KR20050071330A - 과전류 보호 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
과전류 보호 장치는 두개의 전극 호일, 하나 이상의 전도성 층 및 정저항 온도 계수(PTC) 층을 포함하며, 상기 전극 호일들 중 하나 이상은 미세-조도 표면을 포함하며, 상기 전극 호일의 미세-조도 표면은 전도성 층에 겹쳐진다. PTC 층은 두개의 전극 호일들 사이에 적층되고, PTC 층의 상부 및 하부 표면들 중 하나 이상은 하나 이상의 전도성 층과 물리적으로 접촉된다. 따라서, PTC 층과 전극 호일 사이에 위치된 전도성 층은 그들 사이의 접촉 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있고 아아크 발생을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 과전류 보호 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 정저항 온도 계수(positive temperature coefficient; PTC)의 과전류 보호 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
정저항 온도 계수(PTC) 전도성 물질의 저항은 온도 변화에 민감하며, 정상 작동시에는 온도 변화에 대한 낮은 민감도로 인해 저항이 극히 낮게 유지될 수 있어 회로가 정상적으로 작동될 수 있다. 그러나, 과전류 또는 과열이 발생하면, 저항은 즉각적으로 높은 저항 상태(예를 들어, 104 오옴 이상)로 증대된다. 그에 따라, 과전류는 역으로 제거될 수 있고, 회로 소자 보호라는 목적을 달성할 수 있게 된다.
미국 특허 제 4,800,253 호 및 미국 특허 4,689,475 호에는 PTC 물질을 가지는 전기 장치가 개시되어 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 전기 장치(10)는 두개의 전극 호일(11) 및 상기 두개의 전극 호일(11)들 사이에 적층된 PTC 층(13)을 포함한다. 다수의 단괴(nodule)(14)들이 에칭 또는 전착(electrodepositing)에 의해 전극 호일(11)의 표면상에 형성되어 미세-조도(micro-rough) 표면(12)을 구성한다. 따라서, PTC 층(13)과 전극 호일(11)들 사이의 전기적 성능 및 물리적 조합이 개선된다.
PTC 층(13)이 전극 호일(11)과 조합되도록 가압될 때, 단괴(14)들 사이의 오목부들은 PTC 층(13)의 변형 곤란성 때문에 PTC 층(13)으로 채워지지 않아, 오목부들의 바닥에 공극(15)들이 형성되게 된다. 결과적으로, 전기 장치(10)를 통해 전류가 흐를 때, 공극(15) 위치에서 아아크가 발생(arcing)될 수도 있다. 단괴(14)의 표면은 추가적인 미세-단괴를 가질 수 있으며, 그에 따라 점-방전(point-discharge)이 일어나 국부적인 단락 문제가 발생될 수도 있다. 또한, 공극(15)은 PTC 층(13)과 전극 호일(11)의 느슨한 조합을 초래하여, 접촉 표면들의 높은 저항 및 열악한 물리적 접합을 유발할 수도 있다. 최악의 경우에, 전기 장치(10)의 소형화와 함께, 호일(11) 옆에 각각 위치된 공극(15)들은 단락을 유도하며, 그에 따라 그러한 전기 장치(10)를 구비한 전자 제품은 보호되지 않고 오히려 단락에 의해 손상을 입을 수도 있다.
본 발명의 목적은 PTC 층과 전극 호일 사이의 접촉 저항을 감소시키고 아아크 발생 가능성을 현저히 감소시키기 위한 과전류 보호 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 과전류 보호 장치가 개발되었다. 그러한 과전류 보호 장치는 두개의 전극 호일, 하나 이상의 전도성 층 및 PTC 층을 포함하며, 상기 전극 호일들 중 하나 이상은 미세-조도 표면을 포함하며, 상기 전극 호일의 미세-조도 표면은 전도성 층에 겹쳐진다. PTC 층은 두개의 전극 호일들 사이에 적층되고, PTC 층의 상부 및 하부 표면들 중 하나 이상은 하나 이상의 전도성 층과 물리적으로 밀접하게 접촉된다. 따라서, PTC 층과 전극 호일 사이에 위치된 전도성 층은 그들 사이의 접촉 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있고 아아크 발생을 방지할 수 있다.
전술한 과전류 보호 장치는 이하의 단계들에 따라 제조될 수 있다. 첫째로, 두개의 전극 호일들과 PTC 층이 제공되며, 상기 전극 호일들 중 하나 이상은 하나 이상의 미세-조도 표면을 포함한다. 둘째로, 하나 이상의 전도성 층이 비-전착 공정에 의해 PTC 층의 표면 또는 전도성 층의 미세-조도 표면 중 하나 이상에 부착된다. 이어서, 하나 이상의 전도성 층과 조합된 두개의 전극 호일들이 PTC 층과 결합되거나, 또는 하나 이상의 전도성 층과 조합된 PTC 층이 두개의 전극 호일들과 결합되며, 그에 따라 전술한 과전류 보호 장치의 적층 구조가 얻어진다.
전도성 층은, 보다 우수한 단차피복성(step coverage)을 제공할 수 있는 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅, 분말 코팅, 등에 의해 제조될 수 있으며, 그에 따라 추후에 전도성 층이 PTC 층 또는 전극 호일에 가압되었을 때 공극 발생이 감소될 수 있다. 또한, 전극 호일들의 표면들을 플라즈마, 코로나, 에칭 또는 기타 표면 처리 방법으로 미리 처리하여 전극 호일과 전도성 층의 조합을 강화함으로써 보다 안정한 전기적 성능을 제공할 수도 있다.
상기 내용으로부터, 종래 기술에 비해, 본 발명의 과전류 보호 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 이점을 갖는다: 즉, (1) 전극 호일과 PTC 층 사이의 아아크 발생이 방지될 수 있고; (2) PTC 층과 전극 호일들 사이의 전도도 및 접착도가 증대될 수 있으며; (3) 단순한 제조 공정으로 인해 비용을 절감할 수 있으며; (4) 전기적 성능이 향상되며, 또한 수율 역시 높아질 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 과전류 보호 장치(20)는 두개의 전극 호일(21), 두개의 전도성 층(23), 및 PTC 층(22)을 포함하며, 상기 각각의 전극 호일(21)은 0.1 내지 100 마이크로미터(㎛)의 돌부를 구비한 미세-조도 표면(24)을 포함하며, 이러한 실시예에서 상기 돌부들은 다수의 단괴(25)이다. 전도성 층(23)은 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅, 또는 분말 코팅과 같은 비-전착 공정에 의해 미세-조도 표면(24)상에 형성될 수 있으며, 전도성 층(23)의 재료로는 니켈, 크롬, 아연, 구리, 상기 금속들의 합금, 은 아교(silver glue) 또는 그라파이트를 이용할 수 있다. 전도성 층(23)의 두께는 0.1 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 300 ㎛, 가장 바람직하게는 0.1 내지 100 ㎛ 이다. PTC 층(22)은 두개의 전도성 층(23)들 사이에 끼워지며, PTC 층의 상부 및 하부 표면들은 전도성 층(23)과 물리적으로 접촉한다. 전도성 층(23)이 PTC 층(22)과 전극 호일(21) 사이의 접촉 전기 저항을 작게하여 전도도를 크게할 수 있고, 또한 단괴(25)상에 존재할 수 있는 미세-단괴들이 평활하게 되어 점-방전을 상당히 감소시킬 수도 있다.
이론적으로, 전도성 층(23)은 또한 전기 도금과 같은 공지된 전착 방법에 의해 제조될 수도 있다. 그러나, 전기 도금의 열악한 단차피복성으로 인해 단괴(25)들 사이의 오목부를 효과적으로 채울 수 없기 때문에, 공극이 발생될 수 있으며, 그에 따라 아아크 발생 가능성이 커지게 된다. 그에 따라, 상기 문제점을 피하기 위해, 본 발명에 따른 전도성 층(23)을 형성하는데에는 전착 방법을 이용하지 않는다.
본 발명에 따른 과전류 보호 장치(20)의 제조 방법이 도 3 에 도시되어 있다. 첫째로, 미세-조도 표면(24)이 두개의 전극 호일(21)상에 형성된다. 두번째로, 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅 또는 분말 코팅과 같은 비-전착 공정에 의해, 두개의 전도성 층(23)이 전극 호일(21)의 대응하는 미세-조도 표면(24)상에 각각 겹쳐진다. 이어서, 예를 들어 고온 압착에 의해, 두개의 전도성 층(23)들 사이에 PTC 층(22)이 적층되고 조합되어 과전류 보호 장치(20)를 형성한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 실질적으로, 전도성 층(23)은 전극 호일(21)의 미세-조도 표면(24)상에 먼저 부착되는 것으로 제한되지 않으며; 그러한 전도성 층들은 전극 호일(21)에 압착되기에 앞서서 PTC 층(22)의 표면상에 부착될 수도 있다. 또한, PTC 층(22)의 표면들을 플라즈마, 코로나, 에칭 또는 기타 표면 처리 방법으로 미리 처리하여, PTC 층(22)과 전도성 층(23)의 조합을 강화함으로써 보다 안정한 전기적 성능을 제공할 수도 있다. 일반적으로, 전기 도금과 같은 전착은 전기 도금의 수행에 앞서서 전도성 막을 형성하여야 한다; 그러나, 비-전착은 전도성 막이 없이도 직접적으로 실시될 수 있어 제조 공정을 보다 단순화시킬 수 있다.
또한, 전도성 층(23)은, 여러 가지 다양한 요구 조건에 따라, PTC 층(22)의 일 측면상에만 형성될 수도 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 단지 예시적인 것이다. 소위 당업자는, 이하의 특허청구범위내에서도, 여러 가지 대체 실시예들을 구현할 수 있을 것이다.
본 발명은 PTC 층과 전극 호일 사이의 접촉 저항을 감소시키고 아아크 발생 가능성을 현저히 감소시키기 위한 과전류 보호 장치를 제공한다.
도 1 은 공지된 과전류 보호 장치의 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 과전류 보호 장치의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 과전류 보호 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 과전류 보호 장치의 다른 제조 방법을 도시한 도면이다.
Claims (11)
- 과전류 보호 장치로서:두개의 전극 호일들, 비-전착 공정에 의해 제조되는 하나 이상의 전도성 층, 및 상기 두개의 전극 호일들 사이에 적층된 정저항 온도 계수 층을 포함하며;상기 전극 호일들 중 하나 이상은 미세-조도 표면을 구비하고, 상기 하나 이상의 전도성 층은 상기 미세-조도 표면과 밀접하게 접촉하며, 상기 정저항 온도 계수 층의 하나 이상의 표면은 상기 하나 이상의 전도성 층과 밀접하게 접촉하여, 상기 정저항 온도 계수 층과 상기 두개의 전극 호일들 사이의 접촉 저항이 효과적으로 감소되고 아아크 발생이 방지되는 과전류 보호 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 층은 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅 및 분말 코팅을 포함하는 방법들 중 하나에 의해 제조되는 과전류 보호 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 층의 재료는 그라파이트, 은 아교, 니켈, 크롬, 아연, 구리 및 상기 금속들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 과전류 보호 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 층의 두께는 0.1 내지 100 마이크로미터인 과전류 보호 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미세-조도 표면은 0.1 내지 100 마이크로미터의 돌부를 구비하는 과전류 보호 장치.
- 과전류 보호 장치의 제조 방법으로서:두개의 전극 호일들을 제공하는 단계로서, 상기 전극 호일들 중 하나 이상은 미세-조도 표면을 구비하는, 두개의 전극 호일 제공 단계;비-전착 공정에 의해 상기 전극 호일의 미세-조도 표면상에 하나 이상의 전도성 층을 부착하는 단계; 및상기 두개의 전극 호일들 사이에 정저항 온도 계수 층을 적층하는 단계를 포함하며;상기 정저항 온도 계수 층의 하나 이상의 표면은 상기 하나 이상의 전도성 층과 물리적으로 접촉하는 과전류 보호 장치 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전도성 층은 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅 및 분말 코팅 중 하나에 의해 제조되는 과전류 보호 장치 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 정저항 온도 계수 층은 고온 압착에 의해 상기 전도성 층과 결합되는 과전류 보호 장치 제조 방법.
- 과전류 보호 장치의 제조 방법으로서:정저항 온도 계수 층을 제공하는 단계;비-전착 공정에 의해 상기 정저항 온도 계수 층의 일 표면상에 하나 이상의 전도성 층을 부착하는 단계;두개의 전극 호일들을 제공하는 단계로서, 상기 전극 호일들 중 하나 이상은 미세-조도 표면을 구비하는, 두개의 전극 호일 제공 단계; 및상기 정저항 온도 계수 층상에 부착된 전도성 층과 상기 전극 호일의 미세-조도 표면을 결합시켜 적층 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 과전류 보호 장치 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 전도성 층은 스퍼터링, 스핀 코팅, 용액 코팅 및 분말 코팅을 포함하는 방법들 중 하나에 의해 제조되는 과전류 보호 장치 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 전극 호일은 고온 압착에 의해 상기 전도성 층과 결합되는 과전류 보호 장치 제조 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20040921 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |