KR20160148127A - Negative temperature coefficient thermistor for temperature sensing of the battery pack and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20160148127A
KR20160148127A KR1020150084445A KR20150084445A KR20160148127A KR 20160148127 A KR20160148127 A KR 20160148127A KR 1020150084445 A KR1020150084445 A KR 1020150084445A KR 20150084445 A KR20150084445 A KR 20150084445A KR 20160148127 A KR20160148127 A KR 20160148127A
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박희완
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고려전자주식회사
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Abstract

According to one aspect of the present invention, provided is a method for manufacturing a negative temperature coefficient (NTC) thermistor for sensing the temperature of a battery pack, including: (a) a step in which a main component material mixed with 40-50 wt% of Mn_3O_4, 35-45 wt% of Co_3O_4 and 3-10 wt% of NiO is mixed with 2-5 wt% of other additives formed by mixing Fe_2O_3, Cr_2O_3 and ZrO_2 to the main component material; (b) a step of forming a raw material dough in a gel state by mixing distilled water to the material mixed with the other additives and the main component material; (c) a spray drying step of forming microscopic powder with uniform crystal grain by putting the raw material power in the gel state into a spray drying apparatus, and drying moisture in the raw material powder in the gel state under a state of maintaining inner atmosphere at 105C by hot air for 1-3 hours; (d) a step of forming a first ceramic wafer by depositing the microscopic powder; (e) a step of performing a thermal treatment process of the ceramic wafer for 1-3 hours under a temperature atmosphere of 1170-1220C in an electric furnace; and (f) a step of forming a second ceramic wafer by obtaining uniform thickness, flatness of a substrate and surface roughness of the first ceramic wafer processed by the thermal treatment process after the step (e).

Description

배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 및 그 제조방법{Negative temperature coefficient thermistor for temperature sensing of the battery pack and method of manufacturing the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 및 그 제조방법에 관한 기술이다TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack and a manufacturing method thereof

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. In order to optimize the most important battery management system for electric vehicle operation, it is necessary to maintain stable temperature of battery pack for automobile. Depending on the temperature distribution in the automotive battery pack and the requirements for charging or discharging, the battery management system (BMS) determines and carries out whether to heat or cool. Therefore, the temperature management of the battery pack in the electric vehicle becomes the most important factor for the precise control of the entire battery management system. If there is a problem in the accuracy of the temperature measurement of such a battery pack, there is a fatal influence on the mileage, stability and durability life of the electric vehicle .

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.The technical challenges to be solved in electric vehicles are countermeasures against overheating or cold weather. Especially, electric vehicles in cold regions must overcome difficulties such as reduction of travelable distance, lack of charging capacity during parking, and necessity of heating during driving. In fact, when an electric vehicle is operated at -7 ° C, the drivable distance is reduced by 30% or more compared to when operated at + 20 ° C.

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(Thermistor)가 주로 많이 사용되고 있다. A general automobile temperature sensor can be miniaturized because it has a simple structure. It can respond to rapid temperature changes because of its high temperature coefficient and good sensitivity. It has a high reliability because it has no contact, it has little change with time, NTC thermistors having excellent processability are mainly used.

NTC 서미스터는 부(-)의 온도계수를 가지며, 온도계수는 온도에 따라 변화하며 금속의 온도계수보다 부(-)의 값으로 약 10배 정도 크다. 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.The NTC thermistor has a negative temperature coefficient. The temperature coefficient changes with temperature and is about 10 times larger than the temperature coefficient of the metal. NTC thermistors are used in all the ranges requiring daily temperature control from -50 to 500 ° C, and they are used in a large amount for industry-wide temperature sensors and temperature compensation because they are small in size, low in cost and high in sensitivity.

미국에 있는 벨 (Bell) 연구소에서 Mn, Ni, Fe 전이금속의 산화물 세라믹을 사용하여 통신기기 온도보상용 NTC 서미스터를 최초로 상품화 한 이후, 저항제어가 용이하고, 저항변화가 크기 때문에 NTC 서미스터는 급격히 그 활용범위가 확대되어 왔다. Since NTC thermistors for communication device temperature compensation were first commercialized using oxide ceramics of Mn, Ni, and Fe transition metals in the Bell Labs in USA, resistance control was easy and resistance change was large, so NTC thermistors sharply And its application range has been expanded.

현재, 부 온도계수(NTC) 서미스터에서 광범위하게 사용되고 있는 NiMn2O4계 스피넬 결정상의 서미스터 재료들은 산업적으로 사용되기에 저가의 안정화된 공정으로 대량생산에 유리하지만, 재료 자체의 소결 특성이 좋지 않아 1,300℃ 이상 고온에서의 열처리 공정(소결 공정)이 수반된다.At present, NiMn2O4 based spinel crystal thermistor materials widely used in secondary temperature coefficient (NTC) thermistors are industrially used, and they are advantageous for mass production because they are inexpensive stabilized processes. However, since the sintering properties of the materials themselves are poor, Followed by a heat treatment step (sintering step) at a high temperature.

고온 소결 공정은 에너지가 많이 소요될 뿐만 아니라, 고온 소결(1,300℃ 이상) 공정 때문에 유리나 고분자와 같이 고온에서 변형, 용융이 발생하는 기판의 경우나, NTC 조성과 고온에서 반응을 쉽게 하는 재료를 사용한 기판의 경우에는 사용이 제한된다.The high temperature sintering process requires not only energy but also high temperature sintering (1,300 ℃ or more) process, substrate such as glass or polymer which deforms and melts at high temperature, NTC composition and material which facilitates reaction at high temperature The use is limited.

따라서 보다 낮은 온도의 소결 공정으로 최적의 NTC서미스터를 제조할 수 있는 방법이 요구된다.
Therefore, a method for manufacturing an optimal NTC thermistor in a sintering process at a lower temperature is required.

본 발명 기술에 대한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1388923호)에 게시되어 있다.
The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1388923.

대한민국 등록특허 제10-1388923호 (부 온도계수 서미스터 및 그 제조방법)Korean Patent No. 10-1388923 (secondary thermometer water thermistor and manufacturing method thereof)

본 발명의 목적은, 치밀한 밀도를 가지며 소결 공정이 향상된 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 제조방법 및 그 서미스터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack having a dense density and improved sintering process, and a thermistor thereof.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다The object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) Mn3O4 40 ~ 50wt%, Co3O4 35 ~ 45wt%, NiO 3~10wt% 범위로 혼합되는 주성분 재료, 상기 주성분 재료에 Fe2O3, Cr2O3, ZrO2를 포함하여 혼합한 기타 첨가제가 2~5wt% 범위로 혼합되는 단계; (b) 상기 주성분 재료 및 기타 첨가제가 혼합된 재료에 증류수를 혼합하여 갤 상태의 원료 반죽을 형성하는 단계; (c) 상기 갤 상태의 원료 반죽을 spray drying 장비 내에 넣고, 1 ~ 3시간 동안 열풍에 의하여 내부 분위기를 105℃로 유지시킨 상태에서 상기 갤 상태의 원료 반죽 내의 수분을 건조시켜서 결정립이 균일한 미분말체를 형성시키는 분무 건조 단계; (d) 상기 미분말체를 성형시켜서 제1 세라믹 웨이퍼를 형성하는 단계; (e) 상기 세라믹 웨이퍼를 전기로에서 1170~1220℃ 온도 분위기 내에 1 ~ 3시간 동안의 열처리 공정을 수행하는 단계; 및 (f) 상기 (e)단계 이후에 상기 열처리 공정을 거친 제1 세라믹 웨이퍼의 두께, 기판의 평탄도 및 표면 조도를 균일하게 가공하여 제2 세라믹 웨이퍼를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ferrite core comprising: (a) a main component material mixed in a range of 40 to 50 wt% of Mn3O4, 35 to 45 wt% of Co3O4 and 3 to 10 wt% of NiO, Mixing the additives in the range of 2 to 5 wt%; (b) mixing distilled water into the mixed material of the main component material and the other additives to form a gel raw dough; (c) The galvanized raw material dough is placed in a spray drying equipment, and the inside of the dough raw material is dried in a state where the inner atmosphere is maintained at 105 캜 by hot air for 1 to 3 hours to obtain a fine powder having a uniform grain size A spray drying step of forming a sieve; (d) forming the first ceramic wafer by molding the fine pellet; (e) subjecting the ceramic wafer to a heat treatment process in an electric furnace at a temperature of 1170 to 1220 占 폚 for 1 to 3 hours; And (f) uniformly processing the thickness of the first ceramic wafer, the flatness of the substrate, and the surface roughness of the first ceramic wafer after the step (e) to form a second ceramic wafer; The method of manufacturing an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack according to the present invention includes the steps of:

또한, (g) 상기 제2 세라믹 웨이퍼의 양면에 일정 간격을 유지하면서 Ag 페이스트를 인쇄하는 단계; (h) 상기 인쇄된 제2 세라믹 웨이퍼를 건조로에 넣고 640~ 700℃ 온도에서 10 ~ 20분 동안 열처리 공정이 수행시키는 단계; 및 (i) 상기 (h) 단계 이후에 상기 제2 세라믹 웨이퍼를 절단하여 NTC 서미스터 소자 칩으로 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.(G) printing Ag paste on both sides of the second ceramic wafer while maintaining a constant gap therebetween; (h) placing the printed second ceramic wafer in a drying furnace and performing a heat treatment process at a temperature of 640 to 700 ° C for 10 to 20 minutes; And (i) cutting the second ceramic wafer after the step (h) to form an NTC thermistor element chip; And a control unit.

또한, (j) 메탈 프레임을 사용한 두 개의 금속리드의 일단에서 금속리드 사이에 상기 NTC 서미스터 소자 칩을 끼우고 진공 중에서 열과 압력을 가하여 폴리이미드 또는 폴리프로필렌 필름을 상하로 접착시킨 필름 타입의 NTC 서미스터를 형성하는 단계; (k) 상기 필름타입의 NTC 서미스터의 금속리드를 커넥터가 연결된 리드 와이어와 각각 납땜으로 납땜 접속하여 연결하는 단계; (l) 상기 납땜 접속 부위를 절연튜브로 감싸는 단계; (m) 상기 절연 튜브를 내부에 덮도록 열수축 튜브를 장착하는 단계; 및 (n) 열을 가하여 상기 열수축 튜브를 수축시켜서 고정시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, (j) a film type NTC thermistor in which a polyimide or polypropylene film is vertically adhered by inserting the NTC thermistor element chip between metal leads at one end of two metal leads using a metal frame and applying heat and pressure in vacuum, ; (k) connecting the metal leads of the NTC thermistor of the film type to the lead wires to which the connectors are connected, respectively, by soldering; (1) wrapping the solder connecting portion with an insulating tube; (m)  Mounting a heat-shrinkable tube to cover the insulated tube; And (n) heat to shrink and fix the heat shrinkable tube; And a control unit.

여기서, 상기 제1 세라믹 웨이퍼의 두께는 1.15 ~ 1.20mm일 수 있다.Here, the thickness of the first ceramic wafer may be 1.15 to 1.20 mm.

상기 제2 세라믹 웨이퍼의 두께는 0.68 ~ 0.73mm범위에서 형성될 수 있다.The thickness of the second ceramic wafer may be in the range of 0.68 to 0.73 mm.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조된 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터가 제공될 수 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack manufactured by the above method.

본 발명의 일 실시 에에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 제조방법에 따르면, 액상 저온 중합방법을 이용하여 원료의 입경 분포를 균일하게 하여 후처리 소결 온도를 줄일 수 있어서 경제적인 제조방법을 제공할 수 있다. According to the method of manufacturing an NTC thermistor for detecting a temperature of a battery pack according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the post-treatment sintering temperature by making the particle size distribution of the raw material uniform by using the liquid phase low temperature polymerization method, have.

또한, 최적의 첨가제를 합성하여 소결 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
In addition, it has an effect of improving the sintering property by synthesizing an optimum additive.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 형성하는 공정을 도시한 것이다.
도 2는 소결 온도에 따른 세라믹 웨이퍼의 밀도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소결 단계에서 소결 온도에 따른 표면 및 파단면의 FE-SEM 분석 이미지를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NTC 서미스터 소자 칩을 제조하는 공정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 구조를 도시한 것이다.1 shows a process of forming a ceramic wafer for an NTC thermistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the density of ceramic wafers according to the sintering temperature.
3 is an FE-SEM analysis image of the surface and the fracture surface according to the sintering temperature in the sintering step according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a process of fabricating an NTC thermistor device chip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a structure of an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term " coupled " is used not only in the case of direct physical contact between the respective constituent elements in the contact relation between the constituent elements, but also means that other constituent elements are interposed between the constituent elements, Use them as a concept to cover each contact.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. used hereinafter are merely reference numerals for distinguishing between identical or corresponding components, and the same or corresponding components are defined by terms such as first, second, no.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
The sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

이하, 본 발명에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 및 그 제조방법의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, And the description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 형성하는 공정을 도시한 것이다.1 shows a process of forming a ceramic wafer for an NTC thermistor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 원료의 주성분은 Mn3O4 40 ~ 50wt%, Co3O4 35 ~ 45wt%, NiO 3~10wt% 범위로 혼합되며, 여기에 기타 첨가제가 2~5wt% 범위로 혼합된다.The main component of the thermistor raw material according to an embodiment of the present invention is mixed in the range of 40 to 50 wt% Mn3O4, 35 to 45 wt% of Co3O4 and 3 to 10 wt% of NiO, and the other additives are mixed in the range of 2 to 5 wt%.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기타 첨가제는 소결 온도를 낮추고, 재현성, 물리적 강도를 높이기 위한 목적으로 사용된다.Other additives according to one embodiment of the present invention are used for lowering the sintering temperature, increasing the reproducibility and physical strength.

기타 첨가제는 Fe2O3, Cr2O3, ZrO2를 포함하여 혼합한 혼합물로 이루어진다.Other additives include Fe2O3, Cr2O3, and ZrO2.

본 발명의 또 다른 실시 예에서는 상기 기타 첨가제에 Al2O3 더 포함될 수 있다.In yet another embodiment of the present invention, the other additives include Al 2 O 3 . ≪ / RTI >

본 발명의 일 실시 예에서는 소결 특성을 향상시키고 소결 온도를 낮추기 위한 방안으로 조대 분말의 입자미립화 및 액상중합법을 통해 소결성을 향상시키는 방법이 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a method for improving the sintering property and lowering the sintering temperature may include particle atomization of the coarse powder and improvement of sinterability through liquid phase polymerization.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 습식 밀링을 통해 주성분 및 첨가제 분말들의 사이즈를 감소시키고 혼합효과를 증대시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, wet milling can reduce the size of the primary and additive powders and increase the mixing effect.

이러한 액상법을 이용한 저온 중합방법은 중합 반응을 통한 수지상 형성 및 최종 소결체에 있어서도 적정 소결 온도를 낮출 수 있고, 화학양론적 조성의 균일성이 유지될 수 있다.
The low temperature polymerization method using the liquid phase method can lower the proper sintering temperature even in the resin phase formation through the polymerization reaction and the final sintered body, and the uniformity of the stoichiometric composition can be maintained.

액상법을 이용한 저온 중합방법을 적용한 재료 혼합단계(101)에서는, 상기 주성분 및 기타 첨가제가 혼합한 재료를 분쇄하여 미분으로 한 다음, 증류수를 혼합하여 갤(gel) 상태의 반죽을 형성한다.In the material mixing step (101) in which the low temperature polymerization method using the liquid phase method is applied, the mixture of the main component and other additives is pulverized into fine powder, and then distilled water is mixed to form a gel state dough.

소결 전 단계에 수행되는 분무 건조 단계(102)에서는 상기 갤(gel) 상태의 반죽을 spray drying 장비 내에 넣고, 180℃의 열풍(13400 ~ 13600 rpm의 Automizer 장비를 이용하여 열풍을 발생시킴)을 불어넣어서 수분을 건조시킨다.In the spray drying step 102 performed before the sintering step, the dough in the gel state is put in a spray drying equipment, and heated air of 180 ° C is used to generate hot air using an automizer of 13400 to 13600 rpm. Add water to dry.

분무 건조 단계(102)에서는 180℃의 열풍에 의하여 spray drying 장비의 내부 분위기를 105℃로 유지시킨 상태에서 1 ~ 3시간 동안 갤(gel) 상태의 반죽의 수분을 모두 건조시켜서 결정립이 균일한 미분말체를 얻는다.In the spray drying step 102, the inside of the spray-drying equipment was kept at 105 ° C by hot air at 180 ° C, and all of the dough in the gel state was dried for 1 to 3 hours, I get a sieve.

본 발명의 일 실시 예에 따른 증류수를 혼합한 갤 상태의 원료혼합물을 열풍에 의하여 분무 건조하는 액상법을 이용한 저온 중합방법에 따라, 혼합된 원료들은 균일한 조성 분포를 가지는 분말의 미립자화가 가능하다.According to the low-temperature polymerization method using the liquid phase method in which the gallium raw material mixture in which the distilled water according to an embodiment of the present invention is mixed is spray-dried by hot air, the mixed raw materials can be made into fine particles having a uniform composition distribution.

이에 따라 후술하는 소결 공정에서 최적 상태의 소결 온도를 낮출 수 있게 된다.This makes it possible to lower the sintering temperature in the optimum state in the sintering process described later.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 초기 용액과정에서부터 금속 킬레이트 착체를 형성하여 중합 반응을 통해 수지 상이 형성되는 과정에서 조성 상의 불균일성을 배제한 점이 종래와 차별화된 공정이다.That is, according to one embodiment of the present invention, the metal chelate complex is formed from the initial solution process to eliminate the non-uniformity of the composition during the process of forming the resin phase through the polymerization reaction.

최종 소결체에 있어서도 소결 온도 저하와 더불어 조성의 균일성을 확보하기 때문에 본 발명의 일 실시 예에 따른 다성분계 산화물 세라믹스 분말합성에 있어서 매우 효율적으로 적용될 수 있다.In the final sintered body, since the sintering temperature is lowered and the uniformity of the composition is ensured, the final sintered body can be effectively applied to the synthesis of multicomponent oxide ceramics powder according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 분무 건조 단계(102)에서 열풍과 함께 microwave irradiation 방법을 더 포함하여 건조 성능을 향상시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the drying and drying performance can be improved by further including a microwave irradiation method together with hot air in the spray drying step (102).

다음은 세라믹 성형 단계(103)가 수행된다.Next, a ceramic forming step 103 is performed.

세라믹 성형단계(103)에서는 상기 분무 건조 단계(102)의 생성물인 미분말체를 성형시켜서 제1형 세라믹 웨이퍼를 형성시킨다.In the ceramic forming step 103, the micropowder, which is a product of the spray drying step 102, is molded to form a first type ceramic wafer.

성형 공정은 상기 미립화 공정에서 미립화된 분말에 결합제를 넣고 혼합하는 단계, 혼합 단계 후 분말을 성형하는 단계로 수행될 수 있다.The forming step may be performed by mixing and mixing the binder into the atomized powder in the atomization step, and molding the powder after the mixing step.

미분 혼합된 분말에 결합제를 넣어 혼합한 후, 혼합한 분말을 몰드에 넣고 냉간가압성형(Cold Compaction)을 실시하여 성형체 웨이퍼를 제조할 수 있다.The mixed powder is mixed with the binder, and the mixed powder is placed in a mold and subjected to cold compaction to produce a molded wafer.

또는 냉간 가압성형 이외에 압출(Extrusion), 테이프 캐스팅(Tape Casting), 열간가압성형(Hot Pressing) 및 사출 등의 방법으로 성형할 수 있다.
Alternatively, it can be molded by extrusion, tape casting, hot pressing, injection or the like in addition to cold pressing.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제1형 세라믹 웨이퍼는 Thickness 1.15 ~ 1.20mm이며, Weight는 2.26 ~ 2.32g으로 성형된다.The first type ceramic wafer according to an embodiment of the present invention has a thickness of 1.15 to 1.20 mm and a weight of 2.26 to 2.32 g.

다음, 소결단계(104)에서 상기 제1형 세라믹 웨이퍼는 전기로에서 1170~1220℃ 온도 분위기에서 1 ~ 3시간 동안의 열처리 공정을 거친다.Next, in the sintering step 104, the first type ceramic wafer is subjected to a heat treatment process in an electric furnace in a temperature atmosphere of 1170 to 1220 ° C for 1 to 3 hours.

상기 소결 단계(104) 공정을 거치면서 제1형 세라믹 웨이퍼는 적정 밀도를 가지게 된다.The first type ceramic wafer has an appropriate density through the sintering step (104).

도 2는 소결 온도에 따른 세라믹 웨이퍼의 밀도를 그래프로 나타낸 것이다.2 is a graph showing the density of ceramic wafers according to the sintering temperature.

도 2를 참조하면, 1150℃에서 이미 92% 이상 치밀화 되었으며, 1220℃에서 96%에 최고 상대 밀도를 보이면서 1300℃까지 점점 포화상태를 유지하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it was already densified by more than 92% at 1150 ° C., and the maximum relative density at 96% was observed at 1220 ° C., and saturation was gradually maintained up to 1300 ° C.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소결 단계에서 소결 온도에 따른 표면 및 파단면의 FE-SEM 분석 이미지를 도시한 것이다.3 is an FE-SEM analysis image of the surface and the fracture surface according to the sintering temperature in the sintering step according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 1,100℃에서는 많은 기공(VOID)이 발견되고 소결 반응이 진행되어 있지 않음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that many voids (VOID) were found at 1,100 ° C. and sintering reaction was not proceeded.

1100℃ 이하 온도 영역에서는 소결 반응이 진행되지 않으므로 물리적 소결 특성 부여가 불가한 것으로 판단되었다.The sintering reaction did not proceed in the temperature range of 1100 ℃ or lower, and it was judged that the physical sintering property could not be given.

1200℃ 이상에서 급격한 소결 반응을 발생 확인되며 Grain size 증가를 확인할 수 있다. At 1200 ℃ or more, a rapid sintering reaction is confirmed and an increase in grain size can be confirmed.

1200 ~ 1250℃ 영역에서 전기적 특성변화에 따른 최적 소결 조건을 가지는 것을 알 수 있다.It can be seen that the sintering conditions are optimum according to the change of electric characteristics in the range of 1200 to 1250 ° C.

1300℃ 에서는 부분적으로 melting 현상 발견됨을 알 수 있다.It can be seen that melting phenomenon is partially found at 1300 ℃.

즉, 1300℃ 이상에서는 부분 melting 현상 등에 의하여 균일한 특성의 재현성 획득이 어려울 것으로 판단되었다.That is, at 1300 ℃ or higher, it is considered that it is difficult to obtain reproducibility of uniform characteristics by partial melting phenomenon.

위와 같은 방법으로 다양한 세부 실험결과 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 공정에서는 1,170℃ ~ 1,220℃ 범위에서 항상 균일한 특성의 소결 반응을 가지는 것으로 결과가 나타났다.As a result of various detailed experiments as described above, it has been found that the sintering reaction is always uniform in the range of 1,170 ° C. to 1,220 ° C. in the manufacturing process according to one embodiment of the present invention.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적의 소결 온도는 1,170℃ ~ 1,220℃ 범위로 채택될 수 있다., Therefore, the optimum sintering temperature according to an embodiment of the present invention can be selected in the range of 1,170 ° C to 1,220 ° C.

다시 도 1을 참조하면, 소결 단계(104)를 거친 제1 형 세라믹 웨이퍼는 연마 장치에서 연마 단계(105)가 수행된다.Referring again to FIG. 1, a first type ceramic wafer having undergone a sintering step 104 is subjected to a polishing step 105 in a polishing apparatus.

연마 단계(105)에서는 두께, 기판의 평탄도 및 표면 조도가 균일하게 가공된다.In the polishing step 105, the thickness, the flatness of the substrate, and the surface roughness are uniformly processed.

연마 단계(105)에서는 상, 하부가 연마되면서 전체 두께는 0.68 ~ 0.73mm의 균일한 제2 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼(이하 제2형 세라믹 웨이퍼라 한다.)로 가공된다.In the polishing step 105, a ceramic wafer for a second NTC thermistor (hereinafter referred to as a second type ceramic wafer) having a total thickness of 0.68 to 0.73 mm is polished while the upper and lower portions are polished.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 연마 단계(105)에 상기 제2 형 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 알코올이 있는 초음파 세척기에 넣고 세척한 후 120℃에서 1시간 동안 건조하는 세척 건조 공정이 더 포함될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is further included a washing and drying process in which the ceramic wafer for the second type NTC thermistor is placed in an ultrasonic washing machine having an alcohol in the polishing step 105 and then washed and dried at 120 ° C for 1 hour .

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NTC 서미스터 소자 칩을 제조하는 공정을 도시한 것이다.4 illustrates a process of fabricating an NTC thermistor device chip according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 전극 인쇄공정이 수행된다.Referring to FIG. 4, an electrode printing process is performed first.

도 4의 b)를 참조하면, 전극 인쇄 공정에서는 제2형 세라믹 웨이퍼에 전극용 paste를 소자 간격을 유지하면서 인쇄된다.Referring to FIG. 4B, in the electrode printing process, the electrode paste is printed on the second-type ceramic wafer while maintaining the device spacing.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스크린 프린터(Screen Printer)를 이용하여 제2형 세라믹 웨이퍼(a) 면에 약 10~20㎛ 두께의 Ag paste를 인쇄한다. 먼저, 제2형 세라믹 웨이퍼 한 면 위에 Ag paste를 인쇄한 후 건조시키고, 다른 면 위에 동일한 방법으로 Ag paste를 인쇄한다.According to an embodiment of the present invention, an Ag paste having a thickness of about 10 to 20 탆 is printed on the surface of the second type ceramic wafer (a) using a screen printer. First, an Ag paste is printed on one side of the second type ceramic wafer, followed by drying, and an Ag paste is printed on the other side in the same manner.

다음은 전극 부착을 위한 전극 열처리 공정이 수행된다.Next, an electrode heat treatment process for attaching electrodes is performed.

도 4의 c)를 참조하면, Ag paste가 인쇄된 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 건조로에 넣고 640~ 700℃ 온도에서 10 ~ 20분 동안 열처리 공정이 수행된다.Referring to FIG. 4C, a ceramic wafer for an NTC thermistor printed with Ag paste is placed in a drying furnace, and a heat treatment process is performed at a temperature of 640 to 700 ° C. for 10 to 20 minutes.

전극 열처리 공정은 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼 면에 인쇄된 Ag paste가 완전하게 부착될 수 있도록 할 수 있다.The electrode heat treatment process can ensure that the Ag paste printed on the surface of the ceramic wafer for the NTC thermistor is completely attached.

다음은 절단(saw) 공정이 수행된다.Next, a sawing process is performed.

도 4의 (d), (e)를 참조하면 Ag paste가 열처리 된 NTC 서미스터용 세라믹 웨이퍼를 전극이 각각 포함되도록 절단을 하여 NTC 서미스터 소자 칩이 제조된다.Referring to FIGS. 4 (d) and 4 (e), an NTC thermistor device chip is manufactured by cutting a ceramic wafer for an NTC thermistor in which Ag paste is heat-treated so as to include electrodes.

NTC 서미스터 소자 칩은 저항 시험기에서 온도에 따른 충격 저항 시험을 거쳐서 완성될 수 있다.The NTC thermistor element chip can be completed by resistance-to-temperature impact resistance testing in a resistance tester.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 구조를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates a structure of an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터(10)는 리드선이 부착된 필름형 NTC 서미스터(10)일 수 있다.Referring to FIG. 5, the NTC thermistor 10 for sensing the temperature of the battery pack according to an embodiment of the present invention may be a film type NTC thermistor 10 having a lead wire.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름형 NTC 서미스터(10)는 메탈 프레임을 사용한 두 개의 금속리드(12)의 일단에서 금속리드 사이에 서미스터 소자 칩(11)을 끼우고 진공 중에서 열과 압력을 가하여 폴리이미드 또는 폴리프로필렌 필름을 상하로 접착시킨 필름 타입의 서미스터이다.5, a film type NTC thermistor 10 according to an embodiment of the present invention includes a thermistor element 11 sandwiched between metal leads at one end of two metal leads 12 using a metal frame, Is a film type thermistor in which a polyimide or polypropylene film is adhered vertically by applying heat and pressure.

또는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름형 NTC 서미스터(10)는 메탈 프레임을 사용한 두 개의 금속리드(12)의 일단에서 금속리드 사이에 서미스터 소자 칩(11)을 끼워서 결합한 후, 절연 필름의 캡을 장착하는 방법으로 형성될 수 있다.Alternatively, the film type NTC thermistor 10 according to an embodiment of the present invention may have a structure in which the thermistor element chip 11 is sandwiched between metal leads at one end of two metal leads 12 using a metal frame, As shown in Fig.

상기 금속리드는 납땜 또는 접속구에 의하여 리드 와이어(14)와 접속하여 연결되며 접속 부위는 절연튜브나 절연테입에 의하여 감싸고 그 주위를 다시 열수축 튜브(heat shrink)로 장착하여 100 ~ 120℃로 가열 축소시켜서 절연부위를 확실하게 고착시킨다.The metal lead is connected to the lead wire 14 by soldering or a connection port. The connection portion is wrapped by an insulating tube or an insulating tape, and the periphery thereof is mounted again with a heat shrink, To securely secure the insulating portion.

도 5를 참조하면, 리드 와이어(14)는 일단이 커넥터(15)가 연결되며, 커넥터(15)는 온도센서의 측정값을 요구하는 전자장치에 접속된다.5, the lead wire 14 is connected at one end to the connector 15, and the connector 15 is connected to an electronic device that requires a measured value of the temperature sensor.

본 발명의 일 실시 에에 따른 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터 제조방법에 따르면, 액상 저온 중합방법을 이용하여 원료의 입경 분포를 균일하게 하여 후처리 소결 온도를 줄일 수 있어서 경제적인 제조방법을 제공할 수 있다. According to the method of manufacturing an NTC thermistor for detecting a temperature of a battery pack according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the post-treatment sintering temperature by making the particle size distribution of the raw material uniform by using the liquid phase low temperature polymerization method, have.

또한, 최적의 첨가제를 혼합하여 소결 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
In addition, it has an effect of improving the sintering property by mixing an optimum additive.

10: 필름형 NTC 서미스터
11: NTC 서미스터 소자 칩
12: 금속 리드
13: 열수축 튜브
14: 리드 와이어
15: 커넥터10: Film type NTC thermistor
11: NTC thermistor element chip
12: metal lead
13: Heat shrinkable tube
14: Lead wire
15: Connector

Claims (6)

(a) Mn3O4 40 ~ 50wt%, Co3O4 35 ~ 45wt%, NiO 3~10wt% 범위로 혼합되는 주성분 재료, 상기 주성분 재료에 Fe2O3, Cr2O3, ZrO2를 포함하여 혼합한 기타 첨가제가 2 ~ 5wt% 범위로 혼합되는 단계;
(b) 상기 주성분 재료 및 기타 첨가제가 혼합된 재료에 증류수를 혼합하여 갤 상태의 원료 반죽을 형성하는 단계;
(c) 상기 갤 상태의 원료 반죽을 spray drying 장비 내에 넣고, 1 ~ 3시간 동안 열풍에 의하여 내부 분위기를 105℃로 유지시킨 상태에서 상기 갤 상태의 원료 반죽의 수분을 건조시켜서 결정립이 균일한 미분말체를 형성시키는 분무 건조 단계;
(d) 상기 미분말체를 성형시켜서 제1 세라믹 웨이퍼를 형성하는 단계;
(e) 상기 세라믹 웨이퍼를 전기로에서 1170~1220℃ 온도 분위기 내에 1 ~ 3시간 동안의 열처리 공정을 수행하는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계 이후에 상기 열처리 공정을 거친 제1 세라믹 웨이퍼의 두께, 기판의 평탄도 및 표면 조도를 균일하게 가공하여 제2 세라믹 웨이퍼를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법(a) a main component material mixed in an amount of 40 to 50 wt% of Mn3O4, 35 to 45 wt% of Co3O4 and 3 to 10 wt% of NiO, and 2 to 5 wt% of other additives mixed with Fe2O3, Cr2O3, and ZrO2 in the main component material Mixing step;
(b) mixing distilled water into the mixed material of the main component material and the other additives to form a gel raw dough;
(c) The galvanized raw material dough is placed in a spray drying equipment, and the glaze raw dough is dried in a state where the inner atmosphere is maintained at 105 ° C by hot air for 1 to 3 hours to obtain fine powder having uniform grain size A spray drying step of forming a sieve;
(d) forming the first ceramic wafer by molding the fine pellet;
(e) subjecting the ceramic wafer to a heat treatment process in an electric furnace at a temperature of 1170 to 1220 占 폚 for 1 to 3 hours; And
(f) uniformly processing the thickness of the first ceramic wafer, the flatness of the substrate, and the surface roughness of the first ceramic wafer after the step (e) to form a second ceramic wafer;
A method of manufacturing an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack 제1항에 있어서,
(g) 상기 제2 세라믹 웨이퍼의 양면에 일정 간격을 유지하면서 Ag 페이스트를 인쇄하는 단계;
(h) 상기 인쇄된 제2 세라믹 웨이퍼를 건조로에 넣고 640~ 700℃ 온도에서 10 ~ 20분 동안 열처리 공정이 수행시키는 단계; 및
(i) 상기 (h) 단계 이후에 상기 제2 세라믹 웨이퍼를 절단하여 NTC 서미스터 소자 칩으로 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법The method according to claim 1,
(g) printing an Ag paste on both sides of the second ceramic wafer while maintaining a constant gap therebetween;
(h) placing the printed second ceramic wafer in a drying furnace and performing a heat treatment process at a temperature of 640 to 700 ° C for 10 to 20 minutes; And
(i) cutting the second ceramic wafer after the step (h) to form an NTC thermistor element chip;
A method of manufacturing an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack 제2항에 있어서,
(j) 메탈 프레임을 사용한 두 개의 금속리드의 일단에서 상기 금속리드 사이에 상기 NTC 서미스터 소자 칩을 끼우고 진공 중에서 열과 압력을 가하여 폴리이미드 또는 폴리프로필렌 필름을 상하로 접착시킨 필름 타입의 NTC 서미스터를 형성하는 단계;
(k) 상기 필름타입의 NTC 서미스터의 금속리드를 커넥터가 연결된 리드 와이어와 각각 납땜으로 납땜 접속하여 연결하는 단계;
(l) 상기 납땜 접속 부위를 절연튜브로 감싸는 단계;
(m) 상기 절연튜브를 내부에 덮도록 열수축 튜브를 장착하는 단계; 및
(n) 열을 가하여 상기 열수축 튜브를 수축시켜서 고정시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법3. The method of claim 2,
(j) A film type NTC thermistor in which the NTC thermistor element chip is sandwiched between the metal leads at one end of two metal leads using a metal frame, and a polyimide or polypropylene film is adhered vertically by applying heat and pressure in vacuum, ;
(k) connecting the metal leads of the NTC thermistor of the film type to the lead wires to which the connectors are connected, respectively, by soldering;
(1) wrapping the solder connecting portion with an insulating tube;
(m) mounting the heat-shrinkable tube so as to cover the inside of the insulating tube; And
(n) heat to shrink and fix the heat shrinkable tube; A method of manufacturing an NTC thermistor for sensing a temperature of a battery pack 제1항에 있어서,
상기 제1 세라믹 웨이퍼의 두께는 1.15 ~ 1.20mm인 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first ceramic wafer is 1.15 to 1.20 mm. 제1항에 있어서,
상기 제2 세라믹 웨이퍼의 두께는 0.68 ~ 0.73mm인 것을 특징으로 하는 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터의 제조방법The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the second ceramic wafer is 0.68 to 0.73 mm. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 배터리팩 온도감지용 NTC 서미스터An NTC thermistor for detecting a temperature of a battery pack manufactured by the method of any one of claims 1 to 5
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