KR20170048050A - 감전보호소자 - Google Patents

Abstract

감전보호소자가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자는 전자기기의 인체 접촉가능한 전도체와 내장 회로부 사이에 연결되며, 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 형성된 공극을 포함하여 상기 소체 내에 복수 개로 배치되는 감전보호부; 및 상기 소체의 외면에 구비되어 상기 복수 개의 감전보호부와 각각 연결되는 복수 개의 외부전극; 을 포함하고, 상기 복수 개의 외부전극 각각은 상기 소체의 외면에서 전기적으로 각각 분리되도록 배치된다.

Description

감전보호소자{Circuit protection device}

본 발명은 감전보호소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기기 내부에 하나의 감전보호소자를 사용하여 복수 개의 전도체와 회로부를 연결할 수 있는 감전보호소자에 관한 것이다.

최근 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 파손시킬 수 있기 때문에 이 대한 대책이 요구되고 있다.

한편, 이와 같은 휴대용 전자장치는 통상적으로 충전기를 사용하여 배터리를 충전한다. 이와 같은 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 다시 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자장치에 적합한 낮은 DC 전원으로 변환한다. 여기서, 트랜스포머의 전기적 절연성을 강화시키기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 Y-CAP을 구비한다.

그러나, 비정품 충전기 등과 같이, Y-CAP이 정규 특성을 갖지 못하는 경우에는 Y-CAP에 의해 DC 전원이 충분히 차단되지 못할 수 있고, 더욱이, AC 전원에 의해 누설전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설전류는 회로의 접지부를 따라 전파될 수 있다.

이와 같은 누설전류는 휴대용 전자장치의 외장 케이스와 같이 인체가 접촉가능한 전도체에도 전달될 수 있기 때문에, 결과적으로 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우, 사용자가 감전에 의한 치명상을 입을 우려가 있다.

이에 따라, 메탈 케이스를 채용한 휴대폰 등과 같은 휴대용 전자장치는 누설 전류로부터 사용자를 보호하기 위한 방안이 요구된다.

아울러, 메탈 케이스는 복수 개의 메탈로 제조되어 복수 개의 메탈 각각이 서로 다른 역할을 수행하거나, 동일한 역할을 수행하기도 한다. 이때, 복수 개의 메탈 및 회로부 사이에는 정전기 및 누설전류를 방호하기 위한 소자가 각각 구비되어야 하는 불편함이 있다.

대한민국등록특허 0573364(등록일 2006년 4월 17일)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전자기기 내부에 하나의 감전보호소자를 사용하여 복수 개의 전도체와 회로부를 연결할 수 있는 감전보호소자를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 정전기나 외부전원에 의한 누설전류로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호소자를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전자기기의 인체 접촉가능한 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되며, 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 형성된 공극을 포함하여 상기 소체 내에 복수 개로 배치되는 감전보호부; 및 상기 소체의 외면에 구비되어 상기 복수 개의 감전보호부와 각각 연결되는 복수 개의 외부전극; 을 포함하고, 상기 복수 개의 외부전극 각각은 상기 소체의 외면에서 전기적으로 각각 분리되도록 배치되는 감전보호소자를 제공한다.

또한, 상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기 식을 만족할 수 있다.

Vbr > Vin

여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,

Vin은 상기 전자기기의 외부전원의 정격전압.

또한, 상기 전도체는 상기 전자기기에 복수 개로 구비되어 서로 이격 배치되며 서로 다른 역할을 수행하는 제1전도체와 제2전도체를 포함하고, 상기 복수 개의 감전보호부는 제1전도체와 상기 회로부를 연결하는 제1감전보호부와, 제2전도체와 상기 회로부를 연결하는 제2감전보호부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 일부 중첩되게 서로 동일평면 상에 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2전극은 상기 제1전극과 동일평면 상에서 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 전도체는 상기 전자기기에 복수 개로 구비되어 서로 이격 배치되며 동일한 역할을 수행하는 제1전도체와 제2전도체를 포함하고, 상기 복수 개의 감전보호부는 제1전도체와 상기 회로부를 연결하는 제1감전보호부와, 제2전도체와 상기 회로부를 연결하는 제2감전보호부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 일부 중첩되게 서로 동일평면 상에 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2전극은 상기 제1전극과 동일평면 상에서 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수 개의 감전보호부가 복수 개의 전도체와 일대일로 매칭되게 연결됨으로써, 전자기기 내부에 하나의 감전보호소자를 사용하여 복수 개의 전도체와 회로부를 연결할 수 있다.

또한, 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자장치에서 전도체와 회로부를 연결하는 감전보호소자를 구비함으로써, 외부전원에 의한 누설전류 및 정전기로부터 사용자 및 내부 회로를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 일례를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 분해사시도,
도 3 은 도 1의 A-A'에서 본 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도,
도5는 도4의 B-B'에서 본 단면도, 그리고
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자에서 제1전극 및 제2전극의 다양한 배치 형태를 도시한 도면이다.

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 붙였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자(100)는 전자기기의 외형을 이루는 메탈 케이스와 전자기기에 내장되는 회로부 사이에 연결되어 메탈 케이스를 통하여 유입되는 정전기를 방호하고, 외부전원으로부터 회로부로 유입되는 누설전류를 메탈 케이스로 흐르는 것을 차단하기 위한 것으로, 이를 위해 하기의 조건을 만족할 수 있다.

Vbr > Vin

여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,

Vin은 상기 전자기기의 외부전원의 정격전압.

이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V 및 100V중 어느 하나일 수 있다.

이러한 감전보호소자(100)는 소체(110), 복수 개의 감전보호부(120) 및 복수 개의 외부전극(130)을 포함한다.

상기 소체(110)는 복수 개의 시트층이 순차적으로 적층되고, 내부에 감전보호부(120)가 배치된 후 압착, 소성 공정을 통해 일체로 형성된다.

또한, 소체(110)의 외부에는 복수 개의 외부전극(130)이 구비되고, 복수 개의 외부전극은 감전보호부를 메탈 케이스 및 회로부와 연결시킨다.

이러한 소체(110)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 절연체는 세라믹재료, 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성재료로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 세라믹재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 감전보호부(120)는 메탈 케이스가 복수 개의 메탈로 이루어지는 경우, 복수 개의 메탈과 회로부 사이를 각각 연결하도록 상기 복수 개의 메탈과 일대일로 매칭되게 연결될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 감전보호부(120)는 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 각각 포함하고, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 소체(110) 내에서 일정 간격으로 이격 배치되며, 이때 상기 제1전극(121)의 일부와 상기 제2전극(122)의 일부가 서로 중첩되게 배치된다.

이러한, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 상기 소체(110)의 높이 방향을 따라 상/하부로 평행하게 배치되거나, 또는 동일평면 상에 나란히 배치될 수 있다.

또는, 상기 제2전극(122)은 상기 제1전극(121)의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있으며, 이때 상기 제2전극(122)은 상기 제1전극(121)과 동일평면 상에 배치되거나, 상기 소체(110)의 높이 방향을 따라 상/하부 중 어느 하나에 배치될 수 있다.

아울러, 복수 개의 감전보호부(120)는 상술한 바와 같은 제1전극(121) 및 제2전극(122)의 다양한 배치 중 선택된 하나 이상의 배치를 포함할 수 있으며, 상기 제1전극 및 상기 제2전극의 다양한 배치는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

이러한, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)는 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 상기 외부전극(130)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

상기 제1전극(121)과 제2전극(122) 사이의 간격 및 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)이 중첩되는 영역은 감전보호소자의 항복전압(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122) 사이의 간격은 10 ~ 100㎛ 일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122) 사이의 간격은 25㎛일 수 있다.

여기서, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이의 간격이 10㎛미만이면, 정전기에 대한 내성이 취약해질 수 있다. 또한 제1전극(121)과 제2전극(122) 사이의 간격이 100㎛를 초과하면, 방전 개시 전압(동작전압)이 증가하여 정전기에 의한 원활한 방전이 이루어지지 않아 정전기에 대한 보호기능이 상실될 수 있다.

이때, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)의 두께는 2-10㎛일 수 있다. 여기서, 제1전극(121)과 제2전극(122)의 두께가 2㎛미만이면, 전극으로서의 역할을 수행할 수 없고, 10㎛를 초과하면, 전극 사이의 거리 확보가 제한되고, 감전보호소자(100)의 부피가 증가하여 소형화에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)의 정전기에 의한 방전 개시 전압(동작전압)은 1~15kV일 수 있다. 여기서, 감전보호소자(100)의 방전 개시 전압이 1kV이하이면, 정전기에 대한 내성의 확보가 곤란하고, 15kV이상이면, 정전기에 의해 손상될 수 있다.

아울러, 누설전류가 전도체로 흐르는 것을 보다 효과적으로 차단하기 위하여 상기 제1전극과 상기 제2전극이 일부 중첩되는 영역에 공극을 형성할 수 있다.

이러한 공극(141)은 제1전극(121)과 제2전극(122) 사이에 배치되어 정전기의 방전 및 누설전류의 차단 경로를 형성할 수 있다.

또한, 상기 공극(141)은 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이에서 복수 개로 구비될 수 있으며, 이와 같이 상기 공극(141)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 상기 제1전극(121), 상기 제2전극(122) 및 상기 공극(141)은 메탈 케이스로 유입되는 정전기 또는 외부전원으로부터 유입되는 누설전류를 방호하는 감전보호부로써 역할을 한다.

구체적으로, 정전기는 전자기기의 전도체로부터 유입되어 제1전극(121)와 제2전극(122) 사이의 공극(141)에서 방전되어 통과되고, 반면, 회로부의 접지부로부터 유입되는 외부전원의 누설전류는 정전기와는 반대로 제2외부전극(132)을 통하여 제1전극(121)과 상기 제2전극(122) 사이의 공극에서 누설전류가 메탈 케이스로 흐르는 것을 차단한다.

즉, 회로부의 회로기판, 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체로 유입되는 경우, 감전보호소자(100)는 그 항복전압(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(100)는 그의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자기기의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같은 인체접촉 가능한 전도체로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(100)는 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원에 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.

반면, 전도체를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 감전보호소자(100)는 써프레서와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(100)는 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압(방전 개시 전압)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(100)는 전도체로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.

한편, 상기 공극(141)의 내벽에는 방전물질층(150)이 도포될 수 있으며, 상기 방전물질층(150)을 구성하는 방전물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.

이를 위해, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어지 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 제1전극(121) 및 제2전극(122)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 비선형 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 방전물질에 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 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다

상술한 바와 같이 전자기기의 외형을 이루는 메탈 케이스는 복수 개의 메탈로 이루어지며, 상기 복수 개의 메탈은 각각 서로 다른 역할을 수행할 수 있다.

즉, 상기 복수 개의 메탈 중 제1메탈은 안테나 역할을 수행할 수 있으며, 제2메탈은 접지 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 메탈은 전자기기의 외형에 설치되는 위치에 따라 그 역할이 변경될 수도 있다.

아울러, 상기 제1메탈 및 상기 제2메탈로부터 유입되는 정전기 또는 회로부를 통하여 외부전원으로부터 유입되는 누설전류를 방호하기 위하여 감전보호소자(100)가 상기 제1메탈 및 제2메탈과 회로부 사이에 배치된다.

이때, 상기 감전보호소자(100)는 상기 제1메탈과 회로부를 연결하는 제1감전보호부(120a)와, 상기 제2메탈과 회로부를 연결하는 제2감전보호부(120b)를 포함한다.

또한, 상기 제1감전보호부(120a) 및 상기 제2감전보호부(120b)는 상술된 소체(110) 내에 배치된다.

여기서, 상기 제1감전보호부(120a)는 도 1에서와 같이 상부측에 제2감전보호부(120b)를 배치할 수 있고, 상기 제1감전보호부(120a) 및 상기 제2감전보호부(120b)는 각각 상술한 제1전극 및 제2전극을 포함한다.

구체적으로, 상기 제1감전보호부(120a)는 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 포함하며, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)이 서로 중첩된 영역에 상술한 제1공극(141)이 형성된다.

즉, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)은 도 1에서와 같이, 일부 중첩되게 소체(110)의 높이 방향을 따라서 상/하부로 배치되며, 서로 중첩된 영역에 제1공극(141)이 형성된다.

그리고, 상기 제2감전보호부(120b)는 제3전극(123) 및 제4전극(124)을 포함하며, 상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)이 서로 중첩된 영역에 상술한 제2공극(142)이 형성된다.

즉, 상기 제3전극(123)과 상기 제4전극(124)은 도 1에서와 같이, 일부 중첩되게 소체(110)의 높이 방향을 따라서 상/하부로 배치될 수 있으며, 서로 중첩된 영역에 제2공극(142)이 형성된다.

이때, 상기 제1공극(141)은 제1전극(121)과 제2전극(122) 사이에 배치되는 제1 방호시트층(115)에 형성될 수 있고, 상기 제2공극(142)은 제3전극(123)과 제4전극(124) 사이에 배치되는 제2방호시트층(116)에 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 소체(110)는 제1전극(121)을 구비한 제1시트층(111)과 제2전극(122)을 구비한 제2시트층(112)이 적층되며, 상기 제1시트층(111) 및 제2시트층(112) 사이에 제1방호시트층(115)이 배치된다.

이에 따라서, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)이 상기 제1방호시트층(115)에 의해 서로 일정간격 이격배치되며, 상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)이 서로 중첩되는 영역에 상기 제1공극(141)이 배치된다.

그리고, 상기 소체(110)는 제3전극(123)을 구비한 제3시트층(113)과 제1전극(101)을 구비한 제4시트층(114)이 적층되며, 상기 제3시트층(113) 및 제4시트층(114) 사이에 제2방호시트층(116)이 배치된다.

이에 따라서, 상기 제3전극(123)과 상기 제4전극(124)이 상기 제2방호시트층(116)에 의해 서로 일정간격 이격배치되며, 상기 제3전극(123)과 상기 제4전극(124)이 서로 중첩되는 영역에 상기 제2공극(142)이 배치된다.

그리고, 상기 제1공극(141) 및 상기 제2공극(142)의 내벽에는 상술한 방전물질층(150)이 각각 도포될 수 있으며, 이때, 상기 제1공극(141)에 도포된 상술한 방전물질층(150)은 제1공극(141)의 내벽뿐만 아니라 상기 제 1 방호시트층(115)의 상부면을 따라 제1전극(121)의 하부면과, 상기 제1방호시트층(115)의 하부면을 따라 제2전극(122)의 상부면으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 제2공극(142)에 도포된 상술한 방전물질층(150)은 제2공극(142)의 내벽뿐만 아니라 상기 제 2 방호시트층(116)의 상부면을 따라 제3전극(123)의 하부면과, 상기 제2방호시트층(116)의 하부면을 따라 제4전극(124)의 상부면으로 연장될 수 있다.

이러한, 상기 제1전극 내지 제4전극은 상기 소체(110)의 외부에 구비되는 복수 개의 외부전극(130)을 통하여 복수 개의 메탈과 회로부를 연결한다.

상기 복수 개의 외부전극(130)은 제1메탈과 회로부를 연결시키는 제1 및 제2외부전극(131, 132)과, 상기 제2메탈과 회로부를 연결시키는 제3 및 제4외부전극(133, 134)을 포함한다.

즉, 상기 제1외부전극(131)은 상기 상기 제1메탈과 상기 제1전극(121)을 연결하고, 상기 제2외부전극(132)은 상기 회로부와 상기 제2전극(122)과 연결한다.

또한, 상기 제3외부전극(133)은 상기 제2메탈과 상기 제3전극(123)과 연결하고, 상기 제4외부전극(134)은 상기 회로부와 상기 제4전극(124)과 연결한다.

여기서, 상기 제1 및 제3외부전극(131, 133)은 상기 소체의 일 단부에 나란히 배치되며, 상기 제2 및 제4외부전극(132, 134)은 상기 소체의 타 단부에 나란히 배치된다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자(100)는 1메탈과 회로부 사이를 연결하는 제1감전보호부와, 제2메탈과 회로부 사이를 연결함하는 제2감전보호부를 포함함으로써, 하나의 감전보호소자를 사용하여 복수 개의 메탈과 회로부를 연결할 수 있다.

한편, 도 1에서는 상기 제1메탈 및 상기 제2메탈이 서로 다른 역할을 수행하는 것으로 도시 및 설명하고 있으나, 상기 제1메탈 및 상기 제2메탈은 서로 동일한 역할을 수행할 수도 있다.

즉, 상기 제1메탈 및 제2메탈이 안테나 역할을 수행하거나, 상기 제1메탈 및 상기 제2메탈은 접지 역할을 수행할 수 있으며, 본 발명에서는 용이한 설명을 위하여 제1메탈 및 제2메탈이 안테나 역할을 수행하는 것을 일례로 설명한다.

이와 같은 복수 개의 메탈 구성에 따른 감전보호소자(100)는 제1 및 제2감전보호부(120a, 120b), 복수 개의 외부전극(130)을 포함한다.

구체적으로 상기 제1 및 상기 제2감전보호부(120a, 120b)는 상기 소체(110) 내에서 동일평면 상에 배치될 수 있다.

즉, 상기 제1감전보호부(120a)는 동일 평면 상에서 평행하게 배치되는 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 포함하며, 이때, 상기 제1전극(121)의 일측부와 상기 제2전극(122)의 일측부가 서로 마주하도록 중첩되어 서로 중첩된 영역에 상술한 제1공극(141)이 형성된다(도 4 및 도 5참조).

그리고, 상기 제2감전보호부(120b)는 동일 평면 상에서 평행하게 배치되는 제3전극(123) 및 제4전극(124)을 포함하며, 이때, 상기 제3전극(123)의 일측부와 상기 제4전극(124)의 일측부가 서로 마주하도록 중첩되어 서로 중첩된 영역에 상술한 제2공극(142)이 형성된다(도 4 및 도 5 참조).

이러한, 상기 제1 및 제2공극은 제1 내지 제4전극의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있고, 제1전극과 제2전극의 간격 및 제3전극과 제4전극의 간격보다 큰 너비로 형성될 수 있다.

이와 같이, 공극의 체적이 확장되면, 정전기에 의한 방전시 제1전극과 제2전극 및 제3전극과 제4전극으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 제1전극과 제2전극 및 제3전극과 상기 제4전극 사이의 공간이 넓기 때문에 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 공극은 정전기 유입시 제1전극과 제2전극 및 제3전극과 제4전극에 의해 방전이 개시되는 공간으로서, 상기 공극의 체적은 정전기에 대한 내성을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 공극의 체적은 상기 감전보호소자(100)의 총 체적 대비 1-15%일 수 있다.

여기서, 상기 공극의 체적이 감전보호소자(100)의 총 체적 대비 1% 미만이면, 제1전극과 제2전극 사이 및 제3전극과 제4전극 사이의 쇼트가 발생할 수 있고, 정전기에 대한 내성이 악화될 수 있다.

또한, 상기 공극의 체적이 감전보호소자(100)의 총 체적 대비 15%를 초과하면, 감전보호소자(100)의 전체 부피가 증가하고, 기계적 강도가 낮아지며, 소성시 변형에 의해 뒤틀림이나 함몰이 발생할 수 있다.

이러한, 상기 제1전극 내지 제4전극은 상기 소체(110)의 외부에 구비되는 복수 개의 외부전극(130)을 통하여 복수 개의 메탈과 회로부를 연결한다.

상기 복수 개의 외부전극(130)은 제1메탈과 회로부를 연결시키는 제1 및 제2외부전극(131, 132)과, 상기 제2메탈과 회로부를 연결시키는 제3 및 제4외부전극(133, 134)을 포함한다.

즉, 상기 제1외부전극(131)은 상기 상기 제1메탈과 상기 제1전극(121)을 연결하고, 상기 제2외부전극(132)은 상기 회로부와 상기 제2전극(122)과 연결한다.

또한, 상기 제3외부전극(133)은 상기 제2메탈과 상기 제3전극(123)과 연결하고, 상기 제4외부전극(134)은 상기 회로부와 상기 제4전극(124)과 연결한다.

여기서, 상기 제1 및 제3외부전극(131, 133)은 상기 소체의 일 단부에 나란히 배치되며, 상기 제2 및 제4외부전극(132, 134)은 상기 소체의 타 단부에 나란히 배치된다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자(100)는 1메탈과 회로부 사이를 연결하는 제1감전보호부와, 제2메탈과 회로부 사이를 연결함하는 제2감전보호부를 포함함으로써, 하나의 감전보호소자를 사용하여 복수 개의 메탈과 회로부를 연결할 수 있다.

한편, 상기 제1 내지 제4전극의 배치 구조에 도 1 및 도 2에 도시 및 설명된 배치 이외에 다양하게 배치될 수 있으며, 제1 내지 제4전극의 배치 구조는 다음과 같이 다양하게 변형될 수 있다.

(변형 예1)

상기 제1전극(121)과 상기 제2전극(122)이 소체의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제2전극(122)이 상기 제1전극(121)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

또한, 상기 제3전극(123)과 상기 제4전극(124)이 소체의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제4전극(124)이 상기 제3전극(123)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121)과 상기 제3전극(123)은 상기 소체의 일 단부에서 내측을 향하여 배치된다(도 6a 참조).

(변형 예2)

상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 소체의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제2전극(122)이 상기 제1전극(121)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

또한, 상기 제3전극(123)과 상기 제4전극(124)이 소체의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제3전극(123)이 상기 제4전극(124)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121)과 상기 제4전극(124)은 상기 소체(110)의 양 단부에서 각각 내측을 향하여 배치되며, 상기 제2전극(122) 과 상기 제3전극(123)은 상기 소체(110)의 양 측단부에서 각각 내측을 향하여 배치된다(도 6b참조).

(변형 예3)

상기 제1전극(121), 상기 제2전극(122), 상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)은 동일평면 상 배치된다.

이때, 상기 제2전극(122)이 상기 제1전극(121)의 길이방향에 따라 수직하게 배치되며, 상기 제4전극(124)이 상기 제3전극(123)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121)과 상기 제3전극(123)은 상기 소체의 일 단부에서 내측을 향하여 배치된다(도 6c 참조).

(변형 예4)

상기 제1전극(121), 상기 제2전극(122), 상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)은 동일평면 상 배치된다.

이때, 상기 제2전극(122)이 상기 제1전극(121)의 길이방향에 따라 수직하게 배치되며, 상기 제3전극(123)이 상기 제4전극(124)의 길이방향에 따라 수직하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121)과 상기 제4전극(124)은 상기 소체(110)의 양 단부에서 각각 내측을 향하여 배치되며, 상기 제2전극(122) 과 상기 제3전극(123)은 상기 소체(110)의 양 측단부에서 각각 내측을 향하여 배치된다(도 6d참조).

(변형 예 5)

상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 상기 소체(110)의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)의 일부는 서로 중첩되게 평행하게 배치된다.

상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)은 상기 소체(110)의 높이 방향을 따라 상/하부로 배치되며, 이때 상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)의 일부는 서로 중첩되게 평행하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121) 및 상기 제3전극(123)은 상기 소체()의 일 단부에 구비되는 제1외부전극(131)에 연결되고, 상기 제2전극(122)은 제2외부전극(132)에 연결되며, 상기 제4전극(124)은 제3외부전극(133)에 연결된다(도 6e 참조).

(변형예 6)

상기 제1전극(121) 내지 상기 제4전극(124)은 동일평면 상에 배치되며, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)은 일부 중첩되게 평행하게 배치되고, 상기 제3전극(123) 및 상기 제4전극(124)은 일부 중첩되게 평행하게 배치된다.

이때, 상기 제1전극(121) 및 상기 제3전극(123)은 상기 소체(110)의 일 단부에 구비되는 제1외부전극(131)에 연결되고, 상기 제2전극(122)은 제2외부전극(132)에 연결되며, 상기 제4전극(124)은 제3외부전극(133)에 연결된다(도 6f 참조).

상기 도 6a 내지 도 6d에 따른 감전보호소자(100)는 소체(110)의 외면에 4 개의 외부전극이 구비되어, 상기 제1전극 내지 상기 제4전극이 각각 복수 개의 외부전극 각각에 연결될 수 있으며, 또는 제1 내지 제 4의 전극 중 두 개의 전극은 동일한 외부전극에 연결될 수 있다.

한편, 상기 제1전극과 상기 제2전극 및 상기 제3전극과 상기 제4전극은 상술한 변형 예들 외에 다양한 배치 구조를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 외부전극에 의해 제1메탈과 회로부 및 제2메탈과 회로부를 연결할 수 있다면 어떠한 배치로든 구성될 수 있음을 밝혀둔다.

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 : 감전보호소자 110 : 소체
120 : 감전보호부 121 : 제1전극
122 : 제2전극 123 : 제2전극
124 : 제4전극 130 : 외부전극
141, 142 : 공극 150 : 방전물질층

Claims (12)

1. 전자기기의 인체 접촉가능한 전도체와 내장 회로부 사이에 연결되는 감전보호소자로서,
   소체;
   상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 형성된 공극을 포함하여 상기 소체 내에 복수 개로 배치되는 감전보호부; 및
   상기 소체의 외면에 구비되어 상기 복수 개의 감전보호부와 각각 연결되는 복수 개의 외부전극; 을 포함하고,
   상기 복수 개의 외부전극 각각은 상기 소체의 외면에서 전기적으로 각각 분리되도록 배치되는 감전보호소자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기 식을 만족하는 감전보호소자.
   Vbr > Vin
   여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
   Vin은 상기 전자기기의 외부전원의 정격전압.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전도체는 상기 전자기기에 복수 개로 구비되어 서로 이격 배치되며 서로 다른 역할을 수행하는 제1전도체와 제2전도체를 포함하고,
   상기 복수 개의 감전보호부는 제1전도체와 상기 회로부를 연결하는 제1감전보호부와, 제2전도체와 상기 회로부를 연결하는 제2감전보호부를 포함하는 감전보호소자.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1전극과 상기 제2전극은 일부 중첩되게 서로 동일평면 상에 평행하게 배치되는 감전보호소자.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 배치되는 감전보호소자.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 제2전극은 상기 제1전극과 동일평면 상에서 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치되는 감전보호소자.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치되는 감전보호소자.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 전도체는 상기 전자기기에 복수 개로 구비되어 서로 이격 배치되며 동일한 역할을 수행하는 제1전도체와 제2전도체를 포함하고,
   상기 복수 개의 감전보호부는 제1전도체와 상기 회로부를 연결하는 제1감전보호부와, 제2전도체와 상기 회로부를 연결하는 제2감전보호부를 포함하는 감전보호소자.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제1전극과 상기 제2전극은 일부 중첩되게 서로 동일평면 상에 평행하게 배치되는 감전보호소자.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 배치되는 감전보호소자.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1전극과 동일평면 상에서 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치되는 감전보호소자.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 소체의 높이 방향으로 일부 중첩되게 상기 제1전극의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치되는 감전보호소자.

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