KR20020081745A - Method for making tantalum capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄탈륨 캐패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄탈륨 캐패시터를 제조하는 과정에서 발생되는 수분의 침투로 인하여 캐패시터의 용량이 감소되는 것을 방지할 수 있도록 수분의 침투를 차단하는 탄탈륨 캐패시터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tantalum capacitor, and more particularly, to a tantalum capacitor manufacturing method for blocking the penetration of moisture to prevent the capacity of the capacitor is reduced due to the penetration of moisture generated in the process of manufacturing the tantalum capacitor. will be.
일반적으로 탄탈륨 캐패시터는 반도체작용을 하는 탄탈금속의 산화피막을 캐패시터의 유전체로 이용한 전해 캐패시터이다. 상기 탄탈륨 캐패시터는 양극산화에 의하여 탄탈산화물(Ta2O5)을 유전체로 하고 있다. 탄탈륨의 박과 소결체를 전극으로 양극산화에 의하여 탄탈금속면에 형성된 산화피막은 화성전압 1V당 10 ∼ 16Å으로 형성된 얇은 피막으로서 피막의 두께는 화성전압의 상승에 비례하여 증가하며, 캐패시터의 정전용량과는 반비례 관계를 이루고 있다. 또한, 화성전압은 탄탈전해 캐패시터의 종류에 따라 다르지만 탄탈륨 고체전해 캐패시터에서는 정격전압의 3 ∼ 4배, 탄탈륨 박형전해 캐패시터에서는 1.3 ∼ 1.4배를 기준으로 하고 있고, 유전체인 탄탈산화피막의 유전율= 23으로 유전율이 7에 해당하는 알루미늄산화피막에 비해 약 3배에 해당한다.In general, tantalum capacitors are electrolytic capacitors using an oxide film of tantalum metal, which acts as a semiconductor, as the dielectric of the capacitor. The tantalum capacitor uses tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) as a dielectric material by anodization. The oxide film formed on the tantalum metal surface by anodizing the foil and sintered body of tantalum as an electrode is a thin film formed at 10 ~ 16Å per 1V of the voltage, and the thickness of the film increases in proportion to the increase in the voltage of the capacitor. Is inversely related to In addition, the formation voltage varies depending on the type of tantalum electrolytic capacitor, but it is based on 3 to 4 times the rated voltage in the tantalum solid electrolytic capacitor and 1.3 to 1.4 times in the tantalum thin electrolytic capacitor. The dielectric constant is about three times that of aluminum oxide film having a dielectric constant of 7.
상기와 같은 탄탈륨 캐패시터의 일반적인 제조방법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1에서, 먼저, 성형단계(100)는 탄탈분말에 접착제(binder)역할을 하는 D-Camper를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿(Pellet)에 양극 리드선인 탄탈선을 삽입시켜 일정한 밀도로 성형을 한다. 소결단계(200)에서는 성형된 소자를 진공 소결로에 장진후 10-5㎜Hg 정도의 진공중에서 1600℃∼2000℃ 정도로 가열하여 접착제 제거와 동시에 소결을 한다. 화성단계(300)에서는 2개의 전극과 그 사이에 삽설되는 유전체로 구성되는 캐패시터의 유전체를 생성하는 단계로 전해액중에 소결소자를 넣어서 직류전압(화성전압)을 인가하여 탄탈금속의 표면에 산화피막(Ta2O5)을 생성하게 되며, 이것이 유전체가 된다. 소성단계(400)에서는 화성단계(300)에서 생성된 산화피막의 표면에 전해질의 이산화망간층을 형성한다. 즉, 소자의 기공내부에 있는 산화피막의 표면에 이산화망간층을 부착시키기 위하여 질산망간의 수용액중에 소자를 침적하여 함침시킨 후 가열분해하여 이산화망간층을 얻게 된다. 조립단계(500)에서는 소성단계(400)에서 이산화망간층을 형성한 후의 소자에 대해서 외장까지의 필요한 카본도포, 은페이스트도포 및 리드용접을 함으로써 외장공정까지가 완료된다. 에이징(Aging)단계(600)에서는 외장을 완료한 캐패시터는 목표품질, 또는 요구하는 품종에 만족할 만한 조건으로 에이징을 하여 초기불량을 제거한 다음 신뢰성에 대한 롯(lot)판정을 하여 롯에 해당하는 제품은 폐기처분한다. 마킹단계(700)에서는 캐패시터에 절연슬리브를 피복시키거나 필요한 표시(정격전압, 정전용량, 극성표시)를 함으로써 탄탈캐패시터의 공조공정을 완료하게 된다.A general manufacturing method of the tantalum capacitor as described above will be described with reference to FIG. 1. In FIG. 1, first, the forming step 100 is a tantalum wire which is an anode lead wire in a cylindrical or square pellet by mixing the D-Camper, which acts as a binder to tantalum powder, and then drying and removing the solvent. Insert it to mold to a certain density. In the sintering step 200, the molded device is loaded in a vacuum sintering furnace and heated in a vacuum of about 10 -5 mmHg to about 1600 ° C to 2000 ° C to sinter at the same time as removing the adhesive. In the chemical conversion step 300, a dielectric of a capacitor composed of two electrodes and a dielectric inserted therebetween is generated. An sintered element is added to the electrolyte to apply a DC voltage to the surface of the tantalum metal. Ta 2 O 5 ), which becomes a dielectric. In the firing step 400, a manganese dioxide layer of an electrolyte is formed on the surface of the oxide film generated in the chemical conversion step 300. In other words, in order to attach the manganese dioxide layer on the surface of the oxide film in the pores of the device, the manganese dioxide layer is obtained by dipping and impregnating the device in an aqueous solution of manganese nitrate. In the assembling step 500, necessary carbon coating, silver paste coating, and lead welding to the exterior of the device after forming the manganese dioxide layer in the firing stage 400 are completed until the exterior processing. In the aging step 600, the completed capacitor is aged under conditions that satisfies the target quality or required varieties to remove initial defects, and then the lot is determined for reliability. Discard. In the marking step 700, the air conditioning process of the tantalum capacitor is completed by coating an insulating sleeve on the capacitor or by making necessary markings (rated voltage, capacitance, and polarity indication).
상기 탄탈전해 캐패시터를 제조하는 과정에 의해 제조되는 캐패시터는 전도성 고분자를 전해질로 사용한 후 카본과 은 페이스트를 도포한 후 몰딩수지를 사용하여 몰당함으로서 제품이 완성된다. 그런데 상기 공정을 진행하는 과정에서 탄탈소자를 상온에 방치시키게 되면 미세한 공극(pore)에 수분이 침투하게 된다. 상기 공극의 내부로 수분이 침투한 상태에서 수지로 몰딩을 하게 되면 용량감소율이 크게 나타나며, 공극에 존재하는 수분에 의해 리액턴스가 증가하는 원인이 된다.The capacitor manufactured by the process of manufacturing the tantalum electrolytic capacitor is completed by using a conductive polymer as an electrolyte, followed by coating with carbon and silver paste, followed by molar mold using a molding resin. However, when the tantalum element is left at room temperature in the process of the process, moisture penetrates into the fine pores. When molding with resin in a state in which water penetrates into the pores, the capacity reduction rate is large, and the reactance increases due to the water present in the pores.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄탈전해 캐패시터를 제조하는 과정에서 탄탈소자를 상온에 방치하는 과정에서 수분이 공극으로 침투하지 못하도록 하는 탄탈륨 캐패시터의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is a method of manufacturing a tantalum capacitor to prevent moisture from penetrating into the pores in the process of leaving the tantalum element at room temperature in the process of manufacturing a tantalum electrolytic capacitor. To provide.
도 1은 종래의 탄탈륨 캐패시터 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional tantalum capacitor manufacturing method.
도 2는 본 발명에 따른 탄탈륨 캐패시터의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a method of manufacturing a tantalum capacitor according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 탄탈륨 캐패시터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing the structure of a tantalum capacitor according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
50 : 캐패시터 52 : 탄탈소자50 capacitor 52 tantalum element
54 : 탄탈와이어 56 : 유전체층54 tantalum wire 56 dielectric layer
58 : 전해질층 60 : 에폭시58: electrolyte layer 60: epoxy
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄탈분말에 접착제역할을 하는 D-Camper를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈선을 삽입시켜 일정한 밀도로 성형하는 성형단계; 상기 성형단계 다음에 성형된 소자를 진공 소결로에 장진후 진공중에서 고온의 열을 인가하여 접착제 제거와 동시에 소결을 하는 소결단계; 상기 소결단계 다음에 2개의 전극과 그 사이에 삽설되는 유전체로 구성되는 캐패시터의 유전체를 생성하는 화성단계; 상기 화성단계 다음에 산화피막의 표면에 전도성 고분자인 전해질층을 형성하는 소성단계; 상기 소성단계 다음에 탄탈와이어를 중심으로 탄탈소자의 전해질층의 위에 수분방지용 에폭시를 도포하는 에폭시도포단계; 상기 에폭시도포단계 다음에 에폭시가 도포된 탄탈소자의 표면에 카본 및 은페이스트를 도포하는 카본 및 은페이스트 도포단계; 상기 카본 및 은페이스트 도포단계 다음에 리드용접을 함으로써 외장공정까지를 완료하는 조립단계; 상기 조립단계 다음에 외장을 완료한 캐패시터는 목표품질, 또는 요구하는 품종에 만족할 만한 조건으로 에이징을 하여 초기불량을 제거한 다음 신뢰성에 대한 롯(lot)판정을 하여 롯에 해당하는 제품은 폐기처분하는 에이징단계; 캐패시터에 절연슬리브를 피복시키거나 필요한 표시(정격전압, 정전용량, 극성표시)를 하는 마킹단계를 포함하는 탄탈륨 캐패시터의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention mixes D-Camper, which acts as an adhesive to tantalum powder, and then removes and removes the solvent. step; A sintering step of sintering the molded element after the forming step in a vacuum sintering furnace and applying sintering at high temperature in a vacuum and sintering at the same time as removing the adhesive; A chemical conversion step of generating a dielectric of a capacitor consisting of two electrodes and a dielectric inserted between the two electrodes after the sintering step; A baking step of forming an electrolyte layer, which is a conductive polymer, on the surface of the oxide film after the chemical conversion step; An epoxy coating step of applying a moisture preventing epoxy on the electrolyte layer of the tantalum element based on the tantalum wire after the firing step; A carbon and silver paste coating step of coating carbon and silver paste on the surface of the tantalum element coated with epoxy after the epoxy coating step; An assembly step of completing the exterior process by performing lead welding after the carbon and silver paste coating step; After the assembly step, the completed capacitor is aged to satisfy the target quality or required varieties to eliminate initial defects, and then determines the lot for reliability and discards the product corresponding to the lot. An aging step; The present invention provides a method of manufacturing a tantalum capacitor, including a marking step of coating an insulating sleeve on a capacitor or making a required marking (rated voltage, capacitance, polarity indication).
본 발명에 의하면, 탄탈륨 캐패시터를 제조하는 공정에서 탄탈소자를 상온에 방치하게 되면 탄탈소자의 공극으로 수분이 침투한다. 따라서, 탄탈소자를 이용하여 캐패시터를 만드는 과정에서 화성단계에서 탄탈소자의 표면에 전해질층을 형성시킨 후 전해질층의 표면에 수분방지용 에폭시를 도포한다. 상기 수분방지용 에폭시를 탄탈소자의 표면에 도포하면 에폭시에 의해 수분이 탄탈소자로 침투하는 것이 차단된다. 따라서 탄탈소자를 상온에 일정시간 동안 바치하여도 수분이 탄탈소자의 공극으로 침투하지 않게 되므로 캐패시터의 용량감소율이 크지 않게 된다.According to the present invention, when the tantalum element is left at room temperature in the process of manufacturing a tantalum capacitor, moisture penetrates into the pores of the tantalum element. Therefore, an electrolyte layer is formed on the surface of the tantalum element in the step of forming a capacitor using a tantalum element, and then an epoxy for preventing moisture is applied to the surface of the electrolyte layer. When the epoxy for preventing moisture is applied to the surface of the tantalum element, the penetration of the moisture into the tantalum element is blocked. Therefore, even if the tantalum element is devoted to room temperature for a predetermined time, moisture does not penetrate into the pores of the tantalum element, so that the capacity reduction rate of the capacitor is not large.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 탄탈륨 캐패시터의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 탄탈륨 캐패시터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a method of manufacturing a tantalum capacitor according to the present invention, Figure 3 is a view schematically showing the structure of a tantalum capacitor according to the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하여 탄탈륨 캐패시터의 제조방법을 설명하면, 먼저, 탄탈륨 캐패시터(50)를 제조하기 위해 사용되는 탄탈소자(52)는 성형단계(S10)에서 탄탈분말에 접착제역할을 하는 D-Camper를 혼합한 후 용제를 건조 제거시킨 다음 평량하여 원통형 또는 각형 펠릿에 양극 리드선인 탄탈와이어(54)을 삽입시켜 일정한 밀도로 성형하게 된다. 상기 성형단계(S10)에서 성형된 탄탈소자(52)는 진공 소결로(도시 안됨)에 장진후 진공중에서 고온의 열을 인가하여 접착제 제거와 동시에 소결을 하는 소결단계(S12)를 실행시킨다. 상기 소결단계(S12) 다음에 화성단계(S14)에서는 2개의 전극과 그 사이에 삽설되는 유전체로 구성되는 캐패시터의 유전체(56)를 생성하게 된다. 상기 화성단계(S14) 다음에 소성단계(S16)에서는 산화피막의 표면에 전도성 고분자인 전해질층(58)을 형성하게 된다. 상기 소성단계(S16) 다음에 에폭시도포단계(S18)에서는 탄탈와이어(54)를 중심으로 탄탈소자(52)의 전해질층(58)의 위에 수분방지용 에폭시(60)를 도포하게 된다. 상기 에폭시(60)는 탄탈소자(52)의 내부로 침투되는 수분을 차단하게 된다. 상기 에폭시도포단계(S18) 다음에 카본 및 은페이스트 도포단계(S20)에서는 에폭시(60)가 도포된 탄탈소자(52)의 표면에 카본 및 은페이스트(62, 64)를 도포하게 된다. 상기 카본 및 은페이스트 도포단계(S20) 다음에 조립단계(S22)에서는 리드용접을 함으로써 외장공정까지를 완료하게 된다. 상기 조립단계(S22) 다음에 에이징단계(S24)에서는 외장을 완료한 캐패시터(50)의 목표품질, 또는 요구하는 품종에 만족할 만한 조건으로 에이징을 하여 초기불량을 제거한 다음 신뢰성에 대한 롯(lot)판정을 하여 롯에 해당하는 제품은 폐기처분하게 된다. 상기 에이징단계(S24) 다음에 마킹단계(S26)에서는 캐패시터(50)에 절연슬리브를 피복시키거나 필요한 표시(정격전압, 정전용량, 극성표시)를 하게 된다.Referring to FIGS. 2 and 3, a method of manufacturing a tantalum capacitor is described. First, the tantalum element 52 used to manufacture the tantalum capacitor 50 serves as an adhesive to the tantalum powder in the forming step S10. After mixing the -Camper, the solvent is dried and removed and weighed to insert a tantalum wire 54, which is the anode lead wire, into a cylindrical or square pellet to be molded to a constant density. Tantalum element 52 formed in the forming step (S10) is subjected to a sintering step (S12) for sintering at the same time by removing the adhesive by applying a high temperature heat in a vacuum sintering furnace (not shown) in a vacuum. In the sintering step (S12) and then in the forming step (S14), the dielectric 56 of the capacitor including the two electrodes and the dielectric inserted therebetween is generated. In the sintering step (S14) and then in the sintering step (S16), an electrolyte layer 58, which is a conductive polymer, is formed on the surface of the oxide film. In the sintering step (S16) and then in the epoxy coating step (S18), the epoxy 60 for preventing moisture is applied onto the electrolyte layer 58 of the tantalum element 52 around the tantalum wire 54. The epoxy 60 blocks moisture penetrating into the tantalum element 52. In the epoxy coating step (S18) and the carbon and silver paste coating step (S20), the carbon and silver pastes 62 and 64 are coated on the surface of the tantalum element 52 to which the epoxy 60 is applied. After the carbon and silver paste coating step (S20), in the assembly step (S22), the lead welding process is completed. In the assembling step (S22) and then in the aging step (S24), aging is performed under conditions that satisfies the target quality of the completed capacitor 50, or the required varieties, thereby removing initial defects, and then a lot for reliability. The judgment is made and the product corresponding to the lot is disposed of. In the marking step S26 after the aging step S24, the capacitor 50 is coated with an insulating sleeve or a necessary display (rated voltage, capacitance, polarity indication) is performed.
이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 탄탈륨 캐패시터를 제조하기 위하여 탄탈분말을 이용하여 성형단계에서 일정한 크기의 원통형 또는 각형 펠릿의 형상을 갖는 탄탈소자를 성형시키고, 상기 탄탈소자는 소결단계 및 화성단계를 거친 후 소성단계에서 탄탈소자의 표면에 전해질층을 형성시킨다. 상기 소성단계 다음에 에폭시 도포단계에서 전해질층의 표면에 에폭시를 도포시키게 된다. 상기 에폭시는 탄탈소자를 상온의 상태에 방치시킬 경우에 수분이 탄탈소자의 내부로침투하는 것을 차단하게 되므로 탄탈소자가 수분의 침투로 인하여 용량감소율이 증가하는 것을 방지할 수 있다.As can be seen from the above description, the present invention uses a tantalum powder to form a tantalum element having a shape of cylindrical or square pellets of a predetermined size in the forming step in order to manufacture a tantalum capacitor, the tantalum element is a sintering step and After the chemical conversion step, an electrolyte layer is formed on the surface of the tantalum element in the firing step. After the firing step, the epoxy is applied to the surface of the electrolyte layer in the epoxy coating step. The epoxy blocks the penetration of the tantalum element into the tantalum element when the tantalum element is left at room temperature, thereby preventing the tantalum element from increasing in capacity due to water infiltration.
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