JP6322243B2 - 複合フィルタ - Google Patents
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Description
本発明は複合フィルタに関する。
アンテナまたは金属ケースのような導電性対照物と回路基板の導電パターンを電気的に連結する場合や、静電気や電磁波障害（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＥＭＩ）を除去するための接地への電気的な連結に、弾性を有する電気接触端子が使用される。
電気接続端子は回路基板の導電パターンに半田付けされて固定されるか、対象物の間に挟まれて使用される。
これらの電気接続端子が上下方向に電気を連結するために使用される場合、電気抵抗が小さいながら電気的に連結しようとする電気伝導性対象物の上下方向の寸法公差を収容し得るように、できるだけ上下方向に作動距離が大きく、弾性及び弾性復元力がよい構造と材質が要求される。
このような電気接続端子の例としては、本出願人による特許文献１及び特許文献２などがある。
しかし、これらの電気接続端子は、弾性を有し、電気伝導性対象物の間に介在されて対向する対象物を電気的に接続する役割を持つが、電気接続端子自体に流入されるノイズを除去する機能を備えていない。
通常、ノイズは信号線や電源線を介して伝播される電導ノイズ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ）、電子誘導や静電誘導で伝播される誘導ノイズ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ）、そして電磁波の形態で空中に伝播される放射ノイズ（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ）で形成される。
これらのノイズを除去するためにキャパシタを適用することが考えられるが、通常のキャパシタはプリント回路基板に装着され、弾性がないため電気伝導性対象物の間に定着されることは難しく、また作動距離を有して弾性的に接触せず、外部の衝撃によって破損する恐れがあった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、弾性を有し、過電流による感電またはノイズを、接地を介して防止または減殺することが可能な複合フィルタを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、機能性物質層と、前記機能性物質層の上部面と下部面にそれぞれ形成される電極パターンと、前記上部面の電極パターンの上に接着される電気伝導性弾性部材と、を含み、前記電気伝導性弾性部材は前記上部面の電極パターンに電気的及び機械的に結合されて電極として使用され、前記電気伝導性弾性部材は対向する電気伝導性対象物に直接接触して弾性を提供することを特徴とする弾性を有する複合フィルタが提供される。
前記電極パターンは金属箔、めっきされた電気伝導性繊維、外面に金属層が形成されたポリマーフィルム、または電気伝導性ポリマーコーティング層であってもよい。
前記機能性物質層は、高誘電性セラミックパウダーが混合されて硬化された誘電体ポリマー、または高誘電性セラミックパウダーを塑性して形成した誘電体セラミックであってもよい。
前記誘電体ポリマーは、シリコンゴム、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂のうちいずれか一つであり、前記誘電体セラミックはセラミックキャパシタまたはセラミックバリスタであってもよい。
前記電気伝導性弾性部材は、ａ）発泡体とゴムチューブを含む弾性コアとそれを包んで接着された電気伝導性布で形成される弾性部材、ｂ）前記弾性コアとそれを包んで形成された金属層や電気伝導性ポリマーコーティング層で構成される弾性部材、ｃ）金属板バネや金属コイルバネ、またはｄ）電気伝導性弾性ゴムであってもよい。
前記複合フィルタは、前記電極パターンそれぞれに直接連結されて電気的に導通し、前記機能性物質層の内部で上下方向に垂直に延長する内部電極と、前記内部電極の間に形成される静電気防止部と、を更に含んでもよい。
前記静電気防止部は、空隙（離隔空間）または放電誘導が可能な半導体物質層を含んでもよい。
前記静電気防止部は多数個形成され、前記静電気防止部それぞれに対応する内部電極が形成されてもよい。
前記電極パターンの縁は、前記機能性物質層の縁から内側に窪んで形成されてプルバックマージン（ｐｕｌｌ ｂａｃｋ ｍａｒｇｉｎ）を有し、前記機能性物質層と前記各電極パターンを上下貫通するビアホールを備えてもよい。
前記ビアホールの両側の入口の縁において、前記各電極パターンは前記ビアホールの内側に折り曲げられて電極チップ（ｔｉｐ）が延長形成されてもよい。
前記電極チップの間の距離は、前記機能性物質層の厚さと同じであるかそれより小さく形成されてもよい。
前記上部面の電極パターンの縁において、一定幅部分は絶縁コーティング層で覆われてもよい。
前記機能性物質層の露出部分と前記上部面の電極パターンの縁において、一定幅部分は絶縁コーティング層で覆われてもよい。
前記露出部分は、前記機能性物質層の上面と側面及び下面を含んでもよい。
前記電極パターンにそれぞれビアホールを介在して電気的に導通し、前記機能性物質層の内部で一部が互いに重なるように水平に向き合う内部電極を更に含んでもよい。
前記複合フィルタは、前記内部電極の間にエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を形成して感電防止機能を備えてもよい。
前記機能性物質層は、セラミックキャパシタとセラミックバリスタを含むセラミックチップであってもよい。
前記電極パターンの両側の縁からその上に半田レジストが一定幅で形成され、前記半田レジストと前記電極パターンを覆うようにめっき層が形成されてもよい。
以上説明したように本発明によれば、過電流による感電またはノイズを、接地を介して防止または減殺することが可能である。
本発明で使用される技術的用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図はないことに注意すべきである。また、本発明で使用される技術的用語は、本発明で特に他の意味に定義されない限り、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解される意味として解釈されるべきであり、過度に包括的な意味で解釈されたり過度に縮小された意味で解釈されたりしてはならない。また、本発明で使用される技術的用語が本発明の思想を正確に表現できない誤った技術的用語であれば、当業者が正しく理解し得る技術的用語に代替して理解されるべきである。また、本発明で使用される一般的な用語は辞書に定義されているように、または前後の文脈上に応じて解釈されるべきであって、過度に縮小された意味で解釈されてはならない。
また、本明細書で使用される単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り複数の表現を含む。本明細書において、「構成される」または「含む」などの用語は発明に記載された様々な構成要素、または様々なステップを必ずしも全て含むと解釈されてはならず、そのうち一部の構成要素または一部のステップは含まれなくてもよく、または追加的な構成要素或いはステップを更に含む可能性もあると解釈されるべきである。
以下、添付した図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。
まず、本発明の実施例について説明する前に、以下に説明する本発明の一実施例の目的について説明する。本実施例の目的とするところは、弾性を有し、過電流による感電またはノイズを、接地を介して防止または減殺することが可能な複合フィルタを提供することにある。
本実施例の他の目的は、製造及び装着が容易で経済性のある複合フィルタを提供することである。
本実施例のまた他の目的は、作動距離が大きくて弾性及び弾性復元力がよく、対象物によって押圧されてもキャパシタンスの変化に影響を及ぼさない複合フィルタを提供することである。
本発明の更に他の目的は、表面実装が容易で半田付けが可能な複合フィルタを提供することである。
本実施例の更に他の目的は、内部放電が容易な複合フィルタを提供することである。
以下に説明する本実施例によれば、複合フィルタが長い作動距離を提供する弾性及びノイズの除去に適合したキャパシタンスを備え、対向する電気伝導性対象物と弾性を有して接触しながら、流入または流出されるノイズを除去する複合フィルタが提供される。
また、本実施例によれば、電気伝導性対象物の間に挟まれて使用されるか、厚さ方向に電気が通じる両面電気伝導性粘着テープまたは半田付けによって、対向する電気伝導性対象物のうちいずれか一つに容易に装着される。
また、本実施例によれば、弾性部材である板バネの高さを調節して作動距離を容易に調節することができ、金属材質によって弾性及び弾性復元力がよい。
また、本実施例によれば、複合フィルタが対象物によって押圧されても２つの電極間の距離変化がないため、複合フィルタのキャパシタンスの変化に影響を及ぼさない。
また、本実施例によれば、機能性物質層を構成するキャパシタによって流入される過電流による感電またはノイズを、接地を介して防止または減殺することができる。
また、本実施例によれば、外部から弾性部材を介して静電気が流入されると、機能性物質層の内部に介在された放電経路を介して静電気は光エネルギーへと変換される過程を介して減殺される。
また、本実施例によれば、絶縁コーティング層によって外部放電距離が長くなることで、外部放電抵抗が増加するかビアホールの内部に延長する電極チップによって内部放電経路をより短くすることで、内部放電がより起こりやすくする。
以下、上述した効果を実現するための本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明の一実施例による複合フィルタを示し、図２は図１の複合フィルタを垂直に切断した断面図であり、図３ａは複合フィルタの使用例を示し、図３ｂは等価回路を示す。
複合フィルタは、平板型素子１１０と平板型素子１１０に電気伝導性接着剤または半田付け１２０によって接着される弾性を備えた金属材質の板バネ１３０で構成される。
平板型素子１１０は、機能性物質層１１１と、機能性物質層１１１の上面と下面にそれぞれ形成された電極パターン１１２、１１３で構成され、上部面の電極パターン１１３の上に板バネ１３０が実装される。
平板型素子１１０を構成する機能性物質層１１１は誘電体を適用してもよく、この実施例ではキャパシタを例として挙げている。誘電体としてはセラミック素子、セラミックとポリマーの複合素材、そして、ポリマー素材があり得る。
下部面の電極パターン１１２と板バネ１３０がそれぞれ電極として使用され、機能性物質層１１１と共にキャパシタを形成し、板バネ１３０が電気伝導性対象物、例えば、金属ケース２０の加圧によって押圧されて使用される。
電極パターン１１２、１１３の縁は、機能性物質層１１１の縁から内側に窪んで形成されてプルバックマージン（ｐｕｌｌ ｂａｃｋ ｍａｒｇｉｎ）を有する。プルバックマージンの距離は最小０．０１ｍｍ以上に形成し、表面実装が必要であれば上部面の電極パターン１１３と下部面の電極パターン１１２の間の電気的なショートを防止するようにする。
下部面の電極パターン１１２が半田付けが可能な金属箔であれば、図３ａに示したように、複合フィルタ１００はリールテーピング（Ｒｅｅｌ Ｔａｐｉｎｇ）された後、板バネ１３０を真空ピックアップして回路基板１０の導電パターン１２の上に表面実装した後、半田クリームによるリフロー半田付けによって接着され、上部から金属ケース２０によって板バネ１３０が押されることで複合フィルタ１００の圧縮と復元を提供する。
板バネ１３０は固定されるか接触または連結される部分が全て板状をなすものを意味し、この実施例において、板バネ１３０は側面から見ると「Ｚ」の形状を成すが、それに限られず「Ｃ」の形状を成してもよく、コイル状または圧接状バネが適用されてもよい。
板バネ１３０は、単一体で形成され、例えば、厚さが０．０５ｍｍ乃至０．１５ｍｍであるリン青銅や銅合金などの弾性のよい金属ホイルをプレス金型を利用してプレスで連続して製作する。
ここで、酸化を防止するためにプレスの後で錫、銀または金をめっきして板バネ１３０を製造してもよい。
板バネ１３０の上面は割りと広い面積を有して表面を成しており、多様な構造を有する対向する対象物と電気的接触が容易で、対象物と電気的接触を増加させて電気抵抗を減らす利点がある。特に、アンテナなどと電気的に接触する際に電機接触抵抗が小さくなり、よい信頼性で機械的に接触する利点がある。
板バネ１３０の下面の大きさは特に限られないが、上部面の電極パターン１１３の大きさと同じであるか類似していてもよい。
図３ｂの等価回路から分かるように、複合フィルタ１００の板バネ１３０は、上面の電極パターン１１３の上に電気的及び機械的に結合してキャパシタの電極の一つとして使用されながら複合フィルタ１００の圧縮と弾性復元を提供する役割を有する。このように、板バネ１３０は金属材質の電気伝導性で弾性を有する電極の役割を有するが、板バネ１３０の比誘電率が非常に小さいため、相対的に大きい高さを有する板バネ１３０が電気伝導性対象物の間に介在されて板バネ１３０の高さが変わっても、板バネ１３０による寄生キャパシタンスの変化は大きくない。
複合フィルタ１００の寸法は限定されないが、一例として幅が１ｍｍ乃至３ｍｍで、長さが１ｍｍ乃至１０ｍｍで、高さが０．５ｍｍ乃至２．０ｍｍであってもよく、キャパシタンス及び対向する対象物の間隔などを考慮して決定されてもよい。
下部面の電極パターン１１２と上部面の電極パターン１１３及びその間に介在される機能性物質層１１１によって主に生成されるキャパシタの容量であるキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）は限られないが、関連する周波数に対応するノイズを除去しやすい値であればよく、一例として、ＬＴＥバンドなどでは２ｐＦ乃至５０ｐＦのキャパシタンスであってもよいが、係る例に限定されない。例えば、キャパシタンスは所望しない静電気や接地を介した感電を防止するなど、所望しないノイズなどを減殺する値であってもよい。
板バネに１３０による複合フィルタ１００の押圧率は、好ましくは元の高さの２５％以上であってもよく、押圧後の弾性復元率は９０％以上を維持する。
電極パターン１１２、１１３は銅箔のような金属箔、めっきされた電気伝導性繊維、外面に金属層が形成されたポリマーフィルム、または電気抵抗が割りと低い電気伝導性を有するポリマーコーティング層であってもよいが、ここでポリマーはゴムを含み、ポリマーコーティング層は例えばシリコンゴムのコーティング層であってもよい。
また、電極パターン１１２、１１３が金属箔または金属層が形成されたポリマーフィルムである場合、金属箔または金属層の上に錫、銀またはニッケルと金などの耐環境性金属がめっきされるか、またはその上に電気抵抗が低い電気伝導性ポリマー樹脂や電気伝導性シリコンゴムがコーティングされて腐食を防止する。
機能性物質層１１１と同じく、電極パターン１１２、１１３は金属箔、めっきされた電気伝導性繊維、外面に金属層が形成されたポリマーフィルムの場合には別途の接着剤を適用してそれぞれ機能性物質層１１１に接着されるが、接着材としては弾性と柔軟性を有するシリコンゴム接着剤が適用される。また、電極パターン１１２、１１３が電気伝導性ポリマーコーティング層であれば、機能性物質層１１１の下面や上面に、例えば、キャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）によって一体に接着されて単一体に形成されてもよい。
機能性物質層１１１は電気絶縁であって、例えば、ポリマー樹脂に比誘電率が１８，０００程度であるＹ５Ｖ（−３０℃、〜＋８５℃、２５℃でのキャパシタンス対比−８２℃〜＋２２℃以内のキャパシタンスの変化率）、または比誘電率が３，０００程度であるＸ７Ｒ（−５５℃、〜＋１２５℃、２５℃でのキャパシタンス対比±１５％以内のキャパシタンスの変化率など）のチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする高誘電性セラミックパウダーが混合されて硬化された誘電体ポリマー（例えばシリコンゴム、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂）であるか、バリスタのようにＺｎＯ２のような高誘電性セラミックパウダーを塑性して形成した誘電体セラミックである。
誘電体ポリマーは柔軟性があって硬度が低いため刃の切断などの加工性が容易であるが、塑性された誘電体セラミックよりは誘電率が低いためキャパシタンス値が少ない短所がある。
機能性物質層１１１を除く他の構成部分は全て機能性物質層１１１より非常に低い誘電率を有するため、後述するように、下部面の電極パターン１１２と上面の電極パターン１１３の間の間隔と共に機能性物質層１１１の誘電率によって複合フィルタ１００のキャパシタンスが主に決定される。
複合フィルタ１００のキャパシタンスは下記数式１によって算出される。
ここで、Ｓはバネの下面またはベースの対向面積であり、ｄは水平をなすベースとバネ間の間隔であり、ε０は、真空状態の誘電率（８．８５×１０−１２Ｆ／ｍ）であって、εｒは誘電体層を構成する物質の比誘電率である。
よって、複合フィルタ１００のキャパシタンスは電極として使用される電極パターン１１２、１１３の面積に比例し、機能性物質層１１１の比誘電率に比例して、電極パターン１１２、１１３間の感覚に反比例する。
図３ａに示したように、複合フィルタ１００が回路基板１０の導電パターンの上に半田付けされて接着されると、板バネ１３０の弾性によって金属ケース２０を弾性的に支持し、複合フィルタ１００のキャパシタンスによって金属ケース２０を介して流入される高周波ノイズがフィルタリングされて回路基板１０に流入されず、同じく金属ケース２０を介して流入されるＥＳＤは機能性物質層１１１の厚さが薄いため、機能性物質層１１１の側面に隣接する大気を介して板バネ１３０や上部面の電極パターン１１３から下部面の電極パターン１１２に直接伝達される。
また、回路基板１０の導電パターン１２を介して流入される商用電源は複合フィルタ１００のキャパシタンスによって遮断されて金属ケース２０に伝達されないため、感電防止機能を有するようになる。
一方、複合フィルタ１００のキャパシタンスが他の関連周波数、例えば、低周波に対応するように設定された後、板バネ１３０を介して流入される低周波ノイズが下部面の電極パターン１１２を介して回路基板１０の接地に流出される。
本発明で使用される高周波と低周波の意味は、複合フィルタ１００の用途に応じて決められる相対的な概念であって、例えばスマートフォーンの場合、高周波は略３０ＭＨｚ以上を意味し、低周波は１ｋＨｚ以下であると仮定してもよいが、係る例に限定されない。
よって、複合フィルタ１００のキャパシタンスの大きさによって除去されるか抑制されるノイズが異なるため、除去しようとするノイズと周波数の大きさを考慮してキャパシタンスを設定する。
複合フィルタ１００のキャパシタンスの公差、言い換えると、複合フィルタ１００を最大に押圧する場合と最小に押圧する場合、複合フィルタのキャパシタンスの変化値は±１０以内であることが好ましいが、係る例に限られない。
一方、複合フィルタ１００が金属ケース２０と回路基板１０との間で押圧される場合には板バネ１３０が圧着されるが、上部面の電極パターン１１３と下部面の電極パターン１１２の間の間隔は変化しないため、結果的に前記式１のように、複合フィルタ１００のキャパシタンスの変化は大きくない。
複合フィルタ１００が両面電気伝導性粘着テープまたは半田付けによって電気伝導性対象物に固定されることが好ましいが、係る例に限られずに電気伝導性対象物の間に挟まれて使用されてもよい。
ここで、半田付けのために機能性物質層１１１は半田クリームによる半田付け条件を満足する程度の耐熱性を備える必要がある。
図４は、本発明の他の実施例による複合フィルタを示す図である。
この実施例によると、上部面及び下部面の電極パターン１１２、１１３の両側縁の上に半田レジスト１１５が一定幅に形成され、半田付け１１５と電極パターン１１２、１１３を覆うようにめっき層１１６が形成される。
断面がＣの形状である板バネ１３２が、半田１２０を介在してめっき層１１６の上に接着される。
従来、板バネ１３０、１３２に圧力が加えられる際には、全体的に均一に圧力が加えられないか、板バネ１３０、１３２の形状自体に起因して板バネ１３０、１３２が梃子のように動作する場合が発生していたが、この場合、上部面の電極パターン１１３の一方の縁が機能性物質層１１１から離れて浮くようになる恐れがある。その結果、機能性物質層の種類に応じて異なるが、キャパシタの場合にはキャパシタンスが変化する問題が発生する。
この実施例によると、板バネ１３２と直接接触するめっき層１１６の両側縁からガラス成分を多量含有する半田レジスト１１５をめっき層１１６を上部面の電極パターン１１３の間に介在することで、板バネ１３２が梃子のように動作する場合でも片方から半田レジスト１１５と上部面の電極パターン１１３の間に隙間ができて浮くようにすることで、上部面の電極パターン１１３を保護することができる。
また、めっき層１１６が上部面の電極パターン１１３と下部面の電極パターン１１２両方を覆うように形成することで、固着強度を向上させることができる。
図５は、本発明の他の実施例による複合フィルタを示す断面図である。
機能性物質層２１１の上面と下面にそれぞれ電極パターン２１２、２１３が形成され、上部面の電極パターン２１３の上に半田２２０や電気伝導性接着剤を介在して、電気伝導性金属板バネ２３０が接着されて複合フィルタ２００を構成する。
機能性物質層２１１は、上述したように誘電体ポリマーであるか誘電体セラミックであるが、この実施例においては機能性物質層２１１としてセラミックチップ（誘電体セラミックの一例）が適用される。
この実施例によると、セラミックチップ２１１の内部には一部が互いに重なる内部電極２１６、２１７が形成され、内部電極２１６、２１７はそれぞれビアホール２１４、２１５を介して電極パターン２１２、２１３に電気的に連結される。
セラミックチップ２１１はセラミックバリスタやセラミックキャパシタであってもよく、内部電極２１６、２１７の間にエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を形成して感電防止機能を備える。
このような構造によると、内部電極２１６、２１７の間の間隙を狭く形成して複合フィルタ２００の全体的なキャパシタンスを増加させながら、セラミックチップ２１１の厚さを確保して一定な強度を保障することができる。
つまり、上述したように、複合フィルタのキャパシタンスを増加させるためには電極間の距離を狭くすべきであるが、誘電体層が誘電体セラミックであれば、長所は多いが厚さを薄くすると外部の衝撃によって割れやすいため限界がある。しかし、この実施例によると、セラミックチップ素子を誘電体層に適用することで、このような問題を解決しながら誘電体層によって誘電体セラミックの利点が十分に得られる。
一方、セラミックチップ２１１の下部面の電極パターン２１２を利用して回路基板などに半田付けしてもよいが、これに限られずに厚さ方向に電気が通じる両面電気伝導性粘着テープを介在して、例えば、接地の役割をする金属ケースに粘着されてもよい。
図６ａと図６ｂは、それぞれ本発明のまた他の実施例による複合フィルタを示す図である。
図６ａを参照すると、複合フィルタ３００を構成する電気伝導性弾性部材３３０はゴムを含む弾性コア３３１と、弾性コア３３１を包んで接着される電気伝導性シート３３２で構成される。
ここで、電気伝導性シート３３２は電気伝導性布、または裏面に金属層が一体に形成されるか金属箔が接着された電気伝導性耐熱ポリマーフィルムである。ポリマーフィルムも誘電体として使用されるが、ポリマーフィルムの誘電率は誘電体層３２０の誘電率より小さいため大きな意味はない。
弾性コア３３１として、発泡体と電気伝導性または絶縁性を有するゴムチューブが適用されてもよく、複合フィルタ３００の圧着と弾性復元を提供し、弾性コア３３１を包む電気伝導性シート３３２がキャパシタの電極の一つして使用される。
図６ｂを参照すると、弾性部材４３０は、内部に長さ方向に少なくとも一つ以上の貫通孔が形成されたコア４３１と、コア４３１の外面を包んで形成された電気伝導性ゴム層やポリマコーティング層４３２で構成される。
図７は、本発明の更に他の実施例による複合フィルタを示す。
機能性物質層５１１の上面と下面にはそれぞれ電極パターン５１２、５１３が形成されており、内部には各電極パターン５１２、５１３と直接連結されて電気的に導通し機能性物質層５１１の内部で上下方向に垂直に延長する内部電極５１６、５１７、及び内部電極５１６、５１７の間に形成される静電気防止部５１５で構成される。
静電気防止部５１５は静電気防止経路を提供し、空隙（離隔空間）であるか放電誘導が可能な半導体物質層である。
静電気防止部５１５は多数個形成され、静電気防止部５１５それぞれに対応する内部電極５１６、５１７が形成される。
複合フィルタ５００は、真空ピックアップによる表面実装とリフロー半田付けによってプリント回路基板に装着される。
この実施例でも、前記のように、電極パターン５１２、５１３の縁は機能性物質層５１１の縁から内側に窪んで形成されてプルバックマージンを備えて、表面実装が必要であれば上部面の電極パターン５１３と下部面の電極パターン５１２の間の電気的ショートを防止するようにしている。
機能性物質層５１１は誘電率を有する全ての種類の誘電体、電圧及び電流または温度変化に対して抵抗が変化される半導体のうちいずれか一つであり、一定電圧に対して絶縁特性を備える場合、外部電極に対して遮断可能で感電保護機能を具現することができる。
上述したように、機能性物質層５１１の外部電源に対する遮断機能は、機能性物質層の単位厚さ当たり耐電圧の特性評価を介して管理される。
また、内部電極５１６、５１７が上面と下面の電極パターン５１２、５１３に対して垂直に形成され、これらの間に静電気防止部５１５が形成されるため、水平方向に静電気破壊経路に対応する十分な厚さを確保することができる。
また、内部電極５１６、５１７が上面と下面の電極パターン５１２、５１３と直接電気的に連結されるため、従来のように中間電極のためのビアホールを形成し金属ペーストを充填する必要がなく、その結果、製造工程が簡単で製造原価が減るようになる。
図８は、本発明の更に他の実施例による複合フィルタを示す。
複合フィルタ６００は、機能性物質層６１１、機能性物質層６１１の上部面と下部面にそれぞれ形成された電極パターン６１２、６１３及び機能性物質層６１１と電極パターン６１２、６１３を上下貫通するビアホール６１４を含む。上部面の電極パターン６１３に半田を介在して接着される板バネは便宜上省略する。
この実施例において、ビアホール６１４の両側の入口の縁において、電極パターン６１２、６１３はビアホール６１４の内側に折り曲げられて電極チップ（ｔｉｐ）６１２ａ、６１３ａを延長形成する。
ビアホール６１４は、レーザ加工や金型パンチング加工を利用して形成され、電極チップ６１２ａ、６１３ａは液状金属ペーストを電極パターン６１２、６１３の上にプリントして形成される。
このような構造によると、機能性物質層６１１の内部に形成されたビアホール６１５の内側に延長された電極チップ６１２ａ、６１３ａは、ビアホール６１４を離隔空間にして垂直に向き合う構造を有する。
板バネから上部面の電極パターン６１３を介して静電気が流入される場合、静電気は上部面の電極パターン６１３の電極チップ６１３ａから下部面の電極パターン６１２の電極チップ６１２ａに伝達されながら光エネルギーに変化して消滅するが、この際、ビアホール６１４は一種の放電経路を提供する。
上部面の電極パターン６１３の電極チップ６１３ａと下部面の電極パターン６１２の電極チップ６１２ａとの間の距離は、機能性物質層６１１の厚さと同じであるかそれより小さく形成することが重要である。これは静電気放電の経路を平板型素子の内側のビアホール６１４に誘導するための設計条件であり、上部面の電極チップ６１３ａと下部面の電極チップ６１２ａとの間の距離は機能性物質層６１１の厚さの９５％以下に形成することが好ましい。
一方、図８に示したように、機能性物質層６１１に形成される放電経路は内部放電経路Ａｉｎと外部放電経路Ａｏｕｔを含むが、前記実施例において、内部放電抵抗が外部放電抵抗より小さいため、主に内部放電経路を介した内部放電が発生することで高い静電気放電耐性を備える。
ここで、内部放電抵抗を減らす方法以外にも外部放電抵抗を大きくするための方法として、例えばプルバックマージンを確保しているが、プルバックマージンの寸法上現在があるしかない。
ところが、外部放電抵抗は温度と湿度及び使用環境に応じて多様に変化し、周辺に実装される部品に応じて影響を受ける。
よって、図８のように、機能性物質層６１１と上部面及び下部面の電極パターン６１２、６１３の縁を覆うコーティング層６４０によって外部放電抵抗を増加させることができる。
即ち、コーティング層６４０が機能性物質層６１１の全ての露出部分と上部面の電極パターン６１３及び下部面の電極パターン６１２の縁で一定幅部分に形成され、結果的に上部面の電極パターン６１３と下部面の電極パターン６１２のみ露出されるようにする。
ここで、下部面の電極パターン６１２の上には半田付けを考慮してコーティング層６４０が形成されなくてもよい。
このような構造によると、コーティング層６４０によって外部放電距離が長くなることで外部放電抵抗が増加し、外部放電Ａｏｕｔは起こりにくくなり、内部放電Ａｉｎがより容易に起こるようにしすることができる。
コーティング層６４０は、例えば絶縁ガラスペーストでディッピングしてから熱処理して形成するが、係る例に限定されない。
コーティング層６４０は絶縁層であることが好ましいが、係る例に限定されない。
この実施例では、機能性物質層６１１の露出部分にコーティング層６４０が形成されることを例に挙げて説明したが、製造方法において効率性を確保ことができれば、上述した構造に限られずにコーティング層６４０が上部面の電極パターン６１３の縁で一定な幅部分のみ覆うように形成しても同じ効果が得られる。
これまでの実施例では、金属ケースと回路基板の間に介在され、対象物のうち一つが接地として使用されて複合フィルタが静電気、サージまたはノイズを除去するために使用されることを例に挙げて説明したが、これに限られずにスマートウォッチを初めウェアラブル（ｗｅａｒａｂｌｅ）機器やスマートシューズなどにも適用可能であることはもちろんである。
上述した内容は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で修正及び変更が可能なはずである。よって、本発明に開示された実施例は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。本発明の保護範囲は下記特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
例えば、本技術に係る電気伝導性弾性部材は上述した例に限定されない。例えば、電気伝導性弾性部材は、金属コイルバネ、または電気伝導性弾性ゴムであってもよい。
１０ 回路基板
１２ 導電パターン
２０ 金属ケース
１００ 複合フィルタ
１１０ 平板型素子
１１１ 機能性物質層
１１２、１１３ 電極パターン
１１５ 半田レジスト
１１６ めっき層
１２０ 半田
１３０ 板バネ
１３２ 板バネ
２００ 複合フィルタ
２１１ セラミックチップ
２１２、２１３ 電極パターン
２１４、２１５ ビアホール
２１６、２１７ 内部電極
２２０ 半田
２３０ 電気伝導性金属板バネ
３００ 複合フィルタ
３２０ 誘電体層
３３０ 電気伝導性弾性部材
３３１ 弾性コア
３３２ 電気伝導性シート
４３０ 弾性部材
４３１ コア
４３２ ポリマコーティング層
５００ 複合フィルタ
５１１ 機能性物質層
５１２、５１３ 電極パターン
５１５ 静電気防止部
５１６、５１７ 内部電極
６００ 複合フィルタ
６１１ 機能性物質層
６１２、６１３ 電極パターン
６１２ａ、６１３ａ 電極チップ
６１４、６１５ ビアホール
６４０ コーティング層
１２ 導電パターン
２０ 金属ケース
１００ 複合フィルタ
１１０ 平板型素子
１１１ 機能性物質層
１１２、１１３ 電極パターン
１１５ 半田レジスト
１１６ めっき層
１２０ 半田
１３０ 板バネ
１３２ 板バネ
２００ 複合フィルタ
２１１ セラミックチップ
２１２、２１３ 電極パターン
２１４、２１５ ビアホール
２１６、２１７ 内部電極
２２０ 半田
２３０ 電気伝導性金属板バネ
３００ 複合フィルタ
３２０ 誘電体層
３３０ 電気伝導性弾性部材
３３１ 弾性コア
３３２ 電気伝導性シート
４３０ 弾性部材
４３１ コア
４３２ ポリマコーティング層
５００ 複合フィルタ
５１１ 機能性物質層
５１２、５１３ 電極パターン
５１５ 静電気防止部
５１６、５１７ 内部電極
６００ 複合フィルタ
６１１ 機能性物質層
６１２、６１３ 電極パターン
６１２ａ、６１３ａ 電極チップ
６１４、６１５ ビアホール
６４０ コーティング層
Claims (14)
- 誘電体層と、
前記誘電体層の下部面に形成される第１電極パターンと、
前記誘電体層の上部面に形成される第２電極パターンと、
前記第２電極パターンの上に接着される電気伝導性弾性部材と、を含み、
前記第１電極パターンと前記電気伝導性弾性部材はそれぞれ外部電極として使用され、前記誘電体層と共にキャパシタを形成し、
前記電気伝導性弾性部材は対向する電気伝導性対象物のいずれかに直接弾性的に接触し、前記第１電極パターンは、前記電気伝導性対象物の他の一つに接触することを特徴とする弾性を有する複合フィルタ。 - 前記電気伝導性弾性部材は、
ａ）発泡体とゴムチューブを含む弾性コアとそれを包んで接着された電気伝導性布で形成される弾性部材、
ｂ）前記弾性コアとそれを包んで形成された金属層や電気伝導性ポリマーコーティング層で構成される弾性部材、
ｃ）金属板バネや金属コイルバネ、または
ｄ）電気伝導性弾性ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。 - 前記第１及び第２電極パターンそれぞれに直接連結されて電気的に導通し、前記誘電体層の内部で上下方向に垂直に延長する内部電極と、
前記内部電極の間に形成される静電気防止部と、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。 - 前記静電気防止部は、空隙（離隔空間）または放電誘導が可能な半導体物質層を含むことを特徴とする請求項３に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記静電気防止部は多数個形成され、
前記静電気防止部それぞれに対応する内部電極が形成されることを特徴とする請求項３に記載の弾性を有する複合フィルタ。 - 前記第１及び第２電極パターンの縁は前記誘電体層の縁から内側に窪んで形成されてプルバックマージン（ｐｕｌｌ ｂａｃｋ ｍａｒｇｉｎ）を有し、
前記誘電体層と前記各電極パターンを上下貫通するビアホールを備えることを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。 - 前記ビアホールの両側の入口の縁において、前記各電極パターンは前記ビアホールの内側に折り曲げられて電極チップ（ｔｉｐ）が延長形成されることを特徴とする請求項６に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記電極チップの間の距離は、前記誘電体層の厚さと同じであるかそれより小さく形成されることを特徴とする請求項７に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記第２電極パターンの縁において、一定幅部分は絶縁コーティング層で覆われることを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記誘電体層の露出部分と前記第２電極パターンの縁において、一定幅部分は絶縁コーティング層で覆われることを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記露出部分は、前記誘電体層の上面と側面及び下面を含むことを特徴とする請求項１０に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記第１及び第２電極パターンにそれぞれビアホールを介在して電気的に導通し、前記誘電体層の内部で一部が互いに重なるように水平に向き合う内部電極を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記内部電極の間にエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を形成して感電防止機能を備えることを特徴とする請求項１２に記載の弾性を有する複合フィルタ。
- 前記第１及び第２電極パターンの両側の縁からその上に半田レジストが一定幅で形成され、前記半田レジストと前記第１及び第２電極パターンを覆うようにめっき層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性を有する複合フィルタ。
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