KR20090081588A - 바리스터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바리스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 기판과 바리스터를 일체로 형성함으로써, 별도의 실장 면적, 실장 작업, 및 세정 공정이 불필요하여 제조비용이 절감되고 제조공정이 간소화될 수 있다.

또한, 바리스터의 외부 노출이 최소화되므로 내전압 특성이 항상 양호하게 유지되어 ESD 발생 시에 필터링 동작이 완벽하게 기능함으로써 각종 시험 규격을 만족시킬 수 있다.

바리스터, ESD, SMT

Description

바리스터 및 그 제조 방법{VARISTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터의 부분 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터의 제조 방법을 도시한 플로우챠트.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

10: 기판

20: 제1 전극

30: 바리스터 소체

40: 제2 전극

50: 오버 글레이즈

본 발명은 바리스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 산업의 급격한 발전은 단위소자의 소형화 및 고성능화를 위한 초고집적화 시대를 가속시키고 있다. 이에 따라 전자 기기 등의 동작전압은 점점 낮아지는 추세에 있는 반면에, ESD(Electro Static Discharge)나 서지전압 등에는 취약하여 전자부품이나 소자가 쉽게 파손되는 일이 빈번하다.

이에 전기 회로에서는 ESD 방지를 위해 제너 다이오드나 바리스터(Varistor)를 표면 실장 기술(Surface Mount Technology; SMT)로 구성하고 있다.

참고적으로, 바리스터란 높은 비선형 전류-전압 특성을 가진 반도체 소자로서, 전기적 특성은 정전압 특성인 제너다이오드의 동작과 유사하나 보다 큰 전류와 에너지 용량을 가진 복합 세라믹 장치이다.

바리스터의 비선형 특성은 낮은 전압에서 매우 큰 전기저항을 가지고 있으며, 이 저항은 소자의 미세구조와 크기에 의존하는 문턱 전압 이상에서는 급격히 떨어지는 비선형 특성을 나타내는 그레인(grain) 경계 현상을 갖는다.

비선형 저항 특성은 그레인 경계에서 발생하는 과정에 의해 제어되는데, 맞 접속 제너다이오드에서 관찰되는 항복 현상과 유사하나 보다 큰 에너지를 흡수하는 능력을 가지고 있어서, 전기 회로에서 ESD 방지에 유용하다.

그런데, 바리스터를 표면 실장 기술로 구성할 경우에는, 실장 면적을 구성해야하고, 실장 비용 증가하며, 플럭스(flux)의 세척을 위해 세정 공정이 추가로 필요하여 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, 표면 실장 기술로 구성할 경우에는 바리스터가 외부로 노출되므로 내전압 특성이 떨어지게 되므로, 바리스터의 열화가 유발되어 ESD 발생시에 필터링 동작이 되지 않으며, 각종 시험 규격(예컨대, KS-6424, KS-6035 등)을 만족시키는 데 실패할 소지가 있는 등의 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 기판과 바리스터를 일체로 형성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터는, 기판과, 상기 기판 위에 배치된 제1 전극과, 일부는 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부는 상기 제1 전극 위에 배치된 바리스터 소체 및, 일부는 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부는 상기 바리스터 소체 위에 배치된 제2 전극을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터의 제조 방법은, 기판 위에 제1 전극을 배치하는 공정과, 바리스터 소체 일부가 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부가 상기 제1 전극 위에 배치하는 공정과, 제2 전극 일부가 상기 기판 위에 배치 되고 다른 일부가 상기 바리스터 소체 위에 배치되는 공정 및, 상기 기판 위에 배치된 상기 제1 전극, 상기 바리스터 소체, 상기 제2 전극을 소성하는 공정을 포함한다.

여기서, 상기 바리스터 소체는, ZnO를 주된 구성물로 하고, Bi, Sb, Cr, Ni, Mn, Y, Pr, Al, Si, Na로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 적어도 2개 이상을 첨가물로 한 바리스터 페이스트를 하소 및 분쇄하여 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 이루어진다.

상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1개 또는 2개 이상일 수 있다.

상기 바리스터는 그 상부에 오버 글레이즈(over-glaze)가 추가로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

바리스터의 구조

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터의 부분 단면도로서, 이 도면에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 바리스터는 기판(10)과, 상기 기판(10) 위에 형성된 제1 전극(20)과, 일부는 상기 기판(10) 위에 배치되고 다른 일부는 상기 제1 전극(20) 위에 배치되도록 형성된 바리스터 소체(30) 및, 일부는 상기 기 판(10) 위에 배치되고 다른 일부는 상기 바리스터 소체(30) 위에 배치되도록 형성된 제2 전극(40)을 포함한다.

또한, 바리스터의 상부에는 오버 글레이즈(over-glaze)(50)가 추가로 형성될 수 있다.

바리스터 소체의 구성

바리스터 소체(30)는, ZnO를 주된 구성물로 하고, Bi, Sb, Cr, Ni, Mn, Y, Pr, Al, Si, Na로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 적어도 2개 이상을 첨가물로 첨가하여 분쇄기, 예컨대, 볼밀(ball mill)을 이용하여 1차 혼합하고,

조성의 균질성을 확보하기 위해 상기 1차 혼합된 혼합물을 800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 700℃ 온도로 1차 하소하며, 하소한 분말을 1차 분쇄해서 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 바리스터 페이스트를 제조한다.

여기서, 상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 또는 2개 이상이다.

상기 에폭시 수지의 경화제로는 디시안디아마이드(DicyanDiamide), 이미다졸(Imidasol), 포리아민(Polyamine), 아민(Amine)중 1개 또는 2개 이상 사용되며, 상기 폴리에스터 수지와 알키드 수지는 용제형으로서 이때 사용되는 용제로서는 타피놀, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 초산셀로솔브, 부틸초산셀로솔브, 부틸카비톨, 부틸초산카비톨 또는 이들 혼합물 중에서 선택된 것을 사 용하여 제조한다.

바리스터 제조 공정

Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, SIC 등의 세라믹 기판(10) 위에 Ag-Pd, Ag-Pt, Pd, Pt 등의 재료로 된 제1 전극(20)을 인쇄법을 이용하여 형성한다(S10).

앞서 기술된 바리스터 페이스트에 의해 일부가 기판(10) 위에 배치되고 다른 일부가 제1 전극(20) 위에 배치되는 바리스터 소체(30)를 인쇄법을 이용하여 형성한다(S20).

일부가 기판(10) 위에 배치되고 다른 일부가 바리스터 소체(30) 위에 배치되는 제2 전극(40)을 인쇄법으로 형성한다(S30).

기판(10) 위에 형성된 제1 전극(20), 바리스터 소체(30), 제2 전극(40)을 800℃ 내지 1300℃의 온도로 소성하여 바리스터를 완성한다(S40).

필요에 따라(예컨대, 도금, 내전압 요구 시 등) 제조된 바리스터의 상부에 글래스(glass) 또는 에폭시(epoxy) 등의 재료로 오버 글레이징(over-glazing) 처리를 수행하여 오버 글레이즈(50)를 형성하여 바리스터의 외부 노출을 방지할 수 있다(S50).

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능 함은 물론이다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 기판과 바리스터를 일체로 형성함으로써, 별도의 실장 면적, 실장 작업, 및 세정 공정이 불필요하여 제조 비용이 절감되고 제조공정이 간소화되는 효과가 있다.

또한, 바리스터의 외부 노출이 최소화되므로 내전압 특성이 항상 양호하게 유지되어 ESD 발생시에 필터링 동작이 완벽하게 기능함으로써 각종 시험 규격을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

1. 기판과,

   상기 기판 위에 배치된 제1 전극과,

   일부는 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부는 상기 제1 전극 위에 배치된 바리스터 소체 및,

   일부는 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부는 상기 바리스터 소체 위에 배치된 제2 전극을 포함하는 바리스터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 바리스터 소체는, ZnO를 주된 구성물로 하는 페이스트를 하소 및 분쇄하여 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 이루어진, 바리스터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 바리스터 소체는, ZnO를 주된 구성물로 하고, Bi, Sb, Cr, Ni, Mn, Y, Pr, Al, Si, Na로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 적어도 2개 이상을 첨가물로 한 바리스터 페이스트를 하소 및 분쇄하여 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 이루어진, 바리스터.
4. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1개인, 바리스터.
5. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 2개 이상인, 바리스터.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 바리스터는 그 상부에 오버 글레이즈(over-glaze)가 추가로 형성된, 바리스터.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은, 세라믹 기판인, 바리스터.
8. 기판 위에 제1 전극을 배치하는 공정과,

   바리스터 소체 일부가 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부가 상기 제1 전극 위에 배치하는 공정과,

   제2 전극 일부가 상기 기판 위에 배치되고 다른 일부가 상기 바리스터 소체 위에 배치되는 공정 및,

   상기 기판 위에 배치된 상기 제1 전극, 상기 바리스터 소체, 상기 제2 전극을 소성하는 공정을 포함하는 바리스터 제조 방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 바리스터 소체는, ZnO를 주된 구성물로 하는 페이스트를 하소 및 분쇄하여 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 이루어진, 바리스터 제조 방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 바리스터 소체는, ZnO를 주된 구성물로 하고, Bi, Sb, Cr, Ni, Mn, Y, Pr, Al, Si, Na로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 적어도 2개 이상을 첨가물로 한 바리스터 페이스트를 하소 및 분쇄하여 페이스트용 바인더 수지와 혼합하여 이루어진, 바리스터 제조 방법.
11. 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 바리스터 페이스트의 하소는, 800℃ 이하에서 수행되는, 바리스터 제조 방법.
12. 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 바리스터 페이스트의 하소는, 700℃ 에서 수행되는, 바리스터 제조 방법.
13. 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1개인, 바리스터 제조 방법.
14. 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 바리스터 페이스트에 혼합되는 페이스트용 바인더 수지는, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 2개 이상인, 바리스터 제조 방법.
15. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 바리스터 소체, 상기 제2 전극은, 인쇄법으로 형성되는, 바리스터 제조 방법.
16. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 바리스터 소체, 상기 제2 전극의 소성은, 800℃ 내지 1300℃의 온도에서 수행되는, 바리스터 제조 방법.
17. 청구항 8에 있어서, 소성하여 제조된 바리스터의 상부에 오버 글레이징(over-glazing) 처리를 수행하는 공정을 추가로 포함하는, 바리스터 제조 방법.

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