KR100841142B1 - Ptc-device with improved safety and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 종래의 과전류 차단기에 도입되는 PTC 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a PTC element introduced to a conventional overcurrent breaker.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PTC 소자의 제조 과정을 도시한 일련의 공정 단면도들이다.2A through 2E are a series of cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a PTC device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PTC 소자의 구성을 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a PTC device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 확대 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view illustrating an enlarged portion A of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 전극 가장자리가 에칭으로 제거된 PTC 소자를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view showing a PTC device in which an electrode edge is removed by etching according to Embodiment 1 of the present invention.
도 6은 비교예1에 따른 전극 가장자리가 제거되지 않은 PTC 소자를 도시한 도면이다.6 is a view illustrating a PTC device in which the electrode edges according to Comparative Example 1 are not removed.
도 7은 비교예2에 따른 전극 가장자리를 기계가공으로 제거한 PTC 소자를 도시한 도면이다.7 is a view illustrating a PTC device in which an electrode edge is removed by machining according to Comparative Example 2. FIG.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>
100 : PTC 소자 110 : PTC 물질층100
111 : PTC 노출면 121 : 제1전극111: PTC exposed surface 121: First electrode
122 : 제2전극122: second electrode
본 발명은 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PTC 소자의 비저항을 개선할 수 있는 소재를 사용하고 전극 구조를 개선하여 안전성을 향상시킬 수 있는 PTC 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a PTC (Positive Temperature Coefficient) device, and more particularly, to a PTC device and a method for manufacturing the same, using a material capable of improving the specific resistance of the PTC device and improving the electrode structure to improve safety. will be.
일반적으로 PTC 특성이란 상온에서는 상대적으로 저항이 낮아 전류를 통과시킬 수 있지만, 온도가 상승하게 되면 비교적 좁은 온도 영역에서 전기저항이 급격하게 증가하는 특성을 말한다. 이러한 특성을 가지는 PTC 소자는 주위 온도 및 전류 조건에 따라 변화하는 회로 보호 소자 등에 적용되어 사용되고 있다.In general, PTC characteristics are relatively low resistance at room temperature to pass a current, but when the temperature rises, the electrical resistance increases rapidly in a relatively narrow temperature range. PTC elements having such characteristics are applied to circuit protection elements and the like that change depending on ambient temperature and current conditions.
도 1은 종래의 과전류 차단기에 도입되는 PTC 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a PTC element introduced to a conventional overcurrent breaker.
도 1을 참조하면, 종래의 PTC 소자(10)의 구조는 PTC 물질층(11)과, 상기 PTC 물질층(11)의 상부와 하부 표면에 용착되어 배치된 제1 및 제2전극(21,22)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the structure of the
종래의 PTC 소자(10)를 과전류 차단기에 도입하여 100V 이상, 10KA 이상의 단락전류의 제한 용도로 사용하는 경우, PTC 물질층(11)과 이에 접촉된 제1 및 제2전극(21,22) 사이에서 전자반발력이 발생하여 PTC 물질층(11)과 제1 및 제2전극(21,22) 사이에 공극이 발생된다. 이로 인해 PTC 물질층(11)과 제1 및 제2전극(21,22) 사이의 계면에서 아크가 발생되고, 이러한 아크는 PTC 물질층(11)을 분해시키고 탄화시켜 결국 절연파괴를 일으켜, PTC 소자(10)의 수명을 감축시킨다. 또한, 이러한 아크와 PTC 물질층(11) 자체의 발열로 인하여 PTC 물질이 기화되어 PTC 물질층(11)의 외부로 방출된다. 외부로 방출된 물질(가스)은 제1 및 제2 전극(21,22) 사이의 공기 절연층을 파괴하고, 제1 및 제2전극(21,22) 사이에 아크를 발생시키게 된다. 결국, PTC 물질층(11)과 제1 및 제2전극(21,22) 사이에 발생되는 아크, 또는 제1 및 제2전극(21,22) 사이에서 발생되는 아크가 과전류 차단기의 내부에 구비되는 전기적, 기계적 구성요소에 노출됨으로써, 과전류 차단기의 수명이 단축되는 문제가 발생한다.When the
또한, PTC 소자(10)가 제한적인 크기를 가지면서도 고용량의 작동 전류를 필요로 하는 장치에 사용될 경우, 회로 내에 삽입되는 PTC 소자(10)의 크기는 제한을 받게 된다. 일반적으로 PTC 소자(10)가 스위칭되지 않고 정상 작동 상태로 유지할 수 있는 최대 전류값, 즉 홀드 전류값은 전력 소비량에 따라 다르다. 전력 소비량은 소자의 초기 저항과 관련이 있다. 즉, 초기 저항이 낮을수록 상대적으로 전력 소비량이 작으므로, 높은 홀드 전류값을 가질 수 있다. 따라서, PTC 소자(10)에 서 는 소자의 초기 저항값을 낮추기 위하여 한쌍의 제1 및 제2전극(21,22) 사이의 간격을 작게 하거나 또는 제1 및 제2전극(21,22)의 면적을 크게 한다. 그러나, 제1 및 제2전극(21,22) 사이의 간격이 작은 경우 저항값은 감소되지만, 간격이 지나치게 작은 경우에는 약한 충격에 의해서도 그 사이에 삽입된 PTC 물질층(11)이 쉽게 깨질 수 있고, 가공에 있어서도 한계가 있다. 따라서, 일반적으로는 일정한 두께를 유지한 상태에서 제1 및 제2전극(21,22)의 면적을 크게하고 있다. 그러나, 제1 및 제2전극(21,22) 사이에 삽입되는 PTC 물질층(11)의 저항값이 만족할 만큼 낮지 않을 경우, 성형된 소자가 고용량의 홀드 전류값를 갖도록 하기 위해서는, 소자가 제한된 회로 내의 크기 이상으로 커질 수밖에 없게 된다. 따라서, 제한된 크기의 회로 내에 삽입시켜야 하는 PTC 소자(10)가 충분히 작은 크기를 가지면서도 높은 홀드 전류를 보유할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.In addition, when the
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전류가 정상적으로 흐를 때에는 작은 치수에서도 안정적으로 전류가 흐를 수 있고, 과전류나 단락 전류 제한 시에는 생성되는 아크를 효과적으로 억제하며, 전극 간의 섬락을 방지할 수 있는 안전성이 향상된 PTC 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and when the current flows normally, the current can stably flow even in small dimensions, and effectively suppress the arc generated when the overcurrent or short-circuit current is limited, and the electrode It is an object of the present invention to provide a PTC device and a method of manufacturing the same having improved safety capable of preventing liver flashover.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PTC 소자는, 전체 물질층 함량에 대하여 10 내지 30 중량%의 결정성 고분자와 전체 물질층 함량에 대하여 70 내지 90 중량%의 금속계 도전 재료를 포함하는 전도성 중합체 수지 조성물로 이루어진 PTC 물질층; 및 상기 PTC 물질층을 사이에 두고 상부와 하부에 대향하도록 배치된 제1 및 제2전극;을 포함하고, 상기 제1 및 제2전극의 가장자리 부근이 습식 에칭 공정에 의해 제거되어 PTC 노출면에 존재하는 금속계 도전 재료가 일정한 깊이로 제거되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the PTC device according to the present invention comprises 10 to 30% by weight of the crystalline polymer with respect to the total material layer content and 70 to 90% by weight with respect to the total material layer content. A PTC material layer made of a conductive polymer resin composition; And first and second electrodes disposed to face the upper and lower portions with the PTC material layer interposed therebetween, wherein the edges of the first and second electrodes are removed by a wet etching process to be exposed to the PTC exposed surface. The metallic conductive material present is removed to a certain depth.
본 발명에 있어서, 상기 결정성 고분자는 폴리에틸렌, 실리콘 및 폴리비닐디플루오라이드 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진다.In the present invention, the crystalline polymer is composed of any one selected from polyethylene, silicone and polyvinyl difluoride or mixtures thereof.
본 발명에 있어서, 상기 금속계 도전 재료는 필라멘트 형상을 갖는 니켈금속, 니켈금속 합금, 니켈카보네이트 및 니켈나이트라이드 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진다.In the present invention, the metal-based conductive material is made of any one selected from nickel metal, nickel metal alloy, nickel carbonate and nickel nitride having a filament shape or a mixture thereof.
바람직하게, 상기 PTC 물질층의 비저항은 0.005 내지 0.1 Ω㎝ 이다.Preferably, the specific resistance of the PTC material layer is 0.005 to 0.1 Ωcm.
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2전극은 동박, 니켈 도금 동박 및 니켈박 중 선택된 어느 하나의 재질로 이루어진다.In the present invention, the first and second electrodes are made of any one material selected from copper foil, nickel plated copper foil, and nickel foil.
바람직하게, 상기 금속계 도전 재료는 0.1 ㎜ 이상의 깊이까지 제거된다.Preferably, the metallic conductive material is removed to a depth of at least 0.1 mm.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 PTC 소자를 제조하는 방법은, (a) 전체 물질층 함량에 대하여 10 내지 30 중량%의 결정성 고분자를 용융시키는 단계; (b) 전체 물질층 함량에 대하여 70 내지 90 중량%의 필라멘트 형상을 갖는 금속계 도전 재료를 분말형태로 가공하여 상기 용융된 결정성 고분자에 첨가하여 전도성 중합체 수지 조성물을 준비하는 단계; (c) 상기 전도성 중합체 수지 조성물을 시트 형태로 성형하여 PTC 물질층을 형성하는 단계; (d) 상기 PTC 물질층 의 상부와 하부에 각 제1 및 제2전극을 배치하여 라미네이션 하는 단계; (e) 상기 제1 및 제2전극의 가장자리 부분을 제외하고 제1 및 제2전극의 표면에 에칭 보호막을 형성하는 단계; (f) 상기 제1 및 제2전극을 동시에 에칭 용액에 노출시켜 상기 제1 및 제2전극의 가장자리 부분을 제거하는 단계; 및 (g) 상기 에칭 보호막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for manufacturing a PTC device according to the present invention for achieving the above technical problem, (a) melting 10 to 30% by weight of the crystalline polymer with respect to the total material layer content; (b) preparing a conductive polymer resin composition by processing the metal-based conductive material having a filament shape of 70 to 90% by weight based on the total material layer content and adding the molten crystalline polymer to the molten crystalline polymer; (c) molding the conductive polymer resin composition into a sheet to form a PTC material layer; (d) placing and laminating respective first and second electrodes on top and bottom of the PTC material layer; (e) forming an etching protection film on surfaces of the first and second electrodes except for edge portions of the first and second electrodes; (f) exposing the first and second electrodes to an etching solution simultaneously to remove edge portions of the first and second electrodes; And (g) removing the etching protection film.
본 발명에 있어서, 상기 에칭 용액은 초산, 작산, 염화철 및 염산 중 선택된 어느 하나이다.In the present invention, the etching solution is any one selected from acetic acid, nitric acid, iron chloride and hydrochloric acid.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PTC 소자의 제조 과정을 도시한 일련의 공정 단면도들이다.2A through 2E are a series of cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a PTC device according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 전체 물질층 함량에 대하여 10 내지 30 중량%의 결정성 고분자를 믹서에 넣어서 약 180℃로 가열하여 용융시킨다. 여기서, 상기 결정성 고분자는 폴리에 틸렌, 실리콘, 폴리비닐디플루오라이드 등의 폴리머로 구성될 수 있다.First, 10 to 30% by weight of the crystalline polymer relative to the total material layer content is put into a mixer and heated to about 180 ° C. to be melted. Here, the crystalline polymer may be composed of a polymer such as polyethylene, silicon, polyvinyl difluoride.
이어서, 전체 물질층 함량에 대하여 70 내지 90 중량%의 금속계 도전 재료를 분말 형태로 가공하여 상기 용융된 결정성 고분자에 첨가하여 전도성 중합체 수지 조성물을 준비한다. 여기서, 상기 금속계 도전 재료는 필라멘트 형상을 갖는 니켈금속, 니켈금속 합금, 니켈카보네이트, 니켈나이트라이드 등의 도전 재료로 구성될 수 있다.Subsequently, a metal-based conductive material of 70 to 90% by weight based on the total material layer content is processed into a powder form and added to the molten crystalline polymer to prepare a conductive polymer resin composition. Here, the metal-based conductive material may be composed of a conductive material such as nickel metal, nickel metal alloy, nickel carbonate, nickel nitride and the like having a filament shape.
그런 다음, 도 2a에 도시된 바와 같이, 준비된 전도성 중합체 수지 조성물을 시트 형태로 성형하여 PTC 물질층(110)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 2A, the prepared conductive polymer resin composition is molded into a sheet to form the
계속하여, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 PTC 물질층(110)의 상부와 하부에 각 제1 및 제2전극(121,122)을 배치하고 상기 결정성 고분자의 융점 이상의 온도에서 롤 압착 공정 또는 프레스 압착 공정을 통해서 PTC 물질층(110)에 제1 및 제2전극(121,122)을 라미네이션 한다. 여기서, 상기 제1 및 제2전극(121,122)은 동박, 니켈 도금 동박, 니켈박 등이 사용될 수 있다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, the first and
그런 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2전극(121,122)의 표면상에 소정 길이의 가장자리 부분을 노출시킬 수 있도록 제1 및 제2전극(121,122) 중심부에 에칭 보호막(130)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 2C, the
그리고 나서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 습식 에칭(Etching) 공정을 이용하여 상기 제1 및 제2전극(121,122)의 가장자리 부분을 제거한다. 이때, 사용되는 에칭 용액은 초산, 작산, 염화철, 염산 등이 사용될 수 있다. 한편 습식 에칭 공정 후반부에는 상기 제1 및 제2전극(121,122)이 제거되면서 PTC 물질층(110)이 외부로 노출되는 PTC 노출면(111)을 이루고, 이 PTC 노출면(111)으로 에칭 용액이 침투되어 PTC 노출면(111)에 노출된 금속계 도전 재료가 제거된다. 바람직하게, 금속계 도전 재료의 제거 깊이는 적어도 0.1 mm 이상이 되도록 에칭 공정 시간을 조절한다.Then, as illustrated in FIG. 2D, edge portions of the first and
최종적으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2전극(121,122)을 보호하고 있던 에칭 보호막(130)을 제거한다.Finally, as shown in FIG. 2E, the
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PTC 소자의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 확대 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of a PTC device according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged portion A of FIG.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 PTC 소자(100)는 PTC 특성을 갖는 PTC 물질층(110)과, PTC 물질층(110)의 상부와 하부에 배치된 제1 및 제2전극(121,122)을 포함하고 상기 제1 및 제2전극의 가장자리가 에칭 공정에 의해 제거되어 PTC 물질층(110)이 노출되어 있는 것을 특징으로 한다. 이하 설명의 편의를 위해 노출된 PTC 물질층은 PTC 노출면(11)이라 칭한다.3 and 4, the
상기 PTC 물질층(110)은 결정성 고분자와 금속계 도전 재료를 혼합하여 성형한 것이며, 온도상승시 결정 영역이 아모퍼스(Armophous) 상태가 되면서 부피팽창을 수반하여 전도성 입자간의 접촉을 분리시킴으로써 저항이 상승하는 PTC 특성을 제공한다. 바람직하게, 상기 PTC 물질층(110)의 비저항은 0.005 내지 0.1 Ω㎝이다.The
상기 제1 및 제2전극(121,122)은 PTC 물질층(110)을 사이에 두고 상부와 하부에 대향하도록 융착되어 배치된다. 제1 및 제2전극(121,122)의 소재로는 바람직 하게 동박, 니켈 도금 동박, 니켈막 등이 사용된다.The first and
상기 PTC 노출면(111)은 에칭 공정 시 사용되는 에칭 용액의 작용에 의해 표면에 노출된 PTC 물질층(110) 내부의 금속계 도전 재료가 제거된 상태에 있다. 금속계 도전 재료가 제거되는 깊이는 PTC 소자(100)의 크기나 용도에 따라 다르겠지만 0.1 mm 이상 제거되어 있는 것이 바람직하다.The PTC exposed
<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>
이하에서는 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the embodiments are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예1Example 1
고밀도 폴리에틸렌(HDPE, Tm=125℃) 100phr를 Haake 믹서로 180℃로 용융시킨 후, 필라멘트 형상을 갖는 니켈 분말 750phr를 용융된 고분자에 첨가하여 전도성 중합체 수지 조성물을 준비하였다. 그런 다음 준비된 전도성 중합체 수지 조성물을 시트 형성로 성형하여 PTC 물질층을 형성하였다. 그러고 나서 형성된 PTC 물질층의 상부와 하부에 니켈 도금된 동박 한쌍을 배치시키고 두께가 2 mm 가 되도록 180℃에서 10분간 성형 가공하였다. 가공된 시트는 입자빔 가속장치로 전자빔을 조사하여 수지 조성물을 가교시켰다.After 100 phr of high density polyethylene (HDPE, Tm = 125 ° C.) was melted at 180 ° C. with a Haake mixer, a conductive polymer resin composition was prepared by adding 750 phr of nickel powder having a filament shape to the molten polymer. The prepared conductive polymer resin composition was then molded into sheet formation to form a PTC material layer. Then, a pair of nickel plated copper foils were placed on the upper and lower portions of the formed PTC material layer and molded for 10 minutes at 180 ° C. so as to have a thickness of 2 mm. The processed sheet was irradiated with an electron beam with a particle beam accelerator to crosslink the resin composition.
이어서 상기 시트를 도 5에 도시된 바와 같이 직경이 30 mm 인 코인형으로 가공하였다. 그런 다음 상부와 하부에 배치된 니켈 도금 동박 전극의 가장자리부터 5 mm 지점까지 전극을 구성하는 금속 물질이 제거되도록 전극의 중심부에 에칭 보 호막을 코팅하였다. 이어서, 에칭 보호막이 코팅된 전극을 염화철 용액에 노출시켜 전극의 가장자리 부분을 제거시켜 본 발명에 따른 PTC 소자를 제조 완료하였다.The sheet was then processed into a coin shape with a diameter of 30 mm as shown in FIG. Then, an etching protection film was coated on the center of the electrode to remove the metal material constituting the electrode from the edge of the nickel-plated copper foil electrode disposed on the top and bottom 5 mm. Subsequently, the electrode having the etching protective film coated thereon was exposed to an iron chloride solution to remove the edge portion of the electrode, thereby manufacturing a PTC device according to the present invention.
비교예1Comparative Example 1
상기 실시예1에서 제조한 가공된 시트를 도 6에 도시된 바와 같이, 직경이 30 mm 인 코인형으로 가공시켜 PTC 소자를 제조하였다.As illustrated in FIG. 6, the processed sheet manufactured in Example 1 was processed into a coin shape having a diameter of 30 mm to prepare a PTC device.
비교예2Comparative Example 2
상기 실시예1에서 제조한 가공된 시트를 도 7에 도시된 바와 같이, 직경이 30 mm 인 코인형으로 가공시킨다. 그런 다음 상부와 하부에 배치된 니켈 도금 동박 전극의 가장자리로부터 5 mm 지점까지 전극을 구성하는 금속계 물질이 제거되도록 전극 표면을 절삭 가공시켜 실시예1과 동일한 형상을 갖는 PTC 소자를 제조하였다.The processed sheet prepared in Example 1 is processed into a coin shape having a diameter of 30 mm, as shown in FIG. Then, the surface of the electrode was cut to remove the metallic material constituting the electrode from the edges of the nickel plated copper foil electrodes disposed at the upper and lower portions to 5 mm, thereby manufacturing a PTC device having the same shape as in Example 1.
하기 표1은 단락사고 모사 시험 결과를 나타낸 것으로서, PTC 소자의 초기 저항값과 2가지의 단락전류에서 아크의 발생 유무를 보여준다.Table 1 below shows the results of the short-circuit simulation test, which shows the initial resistance of the PTC device and the presence or absence of arcing at two short-circuit currents.
상기의 표1에 나타난 바와 같이, 비교예1의 경우 전극의 가장자리를 제거한 실시예1 및 비교예2의 경우에 비해 초기 저항 특성은 양호하지만 1kA의 단락전류를 인가하였을 때 아크가 발생하였다. 반면 실시예1 및 비교예2의 경우 1kA의 단락전류에서는 아크가 발생하지 않았다. 이로부터 전극의 가장자리를 제거하면 아크의 발생이 억제되는 효과가 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, in Comparative Example 1, although the initial resistance characteristics were better than those of Example 1 and Comparative Example 2 in which the edges of the electrodes were removed, an arc occurred when a short circuit current of 1 kA was applied. On the other hand, in Example 1 and Comparative Example 2, an arc did not occur at a short circuit current of 1 kA. It can be seen from this that removing the edge of the electrode has an effect of suppressing the generation of arc.
한편, 10kA의 단락전류를 인가 시 비교예2에서는 아크가 발생하였지만, 실시예1에서는 아크가 발생하지 않았다. 이는 실시예1의 PTC 소자의 경우 에칭 공정에 의해 가장자리의 전극이 제거되는 과정에서 PTC 노출면에 존재하는 금속계 도전 재료가 일정한 깊이로 제거됨으로써 공기를 통한 아크의 실질적인 전도 거리가 증가되었고 그 결과 종래에 비해 공기의 절연 파괴 저항이 향상되었기 때문이다. 따라서 본 발명에 따른 전극의 가장자리 부분을 에칭 공정으로 제거하면 PTC 소자의 안정성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. On the other hand, when a short circuit current of 10 kA was applied, an arc occurred in Comparative Example 2, but an arc did not occur in Example 1. In the case of the PTC device of Example 1, the metal-based conductive material present on the PTC exposed surface is removed to a constant depth in the process of removing the edge electrode by the etching process, thereby increasing the actual conduction distance of the arc through the air. This is because the dielectric breakdown resistance of air is improved. Therefore, it can be seen that the stability of the PTC device can be improved by removing the edge portion of the electrode according to the present invention by an etching process.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 PTC 소자는 과전류 차단기에 도입되어 과전류나 단락전류 제한 시 공기의 절연 파괴에 의한 아크의 플래쉬 오버를 효과적으로 억제하여 PTC 소자의 안정성을 향상시킬 수 있고 아크의 플래쉬 오버에 의한 PTC 물질층의 열화를 방지할 수 있다. 또한, PTC 물질층의 비저항을 개선함으로써, 작은 치수에서도 보다 안정적인 전류 흐름을 구현할 수 있어 휴대용 전자 기기, 배터리 등의 보호에 유용하게 응용될 수 있다.As described above, the PTC device according to the present invention is introduced into an overcurrent breaker to effectively suppress the flashover of the arc due to insulation breakdown of the air when the overcurrent or the short-circuit current is limited, thereby improving the stability of the PTC device. The degradation of the PTC material layer can be prevented. In addition, by improving the specific resistance of the PTC material layer, it is possible to implement a more stable current flow even in a small dimension it can be usefully applied to the protection of portable electronic devices, batteries, and the like.
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