KR101038733B1 - 온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 대량생산이 가능하면서 외부 충격에 대한 저항성이 높은 온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것이다. 온도센서 어셈블리는 수지 소재의 보호층; 보호층 위에 형성된 한 쌍의 도전 단자; 한 쌍의 도전 단자 중 어느 하나의 도전 단자의 끝 부분에서 부착된 세라믹 소자; 세라믹 소자와 한 쌍의 도전 중 다른 하나의 도전 단자를 연결하는 와이어 본딩; 및 세라믹 소자 위에 보호층과 접착된 수지 소재의 절연층을 포함한다.

온도센서, 부특성 서미스터, 정특성 서미서터, 식각공정, 프레스

Description

온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법{Thermistor Assembly and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 대량생산이 가능하면서 외부 충격에 대한 저항성이 높은 온도센서 어셈블리 및 온도센서 어셈블리의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 온도센서는 온도가 올라가면 저항이 떨어지는 부특성 서미서터 Negative Temperature Coefficient Thermistor) 및 특정 온도(Curie Temperature)에서 급격하게 저항이 변하는 정특성 서미서터로 나눌 수 있고 그리고 추가로 특정한 온도에서 저항이 변하는 임계특성(Critical Temperature Resistor) 서미스터가 있다. -50 ~ 250 ℃의 온도 측정에 사용되는 부특성 서미서터는 망간옥사이드, 니켈옥사이드 또는 코발트옥사이드와 같은 산화물계금속으로부터 만들어질 수 있고 그리고 -50 ~ 150 ℃의 온도 측정에 사용되는 정특성 서미서터는 티탄산바륨계 옥사이드과 같은 금속산화물로부터 만들어질 수 있다.

온도센서는 에폭시 코팅 또는 유리 코팅이 되어 온도센서 어셈블리의 형태로 제조되어 복사기 또는 프린터와 같은 각종 사무기기, 조리기기, 공조기, 냉장고, 모터, 자기제거 장치, TV 또는 VTR과 같은 전자기기, 휴대용 단말기 또는 노트북 PC와 같은 장치에 사용될 수 있다.

온도센서 또는 온도센서 어셈블리와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2000-55442호 "박막 써미스터의 제조방법"이 있다. 상기 선행기술은 기판 위에 전극 패턴을 형성하고, 일정한 몰비로 혼합된 니켈과 망간을 기판과 전극 패턴에 스퍼터링을 하여 써미스터 박막을 형성하고 그리고 보호막을 형성하는 온도센서의 제조방법에 대하여 개시하고 있다.

온도센서 또는 온도센서 어셈블리와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2001-29618호 "온도센서, 온도센서의 제조방법 및 온도센서를 회로기판에 장착하는 방법"이 있다. 상기 선행기술은 평판 리드의 한 쌍의 상단부 사이에 온도검출 소자가 삽입하고 그리고 마주보는 평면 형태의 리드를 절단하여 회로 기판에 온도센서를 장착하는 방법에 대하여 개시하고 있다.

온도센서 또는 온도센서 어셈브릴와 관련된 또 다른 선행기술로 특허공개번호 제2002-70403호 "고신뢰성 에폭시 도포형 칩 NTC 서미스터 및 그 제조방법"이 있다. 상기 선행기술은 실리카 코팅부 및 에폭시 코팅부를 가진 외부 보호부를 가진 온도센서 어셈블리에 대하여 개시하고 있다.

도전 단자 또는 리드를 포함하는 온도센서 어셈블리는 제조공정이 간단하면서 이와 동시에 외부 충격에 대하여 충분한 저항성을 가질 필요가 있다. 공지된 또는 선행기술은 제조공정이 복잡하거나 또는 외부 충격에 대한 보호에 약하다는 단점을 가진다. 온도센서 어셈블리는 또한 온도 변화에 따른 저항의 빠른 변화가 요 구되지만 공지 또는 선행기술은 이와 같은 문제의 해결방법에 대하여 개시하고 있지 아니하다. 본 발명은 이와 같은 공지 및 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 응답성이 빠르면서 외부 충격에 대한 저항성을 가진 온도센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 공정에 의하여 대량으로 제조될 수 있는 빠른 응답성을 가진 온도센서 어셈블리의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 온도센서 어셈블리는 수지 소재의 보호층; 보호층 위에 형성된 한 쌍의 도전 단자; 한 쌍의 도전 단자 중 어느 하나의 도전 단자의 끝 부분에서 부착된 세라믹 소자; 세라믹 소자와 한 쌍의 도전 중 다른 하나의 도전 단자를 연결하는 와이어 본딩; 및 세라믹 소자 위에 보호층과 접착된 수지 소재의 절연층을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 세라믹 소자는 정특성 서미스터(PTC thermistor) 또는 부특성 서미스터(NTC thermistor)가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 온도센서 어셈블리의 제조방법은 수지 소재의 보호층을 형성하는 단계; 보호층 위에 다수 개의 도전 단자 쌍 패턴을 형성하는 단계; 각각의 도전 단자 쌍 중 어느 하나의 도전 단자의 한 쪽 끝 부분에 세라믹 소자를 부착하는 단계; 세라믹 소자를 각각의 도전 단자 쌍 중 다른 하나의 도전 단자와 와이어 본딩에 의하여 연결하는 단계; 및 세라믹 소자 위에 수지 수재의 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 수지 소재의 보호층 또는 수지 소재의 절연층은 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 테프론계 수지 및 실리콘계 수지로부터 선택된 어느 하나가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 도전 단자 쌍 패턴은 식각 공정에 의하여 형성된다.

본 발명에 따른 온도센서 어셈블리는 세라믹 소자가 하나의 도전 단자와 직접적으로 접촉하고 있어 온도 변화에 대한 반응이 빠르다는 이점을 가진다. 또한 세라믹 소자가 하나의 도전 단자에 부착되어 있으므로 외부의 충격에 대한 저항성이 높다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리는 식각 공정 또는 프레스 가공에 의하여 간단하게 제조될 수 있다는 이점을 가진다.

아래에서 본 발명은 도면에 첨부된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것이므로 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 온도센서 어셈블리의 제조를 위하여 먼저 폴리이미드, 폴리에스테르 또는 테프론과 같은 수지층으로 이루어지는 보호층(11) 위에 다수 개의 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)이 형성된다. 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)는 예를 들어 청동, 알루미늄, 구리, 백금 또는 은과 같은 도전성을 가진 소재로 형성될 수 있다. 도전 단자 쌍 패턴(12a,12b, 12c)을 형성하기 위하여 구리판, 알루미늄 판을 보호층(11) 위에 부착하고 그리고 도전 단자 쌍 패턴(12a,12b, 12c)은 식각공정을 적용하여 형성할 수 있다. 식각 공정은 예를 들어 습식식각, 건식식각, 플라즈마 식각, 사진 식각 또는 레이저 식각과 같이 이 분야에서 공지된 임의의 방법이 될 수 있다.

도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)은 서로 동일한 형상이 되거나 또는 도 1a에 도시된 것처럼 서로 다른 형상이 될 수 있다. 서로 다른 형상은 각각의 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)에서 하나의 도전 단자의 끝 부분이 다른 하나의 도전 단자의 끝 부분과 다른 형상을 가지는 것을 말한다. 각각의 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)에서 적어도 하나의 단자의 끝 부분은 아래에서 설명하는 것처럼 일정한 크기의 표면적을 가지도록 형성되어야 한다.

도 1b는 온도감시센서(13a, 13b, 13c)가 도전 단자 쌍 패턴(12a 12b, 12c)에 실장되는 과정을 도시한 것이다.

도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)이 형성되면, 온도감지센서(13a, 13b, 13c)가 각각의 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)에서 어느 하나의 도전 단자(121a, 121b, 121c)의 한 쪽 끝에 부착된다. 도 1b에 도시된 것처럼, 온도감지센서(13a, 13b, 13c)는 어느 하나의 도전 단자(121a, 121b, 121c)의 한쪽 끝에 도전성 페이스터와 같은 접착제에 의하여 부착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 온도감지센서(13a, 13b, 13c)는 어느 하나의 도전 단자(121a,121b, 121c)에만 부착이 된다. 이에 따라 각각의 도전 단자 쌍 패턴(12a,12b, 12c)에서 적어도 어느 하나의 도전 단자(121a, 121b, 121c)는 온도감지센서(13a, 13b, 13c)를 부착할 수 있을 정도의 표면적을 가지는 것이 유리하다.

온도감지센서(13a, 13b, 13c)는 부특성 서미스터(NTC thermistor), 정특성 서미서터(PTC thermistor) 또는 임계특성 서미스터(CTR) 서미스터와 같은 임의의 온도센서가 될 수 있다. 구체적으로 NiO, MgO 또는 MnO로 형성되는 세라믹 소자 형태가 부특성 서미스터 또는 BaTiO₃에 La₂O₃, Nb₂O₅ 또는 Y₂O₃가 첨가된 반도체 형태의 정특성 서미스터가 될 수있다. 본 명세서에서 이와 같은 형태의 정특성, 부특성 또는 임계특성 온도센서를 온도감지 세라믹 소자라고 한다. 온도감지센서(13a,13b,13c)가 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)에 부착되고 그리고 각각의 도전 단자 쌍(12a, 12b, 12c)의 다른 하나의 도전 단자(122a, 122b, 122c)에 전기적으로 연결이 되어야 한다.

도 1c는 각각의 온도감지센서(13a, 13b, 13c)가 서로 다른 2개의 도전 단자(121a, 121b, 121c, 122a, 122b, 122c)에 전기적으로 연결되는 과정을 도시한 것이다.

도 1c에 도시된 것처럼, 어느 하나의 도전 단자(121a, 121b, 121c)에 부착된 온도감지센서(13a, 13b, 13c)는 와이어 본딩(14a,14b, 14c)에 의하여 다른 하나의 도전 단자(122a, 122b, 122c)에 전기적으로 연결된다. 와이어 본딩(14a, 14b, 14c)은 예를 들어 납땜, 레이저 접합 또는 열저항 접합과 같이 이 분야에서 공지된 임 의의 형태가 될 수 있다. 두 개의 도전 단자(121a, 121b, 121c, 122a,122b, 122c)가 온도감지센서(13a, 13b, 13c)가 서로 연결되면 외부에 대한 보호막이 형성되어야 한다.

도 1d는 온도센서 어셈블리의 제조과정에서 절연층(15)을 형성하고 각각의 온도센서 어셈블리를 분리하여 완성하는 과정을 도시한 것이다.

도 1d를 참조하면, 절연층(15)은 예를 들어 폴리에틸렌계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에스테르 또는 테프론과 같은 수지 소재로 형성될 수 있다. 절연층(15)은 보호층(11)과 동일한 소재 또는 서로 다른 소재로 형성될 수 있고 예를 들어 아크릴 수지와 같은 접착제에 의하여 보호층(11)에 접착될 수 있다. 절연층(15)이 형성되면, 각각의 도전 단자 쌍 패턴(12a, 12b, 12c)은 절단선(L1, L2, L3)를 따라 절단되어 온도센서 어셈블리를 형성하게 된다.

위에서 설명을 한 것처럼 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리는 식각 공정에 의하여 제조될 수도 있지만 프레스를 형성하여 제조될 수도 있다.

도 1e는 온도감지센서(13a,13b,13c)를 형성하기 위한 프레스 원형(17)을 도시한 것이다. 프레스 원형(17)에 정특성 또는 부특성 서미스터를 형성하기 위한 분말입자를 고압프레스로 성형하여 하나의 도전 단자에 접합시킨다. 그리고 하나의 도전 단자에 접합된 온도감지센서(13a,13b,13c)를 다른 하나의 도전 단자에 위에서 설명한 것과 같은 와이어 본딩 방식으로 연결시킬 수 있다. 이후 보호층(11) 및 절절연층(15)을 형성하여 온도센서 어셈블리를 제조할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리는 식각 공정 또는 프레스 공정 과 같이 임의의 방법으로 제조될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리(20)의 평면도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 것처럼, 점선으로 표시된 보호층(21) 위에 제1 도전 단자(22a)와 제2 도전 단자(22b)로 이루어진 한 쌍의 도전 단자 쌍이 형성되고 제1 도전 단자(22a)의 한쪽 끝에 정특성 서미스터 또는 부특성 서미스터의 특성을 가진 세라믹 소자(23)가 도전성 페이스트와 같은 접착제에 의하여 결합된다. 도전성 페이스트는 예를 들어 사용온도범위가 상온에서부터 100℃ 미만이 되는 경우 에폭시 도전성 페이스트가 될 수 있고 그리고 그 이상의 고온이 되는 경우 내열성 있는 실리콘계 도전성 페이스트가 될 수 있다. 그리고 세라믹 소자(23)는 와이어 본딩(24)에 의하여 제2 도전 단자(22b)에 전기적으로 연결된다. 그리고 세라믹 소자(23)는 실선으로 표시된 절연층(25)에 의하여 보호된다.

보호층(21)과 절연층(25)은 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 테프론계, 에폭시 또는 실리콘계 수지가 될 수 있고 그리고 보호층(21)과 절연층(25)은 동일하거나 서로 다른 소재가 될 수 있다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 되었다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 제시된 실시 예에 대한 다양한 형태의 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 아니하고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 온도센서 어셈블리의 평면도를 도시한 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 수지 소재의 보호층을 형성하는 단계;

   상기 보호층 위의 일면에 도전성 소재의 판을 형성하는;

   상기 도전성 소재의 판을 식각하여 복수의 도전 단자 쌍 패턴을 형성하는 단계;

   상기 각각의 도전 단자 쌍 중 어느 하나의 도전 단자의 한 쪽 끝 부분에 온도감지센서 세라믹소자를 부착하는 단계;

   상기 온도감지센서 세라믹소자를 각각의 도전 단자 쌍 중 다른 하나의 도전 단자와 와이어 본딩에 의하여 연결하는 단계;

   세라믹 소자 위에 수지 수재의 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 온도감지센서 세라믹소자를 상기 도전 단자의 한 쪽 끝 부분에 부착하는 단계는 상기 온도감지센서 세라믹소자를 접착제에 의하여 상기 도전 단자의 한 쪽 끝 부분에 접착 부착하며,

   상기 수지 소재의 보호층 또는 수지 소재의 절연층은 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 테프론계 수지 및 실리콘계 수지로부터 선택된 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는

   온도센서 어셈블리의 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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