触电保护器件及具有其的便携式电子装置的制造方法_2

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2:薄片层
[0070]211a、212b、314a、314b:内部电极
[0071]231、232、331、332:外部电极
[0072]225:空隙形成部件
[0073]125a、125b、125c、324:放电物质层
[0074]216、320:空隙
[0075]410、420:压敏电阻物质层
[0076]416、416’、418:内部电极
【具体实施方式】
[0077]以下,为了使本发明所属技术领域的普通技术人员容易地实施本发明,参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。本发明可体现为多种形态,并不局限于在此说明的实施例。在附图中,为了明确说明本发明而省略与说明无关的部分,在说明书全文中,对相同或类似的结构要素赋予相同的附图标记。
[0078]如图1所示,本发明一实施例的触电保护器件100可配置于电子装置的人体可接触的导体12和内置回路部14之间。
[0079]当从上述导体12流入静电时,上述触电保护器件100不受绝缘破坏而使上述静电通过,阻断从上述回路部14的接地流入的外部电源的泄漏电流,并具有满足以下公式的击穿电压Vb,使得从上述导体流入的通信信号通过:
[0080]Vbr > Vin, Vcp > Vbr,
[0081 ] 其中,Vin为上述电子装置的外部电源的额定电压,
[0082]Vcp为上述电容层的绝缘击穿电压。
[0083]此时,上述额定电压可以为各个国家的标准额定电压,例如,可以为240V、110V、220V、120V、及 100V 中的一个。
[0084]这种触电保护器件100可以为压敏电阻或抑制器,此时,上述击穿电压Vbr意味着压敏电阻或抑制器的击穿电压(或触发电压),并且可以根据压敏电阻或抑制器的内部电极的间隔、相互重叠的内部电极的面积、层叠的薄片层的电容率、内部电极之间的空隙体积、放电物质层和压敏电阻材料的粒径及串联的内部电极的数量来决定。
[0085]如图2a所示,上述触电保护器件100可以在便携式电子装置10中配置于外置金属外壳之类的导体12和回路部14之间。
[0086]其中,上述便携式电子装置10可以为可携带并可容易搬运的便携式电子装置的形态。作为一例,上述便携式电子装置可以为智能手机、蜂窝式电话等便携终端,可以为智能手表、数码相机、数字多媒体广播(DMB)、电子书、上网本、平板电脑及便携式电脑等。这种电子装置可具有包括用于与外部设备进行通信的天线结构的任意适当的电子器件。并且,可以为使用如无线网及蓝牙等近距离网络通信的设备。
[0087]上述便携式电子装置10可包括外壳,上述外壳由金属(铝、不锈钢等)之类的导电性材料或碳纤维合成材料或其他纤维类合成物、玻璃、陶瓷、塑料及组合它们的材料形成。
[0088]此时,便携式电子装置10的外壳可包括由金属形成并向外部露出的导体12。其中,上述导体12可包括用于与电子装置和外部设备进行通信的天线、金属外壳及导电性装饰物中的一个。
[0089]尤其,上述金属外壳可以以包围上述电子装置10的外壳的一部分侧部或包围上述电子装置的整个外壳的方式设置。并且,上述金属外壳可以以包围摄像头的方式设置,上述摄像头以向外部露出的方式设置于上述电子装置的外壳的前部面或后部面。
[0090]像这样,触电保护器件100可为了从泄漏电流及静电中保护内部的回路而配置于便携式电子装置10的人体可接触的导体12和回路部14之间。
[0091]上述触电保护器件100可以与设在上述便携式电子装置10的外壳的金属外壳的数量相匹配地适当设置。只是,在设有多个上述金属外壳的情况下,各个金属外壳12a、12b、12c、12d均可以以与触电保护器件100单独连接的方式内置于上述便携式电子装置10的外壳。
[0092]S卩,如图2a所示,,在包围上述便携式电子装置10的外壳的侧部的金属外壳之类的导体12分为三个部分的情况下,各个导体12a、12b、12c、12d均与触电保护器件100相连接,从而可从泄漏电流及静电中保护上述便携式电子装置10的内部的回路。
[0093]此时,在上述触电保护器件100设有多个金属外壳12a、12b、12c、12d的情况下,可以以与上述金属外壳12a、12b、12c、12d的相应区域相匹配的方式进行多样设置。
[0094]作为一例,在上述便携式电子装置10的外壳设有向外部露出的摄像头的情况下,若在包围上述摄像头的导体12d适用上述触电保护器件100的情况下,上述触电保护器件100可以被设置成阻断泄漏电流并从静电中保护内部回路的形态。
[0095]并且,在上述金属外壳12b执行地面作用的情况下,上述触电保护器件100可以设置成与上述金属外壳12b相连接来阻断泄漏电流,并从固定电流中保护内部回路的形态。
[0096]另一方面,如图2b所示,触电保护器件100可配置于金属外壳12’和回路基板14’之间。此时,触电保护器件100用于使静电以无自身破损的方式通过的器件,因此回路基板14’可具有用于向接地旁通静电的额外的保护器件16。其中,保护器件16可以为抑制器或压敏电阻。
[0097]如图2c所示,触电保护器件100可通过匹配回路(例如,R及L成分)来配置于金属外壳12’和前端模块(FEM,front End Module) 14a之间。其中,金属外壳12’可以为天线。此时,触电保护器件100 —边使通信信号无衰减地通过,一边使金属外壳12’的静电通过,并通过匹配回路来阻断从接地流入的泄漏电流。
[0098]如图2d所示,触电保护器件100可配置于设有天线的金属外壳12’和通过相应天线来体现通信功能的集成电路(IC) 14c之间。其中,相应通信功能可以为近距离无线(NFC)通信。此时,触电保护器件100由于使静电以无自身破损的方式通过,因此,可设有用于向接地旁通静电的额外的保护器件16。其中,保护器件16可以为抑制器或压敏电阻。
[0099]如图2e所示,检测保护器件100可配置于平面倒F天线(PIFA,Planar InvertedF Antenna) 20的短销(short pin) 22和匹配回路之间。此时,触电保护器件100 —边使通信信号无衰减地通过,一边使金属外壳12’的静电通过,并通过匹配回路来阻断从接地流入的泄漏电流。
[0100]如图3a至3c所示,这种触电保护器件100可根据基于外部电源的泄漏电流、从导体12流入的静电及通信信号来具有不同的功能。
[0101]S卩,如图3a所示,在外部电源的泄漏电流通过回路部14的回路基板,例如,通过接地向导体12流入的情况下,触电保护器件100因其击穿电压Vbr大于泄漏电流的过电压而可以维持开启状态。即,触电保护器件100由于其击穿电压Vbr大于便携式电子装置的外部电源的额定电压,因此不进行导电而维持开启状态,从而可以阻断从金属外壳之类的人体可接触的导体12传递泄漏电流。
[0102]此时,设于触电保护器件100内的电容层可阻断泄漏电流所包含的直流电成分,泄漏电流具有相对低于无线通信频带的频率,因此,对相应频率产生大的阻抗,从而可阻断泄漏电流。
[0103]结果,触电保护器件100可阻断从回路部14的接地流入的外部电源的泄漏电流,从而可以防止使用人员触电。
[0104]并且,如图3b所示,若静电通过导体12从外部流入,则触电保护器件100作为抑制器或压敏电阻之类的静电保护器件来行使作用。即,在触电保护器件100为压敏电阻的情况下,压敏电阻的击穿电压Vbr小于静电的瞬间电压,因此进行导电而使静电通过,而在触电保护器件100为抑制器的情况下,用于放出静电的抑制器的工作电压小于静电的瞬间电压,因此可通过瞬间放电来使静电通过。结果,当从导体12流入静电时,由于电阻变小,因而触电保护器件100自身不受绝缘破坏而使静电通过。
[0105]此时,设于触电保护器件100内的电容层的绝缘击穿电压Vcp大于抑制器或压敏电阻的击穿电压Vbr,因此,静电不向电容层220a、220b流入,而仅向抑制器或压敏电阻通过。
[0106]其中,回路部14可具有用于向接地旁通静电的额外的保护器件。结果,触电保护器件100可以不会因从导体12流入的静电而受绝缘破坏,并使静电通过,来保护后端的内部回路。
[0107]并且,如图3c所示,在通信信号通过导体12流入的情况下,触电保护器件100行使着电容器的功能。即,触电保护器件100可由抑制器或压敏电阻维持开启状态来阻断导体12和回路部14,但可由内部的电容层使所流入的通信信号通过。像这样,触电保护器件100的电容层可提供通信信号的流入路径。
[0108]其中,优选地,上述电容层的电容以使主要无线通信频带的通信信号无衰减地通过的方式设定。如图4a及图4b所示,根据模拟分析电容的通过频带的结果,实际上针对5pF以上的电容,移动无线通信频带(700MHz至2.6GHz)几乎没有损失地传输,从而引起电短路现象。
[0109]然而,如图4b所示,若观察细微的影响,可知在大约30pF以上的电容中进行通信时,几乎不会受到接收灵敏度的影响,因此,优选地,上述电容层的电容在移动无线通信频带中应使用30pF以上的高电容。
[0110]结果,触电保护器件100可借助内部的电容层的高的电容来使从导体12流入的通信信号无衰减地通过。
[0111]以下,参照图5至图7,对本发明实施例的触电保护器件的多种实例进行更详细的说明。
[0112]如图5a至5c所示,上述触电保护器件200可以为抑制器形态。这种触电保护器件200包括烧体、触电保护部210及电容层220a、220b。
[0113]此时,上述烧体以可构成触电保护部210及电容层120a、120b的方式在上述烧体的一面依次层叠设有电极 211a、212a、221a、222a、223a、215a、225a、226a、227a、228a 的多个薄片层211、212、213、221、222、223、224、225、226、227、228,设于各个一面的多个电极在以相向的方式配置后,通过烧结或固化工序形成为一体。
[0114]这种烧体可包括具有电容率的绝缘体。例如,上述绝缘体可包括陶瓷材料、低温共烧陶瓷(LTCC)、高温共烧陶瓷(HTCC)及磁性材料。此时,陶瓷材料可以为金属类氧化物,金属类氧化物可包含选自 Er203、Dy2O3、Ho2O3、V2O5、CoO、MoO3, SnO2, BaTi03& Nd 203的一种以上。
[0115]上述内部电极211a、212a可以以隔开规定间隔的方式形成于烧体的内部,并可形成为至少一对。其中,第一内部电极211a及第二内部电极212a可分别与设在烧体的两端的外部电极231、232电连接。
[0116]这种内部电极211
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