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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 기존 기공전구체인 카본대신 발포촉진제 없이 저온 가공이 가능하고, 독립기포를 생성하기 쉽고, 분해 온도가 155~165℃ 정도로 낮으며, 잔량이 거의 없는 diphenyl oxide 4,4'-di-sulphohydrazide(OBSH)를 이용하여 적층 SMD형 PTC 써미스터를 제조하였다. 이렇게 제조한 시편은 출발원료의 하소유무와 발포제 첨가량과 소결조건에 따른 PTCR 특성에 대해 규명하고자 하였다.
제안 방법
- % 첨가하여 건식으로 4시간 혼합하고, 바인더(Ferro, B73210)를 첨가하여 24시간 동안 혼합, 탈포 후 닥터브레이드를 이용하여 30 µm 두께의 쉬트를 제조하였다.
- 보통 입경이 작고 균일하고, 적당한 기공을 함유하여 균일한 결정립계를 갖는 경우 대부분 저항이 존재하는 입계가 많아짐에 따라 높은 상온비저항과 높은 PTCR 효과를 나타낸다고 보고되어 있다.8) 따라서 1000℃에서 2시간 동안 하소한 분말을 선정하여 유기발포제인 OBSH 첨가량에 따른 PTCR 특성을 확인하였다.
- 으로 흘리면서 각각의 소결온도에서 2시간 동안 소결하였다. 소결한 시편 양면에 오믹전극(Ag-Zn, Daejoo Electronic Materials Co. Ltd)과 커버전극(Ag, Daejoo Electronic Materials Co. Ltd.)을 바른 후 150℃에서 건조 후 560℃에서 30분간 열처리하여 제조하였다. 이렇게 제조한 적층 SMD형 PTC 써미스터는 OBSH 첨가량과 소결조건에 따른 PTCR 특성을 평가하였다.
- )을 바른 후 150℃에서 건조 후 560℃에서 30분간 열처리하여 제조하였다. 이렇게 제조한 적층 SMD형 PTC 써미스터는 OBSH 첨가량과 소결조건에 따른 PTCR 특성을 평가하였다. PTCR 특성은 TCR meter(S&A INC.
대상 데이터
- 따라서, 본 연구에서는 기존 기공전구체인 카본대신 발포촉진제 없이 저온 가공이 가능하고, 독립기포를 생성하기 쉽고, 분해 온도가 155~165℃ 정도로 낮으며, 잔량이 거의 없는 diphenyl oxide 4,4'-di-sulphohydrazide(OBSH)를 이용하여 적층 SMD형 PTC 써미스터를 제조하였다.
- 본 연구에서는 0.1 µm 내외 크기를 갖는 BaTiO3(삼성정밀화학, 99.9%)에 반도체화를 위해 Y2O3(Aldirich, 99.99%)를 0.2 mol% 첨가하여, 24시간 동안 에탄올과 함께 볼밀하여 혼합한 후 1000℃에서 4시간 동안 하소하였다.
- 제조한 쉬트는 표면에 내부전극(Ni, Daejoo Electronic Materials Co. Ltd.)을 약 3~5 µm 두께로 패터닝하여, 패턴이 서로 교차하여 홀수 층은 홀수 층끼리, 짝수 층은 짝수 층대로 전극이 연결되게 총 10장을 적층하였다.
성능/효과
- 5 Ω·cm의 상온비저항과 102 정도의 PTCR 효과로 가장 양호한 PTCR 특성을 나타내었다.
- 상온비저항은 하소한 원료를 사용한 경우 수 Ωcm로 비교적 낮은 값을 나타내고, OBSH 첨가량에 따라서 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 소결온도 증가에 따라서는 낮은 상온비저항을 나타내고 있었다. PTCR 효과의 경우 OBSH 함량이 증가한 경우 102 정도로 양호한 PTCR 특성을 나타내고 있었으며, OBSH를 첨가하지 않은 경우 PTCR 특성이 거의 사라졌다. OBSH를 0.
- 그러나 이러한 적층 구조를 갖는 경우라도 내부에 균일한 충분한 기공을 포함하는 경우 전극처리 공정에서 산소 흡착을 유도하여 양호한 PTCR 특성을 나타낼 수 있을 것으로 생각되어 진다. 따라서, 유기발포 제인 OBSH를 0.5 wt% 첨가한 경우 가장 양호한 PTCR 특성을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.
- 81 g/cm3로 낮은 소결밀도를 나타내고 있었다. 또한 상온비저항 특성을 보면 하소하지 않은 경우는 수 kΩcm의 높은 상온비저항을 나타내고 있는 반면, 하소한 경우는 수십Ωcm로 SMD PTC용으로 적당한 상온비저항을 나타내고 있었다. 하소한 원료를 이용한 경우 유기발포제인 OBSH 첨가에 따른 상온비저항은 첨가량이 증가함에 따라 증가하고 있었다.
- 즉 하소를 통해 분말 내에 남아있는 휘발분을 제거시켜 소결성을 높이고 이로 인해 소결체 내의 결정립이 균일하게 성장하여 비교적 높은 소결밀도를 나타내어 낮은 저항을 나타내는 것으로 보인다. 또한 하소하지 않은 출발원료를 사용하는 경우 소결 시 불균일한 기공과 많은 양의 기공으로 인해 소결밀도가 작아졌을 뿐만 아니라, PTCR 특성을 나타내어야 하는 결정립계의 불균일로 높은 비저항과 낮은 PTCR 효과를 나타내는 것으로 보인다. OBSH를 첨가한 경우는 입계 이동도에 대한 영향이 더욱 커져 미량의 첨가로도 기공의 량이 달라지고 이로 인해 소결밀도의 차이를 나타내는 것으로 보인다.
- 1과 2에서 살펴보면 소결온도에 상관없이 하소한 원료를 사용한 경우에 비해 하소하지 않은 원료를 사용한 경우가 소결입자의 크기가 작으며, OBSH 첨가량이 증가할수록 많은 기공을 가지고 있었다. 또한, 하소한 경우가 하소하지 않은 경우에 비해 좀 더 낮은 온도에서 소결이진행되고 있는 것을 확인 할 수 있었다. 실제 OBSH의 양을 2.
- 하소한 원료를 사용한 경우는 소결밀도가 하소하지 않은 원료를 사용한 경우에 비해 높았으며, OBSH 첨가량이 증가할수록 소결밀도는 낮아졌다. 상온비저항은 하소한 원료를 사용한 경우 수 Ωcm로 비교적 낮은 값을 나타내고, OBSH 첨가량에 따라서 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 소결온도 증가에 따라서는 낮은 상온비저항을 나타내고 있었다. PTCR 효과의 경우 OBSH 함량이 증가한 경우 102 정도로 양호한 PTCR 특성을 나타내고 있었으며, OBSH를 첨가하지 않은 경우 PTCR 특성이 거의 사라졌다.
- Fig에서 살펴보면 1270℃와 1290℃에서 소결한 경우 102 정도의 PTCR 특성을 나타내는 것을 확인할 수있었다. 이에 반해 소결온도를 1310℃로 높인 경우 101정도의 PTCR 특성을 나타내고 있고, 1330℃에서 소결한 경우 PTCR 특성이 거의 사라지는 것을 확인할 수 있었다. Fig.
- 출발원료의 하소 유·무에 따라서는 하소하지 않은 경우 원료를 사용한 경우 소결입자의 크기가 작았고, PTCR 효과가 사라졌으며, OBSH 첨가량이 증가할수록 많은 기공을 가지고 있었다.
- 특히 PTCR 효과의 경우는 하소 유·무에 따라 큰 차이를 나타내었는데, 하소하지 않은 경우는 유기발포제인 OBSH를 첨가량과 상관없이 PTCR 특성이 사라진 것을 확인할 수 있었다.
- 출발원료의 하소 유·무에 따라서는 하소하지 않은 경우 원료를 사용한 경우 소결입자의 크기가 작았고, PTCR 효과가 사라졌으며, OBSH 첨가량이 증가할수록 많은 기공을 가지고 있었다. 하소한 원료를 사용한 경우는 소결밀도가 하소하지 않은 원료를 사용한 경우에 비해 높았으며, OBSH 첨가량이 증가할수록 소결밀도는 낮아졌다. 상온비저항은 하소한 원료를 사용한 경우 수 Ωcm로 비교적 낮은 값을 나타내고, OBSH 첨가량에 따라서 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 소결온도 증가에 따라서는 낮은 상온비저항을 나타내고 있었다.
- 또한 상온비저항 특성을 보면 하소하지 않은 경우는 수 kΩcm의 높은 상온비저항을 나타내고 있는 반면, 하소한 경우는 수십Ωcm로 SMD PTC용으로 적당한 상온비저항을 나타내고 있었다. 하소한 원료를 이용한 경우 유기발포제인 OBSH 첨가에 따른 상온비저항은 첨가량이 증가함에 따라 증가하고 있었다. 특히 PTCR 효과의 경우는 하소 유·무에 따라 큰 차이를 나타내었는데, 하소하지 않은 경우는 유기발포제인 OBSH를 첨가량과 상관없이 PTCR 특성이 사라진 것을 확인할 수 있었다.
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