KR100885269B1 - 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법 - Google Patents

고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고체 전해 콘덴서는 양극의 극성을 갖는 콘덴서소자; 상기 콘덴서소자 외측면을 감싸며 형성되고, 음극의 극성을 갖는 음극 인출층; 상기 음극 인출층 상에 도포되는 음극 보강층; 상기 콘덴서소자의 하면 일측에 마스크 패턴이 돌출 형성되며, 상기 마스크 패턴의 내부에 충진되는 전도성 분말의 소결체에 의해서 상기 콘덴서소자와 전기적으로 도통되는 마스킹부; 상기 마스킹부와 그 일측의 음극 보강층 상에 금속 플레이트의 결합에 의해서 형성되는 양극 및 음극 단자; 및 상기 마스킹부를 포함한 음극 보강층의 외측을 감싸 보호하는 외장 몰딩부;를 포함하며, 외장 몰딩 내부의 공간 활용도를 극대화시켜 용적률 증가에 의해 정전용량이 증대되고, 구조 단순화와 공정의 단순화를 통해 콘덴서의 제작 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
콘덴서소자, 음극 인출층, 절연층, 음극 보강층, 마스킹부, 마스크 패턴, 소결체, 양극 단자, 음극 단자

Description

고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법{SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND METHOD FOR PREPARINGTHE SAME}
도 1은 종래 고체 전해 콘덴서의 사시도.
도 2는 종래 고체 전해 콘덴서의 단면도.
도 3은 종래 고체 전해 콘덴서의 평면도.
도 4는 종래 고체 전해 콘덴서의 용접시 단면도.
도 5는 종래 다른 콘덴서의 정단면도.
도 6은 종래 다른 콘덴서의 측단면도.
도 7은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 정단면도.
도 8은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 측단면도.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 따른 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 순차적으로 도시된 단면도로서,
도 9는 콘덴서소자의 단면도이고,
도 10은 콘덴서소자에 마스크패턴이 형성된 상태의 단면도이며,
도 11은 절연층이 형성된 상태의 단면도이고,
도 12는 음극 인출층이 형성된 상태의 단면도이며,
도 13은 음극 보강층이 형성된 상태의 단면도이고,
도 14는 마스크패턴이 식각된 상태의 단면도이며,
도 15는 마스크 패턴 내부와 그 일측에 전도성 소결체 및 전도성 페이스트가 도포된 상태의 단면도이고,
도 16은 양극 및 음극의 외부 전극 단자가 형성된 상태의 단면도이며,
도 17은 몰딩 외장부가 형성된 상태의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11. 콘덴서소자 12. 음극 인출층
13. 절연층 14. 음극 보강층
20. 마스킹부 21. 마스크 패턴
22. 소결체 31. 양극 단자
32. 음극 단자
본 발명은 마스킹 공법에 의해 전극이 형성되는 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 외장 몰딩의 하면에 양극과 음극의 외부 전극 단자를 나란하게 배치하고, 상기 양극 단자가 마스킹 공법에 의해 중앙의 콘덴서소자와 전기적으로 연결되도록 함으로써, 공간 활용도를 극대화시켜 정전용량이 향상된 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고체 전해 콘덴서는 전기를 축적하는 기능 이외에 직류 전류를 차단하고 교류 전류를 통과시키려는 목적으로 사용되는 전자부품 중의 하나로서, 이러한 고체 전해 콘덴서 중 대표적으로 탄탈륨 콘덴서가 제작되고 있다.
상기 탄탈륨 콘덴서는 일반 산업기기용은 물론 정격전압 사용 범위가 낮은 응용회로에 사용되며, 특히 주파수 특성이 문제되는 회로나 휴대 통신기기의 노이즈 감소를 위하여 많이 사용된다.
이와 같은 콘덴서는 기본적으로 탄탈 소자 중앙부 또는 중앙부를 제외한 부위에 리드 와이어를 삽입하거나 삽입된 리드 와이어를 탄탈 소자의 외부에서 밴딩하여 제작한다.
또한, 탄탈 소자에 리드 프레임을 조립하는 방법으로, 양극(+) 리드 와이어와 양극(+) 리드 프레임을 스폿(spot) 용접에 의해서 양극 단자를 인출하고, 몰드 패키지 후 양극과 음극 리드 포밍(forming)에 극성 단자를 인출하는 방법이 사용된다.
이와 같은 방식으로 제작되는 종래 콘덴서의 구조와 제작 과정을 좀 더 자세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 고체 전해 콘덴서의 사시도이고, 도 2는 종래 고체 전해 콘덴서 의 단면도이고, 도 3은 종래 고체 전해 콘덴서의 평면도이며, 도 4는 종래 고체 전해 콘덴서의 용접시 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 콘덴서(100)는 콘덴서소자(110)와, 상기 콘덴서소자(110)에 연결되는 양극과 음극 리드프레임(130)(140) 및 상기 콘덴서소자(110) 외측에 몰딩되는 에폭시 케이스(150)로 구성된다.
이와 같은 기술적 구성을 갖는 콘덴서(100)는 프레스 공정에서 유전체 분말을 직육면체상으로 성형하여 소결하고, 화성 공정을 거치면서 외부면에 유전체 피막을 형성한 다음, 질산망간 수용액에 함침시켜 그 외면에 고체 전해질로 이루어진 이산화망간층을 형성함에 의해서 콘덴서소자(110)가 제작된다.
상기 콘덴서소자(110)에 양극 및 음극의 리드프레임(13)(140)을 연결하는 공정은, 상기 콘덴서소자(110)의 중앙부에 삽입되어 일측이 일정 길이로 돌출된 봉상의 양극와이어(120)와 판상의 양극 리드프레임(130)을 스폿(spot) 용접 방식으로 용접하여 양극 단자를 인출하고, 상기 콘덴서소자(110)의 외부면에 도포된 도전성 접착제를 매개로 하여 음극의 리드프레임(130)을 솔더링함에 의해서 음극 단자를 인출하는 공정으로 이루어진다.
다음, 상기 양극과 음극의 리드프레임(130)(140)에 각각 전기적으로 연결된 콘덴서소자(110)는 그 외측면에 에폭시 파우더가 코팅되어 에폭시케이스(150)를 형성시킨 후, 최종적으로 마킹 공정을 거쳐 콘덴서(100)의 제작이 완료된다.
그러나, 이와 같은 방식으로 제작되는 종래의 콘덴서(100)는 스폿 용접 전에 상기 양극 와이어(120)의 외부면에 압공면(122)을 형성하기 위한 밴딩 공정이 수반 되어야 하는 바, 밴딩 공정시에 양극 와이어(120)를 통해 콘덴서 소자(110)에 전달되는 기계적인 충격에 의해서 유전체층이 파괴되고, 밴딩 공정의 추가에 의해 제작 단가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 상기 양극 와이어(120)와 양극 리드 프레임(130)을 납이나 주석과 같은 용접 모재를 이용하여 용접하는 과정에서 와이어가 고온에 노출됨에 따라 양극 와이어(120)와 리드 프레임(130) 사이가 오픈되는 제조 불량이 발생될 수 있다.
그리고, 콘덴서(100) 제작전 설정된 에폭시케이스(150)의 내부 공간이 상기 도전성 접착제의 도포 두께와 상기 음극의 리드프레임(140) 두께에 의해서 상대적으로 낮아지게 됨으로써, 그 부피가 작아짐에 따라 콘덴서의 정전용량이 작아지고 임피던스의 값이 커지는 문제점이 지적되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 5와 도 6에 도시된 바와 하면 전극형 콘덴서가 개발되었으나, 이와 같은 구조의 콘덴서(200)는 에폭시케이스(210)의 하면에 결합되는 양극 리드프레임(220)과 양극 와이어(240)를 연결하기 위하여 전도성 재질의 보강재(250)가 구비되어야 한다.
상기 콘덴서(200)는 앞서 설명된 콘덴서(100)와 달리 와이어의 밴딩 공정은 불필요하나, 용접에 의한 연결을 위해서 보강재(250)가 삽입되며, 상기 보강재(250)는 콘덴서소자(260)의 중앙부에 삽입된 양극 와이어(240)와 스폿 용접 또는 레이져 조사에 의해 접착된다.
이때, 상기 와이어(240)를 통해 전달되는 용접 열에 의해 콘덴서소자(260)의 일부분의 기능이 상실될 위험이 있으며, 이에 따른 정전용량의 작아지게 되는 단점이 있다.
여기서, 상기 도 5와 도 6의 미설명 부호 230은 음극 단자이고, 270은 상기 음극 단자를 상기 콘덴서소자 외측의 음극 인출층(도면 미도시)에 전기적으로 연결시키기 위한 실버 페이스트이다.
따라서, 본 발명은 종래 고체 전해 콘덴서에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 외장 몰딩의 하부 표면 상에 노출되게 양극과 음극의 외부 전극 단자가 배치됨과 아울러 상기 양극 단자가 별도의 와이어나 보강재 없이 마스킹 공법에 의해 양극의 성질을 갖는 중앙의 콘덴서소자와 전기적으로 연결됨으로써, 외장 몰딩 내부의 공간 활용도를 극대화시켜 정전용량이 향상됨과 동시에 구조적 안정화에 의해 고품질로 제작 가능한 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은, 콘덴서소자와, 상기 콘덴서소자 외부를 감싸고 있는 절연층과, 상기 절연층 표면에 형성된 음극 인출층과, 상기 음극 인출층 상에 도포된 음극 보강층과, 상기 콘덴서소자의 하부와 연결되며 내부 공간의 식각과 전도성 분말 충진에 의해서 상기 콘덴서소자와 전기적으로 도통된 마스킹부와, 상기 마스 킹부와 음극 보강층 표면에 형성되는 양극 및 음극 단자와, 상기 마스킹부를 포함한 음극 보강층의 외측을 감싸 보호하는 외장 몰딩부를 포함하는 고체 전해 콘덴서가 제공됨에 의해서 달성된다.
상기 콘덴서소자는 탈탄 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합한 후 교반시켜 그 혼합 파우더를 규격화된 치수와 밀도로 고온에서 압축 성형함에 의해서 정육면체의 유전성형체로 제작된다.
이때, 상기 콘덴서소자는 다공성 재질의 압축과 고진동 하에서 소결된다.
상기 콘덴서소자를 감싸는 절연층은 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시킨 유전체 산화피막층으로 형성되며, 상기 콘덴서소자의 하면 일측에 형성된 마스크 패턴 형성 부위를 제외한 콘덴서소자의 외측면에 화성 공정에 의해서 형성된다.
또한, 상기 절연층 상에 형성된 음극 인출층은 소성 공정에 의한 이산화망간층으로 이루어지고, 상기 음극 인출층 상에 도포되는 음극 보강층은 카본(carbon)과 실버 페이스트(silver paste)가 순차적으로 도포되어 상기 음극 인출층의 극성에 대한 도전성을 향상시킨다.
한편, 상기 절연층과 음극 인출층 및 음극 보강층을 형성하기 전의 콘덴서소자의 하면에는 폴리머(polymer) 등의 절연재질로 이루어진 마스크 패턴이 형성되고, 상기 마스크 패턴은 중앙부에 제거된 공간을 통해 전도성 재질의 충진재, 즉 실버 페이스트와 같은 전도성 분말을 주입하여 상기 콘덴서소자와 통전된 양극의 극성을 갖는 마스킹부로 구성된다.
또한, 상기 마스킹부와 그 일측의 음극 보강층 상에는 양극과 음극의 외부 전극을 형성하기 위한 단자가 각각 접착 결합되며, 상기 음극 보강층의 외부에는 양극 단자와 음극 단자의 노출면을 제외한 칩 외부를 에폭시 몰딩재로 감싸는 외장 몰딩부가 형성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 콘덴서소자와 연결되어 양극을 인출하기 위한 구성을 마스킹 공법에 의해 실시하고, 와이어 및 상기 와이어와 연결되는 리드 프레임의 연장부에 대한 구성이 필요없기 때문에 콘덴서의 내부 공간을 정전용량을 늘리는 데 효율적으로 사용할 수 있으며, 스폿 용접이나 레이져 가공등의 열원을 이용한 공정이 삭제됨에 의해서 열에 약한 콘덴서소자의 용량 손실을 감소시킬 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 탄탈 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합하여 교반하는 단계와, 상기 혼합 파우더를 압축하여 유전체로 성형되고, 고온과 고진동 하에서 소결시켜 콘덴서소자로 제작하는 단계와, 상기 콘덴서소자의 하면 일측에 절연 재질을 이용한 마스크 패턴이 형성되는 단계와, 상기 마스크 패턴을 제외한 콘덴서소자의 외측면에 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 산화피막을 성장시켜 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층이 형성된 콘덴서소자를 질산-망간 용액에 디핑시킨 후, 소성 공정을 통해 음극 인출층을 형성하는 단계와, 상기 음극 인출층의 표면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음극 보강층을 형성하는 단계와, 상기 콘덴서소자의 하부에 형성된 마스크 패턴의 일부를 제거하고, 상기 마스크 패턴의 제거된 공간과 그 일측의 음극 보강층 표면에 전도성 분말을 충진시켜 양극과 음극을 도통시키는 단계와, 상기 전도성 분말의 노출 표면에 금속 플레이트를 부착시켜 양극과 음극의 외부 전극을 형성하는 단계와, 상기 외부 전극만이 노출되게 음극 보강층 표면을 몰딩 처리하여 외관을 형성하는 단계를 포함하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 제공됨에 의해서 달성된다.
이때, 상기 콘덴서소자는 용적률을 극대화시키기 위하여 직육면체로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연층은 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시킨 유전체 산화피막층으로 구성되며, 그 외장의 음극 인출층은 상기 음극 인출층은 이산화망간층으로 구성된다.
그리고, 상기 음극 보강층은 음극 인출층의 극성을 보강하여 그 외측면에 도포되는 전도성 분말 및 이에 접촉 결합되는 음극 단자와의 도전성을 향상시키기 위함이다.
한편, 상기 마스크 패턴의 일부 제거는 식각이나 에칭 및 레이져 가공에 의해서 이루어지며, 그 제거 부위는 콘덴서소자의 표면에서 음극 보강층을 포함한다.
본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
콘덴서의 구조
먼저, 도 7은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 정단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 측단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 고체 전해 콘덴서(10)는 콘덴서소자(11)와, 상기 콘덴서소자(11)의 외부를 감싸는 음극 인출층(12)과, 상기 음극 인출층(12)의 외부를 감싸는 외장 몰딩부(13)와, 상기 콘덴서소자(11)와 전기적으로 연결 가능하게 내부에 전도성 재질의 소결체(22)가 채워진 마스크 패턴(21)으로 이루어진 마스킹부(20) 및 상기 마스킹부(20)와 음극 인출층(13)에 전기적으로 도통되게 결합된 양극 및 음극 단자(31)(32)로 구성된다.
여기서, 상기 콘덴서소자(11)와 음극 인출층(12) 사이에는 상기 콘덴서소자(11)를 유전체로 변화시키면서 음극 인출층(12)과의 절연을 목적으로 유전체 산화피막층으로 이루어진 절연층(13)이 더 구비된다.
상기 콘덴서소자(11)는 양극의 극성을 가지며, 상기 절연층(13)에 의해서 그 외측에 형성되는 음극 인출층(12)과 절연되고, 상기 절연층(13)은 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해서 콘덴서소자(11) 표면에 산화피막(Ta2O5)을 성장시켜 형성된다.
또한, 상기 콘덴서소자(11)는 탈탄 파우더와 바인더의 혼합물로 제작되는 바, 상기 탈탄 파우더와 바인더를 일정비율로 혼합 교반시키고, 혼합 파우더를 압축하여 직육면체로 성형한 후, 이를 고온과 고진동 하에서 소결시켜 제작된다.
이때, 상기 콘덴서소자(11)는 탄탈(Ta) 외에도 니비오(Nb) 산화물과 같은 재질을 이용하여 소결 제작될 수 있다.
한편, 상기 콘덴서소자(11)의 하면 일측에는 폴리머 등의 절연재질로 이루어진 마스크 패턴(21)이 구비되는 바, 상기 마스크 패턴(21)은 콘덴서소자(11)의 일측 하면에 소정의 높이로 돌출 형성된다.
상기 마스크 패턴(21)은 콘덴서소자(11) 일면이 접촉되게 형성되며, 추후 식각 공정을 통해 생성되는 내부 공간(21a)에 채워진 전도성 분말에 의해서 외부 전극 단자를 콘덴서소자(11)와 전기적으로 연결시키는 역할을 하게 된다.
이에 대해서는 하기에서 좀 더 자세하게 설명될 것이다.
또한, 상기 절연층(13)의 외측에는 상기 마스크 패턴(21) 형성 부위를 제외한 부분에 소성 공정을 통해 음극 인출층(12)이 형성된다.
상기 음극 인출층(12)은 질산-망간 용액에 절연층(13)으로 포밍된 콘덴서소자(11)를 함침시켜 그 외표면에 질산-망간 용액이 도포되도록 한 후에 이를 소성시켜 음극을 갖는 이산화망간(MnO2)층으로 형성된다.
그리고, 상기 음극 인출층(12)의 외측면에는 카본(carbon, 14a)과 실버 페이스트(silver paste, 14b)가 순차적으로 도포된 음극 보강층(14)이 형성되는 바, 상기 음극 보강층(14)은 상기 음극 인출층(12)이 가지는 극성에 대한 도전성이 향상되도록 함으로써, 상기 음극 보강층(14)에 결합된 음극 단자(32)와의 극성 전달을 위한 전기적 연결이 용이하게 한다.
한편, 상기 직육면체의 콘덴서소자(11) 외측면에 절연층(13)과 음극 인출층(12) 및 음극 보강층(14)이 순차적으로 적층되기 전에 형성된 마스크 패턴(21)은 그 하면이 외부로 노출된 상태로 상기 절연층(13)과 음극 인출층(12) 및 음극 보강 층(14)에 둘러싸여 있다.
상기 마스크 패턴(21)은 식각 공정에 의해서 중앙부에 내부 공간(21a)이 형성되고, 상기 내부 공간(21a)으로 카본 분말 또는 실버 페이스트 등의 전도성 분말을 충진시켜 소결함으로써, 상기 콘덴서소자(11)와 전기적으로 통전되고 음극의 극성을 갖는 상기 음극 인출층(12)과 음극 보강층(14)과 절연된 마스킹부(20)로 형성된다.
이때, 상기 마스크 패턴(21)의 식각 깊이는 상기 음극 보강층(14)에서 상기 콘덴서소자(11)의 표면에 이르는 깊이로 식각됨에 따라 그 내부 공간에 주입된 전도성 분말의 소결체(22)가 상기 콘덴서소자(11)에 직접 접촉되고, 상기 소결체(22)는 상기 콘덴서소자(11)와 같은 양극의 극성을 가지게 된다.
상기 마스크 패턴(21)의 식각은 에칭, 플라즈마 가공 및 레이져 가공 등에 의해서 이루어진다.
상기 마스크 패턴(21)을 식각하여 그 내부에 전도성 분말을 충진시켜 소결체(22)를 형성시키는 이유는, 상기 콘덴서소자(11)로부터 인출될 수 있는 양극의 극성을 이용하여 콘덴서(10) 외부로 노출된 양극 단자(31)를 형성시키기 위함이다.
상기 양극 단자(31)는 상기 마스킹부(20)의 표면으로 노출된 전도성 분말의 소결체(22)에 금속 플레이트가 접착 고정됨에 의해서 형성되며, 상기 양극 단자(31)(32)의 형성시 그 일측에 동시에 형성되는 음극 단자(32)는 상기 마스크 패턴(21) 내로 전도성 분말의 주입시 상기 마스크 패턴(21)과 나란한 위치에 도포된 전도성 페이스트(23) 상면에 접착 고정된다.
따라서, 상기 양극 단자(31)와 음극 단자(32)는 각각 중앙부의 콘덴서소자(11) 및 상기 콘덴서소자(11)를 감싸고 있는 음극 인출층(12)에 전기적으로 연결된 상태에서 칩형의 콘덴서 하면 양측부에 나란하게 배치됨으로써, 별도의 전극 연결 부재 없이 최소의 공간만을 차지하는 마스킹 공법에 의해서 양극 단자(31)의 연결이 이루어짐에 따라 동일한 정전용량의 가지는 콘덴서의 경우 그 크기를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 양극 및 음극 단자(31)(32)가 그 표면만이 외부로 노출된 상태로 전도성 분말의 소결체(22) 및 전도성 페이스트(23)에 직접 접착되기 때문에 전기적 단락이 발생될 확률이 적으며, 상기 양극 및 음극 단자(31)(32)의 외부 노출 높이를 최소화함에 따라 장착 대상의 기판 상에 안정적인 실장이 가능하다.
이와 같이, 양극과 음극 단자(31)(32)가 부착된 상태에서 상기 음극 보강층(14)의 외면에는 상기 양극 단자(31)와 음극 단자(32)의 노출될 표면을 제외한 부분을 보호하기 위하여 에폭시로 몰딩하여 최종 외관으로 형성되는 외장 몰딩부(40)로 구성된다.
콘덴서의 제조방법
이와 같은 기술적 구성을 가진 고체 전해 콘덴서의 제조방법을 도 9 내지 도 17에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 따른 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 순차적으로 도시된 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서는 먼저, 탄탈(Ta) 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합하여 그 혼합 파우더를 프레스 성형기를 통해 압축하고 소결시켜 양극의 특성을 갖는 콘덴서소자(11)로 성형한다.
상기 콘덴서소자(11)는 펫릿(pellet) 형태로 압축된 정육면체의 가공 제품을 고온과 고진동 하에서 소결시키고, 상기 콘덴서소자(11)의 하면 일측에 절연 재질의 마스크 패턴(21)을 형성시킨다.
상기 마스크 패턴(21)은 주로 폴리머 재질로 구성된다.
다음, 상기 콘덴서소자(11)의 외측면에는 상기 마스크 패턴(21)을 제외한 부분에 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 탄탈 산화물을 성장시켜 산화피막으로 이루어진 절연층(13)을 형성한다.
상기 절연층(13)은 상기 콘덴서소자(11)가 유전체의 성질을 갖도록 하여 제한된 부피 내에서 최적의 정전용량의 가질 수 있도록 한다.
이후에, 상기 절연층(13)이 형성된 콘덴서소자(11)를 질산-망간 용액에 함침시켜 그 외면에 도포된 질산-망간 용액을 소성시킴으로써, 이산화망간층으로 이루어진 음극 인출층(12)을 형성한다.
다음, 상기 음극 인출층(12)의 표면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음극 보강층(14)을 형성한다.
이때, 상기 음극 보강층(14)을 형성하는 이유는, 상기 음극 인출층(12)의 극성을 보강하여 그 외측면에 도포되는 전도성 분말 및 이에 접촉 결합되는 음극 단자와의 도전성을 향상시키기 위함이다.
다음으로, 상기 콘덴서소자(11)의 표면에 절연층(13)과 음극 인출층(12) 및 음극 보강층(14)이 순차적으로 형성된 상태에서 상기 콘덴서소자(11)의 하면에 돌출된 마스크 패턴(21)의 중앙부를 식각하여 내부 공간(21a)을 만든다.
상기 마스크 패턴(21)의 식각은 에칭 또는 플라즈마를 이용하거나 레이져 조사에 의해서 형성되며, 그 깊이는 음극 보강층(14)에서 상기 콘덴서소자(11)의 표면에 이르는 깊이로 형성된다.
이는, 상기 마스크 패턴(21)의 내부로 전도성 분말을 주입하여 상기 전도성 분말이 상기 콘덴서소자(11)에 접촉되도록 함으로써, 상기 콘덴서소자(11)의 양극을 콘덴서(10)의 외부로 인출하기 위함이다.
다음, 상기 마스크 패턴(21)의 내부 공간(21a)에 전도성 분말을 충진시켜 소결체(22)가 형성되며, 동시에 상기 마스크 패턴(21)의 일측에 전도성 페이스트(23)을 도포하여 외부 전극을 형성하기 위한 양극과 음극을 전기적으로 도통시켜 인출한다.
그리고, 상기 마스크 패턴(21)과 음극 보강층(14) 상에 노출된 소결체(22)와 전도성 페이스트(23) 표면에 금속 플레이트를 부착시켜 양극과 음극을 가지는 외부 전극 단자(31)(32)를 형성한다.
마지막으로, 상기 양극과 음극의 외부 전극 단자(31)(32)가 노출되게 음극 보강층(14)의 외부를 에폭시로 몰딩 처리함에 의해서 칩상의 콘덴서 외부를 보호할 수 있도록 외장 몰딩부(40)를 형성함으로써, 콘덴서(10)의 제작이 완료된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체 전해 콘덴서는 외장 몰딩의 하부에 양극과 음극의 외부 전극 단자가 배치되며, 상기 음극 단자가 하면 전극으로 형성됨과 동시에 상기 양극 단자가 마스킹 공법에 의해 양극을 갖는 콘덴서소자와 전기적으로 연결됨으로써, 외장 몰딩 내부의 공간 활용도를 극대화시켜 용적률 증가에 의해 정전용량이 증대되고, 구조 단순화와 공정의 단순화를 통해 콘덴서의 제작 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 고체 전해 콘덴서는 하면에 노출된 양극 단자와 음극 단자의 안정된 구조와 기판에 부착되어 지지될 수 있는 구조적 안정화에 의해 기판 장착시 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (17)

  1. 양극의 극성을 가지며, 탄탈(Ta)을 비롯한 니비오(Nb) 산화물을 이용하여 소결 형성된 콘덴서소자;
    상기 콘덴서소자 외측면을 감싸며 형성되고, 음극의 극성을 갖는 음극 인출층;
    상기 음극 인출층 상에 도포되는 음극 보강층;
    상기 콘덴서소자의 하면 일측에 마스크 패턴이 돌출 형성되며, 상기 마스크 패턴의 내부에 충진되는 전도성 분말의 소결체에 의해서 상기 콘덴서소자와 전기적으로 도통되는 마스킹부;
    상기 마스킹부와 그 일측의 음극 보강층 상에 금속 플레이트의 결합에 의해서 형성되는 양극 및 음극 단자; 및
    상기 마스킹부를 포함한 음극 보강층의 외측을 감싸 보호하는 외장 몰딩부;
    를 포함하는 고체 전해 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘덴서소자와 음극 인출층 사이에는 유전체 산화피막층으로 구성되어 상기 콘덴서소자와 음극 인출층을 상호 절연시키며, 상기 콘덴서소자를 유전체로 변화시키는 절연층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘덴서소자는 탈탄 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합한 후 교반시켜 그 혼합 파우더를 압축한 후 고온, 고진동 하에서 소결 성형된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 절연층은 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해서 상기 콘덴서소자 표면에 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시켜 산화피막층으로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극 인출층은, 질산-망간 용액에 함침시킨 후 소성 공정에 의한 이산 화망간층으로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음극 보강층은, 상기 음극 인출층의 도전성을 향상시키기 위하여 카본(carbon)과 실버 페이스트(silver paste)가 순차적으로 도포된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스킹부는, 상기 마스크 패턴이 식각됨에 의해서 중앙부에 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간으로 카본 분말 또는 실버 페이스트 등의 전도성 분말을 충진시켜 소결된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스킹부는, 내부의 소결체에 의해서 상기 콘덴서소자와 전기적으로 통전되고 음극의 극성을 갖는 상기 음극 인출층 및 음극 보강층과 절연된 상태인 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 그 식각 깊이가 상기 음극 보강층에서 상기 콘덴서소자의 표면에 이르는 깊이로 식각된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 에칭, 플라즈마 가공 및 레이져 가공 중 어느 하나의 방식으로 식각된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  12. 탄탈 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합 교반시켜, 상기 혼합 파우더를 압축 성형되고, 고온과 고진동 하에서 소결시켜 콘덴서소자로 제작하는 단계;
    상기 콘덴서소자의 하면 일측에 절연 재질을 이용한 마스크 패턴이 형성되는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제외한 콘덴서소자의 외측면에 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 산화피막을 성장시켜 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층이 형성된 콘덴서소자를 질산-망간 용액에 디핑시킨 후, 소성 공정을 통해 이산화망간층으로 이루어진 음극 인출층을 형성하는 단계;
    상기 음극 인출층의 표면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음 극 보강층을 형성하는 단계;
    상기 콘덴서소자의 하부에 형성된 마스크 패턴의 일부를 제거하고, 상기 마스크 패턴의 제거된 공간과 그 일측의 음극 보강층 표면에 전도성 분말을 충진시켜 양극과 음극을 도통시키는 단계;
    상기 전도성 분말의 노출 표면에 금속 플레이트를 부착시켜 양극과 음극의 외부 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 외부 전극만이 노출되게 음극 보강층 표면을 몰딩 처리하여 외관을 형성하는 단계;
    를 포함하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 콘덴서소자는 규격화된 치수와 밀도의 직육면체로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 콘덴서소자는 탄탈(Ta)을 비롯한 니비오(Nb) 산화물을 이용하여 소결 성형된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 에칭, 플라즈마 가공 및 레이져 가공 중 어느 하나의 방식으로 식각된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 그 식각 깊이가 상기 음극 보강층에서 상기 콘덴서소자의 표면에 이르는 깊이로 식각된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 폴리머 재질의 절연물로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
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