KR100950891B1 - 커패시터 조립용 부스바 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부스바를 커패시터의 극성판에 납땜함에 있어 납땜 작업환경을 개선하고, 커패시터의 불량률을 낮추며, 커패시터의 품질을 향상시키고, 커패시터 모듈의 무게를 경량화할 수 있는 커패시터 조립용 부스바에 관한 것으로, 본 발명은 극성판(1a)(1b)에 납땜에 의해 부착되는 리드 프레임(22)의 두께를 부수바(20)의 다른 부분 두께 보다 얇게 하고, 부스바(20) 표면에 이웃한 두 커패시터 소자(1)의 극성판이 노출되도록 부스바(20)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 배치되는 타원 또는 다각형 모양의 개구부(21)가 마련되고, 그 개구부(21)내에 커패시터 소자(1)의 전극판(1a,1b)과 납땜하기 위한 리드 프레임(22)이 마련되어 있으며, 부스바(20)의 절곡판(20c)(20d)에 펀칭돌기(23)가 마련된 부스바에 특징이 있다. 본 발명은 부스바는 커패시터의 극성판위로 포개었을 때 부스바(20)에 마련된 개구부(21)에는 이웃한 두 캐피시터(1)의 극성판(1a)(1b)이 노출되도록 배치되어 납땜작업시, 개구부(21)의 간섭없이 납땜작업을 할 수 있으며, 절취한 개구부(21)의 면적에 상당하는 만큼 부스바(20)의 표면적이 작아지므로 부스바(20)의 무게를 경량화할 수 있고, 또한 부스바의 표면으로 열이 전도되는 것을 최소화함으로써 리드 프레임의 온도 상승시간을 단축시켜 신속하게 납땜작업을 수행할 수 있다. 따라서, 납땜작업을 신속히 진행할 수 있고, 납땜부위의 품질도 향상시킬 수 있다.
부스바, 콘덴서, 커패시터
Description
본 발명은 권취형 또는 적층형의 필름 커패시터에 사용되는 금속 증착필름 커패시터 모듈 조립에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 커패시터 소자를 모듈화함에 있어 다수개의 커패시터 소자의 동일 극성을 부스바를 통해 통합하여 각각의 음극 및 양극 단자를 구성함에 있어 커패시터 소자에 납땜되는 부스바의 납땜 작업환경을 향상시키고, 커패시터의 불량률을 낮추며, 커패시터의 품질을 향상시키고, 커패시터 모듈의 무게를 경량화할 수 있는 커패시터 조립용 부스바(Bus-Bar)에 관한 것이다.
일반적으로, 전기기기용, 진상용, 전자기기용 커패시터 등은 각종 산업용으로 많이 사용된다. 이런 커패시터는 유전체로 폴리에칠렌텔레프타레이트 수지, 폴리프로필렌수지, 폴리에칠렌나프탈레이트수지, 폴리카보네이트수지 등의 플라스틱필름을 사용하며, 플라스틱필름의 한면 또는 양면에 금속을 증착한 증착필름을 권취하고, 권취된 증착필름의 양면에는 아연 또는 아연 합금을 사용하여 전극을 만들어 커패시터 소자를 제조한다. 한개 또는 다수개의 커패시터 소자를 전극 리드선, 부수바 또는 단자를 스폿트, 납땜하여 연결한 뒤 그 전체를 외장 케이스 속에 안치 시킨 뒤, 각각의 커패시터 소자 사이와 외장 케이스 공간 속으로 에폭시등의 절연물질를 충진시켜 모듈화한다.
모듈화된 커패시터 조립체는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 그 외부에 매립된 커패시터 소자(1)의 극성판(1a)(1b)과 전기적으로 연결된 부스바(10)의 단자(5)만이 노출되어 있고, 부스바 단자(5)는 케이블 또는 부스바(도면에는 도시되지 않음)가 연결되는 극성소자가 된다.
종래의 부스바(10)는 부스바(10)의 표면에 직경 10mm 내외의 타원형상 또는 원형상의 구멍(11)이 천공되어 있고, 그 구멍(11)의 테두리에 납땜용 리드 프레임(12)이 마련되어 있는데, 구멍(11)은 커패시터 소자(1)와 1:1로 마련되어 있다.
그러나, 커패시터 소자(1)와 부스바(10)가 1:1로 마련된 부스바(10)는 전술한 구멍(11)의 직경이 매우 협소하여 남땜작업시 구멍(11)의 간섭으로 인해 인두의 끝단이 커패시터 소자(1)의 극성판(1a)(1b)에 닿지 않거나 리드 프레임(12)에서 부스바의 표면으로 열이 전도되어 납이 용융되더라도 용해된 납이 리드 프레임(12)과 극성판(1a)(1b)에 융합되지 않는 즉, 접합불량이 자주 발생되고 있다.
이러한 이유는 통상의 부스바(10)는 커패시터 소자(1)에 흐르는 전류를 수용하기 위해 두꺼운 소재를 사용하기 때문에 리드 프레임(12)의 온도가 상승하는데 소요되는 시간이 길고, 납은 융점이 낮아 매우 빠르게 용해되기 때문에 이질소재에 따른 가열시차에 기인한다.
따라서, 부스바(10)는 전술한 바와 같이 일일이 수작업으로 납땜하여 부착하고 있으나, 전술한 바와 같은 부스바 표면에 마련된 구멍이 협소하여 납땜작업이 불편하고, 이질 소재에 의한 가열 시차로 인해 커패시터 소자(1)의 극성판과 부스바(10)와의 융합불량이 발생되므로 불량위치를 수작업으로 일일이 검수해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 부스바(10)의 표면적은 캐피시터 소자(1)의 갯수가 증가할수록 무거워지므로 커패시터 모듈 전체의 무게가 무거워지는 단점이 있다.
아울러, 외장 케이스(C)의 뒷쪽에 커패시터 소자(1)와 연결된 부스바(10)는 커패시터 소자(1)의 측면에 평행하게 절곡된 절곡판(10a)이 커패시터 소자(1)의 외피(1c)에 접지되면서 뒤쪽 극성판(1a)과 앞측 극성판(1b)이 서로 통전되는 즉, 커패시터 소자(1)의 외피(1c)에 의해 두 단자(5)가 숏트되는 문제도 종종 발생되고 있는데, 이는 커패시터 소자(1)의 극성판(1a)(1b)을 위해 금속을 스프레이 하면서 금속이 커패시터 소자(1)의 외피(1c)에 일부 묻고, 납땜 작업을 수작업 진행으로 하기 때문에 극성판(1a)(1b)에 부스바(10)의 리드 프레임(12)을 납땜할 때, 리드 프레임(10)의 납땜위치가 작업자마다 차이가 있어 캐피시터 소자(1)의 외피(1c)와 부스바(10)의 간격이 일정하지 않기 때문이다.
따라서, 외장 케이스(C)에 부스바(10)가 부착된 커패시터 소자(1)를 안치시킨 뒤 에폭시를 충진하였을 때 절곡판(10a)과 외피(1c) 사이로 에폭시의 진입이 원할하지 않아 빈 공간이 발생되어 그 공간에서 부스바(10)가 커패시터(1)의 외피와 접촉(숏트)되는 문제가 종종 발생된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 부스바의 문제를 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 부스바를 다수의 커패시터 소자의 극성판에 납땜함에 있어 납땜 작업성을 개선하여 신속하고 용이하게 납땜작업을 수행할 수 있게 함으로써 생산성을 향상시키고, 납땜 불량률을 낮추며, 납땜부위의 품질을 향상시키고, 커패시터 모듈의 무게를 경량화할 수 있는 커패시터 조립용 부스바를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 커패시터 조립용 부스바의 구현수단으로서는,
플라스틱 필름의 한 면 또는 양면에 금속을 증착한 증착필름을 권취하고 권취된 증착필름의 양면에는 아연 또는 아연 합금 또는 1차 아연 2차 주석을 사용하여 극성판을 구성한 커패시터 소자(1)를 각각의 리드 프레임에 부착하여 각각의 +,- 극성판을 구성하는 +,- 부스바에 있어서,
상기 커패시터의 극성판위에 위로 중접되었을 때 이웃한 커패시터 두 극성판(1a)(1b)의 일부분을 노출시키기 위한 개구부(21)를 구비하고, 상기 개구부(21)의 테두리에 요부(21a)와 상기 요부(21a) 사이에 끝단쪽으로 점차 두께가 얇아진 리드 프레임(22)를 구비하는 부스바로 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 부스바의 리드 프레임은 부스바의 두께보다 얇거나 끝단쪽으로 점차 두께가 얇아지도록 그리고 커패시터의 외피 주위를 경유하는 부스바의 표면에는 커패시터의 외벽과 일정간격 이격되도록 유지시키는 펀칭돌기가 마련된 것 에 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 부스바를 커패시터의 극성판위로 포개었을 때 부스바에 마련된 개구부는 이웃한 두 캐피시터의 극성판이 하나의 개구부내에 노출되도록 배치되어 납땜작업시 개구부의 간섭없이 납땜작업을 할 수 있으며, 절취한 개구부의 면적에 상당하는 만큼 부스바의 표면적이 줄어들므로 부스바의 무게를 경량화할 수 있으며, 또한 납땜작업시 불필요하게 부스바의 표면으로 열이 빼앗기는 문제를 최소화시켜 납땜작업을 신속히 할 수 있다. 따라서, 납땜작업을 신속하게 진행할 수 있고, 납땜부위의 품질도 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 커패시터 조립용 부스바에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4를 참조하면, 도 3에는 본 발명에 따른 부스바를 채용한 커패시터 모듈의 분해 사시도가 예시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 따른 부스바가 부착된 커패시터 소자(1)를 외장 케이스(C)에 안치시킨 상태의 단면도가 예시되어 있으며, 도 5(a) 및 도 5(b)에는 도 3에 도시된 B부분을 확대하여 도시한 리드 프레임의 제1 및 제2 실시예를 예시한 확대 사시도가 각각 예시되어 있고, 도 6(a) 및 도 6(b)에는 본 발명에 따른 커패시터의 평면을 예시한 평면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 커패시터 소자(1) 조립용 부스바(20)에는 일정간격으로 바람직하게는 커패시터(1)의 중심을 기준으로 이웃한 두 커패시터 소자(1)의 극성 판(1a)(1b)이 노출되도록 절취한 개구부(21)가 마련되어 있다.
상기 개구부(21)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이 커패시터 소자(1)가 가로방향과 세로방향으로 2열, 2행씩 배열된 경우 이웃하게 배치된 두 커패시터의 전극판(1a)이 하나의 개구부에 노출되도록 부스바의 표면을 절개한 것이다.
개구부의 배치에 따른 변형예로서, 1열 및 1행 혹은 다수의 열과 행으로 배치될 수 있으며, 또 다른 변형예로서는 도 6(b)에 도시된 바와 같이 커패시터 소자(1)가 가로방향으로 2줄 이상으로 배치된 경우 개구부(21)는 커패시터(1)의 세로방향으로 이웃한 두 극성판(1a)(1b)이 개구부(21)의 내부에 노출되도록 부수바(20)의 표면에 마련할 수도 있다.
상기한 개구부(21)에는 상기 부스바를 이웃한 각각의 커패시터 전극판(1a)(1b)에 납땜하기 위한 각각의 리드 프레임(22)이 마련되어 있다.
상기 리드 프레임(22)은 개구부의 테두리에 일부 절취된 요부(21a)가 마련되어 있다. 상기한 요부(21a)는 납땀작업시 용해된 납이 리드 프레임(22) 주위에 응고되었을 때 외부 충격에 의해 떨어지는 것을 방지하고, 두께가 얇은 리드 프레임의 융합을 강화하는 작용을 한다.
본 발명에 따른 리드 프레임(22)의 두께는 프레스 작업시 부스바(20)의 두께보다 얇게 형성하고, 커패시터(1)의 극성판(1a)(1b)쪽으로 근접되게 그리고 극성판(1a)(1b)과 나란한 접촉면을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
부수바(20)의 두께보다 리드 프레임(22)의 두께를 얇게 함으로써 납땜작업시 리드 프레임(22)의 온도상승시간을 단축시킬 수 있는 잇점이 있고, 커패시터(1)의 극성판(1a)(1b)에 근접되게 그리고 그 표면과 나란하게 함으로써 납땜 작업시 리드 프레임(22)을 통해 극성판(1a)(1b)으로 열이 전도되도록 하고 용융된 납의 융합력을 촉진시킬 수 있다.
도 5(a)에는 본 발명에서 리드 프레임(22)의 끝단이 뾰족하게 구성하여 열전도 시간을 빠르게 하는 작용을 하고, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 리드 프레임의 일부분을 경사지도록 즉, 극성판(1a)(1b)쪽으로 근접되도록(부스바의 저면에 대해 하측으로 0.1mm~5mm로 돌출) 구성하고, 그 저면은 극성판(1a)(1b)의 표면과 대략 나란하게 접촉하도록 구성한 것을 볼 수 있다. 도 5(b)에서 참조번호 T1은 부스바의 두께이고, T2는 리드 프레임의 두께로서, T2가 T1에 비해 상대적으로 얇게 구성되어 있다. 본 발명에서 리드 프레임(22)의 두께는 0.1mm~5.0mm이고, 길이는 0.5mm~20mm이며, 폭은 0.5mm~20mm의 범위로 제조할 수 있으며, 바람직한 실시예로서, 본 발명에 따른 부스바(20)는 커패시터 1500uF에 있어 부스바(10)의 두께를 1.2mm로 하고, 리드 프레임(22) 의 길이를 5mm, 리드 프레임(22)의 두께를 0.5mm 하여 납땜을 했을 때와 종래의 부스바와 비교한 결과를 다음의 [표 1]과 같이 확인되었다.
[표 1]
| 구 분 | 부스바 무게(g) | 리드 프레임 납땜 불량수 | 리드 프레임 납땜 시간(sec/point) |
| 본 발명의 부스바 | 515 | 0/30 | 5 |
| 종래의 부스바 | 835 | 1/30 | 12 |
[표 1]에 확인되는 바와 같이, 부스바(20)의 무게는 본 발명의 부스바(20)가 종래의 부스바에 비해 38.3%를 경량화된 것을 확인할 수 있으며, 부스바의 납땜작 업에서도 불량이 전혀 발생하지 않았으며, 납땜시간은 7초 단축되어 생산성이 2.4배 향상되었음을 알 수 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 도 7a 및 도 7b는 부스바(20)가 커패시터 소자(1)에 융합된 상태의 측면도이고, 도 7c 및 도 7d는 평면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 커패시터 소자(1)를 누여서 부스바(20)를 납땜하는 구조로서, 부스바(20)의 절곡판(20c)(20d) 표면에 펀칭 돌기(23)를 마련하여 커패시터 소자의 앞쪽, 뒷쪽 극성판(1a)(1b)에 부스바(20)를 납땜하였을 때, 커패시터 소자(1)의 외피(1c)와 절곡판(20c)(20d)의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 것에 대하여 예시한 것이다.
펀칭돌기(23)는 부스바(20)의 납땜 작업시 부스바(20a)(20b)와 커패시터 소자(1)의 외피(1c)를 이격시킨 뒤 이를 외장케이스(C)속으로 안치시키고, 그 속으로 에폭시를 충진하면, 펀칭돌기(23)에 의해 마련된 간격에 의해 에폭시의 진입이 용이하고, 부스바(20)와 커패시터(1)사이에 절연재로 충진되어 부스바의 숏트를 방지할 수 있다.
도 7e를 참조하면, 도 7e는 전술한 절곡판(20c)(20d)의 배치에 따른 응용예로서, 커패시터 소자(1)의 앞쪽, 뒷쪽 극성판(1a)(1b)에 부스바(20)를 납땜하였을 때, 절곡판(20c)과 (20d)가 외장 케이스(c) 개구부측의 커패시터 소자(1) 외피(1c)에서 서로 이웃하게 배치되도록 하고, 커패시터 소자(1)의 외피(1c)와 절곡판(20c) 또는 절곡판(20d)의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 외피(1c)와 근접한 절곡판에 펀치돌기(23)를 생성하고, 두 절곡판(20c)(20d)을 절연재(20e)를 이용하여 절연 시킨 것을 예시한 것이다.
참고로, 도면에서 단자(5)는 제조자의 선택에 의해 특정방향으로 배치할 수 있는 선택적인 사항이다. 미설명 부호 20e는 두 절곡판(20c)과 (20d) 사이에 개입된 절연재이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 효과는 커패시터용 부스바(20)의 형상은 극성판(1a)(1b)과 납땜하는 리드 프레임(22)의 두께를 부수바(20a)(20b)의 다른 부분 두께보다 얇게 하고, 개구부(21)은 커패시터(1)의 열과 행의 배치에 따라 그와 대응되게 부스바(10)의 폭 방향 또는 길이방향으로 마련하고, 개구부(21)에 의해 리드 프레임(22)의 납땜작업이 용이하고 부스바(20)의 절곡판(20c)(20d)에 마련된 펀칭돌기(23)에 의해 커패시터 모듈의 불량을 줄일 수 있으며, 개구부의 절취면적에 해당하는 만큼 커패시터의 무게를 줄여 모듈의 총중량을 경량화 할 수 있고, 품질이 향상된 커패시터를 제공할 수 있다.
도 1a 는 종래의 커패시터 모듈의 분해사시도,
도 1b 는 종래의 다른 커패시터 모듈의 분해사시도,
도 2는 도 1에 도시된 A부분을 확대한 요부 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 부스바를 채용한 커패시터 모듈의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 부스바가 부착된 커패시터를 외장 케이스에 안치시킨 상태의 단면도,
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 3에 도시된 B부분을 확대하여 도시한 리드 프레임의 제1 및 제2 실시예를 예시한 확대 사시도,
도 6(a)는 본 발명에 따른 부스바가 부착된 커패시터의 평면도,
도 6(b)는 본 발명에 따른 부스바가 부착된 커패시터의 평면도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 커패시터 소자에 부스바가 부착된 커패시터를 예시한 측면도,
도 7c 및 도 7d는 본 발명에 따른 커패시터 소자에 부스바가 부착된 커패시터를 예시한 평면도,
도 7e는 본 발명에 따른 극성이 다른 두 부스바의 배치에 대한 응용예를 예시한 요부 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 커패시터 소자 1a, 1b : 극성판
1c : 커패시터 외피 20 : 부스바
20c, 20d : 절곡판 21 : 개구부
21a : 요부 22 : 리드 프레임
23 : 펀칭돌기 24 : 에폭시 흐름공
T1 : 부스바의 두께 T2 : 리드 프레임의 두께
Claims (7)
- 플라스틱 필름의 한 면 또는 양면에 금속을 증착한 증착필름을 권취하고 권취된 양면에는 아연 또는 아연 합금 또는 1차 아연 2차 주석을 사용하여 극성판을 구성한 커패시터 소자(1)를 만들고, 커패시터 소자(1)를 각각의 리드 프레임에 부착하여 각각의 +,- 극성판을 구성하는 +,- 부스바에 있어서,상기 커패시터 소자(1)의 표면위로 중첩되었을 때 이웃한 커패시터 소자(1)의 두 극성판(1a)(1b)의 일부분을 노출시키기 위한 개구부(21)를 구비하고, 상기 개구부(21)의 테두리에 끝단쪽으로 두께가 얇아진 리드 프레임(22) 및 절곡판(20c)(20d)에 마련된 펀칭돌기(23)로 구성된 부스바(20)를 특징으로 하는 커패시터 조립용 부스바.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 리드 프레임(22)은 상기 부스바(20)의 표면에 대해 상 기 극성판(1a)(1b)쪽으로 0.1mm~ 5mm 절곡되고, 상기 극성판의 표면과 나란하게 구성된 것을 특징으로 하는 커패시터 조립용 부스바.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서 부스바(20)의 두 절곡판(20c)(20d)은 커패시터 소자(1) 외피(1c) 주위에서 배치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 커패시터 조립용 부스바.
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