KR101917787B1 - 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기 - Google Patents

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Abstract

감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기는 회로기판; 상기 회로기판에 장착되는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 상측의 일부를 덮도록 배치되는 도전성 커버; 상기 도전성 커버에 전기적으로 접촉하며, 상기 회로기판에 실장되는 도전성 연결부; 및 상기 도전성 연결부에 직렬 연결되도록 상기 회로기판에 실장되며, 상기 도전성 커버로부터 유입되는 정전기를 통과시키며, 상기 회로기판의 접지부로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함한다.

Description

감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기{Mobile electronic device with circuit protection functionality}
본 발명은 휴대용 전자기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도전체가 외부로 노출되는 휴대용 전자기기에서 상기 도전체와 연결된 감전보호소자를 구비함으로써 누설전류 및 정전기로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 관한 것이다.
오늘날 휴대폰과 같은 휴대용 전자기기는 심미성과 견고함 및 수신감도를 높일 수 있도록 하우징에 외부로 노출되는 메탈 재질의 케이스가 포함된다.
이와 같은 휴대용 전자기기는 통상적으로 어뎁터를 사용하여 배터리를 충전한다.
그러나, 외부로 노출되는 메탈 케이스를 포함하는 휴대용 전자기기는 충전시 불량 충전기를 사용하는 경우 누설전류가 메탈 케이스로 전도되어 신체와의 접촉시 사용자가 누설전류에 의해 찌릿찌릿한 느낌을 받거나, 경우에 따라서는 감전 사고를 일으키는 원인이 되고 있다.
이는, 불량충전기의 경우 누설전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호소자가 내장되지 않기 때문이다. 뿐만 아니라, 비정품 충전기는 트랜스포머의 전기적 절연성을 강화시키기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 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. 따라서, 이러한 누설전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 휴대폰과 같은 휴대용 전자기기의 내부에 내장될 필요가 있다.
한편, 외부로 노출되는 상기 메탈 케이스는 위치에 따라 단순보강재, 그라운드 및 안테나 등과 같은 다양한 역할을 수행한다.
그러나, 메탈 케이스가 그라운드로 사용되는 경우에는 커패시턴스가 낮을수록 좋으나, 상기 메탈 케이스가 안테나로 사용되는 경우에는 커패시턴스가 낮으면 오픈 모드로 동작하여 RF신호의 전달이 원활하지 못하므로 높은 커패시턴스를 구현할 필요가 있다.
즉, 메탈 케이스의 역할에 따라 커패시턴스를 높이거나 낮출 필요가 요구된다. 이는, 높은 커패시턴스를 사용하는 경우 RF 수신감도는 좋아지지만 정전기(ESD)에는 취약해지는 단점이 있기 때문이다.
따라서, 보호소자 역시 메탈 케이스와 하우징 내부의 수신부 임피던스 매칭라인 사이에 배치되어 메탈 케이스의 역할에 따라 적절한 역할을 수행할 수 있어야 한다.
즉, 보호소자가 쇼트(Short) 모드에 가깝게 동작하여 누설전류 및 정전기에 대해서는 원활하게 보호할 수 있는 한편, 보호소자 자체가 높은 정전용량을 갖도록 함으로서 RF 수신감도 역시 향상시킬 수 있는 보호용 소자의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
더욱이, 카메라 모듈이 구비된 휴대용 전자기기의 경우, 카메라 모듈은 외부로 노출될 뿐만 아니라 되기 때문에, 상술한 감전전류 또는 정전기에 의한 사용자 감전 또는 내부회로의 파손 가능성이 더욱 높다.
특히, 정전기가 카메라 모듈로 전달되는 경우, 그 일부가 카메라 모듈의 데이터 라인까지 전파되기 때문에, 촬영시 화면 분할의 원인이 되고 있다.
따라서, 외부로부터의 정전기나, 회로부의 누설전류가 카메라 모듈에 악영향을 배제하기 위한 방안이 요구되고 있다.
KR 2005-0050103A
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기나 누설전류로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기를 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 회로기판; 상기 회로기판에 장착되는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 상측의 일부를 덮도록 배치되는 도전성 커버; 상기 도전성 커버에 전기적으로 접촉하며, 상기 회로기판에 실장되는 도전성 연결부; 및 상기 도전성 연결부에 직렬 연결되도록 상기 회로기판에 실장되며, 상기 도전성 커버로부터 유입되는 정전기를 통과시키며, 상기 회로기판의 접지부로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 도전성 커버는 하측에 수평 연장된 지지부를 구비하고, 상기 도전성 연결부는 상기 지지부의 일측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 휴대용 전자기기는 상기 지지부의 타측과 상기 회로기판 사이에 지지부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 절연체 및 상기 도전성 연결부 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 도전성 커버는 중앙에 상기 카메라 모듈의 렌즈에 대응하는 관통구를 구비할 수 있다.
또한, 상기 도전성 커버 및 상기 도전성 연결부는 상기 카메라 모듈과 일정 간격 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 회로기판은 상기 도전성 연결부와 상기 감전보호소자가 전기적으로 직렬 연결되도록 패드 및 배선이 구비될 수 있다.
또한, 상기 도전성 연결부는 상기 도전성 커버의 측부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족할 수 있다:
Vbr > Vin,
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
Vin은 상기 외부전원의 정격전압.
또한, 상기 도전성 연결부는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 및 패드 및 클립 형상의 전도체 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 도전성 개스킷은, 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.
또한, 상기 실리콘 고무 패드는, 실리콘 고무로 이루어진 몸체; 및 상기 몸체 내부에 수직 형성되는 도전성 와이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 고무 패드는, 실리콘 고무로 이루어진 몸체; 상기 몸체 내부에 수평으로 교차 적층된 복수의 전도층; 및 상기 몸체의 상측에 곡선돌기 형상으로 형성된 복수의 접촉부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 고무 패드는, 비도전성의 실리콘 고무로 이루어진 몸체; 상기 몸체 내부에 수직하게 관통 형성된 다수의 관통홀 내에 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자가 충진된 도전부; 및 상기 도전부의 양측에 곡선돌기 형상으로 형성된 복수의 접촉부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클립 형상의 전도체는, 만곡부 형상을 가지며 상기 도전성 커버와 접촉하는 접촉부; 상기 접촉부로부터 연장형성되며, 탄성력을 갖는 절곡부; 및 상기 감전보호소자와 전기적으로 연결되는 단자부를 포함할 수 있다.
상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 및 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부전극은 동일 평면상에서 배치되거나 수직한 방향으로 대향되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층; 상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및 상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극과 제2내부전극 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 총합일 수 있다.
또한, 상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 중첩되거나 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1내부전극 사이의 간격(L1) 또는 상기 제2내부전극 사이의 이격 간격(L1)은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리(d1)보다 클 수 있다.
한편, 본 발명은 회로기판; 상기 회로기판에 장착되는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 상측의 일부를 덮도록 배치되는 도전성 커버; 및 일단은 상기 도전성 커버와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 회로기판과 전기적으로 직렬 연결되는 감전보호용 컨택터;를 포함한다. 여기서, 상기 감전보호용 컨택터는, 상기 도전성 커버에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 갖는 도전성 연결부; 및 상기 도전성 연결부에 직렬 연결되고, 상기 도전성 커버로부터 유입되는 정전기를 통과시키며, 상기 회로기판의 접지부로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 감전보호소자는 상면에 연결전극을 구비하며, 하면에 외부전극을 구비하고, 상기 도전성 연결부는 도전성 접착층을 통하여 상기 감전보호소자의 상면의 연결전극에 적층될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 상측에 형성된 수용부; 상기 수용부 바닥면에 형성되는 연결전극; 및 상기 연결전극 상면에 형성되는 도전성 접착층;을 포함하며, 상기 도전성 연결부는 상기 도전성 접착층에 의해 위치 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 의하면, 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자기기에서 전도체와 회로부 사이를 연결하는 적어도 하나의 감전보호소자를 구비함으로써, 누설전류 및 정전기로부터 내부 회로 및 사용자를 보호할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기의 예시도로서, 휴대단말기에 적용된 상태를 개략도,
도 2는 도 1에서 감전보호소자가 적용된 위치를 예시적으로 나타낸 개념도,
도 3은 도 2에서, 감전보호소자가 카메라 모듈에 적용된 상태의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 감전보호소자의 일례를 나타낸 전체사시도,
도 5는 도 4에서 복수 개의 시트층의 적층관계를 나타낸 분리사시도,
도 6은 도 4의 종단면도,
도 7 내지 도 11은 도 4에서 소체의 내부에 구비되는 내부전극과 공극의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 감전보호소자의 다른예를 나타낸 종단면도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 감전보호소자의 일례로서, 커패시터부가 적층된 상태를 나타낸 전체사시도,
도 14는 도 13에서 복수 개의 시트층의 적층관계를 나타낸 분리사시도,
도 15는 도 13의 종단면도,
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 감전보호소자의 일례로서, 커패시터부가 적층되는 경우 감전보호부와 커패시터부의 다양한 배치관계를 나타낸 종단면도,
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 감전보호소자의 다른예를 나타낸 단면도,
도 21 내지 27은 도 20의 감전보호소자의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 28 내지 도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 도전성 연결부의 다양한 형태를 나타낸 도면, 그리고,
도 34 및 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기에 사용될 수 있는 다양한 감전보호용 컨택터의 일례를 나타낸 분해사시도이다.
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 일실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)는 전자 장치 하우징(110), 전도체(120) 및 감전보호소자를 포함한다.
상기 전자 장치 하우징(110)은 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(112)가 구비될 수 있으며, 내부에는 전자 장치의 구동을 위한 다양한 회로 및 부품들이 내장되어 있다.
여기서, 상기 전자 장치는 휴대가 가능하고 운반이 용이한 휴대용 전자기기의 형태일 수 있다. 일례로, 상기 전자 장치는 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.
이하에서는 설명의 편의상 상기 전자 장치의 일례로써 휴대 단말기로 가정하기로 한다.
즉, 상기 전자 장치 하우징(110)은 휴대단말기의 하우징일 수 있다. 이러한 전자 장치 하우징(110)은 금속(알루미늄, 스테인리스 스틸 등)과 같은 도전성 재료들이 사용될 수 있으며, 탄소-섬유 합성 재료 또는 기타 섬유 계열 합성물들, 유리, 세라믹, 플라스틱 및 이들을 조합하여 이루어질 수 있다.
더불어, 상기 디스플레이부(112)는 사용자 터치 입력을 수집하는 데 사용되는 터치 스크린 방식의 디스플레이일 수 있다.
이때, 상기 전자 장치 하우징(110)은 금속으로 이루어지고 외부로 노출되는 전도체(120)를 포함할 수 있다.
이러한 전도체(120)는 상기 전자 장치 하우징(110)의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이때, 상기 전도체(120)는 누설전류 및 정전기로부터 내부의 회로를 보호하기 위한 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')를 통하여 상기 전자 장치 하우징(110)에 내장되는 회로기판의 접지부와 연결될 수 있다.
이러한 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 사용자가 상기 전자 장치 하우징(110)을 취부하는 과정에서 상기 전도체(120)를 통해 누설된 전류가 사용자 측으로 전달되거나 정전기가 회로측으로 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같은 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 상기 전자 장치 하우징(110)에 구비되는 전도체(120)의 개수에 맞춰 적절하게 구비될 수 있다. 다만, 상기 전도체(120)가 복수 개로 구비되는 경우 각각의 전도체(121,122,123,124)는 모두 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')가 개별적으로 연결되도록 상기 전자 장치 하우징(110)에 내장된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전자 장치 하우징(110)의 측부를 둘러싸는 전도체(120)가 세 부분으로 이루어지는 경우 각각의 전도체(121,122,123)는 모두 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')와 연결됨으로써 누설전류로부터 사용자를 보호하고 정전기로부터 상기 전자 장치 하우징(110) 내부의 회로를 보호할 수 있도록 한다.
이때, 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 복수 개의 전도체(121,122,123,124)가 구비되는 경우 상기 전도체(121,122,123,124)의 해당 역할에 맞게 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
일례로, 상기 전도체(122)가 그라운드 역할을 수행하는 경우 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 상기 전도체(122)와 연결되어 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호하는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 전도체(121,123)가 안테나의 방사체로 사용되는 경우, 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 RF 수신감도를 높일 수 있도록 정전용량을 높일 수 있는 커패시터부(220a,220b)가 포함된 형태일 수도 있다.
한편, 상기 전자 장치 하우징(110)에 외부로 노출되는 카메라(130)가 구비되는 경우, 상기 카메라(130)를 둘러싸는 전도체(124)에 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')를 적용함으로써, 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호하는 형태로 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)는 카메라 모듈(130), 도전성 커버(132), 회로기판(140), 도전성 연결부(160), 및 감전보호소자(200)를 포함한다.
상기 카메라 모듈(130)은 렌즈를 포함하는 광학 모듈로서, 렌즈가 외부를 향하도록 상기 회로기판(140)에 장착된다. 이러한 카메라 모듈(130)은 상기 회로기판(140)과 연결하기 위한 데이터 라인을 구비할 수 있다.
상기 도전성 커버(132)는 메탈 재질로 이루어지며, 상기 카메라 모듈(130)의 상측의 일부를 덮도록 배치된다. 이러한 상기 도전성 커버(132)는 그 하측에 수평으로 연장된 지지부(134)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 도전성 커버(132)는 상기 지지부(134)를 통하여 상기 회로기판(140)에 장착될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(134)는 상기 도전성 커버(132)의 하측에서 외주변을 따라 형성되거나 외주변의 일부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 도전성 커버(132)는 상면의 중앙에 상기 카메라 모듈(130)의 렌즈에 대응하는 관통구(136)를 구비할 수 있다.
이와 같은 상기 도전성 커버(132)는 사각 형상으로 이루어지되, 하부에 수평으로 연장된 지지부(134)를 구비하며, 상면에는 원형 또는 타원형의 관통구(136)가 구비될 수 있다.
이와 같은 상기 도전성 커버(132)에 의해, 상기 카메라 모듈(130)은 렌즈 부분만 외부로 노출되고 그 외의 부분은 상기 도전성 커버(132)로 덮여져 보호될 수 있다.
이때, 상기 도전성 커버(132)는 상기 카메라 모듈(130)을 보호하면서도 외부의 전기적 영향을 방지하기 위해 상기 카메라 모듈(130)과 일정 간격 이격 배치될 수 있다.
상기 회로기판(140)은 상기 카메라 모듈(130)이 장착되고, 상기 도전성 연결부(160) 및 상기 감전보호소자(200)가 실장된다.
이때, 상기 회로기판(140)은 상기 도전성 연결부(160)와 상기 감전보호소자(200)가 전기적으로 직렬 연결되도록 패드 및 배선이 구비될 수 있다. 즉, 상기 회로기판(140)은 상기 도전성 연결부(160)를 실장하기 위한 상기 도전성 연결부(160)의 하면의 형상에 대응하는 패드와, 상기 감전보호소자(200)를 실장하기 위한 상기 감전보호소자(200)의 외부전극 형상에 대응하는 패드를 구비할 수 있다.
상기 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)에 전기적으로 접촉하며, 상기 회로기판(140)에 실장된다. 이러한 상기 도전성 연결부(160)는 탄성력을 가지가질 수 있다. 여기서, 상기 도전성 연결부(160)는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 및 클립 형상의 전도체 중 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 도전성 커버(132)가 상측에서 가압되는 경우, 상기 회로기판(140) 측으로 눌려지고, 상기 도전성 커버(132)가 제거되는 경우, 원래의 상태로 복원될 수 있다.
여기서, 상기 도전성 연결부(160)는 상기 지지부(134)의 일측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)의 하측에서 외주변을 따라 구비된 상기 지지부(134)의 일부와 접촉하도록 배치될 수 있다.
일례로, 상기 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)의 하측에 배치되며, 결과적으로 상기 도전성 커버(132)와 상기 회로기판(140) 사이에 수직으로 배치될 수 있다.
이러한 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)가 가압됨에 따른 탄성력에 의해 수평으로 돌출될 수 있기 때문에 상기 카메라 모듈(130)에 전기적 영향을 미치지 않도록 상기 카메라 모듈(130)과 일정 간격 이격 배치될 수 있다.
여기서, 상기 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)와 상기 회로기판(140) 사이에 수직으로 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 도전성 커버(132)와 수평으로 배치될 수 있다.
즉, 상기 도전성 연결부(160)는 상기 도전성 커버(132)의 측면에 전기적으로 접촉되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 도전성 커버(132)는 상기 회로기판(140)에 절연체를 통하여 장착될 수 있다.
상기 감전보호소자(200)는 상기 도전성 연결부(160)에 직렬 연결되도록 상기 회로기판(140)에 실장된다. 이러한 감전보호소자(200)는 상기 도전성 커버(132)로부터 유입되는 정전기를 통과시키며, 상기 회로기판(140)의 접지부로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록, 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다:
Vbr > Vin,
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압이고,
Vin은 상기 외부전원의 정격전압이다.
이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 감전보호소자(200)는 외부전원에 의한 누설전류, 전도체(120)로부터 유입되는 정전기 및 통신 신호에 따라 상이한 기능을 가질 수 있다.
즉, 상기 회로기판(140)에 실장된 회로부, 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 도전성 커버(132)로 유입되는 경우, 상기 감전보호소자(200)는 그 항복전압(또는 트리거전압)(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(200)는 의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자기기의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같은 인체접착 가능한 상기 도전성 커버(132)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 상기 커패시터층은 누설전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 누설 전류가 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 상기 감전보호소자(200)는 회로부(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상기 도전성 커버(132)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 상기 감전보호소자(200)는 써프레서 또는 바리스터와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 상기 감전보호소자(200)는 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압 또는 바리스터의 바리스터 전압(또는 항복 전압)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 감전보호소자(200)는 상기 도전성 커버(132)로부터 상기 도전성 연결부(160)를 통하여 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(140)의 회로부는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자를 구비할 수 있다. 결과적으로, 상기 감전보호소자(200)는 상기 도전성 커버(132)로부터 상기 도전성 연결부(160)를 통하여 유입되는 정전기에 의해 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시켜, 후단의 내부 회로를 보호할 수 있다.
이와 같이, 외부로 노출되는 상기 도전성 커버(132)와 상기 회로기판(140) 사이에 상기 도전성 연결부(160)와 직렬 연결되는 상기 감전보호소자(200)를 배치함으로써, 상기 도전성 커버(132)로부터 유입되는 정전기를 상기 회로기판(140)의 접지부로 통과시키므로, 정전기에 의한 내부회로를 파손을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 도전성 커버(132)로부터 유입되는 정전기가 상기 카메라 모듈(130)의 데이터 라인으로 전파되지 않도록 접지로 바이패스 시킴으로써, 상기 카메라 모듈(130)의 데이터 라인에 전기적 영향을 배치시킬 수 있으므로, 화면 분할과 같은 상기 카메라 모듈(130)의 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자(200)에 의해 상기 도전성 커버(132)와 상기 회로기판(140)을 전기적으로 차단시킴으로써, 외부전원에 의해 누설되는 전류가 상기 도전성 커버(132)로 전달되지 않게 할 수 있으므로 누설전류에 의한 사용자의 감전을 방지할 수 있다.
한편, 상기 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)는 상기 지지부(134)의 타측과 상기 회로기판(140) 사이에 지지부재(160')를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 지지부재(160')는 상기 지지부(134)에서 상기 도전성 연결부(160)가 접촉하지 않는 부분에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 지지부재(160')는 상기 도전성 커버(132)가 안정적으로 고정될 수 있도록 상기 도전성 연결부(160)와 대칭을 이루는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 도전성 커버(132)는 그 하부의 일부에 상기 도전성 연결부(160)가 배치되기 때문에 수평적인 균형 및 견고한 고정을 위해 그 반대측에는 그와 동일한 높이의 지지부재를 구비할 수 있다.
이러한 지지부재(160')는 상기 도전성 커버(132)와 기판을 전기적으로 분리시키기 위해 절연체로 이루어질 수 있다.
대안적으로, 상기 지지부재(160')는 상기 도전성 연결부(160)일 수 있다. 즉, 상기 도전성 커버(132)의 하측에 적어도 두 개의 상기 도전성 연결부(160)가 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)는 전자 장치 하우징(110)에 외부로 노출되는 전도체(120)가 구비되는 경우 상기 전자 장치 하우징(110)에 상기 전도체(120)와 연결되는 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')가 내장됨으로써 누설 전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호할 수 있다.
더불어, 전도체(120)의 역할에 따라 상기 감전보호소자(200,200',300,300',400,400') 자체에 커패시터부를 추가함으로써 높은 정전용량을 제공하여 RF수신감도를 높여주는 복합적인 역할을 동시에 수행할 수 있도록 한다. 이로 인해, 부품의 간소화 및 불필요한 실장면적을 줄여 기기의 박형화 및 소형화를 이룰 수 있게 된다.
더불어, 사용되는 전자기기의 형태에 맞추어 낮은 정전용량을 갖는 감전보호소자가 뿐만 아니라 높은 정전용량을 갖는 감전보호소자가 사용될 수도 있게 되어 다양한 형태의 특성을 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')는 써프레서(suppressor)의 형태로 구비될 수도 있고, 바리스터(varistor)의 형태로 구비될 수도 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에서 감전보호소자가 써프레서의 형태로 구비되는 경우 사용될 수 있는 써프레서의 일례이다.
즉, 상기 감전보호소자(200)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 소체(210) 및 한 쌍의 내부전극(211a,212a)을 포함한다.
상기 소체(210)는 평상시에는 RF 신호를 통과시키고 정전기 및 과전압의 인가시에는 전자부품의 회로를 보호하기 위한 것이다. 일례로, 상기 전자부품은 휴대단말기의 내부에 사용되는 전자부품일 수 있다.
이때, 소체(210)는 적어도 한 쌍의 시트층(211,212)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 상기 내부전극(211a,212a)들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 또는 경화 공정을 통해 일체로 형성된다.
이러한 소체(210)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 절연체는 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성재료 등이 사용될 수 있다. 이때, 세라믹재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이때, 서로 대응되는 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에는 정전기를 방호하고 과전압으로부터 회로 보호 소자 및 주변 회로들을 보호하기 위한 방호시트층(213)이 배치된다.
이러한 방호시트층(213)은 상기 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에 배치되고, 서로 대향하는 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에 중공형으로 이루어진 적어도 하나의 적어도 하나의 공극형성부재(125)가 구비된다. 이를 위해, 방호시트층(213)은 공극형성부재(125)가 구비되는 위치에 관통홀(124)이 형성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 소체는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상부면에 제1내부전극(211a)이 구비되는 제1시트층(211)과, 하부면에 제2내부전극(212a)이 구비되는 제2시트층(212)이 서로 적층되며, 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)의 사이에는 방호시트층(213)이 배치된다.
즉, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 서로 마주할 수 있도록 제1시트층(211), 방호시트층(213) 및 제2시트층(212)을 순차적으로 적층한다.
이에 따라, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 서로 마주하도록 배치된 후 상기 방호시트층(213)에 의해 서로 일정간격 이격 배치되며, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 일측이 상기 공극형성부재(215)와 각각 접촉된 상태로 배치된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(214)은 상기 방호시트층(213)을 기준으로 상,하부에 각각 배치되는 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 서로 겹쳐지는 영역에 위치하도록 형성된다.
이때, 상기 관통홀(214)에는 공극형성부재(215)가 구비될 수 있다. 이러한 공극형성부재(215)는 내부전극(211a,212a) 사이에 배치되며, 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(215a,215b,215c)을 포함할 수 있다.
대안적으로, 공극형성부재(215)를 별도로 구비하지 않은 경우, 상기 관통홀(214)의 내벽에는 높이방향을 따라 방전물질층이 일정두께로 도포되거나, 상기 관통홀(214)의 적어도 일부가 방전물질층으로 채워질 수 있다.
여기서, 상기 공극형성부재(215) 또는 그에 도포된 방전물질층은 상부단이 상기 제2내부전극(212a)과 접하고 하부단이 상기 제1내부전극(211a)과 각각 접하도록 구비된다.
이러한 공극형성부재(215)에 의해 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에 공극(216)이 형성될 수 있다. 이러한 공극(216)에 의해 외부로부터 유입된 정전기는 내부전극(211a,212a) 사이에서 방전될 수 있다. 이때, 내부전극(211a,212a) 사이의 전기적 저항이 낮아지고, 감전보호소자(200) 양단의 전압차를 일정 값 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 감전보호소자(200)는 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이때, 상기 방전물질층(215a,215b,215c)을 구성하는 방전물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.
이를 위해, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 방전물질은 SiC, 카본, 그라파이트 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상의 재료와, Ag, Pd, Pt, Au, Cu, Ni, W, Mo 중에서 선택된 1종 이상의 재료를 소정의 비율로 혼합하여 이루어질 수도 있다.
일례로, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 Ag 성분을 포함하는 경우 상기 방전물질은 SiC-ZnO계의 성분을 포함할 수 있다. SiC(Silicon carbide) 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 절연층을 형성하게 된다.
이와 같은 절연층은 SiC가 완전히 반응하여 SiC 입자 표면에 SiC-ZnO 반응층을 형성한다. 이에 따라, 상기 절연층은 Ag 패스를 차단하여 방전물질(A)에 한층 더 높은 절연성을 부여하고, 정전기에 대한 내성을 향상시켜 감전보호소자를 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 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이때, 상기 공극형성부재(215)의 내벽에 도포되는 상기 방전물질층(215a,215b,215c)은 공극형성부재(215)의 내벽을 따라 도포되는 제1부분(215a)과 상기 제1부분(215a)의 상단으로부터 상기 방호시트층(213)의 상부면을 따라 제1내부전극(211a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제2부분(215b) 및 상기 제1부분(215a)의 하단으로부터 상기 방호시트층(213)의 하부면을 따라 제2내부전극(212a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제3부분(215c)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 방전물질층(215a,215b,215c)은 상기 공극형성부재(215)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극형성부재(215)의 상부단과 하부단으로부터 상기 제2부분(215b) 및 제3부분(215c)이 각각 연장되도록 형성됨으로써 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)과의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 한다.
이러한 구성에 의해, 상기 방전물질층(215a,215b,215c)을 구성하는 성분의 일부가 정전기 스파크에 의해 기화됨에 따라 방전물질층(215a,215b,215c)의 일부가 손상되더라도 상기 방전물질층(215a,215b,215c)이 제 기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 방호시트층(213)은 복수의 공극형성부재(215)가 구비될 수도 있다. 이와 같이, 상기 공극형성부재(215)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212) 사이에 배치되는 방호시트층(213)은 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)과 동일한 면적을 갖도록 구비될 수도 있지만, 서로 대응되는 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 겹쳐지는 면적을 포함하고 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)보다 좁은 면적을 갖도록 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
여기서, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성되며, 적어도 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 소체(210)의 양단에 구비되는 외부전극(231,232)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 제1내부전극(211a)의 일단은 제1외부전극(231)과 연결되고, 상기 제2내부전극(212a)은 제2외부전극(232)과 각각 전기적으로 연결됨으로써 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)에 전압이 인가될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 상기 한 쌍의 외부전극(231,232)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
이때, 이러한 내부전극(211a,212a) 사이의 간격 및 서로 대향하는 면적 또는 서로 중첩되는 길이는 감전보호소자(200)의 항복전압(또는 트리거전압)(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 상기 내부전극(211a,212a) 사이의 간격은 10~100㎛일 수 있다. 예를 들면, 상기 내부전극(211a,212a) 사이의 간격은 25㎛일 수 있다.
이때, 상기 소체에서 내부전극을 구성하는 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 제1내부전극(211a)과 제2내부전극(212a)은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다.
일례로, 도 7에 도시된 바와 같이 일정길이를 갖는 바형상의 제1내부전극(211a)의 양단부 측에 한 쌍의 제2내부전극(212a)의 단부가 서로 겹쳐지도록 구비되고, 내벽에 방전물질층이 도포된 공극형성부재(215)가 겹쳐지는 영역에 한 개가 배치될 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 대략 'Y'자 형상으로 구비되어 2부분이 서로 겹쳐지도록 구비되고 서로 겹쳐지는 부분에 내벽에 방전물질층이 도포된 공극형성부재(215)가 하나씩 겹쳐지는 영역에 각각 배치될 수도 있다.
더불어, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1내부전극(211a)은 일정길이를 갖는 바형상으로 2개로 구비되고 제2내부전극(212a)은 대략 'Y'자 형상으로 2개로 구비되어 4부분이 서로 겹쳐지도록 배치되며, 내벽에 방전물질층이 도포된 공극형성부재(215)가 서로 겹쳐지는 4부분에 각각 배치될 수도 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 각각 일정길이를 갖는 바형상으로 구비되고 서로 겹쳐지는 영역에 내벽에 방전물질층이 도포된 두 개의 공극형성부재(215)가 일정간격 이격배치될 수도 있다.
더불어, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제1내부전극(211a)은 일정길이를 갖는 하나의 바형상으로 구비되고, 상기 제2내부전극(212a)은 일정길이를 갖는 두 개의 바형상으로 구비되어 상기 제1내부전극(211a)의 양 단부측에 일부가 겹쳐지도록 배치되고, 상기 겹쳐지는 영역에 두 개씩의 방전물질층이 도포된 공극형성부재(215)가 배치될 수도 있다.
이와 같이 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 다양한 형상과 패턴으로 구비될 수 있으며, 적층시 상기 제1내부전극(211a)과 제2내부전극(212a)의 일부가 서로 겹쳐지도록 배치되면 무방함을 밝혀둔다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에서 감전보호소자가 써프레서의 형태로 구비되는 경우 사용될 수 있는 감전보호소자의 다른예이다.
감전보호소자(200)는 별도의 공극형성부재를 이용하지 않고, 내부전극(212a',212b') 사이에 공극(219)이 형성될 수 있다. 이때, 공극(219)의 측벽은 방전물질층(217)을 구비할 수 있다.
상기 감전보호소자(200)는 일정 간격 이격되어 수평으로 배치된 한 쌍의 내부전극(212a',212b')을 포함할 수 있다.
이때, 서로 대향 배치되는 내부전극들은 다각형, 원형, 타원형, 나선형 및 이들이 조합된 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있다. 그리고, 서로 대향되는 내부전극들은 서로 동일한 패턴 및 형상으로 구비될 수도 있고 다른 패턴 및 형상을 갖도록 구비될 수도 있다.
여기서, 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 사이에는 공극(219)이 형성될 수 있다. 여기서, 공극(219)은 한 쌍의 내부전극(212a',212b')의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있고, 한 쌍의 내부전극(212a',212b')의 간격보다 큰 너비로 형성될 수 있다. 이와 같이, 공극(219)의 체적이 확장되면, 정전기에 의한 방전시 내부전극(212a',212b')으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 내부전극(212a',212b') 사이의 공간이 넓기 때문에 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 공극은 정전기 유입시 한 쌍의 내부전극(212a',212b')에 의해 방전이 개시되는 공간으로서, 상기 공극의 체적은 정전기에 대한 내성을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 공극의 체적은 상기 감전보호소자(200)의 총 체적 대비 1-15% 일 수 있다. 여기서, 상기 공극의 체적이 감전보호소자(200)의 총 체적 대비 1%미만이면, 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 사이의 쇼트가 발생할 수 있고, 정전기에 대한 내성이 악화될 수 있다. 또한, 상기 공극의 체적이 감전보호소자(200)의 총 체적 대비 15%를 초과하면, 감전보호소자(200)의 전체 부피가 증가하고, 기계적 강도가 낮아지며, 소성시 변형에 의해 뒤틀림이나 함몰이 발생할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 적어도 한 쌍의 시트층(211,212,213)으로 이루어지는 소체의 내부에는 내부전극(212a',212b')이 공극을 형성하도록 서로 이격 배치된다. 바람직하게는 상기 한 쌍의 내부전극(212a',212b')은 동일 평면상에서 평행한 방향으로 일정간격 이격배치된다.
즉, 상기 한 쌍의 내부전극(212a',212b')은 상기 제1시트층(211)의 상부면에 간극(d)을 형성하도록 상호 이격배치된다. 여기서, 상기 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 사이의 간극 거리는 10~100㎛일 수 있다. 이와 같은 한 쌍의 내부전극(212a',212b')은 상기 제1시트층(211)의 상부면에 패턴인쇄된다.
이때, 서로 대응되는 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 사이에는 정전기를 방호하고 과전압으로부터 회로 보호 소자 및 주변 회로들을 보호하고 누설전류를 차단하기 위한 공극(219)이 구비된다.
이러한 공극(219)은 동일 평면상에 서로 평행하게 배열되는 상기 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 사이에 배치되며 공기가 채워질 수 있도록 중공형으로 구비되며, 상기 공극(219)의 개방된 상부측에 상기 제2시트층(212)이 적층된다.
이와 같은 공극(219)은 복수 개로 구비되어 상기 내부전극(212a',212b')의 폭방향을 따라 이격 배치될 수도 있다. 이와 같이, 상기 공극(219)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 공극(219)은 상기 제1시트층(211)의 상부면으로부터 상기 내부전극(212a',212b')의 상부단까지의 높이를 초과하는 높이를 갖도록 형성된다. 즉, 공극(219)은 내부전극(212a',212b')의 전체높이보다 초과하는 높이를 갖도록 구비됨으로써 전체적인 공극(219)의 체적이 확대될 수 있도록 한다.
이를 통해, 정전기의 방전시 상기 내부전극(212a',212b')으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 넓은 공간을 갖는 공극(219)을 통해 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 공극(219)의 제1부분은 서로 이격배치되는 한 쌍의 내부전극(212a',212b') 중 적어도 하나의 전극의 상부면 상으로 연장되도록 구비될 수 있으며, 한 쌍의 내부전극(212a',212b')의 상부면 상으로 모두 연장될 수 있다.
여기서, 공극(219)은 상기 내부전극(212a',212b')과 동일한 높이를 갖는 제1부분(222a)과 상기 제1부분(222a)의 상부단으로부터 일정높이 연장되는 제2부분을 포함한다.
더불어, 상기 공극(219)은 상기 제1부분의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분을 포함하고, 상기 제3부분이 상기 내부전극(212a',212b')의 하부면 상으로 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.
이때, 상기 공극(219)에 제3부분이 포함되는 경우 상기 제1시트층(211)의 상부면 상에는 상기 제3부분을 수용하기 위한 별도의 수용홈이 제1시트층(211)의 상부면으로부터 하방으로 일정깊이 함몰형성될 수 있다.
이와 같은 공극(219)은 상기 간극에 공극재가 패턴인쇄된 후 소결과정에서 가해지는 열에 의해 상기 공극재가 제거됨으로써 형성된다. 여기서, 상기 공극재는 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)을 적층한 후 소체를 형성하기 위하여 압착하는 과정에서 상기 공극(219)이 압력에 의해 변형되거나 파손되는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
이를 위해, 상기 공극재는 고온의 열에 의해 분해될 수 있는 재질로 이루어짐으로써 복수 개의 시트층을 적층한 후 소성하는 과정에서 제거될 수 있도록 한다. 일례로, 상기 공극재는 200~2000℃ 사이의 온도범위에서 분해되는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에서 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')의 감전보호부가 써프레서로 구비되는 경우, 상기 감전보호부의 상부 또는 하부 중 적어도 일측에 정전용량을 높일 수 있도록 커패시터부(220a,220b)가 적층될 수 있다.
즉, 상기 감전보호소자(200')는 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 복수 개의 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)이 제1시트층(211)의 하부 또는 제2시트층(212)의 상부 중 적어도 일측에 적층되어 정전용량을 높이기 위한 커패시터부(220a,220b)를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우 상기 감전보호소자(200) 및 커패시터부(220a,220b)는 복수 개의 시트층(211,212,213,221,222,223,224,225,226,227,228)이 적층된 형태로 이루어진다.
이때, 상기 시트층(211,212,213,221,222,223,224,225,226,227,228)은 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 일례로, 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성재료 등이 사용될 수 있다.
즉, 상기 감전보호소자(200) 및 커패시터부(220a,220b)는 일면에 전극(211a,212a,221a,222a,223a,224a,225a,226a,227a,228a)이 구비된 복수 개의 시트층(211,212,221,222,223,224,225,226,227,228)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 복수 개의 전극(211a,212a,221a,222a,223a,224a,225a,226a,227a,228a)들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 공정을 통해 일체로 형성된다.
여기서, 상기 감전보호소자(200)의 상부 및 하부 중 적어도 일측에 적층되는 커패시터부(220a,220b)는 정전용량을 제공하여 RF 수신감도를 높일 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 커패시터부(220a,220b)는 일면에 전극(221a,222a,223a,224a,225a,226a,227a,228a)이 구비된 적어도 하나의 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)이 적층되어 구성되며, 상기 감전보호소자(200)의 상부와 하부 중 적어도 일측에 적층되며, 상기 외부전극(231,232)에 대하여 상기 감전보호소자(200)와 병렬로 연결된다.
이때, 상기 커패시터부(220a,220b)는 일면에 전극이 구비된 하나의 시트층으로 구비되어 상기 감전보호소자(200)에 적층될 수도 있지만, 복수 개의 시트층이 적층되어 높은 커패시턴스를 제공할 수 있도록 함으로써 RF 신호를 원활하게 통과시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 커패시터부(220a,220b)를 구성하는 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)의 개수는 정전용량에 맞게 적절한 개수로 구비될 수 있으며, 적층되는 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)의 개수가 많을수록 상기 외부전극(131,132)에 대하여 상기 감전보호소자(200)와 각각 병렬로 연결됨으로써 전체적인 정전용량이 증가하게 된다.
이로 인해, 전도체가 안테나의 방사체로 사용되는 휴대단말기에 적용되는 경우 외부전극에 대하여 커패시터부(220a,220b)가 상기 감전보호소자(200)와 병렬로 연결됨으로써 감전보호소자(200)를 통한 정전기에 대한 방호는 물론, 높은 정전용량을 갖는 커패시터부(220a,220b)를 통해 상기 안테나의 RF 수신감도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이에 따라, 정전기에 대하여 회로를 방호하기 위한 써프레서, 바리스터 또는 제너 다이오드와 함께 RF 수신감도를 높이기 위한 별도의 부품을 같이 사용하던 종래와는 달리, 하나의 감전보호소자(100)를 통해 정전기에 대한 방호는 물론 RF 수신감도를 높일 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 커패시터부(220a,220b)는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 감전보호소자(200)를 구성하는 상기 제1시트층(211)의 하부와 제2시트층(212)의 상부에 복수 개의 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)이 동일한 개수로 적층되어 이루어진 제1커패시터부(220a) 및 제2커패시터부(220b)가 각각 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1시트층(211)의 하부와 제2시트층(212)의 상부에 배치되는 각각의 시트층(221,222,223,224,225,226,227,228)의 일면에는 외부전극(231,232)과 연결된 전극이 각각 구비된다. 이에 따라, 상기 방호시트층(213)을 기준으로 상부측과 하부측에는 동일한 정전용량을 갖는 제1커패시터부(220a) 및 제2커패시터부(220b)가 대칭적으로 배치된다.
더불어, 상기 방호시트층(213)에 형성되는 공극(216) 역시 방호시트층(213)의 중앙부에 형성됨으로써 상기 공극(216)을 중심으로 상,하,좌,우가 대칭적으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 커패시터부(220a,220b)는 상기 감전보호소자(200)를 중심으로 다양한 방식으로 적층될 수 있다.
즉, 상기 커패시터부(220a,220b)는 복수 개의 시트층(221,222,223,224,225,226)이 적층되어 구성되고 상기 제2시트층(212)의 상부측에만 적층될 수 있으며(도 16 참조), 상기 제1시트층(211)의 하부측에만 적층될 수도 있다.(도 17 참조)
더불어, 도 18에 도시된 바와 같이 상기 감전보호소자(200)가 복수 개로 구비되고 상기 복수 개의 감전보호소자(200) 사이에 각각의 커패시터부(220a,220b)가 배치될 수도 있으며, 두 개의 커패시터부(220a,220b)가 감전보호소자(200)를 기준으로 대칭적으로 배열되고, 상기 감전보호소자(200)에 복수 개의 공극(216)이 구비될 수도 있다.
즉, 복수 개의 커패시터부가 상기 감전보호소자(200)를 기준으로 대칭적으로 구비될 수도 있고, 비대칭적으로 구비될 수도 있으며, 복수 개의 커패시터부 사이에 복수 개의 감전보호소자(200)가 배치되도록 구성될 수도 있음을 밝혀둔다.
더불어, 상기 감전보호소자를 구성하는 커패시터부(220a,220b) 및 감전보호소자(200)의 개수는 제한되지 않으며 원하는 정전용량에 따라 다양한 개수로 구비될 수 있으며, 감전보호소자(200) 및 커패시터부(220a,220b)의 적층관계 역시 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
도 20 내지 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에서 감전보호소자(200,200',300,300',400,400')가 바리스터의 형태로 구비되는 경우 사용될 수 있는 감전보호소자의 일례이다.
즉, 상기 감전보호소자(300,300')는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 제1바리스터 물질층(310), 제2바리스터 물질층(320) 및 내부전극(312,312'322)을 포함할 수 있다.
제1바리스터 물질층(310)과 제2바리스터 물질층(320)은 바리스터 물질로 이루어지며, 예를 들면, ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 등 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 등을 사용하여 제조된 시트층일 수 있으며, 제1바리스터 물질층(310)과 제2바리스터 물질층(320)은 상하 방향으로 적층 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1바리스터 물질층(310)과 제2바리스터 물질층(320)은 바리스터 물질의 입경이 항복전압(Vbr)을 만족할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 내부전극은 제1바리스터 물질층(310) 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극(312,312') 및 제2시트(320) 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제2내부전극(322)을 포함할 수 있다.
여기서, 감전호보소자(300)의 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극(312,312')과 제2내부전극(322) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 합일 수 있다. 즉, 바리스터(100)의 항복전압(Vbr)은 제1내부전극(312,312')과 제2내부전극(322) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압, 및 전기적으로 직렬 형성되는 제1내부전극(312,312')과 제2내부전극(322)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
이때, 제1내부전극(312,312')과 제2내부전극(322)의 두께는 2-10㎛일 수 있다. 여기서, 제1내부전극(312,312')과 제2내부전극(322)의 두께가 2㎛미만이면, 내부전극으로서의 역할을 수행할 수 없고, 10㎛를 초과하면, 내부전극 사이의 거리 확보가 제한되고, 따라서, 병렬 배치되는 내부전극 또는 바리스터 물질층의 두께가 증가하고, 감전보호소자(100)의 전체 크기가 증가하여 소형화에 악영향을 미칠 수 있다.
이러한 제1내부전극(312,312') 및 상기 제2내부전극(322) 각각은 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1내부전극(312,312') 및 상기 제2내부전극(322) 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 교차 배치되거나, 서로 중첩되지 않도록 서로의 사이에 교차 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극은 정전기 또는 누설전류가 내부전극(312,312',322)의 인접한 외부전극(미도시)으로 누설되지 않고, 내부전극(312,312',322) 사이에서 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 하나의 제1내부전극(312,312')과 이웃하는 제2내부전극(322) 사이의 이격 간격(L1)은 상기 제1내부전극(312,312')과 상기 제2내부전극(322) 사이의 최단 거리(d1)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 함께, 상기 제2내부전극(322)은 인접한 외부전극(미도시)과의 거리가 제1내부전극(112,122) 사이의 이격 간격보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 외부전극은 도시되지 않았지만, 도 4와 유사하게 내부전극(312,322)의 양단에 배치되는 것임을 밝혀둔다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1바리스터 물질층(310)은 두 개의 제1내부전극(312,312')이 구비될 수 있고, 상기 두 개의 제1내부전극(312,312')은 동일 평면상에 나란하게 이격 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제2시트(320)은 일면에 제2내부전극(322)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1바리스터 물질층(310) 및 제2시트(320)은 상기 제2내부전극(322)이 두 개의 제1내부전극(312,312')과 상하방향으로 일정간격 이격된 상태로 배치될 수 있도록 상,하방향으로 적층된다.
더불어, 상기 제2내부전극(322)은 양 단부측이 상기 두 개의 제1내부전극(312,312')의 일단부측과 서로 일정영역 중첩될 수 있도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2내부전극(322)의 중앙부가 상기 두 개의 제1내부전극(312,312') 사이에 형성되는 간극(L1)의 중앙부에 위치되도록 배치될 수 있다.
여기서, 두 개의 제1전극(312,312')이 형성되는 제1바리스터 물질층(310)은 하나의 제2전극(322)이 형성되는 제2바리스터 물질층(320)의 상부에 적층될 수도 있고(도 20 참조), 제2바리스터 물질층(320)의 하부에 적층될 수도 있다(도 21 참조).
도 22 내지 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 감전보호소자가 바리스터인 경우 감전보호소자의 다양한 구현예이다.
감전보호소자(400)는 제1내부전극(312,312') 및 제2내부전극(322)에 의해 형성되는 단위 소자가 병렬로 복수 개로 구비될 수 있다.
즉, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(400)는 두 개의 제1내부전극(312,312')이 형성된 두 개의 제1바리스터 물질층(310)과 하나의 제2내부전극(322)이 형성된 하나의 제2바리스터 물질층(320)이 교대로 적층되는 형태일 수 있다.
이때, 상기 두 개의 제1바리스터 물질층(310)은 상기 제2바리스터 물질층(320)의 상,하부에 각각 배치되는 형태로 적층될 수 있다. 여기서, 상기 제2바리스터 물질층(320)에 형성된 제2내부전극(322)은 양 단부측이 상부에 배치되는 제1내부전극(312,312') 및 하부에 배치되는 제2내부전극(322)의 일단부측과 각각 일정영역 중첩되도록 배치된다.
그리고, 상기 제2바리스터 물질층(320)의 상부에 배치되는 제1내부전극(312,312')과 제2바리스터 물질층(320)의 하부에 배치되는 제1내부전극(312,312')은 상,하 방향으로 나란하게 배치될 수 있고, 수직한 방향으로 이격배치되는 제1내부전극들(312,312')의 사이에 제2내부전극(322)이 배치될 수 있다.
이때, 상기 제2내부전극(322)의 중앙부는 동일 평면상에 배치되는 두 개의 제1내부전극(312,312') 사이에 형성되는 간극(L1)의 중앙부에 위치되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 제1바리스터 물질층(310) 및 제2바리스터 물질층(320)은 상술한 바와 같은 제1내부전극(312,312') 및 제2내부전극(322)의 간극(d1) 또는 그 사이의 간격(L1)을 만족하면서 다양한 적층 순서로 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1바리스터 물질층(310) 및 제2바리스터 물질층(320)을 복수 적층함에 따라 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예로, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(400')는 두 개의 제1내부전극(312,312')이 형성된 하나의 제1바리스터 물질층(310)과 하나의 제2내부전극(322)이 형성된 두 개의 제2바리스터 물질층(320)이 교대로 적층되는 형태일 수 있다.
이때, 상기 두 개의 제2바리스터 물질층(320)은 상기 제1바리스터 물질층(310)의 상,하부에 각각 배치되는 형태로 적층될 수 있다.
여기서, 상기 제2바리스터 물질층(320)에 형성된 제2내부전극(322)은 양 단부측이 상부와 하부에 각각 이격 배치되는 한 쌍의 제1내부전극(312,312')과 서로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제2내부전극(322)은 정전기 또는 누설전류가 외부전극(미도시)으로 누설되지 않고, 제1내부전극(312,312')으로 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 제2내부전극(322)은 인접한 외부전극(미도시)과의 거리가 제1내부전극(312,312') 사이의 간극(d1)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예로, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(400')는 제1내부전극(312,312') 및 제2내부전극(322)에 의해 형성되는 단위 소자는 병렬 또는 직렬로 복수 개로 구비될 수 있다.
즉, 제1바리스터 물질층(310) 및 제2바리스터 물질층(320)이 복수 개가 수직 방향으로 교대로 적층될 수 있다. 이때, 내부전극(312,312',322)과 외부전극(미도시) 사이의 간격에 대한 제한 사항을 고려하면, 최상단층 및 최하단층은 외부전극(미도시)과 연결된 내부전극이 배치되도록 적층하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 26에 도시된 바와 같이, 외부전극(미도시)과 연결되는 제1내부전극(312)이 최상층 및 최하층에 배치될 수 있다.
이와 같이, 감전보호소자(400')는 제1바리스터 물질층(310) 및 제2바리스터 물질층(320)을 복수 적층함에 따라 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제1내부전극(312,312') 및 제2내부전극(322)은 그 사이에 형성되는 단위 항복전압에 따라 감전보호소자(400')의 항복전압(Vbr)을 만족하기 위한 개수가 결정될 수 있다. 즉, 도 27에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1내부전극(312,312',312")이 동일 평면상에서 수평한 방향으로 평행하게 이격 형성된 제1바리스터 물질층(310')과 복수 개의 제2내부전극(322,322',322")이 동일 평면상에서 수평한 방향으로 평행하게 이격 형성된 제2바리스터 물질층(320')이 적층되는 형태로 구비될 수도 있다.
이와 같은 경우 서로 이웃하는 복수 개의 제1내부전극(312,312',312")들이 상부 또는 하부에 배치되는 복수 개의 제2내부전극(322,322',322")들 사이에 배치되어 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수도 있다.
도 28 내지 도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에 사용될 수 있는 상기 도전성 연결부(160)의 다양한 형태이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부(160)는 도전성 개스킷일 수 있다. 여기서, 상기 도전성 개스킷(160)은 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 개스킷(160)은 예를 들면, 도전성 페이스트가 열 압착에 의해 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 발포체, 내열성 실리콘 고무 및 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 개스킷(160)은 이에 한정되지 않고 탄성력을 갖는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
이러한 도전성 개스킷(160)은 그 상부가 상기 도전성 커버(132) 등과 같은 전도체(120)와 면 접촉하고, 상기 회로기판(140)에 실장되어 감전보호소자(200,300,400)와 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 도전성 연결부가 박스 형상의 실리콘 고무 패드(260)인 경우로서, 상기 실리콘 고무 패드는 몸체(261) 및 도전성 와이어(262)를 포함한다.
몸체(261)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 상부는 상기 도전성 커버(132)와 같은 전도체(120)와 면 접촉하고, 상기 회로기판(140)에 실장되어 감전보호소자(200,300,400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 와이어(262)는 몸체(261) 내부에 수직 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어(262)는 상기 도전성 커버(132)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(261)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 도전성 와이어(262)는 상기 도전성 커버(132)에 의해 가압되는 경우, 그 상단이 하측으로 휘어지고, 상기 도전성 커버(132)가 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원됨으로써, 몸체(261)의 탄성력을 보완할 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부가 실리콘 고무 패드(360)인 경우로서, 상기 실리콘 고무 패드(360)는 몸체(361) 및 도전성 와이어(362)를 포함한다.
상기 몸체(361)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 상부는 상기 도전성 커버(132)와 같은 전도체(120)와 면 접촉하고, 상기 회로기판(140)에 실장되어 감전보호소자(200,300,400)에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
상기 도전성 와이어(362)는 몸체(361) 내부에서 사선으로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어(362)는 상기 도전성 커버(132)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 상기 몸체(361)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 상기 도전성 와이어(362)는 상기 도전성 커버(132)에 의해 가압되는 경우, 그 상단이 좌우측으로 기울어지고, 도전성 커버(132)가 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원됨으로써, 상기 몸체(361)의 탄성력을 보완할 수 있다. 이때, 상기 도전성 커버(132)의 가압력에 의해 상기 도전성 와이어(362)가 기울어지면, 도전성 커버(132)와의 접촉성이 우수해지고, 따라서, 누설전류, 정전기 또는 통신 신호 등의 전도성이 향상될 수 있다.
따라서, 이러한 도전성 와이어(362)는 도전성 커버(132)의 가압력에 의해 하측으로 휘어지는 도 29의 수직 형성된 도전성 와이어(262)에 비하여 통신 신호의 전도성이 우수하고, 탄성복원력이 양호하며, 장기간 사용이 가능할 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부가 실리콘 고무 패드(460)인 경우로서, 상기 실리콘 고무 패드(460)는 몸체(461), 전도층(462) 및 접촉부(463)를 포함한다.
상기 몸체(461)는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 하부는 상기 회로기판(140)에 실장되며 감전보호소자(200,300,400)에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
상기 전도층(462)은 상기 몸체(461)의 내부에서 수평으로 교차 적층될 수 있으며 경화형 Ag 페이스트로 이루어진 복수의 층일 수 있다. 이러한 전도층(462)은 상기 도전성 커버(132)와의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체(461)의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
예를 들면, 상기 전도층(462)은 상기 도전성 커버(132)에 의해 가압되는 경우, 그 중앙부 부근에서 하측으로 눌려지고, 상기 도전성 커버(132)가 제거되는 경우, 원래의 수평 상태로 복원됨으로써, 상기 몸체(461)의 탄성력을 보완할 수 있다. 따라서, 이러한 전도층(462)은 상기 도전성 커버(132)의 가압력에 의해 하측으로 휘어지는 도 29의 수직 형성된 도전성 와이어(262) 또는 좌우측으로 기울어지는 도 30의 사선 형성된 도전성 와이어(362)에 비하여 탄성복원력이 우수하고, 장기간 사용이 가능할 수 있다.
상기 접촉부(463)는 몸체(461)의 상측에 곡선돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 접촉부(463)는 도전성 커버(132)와 다수의 선 또는 면 접촉함으로써 상기 도전성 커버(132)와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 고무 패드(460)는 누설전류, 정전기 또는 통신 신호의 전도성이 향상될 수 있다.
도 32에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부가 도전성 입자를 포함하는 실리콘 고무 패드(560)인 경우로서, 상기 실리콘 고무 패드(560)는 몸체(562), 도전부(564), 및 접촉부(566)를 포함한다.
상기 몸체(562)는 비도전성의 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 내부의 다수의 위치에 수직하게 관통 형성된 관통홀(563)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 몸체(562)는 그 일측에 형성된 상기 접촉부(566)를 통하여 상기 도전성 커버(132)에 접촉하고, 그 타측에 형성된 상기 접촉부(566)를 통하여 상기 회로기판(140)에 실장되어 감전보호소자(200,300,400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 도전부(564)는 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자로 이루어질 수 있다. 이러한 도전부(564)는 다수의 관통홀(563) 내에 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자를 함께 충진함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 도전성의 실리콘 고무는 관통홀(563) 내에서 상기 도전성 입자의 위치를 고정시키는 기능을 가지며, 상기 도전성 입자는 상기 도전성의 실리콘 고무 내에서 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분산 배치될 수 있다.
이때, 상기 도전성 입자는 외부에서 압력이나 열이 가해지지 않은 경우, 서로 이격되어 통전되지 않으며, 외부에서 압력이나 열이 가해지는 경우, 상기 도전성의 실리콘 고무의 수축에 의해 서로 접촉되어 통전될 수 있다.
이와 같은 도전부(564)는 도전성 입자에 의해 상기 도전성 커버(132)와의 전기적 접촉을 구현하는 동시에, 도전성의 실리콘 고무에 의해 수축 및 팽창이 구현될 수 있다. 따라서, 상기 도전부(564)는 전기적 접촉성과 가압에 의한 탄성복원력을 동시에 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 도전부(564)는 상기 도전성 커버(132)에 의해 가압되는 경우, 상기 도전성 실리콘 고무가 수축되고, 상기 도전성 입자가 서로 접촉됨으로써, 상기 도전성 입자에 의해 전기적 연결이 이루어지고, 상기 도전성 커버(132)가 제거되는 경우, 상기 도전성 고무의 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다. 따라서, 이러한 도전부(564)는 도 29 내지 도 31의 도전성 와이어(262,362) 또는 전도층(462)에 비하여 탄성복원력이 우수하고, 특히, 몸체(562)와 동일 또는 유사 재질로 이루어지므로, 내부의 변형이 감소할 수 있고 따라서 장기간 사용이 가능할 수 있다.
상기 접촉부(566)는 상기 도전부(564)의 양측에 곡선돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 접촉부(566)는 상기 도전성 커버(132)와 다수의 선 또는 면 접촉함으로써 상기 도전성 커버(132)와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실리콘 고무 패드(560)는 누설전류, 정전기 또는 통신 신호의 전도성이 향상될 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부가 클립 형상의 전도체(660)인 경우로서, 상기 클립 형상의 전도체(660)는 접촉부(661), 절곡부(662) 및 단자부(663)를 포함한다.
상기 접촉부(661)는 만곡부 형상을 가지며 도전성 커버(160)와 전기적으로 접촉할 수 있다. 절곡부(662)는 접촉부(661)로부터 연장형성되며, 탄성력을 가질 수 있다. 단자부(663)는 상기 회로기판(140)을 통하여 상기 감전보호소자(200,300,400) 와 전기적으로 직렬 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
이와 같은 접촉부(661), 절곡부(662), 및 단자부(663)는 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기(100)에 사용될 수 있는 도전성 컨택터(700,800)의 예시로서, 이러한 도전성 컨택터(700,800)는 감전보호소자(200,300,400)와 도전성 연결부(160,260,360,460,560,660)가 일체형으로 구성된 것이다.
이와 같은 도전성 컨택터(700,800)에 의해, 해당 기능을 구현하기 위한 별도의 소자와 그에 따른 소자의 추가적인 고간이 필요 없어 휴대용 전자기기기의 소형화에 적합할 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 도전성 컨택터(700)는 도전성 연결부(760) 및 감전보호소자(720)를 포함한다.
도전성 연결부(760)는 박스형상으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 도전성 연결부(760)는 도 28 내지 도 32를 참조하여 설명한 도전성 개스킷(160), 실리콘 고무 패드(260,360,450,560), 및 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체(660)일 수 있다.
상기 감전보호소자(720)는 하면 및 상면에 각각 외부전극(721)과 연결전극(722)이 형성될 수 있다. 이때, 감전보호소자(720) 상면의 연결전극(722)에는 도전성 접착층(711)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(711)을 통하여 도전성 연결부(760)가 적층될 수 있다.
여기서, 연결전극(722)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 감전보호소자(720)의 외부전극 중 하나 일 수 있다. 이 경우, 연결전극 또는 외부전극과 내부전극 사이를 연결하기 위한 중간전극이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 감전보호소자(720)는 도전성 연결부(760)의 하측에 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 감전보호소자(720)는 도전성 연결부(760)의 수평 방향으로 일체로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 감전보호용 컨택터(800)는 도 35에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(820)의 상측에 수용부(82a)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 감전보호소자(820)의 상측에 상기 클립 형상의 전도체(860)를 수용하기 위한 수용부(820a)가 구비되고, 상기 수용부(820a)에 상기 클립 형상의 전도체(860)의 적어도 일부가 삽입될 수 있다.
여기서, 연결전극(822)은 상기 수용부(820a)의 바닥에서 외부로 노출되도록 형성된다. 이러한 연결전극(822)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 감전보호소자(820)의 외부전극 중 하나 일 수 있다. 이 경우, 연결전극 또는 외부전극과 내부전극 사이를 연결하기 위한 중간전극이 구비될 수 있다.
이때, 상기 클립 형상의 전도체(860)는 도전성 접착층(711)을 통하여 상기 연결전극(822) 상에 적층될 수 있다.
이와 같은 상기 수용부(820a)는 측면 스토퍼의 역할을 할 수 있어, 상기 클립 형상의 전도체(860)에 별도의 측면 스토퍼를 구비하지 않을 수 있고, 따라서 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 클립 형상의 전도체(860)의 적어도 일부가 상기 수용부(820a)에 삽입됨으로써, 결합후 뒤틀림이나 꺾임을 방지할 수 있고, 특히, SMD 후 리플로우 공정에서 넘어지거나 정위치로부터 벗어남을 방지할 수 있다.
여기서, 도전성 연결부(860)는 클립 형상의 전도체로 도시되었지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 도전성 연결부(860)는 도 28 내지 도 31를 참조하여 설명한 도전성 개스킷(160) 및 실리콘 고무 패드(260,360,450,560) 중 어느 하나일 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.
100 : 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기
110 : 전자 장치 하우징 112 : 디스플레이부
120,121,122,123,124 : 전도체 130 : 카메라 모듈
200,200' : 써프레서 210 : 소체
211 : 제1시트층 211a : 제1내부전극
212 : 제2시트층 212a : 제2내부전극
213 : 방호시트층 214 : 관통홀
215 : 공극형성부재 215a,215b,215c : 방전물질층
216 : 공극 220a,220b : 커패시터부
221,222,223,224,225,226,227,228 : 시트층
221a,222a,223a,224a,225a,226a,227a,228a : 전극
231 : 제1외부전극 232 : 제2외부전극
300,300',400,400' : 바리스터
310,310' : 제1바리스터 물질층 312,312',312" : 제1내부전극
320,320' : 제2바리스터 물질층 322,322',322" : 제2내부전극

Claims (26)

  1. 휴대용 전자기기로서,
    회로기판;
    상기 회로기판에 장착되는 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈의 상측의 일부를 덮도록 배치되는 도전성 커버;
    일단이 상기 도전성 커버의 하면에 전기적으로 접촉하며, 타단이 상기 회로기판에 실장되고 탄성을 갖는 도전성 연결부; 및
    상기 도전성 연결부의 타단에 직렬 연결되도록 상기 회로기판에 실장되며, 상기 도전성 커버로부터 유입되는 정전기를 상기 회로기판에 실장된 별도의 보호소자를 통하여 상기 회로기판의 접지로 바이패스할 수 있도록 상기 회로기판으로 통과시키며, 상기 회로기판의 접지부로 유입되는 상기 휴대용 전자기기의 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 커버는 하측에 수평 연장된 지지부를 구비하고,
    상기 도전성 연결부는 상기 지지부의 일측에 배치되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부의 타측과 상기 회로기판 사이에 지지부재를 더 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지부재는 절연체인 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 커버는 중앙에 상기 카메라 모듈의 렌즈에 대응하는 관통구를 구비하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 커버 및 상기 도전성 연결부는 상기 카메라 모듈과 일정 간격 이격 배치되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은 상기 도전성 연결부와 상기 감전보호소자가 전기적으로 직렬 연결되도록 패드 및 배선이 구비되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 연결부는 상기 도전성 커버의 측부에 배치되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
    Vbr > Vin,
    여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
    Vin은 상기 외부전원의 정격전압
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연결부는 도전성 개스킷이고,
    상기 도전성 개스킷은,
    도전성 페이스트가 열 압착에 의해 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 내열성 실리콘 고무 및 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연결부는 실리콘 고무 패드이고,
    상기 실리콘 고무 패드는,
    실리콘 고무로 이루어진 몸체; 및
    상기 몸체 내부에 상기 회로기판에 실장되는 면에 대하여 수직 형성되는 도전성 와이어를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연결부는 실리콘 고무 패드이고,
    상기 실리콘 고무 패드는,
    실리콘 고무로 이루어진 몸체;
    상기 몸체 내부에 수평으로 교차 적층된 복수의 전도층; 및
    상기 몸체의 상측에 곡선돌기 형상으로 형성된 복수의 접촉부를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연결부는 실리콘 고무 패드이고,
    상기 실리콘 고무 패드는,
    비도전성의 실리콘 고무로 이루어진 몸체;
    상기 몸체 내부에 상기 회로기판에 실장되는 면에 대하여 수직하게 관통 형성된 다수의 관통홀 내에 도전성의 실리콘 고무 및 도전성 입자가 충진된 도전부; 및
    상기 도전부의 양측에 곡선돌기 형상으로 형성된 복수의 접촉부를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연결부는 클립 형상의 전도체이고,
    상기 클립 형상의 전도체는,
    만곡부 형상을 가지며 상기 도전성 커버와 접촉하는 접촉부;
    상기 접촉부로부터 연장형성되며, 탄성력을 갖는 절곡부; 및
    상기 감전보호소자와 전기적으로 연결되는 단자부를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  16. 제9항에 있어서, 상기 감전보호소자는,
    복수의 시트층이 적층된 소체; 및
    상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부전극을 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 감전보호소자는 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 더 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 공극은 내벽에 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부전극은 동일 평면상에서 배치되거나 수직한 방향으로 대향되게 배치되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  20. 제9항에 있어서, 상기 감전보호소자는,
    제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층;
    상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및
    상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 항복전압(Vbr)은 제1내부전극과 제2내부전극 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 총합인 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 배치되거나 서로 중첩되지 않도록 배치되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1내부전극 사이의 간격(L1) 또는 상기 제2내부전극 사이의 간격(L1)은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리(d1)보다 큰 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  24. 휴대용 전자기기로서,
    회로기판;
    상기 회로기판에 장착되는 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈의 상측의 일부를 덮도록 배치되는 도전성 커버; 및
    일단은 상기 도전성 커버와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 회로기판과 전기적으로 직렬 연결되는 감전보호용 컨택터;를 포함하고,
    상기 감전보호용 컨택터는,
    일단이 상기 도전성 커버의 하면에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 갖는 도전성 연결부; 및
    일단이 상기 도전성 연결부의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 상기 회로기판에 연결되며 상기 도전성 커버로부터 유입되는 정전기를 상기 회로기판에 실장된 별도의 보호소자를 통하여 상기 회로기판의 접지로 바이패스할 수 있도록 상기 회로기판으로 통과시키며, 상기 회로기판의 접지부로 유입되는 상기 휴대용 전자기기의 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함하는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 감전보호소자는 상면에 연결전극을 구비하며, 하면에 외부전극을 구비하고,
    상기 도전성 연결부는 도전성 접착층을 통하여 상기 감전보호소자의 상면의 연결전극에 적층되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
  26. 제24항에 있어서, 상기 감전보호소자는,
    상측에 형성된 수용부;
    상기 수용부 바닥면에 형성되는 연결전극; 및
    상기 연결전극 상면에 형성되는 도전성 접착층;을 포함하며,
    상기 도전성 연결부는 상기 도전성 접착층에 의해 위치 고정되는 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기.
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