KR101838685B1 - 감전 방지 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

기판의 일면에 서로 이격되어 설치되는 커패시터와 바리스터 소자와, 기판의 일면에서 커패시터와 바리스터 소자 주변에 주입되어 일체로 사출 형성되는 플라스틱 사출물과, 플라스틱 사출물의 외측에 결합되어 전자기기의 인체 접촉 가능한 메탈 도체와 연결되는 도전성 연결부를 포함하며, 플라스틱 사출물에는 도전성 연결부를 통해 유입되는 정전기의 방전을 위한 공극이 바리스터 소자와 전기적으로 연결되고, 도전성 연결부와는 간극을 두고 대응되게 형성되고, 커패시터는 도전성 연결부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 감전 방지장치 및 그 제조방법에 개시된다.

Description

감전 방지 장치 및 그 제조방법{An apparatus for preventing electric shock and method the same}

본 발명은 감전 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원에 의한 누설전류로부터 사용자를 보호하고 외부의 정전기로부터 내부회로를 보호할 수 있는 감전 방지 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 출시되고 있는 휴대용 전자기기는 소형화, 경량화 및 다기능화에 따라 내부에 다양한 부품소자들이 집약되어 설치된다. 이러한 휴대용 전자기기는 외부로부터의 충격에 매우 민감하기 때문에 외부의 충격 등으로부터 내부의 전자회로 등 부품들을 보호하기 위해서 견고한 하우징으로 감싸여 있다.

최근에는 전자기기의 심미성과 견고함 등을 향상시키기 위해서 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있다. 이러한 메탈 재질의 하우징은 재질의 특성상 전기전도도가 우수하기 때문에, 특정소자를 통하여 또는 부위에 따라 외장 하우징과 내장 PCB 모듈 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있다. 따라서, 외부의 노출면적이 큰 메탈 하우징과 같은 메탈 도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 내장 PCB 모듈로 유입되는 경우, IC 등의 PCB 모듈가 파손될 수 있기 때문에 이에 대한 대책이 요구되고 있다.

한편, 휴대용 전자기기는 통상적으로 충전기를 사용하여 배터리를 충전하여 사용하게 된다. 상기 충전기는 외부의 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 다시 트랜스포머를 통하여 휴대용 전자기기에 적합한 낮은 DC 전원으로 변환한다. 여기서 트랜스포머의 전기적 절연성을 강화하기 위해 트랜스포머 양단에 커패시터로 구성된 Y-CAP이 설치된다.

그런데 비정품 충전기 등과 같이, Y-CAP이 정규 특성을 갖지 못하는 경우에는 Y-CAP에 의해 DC 전원이 충분히 차단되지 못할 수 있고, 또한 AC 전원에 의해 누설전류가 발생할 수 있으며, 이러한 누설전류는 접지부를 따라 전파될 수 있다.

이와 같이, 누설전류는 휴대용 전기기기의 외장 하우징(케이스)과 같이 인체가 접촉 가능한 메탈 도체에도 전달될 수 있기 때문에, 사용자에게 찌릿찌릿한 느낌의 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우 사용자가 감전에 의해 치명상을 입을 수도 있다.

따라서, 메탈 하우징을 적용한 휴대폰과 같은 전자기기는 이와 같은 누설전류로부터 사용자를 보호하기 위한 방안이 요구되었다.

상기와 같은 점을 감안하여 최근에는 외부로부터의 정전기를 차단함은 물론, 누설전류로부터 사용자를 보호할 수 있도록 하기 위한 감전보호소자 등에 대해 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일예로서 대한민국 등록특허 제10-1585604호 및 등록특허 제10-1608226호 등이 있다.

상기 종래의 기술들에 의하면, 세라믹 재질의 시트층을 다층구조로 적층하여 소자의 몸체를 형성하는 과정에서, 그 내부에 전극패턴을 적층하여 내부전극을 형성하고, 내부전극들 사이에 공극을 형성함으로써 정전기 방전(ESD) 기능을 갖는 커패시터 내지 감전보호부(바리스터 기능)를 가지는 구조로 형성된다.

그런데 이와 같은 구성을 가지는 종래의 감전보호소자는 세라믹 재질로 소체를 적층하는 과정에서 공극을 형성하게 되는데, 세라믹 재질은 재질의 특성상 소결온도가 높고(900~1200℃), 층간 두께가 얇기 때문에 제조과정에서 공극의 정밀도가 떨어지고 편차가 심해서 ESD 및 내전압 특성에 있어서 안정성을 확보하기 어렵다.

이와 같이 종래 기술에 의한 감전보호소자는 재질 및 구조적인 문제로 인하여 ESD 기능을 완전하게 수행하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래 기술에 의하면 고전압(10kV) 이상이 인가될 경우 커패시터가 전압을 흡수하게 되어 접지로 흘러내리 수 없게 되므로 ESD 기능을 할 수 없게 된다. 즉, EDS 기능과 내전압 특성을 해결하기 위해서는 공극 형상, 높이 및 정밀도가 매우 중요한데, 세라믹 재질로 적층하여 형성되는 종래의 기술에 의하면, 세라믹 재질의 특성상 그 두께를 늘리면서 공극의 정밀성과 소체의 안정성을 확보하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 내전압 350 Vdc(V 1mA) 이상을 견딜 수 있는 전기적 특성이 요구되는데 종래의 세라믹재질로 형성된 감전보호소자로는 바리스터 기능을 하는데 있어서 한계가 있다.

또한, 종래기술에 의하면, 세라믹 재질을 여러 층으로 적응하여 구현함에 있어서, 세라믹층 사이에 전극패턴을 프린트 방식으로 적층하여 구현하여 커패시터층을 형성하고, 커패시터층들 사이에 바리스터층을 구현해야 하므로 구조가 복잡하고, 그로 인해 제조 공정이 까다롭게 되어 생산성이 저하됨은 물론, 비용이 증가하게 되고, 공정상의 오차발생 확률이 증가하여 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 이와 같이 메탈 재질의 외장 하우징을 구비한 휴대용 전자기기는 다기능화에 따라 기능별로 복수의 안테나를 구비하며, 그 중 적어도 일부는 내장형 안테나로서, 휴대용 전자기기의 외장 하우징에 배치되거나, 메탈 하우징 자체를 안테나로 사용하는 추세이다.

이와 같은 경우, 안테나와 휴대용 전자기기의 내부 회로가 연결되어야 하는데, 이때, 통신 신호를 감쇄 없이 내부회로로 원활하게 전달할 수 있어야 한다.

그러나 상술한 바와 같이, 통신 신호의 효과적인 전달을 위해 해당 소자의 커패시턴스를 증가시키는 경우, 외부의 정전기에 의해 절연파괴되고, 따라서 해당 소자가 파손되는 문제점이 있다.

더욱이, 상술한 바와 같이, 외부전원에 의한 누설전류를 차단하기 위한 높은 항복전압의 구현과 통신 신호를 전달하기 위한 고용량 커패시턴스의 구현은 서로 상반되는 효과 때문에 달성이 곤란하다, 따라서 정전기로부터의 보호, 누설전류의 차단과 동시에 높은 커패시턴스를 구현할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1585604호 대한민국 등록특허 제10-1608226호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 공극 간격을 원하는 크기로 정밀하게 형성하여 ESD 기능과 내전압특성을 동시에 구현하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 감전 방지 장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감전 방지 장치는, 기판; 상기 기판의 일면에 서로 이격되어 설치되는 커패시터와 바리스터 소자; 상기 기판의 일면에서 상기 커패시터와 바리스터 소자 주변에 주입되어 일체로 사출 형성되는 플라스틱 사출물; 상기 플라스틱 사출물의 외측에 결합되어 전자기기의 인체 접촉 가능한 메탈 도체와 연결되는 도전성 연결부;를 포함하며, 상기 플라스틱 사출물에는 상기 도전성 연결부를 통해 유입되는 정전기의 방전을 위한 공극이 상기 바리스터 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 연결부와는 간극을 두고 대응되게 형성되고, 상기 커패시터는 상기 도전성 연결부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극; 상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터 및 상기 바리스터 소자 각각에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2내부전극; 및 상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하며, 상기 공극을 통해 상기 바리스터 소자와 상기 도전성 연결부가 공극 간극만큼 이격되어 직접 마주하도록 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플라스틱 사출물에는 상기 커패시터를 외부로 노출시키는 홈부가 형성되며, 상기 홈부에는 도전성 물질 충진되어 상기 커패시터와 상기 도전성 연결부가 연결되는 것이 좋다.

또한, 상기 바리스터 소자의 외면에는 전극패턴이 설치되어 상기 공극의 바닥을 이루는 것이 좋다.

또한, 상기 커패시터의 외면에는 전극패턴이 형성되어 상기 도전성 연결부와 전기적으로 연결되는 것이 좋다.

또한, 상기 기판에 조립되며 서로 이격되는 제1 및 제2고체형 도전체와; 상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극; 상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터와 상기 제1고체형 도전체를 연결하는 제1내부전극; 상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 제2고체형 도전체와 상기 바리스터 소자를 연결하는 제2내부전극; 상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 공극은 상기 제2고체형 도전체와 상기 도전성 연결부 사이에 형성되고, 상기 플라스틱 사출물에는 상기 제1고체형 도전체를 외부로 노출시키는 홈부가 형성되며, 상기 홈부에는 도전성 물질이 충진되어 상기 제1고체형 도전체와 상기 도전성 연결부를 연결하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1고체형 도전체는 상기 플라스틱 사출물과 동일 높이로 배치되어 상기 도전성 연결부에 직접 연결되고, 상기 공극은 상기 제2고체형 도전체와 상기 도전성 연결부 사이에 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 제1 및 제2고체형 도전체 중 적어도 어느 하나는 쇼트바를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1 및 제2고체형 도전체 중 적어도 어느 하나는 상기 플라스틱 사출물에 형성된 홈부에 도전성 물질을 충진하여 경화되어 형성된 것이 좋다.

또한, 상기 기판에 조립되는 고체형 도전체와; 상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극; 상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터와 연결되는 제1내부전극; 상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 고체형 도전체와 상기 바리스터 소자를 연결하는 제2내부전극; 상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감전 방지 장치 제조방법은, 기판의 외면에 패턴 형성된 외부전극과, 내면에 서로 분리되도록 패턴 형성되는 제1 및 제2내부전극 및 상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극을 각각 연결하는 연결전극이 형성된 기판을 준비하는 단계; 상기 준비된 기판의 내면에 상기 제1 및 제2내부전극 각각에 연결되도록 커패시터와 바리스터 소자를 조립하는 단계; 상기 기판에 사출금형을 이용하여 플라스틱 몰딩을 주입하여 상기 커패시터와 바리스터 소자와 결합되는 플라스틱 사출물을 형성하여 PCB 사출물을 제조하는 단계; 도전성 연결부를 상기 PCB 사출물의 외측에 결합하는 단계; 상기 도전성 연결부와 상기 PCB 사출물을 절단하여 단위별 감전 방지 장치를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 PCB 사출물 제조단계에서, 상기 바리스터 소자에 대응되는 위치에 상기 공극을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 PCB 사출물 제조단계에서, 상기 커패시터를 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되도록 홈부를 형성하고, 상기 홈부에 도전성 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 조립하는 단계는 상기 기판의 내면에 상기 제1내부전극에 연결되도록 제1고체형 도전체를 조립하고, 상기 제2내부전극에 연결되도록 제2고체형 도전체를 조립하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제2고체형 도전체에 대응되는 위치에 상기 공극을 형성하는 것이 좋다.

또한, 상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제1고체형 도전체를 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되도록 홈부를 형성하고, 상기 홈부에 도전성 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제1고체형 도전체와 상기 도전성 연결부가 직접 연결되도록 상기 제1고체형 도전체를 배치하거나 상기 플라스틱 사출물을 상기 제1고체형 도전체와 동일 높이로 형성하는 것이 좋다.

또한, 상기 조립하는 단계는 상기 기판의 내면에 상기 제2내부전극에 연결되도록 고체형 도전체를 조립하고, 상기 공극은 상기 고체형 도전체에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 커패시터는 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되어 상기 도전성 연결부에 직접 연결되도록 배치되는 것이 좋다.

또한, 상기 도전성 연결부는, 금속플레이트에 접합되는 도전성 실리콘 또는 도전성 탄성편을 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 감전 방지 장치 및 그 제조방법에 따르면, 기판상에 커패시터 및 바리스터 소자를 조립한 상태에서 플라스틱 사출금형을 이용하여 공극을 일체로 형성하여 PCB 사출물을 제작하고, 제작된 PCB 사출물에 도전성 연결부를 접합하여 제조할 수 있다. 이와 같이 사출성형에 의해 공극을 형성하게 되면, 종래기술에 비하여 저온에서 가공할 수 있게 되며, 공극의 간격을 원하는 수준으로 형성할 수 있음은 물론, 공극의 편차 없이 일정한 크기로 성형하는 것이 가능해진다.

따라서, ESD 기능을 완전하게 수행함은 물론, 내전압 특성을 향상시켜서 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 간단한 구조를 가지므로, 제조 공정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있으며, 제조 비용을 낮을 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 결합 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 부분 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 감전 방지 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 결합 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 감전 방지 장치를 나타내 보인 부분 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 결합 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 감전 방지 장치를 나타내 보인 부분 분리 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 결합 단면도이다.
도 9는 도 9에 도시된 감전 방지 장치를 나타내 보인 부분 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 결합 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 감전 방지 장치를 나타내 보인 부분 분리 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 감전 방지 장치를 나타내 보인 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 감전 방지 장치의 측면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 감전 방지 장치의 기능을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 감전 방지 장치 및 그 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 감전 방지 장치(100)는, 전자기기의 인체와 접촉되는 도전성 외장 케이스(11; 이하 '메탈 도체'라 함)와, 전자기기 내부의 PCB 모듈(13) 사이를 전기적으로 연결되도록 설치될 수 있다. 이러한 감지 방지 장치(100)는 메탈 도체(11)로부터 유입되는 정전기의 방전 경로를 제공하고, 전자기기 내에서 메탈 도체(11)로의 누설전류는 차단하는 역할을 한다. 또한, 감전 방지 장치(100)는 메탈 도체(11)로부터의 RF 신호를 통과시켜 PCB 모듈(13)로 전달하는 역할을 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기와 같은 기능을 하는 감전 방지 장치(100)는, 기판(110), 기판(110)의 상부에 설치되는 커패시터(120)와 바리스터 소자(130), 기판(110)의 상부에 일체로 결합되는 플라스틱 사출물(140), 상기 플라스틱 사출물(140)의 외측에 결합되는 도전성 연결부(150)를 구비한다.

상기 기판(110)은 전자기기(10)의 PCB 모듈(13)에 전기적으로 연결 가능하게 설치되는 것으로서, 외면에 외부전극(111)이 패턴 형성되고, 내면에는 제1 및 제2내부전극(112,113)이 패턴 형성된다. 그리고 외부전극(111)은 기판(110)의 외면과 내면을 통과하여 형성되는 연결전극(114,115)에 의해 연결된다.

상기 커패시터(120)는 내부전극(112)에 전기적으로 연결되도록 설치되며, 기판(110) 상에 솔더 프린팅 또는 전도성 페이스트(paste) 된 부분에 조립된 뒤 reflow 공정 또는 열경화 공정을 거쳐 결합되어 제1내부전극(112)과 연결된다. 이러한 커패시터(120)는 메탈 도체(11)로부터 유입되는 RF 신호를 통과시켜 PCB 모듈(13)로 전달하는 역할을 하는 것으로서, 칩(chip) 형태로 모듈화된 상태로 결합 될 수 있으며, 그 구체적인 구성은 다양하게 이루어질 수 있다. 본 발명에서 예시한 커패시터(120)는 양단부의 일부 테두리 또는 모서리부분에 접속단자가 형성된 구성을 가지며, 제1실시예에서는 커패시터(120)의 양단부의 접속단자가 제1내부전극(111)에 모두 접속될 수 있도록 배치된 것으로 도시하였다. 이러한 구성의 커패시터(120)의 구체적인 구성은 공지의 기술을 적용할 수 있는 것이며, 그 구체적인 구성이 본 발명을 한정하는 것이 아니므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 바리스터 소자(130)는 기판(110)의 내면에 조립되며 제2내부전극(113)과 전기적으로 연결된다. 이러한 바리스터 소자(130)는 도전성 연결부(150)와의 사이에 형성되는 공극(G)이 마련됨으로써, 메탈 도체(11)를 통해 유입되는 정전기의 방전 경로를 제공하고, 전자기기(10) 내부에서의 누설전류가 도전성 연결부(150)를 통해 도전체(11)로 누설되는 것을 차단한다. 이러한 바리스터 소자(130)는 칩(chip) 형태로 모듈화된 구성을 가질 수 있으며, 공지의 다양한 구성을 갖는 바리스터가 적용될 수 있다. 즉, 바리스터 소자(130)의 구체적인 구성은 본 발명을 한정하는 것이 아니므로, 구체적인 구성을 생략하기로 하며, 다만 기판(110)의 내면에 커패시터(120)와 같은 방법으로 조립되어, 제2내부전극(115)에 전기적으로 연결되도록 결합된다. 일예로서, 바리스터 소자(130)는 양단부의 일부 테두리부 또는 모서리부에 접속단자가 마련되며, 바리스터 소자(130)의 배치자세에 따라서 양단부 각각의 접속단자가 제2내부단자(113)에 연결되거나, 어느 한쪽 접속단자만 제2내부단자(113)에 연결되고, 타측의 접속단자는 공극(G)을 측으로 노출되거나 플라스틱 사출물(140)에 결합될 수도 있다.

상기 플라스틱 사출물(140)은 기판(110)의 내면 즉, 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)가 설치된 면의 공간을 플라스틱 소재로 몰딩하여 채워서 사출성형하여 일체로 제작될 수 있다. 사출성형 공정 전에 커패시터(120) 및 바리스터 소자(130)에 본드 등의 고정용 접착제를 도포하여 경화시킴으로써 플라스틱 사출물(140)과 견고하게 결합 될 수 있도록 하는 것이 좋다. 여기서 플라스틱 사출물(140)을 사출금형으로 제조하는 과정에서, 바리스터 소자(130)에 대응되는 부분에 공극(G)이 형성되며, 커패시터(120)에 대응되는 부분에는 도전성 페이스트, 도전성 실리콘, 솔더 등의 도전성 접착제(145)가 주입되는 홈부(141)가 형성된다. 즉, 플라스틱 사출물(140)을 금형을 이용하여 성형하는 과정에서 상기 공극(G)과, 홈부(141)를 플라스틱 사출물(140)의 외면으로 노출되도록 형성할 수 있으며, 이와 같이 사출금형에 의해 형성된 공극(G)과 홈부(141)는 충분한 크기로 형성할 수 있으며, 원하는 형상 및 사이즈로 정밀하게 형성할 수 있게 된다.

이와 같이 공극(G)을 형성하는 소위 공극층을 플라스틱 소재로 하여 사출성형하게 되면, 종래에 세라믹 재질로 형성하는 것에 비하여 낮은 온도(대략 320℃ 내외) 환경에서 성형할 수 있고, 공극의 편차를 없앨 수 있고, 충분한 두께로 형성이 가능하므로 ESD 및 내전압 특성을 해결할 수 있게 된다. 즉, 고전압이 인가되더라도 충분한 간극의 공극(G)에 의해 ESD 기능을 정상적으로 수행하는 것이 가능하게 된다.

상기 도전성 연결부(150)는 플라스틱 사출물(140)의 외측에 접합되는 것으로서, 도전성 실리콘(도전성 스펀지)(151)과, 그 도전성 실리콘(151)의 일면에 결합되는 금속플레이트(153)를 구비한다. 도전성 실리콘(151)은 전도성을 가지며, 외력에 의해 탄성 변형 가능하다. 이러한 도전성 실리콘(151)의 일면에 금속플레이트(153)가 도전성 에폭시필름 등에 의해 가접합 된다. 상기 금속플레이트(153)는 구리 재질로 형성될 수 있다.

상기 구성을 가지는 도전성 연결부(150)는 플라스틱 사출물(140)의 외면에 압착되어 경화되는 방식으로 결합되거나, 또는 본드(접착제), 도전성 페이스트, 도전성 에폭시, 도전성 필름, 솔더 등을 포함하는 도전성 접합물에 의해 결합 될 수 있다. 따라서, 금속플레이트(153)는 상술한 다양한 도전성 접합물(145)에 의해 커패시터(120)와 전기적으로 연결되고, 바리스터 소자(130)와는 공극(G)을 사이에 두고 마주하게 결합된다.

상기와 같은 구성을 가지는 감전 방지 장치(100)는 도전성 연결부(150)가 전자기기(10)의 메탈 케이스 즉, 메탈 도체(11)에 연결되고, 기판(110)은 PCB 모듈(13)에 연결되도록 전자기기(10) 내부에 설치된다. 전자기기(10)에 설치된 감전 방지 장치(100)는 메탈 도체(11)로부터 유입되는 정전기를 공극(G)을 통해 접지되어 방전시킬 수 있으며, 내부로부터의 누설전류는 바리스터 소자(130)에 의해 외부로 누설되는 것이 차단될 수 있다. 또한, 외부로부터의 RF 신호는 커패시터(120)를 통해 내부의 PCB 모듈(14)로 전달될 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 감전 방지 장치(100')는 커패시터(120)의 노출면과 바리스터 소자(130)의 노출면 각각에 전극패턴(116,117)이 구비된 점에 특징이 있다. 상기 전극패턴(116)은 플라스틱 사출물(140)을 사출 성형하기 전에 커패시터(120)의 외부면에 프린트되거나 도금되어 형성될 수 있다. 플라스틱 사출물(140)을 성형 후에는 홈부(141)로 전극패턴(116)이 노출되어 도전성 접착제(145) 즉, 솔더 또는 도전성 페이스트와 연결된다.

또한, 상기 커패시터(120)와 바리스터 소자(130) 각각의 설치자세를 앞서 도 1 및 도 2를 통해 설명한 실시예와 달리, 세워서 배치함으로써 양단부 각각에 형성된 접속단자가 하부와 상부로 배치되게 함으로써, 도 4 및 도 5와 같이 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)의 노출면에 전극패턴(116,117)이 위치되도록 할 수 있다.

물론, 상기 전극패턴(116,117)도 플라스틱 사출물(140)을 성형하기 전에 바리스터 소자(130)의 외측에 프린트 또는 도금 등의 방법으로 적층형성될 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 감전 방지 장치(100")에 따르면, PCB 사출물(170")은 기판(110)의 내면에 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)가 이격되게 배치되고, 그들(1210,130) 사이에 제1 및 제2고체형 도전체(181,183)가 더 설치되는 점에 특징이 있다. 상기 제1고체형 도전체(181)는 기판(110) 상에 설치되어 제1내부전극(112)에 전기적으로 연결되고, 제2고체형 도전체(183)는 기판(110) 상에 설치되어 제2내부전극(113)에 전기적으로 연결된다. 그리고 플라스틱 사출물(140)에 형성되는 홈부(141)는 제1고체형 도전체(181)에 대응되는 위치에 형성되고, 공극(G)은 제2고체형 도전체(183)에 대응되는 위치에 형성된다. 그리고 상기 홈부(141)에 도전성 접착제(145)가 충진되어 도전성 연결부(150)와 제1고체형 도전체(181)가 전기적으로 통할 수 있도록 연결된다. 그리고 상기 공극(G)에 마주하여 배치된 제2고체형 도전체(183)는 제2내부전극(113)을 통해 바리스터 소자(130)와 연결됨으로써, 도전성 연결부(150)를 통해 유입되는 정전기는 제2고체형 도전체(183)와 도전성 연결부(150) 사이의 공극(G)을 통해 방전될 수 있고, 내부의 누설전류는 바리스터 소자(130)에서 차단되어 외부로 누설되는 것이 방지될 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1 및 제2고체형 도전체(181,183)는 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)와 동일한 방법으로 기판(110) 상에 조립된다. 즉, 앞서 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 상기 단계(S11)에서 기판(110)에 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)를 조립할 때, 제1 및 제2고체형 도전체(181,183)도 함께 조립한다. 이후에 플라스틱 몰딩을 금형에 주입하여 사출성형시 홈부(141)를 제1고체형 도전체(181)에 대응되는 위치에 형성하고, 공극(G)을 제2고체형 도전체(183)에 대응되는 부분에 동일한 방법으로 형성할 수 있게 된다. 즉, 홈부(141)와 공극(G)의 형성위치만 변경되며, 이후에 제조 공정은 동일하게 진행될 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 감전 방지 장치(200)는 PCB 사출물(270)과 도전성 연결부(150)를 구비한다. 여기서, PCB 사출물(270)은 기판(110) 상에 조립되는 커패시터(120), 바리스터 소자(130), 제1 및 제2고체형 도전체(181',183)를 구비하되, 제1 및 제2고체형 도전체(181',183)는 서로 다른 높이를 가지는 점에 특징이 있다. 구체적으로 보면, 제1내부전극(112)에 의해 커패시터(120)와 전기적으로 연결되는 제1고체형 도전체(181')는 플라스틱 사출물(140)의 외측면으로 노출되어 도전성 연결부(150)에 직접 접합되어 연결된다. 그리고 제2고체형 도전체(183)는 플라스틱 사출물(140)의 성형시 형성된 공극(G)을 사이에 두고 도전성 연결부(150)와 공극 간극만큼 이격되어 마주하도록 배치되며, 제2내부전극(113)을 통해 바리스터 소자(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 구성을 가지는 PCB 사출물(270)은 기판(110)에 커패시터(120), 바리스터 소자(130), 제1 및 제2고체형 도전체(181',183)를 조립하여 설치한 후에, 사출 금형을 이용하여 플라스틱 몰딩을 주입하는 과정에서 제1고체형 도전체(181')의 높이만큼 플라스틱 사출물(140)의 높이가 결정되도록 성형하여 제작될 수 있다. 따라서, 제1고체형 도전체(181')와 도전성 연결부(150) 사이에 별도의 필름을 사용하여 열경화하여 직접 전기적으로 통하도록 접합할 수 있게 된다.

또한, 상기 제1고체형 도전체(181')를 대신하여 플라스틱 사출물(140)에 홈부를 제1내부단자(112)가 노출되는 깊이로 형성한 뒤, 그 홈부에 솔더크림 등을 포함하는 도전성 페이스트를 충진하여 제1고체형 도전체(181')와 동일한 높이로 성형함으로써, 도전성 연결부(150)와 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.

또한, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 감전 방지 장치(200')는 앞서 설명한 제4실시예에 따른 감전 방지 장치(200)와는 달리, 제1고체형 도전체(180')가 생략되고, 제2고체형 도전체(183)만을 설치하여 바리스터 소자(130)와 연결하고, 커패시터(120)는 제1내부전극(112)과 플라스틱 사출물(140)의 외측으로 노출되는 전극(116)에 의해 도전성 연결부(150)와 연결되도록 설치 구성된 구성을 가진다. 이와 같은 구성을 가지는 감전 방지 장치(200')는 PCB 사출물(270)과 도전성 연결부(150)를 접합시, 도전성 재질에 의해 직접 접합하여 결합할 수 있으며, 상기 도전성 재질로는 도전성 필름, 도전성 에폭시 등을 포함할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서 설명한 고체형 도전체는 소위 쇼트바(Short Bar)를 포함할 수 있으며, 또한 플라스틱 사출물(140)에 형성된 홈부에 솔더, 도전성 페이스트 등을 충진하여 경화된 도전체를 포함할 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 감전 방지 장치(200")에 따르면, PCB 사출물(170,270)의 외측에 결합되는 도전성 연결부(250)로서 소위 'C 클립' 형상을 갖는 도전성 탄성편(251)과, 도전성 탄성편(251)의 접합면에 결합되는 금속플레이트(253)를 구비하는 데 특징이 있다.

도전성 탄성편(251)은 전자기기의 도전성 외장케이스 등에 접촉되어 연결되는 부분으로서, 전자기기에 감전 방지 장치(200")를 설치할 경우에 도전성 외장케이스 즉, 메탈도체(11)에 탄력적으로 접촉될 수 있도록 탄성 변형 가능한 클립 형상을 갖는다. 이러한 도전성 탄성편(251)는 금속플레이트(253)가 결합되는 플레이트 형상의 접합부(251a)와, 접합부(251a)의 일단에서 절곡되어 연장되는 메탈 도체(11)에 탄력적으로 접촉되는 탄성 접촉부(251b)를 구비한다.

상기 금속플레이트(253)는 접합부(251a)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제작된 뒤 결합 될 수 있다. 금속플레이트(253)와 도전성 탄성편(251)의 결합은 열융착, 용접, 접합, 도전성 접합필름 등 다양한 결합수단 방법을 이용하여 결합될 수 있다.

또한, PCB 사출물(170,270)과 도전성 연결부(200") 사이에 금속플레이트(255)가 더 설치될 수 있다.

상기 금속플레이트(255)는 PCB 사출물(170,270)의 외측면에 도전성 재질물(도전성 필름, 솔더 등)로 접합되어 결합될 수 있으며, 상기 도전성 연결부(250) 측의 금속플레이트(253)와는 도전성 필름 또는 솔더(Solder) 등의 도전성 접합물에 의해 접합 될 수 있다.

물론, 상기 금속플레이트(255)를 PCB 사출물(170,270)의 외측면에 접합한 상태에서, 금속플레이트(255)에 상기 탄성편(251)을 직접 접합하여 결합할 수도 있다. 즉 두 개 층으로 이루어진 금속플레이트(253,255) 중에서 어느 하나만을 설치하여 구성할 수도 있고, 두 개 모두를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감전 방지 장치들의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 먼저 PCB 기판(110)에 솔더 또는 도전성 페이스트를 프린팅하고(S10), 그 프린팅 된 도전성 재질 위에 커패시터(120)와 바리스터 소자(130)를 조립한 상태에서 경화 또는 Reflow 과정을 통해 접합한다(S11). 물론 상기 단계(S11)에서 고체형 도전체(쇼트바)를 더 조립 및 접합할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 상기 제2 내지 제4실시예를 통해서 자세히 설명되었다.

다음으로 커패시터(120)와 바리스터 소자(130) 및 쇼트바(고체형 도전체)에 고정용 접착제를 주입하여 경화시키고(S12), 커패시터(120)와 바리스터 소자(130) 및 쇼트바(고체형 도전체) 주변의 공간을 플라스틱 소재로 몰딩하여 플라스틱 사출물(140)을 성형한다(S13). 상기 공정(S13)에서 플라스틱 사출물(140)의 외면에는 공극(G)과 홈부(141)가 형성된다.

형성된 홈부(141)에 도전성 페이스트 등의 도전성 물질을 주입하하여 경화한다(S14). 물론, 상기 홈부(141)를 형성하지 않고 커패시터(120)를 플라스틱 사출물(140)의 외부로 노출되도록 배치한 경우에는, 도전성 에폭시 필름을 이용하여 커패시터(120)와 도전성 연결부(150)를 직접 가접합 할 수 있다.

상기와 같은 공정(S10~S14)을 거쳐서 기판(110) 위에 커패시터와 바리스터 소자가 플라스틱 소재에 의해 몰딩 처리된 소위 PCB 사출물(170,170',170",270,270',270")이 제조된다.

다음으로 상기 PCB 사출물(170,170',170",270,270',270")의 외측면에 금속플레이트(153,155)를 도전성 재질로 접합한다(S16).

이어서 도전성 연결부(150,250)를 준비하여 그 연결 후 하면(접합면)에 도전성 재질물(필름)을 가접합하고(S17), 도전성 재질물이 가접합된 도전성 연결부(150,250)를 공정과정에 투입한다(S18).

이후 투입된 도전성 연결부(150,250)를 PCB 사출물(170,170',170",270,270',270")과 열압착하거나 솔더링 접합하여 일체화한다(S19). 이때, 도전성 연결부(150)는 금속플레이트(153)에 직접 접합할 수 있고, 상기 도전성 연결부(250)의 경우에는 금속플레이트(255)와 접합되는 금속플레이트(253)를 도전성 연결부(250)의 탄성편(251)에 미리 결합한 상태에서 서로 접합할 수도 있다. 물론 상기 금속플레이트(253)를 생략하고, 금속플레이트(255)에 탄성편(151)을 직접 접함하여 일체화할 수도 있다.

상기와 같이 접합되어 결합된 도전성 연결부(150,250)와 PCB 사출물(170,170',170",270,270',270")을 일정 사이즈로 절단하여 감전 방지 장치(100) 단위로 분리한다(S20).

상기와 같이 최소 단위의 감전 방지 장치(100)로 절단되어 모듈화된 부품의 특성과 외관을 검사하고(S21), 이상이 없는 부품은 포장되어 출하될 수 있다(S22).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감전 방지 장치를 제조하는 과정에서 공극(G)이 플라스틱 사출금형을 이용하여 사출 성형 됨으로써, 종래기술에 비하여 공극(G)을 저온에서 가공할 수 있게 되어 고온 성형시의 내전압 특성의 문제를 해결할 수 있게 된다. 특히, 사출성형에 의해 공극(G)을 형성하게 됨으로써, 공극(G)의 간극을 충분히 크게 성형하는 것이 가능하고, 오차를 최소화하여 정밀하게 성형할 수 있으므로 부품의 불량률을 현저하게 낮출 수 있는 이점이 있다.

또한, 기판(110) 상에 커패시터(120) 칩과 바리스터 소자(130) 및 쇼트바를 조립한 상태에서 사출금형을 이용하여 플라스틱 몰딩을 주입하여 성형하는 공정을 이용하여 PCB 사출물을 제조하게 되므로, 제조 공정이 간단하고, 부품의 구조가 간단하여 제조 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다.

또한, 구조가 간단하여 제품의 공정 오차를 줄일 수 있어 신뢰성 높은 부품을 저렴한 가격에 제공할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

11..메탈 도체 13..PCB 모듈
100,100',100",200,200',200"..감전 방지 장치 110..기판
120..커패시터 130..바리스터 소자
140..플라스틱 사출물 150,250..도전성 연결부
170,170',170",270,270'..PCB 사출물
181,181'..제1고체형 도전체 183..제2고체형 도전체

Claims (20)

1. 기판;
   상기 기판의 일면에 서로 이격되어 설치되는 커패시터와 바리스터 소자;
   상기 기판의 일면에서 상기 커패시터와 바리스터 소자 주변에 주입되어 일체로 사출 형성되는 플라스틱 사출물;
   상기 플라스틱 사출물의 외측에 결합되어 전자기기의 인체 접촉 가능한 메탈 도체와 연결되는 도전성 연결부;를 포함하며,
   상기 플라스틱 사출물에는 상기 도전성 연결부를 통해 유입되는 정전기의 방전을 위한 공극이 상기 바리스터 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 연결부와는 간극을 두고 대응되게 형성되고,
   상기 커패시터는 상기 도전성 연결부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 감전 방지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극;
   상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터 및 상기 바리스터 소자 각각에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2내부전극; 및
   상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하며,
   상기 공극을 통해 상기 바리스터 소자와 상기 도전성 연결부가 공극 간극만큼 이격되어 직접 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플라스틱 사출물에는 상기 커패시터를 외부로 노출시키는 홈부가 형성되며,
   상기 홈부에는 도전성 물질이 충진되어 상기 커패시터와 상기 도전성 연결부가 연결되는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바리스터 소자의 외면에는 전극패턴이 설치되어 상기 공극의 바닥을 이루는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 커패시터의 외면에는 전극패턴이 형성되어 상기 도전성 연결부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기판에 조립되며 서로 이격되는 제1 및 제2고체형 도전체와;
   상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극;
   상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터와 상기 제1고체형 도전체를 연결하는 제1내부전극;
   상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 제2고체형 도전체와 상기 바리스터 소자를 연결하는 제2내부전극;
   상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 공극은 상기 제2고체형 도전체와 상기 도전성 연결부 사이에 형성되고,
   상기 플라스틱 사출물에는 상기 제1고체형 도전체를 외부로 노출시키는 홈부가 형성되며,
   상기 홈부에는 도전성 물질이 충진되어 상기 제1고체형 도전체와 상기 도전성 연결부를 연결하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1고체형 도전체는 상기 플라스틱 사출물과 동일 높이로 배치되어 상기 도전성 연결부에 직접 연결되고,
   상기 공극은 상기 제2고체형 도전체와 상기 도전성 연결부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2고체형 도전체 중 적어도 어느 하나는 쇼트바를 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2고체형 도전체 중 적어도 어느 하나는 상기 플라스틱 사출물에 형성된 홈부에 도전성 물질을 충진하여 경화되어 형성된 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 조립되는 고체형 도전체와;
    상기 기판의 외면에 패턴 형성되는 외부 전극;
    상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 커패시터와 연결되는 제1내부전극;
    상기 기판의 내면에 패턴 형성되어 상기 고체형 도전체와 상기 바리스터 소자를 연결하는 제2내부전극;
    상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극 각각을 연결하는 연결전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치.
12. 기판의 외면에 패턴 형성된 외부전극과, 내면에 서로 분리되도록 패턴 형성되는 제1 및 제2내부전극 및 상기 외부전극와 상기 제1 및 제2내부전극을 각각 연결하는 연결전극이 형성된 기판을 준비하는 단계;
    상기 준비된 기판의 내면에 상기 제1 및 제2내부전극 각각에 연결되도록 커패시터와 바리스터 소자를 조립하는 단계;
    상기 기판에 사출금형을 이용하여 플라스틱 몰딩을 주입하여 상기 커패시터와 바리스터 소자와 결합되는 플라스틱 사출물을 형성하여 PCB 사출물을 제조하는 단계;
    도전성 연결부를 상기 PCB 사출물의 외측에 결합하는 단계;
    상기 도전성 연결부와 상기 PCB 사출물을 절단하여 단위별 감전 방지 장치를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 PCB 사출물 제조단계에서, 상기 바리스터 소자에 대응되는 위치에 공극을 형성하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 PCB 사출물 제조단계에서, 상기 커패시터를 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되도록 홈부를 형성하고,
    상기 홈부에 도전성 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 조립하는 단계는
    상기 기판의 내면에 상기 제1내부전극에 연결되도록 제1고체형 도전체를 조립하고, 상기 제2내부전극에 연결되도록 제2고체형 도전체를 조립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제2고체형 도전체에 대응되는 위치에 공극을 형성하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제1고체형 도전체를 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되도록 홈부를 형성하고,
    상기 홈부에 도전성 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 PCB 사출물 제조단계에서 상기 제1고체형 도전체와 상기 도전성 연결부가 직접 연결되도록 상기 제1고체형 도전체를 배치하거나 상기 플라스틱 사출물을 상기 제1고체형 도전체와 동일 높이로 형성하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
19. 제12항에 있어서, 상기 조립하는 단계는
    상기 기판의 내면에 상기 제2내부전극에 연결되도록 고체형 도전체를 조립하고, 공극은 상기 고체형 도전체에 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 커패시터는 상기 플라스틱 사출물의 외측으로 노출되어 상기 도전성 연결부에 직접 연결되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
20. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 도전성 연결부는,
    금속플레이트에 접합되는 도전성 실리콘 또는 도전성 탄성편을 포함하는 것을 특징으로 하는 감전 방지 장치 제조방법.
    
    
    
    

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