WO2016080623A1 - 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents

감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2016080623A1
WO2016080623A1 PCT/KR2015/007120 KR2015007120W WO2016080623A1 WO 2016080623 A1 WO2016080623 A1 WO 2016080623A1 KR 2015007120 W KR2015007120 W KR 2015007120W WO 2016080623 A1 WO2016080623 A1 WO 2016080623A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric shock
shock protection
protection device
internal electrodes
electronic device
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/007120
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
유준서
박규환
김동기
선귀남
류재수
임병국
김리언
Original Assignee
주식회사 아모텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55801447&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2016080623(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 주식회사 아모텍 filed Critical 주식회사 아모텍
Publication of WO2016080623A1 publication Critical patent/WO2016080623A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007—Casings
    • H05K9/0049—Casings being metallic containers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1656—Details related to functional adaptations of the enclosure, e.g. to provide protection against EMI, shock, water, or to host detachable peripherals like a mouse or removable expansions units like PCMCIA cards, or to provide access to internal components for maintenance or to removable storage supports like CDs or DVDs, or to mechanically mount accessories
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0067—Devices for protecting against damage from electrostatic discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0288—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using passive elements as protective elements, e.g. resistors, capacitors, inductors, spark-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/046—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere responsive to excess voltage appearing at terminals of integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254—High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257—Overvoltage protection

Definitions

  • the present invention relates to an electric shock protection device and a portable electronic device having the same, and more particularly, an electric shock protection device capable of protecting a user from leakage current by a power supply and protecting an internal circuit from external static electricity. It relates to a portable electronic device.
  • the metal housing has excellent electrical conductivity due to the characteristics of the material, an electrical path may be formed between the external housing and the internal circuit part through a specific device or according to a portion thereof.
  • the metal housing and the circuit part form a loop, when a static electricity having a high voltage is momentarily introduced through a conductor such as a metal housing having a large external exposed area, the circuit part such as an IC may be damaged. Measures are required.
  • Such a portable electronic device typically uses a charger to charge the battery.
  • a charger rectifies external AC power to DC power, and then converts it into a low DC power supply suitable for portable electronic devices through a transformer.
  • a Y-CAP composed of a capacitor across the transformer.
  • the DC power may not be sufficiently cut off by the Y-CAP, and furthermore, a leakage current may be generated by the AC power. It can propagate along the ground of the circuit.
  • This leakage current can also be transmitted to a conductor that can be contacted by the human body, such as an external case of a portable electronic device. As a result, the user can feel a nasty feeling of discomfort. I can wear it.
  • a portable electronic device such as a mobile phone employing a metal case is required to protect the user from such leakage current.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an electric shock protection device capable of protecting an internal circuit and / or a user from leakage current caused by static electricity or an external power source and a portable electronic device having the same. have.
  • the present invention provides an electric shock protection device disposed between the human body contactable conductor of the electronic device and the built-in circuit portion.
  • the electric shock protection device satisfies the following equation to allow the static electricity to pass through the static electricity when the static electricity flows from the conductor, without blocking the leakage current of the external power flowing from the ground of the circuit portion:
  • Vbr is the breakdown voltage of the electric shock protection device
  • Vin is the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the rated voltage may be a standard rated voltage for each country.
  • the electric shock protection device the body in which a plurality of sheet layers are laminated; At least a pair of internal electrodes spaced apart from each other by a predetermined interval inside the body; And a gap formed between the internal electrodes.
  • the pair of internal electrodes may be disposed on the same plane.
  • the air gap may be provided with a discharge material layer applied to a predetermined thickness in the height direction on the inner wall.
  • the gap may be provided in plurality between the pair of internal electrodes.
  • the discharge material layer may be made of a non-conductive material or a semiconductor material including metal particles.
  • the discharge material layer includes a first portion applied along the inner wall of the void, a second portion extending outward from the top of the first portion and a third portion extending outward from the bottom of the first portion.
  • the second portion may be in contact with one of the pair of internal electrodes
  • the third portion may be in contact with another one of the pair of internal electrodes.
  • the body may be made of an insulator having a dielectric constant.
  • the internal electrode may include any one or more components of Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu.
  • the electric shock protection device may further include at least two varistor material layers in which a first varistor material layer and a second varistor material layer are alternately stacked; A plurality of first internal electrodes spaced apart at predetermined intervals (L) on the first varistor material layer; And a plurality of second internal electrodes spaced apart at predetermined intervals L on the second varistor material layer.
  • the breakdown voltage Vbr may be formed between the first inner electrode and the second inner electrode which are closest to each other.
  • each of the first internal electrode and the second internal electrode may be disposed to overlap at least a portion thereof.
  • each of the first internal electrode and the second internal electrode may be disposed not to overlap each other.
  • the separation distance L of the first internal electrode or the second internal electrode is the shortest distance d1 between the first internal electrode and the second internal electrode and the shortest distance between the neighboring second internal electrodes. It may be greater than the sum of (d2).
  • first varistor material layer and the second varistor material layer may be a semiconducting material including at least one of ZnO, SrTiO 3 , BaTiO 3 , and SiC, or Pr and Bi-based materials.
  • the present invention is a human body contactable conductor; Circuit section; And it provides a portable electronic device having an electric shock protection function including an electric shock protection element disposed between the conductor and the circuit portion.
  • the electric shock protection device passes the static electricity without insulation breakdown when static electricity flows from the conductor, and satisfies the following equation to cut off the leakage current of external power flowing from the ground of the circuit portion:
  • Vbr is the breakdown voltage of the electric shock protection device
  • Vin is the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the conductor may include at least one of an antenna, a metal case, and conductive jewelry for communication between the electronic device and an external device.
  • the metal case may be provided to partially surround or entirely surround the side of the housing of the electronic device.
  • the metal case may be provided to surround the camera provided to the outside of the front or rear of the housing of the electronic device.
  • the present invention provides a device disposed between the human body contactable conductor of the electronic device and the embedded circuit portion.
  • the electric shock protection unit for passing the static electricity without breaking the insulation when the static electricity flows from the conductor and cuts the leakage current of the external power flowing from the ground of the internal circuit portion, satisfies the following equation:
  • Vbr is the breakdown voltage of the electric shock protection device
  • Vin is the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the electric shock protection unit may include: a body in which a plurality of sheet layers are stacked; At least a pair of internal electrodes spaced apart from each other by a predetermined interval inside the body; And a gap formed between the internal electrodes.
  • the electric shock protection unit may include at least two varistor material layers in which a first varistor material layer and a second varistor material layer are alternately stacked; A plurality of first internal electrodes spaced apart at predetermined intervals (L) on the first varistor material layer; And a plurality of second internal electrodes spaced apart at predetermined intervals L on the second varistor material layer.
  • an electric shock protection device and a portable electronic device having the same by providing an electric shock protection device for connecting a conductor and a circuit part in a portable electronic device in which a conductor such as a metal case is exposed to the outside, There is an advantage that can protect the user and the internal circuit from leakage current and static electricity by.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an electric shock protection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are conceptual views illustrating an application example of an electric shock protection device according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are schematic equivalent circuit diagrams for explaining operations of (a) leakage current and (b) electrostatic discharge (ESD) of an electric shock protection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4C are views showing an example of an electric shock protection device according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are diagrams illustrating another example of the electric shock protection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A to 6D are views illustrating still another example of the electric shock protection device according to the embodiment of the present invention.
  • the electric shock protection device 100 may be disposed between the human body contactable conductor 12 and the internal circuit unit 14 of the electronic device.
  • the electric shock protection device 100 passes the static electricity without insulation breakdown when static electricity flows from the conductor 12, and satisfies the following equation to block leakage current of external power flowing from the ground of the circuit unit 14. It can have a breakdown voltage (Vb) to:
  • Vin is the rated voltage of the external power source of the electronic device.
  • the rated voltage may be a standard rated voltage for each country, and for example, may be any one of 240V, 110V, 220V, 120V, 110V, and 100V.
  • the electric shock protection device 100 may be a varistor or a suppressor.
  • the breakdown voltage Vbr refers to the breakdown voltage (or trigger voltage) of the varistor or the suppressor, and the interval between the internal electrodes of the varistor or the suppressor. , The area of the internal electrodes overlapping each other, the dielectric constant of the stacked sheet layers, the pore volume between the internal electrodes, and the discharge material layer, the particle diameter of the varistor material, and the number of internal electrodes connected in series.
  • the electric shock protection device 100 may be disposed between the conductor 12, such as an outer metal case, and the circuit unit 14 in the portable electronic device 10.
  • the portable electronic device 10 may be in the form of a portable electronic device that is portable and easy to carry.
  • the portable electronic device may be a mobile terminal such as a smart phone or a cellular phone, and may be a smart watch, a digital camera, a DMB, an e-book, a netbook, a tablet PC, a portable computer, or the like.
  • Such electronics may have any suitable electronic components including antenna structures for communication with an external device.
  • the device may be a device using local area network communication such as Wi-Fi and Bluetooth.
  • Such a portable electronic device 10 is an outer housing made of conductive materials such as metal (aluminum, stainless steel, etc.), or carbon-fiber composite materials or other fiber-based composites, glass, ceramic, plastic, and combinations thereof. It may include.
  • the housing of the portable electronic device 10 may include a conductor 12 made of metal and exposed to the outside.
  • the conductor 12 may include at least one of an antenna, a metal case, and conductive ornaments for communication between the electronic device and an external device.
  • the metal case may be provided to partially or entirely surround the side of the housing of the portable electronic device 10.
  • the metal case may be provided to surround the camera provided to the outside of the front or rear of the housing of the electronic device.
  • the electric shock protection device 100 may be disposed between the human body contactable conductor 12 of the portable electronic device 10 and the circuit unit 14 to protect the internal circuit from leakage current and static electricity.
  • Such an electric shock prevention device 100 may be appropriately provided according to the number of metal cases provided in the housing of the portable electronic device 10. However, when a plurality of metal cases are provided, each of the metal cases 12a, 12b, 12c, and 12d may be embedded in the housing of the portable electronic device 10 so that the electric shock prevention devices 100 are individually connected. have.
  • the conductor 12 such as a metal case surrounding the side of the housing of the portable electronic device 10 has three parts
  • the respective conductors 12a, 12b, 12c, and 12d are Both are connected to the electric shock prevention device 100 to protect the circuitry inside the portable electronic device 10 from leakage current and static electricity.
  • the electric shock prevention device 100 may be provided in various ways according to the corresponding roles of the metal cases 12a, 12b, 12c, and 12d. have.
  • the electric shock prevention device 100 when the camera 100 is exposed to the outside of the housing of the portable electronic device 10 when the electric shock prevention device 100 is applied to the conductor 12d surrounding the camera, the electric shock prevention device 100 ) May be provided in the form of blocking leakage current and protecting the internal circuit from static electricity.
  • the electric shock prevention device 100 may be connected to the metal case 12b to block leakage current and protect an internal circuit from static electricity. .
  • the electric shock protection device 100 may be disposed between the metal case 12 ′ and the circuit board 14 ′.
  • the circuit board 14 ′ may include a separate protection device 16 for bypassing static electricity to ground.
  • the protection element 16 may be a suppressor or a varistor.
  • the electric shock protection device 100 may have different functions according to leakage current by external power and static electricity flowing from the conductor 12.
  • the electric shock protection device 100 when the leakage current of the external power supply to the conductor 12 through the circuit board, for example, the ground of the circuit portion 14, the electric shock protection device 100 is in an open state Can be maintained. That is, since the breakdown voltage Vbr of the electric shock protection device 100 is greater than the rated voltage of the external power supply of the portable electronic device, the electric shock protection device 100 can maintain the open state without being electrically connected. As a result, the electric shock protection device 100 may protect the user from electric shock by cutting off leakage current by external power introduced from the ground of the circuit unit 14.
  • the electric shock protection device 100 when static electricity flows from the outside through the conductor 12, the electric shock protection device 100 functions as an electrostatic protection device such as a suppressor or a varistor. That is, since the breakdown voltage Vbr of the varistor is smaller than the instantaneous voltage of the static electricity when the varistor is a varistor, the electric shock protection device 100 is electrically conductive to allow static electricity to pass through. Since the operating voltage is smaller than the instantaneous voltage of the static electricity, static electricity can be passed by the instant discharge. As a result, the electric shock protection device 100 may lower the electrical resistance when the static electricity flows from the conductor 12, and thus may pass static electricity without breaking the insulation itself.
  • the circuit unit 14 may include a separate protection device for bypassing static electricity to ground.
  • the electric shock protection device 100 may pass the static electricity without insulation destruction by the static electricity flowing from the conductor 12, thereby protecting the internal circuit of the rear end.
  • the electric shock protection device may be a suppressor 200 as shown in FIGS. 4A to 4C.
  • the suppressor 200 includes a body 210, internal electrodes 211a and 212a and a pore forming member 215.
  • At least one pair of sheet layers 211, 212 and 213 are sequentially stacked, and the body 210 is formed to be integrally formed by pressing and sintering processes after the internal electrodes 211a and 212a provided on one surface thereof are disposed to face each other. do.
  • the body 210 may be made of an insulator having a dielectric constant.
  • the insulator may be made of ceramic material, low temperature sintered ceramic (LTCC), high temperature sintered ceramic (HTCC) and magnetic material.
  • the ceramic material is a metal oxide compound
  • the metal oxide compound is Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , V 2 O 5 , CoO, MoO 3 , SnO 2 , BaTiO 3, Nd 2 O 3 It may include one or more selected.
  • the internal electrodes 211a and 212a may be formed to be spaced apart from each other within the body 210 by at least one pair.
  • the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a may be electrically connected to the external electrodes 231 and 232 provided at both ends of the body 210, respectively.
  • the internal electrodes 211a and 212a may include any one or more components of Ag, Au, Pt, Pd, Ni, and Cu, and the external electrodes 231 and 232 may include any one or more of Ag, Ni, and Sn components. can do.
  • the internal electrodes 211a and 212a may be provided in various shapes and patterns, and the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a may be provided in the same pattern or may have different patterns. May be That is, the internal electrodes 211a and 212a are not limited to a specific pattern if the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a are disposed so as to overlap each other when the body 210 is configured.
  • the interval between the internal electrodes 211a and 212a and the areas facing each other or the lengths overlapping each other may be configured to satisfy the breakdown voltage Vbr of the suppressor 200.
  • the internal electrodes The spacing between 211a and 212a may be 10 to 100 ⁇ m.
  • a protection sheet layer 213 is disposed between the pair of electrodes 211a and 212a corresponding to each other to protect static electricity and to protect the circuit protection device and the peripheral circuits from overvoltage.
  • the protective sheet layer 213 is provided with at least one pore-forming member 215 formed in a hollow form between the pair of internal electrodes 211a and 212a. To this end, the protective sheet layer 213 may have a through hole 214 formed at a position where the pore forming member 215 is provided.
  • the body 210 has a first sheet layer 211 having a first internal electrode 211a on an upper surface thereof, and a second sheet layer having a second internal electrode 212a on a lower surface thereof. 212 are stacked on each other, and a protective sheet layer 213 is disposed between the first sheet layer 211 and the second sheet layer 212.
  • first sheet layer 211, the protective sheet layer 213, and the second sheet layer 212 are sequentially stacked so that the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a face each other. do.
  • the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a are disposed to face each other, and are spaced apart from each other by the protective sheet layer 213, and the first internal electrode 211a is disposed. And one side of the second internal electrode 212a in contact with the pore-forming member 215, respectively.
  • At least one through hole 214 is formed through the protective sheet layer 213 as illustrated in FIG. 4C.
  • the through hole 214 is formed so that the first inner electrode 211a and the second inner electrode 212a disposed on the upper and lower portions of the protective sheet layer 213 overlap each other. do.
  • the through hole 214 may be provided with a pore forming member 215.
  • the pore forming member 215 may be disposed between the internal electrodes 211a and 212a and may include discharge material layers 125a, 125b and 125c coated on the inner wall with a predetermined thickness along the height direction.
  • a discharge material layer may be applied to the inner wall of the through hole 214 at a predetermined thickness along the height direction.
  • the pore forming member 215 or the discharge material layer applied thereto may be provided such that an upper end thereof contacts the second internal electrode 212a and a lower end thereof contacts the first internal electrode 211a.
  • the pore 216 may be formed between the pair of internal electrodes 211a and 212a by the pore forming member 215. Static electricity introduced from the outside by the pores 216 may be discharged between the internal electrodes 211a and 212a. At this time, the electrical resistance between the internal electrodes 211a and 212a is lowered, and the voltage difference across the electric shock protection device 100 can be reduced to a predetermined value or less. Therefore, the suppressor 120 may pass static electricity without breaking the insulation.
  • the discharge material constituting the discharge material layers 125a, 125b, and 125c should have a low dielectric constant, no conductivity, and no short (short) when overvoltage is applied.
  • the discharge material may be made of a non-conductive material including at least one kind of metal particles, and may be made of a semiconductor material including SiC or silicon-based components.
  • the discharge material is made by mixing at least one material selected from SiC, carbon, graphite, and ZnO with at least one material selected from Ag, Pd, Pt, Au, Cu, Ni, W, and Mo at a predetermined ratio. It may be.
  • the discharge material may include a SiC-ZnO-based component.
  • Silicon carbide (SiC) component has excellent thermal stability, excellent stability in an oxidizing atmosphere, constant conductivity and thermal conductivity, and low dielectric constant.
  • the ZnO component has excellent nonlinear resistance characteristics and discharge characteristics.
  • SiC and ZnO are both conductive when used separately, but when the mixture is fired after mixing with each other, ZnO is bonded to the surface of the SiC particles to form an insulating layer that is a low non-conductive material.
  • the insulating layer blocks the Ag pass to provide higher insulation to the discharge material, and improves resistance to static electricity, thereby solving the DC short phenomenon when the suppressor 120 is mounted on the electronic component.
  • the discharge material has been described as including a SiC-ZnO-based component, but is not limited thereto.
  • the discharge material may be a component constituting the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a.
  • Non-conductive materials including semiconducting materials or metal particles can be used.
  • the discharge material layers 215a, 215b, and 215c applied to the inner wall of the pore forming member 215 may include a first portion 215a and the first portion (coated along the inner wall of the pore forming member 215).
  • the third part 215c may extend along the lower surface of the sheet layer 213 to be in contact with the second internal electrode 212a.
  • the discharge material layers 215a, 215b, and 215c are formed on the second and second portions 217b and 3rd from the upper and lower ends of the pore forming member 215 as well as the inner wall of the pore forming member 215.
  • 217c is formed to extend so that the contact area with the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a can be widened.
  • the protective sheet layer 213 may be provided with a plurality of pore forming member 215. As such, when the number of the pore forming members 215 is increased, the discharge path of the static electricity is increased, thereby increasing the resistance to static electricity.
  • the protective sheet layer 213 disposed between the first sheet layer 211 and the second sheet layer 212 may be provided to have the same area as the first sheet layer 211 and the second sheet layer 212.
  • the first internal electrode 211a and the second internal electrode 212a corresponding to each other include an overlapping area and have a smaller area than the first sheet layer 211 and the second sheet layer 212. It may be possible.
  • the suppressor 200 configured as described above is kept in an open state, thereby providing a metal case. It can block the transfer to the human body contactable conductor 12, such as.
  • the electric shock protection device may be a suppressor 300 as illustrated in FIGS. 5A to 5C.
  • the suppressor 300 may be formed between the internal electrodes 314a and 314b without using a separate pore forming member.
  • the sidewall of the gap 320 may include a discharge material layer 324.
  • the suppressor 300 may include a pair of internal electrodes 314a and 314b horizontally spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the gap 320 may be formed between the pair of internal electrodes 314a and 314b.
  • the gap 320 may be formed to have a height greater than the height of the pair of internal electrodes 314a and 314b, and may be formed to have a width larger than the gap of the pair of internal electrodes 314a and 314b.
  • the internal electrodes 314a and 314b are spaced apart from each other to form voids in the body composed of at least one pair of sheet layers 311, 312 and 313.
  • the pair of internal electrodes 314a and 314b are spaced apart at regular intervals in a parallel direction on the same plane.
  • the pair of internal electrodes 314a and 314b are spaced apart from each other to form a gap d on an upper surface of the first sheet layer 111.
  • the gap d between the pair of internal electrodes 314a and 314b may be 10 to 100 ⁇ m.
  • the pair of internal electrodes 314a and 314b are pattern printed on the top surface of the first sheet layer 111.
  • a gap 320 is provided between the pair of internal electrodes 314a and 314b corresponding to each other to protect static electricity, protect the circuit protection device and peripheral circuits from overvoltage, and block leakage current.
  • the void 320 is disposed between the pair of internal electrodes 314a and 314b arranged parallel to each other on the same plane, and is provided in a hollow shape so as to fill an air, and an open upper portion of the void 320.
  • the second sheet layer 312 is stacked on the side.
  • a plurality of such gaps 320 may be provided to be spaced apart along the width direction of the internal electrodes 314a and 314b. As such, when the number of the voids 320 is increased, the discharge path of the static electricity is increased, thereby improving resistance to static electricity.
  • the gap 320 is formed to have a height h that exceeds the height from the upper surface of the first sheet layer 111 to the upper ends of the internal electrodes 314a and 314b. That is, the void 320 according to an embodiment of the present invention is provided to have a height that exceeds the height of the internal electrodes 314a and 314b so that the volume of the entire void 320 can be expanded.
  • the gap 320 includes a first portion 322a having the same height as the internal electrodes 314a and 314b and a second portion 322b extending a predetermined height from an upper end of the first portion 322a. do.
  • the second portion 322b of the gap 320 is provided to extend on the upper surface of at least one of the pair of internal electrodes 314a and 314b spaced apart from each other. It may extend to the upper surface of the pair of internal electrodes (314a, 314b).
  • the void 320 includes a third portion extending downwardly from the lower end of the first portion 322a by a predetermined height, and the third portion is formed on the lower surfaces of the internal electrodes 314a and 314b. It may be provided in an extended form.
  • the void 320 is formed by removing the void material by heat applied in the sintering process after the void material is pattern-printed in the gap d.
  • the pore 320 in order to prevent the pore 320 from being deformed or damaged by pressure in the process of compressing the pore material after stacking the first sheet layer 311 and the second sheet layer 312 to form a body, Used.
  • the pore material is made of a material that can be decomposed by high temperature heat so that it can be removed in the process of laminating a plurality of sheet layers and firing.
  • the pore material may be made of a material that is decomposed in the temperature range between 200 ⁇ 2000 °C.
  • the pair of internal electrodes 314a and 314b may be provided in a bar shape having a rectangular cross section, as shown in FIG. 5C, but is not limited thereto, and may be provided in various shapes and patterns. They may be provided in the same pattern or may be provided to have different patterns.
  • a gap d is formed between the ends of the pair of internal electrodes 314a and 314b facing each other, and the gap 320 is provided in the gap d.
  • the inner wall of the gap 320 is provided with a discharge material layer 324 applied to a predetermined thickness along the height direction of the internal electrodes (314a, 314b).
  • the discharge material layer 324 may be provided only on the inner wall of the void 320, it will be appreciated that it may be applied to cover the open upper portion of the void 320. That is, the discharge material layer 124 may extend by connecting the open upper end of the void 320 as well as the inner wall of the void 320.
  • the first sheet layer 111 and the second sheet layer 312 constituting the body although the second sheet layer 312 may be directly stacked on top of the first sheet layer 111, the first A pair of internal electrodes 314a and 314b formed on the top surface of the sheet layer 111 and a separate buffer layer 113 corresponding to the height of the gap 320 may be stacked.
  • the buffer layer 113 serves to eliminate the height deviation corresponding to the height of the internal electrodes 314a and 314b and the height of the gap 320.
  • the electric shock protection device may be a varistor 400 as shown in FIGS. 6A to 6D.
  • the varistor 400 includes varistor material layers 410 and 420 and a plurality of internal electrodes 412, 412 ′ and 422.
  • the varistor material layer may include at least two layers of the first varistor material layer 410 and the second varistor material layer 420.
  • the first varistor material layer 410 and the second varistor material layer 420 may be a semiconducting material including at least one of ZnO, SrTiO 3 , BaTiO 3 , and SiC, or any one of Pr and Bi-based materials. Can be.
  • the internal electrodes are spaced apart at a predetermined interval L on the first varistor material layer 410 by a plurality of first internal electrodes 412 and 412 'spaced apart at a predetermined interval L by the second varistor material layer 420.
  • the plurality of second internal electrodes 422 may be included.
  • the breakdown voltage Vbr of the varistor 400 may be the sum of the unit breakdown voltages formed between the closest first internal electrodes 412 and 412 'and the second internal electrode 422, respectively. That is, the breakdown voltage Vbr of the varistor 400 is a unit breakdown voltage formed between the first internal electrodes 412 and 412 'and the second internal electrode 422, and the first internal electrodes 412 and 412 formed in series. ') And the number of second internal electrodes 422 may be determined.
  • Each of the first internal electrodes 412 and 412 ′ and the second internal electrodes 422 may be disposed so that at least a portion thereof does not overlap. That is, each of the first internal electrodes 412 and 412 ′ and the second internal electrodes 422 may be alternately arranged to overlap at least a portion of the first internal electrodes 412 and 412 ′, or may be arranged to cross each other so as not to overlap each other.
  • the first internal electrode or the second internal electrode does not leak static electricity or leakage current to the adjacent external electrodes (not shown) of the internal electrodes 412, 412 ′, and 422, and between the internal electrodes 412, 412 ′, 422. It is preferable that the interval is set so that it can proceed normally.
  • the separation distance L between one first internal electrode 412 and 412 'and a neighboring second internal electrode 422 is defined by the first internal electrode 412 and 412' and the second internal electrode 422.
  • the sum is greater than the sum of the shortest distance d1 between the second shortest distance d2 between the neighboring second internal electrodes 422.
  • the second internal electrode 422 may be formed such that a distance from an adjacent external electrode (not shown) is greater than a separation interval between the first internal electrodes 412 and 422.
  • the first varistor material layer 410 may be provided with two first internal electrodes 412 and 412 ', and the two first internal electrodes 412 and 412' may be spaced apart from each other on the same plane. Can be arranged.
  • the second varistor material layer 420 may include a second internal electrode 422 on one surface thereof.
  • the first varistor material layer 410 and the second varistor material layer 420 may be spaced apart from each other in the vertical direction by the second internal electrodes 422 and the two first internal electrodes 412 and 412 '. Laminated in the up and down directions to be arranged.
  • the second internal electrodes 422 may be disposed such that both end sides thereof may overlap a predetermined region with one end sides of the two first internal electrodes 412 and 412 ′. To this end, a central portion of the second internal electrode 422 may be disposed at a central portion of the gap L1 formed between the two first internal electrodes 412 and 412 '.
  • the first varistor material layer 410 in which the two first internal electrodes 412 and 412 ′ are formed may include the second varistor material layer in which one second internal electrode 422 is formed.
  • the stack may be stacked on top of the 420 and, optionally, stacked below the second varistor material layer 420.
  • the number of the first internal electrodes 412 and 412 ′ and the second internal electrodes 422 to satisfy the breakdown voltage Vbr of the varistor 400 may be determined according to the unit breakdown voltage formed therebetween. That is, in FIGS. 6A to 6D, two unit devices formed by the first internal electrodes 412 and 412 ′ and the second internal electrode 422 are described. However, the present invention is not limited thereto, and the plurality of unit devices is not limited thereto. It can be formed as.
  • the varistor 400 ′ has two first varistor material layers 410 and two second internal electrodes 422 formed with two first internal electrodes 412 and 412 ′.
  • One second varistor material layer 420 may be stacked alternately.
  • the two first varistor material layers 410 may be stacked in the form of upper and lower portions of the second varistor material layer 420, respectively.
  • the second internal electrodes 422 formed on the second varistor material layer 420 are formed of the first internal electrodes 412 and 412 'disposed at upper ends thereof and the second internal electrodes 422 disposed below them. It is disposed so as to overlap a predetermined area with one end side.
  • first internal electrodes 412 and 412 'disposed on the second varistor material layer 420 and the first internal electrodes 412 and 412' disposed below the second varistor material layer 420 are disposed on the upper and lower sides.
  • the second internal electrode 422 may be disposed side by side in the direction and between the first internal electrodes 412 and 412 ′ spaced apart in the vertical direction.
  • the center portion of the second inner electrode 422 may be disposed to be positioned at the center portion of the gap L formed between two first inner electrodes 412 and 412 'disposed on the same plane.
  • the first varistor material layer 410 and the second varistor material layer 420 may have a gap d1 and d1 between the first internal electrodes 412 and 412 'and the second internal electrode 422 as described above, or between them. It may be arranged in various stacking order while satisfying the interval (L) of.
  • discharge paths of static electricity may be increased, thereby improving resistance to static electricity.
  • the varistors 400 and 400 since the varistors 400 and 400 'include the first internal electrodes 412 and 412' and the second internal electrodes 422 in the varistor material layer, when the static electricity is applied, the varistors 400 and 400 'may be formed by the nonlinear voltage characteristics of the varistor material. The electrical resistance between 412 and 412 ′ and the second internal electrode 422 is lowered to allow static electricity to pass through. Thus, the varistor material can pass static electricity without being destroyed by instantaneous high static electricity.
  • the breakdown voltage Vbr of the varistors 400 and 400 ' is larger than the overvoltage caused by the leakage current. 12) can be blocked.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 감전보호소자는 전자장치의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되며, 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시키며, 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족한다 : Vbr > Vin 여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.

Description

감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
본 발명은 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호하고, 외부의 정전기로부터 내부회로를 보호할 수 있는 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 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 수 있다.
따라서, 메탈 케이스를 채용한 휴대폰과 같은 휴대용 전자장치는 이와 같은 누설 전류로부터 사용자를 보호하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기나 외부전원에 의한 누설전류로부터 내부 회로 및/또는 사용자를 보호할 수 있는 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전자장치의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되는 감전보호소자가 제공된다. 상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족한다 :
Vbr > Vin
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
또한, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극; 및 상기 내부전극 사이에 형성된 공극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부전극은 동일 평면상에서 배치될 수 있다.
또한, 상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 공극은 상기 한 쌍의 내부전극 사이에서 복수개로 구비될 수 있다.
또한, 상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 방전물질층은 상기 공극의 내벽을 따라 도포되는 제1부분과 상기 제1부분의 상단으로부터 외측으로 연장되는 제2부분 및 상기 제1부분의 하단으로부터 외측으로 연장되는 제3부분을 포함하고, 상기 제2부분은 상기 한 쌍의 내부전극 중 하나와 접촉되고, 상기 제3부분은 상기 한 쌍의 내부전극 중 다른 하나와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 소체는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 내부전극은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는, 제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층; 상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및 상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극과 제2내부전극 사이에 각각 형성 될 수 있다.
또한, 상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극의 이격 간격(L)은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리(d1)와 이웃하는 다른 제2내부전극 사이의 최단 거리(d2)의 합보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1바리스터 물질층 및 상기 제2바리스터 물질층은 ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 인체 접촉가능 전도체; 회로부; 및 상기 전도체와 상기 회로부 사이에 배치되는 감전보호소자를 포함하는 감전보호기능을 갖는 휴대용 전자장치를 제공한다. 여기서, 상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족한다 :
Vbr > Vin
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
또한, 상기 전도체는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 전면 또는 후면에 외부로 노출되도록 구비되는 카메라를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
한편, 본 발명은 전자장치의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되는 소자를 제공한다. 여기서, 상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연파괴 되지 않고 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 내장 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호부를 포함하고, 하기 식을 만족한다:
Vbr > Vin
여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
또한, 상기 감전보호부는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극; 및 상기 내부전극 사이에 형성된 공극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 감전보호부는, 제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층; 상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및 상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 의하면, 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자장치에서 전도체와 회로부를 연결하는 감전보호소자를 구비함으로써, 외부전원에 의한 누설전류 및 정전기로부터 사용자 및 내부 회로를 보호할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 적용예를 나타낸 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 (a)누설전류 및 (b) 정전기(ESD)에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 다른 례를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호소자의 또 다른 례를 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 감전보호소자(100)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 전자장치의 인체 접촉가능 전도체(12)와 내장 회로부(14) 사이에 배치될 수 있다.
상기 감전보호소자(100)는 상기 전도체(12)로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vb)을 가질 수 있다 :
Vbr > Vin
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압.
이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 110V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 감전보호소자(100)는 바리스터 또는 써프레서일 수 있으며, 이때, 상기 항복전압(Vbr)은 바리스터 또는 써프레서의 항복전압(또는 트리거전압)을 의미하며, 바리스터 또는 써프레서의 내부전극의 간격, 서로 중첩되는 내부전극의 면적, 적층된 시트층의 유전율, 내부전극 사이의 공극 체적, 및 방전물질층, 바리스터 재료의 입경, 직렬 연결되는 내부전극의 수에 따라 결정될 수 있다.
이와 같은 감전보호소자(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자장치(10)에서, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로부(14) 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 휴대용 전자장치(10)는 휴대가 가능하고 운반이 용이한 휴대용 전자기기의 형태일 수 있다. 일례로, 상기 휴대용 전자장치는 스마트폰, 셀룰러폰 등과 같은 휴대단말기일 수 있으며, 스마트 워치, 디지털 카메라, DMB, 전자책, 넷북, 태블릿 PC, 휴대용 컴퓨터 등일 수 있다. 이러한 전자장치들은 외부기기와의 통신을 위한 안테나 구조들을 포함하는 임의의 적절한 전자 컴포넌트들을 구비할 수 있다. 더불어, 와이파이 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
이와 같은 휴대용 전자장치(10)는 금속(알루미늄, 스테인리스 스틸 등)과 같은 도전성 재료들, 또는 탄소-섬유 합성 재료 또는 기타 섬유 계열 합성물들, 유리, 세라믹, 플라스틱 및 이들을 조합한 재료로 이루어진 외부 하우징을 포함할 수 있다.
이때, 휴대용 전자장치(10)의 하우징은 금속으로 이루어지고 외부로 노출되는 전도체(12)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전도체(12)는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 상기 메탈 케이스는 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 전면 또는 후면에 외부로 노출되도록 구비되는 카메라를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이와 같이, 감전보호소자(100)는 누설전류 및 정전기로부터 내부의 회로를 보호하기 위해 휴대용 전자장치(10)의 인체 접촉가능한 전도체(12)와 회로부(14) 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 감전방지소자(100)는 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 구비되는 메탈 케이스의 개수에 맞춰 적절하게 구비될 수 있다. 다만, 상기 메탈 케이스가 복수 개로 구비되는 경우 각각의 메탈 케이스(12a,12b,12c,12d)는 모두 감전방지소자(100)가 개별적으로 연결되도록 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 내장될 수 있다.
즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징의 측부를 둘러싸는 메탈 케이스와 같은 전도체(12)가 세 부분으로 이루어지는 경우 각각의 전도체(12a,12b,12c,12d)는 모두 감전방지소자(100)와 연결됨으로써 누설전류 및 정전기로부터 상기 휴대용 전자장치(10) 내부의 회로를 보호할 수 있다.
이때, 상기 감전방지소자(100)는 복수 개의 메탈 케이스(12a,12b,12c,12d)가 구비되는 경우 상기 메탈 케이스(12a,12b,12c,12d)의 해당 역할에 맞게 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
일례로, 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 외부로 노출되는 카메라가 구비되는 경우 상기 카메라를 둘러싸는 전도체(12d)에 상기 감전방지소자(100)가 적용되는 경우, 상기 감전방지소자(100)는 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 방호하는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 메탈 케이스(12b)가 그라운드 역할을 수행하는 경우 상기 감전방지소자(100)는 상기 메탈 케이스(12b)와 연결되어 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호하는 형태로 구비될 수 있다.
한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(100)는 메탈 케이스(12')와 회로기판(14') 사이에 배치될 수 있다. 이때, 감전보호소자(100)는 정전기를 자체 파손 없이 통과시키기 위한 것이기 때문에, 회로기판(14')은 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자(16)를 구비할 수 있다. 여기서, 보호소자(16)는 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
이러한 감전보호소자(100)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 외부전원에 의한 누설전류, 및 전도체(12)로부터 유입되는 정전기에 따라 상이한 기능을 가질 수 있다.
즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 회로부(14)의 회로기판, 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 감전보호소자(100)는 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(100)는 그의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지할 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(100)는 회로부(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 의한 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 전도체(12)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 감전보호소자(100)는 써프레서나 바리스터와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(100)는 바리스터인 경우, 바리스터의 항복전압(Vbr)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 전기적으로 도통되어 정전기를 통과시키고, 써프레서인 경우, 정전기 방전을 위한 써프레서의 동작 전압이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(100)는 전도체(12)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
여기서, 회로부(14)는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자를 구비할 수 있다. 결과적으로, 감전보호소자(100)는 전도체(12)로부터 유입되는 정전기에 의해 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시켜, 후단의 내부 회로를 보호할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 감전보호소자의 다양한 구현예를 더 상세하게 설명한다.
상기 감전보호소자는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 써프레서(200)일 수 있다. 이러한 써프레서(200)는 소체(210), 내부전극(211a,212a) 및 공극형성부재(215)를 포함한다.
소체(210)는 적어도 한 쌍의 시트층(211,212,213)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 내부전극들(211a,212a)이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 공정을 통해 일체로 형성된다.
이러한 소체(210)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연체는 세라믹재료, 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성재료로 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.
상기 내부전극(211a,212a)은 소체(210)의 내부에 일정 간격 이격되어 형성되며, 적어도 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 소체(210)의 양단에 구비되는 외부전극(231,232)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 내부전극(211a,212a)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 외부전극(231,232)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
상기 내부전극(211a,212a)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 제1내부전극(211a)과 제2내부전극(212a)은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고, 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 즉, 내부전극(211a,212a)은 소체(210)의 구성시 제1내부전극(211a)과 제2내부전극(212a)의 일부가 서로 대향하여 중첩되도록 배치되면 특정 패턴에 한정되지 않는다.
이때, 이러한 내부전극(211a,212a) 사이의 간격 및 서로 대향하는 면적 또는 서로 중첩되는 길이는 써프레서(200)의 항복전압(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 예를 들면, 상기 내부전극(211a,212a) 사이의 간격은 10~100㎛일 수 있다.
한편, 서로 대응되는 한 쌍의 전극(211a,212a) 사이에는 정전기를 방호하고 과전압으로부터 회로 보호 소자 및 주변 회로들을 보호하기 위한 방호시트층(213)이 배치된다.
이러한 방호시트층(213)은 상기 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에 중공형으로 이루어진 적어도 하나의 공극형성부재(215)가 구비된다. 이를 위해, 방호시트층(213)은 공극형성부재(215)가 구비되는 위치에 관통홀(214)이 형성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 소체(210)는 상부면에 제1내부전극(211a)이 구비되는 제1시트층(211)과, 하부면에 제2내부전극(212a)이 구비되는 제2시트층(212)이 서로 적층되며, 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)의 사이에는 방호시트층(213)이 배치된다.
즉, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 서로 마주할 수 있도록 제1시트층(211), 방호시트층(213) 및 제2시트층(212)을 순차적으로 적층한다.
이에 따라, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 서로 마주하도록 배치된 후 상기 방호시트층(213)에 의해 서로 일정간격 이격배치되며, 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)은 일측이 상기 공극형성부재(215)와 각각 접촉된 상태로 배치된다.
한편, 상기 제1시트층(211)과 제2시트층(212)의 사이에 배치되는 방호시트층(213)은 도 4c에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 관통홀(214)이 관통형성된다.
여기서, 상기 관통홀(214)은 상기 방호시트층(213)을 기준으로 상,하부에 각각 배치되는 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 서로 겹쳐지는 영역에 위치하도록 형성된다.
이때, 상기 관통홀(214)에는 공극형성부재(215)가 구비될 수 있다. 이러한 공극형성부재(215)는 내부전극(211a,212a) 사이에 배치되며, 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(125a,125b,125c)을 포함할 수 있다.
대안적으로, 공극형성부재(215)를 별도로 구비하지 않은 경우, 상기 관통홀(214)의 내벽에는 높이방향을 따라 방전물질층이 일정두께로 도포될 수 있다.
여기서, 상기 공극형성부재(215) 또는 그에 도포된 방전물질층은 상부단이 상기 제2내부전극(212a)과 접하고 하부단이 상기 제1내부전극(211a)과 각각 접하도록 구비된다.
이러한 공극형성부재(215)에 의해 한 쌍의 내부전극(211a,212a) 사이에 공극(216)이 형성될 수 있다. 이러한 공극(216)에 의해 외부로부터 유입된 정전기는 내부전극(211a,212a) 사이에서 방전될 수 있다. 이때, 내부전극(211a,212a) 사이의 전기적 저항이 낮아지고, 감전보호소자(100) 양단의 전압차를 일정 값 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 써프레서(120)는 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
여기서, 상기 방전물질층(125a,125b,125c)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. 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 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)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 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 써프레서(120)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 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다
이때, 상기 공극형성부재(215)의 내벽에 도포되는 상기 방전물질층(215a,215b,215c)은 공극형성부재(215)의 내벽을 따라 도포되는 제1부분(215a)과 상기 제1부분(215a)의 상단으로부터 상기 방호시트층(213)의 상부면을 따라 제1내부전극(211a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제2부분(215b) 및 상기 제1부분(215a)의 하단으로부터 상기 방호시트층(213)의 하부면을 따라 제2내부전극(212a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제3부분(215c)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 방전물질층(215a,215b,215c)은 상기 공극형성부재(215)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극형성부재(215)의 상부단과 하부단으로부터 상기 제2부분(217b) 및 제3부분(217c)이 각각 연장되도록 형성됨으로써 상기 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)과의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 한다.
이러한 구성에 의해, 상기 방전물질층(215a,215b,215c)을 구성하는 성분의 일부가 정전기 스파크에 의해 기화됨에 따라 방전물질층(215a,215b,215c)의 일부가 손상되더라도 상기 방전물질층(215a,215b,215c)이 제 기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 방호시트층(213)은 복수의 공극형성부재(215)가 구비될 수도 있다. 이와 같이, 상기 공극형성부재(215)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 높일 수 있다.
상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212) 사이에 배치되는 방호시트층(213)은 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)과 동일한 면적을 갖도록 구비될 수도 있지만, 서로 대응되는 제1내부전극(211a) 및 제2내부전극(212a)이 겹쳐지는 면적을 포함하고 상기 제1시트층(211) 및 제2시트층(212)보다 좁은 면적을 갖도록 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
이와 같이 구성된 써프레서(200)는 외부전원에 의한 누설전류가 인가되는 경우, 써프레서(200)의 항복전압(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지함으로써, 메탈 케이스 등과 같은 인체접촉 가능한 전도체(12)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
상기 감전보호소자는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같은 써프레서(300)일 수 있다. 이러한 써프레서(300)는 별도의 공극형성부재를 이용하지 않고, 내부전극(314a,314b) 사이에 공극(320)이 형성될 수 있다. 이때, 공극(320)의 측벽은 방전물질층(324)을 구비할 수 있다.
상기 써프레서(300)는 일정 간격 이격되어 수평으로 배치된 한 쌍의 내부전극(314a,314b)을 포함할 수 있다.
여기서, 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 사이에는 공극(320)이 형성될 수 있다. 여기서, 공극(320)은 한 쌍의 내부전극(314a,314b)의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있고, 한 쌍의 내부전극(314a,314b)의 간격보다 큰 너비로 형성될 수 있다. 이와 같이, 공극(320)의 체적이 확장되면, 정전기에 의한 방전시 내부전극(314a,314b)으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 내부전극(314a,314b) 사이의 공간이 넓기 때문에 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 감소시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 적어도 한 쌍의 시트층(311,312,313)으로 이루어지는 소체의 내부에는 내부전극(314a,314b)이 공극을 형성하도록 서로 이격 배치된다. 바람직하게는 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b)은 동일 평면상에서 평행한 방향으로 일정간격 이격배치된다.
즉, 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b)은 상기 제1시트층(111)의 상부면에 간극(d)을 형성하도록 상호 이격배치된다. 여기서, 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 사이의 간극(d)은 10~100㎛일 수 있다. 이와 같은 한 쌍의 내부전극(314a,314b)은 상기 제1시트층(111)의 상부면에 패턴인쇄된다.
이때, 서로 대응되는 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 사이에는 정전기를 방호하고 과전압으로부터 회로 보호 소자 및 주변 회로들을 보호하고 누설전류를 차단하기 위한 공극(320)이 구비된다.
이러한 공극(320)은 동일 평면상에 서로 평행하게 배열되는 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 사이에 배치되며 공기가 채워질 수 있도록 중공형으로 구비되며, 상기 공극(320)의 개방된 상부측에 상기 제2시트층(312)이 적층된다.
이와 같은 공극(320)은 복수 개로 구비되어 상기 내부전극(314a,314b)의 폭방향을 따라 이격 배치될 수도 있다. 이와 같이, 상기 공극(320)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 공극(320)은 상기 제1시트층(111)의 상부면으로부터 상기 내부전극(314a,314b)의 상부단까지의 높이를 초과하는 높이(h)를 갖도록 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 공극(320)은 내부전극(314a,314b)의 전체높이보다 초과하는 높이를 갖도록 구비됨으로써 전체적인 공극(320)의 체적이 확대될 수 있도록 한다.
이를 통해, 정전기의 방전시 상기 내부전극(314a,314b)으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 넓은 공간을 갖는 공극(320)을 통해 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 감소시킬 수 있다.
여기서, 공극(320)은 상기 내부전극(314a,314b)과 동일한 높이를 갖는 제1부분(322a)과 상기 제1부분(322a)의 상부단으로부터 일정높이 연장되는 제2부분(322b)을 포함한다. 이때, 상기 공극(320)의 제2부분(322b)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 서로 이격배치되는 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 중 적어도 하나의 전극의 상부면 상으로 연장되도록 구비될 수 있으며, 한 쌍의 내부전극(314a,314b)의 상부면 상으로 모두 연장될 수 있다.
더불어, 상기 공극(320)은 상기 제1부분(322a)의 하부단으로부터 하방으로 일정높이 연장되는 제3부분을 포함하고, 상기 제3부분이 상기 내부전극(314a,314b)의 하부면 상으로 연장되는 형태로 구비될 수도 있다.
이와 같은 공극(320)은 상기 간극(d)에 공극재가 패턴인쇄된 후 소결과정에서 가해지는 열에 의해 상기 공극재가 제거됨으로써 형성된다. 여기서, 상기 공극재는 제1시트층(311) 및 제2시트층(312)을 적층한 후 소체를 형성하기 위하여 압착하는 과정에서 상기 공극(320)이 압력에 의해 변형되거나 파손되는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
이를 위해, 상기 공극재는 고온의 열에 의해 분해될 수 있는 재질로 이루어짐으로써 복수 개의 시트층을 적층한 후 소성하는 과정에서 제거될 수 있도록 한다. 일례로, 상기 공극재는 200~2000℃ 사이의 온도범위에서 분해되는 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b)은 도 5c에 도시된 바와 같이, 직사각형의 단면을 갖는 바형상으로 구비될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 서로 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다.
한편, 상기 한 쌍의 내부전극(314a,314b)이 서로 마주하는 단부 사이에는 일정간격 이격되는 간극(d)이 형성되고 상기 간극(d)에 상기 공극(320)이 구비된다. 이때, 상기 공극(320)의 내벽에는 상기 내부전극(314a,314b)의 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(324)이 구비된다. 이때, 상기 방전물질층(324)은 상기 공극(320)의 내벽에만 구비될 수도 있지만, 상기 공극(320)의 개방된 상부를 덮도록 도포될 수도 있음을 밝혀둔다. 즉, 상기 방전물질층(124)은 상기 공극(320)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극(320)의 개방된 상부단을 연결하여 연장될 수 있다.
한편, 상기 소체를 구성하는 제1시트층(111) 및 제2시트층(312)은 제1시트층(111)의 상부에 제2시트층(312)이 직접 적층될 수도 있지만, 상기 제1시트층(111)의 상부면에 형성되는 한 쌍의 내부전극(314a,314b) 및 공극(320)의 높이에 해당하는 별도의 버퍼층(113)이 적층될 수도 있다. 이러한 버퍼층(113)은 내부전극(314a,314b)의 높이 및 공극(320)의 높이에 해당하는 높이편차를 없애주는 역할을 수행한다.
상기 감전보호소자는 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같은 바리스터(400)일 수 있다. 이러한 바리스터(400)는 바리스터 물질층(410,420) 및 복수의 내부전극(412,412',422)을 포함한다.
상기 바리스터 물질층은 제1바리스터 물질층(410) 및 제2바리스터 물질층(420)이 교대로 적어도 2개의 층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1바리스터 물질층(410) 및 상기 제2바리스터 물질층(420)은 ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나일 수 있다.
상기 내부전극은 제1바리스터 물질층(410) 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1내부전극(412,412') 및 제2바리스터 물질층(420) 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2내부전극(422)을 포함할 수 있다.
여기서, 바리스터(400)의 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극(412,412')과 제2내부전극(422) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 합일 수 있다. 즉, 바리스터(400)의 항복전압(Vbr)은 제1내부전극(412,412')과 제2내부전극(422) 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압, 및 전기적으로 직렬 형성되는 제1내부전극(412,412')과 제2내부전극(422)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
상기 제1내부전극(412,412') 및 상기 제2내부전극(422) 각각은 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1내부전극(412,412') 및 상기 제2내부전극(422) 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 교차 배치되거나, 서로 중첩되지 않도록 서로의 사이에 교차 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극은 정전기 또는 누설전류가 내부전극(412,412',422)의 인접한 외부전극(미도시)으로 누설되지 않고, 내부전극(412,412',422) 사이에서 정상적으로 진행할 수 있도록 간격이 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 하나의 제1내부전극(412,412')과 이웃하는 제2내부전극(422) 사이의 이격 간격(L)은 상기 제1내부전극(412,412')과 상기 제2내부전극(422) 사이의 최단 거리(d1)와 상기 이웃하는 다른 제2내부전극(422) 사이의 최단 거리(d2)의 합보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 함께, 상기 제2내부전극(422)은 인접한 외부전극(미도시)과의 거리가 제1내부전극(412,422) 사이의 이격 간격보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1바리스터 물질층(410)은 두 개의 제1내부전극(412,412')이 구비될 수 있고, 상기 두 개의 제1내부전극(412,412')은 동일 평면상에 나란하게 이격 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제2바리스터 물질층(420)은 일면에 제2내부전극(422)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1바리스터 물질층(410) 및 제2바리스터 물질층(420)은 상기 제2내부전극(422)이 두 개의 제1내부전극(412,412')과 상하방향으로 일정간격 이격된 상태로 배치될 수 있도록 상,하방향으로 적층된다.
더불어, 상기 제2내부전극(422)은 양 단부측이 상기 두 개의 제1내부전극(412,412')의 일단부측과 서로 일정영역 중첩될 수 있도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2내부전극(422)의 중앙부가 상기 두 개의 제1내부전극(412,412') 사이에 형성되는 간극(L1)의 중앙부에 위치되도록 배치될 수 있다.
여기서, 두 개의 제1내부전극(412,412')이 형성되는 제1바리스터 물질층(410)은 도 6c에 도시된 바와 같이, 하나의 제2내부전극(422)이 형성되는 제2바리스터 물질층(420)의 상부에 적층될 수도 있고, 선택적으로, 제2바리스터 물질층(420)의 하부에 적층될 수도 있다.
한편, 제1내부전극(412,412') 및 제2내부전극(422)은 그 사이에 형성되는 단위 항복전압에 따라 바리스터(400)의 항복전압(Vbr)을 만족하기 위한 개수가 결정될 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6d에서는 제1내부전극(412,412') 및 제2내부전극(422)에 의해 형성된 단위 소자는 2개인 경우로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 단위 항복전압의 크기에 따라 복수개로 형성될 수 있다.
이때, 제1내부전극(412,412') 및 제2내부전극(422)에 의해 형성되는 단위 소자는 병렬로 복수 개로 구비될 수 있다. 즉, 도 6d에 도시된 바와 같이, 바리스터(400')는 두 개의 제1내부전극(412,412')이 형성된 두 개의 제1바리스터 물질층(410)과 하나의 제2내부전극(422)이 형성된 하나의 제2바리스터 물질층(420)이 교대로 적층되는 형태일 수 있다.
이때, 상기 두 개의 제1바리스터 물질층(410)은 상기 제2바리스터 물질층(420)의 상,하부에 각각 배치되는 형태로 적층될 수 있다. 여기서, 상기 제2바리스터 물질층(420)에 형성된 제2내부전극(422)은 양 단부측이 상부에 배치되는 제1내부전극(412,412') 및 하부에 배치되는 제2내부전극(422)의 일단부측과 각각 일정영역 중첩되도록 배치된다.
그리고, 상기 제2바리스터 물질층(420)의 상부에 배치되는 제1내부전극(412,412')과 제2바리스터 물질층(420)의 하부에 배치되는 제1내부전극(412,412')은 상,하 방향으로 나란하게 배치될 수 있고, 수직한 방향으로 이격배치되는 제1내부전극들(412,412')의 사이에 제2내부전극(422)이 배치될 수 있다.
이때, 상기 제2내부전극(422)의 중앙부는 동일 평면상에 배치되는 두 개의 제1내부전극(412,412') 사이에 형성되는 간극(L)의 중앙부에 위치되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 제1바리스터 물질층(410) 및 제2바리스터 물질층(420)은 상술한 바와 같은 제1내부전극(412,412') 및 제2내부전극(422)의 간극(d1,d1) 또는 그 사이의 간격(L)을 만족하면서 다양한 적층 순서로 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1바리스터 물질층(410) 및 제2바리스터 물질층(420)을 복수 적층함에 따라 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 바리스터(400,400')는 제1내부전극(412,412')과 제2내부전극(422)이 바리스터 물질층에 구비되기 때문에, 정전기 인가시, 바리스터 물질의 비선형 전압 특성에 의해 제1내부전극(412,412')과 제2내부전극(422) 사이의 전기적 저항이 낮아져 정전기를 통과시킬 수 있다. 따라서, 바리스터 물질은 순간적으로 높은 정전기에 의해서도 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
한편, 외부전원에 의한 누설전류가 인가되는 경우, 바리스터(400,400')의 항복전압(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지함으로써, 메탈 케이스 등과 같은 인체접촉 가능한 전도체(12)로 전달되는 것을 차단할 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.

Claims (23)

  1. 전자장치의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되는 감전보호소자로서,
    상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족하는 감전보호소자.
    Vbr > Vin
    여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
    Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압인 감전보호소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는,
    복수의 시트층이 적층된 소체;
    상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극; 및
    상기 내부전극 사이에 형성된 공극;을 포함하는 감전보호소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부전극은 동일 평면상에서 배치되는 감전보호소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비되는 감전보호소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 공극은 상기 한 쌍의 내부전극 사이에서 복수개로 구비되는 감전보호소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어지는 감전보호소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 방전물질층은 상기 공극의 내벽을 따라 도포되는 제1부분과 상기 제1부분의 상단으로부터 외측으로 연장되는 제2부분 및 상기 제1부분의 하단으로부터 외측으로 연장되는 제3부분을 포함하고,
    상기 제2부분은 상기 한 쌍의 내부전극 중 하나와 접촉되고, 상기 제3부분은 상기 한 쌍의 내부전극 중 다른 하나와 접촉되는 감전보호소자.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 소체는 유전율을 갖는 절연체로 이루어지는 감전보호소자.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 내부전극은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함하는 감전보호소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감전보호소자는,
    제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층;
    상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및
    상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함하는 감전보호소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 항복전압(Vbr)은 가장 인접한 제1내부전극과 제2내부전극 사이에 각각 형성되는 단위 항복전압의 합인 감전보호소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 감전보호소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1내부전극 및 상기 제2내부전극 각각은 서로 중첩되지 않도록 배치되는 감전보호소자.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극의 이격 간격(L)은 상기 제1내부전극과 상기 제2내부전극 사이의 최단 거리(d1)와 이웃하는 다른 제2내부전극 사이의 최단 거리(d2)의 합보다 큰 감전보호소자.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1바리스터 물질층 및 상기 제2바리스터 물질층은 ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나인 감전보호소자.
  17. 인체 접촉가능 전도체;
    회로부; 및
    상기 전도체와 상기 회로부 사이에 배치되는 감전보호소자를 포함하며,
    상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키며, 상기 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하도록 하기의 식을 만족하는 감전보호기능을 갖는 휴대용 전자장치.
    Vbr > Vin
    여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
    Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전도체는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함하는 감전보호기능을 갖는 휴대용 전자장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비되는 감전보호기능을 갖는 휴대용 전자장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 메탈 케이스는 상기 전자장치의 하우징의 전면 또는 후면에 외부로 노출되도록 구비되는 카메라를 둘러싸도록 구비되는 감전보호기능을 갖는 휴대용 전자장치.
  21. 전자장치의 인체 접촉가능 전도체와 내장 회로부 사이에 배치되는 소자로서,
    상기 전도체로부터 정전기 유입 시 절연파괴 되지 않고 정전기를 통과시킴과 아울러 상기 내장 회로부의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호부를 포함하고,
    하기 식을 만족하는 감전보호소자.
    Vbr > Vin
    여기서, Vbr은 상기 감전보호소자의 항복전압,
    Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압
  22. 제21항에 있어서,
    상기 감전보호부는,
    복수의 시트층이 적층된 소체;
    상기 소체의 내부에 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극; 및
    상기 내부전극 사이에 형성된 공극;을 포함하는 감전보호소자.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 감전보호부는,
    제1바리스터 물질층 및 제2바리스터 물질층이 교대로 적층된 적어도 2개의 바리스터 물질층;
    상기 제1바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제1내부전극; 및
    상기 제2바리스터 물질층 상에 일정 간격(L)으로 이격된 복수의 제2내부전극;을 포함하는 감전보호소자.
PCT/KR2015/007120 2014-11-20 2015-07-09 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 WO2016080623A1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0162863 2014-11-20
KR10-2014-0162808 2014-11-20
KR20140162808 2014-11-20
KR20140162863 2014-11-20
KR1020150094264A KR101608224B1 (ko) 2014-11-20 2015-07-01 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
KR10-2015-0094264 2015-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016080623A1 true WO2016080623A1 (ko) 2016-05-26

Family

ID=55801447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/007120 WO2016080623A1 (ko) 2014-11-20 2015-07-09 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10175727B2 (ko)
KR (1) KR101608224B1 (ko)
CN (2) CN107360706B (ko)
WO (1) WO2016080623A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106657478B (zh) * 2017-01-20 2020-03-03 Oppo广东移动通信有限公司 指纹识别模组及移动终端
WO2019173186A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 Avx Corporation Cascade varistor having improved energy handling capabilities

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100713532B1 (ko) * 2005-11-03 2007-04-30 삼성전자주식회사 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치
KR20070103870A (ko) * 2006-04-20 2007-10-25 주식회사 이노칩테크놀로지 회로 보호 소자
KR100845948B1 (ko) * 2007-04-11 2008-07-11 주식회사 이노칩테크놀로지 회로 보호 소자 및 그 제조 방법
KR20100019981A (ko) * 2007-05-03 2010-02-19 에프코스 아게 전기적 비-접촉성 보호 구조를 구비하는 전기적 다층형 컴포넌트
KR20100139075A (ko) * 2008-05-08 2010-12-31 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Ｅｓｄ 보호 기능 내장 기판

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003030386A1 (de) 2001-09-28 2003-04-10 Epcos Ag Schaltungsanordnung, schaltmodul mit der schaltungsanordnung und verwendung des schaltmoduls
JP4292901B2 (ja) * 2002-08-20 2009-07-08 株式会社村田製作所 バリスタ
WO2006035537A1 (ja) * 2004-12-06 2006-04-06 Array Proto Technology Inc. 避雷装置
JP4715248B2 (ja) * 2005-03-11 2011-07-06 パナソニック株式会社 積層セラミック電子部品
KR100630187B1 (ko) 2005-05-27 2006-10-02 삼성전자주식회사 이동통신 단말기의 감전 보호 장치
KR100573364B1 (ko) 2005-06-11 2006-04-26 주식회사 이노칩테크놀로지 칩형 써지 어레스터 및 이의 제조 방법
US7851863B2 (en) * 2005-09-13 2010-12-14 Panasonic Corporation Static electricity countermeasure component
KR101326653B1 (ko) 2007-01-17 2013-11-08 엘지전자 주식회사 휴대 단말기
KR20080044551A (ko) 2006-11-16 2008-05-21 엘지전자 주식회사 이동통신 단말기
KR100825418B1 (ko) 2007-10-15 2008-04-29 (주)쓰리나인 케이스 외관의 정전기 방지용 박막 및 그 제조방법
WO2009098944A1 (ja) * 2008-02-05 2009-08-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ｅｓｄ保護デバイス
CN101646298A (zh) * 2008-08-07 2010-02-10 佳邦科技股份有限公司 低温共烧陶瓷的静电放电保护装置及其制造方法
JP2010146779A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Panasonic Corp 過電圧保護部品
US8724284B2 (en) * 2011-05-25 2014-05-13 Tdk Corporation Electrostatic protection component
KR101915961B1 (ko) * 2011-09-06 2019-01-31 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 전자 장치에 사용 가능한 보드

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100713532B1 (ko) * 2005-11-03 2007-04-30 삼성전자주식회사 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치
KR20070103870A (ko) * 2006-04-20 2007-10-25 주식회사 이노칩테크놀로지 회로 보호 소자
KR100845948B1 (ko) * 2007-04-11 2008-07-11 주식회사 이노칩테크놀로지 회로 보호 소자 및 그 제조 방법
KR20100019981A (ko) * 2007-05-03 2010-02-19 에프코스 아게 전기적 비-접촉성 보호 구조를 구비하는 전기적 다층형 컴포넌트
KR20100139075A (ko) * 2008-05-08 2010-12-31 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Ｅｓｄ 보호 기능 내장 기판

Also Published As

Publication number Publication date
CN107360706A (zh) 2017-11-17
US20160149399A1 (en) 2016-05-26
KR101608224B1 (ko) 2016-04-14
CN105591360B (zh) 2017-05-31
US10175727B2 (en) 2019-01-08
CN105591360A (zh) 2016-05-18
CN107360706B (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017003001A1 (ko) 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2016080624A1 (ko) 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2016080625A1 (ko) 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
KR101917787B1 (ko) 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기
WO2017209448A1 (ko) 컨택터
WO2016080623A1 (ko) 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2018117447A1 (ko) 복합 보호 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2018084587A1 (ko) 기능성 컨택터
WO2018203632A1 (ko) 복합형 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2018182249A1 (ko) 감전보호소자, 그 제조 방법 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2016122245A1 (ko) 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기
WO2017135566A1 (ko) 복합 보호 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2018066871A1 (ko) 복합 보호 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2017074088A1 (ko) 감전보호 장치
KR101727079B1 (ko) 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2016178524A1 (ko) 감전 방지 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2017146517A1 (ko) 기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
WO2017196116A1 (ko) 기능성 컨택터
WO2016178528A1 (ko) 감전 방지 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2019035559A1 (ko) 복합 소자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합 소자
WO2016148546A1 (ko) 감전보호소자 및 이를 구비하는 휴대용 전자장치
WO2018117579A1 (ko) 기능성 컨택터
WO2016178529A1 (ko) 감전 방지 소자 및 이를 구비하는 전자기기
WO2018084586A1 (ko) 기능성 컨택터
WO2016178533A1 (ko) 감전 방지 소자 및 이를 구비하는 전자기기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15860272

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15860272

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1