WO2018203632A1 - 복합형 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents

복합형 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 Download PDF

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WO2018203632A1
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varistor
capacitor
external
electrode
electric shock
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박규환
이승철
유준서
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주식회사 아모텍
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    • H05K9/0066—Constructional details of transient suppressor

Definitions

  • the present invention relates to an electric shock prevention device for an electronic device such as a smart phone, and more particularly, to an electric shock prevention device capable of simultaneously implementing high electrostatic response characteristics and high capacity capacitance and a portable electronic device having the same.
  • 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 portion form a loop
  • a conductor such as a metal housing having a large external exposed area
  • the circuit portion such as an IC is broken, and the AC power supply is damaged. Since the generated leakage current propagates to the metal housing along the ground portion of the circuit part, it causes an electric shock accident that may cause discomfort or severe injury to the user.
  • the present invention has been made in view of the above, and the electrostatic protection function and the capacitor function are packaged in different materials, so that the electrostatic protection function and the capacitor function are provided separately, and thus the single package is provided to provide reliable electrostatic response characteristics even for repeated use. And an electric shock prevention device capable of simultaneously implementing a high capacity capacitance suitable for wireless communication, and a portable electronic device having the same.
  • the present invention provides a plurality of varistor material layers, at least two first internal electrodes spaced at regular intervals on the same varistor material layer among the plurality of varistor material layers, and the plurality of first internal parts.
  • a varistor part including at least one second internal electrode provided on a varistor material layer different from the electrode;
  • a capacitor unit including a plurality of dielectric sheet layers and a plurality of capacitor electrodes provided on the sheet layers; A bonding layer disposed therebetween to space the varistor portion and the capacitor portion; And a pair of external terminals provided at both sides of the varistor part and the capacitor part and connected to the plurality of capacitor electrodes, the first internal electrode, or the second internal electrode.
  • the capacitor portion and the varistor portion are composed of different materials.
  • the varistor portion has a pair of first external electrodes disposed between both sides of the plurality of varistor material layers and the pair of external terminals, the capacitor portion of the plurality of dielectric sheet layers A pair of second external electrodes may be disposed between both sides and the pair of external terminals.
  • the bonding layer may include an epoxy for bonding, and may be extended to space the pair of first external electrodes and the pair of second external electrodes.
  • the first external electrode and the second external electrode may include Ag and glass, and the external terminal may include a paste obtained by dispersing 50 to 90% of a conductive metal in a conductive epoxy.
  • the first external electrode and the second external electrode may have a thickness of 15 ⁇ m or less and a width of 200 ⁇ m or less.
  • a minimum adjacent distance between the first external electrode and the first internal electrode or the second internal electrode not connected to the first external electrode is 20 ⁇ m or more, and the second external electrode and the second external electrode The distance from the capacitor electrode not connected to the electrode may be 20 ⁇ m or more.
  • the bonding layer includes a glass for bonding
  • the firing temperature of the glass for bonding may be higher than the firing temperature of the external terminal.
  • the bonding layer may include an intermediate material between the dielectric and the varistor material.
  • the capacitor part, the varistor part, and the bonding layer may be stacked in a green sheet state and simultaneously fired.
  • the external terminal may include Ag and glass, and the external terminal may be plated with Ni / Sn.
  • the varistor material layer is ZrO, Nb, Pr, Bi, Co. At least one or more of oxides of Si, Cr, and Mn, and the dielectric sheet layer may include at least one or more of oxides of Ti, Si, Sr, Bi, W, and Nd based on BaTiO 3 . Can be.
  • the capacitor electrode, the first internal electrode, and the second internal electrode may include at least one or more of Ag, Pd, Pt, Au, Ni, and Cu.
  • the distance between the capacitor electrode is 20 ⁇ m or more
  • the minimum adjacent distance between the external terminal and the first internal electrode or the second internal electrode not connected to the external terminal is 20 ⁇ m or more
  • the external terminal The distance from the capacitor electrode not connected to the external terminal may be 20 ⁇ m or more.
  • the varistor part may be stacked on the capacitor.
  • the present invention includes a conductor including a tip portion protruding outward from the conductive case; Circuit section; And it provides a portable electronic device comprising an electric shock prevention device for electrically connecting the conductor and the circuit portion.
  • the electric shock prevention device may be preferably used as the electric shock prevention device of various embodiments having the structure and characteristics as described above.
  • the conductor may include a side key, and the tip portion may include one end of an insertion hole of a connector for connecting with an external device.
  • the reliability of the product can be improved by improving the response characteristics against static electricity and realizing a high capacitance capacitance.
  • the present invention is a single package by using a conventional varistor and capacitor manufacturing process, it is possible to simplify the manufacturing process and easy lineup according to various capacities to improve the manufacturing efficiency and reduce the manufacturing cost.
  • the present invention implements a capacitor separately from the varistor, the degree of design freedom is increased when the capacitance is implemented, and thus, a lineup of various capacities is possible, so that the customer's demand can be quickly responded without a separate process change.
  • the present invention by forming a bonding layer between the varistor portion and the capacitor portion, it is possible to block the movement of the material between the varistor portion material layer and the dielectric to prevent deterioration of the electrical characteristics by heterojunction.
  • the present invention increases the contact area between the internal electrodes by providing separate external electrodes in each of the varistor part and the capacitor part, thereby suppressing the occurrence of sparks when static electricity is applied due to a poor contact between the internal electrodes and the external terminals.
  • the electrical characteristics can be measured in each of the varistor and the capacitor, so that it is easy to manage and control the electrical characteristics in a complex process, thereby improving product reliability.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal electrode of the varistor part in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a capacitor electrode of the capacitor unit in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an epoxy applied to a capacitor in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the varistor unit laminated in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which an external terminal is formed in FIG. 6;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of another example of an electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of another example of an electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph comparing the characteristics of the electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention.
  • 11 to 16 are conceptual views showing an application example of the electric shock prevention device according to an embodiment of the present invention.
  • the electric shock prevention device 100 may include a varistor unit 110, a capacitor unit 120, a bonding layer 130, and an external terminal 140. It includes.
  • the electric shock prevention device 100 is composed of different materials in which the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 are different from each other, and implements a high electrostatic response characteristic by the varistor unit 110 and a high capacitance capacitor by the capacitor unit 120. Can be implemented at the same time.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 are stacked on each other, any one may be stacked on top of the other, preferably, the electric shock prevention device 100 is reliable when soldering to the circuit board
  • the capacitor unit 120 made of a superior dielectric in the side may be disposed below. That is, the varistor unit 110 may be stacked on the capacitor unit 120.
  • the varistor unit 110 includes a varistor material layer 110a, first internal electrodes 112 and 114, and a second internal electrode 116 and has a leakage current blocking function and an electrostatic protection function.
  • the varistor material layer 110a includes a varistor material.
  • a varistor material For example, ZrO, Nb, Pr, Bi, and Co. At least one or more of oxides of Si, Cr, and Mn may be included.
  • the varistor material layer 110a is formed of a plurality. That is, since the first internal electrodes 112 and 114 or the second internal electrodes 116 are provided on one varistor material layer 110a, the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrodes 116 may be disposed. It may be composed of a plurality.
  • the first internal electrodes 112 and 114 are provided on the same varistor material layer 110a at predetermined intervals, and include at least two.
  • the first inner electrodes 112 and 114 may be connected to the first outer electrodes 142, respectively, and may be spaced apart from each other.
  • the second internal electrode 116 is provided on the varistor material layer 110a which is different from the plurality of first internal electrodes 112 and 114 and is formed of at least one. For example, as shown in FIG. 3, when the first internal electrodes 112 and 114 are two, only one second internal electrode 116 is disposed between the first internal electrodes 112 and 114 on the cross section of the electric shock prevention device 100. Can be arranged.
  • first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrodes 116 are illustrated and described as being partially overlapped with each other, the present invention is not limited thereto and may be arranged not to overlap each other.
  • the distance between the first internal electrodes 112 and 114 may be greater than the distance between the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrode 116.
  • the incoming signal such as static electricity, may be propagated in the order of the first internal electrode 112, the second internal electrode 116, and the first internal electrode 114.
  • the varistor unit 110 may be formed such that the gap between the pair of first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrode 116 and the particle diameter of the varistor material satisfy the breakdown voltage Vbr.
  • the breakdown voltage Vbr of the varistor part 110 is the breakdown between the first internal electrode 112 and the second internal electrode 116 and between the second internal electrode 116 and the first internal electrode 114. It is the sum of the voltages and may be greater than the rated voltage Vin of the external power source to block the leakage current by the external power source.
  • the varistor unit 110 may turn on because the voltage of the static electricity is greater than the breakdown voltage Vbr, thereby allowing the static electricity to pass through. Since the breakdown voltage (Vbr) is greater than the rated voltage of the power supply can be turned off to cut off the leakage current.
  • the second internal electrode 116 is illustrated and described as not connected to the first external electrode 142, the present invention is not limited thereto, and the arrangement order of the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrode 116 may be described. Accordingly, the first internal electrode 112 may be connected to one first external electrode 142, and the second internal electrode 116 may be connected to the other first external electrode 142.
  • first internal electrodes 112 and 114 may be disposed above and below the second internal electrode 116. That is, the varistor material layer 110a provided with the first internal electrodes 112 and 114 and the varistor material layer 110a provided with the second internal electrode 116 may be repeatedly stacked. As a result, since a plurality of paths of static electricity are provided in parallel, the response characteristics to static electricity can be further improved.
  • the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrodes 116 may include at least one of Ag, Pd, Pt, Au, Ni, and Cu.
  • the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrodes 116 may alloy at least one of the above-listed components because Ag may be deteriorated when ESD is used alone. .
  • the varistor unit 110 may further include a first external electrode 142.
  • the first external electrode 142 is provided at both sides of the plurality of varistor material layers 110a.
  • the first external electrode 142 may be disposed between both sides of the varistor material layer 110a and the external terminal 140. have.
  • the contact area for connecting between the first internal electrode 112 and 114 or the second internal electrode 116 and the external terminal 140 is increased, whereby the first internal electrode 112 and 114 or the second internal electrode when static electricity is applied. Phenomenon such as spark generation on the 116 and the external terminal 140 can be suppressed, thereby improving the reliability of the product.
  • the individual electrical characteristics can be easily measured in a complex process such as a bonding process with the capacitor unit 120, it is easy to manage and control the electrical characteristics, thus improving the reliability of the product.
  • the first external electrode 142 may include Ag and glass.
  • the electrical characteristics between the first internal electrodes 112 and 114 or the second internal electrodes 116 and the external terminals 140 may be improved, and the adhesion to the varistor material layer 110a may be improved.
  • the first external electrode 142 may have a thickness of 15 ⁇ m or less and a width of 200 ⁇ m or less.
  • the bonding layer 130 increases the area bonded between the varistor unit 110 and the capacitor unit 120, that is, each of the first external electrode 142 and the second external electrode 144. It may be easily adhered to the electrode 142 and the second external electrode 144.
  • the first external electrode 142 may have a minimum adjacent distance of 20 ⁇ m or more from the first internal electrodes 112 and 114 or the second internal electrode 116 not connected to the first external electrode 142.
  • a path of a signal such as static electricity which progresses between the first internal electrodes 112 and 114 and the second internal electrode 116, may be prevented from being changed to the first external electrode 142.
  • the capacitor unit 120 includes a dielectric sheet layer 120a and capacitor electrodes 122 and 124.
  • the dielectric sheet layer 120a may include a dielectric material and may include, for example, at least one or more of oxides of Ti, Si, Sr, Bi, W, and Nd, with BaTiO 3 as a main component.
  • the dielectric sheet layer 120a is formed of a plurality. That is, since one capacitor electrode 122, 124 is provided on one dielectric sheet layer 120a, a plurality of capacitor electrodes 122, 124 may be provided according to the arrangement of the capacitor electrodes 122, 124.
  • the capacitance of the varistor unit 110 which is not easy to implement a large capacity of the capacitance, may be supplemented to easily implement the capacitance at various values with a large capacity.
  • the capacitor unit 120 may exclude the influence of the varistor unit 110 to more densely form an interval between the capacitor electrodes 122 and 124 that are stacked inside, thereby increasing the number of stacked capacitor electrodes 122 and 124.
  • the dielectric sheet layer 120a having a high dielectric constant high capacitance can be easily realized.
  • the capacitor unit 120 is implemented separately from the varistor unit 110, the design freedom of capacitance is increased, and thus a lineup of various capacities is possible without a separate process change, and thus, it is possible to quickly respond to a customer's request.
  • the capacitor unit 120 may transmit the communication signal for each band corresponding to the communication purpose without attenuation.
  • One capacitor electrode 122 and 124 may be provided on each dielectric sheet layer 120a.
  • a plurality of dielectric sheet layers 120a including the capacitor electrodes 122 and 124 may be sequentially stacked.
  • the dielectric sheet layer 120a having the capacitor electrode 122 and the capacitor electrode 124 may be alternately stacked at positions symmetric with each other.
  • the capacitor unit 120 may have an insulation breakdown voltage Vcp greater than the rated voltage Vin of the external power source. As a result, when the leakage current by the external power is introduced, the capacitor unit 110 may block the leakage current to prevent the electric shock of the user.
  • the distance between the capacitor electrodes 122 and 124 may be 20 ⁇ m or more.
  • the capacitor electrodes 122 and 124 may be sufficiently secured to realize a capacitance suitable for wireless communication and increase the breakdown voltage Vcp for blocking the leakage current.
  • the capacitor electrodes 122 and 124 may include at least one or more of Ag, Pd, Pt, Au, Ni, and Cu.
  • the capacitor electrodes 122 and 124 can alloy at least one of the components listed above on Ag because electrostatic (ESD) resistance can degrade when used alone.
  • the capacitor unit 120 may further include a second external electrode 144.
  • the second external electrode 144 is provided at both sides of the plurality of dielectric sheet layers 120a.
  • the second external electrode 144 may be disposed between both sides of the dielectric sheet layer 120a and the external terminal 140. have.
  • the second external electrode 144 may include Ag and glass.
  • the electrical characteristics between the capacitor electrodes 122 and 124 and the external terminal 140 may be improved, and the adhesion to the dielectric sheet layer 120a may be improved.
  • the second external electrode 144 may have a thickness of 15 ⁇ m or less and a width of 200 ⁇ m or less.
  • the bonding layer 130 increases the area bonded between the varistor unit 110 and the capacitor unit 120, that is, each of the first external electrode 142 and the second external electrode 144. It may be easily adhered to the electrode 142 and the second external electrode 144.
  • the second external electrode 144 may have a minimum adjacent distance of 20 ⁇ m or more from the capacitor electrodes 122 and 124 not connected to the second external electrode 144. That is, the distance between one capacitor electrode 122 and the second external electrode 144 to which the other capacitor electrode 124 is connected may be 20 ⁇ m or more.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 may be provided with substantially the same thickness, but is not limited to this, may be provided differently depending on the purpose. At this time, the sum of the thicknesses of the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 is set to satisfy the specification of the electric shock prevention device 100.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 may be provided with a thickness of 1/3 to 2/3 times the total thickness of the electric shock prevention device 100.
  • the bonding layer 130 is disposed therebetween so as to space the varistor unit 110 and the capacitor unit 120.
  • the bonding layer 130 has a function of bonding the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 and a function of electrically and thermally separating the varistor unit 110 and the capacitor unit 120.
  • the bonding layer 130 includes an epoxy for bonding.
  • the bonding epoxy may have a non-conductive feature to electrically and thermally separate the varistor unit 110 and the capacitor unit 120.
  • the bonding epoxy may have an insulation resistance of 10 k ⁇ or more.
  • the varistor unit 110 has excellent electrostatic resistance (ESD) resistance and provides stable temperature characteristics. It is possible to easily implement the desired high capacitance.
  • ESD electrostatic resistance
  • the bonding layer 130 may extend to the first external electrode 142 and the second external electrode 144 so that the pair of first external electrodes 142 space the pair of the second external electrodes 144. Can be extended (see FIG. 2).
  • the external terminal 140 is provided on the weak layer of the capacitor unit 120 and the varistor unit 110, and is connected to the plurality of capacitor electrodes 122 and 124 and the first internal electrodes 112 and 114 or the second internal electrode 116. Consists of a pair.
  • the external terminal 140 is an electrode for electrically connecting the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 in parallel and simultaneously soldering the electric shock prevention device 100 to the circuit board. Can be done.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 selectively operate on the static electricity, the leakage current of the external power source, and the communication signal, thereby performing both static electricity protection, electric shock prevention, and communication signal transmission functions.
  • the external terminal 140 may include a paste in which 50 to 90% of a conductive metal is dispersed in the conductive epoxy.
  • the external terminal 140 may be less than 10 ⁇ / mm. As a result, since the external terminal 140 may be formed by a dipping method, the external terminal 140 may be easily manufactured at low cost.
  • the external terminal 140 may be further plated with Ni / Sn in order to improve bonding and electrical characteristics with the outside such as a circuit board.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 are separately manufactured. At this time, the first external electrode 142 of the varistor unit 110 and the second external electrode 144 of the capacitor unit 120 may not undergo separate plastic plating.
  • the conductive epoxy 130a is coated on the upper surface of the capacitor unit 120 by using an SMT facility or a jig in the aligned state.
  • the coating area may be 80% or more of the upper surface area of the capacitor unit 120.
  • the conductive epoxy 130 may have sufficient adhesive force to prevent distortion when the varistor unit 110 is bonded to the upper portion of the capacitor unit 120.
  • the varistor unit 110 is laminated and bonded to the upper side of the capacitor unit 120 using an SMT facility or a jig.
  • the alignment tolerance of the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 may be bonded to be 50 ⁇ m or less.
  • the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 may be sufficiently in close contact with each other to prevent bubbles or cavities from occurring in the conductive epoxy 130a.
  • the external terminal 140 is formed on both sides of the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 for electric current conduction.
  • the external terminal 140 may be a paste obtained by dispersing a metal in the conductive epoxy.
  • the external terminal 140 may be formed by, for example, vacuum deposition.
  • the external terminal 140 since the external terminal 140 is formed of a paste, the external terminal 140 may be formed by a dipping method, and thus the manufacturing process may be easily performed at low cost.
  • the conductive epoxy (130a) has a function to further increase the bonding force between the varistor portion 110 and the capacitor portion 120 bonded after curing.
  • the external terminal 140 may be Ni plated and then Sn plated to facilitate the SMT process.
  • Au plating may be optionally performed after Ni plating.
  • Bonding and conductive epoxy should be stabilized at temperatures below 300 degrees when the curing process is complete, which may allow SMT operation.
  • the joint strength of the varistor unit 110 and the capacitor unit 120 manufactured as described above may be 1 kgf or more based on a Sera test standard, and the terminal strength of the external terminal 140 may be 0.8 kgf or more.
  • the electric shock prevention device 100 may be manufactured by the above method.
  • the electric shock prevention device 200 may bond the varistor unit 210 and the capacitor unit 120 using the bonding glass without forming the bonding epoxy and the external electrode.
  • a bonding glass 230 is disposed between the varistor part 210 and the capacitor part 120 to connect the varistor part 210 and the capacitor part 120. Can be bonded.
  • the firing temperature of the bonding glass 230 may be higher than the firing temperature of the external terminal 140. That is, since the external terminal 140 is formed after the bonding glass 230 is first used in the process, when the firing temperature of the bonding glass 230 is lower than the firing temperature of the external terminal 140, the external terminal ( Since the bonding glass 230 may be affected when the 140 is formed, the bonding glass 230 uses a material having a firing temperature higher than that of the external terminal 140.
  • the defect due to the coupling tolerance between the varistor part 210 and the capacitor part 120 can be reduced, and since the junction part includes a glass component, the joint surface between the varistor part 210 and the capacitor part 120 is reduced. Since bubbles and cavities can be suppressed, the bonding strength of the varistor unit 210 and the capacitor unit 120 can be further improved.
  • varistor unit 210 and the capacitor unit 120 may be electrically connected by the external terminal 140 without a separate external electrode.
  • the external terminal 140 may include Ag and glass.
  • the electrical characteristics connected to the first internal electrodes 112, 114, 218 or the second internal electrodes 116 may be improved, and the adhesion between the varistor unit 210 and the capacitor unit 120 may be improved.
  • the external terminal 140 may have a minimum adjacent distance between the first internal electrodes 112, 114, 218 or the second internal electrodes 116 that are not connected to the external terminal 140. As a result, as described above, it is possible to prevent the path of the signal, such as static electricity, traveling between the first internal electrodes 112, 114, 218 and the second internal electrode 116 from being changed to the external terminal 140.
  • the external terminal 140 may have a minimum adjacent distance of 20 ⁇ m or more from the capacitor electrodes 122 and 124 not connected thereto. That is, the distance between one capacitor electrode 122 and the external terminal 140 to which the other capacitor electrode 124 is connected may be 20 ⁇ m or more.
  • the external terminal 140 may be further plated with Ni / Sn in order to improve bonding and electrical characteristics with the outside such as a circuit board.
  • the varistor unit 210 may include a plurality of second internal electrodes 116 disposed on the same varistor material layer 110a and may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the first internal electrode 218 may be disposed between the second internal electrodes 116.
  • the first internal electrode 218 may be disposed on the same varistor material layer 110a as the first internal electrodes 112 and 114 and may be an intermediate internal electrode that is not connected to the external terminal 140.
  • the electric shock prevention device 300 can be simultaneously fired by using the intermediate material of the varistor material and the dielectric, without forming the bonding epoxy and the external electrode.
  • a varistor material 210 and an intermediate material 330 of a dielectric material are disposed between the varistor part 210 and the capacitor part 120.
  • the capacitor unit 120 may be bonded.
  • the varistor unit 210 and the capacitor unit 120 may be laminated and co-fired using the intermediate material 330 in the green sheet state, thereby bonding the varistor unit 210 and the capacitor unit 120.
  • the intermediate material 330 and the varistor part 110 and the varistor material 110 and the dielectric sheet layer 120a are suppressed during the simultaneous firing of the varistor 210 and the capacitor 120. Coupling at the same time with the capacitor unit 120 may be excellent.
  • the manufacturing process may be shortened and productivity may be improved, and the thickness of the intermediate material 300 may be excluded. By forming small, the overall size can be reduced.
  • the varistor parts 110 and 210 and the capacitor part 120 are made of dissimilar materials to be one-chip, thereby improving the frequency response due to the electrostatic response characteristics and the high capacitance.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 of the present invention have characteristics similar to varistor types in terms of voltage-current characteristics and electrostatic discharge (ESD) characteristics, and thus have excellent characteristics compared to suppressor types, and frequency characteristics. Since it has similar characteristics to the suppressor type, which is easy to implement high capacitance, it has a wider characteristic than the varistor type.
  • ESD electrostatic discharge
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be arranged to electrically connect the conductor 12, such as an outer metal case, and the circuit unit 14 in the portable electronic device.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be directly connected to the ground of the circuit unit 14 to bypass the static electricity introduced by the turn-on of the varistor units 110 and 210 to the circuit unit without transferring the static electricity to the circuit unit.
  • the portable electronic device may discharge static electricity.
  • a separate protection device may be provided for bypassing to ground.
  • Such a protection element may be a suppressor or varistor composed of a single element.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may pass static electricity by turning on the varistor parts 110 and 210. That is, since the breakdown voltage Vbr is smaller than the instantaneous voltage of the static electricity, the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be electrically connected to pass static electricity. As a result, the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 have a low electric resistance when static electricity flows from the conductor 12, and thus may pass static electricity without breaking insulation.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 prevent the leakage current from being transmitted to the conductor by the turn-off of the varistor units 110 and 210 and the capacitor unit 120. Can be blocked.
  • the electric shock prevention device 100, 200, 300 when a leakage current of an external power source flows into the conductor 12 through a circuit board of the circuit unit 14, for example, ground, the electric shock prevention device 100, 200, 300 has a breakdown voltage Vbr caused by the leakage current. Since it is larger than the overvoltage, it can be kept open. In other words, since the breakdown voltage Vbr is greater than the rated voltage of the external power source of the portable electronic device, the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 are not electrically conductive and remain open so that they can be contacted with a human body such as a metal case 12. To prevent leakage current from being transmitted.
  • the capacitor unit 120 provided in the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may cut off the DC component included in the leakage current, and since the AC component of the leakage current has a relatively low frequency as compared with the wireless communication band, The leakage current can be interrupted by acting with a large impedance for the frequency.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may protect the user from electric shock by blocking leakage current by external power introduced from the ground of the circuit unit 14.
  • the electric shock prevention device when the conductor is composed of a part of the antenna, the communication signal flowing through the conductor can be passed by the capacitor unit 120.
  • the varistors 110 and 210 may be turned off, and the electric shock prevention devices 100, 200 and 300 may function as capacitors.
  • the varistor parts 110 and 210 remain open to block the conductor 12 and the circuit part 14, but the internal capacitor part 120 may pass a communication signal introduced therein. .
  • the capacitor unit 120 of the electric shock prevention device 100, 200, 300 may provide an inflow path of the communication signal.
  • the portable electronic device 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 prevention devices 100, 200, and 300 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 is embedded in the housing of the portable electronic device 10 such that the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 are individually connected. Can be.
  • the respective conductors 12a, 12b, 12c, and 12d are Both are connected to the electric shock prevention device (100, 200, 300) can protect the circuit inside the portable electronic device 10 from leakage current and static electricity.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be provided in various ways to suit the corresponding roles of the metal cases 12a, 12b, 12c, and 12d. have.
  • the electric shock prevention device (100, 200, 300) 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, 200, 300) is applied to the conductor (12d) surrounding the camera, the electric shock prevention device (100, 200, 300) ) May be provided in the form of blocking leakage current and protecting the internal circuit from static electricity.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be connected to the metal case 12b to block leakage current and protect an internal circuit from static electricity. .
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may connect 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 prevention devices 100, 200, and 300 may be disposed between a metal case 12 ′ and a front end module (FFM) 14a through a matching circuit (eg, R and L components). have.
  • the metal case 12 ′ may be an antenna.
  • the electric shock prevention device (100, 200, 300) is to pass the communication signal without attenuation and at the same time to pass the static electricity from the metal case 12 ', and to block the leakage current flowing from the ground through the matching circuit.
  • the electric shock prevention devices 100, 200, and 300 may be disposed between a metal case 12 ′ having an antenna and an IC 14c implementing a communication function through the corresponding antenna.
  • the communication function may be NFC communication.
  • an electric shock prevention device 100, 200, 300 may be provided with 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 prevention devices 100, 200, and 300 may be disposed between the short pin 22 of the Planar Inverted F Antenna (PIFA) antenna 20 and the matching circuit. At this time, the electric shock prevention device (100, 200, 300) is to pass the communication signal without attenuation and at the same time to pass the static electricity from the metal case 12 ', and to block the leakage current flowing from the ground through the matching circuit.
  • PIFA Planar Inverted F Antenna
  • the conductor 12 may include a tip portion protruding outward from the conductive case.
  • the conductor may include a side key.
  • the tip portion may include one end of an insertion hole of a connector for connecting to an external device, for example, an earphone, a charging cable, a data cable, and the like.
  • the electric shock prevention device (100, 200, 300) when connecting the circuit portion and the protruding portion or pointed shape having a high possibility of the inflow of static electricity, high response characteristics to the electrostatic discharge (ESD) and High capacity capacitance can be implemented simultaneously.

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Abstract

감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자는 복수 개의 바리스터 물질층, 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부; 복수 개의 유전체 시트층 및 각 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 바리스터부와 커패시터부를 이격시키도록 그 사이에 배치되는 접합층; 및 바리스터부와 커패시터부의 양측에 구비되어 복수 개의 커패시터 전극, 제1내부전극, 또는 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함한다. 여기서, 커패시터부와 바리스터부는 이종재료로 구성된다.

Description

복합형 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
본 발명은 스마트폰 등과 같은 전자장치용 감전방지소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 정전기 응답 특성과 고용량 커패시턴스의 구현이 동시에 가능한 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
최근의 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 파손시키며, AC 전원에 의해 발생되는 누설전류가 회로부의 접지부를 따라 메탈 하우징으로 전파되어 사용자에게 불쾌감을 주거나 심한 경우, 사용자에게 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래하기 때문에, 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
더욱이, 정전기의 경우, 그 특성상 평면보다는 뾰족한 형상의 첨단부로 더 잘 유입되기 때문에, 이러한 부분에 대해서는 정전기의 내성을 더 강화시킬 필요성이 있다.
한편, 이러한 휴대용 전자장치는 통신 기능을 필수적으로 수반하기 때문에 통신신호를 감쇄 없이 안정적으로 처리하기 위해서는 고용량의 커패시턴스가 요구되며, 특히, 회로기판 상에서 배치되는 위치에 따라 다양한 커패시턴스가 요구되고 있다.
이러한 실정에서, 정전기 보호기능을 갖는 감전방지소자로서 바리스터(varistor) 유형을 이용하는 경우, 정전기에 대한 내성을 강화할 수 있으나, 고용량의 커패시턴스를 달성하기 용이하지 않으며, 더욱이, 바리스터 재료의 특성상 온도변화율이 높기 때문에 다른 재료 또는 부품과 조합하여 사용하는 경우 전체 온도특성의 열화를 초래한다.
따라서, 휴대용 전자장치에서 누설전류를 차단하면서도 정전기 유입이 용이한 위치별로 정전기 내성을 강화시키는 동시에 다양한 고용량 커패시턴스를 구현하기 위한 대책이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정전기 보호기능과 커패시터 기능을 이종재료로 단일 패키지화함으로써 정전기 보호기능과 커패시터 기능을 별도로 구비하여 단일 패키지화함으로써 반복적인 사용에도 신뢰성이 높은 정전기 응답특성 및 무선 통신에 적합한 고용량 커패시턴스를 동시에 구현할 수 있는 감전방지소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부; 복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부; 상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 이격시키도록 그 사이에 배치되는 접합층; 및 상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하는 감전방지소자를 제공한다. 여기서, 상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 바리스터부는 상기 복수 개의 바리스터 물질층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제1외부전극이 배치되고, 상기 커패시터부는 상기 복수 개의 유전체 시트층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제2외부전극이 배치될 수 있다.
이때, 상기 접합층은 접합용 에폭시를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1외부전극과 상기 한 쌍의 제2외부전극을 이격시키도록 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 Ag와 글라스를 포함하고, 상기 외부단자는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다.
또한, 상기 제1외부전극과, 상기 제1외부전극에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고, 상기 제2외부전극과, 상기 제2외부전극에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 접합층은 접합용 글라스를 포함하고, 상기 접합용 글라스의 소성온도는 상기 외부단자의 소성 온도보다 높을 수 있다.
또한, 상기 접합층은 유전체와 바리스터 물질의 중간물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터부, 상기 바리스터부 및 상기 접합층은 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성될 수 있다.
또한, 상기 외부단자는 Ag와 글라스를 포함하고, 상기 외부단자는 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
또한, 상기 바리스터 물질층은 ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하고, 상기 유전체 시트층은 BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 및 상기 제2내부전극은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커패시터 전극 사이의 거리는 20㎛ 이상이고, 상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고, 상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 바리스터부는 상기 커패시터부의 상측에 적층 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함하는 전도체; 회로부; 및 상기 전도체와 회로부를 전기적으로 연결하는 감전방지소자를 포함하는 휴대용 전자장치를 제공한다. 여기서, 상기 감전방지소자는 상술한 바와 같은 구조 및 특성을 갖는 다양한 실시예의 감전방지소자가 바람직하게 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전도체는 사이드 키를 포함하고, 상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구의 일단을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 바리스터부와 커패시터부를 이종재료로 구비하고 단일 패키지화함으로써, 정전기에 대한 응답특성을 향상시키고, 고용량 커패시턴스를 구현함으로, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 바리스터 및 커패시터 제조 공정을 이용하여 단일 패키지화함으로써, 제조공정을 단순화하고 다양한 용량에 따른 라인업이 용이하여 제조효율을 향상시키고 제조단가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터와 별도로 커패시터를 구현함으로써, 커패시턴스의 구현시 설계 자유도가 증가하므로, 다양한 용량의 라인업이 가능하여 별도의 공정 변경 없이도 고객사의 요구에 신속히 대응할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부 사이에 접합층을 구성함으로써, 바리스터부 물질층과 유전체 사이의 물질이동을 차단하여 이종접합에 의한 전기적 특성의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부에 하나의 동일한 외부단자를 구비함으로써, 접합 공정시 이종재료 간 온도변화율의 차이에 따른 틀어짐 등의 결합을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 바리스터부와 커패시터부 각각에 별도의 외부전극을 구비함으로써, 내부전극과의 접촉면적을 증가시키므로 내부전극과 외부단자 간 접촉불량에 의한 정전기 인가시 스파크의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 바리스터부와 커패시터부 각각에 전기적 특성을 측정할 수 있으므로 복합공정에서 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 일례를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에서 바리스터부의 내부전극을 나타낸 단면도,
도 4는 도 2에서 커패시터부의 커패시터 전극을 나타낸 단면도,
도 5는 도 4에서 커패시터부에 에폭시를 도포한 상태의 단면도,
도 6은 도 5에서 바리스터부를 적층 결합한 상태의 단면도,
도 7은 도 6에서 외부단자를 형성한 상태의 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 다른 예의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 또 다른 예의 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 특성을 비교한 그래프, 그리고,
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지소자의 적용예를 나타낸 개념도이다.
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 감전방지소자(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110), 커패시터부(120), 접합층(130), 및 외부단자(140)를 포함한다.
상기 감전방지소자(100)는 바리스터부(110)와 커패시터부(120)가 서로 상이한 이종재료로 구성한 것으로 바리스터부(110)에 의한 높은 정전기 응답특성과 커패시터부(120)에 의한 고용량 커패시터의 구현을 동시에 구현할 수 있다.
여기서, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)는 서로 적층되는 구조로서, 어느 하나가 다른 하나의 상부에 적층될 수 있으나, 바람직하게는 감전방지소자(100)가 회로기판에 솔더링 작업시 신뢰성 측면에서 우수한 유전체로 이루어진 커패시터부(120)가 하부에 배치될 수 있다. 즉, 바리스터부(110)가 커패시터부(120)의 상측에 적층 배치될 수 있다.
바리스터부(110)는 바리스터 물질층(110a), 제1내부전극(112,114), 및 제2내부전극(116)을 포함하며, 누선전류 차단기능 및 정전기 보호기능을 갖는다.
바리스터 물질층(110a)은 바리스터 물질을 포함하며, 일례로, ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다. 여기서, 바리스터 물질층(110a)은 복수 개로 이루어진다. 즉, 하나의 바리스터 물질층(110a) 상에 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)이 구비되므로, 제1내부전극(112,114) 및 제2내부전극(116)의 배치 구성에 따라 복수 개로 구성될 수 있다.
제1내부전극(112,114)은 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 일정간격 이격되어 구비되며, 적어도 두개로 구성된다. 일례로, 제1내부전극(112,114)은 제1외부전극(142)에 각각 연결되고 서로 일정 간격 이격될 수 있다.
제2내부전극(116)은 복수 개의 제1내부전극(112,114)과 상이한 바리스터 물질층(110a) 상에 구비되며, 적어도 하나로 구성된다. 일례로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1내부전극(112,114)이 두 개인 경우, 제2내부전극(116)은 감전방지소자(100)의 단면 상에서 제1내부전극(112,114) 사이에 하나만 배치될 수 있다.
여기서, 제1내부전극(112,114)과 제2내부전극(116)은 서로 대향하여 일부가 중첩되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 서로 중첩되지 않게 배치될 수도 있다.
이때, 제1내부전극(112,114) 사이의 거리는 제1내부전극(112,114)과 제2내부전극(116) 사이의 거리보다 크게 형성될 수 있다. 이에 의해 정전기와 같은 유입되는 신호는 제1내부전극(112), 제2내부전극(116), 및 제1내부전극(114)의 순서의 경로로 전파될 수 있다.
이때, 바리스터부(110)는 한 쌍의 제1내부전극(112,114)과 제2내부전극(116) 사이의 간격 및 바리스터 물질의 입경이 항복전압(Vbr)을 만족할 수 있도록 형성될 수 있다. 여기서, 바리스터부(110)의 항복전압(Vbr)은 제1내부전극(112)과 제2내부전극(116) 사이, 제2내부전극(116)과 제1내부전극(114) 사이 각각의 항복전압의 총합이며, 외부전원에 의한 누설전류를 차단하도록 외부전원의 정격전압(Vin)보다 클 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)는 정전기가 유입되는 경우, 정전기의 전압이 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에 턴온되어 정전기를 통과시킬 수 있고, 아울러, 외부전원에 의한 누설전류가 유입되는 경우, 외부전원의 정격전압보다 항복전압(Vbr)이 크기 때문에 턴오프되어 누설전류를 차단할 수 있다.
여기서, 제2내부전극(116)은 제1외부전극(142)에 연결되지 않은 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 제1내부전극(112,114) 및 제2내부전극(116)의 배치 순서에 따라 제1내부전극(112)이 하나의 제1외부전극(142)에 연결되고, 제2내부전극(116)이 다른 하나의 제1외부전극(142)에 연결될 수도 있다.
아울러, 제1내부전극(112,114)은 제2내부전극(116)을 중심으로 상하에 배치될 수 있다. 즉, 제1내부전극(112,114)이 구비된 바리스터 물질층(110a)과 제2내부전극(116)이 구비된 바리스터 물질층(110a)이 반복적으로 적층될 수 있다. 이에 의해 정전기의 경로가 병렬로 복수 개가 구비되므로 정전기에 대한 응답특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 제1내부전극(112,114) 및 제2내부전극(116)은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 제1내부전극(112,114) 및 제2내부전극(116)은 Ag 단독으로 사용되는 경우 정전기(ESD) 내성이 열화될 수 있기 때문에 Ag에 상기 열거된 성분 중 적어도 하나를 합금화할 수 있다.
한편, 바리스터부(110)는 제1외부전극(142)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1외부전극(142)은 복수 개의 바리스터 물질층(110a)의 양측에 구비된다. 여기서, 후술하는 바와 같이, 감전방지소자(100)는 외부단자(140)가 구비되므로, 제1외부전극(142)은 바리스터 물질층(110a)의 양측과 외부단자(140) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 사이를 연결하기 위한 접촉면적이 증가함으로써, 정전기 인가시 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 상의 스파크 발생 등의 현상을 억제할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 커패시터부(120)와의 접합 공정 등의 복합공정에서 개별적인 전기적 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하고 따라서 제품의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 제1외부전극(142)은 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)과 외부단자(140) 사이를 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 바리스터 물질층(110a)과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1외부전극(142)은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다. 이에 의해, 접합층(130)이 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이, 즉, 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144) 각각에 접착되는 면적을 증가시킴으로써 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144)에 용이하게 접착될 수 있다.
아울러, 제1외부전극(142)은 제1외부전극(142)과 연결되지 않은 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 제1내부전극(112,114) 및 제2내부전극(116) 사이에서 진행하는 정전기 등과 같은 신호의 경로가 제1외부전극(142)으로 변경되는 것을 방지할 수 있다.
커패시터부(120)는 유전체 시트층(120a) 및 커패시터 전극(122,124)을 포함한다.
유전체 시트층(120a)은 유전체를 포함하며, 일례로, BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함할 수 있다. 여기서, 유전체 시트층(120a)은 복수 개로 이루어진다. 즉, 하나의 유전체 시트층(120a) 상에 하나의 커패시터 전극(122,124)이 구비되므로, 커패시터 전극(122,124)의 배치 구성에 따라 복수 개로 구성될 수 있다.
이와 같이, 유전체를 이용하여 커패시터부(120)를 구현함으로써, 커패시턴스의 대용량 구현이 용이하지 않은 바리스터부(110)의 특성을 보완하여 대용량으로 다양한 값으로 커패시턴스를 용이하게 구현할 수 있다.
특히, 커패시터부(120)는 바리스터부(110)와의 영향이 배제되어 내부에 적층 형성되는 커패시터 전극(122,124)의 간격을 보다 조밀하게 형성할 수 있어 커패시터 전극(122,124)의 적층 수를 증가시키거나, 고유전율의 유전체 시트층(120a)을 이용하여 고용량의 커패시턴스의 구현이 용이할 수 있다.
아울러, 바리스터부(110)와 별도로 커패시터부(120)를 구현함으로써, 커패시턴스에 대한 설계 자유도가 증가하므로, 별도의 공정 변경없이도 다양한 용량의 라인업이 가능하여 고객사의 요구에 신속히 대응할 수 있다.
이에 의해 커패시터부(120)는 통신 목적에 대응하는 대역별 통신신호를 감쇄없이 전달할 수 있다.
커패시터 전극(122,124)은 각각의 유전체 시트층(120a) 상에 하나씩 구비될 수 있다.
이와 같이, 커패시터부(120)는 커패시터 전극(122,124)이 구비된 복수 개의 유전체 시트층(120a)이 순차적으로 적층될 수 있다. 이때, 서로 대칭되는 위치에 커패시터 전극(122) 및 커패시터 전극(124)이 각각 구비되는 유전체 시트층(120a)이 교대로 적층될 수 있다.
이때, 커패시터부(120)는 외부전원의 정격전압(Vin)보다 큰 절연파괴 전압(Vcp)을 가질 수 있다. 이에 의해 커패시터부(110)는 외부전원에 의한 누설전류가 유입되는 경우, 누설전류를 차단하여 사용자의 감전을 방지할 수 있다.
여기서, 커패시터 전극(122,124) 사이의 거리는 20㎛ 이상일 수 있다. 이와 같이, 커패시터 전극(122,124)은 사이의 간격을 충분히 확보함으로써, 무선 통신에 적합한 커패시턴스를 구현하는 동시에 누설전류 차단을 위한 절연파괴 전압(Vcp)을 증대시킬 수 있다.
이때, 커패시터 전극(122,124)은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 커패시터 전극(122,124)은 Ag 단독으로 사용되는 경우 정전기(ESD) 내성이 열화될 수 있기 때문에 Ag에 상기 열거된 성분 중 적어도 하나를 합금화할 수 있다.
한편, 커패시터부(120)는 제2외부전극(144)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2외부전극(144)은 복수 개의 유전체 시트층(120a)의 양측에 구비된다. 여기서, 후술하는 바와 같이, 감전방지소자(100)는 외부단자(140)가 구비되므로, 제2외부전극(144)은 유전체 시트층(120a)의 양측과 외부단자(140) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)와의 접합 공정 등의 복합공정에서 개별적인 전기적 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전기적 특성의 관리 및 제어가 용이하고 따라서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이때, 제2외부전극(144)은 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 커패시터 전극(122,124)과 외부단자(140) 사이를 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 유전체 시트층(120a)과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제2외부전극(144)은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하일 수 있다. 이에 의해, 접합층(130)이 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이, 즉, 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144) 각각에 접착되는 면적을 증가시킴으로써 제1외부전극(142)과 제2외부전극(144)에 용이하게 접착될 수 있다.
아울러, 제2외부전극(144)은 제2외부전극(144)과 연결되지 않은 커패시터 전극(122,124)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 즉, 하나의 커패시터 전극(122)과, 다른 커패시터 전극(124)이 연결된 제2외부전극(144) 사이의 거리가 20㎛ 이상일 수 있다.
이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)는 대략 동일한 두께로 구비될 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, 용도에 따라 서로 상이하게 구비될 수도 있다. 이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 두께의 합은 감전방지소자(100)의 규격을 만족하도록 설정된다. 일례로, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)는 감전방지소자(100)의 전체 두께의 1/3~2/3배의 두께로 구비될 수 있다.
접합층(130)은 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 이격시키도록 그 사이에 배치된다. 여기서, 접합층(130)은 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 접합하는 기능과 전기적 및 열적으로 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 분리하는 기능을 갖는다.
이때, 접합층(130)은 접합용 에폭시를 포함한다. 여기서, 접합용 에폭시는 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 전기적으로 및 열적으로 분리시키도록 비도전성 특징을 가질 수 있다. 일례로, 접합용 에폭시는 절연저항이 10㏁이상일 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 상이한 온도특성에 의해 상호간의 특성 열화를 방지할 수 있고, 따라서, 바리스터 고유의 우수한 정전기(ESD) 내성을 가짐과 동시에 안정적인 온도특성을 제공할 수 있으며, 원하는 고용량의 커패시턴스를 용이하게 구현할 수 있다.
아울러, 접합층(130)은 한 쌍의 제1외부전극(142)이 한 쌍의 제2외부전극(144)을 이격시키도록 제1외부전극(142) 및 제2외부전극(144) 부분까지 연장형성될 수 있다(도 2 참조).
외부단자(140)는 커패시터부(120) 및 바리스터부(110)의 약층에 구비되며, 복수 개의 커패시터 전극(122,124) 및 제1내부전극(112,114) 또는 제2내부전극(116)에 연결되며, 한 쌍으로 이루어진다.
상기 외부단자(140)는 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이를 전기적으로 병렬 연결하는 동시에, 감전방지소자(100)를 회로기판에 솔더링하기 위한 전극으로서, 단면상 "ㄷ"자 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 의해, 정전기, 외부전원의 누설전류 및 통신 신호에 대하여 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)가 선별적으로 동작함으로써, 정전기 보호, 감전방지 및 통신신호 전달기능을 모두 수행할 수 있다.
이때, 외부단자(140)는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함할 수 있다. 일례로, 외부단자(140)는 10Ω/㎜이하일 수 있다. 이에 의해 외부단자(140)를 디핑(dipping) 방식으로 형성할 수 있으므로 제조 공정이 용이하고 저비용으로 형성할 수 있다.
여기서, 외부단자(140)는 회로기판 등의 외부와의 결합성 및 전기적 특성을 향상시키기 위해 추가로 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 다른 감전방지소자(100)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)를 개별적으로 각각 제조한다. 이때, 바리스터부(110)의 제1외부전극(142) 및 커패시터부(120)의 제2외부전극(144)은 별도의 소성 도금은 진행하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 커패시터부(120)를 SMT 설비 또는 지그를 사용하여 정렬한 상태에서 상면에 스크린 또는 디스펜싱 방식으로 도전성 에폭시(130a)를 도포한다. 이때, 도포 면적은 커패시터부(120) 상면 면적의 80% 이상일 수 있다. 이에 의해, 바리스터부(110)의 접합시 접합결함을 제거할 수 있다.
아울러, 도전성 에폭시(130)는 커패시터부(120)의 상부에 바리스터부(110)를 접합할 때 틀어짐을 방지하도록 충분한 접착력을 가질 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110)를 SMT 설비 또는 지그를 사용하여 커패시터부(120)의 상측에 적층하여 접합한다. 이때, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 정렬 공차는 50㎛이하가 되도록 접합할 수 있다.
이때, 도전성 에폭시(130a) 내부에 기포나 공동이 발생하지 않도록 바리스터부(110)와 커패시터부(120)를 서로 충분히 밀착하여 접합할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 바리스터부(110) 및 커패시터부(120)의 양측에 전기적 통전을 위해 외부단자(140)를 형성한다. 이때, 외부단자(140)는 도전성 에폭시에 금속을 분산시킨 페이스트일 수 있다. 선택적으로, 외부단자(140)는 진공 증착 등의 방식에 의해 형성할 수도 있다.
이와 같이, 페이스트로 외부단자(140)를 형성함으로써, 디핑 방식으로 형성할 수 있으므로 제조 공정이 용이하고 저비용으로 형성할 수 있다.
아울러, 도전성 에폭시(130a)는 경화 후 접합된 바리스터부(110)와 커패시터부(120) 사이의 결합력을 더욱 증가시키는 기능을 갖는다.
이후 SMT 공정을 용이하게 하기 위하여 외부단자(140)를 Ni 도금 후 Sn 도금할 수 있다. 또한, 선택적으로 Ni 도금 후 Au 도금할 수도 있다.
접합용 및 도전성 에폭시는 경화 공정이 완료되면, 300도 이하의 온도에서 안정화되어야 하며 이로 인해 SMT 작업이 가능해질 수 있다.
이와 같이 제작된 바리스터부(110)와 커패시터부(120)의 접합 강도는 세라(shera) 테스트 기준으로 1kgf 이상이며, 외부단자(140)의 단자 강도는 0.8kgf 이상일 수 있다.
이상과 같은 방법에 의해 감전방지소자(100)가 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(200)는 접합용 에폭시 및 외부전극을 형성하지 않고, 접합용 글라스를 이용하여 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(200)는 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이에, 접합용 글라스(230)가 배치되어 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
이때, 접합용 글라스(230)는 그 소성온도가 외부단자(140)의 소성 온도보다 높을 수 있다. 즉, 공정상 접합용 글라스(230)가 먼저 사용된 후 외부단자(140)가 형성되기 때문에, 접합용 글라스(230)의 소성온도가 외부단자(140)의 소성 온도보다 낮으면, 외부단자(140)의 형성시 접합용 글라스(230)에 영향을 줄 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 접합용 글라스(230)는 외부단자(140)의 소성 온도보다 높은 소성 온도를 갖는 재료를 사용한다.
이에 의해, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 결합 공차에 의한 불량을 감소시킬 수 있고, 접합부가 글라스 성분을 포함하므로, 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이의 접합면에 기포나 공동을 억제할 수 있으므로, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 결합강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)는 별도의 외부전극이 구비되지 않고, 외부단자(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 외부단자(140)는 Ag와 글라스를 포함할 수 있다. 이에 의해 제1내부전극(112,114,218) 또는 제2내부전극(116)과 연결하는 전기적 특성을 향상시키는 동시에 바리스터부(210) 및 커패시터부(120)와의 접착성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 외부단자(140)는 그와 연결되지 않은 제1내부전극(112,114,218) 또는 제2내부전극(116)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 제1내부전극(112,114,218) 및 제2내부전극(116) 사이에서 진행하는 정전기 등과 같은 신호의 경로가 외부단자(140)로 변경되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 외부단자(140)는 그와 연결되지 않은 커패시터 전극(122,124)과의 최소 인접거리가 20㎛ 이상일 수 있다. 즉, 하나의 커패시터 전극(122)과, 다른 커패시터 전극(124)이 연결된 외부단자(140) 사이의 거리가 20㎛ 이상일 수 있다.
여기서, 외부단자(140)는 회로기판 등의 외부와의 결합성 및 전기적 특성을 향상시키기 위해 추가로 Ni/Sn으로 도금될 수 있다.
이에 의해, 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 각각에 별도의 외부전극을 생략하여 단일의 외부단자(140)만을 형성함으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 감전방지소자(100)에 비하여 제조 공정 수를 감축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
바리스터부(210)는 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 배치되는 제2내부전극(116)이 복수 개로 구비되어 서로 일정거리 이격배치될 수 있다. 이때, 제2내부전극(116) 사이에 제1내부전극(218)이 배치될 수 있다. 여기서, 제1내부전극(218)은 제1내부전극(112,114)과 동일 바리스터 물질층(110a) 상에 배치되며, 외부단자(140)에 연결되지 않은 중간 내부전극일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(300)는 접합용 에폭시 및 외부전극을 형성하지 않고, 바리스터 물질과 유전체의 중간물질을 이용하여 동시소성할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(300)는 바리스터부(210)와 커패시터부(120) 사이에, 바리스터 물질과 유전체의 중간 물질(330)이 배치되어 동시 소성에 의해 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
즉, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 그린 시트 상태에서 중간물질(330)을 이용하여 적층하고 동시소성함으로써, 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 접합할 수 있다.
이때, 중간물질(330)은 바리스터부(210)와 커패시터부(120)의 동시 소성시 바리스터 물질층(110a)과 유전체 시트층(120a) 상호간에 물질 이동을 억제하면서, 바리스터부(110)와 커패시터부(120)와 함께 동시 소성시 결합이 우수할 수 있다.
이에 의해, 도 8에 비하여 바리스터부(210)와 커패시터부(120)를 별도로 소성하지 않고 동시소성을 진행함으로써 제조공정을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에 중간물질(300)의 두께를 배제하거나 작게 형성함으로써 전체 크기를 감소할 수 있다.
이상에서와 같이, 바리스터부(110,210)와 커패시터부(120)를 이종재료로 제작하여 원칩화함으로써, 정전기 응답특성 및 고용량 커패시턴스에 의한 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감전방지소자(100,200,300)는 전압-전류 특성 및 정전기(ESD) 특성 측면에서 바리스터 타입과 유사한 특성을 가지므로 써프레서 타입에 비하여 우수한 특성을 가지며, 주파수 특성에서 고용량 커패시턴스 구현이 용이한 써프레서 타입과 유사한 특성을 가지므로 바리스터 타입에 비하여 광대역 특성을 갖는다.
따라서, 본 발명의 감전방지소자(100,200,300) 정전기 방호기능, 누설전류 차단 기능 및 무선 통신 기능을 모두 제공할 수 있다.
이와 같은 감전방지소자(100,200,300)는 휴대용 전자 장치에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 외장 메탈케이스와 같은 전도체(12)와 회로부(14) 사이를 전기적으로 연결하도록 배치될 수 있다. 이때, 감전방지소자(100,200,300)는 회로부(14)의 접지에 직접 연결되어 바리스터부(110,210)의 턴온에 의해 유입되는 정전기를 회로부로 전달하지 않고 접지로 바이패스시킬 수 있다.
선택적으로, 감전방지소자(100,200,300)가 회로부의 접지에 직접 연결되지 않은 경우, 즉, 전도체(12)와 회로부(14)를 전기적으로 연결하여 정전기를 통과시키기만 하는 경우, 휴대용 전자장치는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자를 구비할 수 있다. 이러한 보호소자는 단일 소자로 이루어진 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
이와 같이, 감전방지소자(100,200,300)는 전도체(12)로부터 정전기가 유입되는 경우, 바리스터부(110,210)의 턴온에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 즉, 감전방지소자(100,200,300)는 그 항복전압(Vbr)이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 전기적으로 도통되어 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 감전방지소자(100,200,300)는 전도체(12)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이때, 감전방지소자(100,200,300) 내에 구비된 커패시터부(120)는 그 절연파괴 전압(Vcp)이 바리스터부(110,210)의 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에, 정전기는 커패시터부(120)로 유입되지 않고, 바리스터부(110,210)로만 통과될 수 있다.
또한, 감전방지소자(100,200,300)는 회로부(14)의 접지로부터 외부전원의 누설전류가 유입되는 경우, 바리스터부(110,210)의 턴오프 및 커패시터부(120)에 의해 누설전류가 전도체로 전달되지 않도록 차단될 수 있다.
즉, 회로부(14)의 회로기판, 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 감전방지소자(100,200,300)는 그 항복전압(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 환원하면, 감전방지소자(100,200,300)는 그의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같은 인체접촉 가능한 전도체(12)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 감전방지소자(100,200,300) 내에 구비된 커패시터부(120)는 누설전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 아울러, 누설 전류의 AC 성분이 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 감전방지소자(100,200,300)는 회로부(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원에 의한 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 감전방지소자(100,200,300)는 전도체가 안테나의 일부로 구성되는 경우, 전도체를 통해 유입되는 통신 신호를 커패시터부(120)에 의해 통과시킬 수 있다. 이때, 바리스터부(110,210)는 턴오프되어 감전방지소자(100,200,300)는 커패시터로서 기능할 수 있다.
즉, 감전방지소자(100,200,300)는 바리스터부(110,210)가 오픈 상태로 유지되어 전도체(12)와 회로부(14)를 차단하지만, 내부의 커패시터부(120)가 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 감전방지소자(100,200,300)의 커패시터부(120)는 통신 신호의 유입 경로를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 휴대용 전자장치는 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(WiFi) 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.
여기서, 감전방지소자(100,200,300)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, 200,300)가 개별적으로 연결되도록 상기 휴대용 전자장치(10)의 하우징에 내장될 수 있다.
즉, 도 12에 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(100,200,300)와 연결됨으로써 누설전류 및 정전기로부터 상기 휴대용 전자장치(10) 내부의 회로를 보호할 수 있다.
이때, 상기 감전방지소자(100,200,300)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(100,200,300)가 적용되는 경우, 상기 감전방지소자(100,200,300)는 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 방호하는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 메탈 케이스(12b)가 그라운드 역할을 수행하는 경우 상기 감전방지소자(100,200,300)는 상기 메탈 케이스(12b)와 연결되어 누설전류를 차단하고 정전기로부터 내부회로를 보호하는 형태로 구비될 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100,200,300)는 메탈 케이스(12')와 회로기판(14') 사이를 연결할 수 있다. 이때, 감전방지소자(100,200,300)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.
도 14에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100,200,300)는 메탈 케이스(12')와 FFM(front End Module)(14a) 사이에서 정합회로(예를 들면, R 및 L 성분)를 통하여 배치될 수 있다. 여기서 메탈 케이스(12')는 안테나일 수 있다. 이때, 감전방지소자(100,200,300)는 통신 신호를 감쇄없이 통과시키는 동시에 메탈 케이스(12')로부터의 정전기를 통과시키고, 정합회로를 통하여 접지로부터 유입되는 누설전류를 차단시키기 위한 것이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100,200,300)는 안테나가 구비된 메탈 케이스(12')와 해당 안테나를 통한 통신 기능을 구현하는 IC(14c) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 해당 통신 기능은 NFC 통신일 수 있다. 이때, 감전방지소자(100,200,300)는 정전기를 자체 파손 없이 통과시키기 위한 것이기 때문에, 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자(16)를 구비할 수 있다. 여기서, 보호소자(16)는 써프레서 또는 바리스터일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 감전방지소자(100,200,300)는 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 안테나(20)의 쇼트 핀(short pin)(22)과 매칭회로 사이에 배치될 수 있다. 이때, 감전방지소자(100,200,300)는 통신 신호를 감쇄없이 통과시키는 동시에 메탈 케이스(12')로부터의 정전기를 통과시키고, 정합회로를 통하여 접지로부터 유입되는 누설전류를 차단시키기 위한 것이다.
또한, 상기 전도체(12)는 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전도체는 사이드 키를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구, 일례로, 이어폰, 충전 케이블, 데이터 케이블 등이 삽입되는 커넥터의 삽입구의 일단을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 감전방지소자(100,200,300)는 정전기의 유입 가능성이 높은 외부로 돌출된 부분이나 뾰족한 형상을 갖는 부분과 회로부를 연결하는 경우, 정전기(ESD)에 대한 높은 응답특성 및 고용량 커패시턴스를 동시에 구현할 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 (16)

  1. 복수 개의 바리스터 물질층, 상기 복수 개의 바리스터 물질층 중 동일 바리스터 물질층 상에 일정간격 이격되어 구비된 적어도 두 개의 제1내부전극, 및 상기 복수 개의 제1내부전극과 상이한 바리스터 물질층 상에 구비되는 적어도 하나의 제2내부전극을 포함하는 바리스터부;
    복수 개의 유전체 시트층 및 상기 각 유전체 시트층 상에 구비되는 복수 개의 커패시터 전극을 포함하는 커패시터부;
    상기 바리스터부와 상기 커패시터부를 이격시키도록 그 사이에 배치되는 접합층; 및
    상기 바리스터부와 상기 커패시터부의 양측에 구비되어 상기 복수 개의 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 또는 상기 제2내부전극에 연결되는 한 쌍의 외부단자;를 포함하며,
    상기 커패시터부와 상기 바리스터부는 이종재료로 구성되는 감전방지소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바리스터부는 상기 복수 개의 바리스터 물질층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제1외부전극이 배치되고,
    상기 커패시터부는 상기 복수 개의 유전체 시트층의 양측과 상기 한 쌍의 외부단자 사이에 한 쌍의 제2외부전극이 배치되는 감전방지소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접합층은 접합용 에폭시를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1외부전극과 상기 한 쌍의 제2외부전극을 이격시키도록 연장 형성되는 감전방지소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 Ag와 글라스를 포함하고,
    상기 외부단자는 도전성 에폭시에 도전성 금속을 50~90% 분산시킨 페이스트를 포함하는 감전방지소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1외부전극 및 상기 제2외부전극은 그 두께가 15㎛이하이고, 그 폭은 200㎛이하인 감전방지소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1외부전극과, 상기 제1외부전극에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고,
    상기 제2외부전극과, 상기 제2외부전극에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상인 감전방지소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접합층은 접합용 글라스를 포함하고,
    상기 접합용 글라스의 소성온도는 상기 외부단자의 소성 온도보다 높은 감전방지소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접합층은 유전체와 바리스터 물질의 중간물질을 포함하는 감전방지소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커패시터부, 상기 바리스터부 및 상기 접합층은 그린 시트 상태로 적층되어 동시 소성되는 감전방지소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부단자는 Ag와 글라스를 포함하고,
    상기 외부단자는 Ni/Sn으로 도금된 감전방지소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바리스터 물질층은 ZnO를 주성분으로 Zr, Nb, Pr, Bi, Co. Si, Cr, 및 Mn의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하고,
    상기 유전체 시트층은 BaTiO3을 주성분으로, Ti, Si, Sr, Bi, W, 및 Nd의 산화물 중 적어도 1종이상을 포함하는 감전방지소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 전극, 상기 제1내부전극, 및 상기 제2내부전극은 Ag, Pd, Pt, Au, Ni, 및 Cu 중 적어도 1종 이상을 포함하는 감전방지소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 전극 사이의 거리는 20㎛ 이상이고,
    상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 제1내부전극 또는 상기 제2내부전극과의 최소 인접거리는 20㎛ 이상이고,
    상기 외부단자와, 상기 외부단자에 연결되지 않은 상기 커패시터 전극과의 거리는 20㎛ 이상인 감전방지소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 바리스터부는 상기 커패시터부의 상측에 적층 배치되는 감전방지소자.
  15. 도전성 케이스에서 외측으로 돌출 형성되는 첨단부를 포함하는 전도체;
    회로부; 및
    상기 전도체와 회로부를 전기적으로 연결하는 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 감전방지소자를 포함하는 휴대용 전자장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전도체는 사이드 키를 포함하고,
    상기 첨단부는 외부 기기와 연결을 위한 커넥터의 삽입구의 일단을 포함하는 휴대용 전자장치.
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