KR102136150B1 - 복합형 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents
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Abstract
감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자는 복수 개의 바리스터 물질층, 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부; 복수 개의 유전체 시트층 및 각 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 바리스터부와 커패시터부를 이격시키도록 그 사이에 배치되는 접합층; 및 바리스터부와 커패시터부의 양측에 구비되어 복수 개의 커패시터 전극, 제1내부전극, 또는 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함한다. 여기서, 커패시터부와 바리스터부는 이종재료로 구성된다.
Description
본 발명은 스마트폰 등과 같은 전자장치용 감전방지소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 정전기 응답 특성과 고용량 커패시턴스의 구현이 동시에 가능한 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 이러한 메탈 재질의 하우징은 재질의 특성상 전기전도도가 우수하기 때문에, 특정 소자를 통하여 또는 부위에 따라 외장 하우징과 내장 회로부 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있다.
특히, 메탈 하우징과 회로부가 루프를 형성함에 따라, 외부의 노출면적이 큰 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, IC 등의 회로부를 파손시키며, AC 전원에 의해 발생되는 누설전류가 회로부의 접지부를 따라 메탈 하우징으로 전파되어 사용자에게 불쾌감을 주거나 심한 경우, 사용자에게 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래하기 때문에, 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
더욱이, 정전기의 경우, 그 특성상 평면보다는 뾰족한 형상의 첨단부로 더 잘 유입되기 때문에, 이러한 부분에 대해서는 정전기의 내성을 더 강화시킬 필요성이 있다.
한편, 이러한 휴대용 전자장치는 통신 기능을 필수적으로 수반하기 때문에 통신신호를 감쇄 없이 안정적으로 처리하기 위해서는 고용량의 커패시턴스가 요구되며, 특히, 회로기판 상에서 배치되는 위치에 따라 다양한 커패시턴스가 요구되고 있다.
이러한 실정에서, 정전기 보호기능을 갖는 감전방지소자로서 바리스터(varistor) 유형을 이용하는 경우, 정전기에 대한 내성을 강화할 수 있으나, 고용량의 커패시턴스를 달성하기 용이하지 않으며, 더욱이, 바리스터 재료의 특성상 온도변화율이 높기 때문에 다른 재료 또는 부품과 조합하여 사용하는 경우 전체 온도특성의 열화를 초래한다.
따라서, 휴대용 전자장치에서 누설전류를 차단하면서도 정전기 유입이 용이한 위치별로 정전기 내성을 강화시키는 동시에 다양한 고용량 커패시턴스를 구현하기 위한 대책이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기 보호기능과 커패시터 기능을 이종재료로 단일패키지화함으로써 정전기 보호기능과 커패시터 기능을 별도로 구비하여 단일 패키지화함으로써 반복적인 사용에도 신뢰성이 높은 정전기 응답특성 및 무선 통신에 적합한 고용량 커패시턴스를 동시에 구현할 수 있는 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부; 복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 유전체 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 이격시키도록 그 사이에 배치되는 접합층; 및 상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하는 감전방지소자를 제공한다. 여기서, 상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 바리스터부는 상기 복수 개의 바리스터 물질층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제1외부전극이 배치되고, 상기 커패시터부는 상기 복수 개의 유전체 시트층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제2외부전극이 배치될 수 있다.
이때, 상기 접합층은 접합용 에폭시를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1외부전극과 상기 한 쌍의 제2외부전극을 이격시키도록 상기 외부단자까지 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 Ag와 글라스를 포함할 수 있다.
이때, 상기 외부단자는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극과, 상기 제1외부전극에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고, 상기 제2외부전극과, 상기 제2외부전극에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 접합층은 접합용 글라스를 포함할 수 있다.
이때, 상기 접합용 글라스의 소성온도가 상기 외부단자의 소성 온도보다 높을 수 있다.
또한, 상기 접합층은 유전체와 바리스터 물질의 중간물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터부, 상기 바리스터부 및 상기 접합층은 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성될 수 있다.
또한, 상기 외부단자는 Ag와 글라스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부단자는 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
또한, 상기 바리스터 물질층은 ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하고, 상기 유전체 시트층은 BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 및 상기 제2내부전극은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터 전극 사이의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고, 상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 바리스터부는 상기 커패시터부의 상측에 적층 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함하는 전도체; 회로부; 및 상기 전도체와 회로부를 전기적으로 연결하는 감전방지소자를 포함하는 휴대용 전자장치를 제공한다. 여기서, 상기 감전방지소자는 상술한 바와 같은 구조 및 특성을 갖는 다양한 실시예의 감전방지소자가 바람직하게 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전도체는 사이드 키를 포함하거나, 상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구의 일단을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 바리스터부와 커패시터부를 이종재료로 구비하고 단일 패키지화함으로써, 정전기에 대한 응답특성을 향상시키고, 고용량 커패시턴스를 구현하므로, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 바리스터 및 커패시터 제조 공정을 이용하여 단일 패키지화함으로써, 제조공정을 단순화하고 다양한 용량에 따른 라인업이 용이하여 제조효율을 향상시키고 제조단가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터와 별도로 커패시터를 구현함으로써, 커패시턴스의 구현시 설계 자유도가 증가하므로, 다양한 용량의 라인업이 가능하여 별도의 공정 변경 없이도 고객사의 요구에 신속히 대응할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부 사이에 접합층을 구성함으로써, 바리스터부 물질층과 유전체 사이의 물질이동을 차단하여 이종접합에 의한 전기적 특성의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부에 하나의 동일한 외부단자를 구비함으로써, 접합 공정시 이종재료 간 온도변화율의 차이에 따른 틀어짐의 등의 결합을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부 각각에 별도의 외부전극을 구비함으로써, 내부전극과의 접촉면적을 증가시키므로 내부전극과 외부단자 간 접촉불량에 의한 정전기 인가시 스파크의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 바리스터부와 커패시터부 각각에 전기적 특성을 측정할 수 있으므로 복합공정에서 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 일례를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에서 바리스터부의 내부전극을 나타낸 단면도,
도 4는 도 2에서 커패시터부의 커패시터 전극을 나타낸 단면도,
도 5는 도 4에서 커패시터부에 에폭시를 도포한 상태의 단면도,
도 6은 도 5에서 바리스터부를 적층 결합한 상태의 단면도,
도 7은 도 6에서 외부단자를 형성한 상태의 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 다른 예의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 또 다른 예의 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 특성을 비교한 그래프, 그리고,
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 적용예를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 일례를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에서 바리스터부의 내부전극을 나타낸 단면도,
도 4는 도 2에서 커패시터부의 커패시터 전극을 나타낸 단면도,
도 5는 도 4에서 커패시터부에 에폭시를 도포한 상태의 단면도,
도 6은 도 5에서 바리스터부를 적층 결합한 상태의 단면도,
도 7은 도 6에서 외부단자를 형성한 상태의 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 다른 예의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 또 다른 예의 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 특성을 비교한 그래프, 그리고,
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 적용예를 나타낸 개념도이다.
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 감전방지소자(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110), 커패시터부(120), 접합층(130), 및 외부단자(140)를 포함한다.
상기 감전방지소자(100)는 바리스터부(110)와 커패시터부(120)가 서로 상이한 이종재료로 구성한 것으로 바리스터부(110)에 의한 높은 정전기 응답특성과 커패시터부(120)에 의한 고용량 커패시터의 구현을 동시에 구현할 수 있다.
여기서, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)는 서로 적층되는 구조로서, 어느 하나가 다른 하나의 상부에 적층될 수 있으나, 바람직하게는 감전방지소자(100)가 회로기판에 솔더링 작업시 신뢰성 측면에서 우수한 유전체로 이루어진 커패시터부(120)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 바리스터부(110)가 커패시터부(120)의 상측에 적층 배치될 수 있다.
바리스터부(110)는 바리스터 물질층(110a), 제1내부전극(112, 114), 및 제2내부전극(116)을 포함하며, 누선전류 차단기능 및 정전기 보호기능을 갖는다.
바리스터 물질층(110a)은 바리스터 물질을 포함하며, 일례로, ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다. 여기서, 바리스터 물질층(110a)은 복수 개로 이루어진다. 즉, 하나의 바리스터 물질층(110a) 상에 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)이 구비되므로, 제1내부전극(112, 114) 및 제2내부전극(116)의 배치 구성에 따라 복수 개로 구성될 수 있다.
제1내부전극(112, 114)은 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 일정간격 이격되어 구비되며, 적어도 두개로 구성된다. 일례로, 제1내부전극(112, 114)은 제1외부전극(142)에 각각 연결되고 서로 일정 간격 이격될 수 있다.
제2내부전극(116)은 복수 개의 제1내부전극(112, 114)과 상이한 바리스터 물질층(110a) 상에 구비되며, 적어도 하나로 구성된다. 일례로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1내부전극(112, 114)이 두 개인 경우, 제2내부전극(116)은 감전방지소자(100)의 단면 상에서 제1내부전극(112, 114) 사이에 하나만 배치될 수 있다.
여기서, 제1내부전극(112, 114)과 제2내부전극(116)은 서로 대향하여 일부가 중첩되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 서로 중첩되지 않게 배치될 수도 있다.
이때, 제1내부전극(112, 114) 사이의 거리는 제1내부전극(112, 114)과 제2내부전극(116) 사이의 거리보다 크게 형성될 수 있다. 이에 의해 정전기와 같은 유입되는 신호는 제1내부전극(112), 제2내부전극(116), 및 제1내부전극(114)의 순서의 경로로 전파될 수 있다.
이때, 바리스터부(110)는 한 쌍의 제1내부전극(112, 114)과 제2내부전극(116) 사이의 간격 및 바리스터 물질의 입경이 항복전압(Vbr)을 만족할 수 있도록 형성될 수 있다. 여기서, 바리스터부(110)의 항복전압(Vbr)은 제1내부전극(112)과 제2내부전극(116) 사이, 제2내부전극(116)과 제1내부전극(114) 사이 각각의 항복전압의 총합이며, 외부전원에 의한 누설전류를 차단하도록 외부전원의 정격전압(Vin)보다 클 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)는 정전기가 유입되는 경우, 정전기의 전압이 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에 턴온되어 정전기를 통과시킬 수 있고, 아울러, 외부전원에 의한 누설전류가 유입되는 경우, 외부전원의 정격전압보다 항복전압(Vbr)이 크기 때문에 턴오프되어 누설전류를 차단할 수 있다.
여기서, 제2내부전극(116)은 제1외부전극(142)에 연결되지 않은 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 제1내부전극(112, 114) 및 제2내부전극(116)의 배치 순서에 따라 제1내부전극(112)이 하나의 제1외부전극(142)에 연결되고, 제2내부전극(116)이 다른 하나의 제1외부전극(142)에 연결될 수도 있다.
아울러, 제1내부전극(112, 114)은 제2내부전극(116)을 중심으로 상하에 배치될 수 있다. 즉, 제1내부전극(112, 114)이 구비된 바리스터 물질층(110a)과 제2내부전극(116)이 구비된 바리스터 물질층(110a)이 반복적으로 적층될 수 있다. 이에 의해 정전기의 경로가 병렬로 복수 개가 구비되므로 정전기에 대한 응답특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 제1내부전극(112, 114) 및 제2내부전극(116)은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 제1내부전극(112, 114) 및 제2내부전극(116)은 Ag 단독으로 사용되는 경우 정전기(ESD) 내성이 열화될 수 있기 때문에 Ag에 상기 열거된 성분 중 적어도 하나를 합금화할 수 있다.
한편, 바리스터부(110)는 제1외부전극(142)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1외부전극(142)은 복수 개의 바리스터 물질층(110a)의 양측에 구비된다. 여기서, 후술하는 바와 같이, 감전방지소자(100)는 외부단자(140)가 구비되므로, 제1외부전극(142)은 바리스터 물질층(110a)의 양측과 외부단자(140) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 사이를 연결하기 위한 접촉면적이 증가함으로써, 정전기 인가시 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 상의 스파크 발생 등의 현상을 억제할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 커패시터부(120)와의 접합 공정 등의 복합공정에서 개별적인 전기적 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하고 따라서 제품의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 제1외부전극(142)은 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 사이를 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 바리스터 물질층(110a)과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1외부전극(142)은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다. 이에 의해, 접합층(130)이 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이, 즉, 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144) 각각에 접착되는 면적을 증가시킴으로써 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144)에 용이하게 접착될 수 있다.
아울러, 제1외부전극(142)은 제1외부전극(142)과 연결되지 않은 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 제1내부전극(112, 114) 및 제2내부전극(116) 사이에서 진행하는 정전기 등과 같은 신호의 경로가 제1외부전극(142)으로 변경되는 것을 방지할 수 있다.
커패시터부(120)는 유전체 시트층(120a) 및 커패시터 전극(122, 124)을 포함한다.
유전체 시트층(120a)은 유전체를 포함하며, 일례로, BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다. 여기서, 유전체 시트층(120a)은 복수 개로 이루어진다. 즉, 하나의 유전체 시트층(120a) 상에 하나의 커패시터 전극(122, 124)이 구비되므로, 커패시터 전극(122, 124)의 배치 구성에 따라 복수 개로 구성될 수 있다.
이와 같이, 유전체를 이용하여 커패시터부(120)를 구현함으로써, 커패시턴스의 대용량 구현이 용이하지 않은 바리스터부(110)의 특성을 보완하여 대용량으로 다양한 값으로 커패시턴스를 용이하게 구현할 수 있다.
특히, 커패시터부(120)는 바리스터부(110)와의 영향이 배제되어 내부에 적층 형성되는 커패시터 전극(122, 124)의 간격을 보다 조밀하게 형성할 수 있어 커패시터 전극(122, 124)의 적층 수를 증가시키거나, 고유전율의 유전체 시트층(120a)을 이용하여 고용량의 커패시턴스의 구현이 용이할 수 있다.
아울러, 바리스터부(110)와 별도로 커패시터부(120)를 구현함으로써, 커패시턴스에 대한 설계 자유도가 증가하므로, 별도의 공정 변경없이도 다양한 용량의 라인업이 가능하여 고객사의 요구에 신속히 대응할 수 있다.
이에 의해 커패시터부(120)는 통신 목적에 대응하는 대역별 통신신호를 감쇄없이 전달할 수 있다.
커패시터 전극(122, 124)은 각각의 유전체 시트층(120a) 상에 하나씩 구비될 수 있다.
이와 같이, 커패시터부(120)는 커패시터 전극(122, 124)이 구비된 복수 개의 유전체 시트층(120a)이 순차적으로 적층될 수 있다. 이때, 서로 대칭되는 위치에 커패시터 전극(122) 및 커패시터 전극(124)이 각각 구비되는 유전체 시트층(120a)이 교대로 적층될 수 있다.
이때, 커패시터부(120)는 외부전원의 정격전압(Vin)보다 큰 절연파괴 전압(Vcp)을 가질 수 있다. 이에 의해 커패시터부(110)는 외부전원에 의한 누설전류가 유입되는 경우, 누설전류를 차단하여 사용자의 감전을 방지할 수 있다.
여기서, 커패시터 전극(122, 124) 사이의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다. 이와 같이, 커패시터 전극(122, 124)은 사이의 간격을 충분히 확보함으로써, 무선 통신에 적합한 커패시턴스를 구현하는 동시에 누설전류 차단을 위한 절연파괴 전압(Vcp)을 증대시킬 수 있다.
이때, 커패시터 전극(122, 124)은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 커패시터 전극(122, 124)은 Ag 단독으로 사용되는 경우 정전기(ESD) 내성이 열화될 수 있기 때문에 Ag에 상기 열거된 성분 중 적어도 하나를 합금화할 수 있다.
한편, 커패시터부(120)는 제2외부전극(144)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2외부전극(144)은 복수 개의 유전체 시트층(120a)의 양측에 구비된다. 여기서, 후술하는 바와 같이, 감전방지소자(100)는 외부단자(140)가 구비되므로, 제2외부전극(144)은 유전체 시트층(120a)의 양측과 외부단자(140) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)와의 접합 공정 등의 복합공정에서 개별적인 전기적 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하고 따라서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이때, 제2외부전극(144)은 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 커패시터 전극(122, 124)과 외부단자(140) 사이를 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 유전체 시트층(120a)과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제2외부전극(144)은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다. 이에 의해, 접합층(130)이 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이, 즉, 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144) 각각에 접착되는 면적을 증가시킴으로써 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144)에 용이하게 접착될 수 있다.
아울러, 제2외부전극(144)은 제2외부전극(144)과 연결되지 않은 커패시터 전극(122, 124)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 즉, 하나의 커패시터 전극(122)과, 다른 커패시터 전극(124)이 연결된 제2외부전극(144) 사이의 거리가 20㎛ 이상일 수 있다.
이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)는 대략 동일한 두께로 구비될 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, 용도에 따라 서로 상이하게 구비될 수도 있다. 이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 두께의 합은 감전방지소자(100)의 규격을 만족하도록 설정된다. 일례로, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)는 감전방지소자(100)의 전체 두께의 1/3~2/3배의 두께로 구비될 수 있다.
접합층(130)은 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 이격시키도록 그 사이에 배치된다. 여기서, 접합층(130)은 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 접합하는 기능과 전기적 및 열적으로 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 분리하는 기능을 갖는다.
이때, 접합층(130)은 접합용 에폭시를 포함한다. 여기서, 접합용 에폭시는 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 전기적으로 및 열적으로 분리시키도록 비도전성 특징을 가질 수 있다. 일례로, 접합용 에폭시는 절연저항이 10㏁이상일 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 상이한 온도특성에 의해 상호간의 특성 열화를 방지할 수 있고, 따라서, 바리스터 고유의 우수한 정전기(ESD) 내성을 가짐과 동시에 안정적인 온도특성을 제공할 수 있으며, 원하는 고용량의 커패시턴스를 용이하게 구현할 수 있다.
아울러, 접합층(130)은 한 쌍의 제1외부전극(142)이 한 쌍의 제2외부전극(144)을 이격시키도록 제1외부전극(142) 및 제2외부전극(144) 부분까지 연장형성될 수 있다(도 2 참조).
외부단자(140)는 커패시터부(120) 및 바리스터부(110)의 약층에 구비되며, 복수 개의 커패시터 전극(122, 124) 및 제1내부전극(112, 114) 또는 제2내부전극(116)에 연결되며, 한 쌍으로 이루어진다.
상기 외부단자(140)는 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이를 전기적으로 병렬 연결하는 동시에, 감전방지소자(100)를 회로기판에 솔더링하기 위한 전극으로서, 단면상 "ㄷ"자 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 의해, 정전기, 외부전원의 누설전류 및 통신 신호에 대하여 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)가 선별적으로 동작함으로써, 정전기 보호, 감전방지 및 통신신호 전달기능을 모두 수행할 수 있다.
이때, 외부단자(140)는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함할 수 있다. 일례로, 외부단자(140)는 10Ω/㎜이하일 수 있다. 이에 의해 외부단자(140)를 디핑(dipping) 방식으로 형성할 수 있으므로 제조 공상이 용이하고 저비용으로 형성할 수 있다.
여기서, 외부단자(140)는 회로기판 등의 외부와의 결합성 및 전기적 특성을 향상시키기 위해 추가로 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 다른 감전방지소자(100)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)를 개별적으로 각각 제조한다. 이때, 바리스터부(110)의 제1외부전극(142) 및 커패시터부(120)의 제2외부전극(144)은 별도의 소성 도금은 진행하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 커패시터부(120)를 SMT 설비 또는 지그를 사용하여 정렬한 상태에서 상면에 스크린 또는 디스펜싱 방식으로 도전성 에폭시(130a)를 도포한다. 이때, 도포 면적은 커패시터부(120) 상면 면적의 80% 이상일 수 있다. 이에 의해, 바리스터부(110)의 접합시 접합결함을 제거할 수 있다.
아울러, 도전성 에폭시(130)는 커패시터부(120)의 상부에 바리스터부(110)를 접합할 때 틀어짐을 방지하도록 충분한 접착력을 가질 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110)를 SMT 설비 또는 지그를 사용하여 커패시터부(120)의 상측에 적층하여 접합한다. 이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 정렬 공차는 50㎛이하가 되도록 접합할 수 있다.
이때, 도전성 에폭시(130a) 내부에 기포나 공동이 발생하지 않도록 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 서로 충분히 밀착하여 접합할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)의 양측에 전기적 통전을 위해 외부단자(140)를 형성한다. 이때, 외부단자(140)는 도전성 에폭시에 금속을 분산시킨 페이스트일 수 있다. 선택적으로, 외부단자(140)는 진공 증착 등의 방식에 의해 형성할 수도 있다.
이와 같이, 페이스트로 외부단자(140)를 형성함으로써, 디핑 방식으로 형성할 수 있으므로 제조 공상이 용이하고 저비용으로 형성할 수 있다.
아울러, 도전성 에폭시(130a)는 경화 후 접합된 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이의 결합력을 더욱 증가시키는 기능을 갖는다.
이후 SMT 공정을 용이하게 하기 위하여 외부단자(140)를 Ni 도금 후 Sn 도금할 수 있다. 또한, 선택적으로 Ni 도금 후 Au 도금할 수도 있다.
접합용 및 도전성 에폭시는 경화 공정이 완료되면, 300도 이하의 온도에서 안정화되어야 하며 이로 인해 SMT 작업이 가능해질 수 있다.
이와 같이 제작된 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 접합 강도는 세라(shera) 테스트 기준으로 1kgf 이상이며, 외부단자(140)의 단자 강도는 0.8kgf 이상일 수 있다.
이상과 같은 방법에 의해 감전방지소자(100)가 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(200)는 접합용 에폭시 및 외부전극을 형성하지 않고, 접합용 글라스를 이용하여 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(200)는 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이에, 접합용 글라스(230)가 배치되어 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
이때, 접합용 글라스(230)는 그 소성온도가 외부단자(140)의 소성 온도보다 높일 수 있다. 즉, 공정상 접합용 글라스(230)가 먼저 사용된 후 외부단자(140)가 형성되기 때문에, 접합용 글라스(230)의 소성온도가 외부단자(140)의 소성 온도보다 낮으면, 외부단자(140)의 형성시 접합용 글라스(230)에 영향을 줄 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 접합용 글라스(230)는 외부단자(140)의 소성 온도보다 높은 소성 온도를 갖는 재료를 사용한다.
이에 의해, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 결합 공차에 의한 불량을 감소시킬 수 있고, 접합부가 글라스 성분을 포함하므로, 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이의 접합면에 기포나 공동을 억제할 수 있으므로, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 결합강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)는 별도의 외부전극이 구비되지 않고, 외부단자(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 외부단자(140)는 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 제1내부전극(112, 114, 218) 또는 제2내부전극(116)과 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 바리스터부(210) 및 커패시터부(120)와의 접착성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 외부단자(140)는 그와 연결되지 않은 제1내부전극(112, 114, 218) 또는 제2내부전극(116)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 제1내부전극(112, 114, 218) 및 제2내부전극(116) 사이에서 진행하는 정전기 등과 같은 신호의 경로가 외부단자(140)로 변경되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 외부단자(140)는 그와 연결되지 않은 커패시터 전극(122, 124)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 즉, 하나의 커패시터 전극(122)과, 다른 커패시터 전극(124)이 연결된 외부단자(140) 사이의 거리가 20㎛ 이상일 수 있다.
여기서, 외부단자(140)는 회로기판 등의 외부와의 결합성 및 전기적 특성을 향상시키기 위해 추가로 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 각각에 별도의 외부전극을 생략하여 단일의 외부단자(140)만을 형성함으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 감전방지소자(100)에 비하여 제조 공정 수를 감축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
바리스터부(210)는 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 배치되는 제2내부전극(116)이 복수 개로 구비되어 서로 일정거리 이격배치될 수 있다. 이때, 제2내부전극(116) 사이에 제1내부전극(218)이 배치될 수 있다. 여기서, 제1내부전극(218)은 제1내부전극(112, 114)과 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 배치되며, 외부단자(140)에 연결되지 않은 중간 내부전극일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(300)는 접합용 에폭시 및 외부전극을 형성하지 않고, 바리스터 물질과 유전체의 중간물질을 이용하여 동시소성할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(300)는 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이에, 바리스터 물질과 유전체의 중간 물질(330)이 배치되어 동시 소성에 의해 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
즉, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 그린 시트 상태에서 중간물질(330)을 이용하여 적층하고 동시소성함으로써, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
이때, 중간물질(330)은 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 동시 소성시 바리스터 물질층(110a)과 유전체 시트층(120a) 상호간에 물질 이동을 억제하면서, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)와 함께 동시 소성시 결합이 우수할 수 있다.
이에 의해, 도 8에 비하여 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 별도로 소성하지 않고 동시소성을 진행함으로써 제조공정을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에 중간물질(300)의 두께를 배제하거나 작게 형성함으로써 전체 크기를 감소할 수 있다.
이상에서와 같이, 바리스터부(110, 210)와 커패시터부(120)를 이종재료로 제작하여 원칩화함으로써, 정전기 응답특성 및 고용량 커패시턴스에 의한 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감전방지소자(100, 200, 300)는 전압-전류 특성 및 정전기(ESD) 특성 측면에서 바리스터 타입과 유사한 특성을 가지므로 써프레서 타입에 비하여 우수한 특성을 가지며, 주파수 특성에서 고용량 커패시턴스 구현이 용이한 써프레서 타입과 유사한 특성을 가지므로 바리스터 타입에 비하여 광대역 특성을 갖는다.
따라서, 본 발명의 감전방지소자(100, 200, 300) 정전기 방호기능, 누설전류 차단 기능 및 무선 통신 기능을 모두 제공할 수 있다.
이와 같은 감전방지소자(100, 200, 300)는 휴대용 전자 장치에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 외장 메탈케이스와 같은 전도체(12)와 회로부(14) 사이를 전기적으로 연결하도록 배치될 수 있다. 이때, 감전방지소자(100, 200, 300)는 회로부(14)의 접지에 직접 연결되어 바리스터부(110, 210)의 턴온에 의해 유입되는 정전기를 회로부로 전달하지 않고 접지로 바이패스시킬 수 있다.
선택적으로, 감전방지소자(100, 200, 300)가 회로부의 접지에 직접 연결되지 않은 경우, 즉, 전도체(12)와 회로부(14)를 전기적으로 연결하여 정전기를 통과시키기만 하는 경우, 휴대용 전자장치는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자를 구비할 수 있다. 이러한 보호소자는 단일 소자로 이루어진 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
이와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)는 전도체(12)로부터 정전기가 유입되는 경우, 바리스터부(110, 210)의 턴온에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 즉, 감전방지소자(100, 200, 300)는 그 항복전압(Vbr)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 전기적으로 도통되어 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전방지소자(100, 200, 300)는 전도체(12)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이때, 감전방지소자(100, 200, 300) 내에 구비된 커패시터부(120)는 그 절연파괴 전압(Vcp)이 바리스터부(110, 210)의 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에, 정전기는 커패시터부(120)로 유입되지 않고, 바리스터부(110, 210)으로만 통과될 수 있다.
또한, 감전방지소자(100, 200, 300)는 회로부(14)의 접지로부터 외부전원의 누설전류가 유입되는 경우, 바리스터부(110, 210)의 턴오프 및 커패시터부(120)에 의해 누설전류가 전도체로 전달되지 않도록 차단될 수 있다.
즉, 회로부(14)의 회로기판, 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 감전방지소자(100, 200, 300)는 그 항복전압(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 환원하면, 감전방지소자(100, 200, 300)는 그의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같은 인체접촉 가능한 전도체(12)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 감전방지소자(100, 200, 300) 내에 구비된 커패시터부(120)는 누설전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 아울러, 누설 전류의 AC 성분이 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 감전방지소자(100, 200, 300)는 회로부(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 의한 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 감전방지소자(100, 200, 300)는 전도체가 안테나의 일부로 구성되는 경우, 전도체를 통해 유입되는 통신 신호를 커패시터부(120)에 의해 통과시킬 수 있다. 이때, 바리스터부(110, 210)는 턴오프되어 감전방지소자(100, 200, 300)는 커패시터로서 기능할 수 있다.
즉, 감전방지소자(100, 200, 300)는 바리스터부(110, 210)가 오픈 상태로 유지되어 전도체(12)와 회로부(14)를 차단하지만, 내부의 커패시터부(120)가 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)의 커패시터부(120)는 통신 신호의 유입 경로를 제공할 수 있다.
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(WiFi) 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
이와 같은 휴대용 전자장치(10)는 금속(알루미늄, 스테인리스 스틸 등)과 같은 도전성 재료들, 또는 탄소-섬유 합성 재료 또는 기타 섬유 계열 합성물들, 유리, 세라믹, 플라스틱 및 이들을 조합한 재료로 이루어진 외부 하우징을 포함할 수 있다.
이때, 휴대용 전자장치(10)의 하우징은 금속으로 이루어지고 외부로 노출되는 전도체(12)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전도체(12)는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 상기 메탈 케이스는 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 전면 또는 후면에 외부로 노출되도록 구비되는 카메라를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
여기서, 감전방지소자(100, 200, 300)는 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 구비되는 메탈 케이스의 개수에 맞춰 적절하게 구비될 수 있다. 다만, 상기 메탈 케이스가 복수 개로 구비되는 경우 각각의 메탈 케이스(12a, 12b, 12c, 12d)는 모두 감전방지소자(100, 200, 300)가 개별적으로 연결되도록 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 내장될 수 있다.
즉, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징의 측부를 둘러싸는 메탈 케이스와 같은 전도체(12)가 세 부분으로 이루어지는 경우 각각의 전도체(12a, 12b, 12c, 12d)는 모두 감전방지소자(100, 200, 300)와 연결됨으로써 누설전류 및 정전기로부터 상기 휴대용 전자장치(10) 내부의 회로를 보호할 수 있다.
이때, 상기 감전방지소자(100, 200, 300)는 복수 개의 메탈 케이스(12a, 12b, 12c, 12d)가 구비되는 경우 상기 메탈 케이스(12a, 12b, 12c, 12d)의 해당 역할에 맞게 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
일례로, 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 외부로 노출되는 카메라가 구비되는 경우 상기 카메라를 둘러싸는 전도체(12d)에 상기 감전방지소자(100, 200, 300)가 적용되는 경우, 상기 감전방지소자(100, 200, 300)는 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 방호하는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 메탈 케이스(12b)가 그라운드 역할을 수행하는 경우 상기 감전방지소자(100, 200, 300)는 상기 메탈 케이스(12b)와 연결되어 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호하는 형태로 구비될 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)는 메탈 케이스(12')와 회로기판(14') 사이를 연결할 수 있다. 이때, 감전방지소자(100, 200, 300)는 정전기를 자체 파손 없이 통과시키기 위한 것이기 때문에, 회로기판(14')은 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자(16)를 구비할 수 있다. 여기서, 보호소자(16)는 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)는 메탈 케이스(12')와 FFM(front End Module)(14a) 사이에서 정합회로(예를 들면, R 및 L 성분)를 통하여 배치될 수 있다. 여기서 메탈 케이스(12')는 안테나일 수 있다. 이때, 감전방지소자(100, 200, 300)는 통신 신호를 감쇄없이 통과시키는 동시에 메탈 케이스(12')로부터의 정전기를 통과시키고, 정합회로를 통하여 접지로부터 유입되는 누설전류를 차단시키기 위한 것이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)는 안테나가 구비된 메탈 케이스(12')와 해당 안테나를 통한 통신 기능을 구현하는 IC(14c) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 해당 통신 기능은 NFC 통신일 수 있다. 이때, 감전방지소자(100, 200, 300)는 정전기를 자체 파손 없이 통과시키기 위한 것이기 때문에, 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자(16)를 구비할 수 있다. 여기서, 보호소자(16)는 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100, 200, 300)는 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 안테나(20)의 쇼트 핀(short pin)(22)과 매칭회로 사이에 배치될 수 있다. 이때, 감전방지소자(100, 200, 300)는 통신 신호를 감쇄없이 통과시키는 동시에 메탈 케이스(12')로부터의 정전기를 통과시키고, 정합회로를 통하여 접지로부터 유입되는 누설전류를 차단시키기 위한 것이다.
또한, 상기 전도체(12)는 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전도체는 사이드 키를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구, 일례로, 이어폰, 충전 케이블, 데이터 케이블 등이 삽입되는 커넥터의 삽입구의 일단을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(100, 200, 300)는 정전기의 유입 가능성이 높은 외부로 돌출된 부분이나 뾰족한 형상을 갖는 부분과 회로부를 연결하기는 경우, 정전기(ESD)에 대한 높은 응답특성 및 고용량 커패시턴스를 동시에 구현할 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, 200, 300 : 감전방지소자 110, 210 : 바리스터부
110a: 바리스터 물질층 112, 114 : 제1내부전극
116, 218 : 제2내부전극 120 : 커패시터부
120a : 유전체 시트층 122, 124 : 커패시터 전극
130, 230, 330 : 접합층 140 : 외부단자
142 : 제1외부전극 144 : 제2외부전극
110a: 바리스터 물질층 112, 114 : 제1내부전극
116, 218 : 제2내부전극 120 : 커패시터부
120a : 유전체 시트층 122, 124 : 커패시터 전극
130, 230, 330 : 접합층 140 : 외부단자
142 : 제1외부전극 144 : 제2외부전극
Claims (20)
- 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부;
복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 유전체 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부;
상기 바리스터부와 상기 커패시터부 사이에 배치되어 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 전기적으로 및 열적으로 분리시키며 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 접합하는 접합층; 및
상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며,
상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성되며,
상기 바리스터부는 상기 복수 개의 바리스터 물질층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제1외부전극이 배치되고,
상기 커패시터부는 상기 복수 개의 유전체 시트층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제2외부전극이 배치되며,
상기 접합층은 비도전성 접합용 에폭시이고,
상기 접합용 에폭시는 상기 커패시터의 상면에 도포되되, 상기 한 쌍의 제1외부전극과 상기 한 쌍의 제2외부전극을 이격시키도록 상기 외부단자까지 연장 형성되는 감전방지소자. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 Ag와 글라스를 포함하고,
상기 외부단자는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함하는 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하인 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1외부전극과, 상기 제1외부전극에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고,
상기 제2외부전극과, 상기 제2외부전극에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상이며,
상기 커패시터 전극 사이의 거리는 20㎛ 이상인 감전방지소자. - 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부;
복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 유전체 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부;
상기 바리스터부와 상기 커패시터부 사이에 배치되어 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 전기적으로 및 열적으로 분리시키며 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 접합하는 접합층; 및
상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며,
상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성되며,
상기 접합층은 접합용 글라스이고,
상기 접합용 글라스는 상기 커패시터의 상면에 도포되며,
상기 접합용 글라스가 형성된 후 상기 외부단자가 형성되고,
상기 접합용 글라스의 소성온도가 상기 외부단자의 소성 온도보다 높은 감전방지소자. - 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부;
복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 유전체 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부;
상기 바리스터부와 상기 커패시터부 사이에 배치되어 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 전기적으로 및 열적으로 분리시키며 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 접합하는 접합층; 및
상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며,
상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성되며,
상기 접합층은 유전체와 바리스터 물질의 중간물질이고,
상기 커패시터부, 상기 바리스터부 및 상기 접합층은 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성되며,
상기 중간물질은 상기 동시 소성시 상기 바리스터 물질층과 상기 유전체 시트층 상호간의 물질 이동을 억제하는 감전방지소자. - 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부단자는 Ag와 글라스를 포함하고, Ni/Sn으로 도금된 감전방지소자. - 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바리스터 물질층은 ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하고,
상기 유전체 시트층은 BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하는 감전방지소자. - 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 및 상기 제2내부전극은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함하는 감전방지소자. - 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고,
상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상인 감전방지소자. - 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바리스터부는 상기 커패시터부의 상측에 적층 배치되는 감전방지소자. - 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함하는 전도체;
회로부; 및
상기 전도체와 회로부를 전기적으로 연결하는 청구항 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 감전방지소자를 포함하는 휴대용 전자장치. - 제14항에 있어서,
상기 전도체는 사이드 키를 포함하거나,
상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구의 일단을 포함하는 휴대용 전자장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |