KR20000002985A - 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 전해콘덴서에 관한 것으로, 특히 전해질층의 공극을 감소시켜 전해콘덴서의 낮은 ESR값을 실현하고 고주파 특성을 향상시키기 위하여 고체전해콘덴서의 제조공정중 탄탈이나 알루미늄과 같은 밸브메탈 표면에 산화피막을 형성하고, 그 위에 전해질층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 산화피막(14) 표면에 pyrrole, thiophene, furan, aniline, acethylene 등의 모노머를 전해중합에 의하여 고분자층(16)을 형성하고, 상기 고분자층(16)내에 존재하는 공극(18)을 다중 고리 화합물이 중합된 고분자 화합물 즉 가용성 전도성 고분자인 폴리아이소티아나프텐(polyisothianaphthene), 폴리아줄렌(polyazulene)을 NMP, chloroform, aceton, me -thanol, DMSO 용매에 무게분율로 30∼95 wt% 녹이고, 나머지는 폴리피롤(polypyrr -ole), 폴리티아펜(polythiaphene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리아닐린(polyanilin -e), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리티에닐렌비닐렌(polythienylenevin -ylene), 과 같은 다른 전도성 고분자를 무게분율로 5∼70 wt% 상기와 같은 용매에 녹여서 함침하여 채워넣은 후 다시 꺼내어 용매만 휘발시켜 공극을 제거하므로서 고분자 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법을 제공한다.

Description

고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법

본 발명은 고체 전해콘덴서에 관한 것으로, 특히 전해질층의 공극을 감소시켜 전해콘덴서의 낮은 ESR값을 실현하고 고주파 특성을 향상시킨 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법에 관한 것이다.

일반적인 고체전해 콘덴서의 제조방법을 살펴보면, 먼저 탄탈분말이나 알루미늄 분말에 바인더 역할을 하는 용제를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선을 삽입시켜 성형하고, 성형된 소자를 진공소결로에 장진후 진공중에서 고열로 가열하여 바인더 제거와 소결을 하며, 소결이 끝난 소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 소자 표면에 산화피막을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 생성된 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성하는 소성공정을 거치게 된다.

이 소성공정을 좀더 자세히 살펴보면 소자의 기공내부에 있는 산화피막의 표면에 이산화망간층을 부착시키기 위하여 질산망간의 수용액중에 소자를 침적하여 함침시킨 후 가열 분해하여 이산화 망간층을 얻는다.

치밀한 이산화망간층을 얻기 위하여 이러한 침적과 소성을 수회 반복하지만 열분해(소성)시 산화피막이 손상되어 누설전류가 증가하므로 이 손상을 수복하기 위하여 재화성을 한다. 상기 이산화망간층 형성후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, Ag Paste도포, 리드용접을 한다.

카본 도포와 Ag Paste 도포는 음극단자와의 접속을 완전하게 할 목적으로 하는 것으로서 카본층을 소자를 Colloidal Carbon액 중에 침적시킨 후 건조도포를 한다. 다음에 소자를 Ag Paste액 중에 침적시킨 후 건조 도포를 한다.

그리고 Ag Paste 대용으로 납을 도금하는 경우도 있다. 다음에 +리드용접을 하고 -리드를 납땜 또는 은접착제를 사용하여 접착하여 외장까지의 제공정이 완료된다.

전술한 바와 같은 고체전해콘데서에 있어서, 소성공정에서 언급된 고체전해질로 사용된 이산화망간층은 전도도가 작고 표면 접촉저항도 크므로 최근에는 이산화망간 전해질 보다 전도도가 크고, 전기화학적으로 안정된 피롤(pyrrole) 등의 모노머(monomer)를 전해중합(electrolytic polymerization) 하여 얻은 고분자를 고체전해질로 사용하여 ESR 값이나 고주파 특성을 개선시키고 있다.

그러나 전해중합으로 얻은 전도성 고분자 층은 어느정도 공극(porosity)를 가지고 있으므로 이것에 기인한 표면 접촉저항이 존재한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하고, 전도성 고분자층이 가지고 있는 공극(porosity)을 감소시켜 ESR 값을 낮추고 고주파 특성을 향상시키기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 고체전해콘덴서의 제조공정중 탄탈이나 알루미늄과 같은 밸브메탈 표면에 산화피막을 형성하고, 그 위에 전해질층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 산화피막(14) 표면에 pyrrole, thiophene, furan, aniline, acethylene 등의 모노머를 전해중합에 의하여 고분자층(16)을 형성하고, 상기 고분자층(16)내에 존재하는 공극(18)을 다중 고리 화합물이 중합된 고분자 화합물 즉 가용성 전도성 고분자인 폴리아이소티아나프텐(polyisothianaphthene), 폴리아줄렌(polyazulene)을 NMP, chloroform, aceton, methanol, DMSO 용매에 무게분율로 30∼95 wt% 녹이고, 나머지는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티아펜(polythiaphene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylen -e), 폴리티에닐렌비닐렌(polythienylenevinylene), 과 같은 다른 전도성 고분자를 무게분율로 5∼70 wt% 상기와 같은 용매에 녹여서 함침하여 채워넣은 후 다시 꺼내어 용매만 휘발시켜 공극을 제거하므로서 고분자 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 확대 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 밸브메탈 14 : 산화피막

16 : 전도성 고분자층 18 : 공극

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 확대단면도이다.

탄탈분말이나 알루미늄 분말에 바인더 역할을 하는 용제를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선을 삽입시켜 성형하고, 성형된 소자를 진공소결로에 장진후 진공중에서 고열로 가열하여 바인더 제거와 소결을 하며, 소결이 끝난 소자를 전해액속에 넣어서 직류전압을 인가하여 소자 표면에 산화피막을 생성하는 화성공정을 거치고, 상기 화성공정에서 탄탈이나 알루미늄과 같은 밸브 메탈(valve metal)(12)에 생성된 산화피막(14)의 표면에 pyrrole, thiophene, furan, aniline, acethylene 등의 모노머(monomer)를 전해중합(electrotic polymerization)에 의하여 도 1에 도시된 바와 같이 전도성 고분자층을 형성하고, 상기 전도성 고분자층(16)의 도 1에 도시된 바와 같은 공극(18) 부분은 표 1에 나타낸 바와 같이 다중 고리 방향족 화합물이 중합된 고분자 화합물 즉 가용성 전도성 고분자인, 폴리아이소티아나프텐(polyisothianaphthene), 폴리아줄렌(polyazulene) 중 하나를 NMP, chlorotorn, aceton, methanol, DMSO 등의 용매에 무게분율로 30∼95 wt%로 녹이고, 나머지는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacethylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리티에닐렌비닐렌(polythienylenevinylene), 폴리아이소티아나프탈렌(polyisothianaphthen)과 같은 다른 전도성고분자를 무게분율로 5∼70 wt% 상기와 같은 용매에 녹여서 함침하여 채워넣은 후 다시 꺼내어 용매를 휘발시켜 공극(porosity)(18)을 제거한다.

전도성 고분자의 전해질층 형성후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, Ag Paste도포, 리드용접을 한다. 카본 도포와 Ag Paste 도포는 음극단자와의 접속을 완전하게 할 목적으로 하는 것으로서 카본층을 소자를 Clloidal Carbon액 중에 침적시킨 후 건조도포를 한다. 다음에 소자를 Ag Paste액 중에 침적시킨 후 건조 도포를 한다.

그리고 Ag Paste 대용으로 납을 도금하는 경우도 있다. 다음에 +리드용접을 하고 -리드를 납땜 또는 은접착제를 사용하여 접착하여 외장까지의 제공정이 완료된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 효과는 고분자 전해질층에 의하여 물리적 특성(전도도 향상), 화학적 특성, 전기화학적 특성, 내열특성이 우수하고, 산화막 위에 생성된 전도성 고분자층은 공극이 존재하는데, 가용성 전도성 고분자를 용매에 녹여서 전도성 고분자층에 존재하는 공극을 메워 제거하므로 표면 접촉 저항이 감소된다.

Claims (1)

1. 고체전해콘덴서의 제조공정중 탄탈이나 알루미늄과 같은 밸브메탈 표면에 산화피막을 형성하고, 그 위에 전해질층을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 산화피막(14) 표면에 pyrrole, thiophene, furan, aniline, acethylene 등의 모노머를 전해중합에 의하여 고분자층(16)을 형성하고, 상기 고분자층(16)내에 존재하는 공극(18)을 다중 고리 화합물이 중합된 고분자 화합물 즉 가용성 전도성 고분자인 폴리아이소티아나프텐(polyisothianaphthene), 폴리아줄렌(polyazulene)을 NMP, chloroform, aceton, methanol, DMSO 용매에 무게분율로 30∼95 wt% 녹이고, 나머지는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티아펜(polythiaphene), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리티에닐렌비닐렌(polythienylenevinylene), 과 같은 다른 전도성 고분자를 무게분율로 5∼70 wt% 상기와 같은 용매에 녹여서 함침하여 채워넣은 후 다시 꺼내어 용매만 휘발시켜 공극을 제거하므로서 고분자 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 전해콘덴서의 전해질층 형성방법.