KR100190907B1 - Ptc chip thermistor - Google Patents

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KR100190907B1
KR100190907B1 KR1019960007104A KR19960007104A KR100190907B1 KR 100190907 B1 KR100190907 B1 KR 100190907B1 KR 1019960007104 A KR1019960007104 A KR 1019960007104A KR 19960007104 A KR19960007104 A KR 19960007104A KR 100190907 B1 KR100190907 B1 KR 100190907B1
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윤덕용
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Abstract

본 발명은 BaTiO3와 Y2O3를 기본 조성으로 하고, 부성분으로서 SrTiO3, CaTiO3,MnO2PbO, SiO2를 함유하는 표면실장형 PTC 칩 서미스터 제조용 BaTiO3계 세라믹 조성물, 이 조성물을 1310∼1390℃의 최적 소결온도에서 소결시켜 제조한, 큐리 온도가 넓은 영역에서 정확히 제어되고 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항과 내전압 특성 및 PTC 효과를 갖는 표면 실장형 PTC 서미스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 BaTiO3계 PTC 칩 서미스터는 종래의 BaTIO3계 PTC 서미스터 보다 정화한 큐리온도의 제어와 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항 및 PTC 효과가 실현되었으며, 상온저항이 작아 저전압으로 구동이 가능하고, 구동전압이 낮아지므로서 SMD에 활용가능성이 대폭 확대되었으며, SrTiO3함량을 변화시킴으로서 큐리온도(Tc)를 정확히 제어할 수 있고, Tc의 정확한 제어가능성으로 온도가 변화하는 여러 분야의 SMD에 이용가능하며, 넓은 범위의 Tc를 갖고 있으므로 스위칭 소자에 활용가능성이 증대되었다.The invention BaTiO 3 and Y 2 O 3 as a basic composition, and the auxiliary component as SrTiO 3, CaTiO 3, MnO 2 PbO, surface-mount containing SiO 2 PTC chip thermistor for producing BaTiO 3 type ceramic composition, the composition 1310 The present invention relates to a surface-mounted PTC thermistor manufactured by sintering at an optimum sintering temperature of ˜1390 ° C., having a low temperature resistance, a breakdown voltage characteristic, and a PTC effect, which is precisely controlled in a wide range of curie temperatures, and which can be used for surface mounting. . The BaTiO 3- based PTC chip thermistor of the present invention realizes the low temperature resistance and PTC effect that can be used for controlling the Curie temperature and surface mount than the conventional BaTIO 3 -type PTC thermistor, and can operate at low voltage due to the low temperature resistance. As the driving voltage is lowered, the applicability of SMD has been greatly expanded. By changing the SrTiO 3 content, Curie temperature (Tc) can be precisely controlled, and the precise controllability of Tc is used for SMD in various fields. It is possible and has a wide range of Tc, increasing its applicability in switching devices.

Description

표면실장형 PTC 칩 서미스터Surface-Mount PTC Chip Thermistors

본 발명은 표면실장형 PTC 칩 서미스터(chip thermistor)에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 BaTiO3와 Y2O3를 기본 조성으로 하고, 부성분으로서 SrTiO3, CaTiO3, MnO2, PbO, SiO2를 함유하는 표면실장형 PTC 칩 서미스터 제조용 BaTiO3계 세라믹 조성물, 이 조성물을 최적 소결온도에서 소결시켜 제조한, 큐리 온도가 넓은 영역에서 정확히 제어되고 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항과 내전압 특성 및 PTC 효과를 갖는 표면실장형 PTC 칩 서미스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface mount PTC chip thermistor. More specifically, the present invention is BaTiO 3 and the Y 2 O 3 as a, and auxiliary component to the basic composition SrTiO 3, CaTiO 3, MnO 2, PbO, for manufacturing surface mount PTC chip thermistor containing SiO 2 BaTiO 3 based ceramic Composition, the surface-mounted PTC chip thermistor which is produced by sintering the composition at the optimum sintering temperature, has a low temperature resistance, withstand voltage characteristics, and PTC effect, which is precisely controlled in a wide range of Curie temperatures and can be used for surface mounting, and a method for manufacturing It is about.

표면실장기술(surface mount technology; SMT)이란 기판의 일면 또는 양면의 표면 위에 전자부품을 접합하여 전기적으로 도통되도록 회로를 구성할 때 적용되는 접합기술의 총칭으로서, 종래의 실장기판에 부품류를 접합시키는 것과는 달리 기판의 양면에 부품을 많이 탑재할 수 있다는 것이 특징이다. 이러한 SMT에 의해 제작된 표면실장소자(surface mount device; SMD)는 1크기에 있어서는 50∼70% 정도로 작아지나, 실장밀도에 있어서는 최고 10배에 달하는 등 소형ㆍ경량화된다. 따라서, SMT를 이용하면, 초소형 기기의 실현이 가능하고, 리드가 없는 구조로 되어 있기 때문에, 회로결선 단축이 가능하여 불필요한 인스턴트 부유 캐피시턴트가 감소하므로 고주파 특성이 향상되는 이점이 있다.Surface mount technology (SMT) is a general term for joining technology that is applied when a circuit is configured to be electrically connected by bonding electronic components on one or both surfaces of a substrate. Unlike that, it is possible to mount many parts on both sides of the board. The surface mount device (SMD) fabricated by such SMT is small in size by 50 to 70% in one size, but can be up to 10 times smaller in size and lighter in mounting density. Therefore, the use of SMT enables the realization of ultra-compact devices, and has a structure without leads, thereby shortening the circuit connection and reducing unnecessary instant stray capacitance, thereby improving the high frequency characteristics.

한편, 페로브스카이트형 결정구조를 가지는 티탄산바륨(BaTiO3)은 대표적인 강유전체 재료 중의 하나로서, 높은 유전율이나 고안정성의 특징을 살려 콘덴서 재로로서 널리 사용되고 있으며, 1955년에 네덜란드의 하야만(Haayman) 등은, 이러한 특성을 갖는 BaTiO3에 희토류나 니오브, 안티몬등의 원소를 미량(0.1∼0.3 atm%) 첨가하여 반도체화했을 때, 큐리 온도 이상에서 저항값이 급격하게 상승하는 PTC(positive temperature coefficient) 현상을 나타낸다는 것을 발견하였다. 그 후, 이 특이한 현상의 규명이나 응용면에서 연구가 활발하게 이루어져, 현재에는 여러가지 발열체나 스위칭 소자, 센서 등에 널리 이용되고 있다.On the other hand, barium titanate (BaTiO 3 ) having a perovskite crystal structure is one of the representative ferroelectric materials, and is widely used as a capacitor material by utilizing high dielectric constant and high stability characteristics. In 1955, Haayman, Netherlands Etc., PTC (positive temperature coefficient) in which the resistance value rapidly rises above the Curie temperature when semiconductors are added to BaTiO 3 having such characteristics by adding a small amount (0.1 to 0.3 atm%) of rare earth, niobium, and antimony. Phenomena). Since then, research has been actively conducted in the identification and application of this unusual phenomenon, and is now widely used in various heating elements, switching elements, sensors, and the like.

이러한 PTC 특성을 나타낼 수 있는 재료로서는 BaTiO3계 재료 이외에도, 유기 수지 중에 탄소 입자를 분산시킨 유기 PTC 재료, V2O3계 재료, PbTiO3-TiO2계 재료, BaTiO3계 재료 등 많은 재료가 알려져 있으나, 현재까지는 BaTiO3계 재료가 다른 재료에 비하여 성능의 안정성, 양산성, 가격 등의 면에서 우수할 뿐만 아니라, 그 특성 면에서도 다음과 같은 여러 가지 특징을 가지기 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 즉, BaTiO3계 재료는,In addition to these as the material that can exhibit a PTC characteristic BaTiO 3 based materials, a number of materials such as carbon particles dispersed organic PTC materials, V 2 O 3 based material, PbTiO 3 -TiO 2 based materials, BaTiO 3 in an organic-based resin material, Although it is known, BaTiO 3 materials have been used most widely since they are superior in terms of performance stability, mass productivity, price, and the like, and have various characteristics as follows. That is, the BaTiO 3 -based material,

1. 결정 변형에 따른 PTC 효과(급격한 저항값 증가)를 나타내고, 저항이 크게는 7자리까지 변화하며, 저항 온도계수가 통상 3∼20%/℃이고;1. It shows PTC effect (resistance increase of resistance value) according to crystal deformation, resistance largely changes to 7 digits, and resistance temperature coefficient is 3-20% / degreeC normally;

2. 저항값, 스위칭 온도를 비교적 넓은 범위내에서 용도에 따라 조절할 수 있으며; 그리고,2. The resistance value and switching temperature can be adjusted according to the use within a relatively wide range; And,

3. 높은 내전압 및 내전력 특성을 가진다.3. It has high withstand voltage and withstand power characteristics.

한편, PTC 칩 서미스터는 기본 특성으로서 저항ㆍ온도특성, 전압ㆍ전류특성 및 전류ㆍ시간특성 등이 있으며, 이들 3가지 기본 특성을 이용하여 많은 용도에 응융되고 있다. 그 주된 용도로는 저항ㆍ온도특성을 이용한 온도보상용, 온도센서용, 통전 전류의 자기발열에 의한 정전력 발열 작용을 이용한 정온 발열체용, 온풍 히터용, 통전 전류에 의한 자기 발열에 시간 경과를 이용한 전류 제한용 등이 있다. 이와 같이 여러 가지에 응용되는 PTC 칩 서미스터를 SMT에 적용하기 위해서는 필수적으로 낮은 상온 저항과 좋은 내전압 특성을 가져야 하는 것으로 알려져 있다. 또한, PTC 칩 서미스터의 미세구조는 다결정체 형태이어야 하고, 특성 향상을 위해서는 결정입자가 가늘고 균일하며, 기공이 적고 치밀한 재료이어야 하는 것으로 알려져 있다.On the other hand, PTC chip thermistors include resistance and temperature characteristics, voltage and current characteristics, and current and time characteristics as basic characteristics, and these three basic characteristics are used for many applications. Its main uses include temperature compensation using resistance and temperature characteristics, temperature sensors, constant temperature heating elements using constant power heating by self-heating of conduction current, hot air heaters, and self-heating by conduction current. Used for current limiting. As described above, in order to apply PTC chip thermistors applied to various applications to SMT, it is known to have low room temperature resistance and good withstand voltage characteristics. In addition, it is known that the microstructure of PTC chip thermistor should be in the form of polycrystals, and in order to improve properties, the crystal grains should be thin, uniform, small pores, and dense materials.

한편, BaTiO3계 PTC 칩 서미스터는 일반적으로 하기 표 1과 같은 화학 조성을 가지며, 이러한 조성은 세라믹을 제조하는 공정조건과 함께 미세구조에 큰 영향을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다.On the other hand, BaTiO 3- based PTC chip thermistor generally has a chemical composition as shown in Table 1, it is known that such a composition can have a great effect on the microstructure with the process conditions for manufacturing the ceramic.

전기 BaTiO3계 PTC 칩 서미스터의 조성에 있어서, Mn, Fe, Na 등은 극미량으로도 서미스터의 특성에 큰 영향을 미치기 때문에, PTC 서미스터의 제조상의 어려움 중의 하나는 이들 원소를 어떻게 제어하는 가에 있다고도 할 수 있다. 일예로서, Fe가 불순물로서 혼입된 경우에는 저항값의 증가를 나타내며, 0.001% 수준에서도 큰 영향을 나타낸다. 따라서, PTC 칩 서미스터 제조시에는 TiO2, BaCO3등의 원료 중에 함유될 수 있는 이러한 불순물에 유의하고, 또 세라믹을 제조하는 공정 중 혼합에서 소성에 이르는 각 공정에서의 불순물 혼입에 대해서도 충분한 대책이 필요하다.In the composition of the electric BaTiO 3 -based PTC chip thermistor, Mn, Fe, Na, etc. have a great influence on the characteristics of the thermistor even at a very small amount, and one of the difficulties in manufacturing the PTC thermistor is how to control these elements. You can also As an example, when Fe is mixed as an impurity, the resistance value is increased, and even at 0.001% level, it shows a large influence. Therefore, in manufacturing PTC chip thermistors, it is necessary to pay attention to such impurities that may be contained in raw materials such as TiO 2 and BaCO 3 , and to take sufficient measures against the incorporation of impurities in each process from mixing to firing during ceramic manufacturing. Do.

이러한 BaTiO3계 PTC 칩 서미스터용 조성물로서는 BaTiO3, SrTiO3, CaTiO3, Y2O3, MnO2및 SiO2를 기본 조성으로 하고 큐리 온도 조절용으로 PbTiO3를 함유하는 티탄산바륨계 반도체 세라믹 조성물이 보고되어 있다[참조: 미합중국 특허 제 4,483,933호; 일본국 특허공개 (소)58-1483호; 동 (소)54-27555호; 및 동 (소)53-29234호]. 그러나, 이러한 조성물은 큐리온도가 약 495℃인 PbTiO3를 사용하여 큐리 온도를 조절하기 때문에, 큐리 온도가 높은 온도범위에서 조절되는 단점이 있다.As such a composition for BaTiO 3 -based PTC chip thermistors, a barium titanate-based semiconductor ceramic composition containing BaTiO 3 , SrTiO 3 , CaTiO 3 , Y 2 O 3 , MnO 2, and SiO 2 as a base composition and containing PbTiO 3 for curie temperature control is used. Reported in US Pat. No. 4,483,933; Japanese Patent Laid-Open No. 58-1483; US 54-27555; And (SO) 53-29234]. However, this composition has a disadvantage in that the Curie temperature is controlled in a high temperature range because the Curie temperature is controlled using PbTiO 3 having a Curie temperature of about 495 ° C.

또한, 야마모토 등은 BaTiO3와 Nb2O5를 기본 조성으로 하는 PTC 서미스터에 있어서 Ca에 의한 입자 크기의 변화와 입자 크기가 상온 비저항에 미치는 영향 및 SiO2의 소결조제로서의 영향을 연구하였다[참조: 山本 利重 및 Toshishige Yamamoto, 저저항 PTC 서미스터의 개발, 住友金 , Vol. 45, 2, 제 63-72면(1993)]. 그러나, 이러한 티탄산바륨계 PTC 서미터는 반도체화 원소로서 Nb2O5를 사용하고 있기 때문에, 표면실장에 이용되기 위해 필수적인 낮은 상온 저항이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.Yamamoto et al. Also studied the effect of Ca particle size changes and room temperature on the resistivity of room temperature and the effects of SiO 2 as a sintering aid in PTC thermistors based on BaTiO 3 and Nb 2 O 5 . : Yamamoto Heavy Industries Co., Ltd. and Toshishige Yamamoto, Development of Low Resistance PTC Thermistors, 住友 金, Vol. 45, 2, pp. 63-72 (1993). However, such a barium titanate-based PTC thermometer uses Nb 2 O 5 as a semiconductor element, and therefore, there is a problem that low normal temperature resistance, which is essential for use in surface mounting, is not obtained.

이에, 본 발명자들은 BaTiO3계 표면실장형 PTC 칩 서미스터에 관하여 예의 연구를 거듭한 결과, BaTiO3와 Y2O3를 기본 조성으로 하고, 부성분으로서 큐리 온도 조절용의 SrTiO3와, CaTiO3, MnO2및 소결소제로서의 PbO 및 SiO2를 함유하는 BaTiO3계 세라믹 조성물을 1,310 내지 1,390℃의 최적 소결온도에서 소결시킴으로서, 큐리 온도를 넓은 온도영역에서 정확히 제어할 수 있고, 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항과 내전압 특성 및 PTC 효과를 갖는 표면실장형 PTC 칩 서미스터를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Thus, the present inventors have BaTiO 3 based surface result of intensive studies about the mount PTC chip thermistor, BaTiO 3 and Y 2 O 3 the SrTiO 3 of adjusting the Curie temperature as a, and auxiliary component as a basic composition and the, CaTiO 3, MnO 2 and BaTiO 3 -based ceramic compositions containing PbO and SiO 2 as sintering agents are sintered at an optimum sintering temperature of 1,310 to 1,390 ° C., so that the Curie temperature can be precisely controlled in a wide temperature range, and low ambient temperature available for surface mounting It was confirmed that the surface mount type PTC chip thermistor having resistance, withstand voltage characteristics, and PTC effect can be manufactured, and thus, the present invention has been completed.

결국, 본 발명의 주된 목적은 큐리 온도를 넓은 온도영역에서 정확히 제어할 수 있고, 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항과 내전압 특성 및 PTC 효과를 갖는 표면실장형 PTC 칩 서미스터 제조용 BaTiO3계 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.As a result, the main object of the present invention is to provide a BaTiO 3- based ceramic composition for manufacturing a surface-mounted PTC chip thermistor which can control the Curie temperature accurately in a wide temperature range and has low temperature resistance, voltage resistance, and PTC effect available for surface mounting. To provide.

본 발명의 다른 목적은 전기 BaTiO3계 세라믹 조성물을 성형하고 최적 소결온도에서 소결시킴으로써 표면실장형 PTC 칩 서미스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a surface-mounted PTC chip thermistor by molding the electrical BaTiO 3 -based ceramic composition and sintering at an optimum sintering temperature.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 제조 방법에 의해 제조되는 표면실장형 PTC 칩 서미스터를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a surface mount type PTC chip thermistor manufactured by a method for producing an electrical surface mount type PTC chip thermistor.

제1도는 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 SrTiO3의 함량에 따른 입자크기의 변화를 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing a change in particle size according to the content of SrTiO 3 of the surface mount type PTC chip thermistor of the present invention.

제2도는 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 SrTiO3의 함량에 따른 큐리 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a change in Curie temperature according to the content of SrTiO 3 in the surface mount type PTC chip thermistor of the present invention.

제3도는 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 SrTIO3의 함량에 따른 저항-온도 특성의 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a change in resistance-temperature characteristics according to the content of SrTIO 3 of the surface mount type PTC chip thermistor of the present invention.

전기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 표면실장형 PTC 칩 서미스터 제조용 BaTiO3계 세라믹 조성물은 하기 일반식으로 표시되는 조성을 갖는다;The BaTiO3-based ceramic composition for preparing a surface-mounted PTC chip thermistor for achieving the object of the present invention has a composition represented by the following general formula;

Ba1-(a+b+c)SraCao,1TiO3+bY2O3+cMnO2+1.02wt%PbO+0.142wt%SiO2 Ba 1- (a + b + c) SraCao, 1 TiO 3 + bY 2 O 3 + cMnO 2 + 1.02wt% PbO + 0.142wt% SiO 2

전기 식에서,In the electric formula,

a는 0∼0.195 사이이고;a is between 0 and 0.195;

b는 0.001∼0.0015이고; 및,b is 0.001-0.0015; And,

c는 0.004∼0.0008이다.c is 0.004-0.0008.

또한, 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 제조방법은, BaTiO3, SrTiO3, CaTiO3, Y2O3, MnO2PbO 및 SiO2분말을 하기 일반식을 만족시키는 양으로 평량하여 혼합하는 공정;Further, the manufacturing method of the surface mount PTC chip thermistor of the present invention, BaTiO 3, SrTiO 3, CaTiO 3, Y 2 O 3, MnO 2, PbO and SiO to the second powder blend to the basis weight in an amount satisfying the following formula fair;

Ba1-(a+b+c)SraCao, 1TiO3+bY2O3+cMnO2+1.02wt%PbO+0.142wt%SiO2 Ba 1- (a + b + c) SraCao, 1TiO 3 + bY 2 O 3 + cMnO 2 + 1.02wt% PbO + 0.142wt% SiO 2

전기 식에서,In the electric formula,

a는 0∼0.195 사이이고;a is between 0 and 0.195;

b는 0.001∼0.0015이고; 및,b is 0.001-0.0015; And,

c는 0.004∼0.0008이다.c is 0.004-0.0008.

전기에서 수득한 혼합물에 결합제(binder)를 첨가하고 건조시키는 공정;Adding a binder to the mixture obtained in the previous step and drying;

건조된 혼합 분말을 조립화하여 성형하는 공정; 및,Granulating and molding the dried mixed powder; And,

전기에서 수득한 성형물을 소결온도 1,310∼1,390℃에서 소결하고, 900℃까지 1단계로 냉각시켜 소결체를 수득하는 공정을 포함한다.The molding obtained in the former is sintered at sintering temperature of 1,310-1,390 degreeC, and it cools to 900 degreeC in 1 step, and includes the process of obtaining a sintered compact.

전기 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 제조방법에 있어서, 결합제로서는 당업계에서 통상적으로 사용되는 결합제, 예를 들면 폴리비닐알콜(PVA)를 사용할 수 있으며, 성형은 예를 들면 1톤/㎠의 압력으로 가압 성형할 수 있다. 소결은 상온 저항에 많은 영향을 주기 때문에 특히 주의가 요하며, 1,310∼1,390℃, 바람직하게는 1,330℃에서 약 1시간 동안 소결하고, 900℃까지 1단계로 냉각시키는 소결 조건에 따라 수행된다.In the manufacturing method of the surface-mounted PTC chip thermistor of the present invention, as the binder, a binder commonly used in the art, for example, polyvinyl alcohol (PVA), may be used, and the molding may be, for example, 1 ton / cm 2. Press molding can be performed under the pressure of. Sintering is particularly important because it has a large effect on the room temperature resistance, it is carried out according to the sintering conditions to sinter for about 1 hour at 1,310 ~ 1,390 ℃, preferably 1,330 ℃, and cooled to 900 ℃ in one step.

전기 본 발명의 표면실장형 PTC 서미스터의 제조방법에 의해 제조된 표면실장형 PTC 칩 서미스터는 상온 저항이 약 3.9 내지 6.5 Ω 정도로 낮고, 상온 비저항이 약 190 내지 316Ωmm이며,이다.The surface-mounted PTC chip thermistor manufactured by the method of manufacturing the surface-mounted PTC thermistor of the present invention has a low room temperature resistance of about 3.9 to 6.5 Ω, a room temperature specific resistance of about 190 to 316Ω, to be.

또한, 본 발명의 표면실장형 PTC 서미스터는 하기 일반식에 따라 정확히 제어되는 큐리 온도(Tc)를 갖는다.In addition, the surface mounted PTC thermistor of the present invention has a Curie temperature Tc which is precisely controlled according to the following general formula.

Y=0.30041X+37.53957Y = 0.30041X + 37.53957

전기 식에서,In the electric formula,

Y는 SrTiO3의 함량(몰%)이고; 및,Y is the content of SrTiO 3 (mol%); And,

X는 큐리온도이다.X is the Curie temperature.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는 다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

(실시예)(Example)

하기 실시예 1내지 4에서는 다음과 같은 원료 물질들을 사용하였다.In Examples 1 to 4, the following raw materials were used.

- BaTiO3분말 : 후지티탄사의 HPBT-1 BaTiO3분말;BaTiO 3 powder: HPBT-1 BaTiO 3 powder from Fuji Titanium;

- SrTiO3분말 : 후지티탄사의 순도 99.8% SrTiO3분말; 및SrTiO 3 powder: Purity 99.8% SrTiO 3 powder of Fuji Titanium Corporation; And

- CaTiO3, Y2O3, MnO2, PbO, SiO2분말 : 순도 99.9% 이상의 분말.CaTiO 3 , Y 2 O 3 , MnO 2 , PbO, SiO 2 powders: powders with a purity of at least 99.9%.

(실시예 1)(Example 1)

본 실시예는 표면실장형 PTC 칩 서미스터에 있어서 SrTiO3의 함량에 따른 큐리 온도의 영향을 조사하기 위한 것이다. 각 원료 분말을 하기 표2에 표시된 양으로 정확히 평량한 다음, 볼밀(ball mill)을 사용하여 혼합한 후, 결합체(binder)로서 폴리비닐알콜을 2(w/v)% 농도의 수용액 상태로 소량(15ml) 첨가하고, 90℃의 전기 오븐에서 약 12시간 건조시켰다. 건조된 분말을 조립화한 후 1ton/㎠의 압력으로 가압성형하였다. 그 후, 소결온도 1,330℃에서 1시간 동안 소결하고, 900℃까지 1 단계(step)로 냉각시키는 소결 조건에 의해 두께 1.5mm, 직경 10mm의 디스크 형상의 소결체를 제조하였다. 얻어진 디스크 형상의 소결체에 오믹 접촉(ohmic contact)을 위해 In-Ga전극을 부착하고, 멀티미터(multimeter)를 이용하여 상온 저항을 측정하였다. 그 후, 멀티미터, 온도계 및 컴퓨터를 상호접속하여 저항-온도 관계를 측정하였다. 그 결과는 하기 표2에 나타낸 바와 같았다.This embodiment is to investigate the effect of Curie temperature according to the content of SrTiO 3 in the surface-mount PTC chip thermistor. Accurately weigh each raw material powder in the amount shown in Table 2 below, and then mix using a ball mill, and then, in a small amount of polyvinyl alcohol as an aqueous solution at a concentration of 2 (w / v)% as a binder. (15 ml) was added and dried in an electric oven at 90 ° C. for about 12 hours. The dried powder was granulated and then press molded at a pressure of 1 ton / cm 2. Thereafter, a sintered body having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 10 mm was manufactured by sintering at 1,330 ° C. for 1 hour and cooled to 900 ° C. in one step. An In—Ga electrode was attached to the obtained disk-shaped sintered body for ohmic contact, and room temperature resistance was measured using a multimeter. The multimeter, thermometer, and computer were then interconnected to measure the resistance-temperature relationship. The results were as shown in Table 2 below.

전기 표2로부터 SrTiO3의 함량이 2.5mol%씩 증가할수록 큐리 온도가 약 8℃씩 높아짐을 알 수 있다. 이는 SrTiO3의 큐리 온도가 약 -170℃로 BaTiO3의 큐리온도 약 120℃ 보다 훨씬 낮기 때문이다. 또한, SrTiO3의 함량이 증가할수록 입자 크기가 감소하는 것으로 나타났다(참조: 제 1도). 이러한 SrTiO3의 함량에 따른 큐리 온도(Tc)의 변화는 제 2도에 나타낸 바와 같으며, 제 2도로부터 다음과 같은 SrTiO3의 함량과 큐리 온도와의 관계식을 유도할 수 있었다.From Table 2, it can be seen that as the content of SrTiO 3 increases by 2.5 mol%, the Curie temperature increases by about 8 ° C. This is because the Curie temperature of SrTiO 3 is about −170 ° C., which is much lower than the Curie temperature of BaTiO 3 about 120 ° C. In addition, the particle size was found to decrease with increasing content of SrTiO 3 (see FIG. 1). The change in Curie temperature (Tc) according to the content of SrTiO 3 is as shown in Figure 2, from Figure 2 was able to derive the relationship between the SrTiO 3 content and the Curie temperature as follows.

Y=-0.30041X+37.53957Y = -0.30041X + 37.53957

전기 식에서,In the electric formula,

Y는 SrTiO3의 함량을 나타내고; 및,Y represents the content of SrTiO 3 ; And,

X는 큐리온도를 나타낸다.X represents the Curie temperature.

따라서, 본 발명의 표면실장형 PTC 칩 서미스터는 전기 식으로 부터 SrTiO3의 함량에 따라 큐리 온도를 정확히 제어할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the surface mount type PTC chip thermistor of the present invention can accurately control the Curie temperature according to the content of SrTiO 3 from the electric formula.

(실시예 2)(Example 2)

본 실시예는 Y2O3및 MnO2의 함량에 따른 상온 저항의 변화를 조사하기 위한 것이다. 각 원료 분말을 하기 표 3에 표시된 양으로 정확히 평량하여, 1,310℃에서 소결시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 두께 1.5mm, 직경 10mm의 디스크 형상의 소결체를 제조하고, 실시예 1과 동일하게 멀티미터(multimeter)를 이용하여 상온 저항을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타낸 바와 같았다.This embodiment is to investigate the change in room temperature resistance according to the content of Y 2 O 3 and MnO 2 . Except for exactly weighing each raw material powder in the amounts shown in Table 3 below, except that the raw material powder was sintered at 1,310 ° C, the same procedure as in Example 1 was carried out to produce a disk-shaped sintered body having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 10 mm. Same as 1, the room temperature resistance was measured using a multimeter. The results were as shown in Table 3 below.

전기 표 3으로 부터, Y2O3와 MnO2의 함량이 각각 0.15mol%와 0.04mol%인 경우에 가장 낮은 상온 저항을 가짐을 알 수 있다. 이러한 MnO2의 함량 변화에 따른 효과는 PTC 효과의 점퍼(jumper)로 첨가되는 MnO2가 PTC 효과의 증대와 더불어 상온 저항의 증가를 동반하기 때문인 것으로 보인다. 표면실장에 이용하기 위해서는 낮은 상온 저항이 필요하기 때문에, 이러한 결과로부터 Y2O3함량은 0.15mol%로 고정시키고, PTC 효과의 감소 효과를 수반하더라도 MnO2의 함량을 4mol%까지 감소시키는 것이 낮은 상온 저항을 위해 바람직하다는 것을 알 수 있다.It can be seen from Table 3 that Y 2 O 3 and MnO 2 have the lowest room temperature resistance when the contents are 0.15 mol% and 0.04 mol%, respectively. Effect of these changes in content of MnO 2 is expected to the MnO 2 which is added with a jumper (jumper) the PTC effect due to accompany an increase in resistance at room temperature, with increase of the PTC effect. Since low room temperature resistance is required for use in surface mount, from these results, the Y 2 O 3 content is fixed at 0.15 mol%, and it is low to reduce the MnO 2 content to 4 mol% even with the effect of reducing the PTC effect. It can be seen that it is preferable for room temperature resistance.

(실시예 3)(Example 3)

본 실시예는 소결 온도에 따른 상온저항의 변화를 조사하기 위한 것이다. 각 원료 분말을 하기 표 4에 표시한 양으로 정확히 평량한 다음, 각 원료 분말들을 볼밀(ball mill)을 사용하여 혼합한 후, 결합체(binder)로서 폴리비닐알콜을 2(w/v)% 농도의 수용액 상태로 소량(15ml) 첨가하고, 90℃의 전기 오븐에서 약 12시간 건조시켰다. 건조된 분말을 조립화한 후 1ton/㎠의 압력으로 가압성형하여 4개의 성형물을 얻었다. 그 후, 각 성형물을 소결온도 1,310℃, 1,330℃, 1,350℃ 및 1,370℃에서 각각 1시간 동안 소결하고, 900℃까지 1 단계(step)로 냉각시키는 소결 조건에 의해 두께 1.5mm, 직경 10mm의 디스크 형상의 소결체 4개를 제조하였다. 각각의 소결체에 대해 큐리 온도와 상온 저항을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타낸 바와 같았다.This embodiment is to investigate the change in room temperature resistance according to the sintering temperature. Accurately weigh each raw material powder in the amount shown in Table 4 below, and then mix each raw material powder using a ball mill, and then concentrate 2 (w / v)% of polyvinyl alcohol as a binder. A small amount (15 ml) was added in the form of an aqueous solution of, and dried in an electric oven at 90 ° C. for about 12 hours. The granulated powder was granulated and then press-molded at a pressure of 1 ton / cm 2 to obtain four moldings. Thereafter, each molded product was sintered at sintering temperatures of 1,310 ° C, 1,330 ° C, 1,350 ° C, and 1,370 ° C for 1 hour, and the disc having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 10 mm was sintered under cooling to 900 ° C in one step. Four shaped sintered bodies were manufactured. Curie temperature and room temperature resistance were measured for each sintered body. The results were as shown in Table 4 below.

전기 표4로 부터 소결 온도 1,330℃ 내지 1,370℃, 특히 1,330℃에서 가장 작은 상온 저항을 나타내는 소결체가 얻어짐을 알 수 있다. 이러한 결과로 부터 표면실장에 이용하기 적절한 상온 저항을 가지고 있는 소결체의 소결온도는 1,330℃ 내지 1,370℃, 바람직하게는 1,330℃임을 알 수 있다.From Table 4, it can be seen that a sintered body exhibiting the smallest room temperature resistance is obtained at a sintering temperature of 1,330 ° C to 1,370 ° C, particularly 1,330 ° C. From these results it can be seen that the sintering temperature of the sintered body having a room temperature resistance suitable for use in surface mounting is 1,330 ℃ to 1,370 ℃, preferably 1,330 ℃.

(실시예 4)(Example 4)

본 실시예는 Sr의 함량에 따른 큐리 온도의 변화를 조사하기 위한 것이다. 하기 표 5에 표시한 바와 같이 다른 성분들의 양은 일정하게 하고 Sr의 양면을 변화시켜 각 원료 분말을 정확히 평량한 다음, 각 원료 분말들을 볼밀 (ball mill) 을 사용하여 혼합한 후, 결합제 (binder) 로서 폴리비닐알콜을 2(w/v)% 농도의 수용액 상태로 소량(15ml) 첨가하고, 90℃의 전기 오븐에서 약 12시간 건조시켰다. 건조된 분말을 조립화한 후 1ton/㎠의 압력으로 가압성형하에 6개의 성형물을 얻었다. 그 후, 각 성형물을 소결온도 1,330℃에서 각각 1시간 동안 소결하고, 900℃까지 1단계(step)로 냉각시키는 소결 조건에 의해 두께 1.5mm, 직경 10mm의 디스크 형상의 소결체 6개를 제조하였다. 각각의 소결체에 대해 큐리 온도와 상온저항을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 5에 나타낸 바와 같았으며, 이러한 조성물에 대한 저항-온도 특성은 제3도에 나타내었다.This embodiment is to investigate the change in the Curie temperature according to the content of Sr. As shown in Table 5 below, the amounts of the other components were constant, and each raw powder was precisely weighed by changing both sides of Sr, and then mixing the respective raw powders using a ball mill, followed by a binder. A small amount (15 ml) of polyvinyl alcohol was added as an aqueous solution at a concentration of 2 (w / v)%, and dried in an electric oven at 90 ° C for about 12 hours. After the granulated powder was granulated, six moldings were obtained under pressure molding at a pressure of 1 ton / cm 2. Thereafter, each molded product was sintered at a sintering temperature of 1,330 ° C. for 1 hour, and six disk-shaped sintered bodies having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 10 mm were produced under the sintering conditions of cooling to 900 ° C. in one step. Curie temperature and room temperature resistance were measured for each sintered body. The results were as shown in Table 5 below, and the resistance-temperature characteristics for this composition are shown in FIG.

전기 표 5 및 제 3도로 부터, a가 0.015, b가 0.0015, c가 0.0004인 조성에서 큐리 온도는 124℃를 나타냈으나, a가 0.03씩 증가함에 따라 큐리 온도는 10℃씩 감소한다는 것을 알 수 있다. 또한, 성형물을 1,330℃에서 소결함으로써 표면실장에 이용가능한 낮은 상온 저항과 비교적 우수한 PTC 효과를 얻을 수 있었다.From Tables 5 and 3 above, the Curie temperature was found to be 124 ° C in a composition of 0.015, b 0.0015, and 0.0004, but the Curie temperature decreased by 10 ° C as a increased by 0.03. Can be. In addition, by sintering the molded product at 1,330 ° C, it was possible to obtain low room temperature resistance and relatively good PTC effect available for surface mounting.

이상에서 상세히 설명하고 입증한 바와 같이, 본 발명의 BaTiO3계 PTC 서미스터는 종래의 BaTiO3계 PTC 서미스터 보다 정확한 큐리온도의 제어와 표면실장에 이용가능한 낮은 상온저항 및 PTC 효과가 실현되었으며, 다음과 같은 장점이 있다.As described and demonstrated in detail above, the BaTiO3-based PTC thermistor of the present invention realizes a lower temperature resistance and PTC effect that can be used for more precise Curie temperature control and surface mounting than the conventional BaTiO3-based PTC thermistor. There is this.

1. 상온저항이 작아 저전압으로 구동이 가능하다.1. Low temperature resistance allows driving with low voltage.

2. 구동전압이 낮아지므로서 SMD에 활용가능성이 대폭 확대되었다.2. As the driving voltage is lowered, the applicability of SMD is greatly expanded.

3. SrTiO3함량을 변화시키므로써 Tc를 정확히 제어할 수 있다.3. Tc can be controlled precisely by changing SrTiO3 content.

4. Tc의 정확한 제어가능성으로 온도가 변화하는 여러 분야의 SMD에 이용가능하다.4. Accurate controllability of Tc makes it available for SMD in various fields where temperature changes.

5. 넓은 범위의 Tc를 갖고 있으므로 스위칭 소자에 활용가능성이 증대되었다.5. Because of the wide range of Tc, its applicability in switching devices has increased.

Claims (4)

하기 일반식으로 표시되는 표면실장형 PTC 칩 서미스터 제조용 BaTiO3계 세라믹 조성물.BaTiO 3- based ceramic composition for producing a surface-mounted PTC chip thermistor represented by the following general formula. Ba1-(a+b+c)SraCao.1TiO3+bY2O3+cMnO2+1.02wt%PbO+0.412wt%SiO2 Ba 1- (a + b + c) Sra Cao. 1 TiO 3 + bY 2 O 3 + cMnO 2 + 1.02wt% PbO + 0.412wt% SiO 2 전기 식에서In electric a는 0∼0.195 사이이고;a is between 0 and 0.195; b는 0.001∼0.0015이고; 및,b is 0.001-0.0015; And, c는 0.0004∼0.0008이다.c is 0.0004-0.0008. BaTiO3, SrTiO3, CaTiO3, Y2O3, MnO2, PbO 및 SiO2 분말을 하기 일반식을 만족하는 양으로 평량하여 혼합하는 공정;BaTiO3, SrTiO3, CaTiO3, Y2O3, MnO2, PbO and SiO2 powder to be weighed and mixed in an amount satisfying the following general formula; Ba1-(a+b+c)SraCao.1TiO3+bY2O3+cMnO2+1.02wt%PbO+0.412wt%SiO2 Ba 1- (a + b + c) Sra Cao. 1 TiO 3 + bY 2 O 3 + cMnO 2 + 1.02wt% PbO + 0.412wt% SiO 2 [전기 식에서[In electric a는 0∼0.195 사이이고;a is between 0 and 0.195; b는 0.001∼0.0015이고; 및,b is 0.001-0.0015; And, c는 0.0004∼0.0008이다.]c is 0.0004 to 0.0008.] 전기식에서 수득한 혼합물에 결합제(binder)를 첨가하고 건조시키는 공정;Adding and drying a binder to the mixture obtained in the foregoing; 건조된 분말을 조립화하여 가압성형하는 공정; 및,Granulating the dried powder to press molding; And, 전기에서 수득한 성형물을 소결온도 1310∼1390℃에서 소결하고, 900℃까지 1단계로 냉각시켜 소결체를 수득하는 공정을 포함하는 표면실장형 PTC 칩 서미스터의 제조방법.A method for producing a surface-mounted PTC chip thermistor comprising the step of sintering a molded product obtained in the past at a sintering temperature of 1310 to 1390 ° C. and cooling to 900 ° C. in one step. 하기 일반식으로 표시되는 BaTiO3계 PTC 서미스터 조성물을 성형하고, 1310∼1390℃에서 소결한 다음, 900℃까지 1단계로 냉각시킴으로써 제조되는 표면실장형 PTC 칩 서미스터.A surface-mounted PTC chip thermistor manufactured by molding a BaTiO3-based PTC thermistor composition represented by the following general formula, sintering at 1310 to 1390 ° C, and cooling to 900 ° C in one step. Ba1-(a+b+c)SraCao.1TiO3+bY2O3+cMnO2+1.02wt%PbO+0.412wt%SiO2 Ba 1- (a + b + c) Sra Cao. 1 TiO 3 + bY 2 O 3 + cMnO 2 + 1.02wt% PbO + 0.412wt% SiO 2 전기 식에서In electric a는 0∼0.195 사이이고;a is between 0 and 0.195; b는 0.001∼0.0015이고; 및,b is 0.001-0.0015; And, c는 0.0004∼0.0008이다.c is 0.0004-0.0008. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상온 저항이 3.9∼6.5Ω이고, 상온 비저항이 190∼361Ωmm이며,=8.6∼16.6이고, 하기 일반식Room temperature resistance is 3.9 ~ 6.5Ω, Room temperature specific resistance is 190 ~ 361Ωmm, = 8.6 to 16.6, and the following general formula Y= -0.30041X+37.53957Y = -0.30041X + 37.53957 [전기 식에서,[In electric Y는 SrTiO3의 함량(몰%)이고; 및,Y is the content of SrTiO 3 (mol%); And, X는 큐리온도 이다]X is the Curie temperature] 에 따라 제어되는 큐리 온도(Tc)를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장형 PTC 칩 서미스터.Surface-mounted PTC chip thermistor characterized by having a Curie temperature (Tc) controlled in accordance with.
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