KR200323075Y1 - A positive temperature coefficient thermistor - Google Patents

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Abstract

본 고안은 PTC 저항소자에 관한 것으로서, 전도성 카본 중합체와; 상기 전도성 카본 중합체의 상면 및 저면에 각각 부착되는 도전성 금속박막 재질의 전극으로 구성되는 PTC 저항소자에 있어서, 상기 도전성 금속박막의 표면에 주석 또는 땜납 도금층을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.The present invention relates to a PTC resistance element, and a conductive carbon polymer; The PTC resistance element comprising an electrode made of a conductive metal thin film attached to the top and bottom surfaces of the conductive carbon polymer, respectively, characterized in that a tin or solder plating layer is formed on the surface of the conductive metal thin film.

이로 인해, 땜납이 완료된 후의 접촉면적이 넓어질 뿐만 아니라 표면의 변형도 최소화되므로 접촉저항을 최소화할 수 있고, 부착이 완료된 후에 땜납으로 인한 두께 증가도 방지할 수 있다. 또한, 저항소자가 아닌 동와이어에만 열을 가할 수 있으므로 전도성 카본 중합체로 전달되는 열이 대폭 감소하기 때문에 특성변화를 방지할 수 있게 된다.As a result, not only the contact area after soldering is widened but also the surface deformation is minimized, so that contact resistance can be minimized, and thickness increase due to solder can be prevented after attachment is completed. In addition, since the heat can be applied only to the copper wire and not the resistance element, the heat transferred to the conductive carbon polymer is greatly reduced, thereby preventing the property change.

Description

ＰＴＣ 저항소자{A positive temperature coefficient thermistor}PTC resistance element {A positive temperature coefficient thermistor}

본 고안은 PTC 저항소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정온도에 도달하면 저항치가 급격히 증가하는 특성을 활용하여 각종 전자기기에 있어서, 과전류차단 등의 목적으로 주로 사용되는 정온도 계수저항 특성(Positive Temperature Coefficient, PTC)을 갖는 PTC 저항소자에 관한 것이다.The present invention relates to a PTC resistance element, and more particularly, by utilizing the characteristic that the resistance value increases rapidly when a specific temperature is reached, the positive temperature coefficient resistance characteristic mainly used for the purpose of overcurrent blocking in various electronic devices. It relates to a PTC resistance element having a temperature coefficient (PTC).

PTC 저항소자란 상술한 대로 특정온도에 도달하여 그 저항치가 급격하게 증가하는 특성을 활용한 저항소자를 의미하는 것으로서, 예를 들어 PTC 저항소자를 회로에 연결하는 경우 회로에 흐르는 전류의 증가에 따라서 PTC 저항소자의 온도가 증가하게 되며, 전류가 한계치 이상 증가하는 경우에는 PTC 저항소자의 온도가 특정온도에 도달하게 되어 저항이 급격하게 증가하게 되어 전류의 흐름을 차단하게 된다. 이러한 특성은 전자기기에 과전류가 흐르는 것을 차단하여 기기를 보호하는 용도로서 널리 사용되고 있는데, 대표적으로는 리튬 이차전지의 과전류에 의한 폭발을 방지하는 용도로 많이 활용된다.PTC resistance element means a resistance element utilizing the characteristic of reaching a specific temperature and rapidly increasing its resistance value. For example, when a PTC resistance element is connected to a circuit, an increase in current flowing through the circuit increases. When the temperature of the PTC resistance element is increased, and the current increases more than the limit value, the temperature of the PTC resistance element reaches a specific temperature, and the resistance is rapidly increased to block the flow of current. This property is widely used as a protection device to prevent overcurrent flowing to electronic devices, and is typically used to prevent explosion due to overcurrent of a lithium secondary battery.

이러한 PTC 저항소자는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 단면구조를 갖는다. 즉, 상기 저항소자의 중앙부에는 PTC 특성을 갖는 전도성 카본 중합체(10)가 위치하며 그 양쪽면에 전원부와 접속되어 전류가 상기 전도성 카본 중합체(10)를 통해서 흐르도록 하기 위한 전극(12)이 부착된다. 상기 전극(12)은 전도성 카본 중합체(10)와의 접합강도를 늘리고 접촉저항은 줄이기 위해서 전도성 카본 중합체(10)와 접촉하는 부분의 표면을 거칠게 하며 외부로 드러나는 면은 경면가공을 하고 있다.Such a PTC resistance element generally has a cross-sectional structure as shown in FIG. That is, the conductive carbon polymer 10 having a PTC characteristic is located at the center of the resistance element, and the electrode 12 is attached to both sides of the resistance element to allow a current to flow through the conductive carbon polymer 10. do. In order to increase the bonding strength with the conductive carbon polymer 10 and reduce the contact resistance, the electrode 12 roughens the surface of the portion in contact with the conductive carbon polymer 10 and the surface exposed to the outside is subjected to mirror processing.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극(12)은 저항을 최소화하기 위해 전도성이 좋은 전해동박(20)의 양면에 니켈 도금층(22, 24)을 형성한 구조를 갖는데, 니켈 도금층(22, 24)은 전해동박(20)의 부식을 방지하기 위한 용도로 형성된 것이다.한편, 상기 PTC 저항소자는 도 3에 도시된 바와 같이 양쪽의 전극에 동와이어 또는 전도성 소자(26)를 땜납하여 부착한다.As shown in FIG. 2, the electrode 12 has a structure in which nickel plating layers 22 and 24 are formed on both surfaces of an electrolytic copper foil 20 having good conductivity in order to minimize resistance, and nickel plating layers 22 and 24 are formed. The silver is formed for the purpose of preventing corrosion of the electrolytic copper foil 20. On the other hand, as shown in Fig. 3, the PTC resistance element is soldered and attached to copper electrodes or conductive elements 26 on both electrodes.

동와이어 또는 전도성 소자를 땜납하는 과정은 기존에 두가지 방법을 사용하고 있는데, 첫 번째는 제작된 PTC 소자를 245 ℃ 정도의 땜납도금 용탕에 수초간 침지하여 표면에 땜납용융도금층을 형성후 땜납도금된 동와이어나 전도성 소자를 부착하는 방법이며, 두 번째는 PTC 소자상에 땜납도금된 동와이어나 전도성 소자를 땜납후, 245 ℃ 정도의 땜납도용융도금 용탕속에 수초간 침적하여 땜납을 마무리 하는 방법이다.The process of soldering copper wire or conductive element has been conventionally used in two methods. The first method is to immerse the fabricated PTC element in a solder plating melt of about 245 ° C for several seconds to form a solder molten plating layer on the surface and then solder the plated layer. The second method is to attach copper wires or conductive elements, and the second method is to finish soldering by soldering copper wires or conductive elements soldered on PTC elements for several seconds in a hot dip galvanizing solution of about 245 ° C. .

그러나, 상기와 같은 종래의 PTC 저항소자에 있어서 PTC 소자가 고온의 땜납도금 용탕에 수초간 침지하는 방법을 사용하고 있어서, PTC 소자에 직접적인 열충격을 가하게 될뿐 아니라, 니켈도금 면상에 용융땜납도금을 하게 되므로 용융 땜납에 필요한 시간이 길어질 뿐만 아니라 또 표면이 완전히 균일하게 도포되지 않는 불량이 발생할 문제점을 가지고 있다.However, in the conventional PTC resistance element as described above, the PTC element is immersed in a high temperature solder plating melt for a few seconds to not only directly induce thermal shock to the PTC element but also to apply hot solder plating on the nickel plating surface. As a result, not only the time required for the molten solder is long, but also a problem occurs that the surface is not uniformly coated.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, PTC 저항소자에 동와이어를 부착하는 과정에서 땜납시간 및 온도상승을 최소화할 수 있는 PTC 저항소자를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.The present invention has been made to overcome the disadvantages of the prior art as described above, the technical problem is to provide a PTC resistor element that can minimize the solder time and temperature rise in the process of attaching copper wire to the PTC resistor element have.

또한, 본 고안은 종래의 전극의 구조를 단순화하면서도 부식방지 특성을 유지할 수 있는 PTC 저항소자를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a PTC resistance element that can maintain the anti-corrosion characteristics while simplifying the structure of a conventional electrode.

도 1은 종래의 PTC 저항소자의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional PTC resistance element.

도 2는 도 1에 도시된 PTC 저항소자 중 전해동박 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an electrolytic copper foil part of the PTC resistance element illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 PTC 저항소자의 표면에 동와이어 또는 전도성 소자가 땜납된 상태를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a state in which copper wires or conductive elements are soldered to the surface of the PTC resistance element shown in FIG. 1.

도 4는 본 고안에 따른 PTC 저항소자의 제1 실시예에 있어서 전해동박 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of an electrolytic copper foil in a first embodiment of a PTC resistance element according to the present invention.

도 5는 본 고안에 따른 PTC 저항소자의 제2 실시예에 있어서 전해동박 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.5 is an enlarged cross-sectional view of an electrolytic copper foil in a second embodiment of a PTC resistance element according to the present invention.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은, 전도성 카본 중합체와; 상기 전도성 카본 중합체의 상면 및 저면에 각각 부착되는 도전성 금속박막 재질의 전극으로 구성되는 PTC 저항소자에 있어서, 상기 도전성 금속박막의 표면에 주석 또는 땜납 도금층을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.The present invention to achieve the above technical problem, the conductive carbon polymer; The PTC resistance element comprising an electrode made of a conductive metal thin film attached to the top and bottom surfaces of the conductive carbon polymer, respectively, characterized in that a tin or solder plating layer is formed on the surface of the conductive metal thin film.

즉, 본 고안은 PTC 저항소자의 전극에 동와이어를 부착하는데 필요한 주석 또는 땜납을 사전에 전극의 표면에 도금하여 둠으로써, 부착공정에 있어서 동와이어를 PTC 저항소자의 표면에 접촉시킨 상태에서 동와이어만을 가열하면 도금층이 녹으면서 동와이어가 전극의 표면에 부착되도록 한 것이다. 이로 인해, 기존 공정에서 사용하는 용융땜납도금을 하지 않으므로써 PTC 소자에 무리한 열충격을 가하지 않을 뿐만 아니라, 용융땜납도금에 의해 발생되는 두께증가로 인한 저항의 증가를 막을 수 있다. 또한, 저항소자가 아닌 동와이어에만 열을 가할 수 있으므로 전도성 카본 중합체로 전달되는 열이 대폭 감소하기 때문에 특성변화를 방지할 수 있게 된다.That is, in the present invention, the tin or solder necessary for attaching copper wire to the electrode of the PTC resistance element is plated on the surface of the electrode in advance so that the copper wire is brought into contact with the surface of the PTC resistance element in the attaching process. Heating only the wire allows the copper layer to adhere to the surface of the electrode while the plating layer melts. As a result, by not performing the hot dip solder plating used in the existing process, it is possible not only to apply excessive thermal shock to the PTC element, but also to prevent the increase in resistance due to the increase in thickness caused by the hot dip solder plating. In addition, since the heat can be applied only to the copper wire and not the resistance element, the heat transferred to the conductive carbon polymer is greatly reduced, thereby preventing the property change.

한편, 상기 도전성 금속박막은 통상적인 전해동박의 양면에 니켈 도금층을 형성한 것을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 니켈 도금층은 전해동박의 부식을 방지하기 위한 것인데, 주석 또는 땜납 도금층을 형성하는 경우 상기 도금층이 전해동박의 부식을 방지하는 역할도 하게 되므로 주석 또는 땜납 도금층이 부착되는 면에는 니켈 도금층을 생략하는 것이 좋다. 이를 통해 니켈 도금층을 형성하는 공정을 줄일 수 있으므로 제조시간 및 비용을 줄일 수 있게 된다.On the other hand, the conductive metal thin film can be used to form a nickel plating layer on both sides of a typical electrolytic copper foil. As described above, the nickel plating layer is to prevent corrosion of the electrolytic copper foil. When the tin or solder plating layer is formed, the plating layer also serves to prevent corrosion of the electrolytic copper foil, so that the nickel plating layer is attached to the surface where the tin or solder plating layer is attached. Omit it. As a result, the process of forming the nickel plating layer may be reduced, thereby reducing manufacturing time and cost.

여기서, 상기 주석 또는 땜납 도금층의 부가는 그 자체로서 접촉저항을 증가시키는 역할을 하게 되므로 가능한한 그 두께를 줄이는 것이 좋다. 그러나, 두께가 지나치게 얇은 경우에는, 상기 전극과 전도성 카본 중합체의 열융착 과정에서 도금층이 녹아버리는 문제가 있기 때문에 그 하한은 0.5㎜로 하는 것이 좋다. 또한, 두께가 지나치게 두꺼우면 접촉저항이 증가하여 특성치를 변경시키게 되므로 그 상한은 3㎜로 하는 것이 좋다.Here, the addition of the tin or solder plating layer itself serves to increase the contact resistance, so it is desirable to reduce the thickness as much as possible. However, when the thickness is too thin, there is a problem that the plating layer melts during the heat fusion process between the electrode and the conductive carbon polymer, so the lower limit is preferably 0.5 mm. In addition, if the thickness is too thick, the contact resistance is increased to change the characteristic value, so the upper limit is preferably set to 3 mm.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 PTC 저항소자의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of a PTC resistance element according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 PTC 저항소자의 제1 실시예가 도시되어 있다. 본 고안은 PTC 저항소자의 구조자체를 변경하는 것이 아니며 단지 전극으로서 부착되는 전해동박의 구조에 특징이 있는 것이므로 상기 도 4 및 후술할 도 5에는 상기 전극의 구조만을 도시하였다.4, a first embodiment of a PTC resistance element according to the present invention is shown. The present invention does not change the structure of the PTC resistance element itself, and is merely a feature of the structure of the electrodeposited copper foil attached as an electrode, so that only the structure of the electrode is shown in FIGS. 4 and 5 to be described later.

먼저 상기 전극(100)의 최상층에는 0.5 ~ 3㎜ 두께로 주석 또는 땜납 도금층(110)이 형성된다. 또한, 상기 주석 또는 땜납 도금층(110)의 하부에는 통상의 니켈 도금층(112)이 형성되며, 그 하부에는 전해동박(114)이 위치하는데, 상술한 바와 같이 상기 전해동박(114)은 매끄러운 표면을 갖는 경면과 전도성 카본 중합체와의 접촉저항을 줄이고 접합강도를 늘리기 위한 거친 조면을 갖는다. 상기 경면에 니켈 도금층(112)이 위치함과 동시에 조면에도 니켈 도금층(116)이 형성된다.First, a tin or solder plating layer 110 is formed on the top layer of the electrode 100 to a thickness of 0.5 to 3 mm. In addition, a conventional nickel plating layer 112 is formed below the tin or solder plating layer 110, and an electrolytic copper foil 114 is positioned below the mirror plate. As described above, the electrolytic copper foil 114 has a mirror surface having a smooth surface. It has a rough rough surface to reduce the contact resistance with the conductive carbon polymer and increase the bonding strength. The nickel plating layer 112 is positioned on the mirror surface, and the nickel plating layer 116 is formed on the rough surface.

즉, 제1 실시예는 통상의 전해동박의 표면 중 외부로 드러나는 표면에 주석 또는 땜납 도금층(110)을 형성한 것이다. 따라서, 통상의 동와이어 또는 전도성 소자를 상기 주석 또는 땜납 도금층(110)에 접촉한 상태에서 동와이어 또는 전도성 소자를 가열하면 주석 또는 땜납 도금층(110)의 일부가 녹게 되면서 동와이어 또는 전도성 소자가 전극에 부착되게 된다.That is, in the first embodiment, the tin or solder plating layer 110 is formed on the surface of the ordinary electrolytic copper foil that is exposed to the outside. Therefore, when the copper wire or the conductive element is heated while the conventional copper wire or the conductive element is in contact with the tin or the solder plating layer 110, a part of the tin or the solder plating layer 110 is melted, and the copper wire or the conductive element is the electrode. To be attached to.

주석 또는 땜납 도금층(110)의 극히 일부만이 녹기 때문에 동와이어와 접하지 않은 면의 형태는 그대로 유지되므로 변형에 의한 접촉저항의 증가, 전체 두께의 증가 및 전도성 카본 중합체의 변형 등이 최소화되게 되는 것이다. 또한, 동와이어에만 직접적으로 열이 전달되고 PTC 저항소자의 각 구성요소에는 간접적으로 열이 전달되기 때문에 열에 의한 변형도 최소화된다.Since only a part of the tin or solder plating layer 110 is melted, the shape of the surface not in contact with the copper wire is maintained so that contact resistance due to deformation, increase in overall thickness, and deformation of the conductive carbon polymer are minimized. . In addition, since heat is directly transmitted only to copper wires and heat is indirectly transferred to each component of the PTC resistor, heat deformation is minimized.

도 5를 참조하면, 본 고안에 따른 PTC 저항소자의 제2 실시예가 도시되어 있다. 상기 제2 실시예는 기본적으로 제1 실시예와 동일한 구조를 갖는 것이나, 전극(200) 중 전해동박(212)의 경면상에 위치하는 니켈 도금층을 없애고 직접 주석 또는 땜납 도금층(210)을 전해동박(212)의 경면상에 형성한 것이다. 한편, 전해동박(212)의 조면에 위치하는 니켈 도금층(214)은 그대로 존재한다.Referring to Figure 5, a second embodiment of a PTC resistance element according to the present invention is shown. The second embodiment basically has the same structure as the first embodiment, but removes the nickel plating layer located on the mirror surface of the electrolytic copper foil 212 of the electrode 200 and directly transfers the tin or solder plating layer 210 to the electrolytic copper foil 212. ) Is formed on the mirror surface. On the other hand, the nickel plating layer 214 located in the rough surface of the electrolytic copper foil 212 exists as it is.

제1 실시예에서 경면상에 위치하게 되는 니켈 도금층이 부식방지를 목적으로 한 것이지만, 상기 주석 또는 땜납 도금층(210) 역시 부식방지 역할을 하므로 제2 실시예에서는 이를 제거하여 보다 간단한 구조를 갖도록 한 것이다. 이를 통해, 제1 실시예와 실질적으로 동일한 효과를 발휘하면서도 니켈 도금층을 형성하기 위한 공정을 생략할 수 있기 때문에 제조시간 및 제조비용을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 제품을 생산할 수 있다.Although the nickel plating layer positioned on the mirror surface in the first embodiment is intended to prevent corrosion, the tin or solder plating layer 210 also serves to prevent corrosion, so in the second embodiment, the nickel plating layer is removed to have a simpler structure. will be. Through this, since the process for forming the nickel plating layer can be omitted while exhibiting substantially the same effects as in the first embodiment, manufacturing time and manufacturing cost can be reduced, and the product can be produced more economically.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따르면, 땜납이 완료된 후의 접촉면적이 넓어질 뿐만 아니라 표면의 변형도 최소화되므로 접촉저항을 최소화할 수 있고, 부착이 완료된 후에 땜납으로 인한 두께 증가도 방지할 수 있다. 또한, 저항소자가 아닌 동와이어에만 열을 가할 수 있으므로 전도성 카본 중합체로 전달되는 열이 대폭 감소하기 때문에 특성변화를 방지할 수 있게 된다.According to the present invention having the configuration as described above, the contact area after the solder is completed, and the surface deformation is minimized, so that the contact resistance can be minimized, and the thickness increase due to the solder can be prevented after the attachment is completed. . In addition, since the heat can be applied only to the copper wire and not the resistance element, the heat transferred to the conductive carbon polymer is greatly reduced, thereby preventing the property change.

또한, 주석 또는 땜납 도금층이 전해동박의 부식을 방지하는 역할도 하게 되므로 주석 또는 땜납 도금층이 부착되는 면에는 니켈 도금층을 생략하는 것이 좋다. 이를 통해 니켈 도금층을 형성하는 공정을 줄일 수 있으므로 제조시간 및 비용을 줄일 수 있게 된다.In addition, since the tin or solder plating layer also serves to prevent corrosion of the electrolytic copper foil, it is preferable to omit the nickel plating layer on the surface where the tin or solder plating layer is attached. As a result, the process of forming the nickel plating layer may be reduced, thereby reducing manufacturing time and cost.

Claims (4)

전도성 카본 중합체와; 상기 전도성 카본 중합체의 상면 및 저면에 각각 부착되는 도전성 금속박막 재질의 전극으로 구성되는 PTC 저항소자에 있어서,Conductive carbon polymers; In the PTC resistance element composed of an electrode of a conductive metal thin film attached to the upper and lower surfaces of the conductive carbon polymer, respectively, 상기 도전성 금속박막의 표면에 주석 또는 땜납 도금층을 형성한 것을 특징으로 하는 PTC 저항소자.PTC resistance element characterized in that a tin or solder plating layer is formed on the surface of the conductive metal thin film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전성 금속박막은 전해동박의 양면에 니켈 도금층을 형성한 것을 특징으로 하는 PTC 저항소자.The conductive metal thin film is a PTC resistance element, characterized in that the nickel plating layer formed on both sides of the electrolytic copper foil. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전성 금속박막은 전해동박의 일면에 니켈 도금층을 형성한 것으로서, 상기 니켈 도금층은 상기 전도성 카본 중합체와 전해동박의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 PTC 저항소자.The conductive metal thin film is formed by forming a nickel plating layer on one surface of the electrolytic copper foil, wherein the nickel plating layer is located between the conductive carbon polymer and the electrolytic copper foil. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 주석 또는 땜납 도금층의 두께는 0.5 ~ 3㎜ 인 것을 특징으로 하는 PTC 저항소자.PTC resistive element, characterized in that the thickness of the tin or solder plating layer is 0.5 ~ 3mm.
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