KR19980066792A - 콘덴서용 아연 증착 플라스틱필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴서용 아연증착 플라스틱필름의 제조방법을 제공함에 있다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트,폴리프로필렌 또는 폴리카보네이트 플라스틱 필름상에 0.5에서 10중량%의 구리를 첨가한 알루미늄 합금박막을 면저항값으로 4-300 Ω/□의 두께로 증착시킨 다음,아연을 연속적으로 진공증착시켜 전체 면 저항값이 2-15 Ω/□가 되도록 하여 내식성을 향상 시킨 것이다.

Description

콘덴서용 아연 증착 플라스틱필름의 제조방법

본 발명은 금속증착 플라스틱 필름콘덴서(이하,MF콘덴서라 칭함)의 제조용으로 사용하는 아연증착 플라스틱 필름의 제조방법에 관한 것으로,특히 플라스틱 필름의 표면에 먼저 알루미늄의 합금박막을 증착하고, 다시 그 알루미늄합금 박막위에 아연박막을 연속적으로 진공증착하여 아연증착 플라스틱 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 MF콘덴서에 흔히 사용되고 있는 종래의 금속증착 플라스틱 필름은 유전체로 작용하는 2-12μm 두께의 플라스틱 필름의 일면 또는 양면상에 전극으로 작용하는 금속증착 박막을 면저항 10-2Ω/□의 두께로 진공증착하여 제조 되며,이때 유전체로 주로 사용되는 플라스틱 필름 재료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트,폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 등을 들수가 있고,전극용 증착금속의 재료로는 알루미늄과 아연을 들 수 있다.

알루미늄증착 플라스틱필름은 알루미늄의 전기저항이 2.65X10^-6Ω cm로 아연의 그 것인 5.90X10^-6Ω cm에 비하여 낮아서 증착박막의 두께를 얇게 형성 할 수 있기 때문에 자기회복 특성이 우수하여 신뢰성이 높고 또한 우수한 내식특성 때문에 보관이 용이 하면서도 플라스틱필름에 대한 알루미늄 증착박막의 접착강도가 높은 장점이 있다. 반면에 알루미늄 증착 박막의 제조조건이 진공도 10^-4torr 이하의 고진공 ,가열온도 1200℃ 이상의 고열이 필요하여 제조 단가가 높고, 이 증착필름을 사용하여 제조된 MF 콘덴서의 캐파시탄스가 시간의 경과에 따라 감소하는 단점이 있다. 한편 아연증착 박막의 경우 그 제조조건이 진공도 10^-3torr 이상의 저진공, 가열온도 700℃ 이하의 낮은 온도로 용이하여 제조단가가 높고, 이 증착필름을 사용하여 제조된 MF콘덴서의 캐파시턴스가 사용시간의 경과에 따라 일정하다는 장점이 있다. 그러나 아연증착시 핵으로 사용하는 은 이나 구리와 아연박막이 갈바닉셀을 형성하여 대기 중에서 급격히 산화되어 증착후 콘덴서 제조까지 보관이 극히 어려운 약점 때문에 우수한 전기적 특성에도 불구하고 사용에 한계가 따르고 있다. 따라서 아연증착 필름의 장점을 그대로 유지 하면서도 산화성을 향상 시키기위한 제조방법이 계속하여 개발되어 왔는데 그 대표적인 기술로는

①플라스틱 필름 표면에 금속산화물을 먼저 증착 시킨다음 아연을 계속하여 증착 시키는 방법(영국특허 제1,574,064호)과, ② 증착금속의 성분을 알루미늄과 아연의 합금상태로 증착시키는 방법(독일특허 제0,083,137호)과, ③플라스틱 필름의 표면에 알루미늄을 먼저 증착 시킨다음 아연을 계속하여 증착시키는 방법(국내특허 제34037호)등을 들수가 있다.

그러나, 상기와 같은 방법들에 있어서, ①의 방법은 금속산화물의 증착방법이 아연금속 증착방법과 전혀 달라서 증착조건이 까다로우며, 산화물 박막위에 금속박막을 증착 시키면 접착성이 떨어져 쉽게 박리되는 약점이 있다.

②의 방법은 합금으로 사용되는 알루미늄과 아연의 증착 조건이 상이하고 일정온도에서 증기압차이가 커서 피착된 합금층에서 성분의 균일성을 유지하기 어려우며 생산성도 낮다는 문제점이 지적되고 있다.

그리고, ③의 방법은 먼저 증착시킨 알루미늄박막의 두께가 얇은 경우 플라스틱 필름에 포함되어 있는 산소나 수분에 의하여 증착중 산화되어 산화 알루미늄이 증착되며 계속증착되는 아연과의 접착성이 낮아서 쉽게 박리되는 약점이 있으며, 먼저 증착시킨 알루미늄박막의 두께가 두꺼운 경우 계속증착되는 아연과의 접착성은 개선 되었으나, 그 증착필름을 사용하여 제조된 MF콘덴서의 캐파시탄스가 사용시간의 경과에 따라서 감소하는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 종래의 MF콘덴서 제조용 알루미늄증착 플라스틱 필름이 지니고 있는 상기의 제반 문제점들을 감안하여 발명 한것으로, 플라스틱 필름의 표면에 먼저 알루미늄과 구리의 합금박막을 증착한 다음 그 위에 아연박막을 연속적으로 진공증착한 콘덴서용 아연증착 플라스틱 필름의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기위한 본 발명의 특징은, 필름 콘덴서용 금속증착 필름을 제조하는 방법에 있어서, 상기 필름상에 0.5에서 10중량%의 구리를 첨가한 알루미늄 합금박막을 면(面)저항값으로 4-300Ω/□의 두께로 증착한 다음, 아연을 연속적으로 진공증착하여 전체 면저항값이 2-15Ω/□가 되도록한 콘덴서용 아연증착 플라스틱 필름의 제조방법에 있다.

본 발명에서 알루미늄에 구리의 첨가량을 상기와 같은 범위로 한정한 이유는 알루미늄에 구리의 첨가량이 0.5중량%보다 낮은 경우 구리의 첨가 효과가 거의 없으며, 구리를 10중량%이상 첨가 할 경우 구리의 응축 잠열이 72.7 kcal/mole로 알루미늄의 69.5 kcal/mole보다 커서 플라스틱 필름에 열적 손상을 가하여져 내 전압이 낮아질 우려가 있기 때문이다. 또한 알루미늄과 구리의 합금박막의 면 저항값을 상기와 같이 한정한 이유는 면저항값이 50Ω/□보다 낮으면(합금박막의 두께가 두꺼워지면)이를 사용하여 제조된 MF콘덴서의 캐파시탄스가 사용시간의 경과에 따라 감소할 우려가 있으며, 합금증착 박막의 면저항이 300 Ω/□보다 높으면 합금박막의 증착두께가 너무 얇아져서 2층박막의 효과가 거의 없었기 때문이었다.

한편, 본 발명에서 진공증착시 베이스 필름으로는 플라스틱 필름으로는 2 내지 10 μm 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌이나 폴리카보네이트 등이 사용되며, 플라스틱 필름의 종류와 두께에 따라서 MF콘덴서의 전기적 특성이 변화하게 되므로 후술하게 되는 본발명의 실시예에서는 8 μm 두께의 폴리프로필렌 필름을 사용한 경우에 대해서만을 나타내고 있으나, 플라스틱 필름의 종류와 두께를 달리한 경우에도 동일한 경향을 나타내었다.

이하, 본발명에 따른 콘덴서용 아연증착 플라스틱 필름의 제조방법에 대한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에따른 방법으로 제조된 콘덴서용 아연 증착 플라스틱 필름의 면저항 변화율 거동을 나타낸 그래프 이고,

도 2는 본 발명에따른 방법으로 제조된 권취형 콘덴서의 용적변화율 거동을 나타낸 그래프 이다.

(실시예: 1)

8μm 두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로하고 금속증착막의 폭을 48mm로 하여 알루미늄과 5중량% 구리의 합금박막을 면 저항값으로 150 Ω/□의 두께로 진공증착시킨 다음, 그 위에 아연박막을 연속적으로 증착시켜 전체 면 저항값이 4Ω/□가 되도록 하여 아연계 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다. 이 필름을 온도 40℃, 상대습도 80%인 항온항습조 안에서 방치 하면서 방치시간경과에 따른 증착박막의 면저항값의 변화를 측정하여 산화정도를 측정 하였는데 그 결과를 도 2에 표시 하였다. 또 증착 공정을 통하여 얻어진 아연증착 플라스틱 필름을 사용하여 통상적인 MF콘덴서 제조공정인 권취 → 압축 → 용사 →리드선 결선으로 이어지는 일련의 공정을 수행하여 10μF 용량의 MF콘덴서를 제조 하였다.

이렇게 제조된 MF콘덴서는 60℃, 90%상대 습도의 항온항습조안에 넣은 상태에서 정격전압 440볼트의 1.4배인 616v,60Hz의 교류를 인가 하면서 방치시간 변화에 따른 캐패시턴스의 변화를 측정하였다. 그 결과는 도 3에 표시 하였다.

(실시예: 2)

8μm 두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로 하고 금속증착막의 폭을 48mm로 하여 알루미늄과 0.5중량% 구리의 합금박막을 면 저항값으로 4 Ω/□의 두께로 진공증착시킨 다음, 그 위에 아연박막을 연속적으로 증착시켜 전체 면 저항값이 2Ω/□가 되도록 하여 아연계 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다. 이하 실시예 1과 같은 방법으로 산화정도를 측정한 결과를 도 2에 표시 하였다.

(실시예: 3)

8μm 두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로하고 금속증착막의 폭을 48mm로 하여 알루미늄과 10중량% 구리의 합금박막을 면저항값으로 300 Ω/□의 두께로 진공증착시킨 다음, 그 위에 아연박막을 연속적으로 증착시켜 전체 면 저항값이 8 Ω/□가 되도록 하여 아연계 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다. 이하 실시예 1과 같은 방법으로 산화정도를 측정한 결과를 도 2에 표시 하였다. 또 증착 공정을 통하여 얻어진 아연증착 플라스틱 필름을 사용하여 통상적인 MF콘덴서 제조공정으로서의 권취 → 압축 → 용사 →리드선 결선으로 이어지는 일련의 공정을 수행하여 10μF 용량의 콘덴서를 제조 하였으며, 실시예1과 같은 방법으로 방치시간 변화에 따른 캐패시턴스의 변화를 측정하였는바, 그 결과는 도 3에 표시 하였다.

(실시예: 4)

8μm 두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로하고 금속증착막의 폭을 48mm로 하여 알루미늄과 5중량% 구리의 합금박막을 면 저항값으로 50 Ω/□의 두께로 진공증착시킨 다음, 그 위에 아연박막을 연속적으로 증착시켜 전체 면 저항값이 15 Ω/□가 되도록 하여 아연계 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다.이하 실시예 1과 같은 방법으로 산화정도를 측정한 결과를 도 2에 표시 하였다.

(비교예 :1)

8μm 두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로하고 아연증착막의 폭을 48mm로 하여 소량의 은을 증착 시킨다음 아연을 면 저항값으로 4 Ω/□의 두께로 진공증착시켜 아연 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다.이하 실시예 1과 같은 방법으로 산화정도를 측정한 결과를 도 2에 표시 하였다.

(비교예 :2)

8μm두께의 폴리프로필렌 필름상에 비증착부의 폭을 2mm로하고 금속증착막의 폭을 48mm로 하며 알루미늄박막을 면저항값으로 150 Ω/□의 두께로 진공증착시킨 다음, 그 위에 아연박막을 연속적으로 증착시켜 전체 면저항값이 4 Ω/□가 되도록 하여 아연계 증착 플라스틱 필름을 제조 하였다. 이 필름을 온도60℃,상대습도 95%인 항온항습조 안에서 20시간 동안 방치 하면서 증착박막의 면저항값의 변화를 측정하여 산화정도를 측정 하였는데 그 결과를 도 2에 표시 하였다. 또 증착 공정을 통하여 얻어진 아연증착 플라스틱 필름을 사용하여 통상적인 MF콘덴서 제조공정으로서의 권취 → 압축 → 용사 →리드선 결선으로 이어지는 일련의 공정을 수행하여 10μF 용량의 MF콘덴서를 제조 하였으며, 실시예1과 같은 방법으로 방치시간 변화에 따른 캐패시턴스의 변화를 측정하였는바, 그 결과는 도 3에 표시 하였다.

도 2의 그래프에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 증착박막의 내식성이 종래의 방법대로 제조된 증착박막에 비하여 우수함을 알 수 있으며, 도 3에 표시된바와 같이 본발명의 실시예에 따라 제조된 콘덴서가 종래의 MF콘덴서에 비해 시간의 경과에따른 캐파시턴스의 변화가 적음을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 필름 콘덴서용 금속증착 필름을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 필름상에 0.5에서 10%의 구리를 첨가한 알루미늄 합금박막을 면(面)저항값으로 4-300Ω/□의 두께로 증착한 다음, 아연을 연속적으로 진공증착하여 전체 면저항값이 2-15Ω/□가 되도록한 콘덴서용 아연증착 플라스틱 필름의 제조방법.