KR20030032259A

KR20030032259A - Condenser for having a compound electrolyte

Info

Publication number: KR20030032259A
Application number: KR1020010063953A
Authority: KR
Inventors: 김재근; 신미선
Original assignee: 파츠닉(주)
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-26

Abstract

PURPOSE: A conductive polymer capacitor having a complex electrolytic structure is provided to enhance the capacitor performance characteristic by making the capacitor element having the complex electrolytic structure. CONSTITUTION: A capacitor element(10) is formed with a powder of tantalum, aluminum or niobium. A dielectric layer(20) is formed on the surface of the capacitor element(10). The dielectric layer(20) is based on an oxide film of Al2O3, Ta2O5, or Nb2O5. An electrolyte layer(30) is formed on the dielectric layer(20). The electrolyte layer(30) has a double-layered structure with a conductive polymer layer(32), and a TCNQ(tetracyano quino dimefhane) layer(34). The conductive polymer layer(32) is first formed on the dielectric layer(20) by way of the chemical polymerization. The capacitor element(10) with the dielectric layer(20) and the conductive polymer layer(32) is dipped into a TCNQ solution such that the TCNQ layer(34) is formed on the conductive polymer layer. A water-proofing epoxy is coated onto the electrolyte layer(30) of the tantalum element around the tantalum wire. Carbon and silver pastes are coated onto the capacitor element(10) coated with the epoxy. The capacitor element(10) then suffers the lead welding.

Description

Conductive polymer capacitor with composite electrolyte structure

본 발명은 전도성 고분자 콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전도성 고분자 콘덴서를 구성하는 콘덴서용 소자에 복합 전해질의 구조를 갖도록 함으로서 전도성 고분자 콘덴서의 특성을 향상시킬 수 있는 복합 전해질 구조를 갖는 전도성 고분자 콘덴서에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive polymer capacitor, and more particularly, to a conductive polymer capacitor having a composite electrolyte structure capable of improving the characteristics of the conductive polymer capacitor by having a structure of the composite electrolyte in the capacitor element constituting the conductive polymer capacitor. It is about.

일반적으로 콘덴서는 반도체작용을 하는 탄탈금속의 산화피막을 콘덴서의 유전체로 이용한 콘덴서이다. 상기 전도성 고분자 콘덴서는 양극산화에 의하여 탄탈산화물(Ta₂O₅)을 유전체로 하고 있다.In general, a capacitor is a capacitor using an oxide film of tantalum metal, which acts as a semiconductor, as the dielectric of the capacitor. The conductive polymer capacitor uses tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ) as a dielectric material by anodization.

상기와 같은 탄탈륨 콘덴서의 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 콘덴서의 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 콘덴서는 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 콘덴서에 절연슬리브를 피복시키거나 필요한 표시(정격전압, 정전용량, 극성표시)를 함으로써 탄탈콘덴서의 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 (chemical 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 satisfying 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 displaying the necessary voltage (rated voltage, capacitance, polarity).

최근에는 탄탈륨 콘덴서를 제조하는 과정에 의해 제조되는 콘덴서는 이산화망간층(MnO₂)을 대신하여 전도성 고분자를 전해질로 사용한 후 카본과 은 페이스트를 도포한 후 몰딩수지를 사용하여 몰당함으로서 제품이 완성된다. 그런데 상기 전해질로 사용되기 위해 전도성 고분자가 화학중합과 전해중합을 통해 유전체층의 표면에 착설됨으로서 전도성 고분자층이 형성된다. 그러나 상기 전도성 고분자층은 유전체층의 표면에 치밀하고 두껍게 형성이 되지 않아 전기적 또는 물리적인 외부 충격에 의해 전도성 고분자층이 쉽게 파손되는 문제점이 있다.Recently, a capacitor manufactured by a tantalum capacitor is manufactured by using a conductive polymer as an electrolyte instead of a manganese dioxide layer (MnO ₂ ), followed by application of carbon and silver paste, followed by moulding using a molding resin. However, the conductive polymer layer is formed on the surface of the dielectric layer through chemical polymerization and electrolytic polymerization to be used as the electrolyte. However, since the conductive polymer layer is not dense and thickly formed on the surface of the dielectric layer, the conductive polymer layer is easily damaged by an electrical or physical external impact.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전도성 고분자 콘덴서를 구성하는 콘덴서용 소자에 복합 전해질의 구조를 갖도록 함으로서 전도성 고분자 콘덴서의 특성을 향상시킬 수 있는 복합 전해질 구조를 갖는 전도성 고분자 콘덴서를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to have a structure of the composite electrolyte in the capacitor element constituting the conductive polymer capacitor composite electrolyte structure that can improve the characteristics of the conductive polymer capacitor It is to provide a conductive polymer capacitor having.

도 1은 일반적인 탄탈륨 콘덴서를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically illustrating a process of manufacturing a general tantalum capacitor.

도 2는 본 발명에 따른 복합 전해질 구조를 갖는 전도성 고분자 콘덴서를 구성하는 콘덴서용 소자의 일 부분을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a capacitor element constituting a conductive polymer capacitor having a composite electrolyte structure according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 콘덴서용 소자 20 : 유전체층10 capacitor element 20 dielectric layer

30 : 전해질층 32 : 전도성고분자층30: electrolyte layer 32: conductive polymer layer

34 : TCNQ층34 TCNQ layer

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄탈륨, 알루미늄 또는 니오븀의 분말을 원통형 또는 각형의 펠릿으로 양극 리드선과 함께 성형한 콘덴서용 소자의 표면에는 유전체층을 형성하고, 상기 콘덴서용 소자의 표면에 유전체층을 형성한 후 유전체층의 표면에는 화학중합을 통해 전도성 고분자층을 형성하며, 상기 유전체층의 표면에 전도성 고분자층이 형성된 콘덴서용 소자는 TCNQ 용액에 함침시켜 전도성 고분자층의 표면에 TCNQ층이 형성되도록 한 후 탄탈와이어를 중심으로 탄탈소자의 전해질층의 위에 수분방지용 에폭시를 도포하고, 에폭시가 도포된 콘덴서용 소자의 표면에 카본 및 은페이스트를 도포하며, 상기 카본 및 은페이스트를 도포한 후 리드용접을 함으로써 외장공정까지를 완료하여 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 전해질 구조를 갖는 전도성 고분자 콘덴서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a dielectric layer on the surface of the capacitor element formed of a powder of tantalum, aluminum or niobium together with the anode lead wire in cylindrical or rectangular pellets, and a dielectric layer is formed on the surface of the capacitor element. After that, a conductive polymer layer is formed on the surface of the dielectric layer through chemical polymerization, and the capacitor element having the conductive polymer layer formed on the surface of the dielectric layer is impregnated with TCNQ solution to form a TCNQ layer on the surface of the conductive polymer layer, and then tantalum. Apply moisture-proof epoxy on the electrolyte layer of the tantalum element around the wire, carbon and silver paste on the surface of the capacitor-coated capacitor element, apply carbon and silver paste, and then lead welding The composite electrolyte structure, characterized in that to be prepared by completing the process It provides a conductive polymer capacitor having.

본 발명에 의하면, 전도성 고분자 콘덴서는 탄탈륨, 알루미늄 또는 니오븀의 분말을 이용하여 원통형 또는 각형의 펠릿으로 콘덴서용 소자를 제조하고, 상기 콘덴서용 소자의 표면에는 전해중합을 이용하여 유전체층을 형성한다. 상기 유전체층의 표면에는 전해질층을 형성하게 되며, 상기 전해질층은 화학중합을 이용하여 전도성 고분자층을 형성하고, 상기 전도성 고분자층이 형성된 콘덴서용 소자를 TCNQ 용액에 함침시켜 건조시킴으로써 전도성 고분자층의 표면에 TCNQ층이 형성되도록 한다. 상기 전도성 고분자층과 TCNQ층이 전해질층을 이루므로 전도성 고분자 콘덴서는 내전압 및 수명이 향상된다.According to the present invention, the conductive polymer capacitor is made of a cylindrical or square pellet using powder of tantalum, aluminum or niobium, and a dielectric layer is formed on the surface of the capacitor element by electrolytic polymerization. An electrolyte layer is formed on the surface of the dielectric layer, and the electrolyte layer forms a conductive polymer layer by chemical polymerization, and the surface of the conductive polymer layer is formed by impregnating and drying a capacitor element formed with the conductive polymer layer in a TCNQ solution. The TCNQ layer is formed on the substrate. Since the conductive polymer layer and the TCNQ layer form an electrolyte layer, the conductive polymer capacitor has improved withstand voltage and lifetime.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하여 복합 전해질 구조를 갖는 전도성 고분자 콘덴서를 설명하면, 먼저, 전도성 고분자 콘덴서(도시 안됨)를 제조하기 위해 우선적으로 콘덴서용 소자(10)를 제조한다. 상기 콘덴서용 소자(10)는 분말상태인 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al) 또는 니오븀(Nb)을 각형 또는 원통형의 상태로 성형하여 제조한다. 상기 콘덴서용 소자(10)의 표면에는 우선적으로 유전체층(20)을 형성시킨다. 상기 유전체층(20)은 산화피막으로 형성되며, Al₂O₃, Ta₂O₅및 Nb₂O₅중의 하나가 된다. 상기 유전체층(20)이 형성된 콘덴서용 소자(10)는 유전체층(20)의 표면에 전해질층(30)을 형성시킨다. 상기 전해질층(30)은 전도성 고분자층(32)과 TCNQ층(34)으로 이루어진다. 상기 TCNQ(Tetracyano quino dimefhane)는 200℃∼250℃에서 액체의 상태이며, 상온에서는 고체의 상태가 된다. 따라서, 상기 콘덴서용 소자(10)를 액체상태인 TCNQ용액에 함침시킨 후 건조시킴으로써 콘덴서용 소자(10)에 형성된 전도성 고분자층(32)의 표면에 TCNQ층(34)이 형성되도록 한다. 상기 콘덴서용 소자(10)의 표면에는 유전체층(20)이 형성되고, 상기 유전체층(20)의 표면에는 전도성 고분자층(32)과 TCNQ층(34)으로 이루어진 전해질층(30)이 형성되므로 전도성 고분자 콘덴서는 내전압 및 수명이 증대되어 신뢰성이 향상된다.Referring to FIG. 2, a conductive polymer capacitor having a composite electrolyte structure will be described first. First, a capacitor element 10 is first manufactured to manufacture a conductive polymer capacitor (not shown). The capacitor element 10 is manufactured by molding a tantalum (Ta), aluminum (Al) or niobium (Nb) in a powder form in a rectangular or cylindrical state. The dielectric layer 20 is first formed on the surface of the capacitor element 10. The dielectric layer 20 is formed of an oxide film and becomes one of Al ₂ O ₃ , Ta ₂ O _5, and Nb ₂ O ₅ . The capacitor 10 having the dielectric layer 20 forms an electrolyte layer 30 on the surface of the dielectric layer 20. The electrolyte layer 30 includes a conductive polymer layer 32 and a TCNQ layer 34. The Tetracyano quino dimefhane (TCNQ) is in a liquid state at 200 ° C to 250 ° C, and becomes a solid state at room temperature. Therefore, the TCNQ layer 34 is formed on the surface of the conductive polymer layer 32 formed in the capacitor element 10 by impregnating the capacitor element 10 in a liquid TCNQ solution and then drying. A dielectric layer 20 is formed on the surface of the capacitor element 10, and an electrolyte layer 30 including a conductive polymer layer 32 and a TCNQ layer 34 is formed on the surface of the dielectric layer 20. Capacitors have increased withstand voltage and lifespan for improved reliability.

이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전도성 고분자 콘덴서는 탄탈륨, 알루미늄 또는 니오븀의 분말을 이용하여 원통형 또는 각형의 펠릿으로 콘덴서용 소자를 제조하고, 상기 콘덴서용 소자의 표면에는 전해중합을 이용하여 유전체층을 형성한다. 상기 유전체층의 표면에는 전해질층을 형성하게 되며, 상기 전해질층은 화학중합을 이용하여 전도성 고분자층을 형성하고, 상기 전도성 고분자층이 형성된 콘덴서용 소자를 TCNQ 용액에 함침시켜 건조시킴으로써 전도성 고분자층의 표면에 TCNQ층이 형성되도록 한다. 상기 전도성 고분자층과 TCNQ층이 전해질층을 이루므로 전도성 고분자 콘덴서는 내전압 및 수명이 향상된다.As can be seen from the above description, in the present invention, the conductive polymer capacitor is manufactured by using a powder of tantalum, aluminum or niobium, and manufacturing a capacitor element using a cylindrical or square pellet, and using electrolytic polymerization on the surface of the capacitor element. To form a dielectric layer. An electrolyte layer is formed on the surface of the dielectric layer, and the electrolyte layer forms a conductive polymer layer by chemical polymerization, and the surface of the conductive polymer layer is formed by impregnating and drying a capacitor element formed with the conductive polymer layer in a TCNQ solution. The TCNQ layer is formed on the substrate. Since the conductive polymer layer and the TCNQ layer form an electrolyte layer, the conductive polymer capacitor has improved withstand voltage and lifetime.

Claims

A dielectric layer is formed on the surface of the capacitor element formed of a powder of tantalum, aluminum or niobium with cylindrical or rectangular pellets together with the anode lead wire, and a dielectric layer is formed on the surface of the capacitor element, followed by chemical polymerization on the surface of the dielectric layer. The conductive polymer layer is formed through the conductive polymer layer formed on the surface of the dielectric layer, so that the TCNQ layer is formed on the surface of the conductive polymer layer by impregnating the TCNQ solution, and then the tantalum wire electrolyte layer of the tantalum element. It is manufactured by coating the moisture-proof epoxy on the surface, and coating carbon and silver paste on the surface of the epoxy element capacitor, coated with carbon and silver paste, and then lead welding to complete the exterior process. A conductive polymer capacitor having a composite electrolyte structure.