chip in glass ntc thermistor 및및및및 assembly 의 신뢰성 향상에 … · 2011-12-14 ·...

및및및및Chip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC Thermistor

의 신뢰성 향상에 관한의 신뢰성 향상에 관한의 신뢰성 향상에 관한의 신뢰성 향상에 관한AssemblyAssemblyAssemblyAssembly

신뢰성향상 지원신뢰성향상 지원신뢰성향상 지원신뢰성향상 지원

최종보고서최종보고서최종보고서최종보고서( )( )( )( )

2006 . 10.2006 . 10.2006 . 10.2006 . 10.

주관기관주관기관주관기관주관기관 유니썸테크놀로지 주유니썸테크놀로지 주유니썸테크놀로지 주유니썸테크놀로지 주( )( )( )( )

위탁기관위탁기관위탁기관위탁기관 요 업 기 술 원요 업 기 술 원요 업 기 술 원요 업 기 술 원

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하

본 보고서를 및 의 신뢰성 향상에 관한“Chip in Glass NTC Thermistor Assembly

신뢰성향상지원 사업기간 과제의 최종보고서로 제출합”( : 2005. 6. 1~2006. 5. 31)

니다.

2006 . 10. .2006 . 10. .2006 . 10. .2006 . 10. .

주관기관명 유니썸테크놀로지 주주관기관명 유니썸테크놀로지 주주관기관명 유니썸테크놀로지 주주관기관명 유니썸테크놀로지 주: ( ): ( ): ( ): ( )

위탁기관명 요 업 기 술 원위탁기관명 요 업 기 술 원위탁기관명 요 업 기 술 원위탁기관명 요 업 기 술 원::::

주관책임자 엄 우 식주관책임자 엄 우 식주관책임자 엄 우 식주관책임자 엄 우 식::::

연 구 원 오 영 승연 구 원 오 영 승연 구 원 오 영 승연 구 원 오 영 승::::

연 구 원 정 용 근연 구 원 정 용 근연 구 원 정 용 근연 구 원 정 용 근::::

연 구 원 강 진 찬연 구 원 강 진 찬연 구 원 강 진 찬연 구 원 강 진 찬::::

연 구 원 윤 석 창연 구 원 윤 석 창연 구 원 윤 석 창연 구 원 윤 석 창::::

연 구 원 강 인 남연 구 원 강 인 남연 구 원 강 인 남연 구 원 강 인 남::::

위탁책임자 임 종 인위탁책임자 임 종 인위탁책임자 임 종 인위탁책임자 임 종 인::::

연 구 원 곽 태 수연 구 원 곽 태 수연 구 원 곽 태 수연 구 원 곽 태 수::::

연 구 원 이 영 진연 구 원 이 영 진연 구 원 이 영 진연 구 원 이 영 진::::

연 구 원 박 경 미연 구 원 박 경 미연 구 원 박 경 미연 구 원 박 경 미::::

연 구 원 육 영 진연 구 원 육 영 진연 구 원 육 영 진연 구 원 육 영 진::::

- 3 -

관리번호관리번호관리번호관리번호 0500-RD1-070

사 업 명사 업 명사 업 명사 업 명 및 의 신뢰성 향상Chip in Glass NTC Thermistor Assembly

키 워 드키 워 드키 워 드키 워 드 서미스터 서미스터 어세이 저항NTC/ /Chip in Glass/ /

사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용

최종목표최종목표최종목표최종목표1.1.1.1.

및 써미스터 어셈블리 센서의 신뢰성향상을 통Chip in Glass NTC Thermistor

한 고품질의 제품 개발

신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용2.2.2.2.

제조 후 진행되는 전극확산 와이어간 접촉 및 플럭스에 의한 전기적 도통 등에,

의한 온도센서 및 어셈블리의 중 장기 저항 제조 후 진행되는 크랙의Short,․

진행 전극의 반응 단자의 등에 의한 온도센서 및 어셈블리의 중 장, , Breakage ․

기 저항 단락 전극의 변질 크랙의 진행 반응 접촉 불량 등에 의한, , , Lead Wire ,

온도센서 및 어셈블리의 중 장기 저항 흔들림과 원자적 구조변화 진행 전극변,․

질 진행 외부환경 반응 진행 열팽창율 차이에 의한 전기적 특성 변화 진행 등, ,

에 의한 사용온도변화에 따른 중 장기 특성열화현상이 발생되었다.․

고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과3.3.3.3.

온도센서의 저항 온도센서의 저항 단락 온도센서의 저항 흔들림 사용온Short, , ,

도변화에 따른 특성열화 등에 의한 고장에 의해 신뢰성이 떨어지는 결과를 초래

했다 이러한 원인을 제거하기 위해서 제조 공정상의 공정변수를 분석하여 대처.

하였다 그 내용은 다음과 같다. .

고장원인에 영향을 주는 공정변수의 분석 및 선정

각 공정별 분석( )

써미스터 세라믹 원료 배합을 통한 신뢰성시험에 적합한 조성개발

시트 성형법 제조공정 및 공정변수 조절을 통한 신뢰성 향상

제조 공정변수의 을 통한 신뢰성 향상 Bare chip Control

제조 공정분석 Chip-in-Glass Type Thermistor

써미스터 어셈블리 센서의 제조 공정분석

품질안정화를 위한 각종 금형 및 지그 수정 및 개선

- 4 -

분석 선정된 제조공정의 규격화를 통한 품질개선 및 신뢰성 향상 도모

가속 신뢰성시험 방법 개발 및 관리방법의 개발

위의 분석 결과 및 개선을 수행하여 이하의 신뢰성이 향상된 결과를 도출1

하였다.

신뢰성 적용결과 사업전 후 졍량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 졍량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 졍량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 졍량적 비교4. ( )4. ( )4. ( )4. ( )․․․․

기존의 제품은 고온방치시험 내습시험 정격전력 인가시험 낙 시험 진동시험, , , , ,

내전압시험 온도싸이클시험 절연저항 시험 단자강도시험을 하였을 때 약, , ,

정도의 변화율을 보였지만 본 사업 수행 후 이하의 신뢰성이 향상된2~4% 1%

결과를 보였다.

기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과5. ( )5. ( )5. ( )5. ( )

현재 전량 국외에서 수입하는 의 수입대체 뿐아니라 해 glass type thermistor ,

외시장도 적극 공략하여 수출에 기여 할 것으로 사료됨.

현재 이미 본사는 다수의 을 이용하여 본과제가 완료되는 Marketing Channel

즉시 수입대체와 수출로서 매출에 크게 기여를 할 수 있는 상황, .

또한 본 과제를 통해 습득된 기술을 활용하여 신뢰성을 확보할 수 있는 NTC

를 단시간에 개발할 수 있는 능력이 갖춰져 다른 제품으로의 파급효과thermistor

도 크다고 사료됨.

본 과제에서 달성하고자 하는 제품은 온도 조절이 필요한 광범위한 분야에서

활용되는 부품으로 가전제품 냉장고 에어콘 세탁기 전자레인지 쿠커 미용기( , , , , ,

기 조리기기 등 보일러 사무기기 자동차 이동통신기기 등의 분야에 광, ), , OA , ,

범위하게 활용할 수 있음.

본 과제의 수행 후 자체 연구를 통해 다양한 을 확보해 국내외의 시장 , Spec.

을 적극적으로 개발 공략할 계획임, .

적용분야적용분야적용분야적용분야6.6.6.6.

저항 온도특성을 이용하여 온도 감지용으로 사용되는 는 온도에- NTC thermistor

따라 저항이 감소하는 특성을 나타내며 응용분야는 휴대폰 등 이동통신기기 냉,

장고 에어콘 전자레인지 정수기 비데 등 가전기기 팩스 복사기 프린터 등, , , , , ,

기기 보일러 자동차 의료기 등의 부분에서 널리 쓰이고 있는 온도센서이OA , , ,

다.

- 5 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 및 개념제 장 및 개념제 장 및 개념제 장 및 개념1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly

제 절제 절제 절제 절1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor

제 절제 절제 절제 절2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly

제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요2 .2 .2 .2 .

제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성1111

제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황2222

국내 기술 현황국내 기술 현황국내 기술 현황국내 기술 현황1.1.1.1.

국외 기술 현황국외 기술 현황국외 기술 현황국외 기술 현황2.2.2.2.

제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과3333

제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용4444


의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준2. NTC thermistor2. NTC thermistor2. NTC thermistor2. NTC thermistor

신뢰성현황신뢰성현황신뢰성현황신뢰성현황3.3.3.3.

최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준4.4.4.4.

사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할5.5.5.5.

제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석3333

제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터1111

일반 성능 데이터일반 성능 데이터일반 성능 데이터일반 성능 데이터1.1.1.1.

신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과2.2.2.2.

제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석2222

제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구3333

조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상1.1.1.1.

제조 공정의 향상제조 공정의 향상제조 공정의 향상제조 공정의 향상2.2.2.2.

슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상2-1.2-1.2-1.2-1.

- 6 -

성형조건 향상성형조건 향상성형조건 향상성형조건 향상2-2.2-2.2-2.2-2.

칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상2-3.2-3.2-3.2-3.

제조 공정 향상제조 공정 향상제조 공정 향상제조 공정 향상2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass

의 공정 향상의 공정 향상의 공정 향상의 공정 향상2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly

제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터4444


신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과2.2.2.2.

제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험5555

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론6666

제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교1111

제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)

부 록부 록부 록부 록[ ][ ][ ][ ]

- 7 -

제 장 및 개념제 장 및 개념제 장 및 개념제 장 및 개념1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly1 Chip in Glass NTC Thermistor Assembly

제 절제 절제 절제 절1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor1 Chip in Glass NTC Thermistor

써미스터란 열에 민감한 저항체라는 의미로 온도변화에 따라 저항값이 극단적으로

크게 변하는 감온반도체이다 사용온도범위가 로 일상적인 온도조절을. -50 ~ 500

필요로 하는 모든 범위에 응용되며 또한 소형으로 값이 저렴하고 고감도이므로 가,

전기기나 산업기기의 온도센서 및 온도보상용으로 대량 사용되어지고 있다 이러한.

써미스터에는 온도특성에 따라 가지로 나뉜다 온도가 상승하면 저항값이 증가하2 .

는 온도가 상승하면 저항값이 감소하는PTC(Positive Temperature Coefficient),

써미스터이다NTC(Negative Temperature Coefficient) .

재료에 따라 나타나는 온도에 따른 저항값 변화재료에 따라 나타나는 온도에 따른 저항값 변화재료에 따라 나타나는 온도에 따른 저항값 변화재료에 따라 나타나는 온도에 따른 저항값 변화

- 8 -

일반적으로 써미스터의 종류는 제작방법 형태 세라믹 소자의 종류NTC , , , sealing

등에 따라 크게 형 형 형 형 형 서Disk , Diode , Bead , Chip-in-Epoxy , Chip-in-Glass

미스터 등으로 구분할 수 있다 이들 중 국내외에서 가장 큰 시장을 형성하는 품목.

은 과 이다 하지만 최근에는 제품의 고가 정밀Diode Type Chip-in-Epoxy Type . ,

화 및 고신뢰성 추세에 따라 전자부품도 이에 발맞춰 진행되고 있다 그래서 온도, .

센서로 저 고온 경시변화가 없고 내습성이 우수한 형 서미스터의- , Chip-in-Glass

사용이 급격하게 커져가고 있는 실정이다 형 서미스터는 주로 기. Chip-in-Glass OA

기 팩스기 복사기 프린터 등 와 보일러등과 같은 고온을 요하는 제품에 사용이 되( , , )

었지만 가전기기 냉장고 에어콘 건조기 전자레인지 등 자동차 의료기 등의, ( , , , ), , ,

넓은 분야에서의 채택이 대폭 증가하여 전세계 시장이 급속히 커지고 있는 상황이

다.

Chip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC Thermistor

제 절제 절제 절제 절2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly2 NTC Thermistor Assembly

소자를 가지고 전선 및 커넥터를 달고 소자 부위를 기구물로 봉한NTC Thermistor

형태를 라고 한다 기구물 내에는 단독으로 들어갈 수도Assembly . NTC Thermistor

있지만 일반적으로 에폭시와 같은 충진제를 사용하여 기구물을 채우고 밀봉하게 된

다 본 연구에서는 소자를 사용하여 만든. Chip in Glass NTC Thermistor

만을 놓고 신뢰성 향상을 시험하였다Assembly .

- 9 -

NTC Thermistor AssemblyNTC Thermistor AssemblyNTC Thermistor AssemblyNTC Thermistor Assembly

- 10 -

제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요제 장 신뢰성 사업 개요2 .2 .2 .2 .

제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성제 절 신뢰성 사업의 필요성1111

1111 본사는 국내 최초로 써미스터를 개발 양산하고 있으며 어셈. Chip in Glass NTC

블리 센서를 제조 판매하고 있다 현재 온도센서는 고신뢰성 고정밀급의 추세로. ,

써미스터의 시장이 확대되고 있고 서미스Chip in Glass NTC Chip in Glass NTC

터가 내장된 써미스터 어셈블리 수요가 늘고 있다 소자의 안정성. Chip in Glass

확보를 위해서는 열팽창계수 및 열충격에 견디는 원재료 물성분석 및 축적된 데이

터가 절실하다 안정된 소자를 내장함에도 불구하고 어셈블리의 필. Chip in Glass

드 불량 발생은 제조 공정에 대한 안정화 및 표준화 작업의 미비로 발생된다 따라.

서 본 과제를 통하여 관련 제품의 신뢰성 향상을 위한 공정 안정화와 표준화를 통

하여 써미스터 시장 전반에서 국가 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 향후 대,

외 수출향상에 큰 기여가 예상된다.

지원 범위지원 범위지원 범위지원 범위2.2.2.2.

와 의 고장유형과 해결방안은Chip in Glass NTC Thermistor Thermistor Assembly

다음과 같다.

고장 유형고장 유형고장 유형고장 유형

온도센서의 저항 온도센서의 저항 단락 온도센서의 저항흔들림 사용온도변Short, , ,

화에 따른 특성열화 등에 의한 고장

해결 방안해결 방안해결 방안해결 방안

고장원인에 영향을 주는 공정변수의 분석 및 선정

각 공정별 분석( )

써미스터 세라믹 원료 배합을 통한 신뢰성시험향상

시트 성형법 제조공정 및 공정변수 조절을 통한 신뢰성 향상

제조 공정변수의 을 통한 신뢰성 향상 Bare chip Control

제조 공정분석 Chip-in-Glass Type Thermistor

- 11 -

써미스터 어셈블리 센서의 제조 공정분석-

품질안정화를 위한 각종 금형 및 지그 수정 및 개선

분석 선정된 제조공정의 규격화를 통한 품질개선 및 신뢰성 향상

가속 신뢰성시험 방법 개발 및 관리방법의 개발

제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황제 절 국내 외 기술 현황2222

국내 기술 현황국내 기술 현황국내 기술 현황국내 기술 현황1.1.1.1.

현재 국내에서 소자는 본사 독점 생산 Chip in Glass NTC Thermistor

써미스터 어셈블리는 다수 업체에서 생산하고 있으나 소자에 대한 이해력 부족 .

신뢰성에 영향을 미치는 공정 변수에 대한 이해력 및 분석방법 평가 부족

현재 전기적 특성을 내환경성 시험 후 이내로 관리하고 있음 2-4% .

국외 기술 현황국외 기술 현황국외 기술 현황국외 기술 현황2.2.2.2.

선진 기술현황으로서는 개발 및 생산의 노하우 집약 분야로서 전 세계 시장을 ,

일본의 개 업체가 수 년전부터 주도하고 있음2~3 .

유럽 및 미주의 일부 기업에서 생산하고 있는 현실임 .

하지만 신뢰성에 대한 기준이 명확하지 않으며 대체적으로 이내에서 규정 1-3%

을 두고 있슴.

제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과제 절 기술적 파급 효과3333

- 12 -

현재 전량 국외에서 수입하는 의 수입대체 뿐아니라 해외시glass type thermistor ,

장도 적극 공략하여 수출에 기여 할 것으로 사료된다 현재 이미 본사는 다수의.

을 이용하여 본과제가 완료되는 즉시 수입대체와 수출로서 매출Marketing Channel ,

에 크게 기여를 할 수 있는 상황이고 또한 본 과제를 통해 습득된 기술을 활용하여

신뢰성을 확보할 수 있는 를 단시간에 개발할 수 있는 능력이 갖춰NTC thermistor

져 다른 제품으로의 파급효과도 크다고 사료된다.

본 과제에서 달성하고자 하는 제픔은 온도 조절이 필요한 광범위한 분야에서 활용

되는 부품으로 가전제품 냉장고 에어콘 세탁기 전자레인지 쿠커 미용기기 조리( , , , , , ,

기기 등 보일러 사무기기 자동차 이동통신기기 등의 분야에서 광범위하게), , OA , ,

활용할 수 있다.

본 과제의 수행 후 자체 연구를 통해 다양한 을 확보해 국내외의 시장을 적, Spec.

극적으로 개발 공략할 계획이다, .

- 13 -

제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용제 절 신뢰성 사업의 지원목표 및 내용4444


및 써미스터 어셈블리 센서의 신뢰성 향상을 통한Chip in Glass NTC Thermistor

고품질의 제품 개발

의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준의 신뢰성평가 항목 및 기준2. NTC thermistor2. NTC thermistor2. NTC thermistor2. NTC thermistor

(JIS C 2570, 2571, RS L 001)(JIS C 2570, 2571, RS L 001)(JIS C 2570, 2571, RS L 001)(JIS C 2570, 2571, RS L 001)

구 분 시험항목 시험조건 및 방법 기준

신

뢰

성

시

험

일

반

성

능

기준저항

기준(R/

온도)

규정온도에서 전기적인 열방산이 없는 저항

치로 항온조에서 전류치가 미소한 계측기로

측정

를25

기준온도로 하여

10.00 ±

1.0%-10%

정수B

(B(t1/t2)

임의의 두온도간에 대한 저항변화를 수식에

의한 값으로 명기

를25, 85

기준으로

하여 435K±1.0%

-10%

내

환

경

시

험

고온방치

시험

검사시편을 고온항온조에 넣고 설정된 온도

까지 상승시킨다 규정된 시간이 경과한 후.

꺼내어 실온에서 시간 이상 방치하여 초기1

조건과 동일하게 저항을 측정한다.

업체요구 규격

방치 후 저항값이

초기치의

이내±1%-10%

내습시험

검사시편을 규정된 온도와 습도에 방치하여

규정된 시간이 경과한 후 꺼내어 시간 이상1

방치하여 초기조건과 동일하게 저항을 측정

한다.

85 ,85%RH,

방치 후1000H

저항값이 초기치

의 ±1.0%-10%

정격전력

인가시험

검사시편을 열방산정수에 의해 산출된 최대

정격전력을 분간 인가하고 분간 방치 이5 10 ,

것을 회로 하여 회 시행하고 초기 조건과1 10

동일하게 저항을 측정한다.

저항값이

초기치의 ±

1.0%-10%

- 14 -

구 분 시험항목 시험조건 및 방법 기준

신

뢰

성

시

험

낙하시험시편을 높이 에서 회 자유낙하하여 외관75cm 3

및 전기적 특성을 평가한다.

외관변화가 업고


의 ±1.0%-10%

진동시험

시편을 진동시험기에서 조건에 맞게 방X,Y,Z

향으로 진동을 가한다 외관 및 전기적 특성을.

평가한다.

외관변화가 업고


의 ±1.0%-10%

내전압시험

내전압시험기에 검사시편 양단자를 함께 단자+

에 물린 후 단자가 담긴 용액에 시편의 절연-

부위가 정도 노출되도록 담근다1mm .

테스트 후

변화없슴

온도싸이클

시험

시편을 저온 분 상온 분 고온 분 상온30 , 15 30 ,

분을 회로 하여 규격에 맞게 여러회를 가한15 1

다.

전기적 특성을 평가한다.

저항값이

초기치의

±1.0%-10%

절연저항시

험

실내온도 상대습도 에서 습25 ±2 , 25~50%

식검사방법을 행함 절연저항기에 검사시편 양.

단자를 함께 단자에 물린 후 단자가 담긴 용+ -

액에 시편의 절연부위가 정도 노출되도록1mm

담근다.

테스트 후

변화없슴

단자강도시

험

인장강도 시험 단자의 한쪽 끝을 고정하고 고:

정된 반대방향으로 규정된 힘으로 초 동5~10

안 가한다.

테스트 후

외관변화 없슴

신뢰성현황신뢰성현황신뢰성현황신뢰성현황3.3.3.3.

현재 당사의 서미스터의 신뢰성현황은 아래표와 같으며 신뢰성을 상시시키기NTC

위한 제조공정의 변수 및 분석방법에 대해서는 데이터가 부족한 상태이다.

- 15 -

내환

경시

험

고온방치시험 방치 후 저항값이 초기치의300 , 1000H ±2%-4%

내습시험방치 후 저항값이 초기치의85 , 85%RH, 1000H

±2%- 4%

정격전력인가 시험 저항값이 초기치의 ±2%- 4%

내전압시험 테스트 후 변화없슴

온도싸이클 시험 저항값이 초기치의 ±2%- 4%

최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준4.4.4.4.

평가항목

기술적(

성능지표)

단위

전체항목

에서

차지하는

비중(%)

세계

최고수준

보유기(

업 국가/ )

지원전

성능수준

최종목표

성능수준

시험기

준

평가(

기관)

고온방치1.

시험

,

%15%

Shibaura

일본/

2.0%-4.0

%<1.0%

요업기

술원

내습시험2.,

%15%

Shibaura

일본/

2.0%-4.0

%<1.0%

요업기

술원

정격전력3.

인가시험

,

%10%

Shibaura

일본/

2.0%-4.0

%<1.0%

유니썸

주( )

낙하시험4.,

%10%

Shibaura

일본/-

외관이상 무

<1.0%

유니썸

주( )

진동시험5.,

%10%

Shibaura

일본/-

외관이상 무

<1.0%

요업기

술원

6.

내전압시험

,

%15%

Shibaura

일본/1000V 1500V

유니썸

주( )

온도7.

싸이클 시험

,

%15%

Shibaura

일본/

2.0%-4.0

%<1.0%-

요업기

술원

절연저항8.

시험

,

%15%

Shibaura

일본/-

외관이상 무

>100

유니썸

주( )

단자강도9.

시험

,

%10%

Shibaura

일본/-

외관이상 무

<1.0%

유니썸

주( )

합계 100%

- 16 -

사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할사업 추진체계 및 수행주체별 역할5.5.5.5.

사업추진체계사업추진체계사업추진체계사업추진체계

선진기술 동향 및 문헌조사

기초설계

Chip in Glass

의Thermistor

신뢰성 공정변수

분석

서미스터 어셈블리

신뢰성 향상

공정변수 분석

서미스터의 신뢰성

평가 항목 설정

Chip in Glass

제조Thermistor

공정 최적화

서미스터 어셈블리

제조 공정 최적화

서미스터의 신뢰성

요소 분석

서미스터 및 어셈블리

시제품제작

신뢰성 및 수명시험

신뢰성 향상방안 확립

Chip in Glass Thermistor

및 어셈블리 센서의 양산

주관기관의 역할주관기관의 역할주관기관의 역할주관기관의 역할1)1)1)1)

현 생산 제품에 적용되는 구성 부품 및 공정 문제점 도출•

제품의 전기적 변화 흔들림 단락 등 기계적 강도- ( , Short, ), .

신뢰성 향상 방안 및 일정 계획 수립 및 실행•

보완된 설계에 따른 서미스터 온도센서의 제조 실험 및 공정 개발NTC•

온도센서의 특성에 대한 평가•

- 17 -

수요업체와 연계된 필드 테스트 수행•

최종 신뢰성 향상 결과 평가 및 완료된 기술의 양산 제품에 적용•

위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

온도센서의 물성측정 및 온도에 따른 저항 곡선분석•

등 분석 장비를 통한 물성 분석- XRD, SEM

온도센서의 전기적 특성 안정화 연구•

온도센서의 환경시험 및 분석•

- 18 -

제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석제 장 고장데이터 수집 및 분석3333

제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터제 절 개선 전 신뢰성 데이터1111


는 온도에 따라 저항값이 변하는 소자로 기준온도 저항과 그때 기NTC Thermistor

울기인 정수에 의해서 온도센서의 특성이 결정된다 그러므로 일반성능인 기준저B .

항과 정수값은 중요한 체크인자이다B .

본 과제에서는 일반성능의 기준은 아래와 같은 을 만족해햐한다spec. .

기준저항 R25 = 10 +/- 1%

기준 정수B B25/85 = 3435K +/- 1%

본 과제 수행전 제품의 일반성능은 를 벗어나는 확률이1% Chip in Glass NTC

의 경우 정도 였고 의 경우는 정도Thermistor 30% , NTC Thermistor Assembly 20%

였다 다음 표는 본사 제품의 개선 전 의 일반성능 데이터이다. NTC Thermistor .

- 19 -

의 일반성능시험 결과의 일반성능시험 결과의 일반성능시험 결과의 일반성능시험 결과NTC ThermistorNTC ThermistorNTC ThermistorNTC Thermistor

- 20 -

신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 전 샘플의 결과2.2.2.2.

가 고온방치시험가 고온방치시험가 고온방치시험가 고온방치시험))))

검사시편 : Chip in Glass NTC Thermistor 10 ea

시험방법 검사시편을 오븐에 넣고 시간 보관한 후 상온에 일이: 300 1000 1

상 방치한 후 초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다.

양품 불량 판정 초기 저항치 이내/ : ± 1%

시험결과

- 21 -

검사시편 : NTC Thermistor Assembly 10ea

시험방법 검사시편을 오븐에 넣고 시간 보관한 후 상온에 일이상: 100 1000 1

방치한 후 초기조건과 동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 22 -

나 내습방치시험나 내습방치시험나 내습방치시험나 내습방치시험))))


시험방법 검사시편을 오븐에 넣고 시간 보관한 후 상온에: 85 , 85%RH 1000

일이상 방치한 후 초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다1 .


시험결과

- 23 -

검사시편 : NTC Thermistor Assembly 10 ea




시험결과

- 24 -

다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험))))


시험방법 검사시편을 열방산정수에 의해 산출된 최대 정격전력을 분간 인가: 5

하고 분간 방치 이것을 회로 하여 회 시행하고 상온에 일이상 방치한 후10 , 1 10 1

초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 25 -






시험결과

- 26 -

라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험))))


시험방법 검사시편을 저온 에서 분 상온에서 분 고온 에서: -20 30 , 15 200

분을 회로 하여 회 실시한 후 상온에 일이상 방치한 후 초기 조건과30 1 100 , 1

동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 27 -



분을 회로 하여 회 실시한 후 상온에 일이상 방치한 후 초기 조건과30 1 100 , 1

동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 28 -

마 내전압 시험마 내전압 시험마 내전압 시험마 내전압 시험))))


시험방법 내전압시험기에 검사시편 양단자에를 함께 단자에 물린 후 단자가: + -

담긴 용액에 시편의 절연부위가 정도 노출되도록 담근 후 를 인가하1mm 1500V

여 분간 시험한 후 저항값을 측정한다1 .

양품 불량 판정 내전압시험기의 부저 유무/ :

시험결과

- 29 -






시험결과

- 30 -

바 절연저항 시험바 절연저항 시험바 절연저항 시험바 절연저항 시험))))


시험방법 절연저항기에 검사시편 양단자에를 함께 단자에 물린 후 단자가: + -

담긴 용액에 시편의 절연부위가 정도 노출되도록 담근 후 저항값을 측정한다1mm .

양품 불량 판정 절연저항이 이상/ : 100

시험결과

- 31 -





시험결과

- 32 -

사 낙하 시험사 낙하 시험사 낙하 시험사 낙하 시험))))


시험방법 검사시편을 높이 에서 회 자유낙하하여 외관 및 저항값을 측: 75cm 3

정한다.

양품 불량 판정 외관이상 없고 초기 저항치 이내/ : ± 1%

시험결과

- 33 -


시험방법 검사시편을 높이 에서 회 자유낙하하여 외관 및 저항값을 측: 75cm 3

정한다.


시험결과

- 34 -

아 진동 시험아 진동 시험아 진동 시험아 진동 시험))))


시험방법 검사시편을 진폭 주파수 를 각각 분간 인: 0.75mm 10 -55 -10 1

가한 후 외관 및 저항값을 측정한다.


시험결과

- 35 -





시험결과

- 36 -

자 단자인장강도 시험자 단자인장강도 시험자 단자인장강도 시험자 단자인장강도 시험))))


시험방법 단자부분의 인장강도를 측정한다: .

양품 불량 판정 외관이상 없고 초 유지/ : 2.5 , 10

시험결과

- 37 -


시험방법 단자부분의 인장강도를 측정한다: .

양품 불량 판정 외관이상 없고 초 유지/ : 2.5kg, 10

시험결과

- 38 -

개선전 샘플의 신뢰성 시험 결과개선전 샘플의 신뢰성 시험 결과개선전 샘플의 신뢰성 시험 결과개선전 샘플의 신뢰성 시험 결과

평가항목최종

성능수준

현재

성능수준

개선필요

유 무/

일반성능시험

기준저항(R25) 10 +/- 1% >1.0% 개선필요

정수B (B25/85) 3435K+/-1% >1.0% 개선필요

신뢰성시험

고온방치

시험<1.0% >1.0% 개선필요

내습시험 <1.0% >1.0% 개선필요

정격전력

인가시험<1.0% >1.0% 개선필요

낙하시험외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

<1.0%-

진동시험외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

>1.0%개선필요

내전압시험 1500V1500V

>1.0%개선필요

온도싸이클

시험<1.0%- >1.0%- 개선필요

절연저항

시험

외관이상 무

>100

외관이상 무

<100-

단자강도

시험

외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

<1.0%-

개선전 샘플의 제품성능 시험 결과 일반성능시험은 기준저항 및 정수의 개선이B

필요하였다 신뢰성 시험결과에서는 고온방치시험 내습시험 정격전력인가시험 진. , , ,

동시험 내전압시험 온도싸이클 시험에서 제품 개선이 필요하였다, , .

- 39 -

제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석제 절 고장 데이터 분석2222

고장 데이터 분석 결과 고장원인은 아래 표에서 나타냈고 각 유형별 외부사진 및

내부사진을 찍어 나타내었다.

No. 고장 유형 원 인

1온도센서 및 어셈블리의 중 장기 저․

항 Short

제조 후 진행되는 전극확산 와이어간,

접촉 및 플럭스에 의한 전기적 도통

등


항 단락

제조 후 진행되는 크랙의 진행 전극의,

반응 단자의 등, Breakage


항 흔들림

전극의 변질 크랙의 진행, , Lead Wire

반응 접촉 불량 등,

4사용온도변화에 따른 중 장기 특성․

열화

원자적 구조변화 진행 전극변질 진행, ,

외부환경 반응 진행 열팽창율 차이에,

의한 전기적 특성 변화 진행 등

- 40 -

불량 유형Chip in Glass NTC Thermistor

의의의의Chip in Glass NTC Thermistor Electrode CrackChip in Glass NTC Thermistor Electrode CrackChip in Glass NTC Thermistor Electrode CrackChip in Glass NTC Thermistor Electrode Crack

의의의의Chip in Glass Thermistor Glass CrackChip in Glass Thermistor Glass CrackChip in Glass Thermistor Glass CrackChip in Glass Thermistor Glass Crack

- 41 -

의의의의Chip in Glass NTC Thermistor Chip CrackChip in Glass NTC Thermistor Chip CrackChip in Glass NTC Thermistor Chip CrackChip in Glass NTC Thermistor Chip Crack

의 와이어부식의 와이어부식의 와이어부식의 와이어부식Chip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC ThermistorChip in Glass NTC Thermistor

- 42 -

의 불량 유형NTC Thermistor Assembly

단자간 접촉단자간 접촉단자간 접촉단자간 접촉

플럭스 채널링플럭스 채널링플럭스 채널링플럭스 채널링

어셈블리의 단자간 접촉 및 플럭스 채널링에 의한 전기적 도통어셈블리의 단자간 접촉 및 플럭스 채널링에 의한 전기적 도통어셈블리의 단자간 접촉 및 플럭스 채널링에 의한 전기적 도통어셈블리의 단자간 접촉 및 플럭스 채널링에 의한 전기적 도통

- 43 -

어셈블리의 와이어 단자의어셈블리의 와이어 단자의어셈블리의 와이어 단자의어셈블리의 와이어 단자의 BreakageBreakageBreakageBreakage

에폭시 응력에 의한 글라스 크랙에폭시 응력에 의한 글라스 크랙에폭시 응력에 의한 글라스 크랙에폭시 응력에 의한 글라스 크랙

- 44 -

제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구제 절 제품의 신뢰성 향상 연구3333

조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상조성의 안정성 향상1.1.1.1.

지금까지의 보고된 바로는 산화물계의 써미스터는 소결 스케쥴Mn-Ni-Co NTC ,

소결온도 열처리 온도 등에 따라, Tetragonal Spinel, Cubic Spinel, Rock Salt

등 여러 결정상을 형성한다 이 중 구조가 가장 경시변화가Structure . Cubic Spinel

적은 구조로 알려져 있어 이 구조를 형성하려는 연구가 진행되어 왔다 현재 양산.

에 적용되고 있는 조성은 구조가 구조라고 판단되지만 신뢰성에서 목Cubic spinel

표로 하고 있는 범위에는 다소 떨어지는 결과를 보여 구조1% ~ 3% Cubic spinel

영역에 대한 연구가 더 진행되어야 한다.

시뮬레이션 인 를 사용하여 수십 개의 조성을 탐색하여 이 중 개의H/W VASP S/W 3

조성이 현재 양산조성의 사양을 만족시키는 결과를 보였는데 신뢰성에서 안정성을

보이는 조성을 찾아 연구를 수행하였다.

- 45 -

계 조성의 정수 특성계 조성의 정수 특성계 조성의 정수 특성계 조성의 정수 특성Mn-Ni-Co BMn-Ni-Co BMn-Ni-Co BMn-Ni-Co B

양산 스팩에 맞는 조성범위양산 스팩에 맞는 조성범위양산 스팩에 맞는 조성범위양산 스팩에 맞는 조성범위

- 46 -

양산조성 조성 조성양산조성 조성 조성양산조성 조성 조성양산조성 조성 조성Cubic Spinel structure + Tetra spinel , 1, 2.Cubic Spinel structure + Tetra spinel , 1, 2.Cubic Spinel structure + Tetra spinel , 1, 2.Cubic Spinel structure + Tetra spinel , 1, 2.

개선 제품의 내부 구조 조성개선 제품의 내부 구조 조성개선 제품의 내부 구조 조성개선 제품의 내부 구조 조성Cubic Spinel structure 3Cubic Spinel structure 3Cubic Spinel structure 3Cubic Spinel structure 3

- 47 -

제조 공정의 향상제조 공정의 향상제조 공정의 향상제조 공정의 향상2.2.2.2.

슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상슬러리 조건 향상2-1.2-1.2-1.2-1.

조성실험에서 전기적특성 및 신뢰성에서 만족하는 조성 으로 원료 배치를 하였다3 .

Mn2O3, NiO, Co3O4, Fe2O3 세라믹 분말의 흡착수 탈수를 위하여 에서 시150 24

간 미리 건조한 다음 데시케이터 안에서 냉각 보관한다 이 세라믹 분말을 총량.

으로 조성비율에 알맞게 칭량하여 에 넣고 지르코니500g 2000 teflon jar 3mm φ

아 볼을 정도 채워 넣는다 여기에 용매는 톨루엔 과 에800 - 1000 . (Toluene)

탄올 을 혼합하여 첨가하고 차 혼합을 한다 볼밀 속도는 회전속도(Ethyl Alcohol) 1 .

으로 하고 볼밀 시간은200rpm, 250rpm, 300rpm, 400rpm 12hr, 24hr, 36hr,

로 하였다 그리고 첨가된 볼은 지르코니아 볼을 사용하였고 볼 크기는48hr,60hr .

직경 로 하여 실험하였다3, 5, 10mm .

실험결과 볼밀 시간이 길어지면 길어질수록 세라믹 분말의 입도가 작아졌다 회전, .

속도가 빨라질수록 입도분포가 작아졌지만 에서는 오히려 입도분포가 커지400rpm

는 결과를 보였고 일 경우 가장 입도 분포가 작았다 볼밀시간은 대체로300rpm . 36

시간 이상일 경우 입자 크기가 더 이상 작아지지 않았고 의 경우 시간 이300rpm 24

후에 입자크기의 변화가 없었다 첨가된 볼은 볼의 크기에 따라서 입도분포의 변화.

가 조금씩 달랐는데 지름이 의 경우가 입도분포가 가장 작게 나타났다 따라서3mm .

볼밀 조건에 따른 혼합된 원료분말의 입도 분포결과 지름 의 지르코니아 볼을3mm

사용하여 자에서 으로 시간 하였을 때 입도분포가 로 테이프 캐스2L 300rpm 36 3

팅에 알맞은 볼밀 조건이었다.

- 48 -

여기에 바인더를 일정량 첨가하여 혼합하여 정도의 점도의 슬러리300 ~ 400cps

를 만들어야 한다 바인더 시스템은 의 비율로 구성되며. PVB : Toluene : Ethanol

종류의 바인더 시스템을 사용하여 실험하였다 실험 결과 종류의 바A, B, C, D 4 . 4

인더 시스템은 혼합시간에 따라 점도변화의 경향이 많이 달랐고 바인터 시스템을A

사용하여 의 속도로 시간 혼합한 결과 의 점도를 구현할 수 있200rpm 24 300cpss

었다.

이렇게 혼합된 슬러리를 출토하여 슬러리 내에 존재하는 기포를 탈포 제거하고 숙

성하여 테이프 케스팅에 적합한 슬러리를 만든다 테이프 케스팅 후의 그린 시트의.

강도와 가소성을 유지하기 위해서는 결합제 및 가소제의 비율이 적정해야 한다 결.

합제가 너무 많으면 압착 절단시 절단 테입에 시트가 붙어버려 작업성이 안 좋고

소결시에 탈지과정을 오랜 시간 동안 행해여야 하고 결합제 양이 너무 적으면 핸,

들링하기가 어렵고 절단과정에서 치핑 현상이 발생한다 또한 전기적인(chipping) .

특성 및 기계적인 강도가 균일하기 위해서는 분산성이 우수한 슬러리를 제조해야

한다.

- 49 -

볼밀속도와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼밀속도와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼밀속도와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼밀속도와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화

볼 크기변화와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼 크기변화와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼 크기변화와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화볼 크기변화와 시간에 따른 세라믹 분말의 입도 분포 변화

- 50 -

볼밀 조건에 따라 분쇄된 세라믹 분말의 입도볼밀 조건에 따라 분쇄된 세라믹 분말의 입도볼밀 조건에 따라 분쇄된 세라믹 분말의 입도볼밀 조건에 따라 분쇄된 세라믹 분말의 입도

바인더 시스템에 따른 테이프 케스팅용 슬러리의 점도 변화바인더 시스템에 따른 테이프 케스팅용 슬러리의 점도 변화바인더 시스템에 따른 테이프 케스팅용 슬러리의 점도 변화바인더 시스템에 따른 테이프 케스팅용 슬러리의 점도 변화

- 51 -

성형조건 향상성형조건 향상성형조건 향상성형조건 향상2-2.2-2.2-2.2-2.

테이프 케스팅 장비에 이송필름 두께 을 장착시키고 성형 칼날높이를 세팅한( 50 ) ,

다 건조부를 일정온도로 유지시키고 슬러리를 슬러리 탱크에 장입한다 일정한 이. .

송속도로 성형두께가 약 이 되도록 시트를 뽑고 건조를 하여 성형시트를 제조50

하였다 시트 두께가 로 균일하게 뽑기 위하여 블레이드 시스템을 사용하였. 50 2

다 블래이드 높이는 블래이드 높이 보다 낮게 설계하였고 블래. 2nd 1st 50 2nd

이드 높이를 로 하여 실험하였다 블레이드 높이가100, 150, 200, 250, 300 . 2nd

의 경우 시트 두께는 로 두께편차는 약 정도 발생되었다100 23 ± 2.76 12% .

블레이드 높이가 의 경우는 시트 두께는 로 두께편차는 약150 38 ± 3.8

정도 발생되었다 블레이드 높이가 의 경우는 시트 두께는10% . 200 50 ± 4.0

로 두께편차는 약 정도 발생되었다 블레이드 높이가 의 경우는 시트 두께8% . 250

는 로 두께편차는 약 정도 발생되었다 블레이드 높이가 의60 ± 9 15% . 300

경우는 시트 두께는 로 두께편차는 약 정도 발생되었다 블65 ± 13 20% . 2nd

래이드 높이가 가 가장 편차가 적은 그린 시트를 뽑아낼 수 있었다200 .

슬러리가 블래이드를 통과하여 테이프 케스터의 내의 건조 구간을 지나갈 때 건조

온도에 따라 균열 및 핀홀 등 결함이 발생되므로 이 조건을 확립하는 것도 중요하

다 실험에 사용한 테이프 케스터는 건조 이 구간으로 되어 있고 구간의. Zone 4 2

온도를 변화시킬 수 있다.

- 52 -

건조온도는 는 로 변화하였고 는zone 2 30 , 40 , 50 zone 3 50 , 60 , 70

로 변화하였다 조건에 따라서 그린 시트의 건조가 잘 안되거나 시트의 표면만 건.

조가 되거나 균열이 발생한다 의 온도는 를 기준으로 온도가 낮아지면. Zone 2 40

시트의 건조가 덜 진행되고 이상에서는 에서 시트의 균열이 발생된다40 Zone 2 .

의 경우 를 기준으로 하여 이하에서는 건조가 덜 진행되고 그 온Zone 3 60 60

도 이상에서는 에서 균열이 발생된다 이 미건조와 균열은 와Zone 3 . Zone 2 Zone

의 온도가 연관되어 진행되므로 본 실험에서는 가 가 의3 Zone 2 40 , Zone 3 60

경우가 건조가 양호하게 나타났다.

성형된 그린시트를 로 재단하여 두께가 가 되도록 여러장 겹쳐70mmx50mm 1.0mm

쌓아 의 온도에서 의 압력으로 분간 가압착을 한다 가압착 된 적층60 4000psi 1 .

바 를 진공포장하여 로 의 압력으로(Bar) WIP(Warm Isostatic Pressure) 20000psi 8

에서 분 본 압착을 하였다 압착된 바를 절단기에서 의 온도로 예열하여0 20 . 60

의 크기로 절단한다 웨이퍼 의 크기의 절단바 를 알루미40mmx20mm . (40mmx20mm )

나 세터에 올려놓고 소결을 진행하였다 웨이퍼에는 결합제 및 가소제 등의 유기물.

이 다량 함유되어 있기 때문에 유기물 제거를 위해 탈지 를 거쳐야 한다(burn-out) .

- 53 -

블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두께께께께와 두와 두와 두와 두께편차께편차께편차께편차2nd2nd2nd2nd

블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두블래이드 높이에 따른 그린시트의 두께께께께와 두와 두와 두와 두께편께편께편께편찬찬찬찬((((%%%%))))

- 54 -

의 건조부의 건조부의 건조부의 건조부Tape caster ( 4Tape caster ( 4Tape caster ( 4Tape caster ( 4 ZZZZone)one)one)one)

건조 의 온도에 따른 그린 시트의 건조 경향건조 의 온도에 따른 그린 시트의 건조 경향건조 의 온도에 따른 그린 시트의 건조 경향건조 의 온도에 따른 그린 시트의 건조 경향ZZZZoneoneoneone

Zone 3

Zone 250°C 60°C 70°C

30°C 미건조 시트내부 미건조 시트내부 미건조

40°C 미건조 건조 양호 약간균열Zone 3

50°C 에서 균열Zone 2 에서 균열Zone 2 에서 균열Zone 2

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칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상칩 제조공정 향상2-3.2-3.2-3.2-3.

계인 조성 조성 의 경우 조성에 따라서 조금씩 다르기는 하지만 대Mn-Ni-Co 1, 2

체적으로 에서 완전 치밀화가 이루어졌다 소결 온도에 따른 연구 조성의 표1250 .

면을 전자현미경을 사용하여 분석한 결과 이하에서는 초기소결만이 진행이, 1150

되어 표면이 완전 치밀화가 이루어지지 않아 다수의 기공들이 관찰되었다. 1250

부터 완전 치밀화가 진행이 되어 연구조성의 표면에 기공이 거의 존재하지 않음을

관찰할 수 있었다 그리고 이상에서는 과소결이 진행이 되어 결정립의 크기. 1300

가 급격히 커지면서 비이상적인 결정립 성장이 진행이 되었다 연구 조성의 표면.

결정상을 선 회절 분석을 통하여 분석한 결과로 와 일부X- , Cubic spinel structure

의 가 형성됨을 볼 수 있었다 저항 분포와 정수 분포Tetragonal spinel structure . B

를 보면 에서 의 특성, 1250 R25 = 10.00 ± 1.0%, B25/85 = 3435K ± 1.0%

이 나타났다 에서는 의. 1150 R25 = 8.00 ± 10.0%, B25/85 = 3340K ± 4.0%

특성이 나타났고 에서는1300 R25 = 14.00 ± 8.0%, B25/85 = 3500K ±

특성이 나타났다2.0% .

계인 조성 의 경우 에서 완전 치밀화가 이루어졌다 그림Mn-Ni-Co-Fe 3 1400 .

은 소결 온도에 따른 연구 조성의 표면을 전자현미경을 사용하여 분석한 결과이10

다 이하에서는 초기소결만이 진행이 되어 표면이 완전 치밀화가 이루어지지. 1300

않아 다수의 기공들이 관찰되었다.

- 56 -

부터 완전 치밀화가 진행이 되어 연구조성의 표면에 기공이 거의 존재하지1400

않음을 관찰할 수 있었다 그리고 이상에서는 과소결이 진행되어 결정립의. 1500

크기가 급격히 커지면서 비이상적인 결정립 성장이 진행이 되었다 연구 조성의 표.

면 결정상을 선 회절 분석을 통하여 분석한 결과로 가 형X- , Cubic spinel structure

성됨을 볼 수 있었다 저항 분포와 정수 분포를 보면 에서. B 1400 R25 = 10.00

의 특성이 나타났다 에서는± 1.0%, B25/85 = 3435K ± 1.0% . 1300 R25 =

의 특성이 나타났고 에서는9.30 ± 9.0%, B25/85= 3340K ± 3.0% 1400 R25

특성이 나타났다= 11.00 ± 7.0%, B25/85 = 3525K ± 2.0% .

계와 계의 전기적 특성을 만족시키는 구간이 각각 존재Mn-Ni-Co Mn-Ni-Co-Fe

하지만 구조적으로 안정한 조성은 계인 조성 이다Mn-Ni-Fe 3 .

소결온도 뿐만 아니라 승온 및 냉각 속도 조절을 통하여 조성 의 저항산포의 조절3

을 하였다 승온 및 냉각 속도는 의 세가지 조건으로 바꿔서 진행. 5, 10, 15 /min

하였는데 으로 진행하였을 경우 표면 및 내부크랙이 존재하지 않았고 표면5 /min

이 정상적으로 나타났다 그리고 저항 산포는 급내에 존재하는 비율이grain . 1% 50%

정도로 높게 나타났다 으로 진행하였을 때 표면크랙은 존재하지 않았지. 10 /min ,

만 내부크랙이 존재하였고 의 성장이 비 정상적이었다 그리고 저항산포는grain . 1%

급내에 존재하는 비율이 정도였다 으로 진행하였을 때 표면크랙이30% . 15 /min ,

존재하였고 의 성장이 비정상적이었다 그리고 저항산포는 급내에 존재하는grain . 1%

비율이 정도였다20% .

- 57 -

래핑 연마 슬러리는 물 에 연마제 방청유 를 래핑기 슬러리 탱크에 첨가15L 3Kg 1L

항 시간 교반 혼합한다 정반의 평탄화를 위하여 래핑전에 드래싱 케리어를 가지1 .

고 분간 드래싱을 하여 정반을 평탄하게 하고 연마제가 원활하게 공급되도록 한30

다.

정반내에 웨이퍼를 고정시키는 캐리어는 개가 들어가고 각 케리어에는 웨이퍼가5 5

개가 삽입되어 회 래핑시 개의 웨이퍼가 래핑된다 래핑시 정반의 회전속도는1 25 .

까지 변환이 가능하지만 이하에서는 균일하지 않2, 3, 4, 5, 7, 10, 15rpm , 3rpm

은 속도를 나타내기 때문에 캐리어 내에 삽입된 웨이퍼가 케리어 밖으로 토출되어

깨지는 현상이 자주 발생하였다 회전 속도가 이상일 경우는 래핑 된 웨이. 15rpm

퍼간의 두께 편차가 이상 생겨 칩을 만들었을 때 저항 산포를 크게 하는 결과±5

를 보였다 그래서 래핑속도는 웨이퍼의 휨 정도를 고려하여 에서 사이. 5rpm 10rpm

에서 진행하였다 그리고 연마 속도를 이상으로 연마를 했을 경우 웨이퍼 크. 5rpm

랙율이 정도가 발생했으며 웨이퍼 두께편차가 정도 나타났다 연마 속도10% ±5 .

를 으로 했을 경우는 웨이퍼 크랙율이 이내로 감소하였으며 두께편차는5rpm 3%

정도를 보였다 래핑 두께는 을 기준으로 하였을 경우 회 회전시 약±2 . 10rpm 100

만큼 연마되었고 제품 개발을 만족하기 위해서는 약 회 범위0.05mm 0.2mm 1400

에서 래핑을 진행하였다.

- 58 -

다이싱은 전극이 도포된 웨이퍼를 일정 크기로 잘라서 칩을 만드는 과정으로 웨이

퍼를 잡아주는 테이프의 종류와 웨이퍼를 자르는 블레이드의 종류 및 속도에 의해

서 칩 크랙의 유무가 결정되었다 웨이퍼를 잡아주는 테이프는 종류를 사용하였. 2

고 열발포 테입 과 테입 을 사용하였다 다이싱 블레이드는 두 종(3****) UV (D****) .

류를 사용하였는데 사와 과 을 사용하였다 가공속도는DISCO 1070 1070N . 5mm/sec

와 로 하였다 칩 크랙이 발생되지 않는 결과는 그림 에서 보는 바와10mm/sec . 22

같이 다이싱 블레이드를 을 사용하였을 때 가공속도를 이하NBC-Z 1070 , 5mm/sec

로 테입을 사용하여야 하고 다이싱 블레이드를 을 사용할 경우UV , NBC-Z 1070N

가공속도를 이하로 하고 열발포 테입과 테입을 모두 사용할 수 있었10mm/sec UV

다.

저항 흔들림의 요인이 되는 또 하나의 칩의 세라믹 소체에 도포된 전극의 부착성에

있다 전극은 결합 페이스트로 사용하였던 페이스트를 가지고 스크린 프린팅 방. Au

법을 사용하여 제조하였다 각각 의 소부온도로 소부처리 하. 830 , 840 , 850

였으며 결과는 그림 에 나타나 있다 페이스트를 사용하여 전극을 형성하23 . A*****

였을 때는 표면에 기공이 존재하였고 점도 조절과 전극 소부온도를 변화해도 이 기

공은 없어지지 않았다 스크린의 유제막을 높여도 기공이 존재하였다 이것은 이 페. .

이스트가 소체의 표면에서 분산이 제대로 이루어지지 않기 때문에 발생한 것NTC

으로 보인다 페이스트를 사용하여 전극을 형성하였을 때는 이상에서. 8***** 840

표면에 글라스 프릿이 존재하였다 에서는 표면에 글라스 프릿이 존재하지 않. 830

았지만 전극 부착성이 안 좋아서 다이싱시 전극이 떨어져 나갔다.

- 59 -

페이스트를 사용하여 전극을 형성하였을 때는 에서 최적의 소부 조건S***** 840

이 형성되었다 에서는 표면에 글라스 프릿이 존재하였지만 에서는 표. 850 840

면에 글라스 프릿이 존재하지 않았으며 표면과 내부의 기공도 거의 존재하지 않았

다 그리고 소체의 표면과 전극간의 부착력이 우수하여 다이싱시 아무 이상이. NTC

없었다.

- 60 -

미소결미소결미소결미소결(a)(a)(a)(a)

1150115011501150°°°°CCCC

완완완완전소결전소결전소결전소결(b)(b)(b)(b)

1250125012501250°°°°CCCC

과소결과소결과소결과소결(c)(c)(c)(c)

1300130013001300°°°°CCCC

계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향Mn-Ni-CoMn-Ni-CoMn-Ni-CoMn-Ni-Co

미소결미소결미소결미소결(a)(a)(a)(a)

1300°C1300°C1300°C1300°C

완전소결완전소결완전소결완전소결(b)(b)(b)(b)

1400°C1400°C1400°C1400°C

과소결과소결과소결과소결(c)(c)(c)(c)

1500°C1500°C1500°C1500°C

계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향계 조성의 소결온도에 따른 소결 경향Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-FFFFeeee

- 61 -

저항 특성저항 특성저항 특성저항 특성(a)(a)(a)(a)

정수 특성정수 특성정수 특성정수 특성(b) B(b) B(b) B(b) B

계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성Mn-Ni-CoMn-Ni-CoMn-Ni-CoMn-Ni-Co

- 62 -

저항 특성저항 특성저항 특성저항 특성(a)(a)(a)(a)

정수 특성정수 특성정수 특성정수 특성(b) B(b) B(b) B(b) B

계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성계 조성의 소결온도에 따른 전기적 특성Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-Mn-Ni-Co-FFFFeeee

- 63 -

승온 및승온 및승온 및승온 및 냉각냉각냉각냉각소도에 따른소도에 따른소도에 따른소도에 따른 서서서서미스터 소체의 표미스터 소체의 표미스터 소체의 표미스터 소체의 표면면면면 내부 크랙과 성장및내부 크랙과 성장및내부 크랙과 성장및내부 크랙과 성장및NTCNTCNTCNTC //// GrainGrainGrainGrain

범위 내의 저항산포범위 내의 저항산포범위 내의 저항산포범위 내의 저항산포1111%%%% ....

- 64 -

연마속도에 따른연마속도에 따른연마속도에 따른연마속도에 따른 웨웨웨웨이이이이퍼퍼퍼퍼의 크랙의 크랙의 크랙의 크랙 발생빈발생빈발생빈발생빈도도도도NTCNTCNTCNTC

연연연연모모모모속도에 따른속도에 따른속도에 따른속도에 따른 웨웨웨웨이이이이퍼퍼퍼퍼의 두의 두의 두의 두께 편차께 편차께 편차께 편차NTCNTCNTCNTC

- 65 -

전극A********

전극8********

전극S********

전전전전극극극극의 표의 표의 표의 표면면면면 및 내부 상태및 내부 상태및 내부 상태및 내부 상태

- 66 -

다이다이다이다이싱 작싱 작싱 작싱 작업시 조건표업시 조건표업시 조건표업시 조건표

다이다이다이다이싱싱싱싱 공정에 사용된 블공정에 사용된 블공정에 사용된 블공정에 사용된 블레레레레이드 타입이드 타입이드 타입이드 타입

다이다이다이다이싱싱싱싱 공정에 사용된 테이프 타입공정에 사용된 테이프 타입공정에 사용된 테이프 타입공정에 사용된 테이프 타입

SPEC TYPE MAKER

① No. 3193MS 열발포 NITTONITTONITTONITTO

② D-218D-218D-218D-218 UVUVUVUV 린텍

- 67 -

NBC-Z 1070NBC-Z 1070NBC-Z 1070NBC-Z 1070 NBC-Z 1070NNBC-Z 1070NNBC-Z 1070NNBC-Z 1070N

가공속도가공속도가공속도가공속도10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS 가공속도가공속도가공속도가공속도10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS10mm/s, 3193MS

가공속도가공속도가공속도가공속도 5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS 가공속도가공속도가공속도가공속도 5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS5mm/s, 3193MS

가공속도가공속도가공속도가공속도 5mm/s, D-2185mm/s, D-2185mm/s, D-2185mm/s, D-218 가공속도가공속도가공속도가공속도 5mm/s, D-2185mm/s, D-2185mm/s, D-2185mm/s, D-218

다이다이다이다이싱싱싱싱 조건에 따른 칩 크랙 유조건에 따른 칩 크랙 유조건에 따른 칩 크랙 유조건에 따른 칩 크랙 유무무무무

- 68 -

제조 공정 향상제조 공정 향상제조 공정 향상제조 공정 향상2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass2-4. Chip in Glass

서미스터의 제조 공정 중 칩과 듀멧선을 서로 연결하는 공정에Chip in Glass NTC

서는 페이스트를 사용하여 접합하게 된다 그런 다음 유리 밀봉과정을 거친다Au . .

이 과정에서 접합 페이스트로 사용되는 페이스트 전극부분에서 크랙이 발생되Au

는 것이 확인되었는데 단순히 크랙만 발생되는 경우가 있고 크랙 내부에 기포가 존

재하는 경우도 있다 이 경우 열에 의한 글라스의 수축 팽창에 의하여 결합되었던.

칩과 듀멧선이 서로 분리되는 현상이 발생되었다

이 문제를 해결하기 위해서 칩과 듀멧선을 접합시켜 주는 페이스트에 대한 연Au

구를 하였다 전극은 세 종류를 가지고 진행을 하였다 전극은 점도가. . A*****

이고 면저항은 이하 이고 전극 소부온도는2,500 ~ 3,100 poise 0.007 / 840 ,Ω

분이다 전극은 점도가 이고 면저항은 이10 . 8***** 3,000 ~ 3,600 poise 0.005 /Ω

하이고 전극 소부온도는 분이다 전극은 점도가850 , 10 . S***** 2,000 ~ 3,000

이고 면저항은 이하이고 전극 소부온도는 분이다 크랙poise 0.005 / 850 , 10 .Ω

발생이 되는 주요 원인은 페이스트의 점도와 입도에 따라 복합적으로 결정된다Au .

페이스트의 점도 측정방법은 듀멧선에 페이스트를 묻혀 페이스트의 꼬리Au Au Au

가 없어지는 시간을 측정하여 점도의 기준을 정했다 페이스트의 경우(Tail) . A*****

테일이 없어지는 시간이 경우 모두 전극 크랙이 발생하였다3 ~ 10sec .

- 69 -

페이스트의 경우 에서는 전극크랙이 발생했지만 에서는8***** 3, 10 sec , 5, 7sec

전극크랙이 발생하지 않았다 페이스트의 경우는 테일이 없어지는 시간이. S***** 3

경우 모두 전극 크랙이 발생하였다 그래서 페이스트를 가지고 칩~ 10sec . 8*****

과 듀멧선을 결합하였다 다른 하나는 글라스 용융 후 봉합과정에서 유리가 덜 녹.

아서 발생된다 특히 와이어 단자가 나오는 밀부분이 용융이 덜 되므로 발생된다. .

이 현상은 글라스의 종류와 용융온도가 서로 맞지 않아 발생된다 연구에 사용된.

글라스는 종류이고 용융온도 조건은3 900 - 60 sec, 900 - 120 sec, 1000 -

였다 글라스 의 경우 의 경우 용융60 sec, 1000 - 120 sec . 1 1000 - 60 sec

온도가 우수하였고 그이상에서는 글라스 기공이 발생되어 내전압 불량 현상이 발생

되었다 글라스 의 경우는 의 경우 용융 정도가 우수하였고 그. 2 900 - 120 sec

이상에서 글라스 기공이 발생되었다 글라스 의 경우 에서 글라. 3 1000 -120 sec

스 용융이 발생되었는데 용융온도와 시간이 길어서 전기적 저항값 변화가 일정하지

않았다.

소자의 경우 마지막으로 글라스와 듀멧선과의 열팽창계수의 차이에 의한 글라스 미

소 크랙에 의해 발생된다 기본적으로 글라스와 듀멧선의 열팽창계수는 비슷하지만.

글라스의 성분과 듀멧선의 성분의 차이에 의해서 열팽창계수가 차이가 난다 표. 8

은 듀멧선과 글라스의 열팽창율의 매칭 을 보여주는 것이다 듀멧선과 글(matching) .

라스를 각각 종류와 종류를 가지고 서미스터 소자를 제조하였다 듀멧선은5 3 .

선에 가 코팅된 것으로 의 비율이 각각 함유되Fe-Ni Cu Cu 30, 32, 35, 38, 40%

어 있다 이중 듀멧선 는 미소 크랙이 모든 경우에 발생하였고 듀멧선 의. 1, 4, 5 2

경우는 글라스 와 매칭성을 보였고 듀멧선 은 글라스 과 매칭성을 나타냈다1, 2 3 3 .

- 70 -

칩과 와이어의 접칩과 와이어의 접칩과 와이어의 접칩과 와이어의 접합합합합에 사용된에 사용된에 사용된에 사용된 페페페페이스트이스트이스트이스트AuAuAuAu

페페페페이스트의 점도이스트의 점도이스트의 점도이스트의 점도 측측측측정 방정 방정 방정 방법법법법AuAuAuAu

점도의 변화에 따른 접점도의 변화에 따른 접점도의 변화에 따른 접점도의 변화에 따른 접합 페합 페합 페합 페이스트의 크랙 유이스트의 크랙 유이스트의 크랙 유이스트의 크랙 유무무무무AuAuAuAu

점도

전극의 종류3 sec 5 sec 7 sec 10 sec

A******(Au-paste) 전극 크랙발생 전극 크랙발생 전극 크랙발생 전극 크랙발생

8******(Au-paste) 전극 크랙발생 x x 전극 크랙발생

S******(Au-paste) 전극 크랙발생 전극 크랙발생 전극 크랙발생 전극 크랙발생

- 71 -

밑밑밑밑부분용부분용부분용부분용융융융융이이이이 덜됨덜됨덜됨덜됨

저항저항저항저항 흔들림흔들림흔들림흔들림이 이상이 이상이 이상이 이상됨됨됨됨1111%%%%

과용과용과용과용융융융융

저항저항저항저항 흔들림흔들림흔들림흔들림 정도는 이하정도는 이하정도는 이하정도는 이하0.50.50.50.5%%%%

지지지지만만만만 내전압내전압내전압내전압 불불불불량량량량 발생확률발생확률발생확률발생확률이이이이

높높높높음음음음

용융정도 900 , 60sec 900 , 1260sec 1000 , 60sec) 1000 , 120sec

Glass 1 Low low GoodGlass Pore

( )小

Glass 2 Low Good Glass PoreGlass Pore

( )大

Glass 3 low low low Good

용용용용융융융융온도에 따른온도에 따른온도에 따른온도에 따른 서서서서미스터 소자의 글라스미스터 소자의 글라스미스터 소자의 글라스미스터 소자의 글라스 실실실실링 경향성링 경향성링 경향성링 경향성

글라스와글라스와글라스와글라스와 듀멧듀멧듀멧듀멧선의선의선의선의 열팽열팽열팽열팽창창창창 매칭매칭매칭매칭성성성성

- 72 -

글라스 종류

듀멧선종류

글라스 1 글라스 2 글라스 3

듀멧선 1 ×××× ×××× ××××

듀멧선 2 ××××

듀멧선 3 ×××× ××××

듀멧선 4 ×××× ×××× ××××

듀멧선 5 ×××× ×××× ××××

- 73 -

의 공정 향상의 공정 향상의 공정 향상의 공정 향상2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly2-5. NTC Thermistor Assembly

어셈블리의 경우 소자와 하우징의 체결 시에 주로 전기적 도통 문제를 일으킬 수

있는 요인을 제공한다 어셈블리의 경우 크게 단자간의 접촉 현상과 납땜 시 플럭.

스의 채널링 현상에 의하여 전기적인 도통문제 가 발생되었다.

단자간의 접촉 문제는 단자간의 접촉현상은 그림 처럼 투시 검사 결과16 X-ray ,

서미스터와 전선과의 결합시 삐쳐나온 전선 심선 및 심선 가시 가 존재하NTC (Bur)

기 때문에 발생된다 이 문제를 해결하기 위해서는 어셈블리의 공정 중 혹은 필드.

에서 열수축 팽창이 발생할 때 두 단자간에 일정 간격을 유지하고 심선 가시(Bur)

제거하여 단자간의 접촉현상을 없앨 수 있었다.

플럭스 채널링 문제는 서미스터 소자와 전선과의 결합시 사용되는 납과 플럭NTC

스에 기인된다 소자와 전선과의 결합 방법에는 두가지가 잇는데 하나는 스프라이.

스 밴딩 방법이고 또 다른 하나는 납땜 방법이다 납땜을 할 때 플럭스에 의해서.

납땜이 용이하게 되는데 플럭스가 인두로 열을 받아 납땜 후 사라지지 않고 잔사로

남고 이 부분이 확산되면서 그림 처럼 플럭스 채널링을 형성하여 전기적인 도통16

을 야기하였다 이 문제를 해결하기 위하여 소자와 전선을 납땜 후 일정 유기용제.

를 사용하여 초음파 세척을 분씩 회를 실시하여 잔사처리를 하였다30 3 .

- 74 -

어셈블리의 경우 전기적 단락은 소자와 전선간의 체결방법 중 시 과Spot welding

도한 인가전력으로 인하여 조립 당시에는 양호하게 나타났으나 필드에서 수축 팽,

창하면서 접촉부위가 그림 처럼 끈어지는 현상이 발생된다 그리고 열수축 팽19(a) . /

창율이 큰 에폭시를 사용하므로 인하여 와이어에 큰 압축 및 인장력을 발생시켜 단

락되는 경우도 있었다 또한 납땜 방법에서는 플럭스에 의하여 전선이 산화되면서.

단락되는 경우도 있었다 이 문제를 해결하기 위하여 시에는 인가 전. Spot welding

력과 인장강도간의 상호 측정을 하였다 인가전력은 이하에서는 소자와 와이어. 40V

가 서로 용접이 안 되고 부터 까지 용접이 되고 인장강도도 일정하다 하지40V 45V .

만 이상에서는 용접은 되나 인장강도가 급격하게 떨어지고 이상에서는 용접45V 50V

시 스파크가 발생하면서 와이어가 끊어졌다 에폭시의 열수축 팽창율을 줄이기 위. /

하여 경화시 회 시간 경화를 시간 경화 후 시간 경화1 120 , 2 80 . 1 , 120 , 1.5

로 변경하여 열수축 팽창율을 감소시켰다 납땜 방법에서 플럭스의 제거는 전선과/ .

소자부의 연결 후 초음파 세척을 유기용제를 넣고 분간 진행하여 잔사를 제거하30

였다.

어셈블리의 경우 에폭시의 경화시 응력으로 인하여 소자에 글라스 크랙 등

를 줘서 전기적 저항 흔들림이 발생된다 이 응력을 제어하기 위하여 경화damage .

조건을 단계 시간 에서 단계 시간 시간 로 변경하1 (120 , 2 ) 2 (80 , 1 - 120 , 1.5 )

였고 완충액을 사용하여 충격을 완화해 줄 수 있는 층을 형성하였다 완충액buffer .

은 폴리이미드 페녹시 수지 아크릴 수지 실리콘 수지 가지를 가지고 코팅 하였, , , 4

다 가지 코팅 방법 중 실리콘으로 코팅하는 경우 에폭시 경화 및 열충격에도 가. 4

장 를 덜 주는 층을 형성하여 특성향상을 할 수 있었다damage buffer .

- 75 -

실실실실리리리리콘 코콘 코콘 코콘 코팅에 의해 안정화 상태팅에 의해 안정화 상태팅에 의해 안정화 상태팅에 의해 안정화 상태

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제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터제 장 제품의 품질개선 데이터4444


의 일반성능시험 결과NTC Thermistor

개선방법 조성의 안정화:

- 77 -

신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과신뢰성 평가 항목 및 기준에 따른 개선 후 샘플의 결과2.2.2.2.

가 고온방치시험가 고온방치시험가 고온방치시험가 고온방치시험....



방치한 후 초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 78 -



방치한 후 초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 79 -

나 내습방치시험나 내습방치시험나 내습방치시험나 내습방치시험....



일 이상 방치한 후 초기 조건과 동일하게 저항값을 측정한다1 .


시험결과

- 80 -





시험결과

- 81 -

다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험다 정격전력 인가시험....






시험결과

- 82 -






시험결과

- 83 -

라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험라 온도싸이클 시험....



분을 회로 하여 회 실시한 후 상온에 일이상 방치한 후 초기 조건과 동30 1 100 , 1

일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 84 -



분을 회로 하여 회 실시한 후 상온에 일이상 방치한 후 초기 조건과 동30 1 100 , 1

일하게 저항값을 측정한다.


시험결과

- 85 -

마 내전압 시험마 내전압 시험마 내전압 시험마 내전압 시험....






시험결과

- 86 -






시험결과

- 87 -

바 절연저항 시험바 절연저항 시험바 절연저항 시험바 절연저항 시험....





시험결과

- 88 -





시험결과

- 89 -

사 진동 시험사 진동 시험사 진동 시험사 진동 시험....





시험결과

- 90 -





시험결과

- 91 -

개선 후 샘플의 신뢰성 시험 결과개선 후 샘플의 신뢰성 시험 결과개선 후 샘플의 신뢰성 시험 결과개선 후 샘플의 신뢰성 시험 결과

평가항목최종

성능수준

현재

성능수준

일반성능시험기준저항(R25) 10 +/- 1% <1.0%

정수B (B25/85) 3435K+/-1% <1.0%

신뢰성시험

고온방치

시험<1.0% <1.0%

내습시험 <1.0% <1.0%

정격시험

인가시험<1.0% <1.0%

낙하시험외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

<1.0%

진동시험외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

<1.0%

내전압시험 1500V 1500V

온도 싸이클

시험<1.0%- <1.0%-

절연저항

시험

외관이상 무

>100

외관이상 무

>100

단자강도

시험

외관이상 무

<1.0%

외관이상 무

<1.0%

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제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험제 장 고장율 시험5555

본 과제에서는 고장율 시험에 대한 고려는 하지 않아 협약서에서도 명기를 하지 않

았으나 보완 요청을 받아 이에 시험을 실시하였다.

규격에 의거하여 테스트를 할 경우 년이상의 기간이 소요되는 것으로RS L 0001 , 1

판단되어서 보완 기간중 시험을 실시 가능한 방안을 추진하였다.

그 시험 조건을 규격고 비교하면 아래와 같다RS L 0001 .

본 시험에서는 규격과 비교하여 그리고 상세 규격은 첨부한RS L 0001 RS L

규격을 참조 바란다0001 .

규격RS L 0001 본 시험

고장률 수준 시간L(5%/1000 ) 시간(5%/100 )

시료수 46 23

시험 명 고온 내습시험고온 내습시험고온 내습시험고온 내습시험 고온 내습시험고온 내습시험고온 내습시험고온 내습시험

작동 환경

온도:85±2

습도: 95RH%

작동부하

제품성능정격전력의

배인가

시간 인가1.5 ,

시간 무부하0.5

시험시간

시간2000

작동 환경

온도:100±2

습도: 95RH%

작동부하

제품성능정격전력의

배인가

연속 부하

시험시간

시간100

공칭제로부하 저항값 이내 공칭 정수 이내 단락이나 단선이 없어야 함±1% B ±1% o

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고장고장고장고장률률률률 시험시험시험시험 DDDDataataataata

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제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론6666

제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교제 절 최종 결과 비교1111

평가항목

기술적(

성능지표)

단

위

전체항목

에서

차지하는

비중(%)

세계

최고수준(

보유기업/

국가)

지원전

성능수준

최종목표

성능수준

목표

달성도

고온방치시험1.,

%15%

Shibaura/

일본

2.0%-4.0

%1.0%-3.0%

<1.0%

달100%

성

내습시험2.,

%15%

Shibaura/

일본

2.0%-4.0

%1.0%-3.0%

<1.0%

달100%

성

정격전력3.

인가시험

,

%10%

Shibaura/

일본

2.0%-4.0

%1.0%-3.0%

<1.0%

달100%

성

낙하시험4.,

%10%

Shibaura/

일본-

외관이상 무

<3.0%

<1.0%

달100%

성

진동시험5.,

%10%

Shibaura/

일본-

외관이상 무

<3.0%

<1.0%

달100%

성

내전압시험6.,

%15%

Shibaura/

일본1000V 1500V

<1.0%

달100%

성

온도 싸이클7.

시험

,

%15%

Shibaura/

일본

2.0%-4.0

%1.0%-3.0%

<1.0%

달100%

성

절연저항8.

시험

,

%15%

Shibaura/

일본-

외관이상 무

<100

<1.0%

달100%

성

단자강도9.

시험

,

%10%

Shibaura/

일본-

외관이상 무

외관3.0%

<1.0%

달100%

성

합계 100%

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제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준제 절 신뢰성 평가 기준2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)2 (RSL 0001 NTC Thermistor)

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chip in glass ntc thermistor 및및및및 assembly 의 신뢰성 향상에 … · 2011-12-14 ·...

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