KR20090103491A - 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법

Info

Publication number
KR20090103491A
KR20090103491A KR1020080029134A KR20080029134A KR20090103491A KR 20090103491 A KR20090103491 A KR 20090103491A KR 1020080029134 A KR1020080029134 A KR 1020080029134A KR 20080029134 A KR20080029134 A KR 20080029134A KR 20090103491 A KR20090103491 A KR 20090103491A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
conductive
resistance
ptc
insulating layer
Prior art date
Application number
KR1020080029134A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100985991B1 (ko
Inventor
이기철
Original Assignee
이기철
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이기철 filed Critical 이기철
Priority to KR1020080029134A priority Critical patent/KR100985991B1/ko
Publication of KR20090103491A publication Critical patent/KR20090103491A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100985991B1 publication Critical patent/KR100985991B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/008—Thermistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/38—Construction or manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

본 발명은 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속에 탄소나노튜브를 물리,화학적으로 결합시킨 물질을 사용하여 금속의 산화를 방지하는 동시에 낮은 저항을 구현할 수 있는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명인 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,
부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자와;
상기 외부단자와 접촉되어 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 2개의 전극과;
상기 2개의 전극 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 금속에 탄소나노튜브를 결합시켜 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체와;
상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층;이 형성되되, 상기 외부단자 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 저저항을 구현하기 위한 금속 물질의 전도성 충진재를 사용할 경우의 문제점인 금속 고유의 산화 문제를 해결하여 특성 저하를 방지하는 효과를 제공하게 된다.

Description

저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법{low resistor polymer PTC thermistor and thereof.}
본 발명은 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속에 탄소나노튜브를 물리,화학적으로 결합시킨 물질을 사용하여 금속의 산화를 방지하는 동시에 낮은 저항을 구현할 수 있는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 정특성 온도 계수(PTC) 전도성 물질의 저항은 온도 변화에 민감하다.
이러한 특성을 이용하여 PTC 전도성 물질이 전류감지물질로서 활용되고 넓게는 과전류 보호 장치 및 회로에 이용되어 진다. PTC 전도성 물질은 실내 온도에서는 낮은 값으로 유지되어 과전류 보호 장치 또는 회로는 정상적으로 작동한다.
그러나, 과전류 및 과온 상태가 발생하면, PTC 전도성 물질의 저항은 즉시 고저항 상태인 최소 만 배(10,000 옴 이상)로 증가한다.
일반적으로, PTC 전도성 물질은 적어도 하나의 결정성 중합체와 전도성 충전재를 포함하고 있으며, 전도성 충전재는 결정성 중합체에 균일하게 분산되어 있고, 결정성 중합체는 주로 폴리에틸렌(POLYETHYLENE) 같은 폴리올레핀(POLYOLEFIN)중합체이다.
전도성 충전재는 주로 카본 블랙(CARBON BLACK), 금속입자와 예를 들면 티타늄 카바이드(CARBIDE) 또는 텅스텐 카바이드인 비산화 세라믹 분말이다.
PTC 전도성 물질의 도전성은 전도성 충전재의 종류와 유형에 따른다.
일반적으로 말하면,거친 표면의 카본 블랙은 폴리올레핀 중합체와 더 좋은 융착력을 가져서 더 좋은 저항 복귀성을 가지게 된다. 그러나, 카본 블랙 전도성이 금속 입자의 전도성보다 낮다. 금속 입자가 전도성 충전재로 이용되면, 더 큰 입자 크기는 불균일하게 분산되게 되고, 금속 입자는 높은 저항이 생기도록 산화되는 경향이 있다.
효과적으로 과전류 보호 장치의 저항을 감소시키고 산화를 예방하기 위하여,세라믹 분말은 PTC 전도성 물질에서 전도성 충전재로 이용된다.
세라믹 분말은 카본 블랙과 같은 거친 표면이 부족하기 때문에, 세라믹 분말은 폴리올레핀과의 융착력이 떨어지고 결과적으로는 PTC 전도성 물질의 저항 복귀력이 잘 조절되지 않는다.
최근에, 전도성 충전재로 니켈을 이용하는 저저항(약 20mΩ )PTC 전도성 물질이 시장에서 이용되고 있으나, 그것은 오직 6V전압까지 견딘다.
니켈이 공기와 잘 격리되지 않으면, 일정 기간 후에는 산화되고 결과적으로 저항이 증가된다.
부연 설명하자면, 일반적으로 과전류 및 과열 보호소자로 사용되며 반복사용이 가능한 PTC thermistor로는 polymer PTC thermistor와 ceramic PTC thermisor가 있다.
ceramic PTC thermistor는 높은 초기저항으로 전력소모가 높으므로 2차 전지 보호용으로 사용되기에는 부적절하다.
따라서 2차 전지 보호용으로는 polymer PTC thermistor가 사용되어 왔는데 최근 전자기기사용에 있어 2차 전지의 용량이 증가되고 1회 충전으로 사용시간이 길어지는 요구에 따라 2차 전지 내부저항이 낮아져야 하는 필요성이 있고 여기에 들어가는 부품들의 저항도 동시에 낮아지는 요구가 증가하게 되었다.
종래의 polymer PTC thermistor의 경우 대부분이 전도성 물질로서 carbon black이 사용되었는데 carbon black의 경우 구현할 수 있는 저항의 한계가 있으므로 소형화, 저저항의 요구를 충족시키기 위해서는 carbon black보다 고유저항이 낮은 금속물질을 사용하여야만 가능하다.
금속물질의 전도성 충진재를 사용할 경우 제품이 작아지고 저항이 낮은 부분은 구현할 수 있으나 금속 고유의 산화문제로 인하여 공정중에 산화가 발생할 경우 특성의 저하를 야기할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 저저항을 구현하기 위한 금속 물질의 전도성 충진재를 사용할 경우의 문제점인 금속 고유의 산화 문제를 해결하여 특성 저하를 방지하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 특별한 산소차단재를 사용하지 않고 공정이나 사용상에 있어서의 산화되어 특성 저하를 일으키지 않는 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 절연층을 제공하여 부품 실장시 인접부품과의 쇼트를 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속 물질에 탄소나노튜브를 결합시킨 물질을 사용하여 금속이 산화되는 것을 방지함과 동시에 낮은 저항을 구현할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,
부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자와;
상기 외부단자와 접촉되어 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 2개의 전극과;
상기 2개의 전극 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 금속에 탄소나노튜브를 결합시켜 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체와;
상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층;이 형성되되, 상기 외부단자 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법은, 저저항을 구현하기 위한 금속 물질의 전도성 충진재를 사용할 경우의 문제점인 금속 고유의 산화 문제를 해결하여 특성 저하를 방지하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 특별한 산소차단재를 사용하지 않고 공정이나 사용상에 있어서의 산화되어 특성 저하를 일으키지 않는 제조방법을 제공하게 된다.
또한, 절연층을 제공하여 부품 실장시 인접부품과의 쇼트를 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 금속 물질에 탄소나노튜브를 결합시킨 물질을 사용하여 금속이 산화되는 것을 방지함과 동시에 낮은 저항을 구현할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 실시예에 따른 실험 결과값을 나타낸 도표이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 본 발명의 소자
110 : 외부소자
120 : 전도성 중합체
130 : 전극
140 : 절연층
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,
부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자와;
상기 외부단자와 접촉되어 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 2개의 전극과;
상기 2개의 전극 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 금속에 탄소나노튜브를 결합시켜 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체와;
상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층;이 형성되되, 상기 외부단자 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전도성 충진재는,
도전성을 부여하며 동시에 낮은 저항을 갖는 카파(Cu)에 카파(Cu)의 산화를 방지하기 위해 탄소처리가 되어 있으며 상기 탄소는 탄소나노튜브(CNT)의 형상을 갖는 나노 입자의 Cu-CNT인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 결정성 고분자는,
폴리올레핀계 결정성 고분자인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 절연층은,
23℃ 50A에서 측정하였을 경우에 부피저항이 1012~1017Ω의 절연특성을 갖는 액상 에폭시 절연물질인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전도성 충진재는 400phr이상 사용될 경우에, 전도성중합체의 비저항은 0.01Ω㎝이하인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명인 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법은,
폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계와;
상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 전극을 열압착하는 소자형성단계와;
상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계와;
상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계와;
외부전극을 솔더링으로 부착하고 절연층을 코팅하여 최종 완제품으로 형성하는 절연층코팅단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 혼련분쇄단계에서,
전도성 충진재는 400phr이상 사용되며 전도성중합체의 비저항(ρ=R*S/t, R=저항, S=면적, t=두께)은 0.01Ω㎝이하를 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 소자형성단계에서,
형성하는 시트의 두께는 0.6mm 이하인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 PTC특성형성단계에서,
가교 선량은 150Mrad이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 절연층코팅단계에서,
절연층의 코팅 두께는 max.300㎛인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자(100)는,
부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자(110)와;
상기 외부단자와 접촉되어 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 2개의 전극(130)과;
상기 2개의 전극 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 금속에 탄소나노튜브를 결합시켜 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(120)와;
상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층(140);이 형성되되, 상기 외부단자 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 2개의 전극(130)에 부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자(110)를 각각 접촉되게 형성되어 있으며, 상기 2 개의 전극 사이에 결정성 고분자 물질과 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(120)를 형성하게 된다.
그리고, 상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층(140);이 형성되되, 상기 2 개의 외부단자의 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성하여 외부와 연결시켜주게 된다.
이때, 상기 전도성 충진재는,
바람직하게는 도전성을 부여하기 위함과 동시에 낮은 저항을 갖는 카파(Cu)에 카파(Cu)의 산화를 방지하기 위해 탄소처리가 되어 있으며 이때 탄소는 탄소나노튜브 (CNT)의 형상을 갖는 나노 입자의 Cu-CNT이다.
상기 전도성중합체는 결정성 고분자 물질과 전도성 충진재로 구성하여 PTC 특성을 갖는 물질층을 형성하게 되는 것이다.
또한, 상기 전극은 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성시키는 전극재로서 바람직하게는 max.35㎛의 전해 동박에 max.8㎛의 니켈이 도금되어 구성하게 된다.
상기 결정성 고분자는 결정화도가 높은 고분자 물질로서 상변화시 부피 팽창률로 인하여 PTC 특성을 부여하도록 바람직하게는 폴리올레핀계 결정성 고분자인 것을 특징으로 한다.
상기 외부단자는 바람직하게는 0.1mm~0.15mm의 압연니켈로 구성되도록 한다.
상기 절연층은 부품 실장시 인접부품(특히 2차 전지캔과 PCM)과 쇼트를 방지하기 위한 것으로서 23℃ 습도 50%에서 측정하였을 때 부피저항이 1012~1017Ω의 절연특성을 갖는 액상 에폭시 절연물질을 사용하게 된다.
이때, 상기 전도성 충진재는 400phr이상 사용될 경우에, 전도성중합체의 비저항은 0.01Ω㎝이하인 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계(S110)와;
상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 전극을 열압착하는 소자형성단계(S120)와;
상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계(S130)와;
상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계(S140)와;
외부전극을 솔더링으로 부착하고 절연층을 코팅하여 최종 완제품으로 형성하는 절연층코팅단계(S150);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 첨가제는 실시예에 있는 난연제[Mg(OH)2]와 가교조제[TAIC], 가공조제[스테아린산]이며 함량은 각각 max함량으로 20phr, 5phr, 10phr이다.
즉, 상기 혼련분쇄단계는 고분자 물질을 녹여서 전도성 물질과 섞는 단계로서 전도성 충진재는 400phr이상 사용되며 이 경우에는 전도성중합체의 비저항(ρ=R*S/t, R=저항, S=면적, t=두께)은 0.01Ω㎝이하를 갖도록 하여야 한다.
또한, 혼련은 kneader를 사용하며 온도는 200℃에서 결정성고분자인 HDPE(밀도 0.958g/cm3, Tm=131℃)와 난연제[Mg(OH)2]를 먼저 melting시킨 후 전도성 충진제(Cu-CNT파우더)와 스테아린산을 4번에 나누어 투입하여 혼련을 한다.
이때 총 혼련 시간은 30분 이내로 한다. 전도성 충진제가 충분이 혼련이 된 후 가교조제인 TAIC를 첨가하여 5분 이내로 추가로 혼련한 후 꺼낸다.
이때 꺼낸 원료를 분쇄기에 넣어 1차 조분쇄(입도 10mm이하)를 한 후 2차 미분쇄를 하여 입도를 3mm이하로 분쇄한다.분쇄한 원료를 시트로 성형하기 위해 압출기로 투입된다.
상기 소자형성단계에서 형성하는 시트의 두께는 0.6mm 이하로 형성하게 되며, 상기 PTC특성형성단계에서 가교 선량은 150Mrad이상이여야 한다.
또한, 상기 절연층코팅단계에서 절연층의 코팅 두께는 max.300㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 관한 3개의 실시예를 통해 나타난 전기적 특성과 테스트 결과를 아래와 같이 나타내었다.
(1) 조성 (단위 :g)
No 종류 내용 고분자HDPE 전도성 첨가제 난연제Mg(OH)2 가교조제TAIC 가공조제스테아린산
1 실시예1 니켈 10 70 2 0.5 1
2 실시예2 니켈/절연코팅 10 70 2 0.5 1
3 실시예3 Cu-CNT/절연코팅 10 70 2 0.5 1
(2) 전기적 특성
No 종류 내용 소자직경(mm) 두께(mm) Ri(mΩ) ρ(Ωcm)
1 실시예1 니켈 3.0 0.6 14.9 0.0175
2 실시예2 니켈/절연코팅 3.0 0.6 14.4 0.0170
3 실시예3 Cu-CNT/절연코팅 3.0 0.6 5.1 0.0061
(3) Trip Cycle Test
No 종류 내용 DC6V, 50A Trip cycle test (단위:mΩ)
initial 1cycle 10cycle 50cycle 100cycle 500cycle 1000cycle 3000cycle 6000cycle
1 실시예1 니켈 14.9 16.6 20.6 32.0 57.8 259.1 364.7 5761 771.0
2 실시예2 니켈/절연코팅 14.4 29.6 36.1 66.5 84.9 111.9 122.2 457.1 603.8
3 실시예3 Cu-CNT/절연코팅 5.1 7.3 8.3 11.6 14.0 21.0 25.4 34.0 49.0
(4) Trip Endurance Test
No 종류 내용 DC6V, 50A Trip endurance test (단위:mΩ)
initial 100hr 250hr 500hr 750hr 1000hr
1 실시예1 니켈 14.5 245.5 769.0 5745.0 6685.0 31625.0
2 실시예2 니켈/절연코팅 14.7 156.0 491.2 3084.0 11503.0 11405.0
3 실시예3 Cu-CNT/절연코팅 5.7 5.0 4.9 7.1 7.9 21.6
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 실시예에 따른 실험 결과값을 나타낸 도표이다.
실험을 위하여 소자두께는 0.6mm, 소자크기는 직경이 3mm인 원형으로 하여 준비하였고 가교조건은 전자선 가속기를 사용하였으며 전압0.95MeV, 전류 23mA, 이송 속도 2.5m/min으로 최대 24회 조사로 하였다.
이때, 측정은 Trip cyce test와 Trip endurance test를 하였으며, Trip cycle test는 DC6V, 50A에서 6초 on, 54초 off하여 6,000cycle 반복 테스트하였으며 이때 저항을 측정하였다.
또한, Trip endurance test는 DC 6V, 50A를 1,000시간 인가하였으며 이때 저항을 측정하였다.
상기한 조건으로 측정한 결과가 상기한 저항값을 가지게 되었으며,Trip cycle test는 제품에 과전류를 반복적으로 인가하는 test이며 Trip endurance test는 제품에 과전류가 인가되어 trip이 된 상태로 장시간 유지시키는 test이다.
이때 저항 변화율이 적어 초기저항값에 가까울 수록 제품의 기능이 저하되지 않고 그대로 유지한다는 것을 의미한다.
따라서 Trip cycle test의 경우 실시예1은 초기저항 14.9mΩ, test후 저항이 771mΩ으로 51.7배 증가하였으며 실시예2는 초기저항 14.4mΩ, test후 저항이 603.8mΩ으로 41.9배 증가하였고 실시예3는 초기저항 5.1mΩ, test후 저항이 49mΩ으로 9.6배 증가하였으므로 저항증가율가 현격히 줄었음을 알 수 있으며 이로서 제품의 성능이 비교적 초기 상태를 유지함을 알 수 있다.
Trip endurance test역시 저항증가율을 비교하면 실시예1은 2181배, 실시예2는 775.8배, 실시예3은 3.8배임을 알 수 있다.
상기한 결과값들은 도 3에 도시한 바와 같은 반복 테스트에 따른 저항의 변화를 알 수 있었다.
즉, 위에 설명한 내용과 동일하며 Test후 저항증가율이 높다는 것은 제품의 성능이 저하되었다고 볼 수 있으며 이는 전도성 물질의 산화에 기인한다고 볼 수 있는 것이다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명인 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법은, 저저항을 구현하기 위한 금속 물질의 전도성 충진재를 사용할 경우의 문제점인 금속 고유의 산화 문제를 해결하여 특성 저하를 방지하는 효과를 제공하게 되어 과전류 보호 분야에 널리 유용하게 활용될 것이다.

Claims (10)

  1. 부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 외부단자와;
    상기 외부단자와 접촉되어 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 2개의 전극과;
    상기 2개의 전극 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 금속에 탄소나노튜브를 결합시켜 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체와;
    상기 전극 및 전도성중합체를 둘러싸도록 절연층;이 형성되되, 상기 외부단자 일부가 절연층의 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 충진재는,
    도전성을 부여하며 동시에 낮은 저항을 갖는 카파(Cu)에 카파(Cu)의 산화를 방지하기 위해 탄소처리가 되어 있으며 상기 탄소는 탄소나노튜브(CNT)의 형상을 갖는 나노 입자의 Cu-CNT인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결정성 고분자는,
    폴리올레핀계 결정성 고분자인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층은,
    23℃ 50A에서 측정하였을 경우에 부피저항이 1012~1017Ω의 절연특성을 갖는 액상 에폭시 절연물질인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 충진재는 400phr이상 사용될 경우에, 전도성중합체의 비저항은 0.01Ω㎝이하인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
  6. 폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계와;
    상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 전극을 열압착하는 소자형성단계와;
    상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계와;
    상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계와;
    외부전극을 솔더링으로 부착하고 절연층을 코팅하여 최종 완제품으로 형성하는 절연층코팅단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 혼련분쇄단계에서,
    전도성 충진재는 400phr이상 사용되며 전도성중합체의 비저항(ρ=R*S/t, R=저항, S=면적, t=두께)은 0.01Ω㎝이하를 갖는 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 소자형성단계에서,
    형성하는 시트의 두께는 0.6mm 이하인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 PTC특성형성단계에서,
    가교 선량은 150Mrad이상인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 절연층코팅단계에서,
    절연층의 코팅 두께는 max.300㎛인 것을 특징으로 하는 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.
KR1020080029134A 2008-03-28 2008-03-28 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법 KR100985991B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080029134A KR100985991B1 (ko) 2008-03-28 2008-03-28 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080029134A KR100985991B1 (ko) 2008-03-28 2008-03-28 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090103491A true KR20090103491A (ko) 2009-10-01
KR100985991B1 KR100985991B1 (ko) 2010-10-06

Family

ID=41533023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080029134A KR100985991B1 (ko) 2008-03-28 2008-03-28 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100985991B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985952B1 (ko) * 2010-01-20 2010-10-06 이기철 폴리머 피티씨 소자 및 그 제조방법
WO2012178071A2 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Brown University Device and methods for temperature and humidity measurements using a nanocomposite film sensor
WO2014066824A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Purdue Research Foundation A super-capacitor and arrangement for miniature implantable medical devices

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000156242A (ja) * 1998-11-20 2000-06-06 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池
JP2003163104A (ja) * 2001-11-28 2003-06-06 Mitsubishi Electric Corp 有機ｐｔｃ組成物
KR100614608B1 (ko) * 2004-08-11 2006-08-21 한국화학연구원 오존처리된 탄소나노튜브를 함유한 ｐｔｃ 소자용 전도성중합체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 ｐｔｃ 소자

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985952B1 (ko) * 2010-01-20 2010-10-06 이기철 폴리머 피티씨 소자 및 그 제조방법
WO2012178071A2 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Brown University Device and methods for temperature and humidity measurements using a nanocomposite film sensor
WO2012178071A3 (en) * 2011-06-23 2013-05-10 Brown University Device and methods for temperature and humidity measurements using a nanocomposite film sensor
WO2014066824A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Purdue Research Foundation A super-capacitor and arrangement for miniature implantable medical devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR100985991B1 (ko) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2592628B1 (en) Conductive composite material with positive temperature coefficient of resistance and over-current protection component
US6090313A (en) High temperature PTC device and conductive polymer composition
JP6598231B2 (ja) 高分子系導電性複合材料及びｐｔｃ素子
US6074576A (en) Conductive polymer materials for high voltage PTC devices
EP1768135A1 (en) Polymer ptc device
CA2479926A1 (en) Ptc conductive composition containing a low molecular weight polyethylene processing aid
US5817423A (en) PTC element and process for producing the same
KR100985978B1 (ko) 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법
EP1566318B1 (en) Door mirror heater
KR100985991B1 (ko) 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법
US6359544B1 (en) Conductive polymer compositions containing surface treated kaolin clay and devices
WO2002072686A2 (en) Ptc conductive polymer compositions
US6197220B1 (en) Conductive polymer compositions containing fibrillated fibers and devices
KR101011632B1 (ko) 초박형 2차 전지에 실장되는 폴리머 피티씨 써미스터 소자및 그 제조방법
US20070024412A1 (en) Over-current protection device
US6396384B1 (en) Conductive polymer compositions containing perhydrotriphenylene
JP2005508073A (ja) Ｐｔｃ導電性高分子組成物
KR100985965B1 (ko) 복귀특성이 우수한 폴리머 피티씨 소자 제조방법
KR100986014B1 (ko) 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법
CN103762052A (zh) 低维持电流pptc过流保护器及其制造方法
KR100985952B1 (ko) 폴리머 피티씨 소자 및 그 제조방법
KR101037836B1 (ko) 고용량 2차전지 보호용 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법
WO2023140034A1 (ja) 非線形抵抗樹脂材料、非線形抵抗体、過電圧保護装置および非線形抵抗樹脂材料の製造方法
JP3609573B2 (ja) 有機ｐｔｃ組成物
JP2003318008A (ja) 高分子ｐｔｃ組成物及び高分子ｐｔｃ素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130927

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141001

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150909

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160909

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170922

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180911

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 10