KR101133583B1 - 결합 커패시터 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

결합 커패시터 모듈 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 이상의 커패시터가 결합된 커패시터 모듈에 관한 것으로, 외연에 개구부를 갖고, 내측으로 오목하게 형성된 홈들이 복수개 형성되고, 상기 홈들을 연결하는 배선이 형성된 평판 형상의 기판; 상기 홈들 각각에 커패시터의 단자가 삽입되어 상기 배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 커패시터들을 포함하는 것이다.

Description

결합 커패시터 모듈 및 이의 제조방법{capacitor module and making methode thereof}
본 발명은 2개 이상의 단위 커패시터 모듈이 결합된 복합 커패시터 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개 이상의 커패시터 단위셀들을 개선된 구조의 PCB로 결합시켜 제조함으로써 제조 단가를 낮추고 신뢰도록 크게 향상시킨 결합 커패시터 모듈에 관한 것이다.
EDLC 계열의 커패시터들은 짧은 순간에 높은 출력을 발생시키기 위하여 단위 커패시터 모듈들을 직병렬로 결합 사용되고 있다. 특허 등록10-09977416호(발명의 명칭: 모듈형 전기이중층 커패시터 및 그 제조방법)(이하 종래기술이라 함)은 단위 커패시터 모듈을 결합한 복합 커패시터 모듈의 제조방법을 개시하고 있다.
도 1은 종래기술로 제작되는 결합 커패시터의 사시도이다.
종래기술에서 단위 EDLC 커패시터 모듈(10)을 복수개 결합하여 결합 커패시터 모듈을 구성하기 위하여 선행적으로 각 단위 커패시터 모듈의 각 출력단자(120)를 쇼트(short: 단락)시켜 방전시켜 각 단위 커패시터를 안정화시켜야 한다.
단위 커패시터 모듈(10)이 결합되기 전에 쇼트방전을 시키지 않게 되면 각각의 단위 커패시터 모듈들이 정전기 등의 이유로 전압이 잔존하게 되면 특정 단위 커패시터만이 충방전 동작이 발생하게 되어 결합된 단위 커패시터 모듈의 수명의 차이가 발생하게 되기 때문에 결합하기 전에 선행적으로 쇼트 방전공전을 거쳐야 한다.
이와 같이 종래기술에서 쇼트방전 공전을 거친 후 단위 커패시터의 출력단자(120)를 PCB(500)의 납땜을 위하여 형성된 납땜공을 관통하도록 인출하고, 납땜하도록 한 후 돌출된 단자부위를 절단하여 결합을 완성한다.
이와 같이 구성되는 결합 커패시터 모듈은 각각의 단위 커패시터 모듈을 단자를 쇼트시켜 방전시켜야 하는 초기 방전 공정을 거쳐야 하는 데 이를 위하여 각 커패시터를 지그에 집합 고정시켜야 하고, 집합 고정된 커패시터의 단자를 쇼트시켜 방전시켜야 하기 때문에 상당한 시간이 소요되게 된다.
또한 각각의 단위 커패시터의 출력단자를 PCB 기판의 납땜공에 삽입시켜야 하지만 출력단자 자체가 플렉시블한 연선으로 제작되기 때문에 납땜공에 삽입되기 어려워 많은 시간과 노력이 필요하게 된다.
커패시터의 출력단자를 PCB기판에 납땜 후에 출력단자의 돌출부위를 절단하여야 하나 절단작업을 위하여 별도의 지그가 필요하고, 작업시간이 많이 소요된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 외주면으로부터 내측으로 오목하게 형성된 홈부에 커패시터의 단자를 삽입하도록 하고, 쇼트방전, 납땜, 절단공정 등을 수행함으로써 작업을 편리하게 하도록 하는 한편, 난이도를 줄여 편리하게 제조원가를 낮출 수 있도록 한다.
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본 발명의 해결수단은 외주연에 개구부를 갖고, 내측으로 오목하게 형성된 홈들이 복수개 형성되고, 상기 홈들을 연결하는 배선이 형성된 평판 형상의 기판; 상기 홈들 각각에 커패시터의 단자가 삽입되어 상기 배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 커패시터들을 포함하는 결합 커패시터 모듈을 제조하기 위한 제조장치에 있어서: 상기 제조장치는 상기 커패시터들이 안착되도록 횡방향으로 연속되게 형성된 커패시터 안착부와, 횡방향으로 홈들이 상방으로 노출되도록 상기 기판을 설치할 수 있도록 기판 설치홈이 형성된 하부 케이스; 상기 하부 케이스를 덮도록 설치되며, 상기 기판 설치홈에 대향하는 부위에 절개부가 형성되는 상부 케이스를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 하부 케이스에는 상기 커패시터의 단자들이 접촉되는 금속판이 설치되고, 상기 금속판을 통하여 상기 커패시터가 방전되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 상부 케이스의 하면에는 하향 돌출되는 가압판이 설치되고, 상기 가압판은 상기 커패시터의 단자들이 상기 금속판에 접촉되도록 가압시키는 것이 바람직하다.
상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 초기방전을 위하여 각각의 커패시터를 쇼트시켜야 하는 시간이 많이 소요되는 공정을 생략할 수 있으며, 기판의 외주연에 개구부를 갖고 내측으로 형성된 홈에 단자들을 밀어 넣으면 단자배치가 끝나기 때문에 매우 편리하게 단자를 기판에 설치할 수 있어 기존의 기판의 관통공에 플렉시블한 단자를 삽입하는 공정에 비하여 작업시간을 대폭 줄일 수 있는 효과가 창출된다.
도 1은 종래기술로 제작되는 결합 커패시터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 결합 커패시터 모듈을 제작하기 위한 PCB기판의 일실시예의 정면도이다.
도 3은 도 2의 PCB 기판을 사용하여 제작된 결합 커패시터 모듈의 사시도이다.
도 4는 4개의 커패시터가 결합된 결합모듈의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 결합 커패시터 모듈의 제조하기 위한 장치의 사시도이다.
도 6는 도 5에서 하부 케이스에 기판과 커패시터가 배열된 상태의 평면도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시내용을 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 결합 커패시터 모듈을 제작하기 위한 PCB기판의 일실시예의 정면도이고, 도 3은 도 2의 PCB 기판을 사용하여 제작된 결합 커패시터 모듈의 사시도이다.
도 2에 도시된 기판(3)은 대략 4각형상의 판으로 이루어지며, 기판(3)의 외주연에 개구부를 갖고, 내측으로 오목하게 형성된 홈(31)이 복수개 형성되어 있어 커패시터(5)의 단자(51), (52)를 홈의 개구부로부터 홈(31)의 단부로 밀어넣어 단자(51), (52)를 기판(3)에 용이하게 삽입될 수 있도록 이루어져 있다.
기판(3)은 PCB(Printed Circuit Board)로 다양한 재질의 합성수지 및 금속 재질로 구성될 수 있으며, 홈(31)들을 연결하는 배선(미도시)이 형성되어 있으며 외부에 연결되는 출력단자(미도시)들이 설치된다.
또한 각각의 커패시터(5)는 2개의 단자(51), (52)가 설치되어 있기 때문에 커패시터(5) 2개를 결합시키기 위해서는 기판(3)에는 4개의 홈이 형성된다.
커패시터2개가 결합된 2-결합 커패시터 모듈을 완성하기 위해서는 커패시터(5)의 +, - 단자(51), (52)를 각각 기판(3)의 홈들에 삽입시킨 후 단자(51), (52)와 기판(3)을 납땜으로 연결한 후 돌출되는 잉여 돌출부분을 절단하고, 극성표시, 정격등이 인쇄된 합성수지 피복재 등으로 피복시킨다.
도 4는 4개의 커패시터가 결합된 결합모듈의 정면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 원형 기판(4)에는 8개의 홈들이 형성되고, 각각의 홈들에는 커패시터의 단자들이 삽입되어 납땜되고, 납땜 후 돌출부위가 절단됨으로써 4- 결합 커패시터 모듈이 완성된다.
이와 같이 기판의 형상은 정해진 것이 아니고, 결합되는 캐패시터의 형상과 개수에 의하여 정해지며, 2개를 결합할 때는 4각형, 3개를 결합할 때는 3각형, 4개이상인 경우는 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 결합 커패시터 모듈의 제조하기 위한 장치의 사시도이고, 도 6는 도 5에서 하부 케이스에 기판과 커패시터가 배열된 상태의 평면도이다.
제조장치는 기판(3)과 커패시터(5)가 설치되는 하부 케이스(1)와 하부 케이스(1)의 상부에 설치되는 상부 케이스(7)로 이루어진다.
하부 케이스(1)는 커패시터(5)들의 원통형 몸체가 삽입되어 안착될 수 있도록 반원통형상의 홈으로 이루어진 커패시터 안착부(11)들이 복수개 연속되도록 형성되어 있다.
또한 연속되는 커패시터 안착부(11)에는 안착되는 커패시터(5)의 단자에 수직되도록 기판 설치홈(13)이 형성되어 있으며, 기판 설치홈(13)에는 기판(3)이 삽입된다. 이때 기판 설치홈(13)의 깊이는 커패시터 안착부(11)의 바닥면보다 깊게 하향되도록 형성되고, 기판(3)이 삽입된 후에 기판(3)의 홈은 동일 높이로 외부로 돌출될 수 있도록 설계되어야 한다.
커패시터(5)의 몸체는 기판 설치홈(13)에 삽입된 기판(3)과 커패시터 안착부(11)의 상단부(15) 사이에 삽입되어 안착되고, 커패시터(5)의 단자(51), (52)는 기판(3)의 홈(31)에 삽입되며, 단자(51), (52) 단부는 커패시터 안착부(11)의 하단부(17)를 향하여 기판(3)으로부터 돌출되게 된다.
또한 커패시터 안착부(11)에는 횡방향으로 금속판(19)이 형성되며, 각각의 커패시터 안착부(11)에 형성된 금속판(19)은 전기적으로 서로 연결되어 외부 인출단자(미도시)에 의하여 외부와 연결되거나, 각각의 커패시터 안착부(11)에 설치 또는 형성되는 금속판(19)들은 서로 분리되어 형성될 수 있다.
커패시터 안착부(11)의 금속판(19)의 설치위치는 기판(3)의 외부로 돌출되는 단자들(51), (52)의 길이보다 기판(3)에 인접되게 설치됨으로써 금속판(19)과 단자들(51), (52)이 접촉될 때 방전이 일어나도록 한다.
상부 케이스(2)는 기판 설치홈(13)과 대향되도록 횡방향으로 절개부(21)가 형성되어 있어 상부 케이스(2)가 하부 케이스(1)에 결합된 후 절개부(21)를 통하여 납땜장치들이 케이스 내측으로 통과할 수 있도록 함으로써 기판(3)의 홈(31)에 삽입된 단자(51), (52)를 기판(3)에 납땜할 수 있도록 하며, 납땜 후에 절단장치가 절개부(21)를 통과하도록 함으로써 단자(51), (52)의 잉영부분을 절단할 수 있도록 한다.
또한 상부 케이스(1)의 하부면에는 단자(51), (52)를 가압시켜 금속판(19)에 접촉되어 방전될 수 있도록 가압판(23)이 설치된다. 가압판(23)은 횡방향으로 연속되는 반원형상으로 이루어지며, 커패시터 안착부(11)와 반대형상으로 제작된다.
이와 같은 본 발명의 제조장치를 이용하여 결합 커패시터 모듈을 제조하는 순서를 설명하면 다음과 같다.
먼저 하부 케이스(1)의 기판 설치홈(13)에 홈(31)이 상부로 노출되도록 기판(3)들을 설치한다.
기판(3)이 설치된 후 커패시터(5)의 단자들이 기판의 홈(31)에 각각 삽입시키면서 커패시터(5)의 몸체가 커패시터 안착부(11)에 안착되도록 한다.
이때 커패시터(5)의 단자(51), (52)들은 기판의 홈(31)의 개구부로 삽입되기 때문에 종래에 관통공을 통하여 어렵게 단자들이 삽입되는 공정에 비하여 간편하게 작업이 이루어진다.
이와 같은 단자를 기판의 홈(31)에 삽입하는 공정이 끝나면 하부 케이스(1) 위에 상부 케이스(2)를 덮게 되고, 이와 같은 과정에서 가압판(23)은 단자들(51), (52)을 금속판(19)에 접촉되도록 가압시켜 방전시킨다.
상부 케이스(2)를 덮개되면 절개부(21)의 위치가 내부의 기판(3)의 삽입홈(31)의 상방에 있기 때문에 납땜장치로 단자와 기판(3)을 납땜시킨 후 단자의 잉여부분을 절단시킨다.
이와 같은 과정에서 결합공정이 종료되면 2-결합 커패시터를 포장재로 포장한다.
도 4에는 기판(3)들이 분리된 상태로 이루어진 것에 대하여 도시하고 설명하였으나, 기판이 분리되지 않고 연결되어 구성되며, 결합 커패시터 모듈의 완성한 후에 분리 절단되도록 다른 실시예를 구성할 수 있다.
또한 금속판(19)을 형성하지 않고, 가압판(23)을 금속재질로 형성하여 단자들(51), (52)에 접촉되도록 함으로써 커패시터(5)를 방전시킬 수 있다.
1: 하부 케이스 2: 상부 케이스
3, 4: 기판 5: 커패시터
11: 커패시터 안착부
13: 기판 설치홈 17: 금속판
21: 절개부 23: 가압판
51, 52: 단자

Claims (5)

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  3. 외주연에 개구부를 갖고, 내측으로 오목하게 형성된 홈들이 복수개 형성되고, 상기 홈들을 연결하는 배선이 형성된 평판 형상의 기판; 상기 홈들 각각에 커패시터의 단자가 삽입되어 상기 배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 커패시터들을 포함하는 결합 커패시터 모듈을 제조하기 위한 제조장치에 있어서:
    상기 제조장치는
    상기 커패시터들이 안착되도록 횡방향으로 연속되게 형성된 커패시터 안착부와, 횡방향으로 홈들이 상방으로 노출되도록 상기 기판을 설치할 수 있도록 기판 설치홈이 형성된 하부 케이스;
    상기 하부 케이스를 덮도록 설치되며, 상기 기판 설치홈에 대향하는 부위에 절개부가 형성되는 상부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합 커패시터 모듈을 제조하기 위한 제조장치.
  4. 청구항3에서, 상기 하부 케이스에는 상기 커패시터의 단자들이 접촉되는 금속판이 설치되고, 상기 금속판을 통하여 상기 커패시터가 방전되는 것을 특징으로 하는 결합 커패시터 모듈을 제조하기 위한 제조장치.
  5. 청구항4에서, 상기 상부 케이스의 하면에는 하향 돌출되는 가압판이 설치되고, 상기 가압판은 상기 커패시터의 단자들이 상기 금속판에 접촉되도록 가압시키는 것을 특징으로 하는 결합 커패시터 모듈을 제조하기 위한 제조장치.
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