KR20170058743A

KR20170058743A - 휴대형 게임 장치

Info

Publication number: KR20170058743A
Application number: KR1020150162737A
Authority: KR
Inventors: 임병국; 최윤석; 황윤호; 최재우; 박규환
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-05-29

Abstract

휴대형 게임 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 게임 장치는 도전성 재질로 이루어지고, 내부공간이 형성되며, 일면에 영상이 출력되는 디스플레이부가 형성된 몸체 부재; 상기 몸체 부재의 일측에 형성되어 적어도 하나의 버튼을 포함하는 조작 유닛; 상기 몸체 부재의 내부공간에 위치되며, 사용자에 의하여 상기 조작 유닛에 입력된 명령을 전기 신호로 변환하는 제어부를 포함하는 회로기판; 및 상기 몸체 부재와 상기 회로기판을 연결하는 감전보호소자;를 포함한다. 이에 의하면, 사용자가 충전중인 휴대형 게임 장치를 파지하려고 하는 경우, 감전보호소자는 몸체 부재를 통하여 누설전류가 전달되는 것을 차단하여 누설전류에 의해 사용자가 감전되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 휴대형 게임 장치와 사용자 사이에서 발생된 정전기발생시, 감전보호소자가 정전기를 차단하여 회로기판이 정전기에 의해 파손되는 것을 방지함과 아울러 전기적 특성을 향상시키며, 스파크 발생을 억제시킬 수 있다.

Description

휴대형 게임 장치{portable game apparatus}

본 발명은 휴대형 게임 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 휴대형 게임 장치에 관한 것이다.

최근에는 휴대형 게임 장치가 보급되어 사용자는 장소를 가리지 않고 게임을 즐길 수 있게 되었다. 이러한 휴대형 게임 장치는 내부에 다양한 부품소자들이 밀집 배치될 수 있다. 그리고, 휴대형 게임 장치는 외관을 미려하게 하거나 전술한 부품들을 보호하기 위하여 금속 재질의 하우징이 적용될 수 있다.

한편, 사용자는 휴대형 게임 장치를 충전하여 반복적으로 사용할 수 있다. 휴대형 게임 장치의 충전 과정에서 누설전류가 발생되거나, 외부에서 정전기가 발생되는 경우, 사용자가 감전되거나 부품소자들이 파손되는 것을 방지하기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.

한국공개특허 제2014-0142756호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자가 보호될 수 있는 휴대형 게임 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정전기로부터 부품소자들이 보호될 수 있는 휴대형 게임 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 도전성 재질로 이루어지고, 내부공간이 형성되며, 일면에 영상이 출력되는 디스플레이부가 형성된 몸체 부재; 상기 몸체 부재의 일측에 형성되어 적어도 하나의 버튼을 포함하는 조작 유닛; 상기 몸체 부재의 내부공간에 위치되며, 사용자에 의하여 상기 조작 유닛에 입력된 명령을 전기 신호로 변환하는 제어부를 포함하는 회로기판; 및 상기 몸체 부재와 상기 회로기판을 연결하는 감전보호소자;를 제공한다.

상기 감전보호소자는 외부로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있도록 하기의 식을 만족한다.

Vbr > Vin

여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압이고, Vin은 외부전원의 정격전압이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 몸체 부재의 일측에 형성되어 전원이 공급되는 충전 플러그가 결합되는 충전 포트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감전보호소자는 상기 몸체 부재와 상기 회로 기판 사이에 개재될 수 있다.

또한, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 및 상기 소체의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극, 및 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전보호부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감전보호소자는, 상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 내부전극은 동일 시트층상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 공극은 폭이 상기 한 쌍의 내부전극 사이의 간격보다 크거나 같고, 높이가 상기 한 쌍의 내부전극의 두께보다 크거나 같을 수 있다.

또한, 상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비될 수 있다.

또한, 상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 감전보호소자는, 제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 적층된 적어도 3개의 바리스터 물질층, 상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극, 및 상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L2)으로 이격된 복수의 제2내부전극을 포함하는 감전보호부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 항복전압(Vbr)은 서로 인접한 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 총합일 수 있다.

한편, 상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 복수의 제1내부전극에서 서로 인접한 두 개의 제1내부전극들의 이격 간격과 상기 복수의 제2내부전극에서 서로 인접한 두 개의 제2내부전극들의 이격 간격은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리보다 클 수 있다.

한편, 상기 감전보호소자는 하기의 식을 충족할 수 있다.

Vcp > Vbr

여기서, Vcp는 커패시터층의 절연파괴 전압이다.

본 발명에 의하면, 휴대형 게임 장치는 몸체 부재와 회로기판 사이에 배치된 감전보호소자를 포함한다. 따라서, 사용자가 충전중인 휴대형 게임 장치를 파지하려고 하는 경우, 감전보호소자는 몸체 부재를 통하여 누설전류가 전달되는 것을 차단하여 누설전류에 의해 사용자가 감전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 휴대형 게임 장치와 사용자 사이에서 발생된 정전기발생시, 감전보호소자가 정전기에 의해 회로기판이 파손되는 것을 방지함과 아울러 전기적 특성을 향상시키며, 스파크 발생을 억제시킬 수 있다. 그러므로, 사용자가 휴대형 게임 장치를 안전하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 게임 장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 휴대형 게임 장치에서 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 취한 단면도,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 게임 장치에 포함된 감전보호소자를 도시한 도면,
도 4은 도 3의 감전보호소자를 도시한 분해 사시도,
도 5는 도 3의 감전보호소자에서 Ⅳ-Ⅳ'라인을 따라 취한 단면도,
도 6는 제1변형예에 따른 감전보호소자를 도시한 도면,
도 7은 제2변형예에 따른 감전보호소자를 도시한 도면,
도 8은 제3변형예에 따른 감전보호소자를 도시한 도면,
도 9은 도 8의 감전보호소자를 도시한 분해 사시도,
도 10는 도 8의 감전보호소자에서 Ⅸ-Ⅸ'라인을 따라 취한 단면도,
도 11은 제4변형예에 따른 감전보호소자를 도시한 도면,
도 12은 제5변형예에 따른 감전보호소자를 도시한 도면,
도 13는 누설전류에 대한 감전보호소자의 동작을 설명하기 위한 등가회로도,
도 14은 정전기(ESD)에 대한 감전보호소자의 동작을 설명하기 위한 등가회로도,
도 15는 통신 신호에 대한 감전보호소자의 동작을 설명하기 위한 등가회로도,
도 16는 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프, 그리고,
도 17은 도 16에서 통과 주파수 대역의 확대도이다.

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 일실시예에 따른 휴대형 게임 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 몸체 부재(110), 조작 유닛(112), 회로기판(130) 및 감전보호소자(120)를 포함할 수 있다.

몸체 부재(110)는 도전성 재질로 이루어진다. 상기 몸체 부재(110)의 소재는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 몸체 부재(110)의 소재는 알루미늄 또는 마그네슘일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 몸체 부재(110)의 소재가 도전성 플라스틱인 것도 가능할 수 있다. 이러한 몸체 부재(110)에는 내부공간(112)이 형성될 수 있다.

한편, 몸체 부재(110)는 디스플레이부(111)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(111)는 몸체 부재(110)의 일면에 형성될 수 있다. 디스플레이부(111)는 영상을 출력한다. 디스플레이부(111)는 일측에 형성된 연결부(111a)에 의해 회로기판(130)에 연결될 수 있다. 이러한 연결부(111a)는 일례로 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 회로기판(130)이 영상신호를 생성하면, 영상신호는 연결부(111a)를 따라 디스플레이부(111)에 전달될 수 있다.

조작 유닛(112)은 상기 몸체 부재(110)의 일측에 형성될 수 있다. 조작 유닛(112)은 적어도 하나의 버튼(112a, 112b)을 포함할 수 있다. 사용자는 조작 유닛 (112)을 사용하여 휴대형 게임 장치(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 복수의 버튼(112a, 112b)중에서 선택 버튼(112b)을 눌러서 게임 화면 상의 특정 이벤트를 선택할 수 있다. 또한, 사용자가 복수의 버튼(112a, 112b)중에서 방향 버튼(112a)을 눌러서 게임 화면 상의 케릭터의 위치를 변경할 수도 있다.

회로기판(130)은 상기 몸체 부재(110)의 내부공간(112)에 위치된다. 회로기판(130)은 제어부(131)를 포함할 수 있다. 제어부(131)는 사용자에 의하여 상기 조작 유닛(112)에 입력된 명령을 전기 신호로 변환한다. 이러한 제어부(131)는 휴대형 게임 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 것일 수 있다. 제어부(131)는 일례로 마이크로프로세서(microprocessor)일 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 휴대형 게임 장치(100)의 구조를 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 휴대형 게임 장치(100)는 전원부(미도시)를 포함할 수 있다.

전원부(미도시)는 상기 몸체 부재(110) 내부에 위치될 수 있다. 전원부(미도시)는 회로기판(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전원부(미도시)는 상기 렌즈 유닛(140) 및 상기 회로기판(130)으로 전원을 공급할 수 있다.

이러한 전원부(미도시)는 일례로 이차전지일 수 있다. 이차전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부로부터 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 변환하여 전기를 저장할 수 있는 전지이다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 휴대형 게임 장치(100)는 충전 포트(101)를 포함할 수 있다.

충전 포트(101)는 몸체 부재(110)의 일측에 형성될 수 있다. 충전 포트(101)는 회로기판(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전원이 공급되는 충전용 플러그(10)가 충전 포트(101)에 결합될 수 있다. 충전용 플러그(10)로부터 공급된 전원이 충전 포트(101)를 지나서 전원부(미도시)에 공급될 수 있다.

감전보호소자(120)는 상기 몸체 부재(110)와 상기 회로기판(130)을 연결한다. 이러한 감전보호소자(120)는 몸체 부재(110)와 회로기판(130)을 직렬로 연결할 수 있다. 즉, 상기 감전보호소자(120)는 상기 몸체 부재(110)와 상기 회로기판(130) 사이에 개재될 수 있다. 이와 다르게, 감전보호소자(120)는 충전 포트(101)와 회로기판(130)을 연결하는 것도 가능할 수 있다.

몸체 부재(110)가 인체와 접촉되는 경우, 몸체 부재(110)는 도전성 재질로 이루어져 있으므로, 몸체 부재(110)와 인체가 통전될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 휴대형 게임 장치(100)는 몸체 부재(110)와 회로기판(130) 사이에 배치된 감전보호소자(120)를 포함한다. 따라서, 사용자가 충전중인 휴대형 게임 장치(100)를 파지하려고 하는 경우, 감전보호소자(120)는 몸체 부재(110)를 통하여 누설전류가 전달되는 것을 차단하여 누설전류에 의해 사용자가 감전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 휴대형 게임 장치(100)와 사용자 사이에서 정전기발생시, 감전보호소자(120)가 정전기에 의해 회로기판(130)이 파손되는 것을 방지함과 아울러 전기적 특성을 향상시키며, 스파크 발생을 억제시킬 수 있다. 그러므로, 사용자가 휴대형 게임 장치(100)를 안전하게 사용할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 상기 감전보호소자(120)가 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로기판(130)의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있도록 하기의 수학식1을 만족할 수 있다.

여기서, Vbr은 상기 감전보호소자(120)의 항복전압이고, Vin은 상기 휴대형게임 장치(100)의 외부전원의 정격전압이다.

이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 100V, 110V, 120V, 220V 및 240V 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

상기와 같이 감전보호소자(120)가 수학식1을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가짐으로써, 상기 회로기판(130)의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하며, 상기 몸체 부재(110)부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키고, 상기 몸체 부재(110)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(120)의 구조는 일례로 소체(120a), 감전보호부(125), 및 복수의 커패시터층(124a, 124b)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 감전보호부(125)는 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 및 공극(128)을 포함하고, 상기 커패시터층(124a, 124b)은 복수의 커패시터전극(126a, 126b)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 소체(120a)는 상기 감전보호소자(120) 및 상기 커패시터층(124a, 124b)을 구성할 수 있도록 일면의 적어도 일부에 전극(125a, 125b, 126a, 126b)이 구비된 복수의 시트층(120a-1~120b-11)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 복수의 전극들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 또는 경화 공정을 통해 일체로 형성될 수 있다.

이러한 소체(120a)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연체는 세라믹재료, 저온 소결 세라믹(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramic), 고온 소결 세라믹(HTCC: High Temperature Co-fired Ceramic) 및 자성재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 세라믹재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

이와 같은 소체(120a)를 이루는 복수의 시트층(120a-1~120a-11) 각각은 상기 감전보호부(125)를 이루는 상기 내부전극(125a, 125b) 및 상기 커패시터층(124a, 124b)을 이루는 상기 커패시터전극(126a, 126b) 중 어느 하나의 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상측의 시트층(120a-1, 120a-4~120a-7)은 상기 내부전극(125a, 125b) 및 상기 커패시터전극(126a, 126b)이 해당 시트층의 하면에 형성되고, 하측의 시트층(120a-2, 120a-3, 120a-8~120a-11)은 상기 내부전극(125a, 125b) 및 상기 커패시터전극(126a, 126b)이 해당 시트층의 상면에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 감전보호소자(120)는 상기 감전보호부(125)와 상기 커패시터층(124a, 124b)이 전기적으로 병렬되도록, 상기 감전보호부(125)와 상기 커패시터층(124a, 124b) 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 상기 외부전극(121, 123)을 더 포함할 수 있다. 이러한 외부전극(121, 123)은 소체(120a)의 양측에 구비될 수 있다.

이때, 상기 감전보호소자(120)가 상기 몸체 부재(110)와 전기적으로 직렬 연결되도록 하기 위해, 상기 외부전극(121)은 상기 회로기판(130) 상에서 상기 몸체 부재(110)와 직접 연결될 수 있다.

상기 내부전극(125a, 125b)은 소체(120a)의 내부에서 일정 간격 이격되어 형성된다. 이러한 내부전극(125a, 125b)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 상기 외부전극(121, 123)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

이때, 상기 서로 대향하는 한 쌍의 내부전극(125a, 125b)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 내부전극(125a)과 상기 내부전극(125b)은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고, 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 내부전극(125a, 125b)은 소체(120a)의 구성시 내부전극들의 일부가 서로 대향하여 중첩되도록 배치되면 특정 패턴에 한정되지 않는다.

여기서, 이러한 내부전극(125a, 125b) 사이의 간격 및 서로 대향하는 면적 또는 서로 중첩되는 길이는 상기 감전보호소자(120)의 항복전압(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 상기 내부전극(125a, 125b) 사이의 간격은 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다.

상기 공극(128)은 예를 들면, 공극형성부재(127)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 공극형성부재(127) 각각은 소체(120a) 내에서 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 사이에 삽입될 수 있다. 즉, 이러한 공극형성부재(127)는 상기 감전보호부(125) 내의 시트층(120a-2)에서 구비되며, 상기 내부전극(125a, 125b)과 맞닿을 수 있도록 시트층(120a-2)의 상측 및 하측으로 노출될 수 있다.

이때, 상기 공극형성부재(127)는 그 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(127a, 127b, 127c)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방전물질층(127a, 127b, 127c)을 구성하는 방전물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.

이를 위해, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다.

일례로, 상기 내부전극(125a, 125b)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 비직선 저항특성 및 방전특성이 있다.

또한, SiC와 ZnO는 각각 별도로 사용시 둘 다 전도성이 있으나, 서로 혼합 후 소성 진행하면 SiC 입자 표면에 ZnO가 결합됨으로써 전도성이 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 상기 감전보호 장치(100)를 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 내부전극(125a, 125b)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다

이때, 상기 공극형성부재(127)의 내벽에 도포되는 상기 방전물질층은 공극형성부재(127)의 내벽을 따라 도포되는 제1부분(127a)과 상기 제1부분(127a)의 상단으로부터 상기 내부전극(125a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제2부분(127b) 및 상기 제1부분(127a)의 하단으로부터 상기 내부전극(125c)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제3부분(127c)을 포함할 수 있다.

이를 통해, 상기 방전물질층(127a, 127b, 127c)은 상기 공극형성부재(127)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극형성부재(127)의 상부단과 하부단으로부터 상기 제2부분(127b) 및 제3부분(127c)이 각각 연장되도록 형성됨으로써 상기 내부전극(125a) 및 내부전극(125c)과의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 한다.

이는, 과전압에 의하여 상기 방전물질층(127a, 127b, 127c)을 구성하는 성분의 일부가 정전기 스파크에 의해 기화되어 방전물질층(127a, 127b, 127c)의 일부가 손상되더라도 정전기에 대한 내성을 강화시켜 상기 방전물질층(127a, 127b, 127c)이 제 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 전술한 상기 감전보호소자(120)는 하기의 수학식2를 충족할 수 있다.

여기서, Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압일 수 있다. 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압은 상기 커패시터층(124a, 124b)이 복수의 층으로 이루어지는 동시에 각각이 전기적으로 병렬 연결되기 때문에, 커패시터전극(126a, 126b)에 의해 형성되는 각각의 커패시터 양단의 절연파괴 전압과 동일할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 제1변형예에 따른 감전보호소자(220)는 전술한 감전보호소자(120, 도 3 참조)와 다르게, 공극형성부재(127)에 의해 상기 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 사이에 공극(128)이 형성될 수 있다. 이러한 공극(128)에 의해 외부로부터 유입된 정전기는 상기 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 사이에서 방전될 수 있다. 이때, 상기 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 사이의 전기적 저항이 낮아지고, 감전보호용 커넥터(200) 양단의 전압차를 일정 값 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 감전보호소자(120)는 내부의 절연파괴 없이 정전기를 통과시킬 수 있다.

한편, 공극형성부재(127)는 상기 한 쌍의 내부전극(125a, 125b) 사이에서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이와 같이, 한 쌍의 내부전극 사이에 배치되는 상기 공극형성부재(127)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 높일 수 있다.

상기 커패시터층(124a, 124b)은 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키기 위한 것으로 적어도 하나의 커패시터층일 수 있다. 이러한 커패시터층(124a, 124b)은 상기 외부전극(121, 123)을 통하여 상기 감전보호부(125)와 전기적으로 병렬로 연결될 수 있고, 예를 들면, 상기 감전보호부(125)의 상부 및 하부 중 적어도 하나, 또는 상부 및 하부 모두에 형성될 수 있으며, 복수의 커패시터전극(126a, 126b)을 구비할 수 있다.

이러한 커패시터층(124a, 124b)은 상기 감전보호소자(120)의 추가 커패시턴스를 제공하여 RF 수신감도를 향상시키기 위한 것이다.

이와 같은 커패시터층(124a, 124b)에 의해, 정전기에 대하여 내부 회로를 보호하기 위한 써프레서, 바리스터 또는 제너 다이오드와 함께 RF 수신감도를 높이기 위한 별도의 부품을 같이 사용하던 종래와는 달리, 하나의 감전보호소자를 통해 정전기에 대한 보호는 물론 RF 수신감도를 높일 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 감전보호부(125)와 상기 커패시터층(124a, 124b) 사이의 간격은 상기 내부전극(125a, 125b) 사이의 간격 또는 상기 커패시터전극(126a, 126b) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부전극(125a, 125b)을 따라 흐르는 정전기 또는 누설전류가 인접한 상기 커패시터전극(126a, 126b)으로 누설되지 않도록 상기 커패시터층(124a, 124b)에서 상기 감전보호부(125)에 가장 인접한 상기 커패시터전극(126a, 126b)과, 상기 내부전극(125a, 125b) 사이의 거리를 충분히 확보하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 감전보호부(125), 및 상부 및 하부 커패시터층(124a, 124b)이 형성된 시트층은 동일 재료로 이루어질 수 있지만, 선택적으로 서로 상이한 이종물질로 이루어질 수 있다.

더욱이, 상기 커패시터층(124a, 124b)을 구성하는 복수의 시트층(120a-4~120a-11) 중 적어도 하나의 시트층은 제1세라믹재료를 사용하고, 나머지 시트층은 제2세라믹재료를 사용할 수 있다.

이때, 제1세라믹재료 및 제2세라믹재료는 이종의 세라믹재료일 수 있다. 여기서, '이종'의 의미는 화학식이 서로 상이하거나 화학식이 서로 동일하더라도 물성이 서로 상의함을 의미한다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제2변형예에 따른 감전보호소자(320)는 전술한 감전보호소자(220, 도 6 참조)와 다르게, 상기 동일 시트층 상에 내부전극(125a', 125b')이 서로 이격 배치되며, 상기 내부전극 사이에 형성되는 공극(129')에 관통홀의 형태로 구성될 수 있다.

즉, 상기 관통홀은 동일 시트층상에 서로 평행하게 배열되는 한 쌍의 내부전극(125a', 125b') 사이에 배치되며 공기가 채워질 수 있도록 중공형으로 구비될 수 있다.

이때, 상기 감전보호소자(120)는 공극의 측벽에 방전물질층을 구비할 수 있다. 이러한 방전물질층은 시트층(120a-2)에 형성된 관통홀의 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포될 수 있다. 또한, 상기 감전보호소자(120)는 상기 시트층(120a-2)에 형성되는 관통홀에 방전물질로 이루어진 충진재가 배치될 수 있다.

한편, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 제3변형예에 따른 감전보호소자(420)는 전술한 감전보호소자(120, 도 3 참조)와 다르게, 커패시터층(224a, 224b)이 제거된 구조일 수 있다. 즉, 제3변형예에 따른 감전보호소자는 커패시터층(224a, 224b)은 포함하지 않으며, 감전보호부(125)를 포함할 수 있다. 감전보호부(125)는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이 제4변형예에 따른 감전보호소자(520)의 구조는 일례로 상기 감전보호소자(520)는 감전보호부(525), 및 상기 커패시터층(524a, 524b)을 포함한다. 여기서, 상기 감전보호부(525)는 바리스터 물질층(520a-1, 520a-2), 및 내부전극(525a, 525b)을 포함하고, 상기 커패시터층(524a, 524b)은 복수의 커패시터전극(526a, 526b)을 포함할 수 있다.

이와 같은 감전보호소자(520)는 복수의 시트층(520a-1~520a-11)으로 이루어지며, 복수의 시트층(520a-1~520a-11) 각각은 상기 감전보호부(525)를 이루는 상기 내부전극(525a, 525b) 및 상기 커패시터층(524a, 524b)을 이루는 상기 커패시터전극(526a, 526b) 중 어느 하나의 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 중간 시트층(520a-1~520a-2)은 상기 내부전극(525a, 525b)이 해당 시트층의 상면에 형성되며, 상측의 시트층(220a-4~220a-7)은 상기 커패시터전극(526a, 526b)이 해당 시트층의 상면에 형성되고, 하측의 시트층(220a-8~220a-11)은 상기 커패시터전극(526a, 526b)이 해당 시트층의 상면에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 감전보호소자(520)는 상기 감전보호부(525)와 상기 커패시터층(524a, 524b)이 전기적으로 병렬되도록, 상기 감전보호부(525)와 상기 커패시터층(524a, 524b) 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 상기 외부전극(521, 523)을 더 포함할 수 있다. 이러한 외부전극(521, 523)은 복수의 시트층(520a-1~520a-11)의 양측에 구비될 수 있다.

이때, 상기 바리스터 물질층은 제1바리스터 물질층(520a-1) 및 제2바리스터 물질층(520a-2)이 교대로 적어도 3개의 층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1바리스터 물질층(520a-1) 및 상기 제2바리스터 물질층(520a-2)은 ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 바리스터 물질층은 바리스터 물질의 입경이 항복전압(Vbr)을 만족할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.

상기 내부전극(525a, 525b)은 제1바리스터 물질층(520a-1) 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극(525a) 및 제2바리스터 물질층(520a-2) 상에 일정 간격(L2)으로 이격된 복수의 제2내부전극(525b)을 포함할 수 있다.

여기서, 감전보호소자(520)의 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극(525a)과 제2내부전극(525b) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 합일 수 있다. 즉, 감전보호소자(520)의 항복전압(Vbr)은 제1내부전극(525a)과 제2내부전극(525b) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압, 및 전기적으로 직렬 형성되는 제1내부전극(525a)과 제2내부전극(525b)의 개수에 따라 결정될 수 있다.

이때, 상기 제1내부전극(525a) 및 상기 제2내부전극(525b) 각각은 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1내부전극(525a) 및 상기 제2내부전극(525b) 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 교차 배치되거나, 서로 중첩되지 않도록 서로의 사이에 교차 배치될 수 있다.

여기서, 제1내부전극(525a) 및 제2내부전극(525b)은 그 사이에 형성되는 단위 항복전압에 따라 감전보호소자(520)의 항복전압(Vbr)을 만족하기 위한 개수가 결정될 수 있다. 즉, 도 33에서는 제1내부전극(525a) 및 제2내부전극(525b)에 의해 형성된 단위 소자는 4개인 경우로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 단위 항복전압의 크기에 따라 복수개로 형성될 수 있다.

이때, 감전보호부(525)는 제1내부전극(525a) 및 제2내부전극(525b)에 의해 형성되는 단위 소자가 병렬로 복수 개로 구비될 수 있다. 즉, 감전보호부(525)는 제1내부전극(525a)이 형성된 제1바리스터 물질층(520a-1)과 제2내부전극(525b)이 형성된 제2바리스터 물질층(520a-2)이 교대로 적층되는 형태일 수 있다.

한편, 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극은 정전기 또는 누설전류가 내부전극(525a, 525b)의 인접한 위치로 누설되지 않고, 내부전극(525a, 525b) 사이에서 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 상기 복수의 제1내부전극(525a)에서 서로 인접한 두 개의 제1내부전극(525a)들의 이격 간격(L1)과 상기 복수의 제2내부전극(525b)에서 서로 인접한 두 개의 제2내부전극(525b)들의 이격 간격(L2)은 상기 제1내부전극(525a)과 상기 제2내부전극(525b) 사이의 최단 거리(d1)보다 클 수 있다.

또한, 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극은 정전기 또는 누설전류가 내부전극(525a, 525b)의 인접한 커패시터 전극(526a, 526b)으로 누설되지 않고, 내부전극(525a, 525b) 사이에서 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감전보호부(525)와 상기 커패시터층(524a, 524b) 사이의 간격은 상기 내부전극(525a, 525b) 사이의 간격 또는 상기 커패시터전극(526a, 526b) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부전극(525a, 525b)을 따라 흐르는 정전기 또는 누설전류가 인접한 상기 커패시터전극(526a, 526b)으로 누설되지 않도록 상기 커패시터층(524a, 524b)에서 상기 감전보호부(525)에 가장 인접한 상기 커패시터전극(526a, 526b)과, 상기 내부전극(525a, 525b) 사이의 거리를 충분히 확보하는 것이 바람직하다.

상기 커패시터층(524a, 524b)은 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층일 수 있다. 이러한 커패시터층(524a, 524b)은 감전보호부와 전기적으로 병렬로 연결될 수 있고, 예를 들면, 감전보호부의 상부 또는 하부에 형성될 수 있으며, 커패시터 전극(526a, 526b)을 구비할 수 있다.

여기서, 커패시터층(524a, 524b)을 형성하는 복수의 시트층(520a-3~520a-11)은 유전율을 갖는 절연체, 예를 들면, 세라믹재료로 이루어질 수 있다. 이때, 세라믹재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 한편, 상부 커패시터층(524a)과 하부 커패시터층(524b)은 동일 재료로 이루어질 수 있지만, 선택적으로 서로 상이한 이종물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 제5변형예에 따른 감전보호소자(620)는 전술한 커패시터층(524a, 524b, 도 11 참조)이 제거된 구조일 수 있다. 즉, 제5변형예에 따른 감전보호소자는 커패시터층(524a, 524b, 도 11 참조)은 포함하지 않으며, 감전보호부(525)를 포함할 수 있다. 감전보호부(525)는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나 감전보호소자는 복수개의 감전보호부(525)를 포함하는 것도 가능할 수 있다. 이때, 복수개의 감전보호부(525)는 상하방향으로 적층될 수 있다.

한편, 상기와 같은 구조로 이루어진 감전보호소자(120, 도 1 참조)가 외부전원에 의한 누설전류, 몸체 부재(110, 도 1 참조)로부터 유입되는 정전기 및 통신 신호에 따라 상이한 기능을 갖는다는 것은 도 13 내지 도 17을 참조하여 확인할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 회로기판(130)에 형성된 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 몸체 부재(110)로 유입되는 경우, 상기 감전보호소자(120)는 그 항복전압(또는 트리거전압)(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다.

즉, 감전보호소자(120)는 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같이 인체에 접촉될 가능성이 높은 몸체 부재(110)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.

이때, 상기 커패시터층은 누설전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 누설 전류가 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설전류를 차단할 수 있다.

결과적으로, 상기 감전보호소자(120)는 회로기판(130)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.

또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 몸체 부재(110)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 상기 감전보호소자(120)는 써프레서와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 상기 감전보호소자(120)는 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다.

결과적으로, 상기 감전보호소자(120)는 몸체 부재(110)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.

이때, 상기 커패시터층은 총 절연파괴 전압(Vcp)이 감전보호층의 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에, 정전기는 커패시터층으로 유입되지 않고, 감전보호층로만 통과될 수 있다.

여기서, 회로기판(130)은 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자(미도시)를 구비할 수 있다. 결과적으로, 상기 감전보호소자(120)는 몸체 부재(110)로부터 유입되는 정전기에 의해 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시켜, 후단의 내부 회로를 보호할 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 몸체 부재(110)를 통하여 통신 신호가 유입되는 경우, 상기 감전보호소자(120)는 커패시터로서 기능한다. 즉, 감전보호층이 오픈 상태로 유지되어 있으므로, 감전보호소자(120)는 몸체 부재(110)와 회로기판(130)을 차단하지만, 내부의 커패시터층이 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다.

이와 같이, 감전보호소자(120)의 커패시터층은 통신 신호의 유입 경로를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 커패시터층의 커패시턴스는 주요 무선 통신 대역의 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역을 시뮬레이션한 결과에 따르면, 5㎊ 이상의 커패시턴스에 대하여 모바일 무선 통신 주파수 대역(700㎒ 내지 2.6㎓)에서 실질적으로 거의 손실 없이 전달되어 전기적으로 쇼트 현상을 나타낸다.

그러나, 도 17에 도시된 바와 같이, 미세한 영향을 살펴보면, 대략 30㎊ 이상의 커패시턴스에서 통신시 수신감도의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있고, 따라서, 상기 커패시터층의 커패시턴스는 모바일 무선 통신 주파수 대역에서는 30㎊ 이상의 높은 커패시턴스를 이용하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 상기 감전보호소자(520, 도 11 참조)는 상기 커패시터층의 높은 커패시턴스에 의해 몸체 부재(110, 도 1 참조)로부터 유입되는 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 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: 휴대형 게임 장치
110: 몸체 부재 111: 디스플레이부
112: 조작 유닛 112a, 112b: 버튼
120, 220, 320, 420, 520, 620: 감전보호소자
120a: 소체 21, 123: 외부전극
124a, 124b: 커패시터층 125: 감전보호부
125a, 125b: 내부전극 127a, 127b, 127c: 방전물질층
128: 공극 130: 회로기판
131: 제어부

Claims

도전성 재질로 이루어지고, 내부공간이 형성되며, 일면에 영상이 출력되는 디스플레이부가 형성된 몸체 부재;
상기 몸체 부재의 일측에 형성되어 적어도 하나의 버튼을 포함하는 조작 유닛;
상기 몸체 부재의 내부공간에 위치되며, 사용자에 의하여 상기 조작 유닛에 입력된 명령을 전기 신호로 변환하는 제어부를 포함하는 회로기판; 및
상기 몸체 부재와 상기 회로기판을 연결하는 감전보호소자;를 포함하고,
상기 감전보호소자는 외부로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있도록 하기의 식을 만족하는 휴대형 게임 장치.
Vbr > Vin
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압이고, Vin은 외부전원의 정격전압.
제1항에 있어서,
상기 몸체 부재의 일측에 형성되어 전원이 공급되는 충전 플러그가 결합되는 충전 포트;를 포함하는 휴대형 게임 장치.
제2항에 있어서,
상기 감전보호소자는 상기 몸체 부재와 상기 회로 기판 사이에 개재된 휴대형 게임 장치.
제1항에 있어서,
상기 감전보호소자는,
복수의 시트층이 적층된 소체; 및
상기 소체의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극, 및 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전보호부;를 포함하는 휴대형 게임 장치
제4항에 있어서,
상기 감전보호소자는,
상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층을 포함하는 휴대형 게임 장치.
제4항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극은 동일 시트층상에 배치되는 휴대형 게임 장치.
제4항에 있어서,
상기 공극은 폭이 상기 한 쌍의 내부전극 사이의 간격보다 크거나 같고, 높이가 상기 한 쌍의 내부전극의 두께보다 크거나 같은 휴대형 게임 장치.
제4항에 있어서,
상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비되는 휴대형 게임 장치.
제8에 있어서,
상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어지는 휴대형 게임 장치.
제1항에 있어서,
상기 감전보호소자는,
제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 적층된 적어도 3개의 바리스터 물질층, 상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L1)으로 이격된 복수의 제1내부전극, 및 상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L2)으로 이격된 복수의 제2내부전극을 포함하는 감전보호부를 포함하는 휴대형 게임 장치.
제10항에 있어서,
상기 감전보호소자는,
상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층을 포함하는 휴대형 게임 장치.
제10항에 있어서,
상기 항복전압(Vbr)은 서로 인접한 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 총합인 휴대형 게임 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 서로 중첩되도록 배치되는 휴대형 게임 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 서로 중첩되지 않도록 배치되는 휴대형 게임 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 제1내부전극에서 서로 인접한 두 개의 제1내부전극들의 이격 간격과 상기 복수의 제2내부전극에서 서로 인접한 두 개의 제2내부전극들의 이격 간격은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리보다 큰 휴대형 게임 장치.
제5항 또는 제11항에 있어서,
상기 감전보호소자는 하기의 식을 충족하는 휴대형 게임 장치.
Vcp > Vbr
여기서, Vcp는 커패시터층의 절연파괴 전압.