KR100459003B1 - 전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄 판 및 이의제조방법 - Google Patents

Abstract

전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄 판 및 이의 제조방법이 개시된다. 먼저, 알루미늄 판을 산 또는 알카리 용액 중 어느 하나에서 침적 또는 전해처리를 하여 알루미늄 판 표면의 산화피막을 제거하고 표면조도가 Ra로서 0.3 ㎛ ~ 0.9㎛ 범위가 되도록 표면처리 한다. 표면처리된 알루미늄 판을 제1층 폴리에스테르 수지필름의 유리전이온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융점이하의 온도범위에서 가열한 다음, 2층상 폴리에스테르 수지필름을 가열된 알루미늄 판과 함께 라미네이트 롤에 투입하여 압착한다. 수지필름이 접착된 알루미늄 판을 다시 기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 융점이상 제2층 폴리에스테르 수지필름의 용융층이 전체 두께의 70% 이하로 되는 온도 범위에서 재가열 한 다음 냉각시킨다. 알루미늄 판과 직접 접착되는 제1층은 산성분의 5 ~ 30% 가 이소프탈산으로 이루어지는 산변형 폴리에스테르 수지필름이며, 제1층 위에 적층되는 제2층은 융점이 250℃ 이상의 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 사용한다. 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 알루미늄 판의 표면처리를 함으로써 친환경적인 공정이고, 이러한 표면처리에 의해 알루미늄 판은 수지필름과의 우수한 계면 결합을 얻을 수 있다.

Description

전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄 판 및 이의 제조방법 {A resin film layered aluminium plate for casing an electronic device and a manufacturing method of the same}

본 발명은 전자부품 외장용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘덴서와 같은 전자부품의 외장용기로 사용되는 소재인 수지필름 적층 알루미늄 판과 이의 제조방법에 관한 것이다.

전해콘덴서를 비롯한 대부분의 전자부품들은 외부와의 절연과 제품 식별 표시를 위한 인쇄 등을 위해 외장용기에 실장된다. 특히 전해콘덴서 등의 외장용기를 만드는 데는 알루미늄 판에 수지필름을 적층 내지 피복한 제품이 널리 이용되고 있다.

전자부품 외장용기용 알루미늄판을 제조하는 종래의 대표적인 방법은 알루미늄판에 어떤 재질의 피복층을 형성하는가에 따라서 크게 다음과 같은 세가지로 구분할 수 있다. 첫째는, 알루미늄판으로 만든 외장용기의 외면에 나일론 수지 튜브를 씌우는 방법이고, 둘째는 알루미늄판에 에폭시수지를 코팅하는 방법이며, 세째는 최근에 각광을 받고 있는 폴리에스테르(PET)필름을 알루미늄판에 적층하는 방법이다.

위 첫번째 방법의 경우, 나일론 수지 튜브를 외장용기 외면에 씌운 다음 이를 열수축시켜야 하는데 전자부품의 소형화에 따라 튜브를 씌우는 작업이 점점 더 어려워질 뿐만 아니라, 나일론 수지의 융점이 낮아서 전자부품을 기판에 실장할 때 납땜의 온도에 의해 나일론 튜브가 수축, 열화 또는 용해되는 문제가 있으며, 소각시 악취와 더불어 질소화합물이 배출되는 등의 환경오염의 문제도 가지고 있었다.

위 두번째 방법의 경우, 내열성에 있어서는 나일론 수지 튜브를 이용하는 것에 비해 좋으나, 가공성, 인쇄성, 작업성, 절연성 등에 있어서는 그리 좋은 특성을 보여주지 못하였다.

한편, 인쇄회로기판에 부착되는 전자부품 특히 전해콘덴서의 소형화 추세가 더욱 가속화되어, 콘덴서를 기판과 연결하기 위한 리드선이 짧아지거나 또는 콘덴서 본체 하부를 직접 기판과 접촉하는 방법 등이 사용되고 있다. 더 나아가, 불필요한 공간을 없앤 고밀도의 구조를 위해 콘덴서 본체 측면부를 직접 배선판 표면에 접촉시키는 형태의 알루미늄 전해콘덴서가 검토되고 있다.

위와 같은 사정을 반영하여 최근에는 알루미늄판에 적층하는 수지로서 폴리에스테르(PET) 수지를 이용하는 방식이 주목을 받고 있다.

수지필름 적층 알루미늄 판을 이용하여 예컨대 전해콘덴서와 같은 전자부품의 외장용기를 만들기 위해 먼저, 알루미늄 판을 원판 내지 긴 사각형의 판재로 절단한 다음 인발가공에 의해 이를 컵의 형태로 만든다. 그리고, 그 컵형 용기 안에 전해콘덴서와 같은 전자부품을 실장하고 끝마무리를 함으로써 외장용기에의 실장은 달성된다. 동작중의 전자부품의 온도상승, 인발가공, 동작의 안정을 위한 절연 등의 문제를 고려할 때, 외장용기용으로 사용되는 알루미늄판은 그 용도상 내열성, 가공성, 인쇄성, 작업성, 절연성, 내식성, 내약품성, 내구성 등에 있어서 양호한 특성을 가질 것이 요구된다.

그런데 수지필름 적층 알루미늄 판은 이를 인발, 절단 등의 가공하는 과정에서 기계적인 변형을 수반한다. 그 결과, 알루미늄 판과 그 위에 적층된 수지필름 간의 계면 결합력의 약화를 초래하고 심할 경우에는 수지필름이 알루미늄 판으로부터 박리되는 문제가 발생한다. 계면 결합력의 약화 내지 박리는 외장용기의 내구성과 절연성 등 전자부품의 외장용기로서 요구되는 여러가지 주요한 특성의 불량을 야기한다. 그러므로 인발가공에 따른 형상의 변형에도 불구하고 알루미늄 판과 수지필름층 간의 계면 결합력이 강하게 유지될 수 있는 조치가 요구된다.

이를 위한 한 가지 방안으로서, 종래에는 알루미늄 판의 표면을 크로메이트 내지 인산크로메이트를 이용한 특수한 화성처리를 하였다. 이와 같은 화성처리를 하면 알루미늄 판의 표면에 크롬 내지 인산의 잔류에 의해 크롬 내지 인산 피막이 형성된다. 이 크롬 내지 인산 피막은 OH-기를 많이 함유하고 있어 수지필름과 접착시 수소결합을 이루어 알루미늄 판과 수지필름간의 계면 결합력을 강화시켜준다.

그러나, 이러한 화성처리는 알루미늄 판과 수지필름 간의 결합력 강화에는 도움을 주는 반면 환경오염이라는 반대급부를 유발한다. 크롬이나 인산은 모두 환경오염을 유발하는 환경유해물질로서 수지필름 피복 알루미늄판을 제조할 때나 전해콘덴서를 폐기 내지 소각할 때, 알루미늄판에 잔류하고 있던 이들 물질이 외부로 노출되어 환경 오염을 유발한다. 또한 이와 같은 수지필름 적층 알루미늄판을 전해콘덴서의 외장용기로 사용할 경우, 이들 물질은 전해콘덴서의 전해액과 반응하여 오동작 등의 문제를 야기하기도 한다. 그러므로 수지적층 알루미늄판의 구성이나 제조방법은, 수지필름과 알루미늄판 간의 접착력이 종래에 비해 적어도 나쁘지 않으면서도 환경오염을 일으키는 물질을 사용하지 않는 보다 친환경적인 방식으로 개선될 필요성이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 알루미늄판과 수지필름 간의 강한 계면 결합력을 제공하면서도 환경오염을 유발하지 않으며, 우수한 절연성, 내열성, 인쇄성 및 내식성을 갖는 수지필름 적층 알루미늄 판과 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 전자부품 외장용기의 제조에 사용되는 본 발명에 따른 수지필름 적층 알루미늄 판의 단면 구조를 도시하며,

도 2는 본 발명에 따른 수지필름 적층 알루미늄 판의 제조방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 알루미늄 판 12 : 거친 표면층

20: 2층상 폴리에스테르 수지필름 22: 제1층 폴리에스테르 수지필름

24: 제2층 폴리에스테르 수지필름 30 : 라미네이트 롤

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄 판의 제조방법에 있어서, 알루미늄 판을 산 또는 알카리 용액 중 어느 하나에서 침적 또는 전해처리를 하여 상기 알루미늄 판 표면의 산화피막을 제거하고 표면조도가 Ra로서 0.3 ㎛ ~ 0.9㎛ 범위가 되도록 표면처리 하는 제1 단계; 및 라미네이트 롤을 이용하여 폴리에스테르 수지필름을 상기 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면에 압착시키는 제2 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄판의 제조방법이 제공된다.

바람직하게는 상기 폴리에스테르 수지필름으로 2층상 폴리에스테르 수지필름을 이용한다. 상기 알루미늄 판과 직접 접착되는 제1층은 산성분의 5 ~ 30% 가 이소프탈산으로 이루어지는 산변형 폴리에스테르 수지필름을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 제1층 위에 적층되는 제2층은 융점이 250℃ 이상의 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 바람직하다.

위 제조방법에 있어서, 상기 제2 단계는 구체적으로, 표면처리된 상기 알루미늄 판을 제1층 폴리에스테르 수지필름의 유리전이온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융점이하의 온도범위에서 가열하는 단계; 가열된 알루미늄 판을 상기 폴리에스테르 수지필름과 함께 상기 라미네이트 롤에 투입하여 압착하는 단계; 및 상기 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄 판을 다시 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 융점이상 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 용융층이 전체 두께의 70% 이하로 되는 온도 범위에서 재가열 한 다음 냉각시키는 단계를 구비한다.

나아가, 알루미늄 판의 표면처리제로 사용되는 상기 산 용액의 pH는 2 이하이고, 상기 알칼리 용액의 pH는 10 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면, 전자부품 외장용기용 수지적층 알루미늄판에 있어서, 산 또는 알카리 용액 중에서 침적 또는 전해처리를 하여 어느 한 면 또는 양 면의 산화피막이 제거되고 그 면의 표면조도가 Ra로서 0.3 ㎛ ~ 0.9㎛ 가 되도록 표면처리된 알루미늄 판; 및 제1층 및 제2층 폴리에스테르 수지필름이 2층상으로 적층되어 있고, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름은 산성분의 5 ~ 30%가 이소프탈산으로 이루어지는 저융점 산변형 폴리에스테르 수지필름이며, 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름은 융점이 250℃ 이상인 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름이며, 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름이 상기 알루미늄 판의 표면처리된 면에 접착되는 2층상 폴리에스테르 수지필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 2층상 폴리에스테르 수지필름 적층 알루미늄 판이 제공된다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 알루미늄 판과 수지필름간의 계면 결합력을 강화시키기 위해, 환경유해물질을 유발하지 않는 방식인 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 알루미늄 판의 표면을 에칭하여 미세한 요철이 형성되도록 하여 표면조도를 높여주는 표면처리를 한다는 점에 그 주요한 특징이 있다.

도 1은 예컨대 전해 콘덴서와 같은 전자부품의 외장용기를 만드는 재료로 이용되는 수지필름 적층 알루미늄판의 단면 구조를 보여주는데, 이에 따르면 표면처리된 알루미늄 판(10)과 그 위에 접착된 수지필름(20)으로 구성된다.

알루미늄 판(10)은 적어도 어느 한 면 또는 양 면이 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 수지필름(20)과 접착되는 면(12)의 표면조도는 표면거칠기 곡선의 평균값(Ra)가 대략 0.3~0.9㎛ 정도 되도록 표면처리된다. 알루미늄 판(10)은 프레스 가공성이 우수한 것일 필요가 있으며, 이를 고려할 때 순도 95% 이상의 알루미늄판 또는 알루미늄-마그네슘 합금강을 사용하는 것이 바람직하다.

알루미늄 판(10) 위에 직접 접착되는 수지필름은 바람직하게는 2층구조로 적층된 폴리에스테르 수지필름(20)을 이용한다.

표면처리된 알루미늄 판(10)과 직접 접착되는 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)은 저온에서도 알루미늄 판(10)과 양호한 접착을 이룰 수 있도록 하기 위해 저융점 산변형 폴리에스테르 수지필름을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 알루미늄 판(10)과의 열접착성을 부여하기 위해 산성분의 5 ~ 30% 가 이소프탈산인 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이소프탈산이 5% 이하일 경우 알루미늄 판(10)과의 접착력이 떨어져 알루미늄 판과 수지필름을 적층시키기 어려울 뿐만 아니라 인발가공시 수지필름이 박리되는 현상이 발생하므로 바람직하지 않다. 이소프탈산이 30% 이상일 경우 가열처리와 같은 후공정에서 내열성이 저하되는 단점이 있다. 이소프탈산변형 폴리에스테르 수지 중에서도 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체가 열수축이 적고 열융착성및 물리적 특성이 우수하기 때문에 가장 바람직하다. 참고로, 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)의 융점은 첨가되는 이소프탈산의 량에 따라 다른 값을 가진다.

제1층 폴리에스테르 수지필름(22)위에 적층되는 제2층 폴리에스테르 수지필름(24)은 융점이 250℃ 이상의 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 내부식성, 강도, 절연성 및 가공성이 우수하여 콘덴서 외장용기용 적층강판에 적합한 특성을 가지기 때문이다. 하지만 결정성의 2축배향 폴리에스테르 수지필름은 높은 융점과 낮은 접착력을 가지고 있기 때문에 알루미늄 판에 직접 접착시키기 힘든 단점이 있는데, 이러한 문제를 보완하기 위해 본 발명은 낮은 온도에서도 쉽게 알루미늄 판에 접착될 수 있는 저융점 산변형 폴리에스테르 수지필름(22)을 그 하층으로 도입하여 알루미늄 판과 결합시키는 방식을 적용한다. 제2층 폴리에스테르 수지필름(24)의 융점이 250℃ 이하일 경우, 내열성이 부족하여 인발가공 과정 또는 외장용기에 실장된 콘덴서를 기판에 장착할 때의 가열과정에서 수지필름의 부분적인 박리현상을 나타낼 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름은 2축으로 배향되어 강도 및 투명성 등이 우수하고, 디카르본산 성분과 디오르 성분의 중축합에 의해 얻어지는 폴리에스테르이면 어느 것이라도 무방하며, 그 중에서도 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 폴리에틸렌 나프탈레이트 등이 가장 적합하다.

제1층 및 제2층의 수지필름(22, 24)의 두께는 특별한 제한이 없으나 대략 10 ~ 30 ㎛ 이 적당하다. 다만 두께가 10㎛ 이하일 경우 심한 인발가공(deep drawing)을 하면 절연성이 불충분하며, 30㎛이상일 경우에는 경제적이지 못한 점에서 불리할 수 있다.

이와 같이 수지필름과의 접착 전에 알루미늄 판을 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 표면처리를 한 다음, 그 위에 2층상의 폴리에스테르 수지필름을 적층하면 여러가지 특성에 있어서 상승적인 효과가 얻어질 수 있다.

도 1은 알루미늄 판(10)의 한 쪽면에만 2층상 수지필름(20)을 적층한 것을 도시하고 있으나, 2층상 수지필름(20)을 알루미늄 판(10)의 양 쪽면에 적층하는 것도 가능함은 물론이며, 이 경우 알루미늄 판(10)의 양 쪽면을 모두 표면처리하면 된다.

도 2는 도 1에 도시된 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)이 적층된 알루미늄판(100)을 제조하는 공정의 흐름을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다. 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)을 알루미늄 판(10a)과 접착시키는 공정 흐름은 코일 형태로 권취된 알루미늄 판(10a)을 세척, 표면처리 및 건조하는 전처리 공정, 전처리된 알루미늄 판(10b)를 가열하는 공정, 가열된 알루미늄 판(10c)과 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)을 라미네이트 롤(30)에 함께 투입하여 압착하는 공정, 가접착된 수지필름 적층 알루미늄 판(10d)을 다시 한 번 가열하여 보다 수지필름(20)을 알루미늄 판에 보다 강하게 접착시키는 공정, 그런 다음 이를 냉각, 건조, 검사 등의 과정을 거쳐 코일 형태로 권취하여 완제품을 만드는 후처리 공정 등으로 진행된다. 이하에서는 이를 보다 구체적으로 설명한다.

전처리 공정에서, 알루미늄 판(10a)의 표면처리에 앞서, 먼저 권취된 코일형태로 제공되는 알루미늄 판(10a)을 언코일 장비에 로딩하여 이를 풀고 알루미늄 판(10a) 표면에 묻은 먼지나 기름 등의 오염물질을 제거하기 위한 세척을 한다.

세척된 알루미늄 판(10a)은 이를 표면처리하여 이후 그 표면에 접착되는 수지필름(20)과의 계면결합성을 좋게 한다. 이 표면처리 공정은 알루미늄 판(10a)의 표면조도를 원하는 수준으로 얻어 수지필름(20)과의 우수한 계면 결합력을 얻기 위한 준비 공정이다. 알루미늄 판(10a)의 표면처리에는 산 또는 알칼리 용액이 이용된다. 즉, 알루미늄 판(10a)을 산 또는 알카리 용액 중에서 침적 또는 전해처리를 한다. 알루미늄 판(10a)을 산 또는 알칼리 용액 중에서 침적시키거나 전해처리를 하면, 알루미늄 판(10a)은 그 표면에 있는 산화막이 산 또는 알칼리 용액과 반응하여 제거되고 반응이 더 진행되면 그 표면이 에칭되어 미세한 요철 표면(12)으로 바뀌게 된다. 에칭된 표면(12)의 거칠기가 원하는 수준으로 얻어진 알루미늄 판(10a)은 이를 가열하여 라미네이트 롤(30)을 이용한 2층상 수지필름(20)과의 열압착시에 견고한 계면 결합을 할 수 있다.

표면처리 공정에 이용될 수 있는 알카리 용액의 대표적인 예로서 수산화 나트륨, 글루콘산 나트륨, 무수탄산나트륨, 인산나트륨, 탄산나트륨 등의 알카리 염류로 이루어진 용액을 들 수 있으며, 산성 용액의 대표적인 예로서는 염산, 질산, 불산 등의 무기산으로 이루어진 용액을 들 수 있다.

산 또는 알칼리 용액의 pH 범위는 산의 경우 2 이하 또는 알칼리의 경우 10 이상인 것이 바람직하다. pH의 범위가 2 이상 또는 10 이하에서는 알루미늄 표면의 산화막 제거에 시간이 많이 소요되어 경제적이지 못하다.

표면처리 시, 산 또는 알칼리 용액의 온도는 40 ~ 70℃ 정도가 바람직하다. 온도가 40℃ 이하에서는 알루미늄 표면의 산화막 제거에 시간이 많이 소요되어 비경제적이며, 70℃ 이상에서는 산화막의 제거 효율는 좋으나 열 손실이 많다는 단점이 있다.

침적처리를 할 경우, 알루미늄 판(10a)을 산 또는 알칼리 용액이 담겨진 침적조에 침적하는 시간은 대략 10초 ~ 10분 정도로 하는 것이 바람직하다. 침적 시간이 30초 이하에서는 산화막이 충분히 제거가 되지 않으며, 10분 이상에서는 알루미늄 층이 과다하게 녹아나오는 문제가 있다.

알루미늄 판(10a)을 전해처리를 하는 경우에는, 전류밀도는 0.5 ~ 30 A/dm²정도로 하고, 전해시간은 3초~3분 정도로 하는 것이 바람직하다. 전해시 전류밀도가 0.5 ASD(Amphere Square Decimeter) 이하에서는 산화막의 제거효율이 떨어지며, 반대로 30 ASD 이상에서는 산화막 제거효율은 높으나 소지층이 과다하게 용해되고 설비 규모가 커지는 점에서 비경제적이다. 전해시간을 3초 이하로 하는 경우, 전해에 의한 산화막의 제거 효과가 충분하지 못하고, 3분 이상에서는 소지 알루미늄층이 과다하게 용해되고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

적용가능한 전해방법으로는 알루미늄 판에 직접 통전하는 방식의 음극처리 또는 양극처리 방식 및 알루미늄 판에 직접 통전을 하지 않는 간접 대전 방식의 음양극 또는 양음극 처리 등의 여러가지 형태의 전해방법을 사용할 수 있다.

이와 같이 산 또는 알카리 용액을 이용하여 침적처리 혹은 전해처리를 거쳐서 얻어지는 알루미늄 판(10b)의 표면조도는 대략 Ra로서 0.3 ~ 0.9 ㎛ 정도가 바람직하다. 표면조도가 Ra 0.3 ㎛ 이하에서는 수지필름(20)과 가열된 알루미늄 판(10c)과의 계면 밀착력이 충분하지 못하고, Ra 0.9 ㎛ 이상에서는 알루미늄 판의과다 용해로 인해 외관불량 및 처리액의 오염등의 문제로 바람직하지 않다.

이러한 표면처리를 거쳐 원하는 표면조도가 얻어진 알루미늄 판(10b)은 이를 건조시킨 다음 2층상 수지필름(20)과의 양호한 접착을 위해 가열한다. 가열온도는 바람직하게는 160 ~ 250℃ 정도로 한다. 알루미늄 판(10b)의 가열온도가 160℃ 이하일 경우 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)과 알루미늄 판(10b)과의 접착력이 나쁘고, 250℃ 이상일 경우 접착력은 우수하나 제1층 산변형 폴리에스테르 수지필름(22)이 용융되어 알루미늄 판(10c)과 수지필름(20) 사이에 기포가 발생될 가능성이 높고 열손실이 많고 대용량의 가열설비가 필요하므로 적합하지 않다. 여기서, 알루미늄 판의 가열온도를 정성적으로 개략 정의하면, 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)의 유리전이온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름(24)의 융점이하의 온도범위로 표현할 수 있다.

가열된 알루미늄 판(10c)은, 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)과의 접착을 위해 라미네이트 롤(30)에 투입한다.

이와 병행하여, 권취된 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)도 이를 언코일 장치에 걸어서 풀어서 라미네이트 롤(30)에 투입한다.

가열된 알루미늄 판(10c)과 2층상 폴리에스테르 수지필름(20)이 라미네이트 롤(30)에 동시에 투입되면서 수지필름(20)이 알루미늄 판(10c)에 압착되는데, 이 때 알루미늄 판(10c)이 가열된 상태이므로 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)은 접착면 부분이 융해되어 알루미늄 판(10c)의 거친표면(12)에 녹아들어 강한 결합을 하게 된다.

이러한 과정을 통해, 가열된 알루미늄 판(10c)의 한 면 또는 양 면에 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)이 직접 접착되고, 그 위에 제2층 폴리에스테르 수지필름(24)이 적층된다. 라미네이트 롤(30)은 알루미늄 판(10c)과 수지필름(20)에 일정한 압력을 가하여 접합시키는 데, 이 때 가열된 알루미늄 판(10c)에 의해 라미네이트 롤(30) 표면의 온도가 계속 상승하게 되므로 냉각 롤(비도시) 등의 냉각수단을 통해 표면 온도를 일정하게 유지하면 좋다.

라미네이트 롤(30)을 통과해 나온 수지필름 적층 알루미늄 판(10d)은 이를 다시 180℃ ~ 280℃의 온도범위에서 2차로 가열한 다음 냉각시킨다. 여기서, 이러한 2차 가열온도의 수치를 정성적으로 표현하면, 제1층 폴리에스테르 수지필름(22)의 융점이상 제2층 폴리에스테르 수지필름(24)의 용융층이 전체 두께의 70% 이하로 되는 온도 범위라 정의할 수 있다. 2차 가열을 통해 제1층 수지필름 (22)이 용융되어 알루미늄 판(10b)과 제1층 수지필름(22) 간의 계면 결합력이 향상될 뿐만 아니라 제1층 수지필름(22)과 제2층 수지필름(24) 간의 계면 결합력도 보다 강화될 수 있다. 나아가 콘덴서 외장용기의 성형 및 기판에 콘덴서를 부착하기 위한 가열공정에서도 우수한 내열성 및 가공 밀창성을 확보할 수 있다. 수지필름 적층 알루미늄 판(10d)의 2차 가열에서, 가열온도가 180℃ 이하일 경우 수지필름(20)과 알루미늄 판(10c)간의 충분한 결합력이 얻어지지 않으며, 280℃ 이상일 경우 수지 필름(20)의 외층까지 용융되어 후공정에서 내열성 및 가공성이 저하되고 열손실이 많다.

냉각의 방법은 서냉 또는 급냉 어느것이라도 무방하나 급냉이 바람직하다. 냉각수단으로서는 수냉, 공냉 등 어느 방법이라도 무방하다. 그리고 냉각 후 수지필름이 적층된 알루미늄 판은 이를 건조시키고, 품질상태를 체크한 다음, 다시 권취하는 등의 후처리를 하여 최종적인 수지필름 적층 알루미늄 판(10e)을 생산한다.

이하에서는 본 발명을 실시예를 들어가면서 구체적으로 설명하기로 한다.

<실시례1>

두께 0.3 mm 알루미늄 판을 염산 15 cc/ℓ, 불산 10 cc/ℓ의 산 용액에 30초간 침적처리 하였다. 산 용액의 온도는 40℃로 유지하였다. 산 용액에서 이 같은 침적처리 결과 알루미늄 판의 표면조도는 Ra가 0.6㎛로 측정되었다. 표면처리된 알루미늄 판을 180℃로 1차 가열한 다음 2층상 폴리에스테르 수지필름과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 압착시켰다. 2층상 폴리에스테르 수지필름의 제1층은 산성분의 15%가 이소프탈산인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이고, 제2층은 융점 250℃ 이상의 2축배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 이용하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 다시 230℃의 온도에서 2차 가열을 한 다음 30℃ 물에서 급냉시켰다. 수지필름 적층 알루미늄 판의 2층상 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<실시례2>

알루미늄 판을 수산화나트륨 40 g/ℓ, 글루콘산 나트륨 3 g/ℓ이 혼합된 알칼리 용액에서 전해처리를 하였다. 전해조건으로서, 알칼리 용액의 액온은 50℃로 유지하고, 알루미늄 판을 음극으로 하여 5 ASD의 전류밀도를 3초간 가하는 음극처리를 하였다. 이러한 전해처리 결과 알루미늄 판의 표면조도는 Ra가 0.7㎛로 측정되었다. 표면처리된 알루미늄 판을 170℃로 1차 가열한 다음 2층상 폴리에스테르 수지필름과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 압착시켰다. 2층상 폴리에스테르 수지필름의 제1층은 산성분의 20%가 이소프탈산인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이고, 제2층은 융점 250℃ 이상의 2축배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 이용하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 다시 210℃의 온도에서 2차 가열을 한 다음 상온의 물에서 급냉시켰다. 수지필름 적층 알루미늄 판의 2층상 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<실시례3>

두께 0.3 mm 알루미늄 판을 염산 70 cc/ℓ, 질산 20 cc/ℓ, 불산 5 cc/ℓ으로 이루어진 산 용액에 30초간 침적처리 하였다. 산 용액의 온도는 50℃으로 유지하였다. 산 용액에서 이 같은 침적처리 결과 알루미늄 판의 표면조도는 Ra가 0.8 ㎛로 측정되었다. 표면처리된 알루미늄 판을 200℃로 1차 가열한 다음 2층상 폴리에스테르 수지필름과 함께 라미네이트 롤을 통과시켜 압착시켰다. 2층상 폴리에스테르 수지필름의 제1층은 산성분의 25%가 이소프탈산인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이고, 제2층은 융점 250℃ 이상의 2축배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 이용하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 다시 240℃의 온도에서 2차 가열을 한 다음 상온의 물에서 급냉시켰다. 수지필름 적층 알루미늄 판의 2층상 수지필름이 외면이 되도록 인발가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<비교례1>

두께 0.3 mm 이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 된 알루미늄 판에 에폭시계 열경화성 수지도장을 행한 뒤 도장면이 외면이 되게 인발 가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<비교례2>

두께 0.35 mm 이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 된 알루미늄 판을 유도가열기를 이용하여 판표면을 270 ~ 300℃ 로 가열한 다음, 라미네이트 롤을 이용하여 가열된 알루미늄 판에 폴리아미드계 수지 필름을 적층시켰다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 수지필름이 외면이 되게 인발가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<비교례3>

두께 0.35 mm 이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 된 알루미늄 판을 유도가열기를 이용하여 알루미늄 판의 표면을 220 ~ 300℃ 로 가열한 다음, 라미네이트 롤을 이용하여 알루미늄 판에 에폭시계 접착제가 도포된 폴리아미드계 수지 필름을 적층시켰다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험 등을 실시하였다.

<비교례4>

두께 0.3 mm 이고 양면에 인산 크로메이트 처리가 된 알루미늄 판에 실시례1과 같은 수지필름과 접착방법을 적용하여 수지필름을 알루미늄 판에 적층하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<비교례5>

두께 0.35 mm 이고 양면에 크로메이트 처리가 된 알루미늄 판에 실시례 2와 같은 수지필름과 접착방법을 적용하여 수지필름을 알루미늄 판에 적층하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

<비교례6>

두께 0.35 mm 이고 양면에 인산 처리가 된 알루미늄 판에 실시례 3과 같은 수지필름과 접착방법을 적용하여 수지필름을 알루미늄 판에 적층하였다. 수지필름이 적층된 알루미늄 판을 수지필름이 외면이 되게 인발 가공하여 콘덴서용 외장용기를 제조한 다음, 밀착성 시험, 내식성 시험, 절연성 시험, 내열성 시험등을 실시하였다.

상기 실시례 및 비교례에 의해 제조된 콘덴서용 외장용기를 아래와 같은 방법으로 시험을 행한 뒤 그 결과를 표1에 나타내었다.

<밀착성 시험 1>

JIS K6744 에 규정하는 방법에 의해, 판상의 시료에 1 mm 간격으로 100개의 노치(notch)를 만든 후에 각각의 시료를 6 mm 인발 가공하여 박리 여부를 관찰함.

< 밀착성 시험 2>

각각의 시료를 가공비 2.5로 인발 가공하여 직경 30 mm, 높이가 33 mm 인 용기를 만든 후 커링( Curling )가공한 뒤 가공부위의 균열 및 박리 여부를 관찰함.

<내식성 시험>

각각의 시료를 가공비 2.5로 인발 가공을 하여 직경 30 mm, 높이가 33 mm 의 용기를 만들어서, 전해액에 침적하여 피막성분의 용출정도로 평가함.

<절연성 시험>

각각의 시료를 가공비 2.5 로 인발 가공을 하여 직경 30 mm, 높이가 33 mm 의 용기를 만들어서 5 g/l 의 황산구리( CuSO₄5H₂O)와 5 g/l 의 염산으로 만들어진 용액에서 실온 3분간 침적하여 구리의 석출정도로 평가했다.

<내열성 시험1>

각각의 시료를 가공비 2.5 로 인발 가공을 하여 직경 30 mm, 높이가 33 mm 의 용기를 만들어서 250℃로 가열한 핫 플레이트( Hot Plate )위에 가공된 용기의 윗부분이 핫 플레이트 표면과 접하도록 설치하고 100 g 의 하중을 30 초간 가한 다음 용기 윗 부분의 박리 혹은 변화여부를 관찰함.

<내열성 시험2>

각각의 시료를 가공비 2.5 로 인발 가공을 하여 직경 30 mm, 높이가 33 mm의 용기를 만들어서 160℃ 10분, 250℃ 5분, 450℃ 1분으로 가열한 후 각 시료의 필름의 수축, 박리 및 변화여부를 관찰함.

< 표 1. 시험 결과 >

구 분	밀착성1	밀착성2	내식성	절연성	내열성1	내열성2
						160℃	250℃	450℃
실시례1	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시례2	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시례3	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
비교례1		△						△
비교례2		△	◎	◎	◎
비교례3		△	◎	◎	◎
비교례4	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
비교례5	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
비교례6	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎

< ◎ : 매우양호,: 양호, △ : 보통, X : 불량 >

위 표 1에서 보는 바와 같이, 본 제조공정에 의해 제조된 수지적층알루미늄박판은 밀착성, 내식성, 절연성, 내열성 등의 모든 면에서 우수한 것으로 나타났다.

본 발명에 의한 수지필름 적층 알루미늄 판은 환경에 유해한 크롬계 인산계 물질을 이용한 표면처리를 하는 대신, 환경오염을 유발하지 않는 산 또는 알칼리 용액을 이용하여 표면처리를 함으로써 친환경적으로 만들 수 있다. 나아가 이와 같은 표면처리를 하여 알루미늄 판을 원하는 수준의 표면조도를 얻을 수 있으므로, 수지필름과의 우수한 계면 결합을 얻을 수 있다.

그리고, 융점이 낮은 산변형 폴리에스테르 수지필름을 알루미늄 판과 직접접착되게 하여 알루미늄 판과의 밀착성, 가공 밀착성을 높일 수 있고, 제1층 필름 위에 강도, 투명성 및 절연성 등이 우수한 결정성 2축배향 구조의 폴리에스테르 수지필름이 적층되도록 함으로써, 이를 인발가공하여 전자부품의 외장용기로 만들면 절연성, 내열성, 밀착성 및 가공 밀착성이 전반적으로 우수한 특성을 보인다. 특히 특히 가공 정도가 심한 경우에도 우수한 가공 밀착성을 가지므로 콘덴서의 소형화가 가능하고, 칩형 콘덴서에 적합한 특성을 나타낸다.

Claims (8)

1. 전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄 판의 제조방법에 있어서,

   알루미늄 판을 pH 2 이하의 산 또는 pH 10 이상의 알카리 용액 중 어느 하나에서 침적 또는 전해처리를 하여 상기 알루미늄 판 표면의 산화피막을 제거하고 표면조도가 Ra로서 0.3 ㎛ ~ 0.9㎛ 범위가 되도록 표면처리 하는 제1 단계; 및

   라미네이트 롤을 이용하여, 상기 알루미늄 판과 직접 접착되는 제1층은 산성분의 5 ~ 30% 가 이소프탈산으로 이루어지는 산변형 폴리에스테르 수지필름이며, 상기 제1층 위에 적층되는 제2층은 융점이 250℃ 이상의 결정성 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 상기 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면에 압착시키는 제2 단계를 구비하며,

   상기 제2 단계는 표면처리된 상기 알루미늄 판을 제1층 폴리에스테르 수지필름의 유리전이온도 이상, 제2층 폴리에스테르 수지필름의 융점이하의 온도범위에서 가열하는 단계; 가열된 알루미늄 판을 상기 폴리에스테르 수지필름과 함께 상기 라미네이트 롤에 투입하여 압착하는 단계; 및 상기 폴리에스테르 수지필름이 접착된 알루미늄 판을 다시 상기 제1층 폴리에스테르 수지필름의 융점이상 상기 제2층 폴리에스테르 수지필름의 용융층이 전체 두께의 70% 이하로 되는 온도 범위에서 재가열 한 다음 냉각시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자부품 외장용기용 수지필름 적층 알루미늄판의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제