KR0183371B1 - Temperature coefficient sector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 정오도 계수 소자에 비하여 보다 나은 가공성을 갖고 일정온도를 넘었을 경우에 발생되는 부온도계수 현상을 억제할 수 있는 새로운 구조의 정온도 계수 소자를 제공하려는 데에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a positive temperature coefficient device having a new structure which has better processability than a conventional noon degree coefficient device and can suppress a negative temperature coefficient phenomenon generated when a certain temperature is exceeded. .
본 발명은 폴리올레핀 수지로 대표되는 고분자상의 메트릭스상에 카본 블랙을 분산/포집시켜 평판상으로 가공한 두 장의 정온도 계수 센서사이에 망상 또는 섬유상의 금속층을 삽입하고, 정온도 계수 센서의 외표면에 금속상의 전극을 형성하는 것으로 구성되는 정온도 계수 소자로서 상기 목적을 달성한다.The present invention inserts a networked or fibrous metal layer between two sheets of positive temperature coefficient sensors processed by dispersing / collecting carbon black onto a flat matrix represented by a polyolefin resin and processing them into a flat plate, and on the outer surface of the positive temperature coefficient sensor. The above object is achieved as a positive temperature coefficient element constituted by forming an electrode on a metal.
Description
제1도는 본 발명에 따른 정온도 계수 소자의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이며,1 is a process diagram schematically showing a manufacturing process of a positive temperature coefficient device according to the present invention,
제2도는 본 발명에 따른 정온도 계수 소자의 정온도 센서부의 구성도이며,2 is a block diagram of a positive temperature sensor unit of the positive temperature coefficient device according to the present invention,
제3도는 본 발명에 따른 정온도 계수 소자의 전체적인 구성을 나타낸 단면도이며,3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the constant temperature coefficient device according to the present invention,
제4도는 본 발명에 따른 구조를 갖는 정온도 계수 소자의 온도에 따른 체적저항 변화를 나타낸 그래프도이다.4 is a graph showing a change in volume resistance according to the temperature of the positive temperature coefficient element having a structure according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 정온도 센서 2 : 열확산/구조안정재1: Positive temperature sensor 2: Thermal diffusion / structural stabilizer
3 : 전극 4 : 절연 방습 코팅3: electrode 4: insulation moisture proof coating
5 : 전기 도선5: electrical lead wire
본 발명은 각종 전자제품, 자동차, 항공기, 선박 등의 온도 및 전류제어에 사용될 수 있는 정온도 계수 소자에 관한 것으로서, 특히, 소자의 구조제어에 의해 110℃내외의 낮은 어깨점(threshold temperature)에서 급격히 체적 저항의 값이 커지는 특성을 갖는 새로운 구조의 정온도 계수 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant temperature coefficient device that can be used for temperature and current control of various electronic products, automobiles, aircrafts, ships, and the like, in particular, at a low threshold temperature of about 110 ° C. by structural control of the device. The present invention relates to a constant temperature coefficient element of a new structure having a characteristic of rapidly increasing the value of volume resistance.
반도체 및 각종 전자 부품의 기술이 급속도로 이루어지면서, 전자 회로의 집적도 역시 급속도로 높아지고 있으며, 전기/전자 회로의 주요 부품들을 회로에서 발생하는 열로부터 보호하여 시스템의 안정을 꾀하기 위하여 많은 종류의 정온 계수 소자들이 사용되어 지고 있다. 가장 일반적인 것으로는 퓨즈를 예로 들 수 있지만, 퓨즈는 정온도 계수가 나빠 환경의 변화에 따라 예민하게 동작하지 못하는 문제점이 있다. 이에 따라, 외부의 환경 변화에 따라 보다 민감하게 작동할 수 있는 새로운 형태의 정온도 계수 소자의 개발이 요구되어지고 있다. 이러한 소재로서 현재 대표적으로 사용되고 있는 정온도 계수 소자로 미합중국 레이캠(Raychem)사의 정온도 계수 소자를 들 수 있다. 이 소자는 폴리에틸렌과 같은 고분자 메트릭스상에 카본 블랙을 분산 포집시킨 기판의 양면에 금속성의 전극을 부가한 것으로서, 125℃ 내외의 어깨점을 갖는다. 이소자는 간단한 구조를 지니고 있으며, 외부 환경의 온도 변화에 대하여 상기한 퓨즈에 비하여 예민한 감응성을 나타내고 있으나, 제조시 카본 블랙의 함량이 매우 높기 때문에 그 가공성이 나쁜 것이 특징이다. 따라서 본 발명은 이와 같은 기술적 요청의 배경 하에 안출된 것으로서, 종래의 정온도 계수 소자에 비하여 보다 나은 가공성을 갖는 새로운 구조의 정온도 계수 소자를 제공하려는 데에 그 목적이 있다.As the technology of semiconductors and various electronic components is made rapidly, the degree of integration of electronic circuits is also rapidly increasing. Devices are being used. The most common one is a fuse, but the fuse has a problem that the constant temperature coefficient is bad, so that it does not operate sensitively due to changes in the environment. Accordingly, there is a demand for the development of a new type of constant temperature coefficient device capable of operating more sensitively according to external environmental changes. As such a material, a constant temperature counting element currently used as a representative may be a constant temperature counting element of Raychem of the United States. This device adds metallic electrodes on both sides of a substrate in which carbon black is dispersed and collected on a polymer matrix such as polyethylene, and has a shoulder point around 125 ° C. This device has a simple structure and shows a sensitive sensitivity to the temperature change of the external environment compared to the above-mentioned fuses, but is characterized by poor workability because the carbon black content is very high during manufacturing. Accordingly, an object of the present invention is to provide a constant temperature counting device having a new structure having better processability as compared with a conventional constant temperature counting device.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폴리올레핀 수지로 대표되는 고분자상의 메트릭스상에 카본 블랙을 분산/포집시켜 평판상으로 가공한 두장의 정온도 계수 센서 사이에 망상 또는 섬유상의 도전물질층을 삽입하고, 정온도 계수센서의 외표면에 금속상의 전극을 형성하는 것으로 구성되는 정온도 계수소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention inserts a network or fibrous conductive material layer between two positive temperature coefficient sensors processed by dispersing / collecting carbon black onto a flat matrix represented by a polyolefin resin to form a plate. The present invention provides a constant temperature counting element comprising a metal electrode formed on an outer surface of a constant temperature counting sensor.
상기에 있어서, 도전 물질층은 여러 가지 형태로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 금속망형태, 또는 금속물질로 코팅된 내열성 고분자 물질의 망 또는 섬유가 있을 수 있다. 금속망인 경우에는 20 내지 325메쉬의 동, 황동, 또는 주석 코팅된 동, 황동망이 사용 가능하다. 금속물질 코팅 내열성 고분자 물질의 망 또는 섬유상의 물질로는 예를 들어 주석 또는 니켈로 코팅된 폴리에틸레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 또는 방향족 폴리아미드 수지를 에로서 들 수 있다.In the above, the conductive material layer may be formed in various forms. For example, it may be in the form of a metal mesh, or a mesh or fiber of a heat resistant high molecular material coated with a metallic material. In the case of a metal mesh, 20 to 325 mesh copper, brass, or tin coated copper or brass mesh may be used. Metallic Coatings As the net or fibrous material of the heat resistant high molecular material, for example, polyethylenphthalate, polyphenylene sulfide, or aromatic polyamide resin coated with tin or nickel may be mentioned.
상기한 본 발명에 따른 구성을 갖는 정온도 계수 소자에 있어서, 폴리 올레핀수지는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌의 단독 또는 혼합물로 구성된다. 카본 블랙은 상기한 폴리올레핀 수지에 대하여 10내지 50중량%, 바람직하게는 10내지 40중량%, 첨가되어어진다. 카본 블랙을 폴리올레핀 수지에 분산 포집시킬 때에, 메트릭스로 작용하는 폴리올레핀의 구조체 균열이 발생하는 경우가 있으므로 이 때에는 폴리올레핀 수지 가공시 통상적으로 쓰여지는 부온도계수 억제용의 가교제, 가교 조제 및 산화 방지제를 본 발명의 정온도 계수소자의 특성에 변화를 주지 않는 범위 내에서 사용할 수 있다.In the constant temperature coefficient device having the configuration according to the present invention described above, the polyolefin resin is composed of low density polyethylene, high density polyethylene, or polypropylene alone or as a mixture. Carbon black is added in an amount of 10 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight, based on the polyolefin resin described above. When carbon black is dispersed and collected in a polyolefin resin, structural cracks of polyolefins acting as a matrix may occur, and thus, crosslinking agents, crosslinking aids, and antioxidants for suppressing negative temperature coefficients commonly used in processing polyolefin resins may be seen. It can be used within the range which does not change the characteristic of the positive temperature coefficient element of this invention.
상기한 본 발명에 있어서, 정온도 계수 센서부의 사이에 삽입되어 지는 금속 또는 금속 코팅 고부자 물질은 정온도 계수 센서의 확산과 균열 및 열변형에 대한 구조 안정재로서 기능을 하며, 센서의 체적 저항 어깨점을 상당히 낮추어지는 역할을 하여 준다(제4도 참조).In the present invention described above, the metal or metal-coated high-rich material inserted between the constant temperature coefficient sensor portion functions as a structural stabilizer against diffusion, cracking and thermal deformation of the constant temperature coefficient sensor, and the volume resisting shoulder of the sensor This will lower the point considerably (see Figure 4).
다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 다음의 실시에는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공하는 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. However, the following embodiments are merely provided to more easily understand the present invention, but the present invention is not limited thereto.
[실시예]EXAMPLE
먼저, 진공 건조 오븐으로 결정상 고밀도 폴리에틸렌[제조사; 대한민국 (주)유공, 상품명 : JH 910과 카본블랙[제조사 : 일본국 덴가, 상품명:Denka black]을 각각 60℃/24시간 건조시킨다.First, a crystalline high density polyethylene [manufacturer; Korea Yugong Co., Ltd., a brand name: JH 910 and carbon black (manufacturer: Denga, Japan: Denka black) are each dried at 60 ° C / 24 hours.
통상의 혼합장치, 예를 들면 수퍼믹서를 사용하여 진공 건조된 고밀도 폴리에틸렌에 같은 조건으로 진공 건조된 카본블랙, 산화방지제, 가교제, 및 가교조제를 폴리에틸렌에 대하여 각각, 25중량%, 0.5중량%, 0.5중량%, 및 0.5중량%를 첨가혼합하여 1차 혼합공정을 완료한다.25% by weight, 0.5% by weight of carbon black, antioxidant, a crosslinking agent, and a crosslinking aid, which were vacuum dried under the same conditions in a high-density polyethylene vacuum dried using a conventional mixing device such as a super mixer, respectively, 0.5% by weight and 0.5% by weight are added and mixed to complete the primary mixing process.
이것을 이축 혼합 사출기로 이송 투입하여 150∼180℃의 온도로 페렛트형으로 사출 가공한다.This is fed into a biaxial mixing injector and injection-molded into a ferret at a temperature of 150 to 180 ° C.
이 페렛트를 열 압착 금형에 넣어 열 압착 성형을 180∼250kg/㎠ 가압력으로 150∼180℃온도에서 2∼10분 동안 평판상(1)으로 가공한다.This ferret is put into a thermocompression die and the thermocompression molding is processed into a flat plate 1 for 2 to 10 minutes at a temperature of 150 to 180 ° C. with a pressing force of 180 to 250 kg / cm 2.
별도의 작업공정을 통해 구리 혹은 황동판(두께: 30∼50μ)을 에칭한 후 주석도금을 하여 필요한 크기로 절단하여 평판전극(30으로 하고, 주석 도금한 300매쉬의 황동망(2)을 제2도와 같이 중심층에 삽입하고 평판 전극(3)을 평판상의 정온도계수 센서(1)의 외표면 양측에 놓고, 열압착 금형에 넣어 200∼250kg/㎠의 가압력과 온도 170∼210℃에서 2∼10분동안 2차 가교 성형가공을 한다. 평판 전극에 양쪽으로 제3도와 같이 도선(5)을 납땜 혹은 기타 방법으로 접합하여 전극가공을 완성한다.The copper or brass plate (thickness: 30-50 μ) is etched through a separate work process, and then tin-plated and cut into the required size to form a flat electrode 30, and the tin-plated 300 mesh brass mesh 2 is second. Inserted into the center layer as shown in the figure, the plate electrode 3 is placed on both sides of the outer surface of the plate-shaped constant temperature coefficient sensor 1, and placed in a thermocompression molding die at a pressure of 200 to 250 kg / cm 2 and a temperature of 170 to 210 ° C. Secondary cross-linking processing is performed for 10 minutes The electrode 5 is completed by soldering or otherwise joining the conductive wires 5 to both of the flat electrodes as shown in FIG.
이것을 절연·방습 및 공기와 차단키 위해 표면 보호코팅(4)을 에폭시로 50∼200μ두께로 제3도와 같이 실시한다. 표면 코팅된 시편을 열처리 가공공정을 온도 80∼130℃에서 1∼3시간 실시하여 정오도 계수 소자의 시편을 완성한다. 완성된 정온도 계수 소자는 초기 체적저항이 100Ω·cm(25℃)이며, 체적 저항 어깨 온도가 115℃인 특성을 갖는다.The surface protective coating (4) is carried out with epoxy to 50-200 mu in thickness as shown in FIG. The surface-coated specimen is subjected to a heat treatment process at a temperature of 80 to 130 ° C. for 1 to 3 hours to complete the specimen of the noon counting element. The completed positive temperature coefficient element has a characteristic of initial volume resistance of 100 Pa.cm (25 占 폚) and a volume resistive shoulder temperature of 115 占 폚.
[비교예][Comparative Example]
상기 실시예에서 금속망 형태의 열확산 및 구조 안정재를 정온도 계수 센서부의 사이에 삽입하지 않은 것을 제외하고는 실질적으로 실시예와 동일하게 행하였다.In the above embodiment, the heat diffusion and the structural stabilizer in the form of a metal net was substantially the same as the embodiment except that it is not inserted between the constant temperature coefficient sensor unit.
이에 따라 제작된 정온도 계수 소자는 제4도에서 보는 바와 같이 125℃의 체적저항 어깨점을 나타내었다. 또한, 80℃기준으로 보면 대략 810Ω·cm로, 작동점 135℃에 도달되기전 상당한 발열현상을 나타낼 만큼 전류를 제한하므로 사용전류 범위가 좁아져 매우 불리하다.The positive temperature coefficient device manufactured according to the present invention exhibited a volume resistive shoulder point of 125 ° C as shown in FIG. In addition, at 80 ° C., the current is limited to approximately 810 Ω · cm, so that the current is limited enough to exhibit significant heat generation before reaching the operating point of 135 ° C., thus the operating current range is narrowed, which is very disadvantageous.
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