを連結する感電保護素子を備えることによって、外部電源によるリーク電流及び静電気から使用者及び内部回路を保護し、高いキャパシタンスを具現し、通信信号の減殺を最小化して伝達することができる長所がある。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、種々の異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。図において本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略しており、明細書全体を通して同一または類似の構成要素については同じ参照符号を付する。
本発明の一実施例に係る感電保護素子１００は、図１に示されるように、電子装置の人体接触可能伝導体１２と内蔵回路部１４間に配置される。
前記感電保護素子１００は、前記伝導体１２から静電気流入時、絶縁破壊されずに前記静電気を通過させ、前記回路部１４の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体１２から流入される通信信号を通過させるように下記数式（３）を満たす降伏電圧Ｖｂを有する:
（式中、Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、前記キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。）
このとき、前記定格電圧は国別の標準定格電圧であり、例えば、２４０Ｖ、２２０Ｖ、１２０Ｖ、１１０Ｖ及び１００Ｖのいずれか一つである。
Ｖｃｐは、前記キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。）
このとき、前記定格電圧は国別の標準定格電圧であり、例えば、２４０Ｖ、２２０Ｖ、１２０Ｖ、１１０Ｖ及び１００Ｖのいずれか一つである。
このような感電保護素子１００は、キャパシタ層を備えたバリスタまたはキャパシタ層を備えたサプレッサーであり、このとき、前記降伏電圧Ｖｂｒは、バリスタまたはサプレッサーの降伏電圧（または、トリガー電圧）を意味し、バリスタまたはサプレッサーの内部電極の間隔、互いに重なる内部電極の面積、積層されたシート層の誘電率、内部電極間の空隙体積、及び放電物質層、バリスタ材料の粒径、直列連結される内部電極の数に応じて決定される。
このような感電保護素子１００は、図２Ａに示されるように、携帯用電子装置１０で、外装メタルケースのような伝導体１２と回路部１４と間に配置される。
ここで、前記携帯用電子装置１０は、携帯が可能であり、運搬が容易な携帯用電子機器の形態である。一例として、前記携帯用電子装置は、スマートフォン、セルラーフォンなどのような携帯端末機であり、スマートウォッチ、デジタルカメラ、ＤＭＢ、電子ブック、ネットブック、タブレットＰＣ、携帯用コンピュータなどである。このような電子装置は、外部機器との通信のためのアンテナ構造を含む任意の適切な電子コンポーネントが設けられる。さらに、Ｗｉ−Ｆｉ及びブルートゥースのような近距離ネットワーク通信を使用する機器であってもよい。
このような携帯用電子装置１０は、金属（アルミニウム、ステンレススチール等）のような導電性材料、または炭素−繊維合成材料若しくはその他の繊維系合成物、ガラス、セラミック、プラスチック及びこれらを組み合わせた材料からなる外部ハウジングを含む。
このとき、携帯用電子装置１０のハウジングは、金属からなり、外部に露出される伝導体１２を含む。ここで、前記伝導体１２は、前記電子装置と外部機器との通信のためのアンテナ、メタルケース、及び導電性装身具のうち少なくとも一つを含むことができる。
特に、前記メタルケースは、前記携帯用電子装置１０のハウジングの側部を部分的に囲むか、全体的に囲むように備えられてもよい。また、前記メタルケースは、前記電子装置のハウジングの前面または後面に外部に露出されるように設けられるカメラを囲むように備えられる。
このように、感電保護素子１００は、リーク電流及び静電気から内部の回路を保護するために携帯用電子装置１０の人体接触可能な伝導体１２と回路部１４と間に配置される。
このような感電保護素子１００は、前記携帯用電子装置１０のハウジングに設けられるメタルケースの個数に合せて適宜備えられる。ただし、前記メタルケースが複数個で備えられる場合、それぞれのメタルケース１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、いずれも感電保護素子１００が個別的に連結されるように前記携帯用電子装置１０のハウジングに内蔵される。
即ち、図２Ａに示されるように、前記携帯用電子装置１０のハウジングの側部を囲むメタルケースのような伝導体１２が三つの部分からなる場合、それぞれの伝導体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、いずれも感電保護素子１００と連結されることで、リーク電流及び静電気から前記携帯用電子装置１０内部の回路を保護することができる。
このとき、前記感電保護素子１００は、複数個のメタルケース１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが備えられる場合、前記メタルケース１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの当該役割に応じて様々な方式で備えられる。
一例として、前記携帯用電子装置１０のハウジングに、外部に露出されるカメラが備えられる場合、前記カメラを囲む伝導体１２ｄに、前記感電保護素子１００が適用される場合、前記感電保護素子１００は、リーク電流を遮断し、静電気から内部回路を防護する形態である。
また、前記メタルケース１２ｂがグラウンド役割を遂行する場合、前記感電保護素子１００は、前記メタルケース１２ｂと連結され、リーク電流を遮断し、静電気から内部回路を保護する形態である。
一方、図２Ｂに示されるように、感電保護素子１００は、メタルケース１２’と回路基板１４’と間に配置される。このとき、感電保護素子１００は、静電気を自体破損することなく通過させるためのものであるため、回路基板１４’は、静電気を接地へバイパスするための別途の保護素子１６を備えることができる。ここで、保護素子１６は、サプレッサーまたはバリスタである。
図２Ｃに示されるように、感電保護素子１００は、メタルケース１２’とＦＦＭ１４ａ（front End Module）間で整合回路（例えば、Ｒ及びＬ成分）を介して配置される。ここで、メタルケース１２’はアンテナである。このとき、感電保護素子１００は、通信信号を減殺することなく通過させると同時に、メタルケース１２’からの静電気を通過させ、整合回路を介して接地から流入されるリーク電流を遮断させるためのものである。
図２Ｄに示されるように、感電保護素子１００は、アンテナが設けられたメタルケース１２’と当該アンテナを介した通信機能を具現するＩＣ１４ｃと間に配置される。ここで、当該通信機能はＮＦＣ通信であってもよい。このとき、感電保護素子１００は、静電気を自体破損することなく通過させるためのものであるため、静電気を接地へバイパスするための別途の保護素子１６を備えることができる。ここで、保護素子１６は、サプレッサーまたはバリスタである。
図２Ｅに示されるように、感電保護素子１００は、ＰＩＦＡ（Planar Inverted F Antenna）アンテナ２０のショートピン（short pin）２２とマッチング回路と間に配置される。このとき、感電保護素子１００は、通信信号を減殺することなく通過させると同時に、メタルケース１２’からの静電気を通過させ、整合回路を介して接地から流入されるリーク電流を遮断させるためものである。
このような感電保護素子１００は、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、外部電源によるリーク電流、伝導体１２から流入される静電気、及び通信信号に応じて異なる機能を有してもよい。
即ち、図３Ａに示されるように、回路部１４の回路基板、例えば、接地を介して外部電源のリーク電流が伝導体１２に流入される場合、感電保護素子１００は、その降伏電圧Ｖｂｒがリーク電流による過電圧に比べて大きいため、オープン状態で維持される。即ち、感電保護素子１００は、その降伏電圧Ｖｂｒが携帯用電子装置の外部電源の定格電圧より大きいため、電気的に導通されなくオープン状態を維持し、メタルケースなどのような人体接触可能な伝導体１２にリーク電流が伝達されることを遮断することができる。
このとき、感電保護素子１００内に備えられたキャパシタ層は、リーク電流に含まれたＤＣ成分を遮断し、リーク電流が無線通信帯域に比べて相対的に低い周波数を有するため、当該周波数に対して大きなインピーダンスで作用することによってリーク電流を遮断することができる。
結果的に、感電保護素子１００は、回路部１４の接地から流入される外部電源によるリーク電流を遮断し、使用者を感電から保護することができる。
また、図３Ｂに示されるように、伝導体１２を介して外部から静電気が流入されれば、感電保護素子１００は、サプレッサーやバリスタのような静電気保護素子として機能する。即ち、感電保護素子１００がバリスタである場合、バリスタの降伏電圧Ｖｂｒが静電気の瞬間電圧より小さいため、電気的に導通され静電気を通過させ、サプレッサーである場合、静電気放電のためのサプレッサーの動作電圧が静電気の瞬間電圧より小さいため、瞬間放電により静電気を通過させることができる。結果的に、感電保護素子１００は、伝導体１２から静電気流入時、電気的抵抗が低くなり、自体が絶縁破壊されずに静電気を通過させることができる。
このとき、感電保護素子１００内に備えられたキャパシタ層は、その絶縁破壊電圧Ｖｃｐがバリスタまたはサプレッサーの降伏電圧Ｖｂｒより大きいため、静電気はキャパシタ層２２０ａ、２２０ｂに流入されずに、バリスタまたはサプレッサーへのみ通過される。
ここで、回路部１４は、静電気を接地へバイパスするための別途の保護素子を備えることができる。結果的に、感電保護素子１００は、伝導体１２から流入される静電気により絶縁破壊されずに静電気を通過させ、後端の内部回路を保護することができる。
また、図３Ｃに示されるように、伝導体１２を介して通信信号が流入される場合、感電保護素子１００は、キャパシタとして機能する。即ち、感電保護素子１００は、サプレッサーやバリスタがオープン状態で維持され、伝導体１２と回路部１４を遮断するが、内部のキャパシタ層が流入された通信信号を通過させることができる。このように、感電保護素子１００のキャパシタ層は、通信信号の流入経路を提供することができる。
ここで、前記キャパシタ層のキャパシタンスは、主要無線通信帯域の通信信号を減殺することなく通過させることができるように設定されるのが好ましい。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、キャパシタンスによる通過周波数帯域をシミュレーションした結果によれば、５ｐＦ以上のキャパシタンスに対して、モバイル無線通信周波数帯域（７００ＭＨｚ〜２．６ＧＨｚ）で実質的にほとんど損失なしで伝達され、電気的にショート現象を示す。
しかし、図４Ｂに示されるように、微細な影響をみると、略３０ｐＦ以上のキャパシタンスで通信時、受信感度の影響をほとんど受けないことが分かる。従って、前記キャパシタ層のキャパシタンスは、モバイル無線通信周波数帯域では３０ｐＦ以上の高いキャパシタンスを利用することが好ましい。
結果的に、感電保護素子１００は、内部のキャパシタ層の高いキャパシタンスにより伝導体１２から流入される通信信号を減殺することなく通過させることができる。
以下、図５〜図７を参照して、本発明の実施例に係る感電保護素子の様々な具現例を詳細に説明する。
前記感電保護素子２００は、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、サプレッサー形態であってもよい。このような感電保護素子２００は、焼体、感電保護部２１０、及びキャパシタ層２２０ａ、２２０ｂを含む。
このとき、前記焼体は、感電保護部２１０及びキャパシタ層１２０ａ、１２０ｂを構成できるように、一面に電極２１１ａ、２１２ａ、２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２１５ａ、２２５ａ、２２６ａ、２２７ａ、２２８ａが備えられた複数のシート層２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８が順に積層され、それぞれの一面に備えられた複数の電極が互いに対向するように配置された後、焼成または硬化工程を通して一体的に形成される。
このような焼体は、誘電率を有する絶縁体からなる。例えば、前記絶縁体は、セラミック材料、低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ）、高温焼結セラミック（ＨＴＣＣ）及び磁性材料からなっていてもよい。このとき、セラミック材料は、金属系酸化化合物であり、金属系酸化化合物は、Ｅｒ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＣｏＯ、ＭｏＯ３、ＳｎＯ２、ＢａＴｉＯ３、Ｎｄ２Ｏ３から選択された１種以上を含む。
前記内部電極２１１ａ、２１２ａは、焼体の内部に一定の間隔で離隔形成され、少なくとも一対からなっていてもよい。ここで、第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａは、焼体の両端に備えられる外部電極２３１、２３２にそれぞれ電気的に連結される。
このような内部電極２１１ａ、２１２ａは、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれか一つ以上の成分を含んでもよく、外部電極２３１、２３２は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｓｎ成分のいずれか一つ以上の成分を含むことができる。
前記内部電極２１１ａ、２１２ａは、様々な形状及びパターンで備えられており、前記第１内部電極２１１ａと第２内部電極２１２ａは、同じパターンで備えられてもよく、互いに異なるパターンを有するように備えられてもよい。即ち、内部電極２１１ａ、２１２ａは、焼体の構成時第１内部電極２１１ａと第２内部電極２１２ａの一部が互いに対向して重なるように配置されていれば、特定パターンに限定されない。
このとき、このような内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔及び互いに対向する面積または互いに重なる長さは、サプレッサー２００の降伏電圧Ｖｂｒを満たすように構成されてもよく、例えば、前記内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔は１０〜１００μｍである。
一方、互いに対応される一対の電極２１１ａ、２１２ａ間には、静電気を防護し、過電圧から回路保護素子及び周辺回路を保護するための防護シート層２１３が配置される。
このような防護シート層２１３は、前記一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間に中空形からなる少なくとも一つの空隙形成部材２１５が備えられる。このために、防護シート層２１３は、空隙形成部材２１５が備えられる位置に貫通孔が形成される。
具体的に説明すれば、前記焼体は、上部面に第１内部電極２１１ａが備えられる第１シート層２１１と、下部面に第２内部電極２１２ａが備えられる第２シート層２１２とが互いに積層され、前記第１シート層２１１及び第２シート層２１２の間には防護シート層２１３が配置される。
即ち、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａが対向するように第１シート層２１１、防護シート層２１３及び第２シート層２１２を順に積層する。
これにより、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａは、対向するように配置された後、前記防護シート層２１３により互いに一定間隔離隔配置され、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａは一側が、前記空隙形成部材２１５とそれぞれ接触された状態で配置される。
一方、前記第１シート層２１１と第２シート層２１２の間に配置される防護シート層２１３は、少なくとも一つの貫通孔が貫通形成される。
ここで、前記貫通孔は、前記防護シート層２１３を基準に、上部及び下部にそれぞれ配置される第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａが、互いに重なる領域に位置するように形成される。
このとき、前記貫通孔には、空隙形成部材２１５が備えられる。このような空隙形成部材２１５は、内部電極２１１ａ、２１２ａ間に配置され、内壁に高さ方向に沿って一定の厚さで塗布される放電物質層１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃを含む。
代案的に、空隙形成部材２１５を別途に備えない場合、前記貫通孔の内壁には、高さ方向に沿って放電物質層が一定厚さで塗布される。
ここで、前記空隙形成部材２１５またはそれに塗布された放電物質層は、上部端が前記第２内部電極２１２ａと接し、下部端が前記第１内部電極２１１ａとそれぞれ接するように備えられる。
このような空隙形成部材２１５により、一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間に空隙２１６が形成される。このような空隙２１６により外部から流入された静電気は、内部電極２１１ａ、２１２ａ間で放電される。このとき、内部電極２１１ａ、２１２ａ間の電気的抵抗が低くなり、感電保護素子２００両端の電圧差を一定値以下に低減することができる。従って、感電保護部２２０は、絶縁破壊されずに静電気を通過させることができる。
ここで、前記放電物質層２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃを構成する放電物質は、誘電率が低く、伝導度がなく、過電圧印加時ショート（short）が生じてはいけない。
このために、前記放電物質は、少なくとも１種の金属粒子を含む非電導性物質からなっていてもよく、ＳｉＣまたはシリコン系の成分を含む半導体物質でからなっていてもよい。さらに、前記放電物質は、ＳｉＣ、カーボン、グラファイト及びＺｎＯの中から選択された１種以上の材料と、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏの中から選択された１種以上の材料を所定の割合で混合してなっていてもよい。
一例として、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａが、Ａｇ成分を含む場合、前記放電物質は、ＳｉＣ-ＺｎＯ系の成分を含む。ＳｉＣ（Silicon carbide）成分は、熱的安定性に優れ、酸化雰囲気で安定性に優れ、一定の導電性と導熱性を有し、低い誘電率を有する。
そして、ＺｎＯ成分は優れた非線形抵抗特性及び放電特性がある。
ＳｉＣとＺｎＯは、それぞれ別途使用時、両方ともに伝導性があるが、互いに混合後、焼成すると、ＳｉＣ粒子表面にＺｎＯが結合されることによって絶縁層が形成される。
このような絶縁層は、ＳｉＣが完全に反応して、ＳｉＣ粒子表面にＳｉＣ-ＺｎＯ反応層を形成する。これにより、前記絶縁層は、Ａｇパスを遮断して、放電物質にさらに高い絶縁性を与え、静電気に対する耐性を向上させ、サプレッサー１２０を電子部品に取り付けるとき、ＤＣショート現象を解決することができる。
ここで、前記放電物質の一例として、ＳｉＣ-ＺｎＯ系の成分を含むものとして説明したが、これに限定されなく、前記放電物質は、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａを構成する成分に合う半導体物質または金属粒子を含む非電導性物質を使用できる。
このとき、前記空隙形成部材２１５の内壁に塗布される前記放電物質層２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃは、空隙形成部材２１５の内壁に沿って塗布される第１部分２１５ａと、前記第１部分２１５ａの上端から前記防護シート層２１３の上部面に沿って第１内部電極２１１ａと対向して接触するように延びる第２部分２１５ｂと、前記第１部分２１５ａの下端から前記防護シート層２１３の下部面に沿って第２内部電極２１２ａと対向して接触するように延びる第３部分２１５ｃと、を含む。
これにより、前記放電物質層２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃは、前記空隙形成部材２１５の内壁だけでなく前記空隙形成部材２１５の上部端と下部端から前記第２部分２１５ｂ及び第３部分２１５ｃがそれぞれ延びるように形成されることによって、前記第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａとの接触面積を広げることができる。
このような構成により、前記放電物質層２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃを構成する成分の一部が静電気スパークにより気化されて、放電物質層２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃの一部が損傷されても、前記放電物質層２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃが本来の機能を遂行することができるようにすることによって、静電気に対する耐性を向上させることができる。
一方、前記防護シート層２１３は、複数の空隙形成部材２１５が備えられてもよい。このように、前記空隙形成部材２１５の個数が増加すれば、静電気の放電経路が増加されることによって、静電気に対する耐性を高めることができる。
前記第１シート層２１１及び第２シート層２１２間に配置される防護シート層２１３は、前記第１シート層２１１及び第２シート層２１２と同じ面積を有するように備えられてもよいが、互いに対応される第１内部電極２１１ａ及び第２内部電極２１２ａが重なる面積を含み、前記第１シート層２１１及び第２シート層２１２より狭い面積を有するように備えられてもよい。
前記キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂは、アンテナのような伝導体１２から流入される通信信号を減殺することなく通過させるためのものであり、感電保護部２１０と電気的に並列接続される。例えば、キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂは、感電保護部２１０の上部及び下部の少なくとも一方または上部及び下部の両方に配置される。
ここで、キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂのそれぞれは、複数のシート層が積層されたものであってもよい。このとき、キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂを構成する複数個のシート層は、誘電率を有する絶縁体からなっていてもよく、好ましくは、セラミック材料からなっていてもよい。
例えば、セラミック材料は、Ｅｒ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＣｏＯ、ＭｏＯ３、ＳｎＯ２、ＢａＴｉＯ３の中から選択された１種以上を含む金属系酸化化合物からなっているか、フェライトからなってもいてもよく、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）または高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）などが使用できる。さらに、前記セラミック材料は、ＺｎＯ系のバリスタ材料、またはＰｒ及びＢｉ系材料などが使用されてもよく、金属系酸化化合物として言及したＥｒ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＣｏＯ、ＭｏＯ３、ＳｎＯ２、ＢａＴｉＯ３は一例として理解されるべきであり、言及していない他の種類の金属系酸化化合物もまた使用できる。
このとき、前記キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂを構成する複数のキャパシタ電極は、対向する一対のキャパシタ電極間の間隔ｄ１が１５〜１００μｍの範囲を有するように備えられてもよく、例えば、２０μｍの間隔を有するように備えられる。
一方、感電保護素子２００は、感電保護部２１０とキャパシタ層２２０ａ、２２０ｂが互いに異なる電極間隔及び電極幅で構成される。
即ち、互いに対向して配置された一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔は、キャパシタ電極２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａ、２２５ａ、２２６ａ、２２７ａ、２２８ａ間の間隔と同じである。
このとき、感電保護部２１０とキャパシタ層２２０ａ、２２０ｂ間の間隔は一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔より大である。
即ち、前記一対の内部電極２１１ａ、２１２ａに沿って流れる静電気またはリーク電流が隣接したキャパシタ電極に漏洩されないように内部電極２１１ａ、２１２ａと十分な間隔を確保することが好ましい。このとき、前記キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂと前記感電保護部２１０と間の距離は１５〜１００μｍであり、前記一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔より２倍以上が好ましい。例えば、前記一対の内部電極２１１ａ、２１２ａ間の間隔が１０μｍの場合、前記キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂと前記感電保護部２１０と間の距離は２０μｍ以上である。
このように、感電保護素子１００は、キャパシタ層２２０ａ、２２０ｂを備えることによって、静電気を通過させ、外部電源のリーク電流を遮断する機能と共に、使用しようとする目的による通信帯域に適したキャパシタンスを容易に提供することができる。即ち、このようなキャパシタ層１１５ａ、１１５ｂにより、静電気に対して内部回路を保護するためのサプレッサー、バリスタまたはツェナーダイオードと共に、ＲＦ受信感度を高めるための別途の部品を共に使用した従来とは違って、一つの感電保護素子１００を介して静電気に対する保護に加えて、ＲＦ受信感度を高めることができる長所がある。
別の実施例として、図６に示されるように、感電保護素子３００は、一定の間隔で離隔され、水平に配置された一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂを含んでもよい。即ち、少なくとも一対のシート層３１１、３１２の内部には、内部電極３１４ａ、３１４ｂが空隙を形成するように互いに離隔配置される。好ましくは、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂは、同一平面上で平行した方向に一定間隔離隔配置される。
ここで、一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ間には、空隙３２０が形成され得る。ここで、空隙３２０は、一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂの高さより大きな高さで形成されることができ、一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂの間隔より大きな幅で形成されることができる。このように、空隙３２０の体積が拡張されれば、静電気による放電時、内部電極３１４ａ、３１４ｂから微細なパーティクルが発生しても内部電極３１４ａ、３１４ｂ間の空間が広いため、パーティクルにより発生しうる欠陥の発生率を低減することができる。このとき、前記空隙は、静電気流入時、一対の内部電極３１４ａ、３１５ｂにより放電が開始される空間であり、前記空隙の体積は、静電気に対する耐性を満たすように設定することが好ましい。例えば、前記空隙の体積は、前記感電保護素子３００の総体積対比１〜１５％である。
具体的に説明すれば、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂは、前記第１シート層３１１の上部面に間隙を形成するように互いに離隔配置される。ここで、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ間の間隙は、１０〜１００μｍであってもよい。このような一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂは、前記第１シート層３１１の上部面にパターン印刷される。
このとき、互いに対応される一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ間には静電気を防護し、過電圧から回路保護素子及び周辺回路を保護し、リーク電流を遮断するための空隙３２０が備えられる。
このような空隙３２０は、同一平面上に互いに平行に配列される前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ間に配置され、空気が満たされることができるように中空形で設けられ、前記空隙３２０の開放された上部側に前記第２シート層３１２が積層される。
このような空隙３２０は、複数個で備えられ、前記内部電極３１４ａ、３１４ｂの幅方向に沿って離隔配置され得る。このように、前記空隙３２０の個数が増加すれば、静電気の放電経路が増加されることによって、静電気に対する耐性を向上させることができる。
このとき、前記空隙３２０は、前記第１シート層３１１の上部面から前記内部電極３１４ａ、３１４ｂの上部端までの高さを超える高さを有するように形成される。即ち、本発明の一実施例に係る空隙３２０は、内部電極３１４ａ、３１４ｂの全体高さより超える高さを有するように備えられることによって、全体的な空隙３２０の体積が拡大される。
これにより、静電気の放電時、前記内部電極３１４ａ、３１４ｂから微細なパーティクルが発生しても広い空間を有する空隙３２０を介して、パーティクルにより発生しうる欠陥の発生率を低減することができる。
このとき、前記空隙３２０は、互いに離隔配置される一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂの上部面または下部面状に延びるように備えられる。
さらに、前記空隙３２０は、一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂの幅と同じ幅であってもよい。このとき、前記空隙３２０は、一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂの厚さより大きくなっていてもよい。
このような空隙３２０は、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ間に空隙材がパターン印刷された後、焼結過程で加えられる熱により前記空隙材が除去されることで形成される。ここで、前記空隙材は、第１シート層３１１及び第２シート層３１２を積層した後、焼体を形成するために圧搾する過程で前記空隙３２０が圧力により変形されるか、破損されることを防止するために使われる。
このために、前記空隙材は、高温の熱により分解される材質からなることによって、複数のシート層を積層した後、焼成する過程で除去されるようにする。一例として、前記空隙材は、２００〜２０００℃の温度範囲で分解される材質からなっていてもよい。
このとき、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂは、多角状、円状、楕円状、螺旋状及びこれらの組み合わせなど様々な形状及びパターンであってもよい。そして、互いに対向される内部電極は、互いに同じパターン及び形状であってもよく、他のパターン及び形状であってもよい。
一方、前記一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂが対向する端部間には、一定間隔離隔される間隙が形成され、前記間隙の中心にその付近に前記空隙３２０が備えられる。このとき、前記空隙３２０の内壁には、前記内部電極３１４ａ、３１４ｂの高さ方向に沿って一定の厚さで塗布される放電物質層が備えられる。このとき、前記放電物質層は、前記空隙３２０の内壁のみに設けられてもよいが、前記空隙３２０の開放された上部を覆うように塗布できることを明らかにする。即ち、前記放電物質層は、前記空隙３２０の内壁だけでなく、前記空隙３２０の開放された上部端を連結して延びられる。
一方、前記焼体を構成する第１シート層３１１及び第２シート層３１２は、第１シート層３１１の上部に第２シート層３１２が直接積層され得るが、前記第１シート層３１１の上部面に形成される一対の内部電極３１４ａ、３１４ｂ及び空隙３２０の高さに該当する別途のバッファー層が積層されてもよい。このようなバッファー層は、内部電極３１４ａ、３１４ｂの高さ及び空隙３２０の高さに該当する高さのバラツキを除去する役割を遂行する。
前記感電保護素子は、図７Ａ〜図７Ｃに示されるような感電保護素子４００であってもよい。このような感電保護素子４００は、感電保護部４１０及びキャパシタ層４２０ａ、４２０ｂを含む。
感電保護部４１０は、バリスタ物質層４１２、４１４及び複数の内部電極４１６、４１６'、４１８を含む。
このとき、前記バリスタ物質層は、第１バリスタ物質層４１０及び第２バリスタ物質層４２０が交互に少なくとも２個の層からなる。ここで、前記第１バリスタ物質層４１０及び前記第２バリスタ物質層４２０は、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣの一つ以上を含む半導性材料、またはＰｒ及びＢｉ系材料のいずれか一つであってもよい。また、前記バリスタ物質層は、バリスタ物質の粒径が降伏電圧Ｖｂｒを満たすように設定することが好ましい。
前記内部電極は、第１バリスタ物質層４１０上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第１内部電極４１２、４１２’及び第２バリスタ物質層４２０上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第２内部電極４２２を含む。
ここで、バリスタ４００の降伏電圧Ｖｂｒは、最も隣接した第１内部電極４１２、４１２’と第２内部電極４２２と間にそれぞれ形成される単位降伏電圧の和であってもよい。即ち、バリスタ４００の降伏電圧Ｖｂｒは、第１内部電極４１２、４１２’と第２内部電極４２２と間にそれぞれ形成される単位降伏電圧、及び電気的に直列形成される第１内部電極４１２、４１２’と第２内部電極４２２との個数に応じて決定される。
前記第１内部電極４１２、４１２’及び前記第２内部電極４２２のそれぞれは、少なくとも一部が重ならないように配置される。即ち、前記第１内部電極４１２、４１２’及び前記第２内部電極４２２のそれぞれは、少なくとも一部が重なるように交差配置されるか、互いに重ならないように相互間に交差配置される。
このとき、前記第１内部電極または前記第２内部電極は、静電気またはリーク電流が内部電極４１２、４１２'、４２２の隣接した外部電極（未図示）に漏洩されなく、内部電極４１２、４１２'、４２２間で正常に進むように間隔が設定されることが好ましい。
例えば、一つの第１内部電極４１２、４１２’と隣接する第２内部電極４２２間の離隔間隔Ｌは、前記第１内部電極４１２、４１２’と前記第２内部電極４２２間の最短距離ｄ１と前記隣接する他の第２内部電極４２２間の最短距離ｄ２との和より大きく形成されることが好ましい。
さらに、前記第２内部電極４２２は、隣接した外部電極（未図示）との距離が第１内部電極４１２、４２２間の離隔間隔より大きく形成されることが好ましい。
具体的に説明すれば、前記第１バリスタ物質層４１０は、二つの第１内部電極４１２、４１２’が備えられており、前記二つの第１内部電極４１２、４１２’は、同一平面上に並んで離隔配置される。
そして、前記第２バリスタ物質層４２０は、一面に第２内部電極４２２が備えられる。
このとき、前記第１バリスタ物質層４１０及び第２バリスタ物質層４２０は、前記第２内部電極４２２が二つの第１内部電極４１２、４１２’と上下方向に一定間隔離隔された状態で配置きるように上・下方向に積層される。
さらに、前記第２内部電極４２２は、両端部側の前記二つの第１内部電極４１２、４１２’の一端部側と互いに一定領域が重なるように配置され得る。このために、前記第２内部電極４２２の中央部が前記二つの第１内部電極４１２、４１２’間に形成される間隙Ｌ１の中央部に位置するように配置される。
ここで、二つの第１内部電極４１２、４１２’が形成される第１バリスタ物質層４１０は、図８Ａに示されるように、一つの第２内部電極４２２が形成される第２バリスタ物質層４２０の上部に積層されてもよく、選択的に、第２バリスタ物質層４２０の下部に積層される。
図８Ｂに示されるように、感電保護部４１０は、第１内部電極４１６、４１６’及び第２内部電極４１８により形成される単位素子が並列で複数個備えられる。即ち、感電保護部４１０は、二つの第１内部電極４１６、４１６’が形成された二つの第１バリスタ物質層４１２と、一つの第２内部電極４１８が形成された一つの第２バリスタ物質層４１４と、が交互に積層される形態であってもよい。
このとき、前記二つの第１バリスタ物質層４１２は、前記第２バリスタ物質層４１４の上・下部にそれぞれ配置される形態で積層される。ここで、前記第２バリスタ物質層４１４に形成された第２内部電極４１８は、両端部側の上部に配置される第１内部電極４１６、４１６’及び下部に配置される第２内部電極４１８の一端部側とそれぞれ一定領域重なるように配置される。
そして、前記第２バリスタ物質層４１４の上部に配置される第１内部電極４１６、４１６’と第２バリスタ物質層４１４の下部に配置される第１内部電極４１６、４１６’は、上・下方向に並んで配置されることができ、垂直方向に離隔配置される第１内部電極４１６、４１６’の間に第２内部電極４１８が配置される。
このとき、前記第２内部電極４１８の中央部は、同一平面上で配置される二つの第１内部電極２１２、４１２’間に形成される間隔Ｌの中央部に位置されるように配置される。
このような第１バリスタ物質層４１２及び第２バリスタ物質層４１４は、前述したような第１内部電極４１６、４１６’及び第２内部電極４１８の間隔ｄ１、ｄ２またはその間の間隔Ｌを満たしながら、様々な積層順で配置することができる。
例えば、前記二つの第２バリスタ物質層４１４は、前記第１バリスタ物質層４１２の上・下部にそれぞれ配置される形態で積層される。
ここで、前記第２バリスタ物質層４１４に形成された第２内部電極４１８は、両端部側の上部と下部にそれぞれ離隔配置される一対の第１内部電極４１６、４１６’と互いに重なる位置に配置される。
このとき、前記第２内部電極４１８は、静電気またはリーク電流が外部電極（未図示）に漏洩されなく、第１内部電極２１２’で正常に進行できるように間隔が設定されることが好ましい。例えば、前記第２内部電極４１８は、隣接した外部電極（未図示）との距離が第１内部電極４１６、４１６’間の間隔ｄ１、ｄ２より大きく形成されることが好ましい。
このように、第１バリスタ物質層４１２及び第２バリスタ物質層４１４を複数積層することにより静電気の放電経路が増加され、静電気に対する耐性を向上させることができる。
一方、第１内部電極４１２、４１２’及び第２内部電極４２２は、その間に形成される単位降伏電圧によりバリスタ４００の降伏電圧Ｖｂｒを満たすための個数が決定される。即ち、第１内部電極４１２、４１２’及び第２内部電極４２２により形成された単位素子は２個の場合を説明したが、これに限定されなく、単位降伏電圧の大きさに応じて複数個で形成される。
このように、第１バリスタ物質層４１０及び第２バリスタ物質層４２０を複数積層することにより、電気の放電経路が増加され、静電気に対する耐性を向上させることができる。
このようなバリスタ４００、４００’は、第１内部電極４１２、４１２’と第２内部電極４２２がバリスタ物質層に備えられるため、静電気印加時、バリスタ物質の非線形電圧特性により第１内部電極４１２、４１２’と第２内部電極４２２と間の電気的抵抗が低くなり、静電気を通過させることができる。従って、バリスタ物質は、瞬間的に高い静電気によっても絶縁破壊されることなく静電気を通過させることができる。
前記キャパシタ層４２０ａ、２２０ｂは、アンテナのような伝導体１２から流入される通信信号を減殺なしで通過させるためのものであり、感電保護部４１０と電気的に並列接続される。例えば、キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂは、感電保護部４１０の上部及び下部の少なくとも一方または上部及び下部の両方に配置される。
ここで、キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂのそれぞれは、複数のシート層が積層されたものであってもよい。このとき、キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂを構成する複数個のシート層は誘電率を有する絶縁体からなり、好ましくは、セラミック材料からなる。
例えば、セラミック材料は、Ｅｒ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＣｏＯ、ＭｏＯ３、ＳｎＯ２、ＢａＴｉＯ３の中から選択された１種以上を含む金属系酸化化合物からなるか、フェライトからなっていてもよく、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）または高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）などが使われる。さらに、前記セラミック材料は、ＺｎＯ系のバリスタ材料、またはＰｒ及びＢｉ系材料などが使用され、金属系酸化化合物で言及したＥｒ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＣｏＯ、ＭｏＯ３、ＳｎＯ２、ＢａＴｉＯ３は一例として理解されるべきであり、言及していない他の種類の金属系酸化化合物もまた使用することができる。
このとき、前記キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂを構成する複数のキャパシタ電極は対向する一対のキャパシタ電極間の間隔が１５〜１００μｍの範囲を有するように備えられる。例えば、２０μｍの間隔を有するように備えられる。
また、前記キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂと感電保護部４１０と間の距離は、前記第１内部電極４１６と前記第２内部電極４１８と間の最短距離と、前記隣接する他の第１内部電極４１６’と第２内部電極４１８と間の最短距離の和より大であってもよい。
即ち、前記第１内部電極４１６、４１６’または前記第２内部電極４１８に沿って流れる静電気またはリーク電流が隣接したキャパシタ電極に漏洩されないように内部電極４１６、４１６'、４１８と十分な間隔を確保することが好ましい。このとき、前記キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂと前記感電保護部４１０と間の距離は１５〜１００μｍであってもよく、前記第１内部電極４１６、４１６’と前記第２内部電極４１８と間の間隔より２倍以上大きいことが好ましい。例えば、第１内部電極４１６、４１６’と前記第２内部電極４１８と間の間隔が１０μｍのとき、前記キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂと前記感電保護部４１０と間の距離は２０μｍ以上である。
このように、感電保護素子１００は、キャパシタ層４２０ａ、４２０ｂを備えることによって、静電気を通過させ、外部電源のリーク電流を遮断する機能と共に、使用しようとする目的による通信帯域に適したキャパシタンスを容易に提供することができる。即ち、このようなキャパシタ層１２４ａ、１２４ｂにより、静電気に対して内部回路を保護するためのサプレッサー、バリスタまたはツェナーダイオードと共に、ＲＦ受信感度を高めるための別途の部品を共に使用した従来とは違って、一つの素子を介して静電気に対する保護に加えて、ＲＦ受信感度を高めることができる長所がある。
以上で、本発明の一実施例について説明したが、本発明の思想は本、明細書に提示される実施例に制限されなく、本発明の思想を理解する当業者であれば同一思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などによって他の実施例を容易に提案することができるが、これもまた本発明の思想範囲内に属するものである。
Claims (31)
- 電子装置の人体接触可能伝導体と内蔵回路部と間に配置される感電保護素子であって、
前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊されずに前記静電気を通過させ、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体から流入される通信信号を通過させるように下記数式（１）を満たす感電保護素子：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧である。） - 前記定格電圧は、国別の標準定格電圧である請求項１に記載の感電保護素子。
- 下記数式（２）である請求項１に記載の感電保護素子：
（式中、Ｖｃｐは、キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。） - 前記通信信号は、無線通信周波数帯域を有する請求項１に記載の感電保護素子。
- 前記感電保護素子は、
複数のシート層が積層された焼体と、
前記焼体の内部に、一定の間隔で離隔され配置された少なくとも一対の内部電極と、前記内部電極間に形成された空隙とを含む感電保護部と、
前記伝導体から流入される通信信号を通過させる少なくとも一つのキャパシタ層と、
を含む請求項１に記載の感電保護素子。 - 前記一対の内部電極は、同一平面上で配置される請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記空隙は、内壁に高さ方向に沿って一定の厚さで塗布される放電物質層が備えられる請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記空隙は、前記一対の内部電極間で複数個備えられる請求項７に記載の感電保護素子。
- 前記放電物質層は、金属粒子を含む非電導性物質または半導体物質からなる請求項７に記載の感電保護素子。
- 前記放電物質層は、前記空隙の内壁に沿って塗布される第１部分と、前記第１部分の上端から外側に延びる第２部分と、前記第１部分の下端から外側に延びる第３部分と、を含み、
前記第２部分は、前記一対の内部電極の一方と接触され、前記第３部分は、前記一対の内部電極の他方と接触される請求項７に記載の感電保護素子。 - 前記焼体は、誘電率を有する絶縁体からなる請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記内部電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれか一つ以上の成分を含む請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記キャパシタ層は、前記感電保護部と電気的に並列接続される請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記キャパシタ層と前記感電保護部と間の間隔は、前記感電保護部の前記一対の内部電極間の間隔より大である請求項５に記載の感電保護素子。
- 前記感電保護素子は、
第１バリスタ物質層と第２バリスタ物質層とが交互に積層された少なくとも２個のバリスタ物質層と、前記第１バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第１内部電極と、前記第２バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第２内部電極と、を含む感電保護部と、
前記伝導体から流入される通信信号を通過させる少なくとも一つのキャパシタ層と、
含む請求項１に記載の感電保護素子。 - 前記降伏電圧Ｖｂｒは、最も隣接した第１内部電極と第２内部電極と間に、それぞれ形成される単位降伏電圧の和である請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記第１内部電極及び前記第２内部電極のそれぞれは、少なくとも一部が重なるように配置される請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記第１内部電極及び前記第２内部電極のそれぞれは、互いに重ならないように配置される請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記第１内部電極または前記第２内部電極の離隔間隔Ｌは、前記第１内部電極と前記第２内部電極と間の最短距離ｄ１と、隣接する他の第２内部電極間の最短距離ｄ２の和より大である請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記第１バリスタ物質層及び前記第２バリスタ物質層は、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣのいずれか一つ以上を含む半導性材料、またはＰｒ及びＢｉ系材料のいずれか一つである請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記キャパシタ層は、前記感電保護部と電気的に並列接続される請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記キャパシタ層と前記感電保護部と間の距離は、前記第１内部電極と前記第２内部電極と間の最短距離ｄ１と、隣接する他の第２内部電極間の最短距離ｄ２の和より大である請求項１５に記載の感電保護素子。
- 前記キャパシタ層は、複数のシート層からなり、セラミック材料からなる請求項１５に記載の感電保護素子。
- 人体接触可能伝導体と、
回路部と、
前記伝導体と前記回路部と間に配置される感電保護素子と、を含み、
前記感電保護素子は、前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊出されずに前記静電気を通過させ、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断し、前記伝導体から流入される通信信号を通過させるように下記数式（３）を満たす感電保護機能を有する携帯用電子装置：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、キャパシタ層の絶縁破壊電圧である。） - 前記伝導体は、前記電子装置と外部機器との通信のためのアンテナ、メタルケース、及び導電性装身具の少なくとも一つを含む感電保護機能を有する請求項２４に記載の携帯用電子装置。
- 前記メタルケースは、前記電子装置のハウジングの側部を部分的に囲むか、全体的に囲むように備えられる感電保護機能を有する請求項２５に記載の携帯用電子装置。
- 前記メタルケースは、前記電子装置のハウジングの前面または後面に外部へ露出されるように設けられるカメラを囲むように備えられる感電保護機能を有する請求項２５に記載の携帯用電子装置。
- 電子装置の人体接触可能伝導体と内蔵回路部と間に配置される素子であって、
前記伝導体から静電気流入時、絶縁破壊されずに静電気を通過させると共に、前記回路部の接地から流入される外部電源のリーク電流を遮断する感電保護部と、
前記伝導体から流入される通信信号を減殺することなく通過させるように前記感電保護部と並列接続されたキャパシタ部と、を含み、
下記数式（３）を満たす感電保護素子：
（式中、
Ｖｂｒは、前記感電保護素子の降伏電圧であり、
Ｖｉｎは、前記電子装置の外部電源の定格電圧であり、
Ｖｃｐは、前記キャパシタ部の絶縁破壊電圧である。） - 前記感電保護部は、
複数のシート層が積層された焼体と、
前記焼体の内部に、一定の間隔で離隔され配置された少なくとも一対の内部電極と、
前記内部電極間に形成された空隙と、
を含む請求項２８に記載の感電保護素子。 - 前記感電保護部は、
第１バリスタ物質層と第２バリスタ物質層とが交互に積層された少なくとも２個のバリスタ物質層と、前記第１バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第１内部電極と、前記第２バリスタ物質層上に一定の間隔Ｌで離隔された複数の第２内部電極と、を含む請求項２８に記載の感電保護素子。 - 前記キャパシタ部は、
前記感電保護部の上部及び下部のいずれか一つ、または感電保護部の上部及び下部の両方に一定の間隔をおいて配置される少なくとも一つ以上のキャパシタ層を含む請求項２９または３０に記載の感電保護素子。
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