KR20170139373A - 평판형 소자 및 이를 구비한 복합 기능 소자 - Google Patents

Abstract

정전기 방전 경로를 외부전극에 대해 수직 방향으로 구성하여 정전기 유입시 신뢰성 있게 정전기를 방전하여 일정 전압에 대해 절연 특성을 가지는 평판형 소자가 개시된다, 상기 평판형 소자는, 기능성을 갖는 소체; 상기 소체의 상면과 하면에 각각 형성된 외부전극; 상기 외부전극 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통하고, 상기 소체의 내부에서 상하방향으로 수직으로 연장하는 내부전극; 및 상기 내부전극 사이에 형성되는 정전기 방전부를 포함한다.

Description

평판형 소자 및 이를 구비한 복합 기능 소자{Flat-typed device and composite functional device having the same}

본 발명은 평판형 소자에 관한 것으로, 특히 정전기 방전 경로를 외부전극에 대해 수직 방향으로 구성하여 정전기 유입시 신뢰성 있게 정전기를 방전하여 일정 전압에 대해 절연 특성을 가지는 평판형 소자에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 같은 휴대용 기기 등에서는 다양한 기능적 목적을 위해 금속 재질의 케이스를 구비하여 출시되고 있다.

이러한 휴대용 기기는 사람들이 직접 손으로 들고 다니기 때문에, 인체로부터 발생하는 정전기 방전 등이 금속 재질의 케이스를 통해 회로 내부로 전달되며, 이때 방전 경로에 있는 소자 등이 절연 파괴될 수 있다. 또한, 휴대용 기기의 배터리를 충전할 때, 충전기 내부 회로의 전기적인 쇼트 현상이 발생할 경우, 휴대용 기기의 금속 재질 케이스로부터 인체가 감전되는 위험 상황이 존재할 수 있다.

상기와 같은 감전 현상과 정전기 방전에 대한 보호소자는 일정 전압 이상에 대해 절연 특성을 유지하여야 하며, 무선 통신을 위한 휴대용 기기의 경우 일정 주파수 범위에서 삽입 손실율이 어떠한 기준 이내로 적합하여야 한다.

커패시터는 상기와 같은 요구 조건에 부합하는 대표적인 소자의 한 예이다. 하지만, 커패시터는 정전기 방전에 대해 별도의 내성을 보유하고 있지 않아 이에 대한 기능 보완이 필요하다.

국내특허 제1585604호에서는 상기와 같은 보호 소자를 평판형 구조로 구현하고 있는데, 소자 내부에 개재되어 있는 내부전극은 비어 홀을 전도체로 충진하여 연장한 중간 전극을 통하여 평판형 소자의 외부전극에 전기적으로 연결되어 있으며, 외부전극과 같이 수평으로 연장된 내부전극 사이에 공극을 형성하는 구조를 가진다.

상기와 같은 종래의 기술에서는, 내부전극 인쇄, 비어 홀의 가공과 내부의 전극 충진, 및 수평 공극 형성 등의 복잡한 제조 공정이 수반되며, 이에 따른 제조 원가 상승이 불가피하다.

또한, 정전기 파괴 경로에 대응하여 공극과 상하 내부전극 간의 두께를 확보하여야 하지만, 평판형 소자의 슬림화가 요구되는 경우는 구조적 치수의 한계로 인해 충분한 정전기 내성 확보에 어려움이 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 정전기 방전 경로를 외부전극에 대해 수직 방향으로 구성하여 정전기 유입시 신뢰성 있게 정전기를 방전하여 일정 전압에 대해 절연 특성을 가지는 평판형 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내부전극을 외부전극과 직접 연결함으로써 제조 공정을 단순화 할 수 있고 원가 절감이 가능한 평판형 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 평판형 소자에 탄성 전기접촉단자를 결합하여 구성된 복합 기능 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기능성을 갖는 소체; 상기 소체의 상면과 하면에 각각 형성된 외부전극; 상기 외부전극 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통하고, 상기 소체의 내부에서 상하방향으로 수직으로 연장하는 내부전극; 및 상기 내부전극 사이에 형성되는 정전기 방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 소자가 제공된다.

바람직하게, 상기 정전기 방전부는 공극(이격 공간) 또는 방전 유도가 가능한 반도체 물질층일 수 있다.

바람직하게, 상기 정전기 방전부는 다수 개 형성되고, 상기 정전기 방전부 각각에 대응하는 내부전극이 형성된다.

바람직하게, 상기 소체 내부에는 커패시터층이 형성되며, 상기 커패시터층은 상기 외부전극 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통되는 다수의 내부전극이 이격 중첩되어 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 평판형 소자; 및 상기 평판형 소자의 상면 외부전극에 장착되어 전기적으로 연결되는 탄성 전기접촉단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기능 소자가 제공된다.

바람직하게, 상기 전기접촉단자는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 또는 탄성 클립(clip)일 수 있다.

상기한 구조에 의하면, 일정 전압에 대한 절연특성을 보유하기 때문에 전원이 차단되는 기능을 가진다. 예를 들어, 적용되는 회로 내에서 전기적인 쇼트가 발생하여 회로에 적용될 경우 유입되는 돌입 전류 또는 상용 전압 등이 평판형 소자에 의해 차단되며, 상술한 금속 재질의 케이스가 적용된 휴대용 기기 내 회로에 적용되는 경우 감전으로부터 인체를 보호할 수 있다.

또한, 외부로부터 평판형 소자의 외부전극을 통하여 정전기가 유입되면, 소자 내부에 개재된 방전 경로를 통해 정전기는 빛 에너지로 변환되는 과정을 통해 감쇄된다.

또한, 평판형 소자의 내부전극이 상부면과 하부면의 외부전극에 대해 수직으로 형성되고 이들 사이에 정전기 방전 경로의 역할을 가지는 이격 공간이 형성될 수 있어, 이 이격 공간의 수평방향으로 충분한 두께의 외벽을 확보할 수 있다.

또한, 평판형 소자의 내부전극이 상부면과 하부면의 외부전극과 전기적으로 직접 연결되기 때문에, 종래 기술에서의 비어 홀의 가공과 전도체 충진 및 반복적인 적층 공정 등이 생략될 수 있어, 그 결과 제조공정이 간단하고 제조원가가 줄어들게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 평판형 소자를 나타내는 단면도이다.
도 2(a)와 2(b)는 각각 분해 사시도와 외관도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
도 4(a)와 4(b)는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 평판형 소자의 단면도와 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 평판형 소자를 구비한 복합 기능 소자의 일 예를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 평판형 소자를 나타내는 단면도이고, 도 2(a)와 2(b)는 각각 분해 사시도와 외관도이다.

평판형 소자(10)는, 소체(100)의 상면과 하면에 각각 형성된 외부전극(200, 210)과, 각 외부전극(200, 210)에 직접 연결되어 전기적으로 도통하고 소체(100)의 내부에서 상하방향으로 수직으로 연장하는 내부전극(110, 120), 및 내부전극(110, 120) 사이에 형성되는 정전기 방전부(130)로 구성된다.

정전기 방전부(130)는 정전기 방전 경로를 제공하며, 도 1과 같이 공극(이격 공간)이거나 방전 유도가 가능한 반도체 물질 층일 수 있다.

평판형 소자(10)는 진공 픽업에 의한 표면 실장과 리플로우 솔더링에 의해 인쇄회로기판에 장착될 수 있는데, 그 자체로 인쇄회로기판에 실장되거나 상면의 외부전극(200)에 탄성 전기접촉단자가 장착된 복합 기능 소자의 형태로 인쇄회로기판에 실장될 수 있다.

외부전극(120, 122)의 가장자리는 소체(110)의 가장자리로부터 안쪽으로 들어와 형성되어 풀백 마진(pull back margin)을 가질 수 있다. 풀백 마진의 거리는 최소 0.01㎜ 이상으로 형성되도록 하여, 표면 실장이 필요한 경우 상부면 전극패턴(120)과 하부면 전극패턴(130) 사이의 전기적인 쇼트를 방지하도록 할 수 있다.

소체(110)는 유전율을 가지는 모든 종류의 유전체, 전압 및 전류 또는 온도변화에 대해 저항이 변화되는 반도체 중 어느 하나일 수 있으며, 일정 전압에 대해 절연 특성을 구비한 경우, 외부 전원에 대해 차단이 가능하여 감전 보호 기능을 구현할 수 있다.

상기와 같이, 소체(110)의 외부 전원에 대한 차단 기능은 소체의 단위 두께당 내전압 특성 평가를 통해 관리될 수 있다.

또한, 내부전극(110, 120)이 상면과 하면의 외부전극(200, 210)에 대해 수직으로 형성되고 이들 사이에 정전기 방전부(130)가 형성되기 때문에 수평방향으로 정전기 파괴 경로에 대응하는 충분한 두께를 확보할 수 있다.

또한, 내부전극(110, 120)이 상면과 하면의 외부전극(200, 210)과 직접 전기적으로 연결되기 때문에 종래와 같이 중간전극을 위한 비어 홀이 형성하고 금속 페이스트를 충진할 필요가 없으며, 그 결과 제조공정이 간단하고 제조원가가 줄어들게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.

도 3을 참조하면, 소체(110) 내부에 개재되는 정전기 방전부(130, 132)를 다수 개(이 실시 예에서는 2개)로 구성하고, 이에 대응하여 외부전극(200, 210)과 연결되는 내부전극(110, 111, 112, 122)을 구성함으로써 더욱 신뢰성 있는 정전기 방전 경로를 제공할 수 있다.

상기의 일 실시 예에서, 내부전극(110, 120)은 일단에서 외부전극(200, 210)에 연결되고 타단에서 정전기 방전부(130)에 의해 이격되는데, 외부전극(200, 210)으로부터 정전기가 반복적으로 유입되는 경우, 내부전극(110, 120)과의 연결 부위가 수 회 정전기 유입에 의해 접점 불량이 발생할 수 있다. 이러한 현상이 발생한 이후, 외부로부터 정전기가 동일한 형태로 유입되는 경우에는 정전기의 방전 경로가 정전기 방전부(130)를 이탈하여 평판형 소자의 외부에서 방전이 이루어질 수 있다.

따라서, 도 3과 같이, 다수 개의 정전기 방전부(130, 132)를 구비함으로써 상기와 같은 문제를 미연에 방지할 수 있다.

도 4(a)와 4(b)는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 평판형 소자의 단면도와 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 평판형 소자(20)는 커패시터층(150)을 추가로 구비할 수 있으며, 커패시터층(150)은 이격 공간(130)과 전기적으로 병렬 접속되도록 형성할 수 있다. 또한, 외부전극(200, 210) 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통되는 다수의 내부전극(151, 152)이 일정 간격으로 이격되어 구성될 수 있으며, 이러한 설계 구조를 통해 정전용량의 상향 조정 등이 가능하다.

상기와 같은 커패시터층(150)의 추가 구성을 통한 정전용량의 조정은 공진 주파수의 이동과 연관되므로, 무선 통신 대역에서의 특정 주파수를 필터링하거나 통과하여야 하는 때에 유용하다.

도 5는 본 발명의 평판형 소자를 구비한 복합 기능 소자의 일 예를 나타낸다.

평판형 소자(10)의 상면 외부전극(200)에 탄성 전기접촉단자(50)가 장착된 구조로서, 탄성 전기접촉단자(50)는 평판형 소자(10)의 외부전극이 연장된 것으로 볼 수 있다.

상기와 같은 복합 기능 소자의 탄성 전기접촉단자(50)에 접촉하는 대상물로는 가령 전자장치의 케이스나 안테나가 있을 수 있으며, 이들 대상물의 가압력에 의해 전기접촉단자(50)는 탄성적으로 수축하고 가압력이 제거되면 원래대로 복원된다.

전기접촉단자(50)는 이 실시 예와 같이 도전성 개스킷이거나, 실리콘 고무 패드 또는 탄성 클립(clip)일 수 있다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 20: 평판형 소자
100: 소체
101: 시트
110, 120, 121, 122 : 내부전극
130, 131, 132 : 이격 공간
150: 커패시터층
151, 152: 내부전극
200, 210: 외부전극

Claims (6)

1. 기능성을 갖는 소체;
   상기 소체의 상면과 하면에 각각 형성된 외부전극;
   상기 외부전극 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통하고, 상기 소체의 내부에서 상하방향으로 수직으로 연장하는 내부전극; 및
   상기 내부전극 사이에 형성되는 정전기 방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 소자.
2. 청구항 1에서,
   상기 정전기 방전부는 공극(이격 공간) 또는 방전 유도가 가능한 반도체 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 소자.
3. 청구항 1에서,
   상기 정전기 방전부는 다수 개 형성되고,
   상기 정전기 방전부 각각에 대응하는 내부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 소자.
4. 청구항 1에서,
   상기 소체 내부에는 커패시터층이 형성되며,
   상기 커패시터층은 상기 외부전극 각각에 직접 연결되어 전기적으로 도통되는 다수의 내부전극이 이격 중첩되어 구성되는 것을 특징으로 하는 평판형 소자.
5. 청구항 1 또는 4의 평판형 소자; 및
   상기 평판형 소자의 상면 외부전극에 장착되어 전기적으로 연결되는 탄성 전기접촉단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 기능 소자.
6. 청구항 5에서,
   상기 전기접촉단자는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 또는 탄성 클립(clip)인 것을 특징으로 하는 복합 기능 소자.

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