KR100273166B1

KR100273166B1 - Negative temperaature coefficient thermistor

Info

Publication number: KR100273166B1
Application number: KR1019970068057A
Authority: KR
Inventors: 김철수; 최성호; 이용성; 조병열
Original assignee: 김춘호; 전자부품연구원
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2000-12-01
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: KR19990049175A

Abstract

본 발명은 박막형 부온도계수 서미스터 소자에 있어서, 서미스터 박막의 무손상에 의한 저항값 조절이 가능한 구조에 관한 것이다. 박막형 부온도계수 서미스터 소자의 개략적인 구조는 기판 위에 다수의 서미스터 전극선이 빗살무늬 형태로 구성되어 있으며, 서미스터 박막은 서미스터 전극선 위에 형성되어 있다. 여기서, 서미스터 전극선은 서미스터 박막으로 모두 덮이지 않고 일부 노출되어 있다. 이때, 하나의 서미스터 전극선 중에서 여러 곳이 노출될 수 있으며, 다수의 서미스터 전극선이 노출되되 이들과 연결되어 있는 공통 연결부와의 연결 부분들이 노출될 수도 있다. 저항값을 조절하기 위해서 레이저 컷팅 또는 트리밍을 실시할 경우, 서미스터 박막으로 덮이지 않은 노출된 부분을 절단하므로 서미스터 박막이 손상되거나 오염되지 않는다. 저항값을 미세하게 조절할 때에는 하나의 서미스터 전극선 내에서 노출된 다수의 부분을 적절히 절단하고, 저항값을 크게 조절할 때에는 노출된 서미스터 전극선을 단위로 절단한다.The present invention relates to a structure in which a thin film type negative temperature coefficient thermistor element is capable of adjusting a resistance value by intact damage of a thermistor thin film. In the schematic structure of the thin film negative temperature coefficient thermistor element, a plurality of thermistor electrode lines are formed on the substrate in the form of a comb pattern, and the thermistor thin film is formed on the thermistor electrode lines. Here, the thermistor electrode lines are partially covered without being covered by all the thermistor thin films. In this case, several places of one thermistor electrode line may be exposed, and a plurality of thermistor electrode lines may be exposed, but connection portions of the thermistor electrode lines and the common connection parts connected thereto may be exposed. When laser cutting or trimming is performed to adjust the resistance value, the exposed part not covered with the thermistor thin film is cut so that the thermistor thin film is not damaged or contaminated. When the resistance value is finely adjusted, a large number of exposed portions in one thermistor electrode line are appropriately cut, and when the resistance value is largely adjusted, the exposed thermistor electrode line is cut in units.

Description

Negative Temperature Coefficient Thermistor

본 발명은 부온도계수 서미스터(negative temperature coefficient thermistor)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온도 상승에 따라 저항이 지수적으로 감소하는 성질을 가지는 부온도계수 서미스터에 관한 것이다.The present invention relates to a negative temperature coefficient thermistor, and more particularly, to a negative temperature coefficient thermistor having a property that the resistance decreases exponentially with increasing temperature.

일반적으로 서미스터는 온도의 변화에 반응하는 전기 저항소자로서, 온도의 상승에 따라 저항이 지수적으로 상승하는 정온도계수형(positive temperature coefficient type)과 온도의 상승에 따라 지수적으로 감소하는 부온도계수형으로 분류된다.In general, thermistors are electrical resistance elements that respond to changes in temperature, such as positive temperature coefficient types in which the resistance increases exponentially with temperature, and negative temperature coefficient types that decrease exponentially with temperature. Classified as

부온도계수 서미스터는 실용적인 저항률, 큰 온도계수, 안정성 및 생산성이 양호하므로 온도 센서 및 전자 회로의 온도 보상용 등으로 각종 산업 분야에서 다양하게 응용되고 있다.Negative temperature coefficient thermistors have various practical applications in various industrial fields such as temperature sensors and electronic circuits for temperature compensation because of their practical resistivity, large temperature coefficient, stability, and good productivity.

이러한 부온도계수 서미스터의 재료로는 망간(Mn), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 코발트(Co) 등의 금속 산화물을 조합시킨 소결체 및 실리콘카보나이트(SiC) 박막 등이 사용되고 있으나, 소결체 서미스터는 경박 소형화를 위한 제조 공정에서 한계가 있으며, 응답성 등의 서미스터의 특성을 향상시키기에는 어려운 단점을 가지고 있다.Materials of such negative temperature coefficient thermistors include sintered bodies and silicon carbonite (SiC) thin films including metal oxides such as manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), and cobalt (Co). Although used, the sintered compact thermistor has limitations in the manufacturing process for light and small size, and has a disadvantage in that it is difficult to improve the characteristics of the thermistor such as responsiveness.

따라서, 이러한 소결체 서미스터의 단점을 보완할 목적으로 소형으로 제작이 가능하고 응답성이 좋은 박막형(thin film) 부온도계수 서미스터의 제조 기술 연구 및 제품 개발이 추진되고 있으며, 박막의 제조 기술은 스퍼터(sputter) 및 용액 코팅(solution coating)법 등이 있으며, 이중에서 금속 산화물의 소결체를 표적(target)으로 사용하여 아르곤(Ar) 또는 산소가 혼합된 아르곤 혼합 가스 분위기에서 스퍼터하여 박막을 형성하는 방법이 주로 사용되고 있다.Accordingly, research and product development of thin film negative temperature coefficient thermistors that can be manufactured in a small size and have a good response are being promoted in order to compensate for the shortcomings of the sintered compact thermistor. sputtering and solution coating, and a method of forming a thin film by sputtering in an argon mixed gas atmosphere in which argon (Ar) or oxygen is mixed using a sintered body of a metal oxide as a target. Mainly used.

이러한 박막형 부온도계수 서미스터의 제작에 있어서 부온도계수 서미스터 박막이 가지는 비저항은 일반적으로 수백~수천 Ωcm 정도의 크기이므로, 수~수십 MΩ 정도의 크기를 가지는 면저항을 가지게 된다. 따라서, 작은 기판의 면적에 수~수십 kΩ 정도의 저항을 구현하려면 수천 개의 전극을 병렬로 연결시켜야 되며, 이와 같이 수전 개의 전극을 적절하게 병렬로 연결시키는 구조로는 빗살무늬 형태의 전극 구조가 알려져 있다.In the manufacture of such a thin film type negative temperature coefficient thermistor, the specific resistance of the negative temperature coefficient thermistor thin film is generally about the size of several hundreds to several thousand Ωcm, and thus has the sheet resistance having the size of several to several tens of MΩ. Therefore, in order to realize a resistance of several to several tens of kΩ in the area of a small substrate, thousands of electrodes must be connected in parallel. As such, a comb-shaped electrode structure is known as a structure for properly connecting several electrodes in parallel. have.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 박막형 부온도계수 서미스터에 대하여 더욱 자세하게 알아보면 다음과 같다.Then, referring to the accompanying drawings, a detailed description of a conventional thin film type negative temperature coefficient thermistor is as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 박막형 부온도계수 서미스터에서 A-A' 부분을 절단한 단면도이다.1 is a plan view schematically illustrating a structure of a thin film negative temperature coefficient thermistor according to the related art, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the thin film negative temperature coefficient thermistor according to the related art.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 박막형 부온도계수 서미스터의 소자 구조는 다음과 같다.1 and 2, the device structure of the thin film type negative temperature coefficient thermistor is as follows.

절연 기판(1) 위에 다수의 서미스터 전극선(2)이 빗살무늬 모양으로 형성되어 있으며, 기판(1)의 가장자리 양쪽에는 서미스터 전극선(2)을 하나 걸러 하나씩 교대로 연결하는 두 개의 공통 연결부(21)가 세로 방향으로 형성되어 있다. 공통 연결부(21)에는 외부로부터 연결되는 리드선(7)를 부착시킬 수 있는 전극 패드(3)가 각각 형성되어 있으며, 기판(1)의 중앙 상부에는 양쪽의 공통 연결부(21)의 일부 및 서미스터 전극선(2) 전체를 덮는 서미스터 박막(4)이 형성되어 있다. 리드선(7)과 전극 패드(3) 사이에는 이들의 접착성을 향상시키기 위하여 접착층(6)이 형성되어 있으며, 서미스터 박막(4)의 상부에는 이를 보호하는 서미스터 보호막(5)이 형성되어 있으며, 리드선(7)의 상부에는 리드선(7)의 접합을 보호하기 위하여 접합 보호막(8)이 형성되어 있다.A plurality of thermistor electrode lines 2 are formed on the insulating substrate 1 in the shape of a comb, and two common connecting portions 21 alternately connecting the thermistor electrode lines 2 one by one on both sides of the edge of the substrate 1. Is formed in the longitudinal direction. The common connection part 21 is formed with electrode pads 3 to which the lead wires 7 connected from the outside are formed, respectively, and a part of both common connection parts 21 and thermistor electrode lines are formed at the center upper portion of the substrate 1. (2) The thermistor thin film 4 which covers the whole is formed. An adhesive layer 6 is formed between the lead wires 7 and the electrode pads 3 to improve their adhesiveness, and a thermistor protective film 5 is formed on the thermistor thin film 4 to protect it. A junction protective film 8 is formed on the lead wire 7 to protect the junction of the lead wire 7.

이러한 종래의 박막형 부온도계수 서미스터 구조에 있어서 저항값을 조절하기 위해서는 통상적으로 레이저 트리밍(trimming) 또는 커팅(cutting) 기술이 사용되고 있으며, 이때, 레이저 빔은 절단하고자 하는 서미스터 전극선(2) 아래의 깊이까지 도달하게 된다. 즉, 도 2의 단면도에서 알 수 있듯이, 레이저 트리밍 또는 커팅을 실시하게 될 경우 레이저 빔은 서미스터 박막(4)으로부터 서미스터 전극선(2)을 지나 기판(1)의 일정 깊이까지 도달하게 된다. 따라서, 이러한 종래의 부온도계수 서미스터의 구조에서는 트리밍 또는 컷팅을 실시하게 되는 경우에 레이저 빔이 지나가는 부위에서 레이저의 에너지에 의하여 서미스터 박막(4)이 변형되어 손상되는 문제점이 발생한다. 또한 레이저의 에너지에 의해 녹은 서미스터 전극선(2)의 물질이 서미스터 박막(4)을 오염시키게 되며, 이로 인하여 서미스터의 전기적인 특성이 열화된다.In the conventional thin film type negative temperature coefficient thermistor structure, a laser trimming or cutting technique is generally used to control the resistance value, and the laser beam is deep below the thermistor electrode line 2 to be cut. Will be reached. That is, as can be seen in the cross-sectional view of FIG. 2, when laser trimming or cutting is performed, the laser beam reaches the thermistor electrode line 2 from the thermistor thin film 4 to a predetermined depth of the substrate 1. Therefore, in the structure of the conventional negative temperature coefficient thermistor, when the trimming or cutting is performed, the thermistor thin film 4 is deformed and damaged by the energy of the laser at the portion where the laser beam passes. In addition, the material of the thermistor electrode line 2 melted by the energy of the laser contaminates the thermistor thin film 4, thereby deteriorating the electrical characteristics of the thermistor.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서미스터 박막의 손상 및 오염없이 저항값 조절이 가능한 박막형 부온도계수 서미스터를 제공하는데 있다.The present invention is to solve this problem, to provide a thin film type negative temperature coefficient thermistor capable of adjusting the resistance value without damaging and contamination of the thermistor thin film.

도 1은 종래의 기술에 따른 박막형 부온도계수 서미스터(negative temperature coefficient thermistor)의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,1 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor according to the related art,

도 2는 종래의 기술에 따른 박막형 부온도계수 서미스터 구조에서 A-A' 부분을 절단한 단면도이고,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of a thin film type negative temperature coefficient thermistor structure according to the related art;

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 서미스터 박막의 무손상에 의한 비교적 큰 저항값 조절이 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,FIG. 3 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor capable of controlling a relatively large resistance value due to no damage of a thermistor thin film according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 서미스터 박막의 무손상에 의한 미세한 저항값 조절이 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,FIG. 4 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor capable of adjusting a fine resistance value by intact damage of a thermistor thin film according to a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세한 저항값 조절과 큰 저항값 조절이 동시에 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이다.FIG. 5 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor capable of simultaneously controlling minute and large resistance values according to a third embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 박막형 부온도계수 서미스터에서는 기판 위에 형성되어 있는 서미스터 전극선 중 일부가 서미스터 박막으로 덮이지 않고 노출되어 있다.In the thin film type negative temperature coefficient thermistor according to the present invention, a part of the thermistor electrode lines formed on the substrate are exposed without being covered by the thermistor thin film.

이때, 미세한 저항값을 조절할 경우 서미스터 박막은 하나의 서미스터 전극선 중에서 노출되는 부분이 하나 혹은 둘 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 큰 저항 조절을 하고자 하는 경우 다수의 서미스터 전극선을 노출시키는 경우에는 다수의 서미스터 전극선을 공통으로 연결하고 있는 공통 연결부와의 연결 부분을 노출시킬 수도 있다.In this case, when adjusting the minute resistance value, it is preferable that the thermistor thin film has one or two or more exposed portions of one thermistor electrode line. In addition, in the case where a relatively large resistance control is to be performed, when exposing a plurality of thermistor electrode lines, a connection portion with a common connection part connecting a plurality of thermistor electrode lines in common may be exposed.

이러한 본 발명에 따른 부온도계수 서미스터의 구조에서는 저항값을 조절하기 위해 레이저 트리밍 또는 커팅 기술을 이용하여 서미스터 전극선을 절단하는 경우, 노출된 부분만을 절단함으로써 서미스터 박막이 레이저 빔에 의하여 영향을 받지 않도록 한다.In the structure of the negative temperature coefficient thermistor according to the present invention, when cutting the thermistor electrode line using laser trimming or cutting technique to adjust the resistance value, only the exposed part is cut so that the thermistor thin film is not affected by the laser beam. do.

또한, 이러한 본 발명에 따른 부온도계수 서미스터에서는 저항값을 미세하게 조절할 때에는 하나의 서미스터 전극선 내에서 다수의 노출된 부분을 적절히 절단하고, 저항값을 크게 조절할 때에는 서미스터 전극선을 단위로 절단하게 된다.In addition, in the negative temperature coefficient thermistor according to the present invention, when the resistance value is finely adjusted, a plurality of exposed portions are properly cut in one thermistor electrode line, and when the resistance value is largely adjusted, the thermistor electrode line is cut in units.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 부온도계수 서미스터의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Then, embodiments of the negative temperature coefficient thermistor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out the embodiments.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비교적 큰 저항값 조절이 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이다.FIG. 3 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film negative temperature coefficient thermistor capable of controlling a relatively large resistance value according to a first embodiment of the present invention.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막형 부온도계수 서미스터에서는 절연 기판(100)의 위에 서로 평행한 다수의 서미스터 전극선(200)이 가로 방향으로 형성되어 있다. 이러한 서미스터 전극선(200)은 기판(100)의 가장자리 양쪽에 세로 방향으로 각각 형성되어 있는 제1 및 제2 공통 연결부(210, 220)와 교대로 각각 연결되어 두 부분으로 분리되어 있다. 각각의 공통 연결부(210, 220)의 중앙부에는 외부로부터 연결되는 리드(도시하지 않음)를 부착할 수 있는 전극 패드(300)가 각각 넓은 면적으로 형성되어 있다. 기판(100)의 중앙에는 제1 공통 연결부(210)와 서미스터 전극선(200)을 덮는 서미스터 박막(400)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, in the thin film type negative temperature coefficient thermistor according to the first embodiment of the present invention, a plurality of thermistor electrode lines 200 parallel to each other are formed on the insulating substrate 100 in the horizontal direction. The thermistor electrode lines 200 are alternately connected to the first and second common connection portions 210 and 220 respectively formed in both sides of the edge of the substrate 100 in the vertical direction, and are separated into two parts. In the central portion of each common connection portion 210 and 220, an electrode pad 300 to which a lead (not shown) connected from the outside is attached is formed, respectively, in a large area. The thermistor thin film 400 covering the first common connection portion 210 and the thermistor electrode line 200 is formed at the center of the substrate 100.

이때, 제2 공통 연결부(220) 및 제2 공통 연결부(220)와 연결되는 서미스터 전극선(200) 부분은 서미스터 박막(400)으로 덮이지 않거나 일부가 노출되어 있다.In this case, the part of the thermistor electrode line 200 connected to the second common connection part 220 and the second common connection part 220 is not covered by the thermistor thin film 400 or a part thereof is exposed.

이러한 도 3과 같은 구조에서는 서미스터 박막(400)으로 덮이지 않은 서미스터 전극선(200)의 부분(A)을 택일적으로 하나 또는 둘 이상 절단하여 비교적 큰 저항값을 조절한다. 따라서 서미스터 박막(400)이 손상 및 오염되지 않는다.In such a structure as shown in FIG. 3, one or more portions A of the thermistor electrode line 200 which are not covered by the thermistor thin film 400 are alternatively cut to adjust a relatively large resistance value. Therefore, the thermistor thin film 400 is not damaged and contaminated.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세한 저항값 조절이 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이다.FIG. 4 is a layout view schematically illustrating a structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor capable of adjusting a fine resistance value according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 도시한 것으로서 대부분의 구조는 도 3과 동일하다. 그러나, 도 4에서 보는 바와 같이, 서미스터 박막(400)이 제1 및 제2 공통 연결부(210, 220)를 모두 덮고 있으며, 서미스터 박막(400)은 가장 상부에 형성되어 있는 서미스터 전극선(240)이 여러 부분(B) 노출되도록 구형파 모양으로 형성되어 있다. 이때, 구형파 모양을 통하여 노출된 서미스터 전극선(240)은 서미스터 박막(400)의 면저항 값을 기준으로 한배 또는 정수배 단위로 노출되어 있다.FIG. 4 illustrates a structure of a thin film negative temperature coefficient thermistor according to a second exemplary embodiment of the present invention, and most of the structures thereof are the same as in FIG. 3. However, as shown in FIG. 4, the thermistor thin film 400 covers both the first and second common connecting portions 210 and 220, and the thermistor thin film 400 includes the thermistor electrode line 240 formed at the top thereof. It is formed in the shape of a square wave to expose the various parts (B). In this case, the thermistor electrode line 240 exposed through the square wave shape is exposed in units of one or integer multiples based on the sheet resistance of the thermistor thin film 400.

도 4와 같은 구조에서는 노출된 부분(B)들을 택일적으로 절단하여 저항값을 조절하므로 서미스터 박막(400)이 손상 및 오염되지 않을 뿐 아니라, 도 3과 같은 구조보다는 보다 미세한 저항값을 조절하는 데 적합하다.In the structure shown in FIG. 4, since the exposed portion B is selectively cut to adjust the resistance value, the thermistor thin film 400 is not damaged and contaminated, and the finer resistance value is adjusted than the structure shown in FIG. 3. Suitable for

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비교적 큰 저항값과 미세한 저항값의 조절이 동시에 가능한 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a structure of a thin film negative temperature coefficient thermistor capable of simultaneously controlling a relatively large resistance value and a minute resistance value according to a third embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막형 부온도계수 서미스터의 구조를 도시한 것으로서, 제1 실시예와 제2 실시예를 조합한 구조이다.FIG. 5 shows the structure of a thin film type negative temperature coefficient thermistor according to a third embodiment of the present invention, which combines the first and second embodiments.

이러한 구조에서는 제1 및 제2 실시예가 가지는 장점을 동시에 가질 수 있다. 즉, 레이저 커팅 혹은 트리밍으로 인한 서미스터 박막의 손상 및 오염없이 큰 저항값과 미세한 저항값이 동시에 조절되는 박막형 부온도계수 서미스터를 제작할 수 있다.In such a structure, the first and second embodiments may simultaneously have advantages. That is, a thin film type negative temperature coefficient thermistor whose large resistance value and minute resistance value are simultaneously controlled without damage and contamination of the thermistor thin film due to laser cutting or trimming can be manufactured.

따라서 본 발명에 따른 부온도계수 서미스터는 서미스터 전극선 하나의 상부에 부분적으로 또는 공통 연결부에 인접한 전부분 또는 일부분의 서미스터 박막을 제거함으로써 서미스터 박막의 손상 및 오염없이 저항값을 조절할 수 있다.Therefore, the negative temperature coefficient thermistor according to the present invention can adjust the resistance value without damaging or contaminating the thermistor thin film by removing the whole or part of the thermistor thin film partially or partially adjacent to one common thermistor electrode line.

Claims

Board,

A plurality of thermistor electrode lines formed on the substrate and formed in parallel with each other;

A negative temperature coefficient thermistor covering the thermistor electrode line and including a thermistor thin film partially exposed at an upper portion of the thermistor electrode line so as to cut only the thermistor electrode line to adjust a resistance value.

In claim 1,

Negative temperature coefficient thermistors are formed on both edges of the substrate, and further comprising first and second common connecting portions alternately connecting the thermistor electrode lines.

In claim 2,

A negative temperature coefficient thermistor further comprises an electrode pad connected to the first and second common connecting portions to electrically connect the thermistor electrode line to an external lead wire.

In claim 3,

And only one of the thermistor electrode lines is partially exposed by the thermistor thin film.

In claim 4,

A negative temperature coefficient thermistor having two or more portions of the thermistor electrode line exposed thereto.

In claim 5,

The exposed portion is a negative temperature coefficient thermistor formed so as to adjust the resistance value in units of integral multiples based on the sheet resistance value of the thermistor thin film.

In claim 6,

The thermistor thin film for exposing the thermistor electrode line is a negative temperature coefficient thermistor formed in a square wave shape.

In claim 3,

The exposed portion of the thermistor electrode line is a negative temperature coefficient thermistor that is connected to the first or second common connection portion.

In claim 8,

One of the thermistor electrode lines is a negative temperature coefficient thermistor having two or more portions exposed.

In claim 9,

In claim 10,