KR20030042980A - Polymer fuse having ptc characteristics and method of making the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A polymer fuse is provided to be capable of reducing a consumed power amount needed to heat a solder by joining a conductive polymer having a PTC characteristic and a metal electrode by high frequency heating. CONSTITUTION: A conductive polymer(12) is prepared to have a positive temperature coefficient(PTC). Metal electrodes(14) are attached on both sides of the conductive polymer. A lead wire(16) is disposed on the metal electrodes and is connected to an external electronic device. A solder is disposed between the metal electrode and the lead wire. The solder connects the metal electrode and the lead wire through high frequency heating by induction current.

Description

PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈 및 그 제조방법{POLYMER FUSE HAVING PTC CHARACTERISTICS AND METHOD OF MAKING THE SAME}Polymer fuse having PTC characteristics and manufacturing method thereof {POLYMER FUSE HAVING PTC CHARACTERISTICS AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 폴리머 퓨즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성을 갖는 전도성 폴리머와 금속전극을 고주파 가열에의해 안정적으로 접합한 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer fuse, and more particularly, to a polymer fuse having a PTC characteristic in which a conductive polymer having a PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristic and a metal electrode are stably bonded by high frequency heating, and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 퓨즈는 전선로에 과전류가 계속 흐르는 것을 방지하기 위하여 사용하는 일종의 자동차단기를 의미한다. 종래에 퓨즈는 전류에 의해 발생하는 열로 그 자체가 녹아 전선로를 끊어지게 하는 형태를 주로 사용하였으며, 최근에는 온도 상승에 따라 전기저항이 급증하는 성질을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 폴리머를 이용한 폴리머 퓨즈가 사용되기도 한다.In general, a fuse refers to a kind of automotive circuit breaker used to prevent overcurrent from flowing in a line. Conventionally, a fuse is a type of a fuse that melts itself by heat generated by a current and breaks an electric wire. Recently, a fuse using a PTC (Positive Temperature Coefficient) polymer having a property in which electrical resistance increases rapidly with temperature rise is used. Is also used.

PTC 폴리머는 상온에서의 저항율이 충분하게 낮으므로 회로에서의 전류 흐름이 통상적인 상태를 유지하지만, 단락사고 등으로 인해 회로에 높은 전류가 흐르는 경우, 이러한 높은 전류에 의해 PTC 폴리머에 주울(Joule)열이 발생하고, PTC 폴리머의 온도가 상승하며 저항률이 상승하므로, PTC 특성이 발현되어 전류가 흐르지 않게 되어 회로가 보호된다. 또한, PTC 폴리머는 이후 전류가 정상이 되면 소자의 온도가 하강하여 저항률이 다시 낮아지므로, 통상적인 전류 흐름을 보장하게 된다. 따라서, PTC 폴리머를 이용한 폴리머 퓨즈는 전선로의 단선과 같은 특정 부품의 소모가 없으므로 지속적으로 반복 사용될 수 있다는 장점이 있다.The PTC polymer has a sufficiently low resistivity at room temperature, so the current flow in the circuit is maintained in a normal state. However, when a high current flows in the circuit due to a short circuit or the like, the high current flows into the PTC polymer. Since heat is generated, the temperature of the PTC polymer is increased, and the resistivity is increased, the PTC characteristic is expressed and no current flows, thereby protecting the circuit. In addition, the PTC polymer ensures normal current flow since the temperature of the device decreases when the current becomes normal, thereby lowering the resistivity again. Therefore, the polymer fuse using the PTC polymer has the advantage that it can be repeatedly used because there is no consumption of certain components such as disconnection of the wire.

PTC 폴리머를 퓨즈에 적용하는 방법은 여러 가지 종류와 형태를 갖는데, 이중 하나가 보호하고자 하는 소자에 연결하기 위한 리드 와이어가 접합되어 있는 형태이다. 이러한 리드 와이어의 접합법으로는 흔히 납땜이라 불리는 솔더링(Soldering)이 사용된다. 솔더링은 전자기기 제조에 있어 빠져서는 안될 접합법으로서, 납재를 이용하여 모재를 녹이지 않고 접합하게 된다.There are many different types and shapes of PTC polymers applied to fuses, one of which has a lead wire connected to the device to be protected. Soldering, commonly called soldering, is used as a method of joining the lead wires. Soldering is an indispensable bonding method for manufacturing electronic devices. The soldering material is used to solder the base material without melting the base material.

솔더링은 보통 사용하는 납의 녹는점이 450℃보다 높은지 낮은지를 구별하여, 이것보다 고온이 아니면 녹지 않는 납을 사용하는 것을 경(硬)납땜 또는 브레이징(Brazing)이라 하고, 녹는점이 이보다 낮은 납을 사용하는 것을 연(軟)납땜 또는 납땜이라 한다. 일반적으로 퓨즈에 적용되는 솔더링은 융점 450℃ 미만의 연납을 사용하여, 금속 면간의 좁은 틈새를 통해 솔더를 피접합체 전체에 퍼지게 하여 접합하는 방법을 사용한다.Soldering distinguishes between the melting point of the commonly used lead higher or lower than 450 ℃, and the use of lead that does not melt at a higher temperature than this is called hard soldering or brazing, and the lower melting point of lead is used. This is called soft soldering or soldering. In general, soldering applied to a fuse uses soldering having a melting point of less than 450 ° C., and uses a method of joining the solder by spreading the solder through the narrow gap between metal surfaces.

대표적 연납은 납-주석의 합금인 땜납인데, 주석이 많은 것일수록 값이 비싸다. 땜납 이외의 연납에는 자기(磁器)를 접합시키는 납-주석-아연 합금, 납-카드뮴, 아연-카드뮴납이 있으며, 보다 녹는점이 낮은 납-주석-비스무트계(系) 땜납도 사용된다.A typical solder is solder, an alloy of lead-tin. The more tin, the more expensive it is. Lead solders other than solder include lead-tin-zinc alloys, lead-cadmium, and zinc-cadmium lead, which are bonded together, and lead-tin-bismuth solders having lower melting points are also used.

이때, 솔더링을 위해서는 솔더의 온도가 융점 이상으로 상승해야만 하며, 솔더의 가열방법에 따라 인두법, 침적법, 웨이브법, 리플로우법 등 여러 가지 방법이 사용된다. 이중 전자기기의 솔더링에 가장 널리 사용되는 것이 리플로우법이다. 리플로우 솔더링 장치는 IR(적외선), 열풍 및 각종 빛을 이용하는 것 등 여러 가지 방식을 사용하는데, 이러한 가열식 연속로를 이용한 방법은 다수의 부품을 일괄적으로 솔더링할 수 있어 연속생산에 적당하다.At this time, in order to solder, the temperature of the solder must rise above the melting point, and various methods such as the iron method, the deposition method, the wave method, and the reflow method are used according to the heating method of the solder. The most widely used soldering of dual electronics is the reflow method. The reflow soldering device uses a variety of methods such as using IR (infrared rays), hot air, and various kinds of light. The method using the heating continuous furnace is suitable for continuous production because many components can be soldered in a batch.

그러나, 일반적으로 PTC 폴리머는 온도 상승에 따라 전기저항이 커진 후 다시 회복되는데 한계가 있기 때문에, 리드 와이어를 장착하기 위한 솔더링 후 자체 저항이 상승하게 된다. 또한, 리플로우법은 가열시간이 비교적 길기 때문에 PTC 폴리머의 열화현상이 더욱 커지게 되어, 퓨즈의 고장을 유발하거나 퓨즈가 사용된전기기기의 성능을 저하시키는 요인이 되기도 한다.However, in general, since the PTC polymer has a limit in recovering again after the electrical resistance increases with increasing temperature, its resistance increases after soldering for mounting the lead wire. In addition, since the reflow method has a relatively long heating time, the degradation of the PTC polymer is further increased, which may cause a failure of the fuse or a deterioration of the performance of the electric device using the fuse.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성을 갖는 전도성 폴리머와 금속전극을 고주파 가열에 의해 안정적으로 접합함으로써 솔더 가열에 필요한 전력 소비량을 줄이고 공정시간을 단축할 수 있는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and by stably joining a conductive electrode and a metal electrode having a PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristic by high frequency heating to reduce the power consumption required for solder heating and shorten the process time It is an object of the present invention to provide a polymer fuse having PTC properties.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a polymer fuse having the PTC characteristics as described above.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to

도 1은 본 발명에 따른 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a polymer fuse having PTC properties according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 폴리머 퓨즈의 솔더 가열에 사용되는 가열장치를 도시하는 사시도.2 is a perspective view showing a heating apparatus used for solder heating of a polymer fuse according to the present invention;

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10..폴리머 퓨즈 12..PTC 폴리머 14..금속전극10. Polymer fuse 12. PTFE polymer 14. Metal electrode

16..리드 와이어 18..솔더 20..가열장치16.lead wire 18.solder 20.heater

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈는 PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머, 전도성 폴리머의 양측 표면에 부착되는 금속전극, 금속전극 위에 배치되어 외부의 전기기기와 연결되는 리드 와이어, 및 금속전극 및 리드 와이어 사이에 배치되는 솔더를 포함하고, 솔더는 유도전류에 의한 고주파 가열에 의해 금속전극 및 리드 와이어를 서로 접합시킨다.In order to achieve the above object, a polymer fuse having a PTC characteristic according to the present invention is a conductive polymer having a PTC characteristic, a metal electrode attached to both surfaces of the conductive polymer, a lead disposed on the metal electrode and connected to an external electric device. And a solder disposed between the metal electrode and the lead wire, wherein the solder bonds the metal electrode and the lead wire to each other by high frequency heating by an induction current.

바람직하게, 솔더를 가열하는 고주파는 출력전압 350~400Hz 및 주파수 350~450V의 조건을 갖는다.Preferably, the high frequency of heating the solder has the conditions of the output voltage 350 ~ 400Hz and the frequency 350 ~ 450V.

또한, 리드 와이어는 금속전극의 일부분에만 접합될 수 있으며, 전도성 폴리머는 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 과산화물 가교제를 함유하고, 30~60w%의 카본블랙이 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, the lead wire may be bonded only to a part of the metal electrode, and the conductive polymer contains high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) and a peroxide crosslinking agent, and 30 to 60% by weight of carbon black is preferably added.

또한, 금속전극은 니켈 도금박, 니켈 압연박 또는 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막으로 이루어지는 것이 바람직하며, 리드 와이어는 니켈 또는 니켈합금인 것이 또한 바람직하다.Further, the metal electrode is preferably made of a thin film of electrolytic or electroless plating on nickel plated foil, nickel rolled foil or copper plated foil, and the lead wire is also preferably nickel or nickel alloy.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머의 양측 표면에 금속전극을 부착하는 단계, 금속전극 위에 솔더를 배치하고 그 위에 리드 와이어를 위치시키는 단계, 및 유도전류에 의한 고주파 가열을 통해 솔더를 가열하여 금속전극 및 리드 와이어를 접합시키는 단계를 포함하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of attaching a metal electrode on both surfaces of the conductive polymer having a PTC characteristic, placing a solder on the metal electrode and placing the lead wire thereon, and high frequency heating by induction current There is provided a method of manufacturing a polymer fuse having a PTC characteristic comprising the step of heating the solder to bond the metal electrode and the lead wire.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 구성을 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 폴리머 퓨즈(10)는 PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머(12)를 구비하며, 전도성 폴리머(12)의 양측 표면에는 각각 금속전극(14)이부착된다. 또한, 각각의 금속전극(14) 위에는 외부의 전기기기와 전기적으로 연결되는 리드 와이어(16)가 배치되며, 금속전극(14)과 리드 와이어(16) 사이에는 이들의 접합을 위한 솔더(18)가 배치된다. 이때, 솔더(18)는 고주파 가열에 의해 용융되어 금속전극(14)과 리드 와이어(16)를 서로 접합시키게 된다.1 is a view showing the configuration of a polymer fuse having a PTC characteristic according to the present invention. Referring to the drawings, the polymer fuse 10 of the present invention includes a conductive polymer 12 having PTC characteristics, and metal electrodes 14 are attached to both surfaces of the conductive polymer 12, respectively. In addition, a lead wire 16 electrically connected to an external electric device is disposed on each metal electrode 14, and a solder 18 for bonding them between the metal electrode 14 and the lead wire 16. Is placed. At this time, the solder 18 is melted by high frequency heating to bond the metal electrode 14 and the lead wire 16 to each other.

이러한 폴리머 퓨즈(10)는 대략 5~50mm의 길이를 가지며, 대략 0.5~5mm의 두께를 가지도록 제작되며, 이 외에도 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.The polymer fuse 10 has a length of about 5 ~ 50mm, is manufactured to have a thickness of about 0.5 ~ 5mm, in addition to that can be variously modified as necessary.

이를 보다 상세하게 설명하면, PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머(12)는 특정 온도에서 저항값이 급상승하여 퓨즈에 과전류가 가해질 때 이를 차단하는 역할을 한다. 전도성 폴리머(12)로는 어떠한 형태의 것도 사용가능하며, 예를 들어, 30~40w%의 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 20~40w%의 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 10~30w%의 에틸렌-아크릴릭-에시드(EAA) 또는 에틸렌-비닐-아세테이트(EVA)로 이루어진 폴리올레핀 성분과, 무수말레인 화합물로 변성된 20~30w%의 변성 고밀도폴리에틸렌 또는 변성 저밀도폴리에틸렌을 함유하는 유기중합체를 사용할 수 있으며, 이 PTC 폴리머(12)에 과산화물가교제를 첨가하여 열안정성을 높일 수도 있다.In more detail, the conductive polymer 12 having the PTC characteristic serves to block when an excessive current is applied to the fuse due to a sudden increase in resistance at a specific temperature. Any type of conductive polymer 12 may be used, for example, 30-40 w% high density polyethylene (HDPE), 20-40 w% low density polyethylene (LDPE) and 10-30 w% ethylene-acrylic-acid An organic polymer containing a polyolefin component consisting of (EAA) or ethylene-vinyl-acetate (EVA) and 20-30% by weight of modified high density polyethylene or modified low density polyethylene modified with a maleic anhydride compound can be used. The thermal stability can also be improved by adding a peroxide crosslinking agent to (12).

또한, 이와 같은 전도성 폴리머(12)에 30~60w%의 카본 블랙을 첨가한다. 이러한 카본 블랙은 전도성 입자로서, PTC 폴리머가 전도성이 갖도록 도와주는 역할을 한다. 이러한 전도성 폴리머(12)는 카본 블랙에 의하여 통전되어 일상적인 전류흐름을 보장할 수 있으며, 과전류 등으로 온도가 상승하면 폴리머가 팽창하면서 카본 블랙 입자 사이의 도전패스가 차단되어 전류를 차단하게 된다.In addition, 30-60 w% of carbon black is added to this conductive polymer 12. Such carbon black is a conductive particle, and serves to help the PTC polymer to be conductive. The conductive polymer 12 may be energized by the carbon black to ensure a daily current flow. When the temperature rises due to overcurrent, the polymer expands and the conductive paths between the carbon black particles are blocked to block the current.

금속전극(14)은 얇은 박막의 형태로 전도성 폴리머(12)의 양측 표면에 접합된다. 금속전극(14)으로는 니켈 도금막, 니켈 압연박, 구리 도금박 등이 사용될 수 있으며, 이들에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막 형태를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 금속전극(14)은 대략 15~50??m 정도의 두께를 가지며, 물론 필요에 따라 이 외의 범위로도 적용 가능하다.The metal electrode 14 is bonded to both surfaces of the conductive polymer 12 in the form of a thin film. As the metal electrode 14, a nickel plated film, a nickel rolled foil, a copper plated foil, or the like may be used, and it is preferable to have a thin film form in which electrolytic or electroless plating is applied thereto. The metal electrode 14 has a thickness of about 15 ~ 50 ~ m, of course, can be applied to other ranges as needed.

리드 와이어(16)는 PTC 특성에 의해 퓨즈의 과전류 차단 기능을 수행하는 전도성 폴리머(12)를 전기기기에 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 이를 위하여 한 쌍의 리드 와이어(16)가 전도성 폴리머(12)의 양측 표면에 부착된 금속전극(14)에 각각 접합된다. 이때, 각 리드 와이어(16)는 금속전극(14)의 전체 표면에 접합될 수도 있으나, 금속전극(14)의 일부에만 접합하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것처럼, 전도성 폴리머(12)의 상하면에 부착되는 리드 와이어(16)를 서로 반대 방향으로 치우치도록 접합할 수 있다. 이 경우, 금속전극(14)과 리드 와이어(16) 접합에 사용되는 솔더(18)의 사용량을 줄일 수 있으며, 특히 접합과정에서 발생할 수 있는 전도성 폴리머(12)의 손상을 크게 줄일 수 있다는 장점이 있다.The lead wire 16 serves to electrically connect the conductive polymer 12, which performs the overcurrent blocking function of the fuse, to the electric device by the PTC characteristic. For this purpose, a pair of lead wires 16 are respectively bonded to the metal electrodes 14 attached to both surfaces of the conductive polymer 12. In this case, each lead wire 16 may be bonded to the entire surface of the metal electrode 14, but may be bonded only to a part of the metal electrode 14. For example, as shown in FIG. 1, the lead wires 16 attached to the upper and lower surfaces of the conductive polymer 12 may be bonded to be biased in opposite directions. In this case, the amount of the solder 18 used to join the metal electrode 14 and the lead wire 16 can be reduced, and in particular, the damage of the conductive polymer 12 that can occur during the bonding process can be greatly reduced. have.

리드 와이어(16)로는 니켈 또는 니켈 합금이 사용될 수 있으며, 대략 0.1~0.2mm의 두께를 갖도록 구성된다.Nickel or a nickel alloy may be used as the lead wire 16 and is configured to have a thickness of approximately 0.1 to 0.2 mm.

솔더(18)는 금속전극(14)과 리드 와이어(16)를 서로 접합하는데 사용되는 것으로서, 융점 450℃ 미만의 연납을 사용한다. 이러한 솔더(18)는 흔히 땜납이라 불리는 모든 종류의 것이 가능하나, 주석(Sn)과 납(Pb)만을 포함하는 2원계 솔더를사용하거나, 또는 이 2원계 솔더에 아연(Zn), 카드뮴(Cd)과 같은 첨가물을 추가하는 것이 바람직하다.The solder 18 is used to join the metal electrodes 14 and the lead wires 16 to each other, and uses solder having a melting point of less than 450 ° C. The solder 18 can be of any kind, commonly referred to as solder, but using a binary solder containing only tin (Sn) and lead (Pb), or zinc (Zn), cadmium (Cd) Preference is given to adding additives such as).

본 발명에서는 금속전극(14)과 리드 와이어(16)를 접합하기 위하여 고주파 가열(High Frequency Heating) 방법을 사용한다. 일반적으로 물체를 전기적으로 가열하는 방법에는 저항가열, 아크가열, 빔 가열, 고주파 가열이 있는데, 이중 물체에 고주파 전장 또는 자장을 가하여 가열하는 방법을 일반적으로 고주파 가열이라고 한다.In the present invention, a high frequency heating method is used to join the metal electrode 14 and the lead wire 16. Generally, the method of electrically heating an object includes resistance heating, arc heating, beam heating, and high frequency heating. A method of heating a double object by applying a high frequency electric field or a magnetic field is generally called high frequency heating.

고주파 가열은 강한 고주파의 전자기장(電磁氣場)에 물체를 놓고 가열하는 방법으로서, 라디오 히터(radio heater)라고도 한다. 이러한 고주파 가열은 발열 원리에 따라서 유전가열(誘電加熱)과 유도가열(誘導加熱) 방식으로 나뉜다. 이중 유전가열은 고주파 전기장 속에 절연물(絶緣物)을 놓으면 절연물의 유전체 손실 때문에 피가열체 자체가 발열하는 원리에 의하며, 유도가열은 고주파 자기장 속에 전기적 양도체(良導體)를 놓으면 양도체에 생기는 맴돌이전류의 손실이나 히스테리시스(Hysteresis) 손실 때문에 스스로 발열하는 원리에 의한다. 본 발명에서는 피가열체가 도체이므로 유도전류에 의한 히스테리시스 손실을 이용한 유도가열을 이용한다.High frequency heating is a method of heating an object in a strong high frequency electromagnetic field, also called a radio heater. The high frequency heating is divided into dielectric heating and induction heating according to the heating principle. Double dielectric heating is based on the principle that the heating element itself generates heat when the insulator is placed in the high frequency electric field.Induction heating is caused by the eddy currents generated in the good conductor by placing the electric good in the high frequency magnetic field. It is based on the principle of self-heating due to loss or hysteresis loss. In the present invention, since the object to be heated is a conductor, induction heating using hysteresis loss due to induction current is used.

유도가열은 일반적으로 금속합금의 용융, 담금질, 풀림, 용접, 경납땜, 단조 등이나, 반도체 공업에서 게르마늄이나 실리콘의 용융정제, 단결정 제조 등의 용도에 사용된다. 이때, 사용 주파수는 주파수가 높아지면 높아질수록 맴돌이전류는 양도체의 표면에만 흐르고 내부로 침입하지 않게 되므로, 용해할 때는 비교적 낮은주파를 사용하고, 금속의 표면 담금질 등 표면만을 가열할 때는 비교적 높은 주파를 사용한다. 이 가열방법은 열전도율이 높은 금속을 국부적으로 가열 또는 용해할 수 있다는 장점을 가진다.Induction heating is generally used for melting, quenching, annealing, welding, brazing, forging, etc. of metal alloys, and for melting and purifying germanium and silicon in the semiconductor industry, and producing single crystals. At this time, as the frequency increases, the eddy current flows only on the surface of the conductor and does not penetrate into the inside of the conductor as the frequency increases. Therefore, a relatively low frequency is used when melting, and a relatively high frequency is used when heating only a surface such as metal quenching. use. This heating method has the advantage of being able to locally heat or melt a metal having high thermal conductivity.

상술한 바와 같은 유도전류에 의한 고주파 가열방법을 본 발명의 솔더(18)에 적용하게 되면, 전도성 폴리머(12)에 미치는 영향을 최소화하면서도 리드 와이어(16)와 솔더(18) 부분만을 효과적으로 가열할 수 있게 된다. 이때, 고주파의 특성에 따라서 솔더(18)의 상태가 변하게 되는데, 솔더 가열에 사용되는 고주파의 주파수, 출력전압 및 가열된 솔더의 상태와, 접합 이후의 저항값에 대해서 다양한 형태로 실험을 하였으며, 그 결과는 다음의 표 1에 제시되어 있다.When the high frequency heating method using the induced current as described above is applied to the solder 18 of the present invention, the lead wire 16 and the solder 18 can be effectively heated while minimizing the influence on the conductive polymer 12. It becomes possible. At this time, the state of the solder 18 is changed according to the characteristics of the high frequency, and the experiment of the frequency of the high frequency used for solder heating, the output voltage and the state of the heated solder, and the resistance value after the joining were conducted in various forms. The results are shown in Table 1 below.

실험번호Experiment number 주파수(Hz)Frequency (Hz) 출력전압(V)Output voltage (V) 솔더 상태Solder condition 저항(Ω·cm)Resistance (Ωcm) 1One 250250 300300 불량Bad -- 22 270270 400400 불량Bad 0.550.55 33 370370 300300 불량Bad 0.600.60 44 370370 400400 양호Good 0.670.67 55 370370 450450 양호Good 0.700.70 66 400400 400400 양호Good 0.690.69

이때, 저항은 상온 25℃에서의 저항값을 의미하며, 이 값은 낮을수록, 특히 상온에서 0.70(Ω·cm) 이하인 것이 바람직하다. 이 실험결과에 따르면, 본 발명의 폴리머 퓨즈 제작과정에서 솔더 가열에 필요한 고주파는 370Hz의 적정 주파수와 400V의 출력전압을 갖는 조건에서 최적의 결과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 실제로, 상온 25℃에서 0.70(Ω·cm) 이하인 제품 특성을 구현하기 위해서, 솔더 가열에 사용되는 고주파는 주파수 350~400Hz, 출력전압 350~450V인 것이 가장 바람직하다.In this case, the resistance means a resistance value at a room temperature of 25 ° C., and the lower the value, the more preferably 0.70 (Ω · cm) or less at room temperature. According to the experimental results, the high frequency required for the solder heating in the manufacturing process of the polymer fuse of the present invention can be obtained at the optimum frequency of 370Hz and the output voltage of 400V. In fact, in order to realize product characteristics of 0.70 (Ω · cm) or less at room temperature of 25 ℃, the high frequency used for solder heating is most preferably the frequency 350 ~ 400Hz, output voltage 350 ~ 450V.

도 2는 본 발명의 폴리머 퓨즈 제작과정에서 솔더의 고주파 가열에 사용되는 가열장치(20)를 도시한다. 고주파 가열을 위한 가열장치(20)는 한 쌍의 가열코일(22, 24)로 이루어지며, 각 가열코일(22, 24)은 한 쪽이 막히고 나머지 부분이 평행한 U자 루프형태로 구성된다. 또한, 각 가열코일(22, 24)은 서로 평행하게 이격되도록 배치되며, 가열 대상인 솔더(18)를 각 가열코일(22, 24) 사이에 위치한 상태에서 전원을 가하게 된다.Figure 2 shows a heating device 20 used for high frequency heating of solder in the manufacturing process of the polymer fuse of the present invention. Heating device 20 for high-frequency heating is composed of a pair of heating coils (22, 24), each heating coil (22, 24) is formed in the form of a U-loop in which one side is blocked and the other is parallel. In addition, the heating coils 22 and 24 are arranged to be spaced apart in parallel to each other, and power is applied to the solder 18 to be heated in a state located between the heating coils 22 and 24.

이때, 각 가열코일(22, 24)을 이루는 루프의 간격(a)은 대략 10~100mm 정도이며, 각 가열코일(22, 24) 사이의 간격(b)은 대략 14,4~144mm 정도로, 대략 간격 (a)의 √3배 정도가 되는 것이 바람직하다.At this time, the interval a of the loops constituting the heating coils 22 and 24 is about 10 to 100 mm, and the interval b between each of the heating coils 22 and 24 is about 14,4 to 144 mm, It is preferable that it is about 3 times of space | interval (a).

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

본 발명에 따른 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈는 금속전극과 리드 와이어를 접합하기 위한 솔더를 유도전류에 의한 고주파 가열방법으로 가열하기 때문에, 피가열체에 대한 선택적 가열이 가능하게 된다. 따라서, 금속전극과 리드 와이어를 접합할 때, 도체인 리드 와이어와 솔더 부분만을 가열하여, PTC 폴리머의 열화문제를 줄일 수 있다.The polymer fuse having a PTC characteristic according to the present invention heats the solder for joining the metal electrode and the lead wire by a high frequency heating method using an induction current, thereby enabling selective heating of the heating target object. Therefore, when joining the metal electrode and the lead wire, only the lead wire and the solder portion which are the conductors are heated to reduce the degradation problem of the PTC polymer.

또한, 고주파 가열은 에너지 밀도가 높아 가열시간이 짧기 때문에, 공정시간이 짧으며, PTC 폴리머가 열에 의해 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 솔더 접합을 위해 국부적인 가열을 수행하기 때문에 에너지 효율이 높이 소비 전력을 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the high frequency heating has a high energy density and a short heating time, the process time is short and the PTC polymer can be prevented from being deteriorated by heat. In addition, since local heating is performed for solder joints, there is an advantage in that energy efficiency is high and power consumption can be reduced.

Claims (10)

PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머;Conductive polymers having PTC properties; 상기 전도성 폴리머의 양측 표면에 부착되는 금속전극;Metal electrodes attached to both surfaces of the conductive polymer; 상기 금속전극 위에 배치되어 외부의 전기기기와 연결되는 리드 와이어; 및A lead wire disposed on the metal electrode and connected to an external electric device; And 상기 금속전극 및 상기 리드 와이어 사이에 배치되는 솔더를 포함하고,A solder disposed between the metal electrode and the lead wire, 상기 솔더는 유도전류에 의한 고주파 가열에 의해 상기 금속전극 및 상기 리드 와이어를 서로 접합시키는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈.The solder is a polymer fuse having a PTC characteristic, characterized in that for bonding the metal electrode and the lead wire to each other by high frequency heating by induction current. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 솔더를 가열하는 고주파는 출력전압 350~400Hz 및 주파수 350~450V의 조건을 갖는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈.The high frequency of heating the solder is a polymer fuse having a PTC characteristic, characterized in that having a condition of the output voltage 350 ~ 400Hz and frequency 350 ~ 450V. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리드 와이어는 상기 금속전극의 일부분에만 접합되는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법.And the lead wire is bonded only to a part of the metal electrode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전도성 폴리머는 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 과산화물 가교제를 함유하고, 30~60w%의 카본블랙이 첨가되는 것을 특징으로 하는PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈.The conductive polymer includes a high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) and a peroxide crosslinking agent, the polymer fuse having a PTFE characteristic, characterized in that 30 to 60% by weight of carbon black is added. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속전극은 니켈 도금박, 니켈 압연박 또는 구리 도금박에 전해 또는 무전해 도금을 한 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈.The metal electrode is a polymer fuse having a PTC characteristic, characterized in that consisting of a thin film of electrolytic or electroless plating on nickel plated foil, nickel rolled foil or copper plated foil. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리드 와이어는 니켈 또는 니켈합금인 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈.The lead wire is a polymer fuse having a PTC characteristic, characterized in that the nickel or nickel alloy. PTC 특성을 갖는 전도성 폴리머의 양측 표면에 금속전극을 부착하는 단계;Attaching metal electrodes to both surfaces of the conductive polymer having PTC properties; 상기 금속전극 위에 솔더를 배치하고 그 위에 리드 와이어를 위치시키는 단계; 및Disposing a solder on the metal electrode and placing a lead wire thereon; And 유도전류에 의한 고주파 가열을 통해 상기 솔더를 가열하여 상기 금속전극 및 상기 리드 와이어를 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법.And heating the solder through high frequency heating by an induction current to bond the metal electrode and the lead wire to each other. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 솔더를 가열하는 고주파는 출력전압 350~400Hz 및 주파수 350~450V의조건을 갖는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법.The high frequency of heating the solder is a manufacturing method of a polymer fuse having a PTC characteristic, characterized in that having a condition of the output voltage 350 ~ 400Hz and frequency 350 ~ 450V. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전도성 폴리머는 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 과산화물 가교제를 함유하고, 30~60w%의 카본블랙이 첨가되는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법.The conductive polymer comprises a high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) and a peroxide crosslinking agent, and 30 to 60% by weight of carbon black is added to the manufacturing method of a polymer fuse having a PTC characteristic. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 리드 와이어는 상기 금속전극의 일부분에만 접합되는 것을 특징으로 하는 PTC 특성을 갖는 폴리머 퓨즈의 제조방법.And the lead wire is bonded only to a part of the metal electrode.
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