KR100415388B1 - 탄탈 고체전해콘덴서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
탄탈 고체전해콘덴서에 적용되는 탄탈소자의 크기를 최대로 하여 용량을 증대시킬 수 있도록 탄탈 고체전해콘덴서에 코팅단자를 형성시키는 코팅단자를 갖는 탄탈 고체전해콘덴서가 개시되어 있다. 탄탈소자를 리드프레임의 단자부에 접착제와 함께 착설시키면 탄탄소자의 일측면에는 리드프레임에 착설되지만 탄탈와이어는 단자부와 떨어진 상태가 된다. 상기 탄탈와이어와 단자부의 사이에는 은접착제를 디스펜싱하여 탄탈와이어와 단자부가 접촉된 상태가 되도록 한다. 상기 탄탈소자를 리드프레임에 착설된 상태에서 몰딩수지로 몰딩을 한 후 단자부가 노출되도록 몰딩수지를 각인하여 홈을 형성시킨다. 상기 홈에는 고전도도의 접착제를 삽입하여 +단자 및 -단자를 형성한 후 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성한다. 상기 몰딩수지의 외부로 돌출되어 있는 리드프레임을 컷팅시킨 후 특성검사를 실시함으로서 탄탈 고체전해콘덴서를 제조하게 된다.
Description
본 발명은 탄탈 고체전해콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄탈 고체전해콘덴서에 적용되는 탄탈소자의 크기를 최대로 하여 용량을 증대시킬 수 있도록 탄탈 고체전해콘덴서에 코팅단자를 형성시키는 코팅단자를 갖는 탄탈 고체전해콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄탈 고체전해콘덴서는 반도체작용을 하는 탄탈금속의 산화피막을 콘덴서의 유전체로 이용한 전해 콘덴서이다. 상기 탄탈 고체전해콘덴서는 양극산화에 의하여 탄탈산화물(Ta2O5)을 유전체로 하고 있다. 탄탈의 박과 소결체를 전극으로 양극산화에 의하여 탄탈금속면에 형성된 산화피막은 화성전압 1V당 10 ∼ 16Å으로 형성된 얇은 피막으로서 피막의 두께는 화성전압의 상승에 비례하여 증가하며, 콘덴서의 정전용량과는 반비례 관계를 이루고 있다. 또한, 화성전압은 탄탈 고체전해콘덴서의 종류에 따라 다르지만 탄탈 고체전해콘덴서에서는 정격전압의 3 ∼ 4배, 탄탈 박형전해콘덴서에서는 1.3 ∼ 1.4배를 기준으로 하고 있고, 유전체인 탄탈산화피막의 유전율은 23으로 유전율이 7에 해당하는 알루미늄산화피막에 비해 약 3배에 해당한다.
상기와 같은 탄탈 고체전해콘덴서의 제조공정은, 먼저, 성형단계에서 탄탈분말에 접착제(binder)역할을 하는 D-Camper를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿(Pellet)에 양극 리드선인 탄탈선을 삽입시켜 일정한 밀도로 성형을 하고, 소결단계에서는 성형된 소자를 진공소결로에 장진후 10-5㎜Hg 정도의 진공중에서 1600℃∼2000℃ 정도로 가열하여 접착제 제거와 동시에 소결을 하며, 화성단계에서는 2개의 전극과 그 사이에 삽설되는 유전체로 구성되는 콘덴서의 유전체를 생성하는 단계로 전해액중에 소결소자를 넣어서 직류전압(화성전압)을 인가하여 탄탈금속의 표면에 산화피막(Ta2O5)을 생성하므로서 유전체가 되도록 한다. 소성단계에서는 화성단계에서 생성된 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성한다. 즉, 소자의 기공내부에 있는 산화피막의 표면에 이산화망간층을 부착시키기 위하여 질산망간의 수용액중에 소자를 침적하여 함침시킨 후 가열분해하여 이산화망간층을 얻게 된다. 조립단계에서는 소성단계에서 이산화망간층을 형성한 후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, 은페이스트도포 및 리드용접을 함으로써 외장공정까지가 완료되며, 에이징(Aging)단계에서는 외장을 완료한 콘덴서를 목표품질, 또는 요구하는 품종에 만족할 만한 조건으로 에이징을 하여 초기불량을 제거한 다음 신뢰성에 대한 롯(lot)판정을 하여 롯에 해당하는 제품은 폐기처분한다. 마킹단계에서는 콘덴서에 절연슬리브를 피복시키거나 필요한 표시(정격전압, 정전용량, 극성표시)를 함으로써 탄탈콘덴서의 제조공정을 완료하게 된다.
즉, 도 1에서 도시된 바와같이, 종래의 탄탈 고체전해콘덴서(10)는 탄탈분말을 성형하여 형성된 탄탈소자(12)의 일측면에는 리드프레임(14)을 착설시켜 -극리드가 되도록 한다. 상기 탄탈소자(12)로부터 돌출되는 탄탈와이어(16)에는 +극리드가 착설된다. 상기 +극리드와 -극리드를 형성하기 위하여 리드프레임(14) 및 탄탈와이어(16)에 용접 및 조립 접착시키게 되며, 특히 리드프레임(14)에 의한 단자 형성과정은 접합조립에 필요로 하는 공간을 확보되어 있어야 진행 공정중 기계적 충격이나 외부환경요인에 견딜 수 있다. 그런데 탄탈 고체전해콘덴서(10)의 소형 대용량화 및 고특성화로 내부에 존재하는 탄탈소자(12)의 용적을 확대하지 않으면 안되는 현 상황의 기술적 측면에서 제품외관 사이즈를 기준으로 볼 때, 탄탈소자(12)의 체적은 작은 상태이며, 나머지의 공간은 조립에 요구되는 공간으로서 탄탈소자(12)의 체적을 증대시키지 못하는 요소가 있다. 또한, 리드프레임(14)의 단자두께로 인하여 제품전체 크기를 결정하기 때문에 외장크기도 두께만큼 적게 설계 및 제조한다. 그리고 종래의 단자코팅형의 제조상의 단점으로 공정취급이나 이동중의 충격 및 조립치수의 불안정으로 공정과정의 손실이 큰 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄탈 고체전해콘덴서의 일측면에 코팅단자를 형성시킴으로서 탄탈 고체전해 콘덴서의 내측에 적용되는 탄탈소자의 크기를 최대로 하여 용량을 증대시킬 수 있도록 하는 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법에 의해 제조된 탄탈 고체전해콘덴서를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 탄탈콘덴서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 리드프레임에 탄탈소자를 착설시키는 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄탈와이어와 리드프레임의 단자부의 사이에 은접착제를 디스펜싱하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄탈소자에 몰딩수지로 몰딩 및 각인한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 몰딩 및 각인을 한 후 리드프레임을 컷팅을 한 탄탈 고체전해콘덴서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
30 : 탄탈소자 32 : 탄탈와이어
40 : 리드프레임하우징 42 : 리드프레임단자부
50 : 은접착제 60 : 몰딩수지
70 : 접착제 80 : 홈
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄탈분말에 접착제와 함께 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨다음 평량하여 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈와이어를 삽입시켜 일정한 밀도로 성형시키고 진공중에서 고온으로 가열하여 소결을 하고 유전체를 생성하며 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하여 탄탈소자를 얻는 탄탈소자 생성공정; 사다리꼴의 형상을 하도록 두 개의 지지대가 서로 평행하고, 상기 지지대는 연결지지대에 의해 상호 결합되며, 상기 연결지지대의 사이에는 지지대로부터 각각 중간지점으로 돌출되는 단자부로 이루어지는 리드프레임의 단자부에 탄탈소자를 접착제와 함께 착설시키는 착설공정; 상기 탄탈소자의 탄탈와이어와 단자부의 사이에 존재하는 공간에 은접착제를 디스펜싱하여 서로 연결시켜주는 디스펜싱공정; 상기 탄탈소자가 리드프레임에 착설된 상태에서 몰딩수지로 몰딩시켜 외장을 형성시키는 몰딩공정; 상기 몰딩수지의 밑면을 레이져로 각인처리하여 몰딩수지를 제거함으로써 리드프레임의 단자부가 노출되도록 홈을 형성시키는 각인공정; 상기 각인공정에서 형성된 홈에 은도료나 고전도도를 갖는 접착제를 삽입하여 노출된 단자부에 접촉하도록 하여 +단자 및 -단자를 형성하는 단자형성공정; 상기 단자형성공정 다음에 +단자 및 -단자에 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성시키는 단자표면형성공정; 그리고 상기 단자표면형성공정 다음에 몰딩수지의 외부로 돌출되는 리드프레임을 컷팅시킨 후 특성검사 및 포장을 하여 제품화하는 제품화공정으로 이루어지는 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 탄탈소자를 리드프레임의 단자부에 접착제와 함께 착설시키면 탄탄소자의 일측면에는 리드프레임에 착설되지만 탄탈와이어는 단자부와 떨어진 상태가 된다. 상기 탄탈와이어와 단자부의 사이에는 은접착제를 디스펜싱하여 탄탈와이어와 단자부가 접촉된 상태가 되도록 한다. 상기 탄탈소자를 리드프레임에 착설된 상태에서 몰딩수지로 몰딩을 한 후 단자부가 노출되도록 몰딩수지를 각인하여 홈을 형성시킨다. 상기 홈에는 고전도도의 접착제를 삽입하여 +단자 및 -단자를 형성한 후 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성한다. 상기 몰딩수지의 외부로 돌출되어 있는 리드프레임을 컷팅시킨 후 특성검사를 실시함으로서 탄탈 고체전해콘덴서를 제조하게 된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 탄탈 고체전해콘덴서를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 리드프레임에 탄탈소자를 착설시키는 상태를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 탄탈와이어와 리드프레임의 단자부의 사이에 은접착제를 디스펜싱하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 탄탈소자에 몰딩수지로 몰딩 및 각인한 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2내지 도 6을 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 탄탈소자 생성공정(S100)은 탄탈분말에 접착제와 함께 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨다음 평량하여 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈와이어(32)를 삽입시켜 일정한 밀도로 성형시키고 진공중에서 고온으로 가열하여 소결을 하고 유전체를 생성하며 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하여 탄탈소자(30)를 생성하게 된다. 상기탄탈소자 생성공정(S100)에서 생성되는 탄탈소자(30)는 각형 또는 원통형의 형상을 하며, 일측면에는 탄탈와이어(32)가 돌출되어 있다. 상기 탄탈소자(30)는 리드프레임하우징(40)의 리드프레임단자부(42)에 놓이면서 접착제와 함께 착설된다. 상기 리드프레임하우징(40)은 사다리꼴의 형상을 하도록 두 개의 지지대가 서로 평행하도록 구성되고, 상기 지지대는 연결지지대(44)에 의해 상호 결합된다. 상기 연결지지대(44)의 사이에는 지지대로부터 각각 중간지점으로 돌출되는 리드프레임단자부(42)가 구비된다. 상기 리드프레임단자부(42)는 중간이 절단된 상태가 되므로 착설공정(S110)에서 리드프레임단자부(42)의 일측부에 탄탈소자(30)의 몸체가 착설되면 다른 리드프레임단자부(42)에는 탄탈소자(30)로부터 돌출되는 탄탈와이어(32)가 위치하게 된다. 상기 착설공정(S110)에서 탄탈와이어(32)는 탄탈소자(30)의 몸체 중심에 위치하기 때문에 리드프레임단자부(42)와 탄탈와이어(32)는 서로 이격된 상태가 된다. 따라서, 상기 착설공정(S110) 다음에 디스펜싱공정(S120)세서는 탄탈소자(30)의 탄탈와이어(32)와 리드프레임단자부(42)의 사이에 존재하는 공간에 은접착제(50)를 디스펜싱하여 서로 연결시켜주게 된다. 상기 탄탈소자(30)를 리드프레임하우징(40)에 착설시킨 후 몰딩공정(S130)에서는 몰딩수지(60)로 탄탈소자(30) 및 리드프레임단자부(42)를 몰딩시켜 외장을 형성시키게 된다. 상기 몰딩공정(S130)에서 몰딩수지(60)로 탄탈소자(30)를 몰딩시켜 씌운 후 각인공정(S140)에서는 몰딩수지(60)의 밑면을 레이저로 각인처리하여 몰딩수지(60)를 부분적으로 제거함으로써 리드프레임단자부(42)가 외부로 노출되도록 홈(80)을 형성시키게 된다. 상기 각인공정(S140)에서 형성된 홈(80)에는 단자형성공정(S150)에 의해 은도료나 고전도도를 갖는 접착제(70)를 삽입하여 노출된 리드프레임단자부(42)에 접촉하도록 한다. 상기 은도료나 고전도도를 갖는 접착제(70)가 리드프레임단자부(42)에 접촉함으로써 +단자 및 -단자를 형성하게 된다. 상기 단자형성공정(S140) 다음에 단자표면형성공정(S160)에서는 +단자 및 -단자에 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성시키게 된다. 상기 단자표면형성공정(S160) 다음에 제품화공정(S170)에서는 몰딩수지(60)의 외부로 돌출되는 리드프레임단자부(42)를 컷팅시킨 후 특성검사 및 포장을 하여 제품화하게 된다.
이상 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 코팅단자 탄탈고체전해콘덴서는 단자를 형성하기 위하여 조립되는 공간을 최대로 활용함으로써 기존 탄탈소자의 체적에 비하여 70% 이사의 체적을 하보할 수 있으며, 단자의 두께를 감소시키므로써 단자의 인덕턴스와 저항을 감소시키므로써 고 특성의 제품을 만들 수 있을 뿐만 아니라 +극을 기존 용접에 의한 방법에 접착방식으로 변환에 따른 용접시 발생하는 열적, 전기적, 기계적 손상을 최소화함으로써 콘덴서의 누설전류의 특성을 개선할 수 있다.
Claims (2)
- 탄탈분말에 접착제와 함께 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨다음 평량하여 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈와이어를 삽입시켜 일정한 밀도로 성형시키고 진공중에서 고온으로 가열하여 소결을 하고 유전체를 생성하며 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하여 탄탈소자를 얻는 탄탈소자 생성공정; 사다리꼴의 형상을 하도록 두 개의 지지대가 서로 평행하고, 상기 지지대는 연결지지대에 의해 상호 결합되며, 상기 연결지지대의 사이에는 지지대로부터 각각 중간지점으로 돌출되는 단자부로 이루어지는 리드프레임의 단자부에 탄탈소자를 접착제와 함께 착설시키는 착설공정; 상기 탄탈소자의 탄탈와이어와 단자부의 사이에 존재하는 공간에 은접착제를 디스펜싱하여 서로 연결시켜주는 디스펜싱공정; 상기 탄탈소자가 리드프레임에 착설된 상태에서 몰딩수지로 몰딩시켜 외장을 형성시키는 몰딩공정; 상기 몰딩수지의 밑면을 레이져로 각인처리하여 몰딩수지를 제거함으로써 리드프레임의 단자부가 노출되도록 홈을 형성시키는 각인공정; 상기 각인공정에서 형성된 홈에 은도료나 고전도도를 갖는 접착제를 삽입하여 노출된 단자부에 접촉하도록 하여 +단자 및 -단자를 형성하는 단자형성공정; 상기 단자형성공정 다음에 +단자 및 -단자에 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성시키는 단자표면형성공정; 그리고 상기 단자표면형성공정 다음에 몰딩수지의 외부로 돌출되는 리드프레임을 컷팅시킨 후 특성검사 및 포장을 하여 제품화하는 제품화공정으로 이루어지는 탄탈 고체전해콘덴서의 제조방법.
- 탄탈분말에 접착제와 함께 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨다음 평량하여 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈와이어를 삽입시켜 일정한 밀도로 성형시키고 진공중에서 고온으로 가열하여 소결을 하고 유전체를 생성하며 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하여 탄탈소자를 얻는 탄탈소자 생성공정; 사다리꼴의 형상을 하도록 두 개의 지지대가 서로 평행하고, 상기 지지대는 연결지지대에 의해 상호 결합되며, 상기 연결지지대의 사이에는 지지대로부터 각각 중간지점으로 돌출되는 단자부로 이루어지는 리드프레임의 단자부에 탄탈소자를 접착제와 함께 착설시키는 착설공정; 상기 탄탈소자의 탄탈와이어와 단자부의 사이에 존재하는 공간에 은접착제를 디스펜싱하여 서로 연결시켜주는 디스펜싱공정; 상기 탄탈소자가 리드프레임에 착설된 상태에서 몰딩수지로 몰딩시켜 외장을 형성시키는 몰딩공정; 상기 몰딩수지의 밑면을 레이져로 각인처리하여 몰딩수지를 제거함으로써 리드프레임의 단자부가 노출되도록 홈을 형성시키는 각인공정; 상기 각인공정에서 형성된 홈에 은도료나 고전도도를 갖는 접착제를 삽입하여 노출된 단자부에 접촉하도록 하여 +단자 및 -단자를 형성하는 단자형성공정; 상기 단자형성공정 다음에 +단자 및 -단자에 전해납도금을 실시하여 단자표면을 형성시키는 단자표면형성공정; 그리고 상기 단자표면형성공정 다음에 몰딩수지의 외부로 돌출되는 리드프레임을 컷팅시킨 후 특성검사 및 포장을 하여 제품화하는 제품화공정을 통해 제조되는 탄탈 고체전해콘덴서.
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