KR100253650B1 - 센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 - Google Patents
센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100253650B1 KR100253650B1 KR1019980012002A KR19980012002A KR100253650B1 KR 100253650 B1 KR100253650 B1 KR 100253650B1 KR 1019980012002 A KR1019980012002 A KR 1019980012002A KR 19980012002 A KR19980012002 A KR 19980012002A KR 100253650 B1 KR100253650 B1 KR 100253650B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mol
- composition
- low resistance
- ptc heater
- resistance ptc
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 5
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 2
- 229910019714 Nb2O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000255925 Diptera Species 0.000 description 2
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
본 발명은 센서기판용 저저항 PTC(Positive Temperature Coeffidient : 정온도계수) 히터(heater)의 조성 및 제조에 관한 것으로서 티틴산납 40∼60mol.％, 산화니오비윰 0.1∼0.2mol.％, 알루미나 0.1∼0.2mol.％, 실리카 1∼5mol.％ 잔부는 티탄산바륨으로 된 조성물을 하소, 성형후 질소분위기에서 1150℃에서 30분간 소결하면 DC 6V의 미세전류인가시 표면온도가 300℃ 정도가 되는 센서기판용 저저항 PTC히터의 제조방법 및 그 조성물에 관한것임.
Description
본 발명은 센서 기판용 저저항 PTC(Positive Temperature Coefficient: 정온도 계수)히터(heater)의 제조방법 및 그 조성물에 관한 것이다.
히터용 PTC 써미스터는 주로 기판, 전자모기향, 복사기, hair dryer, 전기밥솥, 결로방지용 VTR 등에 사용되며, 열방산 정수를 크게하여 대전력용으로는 온풍기, 의류, 식기, 직물건조기, 에어컨 보조히터로 응용되고 있으며, 그 수요는 계속확대되고 있다.
특히 가스나 습도센서 경보장치에서는 감응특성을 나타내기 위해서는 필수적으로 히터가 필요하며, 이러한 센서용 히터는 표면온도가 300℃이상 되어야 가스나 습도를 감지하여 높은 반도성(semicomductivity) 특성을 나타나게 되므로 가스 누출이나 습도의 정도를 정확히 측정할 수 있다.
종래는 가스나 습도센서 경보장치용 히터는 알루미나 또는 실리콘기판에 귀금속인 파라디움(Pd)이나 백금(Pt)을 스파터링(sputtering)이나 스크린인쇄(screen printing)하여 열처리한 후 사용하고 있다.
상기한 스파터링이나 스크린인쇄 히터는 제조공정이 복잡하고, 제조 단가가 높으며, 가열 중 두 재료간의 열팽창계수 차이로 부착부분에서 크랙(crack)이 자주 발생하여 내구성과 재현성에 문제점이 있다. 스파터링법의 경우 타켓(target)으로 고가 Pd나 Pt판을 사용하고, sputter장치는 진공이나 질소로 107torr까지 purging를 발생시키기 때문에 1개 생산단가가 매우 높은 편이고 또한 히터로 사용할 수 있는 소자생산 수율은 50∼60％정도에 불과하다. 또한 screen을 할 경우도 Pt,Pd 페이스트(paste)가 고가이고 screen막두께의 균질도가 낮아 히터의 온도분포가 불균일하여 5％의 저항값의 허용치, 범위를 조절하는 것이 어려워 작업 수율이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 티탄사나륨-티탄산납계에 여러종류의 dopant를 첨가한 후 소자를 제조하며 DC 6V 이하의 미소전류를 인가했을 때 표면온도가 330℃이상인 센서기판용 저저항 PTC 히터를 제조하는 제조방법 및 그 조성물을 제공하는데 목적이 있다.
제1도는 분위기 소결(공기중, 질소분위기)에 따른 저항변화를 나타내는 그래프도.
센서 기판용 저저항 PTC 히터의 제조에 적합한 본 발명의 조성은 표 1과 같이 티탄산납 40∼60mol.％, 산화니오비윰 0.1∼0.2mol.％, 알루미나 0.1∼0.2mol.％, 실리카 1∼5mol.％ 잔부는 티탄산바륨으로 이루어진다. 이때 티탄산바륨의 조성비를 10mol.％감소시키는 경우에는 티탄산납의 조성비가 10mol.％ 증가하도록 하였는데, 그 이유는 티탄산바륨의 큐리점(Curie point, Cp)인 120℃ 부근을 미세전류형 고온 PTC히터로 사용하기 위해 티탄산납 40∼60mol.％ 첨가하여 300℃ 부근으로 높이고, 또한 DC 6V인가시 표면온도가 300℃정도로 맞출수 있게하기 위함이다.
한편 저저항 PTC 히터를 제조하기 위해서는 각각의 조성을 균일하게 혼합하여 1000℃에서 4시간 하소 처리한 후 성형하여 사용해야 하며, 성형한 소자의 소결은 질소분위기 하에서 1150℃에서 30분 동안 유지한 후 공기분위기에서 냉각하여야만 한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
티탄산납 40∼60mol.％, 산화니오비윰 0.1∼0.2mol.％, 알루미나 0.1∼0.2mol.％ 및 실리카 1∼5mol.％ 잔부는 티탄산바륨을 24시간 동안 불밀에서 혼합한 후 1000℃에서 4시간 하소하였다. 하소가 끝난 시료는 불밀에서 24시간 분쇄한 후 혼합하였다. 혼합한 분말은 건조, 성형하여 1280℃에서 1시간 유지하여 소결하였고, 소결한 PTC히터소자는 ohmic 전극을 양면에 인쇄하여 600℃에서 열처리하여 사용하였다.
1280℃에서 1시간 소결한 결과 제1도와 같이 온도변화에 따른 저항(Ω) 변화와 표1과 같은 특성을 얻었다. 소결후 상온저항값(R25)은 3*106Ω, 큐리점은 260∼340℃이고, jump 정도는 102정도이며, 알파(α)는 1.5정도였다.
[실시예 2]
표 1과 같은 조성으로 혼합하여, 성형한 시료는 binder를 제거하기 위하여 공기 분위기로 600℃에서 2시간 유지하였다. Binder가 제거된 시편은 1150℃에서 30분간 질소분위기에서 소결시킨 후 grain성장을 위해 질소분위기를 공기 분위기로 바꾸어 1150℃에서 1000℃까지 시간당 300℃의 속도로 냉각하였다.
소결한 PTC히터 소자는 ohmic전극을 양면에 인쇄하여 600℃에서 열처리 하여 사용하였다. 1150℃에서 30분 소결한 바와 같이 제1도와 같은 온도변화에 따른 저항(Ω)을 얻을 수 있었다. 제1도에 나타낸 바와 같이 티탄산납 40∼60mol.％, 산화니오비윰 0.2mol.％, 알루미나 0.1mol.％, 실리카 1∼5mol.％ 잔부는 티탄산바륨인 시료 1∼5번 까지의 경우 상온저항값은 40∼100Ω, curie point는 260∼340℃이고, jump 정도는 102정도이며, α는 1.6정도였으며, DC 6V 인가시 표면온도는 340℃정도였다.
또한 알루미나를 0.2mol.％로 변화시킨 시료 6번의 경우 상온저항이 60∼120Ω 정도로 시료 1∼5번의 경우보다 다소 높으나 큐리점과 jump는 각각 340℃와 102정도로 비슷하였고, 산화니오비윰은 0.1mol.％로 변화시킨 시료 7번의 경우는 상온저항이 300Ω∼1KΩ으로 높은 값을 나타내었다.
따라서 본 발명에 의한 저저항 PTC히터는 curie point가 260∼340℃이상 임에도 저항이 40∼100Ω정도로 매우 낮아, 미세전류인 DC 6V를 가하면 표면온도가 300℃이상이 되기 때문에 현재 알루미나기판이나 실리콘기판에 고가의 Pb나 Pt를 sputtering이나 screen printing하여 히터를 제조하는 방법보다 제조원가가 절감되고 공정이 단순화 되어 센서용기판은 물론 전자모기향, 복사기 석유연료히터, 전기밥솥, 가정내 온풍장치, 의류, 식기, 작물건조기, 온장고히터 등에도 널리 이용될 수 있을 것이다.
Claims (2)
- 티탄산납 40∼60mol.％, 산화니오비윰 0.1∼0.2mol.％, 알루미나 0.1∼0.2mol.％, 실리카 1∼5mol.％ 잔부는 티탄산바륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 센서가 판용 저저항 PTC히터 조성물.
- 상기 청구항 1의 조성물을 통상적인 방법으로 혼합성형하여 공기분위기에서 600℃까지의 승온과 600℃에서 2시간 유지할 때는 공기분위기하에서 행하고 600℃에서 1100∼1300℃로 승온하고 소결할 때는 질소분위기하에서 행하고 소결이 끝나 냉각시에는 공기분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는 센서기판용 저저항 PTC히터 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980012002A KR100253650B1 (ko) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980012002A KR100253650B1 (ko) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990079405A KR19990079405A (ko) | 1999-11-05 |
| KR100253650B1 true KR100253650B1 (ko) | 2000-04-15 |
Family
ID=19535853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980012002A KR100253650B1 (ko) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100253650B1 (ko) |
-
1998
- 1998-04-06 KR KR1019980012002A patent/KR100253650B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990079405A (ko) | 1999-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1047168A (en) | Humidity sensitive resistor device | |
| JP2676564B2 (ja) | 温度センサとその製造方法 | |
| KR100253650B1 (ko) | 센서기판용 저저항 ptc 히터의 제조방법 및 그 조성물 | |
| JP3204056B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3554786B2 (ja) | 半導体セラミック、消磁用正特性サーミスタ、消磁回路、および半導体セラミックの製造方法 | |
| JPS6255281B2 (ko) | ||
| JP2534847B2 (ja) | セラミツクヒ−タ | |
| JP2537606B2 (ja) | セラミツクヒ−タ | |
| KR100190907B1 (ko) | 표면실장형 ptc 칩 서미스터 | |
| KR100225499B1 (ko) | 금속 산화물계 고온용 써미스터 조성물 | |
| KR100269860B1 (ko) | 가스감지나 습도제거용 피티씨히터의 후막성형방법 및 절연막의 솔코팅방법 | |
| JP2001206767A (ja) | 圧電磁器およびその製造方法 | |
| JPH04144201A (ja) | 正特性サーミスタおよびその製造方法 | |
| KR100190271B1 (ko) | 페로브스카이트계 중온용 써미스터 조성물 | |
| JPS6217368B2 (ko) | ||
| KR100225501B1 (ko) | 일리메나이트계 중온용 써미스터 조성물(material of ilimenite system thermistor using for middle temperature) | |
| JP2662740B2 (ja) | チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 | |
| CN117425823A (zh) | 电阻式氧气传感器 | |
| JPS61101008A (ja) | 厚膜型正特性半導体素子の製造方法 | |
| KR100190270B1 (ko) | 금속 산화물계 중온용 써미스터 조성물 | |
| JP2937024B2 (ja) | 半導体磁器組成物とその製造方法 | |
| JPH05291630A (ja) | チタン酸バリウム系半導体磁器材料及びその製造方法 | |
| Han et al. | The effects of additions on the PTC characteristics of semiducting $ BaTiO_3 $ ceramics. | |
| JPS6030082B2 (ja) | 感湿素子の製造方法 | |
| JPS62180980A (ja) | セラミツクヒ−タ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20050121 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |