KR20020067389A

KR20020067389A - 압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터

Info

Publication number: KR20020067389A
Application number: KR1020010007924A
Authority: KR
Inventors: 한준구; 최수안; 김도윤; 고창모; 이안나; 이종환; 이종호
Original assignee: 엘지전선 주식회사
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-22

Abstract

본 발명은 정온도특성 서미스터에 관한 것으로, 상세하게는 미세거침이 없는 금속전극을 사용하여 높은 압력에서도 단락이 발생하지 않고 작동이 원활하도록 개선된 압력 하에서 작동하는 정온도 특성 서미스터에 관한 것이다.

종래의 정온도 특성 서미스터에 압력이 가해질 경우 전도성 복합체의 체적 변화에 방해가 되어 비저항이 증가하지 못하며 압력이 더욱 높아 지면 단락이 발생하는 위험을 제거하기 위해, 본 발명은 Ra=1.0 이하의 미세 거침이 없는 금속전극을 사용하여 온도뿐만아니라 압력하에서도 작동이 가능하도록 보완된 전극을 가지는 정온도 특성 서미스터이다.

본 발명은 정온도 특성을 가지는 서미스터를 구성하는 전도성 복합체를 고밀도 폴리에틸렌으로 만들며 충진제로는 카본블랙을 사용하며 함량은 질량비로 30~40%이고 과산화물 가교되었으며, 금속전극은 종래에는 미세거침이 있는 금속전극을 사용하였으나 본 발명은 미세거침이 없는 금속전극으로 니켈도금박이 미세거침 Ra=1.0 이하의 니켈도금박, 니켈압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막을 사용하여 압력이 가해졌을 때에도 전도성 복합체의 체적 변화가 유지 되어 비저항이 증가하여 단락의 위험이 차단되며 서미스터의 작동이 원활하다.

Description

압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터 {Positive Temperature Coefficient Thermistor with pressure-resistance electrodes}

본 발명은 정온도특성 서미스터에 관한 것으로, 특히 미세거침이 없는 금속전극을 사용하여 높은 압력에서도 단락이 발생하지 않고 작동이 원활하도록 개선된 압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터에 관한 것이다.

일반적으로 정온도(Positive Temperature Coefficient) 특성을 갖는 고분자 재료, 즉 전도성 중합체 조성물은 이미 오래 전부터 공지되었으며, 정온 전선, 과전류 차단용 전기장치, 열센서, 과전류 레귤레이터 및 저전력 보호회로, 배터리, 회로 보호 소자, 가열기 등에 적용되고 있다. 이러한 조성물은 중합체 성분을 포함하며 내부에 카본 블랙, 흑연, 초핑 섬유, 니켈입자 또는 금속과 같은 미립 전도성 충진제가 분산되어 있다.

이러한 조성물은 흔히 정온도 특성을 나타내는데, 정온도 특성은 상온의 낮은 온도에서는 저항이 낮아 전도성을 가지지만 온도 상승에 따라 비교적 좁은 온도 영역에서 전기 저항이 급증하는 성질을 말한다.

한편, 정온도 특성 서미스터는 온도에 따른 전도성 복합체의 체적 변화에 의해 비저항의 값이 증가하는 것을 이용한 것으로, 이러한 특성은 대부분 상압 상태에서 일어나며 서미스터에 압력이 가해질 경우 전도성 복합체의 체적 변화에 방해가 되어 비저항이 증가하지 못하게 되고 압력이 더욱 높아 지면 단락이 발생하는 문제점이 있다.

정온도 특성 서미스터에서 전도성 복합체와 금속전극의 접합은 3가지 방법이 사용되고 있다.

미국특허 5089801은 전도성 복합체와 금속전극 사이에 도전성 접착제를 이용한 접합 방법에 관한 것이며, 미국특허 5582770에는 금속전극과 접합력이 좋은 EAA나 EBA같은 코폴리머(copolymer)를 포함한 전도성 복합체와의 직접 접합에 관한 내용을 기술하고 있다.

미국특허 5874885, 4689475를 참조하면 물리적 접착력을 좋게 하기 위하여 전극표면을 인위적으로 전기 도금방법을 이용하여 만든 미세거침이 있는 금속전극을 이용한 물리적인 접합방법에 관한 것이다.

이상과 같이, 종래에는 물리적인 접합을 향상시키기 위한 방법만이 제시되었으며, 종래의 정온도 특성 서미스터는 온도에 따른 전도성 복합체의 체적 변화에 의해 비저항의 값이 증가하는 것을 이용한 것으로, 이러한 특성은 대부분 상압 상태에서 일어나며 서미스터에 압력이 가해질 경우 전도성 복합체의 체적 변화에 방해가 되어 비저항이 증가하지 못하게 되고 압력이 더욱 높아 지면 단락의 위험이 있는 문제점이 있다.

또한, 종래의 정온도 특성 서미스터는 물리적 접착력을 좋게 하기 위해 전극표면을 인위적으로 전기 도금하여 만든 미세거침이 있는 금속전극을 사용하여 10 kgf/㎠ 이상의 압력에는 작동이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 정온도 특성 서미스터에 압력이 가해질 경우 전도성 복합체의 체적 변화에 방해가 되어 비저항이 증가하지 못하며 압력이 더욱 높아 지면 단락이 발생하는 위험을 제거하기 위해, 본 발명은 Ra=1.0 이하의 미세 거침이 없는 금속전극을 사용하여 온도뿐만아니라 압력 하에서 작동이 가능하도록 보완된 전극을 가지는 정온도 특성 서미스터를 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 서미스터(thermistor)의 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

11 : 전도성 복합체,

12 : 미세거침이 없는 금속전극.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 압력하에서 작동 가능하도록 보완된 전극을 가지는 정온도 특성 서미스터에 있어서, 서미스터는 정온도 특성을 나타내는 전도성 복합체와 표면이 Ra=1.0 이하의 미세거침이 없는 금속전극을 포함한다.

또한, 본 발명의 전도성 복합체는 고밀도 폴리에틸렌으로 구성되며, 충진제로써 카본블랙의 함량은 질량비로 30~40%이며 과산화물 가교된 것을 특징으로 하며, 금속전극은 니켈 도금박, 니켈 압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 정온도 특성 서미스터는 도 1에 도시된 바와 같다.

정온도 특성 서미스터의 크기는 가로 10mm, 세로 10mm, 두께는 0.5mm 이며, 정온도 특성 서미스터를 구성하는 전도성 복합체(11)는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene : HDPE)과 카본블랙으로 구성되어 있고 과산화물 가교를 하였다. 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.95~0.965g/cm³, 용융지수는 3~6이며, 카본블랙은 전도성 복합체의 질량비로 30~40%를 차지하며, 과산화물 가교제는 0.2 wt%이다.

본 발명의 금속전극(12)은 니켈 도금박, 니켈 압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막으로 미세거침이 없는 금속으로 Ra=1.0 이하를 사용한다.

	HDPE용융지수	카본블랙 (wt%)	과산화물 가교제 (wt%)	상온에서 전도성 복합체의 전기적 비저항 (ohm cm)	미세거침 (Ra)	압력 (atm.)	인가전압 (Volt)	동작 상태
A	3	35	0.2	6	0.3	20	15	양호
B	3	25	0.2	15	1.4	20	15	단락
C	5	35	0.2	4	0.3	20	15	양호
D	5	25	0.2	11	1.4	20	15	단락
E	7	35	0.2	4	0.3	20	15	양호

표 1은 HDPE 용융지수와, 카본블랙, 과산화물 가교제, 상온에서 전도성 복합체(11)의 전기적 비저항, 미세거침, 압력, 인가전압에 따른 정온도 특성 서미스터의 동작 상태를 나타낸 것이다.

HDPE 용융지수는 3~7이며, 카본블랙(wt%)은 25~35이며, 과산화물 가교제(wt%)는 0.2이며, 상온에서 전도성 복합체(11)의 전기적 비저항(ohm cm)은 4~15이고, 미세거침 Ra는 0.3~1.4, 압력(atm.)은 20, 인가전압(Volt)은 15 볼트에서의 정온도 특성 서미스터의 동작상태는 미세거침 Ra=0.3인 미세거침이 없는 금속전극(12)일 경우 모두 양호한 동작상태를 보였으며, 미세거침 Ra=1.4인 미세거침이 있는 금속전극일 경우 모두 단락되는 동작을 보였다.

정온도 특성 서미스터의 금속전극(12)을 구성하는 니켈도금박이 미세거침 Ra=0.3인 미세거침이 없는 금속전극(12)일 경우, 압력이 20 atm. 일 때, 전도성 복합체(11)의 체적 변화가 유지 되어 비저항이 증가하여 단락의 위험이 없을뿐만아니라 금속전극(12)이 보완되어 작동이 가능하다.

상술한 바와 같이, 정온도 특성을 나타내는 서미스터는 전도성 복합체와 금속전극으로 이루어지며, 본 발명은 전도성 복합체를 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로만들며 충진제로는 카본블랙을 사용하고 함량은 질량비로 30~40%이고 과산화물 가교되었으며, 금속전극은 미세거침이 없는 니켈도금박이 미세거침 Ra=1.0 이하의 니켈도금박, 니켈압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막을 사용한다.

따라서 본 발명의 정온도 특성 서미스터는 압력이 가해졌을 때에도 전도성 복합체의 체적 변화가 유지되어 비저항이 증가하며 단락의 위험이 차단되고 서미스터의 동작이 원활하게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 정온도 특성을 가지는 서미스터를 구성하는 전도성 복합체를 고밀도 폴리에틸렌으로 만들며 충진제로는 카본블랙을 사용하며 함량은 질량비로 30~40%이고 과산화물 가교되었으며, 금속전극은 종래에는 미세거침이 있는 금속전극을 사용하였으나 본 발명은 미세거침이 없는 금속전극으로 니켈도금박이 미세거침 Ra=1.0 이하의 니켈도금박, 니켈압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막을 사용하여 압력이 가해졌을 때에도 전도성 복합체의 체적 변화가 유지 되어 비저항이 증가하여 단락의 위험이 차단되며 서미스터의 작동이 원활한 효과가 있다.

Claims

압력하에서 작동 가능하도록 보완된 전극을 가지는 정온도 특성 서미스터에 있어서,

상기 서미스터는 정온도 특성을 나타내는 전도성 복합체와 표면이 미세거침이 없는 금속전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터.
제 1항에 있어서,

상기 전도성 복합체는 고밀도 폴리에틸렌으로 구성되며, 충진제로써 카본블랙의 함량은 질량비로 30~40%이며 과산화물 가교된 것을 특징으로 하는 압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터.
제 1항에 있어서,

상기 금속전극은 니켈 도금박, 니켈 압연박, 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막으로 표면이 Ra=1.0 이하의 미세거침이 없는 것을 특징으로 하는 압력 하에서 작동 하는 정온도 특성 서미스터.