KR100437124B1 - 전자부품용 2층상 수지필름 접착 알루미늄 외장용기와 그제조방법 및 그 외장용기에 실장된 전자부품 - Google Patents
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Abstract
제1층 및 제2층이 적층된 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을 제1층 수지필름의 융점이상으로 가열된 알루미늄 판의 적어도 어느 한 쪽면과 제1층 수지필름을 마주보게 하여 열 접착하여 2층상의 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄판을 제조한다. 제1층 수지필름은 융점이 250℃ 이하이고 디메틸 테레프탈레이트와 디메틸이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르이고, 상기 제2층 수지필름은 융점이 250℃ 이상이고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르를 사용한다. 수지필름이 접착된 알루미늄판을 소정 형태로 로 절단한 다음, 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 컵 형태의 외장용기로 만든다. 인발가공된 외장용기를 제1층 수지필름의 접착개시온도 이상, 제2층 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위에서 열처리한다. 이와 같은 열처리에 의해 알루미늄 판과 수지필름간 및 수지필름 상호간의 계면결합력이 강화된다. 열처리된 외장용기에 콘덴서소자를 실장하고 비딩 및 컬링 형성 등의 조립가공을 하여 칩 콘덴서를 완성한다.
Description
본 발명은 전자부품의 외장용기에 관한 것으로서, 특히 2층상의 수지필름이 접착된 알루미늄판과 이의 제조방법, 이를 이용하여 만든 외장용기에 실장하여 완성한 콘덴서에 관한 것이다
일반적으로 전해콘덴서와 같은 전자부품의 외장용기의 주재료로 알루미늄판이 널리 이용되고 있다. 실장되는 전자부품과의 절연, 전자부품의 특성 표시 내지 식별를 위한 인쇄 등을 위해, 알루미늄판은 이를 인발가공하여 컵형상의 케이스로 만든 다음 그 외면에 열수축튜브를 씌워서 사용하거나, 또는 수지 도장 또는 수지필름이 접착된 알루미늄 판을 인발가공 사용되어 왔다.
열수축형 수지 튜브는 주로 폴리염화비닐, 폴리에스테르 등을 이용하여 만들어진다. 이 열수축형 수지 튜브를 씌운 알루미늄판으로 만들어진 외장용기 안에 실장하여 만들어진 전해콘덴서는 이를 기판에 부착할 때 납땜 또는 용접온도에 의하여 절연튜브가 열화 또는 용해되거나, 기판에 부착된 뒤 통상의 사용온도 범위내에서도 절연튜브의 수축, 균열이 발생하여 절연성이 유지되지 못하는 문제점을 가지고 있다.
수지 도장된 알루미늄판을 인발가공하여 만들어진 전해콘덴서 외장용기의 경우, 수지의 두꺼운 도장이 어렵고 그 결과 절연성이 불충분할 뿐만 아니라, 도장된 수지의 연신이 어렵고 가공성이 나빠 심한 인발 가공(deep drawing process)을 할 경우 수지가 파단되거나 박리되는 문제점이 있다.
최근에는 나일론, 폴리에스테르 등의 수지필름을 접착한 알루미늄판을 인발가공하여 사용하는 방법이 소개되고 있지만 각각 다음과 같은 문제점을 안고 있다.
첫째, 사용되는 수지필름의 융점이상으로 가열된 알루미늄판에 나일론필름을 열접착피복하여 이루어진 수지필름 접착 알루미늄판을 수지필름이 외면으로 되게 하여 인발가공한 후, 상기 피복수지의 융해개시온도 ~ 가열감량 10% 이하의 온도에서 후열처리하여 이루어지는 전자부품용 외장용기가 있다. 이 같은 외장용기는 인발가공을 하면 수지필름과 알루미늄판 간의 결합력이 현저히 떨어져서 수지필름이 알루미늄판으로부터 박리되는 현상이 나타나는데, 이러한 결합력 약화의 문제를 보상하기 위해 후열처리를 한다. 후열처리의 온도는 나일론 필름의 융해개시온도 이상으로 하여야 나일론 필름이 다시 알루미늄판에 융착되어 결합력이 높아지게 된다. 그런데, 이와 같은 후열처리를 위해 나일론 필름의 융해개시온도 이상으로 가열하면 나일론 필름은 융해되어 한꺼번에 많은 수의 외장용기를 후열처리 할 때 반드시 각각의 외장용기들은 서로 일정거리를 이격시켜 개별적으로 열처리를 해야한다. 이격시키지 않고 후열처리를 하면 외장용기의 외면에 접착된 나일론필름끼리 서로 결착되거나 외장용기의 절단면과 외면필름이 닿아 불량품이 많이 발생하기 때문이다. 그런데, 이격상태에서 후열처리를 하기 위해서는 이를 위한 별도의 설비가 필요하고 열처리비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 나아가, 다양한 크기의 외장용기를 생산 할 경우 크기에 따라 각각 별도의 열처리설비가 필요하므로 생산설비가 과다하게 갖춰져야 하는 등의 단점이 있다.
또한 나일론필름은 열특성이 낮기 때문에 나일론 필름이 접착된 알루미늄판 외장용기에 실장된 전해콘덴서를 기판에 납땜 부착할 경우, 납땜온도를 낮게 해주어야 한다. 납땜온도를 낮게 하면 당연히 생산성이 떨어지고, 또한 최근 시도되고 있는 납이 함유되지 않은 리드프리용접의 경우와 같이 용접온도가 높을 경우 필름의 열화, 변색 등의 문제가 나타나 적용이 힘들다는 점도 약점으로 지적되고 있다.
둘째로, 사용 수지필름의 융점이상으로 가열된 알루미늄판에 융점이 240℃이상인 폴리에스테르 수지필름을 열접착피복하여 이루어진 수지필름 접착 알루미늄판을 만든 다음, 접착된 수지층이 외면으로 되게 하여 인발가공한 후, 상기 수지필름의 융해개시온도~ 가열감량 10%이하의 온도에서 열처리하여 이루어지는 전자부품용 외장용기가 있다.
이는 사용되어지는 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이상으로 열처리할때 외장용기의 외면에 접착되어진 폴리에스테르 필름끼리 결착되는 것을 방지하기 위하여 반드시 각각의 외장용기 사이에 일정거리를 두고 개별로 열처리하여야만 하므로 열처리비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 생산성이 떨어지고 다양한 크기의 외장용기를 생산 할 경우 크기에 따라 각각 별도의 열처리설비가 필요함으로 생산설비가 과다하게 필요한 단점이 있다.
세째로, 융점이 250℃ 이상인 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 제1층과, 융점이 250℃ 이하인 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 제2층으로 구성된 2층구조의 폴리에스테르 수지 필름에 있어서, 상기 수지 필름의 제2층이, 제2층의 융점이상으로 가열된 알루미늄 판과 마주보게하여 열접착하는 단계, 상기 수지필름 접착된 알루미늄판을 제2층 수지필름의 융점이상, 분해온도이하에서 재가열하는 단계로 이루어지는 수지필름 접착 알루미늄판을 수지면을 외면으로하여 케이스를 인발 가공하여 이루어지는 전해콘덴서용 외장용기가 있다.
이는 외장용기의 최 외면을 구성하고 있는 수지필름의 내열온도가 상대적으로 높아 기판에 납땜 부착할 경우 온도를 높게 할수 있으므로 생산성이 높고, 또한 최근 시도되고 있는 납이 함유되지 않은 리드프리용접의 경우와 같이 용접온도가 높을 경우에도 필름의 열화, 변색 등의 문제가 없는 장점이 있으나, 외장용기 제조를 위하여 심한 인발 가공을 할 경우 피복수지층과 알루미늄판과의 계면접착성이 떨어져 커링, 비딩등의 콘덴서 조립과정에서 알루미늄판에 접착된 수지필름의 박리, 밀림 등의 문제점이 발생 할수 있다
본 발명은 전자부품 외장용기를 제조함에 있어서 위에서 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하고 절연성, 내열성이 우수하며 특히 심한 인발가공 후에도 알루미늄판과 그 위에 접착된 수지필름간의 계면밀착성이 우수한 전자부품용 외장용기와 이를 제조하는 방법, 그리고 본 발명의 외장용기를 이용하여 제조되는 전자부품을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자부품용 외장용기의 재료인 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄 판의 단면 구조를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄판을 제조 한 다음 이를 이용하여 외장용기를 제조하는 일련의 공정 흐름을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.
도 3은 도 2의 제조공정에서 얻어진 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄판을 인발가공하여 콘덴서용 외장용기를 만드는 공정을 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3의 인발가공을 거쳐 얻어진 온컵 형상의 외장용기에 콘덴서를 실장하여 만든 칩 콘덴서의 부분 절개 단면도를 보여준다.
도 5는 그 외면에 미세한 칼라점들이 규칙적으로 배치되도록 인쇄한 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판을 위와 같이 인발가공하여 외장용기로 실제로 만든 다음, 그 외장용기의 측벽의 일부분을 시료로 잘라내어 펼쳐 찍은 확대사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2: 알루미늄 판
4: 제1층 폴리에스테르 수지필름
6: 제2층 폴리에스테르 수지필름
10: 수지필름 접착 알루미늄 판
100: 원형의 수지필름 접착 알루미늄 판
110: 띠형의 수지필름 접착 알루미늄 판
200, 210: 인발가공기
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 알루미늄 판의 적어도 어느 한 쪽 면에 융점이 각각 250℃ 이하와 250℃ 이상인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름을 적층하여 구성된 2층상 폴리에스테르 수지필름을 접착하거나, 또는 알루미늄판의 한 면에 상기 2층상 폴리에스테르 수지필름을 그리고 다른 한 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름을 열압착 방식으로 접착하여 만들어진 수지필름 접착 알루미늄 판을 이용하여 전자부품용 외장용기를 제조하는 방법에 있어서, 상기 수지필름 접착 알루미늄 판을 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 컵 형태의 외장용기로 성형하는 단계; 및 다량의 상기 컵 형태의 외장용기를 서로간의 이격여부에 상관없이, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 한꺼번에 열처리하는 단계를 구비하며, 상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 저하된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법이 제공된다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름은 디메틸 테레프탈레이트와 디메틸이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르이고, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주 반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 것이 바람직하다.
위와 같은 방법으로 외장용기를 열처리 할 때, 다수의 컵형 외장용기를 통에 담아서 열처리 챔버에 투입하여 대량으로 열처리를 하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 융점이 각각 250℃ 이하와 250℃ 이상인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름이 2층 구조로 적층된 2층상 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면에 접착하여 만든 수지필름 접착 알루미늄 판을 이용하여 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 컵 형태로 성형된 전자부품용 외장용기로서, 인발 가공에 의해 얻어진 상기 컵 형태의 외장용기는 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 열처리 된 것이며, 여기서 상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 저하된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기가 제공된다.
상기 수지필름 접착 알루미늄 판은 한 쪽면에는 상기 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착되고, 다른 한 쪽 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름이 접착된 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
전자부품용 외장용기를 만들기 위해 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판을 인발가공하면 알루미늄 판과 수지필름 간 및 수지필름 간의 계면 결합력이 약화되는 문제점이 생긴다. 이를 해결하기 위해, 인발가공 후 얻어지는 외장용기를 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도 범위에서 가열하는 공정을 더 거친다. 이와 같은 가열처리를 하면 약화된 계면 결합력이 보상, 강화되어 본 발명의 목적인 내열성, 절연성이 우수하고 특히 심한 인발가공 후에도 알루미늄과 접착수지간의 계면밀착성이 우수한 전해콘덴서용 외장용기를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자부품용 외장용기의 재료인 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판(10)의 단면 구조를 도시한다. 이와 같은 수지필름 접착 알루미늄 판(10)은 후술할 도 2의 제조공정을 통해 얻어진다. 이에 따르면, 수지필름 접착 알루미늄판(10)은 알루미늄 판(2)과, 이 알루미늄 판(2)의 한 면 또는 양 면에 2층구조로 라미네이트된 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름(4, 6)으로 구성된다. 도 1은 알루미늄 판(2)의 한 면에만 2층상 수지필름(4, 6)을 접착한 경우를 보여준다. 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)이 알루미늄 판(2)과 직접 접착되고, 제1층 폴리에스테르 수지필름(4) 위에 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)이 접착된다. 제1 폴리에스테르 수지필름(4)과 알루미늄판(2) 간의 보다 강한 접착을 위해 알루미늄판(2)의 표면위에 특수처리한 층(8)이 더 개재될 수도 있다.
제1층 수지필름(4) 및 제2층 수지필름(6)을 구성하고 있는 공중합 폴리에스테르에 사용되는 공중합 성분으로서는 산성분으로서 예를 들면 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌디카르본산 등의 방향족 디카르본산, 아디핀산, 아제라인산, 세바신산 등의 지방족 디카르본산, 또는 치환족 디카르본산의 어느 것이라도 무방하다. 알콜성분으로서는 디메틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올 등의 지방족 디올, 시클로헥산디메타놀 등의 치환족 디올 등을 들 수 있다. 이들 공중합 성분들은 단독으로 또는 2가지 성분 이상을 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 이들 성분의 공중합비는 필름의 제조 후의 융점이 제1층 수지필름(4)과 제2층 수지필름(6)에 요구되는 수지필름의 융점의 범위내에 들어오도록 조정할 필요가 있다.
제1층 수지필름(4)을 구성하고 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 융점이 250℃ 이하의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 이용하는 것이 바람직하다. 융점이 250℃ 이상일 경우 알루미늄 판(2)과의 접착력이 떨어져 알루미늄 판과 수지필름을 접착시키기 어려울 뿐만 아니라 인발가공시 수지 필름이 박리되는 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.
제2층 수지필름(6)을 구성하고 있는 폴리에스테르 수지필름은 융점이 250℃ 이상의 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주반복 단위로 하는 공중합 폴리에스테르를 이용하는 것이 바람직하다. 융점이 250℃ 이하일 경우 내열성이 부족하여 인발가공과정 또는 콘덴서를 기판에 장착할 때의 가열과정에서 필름이 부분적으로 박리되거나 열화를 나타낼 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
알루미늄 판(2)은 프레스 가공성이 우수한 것으로서, 일반적으로 순도 95% 이상의 알루미늄 판 또는 알루미늄-마그네슘 합금강을 사용하여 만드는 것이 바람직하다.
종래에는, 수지 필름(4, 6)과의 접착력을 향상시키기 위해 수지필름과의 라미네이트 공정에 앞서, 알루미늄 판(2)을 공지의 크롬산 염, 인산 염, 크롬산 인산염 등의 용액에서 화성처리를 하여 수지필름과의 접착면에 크롬 도금층(8)을 형성하는 등의 공정을 수행하기도 하였다. 이 크롬 도금층(8)은 수지필름과의 수산화결합을 이루어 알루미늄 판(2)과 제1층 수지필름(4) 간의 결합력을 강화시켜준다. 결합력 강화를 위한 다른 방안으로서, 알루미늄 판(2)을 부식성 있는 용액으로 표면처리하기도 한다. 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 알루미늄 판(2)의 표면을 처리하면 알루미늄 판(2)의 표면이 거칠어지는데, 원하는 표면거칠기를 가진 알루미늄 판을 제1층 수지필름(4)과의 접착시키면 이들 간의 계면 결합력이 한층 강화될 수 있다.
하지만, 이와 같은 알루미늄 판(2)의 표면을 특수처리 하지 않더라도 후술할 본 발명이 제안하는 인발가공 후의 열처리를 수행하면, 알루미늄 판(2)과 수지필름(4, 6) 간의 계면 결합력이 현저히 향상될 수 있다. 물론 알루미늄 판(2)의 표면처리와 본 발명의 인발가공 후 열처리는 서로 조합되어 보다 더 우수한 계면 결합력을 제공할 수 있음은 당연하다.
다음으로, 위와 같은 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄판을 제조 한 다음, 이를 이용하여 외장용기를 만들기까지의 수행되는 일련의 공정들의 흐름을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.
제조공정에 투입되는 알루미늄 판과 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름은 코일형태로 감겨져 있다. 알루미늄 판 코일(10a)과 2층구조의 폴리에스테르 수지필름 코일(20)을 접착하는 방법으로서는 공지의 열접착 방식을 사용하는 것이 생산성의 면에서 유리하다.
구체적으로, 먼저 알루미늄 판 코일(10a)을 언코일 장비(비도시)에 로딩하여 코일을 풀고 세척, 표면처리, 건조 등의 전처리를 한다. 알루미늄 판 코일(10a)은 그 표면에 묻은 오염물질을 제거하기 위한 세척과 건조 공정을 거친 다음, 알루미늄 판 코일(10a)에 대한 가열처리를 한다. 알루미늄 판 코일(10a)의 가열온도는 알루미늄 판 코일(10a)과 직접 접착하는 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)의 융점 이상인 것이 바람직하다. 세척 공정 후, 알루미늄 판 코일(10a)과 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)과의 계면 결합력을 더 크게 하기 위하여 위에서 언급한 알루미늄 판 코일(10a)에 대한 표면처리 등을 수행할 수도 있다.
알루미늄 판에 대한 가열처리와 병행하여, 권취된 2층구조의 폴리에스테르 수지필름 코일(20)도 이를 언코일 장치(비도시)에 걸어 푼다.
가열된 알루미늄 판 코일(10b)과 2층구조의 폴리에스테르 수지필름 코일(20)은 라미네이트 롤(30)에 함께 투입되고, 라미네이트 롤(30)을 함께 통과하면서 알루미늄 판 코일(10b)의 적어도 어느 한 면에 이 2층구조의 수지필름 코일(20)의 제1층이 접착된다. 알루미늄 판 코일(10b)에는 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)이 직접 접착되고 그 위에 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)이 배치된다. 라미네이트 롤(30)에 대한 투입과정에서 발생하는 온도 하강을 보상하면서 양호한 접착을 이룰 수 있도록 하기 위해, 라미네이트 롤(30)도 적정한 온도를 유지하도록 가열할 수도 있다.
바람직하게는, 라미네이트 롤(30)을 통과해나온 수지필름 접착 알루미늄 판코일(10c)을 일정한 시간 내에 급랭시키거나, 또는 수지필름 접착 알루미늄 판 코일(10c)을 일정시간 내에 2차 가열 또는 균열 가열 등의 재가열 공정을 거친 후 급랭시킨다. 이 2차 가열을 통해 알루미늄 판(10b)과 제1층 폴리에스테르 수지필름(4) 간의 계면 결합력, 그리고 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)과 제2층 폴리에스테르 수지필름(6) 간의 계면 결합력이 보다 강화될 수 있다. 냉각의 방법은 서냉 또는 급냉 어느것이라도 무방하나 급냉이 바람직하다. 냉각수단으로서는 수냉, 공냉 등 어느 방법이라도 무방하다.
알루미늄 판의 온도, 라미네이트 롤의 압력, 라미네이트 롤의 표면온도, 수지필름 접착 후의 2차 가열의 온도와 시간, 균열 가열온도와 시간, 냉각온도와 시간 등은 수지 필름의 종류 및 라인 속도에 따라 적절히 정해질 수 있다.
냉각공정 후에 수지필름이 접착된 알루미늄 판을 건조시킨 다음, 품질검사를 통과한 것을 다시 권취하여 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판 코일(10d) 형태의 제품으로 만든다. 이상과 같은 일련의 공정을 통해 만들어진 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판 코일(10d)은, 이제 콘덴서와 같은 전자부품의 외장용기를 만들기 위해, 인발가공 및 열처리 공정에 투입된다.
한편, 2층상 폴리에스테를 수지필름(4, 6)을 알루미늄 판(2)의 한 쪽면에만 접착하고, 알루미늄 판(2)의 나머지 한 쪽 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름을 접착하는 방식으로 만들 수도 있다. 이를 이용하여 외장용기를 만들 경우에는 변성 폴리올레핀이 외장용기의 내면이 되도록 가공한다. 변성 폴리올레핀 수지필름은 절연성이 우수하고 전해액에 대한 내식성이 뛰어나므로 외장용기와 콘덴서 소자간의우수한 절연을 제공해준다.
도 3은 수지필름 접착 알루미늄판을 인발가공하여 콘덴서 외장용기를 만드는 공정을 개략적으로 도시한다. 구체적으로 설명하면, 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄 판은 먼저 이를 원형의 판재(100)로 절단한 다음, 각 원형 판재(100)를 다이(200)와 펀치(210)로 구성되는 통상의 다단식 인발 가공기에 투입하여 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)이 외면이 되도록 인발가공(drawing process) 한다.
원형 판재(100)를 만드는 대신에 길이가 긴 직사각형 띠 형태의 판재(110)(이를 '직사각형 판재'라 함)를 다단식 인발가공기에 투입하여 일정한 간격마다 외장용기를 인발가공한 다음, 인발가공된 외장용기를 그 직사각형 판재(110)로부터 절단하여 분리하는 방식으로 만들 수도 있다.
본 발명에서는 외장용기의 시료를 어떤 형태로 만들어서 사용할 것인가를 구별할 실익은 없고, 원형이든 직사각형이든 혹은 제3의 형태이든 인발가공 공정을 거치는 점에서는 공통성을 가지므로 큰 범주에서는 동일한 공정으로 볼 수 있다. 그러므로, 이하에서는 편의상 원형 판재(100)로 미리 절단하여 인발가공하는 경우를 예로 하여 설명한다.
가공깊이가 깊은 용기를 제작하는 경우에는, 다단식 인발가공기를 이용하여 가공하는 것이 일반적이다. 다단식 인발가공기는 가공단계를 몇단계로 구분하여 인발가공의 깊이를 점차 깊게 하면서 필요시 지름도 점점 줄여가는 방식으로 판재를 인발 가공할 수 있는 장비이다. 이러한 다단식 인발가공기로 가공하면, 도 3에서,원형의 판재(100)는 처음에는 반컵 형상의 용기(100a)로 가공되고, 계속적인 인발가공에 의해 용기의 형상이 점점 더 깊고 좁은 형태(100b, 100c)로 가공되며, 절단기로 용기의 상부를 절단하면 최종적으로는 도 3의 (E)와 같은 온컵 형상의 외장용기(100d)가 만들어진다.
도 4는 도 3과 같은 인발가공을 거쳐 얻어진 온컵 형상의 외장용기(100d)에 콘덴서 소자(300)를 실장하여 만든 칩 콘덴서의 부분 절개 단면도를 보여준다. 도면에 따르면, 온컵 형상의 외장용기(100d) 안에 콘덴서 소자(300)를 실장하고 외장용기(100d) 상부를 비딩(120)과 컬링(130) 가공을 한 다음, 그 위에 패드(310)를 안치하고, 콘덴서 전극 연결선(54)이 패드(52)를 관통하여 외부에 노출되도록 마감하여 칩 콘덴서를 완성한다.
그런데, 알루미늄 판의 적어도 어느 한 쪽 면에 융점이 서로 다른 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름으로 구성된 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄판, 또는 한쪽면에 상기 2층상 폴리에스테르 수지필을, 다른 한쪽면에는 변성 폴리올레핀 수지필름을 접착하여 만들어진 수지필름 접착 알루미늄 판재를 위와 같은 인발가공을 하면, 다음과 같은 여러가지 문제가 발생한다는 사실에 주목할 필요가 있다. 즉, 인발가공을 통해 얻어지는 컵형 외장용기(100d)는 알루미늄 판(2)과 폴리에스테르 수지필름(4, 6) 간의 계면 접착력이 약화되고, 심할 경우 박리현상이 생기기도 한다.
이러한 현상이 생겨나는 이유는 다음과 같다. 인발가공으로 인해 원판 또는 직사각형 판과 같은 평판이 특정 부위가 움푹들어가는 컵형으로 변형되는데, 이 때인발가공의 특성상 컵의 바닥(120)에 비해 컵의 측벽(122)이 더 심한 인발가공을 받게 되며, 특히 외장용기의 바닥크기에 비해 측벽의 높이가 높을수록 인발가공의 정도는 더욱 심해진다. 알루미늄판(2)과 폴리에스테르 수지필름(4, 6)은 서로 상이한 가공응력 내지 인장특성을 가진다. 그러므로, 심한 인발가공(deep drawing)을 받으면, 앞서 종래기술의 문제점에서도 언급한 바 있듯이, 특히 측벽(122) 부분의 수지필름(4, 6)과 알루미늄 판(2)은 수지필름(4, 6)의 밀림 변형이 일어나 상호간의 계면 결합력이 현저히 떨어지고, 심할 경우 폴리에스테르 수지필름(4, 6)이 알루미늄 판(2)으로부터 박리되는 치명적인 문제를 일으킨다. 나아가 콘덴서 소자(300)를 외장용기(100d) 안에 실장한 다음, 비딩부(120) 및 컬링부(130)의 형성을 위한 강제가공을 하고 나면, 결합력이 약화된 컬링부(130) 등에서 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)이 알루미늄 판(2)으로부터 박리되는 문제도 생긴다.
도 5는 그 외면에 미세한 칼라점들이 규칙적으로 배치되도록 인쇄한 2층상 폴리에스테르 수지필름 접착 알루미늄 판을 위와 같이 인발가공하여 외장용기로 실제로 만든 다음, 그 외장용기의 측벽(122)의 일부분을 시료로 잘라내어 펼쳐 찍은 확대 사진이다. 이 확대사진에서, 검은 점으로 보이는 부분이 인쇄된 점들이며, 세로축은 외장용기의 측벽(122)의 높이이고 가로축은 측벽(122)의 둘레를 나타낸다. 원래 이 인쇄된 점들은 인발가공 전에는 가로 세로로 동일한 간격의 규칙적인 배열을 갖도록 인쇄된 것이었다. 하지만, 인발가공으로 인해 각 지점의 인발가공도의 편차로 말미암아 각 점들은 가로 세로 간격이 서로 달라져서 불규칙한 배치로 변화되었음을 알 수 있다. 즉, 점 A, B, C가 인발가공 전에는 동일한 높이에 위치되었던 것이, 인발가공에 의해 사진처럼 점 B가 점 A와 C 보다 훨씬 높이 위치하게 되었다. 이 확대사진에 따르면, 측벽(122)의 둘레를 따라서 인장된 정도가 심한 부분(400a, 400b, ..)과 인장된 정도가 덜 심한 부분(410a, 410b, ..)이 교대로 반복되며, 간격 h1보다 간격 h2가 더 크다는 사실에서 알 수 있듯이 바닥(120) 근처의 측벽(122)은 인장 정도가 작은 데 비해 측벽(122)의 상부로 갈수록 인장되는 정도가 더 심해짐을 알 수 있다. 이렇듯 측벽(122)은 가공정도가 그 위치에 따라서 편차가 심하고 측벽(122)의 상부로 갈수록 가공정도가 커서 결국 측벽(122)의 알루미늄 판(2)과 1층 폴리에스테르 수지필름(4) 간 및 두 층의 폴리에스테르 수지필름(4, 6) 간의 계면 결합력이 크게 약화되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 계면 결함력 약화는 외장용기의 알루미늄면과 외면의 2층상 폴리에스테르 수지필름간에서도 발생할 뿐만 아니라 , 필요에 따라 외장용기 내면에 접착되어진 변성 폴리올레핀 수지필름과 외장용기의 알루미늄간에서도 발생하게 된다.
약화된 계면 결합력을 보상, 강화하기 위해, 본원 발명은 인발가공된 외장용기(100d) 그 자체에 대하여 열처리를 하는 공정을 도입한다. 이러한 열처리는 콘덴서 소자(300)를 외장용기에 실장하기에 앞서 행해지는 것이 바람직하다. 외장용기(100d)를 열처리 시 가열온도는 제1 및 제2 수지필름의 종류에 따라 다를 수 있다. 실험에 의하면, 인발가공으로 인해 계면결합력이 약화된(후술하는 밀착성 시험에서 '불량' 판정을 받은) 외장용기를 대략 최저 100~110℃ 의 온도에서 대략 30초 이상 열처리를 하면 알루미늄 판(4)과 2층상 폴리에스테르 수지필름(4, 6) 간의 박리된 계면이 다시 접착되기 시작하여 후술할 '양호' 판정을 받을 수 있을 정도가 됨을 확인할 수 있었다. 또한 외장용기의 내면에 접착되어진 변성폴리올레핀수지 필름도 재접착이 일어나 양호한 밀착력이 확보되는 것을 확인할 수 있었다.여기서 상기 열처리시의 최저온도를 접착개시온도로 칭하며, 이는 알루미늄 판(2)과의 계면 결합이 박리된 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)이 다시 그 알루미늄 판(2)과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도로 정의할 수 있다. 위 실험은 외장용기를 낱개로 열처리 하는 방식으로 수행되었는데, 이와 달리 통 안에 한꺼번에 많은 수의 외장용기를 담아서 열처리를 하는 경우에는 적용되어야 할 최저 가열온도와 최저 가열시간이 보다 더 높고 길 필요가 있다. 또한 위 최저온도보다 좀 더 높은 온도로 하여 열처리를 하면, 접착력이 훨씬 더 좋게 나타나, 후술하는 밀착성 시험에서 '매우 양호'의 판정을 받을 수 있을 정도가 됨을 확인할 수 있었다.
열처리 시의 가열온도의 상한은 원하는 접착력, 열처리의 효율과 생산성 등을 고려하여 정해질 필요가 있다. 대량으로 열처리를 하기 위해서는 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도 이하로 열처리 하는 것이 바람직하다. 융해개시온도는 말 그대로 수지필름의 융해가 일어나기 시작하는 온도를 의미한다. 열처리 온도를 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도 이상으로 하면, 제2층 폴리에스테르 수지필름(6) 마저도 융해된다. 따라서 통 안에 다수의 외장용기를 담아서 열처리 챔버에 넣어 한꺼번에 대량으로 열처리하는 경우, 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도 이상으로 가열하면 인접하는 외장용기는 용융된 외면끼리 서로 결착되어 불량품이 생긴다. 더구나 굳이 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도 이상의 고온에서 가열하지 않더라도 원하는 계면 결합력을 충분히 얻을 수 있다.
폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도와 융해개시온도는 폴리에스테르 수지필름의 종류, 분자량 등에 따라 값이 다르며, 실험에 의해 개략적으로 확인될 수 있다. 예컨대 융점이 각각 207℃와 255℃인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름(4), (6)의 융해개시온도는 대략 177℃와 226℃ 인데, 이 경우 제1층 수지필름(4)의 접착개시온도는 대략 100℃ 정도로 확인된다. 다른 예로, 융점이 각각 224℃와 255℃인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름(4), (6)의 융해개시온도는 대략 187℃와 226℃ 인데, 이 경우 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)의 접착개시온도는 대략 110℃ 정도로 확인된다. 실험에 의하면 접착개시온도는 융해개시온도보다 대략 70~80℃ 정도 낮은 값을 갖는 것으로 확인된다. 또한 필요에 따라 외장용기 내면에 접착되어진 변성 폴리올레핀 수지필름은 수지필름의 종류에 따라 다소의 차이는 있으나 융점이 대략 220℃ 이하로 2층상의 폴리에스테르 필름을 구성하고 있는 제2층 폴리에스테르 필름의 융해개시온도 보다 낮으므로 상기 열처리 조건에서 충분한 재접착이 일어난다.
언급한 바와 같이, 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)의 접착개시온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도 이하의 온도범위에서 인발가공된 외장용기를 가열처리 하면, 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)은 다시 알루미늄 판(2)과 견고한 접착을 이루게 된다. 이 때, 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)은 가열온도가 그의 융해개시온도 이하이므로 융해는 일어나지 않는다. 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)에 의한 접착력 강화효과가 수반됨은 물론이다.
결국, 인발가공된 외장용기를 위와 같은 온도범위에서 열처리 하면, 알루미늄 판(2)과 수지필름(4, 6)과의 계면 접착력이 대폭 개선되고, 특히 콘덴서 소자(300)의 실장을 위한 외장용기의 커링이나 비딩 가공 등의 처리 후에 잘 나타나는 알루미늄 판(2)에 대한 수지필름(4, 6)의 박리 등의 불량문제가 현저히 개선된다. 그 밖에도 위와 같은 열처리는 생산성의 측면에서도 현저한 이익을 가져다 준다. 열처리가 최외층인 제2층 수지필름(6)의 융해개시온도 이하에서 이루어지므로 최외층의 융해는 일어나지 않게 되고, 이 점은 인발가공된 외장용기를 열처리할 때 인접하는 외장용기를 서로 접촉된 상태로 열처리하여도 인접하는 외장용기끼리 서로 결착되거나 손상되는 현상이 일어나지 않음을 의미한다. 그러므로 외장용기(10c)를 열처리를 함에 있어서 예컨대 한꺼번에 많은 수의 외장용기를 그들간의 이격여부에 신경쓰지 않고 큰 통에 담아서 열처리 챔버에 넣어 대량으로 열처리 할 수 있어, 열처리 시의 단위생산성이 현저히 높아지는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 보인다.
<실시례 1>
두께가 0.27 mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 알루미늄 판의 표면을 185℃ ~ 250℃ 로 가열한 다음, 융점이 185℃ 이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 255℃ 이고 공중합 폴리에스테르인 제2층으로 이루어지며 전체 두께가 15㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을 가열된 알루미늄판과 함께 상기 제1층이 알루미늄 판과 마주 보게 하여 라미네이트 롤을 통과시켜 서로 접착시켰다. 그런 다음 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 255℃에서 재가열한 후 급냉하여 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지 접착 알루미늄판을 적당한 크기의 원형 판재로 절단한 다음, 각 판재를 수지필름면이 외면이 되게 인발 가공하여 직경 4mm, 높이 5.3mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 120℃로 1분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기의 외면(제2층 수지필름)간의 결착현상은 없었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성 시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험 등을 실시하였다.
<실시례 2>
두께가 0.27 mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 195℃ ~ 250℃ 로 가열한 다음, 한쪽 면에는 융점이 195℃이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 258℃ 이고 공중합 폴리에스테르인 제2층으로 이루어지며 전체 두께가 15㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지 필름의 상기 제1층이 알루미늄판과 마주보게 하고, 다른 쪽 면에는 융점이 190℃인 변성 폴리올레핀 수지필름을 가열된 알루미늄판과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 접착시켰다. 그런 다음 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 258℃에서 재가열한 후 급냉하여 양면 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 직경 5mm, 높이 5.3mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 150℃로 1분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기의 외면(제2층 수지필름)간의 결착현상은 없었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<실시례 3>
두께가 0.3mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 알루미늄 판의 표면을 225℃ ~ 250℃로 가열한 다음, 융점이 225℃ 이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 260℃ 이고 공중합 폴리에스테르인 제2층으로 이루어지며 전체 두께가 20㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을, 가열된 알루미늄 판과 함께 상기 제1층이 알루미늄 판과 마주 보게 하여 라미네이트 롤을 통과시켜 접착시켰다. 그런 다음 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 260℃에서 재가열한 후 급냉하여 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 직경 8mm, 높이 10mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 225℃로 30초간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기의 외면(제2층 수지필름)간의 미미한 결착현상이 보이나 외관상의 변화나 결함은 발견되지 않았다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<실시례 4>
두께가 0.27mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 185℃ ~250℃로 가열한 다음, 융점이 185℃ 이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 260℃ 이상인 공중합 폴리에스테르인 제1층으로 이루어지며 전체 두께가 20㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을 가열된 알루미늄판과 함께 상기 제1층이 알루미늄 판과 마주 보게 하여 라미네이트 롤을 통과시켜 접착시켰다. 그런 다음 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 260℃에서 재가열한 후 급냉하여 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 직경 6mm, 높이 5.9mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 5만개를 직경350mm, 높이 550mm이며 천공이 된 스테인레스 재질로 된 용기에 담아 전기로에 넣고 150℃로 40분간 가열하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기의 외면(제2층 수지필름)간의 결착현상은 없었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성 시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<실시례 5>
두께가 0.3mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 230℃ ~ 250℃ 로 가열한 다음, 융점이 230℃ 이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 260℃ 이고 공중합 폴리에스테르인 제1층으로 이루어지며 전체 두께가 15㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄판과 함께 상기 제1층이 알루미늄 판과 마주 보게하여 라미네이트 롤을 통과시켜 접착시켰다. 그런 다음 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 260℃에서 재가열한 후 급냉하여 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 직경 8mm, 높이 10mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 5만개를 직경350mm, 높이 550mm이며 천공된 스테인레스 재질의 용기에 담아 전기로에 넣고 225℃로 30분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기의 외면(제2층 수지필름)간에 미미한 결착현상이 보이나 외관상의 변화나 결함은 발견되지 않았다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 내식성 시험, 내용제성, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 1>
두께가 0.27 mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 200℃ ~ 250℃ 로 가열한 다음, 융점이 185℃ 이고 디메틸테레프탈레이트와 디메틸 이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 제1층과, 융점이 260℃ 이고 공중합 폴리에스테르인 제2층으로 이루어지며 전체 두께가 15㎛인 2층구조의 폴리에스테르 수지필름을 가열된 알루미늄 판과 함께 상기 제1층을 알루미늄 판과 마주 보게 하여 라미네이트 롤을 통과시켜 접착시켰다. 그런 다음, 2층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 225℃ ~ 260℃에서 재가열한 후 급냉하여 수지필름 접착 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 직경 4mm, 높이 5.3mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 가공성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 2>
두께가 0.27 mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 250℃ ~ 270℃ 로 가열한 다음, 두께가 20㎛이고 융점이 245℃인 공중합 폴리에스테르 수지 필름을 가열된 알루미늄 판과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 접착하여, 한 층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 직경 4mm, 높이 5.3mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 120℃로 1분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 용기 외면의 수지필름 상호간의 결착현상은 없었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 3>
두께가 0.3 mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 250℃ ~ 270℃ 로 가열한 다음, 두께가 20㎛이고 융점이 245℃인 공중합 폴리에스테르 수지 필름을 알루미늄 판과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 접착하여, 한 층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 직경 8mm, 높이 10mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 150℃로 1분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 용기 외면의 수지필름 상호간의 결착현상은 없었다. 상기 열처리된 전자 부품용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 4>
두께가 0.27mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 260 ~ 280℃ 로 가열한 다음 두께가 20㎛이고 융점이 250℃인 공중합 폴리에스테르 수지 필름을 알루미늄 판과 접착하여 수지필름 접착 알루미늄 판을 얻었다. 상기 수지 접착 알루미늄판을 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 직경 5mm, 높이 5.3mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 100개를 천공된 알루미늄 용기에 담아 전기로에 넣고 240℃로 1분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기 외면의 수지필름 상호간에 심각한 결착현상이 보이고 결착된 용기를 분리할 경우 수지필름 표면의 외관 손상이 발견 되었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 가공성시험, 내용제성시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 5>
두께가 0.3mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 250℃ ~ 280℃ 로 가열한 다음, 두께가 20㎛이고 융점이 255℃인 공중합 폴리에스테르 수지 필름을 가열된 알루미늄판과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 접착하여, 한 층의 수지필름이 접착된 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 직경 8mm, 높이 10mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 5만개를 직경350mm, 높이 550mm이며천공이 된 스테인레스 재질로 된 용기에 담아 전기로에 넣고 240℃로 30분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기 외면의 수지필름 상호간에 심각한 결착현상이 보이고 결착된 용기를 분리할 경우 수지필름 표면의 외관 손상이 발견 되었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
<비교례 6>
두께가 0.27mm인 알루미늄 판을 유도 가열기를 이용하여 판 표면을 220℃ ~ 260℃ 로 가열한 다음, 두께가 20㎛이고 융점이 245℃인 나일론 수지 필름을 가열된 알루미늄 판과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 접착하여, 한 층의 나일론 수지필름이 접착된 알루미늄판을 얻었다. 상기 수지필름 접착 알루미늄판을 접착된 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 직경 6mm, 높이 5.9mm의 전해콘덴서용 외장용기를 제조했다. 상기 전해콘덴서용 외장용기 5만개를 직경350mm, 높이 550mm이며 천공이 된 스테인레스 재질로 된 용기에 담아 전기로에 넣고 230℃로 30분간 열처리 하였다. 열처리 후, 인접한 외장용기 외면의 수지필름 상호간에 심각한 결착현상이 보이고 결착된 용기를 분리할 경우 수지표면의 외관 손상이 발견 되었다. 상기 열처리된 전해콘덴서용 외장용기에 대하여 외관검사, 밀착성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.
상기 실시례 및 비교례에 의해 제조된 전자부품용 외장용기를 아래와 같은 방법으로 시험을 행한 뒤 그 결과를 표 1에 나타내었다.
<외관검사>
각각의 외장용기의 절단면의 상태, 수지필름의 손상 여부 등을 평가하였다.
<밀착성 시험>
각각의 외장용기 벽면에 1mm 간격으로 50개의 노치를 만든 후 3M테이프를 사용하여 박리 시험을 행하였다.
<가공성 시험>
각각의 외장용기로 알루미늄 전해 콘덴서를 제조후 커링부 및 비딩부의 가공상태를 관찰, 평가하였다.
<내용제성 시험1>
각각의 외장용기를 메틸알콜에 침적하여 피막의 외관변화와 용출정도를 평가하고 침적 전, 후의 전기절연성을 비교하였다.
<내용제성 시험2>
각각의 외장용기를 이소프로필알콜에 침적하여 피막의 외관 변화와 용출 정도를 평가하고 침적 전, 후의 전기절연성을 비교하였다.
<절연성 시험>
각각의 외장용기를 5g/l의 황산구리(CuSO45H2O)와 5g/l의 염산으로 만들어진 용액에 실온에서 3분간 침적하여 용기 외면의 구리 석출 정도를 평가했다. 구리가 석출되는 경우 수지필름의 파단이나 박리 또는 손상이 있는 것으로 판단하였다.
<내열성 시험1>
각각의 외장용기를 250℃로 가열한 핫 플레이트( Hot Plate ) 위에 가공된용기의 윗부분이 핫 플레이트 표면과 접하도록 설치하고 100g의 하중을 30 초간 가한 다음, 용기 윗 부분의 수지 박리 혹은 변화 여부를 평가하였다.
<내열성 시험2>
각각의 외장용기를 300℃로 가열된 전기로에 넣고 30초간 가열 후 용기외면의 수지 필름의 수축, 박리 여부와 변색 여부를 평가하였다.
<표1. 시험결과>
| 항목 | 외관 | 밀착성 | 가공성 | 내용제성1 | 내용제성2 | 절연성 | 내열성1 | 내열성2 |
| 실시례1 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 실시례2 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 실시례3 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 실시례4 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 실시례5 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 비교례1 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |||
| 비교례2 | ◎ | x | x | ◎ | ◎ | △ | △ | |
| 비교례3 | ◎ | △ | x | ◎ | ◎ | △ | △ | |
| 비교례4 | x | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | △ | ||
| 비교례5 | x | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | △ | ||
| 비교례6 | x | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | △ | △ | x |
< ◎ : 매우양호,: 양호, △ : 보통, X : 불량 >
이상의 시험결과에서, 본 발명의 각 실시예는 위 표에 정리된 바와 같이 모든 평가항목에서 전반적으로 매우 양호한 특성을 보임을 확인할 수 있다.
본 발명에 의하여 제조된 콘덴서용 외장용기(100d)는 알루미늄 판이 2층상의 폴리에스테르 수지필름으로 피복되어 있으므로 절연성이 뛰어나다. 또한, 외장용기의 최외층을 구성하고 있는 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 내열성이 뛰어나므로, 외장용기에 실장된 콘덴서를 기판에 부착하는 경우, 납땜은 물론 납이 없는 리드프리 용접 등의 고온 작업에서도 폴리에스테르 수지필름(4, 6)이 변색, 열화되지 않을 뿐만 아니라 통상의 사용온도에서도 우수한 품질 특성을 가진다. 나아가, 인발가공으로 인해 약화된 알루미늄판(2)과 수지필름(4, 6)간의 밀착력이 열처리에 의해 다시 대폭 향상되어 콘덴서 조립 공정 후에도 수지필름의 밀림이나 박리 등의 결함이 없는 우수한 조립특성을 나타낸다. 또한 외장용기에 대한 열처리가 제1층 폴리에스테르 수지필름(4)의 접착개시온도보다는 높지만 제2층 폴리에스테르 수지필름(6)의 융해개시온도보다는 낮은 온도에서 이루어지므로, 열처리 동안에 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해가 일어나지 않고 따라서 외장용기 외면간의 결착현상은 일어나지 않으므로, 외장용기를 한꺼번에 대량으로 열처리 할 수 있어 열처리의 생산성도 높아지는 이점이 있다.
Claims (10)
- 알루미늄 판의 적어도 어느 한 쪽 면에 융점이 각각 250℃ 이하와 250℃ 이상인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름을 적층하여 구성된 2층상 폴리에스테르 수지필름을 접착하거나, 또는 알루미늄판의 한 면에 상기 2층상 폴리에스테르 수지필름을 그리고 다른 한 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름을 열압착 방식으로 접착하여 만들어진 수지필름 접착 알루미늄 판을 이용하여 전자부품용 외장용기를 제조하는 방법에 있어서,상기 수지필름 접착 알루미늄 판을 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 컵 형태의 외장용기로 성형하는 단계; 및다량의 상기 컵 형태의 외장용기를 서로간의 이격여부에 상관없이, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 한꺼번에 열처리하는 단계를 구비하며,상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 저하된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름은 디메틸 테레프탈레이트와 디메틸이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르이고, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주 반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외장용기를 열처리 할 때, 다수의 컵형 외장용기를 통에 담아서 열처리 챔버에 투입하여 대량으로 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 융점이 250℃ 이하이고 디메틸 테레프탈레이트와 디메틸이소프탈레이트를 주반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 제1층 폴리에스테르 수지필름과, 융점이 250℃ 이상이고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주 반복단위로 하는 공중합 폴리에스테르로 이루어지는 제2층 폴리에스테르 수지필름으로 구성되는 2층상 폴리에스테르 수지필름을 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 융점이상으로 가열된 알루미늄 판의 적어도 어느 한 쪽 면에 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 상기 알루미늄 판과 접하도록 라미네이트 롤을 이용하여 접착하는 단계;수지필름이 접착된 알루미늄 판을 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 융점이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융점이하의 온도범위 내에서 재가열한 다음 냉각하는 단계;냉각된 상기 수지필름이 접착된 알루미늄판을 소정 형태의 판재로 절단하는 단계;상기 판재를 상기 제2 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 컵 형태의 외장용기를 만드는 단계; 및다량의 상기 컵 형태의 외장용기를 서로간의 이격여부에 상관없이, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 한꺼번에 열처리하는 단계를 구비하며,상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 박리된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 2층상 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄 판의 한 쪽면에 접착하는 경우, 상기 알루미늄 판의 다른 한 쪽 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름을 라미네이트 롤을 이용하여 접착하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 외장용기를 열처리 할 때, 다수의 컵형 외장용기를 통에 담아서 열처리 챔버에 투입하여 대량으로 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기의 제조방법.
- 융점이 각각 250℃ 이하와 250℃ 이상인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름이 2층 구조로 적층된 2층상 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면에 접착하여 만든 수지필름 접착 알루미늄 판을 이용하여 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 컵 형태로 성형된 전자부품용 외장용기로서,인발 가공에 의해 얻어진 상기 컵 형태의 외장용기는 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 열처리 된 것이며, 여기서 상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 저하된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기.
- 제 7항에 있어서, 상기 수지필름 접착 알루미늄 판은 한 쪽면에는 상기 2층상 폴리에스테르 수지필름이 접착되고, 다른 한 쪽 면에는 변성 폴리올레핀 수지필름이 접착된 것을 특징으로 하는 전자부품용 외장용기.
- 전자부품; 및상기 전자부품을 내부에 실장하면서 포위하는 컵 형상의 용기로서, 상기 용기의 입구부는 컬링처리되어 상기 전자부품의 상면의 가장자리부분을 덮어서 그 내부에 가두는 구조로 된 외장용기를 구비하며,상기 외장용기는 융점이 각각 250℃ 이하와 250℃ 이상인 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름이 2층 구조로 적층된 2층상 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면에 접착하여 만든 수지필름 접착 알루미늄 판을 이용하여 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 컵 형태로 성형되고, 상기 컵 형태의 외장용기는 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 접착개시온도 이상, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융해개시온도 이하의 온도범위 내에서 열처리된 것이며, 여기서 상기 접착개시온도는 상기 알루미늄 판과의 계면 결합이 박리된 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 다시 상기 알루미늄 판과 강한 계면결합을 회복하기 시작하는 최저온도를 나타내며, 상기 융해개시온도는 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름이 융해되기 시작하는 최저온도를 나타내는 것을 특징으로 하는 수지필름 접착 알루미늄 외장용기에 실장된 전자부품.
- 제 9항에 있어서, 상기 전자부품은 콘덴서 소자인 것을 특징으로 하는 수지필름 접착 알루미늄 외장용기에 실장된 전자부품.
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