KR100986014B1 - Polymer ptc thermistor and thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A surface mount type low resistance polymer PTC thermistor device and a manufacturing method thereof are provided to reduce the increasing rate of resistance after a trip test process by physically controlling the excessive expansion of a conductive polymer material. CONSTITUTION: An upper electrode material(210) and a lower electrode material(220) are made of a single metal foil among nickel, aluminum, copper, or copper alloy. A conductive polymer(100) is interposed between the upper electrode material and the lower electrode material. An upper terminal(300) includes a planar part and a bent part. A lower terminal(400) includes a support part and a protrusion. A coating layer(500) is formed in the upper electrode material, the lower electrode material, and the side of the conductive polymer. The coating layer is made of an epoxy coating material.

Description

표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법{polymer PTC thermistor and thereof.}Surface-Mount Low Resistance Polymeric PTM Thermistor Device and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정이 간단하며 외부단자와도 솔더링으로 연결하고, 외부를 에폭시 코팅재를 사용하여 코팅함으로서 인접부품들 간의 전기적 쇼트를 방지하고, 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 낮출 수 있으며, 또한, 초기저항이 20mΩ 이하, 리플로우 후 저항이 30mΩ이하인 특성을 제공할 수 있는 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a surface-mount low-resistance polymer PCT thermistor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, the process is simple, and the adjacent parts are connected by soldering to an external terminal and coated with an epoxy coating material. It prevents the electrical short of the liver and physically suppresses excessive expansion of the conductive polymer material at high temperature, thereby lowering the resistance increase rate after the thermal shock test, the repeated trip test, and the trip retention test, and the initial resistance is 20mΩ or less, and the reflow The present invention relates to a surface-mount low resistance polymer PCC thermistor element capable of providing a characteristic having a post-resistance of 30 mΩ or less, and a method of manufacturing the same.

일반적인 정특성 온도 계수(PTC) 전도성 물질의 저항은 온도 변화에 민감하다.Typical static temperature coefficient (PTC) resistance of conductive materials is sensitive to temperature changes.

이러한 특성을 이용하여 PTC 전도성 물질이 전류감지물질로서 활용되고 넓게는 과전류 보호 장치 및 회로에 이용되어 진다. Using these properties, PTC conductive materials are used as current sensing materials and are widely used in overcurrent protection devices and circuits.

PTC 전도성 물질은 실내 온도에서는 낮은 값으로 유지되어 과전류 보호 장치 또는 회로는 정상적으로 작동한다. The PTC conductive material is kept at a low value at room temperature so that the overcurrent protection device or circuit operates normally.

그러나, 과전류 및 과온 상태가 발생하면, PTC 전도성 물질의 저항은 즉시 고저항 상태인 최소 만 배(10,000 옴 이상)로 증가한다. However, when overcurrent and overtemperature conditions occur, the resistance of the PTC conductive material immediately increases to at least ten thousand times (more than 10,000 ohms), which is a high resistance state.

일반적으로, PTC 전도성 물질은 적어도 하나의 결정성 중합체와 전도성 충전재를 포함하고 있으며, 전도성 충전재는 결정성 중합체에 균일하게 분산되어 있고, 결정성 중합체는 주로 폴리에틸렌(POLYETHYLENE) 같은 폴리올레핀(POLYOLEFIN)중합체이다. Generally, the PTC conductive material comprises at least one crystalline polymer and a conductive filler, the conductive filler is uniformly dispersed in the crystalline polymer, and the crystalline polymer is mainly a polyolefin polymer, such as polyethylene (POLYETHYLENE). .

전도성 충전재는 주로 카본 블랙(CARBON BLACK), 금속입자와 예를 들면 티타늄 카바이드(CARBIDE) 또는 텅스텐 카바이드인 비산화 세라믹 분말이다. Conductive fillers are mainly carbon black (CARBON BLACK), metal particles and non-oxidized ceramic powders, for example titanium carbide (CARBIDE) or tungsten carbide.

PTC 전도성 물질의 도전성은 전도성 충전재의 종류와 유형에 따른다. The conductivity of the PTC conductive material depends on the type and type of conductive filler.

일반적으로 말하면,거친 표면의 카본 블랙은 폴리올레핀 중합체와 더 좋은 융착력을 가져서 더 좋은 저항 복귀성을 가지게 된다. 그러나, 카본 블랙 전도성이 금속 입자의 전도성보다 낮다. Generally speaking, the rough surface carbon black has better adhesion with the polyolefin polymer and thus has better resistance resilience. However, carbon black conductivity is lower than that of metal particles.

금속 입자가 전도성 충전재로 이용되면, 더 큰 입자 크기는 불균일하게 분산되게 되고, 금속 입자는 높은 저항이 생기도록 산화되는 경향이 있다. If metal particles are used as the conductive filler, larger particle sizes become non-uniformly dispersed and the metal particles tend to oxidize to produce high resistance.

효과적으로 과전류 보호 장치의 저항을 감소시키고 산화를 예방하기 위하여,세라믹 분말은 PTC 전도성 물질에서 전도성 충전재로 이용된다.In order to effectively reduce the resistance of the overcurrent protection device and prevent oxidation, the ceramic powder is used as the conductive filler in the PTC conductive material.

세라믹 분말은 카본 블랙과 같은 거친 표면이 부족하기 때문에, 세라믹 분말은 폴리올레핀과의 융착력이 떨어지고 결과적으로는 PTC 전도성 물질의 저항 복귀력이 잘 조절되지 않는다. Since the ceramic powder lacks a rough surface such as carbon black, the ceramic powder has poor adhesion with polyolefin and consequently, the resistance return force of the PTC conductive material is not well controlled.

부연 설명하자면, 일반적으로 과전류 및 과열 보호소자로 사용되며 반복사용이 가능한 PTC thermistor로는 polymer PTC thermistor와 ceramic PTC thermistor가 있다. In addition, PTC thermistors that are commonly used as overcurrent and overheat protection devices and can be used repeatedly include polymer PTC thermistors and ceramic PTC thermistors.

ceramic PTC thermistor는 높은 초기저항으로 전력소모가 높으므로 2차 전지 보호용으로 사용되기에는 부적절하다.Ceramic PTC thermistor has high initial resistance and high power consumption, which makes it unsuitable for protecting secondary batteries.

또한, 2차 전지 보호용으로는 휴대폰 전지와 같은 각형 2차전지와 노트북, 넷북등에 사용되는 원통형 2차전지로 나뉘게 되며 본 발명은 각형 2차 전지에 적용되는 polymer PTC 소자에 관한 내용이다.In addition, the secondary battery protection is divided into a rectangular secondary battery such as a mobile phone battery and a cylindrical secondary battery used in notebooks, netbooks, etc. The present invention relates to a polymer PTC device applied to the square secondary battery.

각형 전지는 크게 전지 셀과 PCM, PTC로 구성되어 있는데 종래의 스트랩 형태의 PTC는 PCM과 전지셀에 양단이 spot welding되어 장착되는 형태이나 표면 실장형 PTC는 PCM에 직접 실장되어 셀을 보호하는 역할을 한다.Square battery is composed of battery cell, PCM and PTC. Conventional strap type PTC is mounted on both PCM and battery cell by spot welding, but surface mount PTC is directly mounted on PCM to protect cell. Do it.

종래의 표면 실장형 제품은 다층 PCB공정을 적용하여 중간층 FR4재질 안에 PTC소자를 삽입한 후 라미네이팅을 하고 홀 가공과 도금 등의 공정을 거쳐 제조되었으며 공정이 복잡하고 이질재료 간에 접착력 저하로 인하여 내부 크랙이 발생하여 열충격과 같은 신뢰성 시험 시 저항증가가 현저하게 상승되는 단점이 있었다.
Conventional surface-mount products are manufactured through multilayer PCB process by inserting PTC element into intermediate layer FR4 material, laminating, hole processing and plating, etc.The process is complicated and internal cracks due to deterioration of adhesion force between dissimilar materials This caused a significant increase in resistance during the reliability test, such as thermal shock.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정이 간단하며 외부단자와도 솔더링으로 연결하고, 외부를 에폭시 코팅재를 사용하여 코팅함으로서 인접부품들 간의 전기적 쇼트를 방지하도록 하는데 있다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to simplify the process and to connect the external terminals by soldering, and to coat the outside with an epoxy coating material to electrically connect the adjacent parts. To prevent shorts.

본 발명의 다른 목적은 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 낮출 수 있도록 하는데 있으며, 특히 초기저항이 20mΩ 이하, 리플로우 후 저항이 30mΩ이하인 특성을 제공하도록 하는데 있다.
Another object of the present invention is to physically suppress the excessive expansion of the conductive polymer material at high temperature to lower the resistance increase rate after the thermal shock test, repeated trip test, trip maintenance test, in particular the initial resistance is 20mΩ or less, reflow It is intended to provide a characteristic that the resistance after the 30mΩ or less.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,In order to achieve the problem to be solved by the present invention, the surface-mounted low resistance polymer PTC thermistor device according to an embodiment of the present invention,

표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 있어서,In the surface mount low resistance polymer PTC thermistor element,

니켈 또는 알루미늄 또는 구리 또는 구리를 포함한 구리합금 재질 중 어느 하나로 구성되는 40마이크론 이하의 금속박으로 이루어져 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 상측전극재(210) 및 하측전극재(220)와;An upper electrode material 210 and a lower electrode material 220 formed of metal foil of 40 microns or less composed of any one of nickel or aluminum or copper or copper alloy material including copper or copper to allow current to flow through the conductive polymer;

상기 상측전극재 및 하측전극재의 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(100)와;A conductive polymer (100) disposed between the upper electrode material and the lower electrode material, the conductive polymer comprising a crystalline polymer material and a conductive filler for imparting conductivity;

상기 상측전극재의 상측에 형성되어 상측전극재와 접촉되는 평판부(310)와, A flat plate portion 310 formed on the upper electrode material and in contact with the upper electrode material;

상기 평판부에서 절곡되어 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면까지 연이어 형성되는 절곡부(320)를 포함하여 구성되는 상측단자(300)와;An upper terminal 300 which is bent from the flat plate portion and includes an upper electrode material, a conductive polymer, a lower electrode material, and a bent part 320 which is continuously formed to one side of the lower terminal;

상기 하측전극재의 하측에 형성되어 하측전극재와 접촉되는 지지부(410)와, A support part 410 formed under the lower electrode material and in contact with the lower electrode material;

상기 지지부와 일체로 형성되며 지지부의 양측에 돌출되도록 형성되는 돌출부(420)를 포함하여 구성되는 하측단자(400)와;A lower terminal 400 formed integrally with the support and including a protrusion 420 formed to protrude on both sides of the support;

외부 부품간 절연 및 PTC 트립시 과도한 부피 팽창을 억제하기 위하여 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리되어 형성되는 코팅층(500);을 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
And a coating layer 500 formed by coating an upper surface of the upper electrode material, the lower electrode material, and a conductive polymer with an epoxy coating material to prevent excessive volume expansion during insulation between the external parts and the PTC trip. The problem is solved.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법은, 공정이 간단하며 외부단자와도 솔더링으로 연결하고, 외부를 에폭시 코팅재를 사용하여 코팅함으로서 인접부품들 간의 전기적 쇼트를 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.Surface-mounted low resistance polymer PTC thermistor element and its manufacturing method according to the present invention having the above configuration and action, the process is simple and connected to the external terminal by soldering, and the external parts by coating with an epoxy coating material It provides an effect that can prevent the electrical short between them.

또한, 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 낮출 수 있는 효과를 제공하며, 특히 초기저항이 20mΩ 이하, 리플로우 후 저항이 30mΩ이하인 특성을 제공할 수 있게 되어 제품에 대한 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
In addition, by physically inhibiting excessive expansion of the conductive polymer material at a high temperature, it provides the effect of lowering the resistance increase rate after thermal shock test, repeated trip test, and trip holding test. Especially, initial resistance is 20mΩ or less, resistance after reflow It is possible to provide a characteristic of less than 30mΩ to ensure the reliability of the product.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 결합사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 결합사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법을 나타낸 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 열충격 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 Trip Cycle 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 Trip Endurance 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.1 is an exploded perspective view of a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a bonding layer in which a coating layer is formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a bonding layer in which a coating layer is formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
4 is a bottom view of a coating layer formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a process chart showing a method of manufacturing a surface-mounted low resistance polymer PTC thermistor device according to an embodiment of the present invention.
6 is a table showing thermal shock test results according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.
7 is a chart showing a Trip Cycle test result according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.
8 is a chart illustrating a Trip Endurance test result according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the surface-mount type low resistance polymer PTC thermistor device,

표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 있어서,In the surface mount low resistance polymer PTC thermistor element,

니켈 또는 알루미늄 또는 구리 또는 구리를 포함한 구리합금 재질 중 어느 하나로 구성되는 40마이크론 이하의 금속박으로 이루어져 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 상측전극재(210) 및 하측전극재(220)와;An upper electrode material 210 and a lower electrode material 220 formed of metal foil of 40 microns or less composed of any one of nickel or aluminum or copper or copper alloy material including copper or copper to allow current to flow through the conductive polymer;

상기 상측전극재 및 하측전극재의 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(100)와;A conductive polymer (100) disposed between the upper electrode material and the lower electrode material, the conductive polymer comprising a crystalline polymer material and a conductive filler for imparting conductivity;

상기 상측전극재의 상측에 형성되어 상측전극재와 접촉되는 평판부(310)와, A flat plate portion 310 formed on the upper electrode material and in contact with the upper electrode material;

상기 평판부에서 절곡되어 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면까지 연이어 형성되는 절곡부(320)를 포함하여 구성되는 상측단자(300)와;An upper terminal 300 which is bent from the flat plate portion and includes an upper electrode material, a conductive polymer, a lower electrode material, and a bent part 320 which is continuously formed to one side of the lower terminal;

상기 하측전극재의 하측에 형성되어 하측전극재와 접촉되는 지지부(410)와, A support part 410 formed under the lower electrode material and in contact with the lower electrode material;

상기 지지부와 일체로 형성되며 지지부의 양측에 돌출되도록 형성되는 돌출부(420)를 포함하여 구성되는 하측단자(400)와;A lower terminal 400 formed integrally with the support and including a protrusion 420 formed to protrude on both sides of the support;

외부 부품간 절연 및 PTC 트립시 과도한 부피 팽창을 억제하기 위하여 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리되어 형성되는 코팅층(500);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a coating layer 500 formed by coating an upper surface of the upper electrode material, the lower electrode material, and a conductive polymer with an epoxy coating material in order to suppress excessive volume expansion during insulation between the external parts and the PTC trip. do.

이때, 상기 코팅층(500)은,At this time, the coating layer 500,

상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면과, 상측단자 평판부의 측면과 상측전극재와 접촉되지 않는 상면과, 하측단자 지지부의 측면과 하측전극재와 접촉되지 않는 하면에 형성되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode material, the lower electrode material, and the side surfaces of the conductive polymer, the upper surface of the upper terminal plate portion and the upper electrode which are not in contact with the upper electrode material, and the lower surface of the lower terminal support and the lower electrode which are not in contact with the lower electrode material. do.

이때, 상기 상측단자(300) 및 하측단자(400)는,At this time, the upper terminal 300 and the lower terminal 400,

PCB에 reflow되어 외부회로와 전기적으로 연결시키기 위하여 니켈 또는 니켈표면에 주석 도금된 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is composed of nickel plated on the nickel or nickel surface in order to reflow to the PCB and electrically connected to the external circuit.

이때, 상기 상측단자 절곡부의 어느 한 면이 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면과 접촉되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In this case, any one surface of the upper terminal bent portion is formed so as not to contact any one side of the upper electrode material, the conductive polymer, the lower electrode material, the lower terminal.

한편, 본 발명인 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법은,On the other hand, the method of manufacturing the surface-mount type low resistance polymer PCC thermistor element of the present invention,

폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계(S110)와;A kneading milling step (S110) for grinding the conductive polymer kneaded with the polyolefin-based crystalline polymer, the conductive filler and the additive;

상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 상측전극재 및 하측전극재를 열압착하는 시트형성단계(S120)와;A sheet forming step (S120) of extruding the pulverized conductive polymer to form a sheet having a desired thickness and thermocompressing the upper electrode material and the lower electrode material;

상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계(S130)와;A punching step (S130) of punching the crimped sheet to a size indicating PTC characteristics;

상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계(S140)와;A PTC characteristic forming step (S140) of crosslinking the punched device using an electron beam to form a device exhibiting PTC characteristics;

상측단자 및 하측단자를 솔더링으로 부착하는 단자부착단계(S150)와; A terminal attachment step (S150) for attaching the upper terminal and the lower terminal by soldering;

상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리하여 코팅층을 형성하는 에폭시코팅단계(S160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And an epoxy coating step (S160) of forming a coating layer by coating the side of the upper electrode material, the lower electrode material, and the conductive polymer with an epoxy coating material.

이때, 상기 에폭시코팅단계에서 형성되는 코팅층은,At this time, the coating layer formed in the epoxy coating step,

상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면과, 상측단자 평판부의 측면과 상측전극재와 접촉되지 않는 상면과, 하측단자 지지부의 측면과 하측전극재와 접촉되지 않는 하면에 형성되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode material, the lower electrode material, and the side surfaces of the conductive polymer, the upper surface of the upper terminal plate portion and the upper electrode which are not in contact with the upper electrode material, and the lower surface of the lower terminal support and the lower electrode which are not in contact with the lower electrode material. do.

이때, 상기 혼련분쇄단계에서,At this time, in the kneading grinding step,

전도성 충진재를 형성하기 위한 금속전도성물질은 500phr이상 사용되며 전도성중합체의 비저항(ρ=R*S/t, R=저항, S=면적, t=두께)은 0.02Ω㎝이하를 갖는 것을 특징으로 한다.The metal conductive material for forming the conductive filler is used more than 500phr, the specific resistance of the conductive polymer (ρ = R * S / t, R = resistance, S = area, t = thickness) is characterized in that it has a 0.02 0.0cm or less .

이때, 상기 시트형성단계에서,At this time, in the sheet forming step,

형성하는 시트의 두께는 0.6mm 이하인 것을 특징으로 한다.The thickness of the sheet to be formed is characterized by being 0.6 mm or less.

이때, 상기 PTC특성형성단계에서,At this time, in the PTC characteristic forming step,

가교 선량은 200Mrad이상인 것을 특징으로 한다.The crosslinking dose is characterized by being 200 Mrad or more.

이때, 상기 에폭시코팅단계에서,At this time, in the epoxy coating step,

코팅층의 코팅 두께는 max.300㎛인 것을 특징으로 한다.The coating thickness of the coating layer is characterized in that the max. 300㎛.

이하, 본 발명에 의한 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 및 그 제조방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the embodiment of the surface-mount type low resistance polymer PCC thermistor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 결합사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of a bonding layer in which a coating layer is formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 결합사시도이다.FIG. 3 is a perspective view of a bonding layer in which a coating layer is formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 코팅층을 형성한 저면도이다.4 is a bottom view of a coating layer formed on a surface mount low resistance polymer PTC thermistor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자는,As shown in Figures 1 to 4, the surface-mount type low resistance polymer PTC thermistor element of the present invention,

표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 있어서,In the surface mount low resistance polymer PTC thermistor element,

니켈 또는 알루미늄 또는 구리 또는 구리를 포함한 구리합금 재질 중 어느 하나로 구성되는 40마이크론 이하의 금속박으로 이루어져 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 상측전극재(210) 및 하측전극재(220)와;An upper electrode material 210 and a lower electrode material 220 formed of metal foil of 40 microns or less composed of any one of nickel or aluminum or copper or copper alloy material including copper or copper to allow current to flow through the conductive polymer;

상기 상측전극재 및 하측전극재의 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(100)와;A conductive polymer (100) disposed between the upper electrode material and the lower electrode material, the conductive polymer comprising a crystalline polymer material and a conductive filler for imparting conductivity;

상기 상측전극재의 상측에 형성되어 상측전극재와 접촉되는 평판부(310)와, A flat plate portion 310 formed on the upper electrode material and in contact with the upper electrode material;

상기 평판부에서 절곡되어 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면까지 연이어 형성되는 절곡부(320)를 포함하여 구성되는 상측단자(300)와;An upper terminal 300 which is bent from the flat plate portion and includes an upper electrode material, a conductive polymer, a lower electrode material, and a bent part 320 which is continuously formed to one side of the lower terminal;

상기 하측전극재의 하측에 형성되어 하측전극재와 접촉되는 지지부(410)와, A support part 410 formed under the lower electrode material and in contact with the lower electrode material;

상기 지지부와 일체로 형성되며 지지부의 양측에 돌출되도록 형성되는 돌출부(420)를 포함하여 구성되는 하측단자(400)와;A lower terminal 400 formed integrally with the support and including a protrusion 420 formed to protrude on both sides of the support;

외부 부품간 절연 및 PTC 트립시 과도한 부피 팽창을 억제하기 위하여 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리되어 형성되는 코팅층(500);을 포함하여 구성된다.And a coating layer 500 formed by coating an upper surface of the upper electrode material, the lower electrode material, and a conductive polymer with an epoxy coating material in order to suppress external volume insulation and excessive volume expansion during PTC tripping.

이때, 바람직하게는 상기 상측단자 절곡부의 어느 한 면이상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면과 접촉되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, preferably at least one side of the upper terminal bent portion of the electrode material, the conductive polymer, the lower electrode material, characterized in that it is formed so as not to contact any one side of the lower terminal.

상기 상측전극재(210) 및 하측전극재(220)에 부품 실장시 외부와 연결시켜주기 위한 상측단자(300)와 하측단자(400)를 각각 상측전극재 및 하측전극재에 접촉되게 형성되어 있으며, 상기 상측전극재(210) 및 하측전극재(220) 사이에 결정성 고분자 물질과 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(100)를 형성하게 된다.The upper terminal 300 and the lower terminal 400 are connected to the upper electrode material and the lower electrode material, respectively, to be connected to the outside when the components are mounted on the upper electrode material 210 and the lower electrode material 220. In addition, the conductive polymer 100 including the crystalline polymer material and the conductive filler is formed between the upper electrode material 210 and the lower electrode material 220.

그리고, 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리되어 형성되는 코팅층(500)을 형성하게 되는데, 이는 외부 부품간 절연 및 PTC 트립시 과도한 부피 팽창을 억제하기 위한 것이다.In addition, the upper electrode material, the lower electrode material, and the side surface of the conductive polymer are formed by coating an epoxy coating material to form a coating layer 500, which is to suppress excessive volume expansion during insulation and PTC tripping between external components. .

이때, 상기 전도성 충진재는 일반적으로 도전성을 부여하기 위하여 전도성을 갖는 파우더 물질(금속, 카본 블랙 등)로 구성하게 된다.In this case, the conductive filler is generally made of a powder material (metal, carbon black, etc.) having conductivity to give conductivity.

상기 전도성중합체는 결정성 고분자 물질과 전도성 충진재로 구성하여 PTC 특성을 갖는 물질층을 형성하게 된다는 것은 일반적으로 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 하겠다.Since the conductive polymer is composed of a crystalline polymer material and a conductive filler to form a material layer having a PTC characteristic, it is generally known that a detailed description thereof will be omitted.

상기 결정성 고분자는 결정화도가 높은 고분자 물질로서 상변화시 부피 팽창률로 인하여 PTC 특성을 부여하도록 바람직하게는 폴리올레핀계 결정성 고분자인 것을 특징으로 한다.The crystalline polymer is a polymer material having a high degree of crystallinity, and is preferably a polyolefin-based crystalline polymer to impart PTC characteristics due to the volume expansion ratio during phase change.

본 발명에서 가장 중요한 상기 코팅층은 부품 실장시 인접부품(특히 각형 2차 전지와 PCM)과 쇼트를 방지하기 위한 것으로서 23℃ 습도 50%에서 측정하였을 때 부피저항이 1012~1017Ω의 절연특성을 갖는 액상 에폭시 코팅재를 사용하게 된다.The coating layer which is the most important in the present invention is to prevent short-circuits with adjacent parts (particularly, rectangular secondary batteries and PCM) when mounting parts, and has a bulk resistance of 10 12 to 10 17 kPa when measured at 50% humidity at 23 ° C. It will be used a liquid epoxy coating having a.

또한, 상기 상측단자(300) 및 하측단자(400)는 PCB에 reflow되어 외부회로와 전기적으로 연결시키기 위하여 니켈로 구성되거나 또는 니켈표면에 주석도금을 하는 것이 바람직하다.In addition, the upper terminal 300 and the lower terminal 400 is preferably made of nickel or tin-plated on the nickel surface in order to reflow the PCB and electrically connected to the external circuit.

상기 상측단자(300)는 상측전극재(210)의 상측에 형성되어 상측전극재와 접촉되는 평판부(310)로 구성되는데, 이때 평판부는 상측전극재와 동일한 크기 혹은 상측전극재의 크기보다 다소 크게 형성시키게 되며, 상기 평판부에서 절곡되어 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면까지 연이어 형성되는 절곡부(320)를 포함하여 구성된다.The upper terminal 300 is formed of a flat plate portion 310 formed on the upper electrode material 210 in contact with the upper electrode material, wherein the flat plate portion is the same size as the upper electrode material or somewhat larger than the size of the upper electrode material. It is formed, and is bent from the flat plate portion, the upper electrode material, the conductive polymer, the lower electrode material, it is configured to include a bent portion 320 is formed continuously to any one side of the lower terminal.

즉, 도면에 도시한 바와 같이, 상측단자는 "ㄱ" 형상을 가지게 되는 것이다.That is, as shown in the figure, the upper terminal is to have a "b" shape.

상기 하측단자(400)는 하측전극재의 하측에 형성되어 하측전극재와 접촉되는 지지부(410)로 구성되는데, 이때 지지부는 하측전극재와 동일한 크기 혹은 하측전극재의 크기보다 다소 크게 형성시키게 되며, 상기 지지부와 일체로 형성되며 지지부의 양측에 돌출되도록 형성되는 돌출부(420)를 포함하여 구성된다.The lower terminal 400 is formed on the lower side of the lower electrode material and consists of a support part 410 in contact with the lower electrode material, wherein the support part is formed to be the same size as the lower electrode material or somewhat larger than the size of the lower electrode material. It is configured to include a protrusion 420 is formed integrally with the support and protruded on both sides of the support.

즉, 하측단자는 도면에 도시한 바와 같은 형상을 가지게 되는 것이다.In other words, the lower terminal has a shape as shown in the drawing.

이때, 상기 상측단자 절곡부의 어느 한 면(전도성중합체에 인접한 면)이 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면(상측단자 절곡부에 인접한 면)과 접촉되지 않도록 형성하게 된다.At this time, any one side of the upper terminal bent portion (surface adjacent to the conductive polymer) is formed so as not to be in contact with any one side of the upper electrode material, the conductive polymer, the lower electrode material, and the lower terminal (the surface adjacent to the upper terminal bent portion). do.

이는 상측단자와 하측단자가 접촉되지 않도록 하기 위한 것이다.This is to prevent the upper terminal and the lower terminal from contacting.

한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상기 코팅층은 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면과, 상측단자 평판부의 측면과 상측전극재와 접촉되지 않는 상면과, 하측단자 지지부의 측면과 하측전극재와 접촉되지 않는 하면에 형성되는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 실시예3에서 설명하고 있는 단자부문의 코팅이 다른 일실시예에 따른 코팅층을 의미하는 것이다.(도 3 참조)On the other hand, the coating layer according to another embodiment of the present invention is the side of the upper electrode material, the lower electrode material and the conductive polymer, the upper surface of the upper terminal plate portion and the upper electrode material that is not in contact with the upper electrode material, and the side of the lower terminal support portion It is characterized in that it is formed on the lower surface that is not in contact with the lower electrode material, the coating of the terminal section described in the third embodiment of the present invention means a coating layer according to another embodiment (see Fig. 3).

상기한 바와 같이, 코팅층을 일실시예 혹은 다른 일실시예와 같이 형성시키게 되면 인접부품들 간의 전기적 쇼트를 방지할 수 있으며, 동시에 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 낮출 수 있는 효과를 제공하며, 특히 초기저항이 20mΩ 이하, 리플로우 후 저항이 30mΩ이하인 특성을 제공할 수 있게 되는 것이다.As described above, when the coating layer is formed as in one embodiment or another embodiment, an electrical short between adjacent parts can be prevented, and at the same time, the thermal shock test is made by physically preventing excessive expansion of the conductive polymer material at high temperature. In addition, it provides the effect of lowering the resistance increase rate after the repeated trip test and the trip maintenance test. In particular, the initial resistance is 20 mΩ or less and the resistance after the reflow is 30 mΩ or less.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법을 나타낸 공정도이다.5 is a process chart showing a method of manufacturing a surface-mounted low resistance polymer PTC thermistor device according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명인 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법은, As shown in FIG. 5, the method of manufacturing the surface-mount type low resistance polymer PTC thermistor device according to the present invention includes:

폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계(S110)와;A kneading milling step (S110) for grinding the conductive polymer kneaded with the polyolefin-based crystalline polymer, the conductive filler and the additive;

상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 상측전극재 및 하측전극재를 열압착하는 시트형성단계(S120)와;A sheet forming step (S120) of extruding the pulverized conductive polymer to form a sheet having a desired thickness and thermocompressing the upper electrode material and the lower electrode material;

상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계(S130)와;A punching step (S130) of punching the crimped sheet to a size indicating PTC characteristics;

상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계(S140)와;A PTC characteristic forming step (S140) of crosslinking the punched device using an electron beam to form a device exhibiting PTC characteristics;

상측단자 및 하측단자를 솔더링으로 부착하는 단자부착단계(S150)와; A terminal attachment step (S150) for attaching the upper terminal and the lower terminal by soldering;

상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리하여 코팅층을 형성하는 에폭시코팅단계(S160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And an epoxy coating step (S160) of forming a coating layer by coating the side of the upper electrode material, the lower electrode material, and the conductive polymer with an epoxy coating material.

상기 첨가제는 실시예에 있는 난연제[Mg(OH)2]와 가교조제[TAIC], 가공조제[스테아린산]이며 함량은 각각 max함량으로 20phr, 5phr, 10phr이다.The additives are flame retardants [Mg (OH) 2 ] and crosslinking aids [TAIC] and processing aids [stearic acid] in Examples, and the contents are 20 phr, 5 phr, and 10 phr as max contents, respectively.

상기 혼련분쇄단계는 고분자 물질을 녹여서 전도성 물질과 섞는 단계로서 전도성 충진재를 형성하기 위한 금속전도성물질은 500phr이상 사용되며 이 경우에는 전도성중합체의 비저항(ρ=R*S/t, R=저항, S=면적, t=두께)은 0.02Ω㎝이하를 갖도록 하여야 한다.The kneading grinding step is a step of melting the polymer material and mixing with the conductive material, the metal conductive material for forming the conductive filler is used more than 500phr, in this case the specific resistance of the conductive polymer (ρ = R * S / t, R = resistance, S = Area, t = thickness) should be less than 0.02Ωcm.

상기 혼련은 kneader를 사용하며 온도는 200℃에서 결정성고분자인 HDPE(밀도 0.958g/cm3, Tm=131℃)와 난연제[Mg(OH)2]를 먼저 melting시킨 후 전도성 충진제(카본 블랙)와 스테아린산을 투입하여 혼련을 한다. The kneading is kneader and the temperature is melted first at 200 ℃ crystalline polymer HDPE (density 0.958g / cm3, Tm = 131 ℃) and flame retardant [Mg (OH) 2 ] and then conductive filler (carbon black) and Stearic acid is added and kneaded.

이때 꺼낸 원료를 분쇄기에 넣어 1차 조분쇄(입도 10mm이하)를 한 후 2차 미분쇄를 하여 입도를 3mm이하로 분쇄한다.At this time, the raw material taken out is put into the grinder, and the first coarsely pulverized (particle size less than 10mm) is subjected to the second fine grinding to grind the particle size to 3mm or less.

상기와 같은 혼련분쇄단계는 당업자들에게 널리 알려진 기술이며 상기 예는 가장 바람직한 실시예를 나타낸 것이다.Such kneading grinding step is a technique well known to those skilled in the art and the above example shows the most preferred embodiment.

상기 분쇄된 전도성중합체를 압출기에 투입하고 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며, 상측전극재 및 하측전극재를 열압착하기 위하여 열압착기에 투입하여 최종적으로 시트를 형성(S120)하게 된다.The pulverized conductive polymer is introduced into an extruder and extruded to form a sheet having a desired thickness, and the sheet is finally put into a thermocompressor to thermally compress the upper electrode material and the lower electrode material (S120).

상기 형성되는 시트의 두께는 바람직하게는 0.6mm 이하로 이루어지는 것이 낫다.The thickness of the sheet formed is preferably made of 0.6 mm or less.

상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭(S130)한 후 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성(S140)하게 된다.The compressed sheet is punched to a size indicating PTC characteristics (S130), and then the punched device is cross-linked using an electron beam to form a device exhibiting PTC characteristics (S140).

이때, 상기 PTC특성형성단계에서 가교 선량은 200Mrad이상이여야 한다.At this time, the crosslinking dose in the PTC characteristic forming step should be 200Mrad or more.

상기 소자 형성 후 상측단자 및 하측단자를 솔더링으로 부착(S150)하게 되며, 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리하여 코팅층을 형성(S160)하게 되며, 이때 코팅층의 두께는 max.300㎛인 것이 바람직하다.After forming the device, the upper terminal and the lower terminal are attached by soldering (S150), and the coating layer is formed by coating an epoxy coating on the side of the upper electrode material, the lower electrode material and the conductive polymer (S160). The thickness of is preferably max. 300 µm.

종래의 표면 실장형 제품은 다층 PCB공정을 적용하여 중간층 FR4재질 안에 PTC소자를 삽입한 후 라미네이팅을 하고 홀 가공과 도금 등의 공정을 거쳐 제조되었으며 공정이 복잡하고 이질재료 간에 접착력 저하로 인하여 내부 크랙이 발생하여 열충격과 같은 신뢰성 시험 시 저항증가가 현저하게 상승되는 단점이 있었다.Conventional surface-mount products are manufactured through multilayer PCB process by inserting PTC element into intermediate layer FR4 material, laminating, hole processing and plating, etc.The process is complicated and internal cracks due to deterioration of adhesion force between dissimilar materials This caused a significant increase in resistance during the reliability test, such as thermal shock.

반면에 상기한 바와 같은 본 발명의 제조 방법은 제조 공정이 간단하며 외부단자(상측단자 및 하측단자)와도 솔더링으로 연결하고, 외부를 에폭시 코팅재를 사용하여 코팅함으로서 인접부품들 간의 전기적 쇼트를 방지할 수 있으며, 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 낮출 수 있으며, 특히 초기저항이 20mΩ 이하, 리플로우 후 저항이 30mΩ이하인 특성을 제공할 수 있게 된다.On the other hand, the manufacturing method of the present invention as described above is simple in the manufacturing process and connected to the external terminals (upper and lower terminals) by soldering, and by coating the outside using an epoxy coating material to prevent electrical short between adjacent parts. It can physically suppress the excessive expansion of the conductive polymer material at high temperature, thereby lowering the resistance increase rate after the thermal shock test, the repeated trip test, and the trip holding test, in particular, the initial resistance is 20 mΩ or less and the resistance after reflow is 30 mΩ or less. To provide the characteristics.

본 발명의 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 관한 3개의 실시예를 통해 나타난 전기적 특성과 테스트 결과를 아래와 같이 나타내었다.The electrical characteristics and test results shown through three examples of the surface mount low resistance polymer PTC thermistor device of the present invention are shown as follows.

조성 (단위 :g)Composition (Unit: g) NoNo 종류Kinds 내용Contents 고분자 HDPEPolymer HDPE 전도성
첨가제conductivity
additive 난연제
Mg(OH)2 Flame retardant
Mg (OH) 2 가교조제
TAICCrosslinking aid
TAIC 가공조제
스테아린산Processing aid
Stearic acid 1One 실시예1 Example 1 종래 PTC 소자Conventional PTC Device 1010 7070 22 0.50.5 1One 22 실시예2 Example 2 소자 측면만 코팅 Device side coating only 1010 7070 22 0.50.5 1One 33 실시예3 Example 3 단자 부문 코팅 Terminal Division Coating 1010 7070 22 0.50.5 1One

전기적 특성 (Ri : 초기저항, Rreflow: reflow후 저항)Electrical characteristics (Ri: initial resistance, Rreflow: resistance after reflow) NoNo 종류Kinds 내용Contents 소자사이즈
(mm)Device size
(mm) 두께
(mm)thickness
(mm) Ri
(mΩ)Ri
(mΩ) ρ
(Ωcm)ρ
(Ωcm) Rreflow
(mΩ)Rreflow
(mΩ) 1One 실시예1Example 1 종래 PTC 소자Conventional PTC Device 2.0*2.62.0 * 2.6 0.40.4 10.810.8 0.01400.0140 21.821.8 22 실시예2Example 2 소자 측면만 코팅 Device side coating only 2.0*2.62.0 * 2.6 0.40.4 9.79.7 0.01260.0126 18.718.7 33 실시예3Example 3 단자 부문 코팅Terminal Division Coating 2.0*2.62.0 * 2.6 0.40.4 10.310.3 0.01340.0134 19.319.3

열충격 시험Thermal shock test NoNo 종류Kinds 내용Contents Ri
(mΩ)Ri
(mΩ) 열충격후 저항
(mΩ)Resistance after thermal shock
(mΩ) 상승률
(배)Ascent
(ship) 1One 실시예1Example 1 종래 PTC 소자Conventional PTC Device 10.510.5 89.389.3 8.508.50 22 실시예2Example 2 소자 측면만 코팅Device side coating only 10.110.1 16.516.5 1.631.63 33 실시예3Example 3 단자 부문 코팅Terminal Division Coating 10.310.3 15.715.7 1.521.52

Trip Cycle TestTrip Cycle Test NoNo 종류Kinds 내용Contents DC6V, 50A Trip cycle test (단위:mΩ)DC6V, 50A Trip cycle test (unit: mΩ) initial initial 1
cycleOne
cycle 10
cycle10
cycle 50
cycle50
cycle 100
cycle100
cycle 500
cycle500
cycle 1000
cycle1000
cycle 3000
cycle3000
cycle 6000
cycle6000
cycle 1One 실시예1Example 1 종래 PTC 소자Conventional PTC Device 20.920.9 18.518.5 17.617.6 31.531.5 61.961.9 237.4237.4 553.9553.9 693.5693.5 962.4962.4 22 실시예2Example 2 소자 측면만 코팅Device side coating only 18.318.3 17.317.3 16.416.4 22.522.5 25.125.1 36.236.2 40.240.2 47.147.1 51.951.9 33 실시예3Example 3 단자 부문 코팅Terminal Division Coating 18.918.9 16.916.9 16.716.7 21.721.7 26.626.6 37.437.4 41.541.5 42.942.9 56.056.0

Trip Endurance TestTrip Endurance Test NoNo 종류Kinds 내용Contents DC6V, 50A Trip endurance test (단위:mΩ)DC6V, 50A Trip endurance test (unit: mΩ) initial initial 100hr100hr 250hr250hr 500hr500hr 750hr750 hr 1000hr1000hr 1One 실시예1Example 1 종래 PTC 소자Conventional PTC Device 21.221.2 46.846.8 64.764.7 92.192.1 113.0113.0 156.4156.4 22 실시예2Example 2 소자 측면만 코팅Device side coating only 17.917.9 33.233.2 39.639.6 41.541.5 60.960.9 81.381.3 33 실시예3Example 3 단자 부문 코팅Terminal Division Coating 18.218.2 36.436.4 39.239.2 44.344.3 71.871.8 88.988.9

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 열충격 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.6 is a table showing thermal shock test results according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 Trip Cycle 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.7 is a chart showing a Trip Cycle test result according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 피티씨 소자의 실시예에 따른 Trip Endurance 테스트 결과값을 나타낸 도표이다.8 is a chart illustrating a Trip Endurance test result according to an embodiment of the polymer PTC device according to an embodiment of the present invention.

실험을 위하여 소자두께는 0.4mm, 소자크기는 직경이 2.0*2.6인 사각형으로 하여 준비하였고 가교조건은 200Mrad으로 하였다.For the experiment, the device thickness was 0.4mm and the device size was prepared as a square with a diameter of 2.0 * 2.6, and the crosslinking condition was 200Mrad.

이때, 측정은 reflow후 저항을 측정하였으며, 열충격 시험과 Trip cycle test와 Trip endurance test를 하였으며, 열충격 시험은 -40℃에서 85℃의 온도조건으로 하였으며 각 온도에서는 1시간 유지하고 온도 변화시간은 5분 이내로 하여 30회 반복 시험하였다.At this time, the resistance was measured after reflow, thermal shock test, trip cycle test and trip endurance test. Thermal shock test was performed at -40 ℃ to 85 ℃ and maintained for 1 hour at each temperature. The test was repeated 30 times within minutes.

Trip cycle test는 DC6V, 50A에서 6초 on, 54초 off하여 6,000 cycle 반복 테스트하였으며 이때 저항을 측정하였으며, Trip endurance test는 DC 6V, 50A를 1,000시간 인가하였으며 이때 저항을 측정하였다.The trip cycle test was repeated for 6,000 cycles by 6 seconds on and 54 seconds off at DC6V and 50A. The resistance was measured at this time. The trip endurance test was applied at 1,000 hours for DC 6V and 50A.

상기 Trip cycle test와 Trip endurance test는 reflow를 하여 테스트하였다.The trip cycle test and the trip endurance test were tested by reflow.

동일한 조성을 사용하였을 경우에 열충격 시험시 실시예1은 열충격 후 저항 89.3mΩ, 상승률이 8.5배이며, 실시예2는 열충격 후 저항 16.5mΩ, 상승률이 1.63배이며, 실시예3은 열충격 후 저항 15.7mΩ, 상승률이 1.52배인 것을 알 수 있었다.In the case of using the same composition, in the thermal shock test, Example 1 has a resistance of 89.3 mΩ and a rise rate of 8.5 times after thermal shock, Example 2 has a resistance of 16.5 mΩ and a rise rate of 1.63 times after thermal shock, and Example 3 has a resistance of 15.7 mΩ after thermal shock. , The rate of increase was 1.52 times.

한편, Trip cycle test의 경우, 6000 cycle에서 실시예1은 962.4mΩ, 실시예2는 51.9mΩ, 실시예3은 56.0mΩ임을 알 수 있으며, Trip endurance test의 경우, 1000 hr에서 실시예1은 156.4mΩ, 실시예2는 81.3mΩ, 실시예3은 88.9mΩ임을 알 수 있었다.On the other hand, in the case of the trip cycle test, it can be seen that Example 1 is 962.4 mΩ, Example 2 is 51.9 mΩ, and Example 3 is 56.0 mΩ at 6000 cycles, and in the case of Trip endurance test, Example 1 is 156.4 at 1000 hr. mΩ, Example 2 was 81.3mΩ, Example 3 was 88.9mΩ.

상기한 실험 결과를 보더라도 전도성 고분자 물질이 고온에서 과도하게 팽창하는 것을 물리적으로 억제하여 열충격 시험, 반복 트립 시험, 트립 유지 시험 후 저항 증가율을 현저하게 낮출 수 있는 특성을 본 발명에 의해 제공할 수 있게 되는 것이다.In view of the above experimental results, the present invention provides physical properties of excessively expanding the conductive polymer material at high temperature, thereby providing a property that can significantly lower the resistance increase rate after the thermal shock test, the repeated trip test, and the trip retention test. Will be.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains as described above may understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the invention is indicated by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the invention. do.

100 : 전도성중합체
210 : 상측전극재
220 : 하측전극재
300 : 상측단자
310 : 평판부
320 : 절곡부
400 : 하측단자
410 : 지지부
420 : 돌출부
500 : 코팅층100: conductive polymer
210: upper electrode material
220: lower electrode material
300: upper terminal
310: plate part
320: bend
400: Lower terminal
410: support
420: protrusion
500: coating layer

Claims (10)

표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자에 있어서,
니켈 또는 알루미늄 또는 구리 또는 구리를 포함한 구리합금 재질 중 어느 하나로 구성되는 40마이크론 이하의 금속박으로 이루어져 전도성중합체에 전류가 통할 수 있도록 형성된 상측전극재(210) 및 하측전극재(220)와;
상기 상측전극재 및 하측전극재의 사이에 위치하며, 결정성 고분자 물질과 도전성을 부여시키기 위한 전도성 충진재로 구성되는 전도성중합체(100)와;
상기 상측전극재의 상측에 형성되어 상측전극재와 접촉되는 평판부(310)와,
상기 평판부에서 절곡되어 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면까지 연이어 형성되는 절곡부(320)를 포함하여 구성되는 상측단자(300)와;
상기 하측전극재의 하측에 형성되어 하측전극재와 접촉되는 지지부(410)와,
상기 지지부와 일체로 형성되며 지지부의 양측에 돌출되도록 형성되는 돌출부(420)를 포함하여 구성되는 하측단자(400)와;
외부 부품간 절연 및 PTC 트립시 과도한 부피 팽창을 억제하기 위하여 상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리되어 형성되는 코팅층(500);을 포함하여 구성되되,
상기 코팅층(500)은,
상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면과, 상측단자 평판부의 측면과 상측전극재와 접촉되지 않는 상면과, 하측단자 지지부의 측면과 하측전극재와 접촉되지 않는 하면에 형성되는 것을 특징으로 하며,
상기 상측단자(300) 및 하측단자(400)는,
PCB에 reflow되어 외부회로와 전기적으로 연결시키기 위하여 니켈 또는 니켈표면에 주석 도금된 것으로 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 상측단자 절곡부의 어느 한 면이 상측전극재, 전도성중합체, 하측전극재, 하측단자의 어느 일측면과 접촉되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자.
In the surface mount low resistance polymer PTC thermistor element,
An upper electrode material 210 and a lower electrode material 220 formed of metal foil of 40 microns or less composed of any one of nickel or aluminum or copper or copper alloy material including copper or copper to allow current to flow through the conductive polymer;
A conductive polymer (100) disposed between the upper electrode material and the lower electrode material, the conductive polymer comprising a crystalline polymer material and a conductive filler for imparting conductivity;
A flat plate portion 310 formed on the upper electrode material and in contact with the upper electrode material;
An upper terminal 300 which is bent from the flat plate portion and includes an upper electrode material, a conductive polymer, a lower electrode material, and a bent part 320 which is continuously formed to one side of the lower terminal;
A support part 410 formed under the lower electrode material and in contact with the lower electrode material;
A lower terminal 400 formed integrally with the support and including a protrusion 420 formed to protrude on both sides of the support;
And a coating layer 500 formed by coating an upper surface of the upper electrode material, the lower electrode material, and a conductive polymer with an epoxy coating material to suppress excessive volume expansion during insulation between the external parts and the PTC trip.
The coating layer 500,
The upper electrode material, the lower electrode material, and the side surfaces of the conductive polymer, the upper surface of the upper terminal plate portion and the upper electrode which are not in contact with the upper electrode material, and the lower surface of the lower terminal support and the lower electrode which are not in contact with the lower electrode material. ,
The upper terminal 300 and the lower terminal 400,
It is characterized by consisting of nickel or tin plated on the surface of the nickel to reflow to the PCB and electrically connected to the external circuit,
Surface mounting type low resistance polymer PTC thermistor device, characterized in that any one side of the upper terminal bent portion is formed so as not to contact any one side of the upper electrode material, the conductive polymer, the lower electrode material, the lower terminal.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 폴리올레핀계 결정성 고분자와 전도성 충진재와 첨가제를 혼련한 전도성중합체를 분쇄하는 혼련분쇄단계(S110)와;
상기 분쇄된 전도성중합체를 압출하여 원하는 두께로 시트를 형성하며 상측전극재 및 하측전극재를 열압착하는 시트형성단계(S120)와;
상기 압착된 시트를 PTC 특성을 나타내는 크기로 펀칭하는 펀칭단계(S130)와;
상기 펀칭된 소자를 전자빔을 사용하여 가교하여 PTC 특성을 나타내는 소자로 형성하는 PTC특성형성단계(S140)와;
상측단자 및 하측단자를 솔더링으로 부착하는 단자부착단계(S150)와;
상기 상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면에 에폭시 코팅재로 코팅 처리하여 코팅층을 형성하는 에폭시코팅단계(S160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하되,
상기 에폭시코팅단계에서 형성되는 코팅층은,
상측전극재와 하측전극재 및 전도성중합체의 측면과, 상측단자 평판부의 측면과 상측전극재와 접촉되지 않는 상면과, 하측단자 지지부의 측면과 하측전극재와 접촉되지 않는 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 저저항 폴리머 피티씨 써미스터 소자 제조 방법.



A kneading milling step (S110) for grinding the conductive polymer kneaded with the polyolefin-based crystalline polymer, the conductive filler and the additive;
A sheet forming step (S120) of extruding the pulverized conductive polymer to form a sheet having a desired thickness and thermocompressing the upper electrode material and the lower electrode material;
A punching step (S130) of punching the crimped sheet to a size indicating PTC characteristics;
A PTC characteristic forming step (S140) of crosslinking the punched device using an electron beam to form a device exhibiting PTC characteristics;
A terminal attachment step (S150) for attaching the upper terminal and the lower terminal by soldering;
The epoxy coating step (S160) to form a coating layer by coating the side of the upper electrode material and the lower electrode material and the conductive polymer with an epoxy coating material, characterized in that comprises;
The coating layer formed in the epoxy coating step,
The upper electrode material, the lower electrode material, and the side surfaces of the conductive polymer, the upper surface of the upper terminal plate portion and the upper electrode which are not in contact with the upper electrode material, and the lower surface of the lower terminal support and the lower electrode which are not in contact with the lower electrode material. A method of manufacturing a surface mount type low resistance polymer PCC thermistor element.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003282306A (en) * 2002-03-22 2003-10-03 Shin Etsu Polymer Co Ltd Surface-mounting ptc device
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