[논문]초소형 회로보호용 적층 PTC 써미스터의 출발원료 및 Sr 첨가에 따른 전기적 특성

이미재; 김빛남; 황종희; 김진호; 박성철; 송준백

doi:10.4191/kcers.2011.48.6.525

초소형 회로보호용 적층 PTC 써미스터의 출발원료 및 Sr 첨가에 따른 전기적 특성
The Electrical Properties of the Laminated PTC Thermistor for Micro Circuit Protection as a Function of Starting Material and Sr Addition 원문보기

한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, v.48 no.6, 2011년, pp.525 - 530

이미재 (한국세라믹기술원 전자광소재센터) , 김빛남 (한국세라믹기술원 전자광소재센터) , 황종희 (한국세라믹기술원 전자광소재센터) , 김진호 (한국세라믹기술원 전자광소재센터) , 박성철 ((주)이노칩테크놀로지) , 송준백 ((주)이노칩테크놀로지)

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the electrical properties the starting material and sintering condition on the laminated PTC thermistor for micro circuit protection. The influences of $BaTiO_3$ powder with the 0.3 and 0.45 ${\mu}m$ size and the electrical characteristics (Ba,Sr)$TiO_3$ sintered at 1350~1400$^{\circ}C$ for 2 h in a reducing atmosphere (1% $H_2/N_2$). The sintered (Ba,Sr)$TiO_3$ was increased pore and the grain size was decreased according to increasing Sr additions. In relative permittivity, the phase transition temperature of (Ba,Sr)$TiO_3$ was decreased for 2.5$^{\circ}C$ according to increasing 0.01 mole Sr additions, and the phase transition dose not appeared about 0.3 mole Sr addition. The (Ba,Sr)$TiO_3$ was show the low resistance from 0.01 mole to 0.05 mole by Sr addition, regardless of sintering temperature. The (Ba,Sr)$TiO_3$ was show $10^2$ jump order at 0.1 and 0.2 mole Sr addition, and PTCR of the sintered $(Ba_{0.7}Sr_{0.3})TiO_3$ does not appeared about 0.3 mole Sr addition, regardless of the sintering temperature and starting material size.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 현재 초소형 회로보호용 적층 PTC에서 사용가능한 큐리 온도가 약 120℃ 이하, 적층 후 상온저항이 0.2 Ω인 소자를 제조하기 위해 평균 입경이 다른 두 종류의 원료를 사용하여 Sr 함량과 소결온도에 따른 PTCR 특성을 평가하고자 하였다. 또한 이러한 평가를 통해 초소형 회로보호용 적층 PTC 써미스터에 있어서 입자의 크기가 PTCR에 미치는 효과에 대해 규명하고자 하였다.
2 Ω인 소자를 제조하기 위해 평균 입경이 다른 두 종류의 원료를 사용하여 Sr 함량과 소결온도에 따른 PTCR 특성을 평가하고자 하였다. 또한 이러한 평가를 통해 초소형 회로보호용 적층 PTC 써미스터에 있어서 입자의 크기가 PTCR에 미치는 효과에 대해 규명하고자 하였다.
본 연구에서는 입자크기가 0.3 µm과 0.45 µm인 BaTiO3를 사용하여 제조한 (BaSr)TiO3의 Sr 첨가에 따른 PTC 특성 변화에 대하여 고찰하였다.

제안 방법

3 l/min으로 흘리면서 1350℃와 1400℃에서 각각 2시간 동안 소결하였다. 소결한 시편은 Sr 첨가에 따른 수축율, 소결밀도 및 미세구조를 관찰하였으며, ohmic 전극과 cover 전극으로 전극 처리하여 유전율 및 저항특성을 평가하였다.
이때 BaTiO3는 평균입경이 0.3 µm과 0.45 µm인 분말을 선정하여 사용하였으며, SrCO3는 0~0.3 mole 첨가하였고, Y2O3는 0.2 mol% 첨가하였다.

대상 데이터

45 µm인 분말의 미세구조를 나타내었다. 두 종류의 분말 모두 구형에 가까운 형상이며, 비교적 분산이 잘되어 있는 분말을 사용하였다.
본 연구의 출발원료는 다른 입경을 가지고 있는 두 종류의 BaTiO₃와 큐리 온도를 실제 사용온도에 적합한 온도로 이동하기 위해 SrCO₃ 탄화물과 반도체화를 위해 Y₂O₃를 산화물로 사용하였다. 이때 BaTiO₃는 평균입경이 0.

성능/효과

그러나 Sr 첨가량이 0.1 mole인 경우와 0.2 mole인 경우 비교적 양호한 jump order를 나타내고 있었는데, 특히 0.3 µm 크기의 BaTiO3를 이용하여 Sr을 0.2 mole 첨가한 경우 102 order 이상의 jump로 매우 양호한 특성을 나타내어 초소형 회로보호용 적층 PTC 써미스터를 제조하기에 적합하였다.
2 mole 첨가한 경우 10² order 이상의 jump를 나타내었다. 또한 Sr 첨가량을 0.3 mole 첨가한 경우도 소결온도와 출발입자 크기와 관계없이 PTC 특성이 사라지는 것을 확인하였다.
유전율의 경우 0.3 µm 크기의 BaTiO3를 사용한 경우 0.45 µm 크기의 BaTiO3를 사용한 경우 보다 높은 유전율을 나타내었으며, 0.01 mole Sr 첨가에 따라 약 2.5℃씩 상전이 온도가 낮아지고, Sr 첨가량이 0.3 mole에서 상전이는 완전 사라지는 것을 확인하였다.
45 µm인 BaTiO₃를 사용하여 제조한 (BaSr)TiO₃의 Sr 첨가에 따른 PTC 특성 변화에 대하여 고찰하였다. 제조한 (BaSr)TiO3는 Sr 첨가량 증가에 따라 기공이 증가하였고, 생성된 입자는 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 유전율의 경우 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PTC 써미스터의 특징은?	또한 퓨즈는 스위치를 켜고 끄는 반복동작과 순간적으로 플러그를 잘못 연결하여 생기는 서지 전류에 의해서도 손상되는 경우가 있다. 이에 반해 PTC 써미스터는 자기 복구형 회로보호소자로 부품의 교체 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 특징을 가지고 있다. PTC 써미스터의 동작원리는 회로에 과전류가 유입되면 이 전류에 의해 발생하는 Joule 열에 의하여 저저항내에서 고저항체로 변하게 되고, 이에 따라 과전류를 제한하여 기기의 내부 회로를 보호할 수 있다.
	적층형 세라믹 SMD 칩 PTC의 장점은?	최근 전자기기의 소형화, 고 신뢰성화, 소비전력 억제추세에 따라 과전류 보호용 소자로 적층형 세라믹 SMD 칩 PTC가 주목받고 있는데, 다른 과전류 보호 소자보다 안정성, auto-reset, 간단한 회로 구성에 대한 장점이 있다. 회로보호용 소자의 경우 재질에 따라 세라믹과 폴리머 타입으로 분류되는데 세라믹 타입의 경우 내열성, 응답속도, 신뢰성 등 전체적으로 폴리머 타입보다 우수하지만 저항이 높다는 단점이 있다.
	회로보호소자의 경우 세라믹 타입의 장단점은?	최근 전자기기의 소형화, 고 신뢰성화, 소비전력 억제추세에 따라 과전류 보호용 소자로 적층형 세라믹 SMD 칩 PTC가 주목받고 있는데, 다른 과전류 보호 소자보다 안정성, auto-reset, 간단한 회로 구성에 대한 장점이 있다. 회로보호용 소자의 경우 재질에 따라 세라믹과 폴리머 타입으로 분류되는데 세라믹 타입의 경우 내열성, 응답속도, 신뢰성 등 전체적으로 폴리머 타입보다 우수하지만 저항이 높다는 단점이 있다. 그러나 이전부터 일본을 중심으로 적층형 세라믹 SMD에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, Fig.

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