이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 어레이형 서지 흡수기에 대하여 설명하면 다음과 같다.
(제 1실시예)
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 어레이형 서지 흡수기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 1실시예의 어레이형 서지 흡수기는 2채널 어레이형 서지 흡수기를 나타낸다.
도 3의 어레이형 서지 흡수기는 두 개의 외부 단자(30a, 32a; 제 1외부 단자)가 해당 소체의 길이방향의 제 1외측면에 형성된다. 소체의 길이방향의 제 2외측면(즉, 길이방향의 제 1외측면과 대향되는 면)에는 두 개의 외부 단자(30b, 32b; 제 2외부 단자)가 형성된다. 소체의 폭방향의 양 외측면에는 해당 외측면으로 노출된 제 1갭 전극(도시 생략)과 제 2갭 전극(도시 생략) 사이의 갭을 덮는 방전매체(34)가 피착된다. 도 3에서는 방전매체(34)의 존재 및 위치를 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 두께를 다소 과장되게 도시하였다.
도 4는 도 3의 어레이형 서지 흡수기의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에 의해 제 1실시예의 어레이형 서지 흡수기의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있게 된다.
소체(적층체라고도 함)를 구성할 복수의 성형 시트를 제조하기 위해 슬러리를 제조한다. 예를 들어, 유전율이 대략 10 이하인 저유전율을 갖는 유전체 재료(예컨대, 알루미나, 붕규산 유리 계통)에 Bi2O3, CoO, MnO 등의 첨가제를 넣은 원하는 조성에 물 또는 알코올 등을 용매로 24시간 볼밀(ball mill)하여 원료분말을 준비한다. 준비된 원료분말에 첨가제로 PVB계 바인더(binder)를 원료 분말 대비 약 6wt% 정도 측량한 후 톨루엔/알코올(toluene/alcohol)계 솔벤트(solvent)에 용해시켜 투입한다. 그 후, 소형 볼밀로 약 24시간 동안 밀링(milling) 및 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한다. 상기에서 예시된 수치들은 하나의 예일 뿐 제조환경 및 필요에 따라 달라질 수 있다.
이러한 슬러리를 닥터 블레이드(doctor blade) 등의 방법으로 원하는 두께(예컨대, 15um정도)의 그린 시트를 제조한다. 제조된 그린 시트를 원하는 길이 단위로 절단하여 복수개의 성형 시트(40, 42, 44, 46)를 만든다. 청구범위에 기재된 시트는 성형 시트를 의미하는 것으로 보면 된다. 한편, 그린 시트의 두께를 15um정도로 하는 것은 추후의 적층, 압착, 소성 공정에서의 수축을 고려한 것이다. 추후의 적층, 압착, 소성 공정을 거치게 되면 하나의 성형 시트의 두께가 대략 10um정도가 된다. 이렇게 하면 기존의 인쇄방식(도 1)에 비해 갭 전극간의 갭(상하간의 갭)을 대략 10um정도로 쉽게 조절할 수 있게 된다.
이후, 도 4의 (a)에서와 같이, 성형 시트(44)에 제 1내부 전극(45b, 47b)과 제 1갭 전극(45a, 47a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(45, 47)을 인쇄한다. 성형 시트(42)에 제 2내부 전극(41b, 43b)과 제 2갭 전극(41a, 43a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(41, 43)을 인쇄한다. 전극 패턴(41, 43, 45, 47)은 예를 들어 Ag 분말을 사용한 은 페이스트로 인쇄된다. 성형 시트(44)의 제 1내부 전극(45b)은 해당 시트(44)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(45a)과 연결되고, 성형 시트(44)의 제 1내부 전극(47b)은 해당 시트(44)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(47a)과 연결된다. 성형 시트(42)의 제 2내부 전극(41b)은 해당 시 트(42)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(41a)과 연결되고, 성형 시트(42)의 제 2내부 전극(43b)은 해당 시트(42)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(43a)과 연결된다.
도 4의 (a)에서는 내부 전극과 갭 전극을 비스듬하게 서로 연결시켰는데, 이는 성형 시트(42, 44)를 적층시켰을 경우 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역을 최소화시키기 위해서이다. 즉, 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역의 최소화로 인해 로우(low) 캐패시턴스의 구현이 가능하여 고속 라인에 적용시켰을 경우 신호의 지연 및 왜곡 등을 없애주게 된다.
도 4의 (a)에서는 하나의 성형 시트(44)에 두 개의 제 1갭 전극(45a, 47a)을 형성시키고, 하나의 성형 시트(42)에 두 개의 제 2갭 전극(41a, 43a)을 형성시켰다. 이는 성형 시트의 수를 최소화시킨 2채널의 어레이형 서지 흡수기를 구현하기 위함이다. 예를 들어, 각각의 성형 시트(42, 44)에 하나의 제 1내부 전극과 하나의 갭 전극을 형성시킬 수도 있으나, 이와 같이 하면 성형 시트의 수가 많게 되어 소체(적층체)의 사이즈가 커지게 된다.
이후, 성형 시트(40)를 최하층으로 하여 그 위에 성형 시트(42)를 적층하고 나서 그 위에 성형 시트(44)를 적층한다. 그리고, 성형 시트(44)위에 성형 시트(46)를 적층한다. 성형 시트(46)는 보호 시트의 역할을 한다. 이와 같은 적층에 의해 도 4의 (b)와 같은 소체(48)가 만들어진다. 적층시 대략 500~2000psi의 압력을 사용한다. 적층 이후에 소체(48)를 압착한다. 압착시 대략 500~3000psi의 압력을 사용한다.
적층 및 압착에 의해 형성된 소체(48)에 대해 탈지 및 소성 공정을 실시한다. 대략 300℃에서 탈지 공정을 수행한 후에 대략 800~900℃에서 소성한다. 즉, 갭 전극(45a, 41a; 47a, 43a)과 소체(48)와의 동시소성이 이루어진다.
이와 같은 적층, 압착, 소성 공정을 순차적으로 거치게 되면 갭 전극간의 두께(즉, 제 1갭 전극(45a)과 제 2갭 전극(41a)간의 두께, 제 1갭 전극(47a)과 제 2갭 전극(43a)간의 두께)가 원하는 수치(대략 10um)의 갭으로 된다. 즉, 성형 시트의 두께로 갭 전극의 갭을 조절하므로 기존의 인쇄방식에 비해 훨씬 수월하게 원하는 갭을 구현할 수 있게 된다.
그리고, 갭 전극(45a, 41a; 47a, 43a)이 서로 중첩되게 노출된 측면을 상방향으로 향하도록 소체(48)를 회전시켜서 방전매체(34)를 인쇄한다. 방전매체(34)는 노출된 갭 전극(45a, 41a)과 갭 전극(47a, 43a)에 인쇄된다. 방전매체(34)를 인쇄하면 도 4의 (c)처럼 된다. 방전매체(34)는 예를 들어 Al, Ag, Pt, Ru, Cu, W 등의 금속물질 및 절연체(예컨대, Al2O3, SiO2)를 주원료로 하고 에폭시, 실리콘, 유리 등을 결합제로 하여 혼합된 것이다. 방전매체(34)는 공기 또는 폴리머이어도 된다. 물론, 갭 전극(45a, 41a; 47a, 43a) 사이에서 방전이 쉽게 되도록 함과 더불어 서지 흡수를 위해 기여할 수 있는 금속물질이라면 앞서 언급한 금속물질 이외의 금속물질을 방전매체(34)의 금속물질로 할 수 있다.
인쇄된 방전매체(34)를 열처리하여 소체(48)에 단단히 결합시킨다. 즉, 방전매체(34)를 경화시킨다. 방전매체(34)의 경화가 갭 전극(45a, 41a; 47a, 43a)과 소 체(48)와의 동시소성 이후에 행해지므로 기존의 동시소성공법(도 2)에서의 방전매체에서의 기화성분으로 인한 소체(48)의 열화 문제를 해결할 수 있게 된다. 즉, 갭 전극(45a, 41a; 47a, 43a)과 소체(48)를 동시소성하더라도 방전매체(34)를 소체(48)의 외측면에 형성시키므로 방전매체의 재료 선정을 한정할 필요가 없다.
이어, 통상적인 터미네이션 시스템을 이용하여 소체(48) 내부에 형성된 내부 전극(제 1내부 전극(45b, 47b), 제 2내부 전극(41b, 43b))에 연결될 외부 단자(30a, 32a; 30b, 32b)를 소체(48)의 길이방향의 양 외측면부에 형성한다. 즉, 도 4의 (d)처럼, 외부 단자(30a)는 제 1내부 전극(45b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(32a)는 제 1내부 전극(47b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(30b)는 제 2내부 전극(41b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(32b)는 제 2내부 전극(43b)의 노출된 일단과 연결된다.
외부 단자(30a, 32a; 30b, 32b)를 소체(48)에 결합시키기 위해 소정 온도에서 소부한다. 이와 같이 하여 도 3에 도시한 2채널 어레이형 서지 흡수기가 제조된다.
상술한 제 1실시예에서는 방전매체(34)를 인쇄한 후에 외부 단자(30a, 32a; 30b, 32b)를 형성하는 것으로 하였다. 이는 방전매체 경화온도를 외부 단자 소부온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에 해당된다. 만약, 외부 단자 소부온도를 방전매체 경화온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에는 외부 단자를 먼저 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 방전매체를 인쇄한 후에 외부 단자를 소부하였는데, 외부 단 자 소부 온도가 방전매체 경화온도보다 높을 경우에는 경화되어 있던 방전매체의 물성이 변화하기 때문이다.
(제 2실시예)
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 어레이형 서지 흡수기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 2실시예는 어레이된 채널의 수를 제 1실시예보다 많게 한 경우이다. 제 2실시예의 어레이형 서지 흡수기는 4채널 어레이형 서지 흡수기를 나타낸다.
도 5의 어레이형 서지 흡수기는 네 개의 외부 단자(50a, 52a, 54a, 56a; 제 1외부 단자)가 해당 소체(소체)의 길이방향의 제 1외측면에 형성된다. 소체(소체)의 길이방향의 제 2외측면(즉, 길이방향의 제 1외측면과 대향되는 면)에는 네 개의 외부 단자(50b, 52b, 54b, 65b; 제 2외부 단자)가 형성된다. 소체(소체)의 폭방향의 양 외측면에는 해당 외측면으로 노출된 제 1갭 전극(도시 생략)과 제 2갭 전극(도시 생략) 사이의 갭을 덮는 방전매체(58)가 피착된다. 도 5에서는 방전매체(58)의 존재 및 위치를 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 두께를 다소 과장되게 도시하였다.
도 6은 도 4의 어레이형 서지 흡수기의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에 의해 제 2실시예의 어레이형 서지 흡수기의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있게 된다.
소체(적층체라고도 함)를 구성할 복수의 성형 시트(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72)는 앞서 설명한 제 1실시예에서와 같은 공정에 의해 제조된다.
이어, 도 6의 (a)에서와 같이, 성형 시트(70)에 제 1내부 전극(73b, 75b)과 제 1갭 전극(73a, 75a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(73, 75)을 인쇄한다. 성형 시트(68)에 제 2내부 전극(69b, 71b)과 제 2갭 전극(69a, 71a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(69, 71)을 인쇄한다. 성형 시트(64)에 제 1내부 전극(65b, 67b)과 제 1갭 전극(65a, 67a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(65, 67)을 인쇄한다. 성형 시트(62)에 제 2내부 전극(61b, 63b)과 제 2갭 전극(61a, 63a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(61, 63)을 인쇄한다. 전극 패턴(61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75)은 예를 들어 Ag 분말을 사용한 은 페이스트로 인쇄된다. 성형 시트(70)의 제 1내부 전극(73b)은 해당 시트(70)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(73a)과 연결되고, 성형 시트(70)의 제 1내부 전극(75b)은 해당 시트(70)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(75a)과 연결된다. 성형 시트(68)의 제 2내부 전극(69b)은 해당 시트(68)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(69a)과 연결되고, 성형 시트(68)의 제 2내부 전극(71b)은 해당 시트(68)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(71a)과 연결된다. 성형 시트(64)의 제 1내부 전극(65b)은 해당 시트(64)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(65a)과 연결되고, 성형 시트(64)의 제 1내부 전극(67b)은 해당 시트(64)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(67a)과 연결된다. 성형 시트(62)의 제 2내부 전극(61b)은 해당 시트(62)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(61a)과 연결되고, 성형 시트(62)의 제 2내부 전극(63b)은 해당 시트(62)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 2갭 전극(63a)과 연결된다.
도 6의 (a)에서는 내부 전극과 갭 전극을 비스듬하게 서로 연결시켰는데, 이는 성형 시트(60 ~ 72)를 적층시켰을 경우 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역을 최소화시키기 위해서이다. 즉, 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역의 최소화로 인해 로우(low) 캐패시턴스의 구현이 가능하여 고속 라인에 적용시켰을 경우 신호의 지연 및 왜곡 등을 없애주게 된다. 도 6의 (a)에서 성형 시트(66)은 더미 시트로 이해함이 바람직하다. 즉, 성형 시트(66)는 성형 시트(64)와 성형 시트(68) 사이에 복수개 개재된다. 성형 시트(66)가 성형 시트(64)와 성형 시트(68)의 중간에 개재됨으로 인해 방전매체(58)가 정확하게 인쇄될 수 있는 공간을 부여한다. 도 6의 (a)에서는 제 1갭 전극(73a)과 제 2갭 전극(69a)이 하나의 쌍을 이루고, 제 1갭 전극(75a)과 제 2갭 전극(71a)이 또 하나의 쌍을 이루며, 제 1갭 전극(65a)과 제 2갭 전극(61a)이 또 하나의 쌍을 이루고, 제 1갭 전극(67a)과 제 2갭 전극(63a)이 또 하나의 쌍을 이룬다. 그리고, 더미 역할을 하는 복수의 성형 시트(66)에 의해 성형 시트(71)와 성형 시트(64)간의 불필요한 캐패시턴스(즉, 상하로 대면하게 형성된 갭 전극간의 캐패시턴스) 발생을 제거한다. 그리하여, 쌍을 이루고 있는 갭 전극간의 갭에서 방전이 일어나도록 한다.
도 6의 (a)에서는 각각의 성형 시트(62, 64, 68, 70)에 두 개의 갭 전극을 상호 반대방향으로 노출되게 형성시켰는데, 이는 앞서 설명한 제 1실시예에서와 같이 성형 시트의 수를 최소화시켜서 소체의 사이즈를 최소화하도록 하기 위함이다.
이후, 성형 시트(60)를 최하층으로 하여 그 위에 성형 시트(62)를 적층하고 나서 그 위에 성형 시트(64)를 적층한다. 그리고, 성형 시트(64)위에 성형 시트(66)를 적층하고 그 위에 성형 시트(68)를 적층한다. 그리고, 성형 시트(68)위에 성형 시트(70)를 적층한 후에 그 위에 성형 시트(72)를 적층한다. 성형 시트(72)는 보호 시트의 역할을 한다. 이와 같은 적층에 의해 도 6의 (b)와 같은 소체(74)가 만들어진다. 적층시 대략 500~2000psi의 압력을 사용한다. 적층 이후에 소체(74)를 압착한다. 압착시 대략 500~3000psi의 압력을 사용한다.
적층 및 압착에 의해 형성된 소체(74)에 대해 탈지 및 소성 공정을 실시한다. 대략 300℃에서 탈지 공정을 수행한 후에 대략 800~900℃에서 소성한다. 즉, 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a)과 소체(74)와의 동시소성이 이루어진다.
이와 같은 적층, 압착, 소성 공정을 순차적으로 거치게 되면 갭 전극간의 두께(즉, 쌍을 이루고 있는 갭 전극간의 두께)가 원하는 수치(대략 10um)의 갭으로 된다. 즉, 성형 시트의 두께로 갭 전극의 갭을 조절하므로 기존의 인쇄방식에 비해 훨씬 수월하게 원하는 갭을 구현할 수 있게 된다.
그리고, 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a)이 중첩되게 노출된 측면을 상방향으로 향하도록 소체(74)를 회전시켜서 방전매체(58)를 인쇄한다. 방전매체(58)는 노출된 갭 전극(73a, 69a), 갭 전극(75a, 71a), 갭 전극(65a, 61a), 및 갭 전극(67a, 63a)에 인쇄된다. 방전매체(58)를 인쇄하면 도 6의 (c)처럼 된다. 방전매체(58)는 예를 들어 Al, Ag, Pt, Ru, Cu, W 등의 금속물질 및 절연체 (예컨대, Al2O3, SiO2)를 주원료로 하고 에폭시, 실리콘, 유리 등을 결합제로 하여 혼합된 것이다. 방전매체(58)는 공기 또는 폴리머이어도 된다. 물론, 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a) 사이에서 방전이 쉽게 되도록 함과 더불어 서지 흡수를 위해 기여할 수 있는 금속물질이라면 앞서 언급한 금속물질 이외의 금속물질을 방전매체(58)의 금속물질로 할 수 있다. 도 6에서는 소체(74)의 폭방향의 양 외측면으로 노출되는 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a)이 마치 일렬로 배열된 것으로 하였으나, 필요에 따라서는 노출되는 상부의 전극 쌍이 해당 면의 좌측부위에 치우쳐 노출되고 노출되는 하부의 전극 쌍은 해당 면의 우측부위에 치우쳐 노출되는 형태 등으로 하여도 무방하다.
인쇄된 방전매체(58)를 열처리하여 소체(74)에 단단히 결합시킨다. 즉, 방전매체(58)를 경화시킨다. 방전매체(58)의 경화가 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a)과 소체(74)와의 동시소성 이후에 행해지므로 기존의 동시소성공법(도 2)에서의 방전매체에서의 기화성분으로 인한 소체(74)의 열화 문제를 해결할 수 있게 된다. 즉, 갭 전극(73a, 69a; 75a, 71a; 65a, 61a; 67a, 63a)과 소체(74)를 동시소성하더라도 방전매체(58)를 소체(74)의 외측면에 형성시키므로 방전매체의 재료 선정을 한정할 필요가 없다.
이어, 통상적인 터미네이션 시스템을 이용하여 소체(74) 내부에 형성된 내부 전극(제 1내부 전극(73b, 75b, 65b, 67b), 제 2내부 전극(69b, 71b, 61b, 63b))에 연결될 외부 단자(50a, 52a, 54a, 56a; 50b, 52b, 54b, 56b)를 소체(74)의 길이방 향의 양 외측면부에 형성한다. 즉, 도 6의 (d)처럼, 외부 단자(50a)는 제 1내부 전극(73b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(56a)는 제 1내부 전극(75b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(52a)는 제 1내부 전극(65b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(54a)는 제 1내부 전극(67b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(50b)는 제 2내부 전극(69b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(56b)는 제 2내부 전극(71b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(52b)는 제 2내부 전극(61b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(54b)는 제 2내부 전극(63b)의 노출된 일단과 연결된다.
외부 단자(50a, 52a, 54a, 56a; 50b, 52b, 54b, 56b)를 소체(74)에 결합시키기 위해 소정 온도에서 소부한다. 이와 같이 하여 도 5에 도시한 4채널 어레이형 서지 흡수기가 제조된다.
상술한 제 2실시예에서는 방전매체(58)를 인쇄한 후에 외부 단자(50a, 52a, 54a, 56a; 50b, 52b, 54b, 56b)를 형성하는 것으로 하였다. 이는 방전매체 경화온도를 외부 단자 소부온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에 해당된다. 만약, 외부 단자 소부온도를 방전매체 경화온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에는 외부 단자를 먼저 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 방전매체를 인쇄한 후에 외부 단자를 소부하였는데, 외부 단자 소부 온도가 방전매체 경화온도보다 높을 경우에는 경화되어 있던 방전매체의 물성이 변화하기 때문이다.
상술한 제 1실시예에서는 2채널 어레이형 서지 흡수기를 나타내고, 상술한 제 2실시예에서는 4채널 어레이형 서지 흡수기를 나타내었는데, 이를 확장하게 되면 6채널, 8채널 등과 같은 어레이형 서지 흡수기의 구현이 충분히 가능하다.
(제 3실시예)
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 어레이형 서지 흡수기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 3실시예의 어레이형 서지 흡수기는 하나의 채널별로 입력, 출력, 접지를 갖춘 3단자 어레이형 서지 흡수기를 나타낸다. 도 7에 도시된 어레이형 서지 흡수기는 방전을 위한 갭을 소체의 폭방향의 양 외측면에 형성시키고 접지 단자를 소체의 길이방향의 양 외측면에 형성시켜야 할 경우에 사용된다.
도 7의 어레이형 서지 흡수기는 두 개의 외부 단자(80a, 84a; 제 1외부 단자) 및 한 개의 외부 단자(82a; 제 3외부 단자)(공통 접지 단자로 사용됨)가 해당 소체(소체)의 길이방향의 제 1외측면에 형성된다. 이때, 외부 단자(82a)를 외부 단자(80a)와 외부 단자(84a) 사이에 위치하게 한다. 소체의 길이방향의 제 2외측면(즉, 길이방향의 제 1외측면과 대향되는 면)에는 두 개의 외부 단자(80b, 84b; 제 2외부 단자) 및 한 개의 외부 단자(82b; 제 3외부 단자)(공통 접지 단자로 사용됨)가 형성된다. 이때, 외부 단자(82b)를 외부 단자(80b)와 외부 단자(84b) 사이에 위치하게 한다. 소체의 폭방향의 양 외측면에는 해당 외측면으로 노출된 제 1갭 전극(도시 생략)과 제 2갭 전극(도시 생략) 사이의 갭을 덮는 방전매체(86)가 피착된다. 도 7에서는 방전매체(86)의 존재 및 위치를 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위 해 두께를 다소 과장되게 도시하였다.
도 8은 도 7의 어레이형 서지 흡수기의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에 의해 제 3실시예의 어레이형 서지 흡수기의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있게 된다.
소체(적층체라고도 함)를 구성할 복수의 성형 시트(90, 92, 94, 96)는 앞서 설명한 제 1실시예에서와 같은 공정에 의해 제조된다.
이후, 도 8의 (a)에서와 같이, 성형 시트(94)에 제 1내부 전극(93b, 95b)과 제 2내부 전극(93c, 95c) 및 제 1갭 전극(93a, 95a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(93, 95)을 인쇄한다. 각각의 전극 패턴(93, 95)은 알파벳 대문자 와이(Y)자 형상으로 인쇄된다. 성형 시트(92)에 제 3내부 전극(91c, 91d)과 제 2갭 전극(91a, 91b)이 일체로 된 전극 패턴(91)을 인쇄한다. 전극 패턴(91)은 십자 형상으로 인쇄된다. 전극 패턴(91, 93, 95)은 예를 들어 Ag 분말을 사용한 은 페이스트로 인쇄된다. 성형 시트(94)의 제 1내부 전극(93b)은 해당 시트(94)의 제 2내부 전극(93c) 및 해당 시트(94)의 폭방향의 일 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(93a)과 연결되고, 성형 시트(94)의 제 1내부 전극(95b)은 해당 시트(94)의 제 2내부 전극(95c) 및 해당 시트(94)의 폭방향의 타 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(95a)과 연결된다. 성형 시트(92)의 제 3내부 전극(91c, 91d; 공통 접지 전극으로 사용됨)은 해당 시트(92)의 길이방향의 일 측면 및 타 측면의 중앙부위에 형성되되 서로 일자로 연결되고, 성형 시트(92)의 제 2갭 전극(91a, 91b)은 해당 시트(92)의 폭방향의 일 측면 및 타 측면의 중앙부위에 형성되되 서로 일자로 연결된다. 즉, 제 3내부 전극(91c, 91d)을 서로 연결시킨 패턴과 제 2갭 전극(91a, 91b)을 서로 연결시킨 패턴은 십자 형상으로 직교하게 된다.
도 8의 (a)에서는 전극 패턴(93, 95)을 알파벳 대문자 와이(Y)자 형상으로 하고, 전극 패턴(91)을 십자 형상으로 하였는데, 이는 성형 시트(92, 94)를 적층시켰을 경우 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역을 최소화시키기 위해서이다. 즉, 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역의 최소화로 인해 로우(low) 캐패시턴스의 구현이 가능하여 고속 라인에 적용시켰을 경우 신호의 지연 및 왜곡 등을 없애주게 된다.
도 8의 (a)에서는 하나의 성형 시트(94)에 두 개의 제 1갭 전극(93a, 95a) 및 내부 전극(93b, 95b; 93c, 95c)을 형성시키고, 하나의 성형 시트(92)에 두 개의 제 2갭 전극(91a, 91b) 및 내부 전극(91c, 91d)을 형성시켰다. 이는 성형 시트의 수를 최소화시킨 3단자의 어레이형 서지 흡수기를 구현하기 위함이다.
이후, 성형 시트(90)를 최하층으로 하여 그 위에 성형 시트(92)를 적층하고 나서 그 위에 성형 시트(94)를 적층한다. 그리고, 성형 시트(94)위에 성형 시트(96)를 적층한다. 성형 시트(96)는 보호 시트의 역할을 한다. 이와 같은 적층에 의해 도 8의 (b)와 같은 소체(98)가 형성된다. 적층시 대략 500~2000psi의 압력을 사용한다. 적층 이후에 소체(98)를 압착한다. 압착시 대략 500~3000psi의 압력을 사용한다.
적층 및 압착에 의해 형성된 소체(98)에 대해 탈지 및 소성 공정을 실시한 다. 대략 300℃에서 탈지 공정을 수행한 후에 대략 800~900℃에서 소성한다. 즉, 갭 전극(93a, 91a; 95a, 91b)과 소체(98)와의 동시소성이 이루어진다.
이와 같은 적층, 압착, 소성 공정을 순차적으로 거치게 되면 갭 전극간의 두께(즉, 제 1갭 전극(93a)과 제 2갭 전극(91a)간의 두께, 제 1갭 전극(95a)과 제 2갭 전극(91b)간의 두께)가 원하는 수치(대략 10um)의 갭으로 된다. 즉, 성형 시트의 두께로 갭 전극의 갭을 조절하므로 기존의 인쇄방식에 비해 훨씬 수월하게 원하는 갭을 구현할 수 있게 된다.
그리고, 갭 전극(93a, 91a; 95a, 91b)이 서로 중첩되게 노출된 측면을 상방향으로 향하도록 소체(98)를 회전시켜서 방전매체(86)를 인쇄한다. 방전매체(86)는 노출된 갭 전극(93a, 91a)과 갭 전극(95a, 91b)에 인쇄된다. 방전매체(86)를 인쇄하면 도 8의 (c)처럼 된다. 방전매체(86)는 예를 들어 Al, Ag, Pt, Ru, Cu, W 등의 금속물질 및 절연체(예컨대, Al2O3, SiO2)를 주원료로 하고 에폭시, 실리콘, 유리 등을 결합제로 하여 혼합된 것이다. 방전매체(86)는 공기 또는 폴리머이어도 된다. 물론, 갭 전극(93a, 91a; 95a, 91b) 사이에서 방전이 쉽게 되도록 함과 더불어 서지 흡수를 위해 기여할 수 있는 금속물질이라면 앞서 언급한 금속물질 이외의 금속물질을 방전매체(86)의 금속물질로 할 수 있다.
인쇄된 방전매체(86)를 열처리하여 소체(98)에 단단히 결합시킨다. 즉, 방전매체(86)를 경화시킨다. 방전매체(86)의 경화가 갭 전극(93a, 91a; 95a, 91b)과 소체(98)와의 동시소성 이후에 행해지므로 기존의 동시소성공법(도 2)에서의 방전매 체에서의 기화성분으로 인한 소체(98)의 열화 문제를 해결할 수 있게 된다. 즉, 갭 전극(93a, 91a; 95a, 91b)과 소체(98)를 동시소성하더라도 방전매체(86)를 소체(98)의 외측면에 형성시키므로 방전매체의 재료 선정을 한정할 필요가 없다.
이어, 통상적인 터미네이션 시스템을 이용하여 소체(98) 내부에 형성된 내부 전극(제 1내부 전극(93b, 95b), 제 2내부 전극(93c, 95c), 제 3내부 전극(91c, 91d))에 연결될 외부 단자(80a, 84a; 80b, 84b; 82a, 82b)를 소체(98)의 길이방향의 양 외측면부에 형성한다. 즉, 도 8의 (d)처럼, 외부 단자(80a)는 노출된 제 1내부 전극(93b)의 일단과 연결되고, 외부 단자(84a)는 제 1내부 전극(95b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(80b)는 제 2내부 전극(93c)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(84b)는 제 2내부 전극(95c)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(82a)는 제 3내부 전극(91c)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(82b)는 제 3내부 전극(91d)의 노출된 일단과 연결된다.
외부 단자(80a, 84a; 80b, 84b; 82a, 82b)를 소체(98)에 결합시키기 위해 소정 온도에서 소부한다. 이와 같이 하여 도 7에 도시한 3단자 어레이형 서지 흡수기가 제조된다.
상술한 제 3실시예에서는 방전매체(86)를 인쇄한 후에 외부 단자(80a, 84a; 80b, 84b; 82a, 82b)를 형성하는 것으로 하였다. 이는 방전매체 경화온도를 외부 단자 소부온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에 해당된다. 만약, 외부 단자 소부온도를 방전매체 경화온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에는 외부 단자를 먼저 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 방전매체를 인쇄한 후에 외부 단자를 소부하였는데, 외부 단자 소부 온도가 방전매체 경화온도보다 높을 경우에는 경화되어 있던 방전매체의 물성이 변화하기 때문이다.
(제 4실시예)
도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 어레이형 서지 흡수기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 제 4실시예의 어레이형 서지 흡수기는 하나의 채널별로 입력, 출력, 접지를 갖춘 3단자 어레이형 서지 흡수기를 나타낸다. 도 9에 도시된 어레이형 서지 흡수기는 방전을 위한 갭을 소체의 길이방향의 양 외측면에 형성시키고 접지 단자를 소체의 폭방향의 양 외측면에 형성시켜야 할 경우에 사용된다.
도 9의 어레이형 서지 흡수기는 두 개의 외부 단자(100a, 102a; 제 1외부 단자) 및 방전을 위한 하나의 갭(즉, 방전매체(106)에 의해 덮여짐)이 해당 소체(소체)의 길이방향의 제 1외측면에 형성된다. 소체의 길이방향의 제 2외측면(즉, 길이방향의 제 1외측면과 대향되는 면)에는 두 개의 외부 단자(100b, 102b; 제 2외부 단자) 및 방전을 위한 또 다른 갭(즉, 방전매체(106)에 의해 덮여짐)이 형성된다. 소체의 폭방향의 양 외측면에는 제 3외부 단자(104a, 104b; 공통 접지 단자로 사용됨)가 형성된다. 도 9에서는 방전매체(106)의 존재 및 위치를 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 두께를 다소 과장되게 도시하였다.
도 10은 도 9의 어레이형 서지 흡수기의 제조과정을 설명하기 위한 도면이 다. 이하의 설명에 의해 제 4실시예의 어레이형 서지 흡수기의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있게 된다.
소체(적층체라고도 함)를 구성할 복수의 성형 시트(110, 112, 114, 116)는 앞서 설명한 제 1실시예에서와 같은 공정에 의해 제조된다.
이후, 도 10의 (a)에서와 같이, 성형 시트(114)에 제 1내부 전극(113b, 115b)과 제 2내부 전극(113c, 115c) 및 제 1갭 전극(113a, 115a)이 일대일로 일체로 된 전극 패턴(113, 115)을 인쇄한다. 각각의 전극 패턴(113, 115)은 시옷(ㅅ)자 형상 또는 알파벳 소문자 와이(y)자 형상으로 인쇄된다. 성형 시트(112)에 제 3내부 전극(111c, 111d)과 제 2갭 전극(111a, 111b)이 일체로 된 전극 패턴(111)을 인쇄한다. 전극 패턴(111)은 십자 형상으로 인쇄된다. 전극 패턴(111, 113, 115)은 예를 들어 Ag 분말을 사용한 은 페이스트로 인쇄된다. 성형 시트(114)의 제 1내부 전극(113b)은 해당 시트(114)의 제 2내부 전극(113c) 및 해당 시트(114)의 길이방향의 일 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(113a)과 연결되고, 성형 시트(114)의 제 1내부 전극(115b)은 해당 시트(114)의 제 2내부 전극(115c) 및 해당 시트(114)의 길이방향의 타 외측면으로 노출되는 제 1갭 전극(115a)과 연결된다. 성형 시트(112)의 제 3내부 전극(111c, 111d; 공통 접지 전극으로 사용됨)은 해당 시트(112)의 폭방향의 일 측면 및 타 측면의 중앙부위에 형성되되 서로 일자로 연결되고, 성형 시트(112)의 제 2갭 전극(111a, 111b)은 해당 시트(112)의 길이방향의 일 측면 및 타 측면의 중앙부위에 형성되되 서로 일자로 연결된다. 즉, 제 3내부 전극(111c, 111d)을 서로 연결시킨 패턴과 제 2갭 전극(111a, 111b)을 서로 연결시 킨 패턴은 십자 형상으로 직교하게 된다.
도 10의 (a)에서는 전극 패턴(113, 115)을 시옷(ㅅ)자 형상 또는 알파벳 소문자 와이(y)자 형상으로 하고, 전극 패턴(111)을 십자 형상으로 하였는데, 이는 성형 시트(112, 114)를 적층시켰을 경우 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역을 최소화시키기 위해서이다. 즉, 제 1갭 전극과 제 2갭 전극간의 중첩 영역의 최소화로 인해 로우(low) 캐패시턴스의 구현이 가능하여 고속 라인에 적용시켰을 경우 신호의 지연 및 왜곡 등을 없애주게 된다.
도 10의 (a)에서는 하나의 성형 시트(114)에 두 개의 제 1갭 전극(113a, 115a) 및 내부 전극(113b, 115b; 113c, 115c)을 형성시키고, 하나의 성형 시트(112)에 두 개의 제 2갭 전극(111a, 111b) 및 두 개의 내부 전극(111c, 111d)을 형성시켰다. 이는 성형 시트의 수를 최소화시킨 3단자의 어레이형 서지 흡수기를 구현하기 위함이다.
이후, 성형 시트(110)를 최하층으로 하여 그 위에 성형 시트(112)를 적층하고 나서 그 위에 성형 시트(114)를 적층한다. 그리고, 성형 시트(114)위에 성형 시트(116)를 적층한다. 성형 시트(116)는 보호 시트의 역할을 한다. 이와 같은 적층에 의해 도 10의 (b)와 같은 소체(118)가 만들어진다. 적층시 대략 500~2000psi의 압력을 사용한다. 적층 이후에 소체(118)를 압착한다. 압착시 대략 500~3000psi의 압력을 사용한다.
적층 및 압착에 의해 형성된 소체(118)에 대해 탈지 및 소성 공정을 실시한다. 대략 300℃에서 탈지 공정을 수행한 후에 대략 800~900℃에서 소성한다. 즉, 갭 전극(113a, 111a; 115a, 111b)과 소체(118)와의 동시소성이 이루어진다.
이와 같은 적층, 압착, 소성 공정을 순차적으로 거치게 되면 갭 전극간의 두께(즉, 제 1갭 전극(113a)과 제 2갭 전극(111a)간의 두께, 제 1갭 전극(115a)과 제 2갭 전극(111b)간의 두께)가 원하는 수치(대략 10um)의 갭으로 된다. 즉, 성형 시트의 두께로 갭 전극의 갭을 조절하므로 기존의 인쇄방식에 비해 훨씬 수월하게 원하는 갭을 구현할 수 있게 된다.
그리고, 갭 전극(113a, 111a; 115a, 111b)이 서로 중첩되게 노출된 측면을 상방향으로 향하도록 소체(118)를 회전시켜서 방전매체(106)를 인쇄한다. 방전매체(106)는 노출된 갭 전극(113a, 111a)과 갭 전극(115a, 111b)에 인쇄된다. 방전매체(106)를 인쇄하면 도 10의 (c)처럼 된다. 방전매체(106)는 예를 들어 Al, Ag, Pt, Ru, Cu, W 등의 금속물질 및 절연체(예컨대, Al2O3, SiO2)를 주원료로 하고 에폭시, 실리콘, 유리 등을 결합제로 하여 혼합된 것이다. 방전매체(106)는 공기 또는 폴리머이어도 된다. 물론, 갭 전극(113a, 111a; 115a, 111b) 사이에서 방전이 쉽게 되도록 함과 더불어 서지 흡수를 위해 기여할 수 있는 금속물질이라면 앞서 언급한 금속물질 이외의 금속물질을 방전매체(106)의 금속물질로 할 수 있다.
인쇄된 방전매체(106)를 열처리하여 소체(118)에 단단히 결합시킨다. 즉, 방전매체(106)를 경화시킨다. 방전매체(106)의 경화가 갭 전극(113a, 111a; 115a, 111b)과 소체(118)와의 동시소성 이후에 행해지므로 기존의 동시소성공법(도 2)에서의 방전매체에서의 기화성분으로 인한 소체(118)의 열화 문제를 해결할 수 있게 된다. 즉, 갭 전극(113a, 111a; 115a, 111b)과 소체(118)를 동시소성하더라도 방전매체(106)를 소체(118)의 외측면에 형성시키므로 방전매체의 재료 선정을 한정할 필요가 없다.
이어, 통상적인 터미네이션 시스템을 이용하여 소체(118) 내부에 형성된 내부 전극(제 1내부 전극(113b, 115b), 제 2내부 전극(113c, 115c), 제 3내부 전극(111c, 111d))에 연결될 외부 단자(100a, 102a; 100b, 102b; 104a, 104b)를 소체(118)의 길이방향의 양 외측면부에 형성한다. 즉, 도 10의 (d)처럼, 외부 단자(100a)는 제 1내부 전극(113b)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(102a)는 제 1내부 전극(115b)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(100b)는 제 2내부 전극(113c)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(102b)는 제 2내부 전극(115c)의 노출된 일단과 연결된다. 외부 단자(104a)는 제 3내부 전극(111c)의 노출된 일단과 연결되고, 외부 단자(104b)는 제 3내부 전극(111d)의 노출된 일단과 연결된다.
외부 단자(100a, 102a; 100b, 102b; 104a, 104b)를 소체(118)에 결합시키기 위해 소정 온도에서 소부한다. 이와 같이 하여 도 9에 도시한 3단자 어레이형 서지 흡수기가 제조된다.
상술한 제 4실시예에서는 방전매체(106)를 인쇄한 후에 외부 단자(100a, 102a; 100b, 102b; 104a, 104b)를 형성하는 것으로 하였다. 이는 방전매체 경화온도를 외부 단자 소부온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에 해당된다. 만약, 외부 단자 소부온도를 방전매체 경화온도에 비해 높은 것으로 하였을 경우에는 외부 단 자를 먼저 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 방전매체를 인쇄한 후에 외부 단자를 소부하였는데, 외부 단자 소부 온도가 방전매체 경화온도보다 높을 경우에는 경화되어 있던 방전매체의 물성이 변화하기 때문이다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.