KR20170053053A - 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 - Google Patents
감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170053053A KR20170053053A KR1020150155327A KR20150155327A KR20170053053A KR 20170053053 A KR20170053053 A KR 20170053053A KR 1020150155327 A KR1020150155327 A KR 1020150155327A KR 20150155327 A KR20150155327 A KR 20150155327A KR 20170053053 A KR20170053053 A KR 20170053053A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electric shock
- conductor
- shock protection
- clip
- electronic device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 29
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 14
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 11
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- -1 BaTiO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
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
- H05K9/0009—Casings with provisions to reduce EMI leakage through the joining parts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
- H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
- H01R13/2428—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means using meander springs
-
- 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
- H05K9/0015—Gaskets or seals
-
- 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
- H05K9/0015—Gaskets or seals
- H05K9/0016—Gaskets or seals having a spring contact
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 감전보호용 컨택터는 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체; 및 상기 클립 형상의 전도체에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함한다. 여기서, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극, 및 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전보호부; 및 상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층;을 포함하고, 상기 감전보호소자는 상측에 수용부를 구비하며, 상기 수용부에 상기 클립 형상의 전도체의 적어도 일부가 삽입되며, 상기 수용부는 상기 클립 형상의 전도체에 대한 스토퍼 기능을 갖는 형상으로 이루어진다.
Description
본 발명은 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자장치는 소형화 및 다기능화에 따라 내부에 다양한 부품소자들이 밀집 배치된다. 따라서 외부로부터의 충격을 완화시키는 동시에 휴대용 전자장치 내부로 침투하거나 휴대용 전자장치로부터 누설되는 전자파를 감소시키기 위해 외장 하우징과 휴대용 전자장치의 내장 회로기판 사이에 도전성 개스킷을 사용하고 있다.
또한, 휴대용 전자장치는 다기능화에 따라 기능별로 복수의 안테나를 구비하며 그 중 적어도 일부는 내장형 안테나로서, 휴대용 전자장치의 외장 하우징에 배치될 수 있다. 따라서, 외장 하우징에 배치된 안테나와 휴대용 전자장치의 내장 회로기판 사이에 전기적 접촉을 위한 도전성 컨택터가 사용되고 있다.
또한, 휴대용 전자장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 최근 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다.
결과적으로, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 의해, 외장 하우징과 내장 회로기판 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있고, 특히, 메탈 하우징과 회로기판이 루프를 형성함에 따라, 외부의 노출면적이 큰 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 통하여 정전기가 내장 회로기판에 유입되어 IC 등의 회로를 파손시킬 수 있다.
한편, 이와 같은 휴대용 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 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래한다.
따라서, 이와 같은 누선전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 메탈 하우징과 회로기판을 연결하는 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 구비될 필요가 있다.
더욱이, 메탈 하우징이 안테나로 사용되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터는 커패시턴스가 낮으면 신호의 감쇄가 발생하여 RF신호의 전달이 원활하지 못하므로 높은 커패시턴스를 구현할 필요가 있다.
이와 같이, 메탈 케이스와 같은 전도체의 사용에 따라 단순한 전기적인 접촉뿐만 아니라 사용자 또는 휴대용 전자장치 내의 회로를 보호하기 위한 다양한 기능을 구비한 컨택터가 요구되고 있다.
그러나, 이런 다양한 기능들을 구현하기 위해서는 추가적인 부품 소자들이 필요하며, 따라서, 휴대용 전자장치의 회로기판에 추가적인 공간이 확보되어야 하기 때문에 소형화에 악영향을 준다.
한편, 감전보호를 위한 소자와 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 일체화하는 경우, 특히, 클립 형상의 전도체를 일체화하는 경우, 클립 형상의 전도체의 스토퍼 기능을 부가적으로 구비되어야 하기 때문에, 추가적인 스토퍼를 생략할 수 있도록 클립 형상의 전도체의 스토퍼 기능을 구비한 감전보호를 위한 소자로 이루어진 컨택터의 개발이 절실한 실정이다.
또한, 클립 형상의 전도체는 외형이 곡선을 이루고 있어 안정적인 고정이 요구되며, 제조시 정확한 위치에 용이하게 배치하기 위한 방안들이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 외부전원에 의한 누설전류로부터 사용자 또는 내부회로를 보호할 수 있는 동시에, 클립 형상의 전도체의 스토퍼를 생략할 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 클립 형상의 전도체가 감전보호소자에 용이하게 결합되어 제조 효율을 향상시킬 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 클립 형상의 전도체의 감전보호소자에 대한 결합성을 향상시킬 수 있는 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 클립 형상의 전도체; 및 상기 클립 형상의 전도체에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함하는 감전보호용 컨택터를 제공한다. 여기서, 상기 감전보호소자는, 복수의 시트층이 적층된 소체; 상기 소체의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극, 및 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전보호부; 및 상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층;을 포함하고, 상기 감전보호소자는 상측에 수용부를 구비하며, 상기 수용부에 상기 클립 형상의 전도체의 적어도 일부가 삽입되며, 상기 수용부는 상기 클립 형상의 전도체에 대한 스토퍼 기능을 갖는 형상으로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다 :
Vbr > Vin, Vcp > Vbr
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압,
Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압.
또한, 상기 수용부는 다각형, 원형, 및 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용부는 그 상측이 그 바닥면보다 넓게 형성되어 측면에 경사면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용부는 그 바닥면의 일측에 삽입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 커패시터층의 최상위 커패시터 전극은 상기 수용부에서 외부로 노출되고, 상기 클립 형상의 전도체는 도전성 접착층을 통하여 상기 최상위 커패시터 전극 상에 적층될 수 있다.
또한, 상기 감전보호소자는 상기 감전보호부 및 상기 적어도 하나의 커패시터층 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 중간전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부전극은 동일 시트층상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 공극은 폭이 상기 한 쌍의 내부전극 사이의 간격보다 크거나 같고, 높이가 상기 한 쌍의 내부전극의 두께보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 클립 형상의 전도체는, 만곡부 형상을 가지며 상기 전도체 또는 상기 회로기판과 접촉하는 접촉부; 상기 접촉부로부터 연장형성되며, 탄성력을 갖는 절곡부; 및 상기 감전보호소자와 전기적으로 연결되는 단자부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 인체 접촉가능한 전도체; 회로기판; 및 일단은 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 전도체와 전기적으로 직렬 연결되는 감전보호용 컨택터;를 포함하는 휴대용 전자 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전도체는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치는 메탈 케이스와 같은 전도체가 외부로 노출되는 휴대용 전자장치에서 전도체와 회로기판을 연결하는 컨택터에 감전보호소자를 구비함으로써, 전도체를 통한 감전 등과 같은 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자와 컨택터를 일체형으로 구비함으로써, 해당 기능 구현을 위한 별도의 소자와 그에 따른 소자의 추가적인 공간이 필요 없어 휴대용 전자장치의 소형화에 적합할 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자의 상측에 구비된 수용부의 형상을 클립 형상의 전도체에 따라 변형함으로써, 클립 형상의 전도체를 위한 별도의 스토퍼를 생략할 수 있으므로, 클립 형상의 전도체를 단순화 할 수 있는 동시에 제조 단가를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자의 수용부에 클립 형상의 전도체를 고정하기 위한 삽입홈을 구비하여 클립 형상의 전도체가 감전보호소자의 수용부에 안정적으로 결합되므로, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 감전보호소자의 수용부를 클립 형상의 전도체의 형상에 따라 변형함으로써, 클립 형상의 전도체가 감전보호소자에 용이하게 결합되어 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 적용된 일례의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 누설전류에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 정전기(ESD)에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 통신 신호에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 5는 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프,
도 6은 도 5에서 통과 주파수 대역의 확대도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터를 나타낸 외관사시도,
도 8은 도 7의 감전보호소자를 나타낸 전체사시도,
도 9는 도 8의 복수의 시트층의 적층관계를 나타낸 분리사시도,
도 10은 도 7의 감전보호용 컨택터를 나타낸 종단면도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 수용부의 다른 예를 나타낸 종단면도,
도 12는 도 7의 감전보호소자에서 수용부의 다양한 형태를 나타낸 평면도,
도 13은 도 8의 감전보호소자에서 내부전극의 형태를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자의 다른 예를 나타낸 종단면도,
도 15는 도 14의 감전보호소자에서 내부전극의 형태를 나타낸 도면, 그리고
도 16 내지 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자의 다양한 형태를 나타낸 종단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 누설전류에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 정전기(ESD)에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터가 휴대용 전자장치에 설치된 경우 통신 신호에 대한 동작을 설명하기 위한 개략적 등가회로도,
도 5는 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프,
도 6은 도 5에서 통과 주파수 대역의 확대도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터를 나타낸 외관사시도,
도 8은 도 7의 감전보호소자를 나타낸 전체사시도,
도 9는 도 8의 복수의 시트층의 적층관계를 나타낸 분리사시도,
도 10은 도 7의 감전보호용 컨택터를 나타낸 종단면도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 수용부의 다른 예를 나타낸 종단면도,
도 12는 도 7의 감전보호소자에서 수용부의 다양한 형태를 나타낸 평면도,
도 13은 도 8의 감전보호소자에서 내부전극의 형태를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자의 다른 예를 나타낸 종단면도,
도 15는 도 14의 감전보호소자에서 내부전극의 형태를 나타낸 도면, 그리고
도 16 내지 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자의 다양한 형태를 나타낸 종단면도,
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 감전보호용 컨택터(100)는 도전성 연결부(110) 및 감전보호소자(120)를 포함한다.
이러한 감전보호용 컨택터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자장치에서, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로기판(14) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
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 및 블루투스와 같은 근거리 네트워크 통신을 사용하는 기기일 수 있다.
상기 감전보호용 컨택터(100)는 전도체(12)를 휴대용 전자장치에 결합하기 위한 가압력에 따라 눌려지고, 전도체(12)를 휴대용 전자장치로부터 이탈시키는 경우, 원래의 상태로 복원될 수 있도록 탄성력을 가질 수 있다.
여기서, 상기 전도체(12)는 휴대용 전자장치의 측부를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있고, 상기 휴대용 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나일 수 있다.
상기 도전성 연결부(110)는 휴대용 전자장치의 전도체(12)에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 도전성 연결부(110)는 도 7에 도시된 바와 같은 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체일 수 있다.
여기서, 상기 클립 형상의 전도체(210)와 같이 전도체(12)에 접촉하는 경우, 클립 형상의 전도체(210)는 접촉부(211)가 회로기판(14)에 의해 가압됨에 따라 탄성력을 갖는 절곡부(212)가 회로기판(14) 측으로 눌려지고, 전도체(12)가 휴대용 전자장치로부터 분리되는 경우, 절곡부(212)의 탄성력에 의해 원래의 상태로, 즉, 회로기판(14)의 장착 부위의 상측으로 복원될 수 있다.
상기 감전보호소자(120)는 도전성 연결부(110)에 전기적으로 직렬 연결되며, 예를 들면, 도전성 연결부(110)의 하측에 배치될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 감전보호소자(120)는 커패시터층을 구비한 서프레서(suppressor)일 수 있다.
여기서, 상기 감전보호소자(120)는 상기 회로기판(14)의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하며, 상기 전도체(12)부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키고, 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있도록 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 가질 수 있다 :
Vbr > Vin, Vcp > Vbr
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압이고,
Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압이다. 여기서, 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압은 상기 커패시터층(224a,224b)이 복수의 층으로 이루어지는 동시에 각각이 전기적으로 병렬 연결되기 때문에, 커패시터전극(226a,226b)에 의해 형성되는 각각의 커패시터 양단의 절연파괴 전압과 동일할 수 있다.
이때, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
이러한 감전보호소자(120)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외부전원에 의한 누설전류, 전도체(12)로부터 유입되는 정전기 및 통신 신호에 따라 상이한 기능을 가질 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 회로기판(14)의 실장된 회로부(14'), 예를 들면, 접지를 통하여 외부전원의 누설전류가 전도체(12)로 유입되는 경우, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 그 항복전압(또는 트리거전압)(Vbr)이 누설전류에 의한 과전압에 비하여 크기 때문에, 오픈 상태로 유지될 수 있다. 즉, 감전보호소자(120)는 의 항복전압(Vbr)이 휴대용 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크기 때문에, 전기적으로 도통되지 않고 오픈 상태를 유지하여 메탈 케이스 등과 같은 인체접착 가능한 전도체(12)로 누설전류가 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 상기 커패시터층은 누설전류에 포함된 DC 성분을 차단할 수 있고, 누설 전류가 무선통신 대역에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖기 때문에, 해당 주파수에 대하여 큰 임피던스로 작용함으로써 누설전류를 차단할 수 있다.
결과적으로, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 회로부(14')의 접지로부터 유입되는 외부전원에 누설전류를 차단하여 사용자를 감전으로부터 보호할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 전도체(12)를 통하여 외부로부터 정전기가 유입되면, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 서프레서와 같은 정전기 보호 소자로서 기능한다. 즉, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 정전기 방전을 위한 서프레서의 동작 전압이 정전기의 순간 전압보다 작기 때문에, 순간 방전에 의해 정전기를 통과시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 전도체(12)로부터 정전기 유입시 전기적 저항이 낮아져 자체가 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시킬 수 있다.
이때, 상기 커패시터층은 총 절연파괴 전압(Vcp)이 감전보호부의 항복전압(Vbr)보다 크기 때문에, 정전기는 커패시터층으로 유입되지 않고, 감전보호부로만 통과될 수 있다.
여기서, 회로부(14')는 정전기를 접지로 바이패스하기 위한 별도의 보호소자를 구비할 수 있다. 결과적으로, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 전도체(12)로부터 유입되는 정전기에 의해 절연파괴되지 않고 정전기를 통과시켜, 후단의 내부 회로를 보호할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도체(12)를 통하여 통신 신호가 유입되는 경우, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 커패시터로서 기능한다. 즉, 감전보호소자(120)는 감전보호부가 오픈 상태로 유지되어 전도체(12)와 회로부(14')를 차단하지만, 내부의 커패시터층이 유입된 통신 신호를 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 감전보호소자(120)의 커패시터층은 통신 신호의 유입 경로를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 커패시터층의 커패시턴스는 주요 무선 통신 대역의 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 커패시턴스에 따른 통과 주파수 대역을 시뮬레이션한 결과에 따르면, 5㎊ 이상의 커패시턴스에 대하여 모바일 무선 통신 주파수 대역(700㎒ 내지 2.6㎓)에서 실질적으로 거의 손실 없이 전달되어 전기적으로 쇼트 현상을 나타낸다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 미세한 영향을 살펴보면, 대략 30㎊ 이상의 커패시턴스에서 통신시 수신감도의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있고, 따라서, 상기 커패시터층의 커패시턴스는 모바일 무선 통신 주파수 대역에서는 30㎊ 이상의 높은 커패시턴스를 이용하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 상기 감전보호용 컨택터(100)는 상기 커패시터층의 높은 커패시턴스에 의해 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 감쇄 없이 통과시킬 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터를 보다 상세하게 설명한다.
도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 감전보호용 컨택터(200)는 도전성 연결부로서 클립 형상의 전도체(210) 및 감전보호소자(220)를 포함할 수 있다.
상기 클립 형상의 전도체(210)는 탄력성을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다. 이러한 클립 형상의 전도체(210)는 접촉부(211), 절곡부(212) 및 단자부(213)를 포함한다.
상기 접촉부(211)는 만곡부 형상을 가지며 전도체(12)와 전기적으로 접촉할 수 있다. 절곡부(212)는 접촉부(211)로부터 연장형성되며, 탄성력을 가질 수 있다. 단자부(213)는 상기 감전보호소자(220)와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
이와 같은 접촉부(211), 절곡부(212), 및 단자부(213)는 탄성력을 갖는 도전성 물질로 일체로 형성될 수 있다.
이러한 클립 형상의 전도체(210)는 상기 감전보호소자(220)의 상측에 구비된 수용부(220b) 내에 일부가 삽입될 수 있으며, 도전성 접착층(111)을 통하여 상기 감전보호소자(220)의 최상위 커패시터전극(222) 상에 적층될 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(220)는 소체(220a), 감전보호부(225), 및 복수의 커패시터층(224a,224b)을 포함한다. 여기서, 상기 감전보호부(225)는 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 및 공극(228)을 포함하고, 상기 커패시터층(224a,224b)은 복수의 커패시터전극(226a,226b,222)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 소체(220a)는 상기 감전보호소자(220) 및 상기 커패시터층(224a,224b)을 구성할 수 있도록 일면의 적어도 일부에 전극(225a,225b,226a,226b,222)이 구비된 복수의 시트층(220a-1,220a-3~220b-11)이 순차적으로 적층되고, 각각의 일면에 구비된 복수의 전극들이 서로 대향되도록 배치된 후 압착, 소성 또는 경화 공정을 통해 일체로 형성된다.
이러한 소체(220a)는 유전율을 갖는 절연체로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연체는 세라믹재료, 저온 소결 세라믹(LTCC), 고온 소결 세라믹(HTCC) 및 자성재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 세라믹재료는 금속계 산화 화합물이며, 금속계 산화 화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 소체(220a)는 그 하면에 외부전극(221)이 형성되고, 그 상면에 최상위 커패시터전극(222)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 외부전극(221)은 상기 회로기판(14)과 전기적으로 연결되고, 상기 최상위 커패시터전극(222)은 상기 감전보호소자(220)의 상측에 배치되는 상기 클립 형상의 전도체(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 소체(220a)를 이루는 복수의 시트층(220a-1~220a-11) 각각은 상기 감전보호부(225)를 이루는 상기 내부전극(225a,225b) 및 상기 커패시터층(224a,224b)을 이루는 상기 커패시터전극(226a,226b,222) 중 어느 하나의 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상측의 시트층(220a-1,220a-4~220a-7)은 상기 내부전극(225b) 및 상기 커패시터전극(226a,226b,222)이 해당 시트층의 하면에 형성되고, 하측의 시트층(220a-3,220a-8~220a-11)은 내부전극(225a) 및 상기 커패시터전극(226a,226b)이 해당 시트층의 상면에 형성될 수 있다.
여기서, 복수의 시트층(220a-1~220a-11)은 중간전극(223a,223b)을 형성하기 위한 관통홀(223a',223b')이 형성될 수 있다. 즉, 상기 시트층(220a-1~220a-3,220a-5~220a-10)은 상기 내부전극(225a,225b) 모두에 대응하는 위치에(도면에서 양측) 관통홀(223a',223b')이 형성되고, 시트층(220a-4)은 상기 내부전극(225a)에 대응하는 위치에(도면에서 좌측)만 관통홀(223a')이 형성되며, 시트층(220a-11)은 상기 내부전극(225b)에 대응하는 위치(도면에서 우측)에만 관통홀(223b')이 형성될 수 있다.
이때, 시트층(220a-12)은 사각형상으로 이루어지고, 그 중앙부에 관통형성되는 상기 수용부(220b)가 구비될 수 있다. 이러한 수용부(220b)에 상기 클립 형상의 전도체(210)의 적어도 일부가 삽입될 수 있다.
여기서, 상기 최상위 커패시터전극(222)은 상기 소체(220a)의 최상측에 배치되는 시트층(220a-4) 상면에 형성되며, 상기 외부전극(221)은 최하측에 배치되는 시트(220a-11)의 하면에 형성될 수 있다.
이때, 상기 커패시터층(224a)의 최상위 커패시터전극(222)은 상기 수용부(220b)의 바닥에서 외부로 노출되도록 형성되며, 상기 클립 형상의 전도체(210)는 도전성 접착층(111)을 통하여 상기 최상위 커패시터전극(222) 상에 적층될 수 있다.
이와 같은 상기 수용부(220b)는 측면 스토퍼의 역할을 할 수 있어, 상기 클립 형상의 전도체(210)에 별도의 측면 스토퍼를 구비하지 않을 수 있고, 상기 클립 형상의 전도체(210)의 형상을 단순화할 수 있는 동시에 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 클립 형상의 전도체(210)의 적어도 일부가 상기 수용부(220b)에 삽입됨으로써, 결합후 뒤틀림이나 꺾임을 방지할 수 있고, 특히, SMD 후 리플로우 공정에서 넘어지거나 정위치로부터 벗어남을 방지할 수 있다.
여기서, 수용부(220b)는 그 상측이 그 바닥면(220d)보다 넓게 형성되어 측면에 경사면(220c)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용부(220a)는 양측 또는 사면 모두가 경사면(220c)으로 이루어지고, 상기 경사면(220c)은 바닥면(220d)으로 갈수록 상기 수용부(220b)의 폭이 줄어들도록 형성될 수 있다. 이때, 바닥면(220d)에는 외부로 노출된 최상위 커패시터전극(222)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 상기 수용부(220b)에 경사면(220c)을 구비함으로써, 상기 감전보호용 컨택터(200)의 제조시, 클립 형상의 전도체(210)를 상기 수용부(220b)에 삽입하는 경우, 적당한 위치에 배치하더라도 상기 경사면(220c)을 따라 바닥면(220d)에 정확하게 안착할 수 있으므로, 상기 클립 형상의 전도체(210)와 감전보호소자(220)의 결합이 용이하여 조립성을 향상시키고 따라서 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 수용부(220b')는, 도 11에 도시된 바와 같이, 그 바닥면(220d')의 일측에 삽입홈(220c')이 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용부(220b')는 바닥면(220d')의 적어도 일측에서 상기 소체(220a)의 내부로 연장 형성되는 삽입홈(220c')이 형성될 수 있다. 따라서, 삽입홈(220c')이 형성된 바닥면(220d')의 폭은 상기 수용부(220b')의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 수용부(220b')는 사각형상으로 이루어지고, 삽입홈(220c')은 상기 수용부(220b')의 바닥면(220d')에 구비되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 상기 수용부가 도 10에 도시된 바와 같은 경사면(220c)을 구비하거나, 상기 삽입홈(220c')이 상기 수용부(220b')의 중간서, 바닥면(220d')과 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 수용부(220b')의 바닥면(220d')에 삽입홈(220c')을 형성함으로써, 상기 감전보호용 컨택터의 제조시, 상기 클립 형상의 전도체(210)를 상기 수용부(220b')에 삽입하는 경우, 상기 삽입홈(220c')에 상기 클립 형상의 전도체(210)의 단자부(213)를 삽입하여 고정할 수 있으므로, 상기 클립 형상의 전도체(210)와 상기 감전보호소자(220)의 결합성을 향상시키고, 따라서, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
이러한 감전보호용 컨택터(200)는 상기 클립 형상의 전도체(210)가 삽입 적층되는 감전보호소자(220)의 수용부(220a)가 다양한 형태로 구비될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(320)는 소체(320a-1~320a-4)의 상측에 다각형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 형태로 수용부(320a-1~320a-4)가 형성될 수 있다.
이와 같은 수용부(320a-1~320a-4)는 상기 클립 형상의 전도체(210)에 대한 스토퍼 기능을 위한 것으로, 상기 클립 형상의 전도체(210)의 형상에 따라 적합한 형태로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 수용부는 도 12에 도시되고 설명된 형상으로 한정되지 않으며, 상기 클립 형상의 전도체(210)를 수용하고, 스토퍼 기능을 제공하는 것이면 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
한편, 상기 감전보호소자(220)는 상기 감전보호부(225)와 상기 커패시터층(224a,224b)이 전기적으로 병렬되도록, 상기 감전보호부(225)와 상기 커패시터층(224a,224b) 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 중간전극(223a,223b)을 더 포함할 수 있다. 이러한 한 쌍의 중간전극(223a,223b)은 상기 내부전극(225a,225b) 및 상기 커패시터전극(226a,226b)을 관통하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 중간전극(223a)은 상기 최상위 커패시터전극(222)에 연결되고, 상기 중간전극(223b)은 상기 외부전극(221)에 연결될 수 있다.
상기 내부전극(225a,225b)은 소체(220a)의 내부에서 일정 간격 이격되어 형성된다. 여기서, 하나의 내부전극(225a)은 중간전극(223a)에 연결되고, 다른 하나의 내부전극(225b)은 중간전극(223b)에 연결된다.
이러한 내부전극(225a,225b) 및 중간전극(223a,223b)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 상기 외부전극(221)은 Ag, Ni, Sn 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
이때, 상기 서로 대향하는 한 쌍의 내부전극(225a,225b)은 다양한 형상 및 패턴으로 구비될 수 있으며, 상기 내부전극(225a)과 상기 내부전극(225b)은 동일한 패턴으로 구비될 수도 있고, 서로 다른 패턴을 갖도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 내부전극(225a,225b)은 소체(220a)의 구성시 내부전극들의 일부가 서로 대향하여 중첩되도록 배치되면 특정 패턴에 한정되지 않는다.
여기서, 이러한 내부전극(225a,225b) 사이의 간격 및 서로 대향하는 면적 또는 서로 중첩되는 길이는 상기 감전보호소자(220)의 항복전압(Vbr)을 만족하도록 구성될 수 있으며, 상기 내부전극(225a,225b) 사이의 간격은 10~100㎛일 수 있다.
상기 공극(228)은 예를 들면, 공극형성부재(227)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 공극형성부재(227)는 소체(220a) 내에서 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에 삽입될 수 있다. 즉, 이러한 공극형성부재(227)는 상기 감전보호부(225) 내의 시트층(220a-2)에서 구비되며, 상기 내부전극(225a,225b)과 맞닿을 수 있도록 시트층(220a-2)의 상측 및 하측으로 노출될 수 있다.
이때, 상기 공극형성부재(227)는 그 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층(227a,227b,227c)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방전물질층(227a,227b,227c)을 구성하는 방전물질은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.
이를 위해, 상기 방전물질은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비전도성물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 내부전극(225a,225b)이 Ag 성분을 포함하는 경우, 상기 방전물질은 SiC-ZnO계의 성분을 포함할 수 있다. SiC(Silicon carbide) 성분은 열적 안정성이 우수하고, 산화 분위기에서 안정성이 우수하며, 일정한 도전성과 도열성을 가지고 있으며, 낮은 유전율을 갖는다. 그리고, ZnO 성분은 우수한 비직선 저항특성 및 방전특성이 있다.
또한, SiC와 ZnO는 각각 별도로 사용시 둘 다 전도성이 있으나, 서로 혼합 후 소성 진행하면 SiC 입자 표면에 ZnO가 결합됨으로써 전도성이 낮은 물질인 절연층을 형성하게 된다.
이와 같은 절연층은 SiC가 완전히 반응하여 SiC 입자 표면에 SiC-ZnO 반응층을 형성한다. 이에 따라, 상기 절연층은 Ag 패스를 차단하여 방전물질에 한층 더 높은 절연성을 부여하고, 정전기에 대한 내성을 향상시켜 상기 감전보호용 컨택터(100)를 전자부품에 장착시 DC 쇼트 현상을 해결할 수 있게 된다.
여기서, 상기 방전물질의 일례로써 SiC-ZnO계의 성분을 포함하는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 방전물질은 상기 내부전극(225a,225b)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비전도성 물질이 사용될 수 있다
이때, 상기 공극형성부재(227)의 내벽에 도포되는 상기 방전물질층은 공극형성부재(227)의 내벽을 따라 도포되는 제1부분(227a)과 상기 제1부분(227a)의 상단으로부터 상기 내부전극(225a)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제2부분(227b) 및 상기 제1부분(227a)의 하단으로부터 상기 내부전극(225b)과 대향하여 접촉하도록 연장되는 제3부분(227c)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 방전물질층(227a,227b,227c)은 상기 공극형성부재(227)의 내벽뿐만 아니라 상기 공극형성부재(227)의 상부단과 하부단으로부터 상기 제2부분(227b) 및 제3부분(227c)이 각각 연장되도록 형성됨으로써 상기 내부전극(225a) 및 내부전극(225b)과의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 한다.
이는, 과전압에 의하여 상기 방전물질층(227a,227b,227c)을 구성하는 성분의 일부가 정전기 스파크에 의해 기화되어 방전물질층(227a,227b,227c)의 일부가 손상되더라도 정전기에 대한 내성을 강화시켜 상기 방전물질층(227a,227b,227c)이 제 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 공극형성부재(227)에 의해 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에 공극(228)이 형성될 수 있다. 이러한 공극(228)에 의해 외부로부터 유입된 정전기는 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에서 방전될 수 있다. 이때, 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이의 전기적 저항이 낮아지고, 감전보호용 커넥터(200) 양단의 전압차를 일정 값 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 감전보호용 컨택터(200)는 내부의 절연파괴 없이 정전기를 통과시킬 수 있다.
한편, 공극형성부재(227)는 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이와 같이, 한 쌍의 내부전극 사이에 배치되는 상기 공극형성부재(227)의 개수가 증가되면, 정전기의 방전 경로가 증가됨으로써, 정전기에 대한 내성을 높일 수 있다.
상기 커패시터층(224a,224b)은 상기 전도체(12)로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키기 위한 것으로 적어도 하나의 적층 커패시터층일 수 있다. 이러한 커패시터층(224a,224b)은 상기 중간전극(223a,223b)을 통하여 상기 감전보호부(225)와 전기적으로 병렬로 연결될 수 있고, 예를 들면, 상기 감전보호부(225)의 상부 및 하부 중 적어도 하나, 또는 상부 및 하부 모두에 형성될 수 있으며, 복수의 커패시터전극(226a,226b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 커패시터전극(226a)은 상기 중간전극(223a)에 연결되고, 상기 커패시터전극(226b)은 상기 중간전극(223b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 커패시터층(224a,224b)은 상기 감전보호소자(220)의 추가 커패시턴스를 제공하여 RF 수신감도를 향상시키기 위한 것이다.
이와 같은 커패시터층(224a,224b)에 의해, 정전기에 대하여 내부 회로를 보호하기 위한 서프레서, 바리스터(varistor) 또는 제너 다이오드와 함께 RF 수신감도를 높이기 위한 별도의 부품을 같이 사용하던 종래와는 달리, 하나의 감전보호소자를 통해 정전기에 대한 보호는 물론 RF 수신감도를 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 감전보호부(225)와 상기 커패시터층(224a,224b) 사이의 간격은 상기 내부전극(225a,225b) 사이의 간격 또는 상기 커패시터전극(226a,226b) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부전극(225a,225b)을 따라 흐르는 정전기 또는 누설전류가 인접한 상기 커패시터전극(226a,226b)으로 누설되지 않도록 상기 커패시터층(224a,224b)에서 상기 감전보호부(225)에 가장 인접한 상기 커패시터전극(226a,226b)과, 상기 내부전극(225a,225b) 사이의 거리를 충분히 확보하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 감전보호부(225), 및 상부 및 하부 커패시터층(224a,224b)이 형성된 시트층은 동일 재료로 이루어질 수 있지만, 선택적으로 서로 상이한 이종물질로 이루어질 수 있다.
더욱이, 상기 커패시터층(224a,224b)을 구성하는 복수의 시트층(220a-4~220a-11) 중 적어도 하나의 시트층은 제1세라믹재료를 사용하고, 나머지 시트층은 제2세라믹재료를 사용할 수 있다.
이때, 제1세라믹재료 및 제2세라믹재료는 이종의 세라믹재료일 수 있다. 여기서, '이종'의 의미는 화학식이 서로 상이하거나 화학식이 서로 동일하더라도 물성이 서로 상의함을 의미한다.
이하, 도 14 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감전보호용 컨택터에서 감전보호소자가 다양하게 구현된 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 감전보호소자(320)는 별도의 공극형성부재를 이용하지 않고, 내부전극(225a,225b) 사이에 공극(228)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 공극(228)은 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 시트층(220a-2)은 상기 공극(228)에 대응하는 위치에 관통홀이 구비될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 시트층(220a-2)에 형성되는 관통홀에는 충진층(227')이 배치될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 내부전극(225a,225b) 사이에 내부가 채워진 방전물질로 이루어진 충진(227')이 형성될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 공극(228)은 그 측벽에 방전물질층(227")을 구비할 수 있다. 이러한 방전물질층(227")은 시트층(220a-2)에 형성된 관통홀의 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포될 수 있다.
또 다른 예로서, 도 18 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(320)는 일정 간격 이격 되어 수평으로 배치된 내부전극(225a',225b')을 포함할 수 있다. 즉, 감전보호소자(220)는 동일 시트층상에 형성된 수평 전극을 구비할 수 있다.
이때, 한 쌍의 내부전극(225a',225b') 사이에는 공극(229)이 형성될 수 있다. 여기서, 공극(229)은 내부전극(225a',225b')의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있고, 내부전극(225a',225b') 사이의 간격보다 큰 너비로 형성될 수 있다. 이와 같이, 공극(229)의 체적이 확장되면, 정전기에 의한 방전시 내부전극(225a',225b')으로부터 미세한 파티클이 발생하더라도 내부전극(225a',225b') 사이의 공간이 넓기 때문에 파티클에 의해 발생할 수 있는 결함의 발생률을 저감할 수 있다.
여기서, 상기 공극(229)은 정전기 유입시 한 쌍의 내부전극(225a',225b')에 의해 방전이 개시되는 공간으로서, 상기 공극(229)의 체적은 정전기에 대한 내성을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 공극(229)의 체적은 상기 감전보호소자(200)의 총 체적 대비 1-15% 일 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(220)는 상기 동일 시트층 상에 내부전극(225a',225b')이 서로 이격 배치되며, 상기 내부전극 사이에 형성되는 공극(229')에 관통홀의 형태로 구성될 수 있다.
즉, 상기 관통홀은 동일 시트층상에 서로 평행하게 배열되는 한 쌍의 내부전극(225a',225b') 사이에 배치되며 공기가 채워질 수 있도록 중공형으로 구비될 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(220)는 공극의 측벽에 방전물질층(229")을 구비할 수 있다. 이러한 방전물질층(229")은 시트층(220a-2)에 형성된 관통홀의 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 상기 감전보호소자(220)는 상기 시트층(220a-2)에 형성되는 관통홀에 충진재(229"')가 배치될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 내부전극(225a',225b') 사이에 내부가 채워진 방전물질로 이루어진 충진재(229"')가 형성될 수 있다.
도 14 내지 도 21에서, 수용부(220b')는 도 11과 동일하게 삽입홈(220c')이 구비된 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 경사면(220c)이 구비된 것일 수 있다.
상술한 바와 같은 감전보호용 컨택터는 휴대용 전자장치에서, 인체 접촉가능한 전도체(12)와 회로기판(14) 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 배치에 의해, 상기 휴대용 전자장치는 전도체를 통한 사용자의 손상 또는 내부회로의 파손을 방지하는 동시에, 전기적 특성을 향상시키며, 스파크 발생을 억제시킬 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.
12 : 전도체
14 : 회로기판
14' : 회로부
100,200 : 감전보호용 컨택터
110 : 도전성 연결부 210 : 클립 형상의 전도체
220,320 : 감전보호소자 220a,320a : 소체
221 : 외부전극 222 : 최상위 커패시터전극
223a,223b : 중간전극 225 : 감전보호부
225a,225b : 내부전극 224a,224b : 커패시터층
226a,226b : 커패시터전극 228 : 공극
14' : 회로부
100,200 : 감전보호용 컨택터
110 : 도전성 연결부 210 : 클립 형상의 전도체
220,320 : 감전보호소자 220a,320a : 소체
221 : 외부전극 222 : 최상위 커패시터전극
223a,223b : 중간전극 225 : 감전보호부
225a,225b : 내부전극 224a,224b : 커패시터층
226a,226b : 커패시터전극 228 : 공극
Claims (15)
- 전자장치의 전도체에 전기적으로 접촉하는 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체; 및
상기 클립 형상의 전도체에 직렬 연결되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전보호소자를 포함하며,
상기 감전보호소자는,
복수의 시트층이 적층된 소체;
상기 소체의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치된 적어도 한 쌍의 내부전극, 및 상기 한 쌍의 내부전극 사이에 형성된 공극을 포함하는 감전보호부; 및
상기 감전보호부와 전기적으로 병렬 접속되고, 상기 전도체로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 적어도 하나의 커패시터층;을 포함하고,
상기 감전보호소자는 상측에 수용부를 구비하며, 상기 수용부에 상기 클립 형상의 전도체의 적어도 일부가 삽입되며, 상기 수용부는 상기 클립 형상의 전도체에 대한 스토퍼 기능을 갖는 형상으로 이루어지는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 감전보호소자는 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 감전보호소자는 하기의 식을 만족하는 항복전압(Vbr)을 갖는 감전보호용 컨택터.
Vbr > Vin, Vcp > Vbr
여기서, Vin은 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압,
Vcp는 상기 커패시터층의 총 절연파괴 전압 - 제1항에 있어서,
상기 수용부는 다각형, 원형, 및 타원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 수용부는 그 상측이 그 바닥면보다 넓게 형성되어 측면에 경사면이 형성되는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 수용부는 그 바닥면의 일측에 삽입홈이 형성되는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 커패시터층의 최상위 커패시터 전극은 상기 수용부에서 외부로 노출되고,
상기 클립 형상의 전도체는 도전성 접착층을 통하여 상기 최상위 커패시터 전극 상에 적층되는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 감전보호소자는 상기 감전보호부 및 상기 적어도 하나의 커패시터층 각각의 양단이 전기적으로 연결되는 한 쌍의 중간전극을 더 포함하는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극은 동일 시트층상에 배치되는 감전보호용 컨택터. - 제9항에 있어서,
상기 공극은 폭이 상기 한 쌍의 내부전극 사이의 간격보다 크거나 같고, 높이가 상기 한 쌍의 내부전극의 두께보다 크거나 같은 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 공극은 내벽에 높이방향을 따라 일정 두께로 도포되는 방전물질층이 구비되는 감전보호용 컨택터. - 제11항에 있어서,
상기 방전물질층은 금속입자를 포함하는 비전도성 물질 또는 반도체 물질로 이루어지는 감전보호용 컨택터. - 제1항에 있어서,
상기 클립 형상의 전도체는,
만곡부 형상을 가지며 상기 전도체 또는 상기 회로기판과 접촉하는 접촉부;
상기 접촉부로부터 연장형성되며, 탄성력을 갖는 절곡부; 및
상기 감전보호소자와 전기적으로 연결되는 단자부를 포함하는 감전보호용 컨택터. - 인체 접촉가능한 전도체;
회로기판; 및
일단은 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 전도체와 전기적으로 직렬 연결되는 청구항 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 기재된 감전보호용 컨택터;를 포함하는 휴대용 전자장치. - 제14항에 있어서,
상기 전도체는 상기 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나, 메탈 케이스, 및 도전성 장신구 중 적어도 하나를 포함하는 휴대용 전자장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150155327A KR20170053053A (ko) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150155327A KR20170053053A (ko) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170053053A true KR20170053053A (ko) | 2017-05-15 |
Family
ID=58739631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150155327A Withdrawn KR20170053053A (ko) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170053053A (ko) |
-
2015
- 2015-11-05 KR KR1020150155327A patent/KR20170053053A/ko not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101585604B1 (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101917787B1 (ko) | 감전보호기능이 내장된 휴대용 전자기기 | |
| KR101657189B1 (ko) | 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101608226B1 (ko) | 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101887369B1 (ko) | 기능성 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101638053B1 (ko) | 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170060846A (ko) | 감전 보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| KR101959452B1 (ko) | 감전보호용 컨택터 결합체 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| US10231366B2 (en) | Electric shock prevention apparatus | |
| KR20170048986A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170053053A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101916156B1 (ko) | 감전보호 장치 | |
| KR101969023B1 (ko) | 감전보호용 컨택터 결합체 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101727079B1 (ko) | 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR101926599B1 (ko) | 감전보호 장치 | |
| KR20170048985A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170053049A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170051068A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170069036A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| KR20170060848A (ko) | 감전 보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| KR101939658B1 (ko) | 감전보호용 컨택터 결합체 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170060878A (ko) | 감전 보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| KR20170053052A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 | |
| KR20170060881A (ko) | 감전 보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
| KR20170059780A (ko) | 감전보호용 컨택터 및 이를 구비한 휴대용 전자장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20151105 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |