KR101638053B1 - 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents

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KR101638053B1
KR101638053B1 KR1020150132083A KR20150132083A KR101638053B1 KR 101638053 B1 KR101638053 B1 KR 101638053B1 KR 1020150132083 A KR1020150132083 A KR 1020150132083A KR 20150132083 A KR20150132083 A KR 20150132083A KR 101638053 B1 KR101638053 B1 KR 101638053B1
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임병국
최윤석
황윤호
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주식회사 아모텍
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Abstract

컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컨택터는 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 및 상기 도전성 탄성부에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함한다. 상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 갖는다. Vbr > Vin 여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.

Description

컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치{Contactor and mobile electronic device with the same}
본 발명은 스마트 폰 등과 같은 전자장치용 컨택터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 컨택터 고유 기능 외에 ESD 방호 기능, 감전 방지 기능 및 통신 신호 바이패스 기능 중 적어도 하나 이상의 기능을 추가 구현할 수 있는 다기능 복합 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자장치는 소형화 및 다기능화에 따라 내부에 다양한 부품소자들이 밀집 배치된다. 따라서 외부로부터의 충격을 완화시키는 동시에 휴대용 전자장치 내부로 침투하거나 휴대용 전자장치로부터 누설되는 전자파를 감소시키기 위해 외장 하우징과 휴대용 전자장치의 내장회로기판 사이에 도전성 개스킷을 사용한다.
또한, 휴대용 전자장치는 다기능화에 따라 기능별로 복수의 안테나를 구비하며 그 중 일부는 내장형 안테나로서, 휴대용 전자장치의 외장 하우징에 배치될 수 있다. 따라서, 외장 하우징에 배치된 안테나와 휴대용 전자장치의 내장회로기판 사이에 전기적 접촉을 위한 도전성 컨택터를 사용한다.
또한, 휴대용 전자장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 최근 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다.
상기한 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 의해, 외장 하우징과 내장회로기판 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있고, 특히, 메탈 하우징과 회로기판이 루프를 형성함에 따라, 외부의 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 통하여 정전기가 내장회로기판에 유입되어 IC 등의 회로를 파손시킬 수 있다.
한편, 휴대용 전자장치는 통상적으로 충전기를 사용하여 배터리를 충전한다. 이와 같은 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 다시 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자장치에 적합한 낮은 DC 전원으로 변환한다. 여기서, 트랜스포머의 전기적 절연성을 강화시키기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 Y-CAP을 구비한다.
그러나, 비정품 충전기 등과 같이, Y-CAP이 정규 특성을 갖지 못하는 경우에는 Y-CAP에 의해 DC 전원이 충분히 차단되지 못할 수 있고, 더욱이, AC 전원에 의해 누설전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설전류는 회로의 접지부를 따라 전파될 수 있다.
이와 같은 누설전류는 휴대용 전자장치의 외장 케이스와 같이 인체가 접촉 가능한 전도체에도 전달될 수 있기 때문에, 결과적으로 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우, 사용자가 상해를 입을 수 있는 감전 사고를 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 이와 같은 누설전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 메탈 하우징과 회로기판을 연결하는 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 구비될 필요가 있다.
더욱이, 메탈 하우징이 안테나로 사용되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터는 커패시턴스가 낮으면 신호의 감쇄가 발생하여 RF신호의 전달이 원활하지 못하므로 높은 커패시턴스를 구현할 필요가 있다.
이와 같이, 메탈 케이스와 같은 전도체의 사용에 따라 단순한 전기적인 접촉뿐만 아니라 사용자 또는 휴대용 전자장치 내부의 회로를 보호하기 위한 다양한 기능을 구비한 컨택터가 요구되고 있다.
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KR 2007-0109332A
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 컨택터에 그 고유 기능 외에 다른 부가 기능을 부여함으로써 부품수의 증가나 전자장치의 크기 증가 없이도 상술한 바와 같은 다양한 기능의 구현이 가능한 다기능 복합 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 컨택터 고유 기능 외에 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 감전 보호 기능을 갖는 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컨택터 고유 기능 외에 정전기로부터 내부 회로를 보호할 수 있는 ESD 방호 기능을 갖는 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는 데 목적이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 컨택터 고유 기능 외에 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 감전 보호 기능, 정전기로부터 내부 회로를 보호할 수 ESD 방호 기능 및 통신 신호 바이패스 기능을 갖는 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 컨택터는 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및 상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함한다.
바람직한 실시예에 의하면 본 발명의 컨택터는, 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및 상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 컨택터는 ESD 방호 기능을 갖도록 하기 위하여 하기 식을 만족하는 절연파괴전압(Vcp)을 가질 수 있다.
Vcp > Vbr 여기서, Vbr은 상기 컨택터의 항복전압
또한, 본 발명의 컨택터는, 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및 상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류를 차단하는 감전 방지 기능을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 컨택터는 감전 방지 기능을 갖도록 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다.
Vbr > Vin 여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
또한, 본 발명의 컨택터는, 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및 상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류는 차단하는 ESD 방호 및 감전 방지 기능을 가질 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 컨택터는, ESD 방호 및 감전 방지 기능을 갖도록 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr) 및 절연파괴전압(Vcp)을 가질 수 있다.
Vbr > Vin, Vcp > Vbr 여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
또한, 본 발명의 컨택터는, 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및 상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류는 차단하고 이와 함께 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 ESD 방호, 감전 방지 및 통신 신호 바이패스 기능을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 컨택터는, 상기 ESD 방호 및 감전 방지 기능을 갖도록 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr) 및 절연파괴전압(Vcp)을 가지며, 또한 통신 신호 바이패스 기능을 갖도록 상기 제1전극 및 제2전극은 적어도 10um 이상의 간격을 두고 대향 배치될 수 있다.
Vbr > Vin, Vcp > Vbr 여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 의하면, 상기 도전성 탄성부는 개스킷, 실리콘 고무 패드, C-클립 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 소체는 상부에 형성된 홈부를 구비하고, 상기 도전성 탄성부는 상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1전극 및 제2전극은 상기 소체의 상하면에 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1전극은 상기 도전성 탄성부와 상기 소체를 전기적으로 연결하기 위한 연결전극을 겸하고, 상기 제2전극은 상기 소체와 전자장치의 회로기판을 전기적으로 연결하기 위한 외부전극을 겸할 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부는 도전성 접착층을 통하여 상기 소체의 연결전극에 적층될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 컨택터는 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 및 상기 도전성 탄성부에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자;를 포함하며, 상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 갖고,
Vbr > Vin
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
상기 감전보호소자는, 소체; 및 상기 소체에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부전극;을 포함한다.
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한편, 본 발명은 인체 접촉 가능한 전도체; 복수 개의 수동소자 및 능동소자가 설치되는 회로기판; 및 일단은 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 전도체와 전기적으로 직렬 연결되는 상술한 바와 같은 특징을 갖는 컨택터;를 포함하는 휴대용 전자장치를 제공한다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치는 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자장치에서 전도체와 회로기판을 연결하는 컨택터에 감전보호소자를 구비함으로써, 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 정전기로부터 내부 회로를 보호할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 컨택터의 감전보호소자가 높은 커패시턴스를 구현함으로써 통신 신호의 감쇄를 최소화하여 전달할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자와 컨택터를 일체형으로 구비함으로써, 해당 기능 구현을 위한 별도의 소자와 그에 따른 소자의 추가적인 공간이 필요 없어 휴대용 전자장치의 소형화에 기여할 수 있는 장점이 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 일례의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 다른 예의 단면도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우, 누설전류, 정전기(ESD), 및 통신 신호에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가 회로도,
도 6 및 도 7은 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역에 대한 시뮬레이션 결과를 나태는 그래프,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터의 일례의 단면도들,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터의 감전보호소자의 다른예를 나타낸 단면도,
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터의 또 다른예들의 단면도, 그리고,
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터의 또 다른예들의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 탄성부(110) 및 감전보호소자(120)를 포함한다. 상기 컨택터(100)는 휴대용 전자장치에서, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로기판(14) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
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여기서, 상기 휴대용 전자장치는 휴대가 가능하고 운반이 용이한 휴대용 전자기기의 형태일 수 있다. 일례로, 상기 휴대용 전자장치는 스마트폰, 셀룰러폰 등과 같은 휴대단말기일 수 있으며, 스마트 워치, 디지털 카메라, DMB, 전자책, 넷북, 태블릿 PC, 휴대용 컴퓨터 등일 수 있다. 이러한 전자장치들은 외부기기와의 통신을 위한 안테나 구조들을 포함하는 임의의 적절한 전자 컴포넌트들을 구비할 수 있다. 더불어, 와이파이 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
상기 컨택터(100)는 전도체(12)를 휴대용 전자장치에 결합하기 위한 가압력에 따라 눌려지고, 전도체(12)를 휴대용 전자장치로부터 이탈시키는 경우, 원래의 상태로 복원될 수 있도록 탄성력을 가질 수 있다.
여기서, 상기 전도체(12)는 휴대용 전자장치의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있고, 상기 휴대용 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나일 수 있다.
상기 도전성 탄성부(110)는 휴대용 전자장치의 전도체(12)에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 도전성 탄성부(110)는 도 1에 도시된 바와 같은 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드, 및 도 2에 도시된 바와 같은 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체일 수 있다.
여기서, 상기 도전성 탄성부(110)가 도전성 개스킷 또는 실리콘 고무 패드와 같이 전도체(12)에 면 접촉하는 경우, 도전성 탄성부(110)는 탄성력을 갖는 도전성물질로 일체로 형성될 수 있다. 이때, 도전성 탄성부(110)는 전도체(12)의 가압력에 의해 회로기판(14) 측으로 수축될 수 있고, 전도체(12)가 휴대용 전자장치로부터 분리되는 경우, 그 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부(200)가 탄성력을 갖는 클립 형상을 갖는 경우, 도전성 탄성부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 접촉부(211)가 회로기판(14)에 의해 가압됨에 따라 탄성력을 갖는 연장부(212)가 회로기판(14) 측으로 눌려지고, 전도체(12)가 휴대용 전자장치로부터 분리되는 경우, 연장부(212)의 탄성력에 의해 원래의 상태로, 즉, 회로기판(14)의 장착 부위의 상측으로 복원될 수 있다.
상기 감전보호소자(120)는 도전성 탄성부(110,200)에 전기적으로 직렬 연결되며, 예를 들면, 도전성 탄성부(110)의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 감전보호소자(120)는 상측에 홈부를 구비하고, 상기 홈부에 상기 도전성 탄성부(110,200)의 일부가 삽입되어 적층되는 구조로 구성될 수 있다(도 9 및 도 12 참조).
상기 감전보호소자(120)는 도 8 이하를 들어 자세히 후술하겠지만, 우선 간단히 살펴보면, 소체(120a) 및 이 소체(120a)에 일정 간격을 두고 배치된 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 구비한다.
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이러한 감전보호소자(120)는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있도록 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다.
Vbr > Vin
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 전도체(12)가 안테나 기능을 갖는 경우, 상기 감전보호소자(120)는 소체(120a)에 일정 간격을 두고 배치된 제1 및 제2전극(121,122)이 커패시터로도 기능함으로써 외부전원의 누설전류를 차단함과 아울러 상기 전도체(120)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 기능을 하도록 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다.
삭제
Vbr > Vin
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
또한, 감전보호소자(120)가 후단의 회로부를 보호하기 위해 정전기를 통과시키는 기능을 갖는 경우, 상기 항복전압(Vbr)은 하기의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
Vcp > Vbr
Vcp는 상기 커패시터의 절연파괴 전압.
이와 같은 컨택터는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 외부전원에 의한 누설전류, 전도체(12)로부터 유입되는 정전기 및 통신 신호에 따라 상이한 기능을 가질 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 회로기판(14)에 실장된 회로부(14'), 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 감전보호소자(120)는 그 항복전압(또는 트리거전압)(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(120)는 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지 하여 메탈 케이스 등과 같은 인체 접촉 가능한 전도체(12)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이에 의해 감전보호소자(120)는 회로부(14')의 접지로부터 유입되는 외부전원에 의한 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
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또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도체(12)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 감전보호소자(120)는 써프레서와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(120)는 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(120)는 전도체(12)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
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또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전도체(12)를 통하여 통신 신호가 유입되는 경우, 감전보호소자(120)는 커패시터로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(120)는 오픈 상태로 유지되어 전도체(12)와 회로부(14')를 차단하지만, 전극(121,122)이 커패시터로 작용하여 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 감전보호소자(120)는 통신 신호의 유입 경로를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 커패시터의 커패시턴스는 주요 무선 통신 대역의 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역을 시뮬레이션한 결과에 따르면, 5㎊ 이상의 커패시턴스에 대하여 모바일 무선 통신 주파수 대역(700㎒ 내지 2.6㎓)에서 실질적으로 거의 손실 없이 전달되어 전기적으로 쇼트 현상을 나타낸다.
그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 미세한 영향을 살펴보면, 대략 30㎊ 이상의 커패시턴스에서 통신시 수신감도의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있고, 따라서, 상기 커패시터의 커패시턴스는 모바일 무선 통신 주파수 대역에서는 30㎊ 이상의 높은 커패시턴스를 이용하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 감전보호소자(120)는 상기 커패시터의 높은 커패시턴스에 의해 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 감쇄없이 통과시킬 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터를 보다 상세하게 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 컨택터(100,100')는 도전성 탄성부로서 도전성 개스킷(110) 및 감전보호소자(120)를 포함한다.
도전성 개스킷(110)은 탄성력을 갖는 도전성물질로 일체로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 개스킷(110)은 예를 들면, 도전성 페이스트가 열 압착에 의해 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 내열성 실리콘 고무 및 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 개스킷은 이에 한정되지 않고 탄성력을 갖는 도전성물질을 포함할 수 있다.
이러한 도전성 개스킷(110)은 그 상부는 도 1에 도시된 바와 같이, 메탈 하우징 또는 안테나 등과 같은 전도체(12)와 면 접촉하고, 그 하부는 감전보호소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 감전보호소자(120)의 하면 및 상면에 배치된 제1전극(121)과 제2전극(122)은 회로기판(14)에 전기적으로 연결하기 위한 외부전극과 도전성 탄성부(110)에 전기적으로 연결하기 위한 연결전극을 겸한다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(120) 상면의 제2전극(122)에는 도전성 접착층(111)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(111)을 통하여 도전성 개스킷(110)이 적층될 수 있다.
또한, 감전보호소자(120)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상면에 홈부(1202)가 구비될 수 있다. 여기서, 감전보호소자(120)는 홈부(1202)의 바닥면에 제2전극(122)이 구비될 수 있다. 이때, 도전성 개스킷(110)은 적어도 일부가 도전성 접착층(111)을 통하여 홈부(1202) 내에 삽입 적층될 수 있다.
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도 10은 감전보호소자(120)가 써프레서로 구성된 예를 개략적으로 나타낸 것으로, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 감전보호소자(120)는 소체(120a), 소체(120a)의 내부에 일정 간격 이격되어 배치된 제1 및 제2전극(121,122)과 공극형성부재(127)를 포함한다.
이 경우, 상기 소체(120a)는 복수의 시트층이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 전극들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 공정을 통해 일체로 형성된다.
이러한 소체(120a)는 복수의 시트층이 적층된 것으로, 유전율을 갖는 절연체, 예를 들면, 세라믹재료로 이루어질 수 있다. 이때, 세라믹재료는 금속계 산화화합물이며, 금속계 산화화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 소체(120a)의 하면은 회로기판(14)에 실장하기 위한 외부전극(125b)이 구비되고, 상면은 도전성 개스킷(110)과 연결하기 위한 연결전극(125a)이 구비될 수 있다. 소체(120a)의 양측에는 상기 외부전극(125b)과 연결전극(125a)에 각각 연결되는 중간전극(123a,123b)이 구비될 수 있다. 즉, 중간전극(123a)은 외부전극(125b)과 연결되고, 중간전극(123b)은 연결전극(125a)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 상기 외부전극(125b)과 연결전극(125a)은 소체(120a)의 측면에 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2전극(121,122)은 소체(120a)의 내부에 일정 간격 이격되어 형성되며, 적어도 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1전극(121)은 중간전극(123a)에 연결되고, 제2전극(122)은 중간전극(123b)에 연결될 수 있다.
이러한 전극(121,122) 및 중간전극(123a,123b)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 외부전극(125b) 및 연결전극(125a)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
이때, 제1 및 제2전극(121,122)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 제1전극(121)과 제2전극(122)은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고, 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 즉, 전극(121,122)은 소체의 구성시 제1전극(121)과 제2전극(122)의 일부가 서로 대향하여 중첩되도록 배치되면 특정 패턴에 한정되지 않는다.
이러한 전극(121,122)의 간격은 감전보호소자(120)의 항복전압(Vbr)을 만족하기 위한 간격으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 10~100㎛일 수 있다.
공극형성부재(127)는 전극(121,122) 사이에 배치되며, 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(127a,127b,127c)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방전물질층(127a,127b,127c)을 구성하는 방전물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.
이를 위해, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 Ag 성분을 포함하는 경우, 상기 방전물질은 SiC-ZnO계의 성분을 포함할 수 있다. SiC(Siliconcarbide) 성분은 열적 안정성이 우수하고, 산화 분위기에서 안정성이 우수하며, 일정한 도전성과 도열성을 가지고 있으며, 낮은 유전율을 갖는다.
그리고, ZnO 성분은 우수한 비직선 저항특성 및 방전특성이 있다.
SiC와 ZnO는 각각 별도로 사용시 둘 다 전도성이 있으나, 서로 혼합 후 소성 진행하면 SiC 입자 표면에 ZnO가 결합됨으로써 전도성이 낮은 물질인 절연층을 형성하게 된다.
이와 같은 절연층은 SiC가 완전히 반응하여 SiC 입자 표면에 SiC-ZnO 반응층을 형성한다. 이에 따라, 상기 절연층은 Ag 패스를 차단하여 방전물질에 한층 더 높은 절연성을 부여하고, 정전기에 대한 내성을 향상시켜 컨택터를 전자부품에 장착시 DC 쇼트 현상을 해결할 수 있게 된다.
여기서, 상기 방전물질의 일례로써 SiC-ZnO계의 성분을 포함하는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 방전물질은 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 감전보호소자(120)가 커패시터로 작용하여, 앞서 설명한 바와 같이, 감전보호소자는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 바이패스 기능을 가질 수 있다.
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도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 컨택터(200,200')는 도전성 탄성부가 C-클립과 같은 클립 형상의 전도체(210)인 경우로서, 클립 형상의 전도체(210)는 접촉부(211), 연장부(212) 및 단자부(213)를 포함한다.
접촉부(211)는 만곡부 형상을 가지며 도 2에 도시된 바와 같이 전도체(12)와 전기적으로 접촉할 수 있다. 연장부(212)는 접촉부(211)로부터 연장형성되며, 탄성력을 가질 수 있다. 단자부(213)는 상기 감전보호소자와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
이와 같은 접촉부(211), 연장부(212), 및 단자부(213)는 탄성력을 갖는 도전성물질로 일체로 형성될 수 있다.
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다른 실시예에 따르면, 감전보호소자(120)는 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상면에 홈부(1202)가 구비될 수도 있다. 이때, 클립 형상의 전도체(210)는 적어도 일부가 홈부(1202) 내에 삽입 결합될 수 있으며, 도전성 접착층(111)으로 위치 고정될 수 있다.
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도 15 및 도 16에 도시된 컨택터(300,300')는 도전성 탄성부가 실리콘 고무 패드(310)인 경우로서, 실리콘 고무 패드(310)는 몸체(311) 및 도전성 와이어(312)를 포함한다.
몸체(311)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 상부는 안테나 또는 메탈 하우징과 같은 전도체(12)와 접촉하고, 그 하부는 감전보호소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 와이어(312)는 몸체(311) 내부에 수직하게 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어(312)는 전도체(12)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(311)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 도전성 와이어(312)는 전도체(12)에 의해 가압되는 경우, 그 상단이 하측으로 휘어지고, 전도체(12)가 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원됨으로써, 몸체(311)의 탄성력을 보완할 수 있다.
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상술한 바와 같은 컨택터는 휴대용 전자장치에서, 인체 접촉 가능한 전도체(12)와 회로기판(14) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 컨택터는 회로기판(14)의 실장용 단자 상에 실장될 수 있다.
이와 같은 배치에 의해, 상기 휴대용 전자장치는 회로기판(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 의한 누설전류를 차단함으로써, 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있다. 이와 함께, 전도체(12)로부터 정전기 유입시 절연파괴 없이 정전기를 통과시킴으로써, 정전기로부터 내부 회로를 보호할 수 있으며, 또한, 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 감쇄없이 통과시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
12 : 전도체 14 : 회로기판
14' : 회로부 100,200,300,300' : 컨택터
110 : 도전성 개스킷 120,120',120" : 감전보호소자
120a : 소체 121 : 제1전극
122 : 제2전극 123a,123b : 중간전극
125a : 연결전극 125b : 외부전극

Claims (31)

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  2. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및
    상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고,
    상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능을 갖는 컨택터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 ESD 방호 기능을 갖도록 상기 컨택터는 하기 식을 만족하는 절연파괴전압(Vcp)을 갖는 컨택터.
    Vcp > Vbr
    여기서, Vbr은 상기 컨택터의 항복전압
  4. 삭제
  5. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및
    상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고,
    상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류를 차단하는 감전 방지 기능을 가지며,
    상기 감전 방지 기능을 갖도록 컨택터는 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 갖는 컨택터.
    Vbr > Vin
    여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  6. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및
    상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고,
    상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류는 차단하는 ESD 방호 및 감전 방지 기능을 갖는 컨택터.
  7. 제6항에 있어서,
    ESD 방호 및 감전 방지 기능을 갖도록 상기 컨택터는 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr) 및 절연파괴전압(Vcp)을 갖는 컨택터.
    Vbr > Vin, Vcp > Vbr
    여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  8. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부;
    상기 도전성 탄성부에 연결되는 소체; 및
    상기 소체에 일정 간격을 두고 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극;을 포함하고,
    상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설 전류는 차단하고 이와 함께 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 ESD 방호, 감전 방지 및 통신 신호 바이패스 기능을 갖는 컨택터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 ESD 방호 및 감전 방지 기능을 갖도록 상기 컨택터는 하기 식을 만족하는 항복전압(Vbr) 및 절연파괴전압(Vcp)을 가지며, 또한 통신 신호 바이패스 기능을 갖도록 상기 제1전극 및 제2전극은 적어도 10um 이상의 간격을 두고 대향 배치되는 컨택터.
    Vbr > Vin, Vcp > Vbr
    여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  10. 제2항, 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 탄성부는 개스킷, 실리콘 고무 패드, C-클립 중 어느 하나인 컨택터.
  11. 제2항, 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소체는 상부에 형성된 홈부를 구비하고, 상기 도전성 탄성부는 상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되는 컨택터.
  12. 제2항, 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극은 상기 소체의 상하면에 각각 형성되는 컨택터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 도전성 탄성부와 상기 소체를 전기적으로 연결하기 위한 연결전극을 겸하고, 상기 제2전극은 상기 소체와 전자장치의 회로기판을 전기적으로 연결하기 위한 외부전극을 겸하는 컨택터.
  14. 제2항, 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 탄성부는 도전성 접착층을 통하여 상기 소체의 연결전극에 적층되는 컨택터.
  15. 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 도전성 탄성부; 및
    상기 도전성 탄성부에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자;를 포함하며,
    상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 갖고,
    Vbr > Vin
    여기서, Vin 전자장치의 외부전원의 정격전압
    상기 감전보호소자는,
    소체; 및
    상기 소체에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부전극;을 포함하는 컨택터.
  16. 인체 접촉 가능한 전도체;
    복수 개의 수동소자 및 능동소자가 설치되는 회로기판; 및
    일단은 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 전도체와 전기적으로 직렬 연결되는 청구항 제2항, 제5항, 제6항, 제8항 및 제15항 중 어느 한 항에 기재된 컨택터;를 포함하는 휴대용 전자장치.
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