KR100441854B1 - 고체 전해질 콘덴서 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 전해질 콘덴서 제조시 졸겔 공정을 수행함으로서 탄탈 소자의 표면에 전도성 고분자층을 형성시켜 기존의 화성 공정을 수행하여 산화 피막을 형성시키는 종래의 공정에 비해 전력 소모를 줄일 수 있도록 한 전해질 콘덴서 제조 방법에 관한 것으로서, 성형 과정, 소결 과정, 화성 과정, 소성 공정, 조립 공정, 외장 공정, 에이징 공정, 마킹 공정으로 구성되는 전해 콘덴서의 제조 방법에 있어서, 성형 공정과 소결 공정을 수행한 콘덴서 소자를 졸겔 용액에 함침시켜 표면에 산화 피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고체 전해질 콘덴서 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 고체 전해질 콘덴서 제조시 졸겔 공정을 수행함으로서 탄탈 소자의 표면에 전도성 고분자층을 형성시켜 기존의 화성 공정을 수행하여 산화 피막을 형성시키는 종래의 공정에 비해 전력 소모를 줄일 수 있도록 한 전해질 콘덴서 제조 방법에 관한 것이다.
도 1에는 탄탈 전해 콘덴서의 제조 방법이 플로우 차트로 도시되어 있다. 도면을 참조하여 탄탈 전해 콘덴서의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
탄탈 분말에 결합체 역할을 하는 용제를 혼합한 후, 용제를 건조 제거시킨 후 형태를 형성하고, 리드선을 삽입시키는 성형 과정(ST1), 성형된 소자를 진공 소결로에서 가열하여 바인더 제거와 소결을 하는 소결 과정(ST2), 상기 소결 과정(ST2)이 끝난 소자를 화성액에 넣은 후, 직류 전압을 인가하여 탄탈 금속의 표면에 산화피막(Ta2O5)을 형성하는 화성 과정(ST3), 화성 과정(ST3)에서 생성된 산화 피막(Ta2O5)에 이산화망간(MnO2)층을 형성하는 소성 공정(ST4), 이산화망간(MnO2)층이 형성된 탄탈 소자에 카본 도포, 은 페이스트 도포, 리드 용접을 하는 조립 공정(ST5), 탄탈 전해 콘덴서의 외부 형태를 만드는 외장 공정(ST6), 완성된 콘덴서의 시효 경화를 위한 에이징 공정(ST7), 절연관을 끼우거나 용량값 등을 표시하는 마킹 공정(ST8)으로 구성된다.
상기와 같은 소성 공정을 수행하여 소자의 표면에 전도성 고분자층을 형성하기 위해서는 다음과 같이 작업이 진행되어야 한다.
0.1 내지 2 몰의 농도를 갖는 산화제에 콘덴서 소자를 30분간 함침후 건조시키고, 0.1 내지 3 몰의 피롤 모노머(pyrrole monomer) 용액에 30분간 함침시키는 산화 중합 방법을 수행한다. 산화 중합 방법의 1회 수행만으로는 전도성 고분자층의 형성 상태가 미흡하므로 산화 중합 방법을 수회 반복하거나 전해 중합을 실시하여 전도성 고분자층을 형성한다.
상기와 같이 산화 중합 방법을 수회 수행하거나 산화 중합 방법 수행 후 전해 중합 방법을 수행하는 것은 콘덴서 제조시 공정을 증가시키는 문제점이 있다.
상기와 같이 화성 공정을 수행하여 산화 피막이 형성된 후에 산화 피막층 상부에 전도성 고분자층을 형성하려고 할 경우에는 많은 전력이 소모되어 생산 원가가 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소결 공정을 수행한 탄탈 캐패시터 소자를 졸겔 용액에 함침시켜 콘덴서 소자의 표면에 산화 피막을 형성시킨 후 소성 공정의 수행에 의해 전도성 고분자층을 형성시키도록 하여 콘덴서 제조 공정에서 소모되는 전력량을 줄이도록 한 고체 전해질 콘덴서 제조 방법을 제공한다.
도 1은 종래의 기술에 의한 탄탈 전해 콘덴서의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 탄탈 전해 콘덴서의 제조 방법을 설명하는 도면.
본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
전해 콘덴서 제조를 위해 성형 공정(ST10), 소결 공정(ST20)을 수행하는 방법은 종래의 기술과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
성형 공정과 소결 공정을 차례로 수행한 콘덴서 소자는 졸겔 공정(ST30)을 이용하여 산화 피막이 형성되도록 한다.
졸겔 공정을 이용한 산화 피막의 형성시에는 다음과 같은 실시예가 있다.
[실시예 1]
졸겔 공정에 의해 콘덴서 소자 표면에 Na2O5의 산화 피막을 형성시키기 위한 실시예에 의하면, 산화 피막을 형성시키기 위해 니오븀에톡시드, 희석제(에탄올), 촉매(초산), 안정화제(디에탄올아민), 가수분해제(물)를 1:100 ~ 500:0.01 ~ 1:0.3 ~ 3:0.5 ~ 5 의 비율로 혼합된 졸겔 용액을 제조하고, 졸겔 용액에 콘덴서 소자를 함침시켜 졸겔 공정을 수행한다.
[실시예 2]
졸겔 공정에 의해 콘덴서 소자 표면에 TiO2의 산화 피막을 형성시키기 위한 실시예에 의하면, 산화 피막을 형성시키기 위해 티타늄 이소프로폭시드:희석제(이소프로필알콜):촉매(염산):가수 분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.01 ~ 1의 비율로 혼합된 졸겔 용액을 제조하고, 졸겔 용액에 콘덴서 소자를 함침시켜 졸겔 공정을 수행한다.
[실시예 3]
졸겔 공정에 의해 콘덴서 소자 표면에 ZrO2의 산화 피막을 형성시키기 위한 실시예에 의하면, 산화 피막을 형성시키기 위해 지르코늄 프로팍시드: 희석제(에탄올):촉매(질산):안정화제(디에탄올 아민 또는 아세틸 아세톤):가수분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.5~5의 비율로 혼합된 졸겔 용액을 제조하고, 졸겔 용액에 콘덴서 소자를 함침시켜 졸겔 공정을 수행한다.
[실시예 4]
졸겔 공정에 의해 콘덴서 소자 표면에 Ta2O5의 산화 피막을 형성시키기 위한 실시예에 의하면, 산화 피막을 형성시키기 위해 티타늄 부톡시드: 희석제(에탄올): 촉매(초산): 안정화제(디에탄올아민 또는 아세틸아세톤): 가수분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.3~3: 0.5~5 의 비율로 혼합된 졸겔 용액을 제조하고, 졸겔 용액에 콘덴서 소자를 함침시켜 졸겔 공정을 수행한다.
함침이 완료된 후 콘덴서 소자는 건조와 열처리 공정을 수행하여 산화 피막의 형성이 완료되도록 한다.
콘덴서 소자 표면에 형성되는 산화 피막 형성 물질의 유전율은 [표 1]에 도시되어 있는 바와 같다.
[표 1]
| TiO2 | Ta2O5 | ZrO2 | Na2O5 | |
| 유전율 | 31~114 | 25 | 20~22 | 41 |
전도성 고분자층이 형성된 콘덴서 소자는 종래의 콘덴서 제조 공정과 같이 조립 공정, 외장 공정, 에이징 공정, 마킹 공정을 차례대로 수행하여 콘덴서 완성품을 얻도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면 졸겔 공정을 사용하여 전해 콘덴서의 콘덴서 소자의 표면에 전도성 고분자층을 형성함으로서 동일 용량의 콘덴서에 비하여 작은 크기의 콘덴서를 제작할 수 있다. 또한, 얻고자 하는 유전율에 따라 집전체 물질을 다양하게 선택할 수 있어 제조 원가가 절약되는 효과를 갖는다.
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- 성형 과정, 소결 과정, 화성 과정, 소성 공정, 조립 공정, 외장 공정, 에이징 공정, 마킹 공정으로 구성되는 전해 콘덴서의 제조 방법에 있어서,성형 공정과 소결 공정을 수행한 콘덴서 소자를 티타늄이소프로폭시드:희석제(이소프로필알콜):촉매(염산):가수 분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.01 ~ 1의 비율로 혼합되어 형성된 졸겔 용액에 함침시켜 표면에 산화 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 콘덴서 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 졸겔 용액은 지르코늄 프로팍시드: 희석제(에탄올):촉매(질산):안정화제(디에탄올 아민 또는 아세틸 아세톤):가수분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.5~5 의 비율로 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 콘덴서 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 졸겔 용액은 티타늄 부톡시드: 희석제(에탄올): 촉매(초산): 안정화제(디에탄올아민 또는 아세틸아세톤): 가수분해제(물)를 1:10 ~ 500:0.01 ~ 1:0.3~3: 0.5~5 의 비율로 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 콘덴서 제조 방법.
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