KR100280292B1 - 탄탈 캐패시터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄탈 캐패시터에 관한 것으로, 특히 탄탈 캐패시터 제작시 이산화망간층에 전극을 인가할 때 이산화망간층이 니들전극에 의해 파손되는 것을 방지하기 위하여 전도성 고분자를 이용한 탄탈 고분자 고체전해질 캐패시터 제조에 있어서, 탄탈소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 상기 탄탈소자 표면에 산화피막층을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막층의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하는 소성공정을 거친 후 니들전극이 접촉되는 부분의 탄탈소자의 표면에 카본테이프를 붙이고, 상기 탄탈소자를 전도성 고분자 용액에 넣은 후 니들전극에는 +전류를 인가하고, 전도성 고분자 용액에는 - 전류를 인가하여 전해중합하며, 상기 니들전극의 단부를 둥그럽게 형성한 것을 특징으로 하는 탄탈 캐패시터 제조방법을 제공한다.

Description

탄탈 캐패시터 제조방법

본 발명은 탄탈 캐패시터에 관한 것으로, 특히 탄탈 캐패시터 제작시 이산화망간층에 전극을 인가할 때 사용되는 탄탈 캐패시터 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 고체전해 콘덴서의 제조방법을 살펴보면, 먼저 탄탈분말이나 알루미늄 분말에 바인더 역할을 하는 용제를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선을 삽입시켜 성형하고, 성형된 소자를 진공소결로에 장진후 진공중에서 고열로 가열하여 바인더 제거와 소결을 하며, 소결이 끝난 소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 소자 표면에 산화피막을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하는 소성공정을 거치게 된다.

이 소성공정을 좀더 자세히 살펴보면 소자의 기공내부에 있는 산화피막의 표면에 이산화망간층을 부착시키기 위하여 질산망간의 수용액중에 소자를 침적하여 함침시킨 후 가열 분해하여 이산화 망간층을 얻는다.

치밀한 이산화망간층을 얻기 위하여 이러한 침적과 소성을 수회 반복하지만 열분해(소성)시 산화피막이 손상되어 누설전류가 증가하므로 이 손상을 수복하기 위하여 재화성을 한다.

상기 이산화망간층 형성후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, 은 페이스트(Ag Paste)도포, 리드용접을 한다.

카본 도포와 은 페이스트 도포는 음극단자와의 접속을 완전하게 할 목적으로 하는 것으로서 카본층을 소자를 콜로이달 카본(Colloidal Carbon)액 중에 침적시킨 후 건조도포를 하고, 다음에 소자를 은 페이스트액 중에 침적시킨 후 건조 도포를 한다.

그리고 은 페이스트 대용으로 납을 도금하는 경우도 있다. 다음에 +리드용접을 하고 -리드를 납땜 또는 은접착제를 사용하여 접착하여 외장까지의 제공정이 완료된다.

전술한 바와 같은 고체전해콘데서에 있어서, 소성공정에서 언급된 고체전해질로 사용된 이산화망간층은 전도도가 작고 표면 접촉저항도 크므로 최근에는 이산화망간 전해질 보다 전도도가 크고, 전기화학적으로 안정된 피롤(pyrrole) 등의 모노머(monomer)를 전해중합(electrolytic polymerization) 하여 얻은 고분자를 고체전해질로 사용하여 ESR 값이나 고주파 특성을 개선시키고 있다.

상기에서 전도성 고분자를 전해 중합하기 위해 이산화망간층을 1st layer로 입히고, 여기에 도 1에 도시된 바와 같이 피롤(Pyrrole)이나 아닐린(Aniline과 같은 전도성 고분자 모노머 용액(3)에 소자(1)를 넣고, 니들(Needle) 전극(2)을 접촉하고 전기를 흘리는 전해중합을 실시하여 전도성 고분자를 모노머에서 폴리머로 중합하는 과정에서 니들 전극에 의해 매우 얇고 포러스(porous)한 이산화망간층이 파괴되고, 그 하부에 있는 Ta₂O₅유전체층이 함께 파괴되는 현상이 발생한다.

유전체층의 파괴는 누설전류의 통로가 되어 결과적으로 소자의 전기적 특성이 저하되고, 이산화망간층이 미세한 입자들의 얇은층으로 구성되어 니들전극과 접촉면이 작아 전압인가시 국부적으로 줄(Joule)열이 발생하여 이산화망간층 밑에 있는 유전체층인 Ta₂O₅의 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이산화망간층이나 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자층을 1st layer로 형성후 니들 전극의 접촉으로부터 소자의 1st layer 및 Ta₂O₅유전체층 보호를 위한 카본 테이프를 전극 접촉 부위에 결합시키기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 전도성 고분자를 이용한 탄탈 고분자 고체전해질 캐패시터 제조에 있어서, 탄탈소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 상기 탄탈소자 표면에 산화피막층을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막층의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하는 소성공정을 거친 후 니들전극이 접촉되는 부분의 탄탈소자의 표면에 카본테이프를 붙이고, 상기 탄탈소자를 전도성 고분자 용액에 넣은 후 니들전극에는 +전류를 인가하고, 전도성 고분자 용액에는 - 전류를 인가하여 전해중합하며, 상기 니들전극의 단부를 둥그럽게 형성한 것을 특징으로 하는 탄탈 캐패시터 제조방법을 제공한다.

도 1은 기존의 탄탈 캐패시터 제조방법을 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 탄탈 캐패시터 제조방법을 나타낸 도면

도 3은 탄탈 캐패시터 소자의 단면 확대도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 탄탈소자 14 : 고분자 용액

16 : 이산화망간층 18 : 산화피막층

20 : 전도성 고분자층 22 : 니들전극

24 : 카본테이프

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 탄탈 캐패시터 제조방법을 나타낸 도면이고, 도 3은 탄탈 캐패시터 소자의 단면 확대도이다.

탄탈분말이나 알루미늄 분말에 바인더 역할을 하는 용제를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선을 삽입시켜 성형하고, 성형된 소자를 진공소결로에 장진후 진공중에서 고열로 가열하여 바인더 제거와 소결을 하며, 소결이 끝난 소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 소자 표면에 산화피막을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하는 소성공정을 거치게 된다.

이 소성공정을 좀더 자세히 살펴보면 소자의 기공내부에 있는 산화피막의 표면에 이산화망간층을 부착시키기 위하여 질산망간의 수용액중에 소자를 침적하여 함침시킨 후 가열 분해하여 이산화 망간층을 얻는다.

치밀한 이산화망간층을 얻기 위하여 이러한 침적과 소성을 수회 반복하지만 열분해(소성)시 산화피막이 손상되어 누설전류가 증가하므로 이 손상을 수복하기 위하여 재화성을 한다.

상기와 같은 이산화망간층과 같은 전도성 고분자층의 두께를 증가시켜 캐패시터 용량을 증가시키기 위하여 상기의 이산화망간층(14)위에 피롤용액이나 , 아닐린용액과 같은 고분자 용액(14)에 이산화망간층이 형성된 탄탈소자(12)를 넣고, 피롤용액이나 아닐린용액과 같은 고분자 용액(14)에 -전류를 인가하고, 탄탈소자(12)의 표면에 +전류를 인가하여 전해중합하므로서 폴리피롤이나 폴리아닐린으로 형성되는 전도성 고분자층(20)을 얻게 된다.

상기에서 탄탈소자(12)의 표면에 + 전류를 인가할 때 니들전극(22)의 예리한 단부에 의하여 도 3에 도시된 바와 같은 이산화망간층(16)이 파괴되고, 그 하부에 있는 산화피막층(18)이 파괴되므로, 도 2에 도시된 바와 같이 니들전극(22)의 접촉부에 카본 테이프(24)를 접착시켜 보호한다.

상기의 카본 테이프(24)는 탄탈소자(12)의 표면에 접착제를 사용하여 접착한다. 미설명부호(28)은 탄탈입자층이다.

카본 테이프(24)를 접착 시키지 않고 니들전극(22)의 단부를 원형으로 하여 파손을 방지할 수도 있으나 니들전극(22)을 탄탈소자(12)에 접촉시킬 때 기계적으로 접촉시키므로 접촉 동작이 부드럽지 못하여 접촉도증 그 충격에 의하여 이산화망간층(16)이 파손되는 경우가 있어 카본 테이프(24)에 의한 보호 보다는 그 효과가 좋지 못하다.

상기 이산화망간층 형성후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, 은 페이스트(Ag Paste)도포, 리드용접을 한다.

카본 도포와 은 페이스트 도포는 음극단자와의 접속을 완전하게 할 목적으로 하는 것으로서 카본층을 소자를 콜로이달 카본(Colloidal Carbon)액 중에 침적시킨 후 건조도포를 하고, 다음에 소자를 은 페이스트액 중에 침적시킨 후 건조 도포를 한다.

그리고 은 페이스트 대용으로 납을 도금하는 경우도 있다. 다음에 +리드용접을 하고 -리드를 납땜 또는 은접착제를 사용하여 접착하여 외장까지의 제공정이 완료된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 효과는 이산화망간층 형성후 탄탈소자의 표면에 니들 전극을 접촉시켜 전해중합을 실시할 때 카본테이프에 의하여 이산화망간층이 보호되므로 이산화망간층 파괴에 의하여 그 하부에 있는 산화피막이 동시에 일어나 누설 전류의 원인이 되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 줄열 발생을 감소시켜 최종적으로 소자를 보호할 수 있으므로 캐패시터의 전기적 특성이 향상된다.

Claims (2)

1. 전도성 고분자를 이용한 탄탈 고분자 고체전해질 캐패시터 제조에 있어서,

   탄탈소자(12)를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 상기 탄탈소자(12) 표면에 산화피막층(18)을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막층(18)의 표면에 전해질의 이산화망간층(16)을 형성하는 소성공정을 거친 후 니들전극(22)이 접촉되는 부분의 탄탈소자(12)의 표면에 카본테이프(24)를 붙이고, 상기 탄탈소자(12)를 전도성 고분자 용액(14)에 넣은 후 니들전극(22)에는 +전류를 인가하고, 전도성 고분자 용액(14)에는 - 전류를 인가하여 전해중합하는 것을 특징으로 하는 탄탈 캐패시터 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   니들전극(22)의 단부를 둥그럽게 형성한 것을 특징으로 하는 탄탈 캐패시터 제조방법.