KR20210046259A - 복합형 감전방지소자 - Google Patents
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Abstract
복합형 감전방지소자가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자는 제1유전율을 갖는 한 쌍의 제1유전체 시트층 및 한 쌍의 제1유전체 시트층 중 어느 하나의 일면에 서로 이격되게 구비되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 써프레서부, 제2유전율을 갖는 복수 개의 제2유전체 시트층 및 복수 개의 제2유전체 시트층 각각에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부, 및 써프레서부와 커패시터부의 양측에 구비되어 복수 개의 커패시터 전극 및 한 쌍의 내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자를 포함한다. 여기서, 제1유전율은 제2유전율보다 큰 복합형 감전방지소자를 제공한다.
Description
본 발명은 스마트폰 등과 같은 전자장치용 감전방지소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RF 특성을 만족하면서도 정전기에 대한 응답속도를 빠르게 구현할 수 있는 복합형 감전방지소자에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자장치에 금속 재질의 하우징이 보편화되면서, 감전 보호기능 및 정전기 보호기능이 요구되고 있다. 또한, 휴대용 전자장치의 특성상 통신 기능의 수행은 필수적이다.
이를 위해, 감전 및 정전기 보호기능을 갖는 써프레서 또는 바리스터와 통신 기능을 갖는 커패시터가 결합된 복합 소자가 등장하고 있다.
그러나 종래의 복합 소자는 써프레서 또는 바리스터와 커패시터가 동일한 유전체 시트층으로 구성되기 때문에, 휴대용 전자장치에 설치되는 부위에 따라 통신기능 및 보호기능 중 특정 기능이 우수한 특성을 갖는다. 따라서 통신 기능이 우수하면서도 정전기에 대한 응답속도가 높은 복합 소자의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명자들은 예의 연구 및 실험을 반복한 결과, 써프레서부와 커패시터부를 이루는 유전체 시트층의 유전율, 절연저항 및 써프레서부의 전극 구조가 정전기 응답속도에 영향을 미친다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 써프레서의 유전율이 커패시터부의 유전율보다 일정 비율 이상 큰 경우, 무선 통신 대역에서의 통신특성을 유지하면서도 써프레서부에 의한 정전기 응답속도가 빠르게 개선된다는 것을 반복적인 연구 및 실험을 통하여 지득하였다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기 보호기능과 커패시터 기능을 이종재료로 단일패키지화함으로써 무선 통신에 적합하면서도 정전기 응답속도가 빠른 복합형 감전방지소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 제1유전율을 갖는 한 쌍의 제1유전체 시트층 및 상기 한 쌍의 제1유전체 시트층 중 어느 하나의 일면에 서로 이격되게 구비되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 써프레서부; 제2유전율을 갖는 복수 개의 제2유전체 시트층 및 상기 복수 개의 제2유전체 시트층 각각에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 및 상기 써프레서부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극 및 상기 한 쌍의 내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며, 상기 제1유전율은 상기 제2유전율보다 큰 복합형 감전방지소자를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 내부전극은 상기 제1유전체 시트층의 폭방향으로 제1간격만큼 이격되고, 상기 제1유전체 시트층의 길이방향으로 제1길이만큼 중첩될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부전극 각각은 상기 한 쌍의 외부단자 중 서로 상이한 외부단자에 연결되고, 상기 제1유전체 시트층의 길이의 절반보다 큰 길이를 가질 수 있다.
이때, 상기 제1간격은 18~26㎛일 수 있다. 또한, 상기 제1길이는 140~180㎛일 수 있다.
또한, 상기 제1유전율과 상기 제2유전율의 비는 8~12일 수 있다.
또한, 상기 제1유전체 시트층은 상기 제2유전체 시트층보다 절연저항이 작을 수 있다.
또한, 상기 써프레서부 및 상기 커패시터부는 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성될 수 있다.
또한, 상기 써프레서부는 정전기에 의해 방전 개시 전압이 6㎸ 이하일 수 있다.
또한, 상기 커패시터부는 상기 써프레서부의 상부 및 하부 중 적어도 일측에 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 써프레서부의 유전율이 커패시터부의 유전율보다 큰 이종재료로 구성함으로써, 주파수 특성을 유지하면서도 정전기에 대한 응답속도를 빠르게 향상시킬 수 있으므로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 주파수 특성을 유지하면서도 정전기 응답속도를 향상시킴으로써 휴대용 전자기기 내에서 통신신호 전달기능과 정전기 보호기능 모두에 안정적인 성능을 보장할 수 있으므로 고객사의 요구를 충족시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 이종재료의 써프레서부와 커패시터부를 동시소성함으로써, 제조공정을 단순화할 수 있으므로 제조효율을 향상시키고 제조단가를 감소시켜 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 1에서 써프레서부의 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자의 정전기 응답속도를 실험하기 위한 장치를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 상이한 유전율을 갖는 비교예1 및 비교예2의 정전기 응답속도 실험결과를 나타낸 그래프로서, a)는 실시예와 비교예1의 실험결과, b)는 실시예와 비교예2의 실험결과를 나타낸 그래프,
도 6은 도 5의 실험을 위한 비교예3의 써프레서 전극 구성을 나타낸 평면도,
도 7은 도 5의 실험을 위한 비교예4의 써프레서 전극 구성을 나타낸 평면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 상이한 전극 구성을 갖는 비교예3 및 비교예4의 정전기 응답속도 실험결과를 나타낸 그래프로서, a)는 실시예와 비교예3의 실험결과, b)는 실시예와 비교예4의 실험결과를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 종래의 양산제품인 비교예5 및 비교예6의 정전용량 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 주파수 대 정전용량 특성, b)는 주파수 대 정전용량의 변화율을 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 임피던스 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 주파수 대 임피던스 특성, b)는 주파수 대 등가직렬저항(ESR) 특성을 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 정전기 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 실시예, b)는 비교예5, c)는 비교예6을 나타낸 그래프, 그리고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 정전기 응답속도 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 1에서 써프레서부의 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자의 정전기 응답속도를 실험하기 위한 장치를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 상이한 유전율을 갖는 비교예1 및 비교예2의 정전기 응답속도 실험결과를 나타낸 그래프로서, a)는 실시예와 비교예1의 실험결과, b)는 실시예와 비교예2의 실험결과를 나타낸 그래프,
도 6은 도 5의 실험을 위한 비교예3의 써프레서 전극 구성을 나타낸 평면도,
도 7은 도 5의 실험을 위한 비교예4의 써프레서 전극 구성을 나타낸 평면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 상이한 전극 구성을 갖는 비교예3 및 비교예4의 정전기 응답속도 실험결과를 나타낸 그래프로서, a)는 실시예와 비교예3의 실험결과, b)는 실시예와 비교예4의 실험결과를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 종래의 양산제품인 비교예5 및 비교예6의 정전용량 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 주파수 대 정전용량 특성, b)는 주파수 대 정전용량의 변화율을 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 임피던스 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 주파수 대 임피던스 특성, b)는 주파수 대 등가직렬저항(ESR) 특성을 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 정전기 특성을 나타낸 그래프로서, a)는 실시예, b)는 비교예5, c)는 비교예6을 나타낸 그래프, 그리고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자와 비교예5 및 비교예6의 정전기 응답속도 실험결과를 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 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 외부단자(101a, 101b), 써프레서부(110) 및 커패시터부(120)를 포함한다.
상기 복합형 감전방지소자(100)는 써프레서부(110)와 커패시터부(120)가 서로 상이한 이종재료로 구성된 것으로 써프레서부(110)에서 의한 빠른 정전기 응답속도와 커패시터부(120)에 의한 통신신호 전달기능의 안정적인 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
여기서, 써프레서부(110) 및 커패시터부(120)는 서로 적층되는 구조로서, 커패시터부(120)는 써프레서부(110)의 상부 및 하부 중 적어도 일측에 구비될 수 있다. 일례로, 커패시터부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 써프레서부(110)의 상부 및 하부에 모두 구비될 수 있다.
이때, 써프레서부(110) 및 커패시터부(120)는 그린 시트 상태로 적층되어 동시소성하여 원찹화된 복합형 감전방지소자(100)를 구현할 수 있다. 이에 의해, 써프레서부(110)와 커패시터부(120)를 이종재료를 구현하면서도 단일의 소성공정만을 이용하므로 제조공정을 단순화할 수 있다. 따라서 제조공정의 단순화로 제조효율을 향상시킬 수 있는 동시에 제조단가를 감소시킬 수 있다. 결과적으로 제품의 가격 경쟁력을 제고할 수 있다.
외부단자(101a, 101b)는 써프레서부(110)와 커패시터부(120)의 양측에 구비된다. 여기서, 외부단자(101a, 101b)는 한 쌍의 내부전극(114, 116) 및 복수 개의 커패시터 전극(124)에 연결된다. 일례로, 외부단자(101a)는 내부전극(114) 및 커패시터 전극(124)에 연결될 수 있다. 또한 외부단자(101b)는 내부전극(116) 및 커패시터 전극(124)에 연결될 수 있다.
외부단자(101a, 101b)는 써프레서부(110)와 커패시터부(120) 사이를 전기적으로 병렬 연결하는 동시에, 복합형 감전방지소자(100)를 회로기판에 솔더링하기 위한 전극으로서, 단면상 "ㄷ"자 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 의해, 정전기, 외부전원의 누설전류 및 통신 신호에 대하여 써프레서부(110) 및 커패시터부(120)가 선별적으로 동작함으로써, 복합형 감전방지소자(100)는 정전기 보호기능, 감전 방지기능, 통신신호 전달기능을 모두 수행할 수 있다.
써프레서부(110)는 정전기 보호기능 및 감전 방지기능을 수행한다. 여기서, 써프레서부(110)는 제1유전체 시트층(112) 및 내부전극(114, 116)을 포함한다.
제1유전체 시트층(112)은 제1유전율을 갖는 유전체를 포함한다. 일례로, 제1유전체 시트층(112)은 "K1000" 제품군으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1유전체 시트층(112)은 내부전극(114, 116)을 중심으로 상부 및 하부에 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
내부전극(114, 116)은 한 쌍의 제1유전체 시트층(112) 중 어느 하나(112a)의 일면에 구비된다. 이때, 내부전극(114, 116)은 한 쌍의 제1유전체 시트층(112)이 서로 대향하는 면에 구비될 수 있다. 즉, 내부전극(114, 116)은 한 쌍의 제1유전체 시트층(112) 사이에 배치되도록 구비될 수 있다. 다시 말하면, 내부전극(114, 116)은 제1유전체 시트층(112a)에서 동일 평면 상에 구비될 수 있다(도 3 참조).
또한, 내부전극(114, 116)은 한 쌍으로 이루어진다. 이때, 내부전극(114, 116)은 서로 이격되게 구비된다. 여기서, 내부전극(114, 116)은 대략 "11자" 형상으로 이루어질 수 있다. 도 3을 참조하면, 한 쌍의 내부전극(114, 116)은 제1유전체 시트층(112)의 폭방향으로 제1간격(G1)만큼 이격될 수 있다. 또한, 한 쌍의 내부전극(114, 116)은 제1유전체 시트층(112)의 길이방향으로 제1길이(W1)만큼 중첩될 수 있다.
다시 말하면, 한 쌍의 내부전극(114, 116) 각각은 한 쌍의 외부단자 중 서로 상이한 외부단자(101a, 101b)에 연결되도록 제1유전체 시트층(112a)의 양측으로부터 연장 형성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 내부전극(114, 116)은 제1유전체 시트층(112a)의 길이의 절반보다 큰 길이를 가질 수 있다. 즉, 제1유전체 시트층(112)의 양측으로 연장 형성된 한 쌍의 내부전극(114, 116)은 제1거리(W1)만큼 중첩되게 형성될 수 있다.
제1간격(G1)은 18~26㎛일 수 있다. 여기서, 제1간격(G1)이 18㎛보다 작은 경우, 정전기에 대한 내성이 취약해질 수 있다. 또한, 제1간격(G1)이 26㎛보다 큰 경우, 방전 개시 전압(동작 전압)이 증가하여 정전기에 의한 원활한 방전이 이루어지지 않아 응답속도의 개선효과가 나타나지 않는다.
제1길이(W1)는 140~180㎛일 수 있다. 여기서, 제1길이(W1)는 140㎛보다 작은 경우, 방전 개시 전압(동작 전압)이 증가하여 정전기에 의한 원활한 방전이 이루어지지 않아 응답속도의 개선효과가 나타나지 않는다. 또한, 제1길이(W1)가 180㎛보다 큰 경우, 써프레서부(110)의 정전용량이 증가하여 복합형 감전방지소자(100)의 전체 정전용량이 증가한다. 따라서 고주파 대역의 통신신호 전달기능에 악영향을 미친다.
또한, 써프레서부(110)는 방전 개시 전압이 6㎸ 이하일 수 있다. 여기서, 방전 개시 전압이 6㎸을 초과하는 경우, 유전율이 동일한 동종재료로 구성된 경우와 정전기에 대한 응답속도가 동일하다. 따라서 정전기 응답속도의 개선효과가 나타나지 않는다.
커패시터부(120)는 통신신호 전달기능을 수행한다. 여기서, 커패시터부(120)는 제2유전체 시트층(122) 및 커패시터 전극(124)을 포함한다.
제2유전체 시트층(122)은 제2유전율을 갖는 유전체를 포함한다. 일례로, 제2유전체 시트층(122)은 "K100" 제품군으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2유전체 시트층(122)은 복수 개로 이루어질 수 있다.
커패시터 전극(124)은 복수 개의 제2유전체 시트층(122) 각각에 구비된다. 즉, 커패시터부(120)는 복수 개의 커패시터 전극(124)을 포함할 수 있다. 이때, 서로 대칭되는 위치에 커패시터 전극(124)이 각각 구비되는 제2유전체 시트층(122)이 서로 교대로 적층될 수 있다.
일례로, 홀수 번째 제2유전체 시트층(122)은 커패시터 전극(124)이 외부단자(101a)에 연결되도록 좌측에서부터 중앙으로 연장 형성될 수 있다. 또한 짝수 번째 제2유전체 시트층(122)은 커패시터 전극(124)이 외부단자(101b)에 연결되도록 우측으로부터 중앙으로 연장 형성될 수 있다.
이때, 제1유전율은 제2유전율보다 크다. 일례로, 제1유전율과 제2유전율의 비는 8~12일 수 있다. 여기서, 제1유전율과 제2유전율의 비가 8보다 작은 경우, 유전율을 동일한 동종재료로 구성된 경우와 정전기에 대한 응답속도가 동일하다. 따라서 정전기 응답속도의 개선효과가 나타나지 않는다.
또한, 제1유전율과 제2유전율의 비가 12보다 큰 경우, 써프레서부(110)의 정전용량이 증가하여 복합형 감전방지소자(100)의 전체 정전용량이 증가한다. 따라서 고주파 대역의 통신신호 전달기능에 악영향을 미친다.
또한, 제1유전체 시트층(112)은 제2유전체 시트층(122)보다 절연저항이 작을 수 있다. 즉, 제1유전체 시트층(112)은 제2유전체 시트층(122)에 비하여 절연성이 작을 수 있다.
여기서, 제1유전체 시트층(112)이 제2유전체 시트층(122)보다 절연저항이 큰 경우, 절연저항이 동일한 경우와 정전기에 대한 응답속도가 동일하다. 따라서 정전기에 대한 응답속도 개선이 나타나지 않는다. 또한, 정전기 유입시 써프레서부(110)보다 커패시터부(120)의 동작이 우선할 가능성이 있어 커패시터부(120)를 통한 정전기 통과로 복합형 감전방지소자(100)가 파손될 위험이 있다.
이에 의해, 커패시터부(120)에 의한 무선 통신 대역의 주파수 특성을 유지하면서도, 써프레서부(110)에 의해 정전기에 대한 응답속도를 빠르게 향상시킬 수 있다. 따라서 통신신호 전달기능과 정전기 보호기능 모두를 신뢰성 높게 만족시킬 수 있으므로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 휴대용 전자기기 내에서 통신신호 전달기능과 정전기 보호기능 모두에 안정적인 성능을 보장할 수 있으므로 부품의 종류를 감소시켜 공정을 단순화하고자 하는 고객사의 요구를 충족시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 정전기의 응답속도를 측정하기 위한 장치는 시험기판(11), 파형계측기(12) 및 정전기 시뮬레이터(13)를 포함할 수 있다.
시험기판(11)은 두 개의 시료(S1, S2)를 배치하여 모의 정전기를 인가하기 위한 것이다. 중앙부는 정전기가 인가되는 부분으로서, 두 개의 시료(S1, S2)가 각각 연결되게 배치할 수 있다. 시험기판(11)의 양측은 파형계측기(12)가 각각 연결될 수 있다.
여기서, 파형계측기(12)는 오실로스코프로서 ROHDE & SCHWARZ RTO 1022를 사용하였다. 정전기 시뮬레이터(13)는 모의 정전기를 발생하는 것으로서 NOISE KEN ESS-S3011을 사용하였다.
이와 같은 구성에서, 시료(S1, S2)가 설치된 시험기판(11)의 중앙에 정전기 시뮬레이터(13)에 의해 모의 정정전기를 인가하면, 시험기판(11) 양측에서 측정된 파형계측기(12)의 결과에 따라 시료(S1, S2) 중 어느 것이 더 빠르게 응답하는지를 실험하였다. 이때, 각 실험은 300개의 시료에 대하여 수행하였다.
첫 번째로, 본 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)와 유전율이 상이한 비교예1 및 비교예2 각각의 응답속도 실험을 수행하였다.
여기서, 비교예1 및 비교예2는 복합형 감전방지소자(100)보다 써프레서부의 유전율이 작게 되도록 구성하였다. 비교예1는 써프레서부의 제1유전체 시트층이 "K100" 제품군으로 구성하였다. 비교예2는 써프레서부의 제1유전체 시트층이 "L40" 제품군으로 구성하였다. 이때, 비교예1는 실시예의 유전율의 비가 10이고, 비교예1는 실시예와의 유전율의 비가 25로 구성하였다.
도 5를 참조하면, 정전기 인가전압이 8㎸인 경우, 실시예는 비교예1 및 비교예2 모두와 동시 동작하였다. 이는 응답속도 개선효과가 나타나지 않음을 나타낸다. 정전기 인가전압이 6㎸인 경우, 실시예는 비교예1와 동시 동작하였으며, 비교예2와는 전반적으로 동시 동작하였으나, 일부는 실시예가 더 빠르게 응답하였다. 또한, 정전기 인가전압이 4㎸인 경우, 실시예가 비교예1 및 비교예2 모두에 비하여 더 빠르게 응답한 경우가 훨씬 많았다.
이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 동작전압(방전 개시 전압)이 6㎸ 이하인 경우, 바람직하게는 4㎸이하인 경우, 응답속도의 개선효과가 나타났다. 또한, 써프레서부(110)와 커패시터부(120)가 이종재료로서 써프레서부(110)의 유전율이 커패시터부(120)의 유전율보다 큰 경우가 응답속도의 개선효과를 나타내었다.
두 번째로, 본 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)와 내부전극의 구조가 상이한 비교예3 및 비교예4 각각의 응답속도 실험을 수행하였다.
여기서, 비교예3는 도 6에 도시된 바와 같이, 써프레서부의 내부전극(214, 216)이 일자로 이루어지되 중앙이 제2간격(G2)을 갖도록 구성하였다. 여기서, 제2간격(G2)은 제1간격(G1)과 동일하게 구성하였다. 비교예2는 도 7에 도시된 바와 같이, 써프레서부의 내부전극(314, 316, 318)이 일자로 이루어지되 내부전극 중 하나(318)가 격리된 구조로 구성하였다. 여기서, 내부전극(314, 316, 318) 사이의 제3간격(G3) 및 제4간격(G4)은 제1간격(G)과 동일하게 구성하였다.
도 8을 참조하면, 정전기 인가전압이 4㎸에서, 실시예는 비교예3 및 비교예4보다 더 빠르게 응답하였다. 또한, 정전기 인가전압이 6㎸ 및 8㎸에서, 실시예는 비교예3 및 비교예4보다 더 빠르게 응답하는 경우가 일부 발생하였다.
이를 통해 할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 내부전극이 "11자" 형으로 구성되는 경우, 응답속도의 개선 효과가 나타났다.
세 번째로, 본 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)와 기존의 동종재료기반 제품인 비교예5 및 비교예6 각각의 전기적 특성과 응답속도 실험을 수행하였다.
여기서, 비교예5 및 비교예6은 써프레서부와 커패시터부가 동종 재료로 구성되나, 비교예5는 실시예의 써프레서부(110)의 유전율과 동일한 "K1000" 제품을 사용하였고, 비교예6은 온도 특성 및 RF 성능에 안정적인 COG 계열 유전체를 사용하였다. 또한, 비교예5 및 비교예6은 내부전극이 수직으로 서로 대향하도록 구성하였다. 비교예5는 (주)아모텍사의 "HESP 02 100JS1" 제품을 사용하였고, 비교예6은 (주)아모텍사의 "HESP 02 100JTC" 제품을 사용하였다.
도 9를 참조하면, 실시예는 비교예5에 비하여 정전용량이 비교적 낮은 주파수에서는 낮고, 높은 주파수에서는 높으며, 주파수별 정전용량 변화율은 우수하였다. 또한, 실시예는 비교예6에 비하여 주파수별 정전용량이 낮고, 주파수별 정전용량 변화율은 유사하였다.
이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 COG 계열의 비교예6과 유사한 주파수별 정전용량 특성을 나타내며, K1000의 비교예5보다 우수한 전기적 특성을 나타내었다.
도 10을 참조하면, 실시예는 주파수별 임피던스 특성이 비교예5 및 비교예6과 유사하였다. 또한, 실시예는 주파수별 등가직렬저항(ESR) 특성이 비교예5보다 작고 유사한 특성을 나타내었다. 또한, 실시예는 주파수별 등가직렬저항(ESR) 특성이 낮은 주파수 대역에서는 높지만, 100㎒ 이상 대역에서는 유사한 특성을 나타내었다.
이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 100㎒ 이상 대역에서 COG 계열의 비교예6과 유사한 주파수별 임피던스 및 등가직렬저항(ESR) 특성을 나타내며, K1000의 비교예5보다 우수한 전기적 특성을 나타내었다.
도 11을 참조하면, 실시예는 정전기 내성이 비교예5와 유사한 특성을 나타내며 비교예6보다 우수한 특성을 나타내었다. 또한, 내부전극 구조의 차이에 의해, 실시예는 피크전압(Vp) 및 클램핑 전압(Vc)이 비교예5보다 낮게 나타났다.
이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 정전기 내성이 K1000의 비교예5와 동일하나 피크전압(Vp) 및 클램핑 전압(Vc)이 더 우수한 결과를 나타내었다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 정전기 내성이 COG 계열의 비교예6보다 우수하게 나타났다.
도 12를 참조하면, 정전기 인가전압이 4㎸ 및 6㎸인 경우, 실시예는 비교예5 및 비교예6 모두에 비하여 더 빠르게 응답하였다. 또한, 정전기 인가전압이 4㎸ 및 6㎸인 경우에도, 실시예는 비교예5 및 비교예6보다 대부분 더 빠르게 응답하였다.
이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 COG 또는 K1000 등의 동종재료를 이용하는 경우에 비하여 응답속도의 개선효과를 나타내었다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 감전방지소자(100)는 COG 계열 또는 "K1000"의 동종재료를 이용한 종래의 양산제품에 비하여 우수한 전기적 특성 및 응답속도 개선효과를 동시에 나타내었다.
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 : 복합형 감전방지소자
101a, 101b : 외부단자
102 : 유전체 시트층 110, 210, 310 : 써프레서부
112, 112a : 제1유전체 시트층
114, 116, 214, 216, 314, 316, 318 : 내부전극
120 : 커패시터부 122 : 제2유전체 시트층
124 : 커패시터 전극
102 : 유전체 시트층 110, 210, 310 : 써프레서부
112, 112a : 제1유전체 시트층
114, 116, 214, 216, 314, 316, 318 : 내부전극
120 : 커패시터부 122 : 제2유전체 시트층
124 : 커패시터 전극
Claims (10)
- 제1유전율을 갖는 한 쌍의 제1유전체 시트층 및 상기 한 쌍의 제1유전체 시트층 중 어느 하나의 일면에 서로 이격되게 구비되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 써프레서부;
제2유전율을 갖는 복수 개의 제2유전체 시트층 및 상기 복수 개의 제2유전체 시트층 각각에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 및
상기 써프레서부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극 및 상기 한 쌍의 내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며,
상기 제1유전율은 상기 제2유전율보다 큰 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극은 상기 제1유전체 시트층의 폭방향으로 제1간격만큼 이격되고, 상기 제1유전체 시트층의 길이방향으로 제1길이만큼 중첩되는 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극 각각은 상기 한 쌍의 외부단자 중 서로 상이한 외부단자에 연결되고, 상기 제1유전체 시트층의 길이의 절반보다 큰 길이를 갖는 복합형 감전방지소자. - 제2항에 있어서,
상기 제1간격은 18~26㎛인 복합형 감전방지소자. - 제2항에 있어서,
상기 제1길이는 140~180㎛인 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1유전율과 상기 제2유전율의 비는 8~12인 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1유전체 시트층은 상기 제2유전체 시트층보다 절연저항이 작은 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 써프레서부 및 상기 커패시터부는 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성되는 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 써프레서부는 정전기에 의해 방전 개시 전압이 6㎸ 이하인 복합형 감전방지소자. - 제1항에 있어서,
상기 커패시터부는 상기 써프레서부의 상부 및 하부 중 적어도 일측에 구비되는 복합형 감전방지소자.
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