KR20170051086A - 감전보호부 및 이를 포함하는 감전보호소자 - Google Patents

Abstract

감전보호부 및 이를 포함하는 감전보호소자가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부는 복수 개의 시트층과, 상기 복수 개의 시트층 사이에 구비되는 방호시트를 포함하는 소체; 상기 방호시트의 일면에 평행하게 이격배치되고 적어도 일부의 길이가 서로 겹쳐지도록 배치되는 한 쌍의 내부전극; 및 상기 한 쌍의 내부전극이 서로 겹쳐지는 영역에 상기 방호시트를 관통하도록 형성되는 공극; 을 포함하고, 상기 한 쌍의 내부전극은 서로 대면하는 측단으로부터 하방으로 연장되는 한 쌍의 연장전극을 포함하고, 상기 한 쌍의 연장전극은 상기 공극의 내벽에 서로 대면하도록 배치될 수 있다.

Description

감전보호부 및 이를 포함하는 감전보호소자{Circuit protection unit and Circuit protection device including the same}

본 발명은 감전보호부 및 이를 포함하는 감전보호소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전기나 외부전원에 의한 누설전류로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호부 및 이를 포함하는 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.

이와 같이, 감전보호와 정전기 방호를 동시에 해결하기 위한 대책이 요구되고 있으며, 이 경우, 서로 상이한 특성을 갖는 신호들에 각각 대응하는 전기적 특성을 만족시킬 수 있는 요소 등을 고려한 소자의 개발이 절실한 실정이다

대한민국등록특허 0573364(등록일 2006년 4월 17일)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기나 외부전원에 의한 누설전류로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호부 및 이를 포함하는 감전보호소자를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 반복적인 정전기에 대한 내구성을 높일 수 있는 감전보호소자를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전자기기의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 연결되는 감전보호부로서, 복수 개의 시트층과, 상기 복수 개의 시트층 사이에 구비되는 방호시트를 포함하는 소체; 상기 방호시트의 일면에 평행하게 이격배치되고 적어도 일부의 길이가 서로 겹쳐지도록 배치되는 한 쌍의 내부전극; 및 상기 한 쌍의 내부전극이 서로 겹쳐지는 영역에 상기 방호시트를 관통하도록 형성되는 공극; 을 포함하고, 상기 한 쌍의 내부전극은 서로 대면하는 측단으로부터 하방으로 연장되는 한 쌍의 연장전극을 포함하고, 상기 한 쌍의 연장전극은 상기 공극의 내벽에 서로 대면하도록 배치되는 감전보호부를 제공한다.

또한, 상기 공극은 상기 한 쌍의 내부전극이 서로 겹쳐지는 영역에 복수 개로 구비될 수 있다.

또한, 상기 공극은 서로 이웃하는 공극은 적어도 20㎛이상 이격될 수 있다.

또한, 상기 공극은 상기 방호시트의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 가질 수 있다.

또한, 상기 공극은 상기 방호시트의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분과, 상기 제1부분의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분을 포함하고, 상기 제2부분은 상기 내부전극의 상부면 상으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 공극은 상기 제1부분의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분을 포함하고, 상기 제3부분은 상기 방호시트의 하부면 상으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 연장전극 사이의 간격은 10~100㎛ 범위의 거리를 가질 수 있다.

또한, 상기 공극은 비전도성을 갖는 공극재가 충진될 수 있다.

또한, 상기 공극재는 Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하거나, Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하는 산화물로 이루어지고, 상기 방호시트를 구성하는 재질과 상이한 특성을 갖도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 공극의 상부측과 하부측 중 적어도 일측에는 소정의 두께를 갖는 방전물질이 상기 한 쌍의 내부전극을 연결하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 방전물질은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어지거나 반도체 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 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 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 내부전극은 Ag,Pt,Pd,Au,Cu,Ni,W,Mo 중 선택된 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 정전기 및 과전압을 방호하고 누설전류를 차단하는 전술한 감전보호부; 및 상기 감전보호부의 상부 또는 하부 중 적어도 일측에 적층되어 정전용량을 제공하는 커패시터부;를 포함하는 감전보호소자를 제공한다.

또한, 상기 커패시터부는 일면에 적어도 하나의 내부전극을 갖는 시트가 적어도 한 층 이상 적층되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 커패시터부는 상기 감전보호부의 상부에 적층되는 제1커패시터부 및 상기 감전보호부의 하부에 적층되는 제2커패시터부를 포함하고, 상기 제1커패시터부 및 제2커패시터부는 상기 감전보호부를 중심으로 대칭적으로 구비되거나 비대칭적으로 구비될 수 있다.

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

또한, 한 쌍의 내부전극의 측단 각각에 연장전극이 구비되고, 연장전극을 통해 서로 대면하는 면적을 넓혀 방전이 일어날 수 있는 면적을 넓혀줌으로써 반복적인 정전기에 대한 내성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1의 절개도,
도 3은 도 1의 종단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 공극의 다양한 형태를 나타낸 개략도로써, a)는 제1부분 및 제2부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면, b)는 제1부분, 제2부분 및 제3부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 공극의 다양한 형태를 나타낸 종단면도로써, a)는 도 4a의 종단면도이고, b)는 도 4b의 종단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 공극에 방전물질이 구비되는 경우를 나타낸 도면으로써, a)는 공극이 도 3의 형태로 구비되는 경우를 나타낸 도면, b)는 공극이 도 4a의 형태로 구비되는 경우를 나타낸 도면, c)는 공극이 도 4b의 형태로 구비되는 경우를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 공극에 공극재가 충진되는 경우를 나타낸 도면으로써, a)는 공극이 도 3의 형태로 구비되는 경우이고, b)는 공극이 도 4a의 형태로 구비되는 경우이며, c)는 공극이 도 4b의 형태로 구비되는 경우를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 두 개의 공극이 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 공극의 다양한 형태를 나타낸 개략도로써, a)는 제1부분 및 제2부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면, b)는 제1부분, 제2부분 및 제3부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호부에서 세 개의의 공극이 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감저보호부에서 공극의 다양한 형태를 나타낸 개략도로써, a)는 제1부분 및 제2부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면, b)는 제1부분, 제2부분 및 제3부분을 포함하는 경우를 나타낸 도면, 그리고
도 12는 본 발명에 따른 감전방지소자를 나타낸 도면으로써, a)는 커패시터부가 감전보호부의 상,하부측에 대칭적으로 구비되는 경우를 나타낸 도면, b)는 커패시터부가 감전호부의 상부측에만 구비되는 경우를 나타낸 도면, c)는 커패시터부가 감전보호부의 하부측에만 구비되는 경우를 나타낸 도면, d)는 커패시터부가 감전보호부의 상,하부측에 비대칭적으로 구비되는 경우를 나타낸 도면, e)는 감전보호부 및 커패시터부가 복수 개로 구비되고 각각의 감전보호부가 커패시터부의 사이에 배치되는 경우를 나타낸 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 감전보호부(100)는 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 감전보호부의 항복전압,

Vin은 상기 전자기기의 외부전원의 정격전압.

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

이러한 감전보호부(100)는 소체(110), 한 쌍의 내부전극(121, 122) 및 공극(130)을 포함한다.

상기 소체(110)는 복수 개의 시트층(111, 112, 113)이 순차적으로 적층된 후 압착, 소성공정을 통해 일체로 형성된다. 일례로, 상기 소체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1시트(111), 방호시트(112) 및 제2시트(113)가 순차적으로 적층된 형태로 구비될 수 있다.

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 한 쌍의 내부전극은 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 포함하며, 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)은 상기 소체(110)의 내부에서 동일 평면상에 서로 평행하게 이격배치되고, 적어도 일부의 길이가 서로 겹쳐지도록 배치된다.

즉, 제1전극(121) 및 제2전극(122)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1시트(111) 및 제2시트(113)의 사이에 배치되는 방호시트(112)의 동일면, 일례로 상기 방호시트(112)의 상부면에 패턴인쇄되며, 상기 방호시트(112)의 상부면 상에서 제1 및 제2전극(121, 122)의 단부측이 일정길이 겹쳐지도록 이격배치된다.

여기서, 상기 제1 및 제2전극(121, 122)은 일단부측이 상기 소체(110)의 양단부 측에 구비되는 한 쌍의 외부전극(141, 142)과 각각 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 제1 및 제2전극(121, 122)은 Ag,Pt,Pd,Au,Cu,Ni,W,Mo 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함할 수 있다. 더불어, 상기 제1 및 제2전극(121, 122)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 서로 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 일례로, 상기 한 쌍의 내부전극은 원형, 다각, 나선형 및 이들이 조합된 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 외부전극(141, 142)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 과 동일한 재질로 이루어질 수도 있고, Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수도 있다.

한편, 상기 제1 및 제2전극(121, 122)이 동일면 상에 구비되는 방호시트(112)에는 정전기를 방호하고 과전압으로부터 전자부품 및 주변 회로들을 보호하고 누설전류를 차단하기 위한 공극(130)이 구비된다.

이와 같은 공극(130)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122)이 겹쳐지는 중첩영역에 배치되며, 상기 방호시트(112)의 높이방향을 따라 관통형성된다. 그리고, 상기 공극(130)의 내부에는 공기가 채워지게 된다. 이에 따라, 상기 공극(130)은 정전기 및 과전압의 인가시 상기 공극(130)의 내부에서 방전이 일어날 수 있도록 함으로써 정전기에 대한 내성을 높일 수 있는 완충공간의 역할을 수행하게 된다.

이를 통해, 과전압 및 정전기에 기인한 방전시 상기 제1 및 제2전극(121, 122)으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 소정의 공간을 갖는 공극(130)을 통해 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생율을 떨어뜨릴 수 있게 된다.

더불어, 상기 공극(130)의 전체 공간이 확대됨으로써 정전기에 의한 과전압이 반복적으로 일어나더라도 제1 및 제2전극(121, 122)이 상기 과전압에 의해 단락되는 시간을 늘려줌으로써 전체적인 정전기에 대한 내성을 높일 수 있게 된다.

여기서, 상기 방호시트(112)는 10~100㎛의 두께를 갖도록 구비될 수 있다. 그리고, 상기 방호시트(112)를 관통하여 형성되는 공극(130)은 원기둥 또는 정육면체를 포함하는 직육면체의 형상을 갖도록 구비될 수 있으며, 직육면체의 형상으로 구비되는 경우 각 모서리 측이 곡률을 갖도록 구비될 수도 있다.

한편, 상기 공극(130)은 다양한 높이를 갖도록 구비될 수 있다.

일례로, 상기 공극(130)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 방호시트(112)의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖도록 구비될 수도 있다.

또한, 상기 공극(130)은 도 도 4a 및 5a에 도시된 바와 같이 상기 방호시트(112)의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분(132)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 제2부분(132)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 중 어느 하나의 상부면 상으로 연장될 수도 있고 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 상부면 상으로 각각 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.

더불어, 상기 공극(130)은 도 도 4b 및 5b에 도시된 바와 같이 상기 방호시트(112)의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분(132) 및 상기 제1부분(131)의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분(133)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 중 어느 하나의 상부면 또는 방호시트(112)의 하부면 상으로 연장될 수도 있고 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 상부면 및 방호시트(112)의 하부면 상으로 각각 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 공극(130)은 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)을 통하여 전체적인 공간이 확대됨으로써 과전압 및 정전기에 대한 내성을 높여줄 수 있게 된다. 여기서, 상기 공극(130)의 공간이 제2부분(132) 및 제3부분(133)을 통하여 확장되는 경우 상기 방호시트(112)의 상부 또는 하부에 적층되는 각각의 시트에는 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)과 대응되는 별도의 홈이 구비됨으로써 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)이 원활하게 형성될 수도 있다.

한편, 상기 방호시트(112)의 동일면에 평행하게 배치되는 상기 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)은 방호시트(112)의 동일면 상에서 일부의 길이가 서로 겹쳐지도록 배치되는 일측단으로부터 하방으로 연장되어 상기 공극(130)의 내벽에 접하도록 배치됨으로써 상기 공극(130)의 내부에서 서로 일정간격 이격되어 서로 대면한 상태로 배치된다.

구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 감전보호부(100)를 구성하는 제1 및 제2전극(121, 122)은 방호시트(112)의 일면에 평행한 상태로 이격배치되므로 측단의 일부만이 서로 대면하게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 간에 대면하는 면적은 서로 겹쳐지는 영역에서 내부전극의 두께에 해당하는 좁은 면적만이 서로 대면하게 된다. 그러나, 상기 공극(130)의 내벽측에 판상의 연장전극(121a, 122a)이 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 측단으로부터 각각 연장되어 서로 대면함으로써 대면면적을 넓혀줄 수 있게 된다.

이를 통해, 상기 제1 및 제2전극(121, 122)이 방호시트(112)의 동일면 상에 서로 평행하게 배치되더라도 상기 연장전극(121a, 122a)을 통해 서로 대면하는 면적을 넓혀 방전이 일어날 수 있는 면적을 넓혀줌으로써 동작전압을 낮추면서도 반복적인 정전기에 대한 내성을 높여 신뢰성을 높일 수 있다.

이때, 상기 한 쌍의 연장전극(121a, 122a) 사이의 간격(d1)은 10~100㎛ 범위의 거리를 갖도록 구비될 수 있다. 일례로, 상기 한 쌍의 연장전극(121a, 122a) 사이의 간격은 25㎛일 수 있다. 이는, 서로 마주하는 전극 사이의 간격이 너무 가까운 경우에는 동작전압이 낮아져 정전기에 대한 내성이 떨어지게 되고, 두 전극 사이의 간격이 너무 멀게 되면 원활한 방전이 이루어질 수 없기 때문이다.

이와 같이 본 발명에 따른 감전보호부(100)는 방호시트(112)의 동일면상에 적어도 일부가 겹쳐지도록 제1 및 제2전극(121, 122)을 평행하게 이격배치하고, 제1 및 제2전극(121, 122)이 겹쳐지는 영역에 방호시트(112)를 관통하도록 공극(130)을 형성함으로써 정전기 및 과전압으로부터 내부회로를 보호하고 누설전류를 차단하며 정전기에 대한 내성을 높일 수 있게 된다.

더불어, 상기 공극(130)의 내벽에 제1 및 제2전극(121, 122)으로부터 연장되는 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)이 일정간격 이격되어 서로 대면하도록 배치함으로써 방전이 일어날 수 있는 영역을 넓혀 내구성이 우수한 안정적인 구조를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 공극(130)의 상부측과 하부측 중 적어도 일측에는 소정의 두께를 갖는 방전물질(150)이 상기 제1 및 제2전극(121, 122)을 연결하도록 구비될 수 있다.

이와 같은 방전물질(150)은 도 6a에 도시된 바와 같이 공극(130)의 상부측에 배치되어 제1 및 제2전극(121, 122)을 연결하는 상부층과 상기 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)을 연결하는 하부층으로 구비될 수 있고, 상부층과 하부층 중 어느 하나만 구비되어 내부전극 만을 연결하거나 연장전극(121a, 122a) 만을 연결할 수도 있다.

또한, 상기 방전물질(150)은 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 공극(130)의 상부측 또는 하부측에 제2부분(132) 또는 제3부분(133)이 구비되는 경우 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)의 내벽을 따라 구비되어 제1 및 제2전극(121, 122) 및/또는 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)을 각각 연결하도록 구비될 수도 있다.

이와 같은 방전물질(150)은 제1 및 제2전극(121, 122)을 연결하여 줌으로써 동작전압을 낮춰준다. 이를 위해, 상기 방전물질(150)은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다. 일례로써, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 방전물질(150)은 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 제1 및 제2전극(121, 122)이 Ag 성분을 포함하는 경우 상기 방전물질(150)은 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 부도성이 낮은 물질인 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 감전보호부를 전자부품에 장착시 DC 쇼트 현상을 해결할 수 있게 된다.

여기서, 상기 방전물질의 일례로써 SiC-ZnO계의 성분을 포함하는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 방전물질로 사용될 수 있는 일례로써 이해되어야 할 것이다.

한편, 상기 공극(130)의 내부에는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 비전도성을 갖는 공극재(160)가 충진될 수 있다. 이러한 공극재(160)는 Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하거나, Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 공극재(160)는 복수 개의 시트(111, 112, 113)가 적층된 소체(110), 특히 상기 방호시트(112)를 구성하는 재질과 상이한 특성을 갖도록 구비된다. 여기서, 상이한 특성은 재질에 기인하는 특성뿐만 아니라 동종의 재질이라 하더라도 유전율이 서로 상이한 경우를 포함한다. 이와 같은 공극재(160)는 제1 및 제2전극(121, 122)간에 절연층을 형성하여 줌으로써 경시적인 쇼트 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 공극(160)은 도 1 내지 도 7에서와 같이 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 겹쳐지는 중첩 영역에 하나 배치되는 것으로 도시 및 설명하고 있으나, 본 발명이 이로써 제한하지 않는다.

상기 공극(160)은 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122) 사이에 복수 개로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122)이 겹쳐지는 영역에 도 8에서와 같이 두 개의 공극이 동일 평면 상에서 나란히 배치될 수 있으며, 또는 도 10에서와 같이 세 개의 공극이 동일 평면 상에서 나란히 배치될 수 있다.

이때, 상기 복수 개의 공극(130)은 동일한 방호시트(112) 상에 소정의 간격을 두고 이격배치되며, 복수 개의 공극(130) 사이의 간격(d2)은 적어도 20 ㎛ 이상으로 떨어져 배치된다.

또한, 상기 복수 개의 공극(130)이 상기 제1전극(121) 및 제2전극(122) 사이에 배치되도록, 상기 제1전극(121) 및 상기 제2전극(122)의 단부측이 겹쳐지도록 이격 배치된다.

상기 복수 개의 공극(130)은 도 9a 및 도 11a에서와 같이 상기 방호시트(112)의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분(132)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 제2부분(132)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 중 어느 하나의 상부면 상으로 연장될 수도 있고 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 상부면 상으로 각각 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.

더불어, 상기 복수 개의 공극(130)은 도 9b 및 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 방호시트(112)의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분(132) 및 상기 제1부분(131)의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분(133)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)은 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 중 어느 하나의 상부면 또는 방호시트(112)의 하부면 상으로 연장될 수도 있고 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 상부면 및 방호시트(112)의 하부면 상으로 각각 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.

한편, 도 8 및 도 10에 따른 상기 복수 개의 공극(130)의 상부측과 하부측 중 적어도 일측에는 소정의 두께를 갖는 방전물질(150)이 상기 제1 및 제2전극(121, 122)을 연결하도록 구비될 수 있다.

이와 같은 방전물질(150)은 도 6a에 도시된 바와 같이 공극(130)의 상부측에 배치되어 제1 및 제2전극(121, 122)을 연결하는 상부층과 상기 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)을 연결하는 하부층으로 구비될 수 있고, 상부층과 하부층 중 어느 하나만 구비되어 내부전극 만을 연결하거나 연장전극(121a, 122a) 만을 연결할 수도 있다.

또한, 상기 방전물질(150)은 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 공극(130)의 상부측 또는 하부측에 제2부분(132) 또는 제3부분(133)이 구비되는 경우 상기 제2부분(132) 및 제3부분(133)의 내벽을 따라 구비되어 제1 및 제2전극(121, 122) 및/또는 한 쌍의 연장전극(121a, 122a)을 각각 연결하도록 구비될 수도 있다.

또한, 상기 복수 개의 공극(130) 내부는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 비전도성을 갖는 공극재(160)가 충진될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 감전보호부(100)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2전극(121, 122)의 상부측과 하부측 중 적어도 일측에 커패시터부(200)가 적층됨으로써 감전보호부 및 커패시터부(200)를 갖는 감전방지소자(1)를 구성할 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 감전방지소자(1)는 감전보호부(100) 및 커패시터부(200a,200b,200c)를 포함하고, 상기 감전보호부 및 커패시터부(200a,200b,200c)는 상기 한 쌍의 외부전극(141,142)과 서로 병렬적으로 연결된다.

여기서, 상기 감전보호부(100)는 정전기 및 과전압을 방호하고 누설전류를 차단하며, 상기 커패시터부(200a,200b,200c)는 상기 감전보호부의 상부 또는 하부 중 적어도 일측에 적층되어 높은 정전용량을 제공함으로써 RF 신호의 손실을 억제시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 커패시터부(200a,200b,200c)는 복수 개의 내부전극(210)이 일정간격을 두고 이격배치되며 적어도 일부가 서로 대면하도록 배치됨으로써 서로 마주하는 한 쌍의 내부전극(210)이 커패시터를 구성하게 된다. 더불어, 상기 복수 개의 내부전극(210)은 일단부 측이 상기 한 쌍의 외부전극(141,142)과 연결됨으로써 마주하는 한 쌍의 내부전극(210)에 의해 구성되는 복수 개의 커패시터는 서로 병렬적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 내부전극(1)의 상부 또는 하부측에 적층되는 복수 개의 내부전극(210)의 개수를 적절히 조절하여 원하는 정전용량을 구현할 수 있게 된다.

여기서, 상기 커패시터부(200a,200b,200c)는 일면에 상기 내부전극(210)을 갖는 복수 개의 시트(220)가 수직한 방향으로 적층된 후 소성, 압착 공정 등을 통해 상기 감전보호부(100)를 구성하는 소체(110)와 일체화된다.

이를 통해, 상기 제1 및 제2전극(121, 122) 및 공극(130)이 형성된 방호시트(113)는 감전보호부(100)의 역할을 수행하며, 상기 방호시트(112)의 하부 및 상부에 적층되는 복수 개의 시트(220)는 내부전극(210)이 상기 시트(220)에 의해 일정간격 이격배치되고 서로 일정영역 중첩되도록 배치됨으로써 정전용량을 제공하는 커패시터부(200a,200b,200c)의 역할을 수행하게 된다.

이때, 상기 커패시터부(200a,200b)는 상기 감전보호부(100), 더욱 자세하게는 방호시트(112)를 기준으로 상부측과 하부측에 서로 대칭적으로 구비될 수도 있고(도 12a 참조) 비대칭적으로 구비될 수도 있다(도 12d 참조).

더불어, 상기 커패시터부는 상기 방호시트(112)의 하부측에만 적층될 수도 있고(도 12c 참조), 상기 방호시트(112)의 상부측에만 적층될 수도 있다(도 12b 참조).

또한, 본 발명에 따른 감전방지소자(1)는 도 12e에 도시된 바와 같이 감전보호부(100) 및 커패시터부(200a,200b,200c)가 복수 개로 구비되고 복수 개의 감전보호부(100)가 커패시터부(200a,200b,200c)의 사이에 각각 배치되는 형태로 구비될 수도 있다.

도 12a 내지 12e의 감전보호부(100)에 구비되는 공극(130)은 복수 개로 구비될 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 : 감전보호부 110 : 소체
121 : 제1전극 122 : 제2전극
130 : 공극 141 : 제1외부전극
142 : 제2외부전극 150 : 방전물질층
160 : 공극재

Claims (16)

1. 복수 개의 시트층과, 상기 복수 개의 시트층 사이에 구비되는 방호시트를 포함하는 소체;
   상기 방호시트의 일면에 평행하게 이격배치되고 적어도 일부의 길이가 서로 겹쳐지도록 배치되는 한 쌍의 내부전극; 및
   상기 한 쌍의 내부전극이 서로 겹쳐지는 영역에 상기 방호시트를 관통하도록 형성되는 공극; 을 포함하고,
   상기 한 쌍의 내부전극은 서로 대면하는 측단으로부터 하방으로 연장되는 한 쌍의 연장전극을 포함하고, 상기 한 쌍의 연장전극은 상기 공극의 내벽에 서로 대면하도록 배치되는 감전보호부.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공극은 상기 한 쌍의 내부전극이 서로 겹쳐지는 영역에 복수 개로 구비되는 감전보호부.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 서로 이웃하는 공극은 적어도 20㎛이상 이격되는 감전보호부.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공극은 상기 방호시트의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 감전보호부.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 공극은 상기 방호시트의 두께 및 내부전극의 두께를 합한 크기와 동일한 크기의 높이를 갖는 제1부분과, 상기 제1부분의 상부단으로부터 상방으로 일정높이 연장되는 제2부분을 포함하고,
   상기 제2부분은 상기 내부전극의 상부면 상으로 연장되는 감전보호부.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 공극은 상기 제1부분의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분을 포함하고,
   상기 제3부분은 상기 방호시트의 하부면 상으로 연장되는 감전보호부.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 연장전극 사이의 간격은 10~100㎛ 범위의 거리를 갖는 감전보호부.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 공극은 비전도성을 갖는 공극재가 충진되는 감전보호부.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 공극재는 Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하거나, Ba,Ti,Sr,Zn 중 선택된 1종 이상의 성분을 포함하는 산화물로 이루어지고, 상기 방호시트를 구성하는 재질과 상이한 특성을 갖도록 구비되는 감전보호부.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공극의 상부측과 하부측 중 적어도 일측에는 소정의 두께를 갖는 방전물질이 상기 한 쌍의 내부전극을 연결하도록 구비되는 감전보호부.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 방전물질은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어지거나 반도체 물질로 이루어지는 감전보호부.
12. 제 10 항에 있어서,
    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 이루어지는 감전보호부.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부전극은 Ag,Pt,Pd,Au,Cu,Ni,W,Mo 중 선택된 어느 하나 이상의 성분을 포함하는 감전보호부.
14. 정전기 및 과전압을 방호하고 누설전류를 차단하는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 감전보호부; 및
    상기 감전보호부의 상부 또는 하부 중 적어도 일측에 적층되어 정전용량을 제공하는 커패시터부;를 포함하는 감전보호소자.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 커패시터부는 일면에 적어도 하나의 내부전극을 갖는 시트가 적어도 한 층 이상 적층되어 구성되는 감전보호소자.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 커패시터부는 상기 감전보호부의 상부에 적층되는 제1커패시터부 및 상기 감전보호부의 하부에 적층되는 제2커패시터부를 포함하고,
    상기 제1커패시터부 및 제2커패시터부는 상기 감전보호부를 중심으로 대칭적으로 구비되거나 비대칭적으로 구비되는 감전보호소자.

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