KR100958458B1 - 금속 커패시터 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해질로 금속재질을 적용하여 전기 전도도를 크게 개선시킨 금속 커패시터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 금속 커패시터는 관통홀 형성부와, 제1 및 제2전극인출부를 갖는 단자증가형 금속부재와; 금속산화층과; 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 형성되는 시드전극층과; 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성되는 다수개의 관통홀이 채워지도록 관통홀 형성부에 형성된 시드전극층에 각각 형성되는 메인전극층과; 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 형성되는 절연층과; 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부에 선택적으로 연결되는 제1리드단자와; 단자증가형 금속부재의 메인전극층에 연결되는 제2리드단자와; 제1 및 제2리드단자가 연결된 단자증가형 금속부재를 제1 및 제2리드단자가 외부로 노출되도록 밀봉시키는 밀봉부재로 구성됨을 특징으로 한다.
관통, 단자, 금속, 부재, 커패시터
Description
본 발명은 금속 커패시터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전해질로 금속재질을 적용하여 전기 전도도를 크게 개선시킨 금속 커패시터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
전원회로에서 출력되는 전원을 일정한 값이 되도록 평활시키거나 저주파 바이패스로 사용되는 알루미늄 전해 커패시터(aluminum electrolytic capacitor)의 제조방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 알루미늄박의 표면적을 넓혀 정전용량을 크게 하기 위해 알루미늄박(aluminum foil)의 표면을 식각(etching)하는 과정을 실시한다. 식각과정이 완료되면 알루미늄박에 유전체를 형성시키는 화성(forming)과정을 실시한다. 식각이나 화성과정을 통해 각각 음극과 양극 알루미늄박이 제조되면 알루미늄박과 전해지를 제품의 길이에 따라 필요치수의 폭 만큼 자르는 재단(slit)과정을 실시한다. 재단이 완료되면 알루미늄박에 인출단자인 알루미늄 리드봉을 접합시키는 스티치(stitch)과정을 실시한다.
알루미늄박과 전해지의 재단이 완료되면 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 삽입한 후 원통형으로 감아서 풀어지지 않도록 테이프로 접착시키는 권취(winding)과정을 실시한다. 권취과정이 완료되면 이를 알루미늄 케이스에 삽입한 후 전해액을 주입하는 함침(impregnation)을 실시한다. 전해액의 주입이 완료되면 알루미늄 케이스를 봉구재로 봉입하는 봉입(curling)과정을 실시한다. 봉입과정이 완료되면 유전체 손상을 복구하는 에이징(aging) 과정을 실시하여 알루미늄 전해 커패시터의 조립을 완료하게 된다.
종래의 알루미늄 전해 커패시터를 적용하는 경우에 최근 전자기기의 디지털 및 소형화로 인해 다음과 같은 문제점이 있다.
알루미늄 전해 커패시터는 전해질로 전해액이 사용됨으로 인해 전기 전도도가 낮아 고주파 영역에서의 수명이 짧아지는 한계가 있고, 신뢰성 개선, 고주파수특성, 저손실화, 저ESR(Equivalent Series Resistance, 저임피던스(impedance)화에 한계가 있으며, 리플발열이 높아 발연, 발화라는 안전성 및 내환경성에 한계가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전해질로 금속재질을 적용하여 전기 전도도를 종래에 전해질을 전해액이나 유기반도체를 사용하는 것에 비해 10,000 ∼ 1,000,000배 개선시킨 금속 커패시터및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전해질로 금속재질을 사용함으로써 소형화, 저손실화, 리플발열 저감, 장수명화, 내열안정성, 비발연, 비발화 및 내환경성을 개선시킬 수 있는 금속 커패시터 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 금속 커패시터는 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와, 상기 관통홀 형성부에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부를 갖는 단자증가형 금속부재와; 상기 단자증가형 금속부재에 형성되는 금속산화층과; 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 형성되는 시드전극층과; 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성되는 다수개의 관통홀이 채워지도록 관통홀 형성부에 형성된 시드전극층에 형성되는 메인전극층과; 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 형성되는 절연층과; 상기 메인전극층에 형성되는 도전성 접착층과; 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부에 각각 연결되는 제1리드단자와; 상기 메인전극층에 상기 도전성 접착층으로 연결되는 제2리드단자와; 상기 제1 및 제2리드단자가 연결된 단자증가형 금속부재를 제1 및 제2리드단자가 외부로 노출되도록 밀봉시키는 밀봉부재로 구성되며, 상기 단자증가형 금속부재는 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와 상기 관통홀 형성부의 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되며, 상기 절연층은 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층의 측면 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 커패시터의 제조방법은 DC(Direct current) 식각 방법을 DC 식각 방법을 이용하여 부재에 각각 다수개의 관통홀이 배열되는 관통홀 형성부를 형성하여 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되는 단자증가형 금속부재를 형성하는 과정과; 상기 단자증가형 금속부재에 관통홀 형성부와 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되면 양극산화방법을 이용하여 단자증가형 금속부재에 금속산화층을 형성하는 화성과정과; 상기 금속산화층이 형성되면 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 금속산화층에 침투되도록 상기 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 시드전극층을 형성하는 과정과; 상기 시드전극층이 형성되면 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 시드전극층을 매개로 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 다수개의 관통홀이 매몰되도록 메인전극층을 형성하는 과정과; 상기 메인전극층이 형성되면 CVD(Chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 절연층을 형성하는 과정과; 상기 절연층이 형성되면 상기 단자증가형 금속부재의 상기 메인전극층에 제2리드단자를 연결시키고 상기 제1 및 제2전극인출부에 각각 제1리드단자를 연결시키는 과정과; 상기 제1 및 제2리드단자가 연결되면 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2리드단자가 외부로 노출되도록 상기 단자증가형 금속부재를 밀봉부재로 밀봉시키는 과정으로 구성되며, 상기 절연층을 형성하는 과정에서 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층의 측면 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 커패시터는 전해질로 금속재질을 적용함으로써 종래의 전해질로 전해액이나 유기반도체를 사용하는 것에 비해 전기 전도도를 10,000 ∼ 1,000,000배 개선시킬 수 있고, 직렬 적층하여 고전압화가 가능하며, 무극성으로 조립 시 방향성이 없어 안전성이 높으며, 소형화, 저손실화, 저ESR, 저임피던스화, 내열안정성, 비발연, 비발화 및 내환경성을 개선시킬 수 있는 이점을 제공한다.
(실시예1)
본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 금속 커패시터의 A1-A2선 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 금속 커패시터의 B1-B2선 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 금속 커패시터(10)는 단자증가형 금속부재(11), 금속산화층(12), 시드전극층(13), 메인전극층(14), 절연층(15), 제1리드단자(21), 제2리드단자(22) 및 밀봉부재(30)로 구성되며, 각각의 구성을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
단자증가형 금속부재(11)는 도 4b에 도시된 바와 같이 원형이나 다각형으로 형성되는 다수개의 관통홀(11d)이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부(11a)와, 관통홀 형성부(11a)의 일측과 타측에 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)를 갖도록 형성된다. 단자증가형 금속부재(11)에 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)를 형성하는 것은 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 각각 제2리드단자(22)를 선택적으로 연결시켜 극성을 갖는 금속 커패시터(10)를 구성하는 경우에 단자수를 증가시켜 3단자를 갖도록 구성하기 위함이나, 무극성인 경우에도 2단자를 갖는 금속 커패시터로도 구성할 수 있다. 이러한 단자증가형 금속부재(11)는 관통홀 형성부(11a), 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 일체로 형성되고, 관통홀 형성부(11a)에 형성되는 다수개의 관통홀(11d)은 원통형으로 형성하여 관통홀(11d)을 용이하게 형성할 수 있도록 한다. 단자증가형 금속부재(11)는 금속재질이 적용되며, 그 중에서도 알루미늄(Al), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 티탄늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)중 하나가 적용된다.
금속산화층(12)은 단자증가형 금속부재(11)의 표면에 형성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 단자증가형 금속부재(11)의 양면 즉, 다수개의 관통홀(11d)의 표면, 상/하면등을 포함하여 모든 표면에 형성된다. 단자증가형 금속부재(11)에 형성되는 금속산화층(12)은 단자증가형 금속부재(11)의 재질에 따라 알루미나(Al2O3), 산화 니오븀(Nb2O5), 일산화 니오븀(NbO), 산화 탄탈(Ta2O5), 산화 티탄늄(TiO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2)중 하나가 적용된다.
시드전극층(13)은 단자증가형 금속부재(11)의 관통홀 형성부(11a)에 형성된 금속산화층(12)에 형성된다. 메인전극층(14)은 단자증가형 금속부재(11)의 관통홀 형성부(11a)에 형성되는 다수개의 관통홀(11d)이 채워지도록 관통홀 형성부(11a)에 형성된 시드전극층(13)에 형성된다. 이러한 시드전극층(13)이나 메인전극층(14)은 각각 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 니켈(Ni), 주석(Sn), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 코발트(Co), 루테늄(Ru) 및 금(Au)중 하나가 적용된다.
절연층(15)은 단자증가형 금속부재(11)의 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 외부로 노출되도록 메인전극층(14)과 단자증가형 금속부재(11)에 형성된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 절연층(15)은 메인전극층(14)의 측면 가장자리를 따라 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 외부로 노출되도록 금속부재(11)와 메인전극층(14)에 형성되며, 절연층(15)은 절연테이프(tape)나 수지계열의 재질이 적용된다.
제1리드단자(21)는 단자증가형 금속부재(11)의 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 선택적으로 연결된다. 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 선택적으로 연결되는 제1리드단자(21)는 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 모두 연결하여 유극성을 갖는 리드단자로 적용하거나, 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)중 하나에 연결하여 무극성을 갖는 리드단자로 적용할 수 있다.
제2리드단자(22)는 단자증가형 금속부재(11)의 메인전극층(14)에 연결된다. 메인전극층(14)에 제2리드단자(22)를 연결 시 제2리드단자(22)의 접착력을 개선시키기 위해 메인전극층(14)에 도전성 접착층(16)이 더 구비된다.
밀봉부재(30)는 제1 및 제2리드단자(21,22)가 연결된 단자증가형 금속부재(11)를 제1 및 제2리드단자(21,22)가 외부로 노출되도록 밀봉시켜 외부로부터 금속 커패시터(10)를 보호하며, 이러한 밀봉부재(30)는 몰딩재질이나 내부가 빈 커버부재가 적용된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터(10)의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 금속 커패시터(10)의 제조방법은 먼저 도 4a에 도시된 금속재질의 막이나 포일(foil) 등과 같은 부재(1)가 준비되면 도 4b에 도시된 바와 같이 DC 식각 방법을 이용하여 부재(1)에 각각 다수개의 관통홀(11d)이 배열되는 관통홀 형성부(11a)를 형성하여 일측과 타측에 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 일체로 형성되는 단자증가형 금속부재(11)를 형성한다. 관통홀 형성부(11a)에 다수개의 관통홀(11d)의 형성 시 각각의 관통홀(11d)은 지름이 1㎚ 내지 100㎛가 되도록 형성한다. 이러한 다수개의 관통홀(11d)을 원통형으로 관통되도록 형성하므로써 DC 식각방법 이외에 AC(Alternate Current) 식각, 습식 식각이나 기계적인 드릴 또는 레이 저 드릴을 이용하여 용이하게 형성할 수 있다.
단자증가형 금속부재(11)에 관통홀 형성부(11a)와 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 일체로 형성되면 도 4c에 도시된 바와 같이 양극산화방법을 이용하여 단자증가형 금속부재(11)에 금속산화층을 형성하는 화성과정을 실시한다. 금속산화층(12)이 형성되면 도 4d에 도시된 바와 같이 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 금속산화층(12)에 침투도록 관통홀 형성부(11a)에 형성된 금속산화층(12)에 시드전극층(13)을 형성한다.
시드전극층(13)이 형성되면 도 4e에 도시된 바와 같이 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 시드전극층(13)을 매개로 단자증가형 금속부재(11)의 관통홀 형성부(11a)에 형성된 다수개의 관통홀(11d)이 매몰되도록 메인전극층(14)을 형성한다. 메인전극층(14)이 형성되면 도 4f 및 도 4g에 도시된 바와 같이 CVD 방법을 이용하여 단자증가형 금속부재(11)의 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)가 외부로 노출되도록 메인전극층(14)과 단자증가형 금속부재(11)에 절연층(15)을 형성하여 관통형 금속부재(10a)를 형성한다.
절연층(15)이 형성되면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 단자증가형 금속부재(11)의 메인전극층(14)에 제2리드단자(22)를 연결시키고 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 각각 제1리드단자(21)를 선택적으로 연결시킨다. 즉, 금속 커패시터(10)를 무극성을 갖도록 구성하는 경우에 제1전극인출부(11b)나 제2전극인출부(11c)중 하나에 연결한다. 메인전극층(14)과 단자증가형 금속부재(11)에 절연층(15)을 형성하는 과정과 메인전극층(14)에 제2리드단자(22)를 연결시키고 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)에 각각 제1리드단자(21)를 선택적으로 연결시키는 과정사이에 제1 및 제2리드단자(21,22)의 접착력을 개선하기 위해 제2리드단자(22)가 연결되는 메인전극층(14)에 도전성 접착층(16)을 형성하는 과정이 더 구비되며, 도전성 접착층(16)은, 금속 접착제이나 솔더 페이스트를 도포하는 방법, 전해 도금방법 및 무전해 도금방법중 하나가 적용된다.
제1 및 제2리드단자(21,22)가 연결되면 도 3에 도시된 바와 같이 단자증가형 금속부재(11)의 제1 및 제2리드단자(21,22)가 외부로 노출되도록 단자증가형 금속부재(11)를 밀봉부재(30)로 밀봉시킨다. 단자증가형 금속부재(11)를 밀봉부재(30)로 밀봉시키는 과정에서 단자증가형 금속부재(11)를 밀봉 시 몰딩재질이나 내부가 빈 커버부재로 밀봉된다.
(제2실시예)
본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터(10)를 구성하는 관통형 금속부재(10a)를 이용한 무극성의 금속 커패시터(110)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제2실시예에 따른 금속 커패시터(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 다수개의 관통형 금속부재(10a), 도전성 접착층(16), 제3리드단자(23), 제4리드단자(24) 및 밀봉부재(30)로 이루어져 무극성 커패시터(110)가 구성되며, 각각의 구성을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
다수개의 관통형 금속부재(10a)는 단자증가형 금속부재(11), 금속산화층(12), 시드전극층(13), 메인전극층(14) 및 절연층(15)으로 구성되며, 각각의 구 성은 도 4f 및 도 4g에 도시된 관통형 금속부재(10a)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 구성을 갖는 다수개의 관통형 금속부재(10a)는 각각 순차적으로 적층된다.
도전성 접착층(16)은 다수개의 관통형 금속부재(10a)의 메인전극층(14) 사이에 각각 설치되어 다수개의 관통형 금속부재(10a)를 접착시키며, 제3리드단자(23)는 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)중 홀수번째 위치한 다수개의 관통형 금속 전해부재(10a)의 제1전극인출부(11b)에 각각 연결된다. 즉, 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)중 최상측에 위치한 관통형 금속부재(10a)가 첫 번째이고 다음에 위치한 관통형 금속부재(10a)가 두 번째라고 가정하면 제3리드단자(23)는 첫 번째나 세 번째 등과 같은 홀수번째에 위치한 관통형 금속부재(10a)의 제1전극인출부(11b)에 각각 연결된다. 제4리드단자(24)는 반대로, 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)중 짝수번째 위치한 관통형 금속부재(10a)의 제2전극인출부(11c)에 각각 연결되어 무극성을 갖도록 금속 커패시터(110)를 구성한다. 즉, 동일한 극성을 갖는 금속산화층(12)이 형성되는 단자증가형 금속부재(11)의 제1전극인출부(11b) 및 제2전극인출부(11c)에 각각 제3리드단자(23) 및 제4리드단자(24)가 연결되므로 인해 금속 커패시터(110)는 무극성을 갖도록 구성된다.
다수개의 관통형 금속부재(10a)에 제3 및 제4리드단자(23,24)가 연결되면 밀봉부재(30)는 제3 및 제4리드단자(23,24)가 연결된 다수개의 관통형 금속부재(10a)를 제3 및 제4리드단자(23,24)가 외부로 노출되도록 밀봉시켜 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)를 외부로부터 보호하게 된다.
(실시예3)
본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터(10)를 구성하는 관통형 금속부재(10a)를 이용한 극성을 갖는 금속 커패시터(120)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제3실시예에 따른 금속 커패시터(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 다수개의 관통형 금속부재(10a), 도전성 접착층(16), 제1극성 리드단자(25), 제2극성 리드단자(26), 제3극성 리드단자(27) 및 밀봉부재(30)로 구성되며, 각각의 구성을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
다수개의 관통형 금속부재(10a)는 단자증가형 금속부재(11), 금속산화층(12), 시드전극층(13), 메인전극층(14) 및 절연층(15)으로 구성되며, 각각의 구성은 도 4f 및 도 4g에 도시된 관통형 금속부재(10a)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 구성을 갖는 다수개의 관통형 금속부재(10a)는 각각 순차적으로 적층된다. 도전성 접착층(16)은 다수개의 관통형 금속부재(10a)의 메인전극층(14) 사이에 각각 설치되어 다수개의 관통형 금속부재(10a)를 접착시킨다.
제1극성 리드단자(25)는 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)의 제1전극인출부(11b)에 각각 연결되어 애노드(anode) 전극으로 작용하며, 제3극성 리드단자(27)는 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)의 제2전극인출부(11c)에 각각 연결되어 애노드 전극으로 작용하여, 유극성을 갖는 금속 커패시터(120)를 구성한다. 즉, 제1극성 리드단자(25) 및 제3극성 리드단자(27)는 각각 양극박으로 작용하도록 금속산화층(12)이 형성된 단자증가형 금속부재(11)의 제1전극인출부(11b) 및 제1전 극인출부(11c)에 각각 연결되므로 인해 애노드 전극으로 작용한다. 제2극성 리드단자(26)는 관통형 금속부재(10a)중 하나의 메인전극층(14)에 연결되며, 음극박으로 작용하도록 금속산화층(12)을 형성하지 않은 메인전극층(14)에 연결되므로 인해 제2극성 리드단자(26)는 캐소드(cathode) 전극으로 작용한다.
제1전극인출부(11b) 및 제1전극인출부(11c)가 구비되는 단자증가형 금속부재(11)는 음극박으로 작용하도록 적용할 수 있다. 금속부재(11)가 음극박으로 작용하는 경우에 메인전극층(14)은 양극박으로 작용한다. 따라서, 제1극성 리드단자(25)와 제3극성 리드단자(27)는 제2극성 리드단자(26)가 캐소드 전극으로 적용되는 경우에 각각 애노드 전극으로 적용되며, 제2극성 리드단자(26)가 애노드 전극으로 적용되는 경우에 각각 캐소드전극으로 적용된다. 또한, 제2극성 리드단자(26)는 제1극성 리드단자(25)와 제3극성 리드단자(27)가 각각 캐소드 전극으로 적용되는 경우에 애노드 전극으로 적용되며, 제1극성 리드단자(25)와 제3극성 리드단자(27)가 각각 애노드 전극으로 적용되는 경우에 캐소드전극으로 적용된다.
애노드나 캐소드 전극으로 작용하는 제2극성 리드단자(26)의 접착력을 개선하기 위해 제2극성 리드단자(26)가 연결되는 다수개의 관통형 금속부재(10a)중 하나의 메인전극층(14)에는 도전성 접착층(16)이 형성되며, 도전성 접착층(16)이 형성되는 경우에 도전성 접착층(16)에 제2극성 리드단자(26)가 연결된다.
밀봉부재(30)는 제1 내지 제3극성 리드단자(25,26,27)가 적층된 다수개의 관통형 금속부재(10a)에 연결되면 제1 내지 제3극성 리드단자(25,26,27)가 외부로 노출되도록 밀봉시켜 유극성 금속 커패시터(120)를 외부로부터 보호할 수 있도록 한 다.
이와 같이 금속 커패시터(10)를 적층하여 금속 커패시터(110,120)를 구성하는 경우에 고전압, 고용량의 금속커패시터를 얻을 수 있게 된다. 또한, 금속 커패시터(10)를 구성하는 단자증가형 금속부재(11)에 양면 즉, 상/하면이 관통하는 관통홀(11d)을 형성하므로써 단자증가형 금속부재(11)의 상/하면에 형성되는 메인전극층(14)을 자동으로 연결할 수 있고, DC 식각방법 이외에 습식 식각 또는 기계적인 드릴이나 레이저 드릴등을 이용하여 (11d)을 일정하게 형성하고 유지할 수 있어 누설전류 및 내전압을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 금속 커패시터는 전원회로의 평활회로, 노이즈 필터나 바이패스 커패시터등에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 금속 커패시터의 A1-A2선 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 금속 커패시터의 B1-B2선 단면도,
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 커패시터의 제조과정을 나타낸 도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 금속 커패시터의 단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 금속 커패시터의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10,110,120: 금속 커패시터 10a: 관통형 금속부재
11: 단자증가형 금속부재 11a: 관통홀 형성부
11b: 제1전극인출부 11c: 제2전극인출부
12: 금속산화층 13: 시드전극층
14: 메인전극층 15: 절연층
16: 도전성 접착층
Claims (18)
- 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와, 상기 관통홀 형성부에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부를 갖는 단자증가형 금속부재와;상기 단자증가형 금속부재에 형성되는 금속산화층과;상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 형성되는 시드전극층과;상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성되는 다수개의 관통홀이 채워지도록 관통홀 형성부에 형성된 시드전극층에 형성되는 메인전극층과;상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 형성되는 절연층과;상기 메인전극층에 형성되는 도전성 접착층과;상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부에 각각 연결되는 제1리드단자와;상기 메인전극층에 상기 도전성 접착층으로 연결되는 제2리드단자와;상기 제1 및 제2리드단자가 연결된 단자증가형 금속부재를 제1 및 제2리드단자가 외부로 노출되도록 밀봉시키는 밀봉부재로 구성되며,상기 단자증가형 금속부재는 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와 상기 관통홀 형성부의 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되며, 상기 절연층은 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층의 측면 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 단자증가형 금속부재는 알루미늄(Al), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 티탄늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)중 하나가 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 제1항에 있어서, 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성되는 다수개의 관통홀은 원형이나 다각형으로 형성됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 제1항에 있어서, 상기 금속산화층은 알루미나(Al2O3), 산화 니오븀(Nb2O5), 일산화 니오븀(NbO), 산화 탄탈(Ta2O5), 산화 티탄늄(TiO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2)중 하나가 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 제1항에 있어서, 상기 시드전극층과 상기 메인전극층은 각각 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 니켈(Ni), 주석(Sn), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 코발트(Co), 루테늄(Ru) 및 금(Au)중 하나가 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 밀봉부재는 몰딩재질이나 내부가 빈 커버부재가 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 삭제
- 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와, 상기 관통홀 형성부에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부를 갖는 단자증가형 금속부재와, 상기 단자증가형 금속부재에 형성되는 금속산화층과, 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 형성되는 시드전극층과, 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성되는 다수개의 관통홀이 채워지도록 관통홀 형성부에 형성된 시드전극층에 형성되는 메인전극층과, 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 형성되는 절연층으로 이루어지며, 각각 순차적으로 적층되는 다수개의 관통형 금속부재와;상기 다수개의 관통형 금속부재의 메인전극층 사이에 각각 설치되어 다수개의 관통형 금속부재를 접착시키는 도전성 접착층과;상기 적층된 다수개의 관통형 금속부재의 제1전극인출부에 각각 연결되는 제1극성 리드단자와;상기 관통형 금속부재중 하나의 메인전극층에 연결되는 제2극성 리드단자와;상기 적층된 다수개의 관통형 금속부재의 제2전극인출부에 각각 연결되는 제3극성 리드단자와;상기 제1 내지 제3극성 리드단자가 연결된 다수개의 관통형 금속부재를 제1 내지 제3극성 리드단자가 외부로 노출되도록 밀봉시키는 밀봉부재로 구성되며,상기 단자증가형 금속부재는 다수개의 관통홀이 배열되어 형성되는 관통홀 형성부와 상기 관통홀 형성부의 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되며, 상기 절연층은 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층의 측면 가장자리를 따라 형성되며,상기 제1극성 리드단자와 상기 제3극성 리드단자는 각각 상기 제2극성 리드단자가 캐소드 전극으로 적용되는 경우에 애노드 전극으로 적용되는 것을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 삭제
- 제10항에 있어서, 상기 제2극성 리드단자는 상기 제1극성 리드단자와 상기 제3극성 리드단자가 각각 캐소드 전극으로 적용되는 경우에 애노드 전극으로 적용되며, 제1극성 리드단자와 상기 제3극성 리드단자가 각각 애노드 전극으로 적용되는 경우에 캐소드전극으로 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- 제10항에 있어서, 상기 제2극성 리드단자가 연결되는 다수개의 관통형 금속부재중 하나의 메인전극층에는 도전성 접착층이 더 구비됨을 특징으로 하는 금속 커패시터.
- DC 식각 방법을 이용하여 부재에 각각 다수개의 관통홀이 배열되는 관통홀 형성부를 형성하여 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되는 단자증가형 금속부재를 형성하는 과정과;상기 단자증가형 금속부재에 관통홀 형성부와 제1 및 제2전극인출부가 일체로 형성되면 양극산화방법을 이용하여 단자증가형 금속부재에 금속산화층을 형성하는 화성과정과;상기 금속산화층이 형성되면 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 금속산화층에 침투되도록 상기 관통홀 형성부에 형성된 금속산화층에 시드전극층을 형성하는 과정과;상기 시드전극층이 형성되면 전해 도금이나 무전해 도금방법을 이용하여 시드전극층을 매개로 상기 단자증가형 금속부재의 관통홀 형성부에 형성된 다수개의 관통홀이 매몰되도록 메인전극층을 형성하는 과정과;상기 메인전극층이 형성되면 CVD 방법을 이용하여 상기 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 절연층을 형성하는 과정과;상기 절연층이 형성되면 상기 단자증가형 금속부재의 상기 메인전극층에 제2리드단자를 연결시키고 상기 제1 및 제2전극인출부에 각각 제1리드단자를 연결시키는 과정과;상기 제1 및 제2리드단자가 연결되면 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2리드단자가 외부로 노출되도록 상기 단자증가형 금속부재를 밀봉부재로 밀봉시키는 과정으로 구성되며,상기 절연층을 형성하는 과정에서 단자증가형 금속부재의 제1 및 제2전극인출부가 외부로 노출되도록 메인전극층의 측면 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 커패시터의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 단자증가형 금속부재에 관통홀 형성부와 제1 및 제2전극인출부(11b,11c)를 일체로 형성하는 과정에서 관통홀 형성부에 형성되는 다수 개의 관통홀은 각각 지름이 1㎚ 내지 100㎛가 되도록 형성되며, 다수개의 관통홀은 DC 식각 방법 이외에 AC 식각, 습식 식각, 기계적인 드릴 및 레이저 드릴중 하나를 이용하여 형성할 수 있음을 특징으로 하는 금속 커패시터의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 메인전극층과 단자증가형 금속부재에 절연층을 형성하는 과정과 상기 메인전극층에 제1리드단자를 연결시키고 상기 제1 및 제2전극인출부에 각각 제2리드단자를 선택적으로 연결시키는 과정사이에 제1 및 제2리드단자의 접착력을 개선하기 위해 제2리드단자가 연결되는 메인전극층에 도전성 접착층을 형성하는 과정이 더 구비되며, 상기 도전성 접착층의 형성은 금속 접착제이나 솔더 페이스트를 도포하는 방법, 전해 도금방법 및 무전해 도금방법중 하나가 적용됨을 특징으로 하는 금속 커패시터의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 단자증가형 금속부재를 밀봉부재로 밀봉시키는 과정은 단자증가형 금속부재를 밀봉 시 몰딩재질이나 내부가 빈 커버부재로 밀봉됨을 특징으로 하는 금속 커패시터의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 절연층을 형성하는 과정에서 절연층이 절연테이프로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 커패시터의 제조방법.
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