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적층 PTC 써미스터의 전기적 특성에 대한 재산화의 영향
Effect of Re-oxidation on the Electrical Properties of Mutilayered PTC Thermistors 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.26 no.2, 2013년, pp.98 - 103  

전명표 (한국세라믹기술원 나노IT소재팀)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The alumina substrates that Ni electrode was printed on and the multi-layered PTCR thermistors of which composition is $(Ba_{0.998}Ce_{0.002})TiO_3+0.001MnCO_3+0.05BN$ were fabricated by a thick film process, and the effect of re-oxidation temperature on their resistivities and resistance...

주제어

#PTC thermistor   #Chip   #Re-oxidation   #Ni electrode   #Resistivity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Ni 전극이 인쇄된 알루미나 기판과 (Ba0.998Ce0.002)TiO3 + 0.001MnCO3 + 0.05BN 조성의 적층칩 PTC 써미스터를 후막공정으로 제조하고, 이들 샘플의 저항 특성 및 미세구조에 대한 재산화 온도의 영향을 조사하였다. 또한, 적층칩 PTC 써미스터의 크기 (2012, 3216, 4532 및 6432)에 따른 재산화 온도의 영향을 조사하였다.
  • 본 연구에서는 알루미나 기판 위에 인쇄된 Ni 전극및 적층칩 PTC 써미스터의 저항 특성에 대한 재산화 온도의 영향을 조사하였다. 재산화 온도가 증가할수록 Ni 전극의 산화에 의하여 Ni 기판 전극의 상온 저항은 증가하였다.

가설 설정

  • 적층칩 PTC 써미스터를 구성하는 Ni 내부전극과 BaTiO3 기반의 세라믹 소체의 비저항이 동일하다고 가정하면 칩 크기에 따른 적층칩 PTC 써미스터의 비저항의 차이는 이론적으로 값의 차이는 없으며 동일해야 한다. 한편 재산화 시에 Ni 전극은 산화되어 저항이 증가되고, 세라믹 소체도 산소공공이 줄어들어 저항이 감소될 것으로 예상된다.
  • 적층칩 PTC 써미스터의 재산화 시 산소분압은 Ni 전극의 산화속도와 세라믹 소체인 BaTiO3에 존재하는 산소공공의 농도 영향을 미칠 것이다. 재산화 시의 산소분압이 높아지면 Ni 전극의 산화량은 증가될 것이나, BaTiO3의 결정립계에 존재하는 산소공공의 수는 감소할 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BaTiO3 기반의 PTC 써미스터의 용도는? BaTiO3 기반의 PTC 써미스터는 열센서, 과전류보호소자 및 자동조절 히터 등의 다양한 용도로 사용되어 왔으며, 최근 전자기기의 소형화로 인해 PTC 써미스터도 기존의 벌크형에 비하여 크기가 매우 작은 적층칩에 대한 요구가 증가되고 있으며 이에 대한 연구개발이 진행되어 왔다 [1-6]. 적층칩 PTC 써미스터의 전극은 보통 ohmic contact을 형성하기 위하여 비귀금속인 Ni이 사용되므로 고온 소결 시 Ni이 NiO로 산화되는 것을 방지하기 위해 환원분위기에서 소결해야 한다.
BaTiO3 기반의 세라믹 소체에 재산화를 실시하면 어떤 장단점이 있는가? 따라서 환원 소결 후에 격자 내에 산소를 공급하기 위해서는 소결 온도보다 낮은 온도에서 재산화를 실시해야 한다. 환원 소결된 샘플의 재산화 처리는 환원 소결 시 발생된 BaTiO3 격자 내의 산소 공공에 산소를 공급시켜 저항점프 특성을 향상시키기 위해서 필요하나, 과도한 재산화 처리는 내부전극인 Ni을 NiO로 산화시켜 상온 저항을 증가시키고, 저항점프 특성도 저하시키는 결과를 가져오므로 재산화 온도를 적절히 결정하는 것은 매우 중요하다.
적층칩 PTC 써미스터의 전극은 무엇이 사용되는가? BaTiO3 기반의 PTC 써미스터는 열센서, 과전류보호소자 및 자동조절 히터 등의 다양한 용도로 사용되어 왔으며, 최근 전자기기의 소형화로 인해 PTC 써미스터도 기존의 벌크형에 비하여 크기가 매우 작은 적층칩에 대한 요구가 증가되고 있으며 이에 대한 연구개발이 진행되어 왔다 [1-6]. 적층칩 PTC 써미스터의 전극은 보통 ohmic contact을 형성하기 위하여 비귀금속인 Ni이 사용되므로 고온 소결 시 Ni이 NiO로 산화되는 것을 방지하기 위해 환원분위기에서 소결해야 한다. 한편, BaTiO3 기반의 세라믹 소체를 H2와 N2가스를 이용하여 환원분위기에서 소결하게 되면, BaTiO3 격자 내의 산소가 공기 중으로 빠져나가므로 저항점프 특성이 낮아지는 문제가 발생된다.
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참고문헌 (11)

  1. H. Ihrig, J. Am. Ceram. Soc., 64, 617 (1981). 

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  3. A. Yamada and Y. M. Chiang, J. Am. Ceram. Soc., 78, 909 (1995). 

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  9. F. Liu and Y. Qu, J. Phys. Chem. Sol., 68, 41 (2007). 

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  10. K. H. Yoon, H. S. Park, S. O. Yoon, and H. I. Song, J. Mat. Sci. Lett., 8, 1442 (1989). 

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  11. R. E. Melnick and G. T. R. Palmore, J. Phys. Chem., B105, 9449 (2001). 

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