KR101922185B1 - 휴대용 전자 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품은, 소정 범위의 두께 및 유전*을 갖는 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴을 포함하며 형성된 전극층 및 상기 유전체층의 하면에 형성된 지지층을 포함하는 커패시터층 및 상기 커패시터층의 상면 일부에 형성되며, 탄성을 갖는 도전성 기구물을 포함한다.

Description

휴대용 전자 부품 및 그 제조 방법{PORTABLE ELECTRONIC COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 휴대용 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 무선통신 단말의 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있는 휴대용 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근의 무선통신 단말은 보다 얇고 가벼워지고 있으며, 그와 동시에 견고함을 향상시키기 위한 시도가 계속되고 있다. 이러한 시도 중 하나가 도 1에 도시된 것과 같은 금속 재질의 하우징 사용이다. 금속 재질의 하우징을 사용하면 무선통신 단말의 본체가 견고해지므로 전체 무선통신 단말의 견고함이 향상될 수 있으며, 일반 플라스틱 재질의 하우징에 비해 심미적으로도 우월하기 때문에 최근 많이 채택되고 있는 추세이다.
한편, 금속 재질의 하우징은 그 재질의 특성상 전기 전도도가 매우 우수하기 때문에, 내부 회로의 특정 소자를 통하여 또는 특정 위치에 따라 금속 재질의 하우징과 내부 회로 사이에 전기적인 경로가 형성될 수 있다. 특히 전기적인 경로가 루프를 형성함에 따라 외부와의 노출 면적이 큰 금속 재질의 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우 내부 회로가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 무선통신 단말은 배터리를 통해 전원을 공급하며, 배터리는 외부 충전기를 통해 충전한다. 구체적으로 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자장치에 적합한 낮은 DC 전원으로 다시 변환하는바, 트랜스포머의 전기적 절연성을 향상시키기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 Y-CAP을 구비하는 것이 일반적이다. 그러나 비정품 충전기 등과 같이 Y-CAP이 정규 특성을 갖지 못하는 경우에는 Y-CAP에 의해 DC 전원이 충분히 차단되지 못할 수 있고, 더 나아가 AC 전원에 의해 누설전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설전류는 내부 회로의 접지를 따라 전파될 수 있다.
이러한 누설전류는 무선통신 단말의 하우징 등과 같이 인체에 접촉 가능한 전도체에도 전달될 수 있으며, 이 경우 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우 감전 사고의 가능성도 있다. 따라서 이를 방지할 수 있는 새롭고 진보적인 휴대용 전자 부품이 요구된다. 본 발명은 이와 관련된 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0713532호(2007.04.24)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선통신 단말 내부에 설치되어 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있는 휴대용 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품은, 소정 범위의 두께 및 유전상수을 갖는 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴을 포함하며 형성된 전극층 및 상기 유전체층의 하면에 형성된 지지층을 포함하는 커패시터층 및 상기 커패시터층의 상면 일부에 형성되며, 탄성을 갖는 도전성 기구물을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도전성 기구물은, 상부가 인체와 접촉되는 무선통신 단말의 금속 하우징과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층은, 상기 유전체층의 상면에 상기 유전체층과 일체로 형성된 금속층을 소정 패턴으로 에칭하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속층의 재질은, Cu, Ni, Al 및 Ag 중 어느 하나 이상일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속층의 형상은, 상기 유전체층의 형상과 동일할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유전체층은, 5μm 이상 50μm 이하의 두께와 5 이상 30 이하의 유전상수를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층은, 5μm 이상 100μm 이하의 두께를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층의 보호를 위해 상기 도전성 기구물이 형성된 상면 일부를 제외한 상기 전극층의 상면에 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도전성 기구물은, 상기 커패시터층과 SMT 공정을 통해 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품 제조 방법은, 소정 범위의 두께 및 유전상수을 갖는 유전체층을 준비하는 단계, 상기 유전체층의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴을 포함하는 전극층을 형성하는 단계, 상기 유전체층의 하면에 지지층을 형성하는 단계 및 상기 유전체층의 상면 일부에 탄성을 갖는 도전성 기구물을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층을 형성하는 단계는, 상기 유전체층의 상면에 상기 유전체층과 일체로 금속층을 형성하는 단계 및 상기 금속층을 소정 패턴으로 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속층의 재질은, Cu, Ni, Aㅣ 및 Ag 중 어느 하나 이상일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속층의 형상은, 상기 유전체층의 형상과 동일할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 금속 재질의 하우징과 같이 전도체를 갖는 무선통신 단말에 있어서 전도체와 내부 회로를 연결하는 휴대용 전자 부품을 구비함으로써, 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극층을 유전체층의 상면에 유전체층과 일체로 형성된 금속층을 소정 패턴을 포함하도록 에칭하여 형성하므로 제조 공정이 간단하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 금속 재질의 하우징을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품의 완성된 외관을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품을 세부 구성에 따라 분리시켜 놓은 모습을 나타낸 도면이다
도 4는 포토 에칭 공정의 각 단계를 나타낸 도면이다.
도 5는 패턴을 기준으로 상부 전극층과 더미 전극층으로 구획된 전극층을 나타낸 도면이다.
도 6은 유전체층 및 유전체층의 상면 및 하면 모두에 형성된 전극층의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 도전성 기구물의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8는 제1 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 11은 제2 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상인 톱니 형상을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 12는 제2 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 13은 제3 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 14는 제3 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상인 톱니 형상을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 15는 제3 실시 예에 따른 패턴의 세부적인 형상의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 16은 제1 내지 제3 실시 예에 따른 패턴의 ESD 테스트 결과를 나타낸 테이블이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품을 통해 외부에서 유입되는 정전기가 내부 회로의 접지로 방전되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시 예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)의 완성된 외관을 나타낸 도면이며, 도 3은 휴대용 전자 부품(100)을 세부 구성에 따라 분리시켜 놓은 모습을 나타낸 도면이다.
본 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 유전체층(10), 전극층(20) 및 지지층(30)을 포함하는 커패시터층(40)과 도전성 기구물(50)을 포함할 수 있으며, 기타 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있는 휴대용 전자 부품(100)을 형성함에 있어 필요한 부가적인 구성들 모두가 포함될 수 있음은 물론이다.
유전체층(10)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)에서 절연체(Insulator) 역할을 수행하며, 소정 범위의 두께 및 소정 범위의 유전상수를 갖는다.
여기서 유전체층(10)은 한 종류 또는 수 종류의 구성 단위가 서로에게 많은 수의 화학결합으로 중합되어 연결된 분자 형태의 폴리머(Polymer) 유전체일 수 있으며, 절연체 역할을 수행하므로 유전상수는 5 이상 30 이하인 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라 그 이하 또는 이상이 될 수 있음은 물론이다.
한편, 유전체층(10)는 플라스틱 수지에 BaTiO3, TiO2 조성이 함유된 유전체 물질을 스프레이 방법으로 도포하거나 박막 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 두께는 5μm 이상 50μm 이하인 것이 바람직하다. 유전체가 지나치게 두꺼워지는 경우 전체 휴대용 전자 부품(100)의 두께 역시 함께 두꺼워질 것이며, 이는 최근 얇아지고 있는 무선통신 단말의 추세에서 부품 배치의 어려움을 겪을 수 있기 때문이다.
또한, 유전체층(10)은 후술할 전극층(20)의 면적 조절을 통해 소정 범위의 정전 용량을 가질 수 있으며, 10pF 이상 200pF 이하의 정전 용량을 갖는 것이 바람직하다.
전극층(20)은 유전체층(10)의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴(26)을 포함하며 형성된다.
전극층(20)은 유전체층(10)의 상면에 유전체층(10)과 일체로 형성된 Cu, Ni, Al 및 Ag 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 금속층(25)을 소정 패턴(26)을 포함하도록 에칭하여 형성될 수 있는바, 여기서 금속층(25)은 유전체층(10)과 일체로 형성되므로 형상이 유전체층의 형상과 동일할 수 있으며, 이는 도 3을 참조하면 확인할 수 있다. 동일한 형상으로 형성해야만 일체로 형성할 수 있는바, 제조 공정이 간단하여 생산 효율을 증가시킬 수 있기 때문이다. 반대로, 유전체층(10)과 금속층(25)의 형상이 상이하다면 두 층을 일체로 형성할 수 없을 것이며, 별개로 형성하여 접착하는 공정이 추가되어야 하는바, 제조 공정이 복잡해지고 생산 효율이 떨어질 것이다.
한편, 금속층(25)으로부터 전극층(20)의 형성은 에칭, 보다 구체적으로 포토 에칭 공정에 의해 수행될 수 있다. 포토 에칭 공정이란 평판형의 동박이나 산화 피막의 전면에 감광 수지를 칠한 다음, 네거티브 도형의 마스크를 통해 자외선을 조사하여 감광한 부분의 수지를 약품으로 제거한 후, 수지가 없는 부분의 산화 피막 및 남은 수지를 약품으로 녹여 없애고, 산화 피막이 없는 부분에 불순물의 증기를 대서 함침시키는 공정인바, 집적 회로의 제작과 같은 편면상의 섬세한 선택 가공을 위해 많이 사용하는 공정이며, 제작 일수가 짧다는 장점이 있다. 도 4에 고 공정이 구체적으로 도시되어 있으며, 포토 에칭 공정을 통해 형성된 전극층(20)의 두께는 10μm 이상 100μm 이하인 것이 바람직하다
Figure 112017039261788-pat00001
포토 에칭 공정에 따라 전극층(20)은 패턴(26) 내부 구역과 외부 구역으로 구획될 수 있으며, 이 경우 패턴(26) 내부 구역은 상부 전극층(21), 패턴(26) 외부 구역은 더미 전극층(22)으로 볼 수 있다. 즉, 전극층(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 패턴(26)을 기준으로 상부 전극층(21)과 더미 전극층(22)으로 구획될 수 있다. 여기서 도 5는 패턴(26)의 형상이 사각형인 것을 기준으로 상부 전극층(21)과 더미 전극층(22)를 구획하고 있으나, 패턴(26)의 형상은 제한이 없음은 당연하다 할 것이다.
한편, 전극층(20)의 상면에는 전극층(20)의 보호를 위한 보호층(27)이 형성될 수 있다. 구체적으로 후술할 도전성 기구물(50)이 형성된 상면 일부인 상부 전극층(21)을 제외한 나머지 부분에 보호층(27)이 형성될 수 있는바, 상부 전극층(21)은 도전성 기구물(50)이 형성되기 때문에 별도의 보호층(27)이 필요하지 않기 때문이다. 즉, 보호층(27)은 환경적인 내구성을 갖는 불변성 잉크를 이용한 코팅 보호막으로 볼 수 있으며, Solder Resist Mask 인쇄 공법으로 형성할 수 있다.
전극층(20)은 유전체층(10)의 상면뿐만 아니라, 하면에 형성된 하부 전극층(23)을 더 포함할 수도 있다. 도 6은 유전체층(10) 및 유전체층(10)의 상면 및 하면 모두에 형성된 전극층(20)의 단면을 나타낸 도면인바, 이 경우 하부 전극층(23)은 유전체층(10) 상면에 형성된 상부 전극층(21) 및 더미 전극층(22)과 두께 및 재질이 동일할 것이나, 패턴(26)이 형성될 필요는 없으므로 포토 에칭 공정 역시 요구되지 않을 것이다.
전극층(20)이 포함하는 패턴(26)은 너비의 제한은 없으나, 최소 10μm 이상 인 것이 바람직하며 상기 설명한 포토 에칭 공정에 의해 형성된다. 구체적으로 네거티브 도형의 마스크를 통해 자외선을 조사하여 감광한 부분의 수지를 약품으로 제거한 후, 수지가 없는 부분의 산화 피막 및 남은 수지를 약품으로 녹여 없애는 과정을 통해 형성되는바, 패턴(26)은 금속층(25)의 일부가 포토 에칭 공정에 의해 제거되어 유전체층(10)이 외부로 노출된 부분을 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)은 패턴(26)의 세부적인 형상과 상부 전극층(21) 및 하부 전극층(23)의 연결 여부에 따른 독자적인 기술적 특징이 존재하나, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
지지층(30)은 유전체층(10)의 하면에 형성되며, 휴대용 전자 부품(100)에 일정한 강도를 부여하고 형태를 유지시킬 수 있는 SUS, Al, Ni 등과 같은 전도성을 갖는 금속 재질로 형성할 수 있다. 뿐만 아니라, PCB(Printed Circuit Board)나 FPCB(flexible Printed Circuit Board) 역시 지지층(30)으로 사용할 수 있다.
지지층(30)은 유전체층(10)의 하면에 형성되나, 상기 설명한 하부 전극층(23)이 유전체층(10)의 하면에 형성된 경우에는 하부 전극층(23)의 하면에 형성될 수 있다.
한편, 지지층(30)을 유전체층(10) 또는 하부 전극층(23)의 하면에 형성하는 경우 별도의 도전성 양면 테이프, 도전성 페이스트 등과 같은 접착제를 통해 접합할 수 있으며, 지지층(30) 역시 하면에 부착한 도전성 양면 테이프, 도전성 페이스트 등과 같은 접착제를 통해 무선통신 단말의 내부 회로의 접지(미도시) 상면에 접합될 수 있다.
상기 설명한 유전체층(10), 전극층(20) 및 지지층(30)은 커패시터층(40)을 구성하는 일 요소로 볼 수 있으며, 유전체층(10), 전극층(20) 및 지지층(30)의 기술적 특징에 따라 커패시터층(40)은 ECM(Embedded Capacitor Material) 타입의 커패시터로 볼 수 있다.
도전성 기구물(50)은 커패시터층(40)의 상면 일부, 보다 구체적으로 패턴(26)으로 구획된 전극층(20)의 상부 전극층(21) 상면에 형성된다. 구체적으로 도전성 기구물(50)은 SMT(Surface Mounting Technology) 공정에 의해 커패시터층(40)의 상면 일부에 형성될 수 있다.
도전성 기구물(50)은 도 7에 도시된 바와 같이 금속 재질의 탄성을 갖는 공지의 클립 형태일 수 있으며, 상부는 사용자의 인체와 접촉되는 무선통신 단말의 금속 하우징과 연결되며, 하부는 상기 설명한 SMT 공정에 의해 커패시터층(40)과 연결된다.
지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)에 대하여 설명하였다. 휴대용 전자 부품(100)은 전극층(20)을 유전체층(10)의 상면에 유전체층(10)과 일체로 형성된 금속층(25)을 소정 패턴(26)을 포함하도록 에칭하여 형성하므로 제조 공정이 간단하여 생산 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있는바, 이는 패턴(26)의 세부적인 형상과 상부 전극층(21) 및 하부 전극층(23)의 연결 여부에 따른 독창적인 기술적 특징에 의한 것이다. 이하 도 8 내지 13을 참조하며 자세하게 설명하겠으며, 도 8 내지 도 13은 유전체층(10) 하면에 하부 전극층(23)이 형성되어 있는 것을 전제로 한다.
도 8은 제1 실시 예에 따른 패턴(26)의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이며, 도 9는 그에 대한 측면도를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 패턴(26)은 크게 세 부분으로 나눌 수 있다. 구체적으로 가운데 직사각형 형상의 제1 패턴(26-1)과 좌측의 원 형상의 제2 패턴(26-2) 및 우측의 원 형상의 제3 패턴(26-3)이 그것이다. 여기서 제1 패턴(26-1)의 좌측 일부와 제2 패턴(26-2)의 우측 일부는 개방된 상태에서 서로 연결되어 있으며, 제3 패턴(26―3)은 제2 패턴(26-2)과 연결되어 있지 않다. 아울러 제2 패턴(26-2)과 제3 패턴(26-3) 내부의 전극층(20)은 ESD 테스트에 사용할 단자 역할을 수행한다.
도 9를 참조하면, 제3 패턴(26-3) 내부의 전극층(20), 보다 구체적으로 유전체층(10) 상면에 형성된 더미 전극층(22)은 비아(Via, 28)를 통해 하부 전극층(23)과 연결되어 있다. 그에 따라 외부로부터 유입되는 정전기는 제3 패턴(26-3) 내부의 더미 전극층(22)과 하부 전극층(23) 사이에서 방전이 일어나게 되며, 비아(28)를 통해 정전기를 하부 전극층(23)으로 유도하여 최종적으로 내부 회로의 접지 방향으로 방전됨으로써 유전체층(10) 및 내부 부품의 손상을 방지할 수 있다. 보다 자세한 효과에 대해서는 후술할 도 16을 참조하며 설명하도록 하겠다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 패턴(26)의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이며, 도 12는 그에 대한 측면도를 나타낸 도면이다.
도 10 역시 패턴(26)을 크게 세 부분으로 나눌 수 있는바, 가운데 직사각형 형상의 제1 패턴(26-1)과 좌측의 원 형상의 제2 패턴(26-2) 및 우측의 원 형상의 제3 패턴(26-3)이 그것이다. 여기서 제1 패턴(26-1)의 좌측 일부와 제2 패턴(26-2)의 우측 일부는 개방된 상태에서 서로 연결되어 있으며, 제1 패턴(26-1)의 우측 일부와 제3 패턴(26―3)의 좌측 일부 역시 개방된 상태에서 서로 연결되어 있다. 제1 패턴(26-1)의 우측 일부와 제3 패턴(26-3)의 좌측 일부가 개방된 상태에서 연결되어 있는 점이 상기 설명한 도 8과의 차이점인바, 그에 따른 효과상의 차이 역시 존재하나, 이는 도 16에 대한 설명에서 후술하기로 한다. 아울러 제2 패턴(26-2)과 제3 패턴(26-3) 내부의 전극층(20)은 ESD 테스트에 사용할 단자 역할을 수행한다.
더 나아가, 제1 패턴(26-1)의 우측 일부와 제3 패턴(26-3) 내부의 비아(28)는 그 형상에 있어서 독창적인 특징을 가지고 있다. 이는 도 11에 구체적으로 도시되어 있는바, 제1 패턴(26-1)의 우측 일부가 톱니 형상(>)을 이루며 제3 패턴(26-3) 방향을 향해 패여 있으며, 제3 패턴(26-3) 내부의 비아는 더미 전극층(22)을 이루는 상면의 원형에서 제1 패턴(26-1) 방향을 향해 좌측으로 연장 형성되어 있고, 그 말단 역시 톱니 형상(<)이다. 즉, 2개의 톱니 형상인 ">"와 "<"가 서로 마주보고 있는 형상이며, 이러한 형상에 의해 얻을 수 있는 효과가 있으나, 후술할 도 16을 참조하며 설명하도록 하겠다.
도 12를 참조하면, 제3 패턴(26-3) 내부의 전극층(20), 보다 구체적으로 유전체층(10) 상면에 형성된 더미 전극층(22) 역시 도 9와 마찬가지로 비아(Via, 28)를 통해 하부 전극층(23)과 연결되어 있으므로, 그 효과는 상기 도 9에 대한 설명에서 언급한 것과 동일하며, 보다 자세한 효과에 대해서는 후술할 도 16을 참조하며 설명하도록 하겠다.
도 13은 제3 실시 예에 따른 패턴(26)의 세부적인 형상의 평면도를 나타낸 도면이며, 도 15는 그에 대한 측면도를 나타낸 도면이다.
도 13은 패턴(26)을 크게 두 부분으로 나눌 수 있는바, 가운데 직사각형 형상의 제1 패턴(26-1) 및 좌측의 원 형상의 제2 패턴(26-2)이 그것이다. 여기서 제1 패턴(26-1)의 좌측 일부와 제2 패턴(26-2)의 우측 일부는 개방된 상태에서 서로 연결되어 있는 점이 도 8 및 도 10과의 공통점이나, 제3 패턴(26-3)은 존재하지 않고 그 위치에 비아(28)만 형성되어 있는 점이 차이점이다. 그에 따른 효과상의 차이 역시 존재하나, 이는 도 16에 대한 설명에서 후술하기로 하며, 제2 패턴(26-2)과 비아(28) 내부의 전극층(20)은 ESD 테스트에 사용할 단자 역할을 수행한다.
더 나아가, 제1 패턴(26-1)의 일부는 그 형상에 있어서 독창적인 특징을 가지고 있다. 이는 도 14에 구체적으로 도시되어 있는바, 제1 패턴(26-1)의 상측 및 우측 모서리 쪽 일부가 톱니 형상(>, <)을 이루며 패여 있다. 즉, 도 14에 도시된 바에 따르면 제1 패턴(26-1)의 상측에 한 부분, 우측 모서리 쪽에 두 부분, 전체 세 부분이 톱니 형상으로 패여 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 필요에 따라 상측과 우측 모서리 쪽이 아닌 다른 부분에 톱니 형상을 형성할 수도 있고, 톱니 형상의 숫자 역시 자유롭게 조절 가능하다. 아울러 이러한 형상에 의해 얻을 수 있는 효과가 있으나, 후술할 도 16을 참조하며 설명하도록 하겠다.
도 15를 참조하면, 유전체층(10) 상면에 형성된 더미 전극층(22) 역시 도 9 및 도 12와 마찬가지로 비아(Via, 28)를 통해 하부 전극층(23)과 연결되어 있으므로, 그 효과는 상기 도 9에 대한 설명에서 언급한 것과 동일하며, 보다 자세한 효과에 대해서는 후술할 도 16을 참조하며 설명하도록 하겠다.
도 16은 상기 설명한 도 8 내지 도 15에 도시된 실시 예에 따른 ESD 테스트 결과를 나타내는 테이블이다.
도 16에 도시된 테이블은 외부로부터 유입되는 ESD 내성에 대하여 IEC61000-4-2를 기준으로 컨택트 모드에서 100회 반복 진행한 것이며, 이를 통해 패턴의 형상 별로 8KV, 10KV를 반복적으로 인가하여 정전 용량값 및 인가된 DC 전압(~350V)에서의 누설 전류를 측정해볼 수 있다. 이하, 테이블에 기재되어 있는 것과 같이 도 8 내지 도 9에 도시된 실시 예를 패턴 A, 도 10 내지 도 12에 도시된 실시 예를 패턴 B, 도 13 내지 도 15에 도시된 실시 예를 패턴 C로 명명하여 설명하도록 한다.
패턴 A, 패턴 B 및 패턴 C의 ESD 테스트 이전의 Cp값은 각각 107 pf, 108pF, 111pF으로 크게 차이가 없다. 이에 대하여 8KV를 100회 인가한 경우 패턴 A, 패턴 B 및 패턴 C 모두 양호하다는 결과를 얻었으며, 10KV를 100회 인가한 경우 패턴 A는 이상현상 발견, 패턴 B 및 패턴 C는 양호하다는 결과를 얻었다. 이는 패턴 A의 경우 방전 경로 상에 상부 전극층(21)에 영향을 받았으며, 10KV가 인가된 순간 정전기에 의해 누설 전류 측정 시 쇼트(Short)되는 현상이 발생하기 때문이다.
ESD 테스트 이후의 Cp값은 모두 양호하다는 결과를 얻었으나, 누출 전류는 패턴 A는 이상현상 발견, 패턴 B 및 패턴 C는 양호하다는 결과를 얻었다. 즉, 모든 실험 결과를 비추어 볼 때, ESD에 대한 내성이 패턴 B 및 패턴 C가 더 우수하다고 볼 수 있으며, 이는 ESD 유입 경로의 상하에서 상부 전극층(21)과 더미 전극층(22)에 형성된 톱니 형상 때문이다. 또한 패턴 A에서 일부 이상현상이 발견되기는 하였으나 ESD 테스트 이후의 Cp값이 양호하다는 결과를 얻은 것으로 보아 패턴 B 및 C뿐만 아니라 패턴 A 모두 하부 전극층(23)과 비아(28)로 연결된 더미 전극층(22) 사이에 방전 경로가 형성되어 도전성 기구물(50)로부터 유입되는 정전기를 하부 전극층(23)과 연결된 지지층(30) 및 내부 회로의 접지로 절연 파괴 없이 통과시킴으로써 전체 휴대용 전자 부품(100)을 보호하고 안정적인 정전 용량 값을 확보하여 외부 통신 신호에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있는 효과를 확인할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)을 통해 외부에서 유입되는 정전기가 내부 회로의 접지로 방전되는 모습을 나타낸 도면이며, 정전기의 이동 경로를 화살표로 표시하였다.
상부가 무선통신 단말의 금속 하우징과 연결된 도전성 기구물(50)을 통해 외부에서 정전기가 최초 유입되며, 유입된 정전기는 도전성 기구물(50)의 하부와 연결된 전극층(20), 보다 구체적으로 상부 전극층(21)에서 더미 전극층(22)으로 흘러 비아(28)를 통해 하부 전극층(23)으로 흐르게 되고, 지지층(30)을 통과하여 내부 회로의 접지로 최종 방전된다. 즉, 외부에서 유입된 정전기의 이동 경로가 유전체층(10) 및 내부 회로에 설치된 각종 부품을 벗어나도록 유도하여 접지로 방전시키기 때문에 손상을 차단할 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)에 대하여 설명하였다. 휴대용 전자 부품(100)에 따르면 외부에서 유입되는 정전기를 내부 회로의 접지로 방전시키거나, 외부 전원에 의해 내부로 누설되는 전류로 인한 감전 사고를 방지할 수 있으며, 전극층(20)을 유전체층(10)의 상면에 유전체층(10)과 일체로 형성된 금속층(25)을 소정 패턴(26)을 포함하도록 에칭하여 형성하므로 제조 공정이 간단하여 생산 효율을 증가시킬 수 있다. 이하, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
이는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 도시한 가장 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.
우선, 소정 범위의 두께 및 유전상수를 갖는 유전체층(10)을 준비한다(S210).
여기서 유전체층(10)는 한 종류 또는 수 종류의 구성 단위가 서로에게 많은 수의 화학결합으로 중합되어 연결된 분자 형태의 폴리머(Polymer) 유전체일 수 있으며, 절연체 역할을 수행하므로 유전상수는 5 이상 30 이하인 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라 그 이하 또는 이상이 될 수 있음은 물론이다.
한편, 유전체층(10)은 플라스틱 수지에 BaTiO3, TiO2 조성이 함유된 유전체 물질을 스프레이 방법으로 도포하거나 박막 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 두께는 5μm 이상 50μm 이하인 것이 바람직하다. 유전체가 지나치게 두꺼워지는 경우 전체 휴대용 전자 부품(100)의 두께 역시 함께 두꺼워질 것이며, 이는 최근 얇아지고 있는 무선통신 단말의 추세에서 부품 배치의 어려움을 겪을 수 있기 때문이다.
또한, 유전체층(10)은 후술할 전극층(20)의 면적 조절을 통해 소정 범위의 정전 용량을 가질 수 있으며, 10pF 이상 200pF 이하의 정전 용량을 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 유전체층(10)의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴(26)을 포함하는 전극층(20)을 형성한다(S220).
또한 상기 S220단계는 유전체층(10)의 상면에 유전체층(10)과 일체로 금속층(25)을 형성하는 단계(S221) 및 금속층(25)을 소정 패턴으로 에칭하는 단계(S222)를 더 포함할 수 있다. 여기서 금속층(25)은 유전체층(10)과 일체로 형성되므로 형상이 유전체층의 형상과 동일할 수 있으며, 재질은 Cu, Ni, Al 및 Ag 중 어느 하나 이상일 수 있다. 동일한 형상으로 형성해야만 일체로 형성할 수 있는바, 제조 공정이 간단하여 생산 효율을 증가시킬 수 있기 때문이다. 반대로, 유전체층(10)과 금속층(25)의 형상이 상이하다면 두 층을 일체로 형성할 수 없을 것이며, 별개로 형성하여 접착하는 공정이 추가되어야 하는바, 제조 공정이 복잡해지고 생산 효율이 떨어질 것이다.
한편, 금속층(25)으로부터 전극층(20)의 형성은 에칭, 보다 구체적으로 포토 에칭 공정에 의해 수행될 수 있으며, 포토 에칭 공정을 통해 형성된 전극층(20)의 두께는 10μm 이상 100μm 이하인 것이 바람직하고, 포토 에칭 공정에 대한 자세한 설명은 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)에 대한 설명에서 자세히 언급하였으므로 생략하도록 한다.
전극층(20)이 형성되었다면, 유전체층(10)의 하면에 지지층(30)을 형성하며(S230), 최종적으로 유전체층(10)의 상면 일부에 탄성을 갖는 도전성 기구물(50)을 형성한다(S240).
상기 S210단계 내지 S230단계 까지가 커패시터층(40)을 제조하는 단계이며, S240단계를 통해 휴대용 전자 부품이 제조된다. 각 층 사이의 접합은 도전성 양면 테이프, 열경화용 전도성 테이프, 도전성 페이스트 등과 같은 접착제를 통해 접합할 수 있으며, 도전성 기구물(50)은 커패시터층(40)과 SMT 공법을 통해 연결된다.
중복기재를 방지하기 위해 상세히 설명하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전자 부품(100)의 기술적 특징과 효과는 휴대용 전자 부품 제조 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 휴대용 전자 부품
10: 유전체
20: 전극층
21: 상부 전극층 22: 더미 전극층 23: 하부 전극층
25: 금속층 26: 패턴
27: 보호층 28: 비아
30: 지지층
40: 커패시터층
50: 도전성 기구물

Claims (13)

  1. 소정 범위의 두께 및 유전상수를 갖는 유전체층;
    상기 유전체층의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴을 포함하며 형성된 상부 전극층;
    상기 유전체층의 하면에 형성된 지지층;
    상기 유전체층과 지지층의 사이에 소정 범위의 두께로 형성된 하부 전극층;
    을 포함하는 커패시터층; 및
    상기 커패시터층의 상면 일부에 형성되며, 탄성을 갖는 도전성 기구물;
    을 포함하는 휴대용 전자 부품에 있어서,
    상기 상부 전극층은,
    소정 형상의 제1 패턴;
    상기 제1 패턴의 일측에 형성되며, 상기 제1 패턴과 연결된 제2 패턴; 및
    상기 제1 패턴의 타측에 형성되며, 내부에 형성된 더미 전극층을 포함하는 제3 패턴;
    을 포함하고,
    상기 더미 전극층은,
    비아를 통해 상기 하부 전극층과 연결되어 상기 도전성 기구물로부터 유입된 누설 전류를 상기 하부 전극층으로 유도하는,
    휴대용 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기구물은,
    상부가 인체와 접촉되는 무선통신 단말의 금속 하우징과 연결되는,
    휴대용 전자 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극층은,
    상기 유전체층의 상면에 상기 유전체층과 일체로 형성된 금속층을 소정 패턴으로 에칭하여 형성된,
    휴대용 전자 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 금속층의 재질은,
    Cu, Ni, Al 및 Ag 중 어느 하나 이상인,
    휴대용 전자 부품.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 금속층의 형상은,
    상기 유전체층의 형상과 동일한,
    휴대용 전자 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층은,
    5μm 이상 50μm 이하의 두께와 5 이상 30 이하의 유전상수를 갖는,
    휴대용 전자 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극층은,
    5μm 이상 100μm 이하의 두께를 갖는,
    휴대용 전자 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극층의 보호를 위해 상기 도전성 기구물이 형성된 상면 일부를 제외한 상기 전극층의 상면에 형성된 보호층;
    을 더 포함하는 휴대용 전자 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기구물은,
    상기 커패시터층과 SMT 공정을 통해 연결된,
    휴대용 전자 부품.
  10. 소정 범위의 두께 및 유전상수를 갖는 유전체층을 준비하는 단계;
    상기 유전체층의 상면에 소정 범위의 두께로 소정 패턴을 포함하는 상부 전극층을 형성하는 단계;
    상기 유전체층의 하면에 지지층을 형성하는 단계;
    상기 유전체층과 지지층의 사이에 소정 범위의 두께로 하부 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 유전체층의 상면 일부에 탄성을 갖는 도전성 기구물을 형성하는 단계;
    를 포함하는 휴대용 전자 부품 제조 방법에 있어서,
    상기 상부 전극층은,
    소정 형상의 제1 패턴;
    상기 제1 패턴의 일측에 형성되며, 상기 제1 패턴과 연결된 제2 패턴; 및
    상기 제1 패턴의 타측에 형성되며, 내부에 형성된 더미 전극층을 포함하는 제3 패턴;
    을 포함하고,
    상기 더미 전극층은,
    비아를 통해 상기 하부 전극층과 연결되어 상기 도전성 기구물로부터 유입된 누설 전류를 상기 하부 전극층으로 유도하는,
    휴대용 전자 부품 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극층을 형성하는 단계는,
    상기 유전체층의 상면에 상기 유전체층과 일체로 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층을 소정 패턴으로 에칭하는 단계;
    를 더 포함하는 휴대용 전자 부품 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 금속층의 재질은,
    Cu, Ni, Al 및 Ag 중 어느 하나 이상인,
    휴대용 전자 부품 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 금속층의 형상은,
    상기 유전체층의 형상과 동일한,
    휴대용 전자 부품 제조 방법.
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