KR20070088983A - 후막형 세라믹 발열체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내전압, 유전손실 등의 전기적 특성과 내열성, 내후성, 기계적 특성이 우수하고, 특히 단순한 공정을 사용하면서도 복잡한 공정에 의해 제조된 동시소성 세라믹 발열체와 유사한 내열특성을 가지는 후막형 세라믹 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 세라믹 기판 위에 원하는 형태의 히팅 저항 패턴을 스크린 인쇄하여 저항인쇄층을 형성시키고, 저항인쇄층 위에 유리분말 또는 세라믹분말로 보호층을 형성시키며, 상기 저항인쇄층에 리드선을 연결하는 세라믹 발열체 및 그 제조방법으로 상용화된 세라믹 기판에 고융점 내열 금속이 주성분인 저항체를 단자와 저항체가 단일화된 패턴으로 금속화(메탈라이징)하고 그 위에 저항체의 산화 및 부식을 방지하는 보호층으로 유리 분말 또는 세라믹 분말을 도포한 후 소결하며, 보호층에 의해 밀봉된 내부 발열저항체와 단일 패턴으로 연결된 단자부에 고융점 금속을 이용한 고온 브레이징에 의해 리드선을 연결한 것이다. 저항 패턴이 단일 패턴으로 인쇄되어 전류흐름이 원활하고 부분 발열 없이 일정한 온도를 유지할 수 있으며, 공정을 단순화하여 원가를 절감할 수 있고 원하는 우수한 내열성 특성과 전기적 특성을 갖는 소형의 발열체를 제조하기가 용이한 효과가 있다.
세라믹, 발열체
Description
도 1은 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체를 제조하는 과정이 도시된 공정도.
도 2는 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체의 구성도.
도 3은 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체의 단면도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체를 제조하는 과정을 도시한 공정도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체의 구성도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체의 단면도.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 기술에 의하여 제조된 세라믹 발열체의 비교표도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
31: 세라믹 기판
32: 저항인쇄층
33: 보호층
34: 리드선
본 발명은 후막형 세라믹 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 내 전압, 유전손실 등의 전기적 특성과 내열성, 내후성, 기계적 특성이 우수하고 특히 발열 저항 성분 내에 흐르는 전류 흐름이 원활하도록 이루어진 저항 패턴으로 설계되어 있고, 발열체에 전기를 공급하는 리드선과 세라믹 발열체와의 연결이 고온브레이징 공법에 의해 신뢰성 있는 접합이 이루어지도록 한 후막형 세라믹 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
히터 또는 히터를 구성하는 발열체는 가스, 전기, 수증기 및 가열한 공기 따위를 열원으로 하여 목적물에 열을 가하여 주는 장치를 지칭하는 것이고, 이러한 발열체는 비교적 제조가 쉽고 취급이 용이한 점을 감안하여 전기를 열원으로 하는 것이 주종을 이루고 있다.
종래 전기를 열원으로 하는 히터는 대부분이 닉켈 과 크롬을 합금시킨 니크롬선을 발열체로 사용하는 것이며, 이러한 니크롬선 타입 발열체는 니크롬선이 전기 회로도의 한 요소로 구성되어 있기 때문에 시간이 경과 됨에 따라 산화반응 또는 부식으로 가늘어짐 현상이 발생한다.
이로 인한 저항변화로 발열체로서의 물성이 변하여 온도제어의 정밀성 저하, 수명단축 및 사용 중 부분적으로 단락이 되어 발열체 전체가 기능을 상실하게 될 수 있을 뿐만 아니라 과열로 인한 화재사고 등도 발생할 수 있는 문제점이 있는 것 이었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 근자에 높은 내열성을 지니며, 가열면적에 균일한 온도분포를 가지면서도 빠른 응답속도를 가지는 등의 많은 장점을 가진 세라믹 발열체가 개발되어 사용되고 있는데, 이는 소형, 경량이면서 높은 와트(Watt) 밀도를 얻을 수 있고, 열효율이 좋을 뿐 아니라 우수한 열적성질, 높은 신뢰성 등으로 인하여 매우 다양한 분야에 적용되고 있다.
도 1은 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체를 제조하는 과정이 도시된 공정도, 도 2는 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체의 구성도, 도 3은 종래의 동시소성 기술이 적용된 세라믹 발열체의 단면도이다.
세라믹 슬러리(Slurry)를 이용하여 연질상태의 그린시트(Green Sheet;1)를 만들고, 상기 그린시트(1)를 적정 크기로 절단한 후 그 표면에 금속페이스트를 이용하여 저항(2)을 인쇄하고, 저항(2)이 인쇄된 그린시트(1)와 저항(2)이 인쇄되지 않은 그린시트(1)를 적층(3)하여 열간압착(4)한 후, 1400∼1700℃의 온도로 소성(5)하여 제조하게 된다.
물론, 상기 소성(5) 과정에서 그린시트(1)가 소결되어 경질상태로 되는 것이며, 마지막으로 저항(2)에 고융점 금속을 이용한 브레이징 공법으로 리드선(6)을 고정함으로서 완료된다.
상기와 같은 종래기술에서는 유해한 유기물질이 다량 혼합되어야 하는 그린시트를 고가의 장비를 통해 만들어야 하고 그린시트를 압착할 때 필요한 전용장비가 필요하기 때문에 상당한 설비 투자비용이 요구되는 등 약 20여 공정에 이르는 전체적인 제조공정이 복잡하다.
뿐만아니라, 세라믹과 저항을 동시에 소성하여야 하므로 소성온도가 높아야 하고, 소성시간 또한 24시간 이상의 긴 시간을 필요로 함으로서 전체적인 제조공정이 길어지는 단점을 가진다.
그리고, 동시 소성 과정에서 약 15％정도의 체적이 수축됨으로서 정밀한 상태의 치수제어가 어렵게 되고, 소성과정에서 그린시트에 함유된 다량의 유기결합제 등이 연소 되지 않을 경우 잔류 탄소로 존재하게 됨으로서 발열체의 전기적 저항과 내전압특성에 치명적인 악영향을 주게 된다.
이러한 동시소성에 의한 세라믹 발열체 제조방법의 복잡성으로 인한 단점을 극복하기 위해 상용화된 세라믹 기판 표면에 히팅 저항 페이스트와 유리분말 또는 세라믹 분말을 차례로 도포, 소결하여 리드선을 저온 브레이징에 의하여 제조하는 후막제조기술을 적용하는 방법이 모색되기도 하였다.
이러한 제조방법은 비교적 간단하고 공정단계의 수가 적기 때문에 그 제조가 비교적 용이하나, 히팅 저항 페이스트 재료로 선택되는 귀금속(Ag, Ag-Pd)이 비교적 저온 소결용이거나, 고가의 귀금속(Pt) 또는 높은 비저항계수를 가진 산화루테늄(RuO2)이나 카본(Carbon)이 포함된 유기고분자계이므로 사용온도가 낮을 뿐만아니라, 산화분위기의 저온(200℃~400℃) 브레이징 공법(납땜)으로만 리드선을 연결할 수 있기 때문에, 그 접합강도의 신뢰성도 약하며, 내열 성능 또한 취약할 수밖에 없는 단점이 있다.
이러한 후막 제조기술에 의한 세라믹 발열체에서 리드선 연결을 위해 사용되 는 납땜재료들은 납(Pb)이나 주석(Sn) 등이 단독 또는 주성분으로 혼합된 혼합물로 사용되는 것이어서, 인체에 유해한 납이 다량 포함된 것이고, 지속적으로 발열하고 있는 세라믹 발열체 표면에 리드선과 연결되기 위해 부착되는 재료이기 때문에 유해성분이 휘발 되는 등에 의해 인체에 유해한 영향을 더욱 증가시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기의 납땜재료들이 발열체로 사용되고 있는 온도 즉, 납땜 재료들의 일정한 활성화 온도(100~400℃)에서 히팅 저항체에 사용된 재료(Ag, Ag-Pd, Pt, RuO2, Carbon-유기고분자계 등)들을 특히 쉽게 침식하여 세라믹 기판과의 접합강도를 약화시킨다.
이는 니크롬선 등에서 볼 수 있는 것처럼, 지속적인 발열에 의한 발열 저항체의 가늘어짐이나 단선 등의 문제점이 발열 저항체에서 나타나지 않도록 제조된 세라믹 발열체라고 하더라도, 발열체와 전기적 연결을 위해 접합된 리드선의 접합신뢰성이 취약함으로 인해, 세라믹 발열체의 중요한 장점을 상실하는 결과를 가져오기 때문에 발열체의 내열 성능을 약화시키는 문제라고 볼 수 있다.
상기와 같이 종래의 동시소성과 같은 기술에서는 훌륭한 제품 성능을 가지고 있지만, 전체적인 제조시간이 과다하게 소요되고, 제조과정이 복잡하며, 형상과 치수 변경이 용이하지 못하고 많은 투자비가 요구되는 등 여러 문제점들로 인해 생산성이 저하되고 생산된 품질이 저하되는 등 많은 문제점들을 가지고 있으며, 한편, 후막 제조기술에 의한 세라믹 발열체는 매우 간단한 제조공정의 장점에도 불구하고, 내열성능이 취약하여 사용할 수 있는 응용범위가 매우 제한적인 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위하여 고안한 것으로, 후막(thick film) 제조 기술을 이용하여 적절하게 설계된 패턴으로 세라믹 기판에 고융점 내열 금속을 주성분으로 하는 히팅 저항 페이스트를 인쇄도포, 소결하고, 그 위에 저항체의 산화 또는 부식을 방지하기 위한 보호층으로 유리분말 또는 세라믹 분말을 인쇄 도포, 소결하는 간단한 제조방법을 사용하면서 동시소성 제조방법에 의해 제조되는 세라믹 발열체가 가진 내열성능과 유사한 세라믹 발열체 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체를 제조하는 과정을 도시한 공정도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체의 구성도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 세라믹 발열체의 단면도, 도 7은 종래 기술과 본 발명의 기술에 의하여 제조된 세라믹 발열체의 비교표도로서 함께 설명한다.
본 발명은 세라믹 발열체에 있어서, 널리 상용화된 후막 제조기술을 이용하여 세라믹기판(31) 위에 원하는 저항 특성에 적합하게 설계된 형태의 히팅 저항 패턴을 스크린 인쇄하여 저항인쇄층(32)을 형성하고, 저항인쇄층(32) 위에 유리분말 또는 세라믹분말을 도포 후 소결하여 보호층(33)을 형성하며, 상기 저항인쇄층에 리드선(34)을 연결하여 세라믹 발열체(35)를 구성한다.
본 발명에 따른 세라믹 발열체(35)의 제조방법은;
절연성이 우수한 알루미나(Al2O3) 또는 석영판(SiO2) 등의 세라믹기판(31)에 텅스텐(W) 또는 몰리브데늄(Mo) 등의 저항성 페이스트로 균일한 발열이 되도록 설계하여 저항인쇄층(32)을 스크린 인쇄하고 수소분위기 1200~1500℃에서 소결하는 저항체 메탈라이징 공정과,
상기 메탈라이징 공정에 의해 형성된 저항인쇄층(32) 위에 알칼리 산화물 0.1~20중량%를 포함하는 유리분말(Na2O-K20-Al2O3-SiO2계) 또는 세라믹 분말(Al2O3, SiO2, CaO, MgO)을 도포하고 수소분위기에서 1000∼1400℃로 소결하여 보호층(33)를 형성하는 도포소결공정과,
세라믹 기판에 형성된 저항인쇄층(32)의 단자부가 용이하게 브레이징 될 수 있도록 표면을 처리하는 Ni도금 공정과,
약 800~1200℃에서 고융점을 가진 용가제(Ag-Cu, Ag, Cu 등)를 이용한 고온 브레이징 공법으로 상기 저항인쇄층(32)의 단자부에 리드선(34)을 형성하는 리드선 결합공정으로 이루지며,
상기 공정에 의하여 절연성이 우수한 알루미나(Al2O3) 또는 석영판(SiO2) 등의 세라믹기판(31)에 텅스텐(W) 또는 몰리브데늄(Mo) 등의 저항인쇄층(32)이 형성되고, 상기 저항인쇄층(32) 위에 유리분말(Na2O-K20-Al2O3-SiO2계) 또는 세라믹 분말(Al2O3, MgO, SiO2)에 의한 보호막 또는 보호층(33)이 형성되며, 고온 브레이징 공법으로 상기 저항인쇄층(32)에 리드선(34)을 연결하여 구성된 세라믹 발열체를 제조한다.
상기 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 발열체와 종래 기술에 의하여 제조된 세라믹 발열체를 비교하여 보면 도 7과 같다.
상기와 같이 본 발명은, 기 소결된 상태의 세라믹기판(31)과 저항인쇄층(32)으로 메탈라이징 하고 유리분말 또는 세라믹 분말로 보호층(33)을 도포, 소결에 의해 간단하게 세라믹 발열체를 제조함으로서 그린시트를 만들기 위한 초기공정이 줄어들고, 저항인쇄층(32)을 압접착에 의한 중간공정 수행을 위한 설비투자비용이 없기 때문에 저렴한 비용으로 세라믹 발열체를 제조(생산)할 수 있어 원가절감에 기여할 수 있으면서도 동시소성에 의한 종래기술로 제조된 세라믹 발열체와 동등 수준의 내열성을 가진다.
상기와 같은 본 발명은 기 소결된 세라믹기판(31)을 이용하므로, 발열 저항체의 종류 및 보호층(33)의 종류에 의해 소결온도를 자유롭게 조절할 수 있는 것은 물론, 소결 시간이 짧아지고 접합과정에서 수축 등으로 인한 치수변화가 없게 되므로 균일한 품질을 유지할 수 있게 된다.
그리고, 후막 제조기술을 이용하기 위해 소결된 세라믹기판(31)을 사용함으로서 소성과정에서 세라믹기판(31) 내부에 잔류카본이 존재하지 않도록 함으로써 저항에 악영향을 미칠 수 있는 요소를 제거하여 전체적으로 세라믹 발열체의 안정성 및 품질 균일성을 높일 수 있게 되는 등의 다양한 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 후막 제조기술을 이용하면서도 텅스텐(W), 또는 몰리브데늄(Mo)과 같은 고온에 견딜 수 있는 금속을 발열 저항체로 사용하기 때문에, 리드선(34) 연결 시 고온 브레이징 공법을 사용할 수 있으므로, 발열체로서의 내열 성능을 증진시킬 수 있는 장점을 가진다.
이상과 같은 본 발명에 따른 세라믹 발열체 및 그 제조방법은 내부 저항인쇄층으로서 금속산화물인 텅스텐(W) 또는 몰리브데늄(Mo) 등을 이용하여 상용화된 세라믹기판에 선택된 패턴으로 인쇄도포 및 소결에 의한 메탈라이징을 하고, 그 위에 보호층으로 유리 분말 또는 세라믹 분말을 도포한 후 1000∼1400℃에서 소결한 것으로 저항 패턴이 세라믹 표면에 메탈라이징되어 전류흐름이 원활하고 부분 발열이 없이 일정한 온도를 유지할 수 있다.
특히 저항인쇄층과 단일 패턴으로 연결된 단자부에 리드선이 고온 브레이징 공법에 의해 연결되어 있어서 세라믹 발열체가 발열 시 그 연결의 산화 반응 또는 부식을 최소화시킬 수 있으므로 매우 높은 내열 성능을 나타낼 수 있다.
이러한 후막 제조기술에 의해 세라믹 발열체를 제조하는 방법은 간단한 제조공정을 사용하므로 단순화시키기 용이하여 제조원가를 절감시킬 수 있으면서도, 고융점 내열 금속을 저항체로 이용한 세라믹 발열체이므로 장시간 고온에서 사용하여도 저항 변화가 없는 우수한 장점의 히터를 제조할 수 있기 때문에, 저렴한 가격으로 우수한 전기적 특성을 갖는 소형의 히터를 제조할 수 있는 등 여러 효과가 있는 유용한 발명이다.
Claims (2)
- 후막형 세라믹 발열체를 제조함에 있어서;절연성이 우수한 알루미나(Al2O3) 또는 석영판(SiO2) 등의 세라믹기판(31)에 텅스텐(W) 또는 몰리브데늄(Mo) 등의 저항성 페이스트로 균일한 발열이 되도록 저항인쇄층(32)을 스크린 인쇄하고 수소분위기 1200~1500℃에서 소결하는 저항체 메탈라이징 공정과,상기 저항인쇄층(32) 위에 알칼리 산화물 0.1~20중량%를 포함하는 유리분말(Na2O-K20-Al2O3-SiO2계) 또는 세라믹 분말(Al2O3, SiO2, CaO, MgO)을 도포하고 수소분위기에서 1000∼1400℃로 소결하여 보호층(33)를 형성하는 도포소결공정과,상기 저항인쇄층(32)의 단자부가 용이하게 브레이징 될 수 있도록 표면을 처리하는 Ni도금 공정과,상기 저항인쇄층(32)의 단자부에 약 800~1200℃에서 고융점을 가진 용가제(Ag-Cu, Ag, Cu 등)를 이용한 고온 브레이징으로 리드선(34)을 형성하는 리드선 결합공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 후막형 세라믹 발열체의 제조방법.
- 후막형 세라믹 발열체를 구성함에 있어서,통상적인 후막 제조기술을 이용하여 세라믹기판(31) 위에 원하는 저항 특성에 적합하게 설계된 형태의 히팅 저항 패턴을 스크린 인쇄하여 형성하는 저항인쇄층(32)과;상기 저항인쇄층(32) 위에 유리분말 또는 세라믹분말을 도포 후 소결하여 형성하는 보호층(33)과;상기 저항인쇄층(32)에 리드선(34)을 연결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 후막형 세라믹 발열체.
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Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| WO2012124928A2 (ko) * | 2011-03-14 | 2012-09-20 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 불순물 제거 기능의 광조사부를 구비하는 증착장치 |
| CN103152851A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 沈闽江 | 厚膜液体加热器 |
| KR200471723Y1 (ko) * | 2012-04-18 | 2014-03-11 | 허혁재 | 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로 |
| KR101455065B1 (ko) * | 2013-04-02 | 2014-10-30 | 한국세라믹기술원 | 세라믹박막 발열체를 이용한 면상 발열장치 및 그 제조방법 |
| CN108207041A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-26 | 东莞市东思电子技术有限公司 | 一种新型直发器用陶瓷发热组件及其制作方法 |
| CN108207042A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-26 | 东莞市东思电子技术有限公司 | 一种直发器用陶瓷发热组件及其制作方法 |
| CN113336566A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 深圳市卓力能技术有限公司 | 发热体的焊接处理方法、发热体及气溶胶产生装置 |
| CN114639502A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-17 | 江苏国瓷泓源光电科技有限公司 | 一种雾化芯用铬合金发热浆料及其制备、印刷成膜方法 |
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Families Citing this family (2)
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Family Cites Families (1)
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-
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012124928A2 (ko) * | 2011-03-14 | 2012-09-20 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 불순물 제거 기능의 광조사부를 구비하는 증착장치 |
| WO2012124928A3 (ko) * | 2011-03-14 | 2012-11-08 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 불순물 제거 기능의 광조사부를 구비하는 증착장치 |
| KR101232602B1 (ko) * | 2011-03-14 | 2013-02-25 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 불순물 제거 기능의 광조사부를 구비하는 증착장치 |
| KR200471723Y1 (ko) * | 2012-04-18 | 2014-03-11 | 허혁재 | 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로 |
| CN103152851A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 沈闽江 | 厚膜液体加热器 |
| KR101455065B1 (ko) * | 2013-04-02 | 2014-10-30 | 한국세라믹기술원 | 세라믹박막 발열체를 이용한 면상 발열장치 및 그 제조방법 |
| CN108207041A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-26 | 东莞市东思电子技术有限公司 | 一种新型直发器用陶瓷发热组件及其制作方法 |
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| CN113336566A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 深圳市卓力能技术有限公司 | 发热体的焊接处理方法、发热体及气溶胶产生装置 |
| CN114639502A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-17 | 江苏国瓷泓源光电科技有限公司 | 一种雾化芯用铬合金发热浆料及其制备、印刷成膜方法 |
| CN115153112A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-10-11 | 江苏富乐华功率半导体研究院有限公司 | 一种高效率的电子烟双面加热片及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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