NTC 서미스터용 패키징 기술은 밀봉 성능, 온도 저항 및 장기 신뢰성을 향상한다는 일관된 목표를 가지고 지속적으로 반복되어 왔습니다. 초기 온도 센서는 대부분 에폭시 패키지 구성 요소를 채택했습니다. 이러한 솔루션은 비용이 저렴하고 프로세스가 단순하지만 새로운 에너지 시스템의 넓은 온도 범위와 긴 서비스 수명 작동 조건에서 두 가지 고유한 결함을 나타냅니다.

첫째, 열팽창 매칭이 좋지 않습니다. 에폭시 수지는 세라믹 칩 및 금속 리드와의 열팽창 계수가 크게 일치하지 않습니다. 장기간의 열 사이클링에서는 칩 균열 및 은 전극 박리가 발생하는 경향이 있으며, 이로 인해 완전히 파손될 때까지 저항이 지속적으로 상승합니다.

둘째, 약한 밀폐 보호: 에폭시 소재 자체에는 치밀화가 충분하지 않아 습기가 부품에 쉽게 침투할 수 있습니다. DC 바이어스에서는 은 이온 이동이 발생하여 비정상적인 저항 저하 및 절연 불량이 발생합니다. 이 두 가지 치명적인 결함은 8~10년의 장기 신뢰성 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

에폭시 포장의 핵심 문제점을 해결하기 위해 업계는 점차 유리 포장 솔루션으로 전환해 왔습니다. 무기 유리는 세라믹 칩 및 Dumet 리드와 열팽창 계수가 더 잘 일치하므로 고온 밀봉 후 내부 계면 응력이 낮고 온도 변화로 인한 균열이 완화됩니다. 한편, 유리는 기밀성이 뛰어나 습기, 기름 오염물질, 부식성 가스를 효과적으로 차단합니다. 상한 온도 저항 한계와 노화 방지 기능은 에폭시 포장에 비해 몇 배나 향상되어 포장 루트에서 에폭시 솔루션의 두 가지 만성적 단점을 해결합니다.

유리 포장 부품은 두 가지 주요 구조로 나뉩니다. 첫 번째는 두 개의 리드가 유리의 양쪽 끝에서 반대로 연장되는 축형 리드 구조입니다. 조립하는 동안 리드 하나를 180° 구부려야 합니다. 이로 인해 유리 캡슐화와 리드 사이의 접합부에 기계적 손상이 쉽게 발생할 뿐만 아니라 칩이 센서 하우징에 밀착되지 않아 온도 반응 속도가 크게 감소합니다.

두 번째 구조는 방사형 단일 엔드 리드 설계(단일 엔드 유리 밀봉 구조라고도 함)입니다. 리드는 구부릴 필요가 없습니다. 동일한 사양에서 칩을 센서 하우징의 전면 끝에 직접 배치할 수 있어 가장 짧은 열 전도 경로와 가장 빠른 응답 속도를 제공합니다. 게다가 깔끔하게 배열된 병렬 리드는 자동화된 용접 생산 라인과 호환되므로 이 구조는 점차 새로운 에너지 온도 센서의 주류 핵심 구성 요소가 됩니다.

그럼에도 불구하고 에폭시 포장의 문제점을 해결하는 이 방사형 단일 단부 유리 밀봉 서미스터는 여전히 피할 수 없는 본질적인 구조적 약점을 안고 있습니다. 두 개의 리드가 유리 테일의 같은 측면에서 평행하게 확장되며 간격은 서미스터 칩의 두께와 동일합니다. 온도 센서를 조립하려면 리드를 강제로 늘려 간격을 넓혀야 합니다. 이것이 유리-납 접합부에 미세 균열이 형성되는 핵심 원인입니다. 유리 포장 제품이 축형 리드 또는 방사형 리드를 채택하는지 여부에 관계없이 유리 캡슐이 파손되면 습기가 유입될 수 있습니다. 전기장의 영향으로 금속 이온 이동이 발생하여 구동 저항이 완전히 고장날 때까지 점진적으로 감소할 수 있습니다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대규모 산업 적용을 지원하기 위해 국내에서 두 가지 성숙한 개선 경로가 개발되었습니다. 그러나 기본적으로 두 가지 접근 방식 모두 "유리가 깨지고 이에 따른 조치가 필요하다"는 전제에서 작동하며 소스에서 고장 위험을 제거할 수는 없습니다.

중국의 신에너지 차량 및 에너지 저장 장비에 배치된 대부분의 NTC 온도 센서는 기존 방사형 단일 엔드 유리 밀봉 NTC 서미스터를 핵심 구성 요소로 채택합니다. 업계에서는 일반적으로 최적화된 2차 포장 공정, 다층 수지 포팅 및 금속 하우징 설치를 포함한 주변 조치를 통해 완제품 신뢰성을 향상시킵니다.

이 접근 방식은 습기 유입을 늦추고 외부 진동을 완충하여 기존 작업 조건에서 작동 요구 사항을 충족할 수 있지만 극복할 수 없는 세 가지 제한 사항이 있는 "패치 스타일 주변 장치 최적화"에 전적으로 속합니다.◾ 조립 중에 발생하는 내부 미세 균열은 제거할 수 없습니다. 결함은 포장 전에 형성됩니다.◾ 유기 포팅재는 장기간의 고온에서 지속적으로 노화되고 투습도가 해마다 상승하여 8~10년 동안 지속되는 보호 기능을 제공할 수 없습니다.◾ 납과 유리 사이의 밀봉 경계면과 유리-납 접합부에서 응력 집중을 특징으로 하는 고유 구조는 그대로 유지되며, 물 분자가 쉽게 침투할 수 있는 물리적 특성도 그대로 유지됩니다. 이러한 조치는 위험을 근절하는 대신 실패 시간만 지연시킬 수 있습니다.

"좁은 간격의 리드를 늘려서 발생하는 이온 이동"이라는 두 가지 문제점을 해결하기 위해 업계에서는 "구조적 부하 감소 + 재료 백업"이라는 개선된 솔루션을 개발했습니다. 교차 결합은 병렬 결합을 대체하여 배송 전에 리드 간격을 미리 넓히고 조립 중 인장력을 줄입니다. 또한, 금 전극과 금 도금 리드를 채용하여 유리 균열이 발생하더라도 은 이온 이동을 억제합니다.

이 방식은 조립 중 균열 형성 가능성을 낮추지만 여전히 근본적인 결함이 있는 수동적 복원 논리를 따릅니다.◾ 이는 균열 전파 및 납땜 접합 실패를 저지하는 대신 균열 확률을 감소시킬 뿐입니다. 간격이 넓을수록 조립 인장 응력만 줄어듭니다. 용접 열 충격과 장기간의 진동 및 온도 순환은 여전히 ​​미세 균열을 일으킬 수 있습니다. 유리는 본질적으로 단단하고 부서지기 쉬우며 인성이 없습니다. 초기 균열은 주기적 응력 하에서 계속 확장되고 밀봉된 리드 조인트로 퍼져 인터페이스 분리, 접촉 불량, 온도 측정 신호 변동 및 결국 제품 고장을 유발합니다.◾ 이온 이동은 방지하지만 칩의 수분 침식은 차단할 수 없습니다. 금 전극과 금도금 리드는 밀폐 기능을 제공하지 않습니다. 균열이 캡슐에 침투하면 지속적인 수분 침입으로 인해 시간이 지남에 따라 서미스터 세라믹 칩이 부식되고 점진적인 저항 드리프트가 발생합니다. 이는 배송 전에는 가려내기 어렵고 서비스 중에는 점진적으로 악화되는 잠재 결함입니다.◾ 귀금속 공정은 비용을 크게 증가시킵니다. 금 원재료와 전기도금, 청소, 검사를 포함한 여러 특수 절차로 인해 단위 제조 비용이 크게 증가하여 차량 및 에너지 저장 시나리오에서 대규모 매칭에 대한 비용 압박이 두드러집니다.

주변 패키징 강화, 금 전극 및 금도금 리드를 사용한 넓은 간격 설계를 포함한 솔루션은 모두 수동적 교정 최적화입니다. 구조적 차원에서 응력 집중을 제거하지 못하고 유리 균열의 핵심 문제를 근본적으로 해결할 수 없습니다. 8~10년의 서비스 수명으로 설계된 신에너지 장비의 경우 장기 작동 중 신뢰성 마진과 관련하여 주요 숨겨진 위험이 지속됩니다.

글로벌 고급 자동차 및 산업 에너지 저장 온도 측정 분야에서 세라믹 베이스를 갖춘 유리 밀봉 NTC 서미스터는 신뢰성이 높은 핵심 부품으로 인정받고 있으며, 유리 밀봉 부품의 유리-납 접합부의 균열을 완화하기 위한 근본적인 구조 솔루션을 나타냅니다.

이 구조는 서미스터 칩을 캡슐화하는 방사형 유리 밀봉 부품의 유리-납 조인트에 세라믹 베이스를 통합합니다. 고온에서 유리상은 세라믹 기판을 적시고 계면 원소 상호 확산을 유도하여 화학적 결합을 통해 조밀한 전이층을 형성합니다. 이는 원래의 라인형 포스 베어링과 라인 씰링을 환형 표면력 베어링과 표면 씰링으로 업그레이드하여 소스의 응력을 분산시키고 밀폐형 씰링 경로를 확장합니다. 센서 제조 및 용접 중에 발생하는 열 충격과 기계적 인장 응력을 완화하여 소스에서 서미스터 미세 균열을 줄일 수 있습니다. 또한 장기간의 장비 진동 및 온도 순환에 저항하여 기밀 성능을 크게 향상시키고 습기 침투의 어려움을 크게 높입니다. 이러한 서미스터로 조립된 NTC 온도 센서는 일반 유리 밀봉 부품에 비해 수십 배 향상된 신뢰성과 서비스 수명을 달성합니다.

그럼에도 불구하고 이 구조의 대량 생산에는 높은 기술적 한계가 수반됩니다. 유리와 세라믹 사이의 열팽창 계수의 정확한 일치, 고온 통합 밀봉 공정의 제어, 대량 생산을 위한 일관성 보장 등의 핵심 과제는 오랫동안 국내 기업의 과제였습니다.