KR200307570Y1 - 고용량 탄탈 고체 전해커패시터 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13)와, 상기 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40)과, 상기 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)과, 상기 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)에 있어서, 상기 탄탈와이어(20)는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 갖고, 상기 마이너스 리드프레임(40)은 상기 커패시터용 소자(13) 외측에 직선형으로 접착된 후 상기 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다. 따라서 테프론 와셔을 삽입하지 않고 길이방향으로 연이어 굽혀진 탄탈와이어를 이용함으로써 플러스 리드프레임 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 더욱 확대시킬 수 있고, 커패시터용 소자 외측에 직선형 마이너스 리드프레임을 접착함으로써 이 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 상대적으로 확대할 수 있게 되어 결국 용적률의 극대화를 통한 제품의 소형화 및 고용량화 속도를 가속시킬 수 있으며 제품의 전기적 특성 또한 크게 향상시킬 수 있다.
Description
본 고안은 고용량 탄탈 고체 전해커패시터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커패시터용 소자의 용적률을 극대화시킬 수 있도록 탄탈와이어를 포함한 플러스 리드프레임 및 마이너스 리드프레임의 구조를 개선하여 제품의 특성을 크게 향상시킨 고용량 탄탈 고체 전해커패시터에 관한 것이다.
일반적으로 탄탈 고체 전해커패시터는 전극에 탄탈륨이라는 금속재료를 사용하고 양극산화방법에 의해 두께가 50㎚ 이하인 대단히 얇고 균일한 유전체를 성장시킬 수 있기 때문에 다른 커패시터들에 비해 단위 면적당 용량이 크다는 장점이 있으며, 온도특성(온도의 변화에 따라 용량이 변화하는 것을 말하며 용량의 변화폭이 작을수록 특성이 좋음) 및 주파수특성이 매우 우수한 커패시터이다.
알루미늄 전해 커패시터는 크라프트(kraft)지 등에 전해액이 스며들게 한 것을 금속 알루미늄으로 삽입하여 감아 붙인 구조로 되어 있지만 탄탈 고체 전해커패시터의 경우에는 tantalum powder를 소결하여 굳혔을 때에 나오는 빈틈, 즉 다수의 구멍을 이용하는 구조로 되어 있고 고체전해질을 사용하기 때문에 알루미늄 전해 커패시터에 비해 표면적이 현저히 증가하며 온도특성 및 주파수 특성이 매우 탁월하다.
그런데, 종래의 탄탈 고체 전해커패시터는 패키지 내에서 카본 및 은 도포가완료된 커패시터용 소자의 용적률이 약 17∼29％정도로써 매우 낮은 실정이었다.
이처럼 용적률이 현저히 낮은 이유는 패키지 내부 구조의 비효율성 때문이라 할 수 있다.
패키지 내부 구조의 비효율성에 대한 주된 요인은 마이너스 리드프레임의 포밍에 따른 필연적인 공간 요구, 테프론와셔의 삽입에 따른 공간 손실, 그 이외에 커패시터용 소자와 플러스 리드프레임간의 용접거리 확보에 대한 필요성에 기인된다.
더욱 구체적으로, 종전의 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 성형 및 소결을 행하고 탄탈와이어(20)에 테프론와셔(21)를 삽입한 탄탈소결체(12)를 나타내는 측면도 및 정면도이다.
도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정은 비표면적이 큰 탄탈분말과 바인더를 용해시킨 유기용제를 혼합하고 직선형 탄탈와이어(20)를 삽입하여 일정한 체적을 갖는 탄탈소자(미 도시됨)를 성형한다.
그리고, 바인더와 기타 금속 불순물을 제거하고 다공성의 단단한 탄탈소결체(12)를 제조하기 위하여 고온과 고진공 분위기에서 소결을 행한다.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 테프론와셔(21)를 삽입한 탄탈소결체(12)가 알루미늄벨트(60) 또는SUS벨트(60)에 용접된 모습을 보여주는 측면도 및 정면도.
이어서, 탄탈와이어(20)에 테프론와셔(21)를 삽입하고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 자동화 및 이송공정의 용이화를 위하여 알루미늄벨트(60)나 SUS벨트(60)에 용접한다.
이때, 젖음성이 없는 테프론와셔(21)를 삽입하는 이유는 수용성 함침액에 소자를 침적할 때 함침액이 탄탈와이어(20)를 타고 오르는 현상을 방지하기 위함이다. 만약 함침액이 탄탈와이어(20)를 타고 오를 경우 열분해 과정에서 탄탈와이어(20)에 MnO2층이 일정 길이로 과도하게 성장하게 되고 이와 같이 과도하게 성장된 MnO2의 일부가 플러스 리드프레임(30)의 용접에 관여하게 되면 커패시터의 3대 특성중의 하나인 누설전류가 크게 상승하게 되며 심한 경우에는 쇼트 발생의 원인이 되기도 한다.
그러나, 테프론와셔(21)는 젖음성이 없다는 장점이 있는 반면 다음과 같은 2가지 단점을 지니고 있다.
첫째, 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조공정에 사용되는 테프론와셔(21)는 일반적으로 0.1∼0.3㎜의 두께에 해당하는데, 이러한 두께를 갖는 테프론와셔(21)가 삽입되므로 인하여 결국 에폭시 수지 몰드물(50) 내에서 일정한 공간(S)을 차지하게 되어 정전용량 값을 결정하는 소자의 크기를 확대하는데 있어서 오히려 제약조건으로 작용하게 된다.
둘째, 테프론와셔(21)가 불안정하게 삽입되거나 burr가 발생할 경우에는 테프론와셔(21)의 두께가 실제수치(0.1∼0.3㎜)보다 더 길어지는 역효과를 발생한다. 이 때문에 플러스 리드프레임(30)의 용접시 전극에 눌려 용접불량을 야기시키기도 하고 기계적 스트레스를 주어 누설전류 특성을 악화시키기도 한다.
도 3은 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 마이너스 리드프레임(40) 및 플러스 리드프레임(30)을 부착한 모습을 나타내는 구조도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함한 모습을 보여주는 구조도이며, 도 5는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100)를 나타내는 구조도이다.
한편, 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터(100) 제조과정의 또 다른 문제점은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 마이너스 리드프레임(40)이 에폭시 수지 몰드물(50) 내부에서 포밍되기 때문에 굽혀진 부분에 해당하는 공간(S)이 필연적으로 요구되고, 이 공간(S)이 바로 제품의 크기를 확대하는데 있어서 또 다른 제약조건으로 작용하고 있다는 사실이다.
그리고, 포밍에 의하여 부가되는 문제점은 소자치수가 달라질 경우 포밍금형을 수시로 교체해야만 하는 번거러움이 있고 포밍 깊이를 잘못 세팅할 경우에는 마이너스 리드프레임(40)의 노출 또는 커패시터용 소자(13)의 노출과 같은 외관상의 불량이 발생하게 되며, 이때 발생하는 기계적 스트레스는 누설전류를 증가시키는 원인이 된다.
본 고안은 탄탈와이어를 포함한 플러스 리드프레임 및 마이너스 리드프레임의 구조를 개선하고 제품의 제조공정에 이를 반영하여 커패시터용 소자의 용적률을 극대화시킬 수 있도록 함으로써 제품의 특성을 크게 향상시킨 고용량 탄탈 고체 전해커패시터를 제공함에 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 성형 및 소결을 행하고 탄탈와이어에 테프론와셔를 삽입한 탄탈소결체를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 테프론와셔를 삽입한 탄탈소결체가 알루미늄벨트 또는 SUS벨트에 용접된 모습을 보여주는 측면도 및 정면도.
도 3은 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 마이너스 리드프레임 및 플러스 리드프레임을 부착한 모습을 나타내는 구조도.
도 4는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 에폭시 수지 몰드물을 포함한 모습을 보여주는 구조도.
도 5는 종래 기술에 따른 탄탈 고체 전해커패시터를 나타내는 구조도.
도 6은 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정을 나타내는 흐름도.
도 7a 및 도 7b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 탄탈소결체를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 8a 및 도 8b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 탄탈와이어를 알루미늄벨트 또는 SUS벨트에 용접된 모습을 보여주는 측면도 및 정면도.
도 9a 및 도 9b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 화성공정을 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 10a 및 도 10b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 소성공정을 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 11a 및 도 11b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 카본 및 은 도포를 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 12는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 마이너스 리드프레임 및 플러스 리드프레임을 부착한 모습을 나타내는 구조도.
도 13은 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정 중 에폭시 수지 몰드물을 포함한 모습을 보여주는 구조도.
도 14는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터를 나타내는 구조도.
도 15a 및 도 15b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 용적률을 설명하기 위하여 표 2와 관련한 수치 대비를 확인하기 위한 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭 *
12 : 탄탈소결체 13 : 커패시터용 소자
20 : 탄탈와이어 21 : 테프론와셔
30 : 플러스 리드프레임 40 : 마이너스 리드프레임
41 : 은접착제 50 : 에폭시 수지 몰드물
60 : 벨트 S : 공간
100 : 탄탈 고체 전해커패시터
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,
탄탈와이어가 삽입된 커패시터용 소자와, 상기 커패시터용 소자에 접착된 마이너스 리드프레임과, 상기 탄탈와이어에 점용접되는 플러스 리드프레임과, 상기 커패시터용 소자를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터에 있어서,
상기 탄탈와이어는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 갖는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
따라서, 이러한 구성상의 특징에 의하여 길이방향으로 연이어 굽혀진 탄탈와이어를 이용함으로써 플러스 리드프레임에 점용접할때 탄탈소자에 가해지는 기계적 스트레스를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 이 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 더욱 확대할 수 있게 되어 결국 용적률의 극대화를 통한 제품의 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,
탄탈와이어가 삽입된 커패시터용 소자와, 상기 커패시터용 소자에 접착된 마이너스 리드프레임과, 상기 탄탈와이어에 점용접되는 플러스 리드프레임과, 상기커패시터용 소자를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터에 있어서,
상기 마이너스 리드프레임은 상기 커패시터용 소자 외측에 직선형으로 접착된 후 상기 에폭시 수지 몰드물의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
따라서, 이러한 구성상의 특징에 의하여 커패시터용 소자 외측에 직선형 마이너스 리드프레임을 접착함으로써 이 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 상대적으로 확대할 수 있게 되어 결국 용적률의 극대화를 통한 제품의 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,
탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13)와, 상기 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40)과, 상기 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)과, 상기 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)에 있어서,
상기 탄탈와이어(20)는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 갖고,
상기 마이너스 리드프레임(40)은 상기 커패시터용 소자(13) 외측에 직선형으로 접착된 후 상기 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
따라서, 이러한 구성상의 특징에 의하여 길이방향으로 연이어 굽혀진 탄탈와이어를 이용함으로써 플러스 리드프레임에 점용접할 때 탄탈소자에 가해지는 기계적 스트레스를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 이 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 더욱 확대시킬 수 있고, 더불어 커패시터용 소자 외측에 직선형 마이너스 리드프레임을 접착함으로써 이 부분에서의 커패시터용 소자의 크기를 상대적으로 확대할 수 있게 되어 결국 용적률의 극대화를 통한 제품의 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 고안은 동일 크기의 패키지 내에서 고용량화가 가능하며 패키지의 소형화를 가능하게 한다. 더욱 구체적으로 패키지에 들어가는 커패시터용 소자(13)의 크기를 상대적으로 확대하기 위하여 도 7a 내지 도 14와 같이 3가지 영역으로 개선한 것이다.
첫째, 테프론와셔(21)를 삽입하지 않는다. 이렇게 하면 종래의 설명에서 언급했던 것과 같은 문제점이 발생하지 않는다. 즉, 함침액의 타고 오름에 의해 탄탈와이어(20)에 형성되던 MnO2는 도 10a에 도시된 바와 같이 탄탈와이어(20)의 굽혀진 부분까지만 성장하기 때문에 용접부에는 전혀 영향을 주지 않게 된다.
둘째, 탄탈와이어(20)를 굽혀준다. 탄탈와이어(20)를 굽혀주면 기존의 제조과정보다 용접점을 커패시터용 소자(13)쪽으로 앞당기더라도 용접거리는 탄탈와이어(20)의 굽힘구조 때문에 상대적으로 길어지는 효과를 갖게 되어 용접시 기계적스트레스에 의해 발생되기 쉬운 누설전류의 증가와 같은 제품의 특성 악화를 방지할 수 있다.
셋째, 마이너스 리드프레임(40)을 직선형으로 한다. 기존의 제조과정에서는 커패시터용 소자(13)와 접합되는 마이너스 리드프레임(40)을 포밍함으로써 포밍부분에 해당하는 비효율적인 공간(S)이 필연적으로 발생하였다. 그러나 본 고안에서는 커패시터용 소자(13)와 접합되는 마이너스 리드프레임(40)을 포밍하지 않고 직선형으로 인출함으로써 포밍부분에 해당하는 공간(S)만큼 소자를 확대할 수 있어 체적증가분 만큼의 용량을 증대시킬 수 있다. 또한 포밍을 하지 않음으로써 공정이 단순해지고 포밍금형의 교환이 필요없으며 포밍시 세팅실수에 의한 불량도 방지할 수 있다.
본 고안은 위의 3가지 항목을 개선함으로써 아래 표 1에 세부적으로 기재한 바와 같이 기존의 제조과정에 의해 제작된 제품에 비해 커패시터용 소자(13)의 용적률을 패키지 별로 약 1.4∼2.3배 가량 확대할 수 있다. 그리고 커패시터의 3대 특성 중 하나에 해당하는 정전용량의 값을 기존의 제품보다 패키지 별로 다소 차이는 있으나 약 40∼121％가량 획기적으로 증가시킬 수 있다.
여기서, 용적률은 전체 패키지(package)의 체적에 대한 커패시터용 소자(13)의 체적비로 산출한 수치이며, 커패시터용 소자(13)의 체적은 카본 및 은 도포가 완료된 커패시터용 소자(13)의 체적을 의미한다.
| 패키지 | 종래 실시 | 본 고안 | |||||
| 크기 | 체적 | 소자체적 | 용적률 | 소자체적 | 용적률 | 기존대비체적 증가률 | |
| J | 1.6*0.8*0.8 | 1.02 | 0.20 | 20% | 0.28 | 27% | 40% |
| P | 2.0*1.25*1.2 | 3.00 | 0.56 | 19% | 0.96 | 32% | 70% |
| A | 3.2*1.6*1.6 | 8.19 | 1.43 | 17% | 3.16 | 39% | 121% |
| B | 3.5*2.8*1.9 | 18.62 | 4.14 | 22% | 8.79 | 47% | 112% |
| C | 6.0*3.2*2.5 | 48.00 | 12.24 | 26% | 25.16 | 52% | 106% |
| D | 7.3*4.3*2.8 | 87.89 | 25.84 | 29% | 51.74 | 59% | 100% |
도 15a 및 도 15b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 용적률을 설명하기 위하여 표 2와 관련한 수치 대비를 확인하기 위한 설명도이다.
본 고안에 대한 보다 구체적인 패키지의 조립치수는 표 2에 나타내었고, 표 2는 본 고안을 이용한 제품의 카본/은 도포 후 커패시터용 소자의 최대 설계치수 및 용적률 산출표이다.
본 고안은 기존의 제조업체들이 고용량을 실현하기 위해 생산성이 현저히 저하되는 방식을 채택하는 것과는 달리 기존의 제조방식과 유사하기 때문에 생산성의 저하없이 용이하게 고용량과 소형화를 실현할 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터의 제조과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정을 나타내는 흐름도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 탄탄소결체를 나타내는 측면도 및 정면도이다.
본 고안에 의한 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 바인더를 혼합한 탄탈분말에 탄탈와이어(20)를 삽입하고 해당 설계치수의 크기로 탄탈소자(미 도시됨)를 성형한 다음 탄탈소자를 1200∼2000℃의 고진공(10-5torr 이하) 분위기에서 30분정도 소결하여 탄탈소결체(12)로 만든다. 그리고 탄탈소결체(12)의 탄탈와이어(20)를 길이방향으로 연이어 굽힌다(S10∼S20).
이때, 미리서 길이방향으로 연이어 굽혀진 탄탈와이어(20)를 이용하여 탄탈소자를 만든 후 탄탈소결체(12) 및 커패시터용 소자(13)로의 전환을 이어지게 할 수도 있음은 물론이다.
탄탈와이어(20)를 길이방향으로 연이어 굽히는 이유는 동일한 공간 내에서 탄탈와이어(20)의 굽혀진 만큼의 길이를 연장하는 효과를 취하도록 함으로써 탄탈와이어(20)에 MnO2층이 성장하는 것을 충분히 감안한 것으로, 결국 테프론와셔(21)를 삽입하지 않기 위함이다.
도 8a 및 도 8b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 탄탈와이어(20)를 알루미늄벨트(60) 또는 SUS벨트(60)에 용접된 모습을 보여주는 측면도 및 정면도로서 자동화 및 이송공정의 용이화를 위하여 알루미늄벨트(60)나 SUS벨트(60)를 이용함을 보여준 예이다(S30).
도 9a 및 도 9b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 화성공정을 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 본 고안의 다음 공정은 양극산화방식에 의해 탄탈소결체(12)와 탄탈와이어(20)의 표면에 화성피막을 성장시킨다(S40). 이 단계를 구체적으로 설명하면 1wt％ 이하의 인산(H3PO4)과 같은 전해질 용액에 탄탈소결체(12)를 침적시키고 탄탈소결체(12)에 +극을 인가하고, 전해질 용액이 담긴 용기에 -극을 인가하여 전기분해를 행할 경우 산화환원 반응이 일어나게 되며 총괄반응식은 다음과 같다.
이때, +극이 인가된 탄탈소결체(12)와 탄탈와이어(20)의 표면에서는 산화반응이 일어나며 인가된 전압에 비례하여 유전체(Ta2O5)층이 성장하게 된다. 그리고 전해질 용액이 담긴 용기의 표면에서는 환원반응에 의해 수소기체가 발생하게 된다.
도 10a 및 도 10b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 소성공정을 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도이다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 본 고안의 다음공정은 유전체층 표면에 열분해 과정을 통해 고체전해질층을 형성시킨다(S50). 이 단계를 구체적으로 설명하면 유전체층이 성장된 탄탈소결체(12)를 10~70wt%의 질산망간[Mn(NO3)2·xH2O]용액에 함침시켜서 탄탈소결체(12)의 수많은 내부 기공속으로 질산망간액이 스며들도록 한다. 그런 다음 200~300℃의 로(furnace)에서 스팀을 공급하면서 열분해를 행한다. 이 과정에서 유전체층 표면에 10-1~100Ω㎝의 전도성을 지닌 고체전해질(MnO2)이 생성되며 반응식은 다음과 같다.
이때, 테프론와셔(21)가 없더라도 탄탈와이어(20)의 굽혀진 부분까지 MnO2층이 성장하게 된다.
도 11a 및 도 11b는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 카본 및 은 도포를 완료한 상태를 나타내는 측면도 및 정면도이고, 도 12는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 마이너스 리드프레임(40) 및 플러스 리드프레임(30)을 부착한 모습을 나타내는 구조도이며, 도 13은 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 제조과정 중 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함한 모습을 보여주는 구조도이다.
MnO2의 표면에 접촉저항을 감소시키기 위하여 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 카본(carbon)을 도포하고, 마이너스 극을 인출하기 위하여 은(silver)을 도포하여 커패시터용 소자(13)로 만들고(S60), 도 12에 나타낸 바와 같이 은접착제(41)를 이용하여 직선형 마이너스 리드프레임(40)을 접착함과 동시에 도 13에 도시된 바와 같이 탄탈와이어(20)에 플러스 리드프레임(30)을 점용접한 후 커패시터용 소자(13)를 에폭시 수지로 몰딩한다(S70∼S80).
도 14는 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)를 나타내는 구조도이다.
도 14에 도시한 바와 같이 마이너스 리드프레임(40) 및 플러스 리드프레임(30)을 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍함으로써 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)를 완성할 수 있게 된다(S90).
이와 같은 공정은 다양하게 변화될 수 있음은 물론이고, 그 구조에 있어서는 다음과 같이 정의할 수 있다.
즉, 본 고안에 따른 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)의 구조는 탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13), 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40), 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)을 기본으로 하고, 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함한다.
이때, 탄탈와이어(20)는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 취하고, 마이너스 리드프레임(40)은 커패시터용 소자(13) 외측에 직선형으로 접착된 후 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 한다.
이상에서와 같은 구조에 의하여 도 14에 도시된 바와 같이 전체적인 패키지크기는 그대로이면서 커패시터용 소자(13)의 크기는 상대적으로 극대화될 수 있게 된다.
따라서, 본 고안은 테프론와셔(21)를 삽입하지 않음으로써 테프론와셔(21)에 의해 야기될 수 있는 용접불량이나 기계적 스트레스에 따른 누설전류 등과 같은 특성상의 문제점을 해결할 수 있다.
탄탈와이어(20)가 미리 굽혀져 있기 때문에 플러스 리드프레임(30) 용접시 소자에 직접적인 기계적 스트레스를 주지 않고, 소자와 용접점의 거리를 기존과정보다 짧게 하더라도 굽혀진 구조의 효과 때문에 크게 영향을 받지 않으며, 품질적으로도 안정한 제품을 제조할 수 있다.
또한, 직선형 마이너스 리드프레임(40)을 사용하기 때문에 기존의 비효율적이었던 포밍부분의 공간(S)만큼 커패시터용 소자(13)의 크기를 확대할 수 있다. 이는 본 고안의 최대효과라 할 수 있으며 부가적으로 종래의 포밍된 마이너스 리드프레임(40)을 사용하지 않기 때문에 포밍금형의 교환이 필요없으며 포밍 깊이의 세팅실수에 의한 부작용 또한 방지할 수 있다.
그리고, 마이너스 리드프레임(40)을 포밍하지 않기 때문에 종전의 방식에서 문제시되었던 몰딩 후 핀홀현상 또한 전혀 발생하지 않는다.
더불어, 생산성에 대한 감소없이 고용량화와 소형화가 가능한 제조방식이다. 고용량화를 위해 구조를 완전히 변화시킨 방식은 생산성이 저하되는 문제점을 안고 있지만 본 고안은 기존의 기본 구조를 그대로 유지하면서 고용량화를 위해 내부구조를 변화시켰기 때문에 활용이 용이하고 양산성이 우수하다.
본 고안은 비효율적인 패키지의 내부 구조를 변화시킴으로써 기존의 제조과정에 의해 제작된 제품에 비해 소자 용적률을 패키지 별로 약 1.4∼2.3배 가량 확대가 가능하고, 커패시터의 3대 특성 중 하나에 해당하는 정전용량의 값을 기존의 제조과정에 의해 제조된 제품보다 패키지 별로 다소 차이는 있으나 약 40∼121％가량 획기적으로 증가시킬 수 있다. 따라서 본 고안을 이용할 경우 패키지의 소형화에 대한 잠재력 또한 무궁무진하다고 할 수 있다.
직선형의 마이너스 리드프레임(40)을 사용하고 굽혀진 탄탈와이어(20)를 플러스 리드프레임(30)과 용접함으로써 커패시터용 소자(13) 크기의 극대화가 가능하며 플러스 리드프레임(30)을 용접할 때 가해질 수 있는 기계적 스트레스를 최소화시킬 수 있다.
마이너스 리드프레임(40)을 포밍하지 않기 때문에 종전의 방식에서 문제되었던 몰딩 후 핀홀현상 또한 전혀 발생하지 않는 장점이 있다.
본 고안은 테프론와셔(21)를 삽입하지 않기 때문에 불안정한 테프론와셔(21)의 삽입이나 burr로 인해 발생할 수 있는 용접불량과 기계적 스트레스를 방지하여 누설전류와 같은 특성상의 문제점을 최소화시키고 안정된 품질을 보증할 수 있다.
탄탈와이어(20)가 굽혀져 있기 때문에 플러스 리드프레임(30) 용접시 커패시터용 소자(13)에 직접적인 기계적 스트레스가 가해지지 않고, 커패시터용 소자(13)와 용접점의 거리를 기존과정보다 짧게 하더라도 굽혀진 구조의 효과 때문에 크게영향을 받지않으며 품질적으로 안정한 제품의 제조가 가능하다.
또한, 직선형의 마이너스 리드프레임(40)을 사용하기 때문에 기존의 비효율적이었던 포밍부분의 공간(S)만큼 커패시터용 소자(13)를 더욱 확대할 수 있고, 포밍된 마이너스 리드프레임(40)을 사용하지 않기 때문에 포밍금형의 교환이 필요없으며 포밍깊이의 세팅실수에 의한 부작용 또한 방지할 수가 있다.
마이너스 리드프레임(40)을 포밍하지 않기 때문에 종전의 방식에서 문제시 되었던 몰딩후 핀홀현상 또한 전혀 발생하지 않는다.
생산성의 감소없이 고용량화와 소형화가 가능하다. 고용량화를 위해 구조를 완전히 변화시킨 방식은 생산성이 저하되는 문제점을 안고 있지만 본 고안은 기존의 기본 구조를 그대로 유지하면서 고용량화를 위해 내부구조를 변화시켰기 때문에 활용이 용이하고 양산성이 우수한 효과가 있다.
Claims (3)
- 탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13)와, 상기 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40)과, 상기 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)과, 상기 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)에 있어서,상기 탄탈와이어(20)는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100).
- 탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13)와, 상기 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40)과, 상기 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)과, 상기 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)에 있어서,상기 마이너스 리드프레임(40)은 상기 커패시터용 소자(13) 외측에 직선형으로 접착된 후 상기 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100).
- 탄탈와이어(20)가 삽입된 커패시터용 소자(13)와, 상기 커패시터용 소자(13)에 접착된 마이너스 리드프레임(40)과, 상기 탄탈와이어(20)에 점용접되는 플러스 리드프레임(30)과, 상기 커패시터용 소자(13)를 감싸안은 에폭시 수지 몰드물(50)을 포함하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100)에 있어서,상기 탄탈와이어(20)는 길이방향으로 연이어 굽혀지는 형상을 갖고,상기 마이너스 리드프레임(40)은 상기 커패시터용 소자(13) 외측에 직선형으로 접착된 후 상기 에폭시 수지 몰드물(50)의 외측을 따라 연이어 포밍되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고용량 탄탈 고체 전해커패시터(100).
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| US11322309B2 (en) | 2019-11-27 | 2022-05-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Tantalum capacitor |
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