KR20170060888A - 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 - Google Patents

감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 Download PDF

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KR20170060888A
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임병국
최윤석
황윤호
최재우
박규환
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주식회사 아모텍
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Abstract

감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 감전보호용 컨택터는, 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는 감전보호소자; 및 상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 적어도 일측에 배치되고, 상기 감전보호소자와 전기적으로 직렬 연결되고, 적어도 일부가 상기 전자 장치의 전도체와 전기적으로 접촉하는, 탄성을 갖는 발포체 형상의 도전성 연결부;를 포함한다. 이에 의하면, 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부 회로의 파손을 방지할 수 있는 동시에, 전도체와 회로기판 사이의 박형화를 달성할 수 있고, 접촉의 안정성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치{CIRCUIT PROTECTION CONTACTOR AND MOBILE ELECTRONIC DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원에 의한 누설 전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자 장치는 소형화 및 다기능화에 따라 내부에 다양한 부품 소자들이 밀집 배치된다. 따라서 외부로부터의 충격을 완화시키는 동시에 휴대용 전자 장치 내부로 침투하거나 휴대용 전자 장치로부터 누설되는 전자파를 감소시키기 위해 외장 하우징과 휴대용 전자 장치의 내장 회로기판 사이에 도전성 개스킷을 사용하고 있다.
또한, 휴대용 전자 장치는 다기능화에 따라 기능별로 복수의 안테나를 구비하며 그 중 적어도 일부는 내장형 안테나로서, 휴대용 전자장 치의 외장 하우징에 배치될 수 있다. 따라서, 외장 하우징에 배치된 안테나와 휴대용 전자장 치의 내장 회로기판 사이에 전기적 접촉을 위한 도전성 컨택터가 사용되고 있다.
또한, 휴대용 전자 장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 최근 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다.
결과적으로, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 의해, 외장 하우징과 내장 회로기판 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있고, 특히, 메탈 하우징과 회로기판이 루프를 형성함에 따라, 외부의 노출 면적이 큰 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 통하여 정전기가 내장 회로기판에 유입되어 IC 등의 회로를 파손시킬 수 있다.
한편, 이와 같은 휴대용 전자 장치는 통상적으로 충전기를 사용하여 배터리를 충전한다. 이와 같은 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 다시 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자 장치에 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 누설 전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설 전류는 회로의 접지부를 따라 전파될 수 있다.
이와 같은 누설 전류는 휴대용 전자장 치의 외장 케이스와 같이 인체가 접촉 가능한 전도체에도 전달될 수 있기 때문에, 결과적으로 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우, 사용자가 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 이와 같은 누설 전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 메탈 하우징과 회로기판을 연결하는 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 구비될 필요가 있다.
더욱이, 메탈 하우징이 안테나로 사용되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터는 커패시턴스가 낮으면 신호의 감쇄가 발생하여 RF신호의 전달이 원활하지 못하므로 높은 커패시턴스를 구현할 필요가 있다.
이와 같이, 메탈 케이스와 같은 전도체의 사용에 따라 단순한 전기적인 접촉뿐만 아니라 사용자 또는 휴대용 전자 장치 내의 회로를 보호하기 위한 다양한 기능을 구비한 컨택터가 요구되고 있다.
그라나, 이런 다양한 기능들을 구현하기 위해서는 추가적인 부품 소자들이 필요하며, 따라서, 휴대용 전자장 치의 회로기판에 추가적인 공간이 확보되어야 하기 때문에 소형화에 악영향을 준다.
한편, 추가적인 부품 소자와 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 일체화하는 경우, 전도체와 회로기판 사이의 두께가 제한되는 영역, 즉, 사이드 키와 같이 두께가 얇게 형성될 필요가 있는 반면, 길이의 제한이 상대적으로 자유로운 부분에는 적층 구조에 의해 구현하는 것이 곤란하다.
이때, 일측에만 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 형성하는 경우, 외부에서 가해지는 가압력에 따른 충격이 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터의 일부에만 집중하게 된다. 따라서, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터가 변형되어 회로기판 또는 전도체와의 접촉이 불량하게 되거나, 사용수명이 단축된다.
특히, 도전성 컨택터가 클립 형상인 경우, 전도체와의 접촉이 선 접촉에 의해 이루어지므로 일측 상에 미끄러짐 등이 발생할 가능성이 있기 때문에 접촉의 불량이 발생한다.
따라서, 사용자 또는 내부회로를 보호하기 위한 기능을 구비하면서도, 전도체와 회로기판 사이의 두께에 대한 박형화, 및 인체접촉 가능한 전도체 및 내부회로와의 접촉에 대한 안정성을 달성할 수 있는 컨택터의 개발이 절실한 실정이다.
KR 2007-0109332A (공개특허공보)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 사용자 또는 내부 회로를 보호할 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전도체와 회로기판 사이의 박형화를 달성할 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 가해지는 가압력을 균일하게 분산시켜 접촉의 안정성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는 감전보호소자; 및 상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 적어도 일측에 배치되고, 상기 감전보호소자와 전기적으로 직렬 연결되고, 적어도 일부가 상기 전자 장치의 전도체와 전기적으로 접촉하는, 탄성을 갖는 발포체 형상의 도전성 연결부;를 포함하며, 상기 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는, 감전보호용 컨택터를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 발포체 형상의 도전성 연결부는 한 쌍으로 이루어지고, 상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 대칭되게 배치되며, 각각의 인출 전극을 통하여 상기 감전보호소자에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 상면 및 하면에 한 쌍의 외부 전극을 구비할 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 양 측면에 한 쌍의 외부 전극을 구비할 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 하기 식을 만족하는 항복 전압(Vbr)을 가지고, [식] Vbr > Vin, 여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 감전 보호부 및 적어도 하나의 커패시터층을 포함하고, 상기 감전 보호부는 하기의 식을 만족하는 항복 전압(Vbr)을 가지고, [식] Vbr > Vin, Vcp > Vbr, 여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압, Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연 파괴 전압으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 발포체 타입의 도전성 연결부는, 공기 또는 불활성 기체를 포함하는 다수의 기포를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발포체 타입의 도전성 연결부는, 종이, 합성 수지, 마, 천연 고무, 합성 고무, 석면, 피혁, 동, 납, 연강 및 도전성 페이스트 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 발포체 타입의 도전성 연결부는, 상기 도전성 연결부 내부에 사선 또는 수직 방향으로 형성되는 와이어 및 플레이트 형태의 도전성 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인출 전극은 상기 발포체 형상의 도전성 연결부의 몸체를 관통하여 외부로 연장하는 수평 전극으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발포체 형상의 도전성 연결부 중 어느 하나는, 상기 전도체와의 사이에 절연층이 구비되고, 다른 하나는 상기 회로기판과의 사이에 절연층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 상기 전도체 및 상기 회로기판과 일정 거리로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 발포체 형상의 도전성 연결부 각각은 서로 대향하는 측면에 홈부가 형성되며, 상기 홈부에 인출전극이 구비되고, 상기 기능소자는 상기 홈부에 삽입되어 상기 인출 전극과 연결될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부 전극; 및 상기 내부 전극 사이에 형성된 공극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부 전극은 동일 평면상에서 배치될 수 있다.
또한, 상기 공극은 내벽에 높이 방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전 물질층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 제1 바리스터 물질층 및 제2 바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층; 상기 제1 바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1 내부 전극; 및 상기 제2 바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2 내부 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 항복 전압(Vbr)은 가장 인접한 제1 내부 전극과 제2 내부 전극 사이에 각각 형성되는 항복 전압의 합일 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 내부 전극 및 상기 복수의 제2 내부 전극 각각은 적어도 일부가 중첩되거나 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 내부 전극 간 또는 상기 복수의 제2 내부 전극 간의 이격 간격(L)은 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이의 최단 거리(d1) 및 상기 제1 내부 전극에 이웃하는 다른 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이의 최단 거리(d2)보다 클 수 있다.
또한, 상기 커패시터층은 상기 감전 보호부와 전기적으로 병렬 접속될 수 있다.
또한, 상기 커패시터층과 상기 감전 보호부 사이의 간격은 상기 감전 보호부의 한 쌍의 내부 전극 사이의 간격보다 클 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부 전극, 및 상기 내부 전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전 보호부; 및 상기 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 적층 커패시터층을 포함할 수 있다.
한편 본 발명은, 인체 접촉 가능한 전도체; 회로기판; 및 상기 전도체와 상기 회로기판 사이에 배치되어 전기적으로 직렬 연결되는 감전보호용 컨택터;를 포함하고, 상기 감전보호용 컨택터는, 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는 감전보호소자; 및 상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 적어도 일측에 배치되고, 상기 감전보호소자와 전기적으로 직렬 연결되고, 적어도 일부가 상기 전자 장치의 전도체와 전기적으로 접촉하는, 탄성을 갖는 발포체 형상의 도전성 연결부;를 포함하며, 상기 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는, 휴대용 전자 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전도체는, 상기 전자 장치와 외부 기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 감전보호용 컨택터는 상기 전도체와 상기 회로기판 사이의 두께가 제한되는 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 두께가 제한되는 영역은, 사이드 키를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자 장치에서 전도체와 회로기판을 연결하는 컨택터에 감전보호소자를 구비함으로써, 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부 회로의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자와 컨택터를 일체형으로 구비함으로써, 해당 기능의 구현을 위한 별도의 소자와 그에 따른 소자의 추가적인 공간이 필요 없으므로 휴대용 전자장 치의 소형화를 달성하는 동시에 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자와 도전성 연결부를 수평 방향으로 배치하여 전도체와 회로기판 사이를 직렬 연결함으로써, 전도체와 회로기판 사이의 두께의 제한을 충족하므로, 박형화를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 도전성 연결부를 감전보호소자에 대하여 수평으로 대칭되게 배치함으로써, 외부에서 가해지는 가압력을 균일하게 분산시킬 수 있게 되므로, 접촉의 안정성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도전성 연결부를 포함하는 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자 장치에 적용된 일례의 단면도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자 장치에 설치된 경우, 누설 전류, 정전기(ESD), 및 통신 신호에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적인 등가 회로도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 감전보호용 컨택터에서 커패시턴스에 기반하는 통과 주파수 대역을 시뮬레이션 결과를 나태는 그래프,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 발포체 형상의 도전성 연결부를 포함하는 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자 장치에 적용된 상태의 단면도,
도 8은 도 7의 감전보호용 컨택터에서 발포체 형상의 도전성 연결부의 다른 형태를 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 쌍의 도전성 연결부를 포함하는 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자 장치에 적용된 일례의 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 쌍의 발포체 형상의 도전성 연결부를 포함하는 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자 장치에 적용된 상태의 단면도,
도 11은 도 10의 감전보호용 컨택터에서 한 쌍의 발포체 형상의 도전성 연결부의 다른 형태를 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 발포체 형태의 도전성 연결부 및 감전보호소자를 포함하는 감전보호용 컨택터의 구조를 나타내는 전체 사시도,
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른, 감전보호소자에서 복수의 시트층이 적층되는 관계를 나타내는 분리 사시도,
도 14는 도 7의 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자의 다른 형태를 나타내는 종단면도,
도 15, 17, 18 및 도 19은 도 7의 감전보호소자에 포함되는 감전 보호부의 다른 형태를 나타내는 종단면도,
도 16은 도 15의 감전보호소자에서 내부 전극 및 공극의 일 실시 형태를 나타내는 감전 보호부의 분리 사시도, 그리고
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 감전보호용 컨택터에서 도전성 부재를 포함하는 다양한 형태의 발포체 형상의 도전성 연결부를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터(100)는 도전성 연결부(110) 및 감전보호소자(130)를 포함한다.
이러한 감전보호용 컨택터(100)는 도 1을 참조하면, 휴대용 전자 장치에서, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로기판(14) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 것이다. 이때, 상기 감전보호소자(100)는 상기 전도체(12)와 상기 회로기판(14) 사이의 두께가 제한되는 영역, 예를 들면, 사이드 키 영역에 배치될 수 있다. 특히, 상기 감전보호소자(100)는 상기 전도체(12)와 상기 회로기판(14) 사이의 두께가 얇게 형성될 필요가 있는 반면, 길이의 제한이 상대적으로 자유로운 부분에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 휴대용 전자 장치는 휴대가 가능하고 운반이 용이한 휴대용 전자기기의 형태일 수 있다. 일례로, 상기 휴대용 전자 장치는 스마트폰, 셀룰러폰 등과 같은 휴대 단말기일 수 있으며, 스마트 워치, 디지털 카메라, DMB, 전자책, 넷북, 태블릿 PC, 휴대용 컴퓨터 등일 수 있다. 이러한 전자 장치들은 외부 기기와의 통신을 위한 안테나 구조들을 포함하는 임의의 적절한 전자 컴포넌트들을 구비할 수 있다. 더불어, 와이파이 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
상기 감전보호용 컨택터(100)의 적어도 일부는 전도체(12)를 휴대용 전자 장치에 결합하기 위한 가압력에 따라 눌려지고, 전도체(12)를 휴대용 전자 장치로부터 이탈시키는 경우, 원래의 상태로 복원될 수 있도록 탄성력을 가질 수 있다.
여기서, 상기 전도체(12)는 휴대용 전자 장치의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있고, 상기 휴대용 전자 장치와 외부 기기의 통신을 위한 안테나일 수 있다.
상기 도전성 연결부(110)는 상측이 상기 전도체(12)에 전기적으로 접촉하고, 하측이 상기 회로기판(14)에 절연층(102)을 통하여 결합되며, 상기 감전보호소자(130)와의 연결을 위한 인출 전극(114)을 포함한다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 연결부(110)와 상기 감전보호소자(130)는 수평 방향으로 배치된다.
이와 같이, 상기 도전성 연결부(110)가 상기 감전보호소자(130)와 수평 방향으로 배치되어 직렬 연결됨으로써, 상기 도전성 연결부(110)와 상기 감전보호소자(130)가 적층되지 않으므로, 상기 전도체(12)와 상기 회로기판(14) 사이의 박형화를 달성할 수 있다.
이때, 상기 도전성 연결부(110)는 휴대용 전자 장치의 전도체(12)에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 도전성 연결부(110)는 도 7에 도시된 바와 같이 탄성력(복원력, 또는 탄성 복원력)을 갖는 도전성 물질인 발포체 형상(또는 타입)의 전도체(발포체 형상의 도전성 연결부, 또는 도전성 발포체)로 제공될 수 있다.
이때, 상기 도전성 연결부(110)의 적어도 일부는 전도체(12)의 가압력에 의해 상기 회로기판(14) 측으로 수축될(또는 눌려질) 수 있고, 전도체(12)가 휴대용 전자 장치로부터 분리되는 경우, 그 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 상기 도전성 연결부(110) 및 회로기판(14)에 각각 전기적으로 직렬 연결되며, 일 예로, 도 1을 참조하면, 상기 도전성 연결부(110)와 상기 감전보호소자(130)는 전도체(12)와 회로기판(14) 사이에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 도전성 연결부(110)의 상측은 전도체(12)와 연결될 수 있고, 감전보호소자(130)의 하측은 회로기판(14)와 연결될 수 있다. 여기서, 상기 감전보호소자(130)는 그 상면 및 하면에 한 쌍의 외부 전극(132, 134)이 각각 배치될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 외부 전극(132, 134)는 132-1, 134-1로 표현할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 이하 설명에서, '-'를 가지지 않은 도면 부호는 '-1'의 의미를 포함할 수 있을 것이다.
도전성 연결부(110)의 하측은 절연체(102)를 통하여 회로기판(14)에 연결됨으로써 전기적으로 직접 연결되는 것을 방지한다. 또한, 도전성 연결부(110)의 측면 일부는 인출 전극(114)를 통해서 상기 감전보호소자(130)에 접촉(또는 연결)될 수 있다.
여기서, 상기 인출 전극(114)는 감전보호소자(130)의 상면에 배치된 외부 전극(132)에 연결될 수 있고, 감전보호소자(130)는 하면에 배치된 외부 전극(134)을 통해서 회로기판(14)에 연결될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 메탈 케이스와 같이 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부 회로의 파손을 방지할 수 있는 기능을 갖는 소자일 수 있다. 예를 들면, 상기 감전보호소자(130)는 전자 장치의 상기 회로기판(14)의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단할 수 있고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있으며, 상기 전도체(12)로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이를 위해 상기 감전보호소자(130)는 예를 들면, 감전보호소자, 바리스터(varistor), 써프레서(suppressor), 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 감전보호소자는 다양한 형태의 써프레서 또는 바리스터를 포함할 수 있다. 즉, 상기 감전보호소자는 단독 소자로서 써프레서 또는 바리스터일 수 있다. 선택적으로, 상기 감전보호용 컨택터가 안테나와 같은 전도체와 연결되는 경우와 같이 통신 신호를 통과시키는 기능을 구비해야 할 경우, 상기 감전보호소자(130)는 복합 소자로서 커패시터층을 구비한 써프레서 또는 커패시터층을 구비한 바리스터일 수 있다.
이러한 감전보호소자(130)는 외부 전원의 누설 전류를 차단할 수 있도록 하기의 식을 만족하는 항복 전압(Vbr)을 가질 수 있다:
Vbr > Vin
여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압.
이때, 상기 정격 전압은 국가별 표준 정격 전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 720V, 120V 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 전도체(12)가 안테나 기능을 갖는 경우, 상기 감전보호소자(130)는 커패시터층을 구비한 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
이러한 감전보호소자(130)는 감전 보호부 및 적어도 하나의 커패시터층을 포함하며, 외부 전원의 누설 전류를 차단하고 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키도록 하기의 식을 만족하는 감전 보호부의 항복 전압(Vbr)을 가질 수 있다:
Vbr > Vin, Vcp > Vbr
여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압 전압이고,
Vcp는 상기 커패시터층의 절연 파괴 전압. 여기서, 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압은 상기 커패시터층이 복수의 층으로 이루어지는 동시에 각각이 전기적으로 병렬 연결되기 때문에, 커패시터전극에 의해 형성되는 각각의 커패시터 양단의 절연파괴 전압과 동일할 수 있다.
이러한 감전보호소자(130)는 도 2 내지 도 4를 참조하면, 외부 전원에 의한 누설 전류, 전도체(12)로부터 유입되는 정전기 및 통신 신호에 따라 상이한 기능을 가질 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 회로기판(14)의 실장된 회로부(14'), 예를 들면, 접지를 통하여 외부 전원의 누설 전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 감전보호소자(130)는 그 항복 전압(또는 트리거 전압)(Vbr)이 누설 전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(130)는 의 항복 전압(Vbr)이 휴대용 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지 하여 메탈 케이스 등과 같은 인체 접착 가능한 전도체(12)로 누설 전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 감전보호소자(130) 내에 커패시터층이 구비된 경우, 상기 커패시터층은 누설 전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 누설 전류가 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설 전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 감전보호소자(130)는 회로부(14')의 접지로부터 유입되는 외부 전원에 누설 전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 도 3를 참조하면, 전도체(12)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 감전보호소자(130)는 써프레서나 바리스터와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(130)는 바리스터 형태인 경우, 그 항복 전압(Vbr)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 전기적으로 도통되어 정전기를 통과시킬 수 있다. 또한, 감전보호소자(130)는 써프레서 형태인 경우, 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(130)는 전도체(12)로부터 정전기 유입 시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이때, 감전보호소자(130) 내에 커패시터층이 구비된 경우, 상기 커패시터층은 그 절연 파괴 전압(Vcp)이 감전 보호부의 항복 전압(Vbr)보다 크기 때문에, 정전기는 커패시터층으로 유입되지 않고, 감전 보호부로만 통과될 수 있다.
여기서, 회로부(14')는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호 소자를 구비할 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(130)는 전도체(12)로부터 유입되는 정전기에 의해 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시켜, 후단의 내부 회로를 보호할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 감전보호소자(130)가 커패시터층을 구비하고, 전도체(12)를 통하여 통신 신호가 유입되는 경우, 감전보호소자(130)는 커패시터로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(130)는 감전 보호부가 오픈 상태로 유지되어 전도체(12)와 회로부(14')를 차단하지만, 내부의 커패시터층이 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 감전보호소자(130)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 5 및 도 6를 참조하면, 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역을 시뮬레이션 한 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 6에 도시된 바와 같이, 미세한 영향을 살펴보면, 대략 30㎊ 이상의 커패시턴스에서 통신시 수신 감도의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있고, 따라서, 상기 커패시터층의 커패시턴스는 모바일 무선 통신 주파수 대역에서는 30㎊ 이상의 높은 커패시턴스를 이용하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 감전보호소자(130)는 상기 커패시터층의 높은 커패시턴스에 의해 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발포체 형상의 도전성 연결부(이하, 도전성 발포체) 및 감전보호소자를 포함하는 감전보호용 컨택터의 구현 예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 감전보호용 컨택터(700)는 도전성 연결부(110)로서 도전성 발포체(710) 및 감전보호소자(130)를 포함할 수 있다.
상기 도전성 발포체(710)은 도 7을 참조하면, 전도체(12) 또는 회로기판(14)에 의하여 접촉면의 일부가 가압됨에 따라 가압된 영역의 도전성 발포체(710) 일부가 눌려지고, 전도체(12)가 휴대용 전자 장치로부터 분리되는 경우, 도전성 발포체(710)의 탄성력에 의해 원래의 상태로, 즉, 전도체(12) 및/또는 회로기판(140)에 의하여 가압되기 전의 형태로 복원될 수 있다.
여기서, 도전성 연결부(110)로 제공되는 도전성 발포체(710)는 몸체(711) 및 몸체 내부에 적어도 하나의 형성 부재를 포함할 수 있다.
예를 들면, 발포체(710)의 몸체(711)에는 형성 단계에서 내부에 공기 또는 가스를 포함하는 다수의 기포(712)를 포함할 수 있다. 이 때, 발포체에 포함되는 가스는, 아르곤, 헬륨과 같은 불활성 기체가 이용될 수 있다.
도전성 연결부(110)로 제공되는 발포체(710)의 몸체(711)는, 종이, 합성 수지, 마, 천연 고무, 합성 고무, 석면, 피혁, 내열성 실리콘, 동, 납, 연강 및/또는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 연결부(110)로 제공되는 발포체(710)는 상기 소재들 중 적어도 하나 및 도전성 페이스트를 적어도 일부 포함하여 열 압착하여 제작될 수 있다. 또한, 도전성 발포체(710)는 도전성 페이스트를 열 압착하여 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 발포체, 내열성 실리콘 고무, 튜브 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 탄성력을 갖는 도전성 물질을 포함하여 제공될 수 있을 것이다.
도전성 발포체(710)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도전성 발포체(720)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 직육면체의 형상으로 제공될 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 사각뿔대 형상, 반구 형상과 같이 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
상기 다양한 형태로 제공되는 도전성 발포체(710)의 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 전도체(12)와 통전 가능하게 접촉할 수 있다. 이와 같은 접촉은 점 접촉, 선 접촉, 면 접촉 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 전도체(12), 회로기판(14) 또는 감전보호소자(130)의 일 면과 접촉되는 도전성 발포체(710)의 일부는 전기적 연결을 향상시키기 위한 단자를 포함할 수 있다.
여기서, 도전성 발포체(710)은 그 상부가 메탈 하우징 또는 안테나 등과 같은 전도체(12)와 전기적으로 접촉하고, 그 하부는 절연층(102)을 통하여 회로기판(14)에 결합될 수 있다.
이때, 도전성 발포체(710)은 상기 감전보호소자(130)와의 연결을 위한 인출 전극(714)이 도전성 발포체(710)의 몸체를 관통하여 외부로 연장하는 수평 전극으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 인출 전극(714)은 상기 전도체(12)에 의해 감전보호용 컨택터(700)가 가압되는 경우, 도전성 발포체(710)의 수축에 따라 압력을 받게 된다. 이때, 상기 인출 전극(714)에 가해지는 압력을 균일하게 분산시켜 변형을 최소화하기 위해, 상기 인출 전극(714)은 상기 도전성 발포체(710) 내에서 상부 및 하부에 의해 균일하게 지지되도록 관통 형성될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 하면 및 상면에 각각 한 쌍의 외부 전극(132, 134)이 형성될 수 있다. 이때, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 감전보호소자(130)의 상면 및 하면의 한 쌍의 외부 전극(132, 134)에는 도전성 접착층이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층을 통하여 상기 인출 전극(714) 및 상기 회로기판(14)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 감전보호소자(130)는 그 상면 및 하면에 한 쌍의 외부전극(132, 134)이 형성되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 외부 전극(132-2, 134-2)은 상기 감전보호소자(130)의 측면에 구비될 수 있다.
도 8을 참조하면, 감전보호용 컨택터(700-2)는 그 양측 면에 한 쌍의 외부전극(132-2, 134-2)이 구비된 상기 감전보호소자(130)와 도전성 발포체(710-2)을 수평 방향으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 감전보호소자(130)는 상기 한 쌍의 외부 전극(132-2, 134-2)이 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)로 향하도록 90도 회전하여 옆으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 감전보호소자(130)는 그 양측 면에 한 쌍의 외부 전극이 구비될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 감전보호소자(130)의 한 쌍의 외부 전극(132-2, 134-2)에는 도전성 접착층이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층을 통하여 인출 전극(814)과 연결될 수 있다.
이때, 도전성 발포체(710-2)은 인출 전극(814)이 상기 감전보호소자(130)의 외부 전극(132-2)에 대응하여 몸체 내에서 수직으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 감전보호소자(130)의 외부 전극(132-2)이 측면에 형성되면, 상면의 연결 부위가 감소하기 때문에, 상기 인출 전극(814)이 수평 전극으로 이루어지면 접촉성 및 결합성이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 도전성 발포체(710-2)과 상기 감전보호소자(130) 사이의 접촉성 및 결합성을 향상시키기 위해 상기 인출 전극(814)은 수직 전극으로 형성될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 상기 인출 전극(814)과 연결되는 외부 전극(312-2)의 하면에 절연층(102)이 배치되고, 다른 외부 전극(714-2)은 도전성 접착층(106)을 통하여 상기 회로기판(14)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1도전성 연결부(110), 제2도전성 연결부(120) 및 감전보호소자(130)를 포함한다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 도전성 연결부(110) 및 상기 제2 도전성 연결부(120)는 한 쌍을 이루며, 상기 감전보호소자(130)에 대하여 수평으로 대칭되게 배치된다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전성 연결부(110)는 상기 감전보호소자(130)의 좌측에 배치되고, 상기 제2 도전성 연결부(120)는 상기 감전보호소자(130)의 우측에 배치됨으로써, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)가 상기 감전보호소자(130)에 대하여 수평 방향으로 대칭되게 배치될 수 있다.
이와 같이, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)가 상기 감전보호소자(130)에 대하여 수평으로 대칭되게 배치됨으로써, 전도체(12) 또는 상기 회로기판(14)을 통하여 외부에서 가해지는 가압력을 균일하게 분산시킬 수 있게 되므로, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)에 의한 접촉의 안정성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120) 중 어느 하나는 상기 전도체(12)와의 사이에 절연층(102)이 구비되고, 다른 하나는 상기 회로기판(12)과의 사이에 절연층(102)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 도전성 연결부(110)는 상측이 상기 전도체(12)에 전기적으로 접촉하고, 하측이 상기 회로기판(14)에 절연층(102)을 통하여 결합되며, 상기 제2 도전성 연결부(120)는 상측이 절연층(102)을 통하여 상기 전도체(12)에 결합하고, 하측이 상기 회로기판(14) 상에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)가 상기 감전보호소자(130)와 수평으로 대칭되게 배치되어 직렬 연결됨으로써, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)와 상기 감전보호소자(130)가 적층되지 않으므로, 상기 전도체(12)와 상기 회로기판(14) 사이의 박형화를 달성할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)는 상기 감전보호소자(130)와의 연결을 위한 인출 전극(114, 124)을 포함할 수 있다. 이러한 인출 전극(114, 124)은 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)의 서로 대향하는 측으로부터 연장 형성될 수 있다. 여기서, 상기 인출 전극(114, 124)은 상기 감전보호소자(130)가 상기 전도체(12) 및 상기 회로기판(14)과 일정 거리로 이격되게 배치되도록 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120) 각각에서 일정 높이에 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 도전성 연결부(110) 및 상기 제2 도전성 연결부(120)는 휴대용 전자 장치의 전도체(12) 및 상기 회로기판(14) 중 어느 하나에 각각 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)는 도 10에 도시된 바와 같은 탄성력을 갖는 발포체 형상의 전도체로 제공될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 상기 제1 도전성 연결부(110)와 상기 제2 도전성 연결부(120)에 각각 전기적으로 직렬 연결되며, 일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 감전보호소자(130)는 그 상면 및 하면에 한 쌍의 외부 전극(132, 134)이 각각 배치될 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 도전성 연결부(110, 120)는 상기 인출 전극(114, 124)을 통하여 상기 외부 전극(132, 134)에 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 대해서는 뒤에 다시 설명한다.
이때, 상기 감전보호소자(130)는 메탈 케이스와 같이 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부 회로의 파손을 방지할 수 있는 기능을 갖는 소자일 수 있다. 예를 들면, 상기 감전보호소자(130)는 전자 장치의 상기 회로기판(14)의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단할 수 있고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있으며, 상기 전도체(12)로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이를 위해 상기 감전보호소자(130)는 예를 들면, 감전보호소자, 바리스터(varistor), 써프레서(suppressor), 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 감전보호소자는 다양한 형태의 써프레서 또는 바리스터를 포함할 수 있다. 즉, 상기 감전보호소자는 단독 소자로서 써프레서 또는 바리스터일 수 있다. 선택적으로, 상기 감전보호용 컨택터가 안테나와 같은 전도체와 연결되는 경우와 같이 통신 신호를 통과시키는 기능을 구비해야 할 경우, 상기 감전보호소자(130)는 복합 소자로서 커패시터층을 구비한 써프레서 또는 커패시터층을 구비한 바리스터일 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 도전성 연결부가 도전성 발포체로 구현된 예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 감전보호용 컨택터(700-3)는 도전성 연결부로서 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 및 감전보호소자(130)를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)은 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 발포체(710, 730)의 몸체(711, 731)에는 형성 단계에서 내부에 공기 또는 가스를 포함하는 다수의 기포(712, 732)를 포함할 수 있다. 이 때, 발포체에 포함되는 가스는, 아르곤, 헬륨과 같은 불활성 기체가 이용될 수 있다.
도전성 연결부(110, 120)로 제공되는 발포체(710, 730)의 몸체(711, 731)는, 종이, 합성 수지, 마, 천연 고무, 합성 고무, 석면, 피혁, 내열성 실리콘, 동, 납, 연강 및/또는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 연결부(110, 120)로 제공되는 발포체(710, 730)는 상기 소재들 중 적어도 하나 및 도전성 페이스트를 적어도 일부 포함하여 열 압착하여 제작될 수 있다. 또한, 도전성 발포체(710, 730)는 도전성 페이스트를 열 압착하여 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 발포체, 내열성 실리콘 고무, 튜브 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 상기 도전성 발포체는 이에 한정되지 않고 탄성력을 갖는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 도전성 발포체(710)은 그 상부가 메탈 하우징 또는 안테나 등과 같은 전도체(12)와 전기적으로 접촉하고, 그 하부는 절연층(102)을 통하여 상기 회로기판(14)에 결합될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 도전성 발포체(730)은 그 상부가 절연층(102)을 통하여 상기 전도체(12)에 결합되며, 그 하부는 상기 회로기판(14)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)은 상기 감전보호소자(130)와의 연결을 위한 인출 전극(1014, 1034)이 도전성 발포체(710, 730)의 몸체를 관통하여 외부로 연장하는 수평 전극으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 인출 전극(1014, 1034)은 상기 전도체(12)에 의해 감전보호용 컨택터(700-3)가 가압되는 경우, 도전성 발포체(710, 730)의 수축에 따라 압력을 받게 된다. 이때, 상기 인출 전극(1014, 1034)에 가해지는 압력을 균일하게 분산시켜 변형을 최소화하기 위해, 상기 인출 전극(1014, 1034)은 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 각각 내에서 상부 및 하부에 의해 균일하게 지지되도록 관통 형성될 수 있다.
이러한 인출 전극(1014, 1034)은 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)의 서로 대향하는 측면으로부터 연장 형성될 수 있다. 여기서, 상기 인출 전극(1014, 1034)은 상기 감전보호소자(130)가 상기 전도체(12) 및 상기 회로기판(14)과 일정 거리로 이격되게 배치되도록 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 각각에서 일정 높이에 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 감전보호소자(130)는 한 쌍의 인출 전극(1014, 1034)에 의해 대칭으로 지지됨으로써, 상기 전도체(12) 및 상기 회로기판(14) 모두와 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있으므로, 외부로부터의 충격에 의한 파손이 방지될 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 하면 및 상면에 각각 한 쌍의 외부 전극(132, 134)이 형성될 수 있다. 이때, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 감전보호소자(130)의 상면 및 하면의 한 쌍의 외부 전극(132, 134)에는 도전성 접착층이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층을 통하여 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)이 적층될 수 있다.
도 11을 참조하면, 감전보호용 컨택터(700-4)는 인출 전극(1062, 1064)이 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)에 홈부(1062, 1136)가 형성된 경우로서, 상기 감전보호소자(130)는 홈부(1066, 1136)에 삽입된다.
여기서, 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 각각은 서로 대향하는 측면에 홈부(1066, 1136)가 형성되며, 상기 홈부(1066, 1136)에 인출 전극(1064, 1134)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 감전보호소자(130)는 상기 홈부(1066, 1136)에 삽입되어 상기 인출 전극(1066, 1136)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 홈부(1066, 1136)는 상기 감전보호소자(130)가 상기 전도체(12) 및 상기 회로기판(14)과 일정 거리로 이격되게 배치되도록 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 각각의 대략 중앙부에 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 감전보호소자(130)는 한 쌍의 인출 전극(1064, 1134)에 의해 대칭으로 지지됨으로써, 상기 전도체(12) 및 상기 회로기판(14) 모두와 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있으므로, 외부로부터의 충격에 의한 파손이 방지될 수 있다.
이러한 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730) 각각은 인출 전극(1064, 1134)이 상기 감전보호소자(130)의 외부 전극(132', 134')에 대응하여 몸체 내에서 수직으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 감전보호소자(130)는 상기 한 쌍의 외부 전극(132-2, 134-2)이 상기 한 쌍의 도전성 발포체(710, 730)로 향하도록 90도 회전하여 옆으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 감전보호소자(130)는 그 양측 면에 한 쌍의 외부 전극이 구비될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 감전보호소자(130)의 한 쌍의 외부 전극(132-2, 134-2)에는 도전성 접착층이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층을 통하여 인출 전극(1064, 1134)과 연결될 수 있다.
도 12을 참조하면, 감전보호용 컨택터(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 도전성 연결부(110)가 도전성 발포체(710)으로 구비되는 감전보호용 컨택터(700)인 경우로서, 감전보호용 컨택터(700)는, 도전성 발포체(710), 감전보호소자(130), 상기 감전보호소자(130)와의 연결을 위한 인출 전극(714)으로 도전성 발포체(710)의 몸체를 관통하여 외부로 연장하는 수평 전극을 포함할 수 있다.
도전성 발포체(710)은 다향한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도전성 발포체(710)은 도 7에 도시된 바와 같이 직육면체의 형상으로 제공될 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 사각뿔대 형상, 반구 형상과 같이 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
상기 다양한 형태로 제공되는 도전성 발포체(710, 230)의 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 전도체(12) 또는 회로기판(14)과 통전 가능하게 접촉할 수 있다. 이와 같은 접촉은 점 접촉, 선 접촉, 면 접촉 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 전도체(12), 회로기판(14) 또는 감전보호소자(130)의 일 면과 접촉되는 도전성 발포체(710)의 일부는 전기적 연결을 향상시키기 위한 단자를 포함할 수 있다.
상기 감전보호소자(130)는 하면 및 상면에 각각 한 쌍의 외부 전극(132, 134)이 형성될 수 있다. 도 12를 참조하면, 감전보호소자(130)의 상면 및 하면에 형성되는 한 쌍의 외부 전극(132, 134)에는 도전성 접착층(106)이 도포될 수 있고, 이러한 도전성 접착층(106)을 통하여 도전성 발포체(710) 및 회로기판(14)가 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 12 및 도 13를 참조하면, 상기 감전보호소자(130)는 소체(720a), 감전 보호부(725, 또는 725-1), 및 복수의 커패시터층(724a, 724b)을 포함한다. 여기서, 상기 감전 보호부(725)는 둘 이상의 내부 전극(725a 725b) 및 공극(728)을 포함하는 적어도 하나의 단위 소자가 서로 직렬 배치되고, 상기 커패시터층(724a, 724b)은 복수의 커패시터 전극(726a, 726b)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 소체(120a)는 복수의 시트층이 적층된 상태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소체(720a)는 상기 감전보호소자(130) 및 상기 커패시터층(724a, 724b)을 구성할 수 있도록 일면의 적어도 일부에 전극(725a, 725b, 726a, 726b)이 구비된 복수의 시트층(720a-1~720b-12)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 복수의 전극들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 또는 경화 공정을 통해 일체로 형성된다.
이러한 소체(720a)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연체는 세라믹재료, 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성 재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 세라믹 재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 소체(720a)는 그 상면에 외부 전극(132)이 형성되고, 그 하면에 외부 전극(134)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 외부 전극(132)은 상기 감전보호소자(130)의 측면으로 배치되는 상기 도전성 발포체(710)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전성 발포체(710)를 구성하는 인출 전극(714)과 상기 감전보호소자(130)의 외부 전극(132)이 연결될 수 있다. 그리고 상기 도전성 발포체(710)는 상기 전도체(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 외부 전극(134)은 상기 감전보호소자(130)의 하측에 배치되는 회로기판(14)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 감전보호소자(130)의 소체(720a)를 이루는 복수의 시트층(720a-1~720a-11) 각각은 상기 감전 보호부(725)를 이루는 상기 내부 전극(725a, 725b) 및 상기 커패시터층(724a, 724b)을 이루는 상기 커패시터 전극(726a, 726b) 중 어느 하나의 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상측의 시트층(720a-1, 720a-4~720a-7)은 내부 전극(725a) 및 상기 커패시터 전극(726a, 726b)이 해당 시트층의 하면에 형성되고, 하측의 시트층(720a-2, 720a-3, 720a-8~720a-11)은 내부 전극(725b) 및 상기 커패시터 전극(726a, 726b)이 해당 시트층의 상면에 형성될 수 있다.
여기서, 복수의 시트층(720a-1~720a-11)은 중간 전극(723a, 723b)을 형성하기 위한 관통홀(723a', 723b')이 형성될 수 있다. 즉, 상기 시트층(720a-1~720a-10)은 상기 내부 전극(725a, 725b) 모두에 대응하는 위치에(도면에서 양측) 관통홀(723a', 723b')이 형성되고, 시트층(720a-4)은 상기 내부 전극(725a)에 대응하는 위치에(도면에서 좌측)만 관통홀(723a')이 형성되며, 시트층(720a-11)은 상기 내부 전극(725b)에 대응하는 위치(도면에서 우측)에만 관통홀(723b')이 형성될 수 있다.
이때, 상기 외부 전극(134)은 상기 소체(720a)의 최상측에 배치되는 시트층(720a-4) 상면에 형성되며, 상기 외부 전극(132)은 최하측에 배치되는 시트(720a-11)의 하면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 감전보호소자(720)는 상기 감전 보호부(725)와 상기 커패시터층(724a, 724b)이 전기적으로 병렬되도록, 상기 감전 보호부(725)와 상기 커패시터층(724a, 724b) 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 중간 전극(723a, 723b)을 더 포함할 수 있다. 이러한 한 쌍의 중간 전극(723a, 723b)은 상기 내부 전극(725a, 725b) 및 상기 커패시터 전극(726a, 726b)을 관통하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 중간 전극(723a)은 상기 외부 전극(132)에 연결되고, 상기 중간 전극(723b)은 상기 외부 전극(134)에 연결될 수 있다.
상기 내부 전극(725a, 725b)은 소체(720a)의 내부에서 일정 간격 이격되어 형성되며, 이때, 서로 대향하는 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b)은 상기 감전 보호부(725)의 단위 소자를 이룬다.
여기서, 하나의 내부 전극(725a)은 중간 전극(723a)에 연결되고, 다른 하나의 내부 전극(725b)은 중간 전극(723b)에 연결된다. 상기 내부 전극(725a)과 대향하는 상기 내부 전극(725b)을 포함하여 하나의 단위 소자로 이루어지고, 이 때, 내부 전극(725a)와 내부 전극(725b)는 적어도 하나의 공극(728)을 통해서 직렬로 연결된다.
또한, 내부 전극(725a)은 시트층(720a-1)에 및 내부 전극(725b)는 시트층(720a-3) 형성되고, 적어도 하나의 공통 전극을 시트층(720a-2)에 포함할 수 있다. 이 때, 공극(728)은 내부 전극(725a) 및 내부 전극(725b)와 직렬 배치되고, 따라서, 내부 전극(725a) 및 내부 전극(725b)은 하나의 공통 전극(미도시)을 통해서 직렬 연결로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 내부 전극(725a)과 대향하는 내부 전극과, 상기 내부 전극(725b)과 대향하는 내부 전극은 하나의 공통 전극(미도시)으로 이루어질 수 있다. 즉, 단위 소자가 복수 개로 직렬 배치됨에 따라 서로 이웃하는 공극(728)에 연결된 공통 전극(미도시)을 통해서 중간 전극(723a, 723b)와 연결될 수 있다.
즉, 상기 내부 전극(725a, 725b)은 한 쌍의 중간 전극(723a, 723b)에 각각 연결되는 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b)과 서로 이웃하는 공극(728)에 연결되는 복수의 공통 전극(미도시)으로 구성될 수 있다. 여기서, 감전보호소자(200)에 포함되는 공통 전극은 내부 전극의 개념에 포함시킬 수 있을 것이다.
여기서, 공극(728)은 내부 전극(725a) 및 내부 전극(725b)사이에 복수 개 배치되는 경우 내부 전극(725a) 및 내부 전극(725b)은 공극(728)을 통해서 병렬로 연결될 수도 있다.
본 실시예에서는 내부 전극에 의해 형성되는 단위 소자가 1개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 2개 이상으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 복수의 단위 소자를 직렬 배열함으로써, 외부로부터 유입되는 정전기 또는 누설 전류에 대하여 각 단위 소자가 기능을 분산할 수 있고, 따라서 유입되는 에너지에 대한 내성을 강화시켜 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
이러한 내부 전극(725a, 725b), 공통 전극 및 중간 전극(723a, 723b)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 상기 외부 전극(132) 및 상기 외부 전극(134)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
이때, 상기 서로 대향하는 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 내부 전극(725a)과 상기 공통 전극, 또는 상기 내부 전극(725b)과 상기 공통 전극은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고, 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 내부 전극(725a, 725b)과 공통 전극은 소체(720a)의 구성 시 전극들(예: 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극)의 일부가 서로 대향하여 중첩되도록 배치되면 특정 패턴에 한정되지 않는다.
여기서, 이러한 내부 전극(725a, 725b), 공통 전극 사이의 간격 및 서로 대향하는 면적 또는 서로 중첩되는 길이는 상기 감전보호소자(720)의 항복 전압(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 상기 내부 전극(725a, 725c) 사이 또는 상기 내부 전극(725b, 725c) 사이의 간격은 10~100㎛일 수 있다.
상기 공극(728)은 예를 들면, 공극 형성 부재(727)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 11를 참조하면, 상기 공극 형성 부재(727)는 소체(720a) 내에서 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에 삽입될 수 있다. 즉, 이러한 공극 형성 부재(727)는 상기 감전 보호부(725) 내의 시트층(720a-2)에서 구비되며, 상기 내부 전극(725a, 725b)과 맞닿을 수 있도록 시트층(720a-2)의 상측 및 하측으로 노출될 수 있다.
이때, 상기 공극 형성 부재(727)는, 도 13을 참조하면, 그 내벽에 높이 방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)을 구성하는 방전 물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가 시 쇼트(short)가 없어야 한다.
이를 위해, 상기 방전 물질은 적어도 한 종의 금속 입자를 포함하는 비전도성 물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극이 Ag 성분을 포함하는 경우, 상기 방전 물질은 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 저항 특성 및 방전 특성이 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 방전 물질에 한층 더 높은 절연성을 부여하고, 정전기에 대한 내성을 향상시켜 상기 감전보호용 컨택터(100)를 전자 부품에 장착 시 DC 쇼트 현상을 해결할 수 있게 된다.
여기서, 상기 방전 물질의 일례로써 SiC-ZnO계의 성분을 포함하는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 방전 물질은 상기 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속 입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다
이때, 상기 공극 형성 부재(727)의 내벽에 도포되는 상기 방전 물질층은 공극 형성 부재(727)의 내벽을 따라 도포되는 제1 부분(727a-1)과 상기 제1 부분(727a-1)의 상단으로부터 상기 내부 전극(725a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제2 부분(727a-2) 및 상기 제1 부분(727a-1)의 하단으로부터 내부 전극(725b)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제3부분(727a-3)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)은 상기 공극 형성 부재(727)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극 형성 부재(727)의 상부단과 하부단으로부터 상기 제2 부분(727a-2) 및 제3부분(727a-3)이 각각 연장되도록 형성됨으로써 상기 내부 전극(725a) 및 내부 전극(725b)과의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 한다.
이는, 과전압에 의하여 상기 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)을 구성하는 성분의 일부가 정전기 스파크에 의해 기화되어 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)의 일부가 손상되더라도 정전기에 대한 내성을 강화시켜 상기 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)이 제 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 공극 형성 부재(727)에 의해 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에 공극(728)이 형성될 수 있다. 이러한 공극(728)에 의해 외부로부터 유입된 정전기는 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에서 방전될 수 있다. 이때, 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이의 전기적 저항이 낮아지고, 감전보호용 컨택터(200) 양단의 전압 차를 일정 값 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 감전보호용 컨택터(200)는 내부의 절연 파괴 없이 정전기를 통과시킬 수 있다.
한편, 공극 형성 부재(727)는 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이와 같이, 한 쌍의 내부 전극 사이에 배치되는 상기 공극 형성 부재(727)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 높일 수 있다.
상기 커패시터층(724a, 724b)은 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키기 위한 것으로 적어도 하나의 적층 커패시터층일 수 있다. 이러한 커패시터층(724a, 724b)은 상기 중간 전극(723a, 723b)을 통하여 상기 감전 보호부(725)와 전기적으로 병렬로 연결될 수 있고, 예를 들면, 상기 감전 보호부(725)의 상부 및 하부 중 적어도 하나, 또는 상부 및 하부 모두에 형성될 수 있으며, 복수의 커패시터 전극(726a, 726b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 커패시터 전극(726a)은 상기 중간 전극(723a)에 연결되고, 상기 커패시터 전극(726b)은 상기 중간 전극(723b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 커패시터층(724a, 724b)은 상기 감전보호소자(130)의 추가 커패시턴스를 제공하여 RF 수신 감도를 향상시키기 위한 것이다.
이와 같은 커패시터층(724a, 724b)에 의해, 정전기에 대하여 내부 회로를 보호하기 위한 써프레서, 바리스터 또는 제너 다이오드와 함께 RF 수신 감도를 높이기 위한 별도의 부품을 같이 사용하던 종래와는 달리, 하나의 감전보호소자를 통해 정전기에 대한 보호는 물론 RF 수신 감도를 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 감전 보호부(725)와 상기 커패시터층(724a, 724b) 사이의 간격은 상기 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극 사이의 간격 또는 상기 커패시터 전극(726a, 726b) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극을 따라 흐르는 정전기 또는 누설 전류가 인접한 상기 커패시터 전극(726a, 726b)으로 누설되지 않도록 상기 커패시터층(724a, 724b)에서 상기 감전 보호부(725)에 가장 인접한 상기 커패시터 전극(726a, 726b)과, 상기 내부 전극(725a, 725b) 및/또는 공통 전극 사이의 거리를 충분히 확보하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 감전 보호부(725), 및 상부 및 하부 커패시터층(724a, 724b)이 형성된 시트층은 동일 재료로 이루어질 수 있지만, 선택적으로 서로 상이한 이종 물질로 이루어질 수 있다.
더욱이, 상기 커패시터층(724a, 724b)을 구성하는 복수의 시트층(720a-4~720a-11) 중 적어도 하나의 시트층은 제1 세라믹 재료를 사용하고, 나머지 시트층은 제2 세라믹 재료를 사용할 수 있다.
이때, 제1 세라믹재료 및 제2 세라믹 재료는 이종의 세라믹 재료일 수 있다. 여기서, '이종'의 의미는 화학식이 서로 상이하거나 화학식이 서로 동일하더라도 물성이 서로 상의함을 의미한다.
또한, 상술한 바에 따르면, 감전보호소자(720)을 설명함에 있어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 하나의 도전성 발포체(710)과 연결되는 감전보호소자(720)를 성명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 한 쌍의 도전성 연결부와 연결되는 감전보호소자(720, 720-2)에 적용할 수도 있을 것이다.
이하, 도 14, 16, 17, 18 및 19는 감전보호소자에 포함되는 감전 보호부의 다양한 실시예를 도시한다.
감전보호소자(720, 또는 720-1)는 공극 형성 부재(727)를 형성함에 있어서, 다양한 형태를 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 14를 참조하면, 감전보호소자(720-3)에서 공극(728)을 둘러싸는 방전 물질층(727a-1, 727a-2, 727a-3)은 원기둥, 사각 기둥과 같은 다양한 형태로 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16를 참조하면, 감전보호소자(720-4)는 별도의 공극 형성 부재를 이용하지 않고, 내부 전극(725a, 725b) 사이에 공극(728)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 공극(728)은 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에 배치될 수 있다. 이를 위해, 공극이 형성되는 시트층(720a-2)의 상기 공극(728)에 대응되는 위치에 관통홀이 구비될 수 있다.
도 17을 참조하면, 감전보호소자(720-5)에서 상기 시트층(720a-2)에 형성되는 관통홀에는 충진층(또는 충진재, 727')이 배치될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 내부 전극(725a, 725b) 사이에 내부가 채워진 방전 물질로 이루어진 충진층(727')이 형성될 수 있다.
도 18를 참조하면, 상기 감전보호소자(720-6)의 감전 보호부(725-6)는 일정 간격 이격 되어 수평으로 배치된 내부 전극(725a', 725b')을 포함할 수 있다. 즉, 감전보호소자(720-6)는 동일 시트층상에 형성된 수평 전극을 구비할 수 있다.
이때, 한 쌍의 내부 전극(725a', 725b') 사이에는 공극(728')이 형성될 수 있다. 여기서, 공극(728')은 내부 전극(725a', 725b')의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있고, 내부 전극(725a', 725b') 사이의 간격보다 큰 너비로 형성될 수 있다. 이와 같이, 공극(728')의 체적이 확장되면, 정전기에 의한 방전 시 내부 전극(725a', 725b')으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 내부 전극(725a', 725b') 사이의 공간이 넓기 때문에 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 저감할 수 있다.
여기서, 상기 공극(728')은 정전기 유입 시 한 쌍의 내부 전극(725a', 725b')에 의해 방전이 개시되는 공간으로서, 상기 공극(728')의 체적은 정전기에 대한 내성을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 공극(728')의 체적은 상기 감전보호소자(720-6)의 총 체적 대비 1-15% 일 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자(720-6)는 상기 동일 시트층 상에 내부 전극(725a', 725b')이 서로 이격 배치되며, 상기 내부 전극 사이에 형성되는 공극(728')이 관통홀의 형태로 구성될 수 있다.
즉, 상기 관통홀은 동일 시트층상에 서로 평행하게 배열되는 한 쌍의 내부 전극(725a', 725b') 사이에 배치되며 공기가 채워질 수 있도록 중공형으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자(720-6)는 공극의 측벽에 방전 물질층(미도시)을 구비할 수 있다. 이러한 방전 물질층은 시트층(720a-2)에 형성된 관통홀(728')의 내벽에 높이 방향을 따라 일정 두께로 도포될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자(720-6)는 상기 시트층(720a-2)에 형성되는 관통홀에 충진층(727')이 배치될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 내부 전극(725a', 725b') 사이에 내부가 채워진 방전 물질로 이루어진 충진층(727')이 형성될 수 있다.
또한, 도 19에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(720-7)의 감전 보호부(725-4)는 바리스터 물질층(720b, 720c) 및 내부 전극(725a, 725b)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 바리스터 물질층은 제1 바리스터 물질층(720b) 및 제2 바리스터 물질층(720c)을 교대로 포함하여 적어도 2개의 층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1 바리스터 물질층(720b) 및 상기 제2 바리스터 물질층(720c)은 ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나일 수 있다.
감전 보호부(725-7)의 상기 내부 전극(725a, 725b)은 제1 바리스터 물질층(720b) 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1 내부 전극(725a) 및 제2 바리스터 물질층(720c) 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2 내부 전극(725b)을 포함할 수 있다.
여기서, 감전 보호부(725-4)의 항복 전압(Vbr)은 가장 인접한 제1 내부 전극(725a)과 제2 내부 전극(725b) 사이에 각각 형성되는 항복 전압의 합일 수 있다.
상기 제1 내부 전극(725a) 및 상기 제2 내부 전극(725b) 각각은 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 내부 전극(725a) 및 상기 제2 내부 전극(725b) 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 교차 배치되거나, 서로 중첩되지 않도록 서로의 사이에 교차 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 내부 전극 또는 상기 제2 내부 전극은 정전기 또는 누설 전류가 내부 전극(725a, 725b)의 인접한 커패시터 전극(726a, 726b)으로 누설되지 않고, 내부 전극(725a, 725b) 사이에서 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 내부 전극(725a) 및 상기 제2 내부 전극(725b) 각각은 인접한 커패시터 전극(726a, 726b) 사이의 거리가 내부 전극(725a, 725b) 사이의 이격 간격(L)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 하나의 제1 내부 전극(725a)과 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c) 사이의 이격 간격(L1)은 상기 제1 내부 전극(725a)과 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d1) 및 상기 제1 내부 전극(725a)와 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c)와 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d2)에 기반하여 결정할 수 있다.
예를 들면, 하나의 제1 내부 전극(725a)과 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c) 사이의 이격 간격(L1)은 상기 제1 내부 전극(725a)과 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d1) 또는 상기 제1 내부 전극(725a)와 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c)와 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d2)보다 크도록 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 하나의 제1 내부 전극(725a)과 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c) 사이의 이격 간격(L1)은 상기 제1 내부 전극(725a)과 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d1) 및 상기 제1 내부 전극(725a)에 이웃하는 다른 제1 내부 전극(725c)과 상기 제2 내부 전극(725b) 사이의 최단 거리(d2)의 합보다 크도록 결정할 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 도전성 연결부(110)는 도 7에 도시된 도전성 발포체(710)에서, 도전성 부재(713, 713')를 더 포함할 수 있다. 이 때, 도전성 부재(713, 713')는 와이어(wire) 또는, 플레이트(plate)의 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 20의 발포체(710)에 도시된 바와 같이, 발포체(710-2)는 전도체(12) 및 감전보호소자(720)의 전극(132) 사이를 연결하는 도전성 부재(713)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 도전성 발포체(710-2)에 포함되는 도전성 부재(713)는, 도 20의 도전성 발포체(710)에 도시된 바와 같이, 도전성 몸체(711) 내부에 수직하도록(수직 방향으로) 형성될 수 있다.
이 때, 도전성 부재(713)는 도전성 발포체(710-2)의 적어도 일부가 가압되는 경우, 가압되는 영역에 형성된 도전성 부재(713)가 휘어지고, 도전성 발포체(710)에 가해지는 압력이 제거되는 경우, 원래의 수직 상태로 복원될 수 있다.
도 21을 참조하면, 도전성 발포체(710-3)에 포함되는 도전성 부재(713)는, 도전성 발포체(710-3)에 도시된 바와 같이, 도전성 몸체(711) 내부에 사선 방향으로 형성될 수 있다.
여기서, 도전성 발포체(710)에 포함되는 도전성 부재(713)로 플레이트 형태의 부재(713)를 도시하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 플레이트는 와이어로 대체될 수 있으며, 플레이트 형상 및 와이어 형상의 도전성 부재를 함께 사용할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이 도전성 발포체(710-2, 710-3)를 형성함에 있어서, 도전성 와이어 및/또는 도전성 플레이트를 더 포함함으로써, 도전성 연결부(110)를 통해서 전기적으로 연결되는 전도체(12)와 전극(132) 및/또는 전극(134)과 회로기판(14) 사이의 전기 전도성을 향상시킬 수 있고, 도전성 몸체(711)의 탄성을 보완할 수 있다.
도 7, 8, 10 및 도 11을 참조하면, 감전보호소자(720)는 도 12 및 도 13에 도시된 내부 전극(725a, 725b) 및 공극 형성 부재(727)로 형성되는 공극(728)에 기반하는 감전 보호부(725-1)를 포함하는 것으로 도시하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 도 14 내지 도 19를 통하여 설명한 감전 보호부(725-2) 내지 감전 보호부(725-7) 중 어느 하나를 포함하는 감전 방지 소자를 적용할 수 있음은 자명하다. 또한, 도 1 내지 도 19에 따른 감전보호용 컨택터(100)는 감전보호소자(130)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면에 전기적으로 연결된 발포체 형상의 도전성 연결부를 포함하는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 다양한 형태의 변형이 가능할 것이다.
상술한 바와 같은 감전 보호용 컨택터는 휴대용 전자장치에서, 인체 접촉가능한 전도체(12)와 회로기판(14) 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 감전보호용 컨택터의 배치에 의해, 상기 감전보호용 컨택터를 포함하는 휴대용 전자 장치는 전도체를 통한 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지하는 동시에, 기능소자와 도전성 연결부를 수형 방향으로 배치함으로써, 박형화를 달성할 뿐만 아니라, 가압력에 의한 충격을 분산시킴으로써, 접촉의 안정성 및 사용수명을 향상시킬 수 있다.
12: 전도체 14: 회로기판
100, 700, 800, 1000, 1100, 1200: 감전보호용 컨택터
110, 120: 도전성 연결부 106: 도전성 접착층
130: 감전보호소자 132, 134: 외부 전극
710, 730: 발포체 형상의 전도체
720a: 소체 723a, 723b: 중간 전극
725: 감전 보호부 725a, 725b: 내부 전극
724a, 724b: 커패시터층 726a, 726b: 커패시터 전극
727: 공극 형성 부재 728: 공극

Claims (31)

  1. 전자 장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부 전원의 누설 전류를 차단하는 감전보호소자; 및
    상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 적어도 일측에 배치되고, 상기 감전보호소자와 전기적으로 직렬 연결되고, 적어도 일부가 상기 전자 장치의 전도체와 전기적으로 접촉하는, 탄성을 갖는 발포체 형상의 도전성 연결부;를 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포체 형상의 도전성 연결부는 한 쌍으로 이루어지고, 상기 감전보호소자에 대하여 수평 방향으로 대칭되게 배치되며, 각각의 인출 전극을 통하여 상기 감전보호소자에 전기적으로 직렬 연결되는, 감전보호용 컨택터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는, 감전보호용 컨택터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연 파괴되지 않고 정전기를 통과시키는, 감전보호용 컨택터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는, 상면 및 하면에 한 쌍의 외부 전극을 구비하는, 감전보호용 컨택터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는, 양 측면에 한 쌍의 외부 전극을 구비하는, 감전보호용 컨택터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복 전압(Vbr)을 갖는, 감전보호용 컨택터.
    Vbr > Vin
    여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 감전보호소자는 감전 보호부 및 적어도 하나의 커패시터층을 포함하고,
    상기 감전 보호부는 하기의 식을 만족하는 항복 전압(Vbr)을 갖는, 감전보호용 컨택터.
    Vbr > Vin, Vcp > Vbr
    여기서, Vin은 상기 전자 장치의 외부 전원의 정격 전압,
    Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연 파괴 전압
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발포체 타입의 도전성 연결부는,
    공기 또는 불활성 기체를 포함하는 다수의 기포를 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발포체 타입의 도전성 연결부는,
    종이, 합성 수지, 마, 천연 고무, 합성 고무, 석면, 피혁, 동, 납, 연강 및 도전성 페이스트 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는, 감전보호용 컨택터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발포체 타입의 도전성 연결부는,
    상기 도전성 연결부 내부에 사선 또는 수직 방향으로 형성되는 와이어 및 플레이트 형태의 도전성 부재를 더 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인출 전극은 상기 발포체 형상의 도전성 연결부의 몸체를 관통하여 외부로 연장하는 수평 전극으로 이루어진, 감전보호용 컨택터.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 발포체 형상의 도전성 연결부 중 어느 하나는, 상기 전도체와의 사이에 절연층이 구비되고, 다른 하나는 상기 회로기판과의 사이에 절연층이 구비되는, 감전보호용 컨택터.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 감전보호소자는, 상기 전도체 및 상기 회로기판과 일정 거리로 이격되도록 배치되는, 감전보호용 컨택터.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 발포체 형상의 도전성 연결부 각각은 서로 대향하는 측면에 홈부가 형성되며, 상기 홈부에 인출전극이 구비되고, 상기 기능소자는 상기 홈부에 삽입되어 상기 인출 전극과 연결되는, 감전보호용 컨택터.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 감전보호소자는,
    복수의 시트층이 적층된 소체;
    상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부 전극; 및
    상기 내부 전극 사이에 형성된 공극을 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부 전극은 동일 평면상에서 배치되는, 감전보호용 컨택터.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 공극은 내벽에 높이 방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전 물질층이 구비되는, 감전보호용 컨택터.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 감전보호소자는,
    제1 바리스터 물질층 및 제2 바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층;
    상기 제1 바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1 내부 전극; 및
    상기 제2 바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2 내부 전극;을 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 항복 전압(Vbr)은 가장 인접한 제1 내부 전극과 제2 내부 전극 사이에 각각 형성되는 항복 전압의 합인, 감전보호용 컨택터.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 제1 내부 전극 및 상기 복수의 제2 내부 전극 각각은 적어도 일부가 중첩되거나 서로 중첩되지 않도록 배치되는, 감전보호용 컨택터.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 제1 내부 전극 간 또는 상기 복수의 제2 내부 전극 간의 이격 간격(L)은 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이의 최단 거리(d1) 및 상기 제1 내부 전극에 이웃하는 다른 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이의 최단 거리(d2)보다 큰, 감전보호용 컨택터.
  23. 제8항에 있어서,
    상기 커패시터층은 상기 감전 보호부와 전기적으로 병렬 접속되는, 감전보호용 컨택터.
  24. 제8항에 있어서,
    상기 커패시터층과 상기 감전 보호부 사이의 간격은 상기 감전 보호부의 한 쌍의 내부 전극 사이의 간격보다 큰, 감전보호용 컨택터.
  25. 제8항에 있어서,
    상기 감전보호소자는,
    복수의 시트층이 적층된 소체;
    상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 형성된 적어도 한 쌍의 내부 전극, 및 상기 내부 전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전 보호부; 및
    상기 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 적층 커패시터층을 포함하는, 감전보호용 컨택터.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부 전극은 동일 평면상에서 배치되는, 감전보호용 컨택터.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 공극은 내벽에 높이 방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전 물질층이 구비되는, 감전보호용 컨택터.
  28. 인체 접촉 가능한 전도체;
    회로기판; 및
    상기 전도체와 상기 회로기판 사이에 배치되어 전기적으로 직렬 연결되는 1항 내지 27항 중 적어도 한 항에 기재된 감전보호용 컨택터;를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전도체는, 상기 전자 장치와 외부 기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 감전보호용 컨택터는 상기 전도체와 상기 회로기판 사이의 두께가 제한되는 영역에 배치되는, 휴대용 전자 장치.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 두께가 제한되는 영역은, 사이드 키를 포함하는, 휴대용 전자 장치.
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