KR100522788B1 - 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용한 콘덴서로 고주파(100 내지 300 KHz)에서 임피던스, 등가직렬저항(ESR) 특성이 뛰어나고 열적으로 안정한 대용량의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 알루미늄 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지를 절연지로 하여 권취시킨 소자에 순차적으로 모노머로 3,4-에칠렌디옥시치오펜에 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 100℃의 고온에서 1시간 건조시키는 중합공정과, 권취 후 고온 열처리된 소자를 200℃의 고온에서 1시간 열을 가하여 저밀도화를 실시하는 열처리공정으로 이루어진다.
Description
본 발명은 알루미늄 고체 전해콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 특히 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용한 콘덴서로 고주파(100 내지 300 KHz)에서 임피던스, 등가직렬저항(ESR) 특성이 뛰어나고 열적으로 안정한 대용량의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.
전자기기의 디지털화, 고주파화에 따라 알루미늄 전해콘덴서는 소형 대용량으로 고주파 영역에서 저항이 낮은 것을 요구하고 있다.
종래의 전해질로는 에틸렌글리콜(EG) 또는 감마부틸락톤(GBL) 등의 용매에 4급염을 용해한 전해액과 이산화망간 또는 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ) 착제 등의 고체가 있다.
상기의 액체 전해질로는 저항이 높아 고주파에서의 대응이 어렵고, 또한 이산화망간은 질산망간의 열분해에 의해 형성되나 이산화망간의 전도도가 낮고 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄 착제를 전해질로 이용한 콘덴서는 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄 착제의 내열성이 낮아 고온의 칩(chip)화 (SMD화 대응)및 고주파에서의 특성 대응이 부족하다는 결점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서 제조방법은 알루미늄 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지를 절연지로 하여 권취시킨 소자에 순차적으로 모노머로 3,4-에칠렌디옥시치오펜에 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시키는 중합공정과, 권취 후 고온 열처리된 소자를 200 내지 300℃의 고온에서 1 내지 5 시간 열을 가하여 저밀도화를 실시하는 열처리공정으로 이루어진다.
본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에서는 알루미늄 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라(MANILA)지를 절연지로 하여 권취시킨 소자에 순차적으로 모노머로 3,4-에칠렌디옥시치오펜을 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시킴으로써 콘덴서의 에칭 피트(PIT) 내부까지 중합반응을 일으켜 치밀한 폴리에틸렌디옥시치오펜의 도전성 고분자층을 형성시킨다.
산화제 용액으로는 파라톨루엔설폰산 제2철을 사용하고 모노머와 산화제 용액의 혼합 비율은 1:10 내지 1:20 의 범위에서 선정하며 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올 등의 1가 알콜류 중에서 한가지를 선정하여 산화제와의 혼합비율은 1:0.5 내지 1:1 로 실험하였다.
본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에서 고분자화 하는 중합 공정은 소자를 모노머와 산화제 용액에 순차 침적 후 1차 상온에서 1 내지 2 시간 건조하여 중합층을 형성한 후 용매로 세척, 건조 후 재차 모노머와 산화제 용액에 침적한다.
그리고 100 내지 130℃ 의 고온에서 1 내지 2 시간 건조하여 치밀하고 전도성이 강한 고분자 층을 형성시킨다.
상기의 소자 침적은 2 내지 5회 실시하여도 동일한 특성을 얻을 수 있다.
다음에는 상기 소자 구성에서 절연지내에 모노머와 산화제 용액의 균질한 함침을 시키기 위해 소자를 200 내지 300℃의 고온에서 1 내지 5 시간 열을 가하여 저밀도화를 실시한다.
절연지의 조건은 마닐라 또는 크라프트 재질에 0.3 내지 0.5의 밀도에 30 내지 60 μm 두께를 갖는 것이 좋다.
본 발명의 중합 공정을 완료한 소자를 밀봉재와 케이스(Case)에 수납하여 콘덴서를 완성한다.
실시예
본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에 따라 10V/220μF 의 크기 8φ×11.5ι의 콘덴서 제조에 적용된 예를 예시한다.
먼저, 알루미늄 권취형 소자를 3,4-에칠렌디옥시치오펜에 함침한다.
다음에는 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시킨다. 산화제 용액은 파라톨루엔설폰산 제2철을 사용하였고, 모노머에 대한 파라톨루엔설폰산 제2철의 혼합 비율은 1:10으로 선정하였다.
용매는 메탄올을 사용하였고 산화제에 대한 메탄올의 혼합 비율은 1:0.5 로 실험하였다.
고분자화 중합 공정은 모노머와 산화제 용액에 순차 침적한 후 1차로 상온에서 1시간 건조하며 중합층이 형성된 후 세척, 건조 후 재차 모노머와 산화제 용액에 침적하였다. 이러한 침적 횟수는 2회이었다. 그후에는 100℃에서 1시간 건조하였다.
다음에는 상기 소자 구성에서 절연지내에 모노머와 산화제 용액의 균질한 함침을 시키기 위해 소자를 200℃의 고온에서 1 시간 열을 가하여 저밀도화를 실시하였다.
절연지의 조건은 마닐라 재질에 0.3 내지 0.5의 밀도에 30 내지 60 μm 두께를 갖는 것을 사용하였다.
상기와 같은 실시예로 제조된 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 특성을 측정하여 다음과 같은 표를 얻었다.
| CAP(㎌) | TANδ(%) | LC(㎂) | Z(mΩ) | ESR(mΩ) | |
| 종래예 | 202 | 3.5 | 47 | 30 | 27 |
| 실시예 | 208 | 3.1 | 61 | 24 | 22 |
상기 표의 종래예는 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ) 착제를 사용하였고 등가직렬저항은 100 KHz에서 측정되었다.
상기 표를 참조하면, 본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에 따라 제조된 콘덴서는 용량이 개선되었으며 초기 손실 및 고주파에서 임피던스(Z)와 등가직렬저항(ESR) 특성이 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명의 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법에 따라 제조된 알루미늄 전해콘덴서는 소형의 대용량으로 고주파 영역에서 저항이 낮아 고주파화에 따른 콘덴서 특성을 만족시키는 효과를 가진다.
Claims (2)
- 알루미늄 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지를 절연지로 하여 권취시킨 소자에 순차적으로 모노머로 3,4-에칠렌디옥시치오펜에 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 100℃의 고온에서 1시간 건조시키는 중합공정과,권취 후 고온 열처리된 소자를 200℃의 고온에서 1시간 열을 가하여 저밀도화를 실시하는 열처리공정으로 이루어진 알루미늄 권취형 고체콘덴서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 절연지는 마닐라지로서, 0.3 내지 0.5의 밀도에서 30 내지 60 μm 두께를 갖는 고체콘덴서의 제조방법.
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