KR100972251B1 - 중합체 ｐｔｃ 서미스터 및 온도 센서 - Google Patents

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타이코 일렉트로닉스 레이켐 케이. 케이.
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Abstract

본 발명은 중합체 PTC 서미스터 및 이를 이용한 온도 센서에 관한 것으로, PTC 특성을 갖는 도전성 중합체(1)와, 이 도전성 중합체(1)에 접합된 전극(2, 3)을 구비하는 중합체 PCT 서미스터에 있어서, 전극(2, 3)을 판형의 도전성 중합체(1)의 2개의 측면(1a, 1b)에 따라서 이들 측면(1a, 1b)의 모서리로부터 이격한 위치에 배치하고, 또한 전극(2, 3)을 둘러싸도록 하여 이들 측면(1a, 1b)을 피복하는 수지막(4, 5)을 형성한다.
도전성 중합체, 전극, 측면, 수지막, 피복층, 기초부

Description

중합체 ＰＴＣ 서미스터 및 온도 센서 {POLYMER PTC THERMISTOR AND TEMPERATURE SENSOR}
본 발명은 중합체 PTC 서미스터 및 이를 이용한 온도 센서에 관한 것이다.
중합체 PTC 서미스터라 함은, 열팽창함으로써 도전성을 변화시키는 도전성 중합체의 플러스의 저항 온도 특성, 즉 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 이용하여 통전을 단속하는 소자이다.
중합체 PTC 서미스터의 일예를 도6을 이용하여 설명한다. 도6은 종래의 중합체 PTC 서미스터의 사시도이다. 도면에 있어서 부호 101은 도전성 중합체, 102, 103은 도전성 중합체(101)에 접합된 전극, 104, 105는 도전성 중합체 사이에서 전극(102, 103)을 피복하는 비도전성인 수지막이다.
도전성 중합체(101)는 평면으로부터 보면 직사각형으로 두께가 균일한 판형이고, 예를 들어 폴리에틸렌과 카본 블랙을 혼련한 후에 방사선에 의해 가교하여 구성된 고분자 수지체이다. 도전성 중합체(101)의 내부는, 상온에서는 카본 블랙의 입자가 연결되어 존재하기 때문에 전류가 흐르는 다수의 도전 패스가 형성되어 양호한 도전성을 발휘한다. 그러나, 주변의 환경 온도의 상승이나 도전 패스를 흐르는 전류의 초과 등에 의해 도전성 중합체(101)가 열팽창하면, 카본 블랙의 입자 간의 거리가 넓어져 도전 패스가 절단되어 도전성을 급격하게 저하시킨다(저항치를 증대시킴).
전극(102, 103)은 판형의 도전성 중합체(101)의 양끝에 각각 설치되어 있다. 전극(102)은 도전성 중합체(101)의 한 쪽 측면(101a)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(102a)와, 전극 부재(102a)에 연결되어 도전성 중합체(101)의 일단부에 설치된 기초부(102b)와, 도전성 중합체(101)와 전극 부재(102a)간에 개재하는 니켈박(102c)으로 구성되어 있다.
전극(103)도 전극(102)과 동일 구조이고, 도전성 중합체(101)의 다른 쪽 측면(101b)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(103a)와, 전극 부재(103a)에 연결되어 도전성 중합체(101)의 타단부에 설치된 기초부(103b)와, 도전성 중합체(101)와 전극 부재(103a)간에 개재하는 니켈박(103c)으로 구성되어 있다.
전극 부재(102a)는 도전성 중합체(101)와 동일 폭이고, 선단부는 직사각형으로 형성되어 상대방의 전극(103)[후술하는 전극 부재(103d)]간에 평행한 간극을 설치하여 형성되어 있다. 기초부(102b)는 전극 부재(102a)와 다른 쪽 측면(101b)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(102d)를 땜납의 피복층(102e)에서 일체화하여 형성되어 있다.
전극 부재(103a)는 도전성 중합체(101)와 동일 폭이고, 선단부는 직사각형으로 형성되어 상대방의 전극(102)[상술한 전극 부재(102d)]간에 평행한 간극을 설치하여 형성되어 있다. 기초부(103b)는 전극 부재(103a)와 한 쪽 측면(101a)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(103d)를 땜납의 피복층(103e)에서 일체화하여 형성되 어 있다.
수지막(104)은 도전성 중합체(101)의 측면(101a)을 기초부(102b)나 전극 부재(1021d)를 제외하고 전극 부재(102a)를 피복하도록 형성되어 있다. 수지막(105)도 도전성 중합체(101)의 측면(101b)을 기초부(103b)나 전극 부재(103d)를 제외하고 전극 부재(103a)를 피복하도록 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 중합체 PTC 서미스터는 도전성 중합체(101)의 PTC 특성을 이용하여, 주변의 환경 온도가 소정의 온도(도전성 중합체가 열팽창하는 온도)보다 낮으면 전류를 흐르게 하고, 환경 온도가 소정의 온도 이상이 되면 도전성 중합체(101)가 열팽창하여 통전을 끊는 바와 같이, 도전성 중합체(101)가 놓여지는 환경 온도를 트리거로 하는 스위치로서 기능시키는 것이 가능하다.
또, 상기한 중합체 PTC 서미스터는 전극(102, 103)간에 과전류가 생겼을 때에는 도전성 중합체(101)가 줄열에 의한 자기 발열에 의해 열팽창하여 통전을 끊고, 전류의 초과가 해제되면 통전 가능한 상태로 복귀하도록 전극(102, 103)간에 통전되는 전류의 크기를 트리거로 하는 스위치로서 기능시키는 것도 가능하다.
상기한 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 도전성 중합체(101)의 한 쪽 측면에 전극 부재(102a)가 겹쳐 배치되어 있으므로, 도전성 중합체(101)의 길이 방향의 측 모서리로부터 전극 부재(102a)나 니켈박(102c)의 측 모서리가 노출되어 있다. 마찬가지로, 도전성 중합체(101)의 다른 쪽 측면에 전극 부재(103a)가 겹쳐 배치되어 있으므로, 도전성 중합체(101)의 길이 방향의 측 모서리로부터도 전극 부재(103a)나 니켈박(103c)의 측 모서리가 노출되어 있다.
그런데, 상기한 중합체 PTC 서미스터에서는 전극 부재(102a, 103a)나 니켈박(102c, 103c)의 측 모서리가 항상 공기에 접촉되어 있기 때문에, 공기 중 수분의 영향을 받기 쉬워 시간이 경과됨에 따라서 서서히 산화해 버린다. 이렇게 한 산화 현상은 도전성 중합체(101)와 니켈박(102c, 103c) 사이에서 특히 활발히 진행하고, 도전성 중합체(101)와 전극 부재(102a, 103a)와의 접촉 불량을 야기시켜 통전을 저해할 요인이 되어 중합체 PTC 서미스터의 성능 사태에 영향을 끼치므로 큰 문제가 되고 있다. 게다가 최근에는, 중합체 PTC 서미스터에도 소형화[예를 들어 도전성 중합체(101)의 크기가 긴 변 × 짧은 변 × 판 두께 ; 1.60 ㎜ × 0.80 ㎜ × 0.62 ㎜ 이하]에의 요구가 높아지고 있지만, 소형의 중합체 PTC 서미스터일수록 도전성 중합체와 전극 부재와의 접촉 면적이 작아지기 때문에, 근소한 산화라도 접촉 불량이 발생되기 쉬워진다.
또한, 상기한 중합체 PTC 서미스터에서는 전극 부재(102a, 103a)의 측 모서리가 노출되어 있기 때문에, 이를 예를 들어 전기 기기의 회로 기판 상에 납땜하는 경우, 땜납의 앙금이 전극 부재(102a, 103a)간에 걸쳐 부착되어 단락을 야기시켜 스위치로서의 기능을 저해할 가능성이 있기 때문에 문제가 되고 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명은, PTC 특성을 갖는 도전성 중합체와, 상기 도전성 중합체에 접합된 전극을 구비하는 중합체 PCT 서미스터에 있어서,
상기 전극은 상기 도전성 중합체의 어느 측면에 따라서 상기 측면의 모서리 로부터 이격한 위치에 배치되고, 수지막은 상기 전극을 둘러싸도록 하여 상기 어느 측면을 피복하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는, 전극을 도전성 중합체의 어느 측면에 따라서 상기 측면의 모서리로부터 이격한 위치에 배치하고, 또한 전극을 둘러싸도록 하여 측면을 피복하는 수지막을 형성함으로써, 전극이 산화의 시작이 되기 쉬운 도전성 중합체와 수지막과의 경계로부터 이격하는 동시에 도전성 중합체 상에서 수지막에 덮이게 되므로, 도전성 중합체와 전극간에 수분이 진입하지 않게 되어 전극의 산화가 방지된다. 또한, 전극의 주위에는 도전성 중합체와 수지막이 겹쳐 수분의 진입을 저지하는 내식 영역이 형성되기 때문에, 이에 따라서도 전극의 산화가 방지된다.
본 발명에 있어서는, 도전성 중합체를 판형으로 형성하고, 상기 도전성 중합체를 2개의 측면으로 양분하여 전극을 하나씩 배치하고, 전극을 둘러싸도록 하여 2개의 측면을 각각 피복하는 수지막을 형성하는 것이 바람직하다. 이 구조를 채용하면, 도전성 중합체에 대한 전극의 부착이나 전극을 피복하는 수지막의 형성 등의 작업이 행해지기 쉬워, 중합체 PCT 서미스터를 제조하는 데 있어서 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 전극을 도전성 중합체 중 어느 측면에 2개 이격하여 배치하고, 2개의 전극을 둘러싸도록 하여 측면을 피복하는 수지막을 형성할 수도 있다. 이 구조를 채용해도, 도전성 중합체에 대한 전극의 부착이나 전극을 피복하는 수지막의 형성 등의 작업이 행해지기 쉬워, 중합체 PCT 서미스터를 제조하는 데 있어서 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 중합체 PCT 서미스터는, 주변의 환경 온도를 트리거로 한 스위칭 기능에 의해 온도 검지 소자로서 이용하는 것이 가능하고, 특히 온도 센서에 적합하다.
도전성 중합체의 열팽창 온도, 즉 도전 패스가 단속되는 온도는 그 자체의 조성을 변화시키거나 카본 블랙의 양을 조정하거나 함으로써 임의로 설정이 가능하다. 그래서, 도전성 중합체의 열팽창 온도를 어느 값으로 설정해 두고, 2개의 전극간에 통전이 있으면 대상물의 온도는 어느 값보다 낮고, 통전이 도중에 끊기면 어느 값을 초과하였다고 판단한다. 이와 같이, 본 발명의 중합체 PTC 서미스터를 온도 검지 소자로서 이용함으로써 목표 온도를 교축하여 명확한 온도 검지가 가능해진다.
또한, 예를 들어 각종 전기 기기의 회로 기판 상에 상기 회로 기판이 정상적으로 동작할 수 있는 상한 온도를 감안하여 도전성 중합체의 열팽창 온도를 설정한 본 발명의 중합체 PCT 서미스터를 설치함으로써, 기판이 매우 발열한 경우에 회로가 차단되기 때문에 전기 기기의 보전을 도모할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터를 도시한 도면으로, 도1의 (a)는 그 평면도이고, 도1의 (b)는 이면도, 도1의 (c)는 전방면도, 도1의 (d)는 후방면도, 도1e는 좌측면도, 도1의 (f)는 우측면도이다.
도2는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 사시도이다.
도3은 상기 제1 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 제조 공정을 단계적으로 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터를 도시한 도면으로, 도4의 (a)는 그 평면도이고, 도4의 (b)는 이면도, 도4의 (c)는 전방면도, 도4의 (d)는 후방면도, 도4의 (e)는 좌측면도, 도4의 (f)는 우측면도이다.
도5는 제3 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터를 도시한 도면으로, 도5의 (a)는 그 평면도이고, 도5의 (b)는 이면도, 도5의 (c)는 전방면도, 도5의 (d)는 후방면도, 도5의 (e)는 좌측면도, 도5의 (f)는 우측면도이다.
도6은 종래의 중합체 PTC 서미스터의 사시도이다.
[제1 실시 형태]
이하, 본 발명에 관한 제1 실시 형태에 대해 도1 내지 도3을 참조하여 설명한다. 도1의 (a)는 본 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 평면도이고, 이하 도1의 (b)는 이면도, 도1의 (c)는 전방면도, 도1의 (d)는 후방면도, 도1e는 좌측면도, 도1의 (f)는 우측면도이다. 도2는 상기 본 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 사시도이다.
이 중합체 PTC 서미스터는, 각종의 전기 기기에 과열을 발생시킨 회로 기판의 보호를 목적으로 하는 온도 검지 소자로서 이용되는 것이다. 각 도면에 있어서 부호 1은 도전성 중합체, 2, 3은 도전성 중합체(1)에 접합된 전극, 4, 5는 도전성 중합체 사이에서 전극(2, 3)을 피복하는 비도전성인 수지막이다.
도전성 중합체(1)는 평면으로부터 보면 직사각형으로 두께가 균일한 판형(긴 변× 짧은 변× 판 두께 ; 1.60 ㎜ × 0.80 ㎜ × 0.62 ㎜)이고, 예를 들어 폴리에틸렌과 카본 블랙을 혼합한 후에 방사선에 의해 가교하여 구성된 고분자 수지체이다. 도전성 중합체(1)의 내부는 상온에서는 카본 블랙의 입자가 연결되어 존재하기 때문에 전류가 흐르는 다수의 도전 패스가 형성되어 양호한 도전성을 발휘한다. 그러나, 주변의 환경 온도의 상승이나 도전 패스를 흐르는 전류의 초과 등에 의해 도전성 중합체(1)가 열팽창하면, 카본 블랙의 입자간의 거리가 넓어져 도전 패스가 절단되어 도전성을 급격하게 저하시킨다(저항치를 증대시킴).
전극(2, 3)은 도전성 중합체(1)의 길이 방향의 양단부에 각각 설치되어 있다. 전극(2)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(2a)와, 전극 부재(2a)에 연결되어 도전성 중합체(1)의 일단부에 설치된 기초부(2b)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(2a)간에 개재하는 니켈박(2c)으로 구성되어 있다.
전극(3)도 전극(2)과 동일 구조이고, 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(3a)와, 전극 부재(3a)에 연결되어 도전성 중합체(1)의 타단부에 설치된 기초부(3b)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(3a)간에 개재하는 니켈박(3c)으로 구성되어 있다.
전극 부재(2a)는 기단부를 제외하는 부분이 단책형(길이 × 폭 ; 0.73 ㎜ × 0.40 ㎜)이고, 두께는 20 내지 30 ㎛로 성형되어 있다. 전극 부재(2a)는 도전성 중합체(1)에 길이 방향을 일치시키고는 있지만, 그 폭은 도전성 중합체(1)보다도 좁게 되어 있고, 전극 부재(2a)의 길이 방향의 2개의 측 모서리(2d, 2d)는 도전성 중합체(1)의 양측 모서리로부터 각각 0.20 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 전극 부재(2a)의 선단부는 직사각형으로 형성되어 상대방의 전극(3)[후술하는 전극 부재(3e)]간에 0.27 ㎜ 정도의 간극이 마련되어 있다.
기초부(2b)는 전극 부재(2a)의 기단부와, 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(2e)를 도전성 중합체(1)의 일단부에 형성된 오목부(1c)에 따라서 일체화한 것이고, 그 표면에는 땜납의 피복층(2f)이 형성되어 있다. 피복층(2f)의 두께는 20 내지 35 ㎛ 정도로 되어 있다.
전극 부재(3a)도 전극 부재(2a)와 동일 형상 및 치수의 단책형을 이루고 있고, 도전성 중합체(1)에 길이 방향을 일치시키고 있지만, 그 폭은 도전성 중합체(1)보다도 좁게 되어 있고, 전극 부재(3a)의 길이 방향의 2개의 측 모서리(3d, 3d)는 도전성 중합체(1)의 양측 모서리로부터 각각 0.20 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 전극 부재(3a)의 선단부는 직사각형으로 형성되어 상대방의 전극(2)[상술한 전극 부재(2e)]간에 역시 0.27 ㎜ 정도의 간극이 마련되어 있다.
기초부(3b)는 전극 부재(3a)의 기단부와, 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(3e)를 도전성 중합체(1)의 타단부에 형성된 오목부(1d)에 따라서 일체화한 것이고, 그 표면에는 땜납의 피복층(3f)이 형성되어 있다. 피복층(3f)의 두께는 20 내지 35 ㎛ 정도로 되어 있다.
수지막(4)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)을 기초부(2b)나 전극 부재(2e)를 제외하고 전극 부재(2a)를 모두 덮어 가리도록 형성되어 있고, 그 두께는 10 내지 15 ㎛ 정도로 되어 있다. 수지막(5)도 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)을 기초부(3b)나 전극 부재(3e)를 제외하고 전극 부재(3a)를 모두 덮어 가리도록 형성되어 있고, 그 두께는 10 내지 15 ㎛ 정도로 되어 있다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터는 도전성 중합체(1)의 PTC 특성을 이용하여, 환경 온도를 트리거로 하는 스위치로서 기능한다. 도전성 중합체(1)의 열팽창 온도, 즉 도전 패스가 단속되는 온도는 그 자체의 조성을 변화시키거나 카본 블랙의 양을 조정하거나 함으로써 임의로 설정이 가능하다. 그래서, 대상물의 온도가 어느 값을 초과하였는지 여부를 알고 싶은 경우는, 도전성 중합체(1)의 조성을 변화시키거나 카본 블랙의 양을 조정하거나 하여 도전성 중합체(1)의 열팽창 온도를 상기의 어느 값으로 같게 설정해 두고, 전극(2, 3)간에 통전이 있으면 대상물의 온도는 어느 값보다 낮고, 통전이 도중에 끊기면 어느 값을 초과하였다고 판단한다. 이와 같이, 중합체 PTC 서미스터를 온도 검지 소자로서 사용하는 것이다.
이 이외에도, 예를 들어 각종 전기 기기의 회로 기판 상에 상기 회로 기판을 정상적으로 동작할 수 있는 상한 온도를 감안하여 도전성 중합체(1)의 열팽창 온도를 설정한 중합체 PCT 서미스터를 설치해 두면, 기판이 매우 발열한 경우에 회로가 차단되기 때문에 전기 기기의 보전을 도모하는 것이 가능하다.
또, 상기 중 어느 하나에 대해서도 작동 방법은 종래의 중합체 PTC 서미스터와 동일하기 때문에 여기에서의 설명은 생략한다.
상기한 중합체 PTC 서미스터를 제조하는 공정을 도3을 참조하여 설명한다. 도3의 (a) 내지 도3의 (e)는 각 제조 공정에 있는 중합체 PTC 서미스터의 상태를 도시하는 단면도이다.
우선, 도3의 (a)에 도시한 바와 같이 두께가 균일한 도전성 중합체의 미가공 판(11)의 양면에 니켈박(12)을 압착한 공작물(13)을 준비한다. 이 부분이 어느 중합체 PTC 서미스터에 있어서의 도전성 중합체(1)가 된다.
공작물(13)에는 등피치의 관통 구멍(14)의 열을, 같은 간격을 두고 복수 형성한다. 중합체 PTC 서미스터는 관통 구멍(14)의 인접하는 열간에 있어서 개개에 각부가 형성되고, 공작물(13)을 절단함으로써 최종적으로 제품이 된다. 또, 관통 구멍(14)은 인접하는 열에 속하는 것끼리 오목부(1c, 1d)가 된다.
도3의 (b)에 도시한 바와 같이, 공작물(13)의 표리 양면 및 관통 구멍(14)의 내면 모두에 동의 도금층(15)을 형성한다. 이 부분이 전극(2, 3)이 된다.
도3의 (c)에 도시한 바와 같이, 공작물(13)의 표리 양면의 소정 부분에 에칭을 실시하고, 동의 도금층(15) 및 니켈박(12)을 제거하여 그 부분으로부터 도전성 중합체의 미가공 판(11)의 표면을 노출시킨다. 이 부분이 전극 부재(2a)와 전극 부재(3c)간에 마련되는 간극이 된다.
도3의 (d)에 도시한 바와 같이, 동의 도금층(15)의 소정 부분과, 도전성 중합체의 미가공 판(11)의 표면을 노출시킨 부분을 피복하도록 수지층(16)을 형성한다. 이 부분이 수지막(4, 5)이 된다.
도3의 (e)에 도시한 바와 같이, 수지층(16)을 마스크 대신에 이용하여 그 밖의 부분[구멍(14)의 내면도 포함함]에 땜납의 도금층(17)을 형성한다. 이 부분이 땜납의 피복층(2f, 3f)이 된다. 이 후, 공작물(13)을 관통 구멍(14)의 열에 따라서 절단하고, 또한 도3의 종이면에 평행한 방향에 따라서 절단하여 최종적인 제품으로서의 중합체 PTC 서미스터를 얻는다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 예를 들어 전극 부재(2a)를 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 따르면서, 전극 부재(2a)의 측 모서리(2d)를 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터는 이격한 위치에 배치하고, 또한 이 측면(1a)을 전극 부재(2a)마다 수지막(4)에서 피복함으로써, 전극 부재(2a)가 산화의 시작이 되기 쉬운 도전성 중합체(1)와 수지막(4)과의 경계로부터 이격하고, 모두가 수지막(4)에 덮여져 버리기 때문에 공기에 노출되는 일이 없다. 이에 의해, 전극 부재(2a)의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 전극 부재(2a)의 주위에는 도전성 중합체(1)와 수지막(4)이 겹쳐 수분의 진입을 저지하는 내식 영역이 형성되기 때문에, 이에 따라서도 전극 부재(2a)의 산화를 방지할 수 있다. 이는, 전극 부재(3a)에 대해서도 마찬가지로 기대되는 효과이다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 제조되는 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 판형의 도전성 중합체(1)를 양측면으로 양분하여 2개의 전극 부재(2a, 3a)를 각각 배치하기 때문에, 도전성 중합체(1)에 대한 전극(2, 3)의 부착이나 전극 부재(2a, 3a)를 피복하는 수지막(4, 5)의 형성 등의 작업이 행하기 쉬워져 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서는 전극 부재(2a, 3a)를 모두 덮어 가리도록 수지막(4, 5)을 형성하였지만, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(2a, 3a)간에 진행하는 산 화를 방지하는 의미로서는, 적어도 도전성 중합체(1)와 전극 부재(2a)와의 경계를 포함하여 외부로 노출되는 영역 및 도전성 중합체(1)와 전극 부재(3a)와의 경계를 포함하여 외부로 노출되는 영역만을 수지막으로 피복하는 구조를 채용해도 좋다.
[제2 실시 형태]
다음에, 본 발명에 관한 제2 실시 형태에 대해 도4를 참조하여 설명한다. 도4의 (a)는 본 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 평면도이고, 이하 도4의 (b)는 이면도, 도4의 (c)는 전방면도, 도4의 (d)는 후방면도, 도4의 (e)는 좌측면도, 도4의 (f)는 우측면도이다. 또, 상기 제1 실시 형태에 있어서 이미 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하여 설명은 생략한다.
본 실시 형태에 있어서는, 전극(12, 13)의 구조가 상기 제1 실시 형태와 다르다. 전극(12)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(12a)와, 다른 쪽 측면(1b)에 따라서 설치된 상기 동으로 된 전극 부재(12b)와, 전극 부재(12a, 12b)에 걸쳐 도전성 중합체(1)의 일단부에 설치된 기초부(12c)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(12a, 12b)간에 각각 개재하는 니켈박(12d)으로 구성되어 있다.
전극(13)도 전극(12)과 동일 구조이고, 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(13a)와, 다른 쪽 측면(1b)에 따라서 설치된 상기 동으로 된 전극 부재(13b)와, 전극 부재(13a, 13b)에 걸쳐 도전성 중합체(1)의 타단부에 설치된 기초부(13c)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(13a, 13b)간에 각각 개재하는 니켈박(13d)으로 구성되어 있다.
전극 부재(12a)는 선단부가 비스듬하게 절제된 직각 삼각형의 설편형(길이 ; 0.73 ㎜)을 이루고 있고, 사변과 인접하는 측 모서리(12e)를 도전성 중합체(1)의 길이 방향으로 일치시키고는 있지만, 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터는 역시 0.10 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다.
전극 부재(13a)도 전극 부재(12a)와 동일 형상 및 치수로 선단부가 비스듬하게 절제된 직각 삼각형의 설편형을 이루고 있고, 사변과 인접하는 측 모서리(13e)를 도전성 중합체(1)의 길이 방향을 일치시키고는 있지만, 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터는 역시 0.10 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다. 전극 부재(12a, 13a)는 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a) 상에 있어서, 선단부의 사변끼리를 평행하게 향해 0.27 ㎜ 정도의 간극을 마련하여 배치되어 있고, 그 간격은 도전성 중합체(11)의 판 두께보다도 크게 설정되어 있다.
전극 부재(12b, 13b)에 대해서도, 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b) 상에 전극 부재(12a, 13a)와 같이 배치되어 있고, 사변과 인접하는 측 모서리(12e, 13e)를 도전성 중합체(1)의 길이 방향으로 각각 일치시키고, 또한 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터 0.10 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 선단부의 사변끼리를 평행하게 마주 대해 0.27 ㎜ 정도의 간극을 마련하여 배치되어 있다.
기초부(12c)는 전극 부재(12a, 12b)를 오목부(1c)에 따라서 일체화한 것이고, 그 표면에는 땜납의 피복층(12f)이 형성되어 있다. 기초부(13c)도 기초부(12c)와 마찬가지로, 전극 부재(13a, 13b)를 오목부(1d)에 따라서 일체화 것 으로, 그 표면에는 땜납의 피복층(13f)이 형성되어 있다. 피복층(12f, 13f)의 두께는 모두 20 내지 35 ㎛ 정도로 되어 있다.
수지막(4)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)을, 기초부(12c, 13c)를 제외하고 전극 부재(12a, 13a)를 모두 덮어 가리도록 형성되어 있다. 수지막(5)도 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)을, 기초부(12c, 13c)를 제외하고 전극 부재(12b, 13b)를 모두 덮어 가리도록 형성되어 있다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 환경 온도를 트리거로 한 스위칭 기능 및 전극(12, 13)간에 통전되는 전류의 크기를 트리거로 한 스위칭 기능을 갖고 있지만, 작동 방법은 동일하기 때문에 설명은 생략한다. 또한, 중합체 PTC 서미스터의 제조 공정도 제1 실시 형태에 준하기 때문에 그 설명도 생략한다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 예를 들어 전극 부재(12a)를 도전성 중합체(11)의 한 쪽 측면(1a)에 따르면서, 전극 부재(12a)의 측 모서리(12e)를 도전성 중합체(11)의 측 모서리로부터는 이격한 위치에 배치하고, 또한 이 측면(1a)을 전극 부재(12a)마다 수지막(4)으로 피복함으로써, 전극 부재(12a)가 산화의 시작이 되기 쉬운 도전성 중합체(1)와 수지막(4)의 경계로부터 이격하고, 모두가 수지막(4)에 덮어져 버리기 때문에 공기에 노출되는 일이 없다. 이에 의해, 전극 부재(12a)의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 전극 부재(12a)의 주위에는 도전성 중합체(1)와 수지막(4)이 겹쳐 수분의 진입을 저지하는 내식 영역이 형성되기 때문에, 이에 따라서도 전극 부재(12a)의 산화를 방지할 수 있다. 이는, 전극 부재(12b, 13a, 13b)에 대해서도 마찬가지로 기대되는 효과이다.
[제3 실시 형태]
다음에, 본 발명에 관한 제3 실시 형태에 대해, 도5를 참조하여 설명한다. 도5의 (a)는 본 실시 형태에 있어서의 중합체 PTC 서미스터의 평면도이고, 이하 도5의 (b)는 이면도, 도5의 (c)는 전방면도, 도5의 (d)는 후방면도, 도5의 (e)는 좌측면도, 도5의 (f)는 우측면도이다. 또, 상기한 각 실시 형태에 있어서 이미 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하여 설명은 생략한다.
본 실시 형태에 있어서는, 전극(22, 23)의 구조가 상기한 각 실시 형태와 다르다. 전극(22)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)에 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(22a)와, 전극 부재(22a)에 연결되어 도전성 중합체(1)의 일단부에 설치된 기초부(22b)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(22a)간에 개재하는 니켈박(22c)으로 구성되어 있다.
전극(23)도 전극(22)과 동일 구조이고, 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a) 따라서 설치된 동으로 된 전극 부재(23a)와, 전극 부재(23a)에 연결하여 도전성 중합체(1)의 타단부에 설치된 기초부(23b)와, 도전성 중합체(1)와 전극 부재(23a)간에 개재하는 니켈박(23c)으로 구성되어 있다. 또, 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)에는 전극 부재(22a, 23a)에 대응하는 것은 설치되어 있지 않다.
전극 부재(22a)는 가래 모양을 이루고 있고, 각각의 이(22d)는 길이가 0.90 ㎜, 폭이 0.10 ㎜ 정도이고, 인접하는 것끼리의 간격이 0.30 ㎜ 정도로 형성되어 있고, 각 이(22d)의 길이 방향을 도전성 중합체(1)에 길이 방향을 일치시켜 배치되 어 있다. 전극 부재(23a)도 전극 부재(22a)와 동일 형상 및 치수의 가래 모양을 이루고 있고, 각 이(23d)의 길이 방향을 도전성 중합체(1)에 길이 방향을 일치시키는 동시에, 전극 부재(22a)와 서로의 이를 마주 대해 서로 다르게 조합하여 배치되어 있다. 서로 다르게 조합된 이(22d, 23d)는 0.10 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어, 도전성 중합체(1)의 폭 방향의 외측에 배치된 이(22d, 23d)는 그 어느 쪽도 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터 각각 0.05 ㎜ 정도의 간격을 두고 배치되어 있다.
기초부(22b)는 전극 부재(22a)의 기단부와, 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(22e)를 오목부(1c)에 따라서 일체화한 것이고, 그 표면에는 땜납의 피복층(22f)이 형성되어 있다. 기초부(23b)도 기초부(22b)와 마찬가지로, 전극 부재(23a)의 기단부와 다른 쪽 측면(1b)에 일부 남겨진 동으로 된 전극 부재(23e)를 오목부(1c)에 따라서 일체화한 것이고, 그 표면은 땜납의 피복층(23f)이 형성되어 있다. 피복층(22f, 23f)의 두께는 모두 20 내지 35 ㎛ 정도로 되어 있다.
수지막(4)은 도전성 중합체(1)의 한 쪽 측면(1a)을, 기초부(22b, 23b)를 제외하고 전극 부재(22a, 23a)를 모두 덮어 가리도록 형성되어 있다. 수지막(5)은 도전성 중합체(1)의 다른 쪽 측면(1b)을, 전극 부재(22e, 23e)를 제외하고 모두 덮어 가리도록 형성되어 있다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터도, 상기한 각 실시 형태와 마찬가지로 환경 온도를 트리거로 한 스위칭 기능 및 전극(22, 23)간에 통전되는 전류의 크기를 트리거로 한 스위칭 기능을 갖고 있지만, 작동 방법은 동일하기 때문에 설명은 생략한다. 또한, 중합체 PTC 서미스터의 제조 공정도 제1 실시 형태에 준하기 때문에 그 설명도 생략한다.
상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 가래 모양으로 형성한 전극 부재(22a, 23a)를, 각각의 이(22d, 23d)를 서로 다르게 조합하는 동시에 도전성 중합체(1)의 측 모서리로부터 이격한 위치에 배치하고, 또한 이 측면(1a)을 전극 부재(22a, 23a)마다 수지막(4)으로 피복함으로써, 전극 부재(22a, 23a)가 산화의 시작이 되기 쉬운 도전성 중합체(1)와 수지막(4)의 경계로부터 이격하고, 모두가 수지막(4)에 덮어져 버리기 때문에 공기에 노출되는 일이 없다. 이에 따라, 전극 부재(22a, 23a)의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 서로 다르게 조합된 전극 부재(22a, 23a)의 주위에는 도전성 중합체(1)와 수지막(4)이 겹쳐 수분의 진입을 저지하는 내식 영역이 형성되기 때문에, 이에 따라서도 전극 부재(22a, 23a)의 산화를 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같은 구조의 중합체 PTC 서미스터에 있어서는, 도전성 중합체(1)에 대한 전극(22, 23)의 부착이나 전극 부재(22a, 23a)를 피복하는 수지막(4)의 형성 등의 작업이 행하기 쉬워져, 중합체 PCT 서미스터를 제조하는 데 있어서 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기한 각 실시 형태에 있어서는 중합체 PTC 서미스터를, 과열을 발생시킨 회로 기판의 보호를 목적으로 하는 온도 검지 소자로서 사용한 예에 대해 설명하였지만, 본 발명에 관한 중합체 PTC 서미스터는 전극(2, 3)간에 통전되는 전류의 크기를 트리거로 하는 스위치로서 기능시키는 것도 가능하다. 이 경우의 용도로서는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지, 니켈 수소 2차 전지, 니카드 2차 전지 등의 2차 전지에 대해, 과충전의 방지를 목적으로 하는 과전류 보호 소자로서 이용된다.
본 발명에 관한 중합체 PTC 서미스터에 따르면, 전극을 도전성 중합체 중 어느 측면에 따라서 상기 측면의 모서리로부터 이격한 위치에 배치하고, 전극을 둘러싸도록 하여 측면을 피복하는 수지막을 형성함으로써, 전극이 산화의 시작이 되기 쉬운 도전성 중합체와 수지막과의 경계로부터 이격하는 동시에 도전성 중합체 상으로 수지막에 덮여져 버려 도전성 중합체와 전극간에 수분이 진입하지 않게 되어 전극의 산화가 방지되기 때문에, 이를 원인으로 하는 중합체 PTC 서미스터의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 전극의 주위에는 도전성 중합체와 수지막이 겹쳐 수분의 진입을 저지하는 내식 영역이 형성되기 때문에, 이에 따라서도 전극의 산화가 방지되어 중합체 PTC 서미스터의 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 중합체 PTC 서미스터에 따르면, 도전성 중합체를 판형으로 형성하고, 상기 도전성 중합체를 2개의 측면으로 양분하여 전극을 하나씩 배치하고, 전극을 둘러싸도록 하여 2개의 측면을 각각 피복하는 수지막을 형성함으로써, 도전성 중합체에 대한 전극의 부착이나 전극을 피복하는 수지막의 형성 등의 작업이 행하기 쉬워지기 때문에, 중합체 PCT 서미스터를 제조하는 데 있어서 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 중합체 PTC 서미스터에 따르면, 전극을 도전성 중합체 혹은 측면에 2개 이격하여 배치하고, 2개의 전극을 둘러싸도록 하여 측면을 피복하는 수지막을 형성함으로써, 도전성 중합체에 대한 전극의 부착이나 전극을 피복하는 수지막의 형성 등의 작업이 행하기 쉬워져, 중합체 PCT 서미스터를 제조하는 데 있어서 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 온도 센서에 따르면, 본 발명의 중합체 PTC 서미스터를 온도 검지 소자로서 이용함으로써 명확한 온도 검지가 가능하다. 또한, 예를 들어 각종 전기 기기의 회로 기판 상에 상기 회로 기판이 정상적으로 동작할 수 있는 상한 온도를 감안하여 도전성 중합체의 열팽창 온도를 설정한 중합체 PCT 서미스터를 설치함으로써, 기판이 매우 발열한 경우에 회로가 차단되기 때문에 전기 기기의 보전을 도모할 수 있다.

Claims (4)

  1. PTC 특성을 가지며, 두 측면과 두 단부를 구비한 판으로 형성된 도전성 중합체와,
    상기 도전성 중합체에 접합된 제1 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 판의 제1 측면을 따라 배치되고, 상기 제1 측면의 모서리로부터 이격되며, 상기 판의 제1 단부를 둘러싸며, 상기 판의 제2 측면상에 배치되며,
    수지막은 상기 제1 전극을 둘러싸기 위해 상기 제1 측면을 피복하는, 중합체 PTC 서미스터.
  2. 삭제
  3. PTC 특성을 가지며, 두 측면과 두 단부를 구비한 판으로 형성된 도전성 중합체와,
    상기 판의 제1 측면상에 상기 도전성 중합체와 접합된 제1 및 제2 전극과,
    상기 제1 및 제2 전극을 둘러싸기 위해 상기 제1 측면을 피복하는 수지막을 포함하며,
    각각의 상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 측면의 모서리로부터 이격되며,
    상기 제1 전극은 상기 판의 제1 단부를 둘러싸고 상기 판의 제2 측면상에 배치되며,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극으로부터 이격되며, 상기 판의 제2 단부를 둘러싸고, 상기 판의 제2 측면상에 배치되는, 중합체 PTC 서미스터.
  4. 삭제
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