KR102623406B1 - 저저항 ntc 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저저항이고 B정수(온도계수)가 작은 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학식 (100-x) 스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리(Pb free Glass) 로 표시되는 식 중, x는 0 내지 60 중량%이고, y는 0 내지 30중량%인 것, 그리고 a는 0 내지 0.5 mol 이고, b도 0 내지 0.5 mol인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물과 이의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 저저항이고 B정수(온도계수)가 작은 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, NTC 서미스터 후막을 제조함에 있어서, 소결온도가 낮은 구리-망간계 스핀넬 화합물에 저저항을 위해 산화루테늄을 적정량 혼합하고, 850℃ 정도에서 치밀화를 위해 무연유리을 더 첨가함으로써 낮은 저항 및 B정수(온도계수)를 갖는 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 다양한 특성의 저항 및 B정수(온도계수)를 갖는 NTC 서미스터 후막을 용이하게 구현하였다는 점에 특징이 있다.
서미스터는 저항의 온도 계수가 큰, 열에 민감한 저항기이다. 이러한 서미스터에는 2가지 종류가 있다. 한 가지는 온도가 증가함에 따라 저항에 있어서 양의 변화를 나타내는것(정온도계수, PTC)이고, 다른 하나는 온도가 증가함에 따라 저항에 있어서 음의 변화를 나타내는 것(부온도계수, NTC)이다. NTC 서미스터는 통상적으로 소결된 반도체 재료로 이루어지며, 실온에서 10 내지 1,000,000 Ω의 저항값을 갖는 소자를 제조하는데 사용할 수 있으며, 이들 서미스터는 열 감지기 또는 온도 보상 소자로서 광범위하게 사용한다.
또한, 서미스터는 전자 기기의 고밀도화 및 고집적화에 따라 후막화 또는 박막화하여 제조함으로서 소형화하고 있으며, 혼성 미세회로(hybrid microcircuits) 등에 응용이 확대되고 있다.
한편, 부온도계수(NTC) 서미스터로는 스핀넬 결정상의 NiMn2O4계 재료가 일반적으로 사용되고 있으며, 대한민국공개특허 제2010-0113321호(2009년04월13일)에서는 NiMn2O4계 재료로 제조된 고밀도 및 나노결정립을 가지는 스핀넬계 부온도계수(NTC) 서미스터 후막을 진공분말분사법에 의해 제조하였으며, 대한민국등록특허 제1260048호(2013년04월25일)에서는 저항값을 낮추기 위해 NiMn2O4계 스핀넬 재료에 전도성 LaNiO3계 페로브스카이트 분말 입자를 분산시켜 부온도계수(NTC) 서미스터 후막의 제조방법을 개시하고 있으나, 제조방법이 난해하고 저저항 후막의 제조가 어려운 문제가 있다.
이미 알려진 바와 같이 산화루테늄(RuO2) 또는 루테늄산칼슘(CaRuO4), 루테늄산비스무스(Bi2Ru2O7)등의 루테늄 화합물과 유리성분의 비를 조절함으로써 넓은 범위의 저항변화를 갖는 후막 저항체(thick film resistor)를 제조하고 있다. 또한, 대한민국공개특허 제1994-702640호(1994년08월20일)에서는 (1) 백금족 금속 산화물 1종 이상과 (2) Co2RuO4로 이루어진 도전체 상에 유리질 결합제를 혼합한 부온도계수(NTC) 서미스터 후막의 제조방법을 개시함으로써 저저항 후막을 구현하였으나 B정수(온도계수)의 변화가 제한적인 문제가 있다.
따라서, 저저항이고 B정수(온도계수)의 변화가 가능하며, 제조가 용이한 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물과 제조방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 저저항이고 B정수(온도계수)가 작은 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, NTC 서미스터 후막을 제조함에 있어서, 소결온도가 낮은 구리-망간계 스핀넬 화합물에 저저항을 위해 산화루테늄을 적정량 혼합하고, 850℃ 정도에서 치밀화를 위해 무연유리을 더 첨가함으로써 낮은 저항 및 B정수(온도계수)를 갖는 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 다양한 특성의 저항 및 B정수(온도계수)를 갖는 NTC 서미스터 후막을 용이하게 구현하였다는 점에 특징이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
구리-망간계 스핀넬화합물과 루테늄화합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물을 제공한다.
상기 루테늄화합물은 낮은 저항을 갖는 산화루테늄인 것이 바람직하다.
상기 구리-망간계 스핀넬화합물은 Cu1+aZnbMn2-aO4이며, 상기 루테늄화합물은 산화루테늄이고, 화학식 (100-x)스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리(Pb free Glass)로 표시되는 식 중, x는 0 내지 60 중량%이고, y는 0 내지 30중량%, a 및 b는 0 내지 0.5 mol인 것이 바람직하다.
상기 무연유리는 납을 포함하지 않으며 유리전이온도가 700℃이하인 유리분말인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 화학식 (100-x)스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리(Pb free Glass)를 x는 0 내지 60 중량%이고, y는 0 내지 30중량%, a 및 b는 0 내지 0.5 mol이 되도록 혼합하여 혼합분말을 제조하는 단계; 상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 이용하여 제조한 유기바인더를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합분말, 상기 레진, 상기 용매의 균일한 혼합 및 혼합분말의 균일한 분산을 위해 3-roll mill을 이용하여 후막 NTC 페이스트를 제조한 후, 스크린 인쇄하여 건조시키고 열처리하여 저저항 NTC 서미스터 후막을 제조하는 방법을 제공한다.
상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 이용하여 제조한 유기바인더를 혼합하는 단계;는 상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 중량비 기준으로 10: 90 ~ 20 : 80으로 하여 제조한 유기바인더를, 60 : 40 ~ 50 : 50 wt%가 되도록 혼합하는 단계;인 것이 바람직하다.
상기 건조 및 열처리는 100~200℃에서 건조시키고 750℃~950에서 20~40분간 열처리하는 것이 바람직하다.
본 발명은 저저항이고 B정수(온도계수)가 작은 NTC 서미스터 후막을 제조함에 있어서, 일반적인 인쇄방법에 의해 후막을 형성한 후 850℃ 정도에서 열처리하여 치밀화를 이룰 수 있는 조성물과 이의 제조방법을 제공함으로써 전자부품의 소형화, 혼성화 및 고밀도화가 가능하므로 관련 전자부품의 시장확대가 기대된다.
도 1은 본 발명에 의한 산화루테늄(RuO2) 함량에 대한 NTC 서미스터 후막의 면저항과 B정수 변화이다.
NTC 서미스터 후막은 진공분말분사법이나 플라즈마용사법등 특정한 장치를 이용하거나 루테늄화합물을 유리와 혼합하여 제조하고 있으며, 저항과 B정수(온도계수)의 변화가 제한적이다.
한편, 소결온도가 낮은 구리-망간계 스핀넬 화합물에 저저항을 위해 루테늄화합물, 바람직하게는 낮은 저항값을 갖는 산화루테늄을 적정량 혼합하여 낮은 저항 및 B정수(온도계수)를 구현하고, 치밀화를 위해 무연유리를 더 첨가하여 인쇄용 NTC 서미스터 후막 조성물을 제조함으로써 적정성을 확인하기 위하여 개발을 진행하였다. 무연유리는 환경을 고려하여 납이 포함되지 않은 것으로 채택하였다.
본 발명은 저저항이고 B정수(온도계수)가 작은 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학식 (100-x)스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리(Pb free Glass)로 표시되는 식 중, x는 0 내지 60 중량%이고, y는 0 내지 30중량%인 것, 그리고 a는 0 내지 0.5 mol이고, b도 0 내지 0.5mol인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물과 이의 제조방법을 제공한다.
여기서, 산화루테늄이 60중량%를 초과하면 PTC 특성으로 전환되어 바람직하지 않고, 스핀넬화합물이 적어 스핀넬화합물에 의한 B정수 값의 변환율에 제한이 발생되는 문제점도 동시에 존재한다. 그러므로, 이 값을 초과하지 않는 것이 좋다.
또한, Zn값도 지나치게 많아지면 저항이 매우 높이 오르게 되며, 따라서 서미스터의 성능 저하가 초래되므로 0.5몰까지만 첨가하는 것이 바람직하다. 특히 구리-망간 스핀넬화합물이 갖는 고유의 기능이 크게 희석되는 결과가 초래된다.
이와 같은 본 발명의 조성물은 다음과 같은 일반적인 세라믹 제조방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
상기 스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) 분말을 제조하기 위하여 시약급의 MnCO3(99%, Daejung Chem. Co., Korea), CuO(99%, Yakuri, Chem. Co., Japan) 및 ZnO(99.9%, Kojundo Chem. Co., Japan)을 사용하였다. 상기 MnCO3, CuO 및 NiO을 [표 1]의 조성에 따라 칭량된 분말을 폴리에틸렌제 용기에 넣고, 직경 10 mm의 지르코니아 ball 과 에탄올을 사용하여 12시간 동안 ball milling하여 혼합하였다. 분쇄 및 혼합된 분말을 건조시킨 후, 750℃에서 5시간 동안 하소하여 구리-망간계 스핀넬상 분말을 합성하였다.
합성된 분말은 지름이 10mm인 원형의 금속몰드에서 유압프레스를 이용하여 100 MPa의 압력으로 성형한 다음, 전기로를 이용하여 1000℃에서 1시간동안 소결하였다. 소결체의 기본물성은 은(Ag) 페이스트를 양면에 인쇄한 후 650℃에서 30분 동안 열처리하여 평가하였다.
본 발명에 의한 후막 NTC 페이스트는 상기한 바와 같이 NTC 특성의 스핀넬 합성분말, 산화루테늄과 같은 전도성 입자와 접합 및 절연성 역할을 하는 무연유리 분말이 일정 비율로 유기 바인더에 분산된 것이다.
따라서, 합성분말은 산화루테늄과 무연유리 분말과 함께 하기 표 2에 나타낸 조성에 따라 칭량한 후, 폴리에틸렌제 용기에 넣고, 직경 10 mm의 지르코니아 ball 과 에탄올을 사용하여 12시간 동안 ball milling하여 혼합하였다. 분쇄 및 혼합된 분말을 건조시킨 다음, 유발을 사용하여 분쇄 후 325 mesh의 sieve를 이용하여 sieving하여 후막제조용 분말로 사용하였다. 여기서, 무연유리 분말(PSG Co., Korea)은 BaO - ZnO - Al2O3 - B2O3 - SiO2계 유리로 Tg가 690℃이고, 밀도가 3.3 g/cm2이며, 평균입경이 2㎛이다.
또한, 혼합된 분말을 유기바인더와 60:40 wt%가 되도록 분산하였으며, 여기서, 혼합된 분말과 유기바인더는 60:40~50:50wt%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 유기바인더는 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 중량비 기준으로 10:90으로 하여 제조하였으며, 무기물(합성분말, RuO2분말과 유리분말)과 균일분산을 위해 3-roll mill을 이용하여 후막 NTC 페이스트를 제조하였다. 여기서 상기 중량비는 10:90~20:80의 범위로 하는 것이 바람직하다.
제조된 후막 NTC 페이스트를 사용하여 후막을 형성하기 전에 알루미나 기판위에 먼저 스크린 프린팅으로 상용 Ag-Pd 페이스트를 인쇄 후 50℃/min으로 승온하여 850℃에서 30분간 소결하여 전극을 형성하였다. 이렇게 얻어진 전극패턴위에 패턴을 가로와 세로가 1 in ×1 in, 즉, 가로와 세로 길이비가 1이 되도록 하여 스크린 프린팅으로 인쇄하였다. 이 때, 사용된 스크린의 재질은 325 메쉬의 스테인리스 스틸이며, 유체막의 두께는 10㎛이다. NTC 후막을 인쇄 후 150℃에서 10분간 유지하여 건조하였고, 수평식 급속 승온로를 이용하여 50℃/min의 승온속도로 850℃에서 30 분간 소결 후 로냉을 거쳐 최종 후막 NTC를 형성하였다.
소결된 후막 NTC 서미스터의 저항은 멀티미터(3457A,Hewlett Packard, USA)를 이용하여 비저항과 면저항을 측정 하였다. 또한, NTC 후막의 B정수는 항온기를 이용하여 하기 아래 식에 의해 계산된다.
상기 식에서, R25 및 R85는 각각 25℃, 85℃에서 측정된 전기저항이며, T25와 T85는 25℃, 85℃의 절대온도를 의미한다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) 분말을 제조하기 위하여 시약급의 MnCO3(99%, Daejung Chem. Co., Korea), CuO(99%, Yakuri, Chem. Co., Japan) 및 ZnO(99.9%, Kojundo Chem. Co., Japan)을 사용하였다. 상기 MnCO3, CuO 및 NiO을 [표 1]의 조성에 따라 칭량된 분말을 폴리에틸렌제 용기에 넣고, 직경 10 mm의 지르코니아 ball 과 에탄올을 사용하여 12시간 동안 ball milling하여 혼합하였다. 분쇄 및 혼합된 분말을 건조시킨 후, 750 ℃에서 5시간 동안 하소하여 구리-망간계 스핀넬상 분말을 합성하였다.
합성된 분말은 지름이 10mm인 원형의 금속몰드에서 유압프레스를 이용하여 100 MPa의 압력으로 성형한 다음, 전기로를 이용하여 1000℃에서 1시간동안 소결하였다. 소결체의 기본물성은 은(Ag) 페이스트를 양면에 인쇄한 후 650℃에서 30분 동안 열처리하여 평가하였다.
소결한 구리-망간계 스핀넬 화합물의 전기적 특성은 하기 표 1에서 보는 바와 같다.
| 표기 | 조성(wt%) | 소결온도(℃) | 비저항(ohm.mm) | B정수 (K) |
| CEM | Cu1.5Mn1.5O4 | 1000 | 37.1 | 1350 |
| CCM | CuMn2O4 | 1000 | 178.8 | 2187 |
| CZM | Cu0.5Zn0.5Mn2O4 | 1000 | 1376.8 | 2462 |
일반적으로 NTC 서미스터 재료로는 니켈-망간계 스핀넬 화합물이 사용되고 있는데 소결온도가 높고 비저항이 높아 본 발명에서는 구리-망간계 스핀넬 화합물이 적합할 것으로 판단되어 기본실험을 진행한 결과 표 1에 나타낸 바와 같이 1000℃에서 수축율 20% 정도의 충분한 소결이 이루어 졌으며, 비저항 값도 매우 낮음을 알 수 있었다. 또한 구리량이 많아지면 비저항과 B정수가 낮아지고, 망간 또는 아연으로 치환하면 비저항과 B정수가 높아짐을 알 수 있으며,이러한 결과는 NTC 서미스터 후막의 특성을 제어하는데 매우 유용한 결과이다. 즉, 구리와 아연의 상대적인 양을 조절함으로써 B정수의 변화를 크게할 수 있고, 이는 종래 기술 대비 핵심적인 차별점이 된다.
본 발명에 의한 후막 NTC 페이스트는 상기한 바와 같이 NTC 특성의 스핀넬 합성분말, 산화루테늄과 같은 전도성 입자와 접합 및 절연성 역할을 하는 무연유리 분말이 일정 비율로 유기 바인더에 분산된 것이다.
따라서, 합성분말은 산화루테늄과 무연유리 분말과 함께 하기 표 2에 나타낸 조성에 따라 칭량한 후, 폴리에틸렌제 용기에 넣고, 직경 10 mm의 지르코니아 ball 과 에탄올을 사용하여 12시간 동안 ball milling하여 혼합하였다. 분쇄 및 혼합된 분말을 건조시킨 다음, 유발을 사용하여 분쇄 후 325 mesh의 sieve를 이용하여 sieving하여 후막제조용 분말로 사용하였다. 여기서, 무연유리 분말(PSG Co., Korea)은 BaO - ZnO - Al2O3 - B2O3 - SiO2계 유리로 Tg가 690℃이고, 밀도가 3.3 g/cm2이며, 평균입경이 2㎛이다.
또한, 혼합된 분말을 유기바인더와 60:40 중량비가 되도록 분산하였으며, 유기바인더는 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 중량비 10:90로 하여 제조하였으며, 무기물(합성분말, RuO2분말과 유리분말)과 균일분산을 위해 3-roll mill을 이용하여 후막 NTC 페이스트를 제조하였다.
제조된 후막 NTC 페이스트를 사용하여 후막을 형성하기 전에 알루미나 기판위에 먼저 스크린 프린팅으로 상용 Ag-Pd 페이스트를 인쇄 후 50℃/min으로 승온하여 850℃에서 30분간 소결하여 전극을 형성하였다. 이렇게 얻어진 전극패턴 위에 패턴을 가로와 세로가 1 in ×1 in, 즉, 가로와 세로 길이비가 1이 되도록 하여 스크린 프린팅으로 인쇄하였다. 이 때, 사용된 스크린의 재질은 325 메쉬의 스테인리스 스틸이며, 유체막의 두께는 10㎛이다. NTC 후막을 인쇄 후 150℃에서 10분간 유지하여 건조하였고, 수평식 급속 승온로를 이용하여 50℃/min의 승온속도로 850℃에서 30 분간 소결 후 로냉을 거쳐 최종 후막 NTC를 형성하였다. 여기서 건조온도는 100~200℃의 범위에서 가능하다.
소결된 후막 NTC 서미스터의 저항은 멀티미터(3457A,Hewlett Packard, USA)를 이용하여 면저항을 측정 하였다. 또한, NTC 후막의 B정수는 항온기를 이용하여 25℃, 85℃에서 측정된 전기저항으로부터 계산하였다.
<비교예>
본 발명에서 산화루테늄의 변화에 따른 효과를 알아보기 위해 하기 표 2에서 나타낸 바와 같이 산화루테늄을 첨가하지 않은 조성에 대해 상기에서 서술한 동일한 방법으로 900℃에서 30 분간 소결시켜 시편을 제조하여 특성을 평가하였다.
| 번호 | 조성 (wt%) | 무연유리(wt%) | 면저항(ohm/in2) | B정수(K) | |||
| CEM | CCM | CZM | RuO2 | ||||
| 비교예 | 0 | 100 | 0 | 0 | 5 | 1,380,000 | 2695 |
| 실시예1 | 0 | 90 | 0 | 10 | 10 | 245,400 | 2417 |
| 실시예2 | 0 | 82 | 0 | 18 | 20 | 17,400 | 1574 |
| 실시예3 | 0 | 75 | 0 | 25 | 20 | 1750 | 1376 |
| 실시예4 | 0 | 70 | 0 | 30 | 20 | 485 | 1225 |
| 실시예5 | 0 | 65 | 0 | 35 | 20 | 88 | 345 |
| 실시예6 | 0 | 65 | 0 | 35 | 25 | 427 | 1103 |
| 실시예7 | 0 | 65 | 0 | 35 | 30 | 2416 | 1462 |
| 실시예8 | 0 | 60 | 0 | 40 | 20 | 52 | 97 |
| 실시예9 | 0 | 50 | 0 | 50 | 20 | 25 | 9 |
| 실시예10 | 0 | 40 | 0 | 60 | 20 | 15 | 6 |
| 실시예11 | 75 | 0 | 0 | 25 | 20 | 598 | 1429 |
| 실시예12 | 70 | 0 | 0 | 30 | 20 | 233 | 904 |
| 실시예13 | 0 | 0 | 77.5 | 22.5 | 20 | 113,700 | 1948 |
| 실시예14 | 0 | 0 | 70 | 30 | 20 | 8606 | 1858 |
| 실시예15 | 0 | 0 | 70 | 30 | 15 | 982 | 1324 |
| 실시예16 | 0 | 0 | 70 | 30 | 10 | 244 | 259 |
| 실시예17 | 35 | 35 | 0 | 30 | 20 | 302 | 1036 |
| 실시예18 | 35 | 0 | 35 | 30 | 20 | 478 | 1158 |
| 실시예19 | 0 | 35 | 35 | 30 | 20 | 866 | 1427 |
구리-망간계 스핀넬 화합물을 산화루테늄과 무연유리 분말과 함께 조성을 변화하며 제조한 후막 NTC 서미스터의 면저항과 B정수의 변화는 표 2에서 보는 바와 같다. 표 2에서 구리-망간계 스핀넬 화합물과 산화루테늄의 량을 100wt%로 하고 추가로 무연유리 분말을 첨가한 조성물로 기본실험 결과와 마찬가지로 산화루테늄의 함량이 증가하면 면저항과 B정수가 낮아짐을 알 수 있다. 이러한 결과는 도 1에서 나타낸 바와 같이 무연유리 분말을 20wt%로 고정하고 산화루테늄(RuO2) 함량에 대한 NTC 서미스터 후막의 면저항과 B정수 변화를 보면 더욱 분명히 알 수 있으며, 면저항의 경우 완만하게 감소하는 반면, B정수는 산화루테늄(RuO2) 함량이 30wt% 내지 40wt% 사이에서 급격히 변화됨을 볼 수 있다.
이러한 결과들로부터 도전성인 산화루테늄(RuO2)이 후막 NTC 서미스터 조성물에서 면저항과 B정수 변화에 매우 중요한 성분이며, 산화루테늄(RuO2) 함량이 30wt% 정도까지는 스핀넬 화합물이 특성의 주된 역할을 하고, 40wt% 이상에서는 산화루테늄(RuO2)이 주된 역할에 기여한 것으로 판단할 수 있다. 또한 산화루테늄(RuO2) 함량이 60wt%를 초과하게 되면 저항이 온도에 따라 증가하는 PTC 특성으로 전환될 가능성이 존재할 수 있다.
한편, 결합제 역할을 하는 무연 유리의 경우, 함량이 증가하면 면저항과 B정수가 약간 증가하지만 후막의 치밀화와 안정화를 위하여 적정량의 첨가가 바람직하며, 본 발명의 경우 10wt% 내지 30wt% 사이가 적당함을 알 수 있다.
본 발명을 통하여 저저항이고 B정수가 작은 NTC 서미스터 후막을 제조함에 있어서, NTC 특성의 스핀넬 합성분말, 산화루테늄과 같은 전도성 입자와 접합 및 절연성 역할을 하는 무연유리 분말이 일정 비율로 유기 바인더에 분산시킨 페이스트를 제조하여 일반적인 인쇄방법에 의해 형성한 후 850℃ 정도에서 열처리하여 치밀화를 이룰 수 있는 조성물과 이의 제조방법을 제공함으로써, 전자부품의 소형화, 혼성화 및 고밀도화가 가능할 것으로 판단된다. 여기서 750~950℃의 범위로 열처리하는 것이 가능하며, 따라서 위 850℃로 한정되는 것은 아니다. 아울러 열처리시간도 20~40분 범위에서 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 특허청구범위는 본 실시예에 의해서 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨은 자명하다고 할 것이다.
Claims (7)
- 구리-망간계 스핀넬화합물과 루테늄화합물을 포함하여 구성되며,
상기 구리-망간계 스핀넬화합물은 Cu1+aZnbMn2-aO4이고,
상기 루테늄화합물은 산화루테늄이며,
화학식 (100-x)스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리로 표시되고, 여기서 x는 0 초과 60 중량% 이하이며, y는 0 초과 30중량% 이하이고, a 및 b는 0 초과 0.5 mol 이하인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 루테늄화합물은 낮은 저항을 갖는 산화루테늄인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 무연유리는 납을 포함하지 않으면서 유리전이온도가 700℃이하인 유리분말인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막 제조용 조성물. - 화학식 (100-x)스핀넬화합물(Cu1+aZnbMn2-aO4) + x산화루테늄(RuO2) + y무연유리를 x는 0 초과 60 중량% 이하이고, y는 0 초과 30중량% 이하이며, a 및 b는 0 초과 0.5 mol 이하가 되도록 혼합하여 혼합분말을 제조하는 단계;
상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 이용하여 제조한 유기바인더를 혼합하는 단계; 및
상기 혼합분말, 상기 레진, 상기 용매의 균일한 혼합 및 혼합분말의 균일한 분산을 위해 3-roll mill을 이용하여 후막 NTC 페이스트를 제조한 후, 스크린 인쇄하여 건조시키고 열처리하여 저저항 NTC 서미스터 후막을 제조하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 이용하여 제조한 유기바인더를 혼합하는 단계;는
상기 혼합분말과, 에틸셀룰로오즈(ethylcellulose) 레진과 용매인 터피네올(dehydro terpineol)을 중량비 기준으로 10: 90 ~ 20 : 80으로 하여 제조한 유기바인더를, 60 : 40 ~ 50 : 50 wt%가 되도록 혼합하는 단계;인 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막을 제조하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 건조 및 열처리는 100~200℃에서 건조시키고 750℃~950에서 20~40분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 저저항 NTC 서미스터 후막을 제조하는 방법.
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