KR20030004663A - Method of manufacturing an aluminum solid electroyte capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신뢰성이 높은 제품을 양산할 수 있는 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an aluminum solid electrolytic capacitor capable of mass-producing highly reliable products.
일반적으로 다용되고 있는 알루미늄 전해 커패시터는 알루미늄박을 에칭해 표면적을 확대하여, 그것을 화성(化成) 처리하여 산화막을 생성한 것을 양극박(positive electrode foil)으로 하고, 그리고 미(未)화성의 것을 음극박(negative electrode foil)으로 하여, 양극박과 음극박 사이에 마닐라지 등의 세퍼레이터를 개재해서 감은 소자(이후, "권회 소자"라고 칭함)에 액체 전해질을 담그어 완성된다(필요하면, 일본 특개평8-78287호 공보를 참조).In general, aluminum electrolytic capacitors which are widely used are obtained by etching aluminum foil to enlarge the surface area, and chemically treating the aluminum foil to produce an oxide film. As a negative electrode foil, a liquid electrolyte is immersed in an element (hereinafter referred to as a "winding element") wound between a positive electrode foil and a negative electrode foil through a separator such as manila, and is completed. See -78287.
근년, 상기한 알루미늄 전해 커패시터에서 액체 전해질 대신에 도전성 고분자 재료를 전해질로서 이용하는 알루미늄 고체 전해 커패시터가 상품화되고 있다.In recent years, aluminum solid electrolytic capacitors using a conductive polymer material as an electrolyte have been commercialized in the above-described aluminum electrolytic capacitor.
알루미늄 고체 전해 커패시터에서 고체 전해질은 알루미늄 전해 커패시터에서 액체 전해질에 비하여 전기 전도도가 높고, 따라서 손실이 적기 때문에, 주파수 특성이나 온도 특성이 뛰어난 점 등의 특징이 있다.In the aluminum solid electrolytic capacitor, the solid electrolyte has higher electrical conductivity than the liquid electrolyte in the aluminum electrolytic capacitor, and therefore has less loss, and thus has characteristics such as excellent frequency characteristics and temperature characteristics.
그러나, 알루미늄 전해 커패시터와 달리, 양극 산화막의 자기 수복 작용이 없기 때문에, 양극 산화막에 결함이 발생하는 경우, 합선 모드의 불량이 될 가능성이 높다.However, unlike aluminum electrolytic capacitors, since there is no self-repairing action of the anodic oxide film, when a defect occurs in the anodic oxide film, there is a high possibility that the short circuit mode will be defective.
통상 전기 기기에 이용한 커패시터가 합선한 경우, 이상 전류가 흐르고, 전기 기기에 화재가 발생되는 위험이 있으므로, 알루미늄 고체 전해 커패시터에서는양극 산화막의 내압을 알루미늄 전해 커패시터의 경우에 비해서 삼배 정도로 높인 것을 이용하고 있는데, 이로 인해 그 용량은 약1/3이 되어 버린다.When a capacitor used in an electric device is short-circuited, an abnormal current flows and there is a risk of a fire occurring in the electric device. Therefore, in the aluminum solid electrolytic capacitor, the voltage of the anode oxide film is about three times higher than that of the aluminum electrolytic capacitor. This causes the capacity to be about one third.
그런데 종래의 기술(예를 들면, 일본 특개평l0-50558호 공보, 특개평10-50560호 공보 등을 참조)을 적용해 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조하는 경우, 권회 소자를 제작하고 나서, 양극 산화막의 재화성을 한 후, 케이스에 조립하여 고정하고 있다.By the way, when manufacturing an aluminum solid electrolytic capacitor by applying the prior art (for example, see Unexamined-Japanese-Patent No. 10-50558, Unexamined-Japanese-Patent No. 10-50560, etc.), after manufacturing a winding element, an anodic oxide film is produced. After the goods have been reassembled, they are assembled into a case and fixed.
도7은 종래의 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 플로차트이다. 먼저 제 1공정에서는 화성 처리에서 산화막이 형성된 양극박, 세퍼레이터, 음극박으로 되는 권회 소자를 제작하고, 제 2공정에서는 양극박의 산화막을 재화성해 결함을 수복하고, 제 3공정에서는 세정을 하고, 제 4공정에서는 열처리를 하고, 제 5공정에서는 고체 전해질을 생성시키고, 제 6공정에서는 케이스에로의 조립을 하고, 제 7공정에서는 권회 소자와 케이스를 에폭시 수지로 접착하면서 경화하고, 제8 공정에서는 에이징을 하고, 제 9공정에서 검사를 한다.7 is a flowchart for explaining a process of manufacturing a conventional aluminum solid electrolytic capacitor. First, in the first step, a wound element including an anode foil, a separator, and a cathode foil in which an oxide film is formed in the chemical conversion treatment is fabricated. In the second step, the oxide film of the anode foil is refired to repair defects. In the fourth step, heat treatment is performed. In the fifth step, a solid electrolyte is produced. In the sixth step, the solid electrolyte is assembled into the case. In the seventh step, the wound element and the case are bonded with an epoxy resin and cured. Is aged and inspected in the ninth process.
상기 도7의 프로세스에 있어, 제 2공정에서 재화성을 하여 양극 산화막의 생성을 완전하게 해도, 그 후에 이어서 제 3공정으로부터 제 7공정에 도달하는 사이, 즉 세정으로부터 시작하여 케이스에로의 조립까지 사이에 권회 소자에 이러저러한 응력이 가해져 양극 산화막에 크랙을 발생시키기 쉬운 문제가 있다.In the process of Fig. 7, even in the second process, the formation of the anodic oxide film is completed by recyclability, and thereafter, from the third process to the seventh process, i.e., from cleaning to assembly into the case. There is a problem that such a stress is applied to the wound element during the time to easily cause cracks in the anodic oxide film.
구체적으로는 권회 소자를 케이스 내에 조립할 때, 에폭시 수지로 접착 경화시킬 때까지는 권회 소자의 리드 단자는 용이하게 움직이고, 또 권회 소자 자체가 부드러워서 외력에 의해 변형하기 쉽기 때문에, 전극박에 응력을 가하지 않도록 취급하는 것은 어렵고, 또한 양극 산화막은 1.3(nm/V)로 지극히 얇으므로, 각 공정에서 세심한 주의를 기울여도 불량률은 높게 5~50%에 이르게 되어 그 신뢰성은 낮다.Specifically, when assembling the wound element in a case, the lead terminal of the wound element easily moves until it is adhesive cured with epoxy resin, and the wound element itself is soft and easily deformed by external force, so that the electrode foil is not stressed. Since it is difficult to handle and the anodization film is extremely thin at 1.3 (nm / V), even if great care is taken in each process, the defective rate is high, reaching 5 to 50%, and its reliability is low.
본 발명에서는 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조할 때, 커패시터 본체(예를 들면 권회 소자)에 응력이 가해지지 않도록 할 수 있는 공정 순서를 채용하고, 그리고 그 공정의 실시를 가능하게 하는 수단을 제공함으로써, 신뢰성이 높고 품질이 양호한 알루미늄 고체 전해 커패시터를 양산할 수 있도록 한다.In the present invention, when manufacturing an aluminum solid electrolytic capacitor, by adopting a process sequence that can prevent the stress is applied to the capacitor body (for example, a wound element), by providing a means for enabling the process, It enables mass production of reliable and good quality aluminum solid electrolytic capacitors.
도1은 본 발명에 의한 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조공정의 일례를 설명하기 위한 플로차트.1 is a flowchart for explaining an example of the manufacturing process of the aluminum solid electrolytic capacitor according to the present invention.
도2는 본 발명에서 제 3공정을 종료한 스테이지에 있는 알루미늄 고체 전해 커패시터를 표시하는 주요부 절단 측면도.Fig. 2 is a cutaway side view of an essential part showing an aluminum solid electrolytic capacitor at the stage where the third process is finished in the present invention.
도3은 공정의 요점에서 알루미늄 고체 전해 커패시터 및 제조 장치를 표시하는 주요부 절단 측면 설명도.Fig. 3 is an explanatory view of an essential part cutting side showing an aluminum solid electrolytic capacitor and a manufacturing apparatus at the point of the process;
도4는 공정의 요점에서 알루미늄 고체 전해 커패시터 및 제조 장치를 표시하는 주요부 절단 측면 설명도.Fig. 4 is an explanatory view of an essential part cutting side showing an aluminum solid electrolytic capacitor and a manufacturing apparatus at the point of the process;
도5는 건조 공정에 있는 커패시터 및 커패시터 장착 테이블을 표시하는 주요부 절단 측면도다.Fig. 5 is a cut away side view of the main part of the capacitor and the capacitor mounting table in the drying process;
도6은 케이스에서 제 2 개구에 충만하고 있는 제 2액을 제거하는 공정을 설명하기 위한 커패시터 및 제거 장치를 표시하는 주요부 설명도.Fig. 6 is an explanatory view of a principal part showing a capacitor and a removal device for explaining a step of removing the second liquid filled in the second opening from the case;
도7은 종래의 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 플로차트.7 is a flowchart for explaining a process of manufacturing a conventional aluminum solid electrolytic capacitor.
본 발명에서는 알루미늄 고체 전해 커패시터에서 커패시터 본체를 완성한 스테이지에서, 즉시 케이스에 조립함과 동시에 수지에 의한 접착 및 경화를 실시하고, 공정 초기의 스테이지에서 권회 소자를 고정해 양극 산화막에 응력이 가해지는 것을 억제하는 것이 기본이 되고 있고, 이와 같은 공정의 실시를 가능하게 하려면, 권회 소자에서 리드 단자를 수지로 접착 및 경화한 후에 다양한 처리 공정의 실시를 가능하게 하는 개구를 가진 케이스가 필수이고, 이와 같은 케이스는 일본 특원평7-135116호(특개평8-78287호공보)에 개시되고 있다.In the present invention, at the stage where the capacitor body is completed from the aluminum solid electrolytic capacitor, the assembly is immediately carried out in the case, the resin is bonded and cured, and the wound element is fixed at the initial stage of the process so that stress is applied to the anodic oxide film. In order to make it possible to perform such a process, the case with the opening which enables the implementation of various processing processes after bonding and hardening a lead terminal with resin in a winding element is essential, The case is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-135116 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-78287).
도1은 본 발명에 의한 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조하는 공정의 일례를 설명하기 위한 플로차트이다. 먼저 제1공정에서는 화성 처리로 산화막이 형성된 양극박, 세퍼레이터, 음극박으로 되는 권회 소자를 제작하고, 제 2공정에서는 권회 소자를 제 1 개구 및 제 2 개구를 갖는 케이스에 제 1 개구를 통해서 조립하고, 제 3공정에서는 권회 소자와 케이스를 제 1 개구에서 에폭시 수지로 접착하면서 경화하고, 제 4공정에서는 양극박의 산화막을 재화성해 결함을 수복하고, 제 5공정에서는 세정하고, 제 6공정에서는 열처리하고, 제 7공정은 고체 전해질을 생성시키고, 제8 공정에서는 에이징하고, 제 9공정에서는 제 2 개구를 봉지하고, 제10공정에서는 검사를 하여 완성한다. 알루미늄 동체 전해 커패시터에는 주로 상기 설명한 권회 소자를 이용하는 것, 및 전극이 평판형인 것이 존재하므로, 이것 등을 포함해 케이스 내에 존재하는 부분을 "커패시터 본체"라고 부르고, 또 그 구조상, "커패시터 본체"에는 리드 단자의 일부도 포함된다.1 is a flowchart for explaining an example of a process for producing an aluminum solid electrolytic capacitor according to the present invention. First, in the first step, a wound element including an anode foil, a separator, and a cathode foil having an oxide film formed by chemical conversion is fabricated, and in the second step, the wound element is assembled through a first opening in a case having a first opening and a second opening. In the third step, the wound element and the case are cured while adhering with the epoxy resin in the first opening. In the fourth step, the oxide film of the anode foil is refired to repair the defect, and the fifth step is cleaned. The heat treatment is performed, and the seventh step generates a solid electrolyte, is aged in the eighth step, the second opening is sealed in the ninth step, and the inspection is completed in the tenth step. In the aluminum fuselage electrolytic capacitor, the winding element described above and the electrode having a flat plate are mainly present. Therefore, a portion existing in the case including the above is called a "capacitor body", and in terms of its structure, the "capacitor body" Part of the lead terminal is also included.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 제1실시예에 의하면, 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조 방법은As described above, according to the first embodiment of the present invention, a method of manufacturing an aluminum solid electrolytic capacitor
커패시터 본체(예를 들어, 후술할 도2의 커패시터 본체(1))를 1개 이상의 개구를 갖는 케이스(예를 들어, 후술할 도2의 케이스(3)) 내에 고정하는 단계와,Fixing the capacitor body (eg, the capacitor body 1 of FIG. 2 to be described later) into a case having one or more openings (eg, the case 3 of FIG. 2 to be described later),
이들 개구중 적어도 하나로부터 고체 전해질의 원료를 도입하고 여기에 커패시터 본체를 피복 또는 침지하여 산화 중합 반응을 유도하는 단계를 구비한다.Introducing a raw material of a solid electrolyte from at least one of these openings and covering or immersing the capacitor body therein to induce an oxidative polymerization reaction.
커패시터 본체가 케이스 내에 배치될 때에 도입 포트로서 상기한 1개 이상의 개구를 사용할 수 있다. 이와 같이 할 경우, 개구의 크기는 커패시터 본체가 통과할 수 있을 정도여야 한다. 그러나 커패시터 본체가 다른 방법으로 케이스에 배치되어 있다면 그럴 필요는 없다.One or more of the openings described above can be used as the introduction port when the capacitor body is disposed in the case. In this case, the size of the opening should be large enough to allow the capacitor body to pass through. However, this is not necessary if the capacitor body is placed in the case by other means.
상기한 1개 이상의 개구의 다른 역할로서, 공기 또는 가스를 케이스의 내부에서 배기하는 역할과 후술하는 다양한 액체가 케이스에 도입될 때 입구의 역할이 있다. 이 경우, 개구는 케이스 안으로부터의 배기가 가능하고 케이스로의 액의 도입이 가능한 정도에서 되도록 작을수록 좋다. 이러한 개구는 복수개 형성하여도 좋다. 이들 개구가 배치되는 위치는 도2에 나타낸 바와 같이 케이스의 단부에 한정되지 않고 케이스의 측면이어도 된다.As another role of the one or more openings described above, there are a role of evacuating air or gas from the inside of the case and an inlet when various liquids described below are introduced into the case. In this case, the opening should be as small as possible so that exhaust from the case can be made and the liquid can be introduced into the case. A plurality of such openings may be formed. The position where these openings are arranged is not limited to the end of the case as shown in Fig. 2 but may be the side surface of the case.
상기 설명에서, "고정"이란 커패시터 본체가 케이스 내에서 자유롭게 움직이지 못하게 하는 것을 뜻한다. 고정에 사용하는 재료로서는 비도전성이기만 하면 어떤 재료를 채용해도 좋으며, 다양한 종류의 수지재를 사용해도 좋다.In the above description, "fixed" means that the capacitor body does not move freely in the case. As a material used for fixation, any material may be employed as long as it is non-conductive, and various kinds of resin materials may be used.
특히 커패시터 본체를 고정하고 케이스의 내부가 고화에 의해 2개 구역으로 나뉘어지는 방식으로 커패시터 본체를 봉지하기 위해 그 고화에 이어서 액상 수지를 사용하는 것은, 차압을 이용하여 액체를 도입할 때 유용한데, 이는 나중에 설명하기로 한다.In particular, the use of liquid resin followed by solidification to fix the capacitor body and to seal the capacitor body in such a way that the inside of the case is divided into two zones by solidification is useful when introducing liquid using differential pressure. This will be explained later.
바람직하게는, 이 경우 커패시터 본체는 상기 1개 이상의 개구(본 출원의 명세서에서는, 예를 들어 후술할 도2의 3A와 같이 제1개구라고 부름)로부터 케이스에 삽입된다.Preferably, in this case, the capacitor body is inserted into the case from the one or more openings (in the specification of the present application, for example, referred to as the first opening as in FIG. 2A of FIG. 2 to be described later).
커패시터 본체를 고정하는 단계에서, 고정과 동시에 봉지가 이루어진다.In the step of fixing the capacitor body, sealing is performed at the same time as fixing.
상기 케이스의 내부가 배기되고, 상기 고체 전해질의 원료가 외부와의 차압을 이용하여 상기 1개 이상의 개구의 제1 개구 이외의 개구( 본 출원의 명세서에서는, 예를 들어 후술할 도2의 3B와 같이 제2개구라고 부름)를 통해 배기되는 이 케이스에 도입된다. 이 제2 개구는 상기한 1개 이상의 개구의 액체 도입용 개구에 상당한다.The inside of the case is evacuated, and the raw material of the solid electrolyte uses openings other than the first opening of the one or more openings using differential pressure with the outside (in the specification of the present application, for example, 3B of FIG. And is introduced into this case which is exhausted through the second opening. This 2nd opening is corresponded to the opening for liquid introduction of one or more opening mentioned above.
이와 같이, 예를 들어 케이스에의 고체 전해질의 원료의 퇴적이 최소한으로억제됨으로써 후속의 세정의 부담이 줄어드는 이점이 있고, 또한 커패시터 본체의 내부에 고체 전해질의 원료가 피복 또는 침지하는 경향이 기포 등의 존재로 인해 둔화, 감소됨으로써, 신뢰성 있는 피복 또는 침지를 달성할 수 있는 이점이 있다.In this way, for example, there is an advantage that the burden of subsequent cleaning is reduced by minimizing the deposition of the raw material of the solid electrolyte in the case, and there is a tendency that the raw material of the solid electrolyte is coated or immersed inside the capacitor body. By slowing and reducing due to the presence of, there is an advantage of achieving a reliable coating or dipping.
제1개구의 형성 위치에 대해서는, 후술하는 도2의 3A와 같이 케이스의 일단에 넓은 개구를 형성하는 것이 커패시터 본체의 삽입을 용이하게 하는 점에서 바람직하다.As to the formation position of the first opening, it is preferable to form a wide opening at one end of the case as shown in FIG. 2A of FIG. 2 described later to facilitate insertion of the capacitor body.
제2 개구, 즉 액도입을 위한 개구의 형성 위치에 대해서는, 후술할 도2의 3B와 같이, 제1개구(3A)의 반대측 단부에 좁아진 모양으로 형성한다. 본 출원의 발명에 따른 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조할 때, 케이스의 내부에 존재하는 도입된 액체의 상태에 따라 케이스를 뒤집는 작업이 필요한데, 좁아진 형태의 개구는 액체가 흘러넘치지 않게 하는 것을 용이하게 방지할 수 있다. 후술할 도2의 3C와 같이 액도입을 위한 개구에 칼러 부분을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 케이스의 물질에 따라서, 개구의 최종 봉지는 이 칼러 부분의 열용접에 의해 쉽게 이루어질 수 있기 때문이다.The formation position of the 2nd opening, ie, the opening for liquid introduction, is formed in the narrow shape at the edge part opposite to the 1st opening 3A like 3B of FIG. 2 mentioned later. When manufacturing the aluminum solid electrolytic capacitor according to the invention of the present application, it is necessary to turn over the case according to the state of the introduced liquid present in the interior of the case, the narrowed opening to easily prevent the liquid from spilling can do. It is preferable to form a collar part in the opening for liquid introduction as shown in FIG. 2C of FIG. 2 to be described later. This is because, depending on the material of the case, the final encapsulation of the opening can easily be made by thermal welding of this collar portion.
상기한 고정 및 봉지를 위해서는 본 발명의 요지에 합당한 이상 어느 물질을 사용하여도 좋다. 특히, 유동성을 갖고, 후속의 고화에서 유동성을 잃는 수지를 채택하면 편리하다.For the fixing and encapsulation described above, any material may be used as long as it is appropriate to the gist of the present invention. In particular, it is convenient to adopt a resin that has fluidity and loses fluidity in subsequent solidification.
고화 수지의 열저항과 비유동성의 정도를 고려할 때, 경화성 수지가 바람직하다. 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리이미드 수지 또는 이들의 변성체를 채용할 수 있다. 이들 중에서 특성의 다양성 및 신뢰성의 견지에서 볼 때, 에폭시 수지가 특히 바람직하다.Considering the degree of heat resistance and non-flowability of the solidified resin, the curable resin is preferred. For example, an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, a fluororesin, a polyimide resin, or a modified body thereof can be employed. Among them, epoxy resins are particularly preferred in view of the variety of properties and reliability.
에폭시 수지 같은 경화 수지를 사용할 때, 상기한 고정 또는 봉지를 실현하기 위해서는, 고체판(본 출원에서는 봉지제 차단 부재라고 칭함)를 미리 삽입함으로써 액체 봉지제의 유동을 막을(차단할) 필요가 종종 있다. 이러한 봉지제 차단 부재에 고정 능력을 부여할 수도 있다.When using a cured resin such as an epoxy resin, in order to realize the fixing or encapsulation described above, it is often necessary to prevent (block) the flow of the liquid encapsulant by inserting a solid plate (called an encapsulant blocking member in this application) in advance. . A fixing ability can also be given to such an encapsulant blocking member.
본 출원에서는 비록 고정 또는 봉지를 위한 수지를 봉지제라고 불렀지만, 본 출원은 봉지에만 한정된다는 뜻이 아니고, 고정의 목적물과 단독으로 사용하는 것도 포함한다.In the present application, although the resin for fixing or encapsulation is called an encapsulant, the present application does not mean to be limited to the encapsulation, but also includes the use of the object and the object of fixation alone.
본 발명에 의한 알루미늄 고체 전해 커패시터에서, 바람직하게는 커패시터 본체와 제2 개구 사이에 갭이 형성된다. 이것은 이러한 갭이 없으면, 커패시터 본체가 액도입을 위한 개구를 막기 때문이다. 이를 위해서, 커패시터 본체의 고정 또는 봉지의 위치를 적정하게 선택하는 것은 별도로 하고, 케이스의 내부에 돌기를 설치하는 것이 효과적인데, 이는 후술하기로 한다.In the aluminum solid electrolytic capacitor according to the invention, a gap is preferably formed between the capacitor body and the second opening. This is because without this gap, the capacitor body closes the opening for liquid introduction. To this end, apart from properly selecting the position of the fixing or encapsulation of the capacitor body, it is effective to install a projection inside the case, which will be described later.
또한 커패시터 본체가 고체 전해질의 원료로 피복 또는 침지된 후, 고체 전해질의 원료의 산화 중합 반응을 유도하는 산화제가 제2개구를 통해 도입된다. 통상 산화제가 공존하면, 본 발명에 의한 산화 중합 반응은 저온에서도 점차로 진행한다. 따라서 고체 전해질의 원료와 산화제를 혼합하고, 이 혼합물을 그 후에 바로 도입하는 것이 바람직하다. 그러나 이와 같이 하는 대신, 미리 커패시터 본체를 고체 전해질의 원료로 피복 또는 침지한 후에, 고체 전해질의 산화 중합 반응을 유도하는 산화제를 제2개구를 통해 도입하여도 아무런 문제가 없다는 것을 발견하였다.이것은 이와 같이 하더라도, 고체 전해질의 원료와 산화제의 접촉이 충분하게 이루어지기 때문이라도 생각된다.Further, after the capacitor body is coated or immersed with the raw material of the solid electrolyte, an oxidant for inducing an oxidative polymerization reaction of the raw material of the solid electrolyte is introduced through the second opening. Usually, when an oxidant coexists, the oxidative polymerization reaction by this invention advances gradually even at low temperature. Therefore, it is preferable to mix the raw material of a solid electrolyte and an oxidizing agent, and to introduce this mixture immediately thereafter. Instead of doing this, however, it has been found that there is no problem even if the capacitor body is previously coated or immersed with the raw material of the solid electrolyte, and then an oxidant for inducing the oxidative polymerization reaction of the solid electrolyte is introduced through the second opening. Even in this case, it is considered that the contact between the raw material of the solid electrolyte and the oxidizing agent is sufficient.
바람직하게는, 고체 전해질의 원료는 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜이다.Preferably, the raw material of the solid electrolyte is 3, 4-ethylenedioxy-thiophene.
산화 중합 반응에 의한 고체 전해질의 생성 후에, 또는 고체 전해질의 원료의 도입 전에, 케이스의 내부에 에폭시 수지로 커패시터 본체를 봉지하고 고정한 후에, 제2개구를 개방한 상태로 에이징을 수행하고, 세정과 건조에 이어서 제2 개구를 통해 화성액을 도입하고 +전극에 전류를 흘려서 화성 처리를 수행하는 것도 바람직하다.After the solid electrolyte is formed by the oxidation polymerization reaction or before the introduction of the raw material of the solid electrolyte, the capacitor body is sealed and fixed with an epoxy resin inside the case, and the aging is performed with the second opening open. It is also preferable to carry out the chemical conversion treatment by introducing a chemical liquid through the second opening followed by flowing a current through the + electrode.
또한 산화제를 도입한 후에 적어도 제2 개구의 주위에 존재하는 산화제는 제거하는 것이 바람직하다.It is also preferable to remove the oxidant present at least around the second opening after introducing the oxidant.
또한 고체 전해질의 원료가 케이스에 도입될 때, 원료 및 산화제가 도입될 때, 세정액 등의 다른 액이 도입될 때, 화성 처리 동안, 에이징 동안, 등등 초음파 진동을 가하는 것이 바람직하다. 이것은 기포의 제거, 액의 혼합, 빈 공간의 감소 및 반응 촉진 등에 기여한다고 생각된다. 특히 고체 전해질의 원료와 산화제가 도입될 때, 화성 처리 동안 또는 에이징 동안에 초음파 진동을 가하는 것이 바람직하다.It is also preferable to apply ultrasonic vibrations when the raw material of the solid electrolyte is introduced into the case, when the raw material and the oxidant are introduced, when other liquids such as cleaning liquids are introduced, during chemical conversion treatment, during aging, and so on. This is thought to contribute to the removal of bubbles, the mixing of liquids, the reduction of empty spaces and the promotion of reactions. In particular, when the raw material and the oxidizing agent of the solid electrolyte are introduced, it is preferable to apply ultrasonic vibrations during chemical conversion or during aging.
세정 단계에서, 바람직하게는 감압과 탱크 내부의 가압을 반복하여 세정액이 케이스에 진입하게 하고 그 넘침을 방지한 다음에, 세정액을 보유하는 탱크에 제2개구를 침지함으로써, 세정은 효과적으로 이루어진다.In the washing step, the washing is effectively effected by repeating the depressurization and pressurization inside the tank to allow the washing liquid to enter the case and prevent its overflow, and then immersing the second opening in the tank holding the washing liquid.
본 발명의 또 다른 특징은 커패시터 본체,Another feature of the invention is a capacitor body,
이 커패시터 본체를 수용하는 케이스,A case accommodating this capacitor body,
이 커패시터 본체를 이 케이스 내에 고정하고, 이 케이스의 내부를 2구역으로 구획하는 봉지제층,An encapsulant layer which fixes the capacitor body in this case and divides the inside of the case into two zones,
이 봉지제가 케이스의 구역중의 하나로 침투해 들어가지 않게 하는 봉지제 차단 부재 및An encapsulant blocking member that prevents the encapsulant from penetrating into one of the compartments of the case and
이 봉지제로의 침투가 방지되는 구역에 형성되는 개구와 그러한 부품으로 제조되는 포함하는 알루미늄 고체 전해 커패시터에 있다.There is an aluminum solid electrolytic capacitor comprising an opening formed in a region where penetration into the encapsulant is prevented and made of such a part.
상술한 바와 같이, 커패시터 본체가 최초부터 매우 단단한 케이스 내에서 외력으로부터 보호되므로, 취급이 좀 거칠더라도, +전극의 산화막에 응력이 가해져 생성되는 결함의 위험이 없어지므로, 고신뢰성의 알루미늄 고체 전해 커패시터가 실현된다.As described above, since the capacitor body is protected from external forces in a very rigid case from the beginning, even if the handling is a little rough, there is no risk of a defect caused by stress on the oxide film of the + electrode, so that a highly reliable aluminum solid electrolytic capacitor Is realized.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규의 특징은 첨부하는 도면 및 표를 따른 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.Other objects, advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings and tables.
(발명의 실시예)(Example of the invention)
도2는 도1로 설명한 본 발명에 의한 제 3공정을 종료한 스테이지에 있는 알루미늄 고체 전해 커패시터를 표시하는 주요부 절단 측면도이고, 도면에서 , 1은 커패시터 본체, 2는 리드 단자, 3은 케이스, 3A는 제 1 개구, 3B는 제 2 개구, 3C는 칼러(collar) 부분, 4는 접착제 저지 부재, 5는 접착제를 각각 나타내고 있다.FIG. 2 is a cutaway side view of the main portion showing an aluminum solid electrolytic capacitor in a stage after the third process according to the present invention described with reference to FIG. 1, in which 1 is a capacitor body, 2 is a lead terminal, 3 is a case, 3A Is a first opening, 3B is a second opening, 3C is a collar portion, 4 is an adhesive blocking member, and 5 is an adhesive.
권회 소자를 제작하기 위해서 종래의 기술을 적용해도 좋고, 도시되어 있는 2개의 리드 단자(2)의 한쪽은 양극박에, 또 다른 쪽은 음극박에 각각 접속되어 있음은 물론이다.It is a matter of course that a conventional technique may be applied to produce a wound element, and one of the two lead terminals 2 shown is connected to the positive electrode foil and the other to the negative electrode foil, of course.
권회 소자의 리드 단자(2)에 접착제 저지 부재(4)를 끼우고, 그것을 제 1 개구(3A)를 통해서 케이스(3) 내에 삽입하고, 에폭시 수지 등의 접착제(5)를 주입해 경화시킴으로써 권회 소자는 케이스(3)에 고정되어 도시의 구조가 완성된다. 또한 접착제 저지 부재(4)는 문자 그대로 접착제(5)가 커패시터 본체(1) 등에 유입하는 것을 저지하는 역할을 완수하고, 또한 권회 소자의 위치 결정을 하는 역할을 하고 있다.The adhesive blocking member 4 is inserted into the lead terminal 2 of the winding element, and it is inserted into the case 3 through the first opening 3A, and then wound by injecting and curing an adhesive 5 such as an epoxy resin. The element is fixed to the case 3 to complete the illustrated structure. Further, the adhesive blocking member 4 literally plays a role of preventing the adhesive 5 from flowing into the capacitor body 1 and the like, and also serves to position the wound element.
이와 같이 권회 소자를 공정 초기의 스테이지에서 케이스(3)에 고정해 둠으로써, 리드 단자(2)가 눌러 열려도 커패시터 본체(1)에 응력이 가해지는 일이 없고, 또 이후의 가공 공정에서 케이스(3)를 유지해도 커패시터 본체(1)에 응력이 가해지는 일도 없다. 이 경우, 케이스(3)만 고정되는 것이 아니라, 이 접착제를 주입함으로써, 완전하게 2개 지대, 즉 개구(3B)측과 개구(3A)측으로 구획됨으로써, 케이스 내의 공기가 개구(3A)로부터 흡인될 때, 개구(3A)측만이 감압, 즉 봉지 상태로 유지된다. 본 명세서의 발명에서, "커패시터 본체의 봉지"는 이러한 의미로 사용된다. 이하, 다만 "고정된(fixed)"라고 할 때에는, 별다른 지시가 있거나 문맥 상으로 자명하지 않은 이상, "고정(fixing)"과 "봉지(sealing)"의 개념을 포함한다.Thus, by fixing the wound element to the case 3 at the stage of the initial stage of the process, even if the lead terminal 2 is pressed, no stress is applied to the capacitor body 1, and the case is processed in a subsequent processing step. Even if (3) is retained, stress is not applied to the capacitor body 1. In this case, not only the case 3 is fixed but also the injection of this adhesive completely separates the two zones, that is, the opening 3B side and the opening 3A side, so that the air in the case is sucked from the opening 3A. When opened, only the opening 3A side is kept at a reduced pressure, that is, in a sealed state. In the present invention, "encapsulation of the capacitor body" is used in this sense. Hereinafter, the term "fixed" includes the concepts of "fixing" and "sealing" unless otherwise indicated or otherwise obvious in the context.
케이스(3)의 재료로서는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene su1fide:PPS) 수지 같은 용해 온도가 높은 열가소성 수지를 이용하고, 피크 온도가 약240℃인 땜납 리플로 온도에 견디도록 하고 있지만, 케이스(3)와 마찬가지로 제1 개구(3A) 및제 2 개구(3B)를 갖는 구조의 알루미늄 케이스여도 좋다. 덧붙여서, PPS수지의 용해 온도는 약280℃이다.As a material of the case 3, a thermoplastic resin having a high dissolution temperature such as polyphenylene su1fide (PPS) resin is used, and the case temperature of the case 3 is made to withstand the solder reflow temperature of about 240 ° C. Similarly, an aluminum case having a structure having a first opening 3A and a second opening 3B may be used. In addition, the melting temperature of PPS resin is about 280 degreeC.
접착제(5)로서는 땜납 리플로를 거쳐, 리드 단자(2)나 케이스(3)와의 접착성이 열화하지 않으면서 기계적 강도를 유지할 필요가 있고, 열경화성의 에폭시 수지는 그 목적에 적절하다.As the adhesive agent 5, it is necessary to maintain mechanical strength without deteriorating the adhesiveness with the lead terminal 2 or the case 3 through solder reflow, and a thermosetting epoxy resin is suitable for the purpose.
권회 소자를 케이스(3)에 고정한 후, 도1에 나타내는 공정 플로에서는 재화성(再化成)->세정-> 열처리의 각 공정을 거치지만, 이들 공정은 권회 소자를 제작하기까지 실시되는 화성에 의해서 형성된 양극 산화막에 결함이 발생하지 않거나, 또는 높은 제조 수율이 요구될 때에만 필요하다. 따라서 그 설명은 차후에 하고, 다음으로 고체 전해질의 생성에 대해서 설명한다.After the wound element is fixed to the case 3, the process flow shown in FIG. 1 undergoes each process of reoxidation-> cleaning-> heat treatment. It is necessary only when a defect does not occur in the anodic oxide film formed or a high production yield is required. Therefore, the description will be made later, and next, the production of the solid electrolyte will be described.
그런데 제 2 개구(3B)로부터 고체 전해질을 생성하기 위한 물질을 도입하면서 상기 물질을 처리해 고체 전해질로 하여야 하지만, 종래 이와 같은 것은 실시되고 있지 않으므로, 그 실현에 기술을 요한다.By the way, while introducing the substance for producing the solid electrolyte from the second opening 3B, the substance must be treated to be a solid electrolyte. However, since such a thing is not practiced in the past, technology is required for its implementation.
이 실시예에서는 고체 전해질 원료에서의 도전성 고분자 재료로서 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜(thiophene)을, 또 산화제로서 p-톨루엔설폰산철(I1I)을 각각 이용하고 있다.In this embodiment, 3, 4-ethylenedioxy-thiophene is used as the conductive polymer material in the solid electrolyte raw material, and p-toluenesulfonic acid iron (I1I) is used as the oxidizing agent, respectively.
3, 4-에틸렌디옥시-티오펜은 농도가 높고, 취급하기 어렵기 때문에, 에탄올에 용해해 20wt%용액으로 하여 유동성을 높이고 있다. 이하의 기술에서는 이 액을 제 1액으로 부른다.3, 4-ethylenedioxy-thiophene has a high concentration and is difficult to handle. Thus, 3,4-ethylenedioxy-thiophene is dissolved in ethanol to give a 20 wt% solution to improve fluidity. In the following description, this liquid is referred to as the first liquid.
이 제 1액은 후에 케이스(3)를 완전하게 봉지할 필요를 고려하여 좁게 형성되어 있는 제 2 개구(3B)를 통해서 도입하여야 하고, 이 때문에 진공 침지법을 적용하면 좋은 결과가 얻어진다.This first liquid must be introduced through the second opening 3B which is narrowly formed in consideration of the need to completely encapsulate the case 3 later. Therefore, a good result can be obtained by applying the vacuum dipping method.
도3 및 도4는 주요 공정 요소에서 알루미늄 고체 전해 커패시터 및 제조 장치를 표시하는 주요부 절단 측면 설명도이고, 도2에서 이용한 기호와 동일한 기호는 동일 부분을 표시하거나 또는 동일한 의미를 갖는 것으로 한다.3 and 4 are explanatory views of the main part cutting side showing the aluminum solid electrolytic capacitor and the manufacturing apparatus in the main process elements, and the same symbols as those used in FIG. 2 shall indicate the same parts or have the same meaning.
도면에서2A는 양극측 리드 단자, 2B는 음극측 리드 단자, 10은 알루미늄 고체 전해 커패시터, 21은 진공 침지 탱크, 22는 제 1액 도입관, 23은 밸브, 24는 배기관, 25는 역지 밸브, 26은 +전원 전압 공급로를 겸한 가동 커패시터 지지 부재, 27은 음극, 28은 직류 전원, 29는 초음파 변환기, 30은 진동자, 31은 액온 제어 유니트, 32는 전해액 탱크, 33은 진공 펌프, 34는 배기관, 35는 외기 공급관, 36은 제 1액, 38은 바닥이 막힌 투명한 원통체, 39는 공기의 버블을 각각 나타내고 있다. 또한 도시의 알루미늄 고체 전해 커패시터 제조 장치의 주체는 진공 침지 장치이다.In the drawing, 2A is a positive lead terminal, 2B is a negative lead terminal, 10 is an aluminum solid electrolytic capacitor, 21 is a vacuum immersion tank, 22 is a first liquid introduction tube, 23 is a valve, 24 is an exhaust pipe, 25 is a check valve, 26 is a movable capacitor support member which also serves as a + supply voltage supply path, 27 is a cathode, 28 is a DC power supply, 29 is an ultrasonic transducer, 30 is an oscillator, 31 is a liquid temperature control unit, 32 is an electrolyte tank, 33 is a vacuum pump, 34 is The exhaust pipe, 35 denotes an external air supply pipe, 36 denotes the first liquid, 38 denotes a transparent cylinder whose bottom is blocked, and 39 denotes bubbles of air, respectively. In addition, the main body of the aluminum solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the city is a vacuum immersion apparatus.
도3 및 도4를 참조하면서, 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조 공정에 대해서 설명한다.3 and 4, the manufacturing process of the aluminum solid electrolytic capacitor will be described.
도3 참조See Figure 3
3-(1)3- (1)
도시되어 있는 바와 같이, 진공 침지 탱크(21) 밖으로 뻗어 있는 가동 커패시터 지지 부재(26)의 일단을 충분하게 내리 누른다. 이 상태에서, 커패시터(10)를 진공 침지 탱크(21) 내에 세트하지만, 이 경우 케이스(3)의 개구(3C)가 진공 침지탱크(21)의 바닥에 대향하도록 하고, 또한 양극측 리드 단자(2A)를 가동 커패시터 지지 부재(26)에 접속함으로써 침지한다.As shown, one end of the movable capacitor support member 26 extending out of the vacuum immersion tank 21 is sufficiently pressed down. In this state, the capacitor 10 is set in the vacuum immersion tank 21, but in this case, the opening 3C of the case 3 faces the bottom of the vacuum immersion tank 21, and the anode lead terminal ( It is immersed by connecting 2A) to the movable capacitor support member 26.
3-(2)3- (2)
밸브(23)를 열고, 소요량의 제 1액(36)을 탱크(32)로부터 진공 침지 탱크(21) 내에 옮기고, 액면이 소정 높이에 유지된 스테이지에서 밸브(23)를 닫는다.The valve 23 is opened, the required first liquid 36 is transferred from the tank 32 into the vacuum immersion tank 21, and the valve 23 is closed at the stage where the liquid level is kept at a predetermined height.
진공 함침 작업이 연속되어 행하여지고 있으면, 제1액 탱크(32)로부터 진공 침지 탱크(21) 내로 옮겨지는 제 1액(36)의 양은 전번 진공 침지 작업에서의 소비분을 보충할 정도다.If the vacuum impregnation operation is performed continuously, the amount of the first liquid 36 transferred from the first liquid tank 32 into the vacuum immersion tank 21 is enough to supplement the consumption in the previous vacuum immersion operation.
도시의 상태에서는 진공 침지 탱크(21) 밖으로 뻗어 있는 가동 커패시터 지지 부재(26)가 내리 눌려지고 있으므로, 커패시터(10)는 제 1액(36)에 아직 접촉하고 있지 않다.In the state shown, since the movable capacitor support member 26 extending out of the vacuum immersion tank 21 is pressed down, the capacitor 10 is not yet in contact with the first liquid 36.
3-(3)3- (3)
액온 제어 유니트(31)를 작동하여, 제 1액(36)의 액온이 적정이 되도록 유지한다.The liquid temperature control unit 31 is operated to maintain the liquid temperature of the first liquid 36 to be proper.
통상 제 1액(36)의 온도를 제어할 필요는 없지만, 진공 침지 및 커패시터 본체(1)의 양극박에 산화막을 생성시키기 위한 재화성의 각 처리는 제1액(36)의 온도와 관계를 가지므로, 그 종류에 적절한 온도로 컨트롤하는 편이 좋다.Normally, it is not necessary to control the temperature of the first liquid 36, but each process of recyclability for producing an oxide film on the anode immersion of the vacuum body and the capacitor body 1 has a relationship with the temperature of the first liquid 36. Therefore, it is better to control the temperature appropriate to the type.
3-(4)3- (4)
이 상태에서, 역지 밸브(25)를 진공 펌프(33)와 연통하도록 바꿈으로써 진공침지 탱크(21) 내를 외기와 차단하고, 진공 펌프(33)를 구동하여 배기를 한다.In this state, the check valve 25 is changed to communicate with the vacuum pump 33 to block the inside of the vacuum immersion tank 21 from outside air, and the vacuum pump 33 is driven to exhaust the air.
진공 침지 탱크(21) 내의 기압은 저하하므로, 케이스(3) 내의 공기 및 바닥 있는 원통체(38) 내의 공기도 팽창해 확산하여, 점차 배기된다.Since the air pressure in the vacuum immersion tank 21 decreases, the air in the case 3 and the air in the bottomed cylinder 38 also expand and diffuse, and gradually exhaust.
이 때, 케이스(3)로부터 배기되는 공기의 흐름을 볼 수는 없지만, 바닥을 위로 하여 개구를 제 1액(36)중에 잠긴 바닥 있는 원통체(38)로부터 배기되는 공기는 버블(39)이 되어 제 1액(36) 중을 통과하는 것을 시인할 수 있다. 또한 투명한 바닥 있는 원통체(38)로서는 통상의 유리로 되는 시험관을 이용할 수 있다.At this time, the flow of air exhausted from the case 3 cannot be seen, but the air exhausted from the bottomed cylinder 38 in which the opening is immersed in the first liquid 36 with the bottom up is formed by bubbles 39 It can be visually recognized that the liquid passes through the first liquid 36. As the transparent bottomed cylinder 38, a test tube made of ordinary glass can be used.
배기가 진행되고, 바닥 있는 원통체(38)로부터 버블이 나타나지 않는 상태가 된 시점에서, 진공 침지 탱크(21) 내의 기압이 목표값에 달하면서 일정값을 유지하고 있는 것으로 판단해도 좋다.When evacuation advances and bubbles do not appear from the bottomed cylinder 38, it may be determined that the air pressure in the vacuum immersion tank 21 maintains a constant value while reaching the target value.
도4 참조See Figure 4
4-(1)4- (1)
가동 커패시터 지지 부재(26)에서 진공 침지 탱크(21) 밖으로 뻗어 있는 부분이 밑으로 눌려 있는 것을 약간 복귀하고, 커패시터(10)에서 케이스(3)의 제 2 개구(3B)가 제 1액(36) 중에 잠기는 상태로 한다.The portion extending out of the vacuum immersion tank 21 in the movable capacitor support member 26 is slightly restored, and the second opening 3B of the case 3 in the capacitor 10 is closed by the first liquid 36. ) In a locked state.
또한 이 상태에서는 케이스(3) 내나 바닥 있는 원통체(38) 내에 제 1액(36)이 들어 오는 일은 없다.In this state, the first liquid 36 does not enter the case 3 or the bottomed cylindrical body 38.
4-(2)4- (2)
진공 펌프(33)를 정지하고서, 역지 밸브(25)를 외기 공급관(35)과 약간만 연통하도록 바꿈으로써 진공 침지 탱크(21) 내에 외기를 천천히 도입한다.By stopping the vacuum pump 33, the fresh air is slowly introduced into the vacuum immersion tank 21 by changing the check valve 25 so as to communicate with the external air supply pipe 35 only slightly.
이와 같이 하면, 제 1액(36)은 서서히 케이스(3) 내 및 바닥 있는 원통체(38) 내에 들어오고, 커패시터 본체(1)에 액면(liquid level)이 도달하면, 양극박과 음극박 사이에 끼워져 있는 절연 종이로 되는 세퍼레이터에 의해 모세관 현상에 의해서 제 1액(36)이 빨아 올려지고, 커패시터 본체(1)의 액면은 케이스(3) 내의 액면보다도 높아진다.In this way, the first liquid 36 gradually enters the case 3 and into the bottomed cylindrical body 38, and when the liquid level reaches the capacitor body 1, between the anode foil and the cathode foil. The first liquid 36 is sucked up by the capillary phenomenon by the separator made of insulating paper, and the liquid level of the capacitor main body 1 is higher than the liquid level in the case 3.
4-(3)4- (3)
외기의 도입이 더욱 진행하여, 진공 침지 탱크(21) 내의 압력이 상승되면, 제1액(36)의 액면은 더욱 상승한다. 도면에서는 제 1 액(36)이 커패시터 본체(1)에 침지되어 있는 상태를 표시하고 있다.When the introduction of the outside air proceeds further and the pressure in the vacuum immersion tank 21 increases, the liquid level of the first liquid 36 further rises. In the figure, the state in which the first liquid 36 is immersed in the capacitor body 1 is shown.
4-(4)4- (4)
외기의 도입이 완료되고, 진공 침지 탱크(21) 내의 기압이 대기압이 된 경우, 케이스(3) 내와 바닥 있는 원통체(38) 내에는 제 1액(36)이 충만된다.When the introduction of the outside air is completed and the air pressure in the vacuum immersion tank 21 is at atmospheric pressure, the first liquid 36 is filled in the case 3 and the bottomed cylindrical body 38.
제 1액(36)의 침지량은 커패시터의 종류에 따라 정하지만, 케이스(3)에서 용적의 60(%)~70(%)정도이어도 되기 때문에, 진공 침지시의 감압은 300(hPa)~400(hPa)정도로 한다.The amount of immersion of the first liquid 36 is determined depending on the type of capacitor, but in the case 3, about 60 (%) to about 70 (%) of the volume may be used. Therefore, the pressure reduction during vacuum immersion is 300 (hPa) to It may be about 400 (hPa).
상기한 공정을 거쳐 커패시터(10)에는 제 1액(36)이 침지되고, 그 후 침지된 제 1액(36)을 건조시키는 공정이 수행되어야 하지만, 제 2 개구(3B)를 하향으로 하여 두면 제1액(36)이 유출되므로, 제 2 개구(3C)가 위를 향하도록 유지하여야 한다. 제2개구(3B)가 위를 향하도록 커패시터의 위치를 바꾸는 작업은 이 개구(3B)를 개방한 상태에서 수행될 수 있음을 주목해야 한다. 이것은 이 작업이 단 시간에 수행되면 액체의 유출의 위험이 없기 때문이다.The first liquid 36 is immersed in the capacitor 10 through the above-described process, and then the process of drying the immersed first liquid 36 should be performed. However, if the second opening 3B is placed downward, Since the first liquid 36 flows out, the second opening 3C must be kept facing upward. It should be noted that the operation of changing the position of the capacitor so that the second opening 3B faces upward can be performed with this opening 3B open. This is because if this operation is performed in a short time, there is no risk of spillage of the liquid.
도5는 건조 공정에 있는 커패시터 및 커패시터의 장착 테이블을 표시하는 주요부 절단 측면도이고, 도2~ 도4에서 이용한 기호와 동일 기호는 동일 부분을 표시하거나 동일한 의미를 갖는 것으로 한다.Fig. 5 is a cutaway side view of the main part showing a capacitor and a mounting table of the capacitor in a drying process, and the same symbols as those used in Figs. 2 to 4 denote the same parts or have the same meaning.
도면에서 40은 장착 테이블, 40A는 커패시터의 리드 단자(2A 및 2B)를 수용하는 오목부, x는 커패시터 본체(1)의 상면과 케이스(3)에서의 제 2 개구(3B)측의 벽면, 즉 상벽 내면과의 사이의 갭을 각각 나타낸다.In the figure, 40 is a mounting table, 40A is a recess for accommodating the lead terminals 2A and 2B of the capacitor, x is an upper surface of the capacitor body 1 and a wall surface on the side of the second opening 3B in the case 3, That is, the gap between the upper wall and the inner surface is shown.
도시되어 있는 갭(x)은 제 2 개구(3B)를 거쳐서 외부와 연통하는데 필요한 통로를 이루고 있고, 적어도0.1(mm)이상, 바람직하게는 0. 5(mm)정도가 필요하다.The illustrated gap x constitutes a passage required for communicating with the outside via the second opening 3B, and at least 0.1 (mm) or more, preferably about 0.5 (mm) is required.
시장의 요구에 따라 외형 치수를 가능한한 작게 할 필요가 있어서, 종래의 커패시터에서는 갭(x)을 0로 할 필요가 있었다. 그러나 본 발명에 의한 커패시터에서는 이와 같이 한 경우, 제 1액(30)의 건조가 불충분해져 신뢰성이 저하되므로, 상기한 정도의 갭(x)을 가지게 하는 것이 필요하다.According to the market demand, it is necessary to make the external dimension as small as possible, and in the conventional capacitor, it is necessary to make the gap x zero. In the capacitor according to the present invention, however, the drying of the first liquid 30 is insufficient and the reliability is lowered. Thus, it is necessary to have the above-described gap x.
상기한 정도의 갭(x)을 유지하기 위해서는 커패시터 본체(1)의 상면이 케이스(3)의 상벽면과 직접 접촉하지 않도록 케이스(3)의 상벽 내면에 소요의 갭(x)과 동일한 높이의 돌기를 설치해 두면 유효하다.In order to maintain the above-described gap x, the upper surface of the capacitor body 1 is flush with the required gap x on the inner surface of the upper wall of the case 3 so that the upper surface of the capacitor body 1 does not directly contact the upper wall surface of the case 3. It is effective to install a projection.
제 1액(36)의 용매는 에탄올이므로, 그 비점78.3℃을 초과하지 않는 온도, 예를 들면 70℃을 유지해 건조시키는 것이 바람직하고, 그 건조 시간은 커패시터의 크기 및 제 2 개구(3B)의 크기에 따라서 다른 것은 당연하고, 케이스(3)의 외형 치수가 3.6(mm)×3.6(mm)×6.3(mm)~4.6(mm)×4. 6(mm)×10.1(mm)이고, 제 2 개구(3B)의 직경이 0.8(mm)인 경우, 30(분)~3(시간)이다.Since the solvent of the 1st liquid 36 is ethanol, it is preferable to keep it at the temperature which does not exceed the boiling point 78.3 degreeC, for example, 70 degreeC, and to dry it, and the drying time of the capacitor and the size of the 2nd opening 3B Naturally, the case 3 has an external dimension of 3.6 (mm) x 3.6 (mm) x 6.3 (mm) to 4.6 (mm) x 4. It is 6 (mm) x 10.1 (mm), and when the diameter of the 2nd opening 3B is 0.8 (mm), it is 30 (minutes)-3 (hours).
건조가 끝나면, 커패시터 본체(1)의 내면 및 외면은 상기 도전성 고분자 재료의 단량체로 되는 막으로 피복되어 있으므로, 이것에 산화제를 혼합하여 산화 중합 반응을 발생시켜 고체 전해질을 생성시켜야 한다.After drying, the inner and outer surfaces of the capacitor main body 1 are covered with a film of monomers of the conductive polymer material. Therefore, an oxidizing agent must be mixed to generate an oxidative polymerization reaction to generate a solid electrolyte.
이 실시예에서는 상기한 바와 같이, 산화제로서 p-톨루엔 설폰산철(III)을 채용하고, n-부틸알코올(비점(117.7℃)에 용해해 50(wt%)용액으로서 사용한다. 이하의 기술에서는 이 액을 제 2액이라고 부르기로 한다.In this embodiment, as described above, p-toluene iron sulfonate (III) is used as the oxidizing agent, and n-butyl alcohol (dissolved in boiling point (117.7 ° C.) is used as a 50 (wt%) solution. This liquid will be called the second liquid.
제 2액을 케이스(3) 내의 커패시터 본체(1)에 도입하려면 진공 침지가 최적이다. 이것을 실시하려면, 제 1액의 진공 침지와 완전히 동일한 수단을 사용하여도 좋지만, 커패시터 본체(1) 내에 제 2액이 결여되어 있는 빈 곳을 생성시키지 않도록 하는 것이 중요하고, 따라서 제 1액의 경우에 비교해 크게 감압, 예를 들면 100(hPa)정도까지 감압하는 것이 바람직하다.Vacuum immersion is optimal for introducing the second liquid into the capacitor body 1 in the case 3. In order to do this, the same means as the vacuum immersion of the first liquid may be used, but it is important not to create an empty space in the capacitor main body 1 that lacks the second liquid, and therefore, in the case of the first liquid Compared to the pressure reduction, it is preferable to reduce the pressure to about 100 (hPa).
따라서 제 2액을 진공 침지한 직후에는 케이스(3) 내에는 제 2 개구(3B)까지 포함해 제 2액으로 충만한 상태에 있고, 이와 같이 제 2 개구(3B)까지가 제 2액으로 충만되어 있으면 건조시키기가 곤란하다.Therefore, immediately after vacuum immersing the second liquid, the case 3 is filled with the second liquid, including the second opening 3B, and thus the second opening 3B is filled with the second liquid. If it is, it is difficult to dry.
도6은 케이스에서 제 2 개구에 충만되어 있는 제 2액을 제거하는 공정을 설명하기 위한 커패시터 및 제거 장치를 표시하는 주요부 설명도이고, 도2~ 도5에서 이용한 기호와 동일 기호는 동일 부분을 표시하거나 또는 동일한 의미를 갖는다.FIG. 6 is an explanatory view of principal parts showing a capacitor and a removal device for explaining a process of removing the second liquid filled in the second opening from the case, and the same symbols as those used in FIGS. Denote or have the same meaning.
도면에 있어서, 41은 압착 공기 공급관, 42는 노즐, 51은 제 2액, 51A는 날아가버리는 제 2액을 각각 나타내고 있다.In the figure, 41 denotes a compressed air supply pipe, 42 denotes a nozzle, 51 denotes a second liquid, and 51A denotes a second liquid that flies away.
도면으로부터 명백한 바와 같이, 커패시터(10)를 직립으로 두고, 노즐(42)로부터 압착 공기를 내뿜어 제 2 개구(3B) 근방에 존재하는 제 2액(51)을 날려버려 배기한다. 또한 이 때, 침지시에 케이스(3)의 외측에 부착한 제 2액도 동시에 제거할 수 있다.As is apparent from the figure, the capacitor 10 is placed upright, and compressed air is blown out from the nozzle 42 to blow off the second liquid 51 present near the second opening 3B and exhaust it. At this time, the second liquid attached to the outside of the case 3 can also be removed at the same time.
여기서 제 2 개구(3B)로부터 배기되는 제 2액은 커패시터 본체(1)와 케이스(3) 사이에 있는 나머지 액이므로, 그 배기가 커패시터의 특성에 영향을 주는 일은 없다.Since the second liquid exhausted from the second opening 3B is the remaining liquid between the capacitor body 1 and the case 3, the exhaust does not affect the characteristics of the capacitor.
제 1액을 구성하는 단량체는 계면과 젖음성(wettability)이 좋은 에탄올을 희석하고서 커패시터 본체(1)에 침지하므로, 양극박 표면의 미세 구멍의 안까지 들어간 후, 에탄올이 증발하고, 표면에는 단량체의 얇은 막이 남은 상태로 있고, 거기에 제 2액의 침지를 하므로, 단량체와 제 2액과의 혼합은 자연스럽게 행하여지지만, 그 혼합을 더욱 조장하기 위해서 초음파 진동을 가하면 유효하고, 그것에 의해서 품질의 변동을 적게 할 수 있다.Since the monomer constituting the first liquid is immersed in the capacitor body 1 by diluting ethanol with good interface and wettability, the ethanol evaporates after entering the fine pores on the surface of the anode foil, and the surface of the monomer is thin. Since the film remains and the second liquid is immersed therein, the mixing of the monomer and the second liquid is naturally performed, but it is effective when ultrasonic vibration is applied to further promote the mixing, thereby reducing the variation in quality. can do.
제 2액을 침지한 직후부터, 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜은 p-톨루엔 설폰산철(III)의 작용에 의해서 천천히 산화 중합 반응이 진행되는 사이, 도5에 나타내는 바와 같이, 커패시터(10)를 제 2 개구(3B)가 위를 유지하도록 직립시켜 유지하고, 하기의 열처리에 의에서 산화 중합 및 n-부틸알코올로 되는 용제의 건조를 행한다.Immediately after the second liquid is immersed, the 3,4-ethylenedioxy-thiophene is slowly reacted by the action of p-toluene iron sulfonate (III), and as shown in FIG. 10) is kept upright so that the 2nd opening 3B may hold | maintain a stomach, and the following heat processing performs oxidation polymerization and the drying of the solvent which becomes n-butyl alcohol.
제1스테이지Stage 1
처리 온도:50℃Treatment temperature: 50 degrees Celsius
처리 시간:3(시간)Processing time: 3 (hours)
제 2스테이지2nd Stage
처리 온도:60(℃)Treatment temperature: 60 (℃)
처리 시간:3(시간)Processing time: 3 (hours)
제3스테이지Third Stage
처리 온도:80℃Treatment temperature: 80 ℃
처리 시간:10(시간)~30(시간)Processing time: 10 (hours)-30 (hours)
제 4스테이지4th Stage
처리 온도:125(℃)Treatment temperature: 125 degrees Celsius
처리 시간:2(시간)Processing time: 2 (hours)
제 5스테이지5th Stage
처리 온도:150(℃)Treatment temperature: 150 degrees Celsius
처리 시간:1(시간)Processing time: 1 hour
온도80(℃)을 적용해 실시되는 열처리의 처리 시간은 커패시터의 크기 등의 사양에 따라서 선택해도 좋다.The processing time of the heat treatment performed by applying the temperature of 80 ° C. may be selected according to specifications such as the size of the capacitor.
온도150(℃)의 열처리가 종료하면, 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜의 산화 중합은 완료해 폴리에틸렌디옥시-티오펜이 되는 것이지만, 본 발명에서는 온도125(℃)의 열처리 및 온도150(℃)의 열처리를 하고 있는 스테이지, 즉 제 2 개구(3B)를 봉지하기 이전의 스테이지에서 전압을 인가하여 에이징을 함으로써 상당히 좋은 효과가 얻어지고 있다. 본 출원의 발명에서 "에이징"은 가열하면서 커패시터의 전극 사이에 전압을 인가하는 것을 의미한다. 이 가열에서, 커패시터 주변의 온도는 에이징을 촉진하기 위해서 85℃~165℃로 된다. 상술한 바와 같이, 이 가열은 열처리로서도 이용될 수 있다. 가열 온도가 너무 높으면 성능의 열화를 야기하므로 바람직하지 못하다. 또한 인가하는 전압은 DC 전압이고 정격 전압비로 1.1~2.0배인것이 바람직하다. 너무 낮아도 생산의 신뢰성이 떨어지므로 바람직하지 못하다. 또한 너무 높아도 절연 특성을 열화시키므로 바람직하지 못하다. 또한 다음에 설명하는 이유로부터, 커패시터 내에는 약간의 습기가 존재하는 것이 바람직하다.When the heat treatment at a temperature of 150 ° C. is completed, the oxidative polymerization of 3,4-ethylenedioxy-thiophene is completed and becomes polyethylenedioxy-thiophene. However, in the present invention, the heat treatment at a temperature of 125 ° C. and a temperature of 150 ° C. Significantly good effects are obtained by applying voltage at the stage subjected to the heat treatment at (° C), that is, at the stage before sealing the second opening 3B and aging. In the present invention, "aging" means applying a voltage between the electrodes of the capacitor while heating. In this heating, the temperature around the capacitor is 85 ° C to 165 ° C to promote aging. As mentioned above, this heating can also be used as heat treatment. Too high a heating temperature is undesirable since it causes deterioration of performance. In addition, the voltage to be applied is a DC voltage and preferably 1.1 to 2.0 times the rated voltage ratio. Too low is not preferable because the reliability of the production is inferior. In addition, even if too high, it is not preferable because it degrades insulation characteristics. In addition, for the reasons described below, it is preferable that some moisture is present in the capacitor.
통상의 알루미늄 전해 커패시터의 분야에서 "에이징"은 "산화막의 수복(rePair)"의 의미로 이용되는 것은 주지의 사실이고, 또 알루미늄 고체 전해 커패시터에서는 기본적으로 전해 커패시터 같은 산화막의 수복 작용은 없다고 되어 있다.It is well known that "aging" is used in the field of ordinary aluminum electrolytic capacitors in the sense of "rePair", and in the aluminum solid electrolytic capacitor, there is basically no repair action of an oxide film such as an electrolytic capacitor. .
그러나 실험을 통해, 완성된 알루미늄 고체 전해 커패시터에 고온 하에서 전압 부하를 가하여 장시간 경과하면 누출 전류는 적게 관측된다.However, through experiments, a small leakage current is observed after a long time by applying a voltage load to the finished aluminum solid electrolytic capacitor at high temperature.
이것은 커패시터 내에 포함되는 근소한 수분이 누출 전류에 의해서 전기 분해되어 발생한 산소에 의해서 양극박의 결함 부분에 표출된 알루미늄이 산화되기 때문이라고 생각되며, 따라서 알루미늄 고체 전해 커패시터에서도 에이징하는 것은 유효하다.It is considered that this is because the aluminum expressed on the defective portion of the positive electrode foil is oxidized by oxygen generated by the slight moisture contained in the capacitor by electrolysis due to leakage current, and therefore aging is also effective in an aluminum solid electrolytic capacitor.
그런데 그 에이징은 커패시터 본체(1)가 케이스(3)에 고정된 후에 하는 것이 필수이고, 만일 커패시터 본체(1)가 케이스(3)에 고정되어 있지 않은 상태에서 에이징을 수행한 경우, 그 후의 공정에서 필연적으로 커패시터 본체(1)에 응력이 가해지므로, 에이징을 한 것이 쓸모없어질 가능성이 크다.However, the aging is essential after the capacitor main body 1 is fixed to the case 3, and if the aging is performed while the capacitor main body 1 is not fixed to the case 3, subsequent steps Inevitably a stress is applied to the capacitor body 1, so that aging is likely to be useless.
종래의 기술(예를 들면, 일본 특개평10-50558호 공보, 특개평10-50560호 공보 등을 참조)에서도, 커패시터 본체를 케이스 내에 고정하지 않고 에이징하는 것의 문제를 회피하기 위해서, 고정 후에 이들 처리를 실시하고 있는 것은 도7에 나타내는 바와 같다.Even in the prior art (see, for example, Japanese Unexamined Patent Publications Nos. 10-50558, 10-50560, etc.), after fixing, in order to avoid the problem of aging without fixing the capacitor body in the case, Processing is as shown in FIG.
그러나 종래의 기술에서는 커패시터 본체를 케이스에 에폭시 수지를 이용해 접착 경화해 고정하는 것은 말할 것도 없이 케이스를 봉지, 즉 밀폐해 버리는 것과 동일한 뜻으로, 이 상태에서는 수분이 부족한 상태이므로, 에이징에 의한 효과는 충분하게 얻어지지 않는다.However, in the related art, it is the same as sealing the case, that is, sealing the capacitor body by using epoxy resin to fix the case to the case. In this state, the moisture is insufficient. It is not enough.
이에 비해 본 발명에서는 제 2 개구(3B)가 봉지되기 이전의 열처리 스테이지에서 에이징의 동시 실시가 가능하고, 그 스테이지에서는 이미 커패시터 본체(1)가 케이스(3)에 고정되고 있으며, 또한 케이스(3) 내에는 에이징의 효과를 충분하게 달성할 수 있는 정도의 수분이 존재하는 상태에서 에이징을 실시하고, 그 후, 잉여의 수분을 제 2 개구(3B)를 통해서 충분하게 배기하고서 봉지할 수 있다.In contrast, in the present invention, aging can be performed simultaneously in the heat treatment stage before the second opening 3B is sealed, in which the capacitor main body 1 is already fixed to the case 3, and the case 3 ) Can be aged in a state where there is enough water to sufficiently achieve the effect of aging, and thereafter, excess water can be sufficiently sealed through the second opening 3B.
본 발명에서 케이스(3)를 밀폐, 즉 제 2 개구(3B)를 봉지한 후, 에이징을 하는 공정을 실험했지만, 상기 산화 중합 및 용제 건조를 위한 열처리를 끝마친 상태에서는 용제나 수분이 모두 증발되어 있으므로, 에이징의 효과는 불충분하지만, 필요하면 실시해도 지장은 없다 않는다.In the present invention, the case 3 was sealed, that is, the second opening 3B was sealed, and then the aging process was experimented. However, in the state in which the heat treatment for oxidative polymerization and solvent drying is completed, both the solvent and the moisture are evaporated. Therefore, although the effect of aging is inadequate, it does not interfere even if it implements if necessary.
그런데 상기한 대로, 본 발명에 있어서 도1에 나타내는 재화성->세정 ->열처리의 공정은 필수가 아니지만, 이들 공정을 실시하는 것은 커패시터의 특성을 향상시키는데 바람직하다. 그러므로 이하에 그 실시에 대해서 설명한다.As described above, in the present invention, the steps of the recyclability-> cleaning-> heat treatment shown in FIG. 1 are not essential, but performing these steps is preferable for improving the characteristics of the capacitor. Therefore, the implementation is described below.
통상의 알루미늄 전해 커패시터와 알루미늄 고체 전해 커패시터의 경우 모두에서, 그 양극박에는 에칭을 실시하여 표면적을 증대시키고, 화성액 중에서 화성 전류를 흘려 산화막을 생성시키는 처리를 하고 있다. 이 경우, 폭이 넓은 롤에 감은 알루미늄박을 꺼내면서 연속적으로 처리함으로써 생산성을 향상시키고 있다.In both the case of a normal aluminum electrolytic capacitor and an aluminum solid electrolytic capacitor, the anode foil is subjected to etching to increase the surface area, and to carry out a chemical conversion current in a chemical solution to produce an oxide film. In this case, productivity is improved by processing continuously, taking out the aluminum foil wound on the wide roll.
따라서 권회 소자를 제작하기 위해서는 알루미늄박을 폭 좁게 또한 짧게 절단할 필요가 있다. 따라서 그 절단면에는 산화막은 존재하지 않게 된다. 또 이와 같이해 제작한 전극박에는 리드 단자를 접속하여야 하므로, 그 공정중에 산화막이 손상되는 일이 많다.Therefore, in order to manufacture a wound element, it is necessary to cut | disconnect aluminum foil narrowly and shortly. Therefore, the oxide film does not exist in the cut surface. In addition, since the lead terminal must be connected to the electrode foil thus produced, the oxide film is often damaged during the process.
통상의 알루미늄 전해 커패시터, 즉 전해액을 이용하는 커패시터의 경우에는 전해액이 강력한 자기 수복 능력을 가지므로, 조립 후의 에이징 공정에서 산화막의 손상을 수복하는 것이 가능하다. 그러나 알루미늄 고체 전해 커패시터의 경우에는 기본적으로 자기 수복 능력이 없고, 전극박의 절단면 등에서 산화막의 결함 부분을 재화성에 의해서 수복해 두는 것이 바람직하다.In the case of a normal aluminum electrolytic capacitor, that is, a capacitor using an electrolytic solution, the electrolytic solution has a strong self-healing ability, and thus it is possible to repair damage to the oxide film in the aging step after assembly. However, in the case of an aluminum solid electrolytic capacitor, it is basically incapable of self-repairing ability, and it is preferable to repair the defective part of an oxide film | membrane on the cutting surface of electrode foil etc. by recyclability.
표준적인 화성액으로서, 암모늄아디페이트(ammonium adiPate)의 수용액 2(중량%)~3(중량%)수용액의 1(리터)에 인산O.1(g)을 용해하여 사용한다. 그러나 이것 말고도, 붕산암모늄 수용액 등 여러가지 것이 이용되고 있으며, 이들은 화성 전압이나 전극박의 종류에 따라서 선택되고, 또 화성액의 온도도 산화막의 특성에 영향을 주기 때문에, 정해진 온도로 제어할 필요가 있다.As a standard chemical solution, 0.1 (g) of phosphoric acid is dissolved in 1 (liter) of an aqueous solution of 2 (wt%) to 3 (wt%) aqueous solution of ammonium adiPate. However, besides this, various things, such as aqueous solution of ammonium borate, are used, and these are selected according to the chemical | voltage conversion voltage and the kind of electrode foil, and since the temperature of chemical liquid also affects the characteristic of an oxide film, it is necessary to control to fixed temperature. .
재화성 처리가 진행하면 산화막이 성장하고, 점차 화성 전류는 감소해 가는데, 그 과정에서 초음파 진동을 가함으로써 화성액과 산화막과의 접촉을 양호하게 하여 작은 결함 부분도 수복할 수 있도록 할 수 있다.As the reoxidation process proceeds, the oxide film grows and the chemical current gradually decreases. In the process, ultrasonic vibration is applied to improve contact between the chemical liquid and the oxide film so that even a small defect portion can be repaired.
도7로부터도 분명한 바와 같이, 종래의 제조 프로세스에서 재화성 처리는 권회 소자를 케이스에 수용하지 않는 상태에서 행하고 있으므로, 화성액의 침지나 세정의 작업은 용이하지만, 그 수단을 채택할 경우, 아무리 뛰어난 산화막을 성막시켰다고 해도, 케이스에 수용해 고정하기까지는 외력에 대한 저항성은 거의 없기 때문에, 계속되는 공정중에 세심한 주의를 기울였다고 해도, 권회 소자에 응력을 가하지 않고 작업하는 것은 무리이다.As is apparent from Fig. 7, in the conventional manufacturing process, the reprocessing process is performed in a state in which the wound element is not accommodated in the case, so that the immersion and washing of the chemical solution are easy, however, no matter how adopted Even if an excellent oxide film is formed, there is little resistance to external force until it is accommodated in the case and fixed. Therefore, even if great care is taken during the subsequent process, it is impossible to work without applying stress to the wound element.
예를 들면, 리드선을 집어서 이동한 경우, 리드 단자가 접속되어 있는 전극박에 응력이 가해지고, 또 권회 소자를 트레이에 두기만 해도 전극박에 응력이 가해지며, 더구나 권회 소자를 쌓는 것은 말할 것도 없다.For example, when the lead wire is picked up and moved, a stress is applied to the electrode foil to which the lead terminal is connected, and a stress is applied to the electrode foil simply by placing the wound element on the tray. Nothing.
본 발명에 있어서도, 도1에 나타내는 재화성->세정->열처리의 각 공정을 권회 소자의 상태에서 실시할 수는 있지만, 케이스 조립 및 에폭시 수지 접착 경화를 하는 공정에서 산화막에 응력이 가해지는 것은 피할 수 없다.Also in the present invention, although each process of the recyclability-> cleaning-> heat treatment shown in FIG. 1 can be performed in the state of a winding element, it is the thing which stress is applied to an oxide film in the case of carrying out case assembly and epoxy resin adhesion hardening. can not avoid.
따라서 본 발명에서는 재화성 처리를 하는 경우에는 권회 소자(1)를 케이스(3)에 고정한 후에 실시하는데, 이 때, 최종적인 봉지를 확실하고 또한 용이하게 하기 위해서 작게 되어 있는 제 2 개구(3B)를 통해서 실시되어야 한다. 이를 위해서는 상기 설명한 제 1액 및 제 2액의 진공 침지의 경우와 마찬가지의 수단을 채택하면 좋은 결과가 얻어진다.Therefore, in the present invention, when the reprocessing process is carried out, the winding element 1 is fixed to the case 3, and at this time, the second opening 3B which is small in order to ensure the final sealing surely and easily. It should be done through For this purpose, the same means as in the case of vacuum immersion of the first liquid and the second liquid described above may be adopted.
즉 도3 및 도4를 참조해 설명한 제 1액 또는 제 2액을 화성액으로 바꿈으로써 거의 마찬가지의 공정에서 재화성 처리를 실시할 수 있고, 도시된 제조 장치의 조작 등은 거의 동일하고, 다만 약간의 보충 설명이 필요하다.That is, by converting the first liquid or the second liquid described with reference to FIGS. 3 and 4 into a chemical liquid, the reprocessing treatment can be performed in almost the same process, and the operation of the illustrated manufacturing apparatus and the like are almost the same. Some supplementary explanation is required.
도3에 나타내는 진공 침지 탱크(21) 내에서, 케이스(3)의 제 2 개구(3B)를 액면으로부터 떨어지도록 유지하고, 진공 펌프(33)를 작동해 침지 탱크(21) 내의 배기를 한다. 이 때, 케이스(3) 내의 기체도 마찬가지로 제 2 개구(3B)를 통해서 배기된다.In the vacuum immersion tank 21 shown in FIG. 3, the 2nd opening 3B of the case 3 is hold | maintained from the liquid level, the vacuum pump 33 is operated, and the inside of the immersion tank 21 is exhausted. At this time, the gas in the case 3 is also exhausted through the second opening 3B.
도4에 나타내는 바와 같이, 케이스(3)에서 제 2개구(3B)를 화성액 중에 삽입하고서 진공 침지 탱크(21) 내에 외기를 도입하여 화성액이 케이스(3) 내에 충만하게 하고, 화성 전압을 인가한다.As shown in Fig. 4, in the case 3, the second opening 3B is inserted into the chemical liquid and the outside air is introduced into the vacuum immersion tank 21 to fill the chemical liquid in the case 3. Is authorized.
화성 전압의 +전압을 양극박에, 또 -전압을 화성액 중에 침지하여 설치한 음극(27)에 각각 가하면, 화성 전류가 양극박으로부터 제 2 개구(3B)를 통해서 음극(27)에 흐른다. 또한 커패시터(10)의 리드 단자(2A)는 양극박에 접속되어 있다.When the positive voltage of the chemical voltage is applied to the positive electrode foil and the negative voltage is applied to the negative electrode 27 provided by dipping in the chemical liquid, the chemical current flows from the positive electrode foil to the negative electrode 27 through the second opening 3B. The lead terminal 2A of the capacitor 10 is connected to the positive electrode foil.
상기와 같이 화성 전류가 흐르면 물의 전기 분해가 일어나 양극박에는 산소가 발생하여 알루미늄이 산화되어 산화 알루미늄막이 생성되고, 음극(27)에는 수소가 발생하여 침지 탱크(21) 내로 방출된다. 또한 이 경우 화성액의 온도는 화성막, 즉 산화막의 특성과 깊은 관계가 있어, 항상 일정 온도가 되도록 컨트롤할 필요가 있고, 통상은 40(℃)~60(℃)이다.As described above, when the chemical current flows, water is electrolyzed to generate oxygen in the anode foil to oxidize aluminum to form an aluminum oxide film, and hydrogen is generated in the cathode 27 to be discharged into the immersion tank 21. In this case, the temperature of the chemical liquid is closely related to the characteristics of the chemical film, that is, the oxide film, and it is necessary to control the temperature so that the temperature is always a constant temperature.
재화성중, 도4에 나타내는 초음파 변환기(29) 및 진동자(30)를 작동시키고, 화성액을 통해 양극박에 초음파 진동을 가해 화성을 촉진할 수 있다.During regeneration, the ultrasonic transducer 29 and the vibrator 30 shown in FIG. 4 are operated, and ultrasonic vibration is applied to the positive electrode foil through the chemical liquid to promote the regeneration.
재화성을 할 시간은 10(분) 내지 60(분)정도이지만, 필요한 경우 그 후에 계속되는 세정, 건조, 열처리의 각 공정이 종료하고나서 더 반복할 수도 있다.The time to refire is about 10 (60) minutes, but if necessary, it may repeat after each process of washing | cleaning, drying, and heat processing which continue after that is complete.
재화성이 종료된 경우, 케이스(3) 내로부터 화성액을 제거하고, 세정하여 건조시켜야 한다.When the recyclability is finished, the chemical liquid is removed from the case 3, washed and dried.
종래의 기술에서는, 권회 소자인채로 처리한 경우에는 일정 시간, 예를 들면 10(분)~30(분)정도, 순수(pure water)의 흐름에 침지하여 두면 되지만, 본 발명의 경우에는 케이스(3) 내에 커패시터 본체(1)가 고정되어 있으므로, 흐르는 물중에 침지하는 것만으로는 세정할 수 없기 때문에, 이하에 설명하는 수단을 채택하면 좋다.In the prior art, when the process is performed as a wound element, it may be immersed in a flow of pure water for a predetermined time, for example, about 10 (30) to 30 (minute), but in the case of the present invention, the case ( Since the capacitor main body 1 is fixed in 3), since it cannot wash only by immersing in flowing water, the means demonstrated below may be employ | adopted.
도3에 나타낸 바와 같이 진공 침지 탱크(21) 내에서 커패시터(10)를 제 2 개구(3B)를 아래로 유지하고, 진공 펌프(33)를 작동해 감압하면, 케이스(3) 내의 화성액은 제 2 개구(3B)로부터 배기된다.As shown in FIG. 3, when the capacitor 10 is held down in the vacuum immersion tank 21 and the second opening 3B is kept down and the vacuum pump 33 is operated to depressurize, the chemical liquid in the case 3 It exhausts from the 2nd opening 3B.
이 경우 감압이 크면 화성액의 배기량은 많게 되지만, 다수개를 동시에 처리하는 경우에는 배기에 변동이 발생하므로, 다음과 같이 2회에 걸쳐서 감압하면 좋다. 즉 대기압(1013(hPa))→ 감압(100(hPa)~200(hPa))→ 대기압(1013(hPa))→감압(100(hPa)~200(hPa))→ 대기압(1013(hPa))이다.In this case, if the decompression is large, the amount of exhaust gas of the chemical liquid is large. However, when a plurality of processes are processed simultaneously, fluctuations occur in the exhaust gas, so that the pressure may be reduced twice. Atmospheric pressure (1013 (hPa)) → reduced pressure (100 (hPa) to 200 (hPa)) → atmospheric pressure (1013 (hPa)) → reduced pressure (100 (hPa) to 200 (hPa)) → atmospheric pressure (1013 (hPa)) to be.
상기한 공정을 거침으로써, 케이스(3) 내와 커패시터 본체(1)와의 사이에 있는 재화성액은 배기되지만, 커패시터 본체는 아직 화성액으로 젖은 채로 있으므로, 이 후에 세정을 할 필요가 있다.By going through the above process, the recyclable liquid between the case 3 and the capacitor main body 1 is exhausted, but since the capacitor main body still remains wet with the chemical liquid, it is necessary to clean it afterwards.
도4에 나타내는 액을 세정액으로 하고, 제 2 개구(3B)를 세정액중에 삽인한채로, 감압/대기 해방(restoration of atmospheric pressure)을 반복하면, 감압하였 때에 케이스(3) 내의 세정액이 제 2 개구(3B)를 통해서 배기되고, 대기 해방했을 때에 케이스(3) 내에 세정액이 제 2 개구(3B)를 통해서 밀려 들어가게 되기 때문에, 세정액은 흐르는 물과 마찬가지로 기능한다.If the liquid shown in Fig. 4 is used as the cleaning liquid and the second opening 3B is inserted into the cleaning liquid, and the decompression / restoration of atmospheric pressure is repeated, the cleaning liquid in the case 3 is decompressed when the pressure is reduced. Since the cleaning liquid is pushed out through the 3B and released into the case 3 through the second opening 3B when released to the atmosphere, the cleaning liquid functions like the flowing water.
상기 감압은 200(hPa)~300(hPa)정도이고, 대기 해방하여 세정액을 케이스(3) 내에 밀어 넣은 경우에도, 케이스(3) 내에 버블이 남아 있도록 하면 세정액은 양호하게 순환된다.The pressure is about 200 (hPa) to 300 (hPa), and even when the cleaning liquid is pushed into the case 3 by releasing the atmosphere, the cleaning liquid circulates satisfactorily if bubbles remain in the case 3.
세정액은 화성액을 용출할 수 있는 것이면, 어떠한 것도 이용할 수 있지만, 통상은 순수가 최적이고, 또 세정액의 온도는 세정 속도에 관련이 있어, 40(℃)~80(℃)정도로 유지하면 좋으며, 또한 세정의 경우 역시 초음파 진동을 채용하면 세정 효과는 촉진된다. 또한 케이스(3) 내의 세정액을 배기하려면, 화성액의 배기와 동일한 수단을 채택하면 좋다.Any cleaning liquid can be used as long as it is capable of eluting the chemical liquid, but in general, pure water is optimal, and the temperature of the cleaning liquid is related to the cleaning speed, and the cleaning liquid can be maintained at about 40 (C) to 80 (C). In addition, in the case of cleaning, if ultrasonic vibration is employed, the cleaning effect is promoted. In addition, in order to exhaust the cleaning liquid in the case 3, the same means as the exhaust of the chemical liquid may be adopted.
케이스(3) 내에 세정액을 배기한 채로는 커패시터 본체(1)는 젖은 상태로 있어 가열해 건조하는데, 이 건조는 화성막의 개질을 위한 열처리나 절연 종이의 개질을 위한 열처리와 겸해 실시할 수 있다. 목적에 따라서 열처리 조건은 변하지만, 일반적으로는 온도가 100(℃)~270(℃)이고, 시간은 약 10(분)~60(분)정도이다.With the cleaning liquid exhausted in the case 3, the capacitor body 1 remains wet and heated and dried. The drying can be performed in combination with a heat treatment for reforming the chemical film or a heat treatment for reforming the insulating paper. Although heat treatment conditions change according to the objective, generally, temperature is 100 (degreeC)-270 (degreeC) and time is about 10 (minutes)-about 60 (minutes).
상기한 각 공정에서 재화성 처리의 1사이클이 완료하는데, 상기한 대로, 알루미늄 고체 전해 커패시터는 산화막의 자기 수복 능력을 가지지 않기 때문에, 고체 전해질을 생성시키기 전에 양질의 산화막을 형성하여 두는 것이 신뢰성을 향상시키기 위해서 매우 중요하기 때문에, 고신뢰성의 알루미늄, 고체 전해 커패시터를실현하려면 재화성 처리를 복수 사이클에 걸쳐서 반복하는 것이 바람직하다.In each of the above processes, one cycle of the reprocessing process is completed. As described above, since the aluminum solid electrolytic capacitor does not have the self-repairing capability of the oxide film, it is reliable to form a high quality oxide film before producing the solid electrolyte. In order to realize a highly reliable aluminum and solid electrolytic capacitor, it is desirable to repeat the reprocessing process over a plurality of cycles, because it is very important for improvement.
통상 작업의 마지막에서 개구는 모두 봉지한다. 개구(B) 같은 경우에는 수지에 의해 효과적으로 봉지된다.Normally at the end of the operation all the openings are sealed. In the case of the opening B, it is effectively sealed by resin.
실시예Example
외형치수가 3.6(mm)×3.6(mm)×9.8(mm)인 케이스(3)에 권회 소자를 에폭시 수지로 접착 경화하고, 상기 설명한 수단으로 재화성을 2사이클 실시하고, 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜을 에탄올에 20(%)용해한 용액을 상기 설명한 수단으로 침지하여 건조하고, p-톨루엔설폰산철(III)을 n-부틸알코올에 50(%)용해한 용액에 침지하여 고체 전해질을 생성하는 등 하여, 60개의 시료를 제작했다.The wound element was bonded and cured with an epoxy resin to a case 3 having an external dimension of 3.6 mm x 3.6 mm x 9.8 mm, and two cycles of recyclability were carried out by means described above. The solution obtained by dissolving 20% (%) of dioxy-thiophene in ethanol was immersed in the above-described means and dried, and the solid electrolyte was immersed in a solution of 50% (%) of iron p-toluenesulfonate dissolved in n-butyl alcohol. 60 samples were produced.
전 시료를 측정하였던 바, 100(kHz)의 등가 직렬 저항(equiva1ent serial resistance:ESR)이 150(mΩ)을 초과했기 때문에 불량이 된 것이 3개이고, 나머지의 57개는 우량품이라는 좋은 결과가 얻어졌다.All samples were measured, resulting in three failures because the equivalent serial resistance (ESR) of 100 (kHz) exceeded 150 (mΩ), and the remaining 57 were good products. .
우량품중에서 무작위로 10개를 선택하여, 리플로 납땜을 한 후, 정격 전압인 6.3(V)을 인가하면서, 온도105(℃)에서 수명 시험을 실시하였던 바 다음의 데이터가 얻어졌다. 이와 같이 하면 지극히 안정된 성능을 갖는 것을 알 수 있다. 또한 데이터는 10개의 평균치이다.After randomly selecting ten of the superior products and performing reflow soldering, a life test was performed at a temperature of 105 ° C while applying a rated voltage of 6.3 (V), and the following data were obtained. In this way, it turns out that it has extremely stable performance. The data are also averages of ten.
본 발명은 본 명세서의 도면, 표, 제조 실시예 및 그밖에 설명한 것에 한정되지 않고, 또 특허 청구 범위에 기재된 범위를 일탈하는 일이 없이 다양한 변경을 할 수 있다.The present invention is not limited to the drawings, the tables, the production examples, and the others described herein, and various changes can be made without departing from the scope of the claims.
예를 들면, 상기 실시예에서는 커패시터 본체에서, 양극박과 음극박 사이에 세퍼레이터를 개재해서 권회 소자를 이용했지만, 양극 및 음극에 평판형 알루미늄 전극을 이용할 수도 있다.For example, in the said Example, although the winding element was used in the capacitor main body through the separator between the anode foil and the cathode foil, a flat aluminum electrode can also be used for the anode and the cathode.
또 상기 실시예에서는 고체 전해질을 생성하기 위해서, 도전성 고분자 재료인 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜을 용매에 녹여 두고, 또 산화제인 p-톨루엔 설폰산철(I11)을 다른 용매에 녹여 두고, 2회로 나누어 침지하였지만, 도전성 고분자 재료와 산화제를 혼합한 용액을 만들어 1회의 침지만으로 끝낼 수도 있다.In the above embodiment, in order to produce a solid electrolyte, 3, 4-ethylenedioxy-thiophene, which is a conductive polymer material, is dissolved in a solvent, and p-toluene iron sulfonate (I11), which is an oxidizing agent, is dissolved in another solvent. Although dipping in two times, the solution which mixed the conductive polymer material and the oxidizing agent can be made, and can be finished by only one dipping.
이와 같이 한 경우, 공정이 적어지는 이점은 있지만, 혼합한 용액은 완만하기는 하지만 중합 반응이 진행되므로, 보관할 수 없고, 침지직전에 그 때마다 조제하여야 하며, 또 혼합한 용액에 접촉한 용기 등은 매회 세정할 필요가 있어, 고가원료의 이용률은 좋지 않다.In this case, although there is an advantage in that the process is reduced, the mixed solution is gentle but the polymerization reaction proceeds, so it cannot be stored and should be prepared each time just before immersion, and the container in contact with the mixed solution. Needs to be washed every time, and the utilization rate of expensive raw materials is not good.
이에 대해, 상기 실시예에서 설명한 제 1액 및 제 2액을 각각에 침지하는 수단을 채용한 경우, 2개의 액이 혼합되지 않도록 주의하는 한, 변질할 우려는 없기 때문에, 고가의 원료를 100(%) 유효하게 이용할 수 있으나, 이들중 어느 수단을 채용할지는 필요에 따라서 선택하면 좋다. 또한 상기한 바와 같이 양극 및 음극을 평판형으로 형성한 경우에는 상기와 마찬가지로, 도3 및 도4에 나타내는 장치를 이용하지만, 용액은 침지의 상태가 아니라 도포에 가까운 상태에서 피착되게 된다.On the other hand, in the case where the means for immersing the first liquid and the second liquid described in the above embodiments are employed, there is no risk of deterioration as long as care is taken not to mix the two liquids. %) Although it can use effectively, what kind of means should be selected as needed. As described above, in the case where the positive electrode and the negative electrode are formed in a flat plate shape, the apparatus shown in Figs. 3 and 4 is used in the same manner as described above, but the solution is deposited in a state close to the application rather than in the state of immersion.
도전성 고분자 재료로서는 실시예에 예시한 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜 및 피롤(pyrrole), 푸란(furan), 아닐린, 아센, 아세틸렌, 티오페놀등 여러가지 있지만, 3, 4-에틸렌디옥시-티오펜이 특히 바람직하다.Examples of the conductive polymer material include the 3,4-ethylenedioxy-thiophene, pyrrole, furan, aniline, acene, acetylene, and thiophenol as exemplified in the examples, but the 3,4-ethylenedioxy- Thiophene is particularly preferred.
본 발명에 따른 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조 방법을 채용하고, 본 발명에 의한 구성으로 제조되는 부품을 제공함으로써, 최초로부터 고강성의 케이스 안에서 커패시터 본체가 외력으로부터 보호되므로, 다소 거칠게 다루더라고 +전극의 산화막에 응력이 가해짐으로써 발생하는 결함의 위험이 없다. 따라서 고신뢰성의 알루미늄 고체 전해 커패시터를 실현할 수 있다. 또한 본 출원의 발명의 실시예에 의하여, 제조 작업이 보다 합리적으로 수행되는 것도 장점이다. 특히 차압을 이용한 액도입 및 세정의 작업이 합리적으로 수행될 수 있고, 매우 작은 정도의 응력으로도 제품 품질의 열화가 발생하는 알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조에 특히 유용하다.By adopting the manufacturing method of the aluminum solid electrolytic capacitor according to the present invention, and providing a component manufactured by the configuration according to the present invention, since the capacitor body is protected from external forces from a high rigidity case from the beginning, the roughness of the + electrode There is no risk of defects caused by stress being applied to the oxide film. Therefore, a highly reliable aluminum solid electrolytic capacitor can be realized. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is also an advantage that the manufacturing operation is more rationally performed. In particular, operations of liquid introduction and cleaning using differential pressures can be reasonably performed, and are particularly useful for the production of aluminum solid electrolytic capacitors in which product quality deterioration occurs even with a very small degree of stress.
더 언급할 만한 주요한 이점은 최종 제품의 품질과 수율이다. 이 이점은 커패시터 본체가 단지 고정되고 보호된다는 사실 때문만은 아니고, 본 출원의 발명에 따른 제조 방법이 가능한한 응력은 줄이면서 산화 중합 반응, 화성 처리 및 고재생성의 에이징 처리를 동반하면서 안정되게 수행함으로써 가능하게 된다.The main advantage to mention further is the quality and yield of the final product. This advantage is not only due to the fact that the capacitor body is fixed and protected, but the manufacturing method according to the invention of the present application performs stably with accompanying oxidative polymerization reaction, chemical conversion treatment and high regenerative aging treatment while reducing stress as much as possible. It is possible by doing this.
알루미늄 고체 전해 커패시터의 제조에서 본 출원의 발명의 이점은 커패시터 본체, 커패시터 본체를 수용하는 케이스, 이 커패시터 본체를 케이스 내에 고정하고, 이 케이스의 내부를 2구역으로 구획하는 봉지제, 이 봉지제가 이 케이스의 구역중의 하나로 침투해 들어가지 않게 하는 봉지제 차단 부재 및 이 봉지제에로의 침투가 방지되는 구역에 형성되는 개구를 포함하는 부품을 가짐으로써 특히 효과적으로 달성될 수 있으며, 이와 같이 제조된 알루미늄 고체 전해 커패시터는 높은 품질 안정성을 가짐을 알 수 있다.Advantages of the invention of the present application in the manufacture of aluminum solid electrolytic capacitors include a capacitor body, a case for accommodating the capacitor body, an encapsulant for fixing the capacitor body in the case and dividing the inside of the case into two zones, the encapsulating agent of which It can be particularly effectively achieved by having a component comprising an encapsulant blocking member that does not penetrate into one of the zones of the case and an opening formed in the zone where penetration into the encapsulant is prevented and thus produced It can be seen that aluminum solid electrolytic capacitors have high quality stability.
본 발명에 의하면 알루미늄 고체 전해 커패시터를 제조할 때, 커패시터 본체(예를 들면 권회 소자)에 응력이 가해지지 않도록 할 수 있는 공정 순서를 채용하고, 그리고 그 공정의 실시를 가능하게 하는 수단을 제공함으로써, 신뢰성이 높고 품질이 양호한 알루미늄 고체 전해 커패시터를 양산할 수 있다.According to the present invention, by manufacturing an aluminum solid electrolytic capacitor, by adopting a process sequence which can prevent stress from being applied to the capacitor body (for example, a wound element), and providing a means for enabling the process to be carried out. In addition, it is possible to mass-produce aluminum solid electrolytic capacitors with high reliability and good quality.
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KR1020010040276A KR20030004663A (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Method of manufacturing an aluminum solid electroyte capacitor |
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Cited By (3)
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KR20040049705A (en) * | 2002-12-07 | 2004-06-12 | 파츠닉(주) | Method for manufacturing an aluminium condenser |
KR100744614B1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-01 | 성호전자(주) | Method for manufacture of film capacitor |
KR100768429B1 (en) * | 2007-07-03 | 2007-10-18 | 성호전자(주) | Improved method for manufacture of film capacitor |
-
2001
- 2001-07-06 KR KR1020010040276A patent/KR20030004663A/en not_active Application Discontinuation
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