KR102656835B1 - 고품위 ntc 서미스터 양산용 소결체의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 예는 (a) 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하는 단계; (b) 상기 제 1혼합물을 바인더 고분자 수용액에 첨가하고 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 단계; (c) 상기 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이(spray dry) 방법으로 건조하여 제2 혼합 분말을 수득하는 단계; (d) 상기 제2 혼합 분말을 성형틀에 220~250%의 충전율로 충전하고 가압성형하여 성형체를 수득하는 단계; 및 (e) 상기 성형체를 1200~1300℃에서 열처리하여 소결하고 냉각하여 소결체를 수득하는 단계를 포함하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 방법으로 NTC 서미스터용 소결체를 제조하는 경우 소결 공정을 거친 후에도 표면 결함이 없고 치수 안정성 내지 강도가 우수하다. 따라서, 본 발명의 방법을 사용하는 경우 고품위 NTC 서미스터를 대량으로 생산할 수 있다.
Description
본 발명은 NTC 서미스터 용도로 사용될 수 있는 소결체의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 표면 결함이 없고 치수 안정성 내지 강도가 우수하여 고품위 NTC 서미스터를 대량생산하는데에 유리한 소결체의 제조방법에 관한 것이다.
전기자동차 운행시 가장 중요한 배터리 관리 시스템의 최적화를 위해서는 자동차용 배터리팩의 안정적인 온도 유지가 필요하다. 기 자동차 배터리팩 안의 온도 분포와 충전 또는 방전에 필요한 요구조건에 따라, BMS(Battery management system)는 가열을 해야 할지 또는 냉각을 해야 할지를 결정하고 실시한다. 따라서 전기자동차에서 배터리팩의 온도관리는 전체 배터리관리 시스템의 정밀제어에 가장 중요한 인자가 되며, 이러한 배터리팩의 온도측정의 정밀성에 문제가 발생할 경우 전기자동차의 주행거리, 안정성과 내구수명에 치명적인 영향을 줄 수 있다.
전기자동차에서 해결되어야 할 기술적인 과제는 과열 혹은 혹한기에 대한 대응책이다. 특히 추운 지방에서의 전기자동차의 운행은 주행가능 거리의 감소, 주차 중 충전 능력의 부족, 그리고 주행 중 난방 필요성 등의 난관을 극복해야 한다. 실제로 전기자동차가 -7℃에서 운행하면 +20℃에서 운행할 때보다 주행가능 거리가 30%이상 감소된다.
일반적인 자동차용 온도 센서로는 구조가 간단하여 소형화가 가능하며, 온도 계수가 커서 감도가 좋고 응답성이 빨라 급속한 온도 변화에 대응할 수 있고, 무 접점이므로 신뢰성이 높고 경시 변화가 적으며, 기계적 강도와 가공성이 우수한 NTC 서미스터(Negative temperature coefficient Thermistor)가 주로 많이 사용되고 있다. NTC 서미스터란 온도가 상승함에 따라 전기저항이 지수 함수적으로 감소하는 음의 온도계수를 가진 전자회로용 소자를 의미한다. NTC 서미스터는 사용 범위가 -50 ~ 500℃로 일상적인 온도 조절을 필요로 하는 모든 범위에 응용되며, 또한 소형으로 값이 저렴하고 고감도이므로 산업 전반의 온도 센서 및 온도 보상용으로 대량 사용되고 있다.
상업적인 NTC 서미스터는 Mn, Co, Ni 등의 전이금속 산화물을 적당한 비율로 혼합하여 소결한 것으로, 대부분 MnO-CoO-NiO계 스피넬형 구조를 가지는 소결체이다. MnO-CoO-NiO계 스피넬형 구조를 가지는 NTC 서미스터용 소결체의 제조방법과 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-1864007호에는 Mn3O4, Co3O4 및 NiO를 포함하는 원료물질들이 폴리비닐알코올(PVA) 수용액에 분산된 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이(Spray Dry) 방법으로 건조하여 NMC 혼합분말을 수득하는 단계; 상기 NMC 혼합분말을 가압성형하여 NMC 성형체를 수득하는 단계; 상기 NMC 성형체를 1200 ~ 1300℃의 온도에서 소결하여 NMC 소결체를 수득하는 단계; 상기 NMC 소결체를 90 ~ 110℃/hr의 냉각속도로 로냉(furnace cooling)하는 단계;및 상기 NMC 소결체의 일면 또는 양면에 전극을 형성하는 단계;를포함하며, 상기 NMC 소결체의 Mn:Co:Ni의 몰비가 50~51:39~40:9~10인 것을 특징으로 하는 NMC 부온도계수 서미스터의 제조방법이 개시되어 있다.
현재, NTC 서미스터로 재료로 광범위하게 사용되고 있는 NiMn2O4계 스피넬 결정상 구조는 재료 자체의 소결 특성이 좋지 않아 약 1,000~1,500℃의 고온 열처리 공정(소결 공정)이 수반된다. 고온 소결 공정에서 성형체의 변형 내지 물성 저하 등이 발생할 수 있고, 그로 인해 고품위 NTC 서미스터의 대량생산이 어려워질 수 있다.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 소결 공정을 거친 후에도 표면 결함이 없고 치수 안정성 내지 강도가 우수하여 고품위 NTC 서미스터를 대량생산하는데에 유리한 소결체의 제조방법을 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자는 대한민국 등록특허공보 제10-1864007호에 개시된 방법에 기초하여 NTC 서미스터 대량생산 방법을 연구하였고, NMC 혼합분말을 가압성형하여 NMC 성형체를 수득하는 단계에서 성형틀에 충전되는 NMC 혼합분말의 충전률에 의해 소결 공정을 거쳐 수득한 소결체의 품질이 크게 달라진다는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 일 예는 (a) 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하는 단계; (b) 상기 제 1혼합물을 바인더 고분자 수용액에 첨가하고 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 단계; (c) 상기 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이(spray dry) 방법으로 건조하여 제2 혼합 분말을 수득하는 단계; (d) 상기 제2 혼합 분말을 성형틀에 220~270%의 충전율로 충전하고 가압성형하여 성형체를 수득하는 단계; 및 (e) 상기 성형체를 1200~1300℃에서 열처리하여 소결하고 냉각하여 소결체를 수득하는 단계를 포함하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법을 제공한다.
상기 충전율은 하기의 수식으로 계산되는 값이다.
본 발명의 방법으로 NTC 서미스터용 소결체를 제조하는 경우 소결 공정을 거친 후에도 표면 결함이 없고 치수 안정성 내지 강도가 우수하다. 따라서, 본 발명의 방법을 사용하는 경우 고품위 NTC 서미스터를 대량으로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제2 혼합분말을 냉간가압 성형할 때 사용한 가압성형 장치의 사진이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 대한민국 등록특허공보 제10-1864007호에 개시된 방법에 기초하여 도출된 NTC 서미스터 대량생산 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 대한민국 등록특허공보 제10-1864007호에 개시된 모든 내용을 참조한다.
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법은 (a) 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하는 단계; (b) 상기 제 1혼합물을 바인더 고분자 수용액에 첨가하고 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 단계; (c) 상기 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이(spray dry) 방법으로 건조하여 제2 혼합 분말을 수득하는 단계; (d) 상기 제2 혼합 분말을 성형틀에 220~270%의 충전율로 충전하고 가압성형하여 성형체를 수득하는 단계; 및 (e) 상기 성형체를 1200~1300℃에서 열처리하여 소결하고 냉각하여 소결체를 수득하는 단계를 포함한다. 이하, 본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법을 단계별로 나누어 설명한다.
(a) 제1 혼합분말을 수득하는 단계
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법에서 (a) 단계는 원재료 물질인 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 원하는 질량비로 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하는 것으로 구성된다. 상기 제1 혼합분말 내에서 Mn : Co : Ni의 몰비는 NTC 서미스터가 적용되는 분야 등에 따라 다양하게 선택될 수 있고, NTC 서미스터 양산용 소결체의 비저항값 내지 B상수값 등을 고려할 때 (45~55):(35~45):(5~15)의 범위에서 선택되는 것이 바람직하고 (50~52):(38~40):(9~11)의 범위에서 선택되는 것이 더 바람직하다.
(b) 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 단계
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법에서 (b) 단계는 제 1혼합물을 바인더로 사용되는 고분자 수용액에 첨가하고 균일하게 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 것으로 구성된다. 상기 바인더로 사용되는 고분자는 분체 성형시 결착제로 사용되는 공지의 다양한 고분자에서 선택될 수 있으며, 예를 들어 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol), PEG(Poly ethylene glycol), PAN(Ployacrylonitrile) 등이 있다. 또한, 고분자 수용액의 용매는 수성 용매인 경우 그 종류가 크게 제한되지 않으며 물(water), 탄소수가 1 내지 4인 저급 알코올 등이 있다. 또한, 고분자 수용액 내에서 고분자의 농도는 크게 제한되지 않으며 제1 혼합분말의 원활한 분산 등을 고려할 때 1~5 중량%인 것이 바람직하고 1.5~3.5 중량%인 것이 더 바람직하다. 또한, 고분자 수용액에 첨가되는 제 1혼합물의 첨가량은 원활한 분산 및 원활한 스프레이 드라이에 의한 건조를 담보하는 수준에서 선택될 수 있고, 예를 들어 고분자 수용액 대비 약 35~50 중량%인 것이 바람직하고, 40~48 중량%인 것이 더 바람직하다. 제1 혼합분말 분산액은 이후, 볼밀(Ball mill) 등과 같은 분쇄 공정을 거치게 된다.
(c) 제2 혼합 분말을 수득하는 단계
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법에서 (c) 단계는 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이 방법으로 건조하여 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말, 산화니켈(NiO) 분말 및 바인더 고분자가 균일하게 혼합된 제2 혼합 분말을 수득하는 것으로 구성된다. 스프레이 드라이 방법은 액체상태의 재료를 미립자로 분산시킨 상태에서 고온의 기류를 가하여 건조하는 방법으로서, 단시간에 용매를 증발제거시킬 수 있다는 장점 외에도, 본 발명의 제조방법에 적용되는 경우, 미세하면서도 균일한 입도분포를 갖는 혼합분말 얻을 수 있다는 추가적인 장점이 있다. 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이 방법으로 건조할 때 스프레이 드라이 온도는 제1 혼합분말 분산액에 적용된 용매에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어 상기 용매가 물(water)인 경우 스프레이 드라이 온도는 100~160℃, 바람직하게는 120~150℃이고, 스프레이 드라이 시간은 6~24 hr, 바람직하게는 8~20 hr이다. 스프레이 드라이 방법을 사용하여 수득한 제2 혼합 분말은 평균 입경이 40~50㎛ 이고 균일한 입도 분포를 갖는다. 상기 미세하고도 좁은 입도 분포를 가진 제2 혼합 분말은 소결체가 균일한 크기로 결정성장을 달성할 수 있는 인자로 작용한다. 제2 혼합 분말의 평균 입경이 40㎛ 미만인 경우에는 소결을 위한 열처리 과정 중 상대적으로 낮은 온도에서 분해반응이 일어나 열적 민감도가 저하되고 적절한 저항값을 가지기 힘들다. 또한, 제2 혼합 분말의 평균 입경이 50㎛를 초과하게 되면 입자 사이에 존재하는 공극이 소결 공정 이후에도 잔존하게되어 B상수값이 저하하게 된다.
(d) 성형체를 수득하는 단계
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법에서 (d) 단계는 제2 혼합분말을 깊이가 조절되는 소정 형태의 성형틀에 미리 설정한 충전율이 되게 충전하고 미리 설정한 압력으로 냉간가압 성형하여 소정의 형상을 가진 성형체를 수득하는 것으로 구성된다. 상기 성형틀의 형태는 NTC 서미스터의 형태에 따라 다양하게 선택될 수 있고, 예를 들어 디스크 형태, 다이오드 형태, 칩 형태 등이 있다. 상기 충전율은 미리 설정한 성형체의 두께 및 성형틀에 충전된 제2 혼합분말의 높이에 의해 다음과 같은 수식으로 계산된다.
상기 (d) 단계에서 수득되는 성형체는 제2 혼합분말의 충전 높이에 대응되는 충전율과 가압성형시 제2 혼합분말에 인가되는 가압성형 압력에 의해 미리 설정한 두께에 도달할 수 있다. 상기 가압성형 압력은 수득되는 성형체의 두께와 미리 설정한 성형체의 두께 오차를 최소화하는 관점에서 8~18 ton/㎠에서 선택되는 것이 바람직하고 9~15 ton/㎠에서 선택되는 것이 더 바람직하다.
(e) 소결체를 수득하는 단계
본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법에서 (e) 단계는 성형체를 가열로에 넣고 1200~1300℃에서 열처리하여 소결한 후 냉각하여 소결체를 수득하는 것으로 구성된다. 상기 성형체를 소결하기 위해 가열로(furnace)는 소정의 시간-온도 프로파일을 갖도록 설정된. 예를 들어, 가열로는 1~10℃/min의 속도로 승온된 다음, 목표하는 열처리 온도에서 1~10 hr, 바람직하게는 2~8 hr 동안 유지한 후, 50~200℃/hr, 바람직하게는 80~120℃/hr의 속도로 냉각되는 시간-온도 프로파일을 갖도록 설정될 수 있다. 상기 목표하는 열처리 온도는 원활한 소결을 위해 1200~1300℃로 설정된다. 소결을 위한 열처리 온도가 1200℃ 미만인 겨우 소결이 충분히 이루어지지 않아 소결체의 결정화도가 충분히 높지 않고, 입자의 성장이 충분히 이루어지지 않는다. 또한, 상기 소결을 위한 열처리 온도가 1300℃를 초과하는 경우 소결체 입자의 성장이 진행되어 상의 분해 반응이 발생하고 입방정계 스피넬 구조가 파괴되고 B정수값이 감소한다. 소결이 완료된 후 소결체는 실온까지 냉각되며, 상기 냉각은 바람직하게는 로냉(furnace cooling)으로 진행된다. 로냉 공정은, 빠른 속도의 온도 하강으로 인하여 소결체의 마이크로크랙(microcrack) 생성이나 또는 파괴가 일어나는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명의 일 예는 NTC 서미스터 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 NTC 서미스터 제조방법은 전술한 소결체의 일면 또는 양면에 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 구체적으로 NTC 서미스터용 소결체는 이후, 연마 공정(Polishing process), 전극 인쇄 공정, 전극 열처리 공정 및 절단 공정(Dicing process) 등을 통해 칩 형태의 NTC 서미스터 소자로 설계될 수 있다.
상기 연마 공정에서는 소결체의 두께, 평탄도 및 표면 조도가 균일하게 가공되며, 소결체는 연마 공정에 의해 세라믹 웨이퍼 형태로 가공된다.
상기 전극 인쇄 공정에서는 세라믹 웨이퍼에 전극용 paste가 소자 간격을 유지하면서 인쇄된다. 예를 들어, 전극 인쇄 공정은 스크린 프린터(Screen Printer)를 이용하여 세라믹 웨이퍼 면에 약 10~20㎛ 두께의 전극용 Ag paste를 인쇄하고 건조하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 전극 열처리 공정은 전극 부착을 위해 수행되며, 예를 들어, Ag paste가 인쇄된 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 건조로에 넣고 300~ 650℃ 온도에서 20 ~ 40분 동안 열처리하는 것으로 구성될 수 있고, 더 구체적으로는 300℃ → 500℃ → 600℃ → 640℃ → 620℃ → 620 ℃ → 630℃ → 500℃ → 300℃의 리플로우(Reflow) 조건으로 30분 동안 열처리하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 절단 공정은 Ag paste가 열처리 된 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 전극이 각각 포함되도록 절단을 하는 것으로 구성되고, 절단 공정에 의해 NTC 서미스터 소자 칩이 제조된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. NTC 서미스터용 소결체의 제조
산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 Mn : Co : Ni의 몰비가 51:39:10이 되도록 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하였다. 이후, 제1 혼합분말을 2 중량% 농도의 폴리비닐알코올(PVA) 수용액에 폴리비닐알코올(PVA) 수용액 대비 약 43 중량%의 양으로 첨가하고 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하였다. 이후, 제1 혼합물을 볼밀(Ball mill)을 이용하여 분쇄하고 130℃에서 12 hr 동안 스프레이 드라이(spray dry) 방법으로 건조하여 제2 혼합분말을 수득하였다. 상기 제2 혼합분말의 입도 분포를 분석한 결과 평균 입경은 약 45㎛ 이었다. 이후, 제2 혼합분말을 깊이가 조절되는 디스크 형태의 성형틀에 미리 설정한 충전율이 되게 충전하고 미리 설정한 압력으로 냉간가압 성형하여 디스크 형태의 성형체를 수득하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제2 혼합분말을 냉간가압 성형할 때 사용한 가압성형 장치의 사진이다. 도 1에서 보이는 가압성형 장치는 깊이가 조절되고 내경이 2.5㎝인 디스크 형태의 성형틀 및 상기 성형틀에 충전되는 제2 혼합분말에 소정의 압력을 주기 위한 프레스를 구비하고 있다.
상기 충전율은 미리 설정한 성형체의 두께 및 성형틀에 충전된 제2 혼합분말의 높이에 의해 다음과 같은 수식으로 계산된다.
상기 충전율별로 성형체의 두께가 미리 설정한 두께가 되도록 성형 압력을 실험을 통해 미리 설정하였다. 하기 표 1에 미리 설정한 성형체의 두께, 제2 혼합분말의 충전 높이, 성형 하중을 요약하였다.
| 제조예 구분 | 설정한 성형체 두께 (㎜) |
제2 혼합분말 충전 높이 (㎜) |
충전율 (%) |
성형 압력 (ton/㎠) |
| 제조예 1 | 1 | 1.8 | 180 | 6 |
| 제조예 2 | 1 | 2.0 | 200 | 8 |
| 제조예 3 | 1 | 2.2 | 220 | 9 |
| 제조예 4 | 1 | 2.5 | 250 | 10 |
| 제조예 5 | 1 | 2.7 | 270 | 13 |
| 제조예 6 | 1 | 3.0 | 300 | 18 |
| 제조예 7 | 1 | 3.2 | 320 | 28 |
이후, 수득한 1㎜ 두께와 2.5㎝ 직경을 가진 디스크 형태의 성형체를 퍼니스에 넣고 5℃/min의 속도로 승온하고, 1250℃에서 3 hr 동안 열처리하고 100℃/hr의 속도로 로냉(furnace cooling)한 후 세정하여 NTC 서미스터용 소결체를 제조하였다.
2. NTC 서미스터용 소결체의 물성 측정
제조예 1 내지 제조예 2에서 제조한 NTC 서미스터용 소결체의 직경, 두께를 측정하여 치수 안정성을 평가하였다. 또한, NTC 서미스터용 소결체의 표면 상태를 관찰하고 강도를 측정하여 불량 여부를 평가하였다. 하기 표 2에 제조예 1 내지 제조예 2에서 제조한 NTC 서미스터용 소결체의 물성 측정 결과를 요약하였다.
| 소결체 구분 | 소결체 직경(㎝) | 소결체 두께(㎜) | 소결체 표면 상태 | 소결체 강도 |
| 제조예 1 | 2.52 | 0.84 | 양호 | 낮음 |
| 제조예 2 | 2.52 | 0.85 | 양호 | 낮음 |
| 제조예 3 | 2.51 | 0.92 | 양호 | 높음 |
| 제조예 4 | 2.52 | 0.93 | 양호 | 높음 |
| 제조예 5 | 2.52 | 0.92 | 양호 | 높음 |
| 제조예 6 | 2.79 | 0.92 | 크랙 및 스웰링 발생 | 중간 |
| 제조예 7 | 2.79 | 0.93 | 크랙 및 스웰링 발생 | 중간 |
상기 표 2에서 보이는 바와 같이 제2 혼합분말을 디스크 형태의 성형틀에 충전하고 냉간가압 성형하여 디스크 형태의 성형체를 수득하는 단계에서 사용한 충전율 조건에 의해 최종적으로 제조한 소결체의 물성이 크게 달라지는 것을 확인하였다. 제2 혼합분말의 충전율이 220~270%일 때 제조한 NTC 서미스터용 소결체는 치수 안정성이 높고 표면 상태가 양호하며 강도도 높아 고품위 NTC 서미스터 양산용으로 적합하였다. 반면, 제2 혼합분말의 충전율이 180~200%인 경우 제조한 NTC 서미스터용 소결체는 성형체와 비교할 때 두께가 크게 감소하였고 강도가 낮아 고품위 NTC 서미스터 양산용으로 적합하지 않았다. 또한, 제2 혼합분말의 충전율이 300~320%인 경우 제조한 NTC 서미스터용 소결체는 성형체와 비교할 때 직경이 크게 증가하였고 표면에 크랙(Crack) 내지 스웰링(Swelling)이 발생하여 고품위 NTC 서미스터 양산용으로 적합하지 않았다.
이상에서와 같이 본 발명을 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- (a) 산화망간(Mn3O4) 분말, 산화코발트(Co3O4) 분말 및 산화니켈(NiO) 분말을 혼합하여 제1 혼합분말을 수득하는 단계;
(b) 상기 제 1혼합물을 바인더 고분자 수용액에 첨가하고 분산시켜 제1 혼합분말 분산액을 수득하는 단계;
(c) 상기 제1 혼합분말 분산액을 스프레이 드라이(spray dry) 방법으로 건조하여 제2 혼합 분말을 수득하는 단계;
(d) 상기 제2 혼합 분말을 성형틀에 220~270%의 충전율로 충전하고 9~13 ton/㎠의 압력으로 가압성형하여 성형체를 수득하는 단계; 및
(e) 상기 성형체를 1200~1300℃에서 2~8 hr 동안 열처리하여 소결하고 냉각하여 소결체를 수득하는 단계를 포함하는 방법으로서,
제1 혼합분말 내에서 Mn : Co : Ni의 몰비는 (50~52):(38~40):(9~11)의 범위에서 선택되고,
상기 바인더 고분자는 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol), PEG(Poly ethylene glycol) 또는 PAN(Ployacrylonitrile)에서 선택되고,
상기 충전율은 하기의 수식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 바인더 고분자 수용액의 고분자 농도는 1.5~3.5 중량%이고, 바인더 고분자 수용액에 첨가되는 제 1혼합물의 첨가량은 바인더 고분자 수용액 중량 대비 40~48 중량%인 것을 특징으로 하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 스프레이 드라이 온도는 120~150℃이고, 스프레이 드라이 시간은 8~20 hr인 것을 특징으로 하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 수득한 제2 혼합 분말의 평균 입경은 40~50㎛인 것을 특징으로 하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는 성형체를 가열로에 넣고 1200~1300℃에서 2~8 hr 동안 열처리하여 소결하고 80~120℃/hr의 속도로 냉각하여 소결체를 수득하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 NTC 서미스터 양산용 소결체의 제조방법.
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