KR20160042402A - Ptc element and heat-generating module - Google Patents

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켄타로 이노
타케시 시마다
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히다찌긴조꾸가부시끼가이사
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Abstract

반도체 자기 조성물에 비금속계 전극이 베이킹에 의해 형성된 PTC 소자이고, 상기 반도체 자기 조성물은, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖고, 상기 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 하면서, 적어도 B를 포함하고, 상기 반도체 자기 조성물의 비금속계 전극측에, 상기 반도체 자기 조성물의 모상보다 저항이 작은 저저항층이 형성되어 있는 PTC 소자. Wherein the nonmagnetic electrode is a PTC element formed by baking a nonmetal based electrode in a semiconductor ceramic composition and the semiconductor ceramic composition has a perovskite structure of BaTiO 3 type oxide, A low resistance layer having at least B and a resistance lower than that of the parent semiconductor composition is formed on the nonmetal-based electrode side of the semiconductor ceramic composition while a main component is a main component.

Description

PTC 소자 및 발열 모듈{PTC ELEMENT AND HEAT-GENERATING MODULE} [0001] PTC ELEMENT AND HEAT GENERATING MODULE [0002]

본 발명은, 정저항 온도 계수를 갖는 반도체 자기 조성물에 전극을 형성한 PTC 소자 및 발열 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a PTC element and a heat generating module in which electrodes are formed in a semiconductor ceramic composition having a positive temperature coefficient.

종래, PTC 특성(정저항율 온도 계수: Positive Temperature Coefficient of resistivity)을 나타내는 재료로서 BaTiO3으로 표시되는 페로브스카이트계의 조성에 다양한 반도체화 원소를 가한 반도체 자기 조성물이 제안되어 있다. PTC 특성이란, 큐리점(Curie Point) 이상의 고온이 되면 급격하게 저항값이 증대하는 특성이다. PTC 특성을 갖는 반도체 자기 조성물은 전극이 형성되어 PTC 소자로서 사용된다. 2. Description of the Related Art Semiconductor magnetic compositions having various semiconducting elements added to the composition of a perovskite system represented by BaTiO 3 as a material exhibiting a PTC characteristic (positive temperature coefficient of resistivity) have been proposed. The PTC characteristic is a characteristic in which the resistance value abruptly increases when the temperature exceeds a Curie Point. A semiconductor ceramic composition having PTC characteristics is used as a PTC element by forming an electrode.

특허문헌 1은, 무연 반도체 자기 조성물과 전극을 사용한 PTC 소자에 대해, 반도체 자기 조성물로서 BaTiO3 50~85%, CaTiO3 3~15%, SrTiO3 ~50%, SiO2 1~2%가 바람직한 것이 기재되어 있다(단락 0006 참조). 또한, 전극을 형성하는 방법으로서, 전극 또는 상기 전극의 부분층은 바람직하게는 금속 석출법으로 제작된다. 금속 석출법을 예시하면, 스퍼터링, 증착, 전해 석출, 화학 석출이 있다. 다만, 상기 전극은 금속 페이스트의 베이킹에 의해 제작되어도 좋은 것으로 기재되어 있다(단락 0007 참조). Patent Document 1 discloses a PTC device using a lead-free semiconductor ceramic composition and an electrode, wherein 50 to 85% of BaTiO 3 , 3 to 15% of CaTiO 3 , 3 to 50% of SrTiO 3 and 1 to 2% of SiO 2 are preferable as the semiconductor ceramic composition (See paragraph 0006). Further, as a method of forming the electrode, the electrode or the partial layer of the electrode is preferably manufactured by a metal precipitation method. Examples of the metal precipitation method include sputtering, vapor deposition, electrolytic precipitation, and chemical precipitation. However, it is described that the electrode may be manufactured by baking a metal paste (see paragraph 0007).

특허문헌 2에는, 일반식 AmBO3으로 표시되는 페로브스카이트형 구조를 갖는 BamTiO3계 조성물을 주성분으로 하여 A사이트를 구성하는 Ba의 일부가, 적어도 알칼리 금속 원소, Bi, 및 희토류 원소로 치환되고, 또한 A사이트와 B사이트의 몰비 m이, 0.990≤m≤0.999이고, 양호한 상승 특성(rise characteristic)을 갖는 반도체 세라믹이 기재되어 있다(단락 0026 참조). 또한, 도금 처리, 스퍼터링, 전극 베이킹 등에 의해, 외부 전극을 형성하고, 이에 의해 PTC 서미스터가 얻어지는 기재가 있다(단락 0069 참조). 그리고, 실시예에서는, 건식 도금을 실시하여, NiCr/NiCu/Ag의 3층 구조의 외부 전극을 형성하고 있다(단락 0079 참조). Patent Document 2 discloses that a Ba m TiO 3 composition having a perovskite-type structure represented by the general formula A m BO 3 as a main component and at least a part of Ba constituting the A site contains at least an alkali metal element, Bi, And the molar ratio m of the A site and the B site is 0.990? M? 0.999, and has a good rise characteristic (see paragraph 0026). Further, there is a substrate in which an external electrode is formed by plating, sputtering, electrode baking or the like, whereby a PTC thermistor is obtained (see paragraph 0069). In the embodiment, dry plating is performed to form an external electrode having a three-layer structure of NiCr / NiCu / Ag (see paragraph 0079).

PTC 소자는, 그 전체의 제조 비용에 있어서, 전극의 재료 비용 및 전극을 형성하기 위한 제조 공정에 드는 비용이 매우 큰 비율을 차지한다. The PTC element occupies a very large proportion of the cost of manufacturing the electrode for forming the electrode and the material cost for the entire production cost.

전극의 형성 방법의 하나인 금속 석출법은, 반도체 자기 조성물과 전극의 밀착성을 높이기 쉽고, 양자의 계면 저항(이하, "계면 저항"이라 한다.)을 작게 하기 쉬운 이점이 있다. 계면 저항이 작아지면 PTC 소자의 저항(이하, "소자 저항"이라 한다.)도 작아져, PTC 소자의 전류 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나 그 반면, 금속 석출법은 제조 비용이 비싼 문제가 있다. The metal deposition method, which is one of the electrode formation methods, is advantageous in that the adhesion between the semiconductor ceramic composition and the electrode can easily be enhanced, and the interface resistance between the semiconductor porcelain composition and the electrode (hereinafter referred to as "interface resistance") can be easily reduced. When the interfacial resistance is reduced, the resistance of the PTC element (hereinafter referred to as "element resistance") is also reduced, and the current efficiency of the PTC element can be improved. On the other hand, however, the metal deposition method has a problem of high manufacturing cost.

염가에 전극을 형성하는 수단으로서 베이킹 방법이 채용되는 경우가 있다. 베이킹이란, 금속 분말을 유리 성분이나 유기 성분중에 분산시킨 전극 페이스트를 제작하고, 이를 반도체 자기 조성물에 인쇄 등으로 도포하고, 가열하여 전극 페이스트로부터 유리 성분이나 유기 성분을 증발시키고 금속 성분을 남겨 전극으로 하는 것이다. A baking method may be employed as a means for forming an electrode at low cost. Baking is a method of preparing an electrode paste in which a metal powder is dispersed in a glass component or an organic component, applying the paste to a semiconductor ceramic composition by printing or the like, and heating it to evaporate a glass component or an organic component from the electrode paste, .

특허문헌 3에서는, 적어도 2개의 오믹 전극과, 전극 사이에 배치된 BaTiO3의 Ba의 일부가 Bi-Na로 치환된 반도체 자기 조성물을 구비하는 PTC 소자이고, 반도체 자기 조성물이, 조성식을 [(Bi-Na)x(Ba1-y-θRyAθ)1-x]Ti1-zMzO3(다만, R은 희토류 원소 중 적어도 일종, A는 Ca, Sr 중 적어도 일종, M은 Nb, Ta, Sb 중 적어도 일종)로 나타내고, 상기 x, y, z, θ가, 0<x≤0.30, 0≤y≤0.020, 0≤z≤0.010, 0≤θ≤0.20을 만족하고, 상기 전극과 반도체 자기 조성물의 계면에 있어서 전극의 오믹 성분과 반도체 자기 조성물이 접촉하지 않는 면적의 비율을 25% 이하로 한 PTC 소자가 개시되어 있다. 실시예에 있어서 이 전극은, 금속 성분으로서 Ag를 주성분으로 하는 것이 기재되어 있다. Patent Document 3 discloses a PTC device comprising at least two ohmic electrodes and a semiconductor ceramic composition in which a part of Ba of BaTiO 3 disposed between the electrodes is substituted with Bi-Na, and the semiconductor ceramic composition has a composition formula of [Bi -Na) x (Ba 1-y -θ RyA θ) 1-x] Ti 1-z M z O 3 ( however, R is at least one kinds of rare earth elements, A is at least one kinds of Ca, Sr, M is Nb, Ta, and Sb), and the x, y, z, and θ satisfy 0 <x? 0.30, 0? Y? 0.020, 0? Z? 0.010, and 0? A ratio of an area in which the ohmic component of the electrode does not contact the semiconductor magnetic composition at the interface of the semiconductor ceramic composition to 25% or less is disclosed. In this embodiment, it is described that the electrode contains Ag as a main component as a metal component.

하지만 전극은, 금속 성분으로서, Ag, Au, Pt 등의 원소를 주성분으로 한 귀금속계 전극 페이스트를 사용한 것과, Al, Ni 등의 원소를 주성분으로 한 비금속계(Base metal) 전극 페이스트를 사용한 것이 있다. 귀금속계 전극 페이스트를 사용하면, 산화되기 어렵기 때문에 전극을 대기중에서 베이킹 가능하다. 하지만, 귀금속 원소는 고가이기 때문에, PTC 소자의 비용 저감의 방해가 된다. However, the electrode uses a noble metal-based electrode paste mainly composed of elements such as Ag, Au and Pt as a metal component and a base metal electrode paste mainly composed of elements such as Al and Ni . If a noble metal-based electrode paste is used, the electrode can be baked in air because it is difficult to oxidize. However, since the noble metal element is expensive, it hinders cost reduction of the PTC element.

이에 대해, 비금속계 전극 페이스트는, 금속 성분으로서 Al이나 Ni 등을 주성분으로 하기 때문에, 매우 저렴하다. 다만, 산화되기 쉽기 때문에 저저항화의 방해가 된다. On the other hand, the non-metal based electrode paste is very cheap because it contains Al or Ni as a main component as a metal component. However, since it is easily oxidized, it becomes a hindrance to lowering resistance.

특허문헌 4에는, 금속 알루미늄과 질화 붕소 0.1~10중량%와 유리 프릿(붕규산염 유리) 0.01~5중량%로 이루어지는 전자 부품의 전극이 개시되어 있다. 이 전극 재료는, 공기중에서 850~900℃에서 소성(firing)하는 것에 의해, 세라믹 소자에 대해 오믹성을 갖는 전극으로 할 수 있다고 되어 있다. Patent Document 4 discloses an electrode of an electronic component made of metal aluminum, 0.1 to 10% by weight of boron nitride, and 0.01 to 5% by weight of glass frit (borosilicate glass). It is said that this electrode material can be formed into an electrode having an ohmic property to a ceramic element by firing at 850 to 900 DEG C in the air.

일본국 공표특허공보 2010-501988호Published Japanese Patent Publication No. 2010-501988 국제공개 WO2010/067866호International Publication WO2010 / 067866 일본국 공개특허공보 2012-169515호Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-169515 일본국 공개특허공보 H03-233805호Japanese Patent Application Laid-Open No. H03-233805

하지만, BaTiO3계의 반도체 자기 조성물에 Al이나 Ni를 사용한 비금속계 전극(이하, 단순히 "전극"이라 하는 경우가 있다.)을 베이킹하면, 반도체 자기 조성물과 전극의 계면에 간극이 생겨버려, 양자가 오믹 접촉되지 않게 된다. 그 때문에, 반도체 자기 조성물과 전극의 계면에 있어서의 단위 면적(1㎠)당 계면 저항이, 예를 들면 10Ω을 초과하여 커지는 문제가 발생했다. 계면 저항이 커지면 PTC 소자의 전류 효율이 저하된다. 이하, "단위 면적(1㎠)당"의 기재는 생략하고, 단순히 계면 저항이라 한다. However, when a non-metallic electrode (hereinafter simply referred to as "electrode") using Al or Ni is baked in a BaTiO 3 semiconductor ceramic composition, a gap is formed at the interface between the semiconductor ceramic composition and the electrode, Is not brought into ohmic contact. For this reason, a problem has arisen that the interface resistance per unit area (1 cm 2) of the interface between the semiconductor ceramic composition and the electrode becomes, for example, larger than 10 Ω. When the interfacial resistance is increased, the current efficiency of the PTC element is lowered. Hereinafter, the description of "per unit area (1 cm 2)" is omitted and simply referred to as interface resistance.

본 발명의 목적은, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖는 반도체 자기 조성물에 비금속계 전극을 베이킹에 의해 형성했을 때, 계면 저항이 충분히 작은 PTC 소자 및 발열 모듈을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a PTC element and a heat generating module having a sufficiently low interfacial resistance when a non-metallic electrode is formed by baking in a semiconductor ceramic composition having a perovskite structure of BaTiO 3 type oxide.

본 발명은, 반도체 자기 조성물에 비금속계 전극이 베이킹에 의해 형성된 PTC 소자이고, 상기 반도체 자기 조성물은, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖고, 상기 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 하면서, 적어도 B를 포함하고, 상기 반도체 자기 조성물의 비금속계 전극측에, 상기 반도체 자기 조성물의 모상보다 저항이 작은 저저항층이 형성되어 있는 PTC 소자이다. The present invention is a PTC device in which a non-metallic electrode is formed on a semiconductor ceramic composition by baking, and the semiconductor ceramic composition has a perovskite structure of BaTiO 3 type oxide, And Ni, and at least B, and a low-resistance layer having resistance lower than that of the semiconductor ceramic composition is formed on the nonmetal-based electrode side of the semiconductor ceramic composition.

본 발명의 PTC 소자는, 상기 저저항층의 두께는 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. In the PTC element of the present invention, the thickness of the low-resistance layer is preferably 0.1 mu m or more.

본 발명은, 상기 저저항층의 두께가 0.4㎛ 이상이고, 단위 면적(1㎠)당 소자의 계면 저항이 5Ω 이하인 PTC 소자로 할 수 있다. The present invention can be a PTC device in which the thickness of the low-resistance layer is 0.4 占 퐉 or more and the interface resistance of the device per unit area (1 cm2) is 5? Or less.

본 발명은, 단위 면적(1㎠)당 소자의 소자 저항이 10Ω 이하인 PTC 소자로 할 수 있다. In the present invention, a PTC device having an element resistance of 10 Ω or less per unit area (1 cm 2) can be used.

본 발명은, 표면 저항이 10mΩcm 이하인 PTC 소자로 할 수 있다. The present invention can provide a PTC device having a surface resistance of 10 m? Cm or less.

본 발명의 PTC 소자는, 상기 비금속계 전극의 반도체 자기 조성물측에, Ba 산화물을 주체로 하는 반응상이 존재하는 것이 바람직하다. In the PTC element of the present invention, it is preferable that a reaction phase mainly containing Ba oxide is present on the side of the semiconductor ceramic composition of the non-metallic electrode.

본 발명의 상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B의 합계를 100질량%로 하여, B를 3질량% 이상 25질량% 이하로 포함하는 것으로 할 수 있다. The non-metallic electrode of the present invention may contain B in an amount of 3% by mass or more and 25% by mass or less, the total amount of Al, Ni and B being 100% by mass.

본 발명의 상기 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Si를 포함하고, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, B를 3질량% 이상 25질량% 이하, Si를 0질량% 초과 26질량% 이하로 포함하는 것으로 할 수 있다. The non-metallic electrode according to the present invention comprises Si as a metal component, wherein the total amount of Al, Ni, B and Si is 100 mass%, B is at least 3 mass% and at most 25 mass%, Si is at most 0 mass% By mass or more and 26% by mass or less.

본 발명의 상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Al을 50질량% 이상으로 포함하는 것으로 할 수 있다. The non-metallic electrode of the present invention may contain Al in an amount of 100 mass% or more, and Al in an amount of 50 mass% or more.

본 발명의 상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Ni를 5질량% 이상 40질량% 이하로 포함하는 것으로 할 수 있다. The non-metallic electrode of the present invention may contain not less than 5 mass% and not more than 40 mass% of Ni, with the total of Al, Ni, B and Si being 100 mass%.

본 발명의 상기 비금속계 전극은, 평균 입경이 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하인 Al 입자가 분산되어 있는 것으로 할 수 있다. The non-metallic electrode of the present invention may be such that Al particles having an average particle diameter of 1.2 占 퐉 or more and 10 占 퐉 or less are dispersed.

본 발명의 상기 반도체 자기 조성물은, 조성식이 [(BiA)x(Ba1-yRy)1-x] [Ti1-zMz]O3(A는 Na, Li, K 중 적어도 일종, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 적어도 일종, M은 Nb, Ta, Sb 중 적어도 일종)으로 표시되고, x, y, z가, 0<x≤0.25, 0≤y≤0.052, 0≤z≤0.01(다만, y+z>0)의 범위를 만족하는 조성으로 할 수 있다. The semiconductor ceramic composition of the present invention, the composition formula is [(BiA) x (Ba 1 -y R y) 1-x] [Ti 1-z Mz] O 3 (A is Na, Li, at least one kinds of K, R And at least one of rare earth elements including Y and at least one of M, Nb, Ta and Sb, wherein x, y and z satisfy 0 < x? 0.25, 0? Y? 0.052, 0? Z? (However, y + z > 0).

본 발명의 상기 비금속계 전극의 베이킹은, 대기 분위기에서, 720℃ 이상 850℃ 이하의 온도에서 진행할 수 있다. The non-metallic electrode of the present invention can be baked at a temperature of 720 DEG C or higher and 850 DEG C or lower in an air atmosphere.

본 발명은, 상기의 어느 한 PTC 소자를 구비하고, 상기 반도체 자기 조성물이 발열하는 발열 모듈이다. The present invention is a heat generating module comprising any one of the above-described PTC devices, wherein the semiconductor ceramic composition generates heat.

본 발명에 의하면, 비금속계 전극을 베이킹에 의해 형성한 경우에도 계면 저항이 작은 PTC 소자를 제공할 수 있다. 또한, 해당 PTC 소자는 소자 저항도 동시에 작은 PTC 소자가 될 수 있다. 그리고, 이 PTC 소자를 사용하여 전류 효율에 우수한 발열 모듈을 제공할 수 있다. According to the present invention, even when the nonmetal-based electrode is formed by baking, a PTC element having a small interface resistance can be provided. Further, the PTC element can be a small PTC element at the same time as the element resistance. By using this PTC element, it is possible to provide a heat generating module excellent in current efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 PTC 소자의 단면의 SEM 관찰 사진이다.
도 2는 도 1의 모식도이다.
도 3은 도 1과 동일 시야에서의 EDX 분석에 의한 Al 매핑 화면이다.
도 4는 도 3의 모식도이다.
도 5는 도 1과 동일 시야에서의 EDX 분석에 의한 Ba 매핑 화면이다.
도 6은 도 5의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 PTC 소자의 단면 SSRM 관찰 사진이다.
도 8은 도 7의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발열 모듈의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 10은 계면 저항의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a SEM photograph of a cross section of a PTC device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of Fig.
Fig. 3 is an Al mapping screen by EDX analysis in the same field of view as Fig.
4 is a schematic diagram of Fig.
5 is a Ba mapping screen by EDX analysis in the same field of view as Fig.
Fig. 6 is a schematic diagram of Fig. 5. Fig.
7 is a cross-sectional SSRM observation image of a PTC device according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram of Fig.
9 is a schematic diagram showing an example of a heat generating module according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining a method of measuring the interfacial resistance.

본 발명자들은, Al, Ni를 사용한 비금속계 전극의 금속 성분으로서 B(붕소) 등의 저저항 조제를 포함시키는 것에 의해, 반도체 자기 조성물의 비금속계 전극측에서는, 모상에 대해 저항이 작은 저저항층이 형성되고, 이것이 오믹 접촉을 개선하게 되고, 이에 의해 계면 저항 등을 저감할 수 있다는 것을 지견했다. 이하, 본 발명의 PTC 소자의 저저항화에 대해 설명한다. The inventors of the present invention have found that a low resistance layer having a low resistance against the parent phase is formed on the non-metallic electrode side of the semiconductor ceramic composition by incorporating a low resistance auxiliary such as B (boron) as a metal component of a non- And it is believed that this improves the ohmic contact, thereby reducing the interface resistance and the like. Hereinafter, the resistance reduction of the PTC element of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일례를 나타내는 PTC 소자의 단면의 SEM 관찰 사진이고, 도 2는 그 모식도이다. 도 7은 마찬가지로 PTC 소자 단면의 주사형 확산 저항 현미경(SSRM: Scanning Spread Resistance Microscope)에 의한 관찰 사진이고, 도 8은 그 모식도이다. 1 is a SEM photograph of a cross section of a PTC device showing an example of the present invention, and Fig. 2 is a schematic view thereof. Fig. 7 is a photograph of the cross section of the PTC device observed by a scanning type diffusion resistance microscope (SSRM), and Fig. 8 is a schematic diagram thereof.

도 1, 2에 있어서, 1은 비금속계 전극, 2은 BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖는 반도체 자기 조성물이다. 비금속계 전극(1)과 반도체 자기 조성물(2)의 계면은, 도면중의 좌우로 그려진 파선부(7)이고, 반도체 자기 조성물(2)의 비금속계 전극측에는, 저저항층(3)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고 도 7, 8의 저항값 분포에 의하면, 저저항층(3)의 색조는 다른 것에 비해 짙어져 있고 모상보다 저저항이 되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 본 명세서중에 있어서, 저저항층이란 반도체 자기 조성물의 모상과 비교하여 저항이 작은 부분을 형성하는 층을 가리키는데, 그 저항값은, 예를 들면, 1Ω·cm 이하이다. 상세에 대해서는 후술한다. In Figs. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor ceramic composition having a perovskite structure composed of a nonmetal-based electrode and 2, a BaTiO 3 type oxide. The interface between the nonmetal electrode 1 and the semiconductor ceramic composition 2 is a broken line portion 7 drawn to the left and right in the figure and the low resistance layer 3 is formed on the nonmetal based electrode side of the semiconductor ceramic composition 2 . According to the resistance value distribution in FIGS. 7 and 8, the color tone of the low-resistance layer 3 is thicker than the other, and it is found that the resistance is lower than that of the mother layer. That is, in the present specification, the low-resistance layer refers to a layer that forms a portion having a small resistance as compared with the parent semiconductor ceramic composition, and the resistance value thereof is, for example, 1 Ω · cm or less. Details will be described later.

저저항층(3)은 전기 저항이 낮고 반도체로서의 캐리어가 많아져 있기 때문에, 저저항층(3)과 비금속계 전극(1)의 쇼트키 장벽이 낮아지고, 오믹 접촉하여 계면 저항이 작아진다. 저저항층(3)은 꼭 연속적인 층일 필요는 없지만, 계면 전체적으로 확산되어 형성되어 있는 것이 바람직하고, 그 두께는 0.1㎛ 이상이 좋다. 0.2㎛ 이상이면 저저항화가 촉진되기 때문에 더 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.4㎛ 이상이고, 가장 바람직하게는 0.5㎛ 이상이다. 두께의 상한은, B량이나 베이킹 온도에 따라 영향을 받지만, 3㎛를 초과하여 두꺼워져도 계면 저항의 저감 효과는 별로 기대할 수 없다. 이는 B 등의 저저항 조제 자체가 고저항이기 때문에, 첨가량이 과잉해지면, 오히려 절연 저항이나 열전도성의 저하 등의 문제가 있기 때문이다. Since the low resistance layer 3 has a low electrical resistance and a large number of carriers as a semiconductor, the Schottky barrier between the low resistance layer 3 and the nonmetal electrode 1 is lowered and the ohmic contact is caused to decrease the interface resistance. The low resistance layer 3 does not necessarily have to be a continuous layer, but it is preferably formed to diffuse over the entire interface, and the thickness is preferably 0.1 m or more. More preferably 0.2 mu m or more, more preferably 0.4 mu m or more, and most preferably 0.5 mu m or more since the resistance is promoted. The upper limit of the thickness is affected by the amount of B and the baking temperature, but if the thickness exceeds 3 탆, the effect of reducing the interfacial resistance can not be expected. This is because the low-resistance auxiliary itself such as B has a high resistance, and therefore, if the added amount is excessive, there is a problem such as deterioration of insulation resistance and thermal conductivity.

또한, 저저항층(3)이 형성되는 경우, 비금속계 전극(1)에는, Ba가 전극측에 확산하여 형성되는 반응상(4)이 종래보다 두껍게 형성된다. 이 반응상(4)은 Ba를 주성분으로 하는 산화물로 이루어진다. 또한, 반응상(4)은 저저항층(3)과 전극(1)의 계면에 있는 간극이나 Al 입자간의 간극을 메우도록 형성되기 때문에, 양자의 접촉 면적이 커지고, 계면 저항이 작아지는 것에 기여하고 있다. 더욱이 반응상(4)이 두꺼워지면, 반도체 자기 조성물과 전극의 밀착 강도가 높아지는 효과도 있다. 한편, 반응상의 유무는, SEM 관찰 사진으로부터 판별 가능하지만, 형상이 부정형이면서 크기가 특정하기 어렵기 때문에 정량적으로는 규정하지 않고 있다. 다만, 저저항층이 형성되어 있으면 반응상도 형성되어 있다. 저저항층이 두꺼울수록 반응상도 두꺼워지는 경향이 있다. When the low resistance layer 3 is formed, the reaction phase 4 in which Ba is diffused to the electrode side is formed in the non-metal based electrode 1 to be thicker than the conventional one. This reaction phase (4) is composed of an oxide containing Ba as a main component. Since the reaction phase 4 is formed so as to fill the gap between the low-resistance layer 3 and the electrode 1 and the gap between the Al particles, the contact area between the low-resistance layer 3 and the electrode 1 is increased and the interface resistance is reduced . Furthermore, if the reaction phase 4 is thickened, the adhesion strength between the semiconductor ceramic composition and the electrode is increased. On the other hand, the presence or absence of the reaction phase can be discriminated from the SEM observation photograph, but it is not specified quantitatively because the shape is irregular and the size is difficult to specify. However, if a low resistance layer is formed, a reaction phase is formed. The thicker the low resistance layer, the more the reaction phase tends to thicken.

저저항층이 형성되는 메커니즘은 명확하지는 않지만 아래와 같이 생각하고 있다. 비금속계 전극 내에 B 등이 산화되기 쉬운 원소를 도입하면, 베이킹시에 B 등이 반도체 자기 조성물로부터 산소를 빼앗아 결정 구조에 산소 결함을 만든다. 방출된 전자는 계면 근방에 생성되고, 이것이 근본이 되어 저저항층이 형성되는 것으로 생각된다. 또한, 이 때 생기는 산소 결함은 모두 전자를 방출하는 것은 아니고, 일부는 Ba 등의 양이온과 함께 반도체 자기 조성물로부터 빠져 전극측으로 이동하여, 전기적 중성을 유지하려고 한다. 이 때 이동한 Ba가 전극측과 반응하여, 반응상을 형성하는 것으로 생각된다. 이와 같은 작용을 가진 저저항 조제로서는, B가 가장 바람직하지만, 상기한 메커니즘을 발현하는 원소면 되고, 예를 들면, Zn, Ca, Sb, Sn 중의 적어도 일종을 B와 함께 혹은 단독으로 사용해도 좋다. The mechanism by which the low-resistance layer is formed is not clear, but is considered as follows. When an element susceptible to oxidation of B or the like is introduced into the nonmetal-based electrode, B or the like at the time of baking deprives oxygen from the semiconductor porcelain composition to make oxygen defects in the crystal structure. It is considered that the emitted electrons are generated in the vicinity of the interface, and that this becomes the root and the low resistance layer is formed. In addition, the oxygen defects generated at this time do not emit electrons, and some of them migrate from the semiconductor ceramic composition along with cations such as Ba to the electrode side and try to maintain the electrical neutrality. It is considered that the Ba moved at this time reacts with the electrode side to form a reaction phase. As the low-resistance auxiliary having such an action, B is the most preferable. However, at least one kind of Zn, Ca, Sb and Sn may be used alone or in combination with B, .

본 발명에 있어서 비금속계 전극이란, 전체의 금속 성분으로서, Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 하는 것이다. "Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 한다"란, Al 또는 Ni의 함유량이 50질량% 이상인 것, 혹은 Al과 Ni의 함유량의 합계가 50질량% 이상인 것을 가리키지만, Al은 Ni보다 원가가 싸기 때문에, Ni보다 Al이 많은 전극으로 하는 것이 바람직하고, 또한 Al은, 금속 표면 근방이 산화층으로 덮이기 때문에 화학적으로 안정적이면서 신뢰성이 우수하고, 산화가 내부로 진행하기 어렵기 때문에 대기 분위기에서의 베이킹이 용이하다. 이 점에서도 비용을 싸게 할 수 있다. In the present invention, the non-metal-based electrode refers to at least one of Al and Ni as a main component as the entire metal component. Means that the content of Al or Ni is 50 mass% or more, or that the total content of Al and Ni is 50 mass% or more, but Al has a cost lower than Ni It is preferable that the electrode is made of Al rather than Ni because it is inexpensive. Further, since the vicinity of the metal surface is covered with the oxide layer, Al is chemically stable and excellent in reliability and oxidation hardly progresses to the inside. Baking is easy. In this regard, the cost can be reduced.

비금속계 전극에 포함되는 B는, Al, Ni, B의 합계를 100질량%로 하여, 3질량% 이상 25질량% 이하가 좋다. B가 포함된 것에 의해 두께 0.1㎛ 이상의 저저항층이 형성될 수 있다. 또한 3질량% 이상으로 하는 것에 의해 저저항층의 두께가 0.4㎛ 이상이 되고, 저저항층과 반응상이 충분히 형성되는 것에 의해, 계면 저항이 5Ω 이하인 PTC 소자를 얻을 수 있다. 한편, 하기하는 바와 같이 Si를 포함하고 있어도 좋다. The B contained in the nonmetal based electrode is preferably 3 mass% or more and 25 mass% or less based on 100 mass% of the total of Al, Ni and B. B is included, a low resistance layer having a thickness of 0.1 mu m or more can be formed. The thickness of the low-resistance layer is 0.4 占 퐉 or more when the content is 3% by mass or more, and a reaction phase with the low-resistance layer is sufficiently formed, whereby a PTC device having an interface resistance of 5? Or less can be obtained. On the other hand, Si may be contained as follows.

B가 25질량%를 초과하면, B가 전극의 표층까지 스며나와, 표면에 산화물층이 생성되기 시작하기 때문에 전극의 표면 저항이 높아지는 경향이 있다. 또한 소자 저항도 높아지는 경향이 있기 때문에, 상한은 25질량% 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 5질량% 이상 17질량% 이하이고, 이 때 계면 저항이 1.5Ω 이하이면서, 소자 저항이 약 5Ω 이하, 표면 저항이 10mΩcm 이하인 PTC 소자를 얻을 수 있다. 또한 5질량% 이상 10질량% 미만이면, 더욱이 표면 저항이 2mΩcm 이하인 PTC 소자를 얻을 수 있다. 여기서 표면 저항이란, 비금속계 전극 자체의 저항을 측정한 값이다. 표면 저항을 작게 하는 것에 의해, PTC 소자에 균일하게 전계를 가할 수 있는 효과가 있다. When B exceeds 25 mass%, B penetrates to the surface layer of the electrode, and an oxide layer starts to be formed on the surface, so that the surface resistance of the electrode tends to increase. Further, since the device resistance also tends to increase, the upper limit is preferably 25 mass% or less. More preferably not less than 5 mass% and not more than 17 mass%. At this time, a PTC device having an element resistance of not more than about 5? And a surface resistance of not more than 10 m? If it is more than 5 mass% and less than 10 mass%, a PTC device having a surface resistance of 2 m? Cm or less can be obtained. Here, the surface resistance is a value obtained by measuring the resistance of the non-metallic electrode itself. By reducing the surface resistance, an electric field can be uniformly applied to the PTC element.

또한, 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Si를 포함하고, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, B를 3질량% 이상 25질량% 이하, Si를 0질량% 초과 26질량% 이하로 포함하는 것으로 할 수 있다. Si를 상기 범위로 포함하는 것에 의해 내습성을 향상시킬 수 있고, 소자 저항의 경시 변화, 특히 고온 고습 환경에서의 PTC 소자의 경시 변화를 작게 할 수 있다. 또한, Si를 포함하는 것에 의해 용융되기 어려운 Al 입자가 용융되기 쉬워져, Al 입자간의 계면의 접촉 면적의 비율을 크게 하고 계면 저항의 저감에도 작용한다. Si의 함유량은 5.0질량% 이상 20.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5.0질량% 이상 15.0질량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. The non-metal based electrode contains Si as a metal component and contains 3 mass% or more and 25 mass% or less of B, 0 mass% or more of Si % Or less by mass. By including Si in the above-described range, it is possible to improve the humidity resistance and to reduce the change with time of the element resistance, particularly the change with time of the PTC element in a high temperature and high humidity environment. In addition, the inclusion of Si makes it easy for Al particles, which are difficult to be melted, to be melted, thereby increasing the ratio of the contact area of the interface between the Al particles and reducing the interfacial resistance. The Si content is preferably 5.0 mass% or more and 20.0 mass% or less, and more preferably 5.0 mass% or more and 15.0 mass% or less.

B는 산화물이 아닌, 단체 금속의 형태로 첨가하는 것이 바람직하다. B가 산화물이나 질화물 등 안정적인 화합물이면, 반도체 자기 조성물로부터 산소를 빼앗는 능력을 발휘할 수 없거나 혹은 산소를 빼앗는 힘이 약하기 때문에, 저저항층을 형성하기 어려워진다. 또한, 저저항층이 형성되지 않으면 반도체 자기 조성물의 Ba가 전극측에 이동하기 어려워지기 때문에, 반응상도 대부분 형성되지 않게 된다. B is preferably added in the form of a single metal rather than an oxide. If B is a stable compound such as an oxide or a nitride, the ability to deprive oxygen from the semiconductor ceramic composition can not be exhibited, or the force to deprive oxygen is weak, so that it is difficult to form a low resistance layer. In addition, if the low-resistance layer is not formed, Ba of the semiconductor ceramic composition becomes difficult to move to the electrode side, so that most of the reaction phase is not formed.

또한, 비금속계 전극은, Si를 포함하고, Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Al을 50질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 전극의 비용을 더욱 작게 할 수 있다. Further, the non-metal based electrode preferably contains Si and the total amount of Al, Ni, B, and Si is 100 mass%, and Al is preferably 50 mass% or more. The cost of the electrode can be further reduced.

또한, 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Ni를 5질량% 이상 40질량% 이하로 포함하는 것으로 할 수 있다. 바람직하게는, Al은 50질량% 이상 포함하고, Ni가 상기 범위로 포함되면, Al 입자의 표면의 산화층을 Ni 입자가 저온으로 제거하여 Al 입자와 Ni 입자의 합금화를 쉽게 하기 때문에, 전극 베이킹 온도를 낮출 수 있다. 다만, 과잉의 소결 반응이 일어나지 않을 정도로 베이킹 시간을 조정하는 것이 바람직하다. Ni의 양이 5질량% 이상이면, 상기한 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한, Ni의 양이 40질량%를 초과하지 않도록 하면, 전극 자체의 저항이 높아지는 것을 회피하기 쉬워지고, 전극의 재료 비용이 비싸지는 것을 더욱 억제할 수 있다. Ni의 양이 20질량% 이상이면 베이킹 온도를 더욱 내릴 수 있고, 구체적으로는 700℃에서의 베이킹이 가능해진다. The non-metallic electrode may contain Ni in an amount of 5% by mass or more and 40% by mass or less, the total amount of Al, Ni, B and Si being 100% by mass. Preferably, Al is contained in an amount of 50% by mass or more. When Ni is contained in the above range, the Ni particles are removed at low temperature in the oxide layer on the surface of Al particles to easily alloy the Al particles with the Ni particles. . However, it is preferable to adjust the baking time to such an extent that excessive sintering reaction does not occur. When the amount of Ni is 5 mass% or more, the above-mentioned effect can be sufficiently obtained. When the amount of Ni is not more than 40% by mass, it is easy to avoid the increase of the resistance of the electrode itself, and the cost of the material of the electrode can be further suppressed. When the amount of Ni is 20 mass% or more, the baking temperature can be further lowered, and more specifically baking at 700 캜 is possible.

Ni가 20질량% 이하, B가 5질량% 이상 10질량% 이하, Si가 5.0질량% 이상 15.0질량% 이하이고 잔부가 Al인 비금속계 전극이면, 계면 저항이 1.5Ω 이하, 소자 저항이 10Ω 이하, 표면 저항이 2.0mΩcm 이하인 PTC 소자를 얻을 수 있다. A non-metallic electrode having Ni of 20 mass% or less, B of 5 mass% or more and 10 mass% or less, Si of 5.0 mass% or more and 15.0 mass% or less and the remainder being Al, , And a PTC element having a surface resistance of 2.0 m? Cm or less can be obtained.

비금속계 전극에 사용하는 Al분말은, 평균 입경이 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 나아가, 메디안 지름 d30의 입경이 0.1㎛ 이상 1.2㎛ 미만의 입도 분포를 갖는 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. The Al powder used for the non-metallic electrode preferably has an average particle diameter of 1.2 mu m or more and 10 mu m or less. Further, it is more preferable to use a material having a particle size distribution of a median diameter d30 of 0.1 m or more and less than 1.2 m.

비금속계 전극중의 Al 입자는, 표면에 산화막이 존재하기 때문에 용융되기 어렵고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 소성전의 전극 페이스트에 포함되어 있던 시점에서의 크기와 거의 동일한 크기로 남는다. 그 때문에 Al 입자 사이에 간극(6)이 생기기 쉬워지고, 반도체 자기 조성물과 전극 사이의 접촉 면적이 작아져 계면 저항이 커지기 쉽다. 여기서, 평균 입경이 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하의 Al 입자를 사용하는 것이 좋고, 더욱이 1.2㎛ 미만의 작은 입자를 20~40% 정도 포함시킨 입도 분포의 전극 구조로 하는 것에 의해, 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하의 Al 입자 사이에 0.1㎛ 이상 1.2㎛ 미만의 작은 Al 입자가 충전되는 형태가 되어 계면의 간극이 적어진다. 나아가, 비교적 두껍게 형성되는 반응상(4)의 존재에 의해 반도체 자기 조성물과 전극의 접촉 면적의 비율이 커지기 때문에, 비교적 큰 Al 입자가 분산되어 있는 전극을 형성해도, PTC 소자의 계면 저항을 작게 하기 용이하다. 또한, 이와 동시에 전극의 밀착 강도가 높아진다. The Al particles in the nonmetal based electrode are hardly melted due to the presence of the oxide film on the surface, and remain almost the same size as that at the time when they were contained in the electrode paste before firing as shown in Fig. As a result, the gap 6 easily occurs between the Al particles and the contact area between the semiconductor ceramic composition and the electrode becomes small, and the interface resistance tends to become large. In this case, it is preferable to use Al particles having an average particle diameter of not less than 1.2 탆 and not more than 10 탆, and furthermore, with an electrode structure having a particle size distribution in which small particles of less than 1.2 탆 are contained in an amount of about 20 to 40% Or less of the Al particles are filled between the Al particles smaller than 0.1 mu m and less than 1.2 mu m so as to reduce the gap between the interfaces. Further, since the ratio of the contact area of the semiconductor ceramic composition to the electrode is increased by the presence of the reaction phase 4 which is relatively thickly formed, the interface resistance of the PTC element can be reduced even if an electrode in which relatively large Al particles are dispersed is formed It is easy. At the same time, the adhesion strength of the electrode is increased.

비금속계 전극은, Al 입자와 Ni 입자가 모두 분산되어 있는 것으로 하는 경우, Al 입자보다 평균 입경이 작은 Ni 입자를 사용하는 것이 바람직하다. Al 입자와 반도체 자기 조성물의 간극에도 Ni 입자가 충전되는 상태로 하기 쉬워지고, 계면 저항을 작게 하는 것에 기여한다. 예를 들면, Al 입자의 평균 입경이 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하이면, Ni 입자의 평균 입경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. When the non-metallic electrode is made such that both the Al particles and the Ni particles are dispersed, it is preferable to use Ni particles having a smaller average particle diameter than the Al particles. The gap between the Al particles and the semiconductor ceramic composition is easily filled with the Ni particles and contributes to reducing the interface resistance. For example, when the average particle diameter of the Al particles is 1.2 μm or more and 10 μm or less, the average particle diameter of the Ni particles is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.

한편, Al 입자는 입경이 작아질수록 분진 폭발 등의 리스크가 높아져 취급이 곤란해진다. 한편, 10㎛를 초과하면 접촉 면적의 비율이 작아져 계면 저항을 저감하기 어려워지는 경향이 있다. On the other hand, the smaller the particle diameter of the Al particles, the higher the risk of dust explosion and the like, and the handling becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 10 mu m, the ratio of the contact area tends to be small, so that it is difficult to reduce the interfacial resistance.

다음으로, 본 발명의 PTC 소자를 얻기 위한 바람직한 제조 방법을 설명한다. Next, a preferable manufacturing method for obtaining the PTC device of the present invention will be described.

우선, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖는 반도체 자기 조성물을 준비하고, 이 반도체 자기 조성물에, 금속 성분으로서 Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 하면서, 적어도 B를 포함하는 비금속계 전극 페이스트를 인쇄 등에 의해 목적으로 하는 두께로 도포하고, 대기 분위기에서, 720℃ 이상 850℃ 이하의 온도에서 가열하고, 비금속계 전극을 베이킹하는 제조 방법을 채용할 수 있다. First, a semiconductor ceramic composition having a perovskite structure made of BaTiO 3 type oxide is prepared, and a nonmetal-based electrode containing at least B, at least one of Al and Ni as main components, The paste may be applied by printing or the like to a target thickness and heated at a temperature of 720 DEG C to 850 DEG C in an air atmosphere to bake the nonmetal electrode.

이 비금속계 전극은, 베이킹 온도가 720℃ 정도로 낮아도, 반도체 자기 조성물과 전극의 접합이 불충분해지는 것이 적고, 이와 동시에 계면 저항의 증대를 억제하기 쉽다. Even if the bake temperature is as low as about 720 deg. C, the bonding of the semiconductor ceramic composition and the electrode becomes insufficient, and at the same time, the increase in interfacial resistance can be suppressed.

B는 산화 억제제로서의 효과도 있기 때문에, B를 첨가한 비금속계 전극 페이스트를 사용하는 것에 의해, 베이킹 온도가 850℃ 정도로 높아져도 반도체 자기 조성물 및 비금속계 전극의 산화를 억제할 수 있고, 그에 의해 소자 저항이 작은 PTC 소자를 얻기 쉬워진다. Since B also has an effect as an oxidation inhibitor, oxidation of the semiconductor ceramic composition and the non-metallic electrode can be suppressed even if the baking temperature is as high as about 850 DEG C by using the non-metal based electrode paste to which B is added, A PTC element having a small resistance can be easily obtained.

베이킹 온도는, 750℃ 이상 830℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 계면 저항이 5Ω 이하이고, 나아가 소자 저항이 10Ω 이하인 PTC 소자를 얻을 수 있다. 소자 저항을 작게 하는 것에 의해, 전류 효율이 우수한 PTC 소자를 얻을 수 있다. 더 바람직하게는 750℃ 이상 800℃ 이하이다. The baking temperature is preferably 750 DEG C or more and 830 DEG C or less, and a PTC device having an interface resistance of 5 or less and a device resistance of 10 or less can be obtained. By reducing the device resistance, a PTC device having excellent current efficiency can be obtained. More preferably not lower than 750 ° C but not higher than 800 ° C.

비금속계 전극의 베이킹 시간은, 720℃ 이상 850℃ 이하의 온도에 노출되는 시간을 10분 이상 5시간 이하로 하는 것이 좋다. 베이킹의 시간이 10분보다 길면, 반도체 자기 조성물과 전극의 접합이 불충분해져 계면 저항이 커지는 것을 억제하기 쉽다. 베이킹의 시간이 5시간을 초과하면 산화 억제 효과가 미미해지는 경향이 있기 때문에, 그보다 짧으면, 반도체 자기 조성물의 산화를 억제하여, 소자 저항이 작은 PTC 소자를 얻기 쉬워진다. 베이킹 시간은, 바람직하게는 15분 이상 1시간 이하, 더욱 바람직하게는 20분 이상 50분 이하이다. The time for which the non-metallic electrode is exposed to the temperature of 720 DEG C or more and 850 DEG C or less is preferably 10 minutes or more and 5 hours or less. If the baking time is longer than 10 minutes, bonding of the semiconductor ceramic composition and the electrode becomes insufficient and it is easy to suppress increase of the interface resistance. If the baking time exceeds 5 hours, the oxidation inhibiting effect tends to become insignificant. If the baking time is shorter than 5 hours, oxidation of the semiconductor ceramic composition is suppressed and a PTC element having a small device resistance is easily obtained. The baking time is preferably from 15 minutes to 1 hour, more preferably from 20 minutes to 50 minutes.

전극의 두께는 5㎛ 이상 50㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 5㎛ 이상이면, 도포 얼룩의 발생이나, 전극의 박리를 억제하기 쉬워진다. 50㎛ 이하로 하면, 전극의 비용을 작게 할 수 있다. 바람직하게는 10㎛ 이상 35㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 12㎛ 이상 30㎛ 이하이다. The thickness of the electrode is preferably 5 占 퐉 to 50 占 퐉. If it is 5 mu m or more, occurrence of coating unevenness and peeling of the electrode can be suppressed easily. When the thickness is 50 mu m or less, the cost of the electrode can be reduced. Preferably 10 mu m or more and 35 mu m or less, more preferably 12 mu m or more and 30 mu m or less.

한편, 비금속계 전극 페이스트는 Ni를 20질량% 이상으로 하는 것에 의해 베이킹 온도를 700℃까지 내릴 수 있다. On the other hand, the non-metal based electrode paste can lower the baking temperature to 700 캜 by setting Ni to 20% by mass or more.

비금속계 전극의 산화 방지나 땜납의 젖음성 향상을 위해, 제2층째의 전극으로서 Ag계 등의 귀금속 전극을, 상기 비금속계 전극 상에 형성할 수도 있다. 더욱이 상기 귀금속계 전극 상에 다른 전극을 형성하는 3층 이상의 전극 구조로 하는 것도 가능하다. In order to prevent the oxidation of the nonmetal-based electrode or improve the wettability of the solder, a noble metal electrode such as an Ag-based electrode may be formed on the nonmetal-based electrode as the second-layer electrode. It is also possible to use an electrode structure having three or more layers for forming another electrode on the noble metal-based electrode.

다음으로, 반도체 자기 조성물의 바람직한 형태에 대해 설명한다. Next, a preferred embodiment of the semiconductor magnetic composition will be described.

반도체 자기 조성물은, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖고 있는 것으로 좋지만, 그 중에서도 무연계의 반도체 자기 조성물인 것이 바람직하다. 예를 들면, 조성식이 [(BiA)x(Ba1-yRy)1-x] [Ti1-zMz]O3(A는 Na, Li, K 중 적어도 일종, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 적어도 일종, M은 Nb, Ta, Sb 중 적어도 일종)으로 표시되고, x, y, z가, 0<x≤0.25, 0≤y≤0.052, 0≤z≤0.01(다만, y+z>0)의 범위를 만족하는 조성으로 하는 것이 바람직하다. The semiconductor ceramic composition may have a perovskite structure composed of a BaTiO 3 type oxide, and among these, a non-ferromagnetic semiconductor ceramic composition is preferable. For example, the formula contains [(BiA) x (Ba 1 -y R y) 1-x] [Ti 1-z Mz] O 3 (A is at least one kinds of Na, Li, K, R is Y X, y, and z are 0 <x? 0.25, 0? Y? 0.052, and 0? Z? 0.01 (where y + z is at least one kind of rare earth element, M is at least one of Nb, Ta, z > 0).

상기 반도체 자기 조성물을 사용하는 것에 의해, Pb를 도펀트로서 포함하는 반도체 자기 조성물을 사용하는 것 보다, 저항 온도 계수 α가 높은 PTC 소자가 얻기 쉬워진다. 구체적으로는, 소자 저항이 작은(10Ω 이하) PTC 소자여도, 저항 온도 계수 α가 2.5%/℃ 이상, 바람직하게는 3.5%/℃ 이상의 것이 얻어진다. By using the above-described semiconductor ceramic composition, it is easier to obtain a PTC element having a higher resistance temperature coefficient? Than a semiconductor ceramic composition containing Pb as a dopant. Specifically, even if the PTC element has a small element resistance (10 Ω or less), the resistance temperature coefficient α is 2.5% / ° C. or more, preferably 3.5% / ° C. or more.

Pb를 도펀트로서 포함하는 반도체 자기 조성물은, 저항 온도 계수 α가 작아지기 쉽다. 이는, 추정이지만, 베이킹시에 비금속계 전극 페이스트가 반도체 자기 조성물중의 입계층의 산소를 빼앗아, 그에 의해 조성물 내부에 형성된 쇼트키 장벽이 상실되기 쉽고 저항 온도 계수 α가 작아지기 쉬워지기 때문인 것으로 추측된다. 이에 대해, 상기 조성의 반도체 자기 조성물은, 반도체 자기 조성물 중의 전극과 접하고 있는 표층의 산소만 빼앗길 뿐, 점프 특성을 발현하는 조성물 내부의 입계상(grain boundary phase)의 산소는 빼앗기기 어렵기 때문에, 결과적으로 높은 저항 온도 계수 α를 유지할 수 있다. 이 때문에, 상기 조성의 반도체 자기 조성물을 사용하는 것이 더욱 바람직하고, 이 점은 본 발명의 검토 과정에서 얻어진 새로운 지견의 하나이다. The semiconductor ceramic composition containing Pb as a dopant tends to have a small resistance temperature coefficient alpha. This is presumably because the nonmetal based electrode paste at the time of baking deprives oxygen in the mouth layer of the semiconductor ceramic composition, thereby causing the Schottky barrier formed inside the composition to be easily lost and the resistance temperature coefficient? do. On the other hand, since the semiconductor ceramic composition of the above composition is only deprived of oxygen in the surface layer in contact with the electrode in the semiconductor ceramic composition and oxygen in the grain boundary phase inside the composition that exhibits the jump characteristic is hard to be taken away, The high resistance temperature coefficient? Can be maintained. Therefore, it is more preferable to use the semiconductor ceramic composition of the above composition, and this is one of the new findings obtained in the review process of the present invention.

이하에, 상기 반도체 자기 조성물의 조성식에 있어서의 각 원소의 한정 이유를 설명한다. The reason for limiting each element in the composition formula of the semiconductor ceramic composition will be described below.

Bi나 A의 첨가량 x는, 0을 초과하여 0.25 이하로 한다. x를 0 초과로 하는 것에 의해 큐리 온도를 130℃ 이상으로 높일 수 있다. The addition amount x of Bi or A is more than 0 and not more than 0.25. Curie temperature can be increased to 130 ° C or higher by setting x to be greater than zero.

x가 0.25를 초과해버리면 소자 저항이 커져버린다. 또한, Bi나 A의 원소는 소결중에 증발하기 쉬우므로 Ti 사이트에 비교하여 Ba 사이트의 원소 몰수가 적어진다. 그 결과, 반도체 자기 조성물이 Ti 리치상(rich phase)이 되기 때문에, Ti 리치상이 이상(異相)이 되어 석출되어버린다. 소결중에 Ti 리치상의 일부는 용융하므로 수율이 나빠지거나, 목적으로 하는 형상의 반도체 자기 조성물이 얻어지지 않는 경우가 있다. If x exceeds 0.25, the device resistance becomes large. In addition, the elements of Bi and A are likely to evaporate during sintering, so that the number of moles of Ba sites is smaller than that of Ti sites. As a result, since the semiconductor ceramic composition becomes a Ti rich phase, the Ti rich phase becomes abnormal phase and is precipitated. A part of the Ti rich phase melts during sintering, resulting in poor yield or in some cases a semiconductor ceramic composition of a desired shape can not be obtained.

R의 첨가량 y, M의 첨가량 z 중의 적어도 하나를 필수, 즉 y+z>0로 한다. R 원소, M 원소의 첨가에 의해 저항 온도 계수 α를 크게 할 수 있다. 다만, R과 M을 모두 필수로 할 필요는 없고, 적어도 어느 하나를 사용하면 된다. At least one of the addition amount y of R and the addition amount z of M is essential, that is, y + z > 0. By adding the R element and the M element, the resistance temperature coefficient? Can be increased. However, it is not necessary to set both R and M as essential, and at least one of them may be used.

R의 첨가량 y의 범위는 0 이상 0.052 이하로 한다(다만 y+z>0). y가 0.052를 초과하면 PTC 특성인 저항 온도 계수가 작아, 내열성이 양호한 반도체 자기 조성물이 안 된다. 또한, 소결에 필요한 온도가 높아져, 이 온도가 소결로의 내열성을 초과해버릴 가능성이 있기 때문에 제조상 바람직하지 못하다. R은 Y를 포함하는 희토류(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)에서 선택되는 적어도 일종 이상의 원소이고, 특히 Y, La가 우수한 PTC 특성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. The range of the addition amount y of R is 0 or more and 0.052 or less (y + z> 0). When y exceeds 0.052, the resistance temperature coefficient of the PTC characteristic is small and the semiconductor ceramic composition having good heat resistance is not available. In addition, the temperature required for sintering is increased, and this temperature may exceed the heat resistance of the sintering furnace, which is not desirable from the viewpoint of production. R is at least one element selected from rare earths (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) La is preferable because excellent PTC characteristics can be obtained.

M의 첨가량 z의 범위는 0 이상 0.01 이하로 한다(다만 y+z>0). z가 0.01을 초과하면 소자 저항이 커진다. 또한, 반도체 자기 조성물의 기계적 강도가 떨어져 PTC 소자로 했을 때에 균열이 발생하기 쉬워지기 때문에 제조상 바람직하지 못하다. M은 특히 Nb가 우수한 PTC 특성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. The addition amount z of M is 0 or more and 0.01 or less (y + z> 0). If z exceeds 0.01, the device resistance becomes large. Further, since the mechanical strength of the semiconductor ceramic composition is lowered, cracks tend to occur when the PTC element is used as the PTC element, which is not desirable from the viewpoint of production. M is particularly preferable because Nb can obtain excellent PTC characteristics.

Bi와 A의 비율은 1:1이어도 좋지만, 재료의 배합시에는 그 비율이 1:1이어도 가소(calcination)나 소결 공정에 의해 Bi가 휘산하여 Bi와 A의 비율에 차이가 발생하여, 소결체에서는 1:1이 되어 있지 않은 경우도 포함한다. 즉, Bi:A=0.78~1.55:1의 범위에서 허용할 수 있고, 이 범위 내이면 이상의 증대를 억제할 수 있기 때문에, 실온 비저항의 증대나 경시 변화를 억제할 수 있다. 더욱 바람직한 범위는 Bi:A=0.90~1.2:1이다. 이 범위로 하는 것에 의해, 큐리 온도의 향상 효과가 얻어진다. The ratio of Bi to A may be 1: 1. However, even if the ratio of Bi and A is 1: 1, Bi may be volatilized by calcination or sintering, resulting in a difference in the ratio of Bi to A, 1: 1 is not included. In other words, it is acceptable in the range of Bi: A = 0.78 to 1.55: 1, and if it is within this range, it is possible to suppress the increase in the above range, and the increase in room temperature resistivity and change with the passage of time can be suppressed. A more preferred range is Bi: A = 0.90 to 1.2: 1. In this range, an effect of improving the Curie temperature is obtained.

한편, 본 명세서에 있어서, 각 특성값의 평가 방법은 아래와 같다. On the other hand, in the present specification, the evaluation method of each characteristic value is as follows.

(단위 면적당의 소자 저항) (Element resistance per unit area)

반도체 자기 조성물의 양쪽 메인면에 비금속계 전극을 형성하여 PTC 소자로 하고, 양측의 비금속계 전극에 전류계·전압계의 프로브를 접촉시켜, 실온(25℃)에서 4단자법으로 소자 저항을 측정했다. A nonmetal-based electrode was formed on both main surfaces of the semiconductor ceramic composition to make a PTC device. The nonmetal-based electrodes on both sides were brought into contact with a probe of an ammeter / voltmeter and the device resistance was measured at room temperature (25 캜) by a four-terminal method.

이 소자 저항은 PTC 소자 전체의 소자 저항이고, 전극으로 덮인 범위의 면적(㎠)을 나누는 것에 의해, 단위 면적(1㎠)당의 소자 저항을 산출할 수 있다. This element resistance is the element resistance of the entire PTC element, and the element resistance per unit area (1 cm 2) can be calculated by dividing the area (cm 2) of the range covered by the electrode.

한편, 이하의 실시예에서는 반도체 자기 조성물의 두께를 1mm, 면적을 1㎠로 평가하고 있기 때문에, 소자 저항의 수치를 10배로 하는 것에 의해 실온 비저항(Ωcm)으로 환산할 수 있다. On the other hand, in the following examples, since the thickness of the semiconductor ceramic composition is 1 mm and the area is 1 cm 2, the resistivity can be converted into room temperature resistivity (Ωcm) by setting the value of the device resistance to 10 times.

(단위 면적당의 계면 저항) (Interface resistance per unit area)

우선, 반도체 자기 조성물에 비금속계 전극을 마련하여 소자 저항을 측정한다. 그 후, 전극을 일단 벗기고, 반도체 자기 조성물의 두께를 최초의 두께에서 3/4의 두께로 하여 다시 비금속계 전극을 마련하여 소자 저항을 측정한다. 마찬가지로 반도체 자기 조성물의 두께를 최초의 두께에서 2/4, 1/4의 두께로 하고, 그때마다 소자 저항을 측정한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 횡축에 반도체 자기 조성물의 두께, 종축에 소자 저항을 플롯한 데이터를 취한다. 이 데이터로부터 반도체 자기 조성물의 두께와 소자 저항의 근사 직선을 구한다. 이 근사 직선을 R=a·Δt+R0로 나타내면(Δt: 두께, R: 소자 저항, a: 반도체 자기 조성물의 저항율), 그래프상에서 두께 Δt가 0일 때 저항값 R0을 편의적으로 산출할 수 있다. 본 발명에서는 이 저항값 R0을 계면 저항으로 간주했다. 이 계면 저항은 PTC 소자 전체의 계면 저항이고, 전극으로 덮인 범위의 면적(㎠)을 나누는 것에 의해, 단위 면적(1㎠)당의 계면 저항을 산출할 수 있다. First, a non-metallic electrode is provided in the semiconductor magnetic composition to measure the element resistance. Thereafter, the electrodes are once peeled off, the thickness of the semiconductor porcelain composition is adjusted to a thickness of 3/4 of the initial thickness, and a non-metallic electrode is further provided to measure the element resistance. Likewise, the thickness of the semiconductor ceramic composition is set to 2/4 and 1/4 of the initial thickness, and the device resistance is measured each time. As shown in Fig. 10, the horizontal axis represents the thickness of the semiconductor porcelain composition, and the vertical axis represents the device resistance. From this data, the approximate straight line of the thickness of the semiconductor porcelain composition and the device resistance is obtained. Indicates the approximate line as R = a · Δt + R 0 (Δt: thickness, R: device resistance, a: the resistivity of the semiconductor ceramic composition) and the thickness Δt on the graph to conveniently calculated by the resistance value R 0 at 0 . In the present invention, this resistance value R 0 is regarded as an interface resistance. This interfacial resistance is the total interfacial resistance of the PTC device, and the interfacial resistance per unit area (1 cm 2) can be calculated by dividing the area (cm 2) of the range covered by the electrode.

(저저항층의 두께) (Thickness of the low-resistance layer)

저저항층의 두께는, 도 1에 나타내는 바와 같은 SEM 관찰 사진(배율 3000배)과, 도 3에 나타내는 바와 같은 동일 시야의 EDX 분석 매핑(Al)으로부터 측정했다. EDX 분석 매핑(Al)에 있어서, Al이 검출되지 않게 되는 경계의 부위를 반도체 자기 조성물과 전극의 계면(도 2의 점선 7로 나타냄)으로 하고, SEM 관찰 사진상에 있어서, 이 계면으로부터 반도체 자기 조성물의 모상측에서 색조가 상이한 폭을 임의로 10점 측정하고, 그 평균값을 저저항층의 두께로 했다. 한편, SEM 관찰 사진에서는, 저저항층은 모상보다 어둡게 비쳐 색조가 상이하다. 또한 반응상도 동일한 농담으로 비쳐 색조가 상이한 것에 의해 판별할 수 있다. 저저항층과 반응상은, 거의 동시에 형성되기 때문에, SEM 관찰 사진에서 모상보다 어둡게 비치는 층이 반도체 자기 조성물의 전극측에 시인할 수 있으면, 저저항층 및 반응상 모두의 존재를 확인 가능하게 된다. The thickness of the low resistance layer was measured from an SEM observation image (magnification: 3000 times) as shown in Fig. 1 and an EDX analysis mapping (Al) of the same visual field as shown in Fig. In the EDX analysis mapping (Al), the boundary portion at which Al was not detected was set at the interface between the semiconductor ceramic composition and the electrode (indicated by the dotted line 7 in Fig. 2). On the SEM observation photograph, A width different in color tone was arbitrarily measured at 10 points and the average value was determined as the thickness of the low resistance layer. On the other hand, in the SEM observation photograph, the low resistance layer is darker than the parent layer, and the color tone is different. Also, the reaction phase can be discriminated by the same tone and different color tone. Since the low-resistance layer and the reaction phase are formed almost at the same time, if the layer that is darker than the parent phase can be seen on the electrode side of the semiconductor porcelain composition in the SEM observation photograph, existence of both the low-resistance layer and the reaction phase can be confirmed.

(저저항화의 확인 수단) (Means for checking resistance reduction)

또한, 저저항층이 저저항화되어 있는 것의 확인 수단은, SSRM(scanning spreading resistance microscopy)(Bruker AXS사 제조: NanoScope IVa AFM Dimension 3100)을 사용하여 평가했다. 이 수법에 의하면, 반도체 자기 조성물과 전극의 계면을 도전성 탐침으로 주사하는 것에 의해, 저항값의 분포를 2차원적으로 계측할 수 있고 저항을 가시화할 수 있다. 구체적으로는 전기 저항값의 높낮이가 색의 농담으로 나타난 매핑상이 얻어지고, 색이 짙은 부분이 저저항으로 되어 있는 것으로부터, 모상(두께 방향으로 보아, 표면에서 적어도 5㎛ 정도의 깊이)과 저저항층의 색조(농담)의 차이로 시인할 수 있다. The means for confirming that the low-resistance layer is low-resistance was evaluated using SSRM (scanning spreading resistance microscopy) (NanoScope IVa AFM Dimension 3100, manufactured by Bruker AXS). According to this method, by scanning the interface between the semiconductor magnetic composition and the electrode with a conductive probe, the distribution of the resistance value can be measured two-dimensionally and the resistance can be visualized. More specifically, a mapping image in which the height of the electric resistance value is represented by the density of the color is obtained, and the dark color portion is in the low resistance. Therefore, the shape of the parent phase (depth in the thickness direction of at least 5 탆) It can be recognized by the difference in color tone (shade) of the resistive layer.

(표면 저항) (Surface resistance)

표면 저항은, 비금속계 전극 자체의 저항을 측정한 값이다. 형성된 전극의 평면 방향의 저항 Rw를 4단자법으로 측정하고, 길이 L, 전극의 폭 W, 그리고 SEM 관찰로 측정한 전극 두께 T로부터 저항율(=Rw×(W×T)/L)로 환산했다. 한편, 본 실시예에서는, W를 1cm, L을 1cm로 하고, T는 0.0025cm를 목적으로 했다. 다만, 전극의 두께 T는 일정값으로 하기 어렵기 때문에, 그때마다 측정했다. 한편, 단위의 mΩcm의 최초의 m은 밀리(10-3)를 나타낸다. The surface resistance is a value obtained by measuring the resistance of the non-metallic electrode itself. The resistance Rw in the plane direction of the formed electrode was measured by a four-terminal method and converted into a resistivity (= Rw x (W x T) / L) from the length L, the width W of the electrode, and the electrode thickness T measured by SEM observation . On the other hand, in the present embodiment, W was set to 1 cm, L was set to 1 cm, and T was set to 0.0025 cm. However, since the thickness T of the electrode is difficult to set to a constant value, it is measured every time. On the other hand, the initial m of a unit of m [Omega] cm represents the milli ( 10-3 ).

(큐리 온도) (Curie temperature)

실온에서의 실온 비저항의 2배의 저항을 나타내는 온도를 큐리 온도로 했다. The temperature at which the resistance twice the room temperature resistivity at room temperature is indicated as the Curie temperature.

(저항 온도 계수 α) (Resistance temperature coefficient?)

저항 온도 계수 α는, 260℃까지 승온하면서 저항-온도 특성을 측정하여 산출했다. The resistance temperature coefficient? Was calculated by measuring the resistance-temperature characteristic while raising the temperature to 260 占 폚.

한편, 저항 온도 계수 α는 다음의 식으로 정의된다. On the other hand, the resistance temperature coefficient? Is defined by the following equation.

α=(lnR1-lnRc)×100/(T1-Tc) α = (lnR 1 -lnR c ) × 100 / (T 1 -T c )

R1은 260℃일 때의 실온 비저항, T1은 R1을 나타내는 온도, Tc는 큐리 온도, Rc는 Tc에 있어서의 실온 비저항이다. R 1 is the room temperature resistivity at 260 ° C, T 1 is the temperature at which R 1 is represented, T c is the Curie temperature, and R c is the room temperature resistivity at T c .

경시 변화는 15% 이하인 것이 바람직하고, 10% 이하인 것이 더욱 바람직하다. The change over time is preferably 15% or less, more preferably 10% or less.

(경시 변화) (Change over time)

전극의 신뢰성 시험으로서 고온 고습 시험에 의해 평가했다. 80℃, 95% RH의 조건으로 1000시간 방치하기 전과 후의 소자 저항의 변화를 측정했다. The reliability of the electrode was evaluated by a high temperature and high humidity test. The change in the device resistance before and after being left for 1000 hours under the conditions of 80 DEG C and 95% RH was measured.

(전극의 금속 성분 비율) (Metal component ratio of electrode)

Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하고, 각 원소가 차지하는 비율을 구했다. 측정에는 전자선 마이크로 애널라이저(Shimadzu Corporation 제조: EPMA1610)를 사용했다. 측정 조건으로서 가속 전압을 15kV, 전류를 100nA, 빔 지름을 10㎛로 하고, 5점의 평균값을 구했다. The total amount of Al, Ni, B, and Si was set to 100 mass%, and the ratio of each element was obtained. An electron beam microanalyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: EPMA1610) was used for measurement. As the measurement conditions, an average value of five points was obtained with an acceleration voltage of 15 kV, a current of 100 nA, and a beam diameter of 10 mu m.

<실시예> <Examples>

다음으로, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시에 한정되는 것은 아니다. Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

(실시예 1: No. 1-1) (Example 1: No. 1-1)

평균 입경이 5㎛인 구형상의 Al 입자를 100질량부로 하여, 그에 대해 유리 프릿을 10질량부, B를 10질량부 첨가하고, 유기 바인더, 유기 용제를 첨가하여 비금속계 전극 페이스트로 했다. 10 parts by mass of glass frit and 10 parts by mass of B were added to 100 parts by mass of spherical Al particles having an average particle diameter of 5 占 퐉, and an organic binder and an organic solvent were added thereto to obtain a non-metallic electrode paste.

B는 산화물이 아닌, 단체 금속의 B 입자를 사용했다. B 입자는 평균 입경이 1㎛ 이하인 것을 사용했다. B was a single metal B particle rather than an oxide. B particles having an average particle diameter of 1 탆 or less were used.

비금속계 전극 페이스트중의 Al 비율, B 비율은 표 1의 No. 1-1에 나타내는 바와 같다. The ratio of Al and B in the non-metal based electrode paste were as shown in Table 1. 1-1.

기판이 되는 반도체 자기 조성물로서, 10mm×10mm(판면 치수)×1.00mm(두께 치수)의 판상으로 가공한 것을 사용했다. A semiconductor ceramic composition serving as a substrate was processed into a plate having a size of 10 mm x 10 mm (plate surface dimension) x 1.00 mm (thickness dimension).

스크린 인쇄로 반도체 자기 조성물의 양면에 상기 비금속계 전극 페이스트를 도포했다. 도포한 전극 페이스트를 150℃에서 건조한 후, 대기중, 승온을 30℃/분, 775℃에서 10분간 유지하고, 강온을 30℃/분으로 진행하여, 베이킹 전극을 형성한 PTC 소자를 얻었다. 전극으로 덮인 범위의 면적은 1㎠, 전극의 두께는 약 25㎛가 되었다. The non-metallic electrode paste was coated on both sides of the semiconductor ceramic composition by screen printing. After the applied electrode paste was dried at 150 캜, the temperature was maintained at 30 캜 / min and at 775 캜 for 10 minutes in the air, and the temperature was increased to 30 캜 / min to obtain a PTC element having a baking electrode formed thereon. The area covered by the electrode was 1 cm 2, and the thickness of the electrode was about 25 μm.

실시예에서 사용한 반도체 자기 조성물은 아래와 같이 하여 제조했다. The semiconductor ceramic composition used in the examples was prepared as follows.

BaCO3, TiO2, La2O3의 원료 분말을 준비하고, (Ba0.994La0.006)TiO3이 되도록 배합하고, 순수로 혼합했다. 얻어진 혼합 원료 분말을 900℃에서 4시간, 대기중에서 가소하여, 제1의 가소 분말을 준비했다. BaCO 3 , TiO 2 and La 2 O 3 were prepared and mixed so as to be (Ba 0.994 La 0.006 ) TiO 3 and mixed with pure water. The obtained mixed raw material powder was calcined at 900 DEG C for 4 hours in the air to prepare a first calcined powder.

Na2CO3, Bi2O3, TiO2의 원료 분말을 준비하고, Bi0.5Na0.5TiO3이 되도록 측량 배합하고, 에탄올중에서 혼합했다. 얻어진 혼합 원료 분말을, 800℃에서 2시간, 대기중에서 가소하여, 제2의 가소 분말을 준비했다. Raw material powders of Na 2 CO 3 , Bi 2 O 3 and TiO 2 were prepared, metered to be Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 , and mixed in ethanol. The obtained mixed raw material powder was calcined at 800 캜 for 2 hours in the air to prepare a second calcined powder.

준비한 제1의 가소 분말 (Ba0.994La0.006)TiO3과 제2의 가소 분말 Bi0.5Na0.5TiO3을 몰비로 73:7이 되도록 배합하여, [(Bi0.5Na0.5)0.0875(Ba0.994La0.006)0.9125]TiO3의 조성으로 하고, 이에 순수를 매체로 하여 포트밀에 의해, 혼합 가소 분말의 평균 입경이 1.0㎛~2.0㎛가 될 때까지 혼합, 분쇄한 후, 건조시켰다. 이어서 1150℃에서 4시간 열처리를 하여 제3의 가소 분말을 얻었다. 얻어진 가소 분말에 Y2O3을 1.0몰% 첨가하고, 순수를 매체로 하여 포트밀에 의해, 평균 입경이 1.0㎛~2.0㎛가 될 때까지 혼합, 분쇄한 후, 건조시켜서 혼합 가소 분말을 얻었다. 해당 혼합 가소 분말의 분쇄 가루에 PVA를 10질량% 첨가하고, 혼합한 후, 조립 장치(granulating apparatus)에 의해 조립했다. 얻어진 조분 분말을 1축 프레스 장치로 성형하여 성형체로 했다. 이 성형체를 700℃에서 탈바인더한 후, 산소 농도 0.01%(100ppm)의 질소 분위기중에서 1400℃에서 4시간 유지하고, 그 후 서서히 냉각하여 50mm×25mm×4mm의 소결체를 얻었다. The prepared first calcined powder (Ba 0.994 La 0.006 ) TiO 3 and the second calcined powder Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 were mixed in a molar ratio of 73: 7 to obtain [(Bi 0.5 Na 0.5 ) 0.0875 (Ba 0.994 La 0.006 ) 0.9125 ] TiO 3 , and mixed and pulverized with pure water as a medium until the average particle diameter of the mixed potash powder became 1.0 탆 to 2.0 탆 by a pot mill, followed by drying. And then heat-treated at 1150 ° C for 4 hours to obtain a third calcined powder. 1.0 mol% of Y 2 O 3 was added to the obtained calcined powder, and mixed and pulverized with pure water as a medium until the average particle diameter became 1.0 탆 to 2.0 탆 using a pot mill, followed by drying to obtain a mixed calcined powder . 10% by mass of PVA was added to the pulverized powder of the mixed potash powder, mixed and assembled by a granulating apparatus. The obtained powder of the coarse powder was molded with a uniaxial pressing apparatus to obtain a molded article. The formed body was debinded at 700 占 폚 and held at 1400 占 폚 for 4 hours in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 0.01% (100 ppm), and then slowly cooled to obtain a sintered body of 50 mm 占 25 mm 占 4 mm.

한편, 상기 제조 방법은 일례이고, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1, 제2의 가소 분말을 얻지 않고 원료 분말을 일괄로 혼합하고, 분쇄, 건조후, 열처리하여 가소 분말(상기 제3의 가소 분말에 상당)을 얻고, 이에 Y2O3을 첨가하고, 그 후는 상기와 동일하게 제조하는 등으로 해도 좋다.On the other hand, the above-described manufacturing method is merely an example, and the present invention is not limited thereto. For example, the raw powder is mixed in a batch without obtaining the first and second firing powders, followed by pulverization, drying and heat treatment to obtain a firing powder (corresponding to the third firing powder), and Y 2 O 3 May be added, and thereafter the same process as described above may be carried out.

또한, 계면 저항을 측정하기 위해, 상기 소결체를 가공하여 판면 치수가 10mm×10mm, 두께 치수가 1.00mm, 0.75mm, 0.50mm, 0.25mm의 판상으로 가공한 반도체 자기 조성물의 소결체를 각각 준비하고, 동일하게 하여 각각 PTC 소자를 제작했다. In order to measure the interfacial resistance, the sintered body was processed to prepare sintered bodies of semiconductor ceramic compositions which were processed into plate shapes having a plate surface size of 10 mm x 10 mm and thickness dimensions of 1.00 mm, 0.75 mm, 0.50 mm, and 0.25 mm, In the same manner, PTC devices were fabricated.

도 1은, PTC 소자의 반도체 자기 조성물과 전극의 경계부를 SEM에 의해 관찰한 결과이다. 도 2는 그 모식도이다. 도 3은 도 1과 동일 시야의 Al의 EDX(에너지 분산형 X선 분광법)에 의한 매핑상, 도 4는 도 3의 모식도 , 도 5는 도 1과 동일 시야의 Ba의 EDX 매핑상, 도 6은 도 5의 모식도이다. Fig. 1 shows the result of observing the boundary between the semiconductor ceramic composition of the PTC device and the electrode by SEM. 2 is a schematic diagram thereof. 3 is a schematic view of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram of an EDX mapping of Ba in the same view as FIG. 1, FIG. 6 5 is a schematic diagram of Fig.

Al이 검출되지 않게 되는 부위를 비금속 전극(1)과 반도체 자기 조성물(2)의 계면(도 2, 도 4에 점선 7로 나타냄)으로 하고, 이 계면으로부터 반도체 자기 조성물(2)측에서는 색조가 상이한 저저항층(3)이, 비금속 전극(1)측에도 색조가 상이한 부정형의 Ba가 침투한 반응상(4)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. Ba의 침투 정도는 명확하지 않지만 도 6에서 점으로 도시되는 정도로 발생하고 있는 것으로 생각하고 있다. The portion where Al is not detected is made to be at the interface (indicated by a dotted line 7 in Figs. 2 and 4) between the base metal electrode 1 and the semiconductor ceramic composition 2, and from this interface, It can be seen that the low resistance layer 3 is formed with the reaction phase 4 in which the irregular Ba having different color tone penetrates into the nonmetal electrode 1 side. The degree of penetration of Ba is not clear, but is thought to occur to the extent shown in Fig. 6.

도 3의 Al의 매핑으로부터, 도 1의 비금속 전극(1)에 있어서 주로 구상으로 보이는 부위(도 2의 5의 부분)이 Al인 것을 알 수 있다. Al 입자는 전극 페이스트중에 함유된 시점에서의 형상을 소성후의 전극중에서 거의 유지하고 있지만, 큰 입자 사이에 비교적 작은 입자가 들어가고 있고, 계면 근방에서는 입자편이 개재하고 있다. 한편, 도 1에 있어서, Al 입자 사이의 검게 보이는 부위(도 2의 6의 부분)은 전극 내부의 공극이다. From the mapping of Al in Fig. 3, it can be seen that the portion (5 in Fig. 2) which is mainly spherical in the non-metal electrode 1 of Fig. 1 is Al. Al particles retain almost the shape at the time when they are contained in the electrode paste in the electrodes after firing, but relatively small particles are contained between large particles, and particle particles are present in the vicinity of the interface. On the other hand, in FIG. 1, a black portion (portion 6 in FIG. 2) between the Al particles is a void inside the electrode.

도 7은 SSRM의 저항 매핑상이다. 색이 짙은 부분이 저항이 낮고, 색이 옅은 부분이 저항이 높은 것을 나타내고 있다. 도 7로부터 비금속 전극(1)과 반도체 자기 조성물(2)의 계면(7)으로부터 반도체 자기 조성물(2)측에 색이 짙은 층이 형성되어 있는 것을 명확히 알 수 있다. 즉, 이 층은 내부의 모상보다 진한 색조로 되어 있어 저저항화된 저저항층(3)이라고 할 수 있다. 한편, 이 저저항층(3)은 도 1의 SEM 관찰상에서 보여진 저저항층(3)과 일치하고 있는 것을 확인했다. Figure 7 is a resistance mapping of SSRM. And a portion with a dark color has a low resistance and a portion with a light color has a high resistance. It can be clearly seen from FIG. 7 that a colored layer is formed on the semiconductor ceramic composition 2 side from the interface 7 between the base metal electrode 1 and the semiconductor ceramic composition 2. That is, this layer can be said to be a low-resistance layer 3 which has a darker color tone than the inside of the inner layer and has a low resistance. On the other hand, it was confirmed that the low-resistance layer 3 coincided with the low-resistance layer 3 shown in the SEM observation of Fig.

다음으로, 얻어진 PTC 소자에 대해 전극의 금속 성분중의 Al 비율(질량%), Ni 비율(질량%), B 비율(질량%), Si 비율(질량%), 저저항층의 두께(㎛), 계면 저항(Ω), 소자 저항(Ω), 표면 저항(mΩ·cm), 큐리 온도(℃), 저항 온도 계수 α(%/℃) 및 경시 변화(%)를 측정했다. 한편, 계면 저항 이외의 특성은, 두께가 1.00mm의 반도체 자기 조성물을 사용하여 측정했다. 얻어진 평가 결과를 표 1에 나타낸다. Next, the Al ratio (mass%), the Ni ratio (mass%), the B ratio (mass%), the Si ratio (mass%), the thickness (占 퐉) , The surface resistance (Ω), the surface resistance (mΩ · cm), the Curie temperature (° C.), the resistance temperature coefficient α (% / ℃) and the change with time (%). On the other hand, characteristics other than the interface resistance were measured using a semiconductor ceramic composition having a thickness of 1.00 mm. The evaluation results are shown in Table 1.

본 실시예에서는, 저저항층의 두께는 0.5㎛, 반응상도 존재하고 있고, 계면 저항은 1.1Ω, 소자 저항은 4.9Ω, 표면 저항은 0.9mΩ·cm, 큐리 온도는 160℃, 저항 온도 계수 α는 4.1%/℃, 경시 변화는 12.5%였다. 따라서, 계면 저항과 소자 저항 모두 저저항화의 효과가 보이고, 또한 PTC 특성도 만족하는 것이었다. In this embodiment, the thickness of the low-resistance layer is 0.5 占 퐉 in the form of a reactive phase, the interface resistance is 1.1?, The element resistance is 4.9?, The surface resistance is 0.9?? Cm, the Curie temperature is 160 占 폚, Was 4.1% / ℃, and the change with time was 12.5%. Therefore, both the interface resistance and the device resistance show an effect of lowering the resistance, and the PTC characteristics are also satisfied.

한편, 비금속계 전극의 조성을 EPMA에 의해 측정한 결과, 표 1에 나타내는 Al, Ni, B, Si의 비율(질량%)이 되었다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서도, 표중의 Al, Ni, B, Si의 비율은 EPMA에 의한 측정 값을 나타내고 있다. 이 값은 전극 페이스트중에서의 각기의 함유 비율과 동일했다. On the other hand, the composition of the non-metallic electrode was measured by EPMA, and the ratio (mass%) of Al, Ni, B and Si shown in Table 1 was obtained. Also in the following examples and comparative examples, the ratios of Al, Ni, B, and Si in the table show measured values by EPMA. This value was the same as that of each of the electrode pastes.

(실시예 2: No. 1-2~1-9) (Example 2: Nos. 1-2 to 1-9)

No. 1-2~1-9에서는, No. 1-1에 대해 Al의 일부를 Si로 치환하고, 또한, B의 첨가량을 바꾼 전극을 형성했다. No. 1-2 to 1-9, no. 1-1, a part of Al was replaced with Si, and an electrode in which the amount of addition of B was changed was formed.

평균 입경이 5㎛인 구형상의 Al 입자와 평균 입경이 5㎛인 Si 입자를, 질량비로 92:8이 되도록 혼합하고, 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 유리 프릿을 10질량부, B를 각각 3질량부, 5질량부, 7.5질량부, 10질량부, 12.5질량부, 15질량부, 20질량부, 25질량부로 하여 첨가했다. Spherical Al particles having an average particle diameter of 5 占 퐉 and Si particles having an average particle diameter of 5 占 퐉 were mixed so as to have a mass ratio of 92: 8, and the total amount thereof was changed to 100 parts by mass, 10 parts by mass of glass frit, 5 parts by mass, 7.5 parts by mass, 10 parts by mass, 12.5 parts by mass, 15 parts by mass, 20 parts by mass and 25 parts by mass, respectively.

비금속계 전극으로 한 후의 금속 성분을 측정한 결과, Al 비율, B 비율, Si 비율은 표 1의 No. 1-2~1-9에 나타내는 바와 같다. 한편, 상술한 바와 같이 비금속계 전극 페이스트중의 Al 비율, B 비율, Si 비율은 표 1에 나타내는 값과 동일했다. As a result of measuring the metal component after the formation of the nonmetal-based electrode, the Al ratio, the B ratio, and the Si ratio were as shown in Table 1. 1-2 to 1-9. On the other hand, as described above, the Al ratio, the B ratio, and the Si ratio in the non-metal based electrode paste were the same as those shown in Table 1.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 1에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 1에 의하면, B 비율이 3질량% 이상인 No. 1-3~1-9의 PTC 소자는, 저저항층이 0.4㎛ 이상의 두께가 있고, 계면 저항은 5Ω 이하였다. According to Table 1, when the B ratio is not less than 3% by mass. In the PTC devices 1-3 to 1-9, the low resistance layer had a thickness of 0.4 탆 or more and the interface resistance was 5 Ω or less.

또한, B 비율이 5질량% 이상 17질량% 이하인 No. 1-4~1-8의 PTC 소자는, 계면 저항이 1.5Ω 이하, 소자 저항도 약 5Ω 이하였다. 또한, 상기 PTC 소자는, 표면 저항이 10mΩcm 이하이다. 또한, B 비율이 5질량% 이상 10질량% 이하인 No. 1-4~1-5의 PTC 소자는, 표면 저항이 2mΩcm 이하였다. Further, No. 5 having a B ratio of 5 mass% or more and 17 mass% or less. PTC devices 1-4 to 1-8 had an interface resistance of 1.5Ω or less and an element resistance of 5Ω or less. The PTC element has a surface resistance of 10 m? Cm or less. Further, in the case where the B ratio is 5 mass% or more and 10 mass% or less. The PTC devices 1-4 to 1-5 had a surface resistance of 2 m? Cm or less.

(비교예 1: No. 1-10) (Comparative Example 1: No. 1-10)

B가 첨가되지 않은 비금속계 전극을 형성했다. A nonmetal based electrode to which B was not added was formed.

실시예 1과 동일한 Al 입자 92질량부에 대해 Si 입자를 8질량부의 비율로 첨가하여 100질량부로 하고, 거기에 유리 프릿 10질량부를 첨가하여 비금속계 전극 페이스트로 했다. 8 parts by mass of Si particles were added to 92 parts by mass of the same Al particles as in Example 1 to make 100 parts by mass, and 10 parts by mass of glass frit was added thereto to obtain a non-metallic electrode paste.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 1에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

이 예에서는, 저저항층은 확인할 수 없었다. 반응상은 확인되었지만, 반응상의 두께는 B를 첨가한 경우에 비해 거의 1/5이하 정도로 적었다. 또한, 계면 저항은 12Ω으로 매우 크고, 소자 저항도 15.5Ω로 컸다. In this example, the low resistance layer could not be confirmed. The reaction phase was confirmed, but the thickness of the reaction phase was almost 1/5 or less as compared with the case where B was added. The interface resistance was as large as 12 OMEGA, and the device resistance was large as 15.5 OMEGA.

(비교예 2: No. 1-11, 1-12) (Comparative Example 2: No. 1-11, 1-12)

B의 첨가물로서 B2O3, 및 H3BO3을 사용하여 비금속계 전극을 형성했다. B 2 O 3 , and H 3 BO 3 were used as additives of B to form a non-metallic electrode.

실시예 1과 동일한 Al 입자 92질량부에 대해 Si를 8질량부의 비율로 첨가하여 100질량부로 하고, 거기에 B2O3, 또는 H3BO3을 10질량부, 유리 프릿 10질량부를 첨가하여 페이스트로 했다. 10 parts by mass of B 2 O 3 or H 3 BO 3 and 10 parts by mass of glass frit were added to 92 parts by mass of the same Al particles as in Example 1 in the amount of 8 parts by mass of Si in a ratio of 100 parts by mass Made into a paste.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.

이 예에서는, No. 1-11, No. 1-12 모두 저저항층은 확인할 수 없었다. 다만, 반응상은 확인되었다. 하지만, 계면 저항은 각각 23.4Ω, 13.7Ω으로 매우 크고, 소자 저항도 26.2Ω, 16.9Ω으로 컸다. In this example, no. 1-11, No. 1-12 All low resistance layers could not be identified. However, the reaction phase was confirmed. However, the interfacial resistances were very large, 23.4? And 13.7?, Respectively, and the device resistances were as large as 26.2? And 16.9 ?.

Figure pct00001
Figure pct00001

(실시예 3: No. 2-1~2-5) 베이킹 온도를 바꿔 비금속계 전극을 형성했다. (Example 3: No. 2-1 to 2-5) The non-metallic electrode was formed by changing the baking temperature.

평균 입경이 5㎛인 구형상의 Al 입자와 평균 입경이 5㎛인 Si 입자를, 질량비로 92:8이 되도록 혼합하고, 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 유리 프릿을 10질량부, B를 10질량부로 하여 첨가했다. Spherical Al particles having an average particle diameter of 5 占 퐉 and Si particles having an average particle diameter of 5 占 퐉 were mixed so as to have a mass ratio of 92: 8, and the total amount thereof was changed to 100 parts by mass, 10 parts by mass of glass frit, Was added in an amount of 10 parts by mass.

반도체 자기 조성물로서, 10mm×10mm(판면 치수)×1.00mm(두께 치수)의 판상으로 가공한 것을 사용했다. 또한, 계면 저항을 측정하기 위해, 10mm×10mm×0.75mm, 10mm×10mm×0.50mm, 10mm×10mm×0.25mm의 판상으로 가공한 반도체 자기 조성물도 준비했다. As the semiconductor magnetic composition, a plate processed into a plate having a size of 10 mm x 10 mm (plate surface dimension) x 1.00 mm (thickness dimension) was used. In order to measure the interfacial resistance, semiconductor ceramic compositions were also prepared which were processed into plates of 10 mm x 10 mm x 0.75 mm, 10 mm x 10 mm x 0.50 mm, and 10 mm x 10 mm x 0.25 mm.

스크린 인쇄로 반도체 자기 조성물의 양면에 상기한 비금속계 전극 페이스트를 도포했다. 도포한 비금속계 전극 페이스트를 150℃에서 건조한 후, 대기중, 승온을 30℃/분, 유지 온도를 725℃, 750℃, 775℃, 800℃, 825℃, 850℃로 바꾸고, 10분간 유지하고, 강온을 30℃/분으로 진행하여, 베이킹하여 전극을 형성한 PTC 소자를 얻었다. 전극으로 덮인 범위의 면적은 1㎠, 전극의 두께는 약 25㎛가 되었다. 상기 판두께의 반도체 자기 조성물에 대해서도 동일하게 하여 각기 PTC 소자로 했다. The non-metallic electrode paste described above was applied to both sides of the semiconductor ceramic composition by screen printing. After the coated non-metallic electrode paste was dried at 150 캜, the temperature was raised to 30 캜 / min in the air, the holding temperatures were changed to 725 캜, 750 캜, 775 캜, 800 캜, 825 캜 and 850 캜, , The temperature was lowered at 30 DEG C / min and baked to obtain a PTC device having electrodes formed thereon. The area covered by the electrode was 1 cm 2, and the thickness of the electrode was about 25 μm. Each of the semiconductor ceramic compositions having the above-mentioned thicknesses was similarly formed into a PTC device.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 2에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 2에 의하면, 베이킹의 온도를 725℃로 한 No. 2-1은, 저저항층이 0.2㎛로 얇고, 계면 저항이 6.8Ω이다. 베이킹 온도가 750℃ 이상인 No. 2-2~2-5는 저저항층의 두께가 0.4㎛ 이상 있고, 계면 저항은 5Ω 이하가 되었다. 나아가, 베이킹 온도가 830℃ 이하인 No. 2-2~2-4에서는 소자 저항이 10Ω 이하였다. According to Table 2, the baking temperature was set to 725 占 폚. In 2-1, the low resistance layer is thin as 0.2 m and the interface resistance is 6.8?. No. 7 having a baking temperature of 750 캜 or higher. 2-2 to 2-5, the thickness of the low-resistance layer was 0.4 μm or more, and the interface resistance was 5Ω or less. Further, when the baking temperature is lower than 830 캜, In 2-2 to 2-4, the device resistance was 10Ω or less.

이상으로부터, 베이킹 온도는 750℃ 이상 830℃ 이하가 더욱 바람직하다고 할 수 있다. 한편, 베이킹의 온도가 850℃를 초과하면 반도체 자기 조성물 자체가 산화되어 고저항이 되어 바람직하지 못한 것을 알 수 있다. From the above, it can be said that the baking temperature is more preferably 750 ° C or more and 830 ° C or less. On the other hand, if the baking temperature exceeds 850 deg. C, the semiconductor ceramic composition itself is oxidized and becomes high resistance, which is not preferable.

Figure pct00002
Figure pct00002

(실시예 4: No. 3-1~3-8) (Example 4: No. 3-1 to 3-8)

비금속계 전극으로서 Si량을 바꾼 것을 제작했다. As a non-metal-based electrode, the Si content was changed.

상기 실시예와 동일한 Al 입자와 Si 입자를 사용하고, 각각 Al과 Si의 질량 비율로 각각 98:2, 96:4, 94:6, 88:12, 84:16, 80:20, 76:24, 72:28이 되도록 혼합했다. 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 유리 프릿을 10질량부, B를 10질량부로 하여 첨가했다. The same Al and Si particles as those of the above example were used and the mass ratio of Al and Si was 98: 2, 96: 4, 94: 6, 88:12, 84:16, 80:20, 76:24 , 72:28. 10 parts by mass of glass frit and 10 parts by mass of B were added thereto.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 3에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 3.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 3에 의하면, Si 비율이 1.8~21.8질량%인 No. 3-1~3-7에서는, 계면 저항이 5Ω 이하, 소자 저항이 10Ω 이하, 표면 저항이 10mΩcm 이하인 것이 얻어졌다. 또한, Si 비율이 5.5질량%~21.8질량%인 No. 3-3~3-7은, 경시 변화가 10% 이하로 되어, 적은 Si량으로도 경시 변화의 저감 효과가 보인다. According to Table 3, when the Si ratio is 1.8 to 21.8 mass% 3-1 to 3-7, an interfacial resistance of 5? Or less, an element resistance of 10? Or less, and a surface resistance of 10 m? Cm or less were obtained. Further, in the case where the Si ratio is 5.5 mass% to 21.8 mass% 3-3 to 3-7 show a change over time of 10% or less, and even with a small amount of Si, the effect of reducing the change over time is shown.

한편, Si 비율이 25.5질량%인 No. 3-8에서는, 표면 저항이 10mΩcm를 초과했지만, 소자 저항, 계면 저항은 작은 PTC 소자가 얻어졌다. On the other hand, when the Si ratio was 25.5% by mass, In 3-8, a PTC device having a surface resistance exceeding 10 m? Cm but a small device resistance and interface resistance was obtained.

이상으로부터, Si는 경시 변화의 억제 효과도 있고, 저저항화도 고려하면 5.0질량% 이상 15.0질량% 이하가 더욱 바람직하다고 할 수 있다. From the above, it can be said that Si has an effect of suppressing change with time, and more preferably 5.0 mass% or more and 15.0 mass% or less in consideration of low resistance.

Figure pct00003
Figure pct00003

(실시예 5: No. 4-1~4-6) (Example 5: No. 4-1 to 4-6)

비금속계 전극으로서 Ni를 첨가한 것을 제작했다. And a nonmetal-based electrode to which Ni was added.

평균 입경이 5㎛인 구형상의 Al 입자와, 평균 입경이 5㎛인 Si 입자와, 평균 입경이 0.2㎛인 Ni 입자를, 질량 비율로 각각 82.8:7.2:10, 73.6:6.4:20, 64.4:5.6:30, 55.2:4.8:40, 27.6:2.4:70, 9.2:0.8:90로 하여 혼합하고, 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 B를 10질량부로 하여 첨가했다. 유리 프릿은 0질량부로 했다. Spherical Al particles having an average particle diameter of 5 탆, Si particles having an average particle diameter of 5 탆 and Ni particles having an average particle diameter of 0.2 탆 were dispersed in a mass ratio of 82.8: 7.2: 10, 73.6: 6.4: 20, 64.4: 5.6: 30, 55.2: 4.8: 40, 27.6: 2.4: 70, and 9.2: 0.8: 90, and the total amount thereof was changed to 100 parts by mass and 10 parts by mass of B was added thereto. The glass frit was made 0 parts by mass.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 4에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the evaluation results.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 4에 의하면, 모든 PTC 소자가, 계면 저항은 2.5Ω 이하로 작은 값이었다. No. 4-1에서는 가장 낮은 저항값을 나타냈다. 또한, 특히 Ni 비율이 5질량% 이상, 20질량% 이하인 No. 4-1, 4-2에서는, 계면 저항이 1Ω 이하, 소자 저항이 5Ω 이하, 표면 저항이 2.0mΩcm 이하의 PTC 소자가 얻어졌다. According to Table 4, all the PTC devices had a small value of the interface resistance of 2.5? Or less. No. 4-1 showed the lowest resistance value. Particularly, when the Ni content is not less than 5 mass% and not more than 20 mass%. 4-1 and 4-2, a PTC device having an interface resistance of 1? Or less, an element resistance of 5? Or less, and a surface resistance of 2.0 m? Cm or less was obtained.

이상으로부터, 소량의 Ni첨가에 의해 계면 저항의 저저항화의 효과가 상승하기 때문에, Ni 비율은 20질량% 이하가 더욱 바람직하다고 할 수 있다. From the above, it can be said that the Ni ratio is more preferably 20 mass% or less since the effect of lowering the resistance of the interface resistance is increased by adding a small amount of Ni.

또한, 본 실시예로부터, 유리 프릿의 첨가는 꼭 필요한 것이 아니고, 베이킹 온도가 800℃를 초과하는 경우에 첨가하는 것이 바람직한 것으로 생각하고 있다. From the present example, it is considered that addition of the glass frit is not absolutely necessary, and that it is preferable to add the glass frit when the baking temperature exceeds 800 ° C.

(No. 4-7~4-9) (No. 4-7 ~ 4-9)

비금속계 전극으로서 Ni를 첨가하고, 또한, B량을 바꾼 것을 제작했다. Ni was added as a nonmetal-based electrode, and the amount of B was changed.

No. 4-7~4-12는, 평균 입경이 5㎛인 구형상의 Al 입자와, 평균 입경이 5㎛인 Si 입자와, 평균 입경이 0.2㎛인 Ni 입자를, 질량 비율로 55.2:4.8:40로 하여 혼합하고, 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 B를 각각 5.0, 7.5, 12.5질량부로 하여 첨가했다. 유리 프릿은 0질량부로 했다. No. 4-7 to 4-12 show that spherical Al particles having an average particle diameter of 5 탆, Si particles having an average particle diameter of 5 탆 and Ni particles having an average particle diameter of 0.2 탆 were mixed at a mass ratio of 55.2: 4.8: 40 And the total amount thereof was adjusted to 100 parts by mass, and B was added thereto in amounts of 5.0, 7.5 and 12.5 parts by mass, respectively. The glass frit was made 0 parts by mass.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 4에 병기한다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The obtained evaluation results are shown in Table 4.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 4에 의하면, 모든 PTC 소자가, 계면 저항은 1.0Ω 이하, 소자 저항이 5Ω 이하로 작은 값의 PTC 소자가 얻어졌다. According to Table 4, all of the PTC devices had a PTC device having a small value of an interface resistance of 1.0? Or less and an element resistance of 5? Or less.

(No. 4-10~4-12) (No. 4-10 to 4-12)

No. 4-9에서 제작한 비금속계 전극 페이스트를 사용하여, 베이킹 온도를 바꿔 제작했다. 얻어진 평가 결과를 표 4에 병기한다. No. The non-metallic electrode paste prepared in 4-9 was used to change the baking temperature. The obtained evaluation results are shown in Table 4.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 4에 의하면, 모든 PTC 소자가, 계면 저항은 1.0Ω 이하, 소자 저항이 5Ω 이하로 작은 값의 PTC 소자가 얻어졌다. 베이킹 온도를 700℃까지 내린 No. 4-12의 PTC 소자에서도 동등한 계면 저항, 소자 저항이다. According to Table 4, all of the PTC devices had a PTC device having a small value of an interface resistance of 1.0? Or less and an element resistance of 5? Or less. The baking temperature was lowered to 700 占 폚. It is equivalent to the interface resistance and the device resistance in the PTC device of 4-12.

Figure pct00004
Figure pct00004

(실시예 6: No. 5-1~5-8) (Example 6: No. 5-1 to 5-8)

반도체 자기 조성물의 조성에 대해 x, y의 비율을 바꾼 것을 제작했다. And the ratio of x and y was changed with respect to the composition of the semiconductor magnetic composition.

No. 5-1~5-4에서는 y=0.006, z=0으로 하고, No. 1-5에 대해 x의 값을 각각 0.02, 0.14, 0.18, 0.2로 하고, No. 5-5~5-7에서는 x=0.0875, z=0으로 하고, y의 값을 0.003, 0.048, 0.05로 한 반도체 자기 조성물을 제작했다. 전극은 No. 1-5와 동일한 것을 형성했다. 이하의 예도 마찬가지이다. 그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 5에 나타낸다. No. 5-1 to 5-4, y = 0.006 and z = 0; The values of x for 1-5 are 0.02, 0.14, 0.18, and 0.2, respectively. 5-5 to 5-7, x = 0.0875 and z = 0, and the values of y were 0.003, 0.048, and 0.05, respectively. The electrodes are No. 1-5. The same goes for the following examples. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 5.

또한, No. 5-8은, No. 1-5에 대해 반도체화 원소로서 희토류 원소를 사용하지 않고(y=0), Ti 사이트의 일부를 Ta로 하고, 조성식의 z의 값을 0.009로 했다. In addition, 5-8, No. 1-5, a rare earth element was not used as a semiconducting element (y = 0), a portion of the Ti site was Ta, and the value of z in the composition formula was 0.009.

이 예에서는 BaCO3, TiO2, 및 Ta2O5 원료 분말을 준비하고, Ba(Ti0.991Ta0.009)O3이 되도록 배합하고, 순수로 혼합했다. 얻어진 혼합 원료 분말을 900℃에서 4시간 대기중에서 가소하여, 제1의 가소 분말을 준비했다. In this example, BaCO 3 , TiO 2 , and Ta 2 O 5 raw material powders were prepared and mixed so as to be Ba (Ti 0.991 Ta 0.009 ) O 3 and mixed with pure water. The obtained mixed raw material powder was calcined at 900 DEG C for 4 hours in the air to prepare a first calcined powder.

제2의 가소 분말의 제작은, 실시예 1과 동일하게 진행했다. 또한, 그 후의 제1의 가소 분말과 제2의 가소 분말의 혼합, 성형, 소결, 전극형성에 의한 PTC 소자의 제조 및 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 5에 나타낸다. The second preliminary firing powder was produced in the same manner as in Example 1. The following methods of manufacturing and evaluating the PTC element by mixing, molding, sintering, and electrode formation of the first and second preliminary firing powders were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 5.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 5의 결과로부터, 모든 PTC 소자가 계면 저항은 모두 5Ω 이하였다. 표면 저항도 2.0mΩcm 이하, 저항 온도 계수 α가 2.5%/℃ 이상인 PTC 소자가 얻어졌다. From the results shown in Table 5, all the PTC devices had an interface resistance of 5? Or less. A surface resistance of 2.0 m? Cm or less, and a resistance temperature coefficient? Of 2.5% / ° C or more.

Figure pct00005
Figure pct00005

(실시예 7: No. 6-1~6-4) (Example 7: No. 6-1 to 6-4)

비금속계 전극에서 사용하는 Al 입자의 입경을 바꾼 것을 제작했다. A particle size of Al particles used in a nonmetal-based electrode was changed.

No. 6-1에서는 평균 입경이 3.8㎛인 Al 입자를, No. 6-2에서는 평균 입경이 2.5㎛인 Al 입자를, No. 6-3, 6-4에서는 평균 입경이 1.5㎛인 Al 입자를 각각 사용했다. 이들의 Al 입자와 Si 입자를, 질량 비율로 92:8이 되도록 혼합하고, 그 합계값을 100질량부로 하여, 그에 대해 유리 프릿을 10질량부, B를 10질량부로 하여 첨가했다. 또한, No. 6-4는 베이킹 온도를 750℃로 바꿨다. No. 6-1, Al particles having an average particle diameter of 3.8 占 퐉 were used. In Fig. 6-2, Al particles having an average particle diameter of 2.5 占 퐉 were observed. 6-3 and 6-4, Al particles having an average particle diameter of 1.5 mu m were used, respectively. These Al particles and Si particles were mixed in a mass ratio of 92: 8, and the total amount of the Al particles and the Si particles was 100 parts by mass, to which 10 parts by mass of glass frit and 10 parts by mass of B were added. In addition, 6-4 changed the baking temperature to 750 ° C.

그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 6에 나타낸다. Other methods of manufacturing and evaluating the PTC device were carried out in the same manner as in Example 1. Table 6 shows the evaluation results.

모든 PTC 소자가 모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. It was confirmed that all the PTC devices had a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent phase. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed.

표 6에 의하면, 양쪽 모두 계면 저항은 1Ω 이하, 소자 저항이 5Ω 이하, 표면 저항도 10.0mΩcm 이하인 PTC 소자가 얻어졌다. According to Table 6, a PTC device having an interface resistance of 1? Or less, an element resistance of 5? Or less, and a surface resistance of 10.0 m? Cm or less was obtained in both cases.

Al 입자를 작게 하는 것에 의해, 표면 저항은 높아지는 경향이 있다. By reducing Al particles, surface resistance tends to increase.

Figure pct00006
Figure pct00006

(실시예 8: No. 7-1) (Example 8: No. 7-1)

반도체 자기 조성물로서 Pb를 넣은 반도체 자기 조성물을 사용했다. A semiconductor ceramic composition containing Pb as a semiconductor ceramic composition was used.

Pb를 넣은 반도체 자기 조성물로서, 조성식이 (Ba0.83Pb0.17)TiO3으로 표시되는 것으로 했다. 그 이외의 PTC 소자의 제작 방법이나 평가 방법은, No. 1-5와 동일한 방법으로 진행했다. 얻어진 평가 결과를 표 7에 나타낸다. (Ba 0.83 Pb 0.17 ) TiO 3 as a semiconductor ceramic composition containing Pb. Other manufacturing methods and evaluation methods of the PTC element are as follows. 1-5. Table 7 shows the evaluation results.

모상보다 저항이 작은 저저항층이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 저저항층의 두께에 상응하는 반응상의 존재도 확인되었다. 저항 온도 계수가 작다는 난점이 있지만, 소자 저항, 계면 저항, 표면 저항은 모두 낮은 값을 나타냈다. It was confirmed that there is a low resistance layer having a resistance lower than that of the parent layer. Also, the presence of a reaction phase corresponding to the thickness of the low-resistance layer was confirmed. Although the resistance temperature coefficient is small, the device resistance, interface resistance, and surface resistance all have low values.

Figure pct00007
Figure pct00007

(발열 모듈) (Heat generating module)

도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발열 모듈(PTC 히터)의 모식도이다. 9 is a schematic diagram of a heat generating module (PTC heater) according to an embodiment of the present invention.

상술한 PTC 소자를, 도 9에 나타내는 바와 같이 금속제의 방열핀(21a, 2lb, 21c)에 끼워 고정하여, 발열 모듈(20)을 구성할 수 있다. PTC 소자(11)는 반도체 자기 조성물의 기체(1a)와 비금속계 전극(2a, 2b, 2c)으로 이루어지고, 전극(2a, 2c)은 각각 양극측의 전력 공급 전극(20a, 20c)에 열적 및 전기적으로 밀착되고, 다른쪽의 면에 형성한 전극(2b)은 음극측의 전력 공급 전극(20b)에 열적 및 전기적으로 밀착된다. 또한, 전력 공급 전극(20a, 20b, 20c)은 각각 방열핀(21a, 2lb, 21c)과 열적으로 접속되어 있다. 한편, 절연층(2d)은 전력 공급 전극(20a)과 전력 공급 전극(20c) 사이에 마련되어, 양자를 전기적으로 절연하고 있다. PTC 소자(11)에서 발생한 열은 전극(2a, 2b, 2c), 전력 공급 전극(20a, 20b, 20c), 방열핀(21a, 2lb, 21c)의 순으로 전달되어, 주로 방열핀(21a, 2lb, 21c)로부터 분위기중에 방출된다. The heat generating module 20 can be constructed by fixing the PTC element described above to the heat dissipation fins 21a, 21b, and 21c made of metal as shown in Fig. The PTC element 11 is composed of the base 1a of the semiconductor ceramic composition and the nonmetallic electrodes 2a, 2b and 2c and the electrodes 2a and 2c are arranged on the anode side of the power supply electrodes 20a and 20c, And the electrode 2b formed on the other surface is brought into thermal and electrical contact with the power supply electrode 20b on the cathode side. The power supply electrodes 20a, 20b, and 20c are thermally connected to the radiating fins 21a, 21b, and 21c, respectively. On the other hand, the insulating layer 2d is provided between the power supply electrode 20a and the power supply electrode 20c to electrically insulate them. Heat generated in the PTC element 11 is transmitted in the order of the electrodes 2a, 2b and 2c, the power supply electrodes 20a, 20b and 20c and the radiating fins 21a and 21b and 21c, 21c.

전원(30c)을, 전력 공급 전극(20a)과 전력 공급 전극(20b) 사이, 또는 전력 공급 전극(20c)과 전력 공급 전극(20b) 사이에 접속하면 소비 전력은 작아지고, 전력 공급 전극(20a) 및 전력 공급 전극(20c)의 양쪽과 전력 공급 전극(20b) 사이에 접속하면 소비 전력은 커진다. 즉, 소비 전력을 2단계로 변경할 수 있다. 이와 같이 하여 발열 모듈(20)은, 전원(30c)의 부하 상황이나, 희망하는 가열의 완급 정도에 상응하여 가열 능력을 전환할 수 있다. 이 가열 능력을 전환 가능한 발열 모듈(20)을 전원(30c)에 접속하는 것에 의해 가열 장치(30)를 구성할 수 있다. 한편, 전원(30c)은 직류 전원이다. 발열 모듈(20)의 전력 공급 전극(20a)과 전력 공급 전극(20c)은 각각 별도의 스위치(30a, 30b)를 통해 전원(30c)의 한쪽의 전극에 병렬 접속되고, 전력 공급 전극(20b)은 공통 단자로서 전원(30c)의 다른쪽의 전극에 접속된다. 스위치(30a, 30b) 중의 어느 하나만을 도통시키면 가열 능력을 작게 하여 전원(30c)의 부하를 가볍게 할 수 있고, 양쪽을 도통하면 가열 능력을 크게 할 수 있다. When the power supply 30c is connected between the power supply electrode 20a and the power supply electrode 20b or between the power supply electrode 20c and the power supply electrode 20b, the power consumption becomes small, and the power supply electrode 20a And the power supply electrode 20c and the power supply electrode 20b, power consumption is increased. That is, the power consumption can be changed to two levels. In this manner, the heat generating module 20 can change the heating ability in accordance with the load condition of the power source 30c and the degree of the desired degree of heating. The heating device 30 can be configured by connecting the heat generating module 20 capable of switching the heating ability to the power source 30c. On the other hand, the power source 30c is a DC power source. The power supply electrode 20a and the power supply electrode 20c of the heat generating module 20 are connected in parallel to one electrode of the power supply 30c through separate switches 30a and 30b, Is connected to the other electrode of the power source 30c as a common terminal. When only one of the switches 30a and 30b is turned on, the heating capacity can be reduced and the load on the power source 30c can be lightened.

이 가열 장치(30)에 의하면 전원(30c)에 특별한 기구를 마련하지 않아도, PTC 소자(11)를 일정 온도로 유지할 수 있다. 즉, 큰 저항 온도 계수를 갖는 기체(1a)가 큐리 온도 부근까지 가열되면, 기체(1a)의 저항값이 급격하게 상승하고 PTC 소자(11)에 흐르는 전류가 작아져, 자동적으로 더 이상 가열되지 않게 된다. 또한, PTC 소자(11)의 온도가 큐리 온도 부근에서 저하되면 다시 소자에 전류가 흐르고, PTC 소자(11)가 가열된다. 이와 같은 사이클을 반복하여 PTC 소자(11)의 온도, 나아가서는 발열 모듈(20) 전체의 온도를 일정하게 할 수 있기 때문에, 전원(30c)의 위상이나 진폭을 조정하는 회로, 나아가 온도 검출 기구나 목표 온도와의 비교 기구, 가열 전력 조정 회로 등도 불필요하다. According to this heating device 30, the PTC element 11 can be maintained at a constant temperature without providing a special mechanism in the power source 30c. That is, when the base 1a having a large resistance temperature coefficient is heated to the vicinity of the Curie temperature, the resistance value of the base 1a is abruptly increased and the current flowing in the PTC element 11 is reduced, . When the temperature of the PTC element 11 is lowered near the Curie temperature, a current flows to the element again, and the PTC element 11 is heated. This cycle is repeated so that the temperature of the PTC device 11 and hence the temperature of the entire heat generating module 20 can be made constant. Therefore, a circuit for adjusting the phase and amplitude of the power source 30c, A mechanism for comparing with the target temperature, a heating power adjusting circuit, and the like are unnecessary.

이 가열 장치(30)는, 방열핀(21a~21c) 사이에 공기를 흘려보내 공기를 따뜻하게 하거나, 방열핀(21a~21c) 사이에 물 등의 액체를 통과시키는 금속관을 접속하여 액체를 따뜻하게 할 수 있다. 이 때도 PTC 소자(11)가 일정 온도로 유지되기 때문에, 안전한 가열 장치(30)로 할 수 있다. The heating device 30 can warm the air by flowing air between the radiating fins 21a to 21c or by connecting a metal pipe for passing a liquid such as water between the radiating fins 21a to 21c to warm the liquid . At this time, since the PTC element 11 is maintained at a constant temperature, a safe heating apparatus 30 can be provided.

이와 같은 발열 모듈은 일례이고, 상기 전극은 2개로 하여 단순화하는 등의 변경이나 수정을 더할 수 있다. Such a heat generating module is an example, and the number of the electrodes may be changed to two to simplify and modify the same.

본 발명을 특정의 형태를 참조하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은, 당업자에게 있어서 자명하다. Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the spirit and scope of the present invention.

한편, 본원은, 2013년 7월 2일에 출원된 일본국 특허출원(2013-139001)을 기초로 하는 것으로서, 그 전체가 인용에 의해 원용된다. 또한, 본 명세서에 원용되는 모든 참조는 전체적으로 도입된다. On the other hand, the present application is based on Japanese Patent Application (2013-139001) filed on July 2, 2013, which is incorporated by reference in its entirety. Also, all references cited herein are incorporated by reference in their entirety.

1: 비금속계 전극
2: 반도체 자기 조성물
3: 저저항층
4: 반응상
5: Al 입자
6: 공극
11: PTC 소자
20: 발열 모듈
20a, 20b, 20c: 전력 공급 전극
21a, 2lb, 21c: 방열핀
30a, 30b: 스위치
30c: 전원
1: Nonmetal electrode
2: Semiconductor porcelain composition
3: low resistance layer
4: Reaction phase
5: Al particles
6: Pore
11: PTC element
20: Heating module
20a, 20b, 20c: power supply electrode
21a, 21b, 21c:
30a, 30b: switch
30c: Power supply

Claims (14)

반도체 자기 조성물에 비금속계 전극이 베이킹에 의해 형성된 PTC 소자이고,
상기 반도체 자기 조성물은, BaTiO3형 산화물로 이루어지는 페로브스카이트 구조를 갖고,
상기 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Al, Ni 중 적어도 일종을 주성분으로 하면서, 적어도 B를 포함하고,
상기 반도체 자기 조성물의 비금속계 전극측에, 상기 반도체 자기 조성물의 모상보다 저항이 작은 저저항층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
A non-metallic electrode is formed on the semiconductor ceramic composition by baking,
Wherein the semiconductor ceramic composition has a perovskite structure of BaTiO 3 type oxide,
Wherein the non-metal based electrode contains at least B as a main component and at least one of Al and Ni as a metal component,
Wherein a low-resistance layer having a resistance lower than that of the parent semiconductor phase composition is formed on the nonmetal-based electrode side of the semiconductor ceramic composition.
제1항에 있어서,
상기 저저항층의 두께가 0.1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the low-resistance layer has a thickness of 0.1 占 퐉 or more.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저저항층의 두께가 0.4㎛ 이상이고, 단위 면적(1㎠)당 소자의 계면 저항이 5Ω 이하인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the low resistance layer has a thickness of 0.4 mu m or more and an interface resistance of the device per unit area (1 cm &lt; 2 &gt;) is 5 or less.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
단위 면적(1㎠)당 소자의 소자 저항이 10Ω 이하인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein a device resistance of the device per unit area (1 cm 2) is 10 Ω or less.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
표면 저항이 10mΩcm 이하인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the surface resistance is 10 m? Cm or less.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비금속계 전극의 반도체 자기 조성물측에, Ba 산화물을 주체로 하는 반응상이 존재하는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein a reaction phase consisting essentially of Ba oxide is present on the side of the semiconductor ceramic composition of said nonmetal based electrode.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B의 합계를 100질량%로 하여, B를 3질량% 이상 25질량% 이하로 포함하는 조성인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the nonmetal based electrode has a composition including 100 mass% of the total of Al, Ni, and B and 3 mass% or more and 25 mass% or less of B.
제7항에 있어서,
상기 비금속계 전극은, 금속 성분으로서 Si를 포함하고, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, B를 3질량% 이상 25질량% 이하, Si를 0질량% 초과 26질량% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the nonmetal based electrode contains Si as a metal component and contains 100 mass% of the total of Al, Ni, B and Si, 3 mass% to 25 mass% of B, 0 mass% to more than 26 mass % Or less.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Al을 50질량% 이상으로 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the non-metallic electrode comprises Al in an amount of 100 mass% or more, and Al in an amount of 50 mass% or more.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비금속계 전극은, 상기 Al, Ni, B, Si의 합계를 100질량%로 하여, Ni를 5질량% 이상 40질량% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
10. The method according to any one of claims 7 to 9,
Wherein the non-metal based electrode contains Ni in an amount of 5 mass% or more and 40 mass% or less, the total amount of Al, Ni, B, and Si being 100 mass%.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비금속계 전극은, 평균 입경이 1.2㎛ 이상 10㎛ 이하인 Al 입자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein the non-metal based electrode has Al particles having an average particle diameter of 1.2 占 퐉 or more and 10 占 퐉 or less dispersed therein.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 자기 조성물은,
조성식이 [(BiA)x(Ba1-yRy)1-x] [Ti1-zMz]O3(A는 Na, Li, K 중 적어도 일종, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 적어도 일종, M은 Nb, Ta, Sb 중 적어도 일종)으로 표시되고, x, y, z가, 0<x≤0.25, 0≤y≤0.052, 0≤z≤0.01(다만, y+z>0)의 범위를 만족하는 조성인 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The semiconductor ceramic composition may further comprise:
The composition formula of which the rare earth element containing [(BiA) x (Ba 1 -y R y) 1-x] [Ti 1-z Mz] O 3 (A is at least one kinds of Na, Li, K, R is Y, at least X, y, and z are 0 <x? 0.25, 0? Y? 0.052, 0? Z? 0.01 (where y + z> 0) Of the PTC element.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비금속계 전극의 베이킹은, 대기 분위기에서, 720℃ 이상 850℃ 이하의 온도에서 진행한 것을 특징으로 하는 PTC 소자.
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
Wherein the non-metallic electrode is baked at a temperature of 720 DEG C or more and 850 DEG C or less in an atmospheric environment.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 PTC 소자를 구비하고, 상기 반도체 자기 조성물이 발열하는 것을 특징으로 하는 발열 모듈. A heat generating module comprising the PTC element according to any one of claims 1 to 13, wherein the semiconductor ceramic composition generates heat.
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