KR20000042117A - Metal evaporation film for a condenser and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 두 개의 강화층을 갖는 필름과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a film having two reinforcing layers and a method of manufacturing the same.
금속 증착 필름 콘덴서의 전극을 증착 방식으로 제조하는데 있어서, 진공중에서 유전체 플라스틱 필름표면에 알루미늄 또는 아연을 사용하는 전극을 연속으로 도포한다.In manufacturing an electrode of a metal vapor deposition film capacitor by a vapor deposition method, an electrode using aluminum or zinc is successively applied to a dielectric plastic film surface in vacuum.
필름 콘덴서 중에 교류에 사용되는 콘덴서는 10 내지 1000 마이크로 페럿(μF), 10 내지 480볼트(Volt) 범위에서 많이 사용되고, 10 마이크로 페럿(μF) 이하에서도 교류 전압이 240 내지 600V로 높은 경우에는 OPP(폴리프로필렌) 필름이 많이 사용되고 있다. 또한, 3 내지 800 μF 범위에서도 480V이상 1000V 범위에서는 역시 OPP 필름이 많이 사용되고 있다. PET(폴리에스터) 필름은 주로 알루미늄을 증착하여 쓰는 경우가 많지만, 주로 10μF 이하의 정전용량에서 240V이하의 교류 전압에 많이 사용되고 있다. 그리고 또한 전극 금속에 따라 전압, 전극의 구성, 프리마진 폭, 치수 등이 다르고, 그 용도도 다르다.Capacitors used for alternating current among film capacitors are widely used in the range of 10 to 1000 microfarads (μF) and 10 to 480 volts (Volt). Polypropylene) films are used a lot. In addition, in the range of 3 to 800 μF, OPP films are also widely used in the range of 480V to 1000V. PET (polyester) film is mainly used to deposit aluminum, but mainly used in AC voltage of 240V or less at the capacitance of 10μF or less. In addition, the voltage, the constitution, the free margin width, the dimensions, and the like of the electrode metals differ, and their uses also vary.
필름 콘덴서는, 플라스틱 필름(1)을 일반적으로 유전체로 사용하고, 진공 중에서 활동 전극(2)으로 알루미늄이나 아연을 플라스틱 필름(1)의 표면 위에 증착한다. 이와 같은 필름형 콘덴서에 금속 증착 필름이 사용되는 것은 전극으로 사용되는 금속 막(2)이 상당히 얇아 자기회복 특성을 얻을 수 있기 때문이고, 또한 알루미늄 박판 전극이 사용되는 콘덴서에 비해서 상당히 내 전압이 높은 범위의 것에 적용된다. 일반적으로 필름형 콘덴서는 전기적으로 고주파 특성이 우수하고, 증착된 전극면이 얇기 때문에 클리어링 에너지(Clearing energy)가 낮아서 자기회복 특성을 가지며, 낮은 손실율을 갖고 있다. 여기서 자기회복 특성이란 필름형 콘덴서의 전극금속의 두께가 수백 Å 정도로 얇기 때문에 유전체 필름의 취약한 부분에서 전압 파괴가 있을 경우 콘덴서가 갖고 있는 정전 에너지, 또는 단락전류에 의해 순간적으로 5000℃ 이상으로 온도가 올라가 파괴부분 주변의 금속 전극 막이 파괴부분 보다 큰 면적에서 용융 또는 증발되어 절연이 회복되어 다시 콘덴서로 작동하는 특성을 말한다.The film capacitor generally uses the plastic film 1 as a dielectric and deposits aluminum or zinc on the surface of the plastic film 1 as the active electrode 2 in a vacuum. The use of a metal vapor deposition film in such a film capacitor is because the metal film 2 used as an electrode is considerably thin, so that self-recovery characteristics can be obtained, and the voltage withstand voltage is considerably higher than that of a capacitor using an aluminum thin plate electrode. Applies to range one. In general, film type capacitors have excellent high-frequency characteristics electrically and have a thin electrode surface, and thus have low self-recovery characteristics and low loss ratios. Here, the self-recovery characteristic is the thickness of the electrode metal of the film capacitor is hundreds of Å thin, so when there is voltage breakdown in the weak part of the dielectric film, the temperature is suddenly increased to 5000 ° C or more due to the electrostatic energy or short circuit current of the capacitor. It is the characteristic that the metal electrode film around the breakdown part melts or evaporates in the larger area than the breakdown part, and the insulation is restored and acts as a condenser again.
금속 증착 필름으로 필름형 콘덴서를 제조하는 경우, 콘덴서의 전극과 다리의 접착을 위해 스프레이 공정(SPRAY/METALLICON)을 하게 되고, 일반적으로 필름형 콘덴서용 금속증착 필름(2)은 활동 전극의 두께가 얇을수록(즉, 저항값이 높을수록) 자기회복 특성이 향상되기 때문에 높은 전압을 견딜 수 있다.In the case of manufacturing a film capacitor using a metal deposition film, a spray process (SPRAY / METALLICON) is performed to bond the electrode and the bridge of the capacitor, and in general, the metal deposition film 2 for the film capacitor has a thickness of an active electrode. The thinner (that is, the higher the resistance value) is, the better the self-recovery characteristic can withstand.
그러나 전극의 두께가 얇아지게 되면, 슬리팅 에지 부분 즉, 스프레이 되는 부분도 얇아지게 되어, 접촉면이 얇아져 손실값 (tanδ)이 높아지게 된다. 또한 일반적으로 전자는 모서리에 몰리는 특징을 갖고 있으므로 전극 금속 막의 끝 부분으로 전자가 몰리어 축적되고, 이렇게 축적되는 부분에서 높은 전류가 흐름으로 인해 부분방전이 일어나며, 시간의 경과에 따라 부분방전 현상은 금속 막이 견딜 수 없는 높은 전류로 흐르게 되므로, 이 축적되는 부분에 금속 막이 너무 얇으면, 저항 값이 높아져 이로 인해 마진 부분 쪽의 금속 막 부분에 전극의 손실(erosion)이 일어난다. 이러한 현상은 콘덴서에서의 용량감소 원인이 되는 문제점을 갖는다.However, as the thickness of the electrode becomes thinner, the slitting edge portion, that is, the portion to be sprayed, also becomes thin, and the contact surface becomes thin, resulting in a high loss value tanδ. In addition, electrons are generally collected at the corners, and electrons are accumulated at the end of the electrode metal film, and a partial discharge occurs due to the flow of high current in the accumulated portion. Since the metal film flows at an unbearable high current, if the metal film is too thin in this accumulating portion, the resistance value becomes high, which causes an electrode loss in the metal film portion on the margin side. This phenomenon has a problem of causing a decrease in capacity in the capacitor.
따라서, 전극 금속막(2)의 두께가 얇게 형성되기 때문에 전극 금속 막과 리이드(Lead)와의 부착면적이 얇게 되고, 금속 스프레이를 할 때 전극금속과의 접착이 나쁘기 때문에 tanδ값(손실값)이 증가하게 되므로, 일반적으로 스프레이 되는 슬리팅 에지 부분만을 두껍게 도포하여, 이 부분의 단점을 보완하여야 한다. 다시 말해서, 금속 스프레이 할 때에 스프레이 금속과 얇은 전극과의 접착특성을 향상하기 위하여 활동전극 보다 두껍게 코팅을 하여 접착 면적을 넓혀주어야 하는 문제점이 있었다.Therefore, since the thickness of the electrode metal film 2 is formed thin, the adhesion area between the electrode metal film and the lead becomes thin, and the adhesion between the electrode metal when the metal spray is poor results in a tanδ value (loss value). As it increases, the thicker edges of the slitting edges, which are generally sprayed, should be applied thickly to compensate for the disadvantages of this portion. In other words, in order to improve the adhesion property of the spray metal and the thin electrode when spraying the metal, there is a problem in that the coating area is increased by coating a thicker than the active electrode.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 금속전극의 마진부 측에서 발생하는 부분 방전을 방지하기 위하여 즉, 전자의 이동이 모서리(취약부)에 집중되므로 스프레이 된 면을 따라 전류는 전극 금속 막의 끝 부분 마진(margin) 방향으로 흘러 마진 끝단에 축적되어 금속 전극 막이 너무 얇은 경우 높은 전류(edge current)의 흐름으로 인해 마진 부근에서 부분방전(corona discharge)이 일어나게 되고, 시간의 경과에 따라 부분방전 현상이 가속화되어 금속 전극 막이 견딜 수 없는 높은 전류로 흐르게 되며, 마진 부분의 금속 전극 막 부분에 발생하는 전극의 손실(erosion)로 인한 콘덴서의 용량 감소를 방지하기 위하여 진공중에서 알루미늄 또는 아연을 전극으로 증착하는 공정 중에서 연속으로 마진부 측 전극의 상단부에 전극 금속을 더 증착하여 두 개의 강화층을 갖는 필름과 그 제조방법을 확립하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to prevent partial discharge occurring on the margin side of the metal electrode, that is, since the movement of electrons is concentrated in the corner (weak part), the current along the sprayed surface is the margin of the end of the electrode metal film ( If the metal electrode film is too thin because it flows in the margin direction and the metal electrode film is too thin, the corona discharge occurs near the margin due to the flow of high current, and the partial discharge phenomenon accelerates over time. In the process of depositing aluminum or zinc as an electrode in a vacuum in order to prevent the metal electrode film from flowing at a high current which cannot be tolerated and to reduce the capacity of the capacitor due to the electrode loss occurring in the metal electrode film part of the margin part. Successively, the electrode metal is further deposited on the upper end of the margin side electrode to form two reinforcing layers Is to establish a film and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 유전체 플라스틱 필름의 표면에 일정 두께로 금속 전극을 코팅하고, 스프레이와 접촉되는 슬리팅 에지 부분에 제 1강화 층을 형성하고, 마진부에 인접한 금속전극의 끝 부분에도 제 2강화 층을 형성한다. 제 1강화부 : 제 2강화부 : 비 강화부의 저항값의 비가 (1) : (1.5 내지3) : (2 내지 4)정도가 되도록 하고, 그 전체면 저항 값이 1.0 내지 7 Ω/A(A:면적)를 유지되게 하는 두 개의 강화층을 갖는 콘덴서용 금속 증착 필름 및 그 제조방법이다.A feature of the present invention for achieving the above object is to coat a metal electrode with a predetermined thickness on the surface of the dielectric plastic film, to form a first strengthening layer in the slitting edge portion in contact with the spray, A second reinforcement layer is also formed at the end. The ratio of the resistance value of the first reinforcement part to the second reinforcement part to the non-reinforcement part is about (1): (1.5 to 3): (2 to 4) and the total surface resistance value is 1.0 to 7 Ω / A ( A: A metal deposition film for a capacitor having two reinforcing layers to maintain an area) and a method of manufacturing the same.
도 1은 종래의 콘덴서용 금속 증착필름을 도시한 단면도 이고,1 is a cross-sectional view showing a conventional metal deposition film for a capacitor,
도 2는 본 발명에 따른 필름 콘덴서용 금속 증착필름의 단면도 이고,2 is a cross-sectional view of a metal deposition film for a film capacitor according to the present invention,
도 3은 본 발명에 의해 제조된 필름의 위치에 따른 저항분포를 나타낸 그래프 이고,3 is a graph showing the resistance distribution according to the position of the film produced by the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 필름을 사용하여 제조된 콘덴서의 탄젠트(tan)δ를 나타낸 그래프 이다.Figure 4 is a graph showing the tangent (tan) δ of a capacitor manufactured using a film according to the present invention.
*도면의주요부분에대한부호의설명** Explanation of symbols on the main parts of the drawings *
1,101 ... 유전체 플라스틱 필름 2,102 ... 금속 전극1101 ... dielectric plastic film 2102 ... metal electrode
3,103 ... 제 1 강화부분 4,105 ... 마진3,103 ... 1st reinforced part 4,105 ... margin
100 ... 금속 증착 필름 104 ... 제 2 강화부분100 ... metal deposition film 104 ... second reinforced part
도 2는 본 발명에 따른 필름형 콘덴서용 금속 증착 필름(100)의 측 단면을 도시한 것으로, 도면의 도시와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 필름은 약 0.6 내지 12μm 두께의 유전체 플라스틱 필름(101)으로 그 필름(101)의 어느 일측 면에 일정 길이를 갖는 M-마진부가 형성되도록 알루미늄 전극(102)을 먼저 진공에서 증착하고, 그 후 알루미늄 전극(102) 층의 양측 상부 면에 각각 제 1강화부(103)와 제 2강화부(104)를 갖도록 알루미늄 또는 아연 등의 금속으로 더 두껍게 진공 증착하며, 각 강화부(103,104)는 그 두께 비율에 따라 알루미늄 전극(102)의 비 강화되는 부분이 2 내지 10 Ω/A가 되도록 각기 다른 두께로 형성된다.2 is a side cross-sectional view of the metal deposition film 100 for a film capacitor according to the present invention. As shown in the drawing, the plastic film according to the present invention is a dielectric plastic film 101 having a thickness of about 0.6 to 12 μm. The aluminum electrode 102 is first deposited in vacuo so that an M-margin having a certain length is formed on one side of the film 101, and then each of the first reinforcement portions on both upper surfaces of the aluminum electrode 102 layer, respectively. Vacuum deposition thicker with a metal such as aluminum or zinc to have a 103 and a second reinforcement 104, each of the reinforcement portion (103, 104) of the non-reinforced portion of the aluminum electrode 102 in accordance with the thickness ratio It is formed in different thicknesses so as to be from 10 Ω / A.
상기 제 1강화부(103) 및 제 2강화부(104)를 형성하기 위해 최초 유전체 플라스틱 필름(101) 위에 알루미늄 또는 아연을 증착할 때 그 필름(100)의 길이 방향으로 마스크를 씌워 코팅한다.When aluminum or zinc is deposited on the first dielectric plastic film 101 to form the first reinforcement 103 and the second reinforcement 104, a mask is coated in the longitudinal direction of the film 100.
슬리팅 후에 상기 전극(102)의 각 제 1강화부분(103) 및 제 2강화부분(104)의 폭은 각각 1.5 내지 3mm 및 1 내지 2mm범위를 이루게 하는 것이 바람직하고, 이러한 각 제 1강화부분(103)과 제 2강화부분(104)의 폭이 상기 범위를 초과하게 되면, 자기회복 특성이 상실되기 쉽다.After slitting, the width of each of the first and second reinforcement portions 103 and 104 of the electrode 102 is preferably in the range of 1.5 to 3 mm and 1 to 2 mm, respectively. When the widths of the 103 and the second reinforcement portions 104 exceed the above ranges, the self recovery characteristics are likely to be lost.
그래서 이러한 제조 방법으로 금속 증착 막의 각각의 저항비는 1：1.5 내지 3：2 내지 4의 일정한 비율이 되도록 하고, 전체 면의 저항값은 1.0 내지 7.0 Ω/A가 되게 연속으로 코팅하면서, 강화부분의 폭은 제 1 강화부분은 2 내지 5mm로 하고, 제 2 강화부분은 1 내지 3mm로 제작한다.Thus, in this manufacturing method, the resistivity ratio of each metal deposition film is 1: 1.5 to 3: 2 to 4, and the reinforcement portion is continuously coated so that the resistance value of the entire surface is 1.0 to 7.0 Ω / A. The width of the first reinforcement part is made of 2 to 5mm, the second reinforcement part is made of 1 to 3mm.
(실시예)(Example)
7μm 두께의 폴리프로필렌(OPP) 필름(101) 상부 면에 마진부(105)의 폭을 3mm로 하고, 전극 금속막(102)의 폭을 39mm로 하여 그 비 강화 금속전극(102)의 면 저항은 약 3.2Ω/A로 하고, 제 1강화 부분(103)의 면 저항은 1.2Ω/A, 제 2강화부분(104)의 면 저항은 약 2Ω/A 정도가 되도록 금속 증착 필름을 제조하였다. 이와 같이하여 얻어진 금속 증착필름은 권취 → 압축 → 용사 → 리이드선 결선 작업등의 순서를 통하여, 0.47μF 용량의 콘덴서(MF콘덴서)로 제조되었다.The surface resistance of the non-reinforced metal electrode 102 with the width of the margin portion 105 on the upper surface of the polypropylene (OPP) film 101 having a thickness of 7 μm and the width of the electrode metal film 102 on 39 mm. Was about 3.2 Ω / A, and the metal resistance film was manufactured such that the surface resistance of the first reinforced portion 103 was about 1.2 Ω / A, and the surface resistance of the second reinforced portion 104 was about 2 Ω / A. The metal vapor deposition film thus obtained was produced as a capacitor (MF capacitor) having a capacity of 0.47 μF through the procedure of winding → compression → spraying → lead wire connection work.
비강화부분의 알루미늄 증착막은 아연계 증착막에 비해 얇게 형성되기 때문에 작은 에너지로 자기회복될 수 있다. 알루미늄의 증착막의 두께는 1.2Ω/A인 경우 약 340 Å, 2.0 Ω/A인 경우 약 205 Å, 3.2 Ω/A인 경우에는 약 128 Å정도로 형성된다.Since the aluminum deposition film of the non-reinforced portion is formed thinner than the zinc-based deposition film, it can be self-recovered with a small energy. The thickness of the deposited film of aluminum is about 340 kW in the case of 1.2 Ω / A, about 205 kW in the case of 2.0 Ω / A, and about 128 kPa in the case of 3.2 Ω / A.
이하의 표는 이와 같이 제조된 콘덴서의 성능 및 시험결과를 나타낸다.The table below shows the performance and test results of the capacitor thus manufactured.
이와 같은 성능 및 시험에 있어서 표준시험조건은 온도 5 내지 35℃, 습도 45 내지 85％에서 실시하고, 판정에 이의가 생길시에는 온도 20±2℃, 습도 65±5％에서 실시하였다.In these performances and tests, standard test conditions were carried out at a temperature of 5 to 35 ° C. and a humidity of 45 to 85%, and when there was any objection to the determination, the standard test conditions were performed at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 65 ± 5%.
도 3은 실시예에 따라 제조된 증착 필름의 일 부분을 폭 방향으로 전단하여 슬리팅 에지 면으로부터 거리에 따른 투과도(optical density)를 측정하여 저항으로 바꾼 자료로, 이러한 자료에 의하여 제 1강화부분(103), 제 2강화부분(104) 및 비 강화부분(102)의 저항 차를 쉽게 알 수 있다.FIG. 3 is a data obtained by shearing a portion of a deposition film manufactured according to an embodiment in a width direction to measure optical density according to a distance from a slit edge surface, and converting the resistance into resistance. The difference in resistance between the 103, second reinforced 104 and non-reinforced 102 can be easily seen.
도 4는 본 발명에 따른 필름(100)을 사용하여 제조된 콘덴서의 충방전 시험결과를 나타낸 그래프로, 기존의 콘덴서에 비해 인가전압에 따른 손실값(tanδ)의 변화가 거의 나타나지 않고 있음을 알 수 있다.Figure 4 is a graph showing the charge and discharge test results of the capacitor manufactured using the film 100 according to the present invention, it can be seen that the change in the loss value (tanδ) according to the applied voltage hardly appeared compared to the conventional capacitor Can be.
이렇게 형성된 금속 증착필름(100)은 일반적으로 권취 및 용사공정을 통하여 리이드가 접속된 콘덴서로 제조되는 데에 사용하게 된다.The metal deposition film 100 thus formed is generally used to manufacture a capacitor with leads connected through a winding and spraying process.
전극의 두께가 얇기 때문에 발생하는 마진 부분의 방전에 의해 용량 감소가 일어날 수 있다. 이것은 전류가 흐를 때 마진부 측의 금속전극의 끝 부분에서 전류의 흐름이 멈추기 때문에 부분방전에 의해 전극의 전기적 부식(erosion)이 일어나게 된다. 이를 방지하기 위해 마진쪽의 전극부분을 두껍게 증착 코팅을 하여 이 부분의 전기적 부식에 대한 저항을 향상시켜 준다.Capacity reduction may occur due to the discharge of the margin portion generated due to the thin thickness of the electrode. This causes electrical erosion of the electrode due to partial discharge because the flow of current stops at the end of the metal electrode on the margin side when current flows. To prevent this, a thick coating of the electrode on the margin side improves the resistance to electrical corrosion.
이렇게 제조된 필름형 콘덴서는 전극금속, 즉 비 강화부분에 증착막을 보다 얇게 하여, 높은 전위경도를 얻을 수 있다. 이것은 활동 전극 두께가 얇기 때문에 결함부분의 클리어링 에너지를 낮게하여, 전위경도가 증가시킬 수 있다.The film capacitor thus manufactured can obtain a high potential hardness by making the deposited film thinner on the electrode metal, that is, the non-reinforced portion. This lowers the clearing energy of the defective portion because the active electrode thickness is thin, which can increase the dislocation hardness.
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