KR101127380B1 - 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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사가 산요 고교 가부시키가이샤
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Abstract

제조 코스트의 고등이나 대형화를 초래하지 않고, 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제함으로써, 수율을 비약적으로 향상시킬 수 있는 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법을 제공한다. 양극부(7)를 갖는 알루미늄박(1)과, 그 알루미늄박(1)의 표면에 유전체 산화 피막(2)과 음극층(3)을 순차적으로 형성한 음극부(8)를 갖는 컨덴서 소자(6)를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자(6)가 적층 상태로 인접하는 컨덴서 소자(6)에서의 상기 양극부(7)끼리가 용접됨과 함께, 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에 양극 단자(12)가 용접 고정되는 구조의 적층형 고체 전해 컨덴서에서, 상기 양극부(7) 중 적어도 한쪽의 용접면에는, 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
알루미늄박, 컨덴서 소자, 유전체 산화 피막, 응력 완화 구멍

Description

적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법{STACKED TYPE SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 수율을 향상시킬 수 있는 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 적층형 고체 전해 컨덴서는, 이하의 제조 방법에서 제작되어 있었다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 밸브 작용을 갖는 금속인 알루미늄박(1)의 표면에, 유전체 산화 피막(2)과, 고체 전해질층(3a), 카본층(3b), 및 은 페인트층(3c)으로 이루어지는 음극층(3)을 순차적으로 형성하여 컨덴서 소자(6)를 제작한다. 다음으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 복수의 컨덴서 소자(6)를 적층 상태에서, 양극 단자(12)에 저항 용접함으로써 접속하고, 음극 단자(13)에는 도전성 접착제(18)에 의해 접속하고, 마지막으로 외장 수지(14)를 이용하여 피복하여 적층형 고체 전해 컨덴서를 제작하였다.
또한, 상기 컨덴서 소자(6)를 적층하는 경우에는, 우선 컨덴서 소자(6)의 음극부(8)를 유지하면서 반송과 리드 프레임 상에의 재치를 실행한 후, 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)와 양극 단자(12)를 저항 용접으로 접속하고, 그런 후에, 그 접 속된 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에 새롭게 적층시키는 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)를 용접한다. 그리고, 이러한 작업을 반복함으로써 적층하고 있다(하기 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌1] 일본 특개평 11-135367호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 상기 종래의 적층형 고체 전해 컨덴서에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 양극부(7)의 두께 L11≒100㎛이고, 음극부(8)의 두께 L12≒200㎛이기 때문에, 양극부(7)의 두께 L11과 음극부(8)의 두께 L12의 차이가 커서, 도 15에 도시한 바와 같이 양극부(7)와 음극부(8)의 경계에서 절곡된다. 이 때문에, 저항 용접 시에, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계 혹은 그 근방(도 15에서의 참조 부호 50)에 인장 응력과 굽힘 응력이 가해져서, 해당 부분에 응력이 집중한다. 따라서, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계 혹은 그 근방에서의 양극부(7)에서 균열이 생기고, 그 결과, 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량이 원인으로 된다고 하는 과제를 갖고 있었다. 특히, 양극 단자(12)로부터 떨어져 배치되는 컨덴서 소자(6)에서 현저하다.
이러한 것을 고려하면, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계 근방에, 수지를 도포하거나, 테이프를 점착하거나 하는 구조로 하는 것도 생각된다. 그러나, 이러한 구조로 한 경우에도, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계에 걸리는 응력을 충분히 완화하는 것은 어렵다. 또한, 수지를 도포한 경우에는, 컨덴서 소자(6)의 두께가 커져 서 적층형 고체 전해 컨덴서가 대형화(구체적으로는, 고배화(高背化))한다고 하는 과제와, 수지의 재료비가 필요하게 됨과 함께 건조 공정이 별도로 필요해지기 때문에, 제조 코스트가 높아진다고 하는 과제가 새롭게 생긴다. 한편, 테이프를 점착한 경우에는, 테이프의 정확한 점착이 번잡함과 함께, 수지를 도포한 경우와 마찬가지로 적층형 고체 전해 컨덴서가 대형화하게 된다고 하는 과제가 새롭게 생긴다.
본 발명은, 상기의 실정을 감안하여 생각해 낸 것으로서, 그 목적은, 제조 코스트의 고등(高騰)이나 대형화를 초래하지 않고, 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제함으로써, 수율을 비약적으로 향상시킬 수 있는 적층형 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명 중 제1 양태에 따른 발명은, 양극부를 갖는 양극체와, 그 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서에서, 상기 양극부 중 적어도 한쪽의 용접면에서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 슬릿 및/또는 응력 완화 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 양극부 중 적어도 한쪽의 용접면에서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에 응력 완화 슬릿 및/또는 응력 완화 구멍이 형성되어 있으면, 그 부근의 물리적 강도가 저하하여, 저항 용접 시에, 응력 완화 슬릿 또는 응력 완화 구멍 부근에서 절곡된다. 따라서, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에 굽힘 응력이 가해지는 것이 억제되므로, 해당 부분에 가해지는 응력이 작아진다. 그 결과, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에서의 양극부에서 균열이 생기는 것에 기인하는 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 응력 완화 슬릿 등을 형성하는 것뿐이므로, 적층형 고체 전해 컨덴서가 대형화한다는 문제는 없고, 또한, 제조 코스트의 고등을 초래하는 일도 없다.
부가적으로, 응력 완화 구멍을 형성하는 경우에서는, 응력 완화 구멍은 양 극부의 경계와 저항부 사이에 형성되어 있으므로, 용접 시에 가해진 열이 음극부 방향으로 도피하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 적은 열량으로 용접할 수 있으므로, 용접성이 향상한다고 하는 효과도 발휘된다.
본 발명의 제2 양태에 따른 발명은, 제1 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 구멍은 장원 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 응력 완화 구멍이 장원 형상이면, 응력 완화 구멍을 형성한 부위의 강도를 저하시키지 않고, 확실하게 소정 위치에서 절곡되는 것으로 된다. 왜냐하면, 예를 들면, 응력 완화 구멍을 장방 형상으로 한 경우에는, 네 코너에서 균열이 생기기 쉬워지고, 또한, 응력 완화 구멍을 진원 형상으로 한 경우에는, 원 형 부분에서의 절곡 위치가 일정하게 되어 있지 않고, 또한, 양 극부의 경계와 용접부 사이는 그다지 크지 않으므로, 직경은 작아지지 않을 수 없어, 응력 완화 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 이에 대해, 응력 완화 구멍을 장원 형상으로 하면, 이들의 문제점을 회피할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 장원 형상에는, 타원 형상 등을 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 제3 양태에 따른 발명은, 제1 또는 제2 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍에서의 장축은, 상기 양 극부의 경계에 대략 평행해지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
응력 완화 슬릿 또는 응력 완화 구멍에서의 장축이 양 극부의 경계에 평행하게 되어 있지 않으면, 응력 완화 슬릿 등의 한쪽측 끝부에서의 응력이 커져서, 해당 부분으로부터 균열이 생기는 경우가 있지만, 응력 완화 슬릿 등이 음극부와 상기 양극부의 경계에 평행하게 되어 있으면, 응력 완화 슬릿 등의 전체에 균일하게 응력이 가해지므로, 응력 완화 슬릿 등에 균열이 생기는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따른 발명은, 제1 또는 제3 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿은, 상기 양극부의 용접면 중 양극 단자측의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
양극부의 용접면 중 양극 단자측의 면은 다른 쪽의 면보다도, 양극부의 두께 분만 곡률이 커지기 때문에, 양극 단자측의 면은 보다 응력이 커진다. 따라서, 양극 단자측의 면에 응력 완화 슬릿을 형성함으로써, 응력 완화 작용이 더 한층 발휘되게 된다.
본 발명의 제5 양태에 따른 발명은, 제1 내지 제4 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍은, 상기 양극 단자로부터 2개째 이후 의 컨덴서 소자에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 규제하는 것은, 이하에 기재하는 이유에 따른다. 즉, 양극 단자가 용접 고정된 컨덴서 소자에서는, 음극부로부터 연장되는 양극부의 경사각이 O° 혹은 매우 작으므로, 음극부와 양극부의 경계 혹은 그 근방에서의 굽힘 응력은 작다. 이에 대하여, 양극 단자로부터 2개째 이후의 컨덴서 소자에서는, 그 컨덴서 소자보다 양극 단자측에 존재하는 컨덴서 소자의 양극부의 두께와 음극부의 두께와의 차이가 가산된 분만큼, 음극부로부터 연장되는 양극부의 경사각이 커지기 때문에, 음극부와 양극부의 경계 혹은 그 근방에서의 굽힘 응력이 커지기 때문이다.
본 발명의 제6 양태에 따른 발명은, 제1 내지 제5 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍의 용접면 상에서의 면적이, 상기 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라서, 음극부로부터 연장되는 양극부의 경사각이 커지기 때문에, 음극부와 양극부의 경계 혹은 그 근방에서의 굽힘 응력이 커진다. 따라서, 상기 구성과 같이, 응력 완화 슬릿 또는 응력 완화 구멍의 용접면 상에서의 면적이, 상기 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 커지도록 형성하면, 응력의 크기에 따른 응력 완화 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 제7 양태에 따른 발명은, 제1 내지 제6 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍이 복수 형성된 컨덴서 소자를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍이 복수 형성된 컨덴서 소자를 적어도 하나 구비하고 있으면, 응력 완화 슬릿 등의 근방에서의 물리적 강도가 더욱 저하하므로, 응력 완화 효과가 더 한층 발휘된다.
본 발명의 제8 양태에 따른 발명은, 제7 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿 또는 상기 응력 완화 구멍이 복수 형성된 컨덴서 소자를 복수 구비하는 경우에, 응력 완화 슬릿 또는 응력 완화 구멍의 수가, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 많아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라서, 음극부로부터 연장되는 양극부의 경사각이 커지기 때문에, 음극부와 양극부의 경계 혹은 그 근방에서의 굽힘 응력이 커진다. 따라서, 상기 구성과 같이, 응력 완화 슬릿 또는 응력 완화 구멍의 수가, 상기 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 많아지도록 형성하면, 응력의 크기에 따른 응력 완화 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 제9 양태에 따른 발명은, 제1 내지 제8 양태에 따른 발명에서, 상기 응력 완화 슬릿과 상기 응력 완화 구멍이 모두 형성되어 있는 경우에, 응력 완화 구멍에는 응력 완화 슬릿이 연달아 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
응력 완화 구멍만으로는, 응력 완화 구멍이 존재하지 않는 부분에서의 절곡 위치가 일정해지지 않는 경우도 있을 수 있다. 따라서, 상기 구성과 같이, 응력 완화 구멍에 응력 완화 슬릿을 연달아 형성하면, 응력 완화 구멍이 존재하지 않는 부분에서도 소정의 위치에서 절곡될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명 중 제10 양태에 따른 발명은, 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부와, 양극부로 이 루어지는 컨덴서 소자를 제작하는 제1 스텝과, 상기 양극부 중 적어도 한쪽의 용접면에 응력 완화 슬릿 및/또는 응력 완화 구멍을 형성하는 제2 스텝과, 상기 컨덴서 소자 중 1개의 컨덴서 소자의 양극부에 양극 단자를 용접 고정하는 제3 스텝과, 상기 양극 단자가 용접 고정된 컨덴서 소자 상에 다른 컨덴서 소자를 적층한 상태에서, 인접하는 컨덴서 소자의 양극부끼리를 용접 고정하는 제4 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 따르면, 제1 양태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서를 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명의 제11 양태에 따른 발명은, 제10 양태에 따른 발명에서, 상기 제2 스텝에서, 상기 응력 완화 슬릿 및/또는 상기 응력 완화 구멍을 레이저 조사법에 의해 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 응력 완화 슬릿 등을 레이저 조사법에서 형성하면, 확실하면서 신속하게 응력 완화 슬릿을 형성할 수 있다. 또한, 적층 용접부의 산화 피막을 레이저법으로 제거하고 있는 경우에는, 제조 공정이 늘어난다고 하는 문제도 없다.
또한, 응력 완화 구멍으로 할지, 혹은 응력 완화 슬릿으로 할지는, 레이저 직경, 레이저 파워 등을 조절함으로써 실현할 수 있다.
본 발명의 제12 양태에 따른 발명은, 제10 또는 제11 양태에 따른 발명에서, 상기 제2 스텝에서, 상기 양극부의 용접면에 응력 완화 구멍을 형성함과 함께, 상기 양극부 중 적어도 한쪽의 용접면에 상기 응력 완화 구멍과 연속되어 있도록, 응력 완화 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 따르면, 제9 양태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서를 용이하게 제작할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 제조 코스트의 고등이나 대형화를 초래하지 않고, 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제함으로써, 적층형 고체 전해 컨덴서의 수율을 비약적으로 향상시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
본 발명에서의 적층형 고체 전해 컨덴서는, 이하의 최량의 형태로 나타낸 것에 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
[제1 형태]
-적층형 고체 전해 컨덴서의 구성-
제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서를, 도 1～도 6에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 도 1은 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 종단면도, 도 2는 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 평면도, 도 3은 도 2의 A-A선 화살 표시 단면도, 도 4는 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 주요부 확대 단면도, 도 5는 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 주요부 확대 단면도, 도 6은 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 도시하는 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 적층형 고체 전해 컨덴서(10)는, 복수매(본 예에서는 4매) 적층된 컨덴서 소자(6)를 구비하고, 적층 상태의 최하 위치에 있는 컨덴 서 소자(6)의 하면에, 양극 단자(12) 및 음극 단자(13)가 부착되어 있다. 그리고, 컨덴서 소자(6), 양극 단자(12) 및 음극 단자(13)는, 양극 단자(12) 및 음극 단자(13)의 하면을 남겨서 합성 수지(14)로 덮여져 있는 구성이다.
상기 컨덴서 소자(6)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 양극체로서의 밸브 작용을 갖는 금속인 알루미늄박(1)의 표면에, 유전체 산화 피막(2)과, 음극층(3)이 형성되어 있다. 이 음극층(3)은, 폴리티오펜계의 도전성 폴리머로 이루어는 고체 전해질층(3a)과, 카본층(3b)과, 은 페인트층(3c)으로 이루어진다. 상기 유전체 산화 피막(2) 상에 음극층(3)이 형성되어 있는 부분이 음극부(8)로 되고, 음극층(3)이 형성되어 있지 않은 부분이 양극부(7)로 된다. 이러한 구성의 컨덴서 소자(6)를 복수매 적층 상태에서, 인접하는 컨덴서 소자(6)에서의 양극부(7)끼리를 용접 고정하고, 인접하는 컨덴서 소자(6)에서의 음극부(8)끼리를 도전성 접착제(18)로 접착 고정하여 적층형 고체 전해 컨덴서(10)가 형성되어 있다. 또한, 도1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 음극부(8)의 길이 L1은 3.8㎜, 양극부(7)의 길이 L2는 2.2㎜, 컨덴서 소자(6)의 폭 L3은 3.5㎜, 적층형 고체 전해 컨덴서의 높이 L4는 1.5㎜로 되도록 구성되어 있다. 또한, 도 2에서, 참조 부호 20은 저항 용접 막대의 당접 위치이다.
여기서, 적층형 고체 전해 컨덴서(10)에 이용되는 컨덴서 소자(6)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 양극부(7)의 양극 단자(12)측의 면(하면)에서의 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)의 근방(경계(15)와 저항 용접 막대의 당접 위치(20) 사이)에, 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)이 형성되어 있다. 상 기 제1 응력 완화 슬릿(16)의 폭 L5는 200㎛, 깊이 L6은 30㎛이며, 또한, 상기 경계(15)로부터의 거리 L7은 300㎛로 되도록 구성되는 한편, 상기 제2 응력 완화 슬릿(17)의 폭 L8은 200㎛, 깊이 L9는 30㎛이며, 또한, 상기 경계(15)로부터의 거리 L10은 700㎛로 되도록 구성된다. 이와 같이 양 응력 완화 슬릿(16, 17)이 존재함으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 양 응력 완화 슬릿(16, 17)에서 양극부(7)가 절곡된다. 따라서, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계(15) 혹은 그 근방에는 굽힘 응력이 가해지는 것이 억제되므로, 해당 부분에 가해지는 응력이 작아진다. 그 결과, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계(15) 혹은 그 근방에서의 양극부(7)에서, 균열이 생기는 것에 기인하는 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
-적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 방법-
우선, 컨덴서 소자(6)의 제조 방법을 설명하는데, 그 방법은 종래와 동일하다.
구체적으로는, 알루미늄박(1)을 소정 농도의 아디핀산 등의 수용액 내에서 소정 전압에서 화성 처리하고, 금설(金屑) 산화물로 이루어지는 유전체 산화 피막(2)을 형성시킨 후, 3, 4-에틸렌디옥시티오펜, P-톨루엔술폰산 제2철, 및 1-부탄올로 이루어지는 혼합액에 상기 알루미늄박을 소정의 위치까지 침지시켜서, 유전체 산화 피막(2) 상에 도전성 고분자 폴리머인 3, 4-에틸렌디옥시티오펜으로 이루어지는 고체 전해질층(3)을 화학 산화 중합으로 형성하였다. 다음으로, 고체 전해질층 형성 종료 후의 알루미늄박(1)을, 수용액이나 유기 용매에 카본 분말을 확산시킨 용액 중에 침지시키고, 소정의 온도와 시간에서 건조시킨다고 하는 공정을 수회 반복하여, 카본층(4)을 형성시켰다. 마지막으로, 이 카본층(4)의 표면에 은 페인트층(5)을 형성함으로써 컨덴서 소자(6)를 제작하였다.
다음으로, 복수의 컨덴서 소자(6)의 적층 용접에 앞서, 컨덴서 소자(6)에 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)을 형성하였다. 구체적으로는, 하기 레이저 조건으로, 상기 양극부(7)의 양극 단자(12)측의 면에서의 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)의 근방에 레이저광을 조사함으로써 행하였다.
?레이저 조건
레이저 파워:3W
레이저 직경:200㎛
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)를 저항 용접법에 의해 양극 단자(12)에 접속함과 함께, 컨덴서 소자(6)의 음극부(8)를 음극 단자(13)에 도전성 접착제(17)로 접착시킨 후, 복수매의 컨덴서 소자(6)를 겹쳐 쌓으면서 저항 용접법과 도전성 접착제(17)를 이용함으로써 적층화하고, 마지막으로 외장 수지(14)에서 밀봉하여, 16V-10㎌의 적층형 고체 전해 컨덴서(10)를 완성시켰다.
[제2 형태]
제2 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서를, 도 7에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 도 7은 제2 형태에 따른 컨덴서 소자의 평면도이다.
상기 제1 형태와 서로 다른 것은, 도 7에 도시한 바와 같이, 음극부(8)와 양 극부(7)의 경계(15)의 근방(경계(15)와 저항 용접 막대의 당접 위치(20) 사이)에, 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17) 대신에, 응력 완화 구멍(22)이 형성되어 있는 점이다. 이 응력 완화 구멍(22)은 장원 형상을 이루고, 그 장축(23)은 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)에 평행해지도록 형성되어 있다. 응력 완화 구멍(22)의 장축(23) 방향의 길이 L13은 1.3㎜, 단부로부터의 거리 L14와 L15는, 각각 1.1㎜로 되어 있고, 또한, 응력 완화 구멍(22)의 단축(24) 방향의 길이 L17은 500㎛, 상기 경계(15)로부터의 거리 L16은 300㎛로 되도록 구성된다.
여기서, 하기 레이저 조건으로, 상기 양극부(7)의 양극 단자(12)측의 면에서의 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)의 근방에 레이저광을 조사함으로써, 응력 완화 구멍(22)을 형성하였다.
?레이저 조건
레이저 파워:8W
레이저 직경:200㎛
이와 같이 양 응력 완화 슬릿(16, 17) 대신에 응력 완화 구멍(22)이 존재함으로써도, 그 응력 완화 구멍(22)에서 양극부(7)가 절곡된다. 따라서, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계(15) 혹은 그 근방에는 굽힘 응력이 가해지는 것이 억제되므로, 해당 부분에 가해지는 응력이 작아진다. 그 결과, 양극부(7)와 음극부(8)의 경계(15) 혹은 그 근방에서의 양극부(7)에서, 균열이 생기는 것에 기인하는 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제하는 것이 가능하게 된다.
부가적으로, 양 극부(7, 8)의 경계(15)와 저항 용접 막대의 당접 위치(20) 사이에 형성되어 있으므로, 저항 용접 막대에 가해진 열이 음극부(8) 방향으로 도피하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 적은 열량으로 용접할 수 있으므로, 용접성이 향상한다고 하는 효과도 발휘된다.
<실시예>
[제1 실시예]
-실시예 1-
실시예 1의 적층형 고체 전해 컨덴서로서는, 상기 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에서의 제1 형태에서 설명한 적층형 고체 전해 컨덴서와 마찬가지로 하여 제작한 것을 이용하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 본 발명 컨덴서 A1이라고 칭한다.
-실시예 2-
도 8에 도시한 바와 같이, 컨덴서 소자(6)에서, 양극부(7)의 양극 단자(12)측의 면과 대향하는 면(상면)에서의 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)의 근방에, 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)을 형성한 것 외에는, 본 발명 컨덴서 A1과 마찬가지로 하여 적층형 고체 전해 컨덴서를 제작하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 본 발명 컨덴서 A2라고 칭한다.
-비교예 1-
도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완 화 슬릿(17)을 형성하지 않는 것 외에는, 본 발명 컨덴서 A1과 마찬가지로 하여 적층형 고체 전해 컨덴서를 제작하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 비교 컨덴서 X1이라고 칭한다.
-비교예 2-
제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)을 형성하지 않고, 또한, 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15) 및 그 근방에 열경화성 에폭시 수지를 도포한 것 외에는, 본 발명 컨덴서 A1과 마찬가지로 하여 적층형 고체 전해 컨덴서를 제작하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 비교 컨덴서 X2라고 칭한다.
-비교예 3-
제1 응력 완화 슬릿(16)과 제2 응력 완화 슬릿(17)을 형성하지 않고, 또한, 음극부(8)와 양극부(7)의 경계(15)의 근방에 내열성 폴리이미드 테이프를 점착한 것 외에는, 본 발명 컨덴서 A1과 마찬가지로 하여 적층형 고체 전해 컨덴서를 제작하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 비교 컨덴서 X3이라고 칭한다.
-실험-
본 발명 컨덴서 A1, A2 및 비교 컨덴서 X1～X3을 각각 100개 제작하고, 이들 적층형 고체 전해 컨덴서의 누설 전류 수복 처리(에이징) 전에서의 누설 전류값을 조사했으므로, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
누설전류값
(μA)		 본 발명
컨덴서 A1		 본 발명
컨덴서 A2
 비교 컨덴서
X1
 비교 컨덴서
X2
 비교 컨덴서
X3
16V?40s
~300 32 12
300~600 39 20 1
600~900 24 32 15 5
900~1200 4 20 23 10
1200~1500 1 8 13 16
1500~1800 6 18 24 13
1800~2100 2 37 7 12
2100~2400 13 1 5
2400~2700 10 2 1
2700~3000 2 3
3000~ 15 14 35
쇼트 불량수 0 0 5 7 10
표 1로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 비교 컨덴서 X1에서는 누설 전류값이 매우 크고, 또한 쇼트가 발생하며, 또한, 비교 컨덴서 X2, X3에서는 누설 전류값이 약간 작아져 있지만, 개선 효과는 불충분하고, 또한 쇼트도 발생하고 있다. 이에 대하여, 본 발명 컨덴서 A1, A2에서는 누설 전류값이 충분히 작고, 또한 쇼트가 발생하지 않으며, 특히, 양극부의 양극 단자측의 면에 응력 완화 슬릿을 형성한 본 발명 컨덴서 A1에서는 누설 전류값이 매우 작아져 있는 것이 인정된다.
이러한 결과가 얻어진 것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 비교 컨덴서 X1～X3에서는, 저항 용접 시에, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에 인장 응력과 굽힘 응력이 가해져서 해당 부분에 응력이 집중하기 때문에, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에서의 양극부에서 균열이 생기고, 그 결과, 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량의 원인으로 된다. 이에 대하여, 본 발명 컨덴서 A1, A2에서는, 저항 용접 시에, 응력 완화 슬릿에서 절곡하므로, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에 굽힘 응력이 가해지는 것이 억제되어, 해당 부분에 가해지는 응력이 작아진다. 따라서, 양극부와 음극부의 경계 혹은 그 근방에서의 양극부에서 균열이 생기는 것에 기인하는 컨덴서의 누설 전류의 증대나, 쇼트에 의한 불량을 억제하는 것이 가능해진다고 하는 이유에 의한 것으로 생각된다.
[제2 실시예]
-실시예-
실시예의 적층형 고체 전해 컨덴서로서는, 상기 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에서의 제2 형태에서 설명한 적층형 고체 전해 컨덴서와 마찬가지로 하여 제작한 것을 이용하였다.
이와 같이 하여 제작한 적층형 고체 전해 컨덴서를, 이하, 본 발명 컨덴서 B라고 칭한다.
-비교예-
비교예로서는, 상기 제1 실시예의 비교예 1에서 나타낸 비교 컨덴서 X1을 이용하였다.
-실험-
본 발명 컨덴서 B 및 비교 컨덴서 X1을 각각 20개 제작하고, 이들 적층형 고체 전해 컨덴서의 적층 후에서의 균열 발생수를 조사했으므로, 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 균열의 유무는, 음극부와 양극부의 경계를 마이크로스코프로 관찰함으로써 행하였다.
컨덴서의 종류 본 발명 컨덴서 B 비교 컨덴서 X1
균열 발생 소자수 0 14
또한, 시료는, 각 20개이다.
표 2로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 비교 컨덴서 X1에서는 균열이 다수 발생하고 있는 데에 대해, 본 발명 컨덴서 B에서는 전혀 균열이 발생하지 않고 있는 것이 인정된다.
이러한 결과가 얻어진 것은, 상기 제1 실시예의 실험에서 나타낸 이유와 마찬가지의 이유에 의한 것으로 생각된다.
-기타의 사항-
(1) 상기 제1 실시예에서는, 모든 컨덴서 소자에 응력 완화 슬릿을 형성하였지만, 예를 들면, 양극 단자에 용접 고정되는 컨덴서 소자에는 응력 완화 슬릿을 형성하지 않아도 된다.
이는, 도 5에 도시한 바와 같이, 컨덴서 소자(6)에서의 양극부(7)의 굴곡은, 양극 단자(12)로부터 떨어짐에 따라 커진다. 즉, 도 5에서, 1단째(양극부(7)가 양극 단자(12)와 용접 고정됨)의 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에서의 경사각 θ1<2단째의 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에서의 경사각 θ2<3단째의 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에서의 경사각 θ3<4단째의 컨덴서 소자(6)의 양극부(7)에서의 경사각 θ4로 된다. 이와 같이, 1단째의 컨덴서 소자(6)에서는 저항 용접 시에 양극부(7)가 구부러지지 않거나 혹은 구부러져도 극히 작으므로, 응력 완화 슬릿을 형성하지 않아도 문제는 적기 때문이다.
(2) 상기 제1 실시예에서는, 응력 완화 슬릿을 2개 형성하고 있지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 도 9에 도시한 바와 같이, 응력 완화 슬릿(16)을 1개만 형성하여도 되고, 또한, 3개 이상 형성하여도 되는 것은 물론이다. 이 경우, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 응력 완화 슬릿의 수를 증가시키는 구조로 하는 것이 바람직하다.
(3) 상기 제1 실시예에서는, 응력 완화 슬릿을 한쪽의 면에만 형성하고 있지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 양면에 형성하여도 되는 것은 물론이다.
(4) 상기 제1 실시예에서는, 응력 완화 슬릿의 폭은 모두 동일하지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 응력 완화 슬릿의 폭이 커지는 구조이어도 되는 것은 물론이다. 또한, 응력 완화 슬릿은 일단으로부터 타단에까지 형성하는 구성에 한하지 않고, 그 일부에 형성하여도 된다.
(5) 상기 제2 실시예에서는, 응력 완화 구멍을 1개만 형성하고 있지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 도 10에 도시한 바와 같이, 응력 완화 구멍(22)을 2개 형성하여도 되고, 또한 3개 이상 형성하여도 되는 것은 물론이다.
(6) 상기 제2 실시예에서는, 응력 완화 구멍만을 형성하고 있지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 도 11에 도시한 바와 같이, 응력 완화 구멍(22)의 양단에 응력 완화 슬릿을 연달아 형성하는 구조이어도 되는 것은 물론이다.
(7) 상기 제2 실시예에서는, 응력 완화 구멍의 크기는 모두 동일하지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 응력 완화 구멍이 커지는 구조(도 11에 도시한 바와 같이, 양극 단자로부터 떨어진 부위에 위치하는 응력 완화 구멍에서는, 장축 방향의 길이를 크게 하는 구조)이어도 되는 것은 물론이다. 또한, 응력 완화 구멍의 크기는 모두 동일하다고 하고, 양극 단자로부터 떨어짐에 따라 응력 완화 구멍의 수를 증가시키는 구조이어도 된다.
(8) 상기 제2 실시예에서는, 모든 컨덴서 소자에 응력 완화 구멍을 형성하였지만, 예를 들면, 양극 단자에 용접 고정되는 컨덴서 소자에는 응력 완화 구멍을 형성하지 않아도 된다. 이는, 상기 (1)에서 설명한 이유와 같은 이유이다.
(9) 상기 제2 실시예에서는, 응력 완화 구멍을 장원 형상으로 하였지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 실제 원 형상이거나, 도 13에 도시한 바와 같이 장방 형상이어도 된다. 단, 장방 형상으로 한 경우에는, 네 코너에서 균열이 생길 우려가 있으므로, 장원 형상으로 하는 쪽이 바람직하다.
(10) 상기 2개의 실시예에서 사용한 레이저 파워 및 레이저 직경은, 전술한 값에 한정하지 않고, 슬릿 깊이, 구멍의 크기, 양극체의 재료 및 생산 효율 등을 고려해서 적절히 변경 가능하다. 이 경우, 레이저 파워로서는 5～80W 정도에서 행하는 것이 바람직하다.
(11) 밸브 작용을 갖는 금속으로서는 상기 알루미늄에 한정되지 않고, 탄탈, 니오븀 등이어도 되고, 또한, 고체 전해질층으로서는 폴리티오펜계의 도전성 폴리머에 한정되지 않고, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리폴란계 등의 도전성 폴리머나 이산화망간 등이어도 된다.
본 발명은, 예를 들면 휴대 전화, 노트 북, PDA 등의 전원 회로에 적용할 수 있다.
도 1은 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 종단면도.
도 2는 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 평면도.
도 3은 도 2의 A-A선 화살 표시 단면도.
도 4는 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 주요부 확대 단면도.
도 5는 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 주요부 확대 단면도.
도 6은 제1 형태에 따른 적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 7은 제2 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 평면도.
도 8은 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 변형예를 도시하는 단면도.
도 9는 제1 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 다른 변형예를 도시하는 단면도.
도 10은 제2 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 변형예를 도시하는 평면도.
도 11은 제2 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 다른 변형예를 도시하는 평면도.
도 12는 제2 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 또 다른 변형예를 도시하는 평면도.
도 13은 제2 형태에 이용하는 컨덴서 소자의 또 다른 변형예를 도시하는 평면도.
도 14는 종래의 컨덴서 소자의 단면도.
도 15는 종래의 적층형 고체 전해 컨덴서의 종단면도.
<부호의 설명>
1 : 알루미늄박
2 : 유전체 산화 피막
3 : 음극층
3a : 고체 전해질층
3b : 카본층
3c : 은 페인트층
6 : 컨덴서 소자
7 : 양극부
8 : 음극부
10 : 적층형 고체 전해 컨덴서
16 : 제1 응력 완화 슬릿
17 : 제2 응력 완화 슬릿
22 : 응력 완화 구멍

Claims (16)

  1. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿은, 상기 양 극부의 경계에 평행하게 되도록 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿은, 상기 양극부의 용접면 중 양극 단자측의 면에 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿은, 상기 양극 단자로부터 2개째 이후의 컨덴서 소자에 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿의 용접면 상에서의 면적이, 상기 양극 단자로부터 멀어짐에 따라 커지도록 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿이 복수 형성된 컨덴서 소자를 적어도 하나 구비하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 응력 완화 슬릿이 복수 형성된 컨덴서 소자를 복수 구비하는 경우에, 응력 완화 슬릿의 수가, 양극 단자로부터 멀어짐에 따라 많아지도록 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  9. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 슬릿 및 응력 완화 구멍이 형성되고,
    상기 응력 완화 구멍에는 상기 응력 완화 슬릿이 연달아 형성되어 있는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  10. 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부와, 양극부로 이루어지는 컨덴서 소자를 제작하는 제1 스텝과,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 응력 완화 슬릿을 형성하는 제2 스텝과,
    상기 컨덴서 소자 중 하나의 컨덴서 소자의 양극부에 양극 단자를 용접 고정하는 제3 스텝과,
    상기 양극 단자가 용접 고정된 컨덴서 소자 상에 다른 컨덴서 소자를 적층한 상태에서, 인접하는 컨덴서 소자의 양극부끼리를 용접 고정하는 제4 스텝
    을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 스텝에서, 상기 응력 완화 슬릿을 레이저 조사법에 의해 형성하는 적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제2 스텝에서, 상기 양극부의 용접면에 응력 완화 구멍을 형성함과 함께, 상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 상기 응력 완화 구멍과 연속되도록, 응력 완화 슬릿을 형성하는 적층형 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  13. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 구멍이 형성되고,
    상기 응력 완화 구멍은 장원(長圓) 형상을 이루고,
    상기 응력 완화 구멍에서의 장축은, 상기 양 극부의 경계에 평행하게 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  14. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 구멍이 형성되고,
    상기 응력 완화 구멍은, 상기 양극 단자로부터 2개째 이후의 컨덴서 소자에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  15. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 구멍이 형성되고,
    상기 응력 완화 구멍의 면적이, 상기 양극 단자로부터 멀어짐에 따라 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
  16. 양극부를 갖는 양극체와, 상기 양극체의 표면에 유전체 산화 피막과 음극층을 순차적으로 형성한 음극부를 갖는 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 이들 컨덴서 소자가 적층 상태에서 인접하는 컨덴서 소자에 있어서의 상기 양극부끼리가 용접됨과 함께, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 컨덴서 소자의 양극부가 양극 단자에 용접 고정되는 적층형 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극부의 적어도 한쪽의 용접면에 있어서의 상기 양 극부의 경계와 용접부 사이에는, 응력 완화 구멍이 형성되고,
    상기 응력 완화 구멍이 복수 형성된 컨덴서 소자를 복수 구비하고, 상기 응력 완화 구멍의 수가, 양극 단자로부터 멀어짐에 따라 많아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 컨덴서.
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