KR20020010347A

KR20020010347A - 복합기능을 갖는 ｎｔｃ 서미스터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020010347A
Application number: KR1020000044025A
Authority: KR
Inventors: 윤중락; 정태석; 허원도
Original assignee: 문창호; 삼화전자공업 주식회사
Priority date: 2000-07-29
Filing date: 2000-07-29
Publication date: 2002-02-04
Also published as: KR100366334B1

Abstract

본 발명은 복합기능을 갖는 NTC 서미스터에 관련 된 것으로 기판에 실장을 간단히 하고, 실장면적을 줄일 수 있도록 함과 아울러 품질이 향상된 다기능 NTC 서미스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명은 유전체재료와 NTC 서미스터재료를 각각 이용하여 그린시트(1a),(1b),(1c),(1d),(3a),(3b),(3c),(3d)를 구성하고, 상기 유전체재료와 NTC서미스터재료로 이루어지는 그린시트에 소정의 형상 및 구조로 상기 내부전극(2a),(2b),(4a),(4b)을 인쇄한 후 같은 재료의 그린시트 끼리 적층되도록 하고, 그린시트의 양 단부에 외부단자(5)가 동시에 접촉되도록 구성한다.

Description

복합기능을 갖는 ＮＴＣ 서미스터 및 그 제조방법{Thermistor with multi function and the manufacturing method}

본 발명은 주파수 발진기 또는 시정수를 채용한 전자회로에서 온도변화에 따른 전기적 특성을 컨트롤하는 적층형 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터에 관련된 것으로서, 더 구체적으로는 NTC 서미스터와 캐패시턴스 또는, NTC 서미스터와 저항을 일체로 구성하되 안정화된 특성을 얻을 수 있고, 소형화할 수 있는 복합형의 NTC 서미스터를 제공하는 것에 관련된 것이다.

종래에는 NTC 서미스터와 캐패시턴스 또는 NTC 서미스터와 저항을 각각 별도로 구성하여 전자기판에 실장하는 형태로 이루어져 있으나 전자기판의 소형화 추세에 맞추어 전자부품의 실장면적을 줄이고자 하는 노력이 활발하다.

이러한 추세에 따라 본 발명은 NTC 서미스터에 캐패시턴스 소자의 기능을 추가하거나 저항소자의 기능을 추가하여 복합기능을 갖는 NTC 서미스터의 기술을 제공한다.

또, 기존의 NTC 서미스터의 경우 캐패시터의 전기적 특성이 온도에 따라 변화함으로서 온도의 변화에 대한 시정수가 불안정한 문제점이 있었다.

본 발명은 NTC 서미스터에 다른 기능을 갖는 전자 소자를 일체로 구성함으로써, 전자부품의 실장을 간단히 하고, 전자기판의 실장면적을 줄일 수 있는 복합기능의 NTC 서미스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 NTC 서미스터의 안정된 시정수의 기능 즉, 온도변화에 따른 캐패시턴의 변화를 부성저항을 가지는 NTC 서미스터로 보상하도록 기능을 개선하는데 있다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명은 유전체재료와 NTC 서미스터재료를 이용하여 다수의 그린시트를 구성하고, 그 그린시트에 선택적으로 내부전극을 인쇄한 후 같은 재료의 그린시트 끼리 적층되도록 하고, 그 적층된 유전체재료와 NTC서미스터재료를 압착하여 구성한다.

상기 유전체재료의 적층부는 캐패시터부를 구성하는 부분이고, 상기 NTC 서미스터재료의 적층부는 NTC 서미스터를 구성하는 부분이 된다.

상기 캐패시터재료는 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계, SrTiO₃계, 글래스를 첨가하여 큐리점을 125℃ 이상이 되도록 하고, 상기 NTC 서미스터재료는 Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계, Mn,Ni,Co의 3성분계 또는 ZnO, Cr₂O₂등의 첨가제를 조성하여 구성한다. 이때 NTC 서미스터재료의 비저항은 3Ω∼100㏀이고, B정수는 2000∼5000이 되도록 한다.

상기 내부전극은 Ag, Ag-Pd, Pd 또는 Pt를 이용하여 구성한다.

본 발명은 또, NTC 서미스터재료가 적층되는 부분에는 내부전극의 개수와 내부전극의 적층 구조를 다양하게 변경시킴으로서 NTC 서미스터의 저항 및 B정수를 조절하여 온도변화에 따른 시정수 및 발진특성을 적절히 조정한다.

도 1은 본 발명의 그린시트를 적층하여 복합기능을 갖는 NTC 서미스터를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,

도 2는 본 발명의 NTC 서미스터의 단면구조를 나타내는 도면이고,

도 3, 도 4, 도 5는 본 발명의 NTC 서미스터의 다른예의 단면구조를 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

(1a),(1b),(1c),(1d),(3a),(3b),(3c),(3d) - 그린시트

(2a),(2b),(4a),(4b),(6a),(6b),(8a),(8b) - 내부전극

5 - 외부전극

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 내부전극을 형성한 그린시트를 다수 적층하고, 상기 그린시트의 양 단부에 적어도 상기 내부전극과 연결되는 외부전극을 형성하여 이루어지는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터에 있어서,

상기 그린시트는 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 구성되고, 상기 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 이루어지는 그린시트에 선택적으로 상기 내부전극을 인쇄한 후 같은 재료의 그린시트 끼리 적층되도록 하고, 그 적층된 유전체재료와 NTC서미스터재료를 압착하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 NTC 서미스터재료로 이루어진 그린시트에 인쇄되는 상기 내부전극은 그 면적 및 길이를 서로 다르게 구성할 수 있다.

한편, 상기 유전체재료는 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계,SrTiO₃계, 글래스를 첨가하여 큐리점을 125℃ 이상이 되도록 함으로서 캐패시터부를 형성하고, 상기 패라이트재료는 Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계, Mn,Ni,Co의 3성분계 또는 ZnO, Cr₂O₃등의 첨가제를 사용하여 조성하는 것을 특징으로 한다. 이때 각 재료는 분말 비표면적 및 입도분포를 각각 2∼6㎡/g, 0.3∼1.2㎛가 되도록 조절한다.

상기 내부전극은 Ag, Ag-Pd, Pd 또는 Pt를 이용하여 구성한다.

이하, 본 발명의 복합기능을 갖는 NTC 서미스터의 구조 및 작용 효과 등을 도 1내지 도 5를 참고하여 상세히 설명한다.

도 1과 같이 유전체재료인 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계,SrTiO₃계,글래스를 첨가하여 하나의 예로 그린시트 (1a),(1b),(1c),(1d)를 구성하고, 그린시트(1c)의 표면에는 좌측단부에서 내부로 연장되는 내부전극(2a)을 인쇄한다. 한편 그린시트(1d)의 표면에는 우측단부에서 내부로 연장되어 내부전극(2a)과 일부 중첩되는 내부전극(2b)을 구성한다. 상기 내부전극(2a),(2b) 사이에는 즉, 그린시트(1c)와 그린시트(1d) 사이에는 전극의 간격을 크게하기 위하여 내부전극이 인쇄되지 않은 그린시트를 다수 적층할 수 있다.

상기 그린시트(1c),(1d)에 형성되는 내부전극(2a),(2b)는 Pt 또는 Pd나 Ag, Ag-Pd등을 인쇄하여 형성한다.

또, 그린시트(1d)의 하부에는 NTC 서미스터재료인 Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계 또는 Mn,Ni,Co의 3성분계 및 ZnO, Cr₂O₃등의 첨가제로 이루어진 것을 이용하여 그린시트 (3a),(3b),(3c),(3d)를 구성하고, 그린시트(3c)의 표면에는 좌측단부에서 내부로 연장되는 내부전극(4a)을 인쇄한다. 한편 그린시트(3d)의 표면에는 우측단부에서 내부로 연장되어 내부전극(3a)과 일부 중첩되는 내부전극(4b)을 구성한다. 상기 내부전극(4a),(4b) 사이에는 즉, 그린시트(3c)와 그린시트(3d) 사이에는 그 내부전극의 간격을 크게하기 위하여 내부전극이 인쇄되지 않은 다수의 그린시트를 적층하여도 된다.

상기 내부전극(4a),(4b)은 내부전극(2a),(2b)와 마찬가지로 Pt 또는 Pd나 Ag, Ag-Pd등을 인쇄하여 형성한다.

이어서, 상기와 같이 적층된 그린시트(1a)∼(3d)를 압착하고, 양 단부를 절단한다.

상기 양 단부가 절단된 그린시트 압착구조물을 300℃∼400℃에서 탈지하고, 930℃∼1350℃의 온도에서 동시에 소결한다.

상기 소결된 그린시트의 적층물의 양 단부에는 외부전극(5)이 형성된다.

상기 외부전극(5)은 Ag전극층(5a), Ni도금층(5b), SnPb도금층(5c)의 적층 또는 Ag-Pt전극을 이용하여 형성한다.

상기와 같이 구성되는 NTC 서미스터는 도 2의 구조와 같이 유전체로 이루어진 그린시트(1a)(1b)(1c)(1d) 영역은 캐패시터 C를 구성하고, 상기 유전체재료 및 내부전극(2a)(2b)에 의하여 캐패시터 C는 0.01㎌∼47㎌의 용량범위를 갖도록 구성된다. 특히, 상기 유전체재료는 캐패시터의 최대점 온도(큐리점 온도)를 125℃ 이상이 되도록 하는 장점이 있고, 상기 큐리점 까지는 온도의 상승에 비례하여 캐패시터가 증가하는 것을 확인하였다.

또, NTC 서미스터재료로 이루어진 그린시트(3a)(3b)(3c)(3d) 영역은 NTC 서미스터의 영역으로서 저항 R의 범위는 3Ω∼100㏀이고, B정수는 2000∼5000의 범위를 갖도록 구성한다.

즉, 상기 캐패시터 영역과 NTC 서미스터의 영역은 도 2의 점선으로 표시된 부분을 기준으로 하여 상부 쪽은 캐패시터 영역이 되고, 하부 쪽은 NTC 서미스터 영역이 되도록 구성하고, 상기 캐패시터 영역과 NTC 서미스터 영역은 동시에 하나의 외부전극(5)과 접촉되도록 구성된다.

상기 도 2의 NTC 서미스터의 구조는 대향전극의 면적 즉, 내부전극 (4a)(4b)을 크게하여 저저항을 요구로 할 때 필요한 전극의 형태이고, 도 3의 구조와 같이 NTC 서미스터부의 내부전극을 처음부터 형성하지 않음으로 큰 저항값을 갖도록 구성할 수 있다.

또, 도 4의 구조와 같이 NTC 서미스터재료로 이루어진 NTC 서미스터 영역 내부에 내부전극(8a),(8b)를 서로 대향하도록 형성하고 그 하부에 동일한 패턴으로 내부전극(6a),(6b)를 형성하는 구조로 하여 전극의 면적으로 저항 값을 임으로 조정할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구조로는 도 5와 같이 캐패시터 영역은 본 발명의 다른 실시예의 구조와 동일하게 형성하고, 내부전극(7)은 NTC 서미스터를 구성하는 물질 즉, NTC 서미스터재료인 Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계 또는 Mn,Ni,Co의 3성분계로 이루어진 재료와 RuO₂재료를 혼합하여 구성한다. 상기 내부전극(7)은 저항 R로 작용하고 NTC 서미스터재료와 RuO₂재료의 비율 조절을 통하여 저항이 3Ω∼100㏀이고, B정수는 2000∼5000의 범위를 갖도록 조절한다.

상기와 같이 본 발명은 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계,SrTiO₃계,글래스를 첨가하여 구성되는 유전체재료와, Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계, Mn,Ni,Co의 3성분계 및 ZnO, Cr₂O₃등의 첨가제로 이루어진 NTC 서미스터재료로 된 각각의 그린시트를 동시에 적층하여 구성하고, 상기 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 각각 이루어지는 그린시트에 내부전극을 소정의 형상과 구조로 형성한 후 압착함으로서 우수한 캐패시터의 기능을 갖는 NTC 서미스터를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하여 제조되는 복합형 NTC 서미스터는 유전체재료와 NTC 서미스터재료를 각각 이용하여 그린시트를 구성하고, 상기 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 이루어지는 그린시트에 소정의 형상 및 구조로 상기 내부전극을 인쇄한 후 같은 재료의 그린시트 끼리 적층되도록 하고, 그린시트의 양 단부에 동시에 접촉되는 외부단자를 구성함으로서 캐패시터의 기능을 동시에 갖는 복합기능의 NTC 서미스터를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 저항과 캐패시터를 동시에 구성하는 복합기능의 NTC 서미스터는 기판에 실장을 간단히 하고, 기판의 실장면적을 줄일 수 있고, 온도 변화에 대한 시정수를 일정하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계,SrTiO₃계, 글래스를 첨가하여 유전체재료를 구성하고, Mn,Ni계 또는 Mn,Co계 로 이루어진 2성분계, Mn,Ni,Co의 3성분계로 된 NTC 서미스터재료를 이용함으로서 복합형 NTC 서미스터의 성능을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

또, NTC 서미스터의 복합기능으로는 저항(R)과 캐패시턴스(C)를 복합화 하였으며 특히 R의 경우 기존과 달리 NTC 서미스터재료를 이용함으로서 온도 변화에 대한 시정수를 일정하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

내부전극을 형성한 그린시트를 다수 적층하고, 상기 그린시트의 양 단부에 적어도 상기 내부전극과 연결되는 외부전극을 형성하여 이루어지는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터에 있어서,

상기 그린시트는 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 구성되고, 상기 유전체재료와 NTC 서미스터재료로 이루어지는 그린시트에 선택적으로 상기 내부전극을 인쇄한 후 같은 재료의 그린시트 끼리 적층되도록 하고, 그 적층된 유전체재료와 NTC 서미스터재료를 압착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제1항에 있어서, 상기 유전체재료는 BaTiO₃계에 CaZrO₃계, BaZrO₃계, NiSnO₃계, CeZrO₃계,SrTiO₃계, 글래스를 첨가하여 이루어지고, 상기 NTC 서미스터재료는 Mn,Ni계 또는 Mn,Co계로 루어진 2성분계, Mn,Ni,Co의 3성분계, ZnO, Cr₂O₃중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제2항에 있어서, NTC 서미스터재료로 이루어진 그린시트에 인쇄되는 상기 내부전극은 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제3항에 있어서, 상기 내부전극의 쌍은 복수개인 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제2항에 있어서, 상기 내부전극은 일정 간격을 두고 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제1항에 있어서, 상기 유전체재료는 큐리점이 125℃ 이상이고, 상기 NTC 서미스터재료는 비저항이 3Ω∼18㏀이내인 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제2항에 있어서, NTC 서미스터재료로 이루어진 그린시트에 인쇄되는 상기 내부전극은 일체로 형성되어 양 단부의 상기 외부전극과 접촉되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.
제7항에 있어서, 상기 내부전극은 상기 NTC 서미스터재료와 RuO₂재료를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 갖는 NTC 서미스터.