KR101007537B1 - 절연볼을 포함한 필름 커패시터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필름 커패시터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 필름 커패시터는 금속 박막이 증착된 필름을 원형으로 다수회 감겨져 원통을 형성하고, 내부에 권심홀이 형성되어 있는 원통형 바디; 상기 권심홀에 삽입 형성된 절연볼; 및 상기 금속박막과 접촉되어 상기 원통형 바디 양측으로 소정 길이 연장 형성된 전극 와이어;를 포함한다.
Description
본 발명은 필름 커패시터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 절연볼을 이용하여 절연성을 높인 원통형 필름 커패시터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
필름 커패시터는 금속이 증착된 필름 유전체를 넣고 롤로 감은 것으로서, 커플링, 필터 등 전자제품의 주요 부분에 널리 사용된다. 특히 최근에는 대용량 필름 커패시터가 소형 저가격으로 생산됨에 따라 전원부 바이패스용으로 많이 사용되기도 한다. 그러나 필름 커패시터는 용량에 비해 크기가 크고 가격이 비싸며 큰 용량을 제조하기가 어렵다. 특히 필름 커패시터는 유전체의 재질 및 제조공정에 따라 소음 및 품질의 차이가 크다.
유전체로는 폴리에스테르나 폴리프로필렌 필름 등이 사용되는데, 일반적으로 폴리프로필렌 계열의 제품은 신호부의 커플링용으로 많이 사용되며, 마일러 커패시터는 저급의 제품으로 저가 앰프의 신호부나 전원부의 바이패스용으로 사용되기도 한다. 폴리프로필랜, 폴리에스테르 필름의 커패시터는 커플링 커패시터로 적합할 뿐만 아니라 재질 및 제조공법에 따라 다양한 음질 및 음색을 가진다.
도 1의 종래의 방법에 따른 필름 커패시터를 제조하는 방법을 도시한 것으로, 종래의 필름 커패시터를 제조하는 방법은 권취기를 통해 권취 용량 중심에 따른 회전수, 폭치수를 셋팅하여 필름을 감는 권취 단계(S10)와, 상기 권취 단계에서 필름을 감은 소자를 사양에 따라 셋팅된 열프레스기의 프레스판에 정해진 수량의 소자를 삽입하여 온도 및 압력을 가하는 압착 단계(S11)와, 상기 압착단계에서 압착된 소자를 열처리하는 열처리 단계(S12)와, 상기 열처리 단계 후 스프레이 입자가 소자의 표면에 묻지 않도록 소자를 감싸주는 인터리빙 단계(S13)와, 상기 인터리빙 단계 후 상기 소자의 양단에 금속 입자를 스프레이 형태로 분사하는 금속분사 단계(S14); 상기 금속융사 단계에서 소자의 표면에 묻은 금속을 제거하고 필름의 취약부를 제거하기 위해 전압처리를 하는 금속제거 단계(S15)와, 상기 소자의 양단에 리드 와이어를 붙이는 리 드와이어 접합 단계(S16)와, 상기 접합 단계 후 왁스 함침 또는 에폭시 함침하는 단계(S17)와, 왁스 함침 또는 에폭시 함침 단계 후 다시 파우더 코팅하는 단계(S18)로 이루어진다. 이후 건조, 검사하는 단계를 통해 최종 제품이 완성된다.
종래 원통형 필름 커패시터의 경우 부피가 커 너무 많은 공간을 차지하고 인터리빙 단계에서 쇼트(short)가 발생할 가능성이 높은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 압착형 커패시터가 사용되고 있으나, 압착형 필름 커패시터의 경우 권심을 제거한 후 압착 부위에서 텐션(tension)이 작용하지 않기 때문에 원통형에 비해 진동음이 많이 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 진동음은 커패시터의 전기적 특성 및 수명에는 영향이 없지만 용도에 따라서는 이러한 진동음이 노이즈를 유발하여 커패시터의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.
도 2는 원통형 커패시터와 압착형 커패시터의 내부 압력 상관관계를 도시한 것인데, (a)는 권심이 있는 상태이고, (b)는 권심을 제거한 상태이고, (c)는 압착 상태의 압력을 도시한 것이다. 도면을 통해 압착형의 경우 압착부위에서 힘을 받지 않음을 확인할 수 있다. 이러한 영향으로 교류 전압 인가시에는 압착형 필름 커패시터의 경우 원통형에 비해 더 많은 소음이 발생한다.
본 발명은 전기적 쇼트가 발생하지 않는 원통형 필름 커패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 소음 발생이 적은 원통형 필름 커패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 필름 커패시터는 금속 박막이 증착된 필름을 원형으로 다수회 감겨져 원통을 형성하고, 내부에 권심홀이 형성되어 있는 원통형 바디; 상기 권심홀에 삽입 형성된 절연볼; 및 상기 금속박막과 접촉되어 상기 원통형 바디 양측으로 소정 길이 연장 형성된 전극 와이어;를 포함한다.
상기 절연볼은 폴리머 또는 세라믹 재질인 것이 바람직하다.
상기 절연볼의 지름은 권심홀과 동일하거나 0.3mm 이내의 범위에서 권심홀보다 적은 것이 바람직하다.
상기 필름은 두 장의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되어 있으며, 상기 절연볼은 상기 연장부의 안쪽까지 삽입 형성될 수 있다.
상기 연장부는 0.5mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 절연볼은 상기 원통형 바디와 서로 다른 색상을 가지는 것이 바람직하다.
상기 원통형 바디가 수용되어 있는 사출 박스를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 필름 커패시터의 제조방법은 권심에 필름을 원형으로 감아 필름 커패시터를 제조하는 방법에 있어서, 권심을 제거하는 단계; 및 상기 권심이 제거된 권심홀에 절연볼을 삽입하는 볼 삽입 단계를 포함한다.
상기 필름은 2개의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되어 있으며, 상기 볼 삽입 단계는 상기 절연볼을 상기 연장부의 폭보다 안쪽까지 삽입 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 볼 삽입 단계 후, 소자의 물리적 강도를 위해 소정 시간 동안 열처리를 하는 1차 열처리 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 열처리 단계 후, 소자에 금속 입자를 분사하는 금속 분사 단계; 및 소음 저감을 위해 소정 시간 동안 열처리하는 2차 열처리 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 열처리 단계는 섭씨 85℃ 내지 100℃의 온도로 열처리하는 것이 바람직하다.
상기 2차 열처리 단계는 상기 1차 열처리 단계보다 10℃ 이상 높은 온도로 열처리하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 필름 커패시터의 제조방법은, 권심에 필름을 원형으로 감은 후 권심을 제거하는 권취단계; 권심홀에 절연볼을 삽입하는 볼삽입 단계; 소자에 물리적 강도를 부여하기 위해 소정 시간 가열하는 1차 열처리 단계; 분사되는 금속입자가 상기 소자의 표면에 묻지 않도록 감싸주는 인터리빙 단계; 소자에 리드 와이어를 접합할 수 있도록 양단면에 금속을 분사하는 금속분사 단계; 소음 저감을 위해 소정 시간 가열하는 2차 열처리 단계; 왁스 또는 에폭시를 함침하는 함침 단계; 및 파우더를 코팅하는 파우더 코팅 단계;를 포함한다.
상기 필름은 2개의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되어 있으며, 상기 볼 삽입 단계는 상기 절연볼을 상기 연장부의 폭보다 안쪽까지 삽입 형성하는 것이 바람직하다.
상기 1차 열처리 단계는 섭씨 85℃ 내지 100℃의 온도로 열처리하는 것이 바람직하다.
상기 2차 열처리 단계는 상기 1차 열처리 단계보다 10℃ 정도 높은 것이 바람직하다.
또한, 상기 함침 단계 및 파우더 코팅 단계를 갈음하여 소자를 일방이 개방된 사출 형성된 박스에 삽입하는 단계; 및 상기 박스에 왁스 또는 에폭시를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 권심홀에 절연볼을 삽입함으로써 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 열처리를 1차, 2차로 나누어서 하고 열처리 온도를 상이하게 함으로써 기존에 비해 소음 발생을 저감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 필름 커패시터의 제조공정을 나타낸 도면
도 2는 원통형 필름 커패시터와 압착형 필름 커패시터의 내부 압력을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 필름 커패시터의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 필름 커패시터의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 필름 커패시터의 제조 방법을 나타낸 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 피름 커패시터의 소음 개선 효과를 나타내는 실험 결과치
도 2는 원통형 필름 커패시터와 압착형 필름 커패시터의 내부 압력을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 필름 커패시터의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 필름 커패시터의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 필름 커패시터의 제조 방법을 나타낸 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 피름 커패시터의 소음 개선 효과를 나타내는 실험 결과치
본 발명은 원통형 필름 커패시터에 관한 것으로서, 특히 권심을 제거한 상태에서 절연볼을 삽입하여 커패시터에서 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 필름 커패시터(100)를 도시한 것인데, 도 3을 참조하면 상기 필름 커패시터(100)는 원통형 바디(110), 절연볼(140), 및 전극 와이어(150)로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
상기 원통형 바디(110)는 필름 유전체와 금속박막을 교대로 적층시킨 후 이를 다수회 감은 것으로 중앙은 비어 있다. 중앙에 권심에 필름과 금속박막을 감은 후 권심을 제거하면 중앙에 권심홀(130)이 생기는데, 상기 권심홀(130)에 절연물질로 이루어진 절연볼(140)을 삽입하여 형성할 수 있다. 상기 절연볼(140)은 폴리머 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 상기 권심홀(130)의 입구는 절연볼 삽입 후 금속 융사 단계(제조 방법에서 설명됨)에서 입구가 밀봉된다. 즉, 원통형 바디(110)의 양쪽 사이드(120, 122)는 분사된 금속에 의해 도포되어 있다. 따라서 완제품에는 이러한 권심홀(130)이 표시되지는 않으나 절연볼의 삽입과 내부에 홀이 있다는 것을 나타내기 위해 도시하였다. 권심을 중심으로 필름을 감는 공정을 권취 공정이라고도 한다.
이때 절연볼의 크기는 권심홀과 동일 크기이거나 이보다 조금 작아야 하고 지름이 0.3mm 이내의 범위에서 작은 것이 바람직하다. 그리고 색상에는 제한이 없으나 소자의 색상과 상이한 것이 바람직하다.
도 4는 상기 도 3의 필름 커패시터(100)의 단면도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 금속이 증착된 두 개의 필름층(112, 114)이 완전히 포개져 있지 않고 양쪽으로 조금씩 튀어나온 부분이 있고 서로 어긋나 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 금속은 필름층에 증착된 것으로 필름에 비해 두께가 매우 얇으므로 필름층을 중심으로 설명하기로 한다. 서로 어긋나 있는 필름층 중 제 1 필름층(112)는 오른쪽으로 소정 폭(d2) 만큼 튀어나와 오른쪽 측벽(122)과 접촉되어 있고, 제 2 필름층(114)는 왼쪽으로 소정 폭(d1) 만큼 튀어나와 왼쪽 측벽(120)과 접촉되어 있다. 상기 소정 폭(d1, d2)을 연장부(extention)라고 하는데 적극 형성을 위해 필요한 구성이다. 이러한 연장부(d1, d2)가 없이 두 필름층(112, 114)이 완전히 겹쳐져 권취되면 리드 와이어에 전극이 인가되때 리드와이어와 증착전극과의 접촉이 불안정하여 커패시터로서 역할을 할 수 없다. 따라서 연장부(d1, d2)를 두어, 제 1 필름층(112)은 제 2 리드 와이어(152)을 통해 전원이 공급되고 제 2 필름층(114)은 제 1 리드 와이어(150)를 통해 전원이 공급될 수 있도록 되어 있다. 상기 연장부(d1, d2)의 길이는 5mm 이상인 것이 바람직하다.
열처리 공정에서 상기 연장부(d1, d2)의 필름은 안쪽으로 수축하는 경향이 있다. 따라서 절연볼(140, 142)은 연장부(d1, d2) 안쪽까지 삽입되는 것이 바람직하다. 연장부(d1, d2)까지만 삽입되면 열처리시 필름 수축으로 인해 절연볼이 이탈할 염려가 있기 때문이다.
상기와 같은 구조에 의하면, 원통형 바디에 금속 입사를 분사하더라도 권심홀로(130)로 금속 입자가 들어가는 것을 방지할 수 있고, 따라서 분사된 금속입자에 의해 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 필름 커패시터의 제조 방법을 도시한 것이다.
먼저, 권취단계(S100)에서는 앞서 설명한 것과 마찬가지로 권취기를 통해 권취 용량에 따라 회전수, 폭치수 등을 세팅하여 권심을 중심으로 필름을 다수회 권취하여 원형의 바디를 형성한다. 권취 완료후에는 중앙의 권심을 제거한다.
권심 제거 후에는 권심홀에 절연볼을 삽입한다(S110). 절연볼의 개수에는 제한이 없으나 양쪽으로 두 개를 삽입하는 것이 바람직하다. 이때 절연볼의 지름은 권심홀 보다 3mm 범위 이내에서 작은 것이 좋다. 지름이 너무 작게 되면 그 사이로 금속 입사가 들어갈 수 있기 때문이다.
절연볼 삽입이 완료되면 1차 열처리 단계(S120)을 거친다. 상기 열처리 단계를 통해 일정한 시간동안 적정 온도를 가함으로써 소자에 가해지는 스트레스(stress)를 완화할 수 있다. 이때 온도는 섭씨 85 ℃ 내지 100℃ 정도인 것이 바람직하다. 상기 1차 열처리 단계를 통해 소자의 물리적 강도를 부여하고, 볼의 유동 방지 및 권심 부여가 가능하고, 소음을 저감할 수 있다.
상기 열처리 단계 후 스프레이 입자가 소자의 표면에 묻지 않도록 소자를 감싸주는 인터리빙 단계(S130)를 거친다. 인터리빙 단계는 금속 분사 단계에서 소자 표면에 금속이 도포되는 것을 방지하기 위해 소자를 감싸주는 단계이다. 인터리빙 후 소자의 양단에 금속입자를 분사하는 금속분사 단계(S140)를 거친다. 금속분사를 통해 소자의 양단에 와이어를 접합하는 것이 가능하고 전극이 형성될 수 있다. 그리고 볼을 밀봉하는 효과도 있다.
상기 금속 분사후에는 2차 열처리 단계(S150)를 통해 소음을 저감할 수 있다. 이때는 1차 열처리에서보다 10℃ 정도 높은 온도로 열처리하는 것이 좋다.
2차 열처리 후에는 리드 와이어를 통해 소자의 양단면에 동일 수평방향으로 용접하는 와이어 접합 단계(S160)를 거친다. 와이어 접합 단계 이전에 소자의 전기적 특성을 평가하는 1차 특성 검사 단계가 있을 수 있으나 이는 종래에도 존재하고 당업자에게는 자명한 사항이므로 도시하지 않았다.
리드 와이어 용접이 완료되면 절연재인 왁스 또는 에폭시로 함침액을 침투시키는 함침단계(S170)와 파우더 코팅을 하는 파우더 코팅 단계(S180)를 거친다. 상기 함침단계는 소자의 내/외부의 표면 기공을 함침제를 사용하여 채워주는 공정으로 소음 감소 효과와 파우더 코팅시 핀홀(Pin-hole)이 발생하는 것을 방지한다. 상기 파우더 코팅 단계(S180)는 필름 커패시터를 외부로부터 보호하기 위한 외장 도포이다. 파우더 코팅 단계 후에는 2차 특성 검사를 통해 최종적으로 양품의 필름 커패시터를 선별한다(미도시).
상기 함침 단계(S170)와 파우더 코팅칭 단계(S180)는 도시하지는 않았으나 박스를 이용하여 일체로 할 수도 있다(미도시). 즉, 와이어 접합 단계 (S160) 후, 일측이 개방된 사각형이나 다양한 모양의 사출 형성된 박스에 소자를 넣은 후 왁스나 에폭시를 넣은 경화시키는 방법을 사용할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 원통형 필름 커패시터와 소음 개선 효과를 알아보기 위한 실험데이터이다.
도 6을 참조하면 본 발명에 따른 필름형 커패시터의 소음 개선 효과가 종래 압착형에 비해 30% 이상 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
110 : 원통형 바디 112, 114 : 필름층
116, 118 : 증착된 금속 120, 122 : 측벽
130 : 권심홀 140,142 : 절연볼
150, 152 : 리드 와이어
116, 118 : 증착된 금속 120, 122 : 측벽
130 : 권심홀 140,142 : 절연볼
150, 152 : 리드 와이어
Claims (18)
- 금속 박막이 증착된 필름을 원형으로 다수회 감겨져 원통을 형성하고, 내부에 권심홀이 형성되어 있는 원통형 바디;
상기 권심홀에 삽입 형성된 절연볼; 및
상기 금속박막과 접촉되어 상기 원통형 바디 양측으로 소정 길이 연장 형성된 전극 와이어;를 포함하며,
상기 필름은 두 장의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되어 있는 필름 커패시터. - 제 1항에 있어서,
상기 절연볼은 폴리머 또는 세라믹 재질인 필름 커패시터. - 제 1항에 있어서,
상기 절연볼의 지름은 권심홀과 동일하거나 0.3mm 이내의 범위에서 권심홀보다 적은 필름 커패시터. - 제 1항에 있어서,
상기 절연볼은 상기 연장부의 안쪽까지 삽입 형성되어 있는 필름 커패시터. - 제 4항에 있어서,
상기 연장부는 0.5mm 이상인 필름 커패시터 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 절연볼은 상기 원통형 바디와 서로 다른 색상을 가지는 필름 커패시터. - 제 1항에 있어서,
상기 원통형 바디가 수용되어 있는 사출 박스를 더 포함하는 필름 커패시터. - 권심에 필름을 원형으로 감아 필름 커패시터를 제조하는 방법에 있어서,
2개의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되도록 필름을 귄취하는 단계;
권심을 제거하는 단계; 및
상기 권심이 제거된 권심홀에 절연볼을 삽입하는 볼 삽입 단계를 포함하는 필름 커패시터 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 볼 삽입 단계는 상기 절연볼을 상기 연장부의 폭보다 안쪽까지 삽입 형성하는 필름 커패시터 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 볼 삽입 단계 후, 소자의 물리적 강도를 위해 소정 시간 동안 열처리를 하는 1차 열처리 단계를 더 포함하는 필름 커패시터의 제조방법. - 제 10항에 있어서,
상기 1차 열처리 단계 후, 소자에 금속 입자를 분사하는 금속 분사 단계; 및
소음 저감을 위해 소정 시간 동안 열처리하는 2차 열처리 단계;를 더 포함하는 필름 커패시터의 제조 방법. - 제 10항에 있어서,
상기 1차 열처리 단계는 섭씨 85℃ 내지 100℃의 온도로 열처리하는 필름 커패시터의 제조방법. - 제 11항에 있어서,
상기 2차 열처리 단계는 상기 1차 열처리 단계보다 10℃ 이상 높은 온도로 열처리하는 필름 커패시터의 제조방법. - 권심에 필름을 원형으로 감은 후 권심을 제거하는 권취단계;
권심홀에 절연볼을 삽입하는 볼삽입 단계;
소자에 물리적 강도를 부여하기 위해 소정 시간 가열하는 1차 열처리 단계;
분사되는 금속입자가 상기 소자의 표면에 묻지 않도록 감싸주는 인터리빙 단계;
소자에 리드 와이어를 접합할 수 있도록 양단면에 금속을 분사하는 금속분사 단계;
소음 저감을 위해 소정 시간 가열하는 2차 열처리 단계;
왁스 또는 에폭시를 함침하는 함침 단계; 및
파우더를 코팅하는 파우더 코팅 단계;를 포함하는 필름 커패시터 제조방법. - 제 14항에 있어서,
상기 필름은 2개의 필름이 완전히 겹치지 않도록 연장부가 형성되어 있으며,
상기 볼 삽입 단계는 상기 절연볼을 상기 연장부의 폭보다 안쪽까지 삽입 형성하는 필름 커패시터 제조방법. - 제 14항에 있어서,
상기 1차 열처리 단계는 섭씨 85℃ 내지 100℃의 온도로 열처리하는 필름 커패시터의 제조방법. - 제 15항에 있어서,
상기 2차 열처리 단계는 상기 1차 열처리 단계보다 10℃ 정도 높은 필름 커패시터의 제조방법. - 제 14항에 있어서,
상기 함침 단계 및 파우더 코팅 단계를 갈음하여 소자를 일방이 개방된 사출 형성된 박스에 삽입하는 단계; 및
상기 박스에 왁스 또는 에폭시를 주입하는 단계를 포함하는 필름 커패시터의 제조방법.
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| KR1020100046327A KR101007537B1 (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 절연볼을 포함한 필름 커패시터 및 이의 제조방법 |
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| KR20220109145A (ko) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 삼화콘덴서공업주식회사 | 대전력 커패시터 |
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