KR100681394B1 - Thermistor bare chip and Method for making the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 서미스터 베어 칩은 세라믹 본체와, 이 세라믹 본체의 대향하는 양단에 인쇄되는 은층과 및 이 은층 상에 증착법으로 적층되는 금층의 이중전극으로 이루어진다. 세라믹 본체 상에 은을 인쇄하고 다시 그 위에 금을 증착하는데 있어서, 고가의 금층은 얇게 하고 저가의 은층은 두껍게 함으로써 제조원가를 줄일 수 있으며, 일정한 두께는 은으로 확보하고 최종적으로 금으로 두께를 정밀하게 조정할 수 있으며, 또한, 외부환경에 금층이 노출되도록 함으로서 전극표면의 산화를 방지할 수 있으며, 세라믹 본체에는 은페이스트를 인쇄법으로 도포함으로써 은페이스트에 포함된 글래스 입자를 이용하여 세라믹 본체와 은층이 단단하게 결합을 할 수 있다는 이점이 있다.The thermistor bare chip according to the present invention comprises a ceramic body, a silver layer printed on opposite ends of the ceramic body, and a double electrode of a gold layer laminated on the silver layer by vapor deposition. In printing silver on the ceramic body and again depositing gold on it, manufacturing cost can be reduced by thinning the expensive gold layer and thickening the low-cost silver layer, securing a certain thickness with silver, and finally, precisely thicknessing with gold. In addition, it is possible to prevent the oxidation of the electrode surface by exposing the gold layer to the external environment, and by applying a silver paste to the ceramic body by printing method, the ceramic body and the silver layer are formed by using the glass particles contained in the silver paste. There is an advantage that can be tightly combined.
서미스터, 세라믹 반도체, 외부전극, 표면산화, Au, Ag, 두께 제어Thermistor, ceramic semiconductor, external electrode, surface oxidation, Au, Ag, thickness control
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서미스터 베어 칩을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a thermistor bare chip according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 서미스터 베어 칩을 적용하여 최종 완성된 서미스터를 보여주는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a final completed thermistor by applying the thermistor bare chip of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서미스터 베어 칩의 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermistor bare chip according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 서미스터 베어 칩과 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부로부터 도전 리드가 연결되는 전극을 서로 다른 금속을 서로 다른 공정을 사용하여 적층하여 형성함으로써 외부환경에 의한 전극의 산화방지와 제조원가의 절감을 이룰 수 있는 서미스터 베어 칩과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermistor bare chip and a method of manufacturing the same. More specifically, the electrode to which the conductive lead is connected from the outside is formed by laminating different metals using different processes to prevent oxidation of the electrode by an external environment. The present invention relates to a thermistor bare chip and a method of manufacturing the same.
서미스터(thermistor)는 온도의 변화에 따라 전기저항이 변하기 때문에 전기 및 전자회로에서 온도를 감지하는 센서의 역할을 하며 주로 온도조절 및 온도보호에 관련된 제품에 사용된다. 이러한 특성에 기인하여 서미스터는 높은 정밀성과 신뢰성을 유지해야 하며, 또한 외부의 환경변화에 잘 견디어야 한다.Thermistor acts as a sensor that senses temperature in electrical and electronic circuits because its electrical resistance changes with temperature, and is used mainly in products related to temperature control and temperature protection. Due to these characteristics, thermistors must maintain high precision and reliability, and must also withstand external environmental changes.
일반적인 서미스터의 구조를 살펴보면, 온도의 변화를 전기저항의 변화로 나타내는 특성을 갖는 세라믹 반도체 본체와 본체 표면에 형성된 대향하는 한 쌍의 전극으로 이루어지는 서미스터 베어 칩(thermistor bare chip), 한 쌍의 전극에 각각 연결되는 도전 리드(lead) 및 서미스터 베어 칩과 도전 리드 일부를 감싸서 보호하는 보호막으로 이루어진다.Referring to the structure of a general thermistor, a thermistor bare chip consisting of a ceramic semiconductor body having a characteristic of changing temperature as a change in electrical resistance and a pair of opposed electrodes formed on the surface of the body, and a pair of electrodes Each of the conductive leads and thermistor bare chips connected to each other, and a protective film surrounding and protecting a portion of the conductive leads.
서미스터 베어 칩의 전극으로는 통상 금이나 은 중의 어느 하나를 이용하였는데, 이들 중의 하나를 용도에 맞게 선정하여 페이스트 형태로 세라믹 본체의 대향하는 양단에 스크린 인쇄방법 등을 이용하여 도포하여 전극을 형성하였다.The electrode of the thermistor bare chip was generally used either of gold or silver, and one of these was selected according to the purpose, and the electrode was formed by applying a screen printing method or the like to the opposite ends of the ceramic body in the form of paste. .
이를 보다 구체적으로 설명하면, 은이나 금입자와 글래스 입자를 혼합하여 섞고, 여기에 톨루엔 등의 용제를 혼합하여 액상의 페이스트를 제조한 후, 이를 세라믹 본체에 인쇄방식으로 도포한다.In more detail, the silver or gold particles and glass particles are mixed and mixed, a solvent such as toluene is mixed therein to prepare a liquid paste, and then it is applied to the ceramic body by printing.
이어 140℃에서 20분 정도로 건조하여 용제를 증발시키고, 650℃에서 60분 정도로 소성하면 글래스 입자가 용융되어 세라믹 본체와 단단하게 결합되어 은이나 금이 층을 이루어 전극으로 이용된다.Subsequently, the solvent is evaporated by drying at 140 ° C. for 20 minutes, and calcined at 650 ° C. for 60 minutes to melt the glass particles and bond them tightly to the ceramic body to form a layer of silver or gold as an electrode.
그러나, 이러한 종래의 인쇄방법에 의하여 전극을 형성하는 경우 은이나 금 으로 이루어지는 전극의 두께를 조정하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.However, when forming the electrode by such a conventional printing method, there is a problem that it is difficult to adjust the thickness of the electrode made of silver or gold.
적용되는 재질에 따라 개별적으로 살펴보면, 은을 이용하는 경우에는 전극을 형성하고 연속되는 공정에서 또는 공정대기 중에 상온에 방치될 때 공기 중에 존재하는 수분에 의해 표면이 산화되어 표면저항이 높아지며, 이에 따라 리드와의 접합 시에 접촉저항이 증가하여 센서 기능을 갖는 정밀급의 서미스터를 제조할 수 없다는 문제점이 있다.In the case of using silver separately, when using silver, the surface is oxidized by the moisture present in the air when the electrode is formed and left at room temperature in a continuous process or in a process atmosphere, thereby increasing the surface resistance. There is a problem in that a precision thermistor having a sensor function cannot be manufactured due to an increase in contact resistance at the time of joining.
더욱이, 서미스터를 제조하기 위한 마지막 공정인 보호막 인캡슐레이션 공정에서 고온의 작업온도에 의해 은 전극이 산화되어 전기저항이 증가한다.Furthermore, in the protective film encapsulation process, which is the final process for manufacturing the thermistor, the silver electrode is oxidized by the high working temperature, thereby increasing the electrical resistance.
또한, 도전 리드와 솔더링할 때 솔더의 납(Pb) 성분에 의해 전극을 구성하는 은이 솔더 쪽으로 딸려 나오는 리칭(leaching) 현상이 발생하여 접촉불량 현상이 발생하는 문제점이 있다. In addition, when soldering with the conductive lead, a leaching phenomenon occurs in which silver constituting the electrode comes to the solder by the lead (Pb) component of the solder, thereby causing a problem of contact failure.
또한, 금을 이용하는 경우에는 제조원가가 지나치게 증가한다는 문제점이 있다.In addition, when using gold, there is a problem that the manufacturing cost is excessively increased.
한편, 도포하는 방식을 변경하여 증착법을 이용할 수도 있으나, 증착법을 이용하는 경우에는 형성되는 전극과 세라믹 본체와의 결합이 약하다는 치명적인 약점이 있다. 즉, 은이나 금의 페이스트를 사용하지 않고 은이나 금으로 된 타겟을 이용하기 때문에 인쇄방식처럼 글래스를 소성을 통해 용융하여 세라믹 본체와 결합시키는 기술을 적용할 수 없다.On the other hand, although the deposition method may be used by changing the coating method, there is a fatal weakness that the bonding between the electrode and the ceramic body to be formed is weak. In other words, since a target made of silver or gold is used instead of a silver or gold paste, a technology of melting glass through firing and bonding the ceramic body with a ceramic body cannot be applied.
더욱이, 도전 리드와 전극을 연결할 때 도전 리드와 전극의 접합력을 위하여 통상 전극의 두께는 10㎛ 이상이 요구되는데, 증착법으로는 통상 5㎛ 이하의 두께 가 가능하기 때문에 적어도 10㎛ 이상의 두께를 확보해야 하는 서미스터 전극의 경우에는 적용하기가 어렵다.Moreover, when connecting the conductive lead and the electrode, the thickness of the electrode is generally required to be 10 μm or more for the bonding force between the conductive lead and the electrode. Since the thickness is usually 5 μm or less, the thickness must be at least 10 μm. It is difficult to apply the thermistor electrode.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 본 발명의 목적은 공정 중에 또는 공정대기 중에 전극의 표면이 외부환경에 의해 산화되는 것을 방지함과 동시에 제조원가를 절감할 수 있는 서미스터 베어 칩을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to prevent the surface of the electrode from being oxidized by the external environment during the process or the process atmosphere and at the same time reduce the manufacturing cost. It is to provide thermistor bare chip.
본 발명의 다른 목적은 상기한 서미스터 베어 칩을 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing the thermistor bare chip.
본 발명의 다른 목적들과 특징은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
Other objects and features of the present invention will be more clearly understood through the embodiments described below.
본 발명에 따르면, 은과 금이라는 두 가지의 재질을 인쇄법과 증착법을 적절하게 적용하여 재질의 장점과 형성방법의 장점을 최대한 도출한다.According to the present invention, the two materials, silver and gold, are appropriately applied to the printing method and the vapor deposition method to derive the advantages of the material and the method of the formation method to the maximum.
본 발명에 따른 서미스터 베어 칩은 세라믹 본체와, 이 세라믹 본체의 대향하는 양단에 인쇄되는 은층 및 이 은층 상에 증착법으로 적층되는 금층으로 이루어지는 전극을 포함한다.The thermistor bare chip according to the present invention includes a ceramic body, an electrode composed of a silver layer printed on opposite ends of the ceramic body, and a gold layer laminated on the silver layer by vapor deposition.
바람직하게, 은층의 두께는 10 내지 30 ㎛의 범위이고, 금층의 두께는 0.5 내지 4 ㎛의 범위이다.Preferably, the thickness of the silver layer is in the range of 10 to 30 μm, and the thickness of the gold layer is in the range of 0.5 to 4 μm.
또한, 금층은 진공증착 또는 스퍼터링 중 어느 하나로 증착될 수 있다.In addition, the gold layer may be deposited by either vacuum deposition or sputtering.
본 발명에 따르면, 세라믹 본체의 대향하는 양단에 은페이스트를 인쇄하고, 이 은페이스트가 인쇄된 세라믹 본체를 건조하여 용제를 증발시키며, 용제가 증발된 세라믹 본체를 소성하여 은페이스트를 세라믹 본체에 고착시키고 은층을 형성한 후, 은층 위에 금을 증착하여 서미스터 베어 칩의 제조한다.According to the present invention, the silver paste is printed on opposite ends of the ceramic body, the ceramic body on which the silver paste is printed is dried, the solvent is evaporated, the solvent is evaporated, and the silver body is fixed to the ceramic body by firing the ceramic body. After forming a silver layer, gold is deposited on the silver layer to prepare a thermistor bare chip.
바람직하게, 소성을 통하여 은페이스트에 혼합된 글래스 입자가 용융되어 세라믹 본체에 고착된다.Preferably, the glass particles mixed in the silver paste are melted and fixed to the ceramic body through firing.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 서미스터 베어 칩을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a thermistor bare chip according to the present invention.
본 발명에 따르면, 세라믹 본체(10)의 애향하는 양단에는 은층(20)이 인쇄되며, 은층(20) 상에는 금층(30)이 연속적으로 증착되어 이중겹의 전극을 구성한다.According to the present invention, the
바람직하게, 은층(20)의 두께는 10 내지 30 ㎛의 범위이며, 금층(30)의 두께는 0.5 내지 4 ㎛의 범위이다.Preferably, the thickness of the
바람직하게, 은층(20)은 인쇄법으로 형성되고, 금층(30)은 진공증착 또는 스퍼터링 중 어느 하나로 증착된다.Preferably, the
이와 같은 구조를 가짐으로써, 외부환경에 직접 노출되는 층은 금으로 이루어져 외부환경에 의해 산화되는 것을 방지할 수 있다.By having such a structure, the layer directly exposed to the external environment is made of gold, and can be prevented from being oxidized by the external environment.
더욱이, 저가의 은으로 일정한 두께를 확보한 상태에서 증착법에 의해 금의 두께를 얇게 하여 제조원가를 절감하면서 동시에 최종적인 전극의 두께를 정밀하게 조정할 수 있다.In addition, the thickness of the gold can be made thin by evaporation in a state where a constant thickness is secured with low-cost silver, thereby reducing manufacturing costs and precisely adjusting the final electrode thickness.
도 2는 도 1의 서미스터 베어 칩을 적용하여 최종 완성된 서미스터를 보여주는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a final completed thermistor by applying the thermistor bare chip of FIG. 1. FIG.
도 1의 구조로 제작된 서미스터 베어 칩(1)의 양단 전극에 각각 도전 리드(50)를 접합한 다음 경화성 폴리머 또는 글래스 보호막(40)으로 인캡슐레이션하여 서미스터를 제작한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서미스터 베어 칩의 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermistor bare chip according to an embodiment of the present invention.
먼저, 세라믹 본체의 대향하는 양단에 은페이스트를 인쇄한다(단계 S31). 은 페이스트는 은 입자와 글래스 입자가 믹싱된 상태에서 용제가 혼합되어 액상을 이룬다. 최초에 인쇄되는 두께는, 예를 들어, 30㎛ 정도로 할 수 있다.First, silver paste is printed on opposite ends of the ceramic body (step S31). The silver paste is in a liquid state by mixing a solvent in a state in which silver particles and glass particles are mixed. The thickness printed initially can be about 30 micrometers, for example.
은페이스트를 인쇄한 후에 세라믹 본체를 건조하여 용제를 증발시킨다(단계 S32). 건조는, 예를 들어, 140℃에서 20분 정도로 이루어지며, 이에 따라 톨루엔 등의 휘발성분이 증발된다. 용제가 증발됨에 따라 은페이스트의 두께는 대략 25㎛ 정도가 된다.After printing the silver paste, the ceramic body is dried to evaporate the solvent (step S32). For example, drying is performed at 140 ° C. for about 20 minutes, whereby volatile components such as toluene are evaporated. As the solvent evaporates, the silver paste has a thickness of approximately 25 μm.
이어 용제가 증발된 세라믹 본체를 대략 650℃에서 60분 정도로 소성하면(단계 S33), 페이스트 내에 혼합된 글래스 입자가 용융되어 세라믹 본체와 단단하게 결합된다. 즉, 은페이스트의 구성물 중에서 은은 도전재의 역할을 하고, 글래스는 접착제의 역할을 하게 된다. 글래스 입자가 용융됨에 따라 은으로 이루어지는 층은 대략 18㎛ 정도의 두께를 지니게 된다.Subsequently, when the ceramic body in which the solvent is evaporated is calcined at about 650 ° C. for about 60 minutes (step S33), the glass particles mixed in the paste are melted and tightly combined with the ceramic body. That is, among the components of the silver paste, silver serves as a conductive material, and glass serves as an adhesive. As the glass particles melt, the layer made of silver has a thickness of about 18 μm.
이어 은층 위에 2㎛ 정도로 두께를 조정하여 금을 증착한다(단계 S34). 증착은 스퍼터링법이나 진공증착법 중의 어느 것을 이용하여도 무방하다.Subsequently, gold is deposited on the silver layer by adjusting the thickness to about 2 μm (step S34). Vapor deposition may use either a sputtering method or a vacuum deposition method.
따라서, 전체적으로 20㎛ 정도의 두께를 지니도록 정밀하게 조정될 수 있으며, 고가의 금층은 얇게 하고 저가의 은층은 두껍게 함으로써 제조원가를 줄일 수 있다.Therefore, it can be precisely adjusted to have a thickness of about 20㎛ as a whole, the manufacturing cost can be reduced by thinning the expensive gold layer and thickening the low-cost silver layer.
또한, 외부환경에 금층이 노출되도록 함으로서 표면의 산화를 방지할 수 있으며, 세라믹 본체에는 은페이스트가 인쇄되도록 함으로써 단단하게 결합을 할 수 있게 된다.In addition, it is possible to prevent the oxidation of the surface by exposing the gold layer to the external environment, it is possible to bond firmly by allowing the silver paste to be printed on the ceramic body.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 적절하게 변경하거나 변형할 수 있다. 이와 같은 변경이나 변형은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예들에 국한되지 않으며, 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, it can be appropriately changed or modified by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It is natural that such changes or modifications fall within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims described below.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 여러 가지의 이점을 갖는다.As described above, the present invention has various advantages.
세라믹 본체 상에 은을 인쇄하고 다시 그 위에 금을 증착하는데 있어서, 고가의 금층은 얇게 하고 저가의 은층은 두껍게 함으로써 제조원가를 줄일 수 있으 며, 일정한 두께를 은으로 확보하고 최종적으로 금으로 두께를 정밀하게 조정할 수 있는 이점이 있다.In printing silver on the ceramic body and depositing gold on it again, the expensive gold layer is thinned and the low cost silver layer is thickened to reduce the manufacturing cost. There is an advantage that can be adjusted.
또한, 외부환경에 금층이 노출되도록 함으로서 표면의 산화를 방지할 수 있으며, 세라믹 본체에는 은페이스트를 인쇄법으로 도포함으로써 은페이스트에 포함된 글래스 입자를 이용하여 단단하게 결합을 할 수 있다는 이점이 있다.
In addition, it is possible to prevent the oxidation of the surface by exposing the gold layer to the external environment, there is an advantage that can be firmly bonded using the glass particles contained in the silver paste by applying the silver paste to the ceramic body by printing method. .
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