KR20180006153A - 기능소자 및 이를 구비한 컨택터 - Google Patents
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Abstract
기능소자 및 이를 구비한 컨택터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자는, 내부에 공극을 포함하고, 상부면 및 하부면 각각을 통해서 일단이 외부로 노출되고, 타단이 상기 내부의 공극 방향으로 형성되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 소체; 상기 소체의 하부면에 형성되며, 전자장치의 전도체에 전기적으로 연결되는 제1외부전극; 및 상기 소체의 상부면에 형성되는 제2외부전극;을 포함하고, 상기 외부로 노출된 상기 내부전극 각각은 상기 제1외부전극 또는 상기 제2외부전극과 접촉되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전 방지 기능, 상기 도전성 케이스 또는 상기 회로기판으로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 전달 기능, 및 상기 도전성 케이스로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행한다.
Description
본 발명은 스마트 폰 등과 같은 전자장치용 기능소자에 관한 것이며 보다 구체적으로는 컨택터 고유 기능외에 ESD 방호 기능, 감전 방지 기능 및 통신 신호 전달 기능 중 적어도 하나 이상의 기능을 추가 구현할 할 수 있는 동시에 설계 자유도 및 공정 용이성을 향상시킬 수 있는 기능소자 및 이를 포함하여 결합 안정성을 향상시킬 수 있는 컨택터에 관한 것이다.
최근의 휴대용 전자장치는 심미성과 견고함을 향상시키기 위해 메탈 재질의 하우징의 채택이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 휴대용 전자장치는 외부로부터의 충격을 완화시키는 동시에 휴대용 전자장치 내부로 침투하거나 휴대용 전자장치로부터 누설되는 전자파를 감소시키고, 외장 하우징에 배치되는 안테나와 내장회로기판의 전기적 접촉을 위해 외장 하우징과 휴대용 전자장치의 내장회로기판 사이에 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 사용한다.
그러나, 상기 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터에 의해, 외장 하우징과 내장회로기판 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있기 때문에, 외부의 메탈 하우징과 같은 전도체를 통하여 순간적으로 높은 전압을 갖는 정전기가 유입되는 경우, 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터를 통하여 정전기가 내장회로기판에 유입되어 IC 등의 회로를 파손시킬 수 있으며, AC 전원에 의해 발생되는 누설전류가 회로의 접지부를 따라 외장 하우징으로 전파되어 사용자에게 불쾌감을 주거나 심한 경우, 사용자에게 상해를 입힐 수 있는 감전 사고를 초래한다.
아울러, 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 같은 정전기나 누설전류로부터 사용자를 보호하기 위한 보호용 소자가 메탈 하우징과 회로기판을 연결하는 도전성 개스킷 또는 도전성 컨택터와 함께 구비되며, 메탈 케이스와 같은 전도체의 사용에 따라 단순한 전기적인 접촉뿐만 아니라 사용자 또는 휴대용 전자장치 내의 회로를 보호하거나 통신 신호를 원활하게 전달하기 위한 다양한 기능을 구비한 기능성 컨택터가 요구되고 있다.
더욱이, 이러한 기능성 컨택터는 요구되는 성능은 만족하기 위하여 구조가 날로 복잡해지고, 또한 소형화 됨으로써, 공정상의 난이도가 증가하고, 따라서, 공정상의 불량이 다량으로 발생하여 컨택터의 오동작이 발생하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 컨택터에 그 고유 기능 외에 다른 부가 기능을 부여함으로써 부품수의 증가나 전자장치의 크기 증가 없이도 상술한 바와 같은 다양한 기능을 구현하되, 단순한 구조를 가지는 컨택터를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 공극을 포함하고, 상부면 및 하부면 각각을 통해서 일단이 외부로 노출되고, 타단이 상기 내부의 공극 방향으로 형성되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 소체; 상기 소체의 하부면에 형성되며, 전자장치의 전도체에 전기적으로 연결되는 제1외부전극; 및 상기 소체의 상부면에 형성되는 제2외부전극;을 포함하고, 상기 외부로 노출된 상기 내부전극 각각은 상기 제1외부전극 또는 상기 제2외부전극과 접촉되며, 상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전 방지 기능, 상기 도전성 케이스 또는 상기 회로기판으로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 전달 기능, 및 상기 도전성 케이스로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하는, 기능소자를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 내부전극 각각의 상기 타단은, 상기 공극으로부터 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 내부전극 각각의 상기 타단은, 상기 공극 일부를 침범하도록 위치할 수 있다.
또한, 상기 기능소자는, 상기 한 쌍의 내부전극 각각과 상기 공극 사이에 배치되며, 커패시턴스를 형성하는 한 쌍의 판상전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 사익 기능소자는, 상기 한 쌍의 판상전극 각각의 일측면으로부터 상기 공극 방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 유도전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능소자는, 상기 한 쌍의 유도전극 각각에서 상기 공극 방향의 일단은, 상기 공극으로부터 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 유도전극 각각에서 상기 공극 방향의 일단은, 상기 공극 일부를 침범하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 기능소자는, 상기 공극의 일부 또는 전부에 충전되거나, 내벽을 따라 도포 또는 코팅되는 방전물질;을 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명은, 상술한 바와 같은 기능소자; 및 상기 제2외부전극에 솔더를 통하여 적층되며, 탄성력을 갖는 도전성 탄성부;를 더 포함하는, 컨택터를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 도전성 탄성부는, 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 및 C-클립 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 도전성 탄성부는 갈바닉 부식을 감소시키도록 상기 회로기판 또는 상기 브래킷에 선접촉 또는 점접촉될 수 있다.
본 발명에 의하면, 도전성 탄성부와 결합되는 기능소자의 소체 내부에 공극을 형성하고, 공극을 기준으로 소체 외부와 연결되는 한 쌍의 내부전극을 배치함으로써, 기능소자의 구조 및 그에 따른 제조공정을 단순화할 수 있고, 따라서 기능소자 및 기능소자를 포함하는 컨택터의 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기능소자의 소체 내부에 형성된 공극과 한 쌍의 내부전극 각각의 사이에 커패시턴스를 형성하는 판상전극을 구비함으로써, 기능소자의 외부전극을 통해서 형성되는 커패시턴스를 보조하고 누설전류, 정전기에 대한 기능소자의 기능을 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기능소자의 소체 내부에 형성되는 전극, 공극의 형상 및 구조를 단순화하여 기능소자의 오동작을 방지함으로써, 소자의 동작에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자를 포함하는 기능성 컨택터를 나타낸 단면도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자의 소체 내부에 공극 및 전극을 포함하는 기능성 컨택터를 나타내는 사시도 및 단면도,
도 4는 도 2 또는 도 3에 따른 기능소자의 다른예를 나타내는 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자에서 소체 내부에 공극 및 전극을 포함하는 다른 예를 나타내는 사시도 및 단면도,
도 7은 도 5 또는 도 6에 따른 기능소자의 다른예를 나타내는 단면도, 그리고
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터에서, 도전성 탄성부의 다양한 형태를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자의 소체 내부에 공극 및 전극을 포함하는 기능성 컨택터를 나타내는 사시도 및 단면도,
도 4는 도 2 또는 도 3에 따른 기능소자의 다른예를 나타내는 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능소자에서 소체 내부에 공극 및 전극을 포함하는 다른 예를 나타내는 사시도 및 단면도,
도 7은 도 5 또는 도 6에 따른 기능소자의 다른예를 나타내는 단면도, 그리고
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 컨택터에서, 도전성 탄성부의 다양한 형태를 나타낸 단면도이다.
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 기능성 컨택터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 도전성 탄성부(110), 기능소자(120), 및 가이드(130)를 포함한다.
상기 기능성 컨택터(이하, 컨택터)(100)는 휴대용 전자장치에서, 외부와 연결되는 도전성 케이스, 예를 들어, 외장 메탈 케이스와 같은 전도체(12)와 회로기판(12) 또는 도전성 브래킷(13)을 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
여기서, 상기 브래킷(13)은 일측에 상기 회로기판(12)이 결합될 수 있다. 이때, 상기 브래킷(13)은 도전성 재료로 이루어질 수 있으며, 일례로 마그네슘(Mg)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 회로기판(12)은 상기 브래킷(13)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 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.
여기서, 상기 전도체(11)는 예를 들면, 휴대용 전자장치의 일부(예: 측부)를 부분적으로 둘러싸거나 전체적으로 둘러싸도록 구비될 수 있고, 상기 휴대용 전자장치와 외부기기의 통신을 위한 안테나일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 전도체(11)는 내측면, 즉, 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)에 대향하는 면 상에 부착되는 것을 도시하고 있지만, 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)에 대향하는 면에 상기 컨택터(100)를 결합하기 위한 홈부(미도시)가 형성되고, 상기 컨택터(100)는 도전성 접착층(132)을 통하여 상기 홈부에 결합될 수 있다.
이와 같이, 상기 전도체(11)에 상기 홈부를 구비하고, 상기 도전성 접착층(132)을 이용하여 상기 컨택터(100)를 결합함으로써, 솔더링에 의해 상기 회로기판(12)과의 결합이 곤란한 위치에 적용이 가능하여 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 솔더링에 의해 실장가능한 FPCB와 같은 별도의 매개체를 사용하지 않고 생략하여 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, 매개체의 열화에 따른 성능 저하 요소를 배제함으로써 전기적 특성을 개선할 수 있다.
상기 도전성 탄성부(110)는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)에 전기적으로 접촉하며 탄성력을 가질 수 있다. 이러한 도전성 탄성부(110)는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드, 및 탄성력을 갖는 클립 형상의 전도체일 수 있다.
여기서, 상기 도전성 탄성부(110)가 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)에 접촉하는 경우, 도전성 탄성부(110)는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)의 가압력에 의해 상기 전도체(11) 측으로 수축되거나 또는 휘어질 수 있고, 상기 전도체(11)가 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)으로부터 분리되는 경우, 그 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다.
한편, 상기 도전성 탄성부(110)는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)에 접촉하는 경우, 이종금속 사이의 전위차에 의한 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생한다. 이때, 갈바닉 부식을 최소화하기 위해, 상기 도전성 탄성부는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과 접촉하는 면적을 작게 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 도전성 탄성부(110)는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과 면접촉하는 것뿐만 아니라, 바람직하게는, 선접촉 및/또는 점접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 도전성 탄성부(110)가 도전성 개스킷 또는 실리콘 고무 패드인 경우, 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과 면접촉하고, 클립 형상의 전도체인 경우, 선접촉 및/또는 점접촉할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상술한 바와 같이 도전성 탄성부(110)는, 그 일측이 상기 전도체(11)와 면 접촉하고, 그 타측은 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기능소자(120)는 상기 도전성 탄성부(110)에 전기적으로 직렬 연결되며, 예를 들면, 상기 기능소자(120)의 상부면에 상기 도전성 탄성부(110)가 적층되어 배치될 수 있다.
이때, 상기 도전성 탄성부(110)와 상기 기능소자(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도전성 접착층(111)에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 도전성 접착층(111)을 통하여 결합되는 경우, 도전성 접착층(111)은, 도전성 접착 필름(adhesive film)일 수 있다.
또한, 도전성 탄성부(110)와 기능소자(120)는, 도전성 접착층(111)을 이용하여 결합되는 것에 한정하지 않고, 솔더링을 통하여 결합될 수도 있다. 이때, 도전성 탄성부(110)는 리플로우 솔더링(reglow soldering) 공정을 통하여 기능소자(120)에 결합될 수 있다.
아울러, 도면에 도시하고 있지는 않지만, 상기 기능소자(120)는 상기 도전성 탄성부(110)와 결합되는 일측에 수용부를 구비하며, 상기 수용부에 상기 도전성 탄성부(110)의 일부가 삽입되어 적층되는 구조로 구성될 수 있다.
상기 기능소자(120)는, 도 2 및 3을 참조하면, 소체(120a) 및 이 소체(120a)의 상부면 및 하부면에 배치된 한 쌍의 외부전극(예: 제1외부전극(121), 제2외부전극(122))을 구비한다.
이러한 상기 기능소자(120)는 상기 회로기판(12)의 접지로부터 상기 전도체(11)로 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단할 수 있다. 이때, 상기 기능소자(120)는 그 항복전압(Vbr) 또는 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압보다 크게 되도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 정격전압은 국가별 표준 정격전압일 수 있으며, 예를 들면, 240V, 110V, 220V, 120V, 및 100V 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 전도체(11)가 안테나 기능을 갖는 경우, 상기 기능소자(120)는 소체(120a)에 일정 간격을 두고 배치된 제1외부전극(121) 및 제2외부전극(122)을 통하여 커패시터로도 기능하므로, 외부전원의 누설전류를 차단함과 아울러 전도체 또는 회로기판으로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있다.
또한, 상기 기능소자(120)는 상기 전도체(11)로부터 유입되는 정전기(ESD)에 의하여 절연파괴되지 않고 유입되는 정전기(ESD)를 통과시킬 수 있다. 이때, 상기 기능소자(120)는 그 항복전압(Vbr)이 상기 소체(120a)의 절연파괴 전압(Vcp)보다 작게 되도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 컨택터(100)는 통신 신호 및 정전기(ESD) 등에 대하여 상기 전도체(11)와 상기 회로기판(12)을 전기적으로 연결하여 통과시키지만, 상기 회로기판(12)으로부터의 외부전원의 누설전류는 상기 전도체(11)로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
이와 같이, 상기 컨택터(100)는 상기 도전성 탄성부(110)와 상기 기능소자(120)를 일체형으로 구비함으로써, 상기 도전성 탄성부(110)와 상기 기능소자(120)를 각각 배치함에 따른 추가적인 공간이 필요없어 휴대용 전자장치의 소형화에 적합할 수 있고, 이에 따라, 상기 컨택터(100)를 상기 전도체(11)에 결합하기 위한 공간도 최소화되므로 제작 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
기능소자(120)는 그 내압이 상기 전자장치의 외부전원의 정격전압 보다 크고, 상기 전도체(11) 또는 상기 회로기판(12)으로부터 유입되는 통신 신호를 통과시킬 수 있는 커패시턴스를 형성하도록 상기 소체(120a)의 유전율, 상기 제1외부전극(121)과 상기 제2외부전극(122) 사이의 두께, 및 외부전극(121,122) 각각의 면적을 설정할 수 있다.
기능소자(120)을 구성하는 상기 소체(120a)는 상기 제1외부전극(121) 및 상기 제2외부전극(122) 사이에 형성되며, 여기서, 상기 소체(120a)는 상부면 및 하부면에서 시작되는 적어도 한 쌍의 내부전극(예: 제1내부전극(123a), 제2내부전극(123b)) 및 공극(131)을 포함한다.
이때, 소체(120a)는 내부에 구성 요소들이 지정된 위치에 배치된 후 압착, 소성 공정을 통해 일체로 형성되거나, 메카펀칭 또는 캐슬레이션(castellation) 등의 공정을 통하여 형성될 수 있다.
소체(120a)는 유전율을 갖는 절연체 예를 들면, 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 세라믹 재료는 금속계 산화화합물이며, 금속계 산화화합물은 Er2O3, Dy2O3, Ho2O3, V2O5, CoO, MoO3, SnO2, BaTiO3, 및 Nd2O3 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일례에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소체(120a) 내부에 형성되는 내부전극(123a,123b)과 공극(131)은 일직선 상에 형성될 수 있다. 이때, 내부전극(123a,123b)은 소체(120a)의 상부면 및 하부면 표면으로부터 수직방향으로 형성될 수 있다.
여기서, 내부전극(123a,123b) 각각의 일단부는 소체(120a)의 상부면 또는 하부면을 통해서 외부로 노출되며, 외부전극(121,122)과 접촉하여 전기적으로 연결되고, 타단부가 공극(131) 방향을 향하도록 형성된다.
이때, 소체(120a)에 형성되는 내부전극(123a123b)은 외부전극(121,122)을 통해서 유입되는 전류를 공극(131)에 전달하기 위한 전도체로 기능할 수 있다. 소체(120a)의 공극(131) 외부에 위치하는 내부전극(123a,123b)의 일단은 도 3에 도시된 바와 같이, 공극(131)으로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 도 4의 기능소자(140)를 참조하면, 형성된 공극(131)일부를 침범하여 위치할 수도 있다.
기능소자(120)의 동작 전압을 결정함에 있어서, 소체(120a) 내부에 형성되는 공극의 두께를 이용할 수 있다. 이때, 소체(120a) 내부의 공극은 기판 형태의 적층 방식으로 형성될 수 있어 공정이 단순하고, 따라서, 기능소자(120)를 제조하기 위한 다양한 공정 간의 복합화가 용이하다.
또한, 도 4를 참조하면, 소체 내부에 형성된 공극(131)의 일부 또는 전부에는 방전물질(133)이 형성될 수 있다. 일례로, 공극(131)은 상기 방전물질(133)이 충진되거나 내벽을 따라 도포 또는 코팅될 수 있다. 여기서, 상기 방전물질(133)은 유전율이 낮고 전도도가 없으며, 과전압 인가시 쇼트(short)가 없어야 한다.
이를 위해, 상기 방전물질(133)은 적어도 한 종의 금속입자를 포함하는 비도전성물질로 이루어질 수 있으며, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 제1외부전극(121) 및 제2외부전극(122)이 Ag 성분을 포함하는 경우, 상기 방전물질(133)은 SiC-ZnO계의 성분을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방전물질(133)의 일례로써 SiC-ZnO계의 성분을 포함하는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 방전물질(133)은 상기 제1외부전극(121) 및 제2외부전극(122)을 구성하는 성분에 맞는 반도체 물질 또는 금속입자를 포함하는 비도전성 물질이 사용될 수 있다.
일례로, 방전물질(133)은, ZnO, SrTiO3, BaTiO3, SiC 중 하나 이상을 포함하는 반도성 재료, 또는 Pr 및 Bi 계 재료 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 기능소자(120)는 외부전극(121,122)으로부터 유입되는 정전기(ESD)를 공극(131)에 전달하기 위한 전극(예: 내부전극(123a,123b)을 공극(131)의 상/하 방향으로 형성함으로써, 기능소자(120)의 구조를 단순화하고, 기능소자(120)의 제작에 사용되는 공정(예: 인쇄 공정)을 줄임으로써, 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 기능소자(120)는, 외부전극(121,122)과 전기적으로 연결되는 내부전극(123a,123b)을 소체(120a)의 내부에 형성되는 공극(131)과 인접하게 형성함으로써, 외부전극(121,122)를 통해서 유입되는 정전기(ESD)를 내부전극(123a,123b)을 통해서 안정적으로 공극(131)에 전달하고, 따라서, 정전기(ESD)에 의하여 전자장치 내부의 회로가 손상되는 것을 방지하고, 외부로 방출되는 정전기(ESD)를 차단하여 사용자에게 불쾌감을 형성하는 것을 예방할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 소체(220a) 내부에는, 커패시턴스 형성을 위한 한 쌍의 판상전극(225a,225b)을 더 포함할 수 있다.
일례로, 이러한 제1외부전극(121) 및 제2외부전극(122)의 간격은 기능소자(120)의 항복전압(Vbr)을 만족하기 위한 간격으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 10~100㎛일 수 있다. 그리고, 외부전극(121,122) 및/또는 소체(220a)의 내부에 형성되는 판상 전극(225a,225b)의 면적에 기반하여 기능소자(220)의 커패시턴스가 결정될 수 있다.
여기서, 소체(220a)의 내부로 형성되는 내부전극(223a,223b) 각각의 일단부는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 소체(220a) 내부에 형성되는 판상전극(225a,225b) 각각의 일면에 접촉하여 배치될 수 있다. 또한, 판상전극(225a,225b)은 내부전극(223a,223b) 각각의 일단부로부터 연장형성되거나 고정되어 일체로 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정하지 않고, 내부전극(223a,223b)과 판상전극(225a,225b)은 일정 거리 이격되어 배치될 수도 있다.
이때, 한쌍의 판상전극(225b,225b) 각각에는 방전을 위한 전류를 공극(231)으로 전달하기 위한 유도전극(227a,227b)이 판상전극(225b,225b)으로부터 공극(231) 방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 판상전극(225a,225b)으로부터 공극(231) 방향으로 형성되는 유도전극(227a,227b) 각각의 일단은 판상전극(225a,225b)에 연결되고, 타단은 공극(231)으로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 소체(220a)에 형성되는 판상전극(225a,225b) 및 유도전극(227a,227b)은 소체(220a)의 일부(예: 공극(231) 또는 중심점)에 대하여 원점 대칭으로 형성될 수 있다.
여기서, 판상전극(225a,225b)은, 소체(220a) 내부에서 보조적인 커패시턴스를 형성함으로써, 발생되는 누설정류 및/또는 정전기(ESD)를 효과적으로 공극(231)에 전달할 수 있다.
이때, 판상전극(225a,225b)으로부터 공극(231) 방향으로 형성되는 유도전극(227a,227b) 각각의 일단은 상술한 바와 같이, 판상전극(225a,225b)에 연결되고, 타단이 공극(231)으로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다.
하지만, 이에 한정하지 않고, 도 7의 기능소자(240)를 참조하면, 형성된 공극(231)일부를 침범하여 위치할 수도 있다. 따라서, 소체(120a) 내부에 형성되는 유도전극(227a,227b)는 외부전극(121,122)를 통해서 유입되는 과전류를 효과적으로 공극(231)에 집중시킬 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 소체(220a) 내부에 형성된 공극(231) 적어도 일부에는 방전물질(133)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 공극(231)은 상기 방전물질(133)이 내벽을 따라 도포 또는 코팅될 수 있고, 또한, 내부에 방전물질(133)이 충전될 수 있다.
소체(120a,220a)에 형성되는 각각의 전극들은, Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu, Sn 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 이때, 내부전극(123a,123b,223a,223b), 판상전극(225a,225b) 및 유도전극(227a,227b)은 Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Cu, Sn 중 어느 하나 이상의 성분을 포함하되, 동일 또는 유사한 성분으로 형성되거나, 또는 전극들 간에 다른 성분으로 형성될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 기능소자(220)는, 소체(220a) 내부에 커패시턴스를 형성하는 판상전극(225a,225b)를 형성함으로써, 유입되는 누설전류를 외부전극(121,122) 뿐만 아니라, 소체(220a) 내부에 형성되는 판상전극(225a,225b)를 이용하여 효과적으로 차단하여 내부 회로의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 기능소자(220)는 소체(220a)에 형성되는 외부전극(121,122)의 형상(예: 면적)뿐만 아니라, 소체(220a) 내부에 형성되는 판상전극(225a,225b)의 형상을 이용하여 기능소자(220)의 커패시턴스를 제어함으로써, 기능소자(220)의 항복전압(Vbr)을 결정할 수 있고, 따라서, 소자의 동작전압의 자유도를 개선할 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 컨택터(100)에서 일체형으로 구비된 상기 도전성 탄성부(110)의 다양한 실시예를 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도전성 탄성부가 도전성 개스킷(210)인 경우, 도전성 개스킷(210)은 탄성력을 갖는 도전성물질로 일체로 형성될 수 있다.
이러한 도전성 개스킷(210)은 예를 들면, 도전성 페이스트가 열 압착에 의해 제작된 폴리머 몸체, 천연 고무, 스펀지, 합성 고무, 내열성 실리콘 고무 및 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 개스킷은 이에 한정되지 않고 탄성력을 갖는 도전성물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도전성 개스킷(210)은, 실리콘 고무 패드인 경우로서, 실리콘 고무 패드는 몸체 및 도전성 와이어를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 몸체는 실리콘 고무로 이루어질 수 있으며, 그 일측은 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과 면 접촉하고, 그 타측은 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 상기 도전성 와이어는 몸체 내부에 수직 및/또는 사선으로 형성될 수 있다. 이러한 도전성 와이어는 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과의 전기적 접촉을 향상시키는 동시에 몸체의 탄성력을 보완하기 위한 것이다.
이러한 도전성 와이어에 따라서, 도전성 개스킷(210)은, 통신 신호의 전달이 우수하고, 탄성복원력이 양호하며, 장기간 사용이 가능할 수 있다.
대안적으로, 도전성 개스킷(210)은 도전성 입자를 포함하는 실리콘 고무 패드로 이루어질 수 있다. 이러한 실리콘 고무 패드의 몸체는, 도전성 실리콘 고무 및 도전성 입자가 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분산 배치되는 도전부 및 이를 포함하는 관통홀을 포함할 수 있다.
이때, 상기 도전성 입자는 외부에서 압력이나 열이 가해지지 않은 경우, 서로 이격되어 통전되지 않으며, 외부에서 압력이나 열이 가해지는 경우, 상기 도전성의 실리콘 고무의 수축에 의해 서로 접촉되어 통전될 수 있다.
이와 같은 도전부는 도전성 입자에 의해 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과의 전기적 접촉을 구현하는 동시에, 도전성의 실리콘 고무에 의해 수축 및 팽창이 구현될 수 있다. 따라서, 상기 도전부는 전기적 접촉성과 가압에 의한 탄성복원력을 동시에 제공할 수 있다.
도전성 탄성부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 그 일측이 상기 전도체(11)와 면 접촉하고, 그 타측은 기능소자(120)에 전기적으로 연결될 수도 있을 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도전성 탄성부가 클립 형상의 전도체(310)인 경우, 클립 형상의 전도체(310)는 접촉부(311), 절곡부(312) 및 단자부(313)를 포함한다.
여기서 클립 형상의 전도체는 대략적으로 “C자” 형상으로 이루어지는 C-클립일 수 있다. 이러한 클립 형상의 전도체(310)는 회로기판(12) 또는 브래킷(13)과 선접촉 또는 점접촉하기 때문에, 갈바닉 부식에 대한 내성이 우수할 수 있다.
상기 접촉부(311)는 만곡부 형상을 가지며 도 1에 도시된 바와 같이 상기 회로기판(12) 또는 상기 브래킷(13)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 상기 절곡부(312)는 접촉부(311)로부터 연장형성되며, 탄성력을 가질 수 있다. 상기 단자부(313)는 상기 기능소자(120)와 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
이와 같은 접촉부(311), 절곡부(312), 및 단자부(313)는 도전성물질 일체로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 기능소자(120,220)는 전자장치의 회로기판(12)의 접지로부터 유입되는 경우, 제1외부전극(121)과 제2외부전극(122) 사이의 항복전압(Vbr)이 외부전원의 정격전압 보다 크기 때문에, 외부전원의 누설전류를 통과시키지 않고 차단할 수 있다.
아울러, 상기 기능소자(120,220)는 상기 전도체(11) 또는 상기 회로기판(12)으로부터 통신 신호가 유입되는 경우, 커패시터로 작용하여, 통신 신호 전달 기능을 수행할 수 있다.
더불어, 상기 기능소자(120,220)는 상기 전도체(11)로부터 정전기(ESD)가 유입되는 경우, 외부전극(121)과 외부전극(122) 사이의 공극(131,231)을 통하여 절연 파괴 없이 정전기(ESD)를 통과시킬 수 있다. 이러한 정전기(ESD)는 회로기판의 접지부로 전달되도록 구성함으로써, 내부 회로를 보호할 수 있다.
상술한 바와 같이, 기능소자(120,220)를 적용함으로써, 회로기판(12), 전도체(11) 및/또는 브래킷(13)의 전기적 연결과, 각각의 연결에 있어서 감전보호기능을 안정적으로 제공할 수 있다.
또한, 기능소자(120,220)의 소체(120a,220a) 내부에 형성되는 전극들, 공극(131,231)의 형상 및 구조를 단순화하여 기능소자(120,220)의 오동작을 방지함으로써, 소자의 동작에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
11 : 전도체
12 : 회로기판
13 : 브래킷 100 : 기능성 컨택터
110,210,310 : 도전성 탄성부 120,220 : 기능소자
120a,220a : 소체 121 : 제1외부전극
122 : 제2외부전극 123a,123b,223a,223b : 내부전극
225a,225b : 판상전극 227a,227b : 유도전극
131,231 : 공극 133 : 방전물질
13 : 브래킷 100 : 기능성 컨택터
110,210,310 : 도전성 탄성부 120,220 : 기능소자
120a,220a : 소체 121 : 제1외부전극
122 : 제2외부전극 123a,123b,223a,223b : 내부전극
225a,225b : 판상전극 227a,227b : 유도전극
131,231 : 공극 133 : 방전물질
Claims (11)
- 내부에 공극을 포함하고, 상부면 및 하부면 각각을 통해서 일단이 외부로 노출되고, 타단이 상기 내부의 공극 방향으로 형성되는 한 쌍의 내부전극을 포함하는 소체;
상기 소체의 하부면에 형성되며, 전자장치의 전도체에 전기적으로 연결되는 제1외부전극; 및
상기 소체의 상부면에 형성되는 제2외부전극;을 포함하고,
상기 외부로 노출된 상기 내부전극 각각은 상기 제1외부전극 또는 상기 제2외부전극과 접촉되며,
상기 전자장치의 회로기판의 접지로부터 유입되는 외부전원의 누설전류를 차단하는 감전 방지 기능, 상기 전도체 또는 상기 회로기판으로부터 유입되는 통신 신호를 통과시키는 통신 신호 전달 기능, 및 상기 전도체로부터 정전기 유입시 절연파괴되지 않고 상기 정전기를 통과시키는 ESD 방호 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하는, 기능소자. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극 각각의 상기 타단은, 상기 공극으로부터 일정 거리 이격되도록 배치되는, 기능소자. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극 각각의 상기 타단은, 상기 공극 일부를 침범하도록 위치하는, 기능소자. - 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 내부전극 각각과 상기 공극 사이에 배치되며, 커패시턴스를 형성하는 한 쌍의 판상전극을 더 포함하는, 기능소자. - 제4항에 있어서,
상기 한 쌍의 판상전극 각각의 일측면으로부터 상기 공극 방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 유도전극을 더 포함하는, 기능소자. - 제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 유도전극 각각에서 상기 공극 방향의 일단은, 상기 공극으로부터 일정 거리 이격되도록 배치되는, 기능소자. - 제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 유도전극 각각에서 상기 공극 방향의 일단은, 상기 공극 일부를 침범하도록 배치되는, 기능소자. - 제1항에 있어서,
상기 공극의 일부 또는 전부에 충전되거나, 내벽을 따라 도포 또는 코팅되는 방전물질;을 더 포함하는, 기능소자. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 기능소자; 및
상기 제2외부전극에 솔더를 통하여 적층되며, 탄성력을 갖는 도전성 탄성부;를 더 포함하는, 컨택터. - 제9항에 있어서,
상기 도전성 탄성부는 도전성 개스킷, 실리콘 고무 패드 및 C-클립 중 어느 하나인, 컨택터. - 제9항에 있어서,
상기 도전성 탄성부는 갈바닉 부식을 감소시키도록 상기 회로기판 또는 상기 브래킷에 선접촉 또는 점접촉되는, 컨택터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160086904A KR20180006153A (ko) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 기능소자 및 이를 구비한 컨택터 |
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Family Applications (1)
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| KR1020160086904A KR20180006153A (ko) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 기능소자 및 이를 구비한 컨택터 |
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-
2016
- 2016-07-08 KR KR1020160086904A patent/KR20180006153A/ko unknown
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