KR20040014589A - 커패시터 - Google Patents

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KR20040014589A
KR20040014589A KR10-2003-7017045A KR20037017045A KR20040014589A KR 20040014589 A KR20040014589 A KR 20040014589A KR 20037017045 A KR20037017045 A KR 20037017045A KR 20040014589 A KR20040014589 A KR 20040014589A
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헬게 클라젠
랄프 다이젠호퍼
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에프코스 아게
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Abstract

본 발명은 베이스 면(3)을 가진 하우징(2)으로 둘러싸인 애노드 바디(1) 및 상기 애노드 바디(1) 내부로부터 외부로 안내되는, 평평한 면(5)을 가진 애노드 콘택(4)을 포함하는 커패시터에 관한 것이다. 상기 애노드 콘택(4)은 애노드 커넥터(6)에 납땜되고, 상기 애노드 커넥터(6)의 표면은 연 납땜 가능한 재료로 되어 있으며, 상기 애노드 커넥터(6)의, 하우징(2)의 베이스 면(3)을 따라 연장되는 섹션(7)이 납땜 표면(8)을 형성한다. 애노드 커넥터(9)를 애노드 콘택(4)에 납땜하면, 연 납땜에 의해 효과적으로 납땜될 수 있는 납땜 표면이 하우징(2)의 하부면(3)에 형성될 수 있다는 장점이 있다.

Description

커패시터{CAPACITOR}
WO 01/16793 A1으로부터 도입부에 언급한 방식의 커패시터, 즉 칩 구조의 탄탈 전해 커패시터가 공지되어 있다. 공지되어 있는 커패시터는 애노드 바디로부터 외부로 안내되어 하우징의 단부면에서 상기 하우징으로부터 바깥쪽으로 튀어나오는 박판형 애노드 콘택을 갖는다. 상기 애노드 콘택은 하우징의 밖으로 돌출된 지점으로부터 베이스 면의 방향으로 휘어진다. 상기 애노드 콘택은 단부면과 베이스 면 사이의 에지에서 한 번 더 안쪽으로 휘어지고, 이 때 하우징의 베이스 면에 납땜 면을 형성한다. 하우징의 다른 쪽 단부면에서는 캐소드 콘택이 하우징으로부터 외부로 안내되어 마찬가지로 여러 번 휘어짐으로써, 하우징의 하부면에 애노드 콘택을 위해 관련 납땜 면이 제공된다. 상기 두 납땜 면을 이용하여 부품이 칩 구조로 인쇄 회로 기판에 납땜될 수 있다.
공지되어 있는 커패시터는, 탄탈 박판으로 형성된 애노드 콘택이 연 납땜을통해 납땜되기가 어렵다는 단점이 있다. 인쇄 회로 기판으로의 영구적인 도전 접합을 구현하기 위해서는 탄탈 박판이 납땜 및 접착 가능하게 성형되어야 한다. 그러나 탄탈 표면은 부품 접합 기술에서 일반적으로 사용되는 땜납의 도포가 불가능하거나 잘 도포되지 않는다. 따라서 탄탈로 된 표면에 납땜하기 위해서는 추가적인 처리가 필요하다. 그러한 탄탈 박판을 기재로 하여 하우징의 하부면에 배치되는 납땜 면을 얻기 위해서는 광범위한 조치가 요구된다. 탄탈 박판을 납땜 가능하게 만들기 위한 조치로서, 예컨대 화학 또는 전기화학 니켈 도금 또는 아연 도금을 고려할 수 있는데, 이 경우 땜납의 접촉력 및 부품과 상기 부품 밑에 놓인 인쇄 회로 기판 사이의 충분한 마찰 결합을 보증하기 위해 납땜 면을 둘러싸는 하우징 면도 금속화된다. 이와 같이 부품의 접촉 소자들을 아연 도금하는 과정은 매우 복잡하고, 그에 따라 부품 제조 비용이 바람직하지 않게 상승한다.
또한 공지되어 있는 커패시터는, 탄탈 박판이 애노드 바디 및 하우징으로부터 밖으로 안내되어 여러 번 휘어짐으로써 대량의 탄탈 재료가 소모된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 탄탈이 매우 고가의 재료라는 이유에서 바람직하지 않다.
또한 공지되어 있는 커패시터는, 한 편으로 애노드 바디 내로 안내되는 탄탈 박판의 폭, 커패시터의 전기적 특성이 정해져 있고, 다른 한 편으로는 하우징 하부면에 위치한 납땜 면이 규정에 의해 미리 정해진 치수를 가져야 한다는 단점이 있다.
커패시터의 전기적 특성을 원하는 형태에 상응하는 규격에 매칭시키는 것이 항상 가능한 것은 아니므로, 제조 유연성에 관련된 단점들이 나타나게 된다.
본 발명은 하우징으로 둘러싸인 애노드 바디를 포함하는 커패시터에 관한 것이다. 상기 애노드 바디의 내부로부터 평평한 면을 포함하는 애노드 콘택이 외부로 안내된다. 하우징은 베이스 면을 가지며, 상기 베이스 면의 하부면에는 애노드 콘택과 도전 연결된 납땜 면이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 커패시터의 개략적인 횡단면도의 제 1 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 커패시터의 개략적인 횡단면도의 제 2 예이다.
도 3은 본 발명에 따른 커패시터의 제조 과정의 한 예를 평면도로 나타낸 것이다.
본 발명의 목적은, 납땜하기 어려운 재료를 납땜 가능하게 만드는 공정을 생략할 수 있는, 도입부에 언급한 방식의 부품을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 커패시터에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시되어 있다.
본 발명은 베이스 면을 가진 하우징으로 둘러싸인 애노드 바디를 포함하는 커패시터를 제공한다. 애노드 바디 내부로부터 평평한 면을 포함하는 애노드 콘택이 외부로 안내된다. 애노드 바디는 애노드 커넥터와 용접된다. 애노드 커넥터의 표면은 연 납땜 가능한 재료로 되어 있다. 거기에 애노드 커넥터의, 하우징의 베이스 면을 따라 연장되는 섹션에 의해 납땜 면이 형성된다.
본 발명에 따른 커패시터는, 하우징 베이스 면 위의 납땜 면이 애노드 바디의 외부로 안내되어 나오는 애노드 콘택에 의해 형성되는 것이 아니라, 납땜 가능한 표면을 가진 애노드 커넥터에 의해 형성된다는 장점을 가지고 있다. 그로 인해 애노드 콘택을 납땜할 수 있게 만드는 작업이 생략될 수 있다.
애노드 콘택을 위한 재료로는 특히 내화 금속을 함유한 재료가 고려된다. 내화 금속에는 예컨대 티탄, 지르코늄, 하프늄, 탄탈, 니오브, 바나듐, 텅스텐 및 몰리브덴이 속한다. 이러한 내화 금속은 원칙적으로, 예컨대 탄탈 전해 커패시터 또는 니오브 전해 커패시터로서 이미 제조되었던 것과 같이, 고체 전해 커패시터를 제조하는데 적합하다. 또한 상기 내화 금속들의 합금도 애노드 콘택의 재료로서 사용된다.
그 밖에도 애노드 콘택은 지르코늄, 탄탈, 니오브, 몰리브덴 또는 텅스텐과 같이 납땜 불가능한 재료를 함유할 수 있다. 애노드 콘택과 애노드 커넥터가 용접 접합되므로 더 이상 애노드 콘택의 납땜 가능성이 요구되지 않는다.
본 발명의 한 실시예에서는 하우징의 내부에 놓인 애노드 콘택의 단부 섹션이 애노드 커넥터와 용접된다. 애노드 커넥터는 하우징의 한 쪽 단부면으로부터 돌출되어 상기 돌출 지점에서 하우징으로부터 하우징 베이스면 쪽으로 휘어진다. 그리고 베이스면 자체에서 상기 애노드 커넥터가 한 번 더 안쪽으로 휘어짐으로써 거기에 납땜 면이 형성된다.
본 발명의 이러한 실시예는, 애노드 콘택이 하우징 내부까지만 연장되기 때문에 애노드 콘택을 위한 재료의 소모가 매우 적다는 장점을 갖는다. 대부분의 경우 애노드 콘택을 위해 탄탈이 사용되기 때문에, 이러한 장점은 경제적으로 이득이 된다.
본 발명의 또 다른 한 실시예에서는 애노드 콘택이 하우징의 한 쪽 단부면으로부터 돌출된다. 애노드 콘택의, 하우징 외부에 놓인 섹션은 애노드 커넥터와 용접되고, 하우징의 베이스 면 쪽으로 휘어진다. 애노드 커넥터는 애노드 콘택을 베이스 면 방향으로 연장시키고, 상기 베이스 면에서 안쪽으로 휘어짐으로써 상기 베이스 면에 납땜 면을 형성한다.
애노드 콘택은 하우징의 단부면 위로 약 1/2 높이로 돌출되어 하우징의 베이스 면 쪽으로 휘어질 수 있다. 이러한 애노드 콘택은, 커패시터가 베이스 바디의 베이스 면 위에 형성된 납땜 면 외에, 상기 베이스 면으로부터 멀리 떨어져서 하우징의 단부면을 따라 하우징으로부터 애노드 콘택이 돌출되어 나오는 지점 쪽으로 연장되는 섹션에도 납땜될 수 있다는 장점을 갖는다. 애노드 콘택의 측면 접합판의 이러한 납땜 가능성은 여러 가지 규정에서 요구되고 있다. 예컨대 IEC 60068 2-58 규정은 전체 접합판 면적의 최소 95% 이상의 면적에 땜납이 도포될 수 있어야 한다고 요구하고 있다. US 규정 IPC/EIA J-STD-002A에 따르면 하우징의 단부면에 놓인 애노드 콘택 부분의 두께에만 땜납이 도포될 수 있으면 된다.
또한 애노드 커넥터 및 애노드 콘택은 세로 방향으로 연장되는 스트립의 형태를 갖는 것이 바람직하며, 이 때 애노드 커넥터의 폭과 애노드 콘택의 폭은 서로 다르다. 애노드 커넥터와 애노드 콘택은 세로 방향으로 연장되는 스트립의 형태로, 예컨대 박판의 형태로 매우 간단하게 제조된다.
또한 스트립 형태의 애노드 콘택은, 애노드 콘택 위에 페이스트의 실크스크린을 통해 애노드 바디가 제공될 수 있다는 장점을 갖는다.
애노드 커넥터의 스트립 형태는, 애노드 콘택과 애노드 커넥터가 평평하게 겹쳐짐으로써 안정적인 용접 접합이 구현될 수 있다는 점에서 장점이 있다. 애노드 커넥터와 애노드 콘택에 대해 상이한 폭이 선택되기 때문에, 커패시터의 미리 정해진 소정의 특성에 적합한 애노드 콘택의 폭은 애노드 커넥터 폭의 적절한 선택에 의해 납땜 면을 위한 하우징 규격에 맞게 조정될 수 있다.
특히 애노드 콘택의 폭이 애노드 커넥터의 폭보다 작은 것이 바람직하다. 그로 인해 소정의 전기적 특성을 가진 커패시터에 필요한 정도의 작은 애노드 콘택이 하우징 하부면에 형성된 납땜 면의, 규정에 의해 요구되는 폭에 매칭될 수 있다.
애노드 커넥터는, 상기 애노드 커넥터의 표면에 니켈, 구리, 코발트, 아연, 귀금속 또는 강이 제공됨으로써 연 납땜 가능하게 제조될 수 있다. 상기 금속들의 합금을 통해 애노드 커넥터가 납땜 가능하게 제조되는 것도 가능하다.
애노드 콘택과 애노드 커넥터의 용접은 바람직하게는, 상기 애노드 콘택과 애노드 커넥터가 서로 중첩된 후, 그 중첩면 위에 하나의 면을 한정하는 용접점들이 설정되는 방식으로 구현될 수 있다. 그 결과, 애노드 콘택에 애노드 커넥터가 평평하게, 그에 따라 안정적으로 고정될 수 있다.
그에 비해 커패시터의 구조적 형상의 크기가 작은 경우에는, 애노드 콘택과 애노드 커넥터의 용접이 단일 용접점에서만 이루어지는 것이 바람직하다.
하기에는 실시예 및 관련 도면들을 참고로 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1에는 하우징(2)으로 둘러싸인 애노드 바디(1)를 포함하는 커패시터가 도시되어 있다. 애노드 바디(1)는 예컨대 탄탈 분말 또는 니오브 분말로 형성된 소결체일 수 있다. 하우징(2)은 예컨대 캐스팅 가능한 플라스틱으로 형성될 수 있다. 애노드 바디(1)로부터 안내되어 나오는 애노드 콘택(4)은 하우징(2)의 단부면(10)에서 상기 하우징(2) 밖으로 돌출된다. 애노드 콘택이 하우징(2)으로부터 돌출되는 지점에서, 상기 애노드 콘택이 하우징(2)의 베이스 면(3) 쪽으로 휘어진다. 애노드 콘택(4)의 임의의 섹션(11)에 애노드 커넥터(6)가 용접된다. 애노드 콘택(4)이 바람직하게는 애노드 바디(1)와 동일한 재료, 예컨대 탄탈 또는 니오브로 형성되는 반면, 애노드 커넥터(6)의 재료로는 연 납땜에 의해 접합될 수 있는 재료가 선택된다.
애노드 커넥터(6)를 위해 구리, 니켈, 철, 귀금속, 코발트 또는 강 외에 니켈/철 합금, 특히 니켈, 구리, 아연 및 은으로 부분 코팅된 42NiFe 합금이 고려된다. 이러한 재료들은 통상 시스템 캐리어(獨: Systemtraeger)에 사용된다. 따라서 본 발명에 따른 커패시터는 애노드 콘택(6) 및 캐소드 콘택(16)용 시스템 캐리어를 사용하여 경제적으로 대량 생산될 수 있다.
연 납땜 가능한 재료로 된 애노드 커넥터(6)는, 상기 애노드 커넥터(6)가 휘어짐으로써 생기는 애노드 커넥터(6)의 한 섹션(7)에 의해 하우징(2)의 베이스 면(3)에 납땜 면(8)이 형성될 수 있다는 장점을 갖는다. 애노드 바디(1)에 부착된 캐소드에 캐소드 콘택(16)이 제공되고, 상기 캐소드 콘택(16)은 애노드 커넥터(6)와 동일한 방식으로 하우징(2)을 기준으로 휘어짐에 따라 하우징(2)의 베이스 면(3)에 추가의 납땜 면(17)이 형성되며, 상기 납땜 면(17)을 이용하여 커패시터의 캐소드가 인쇄 회로 기판과 납땜될 수 있다.
하우징(2)의 베이스 면(3) 위에 납땜 면(8) 또는 추가 납땜 면(17)이 제공됨으로써, 특히 바람직하게는 표면 장착 기술의 범주에서 응용하기에 적합한 칩 구조의 커패시터가 구현된다.
도 1에 도시된 예에서, 애노드 콘택(4)의 두께(d)는 약 0.75 mm이다. 애노드 커넥터(6)의 두께(D)는 0.9 ±0.1 mm이다. 도 1에 도시된 커패시터는, 커패시터의 폭에 있어서 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)의 용접을 위해 "d"와 "D"를 합한 크기만이 요구됨에 따라 하우징(2)이 가로 방향으로 최대한 활용되고, 그럼으로써 하우징 크기가 동일하게 유지되는 경우 더 높은 커패시턴스가 구현될 수 있다는 점에서, 도 2의 예보다 유리하다.
도 2는 본 발명의 또 다른 형성예를 나타낸 것으로, 여기서는 하우징(2) 내부에 놓인 애노드 콘택(4)의 단부 섹션(9)이 애노드 커넥터(6)와 평평하게 용접된다. 본 발명의 범주에서 이러한 용접은 예컨대 레이저 용접을 통해 수행될 수 있다.
애노드 커넥터(6)는 하우징(2)의 한 쪽 단부면(10)에서 상기 하우징(2) 밖으로 돌출되며, 거기서 하우징(2)의 베이스 면(3) 방향으로 휘어진다. 하우징의 단부면(10)과 베이스 면(3) 사이의 에지에서 상기 애노드 커넥터(6)가 한 번 더 안쪽으로 휘어짐으로써, 하우징(2)의 베이스 면(3)에 애노드 커넥터(6)의 한 쪽 단부 섹션으로 형성된 납땜 면(8)이 제공된다.
도 2에 도시된 본 발명의 형성예는 도 1에 도시된 형성예보다 하우징 활용도가 더 낮지만, 애노드 콘택(4)이 더 짧게 형성될 수 있기 때문에 일반적으로 애노드 콘택(4)을 위해 사용되는, 비교적 고가인 탄탈 또는 니오브 재료가 절약될 수있다는 장점이 있다.
도 3은 도 1의 형성예에 따른 커패시터의 제조 과정을 나타낸 도면이다. 애노드 바디(1)는 이미 하우징(2)에 의해 압출 성형된 상태이다. 하우징(2)의 양 단부면에서 캐소드 콘택(16) 및 애노드 콘택(4)이 상기 하우징으로부터 돌출되며, 이 때 캐소드 콘택(16)이 좌측에서 돌출된다. 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)는 길이 방향으로 연장되는 하나의 스트립(13) 형태를 갖는다. 따라서 애노드 콘택(4)은 평평한 면(5)을 포함한다. 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)는 점선으로 표시된 영역 내에서 서로 겹쳐진다. 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)의 용접은 하나의 평면(15)을 한정하는 용접점들(14)에 의해 실시된다. 그로 인해 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6) 사이에 안정적인 접합이 달성될 수 있다. 애노드 콘택(4)의 폭(b)은 애노드 커넥터(6) 폭(B)의 적절한 선택에 의해 규정에서 요구하는 더 큰 폭(B)의 납땜 면에 매칭될 수 있다. 애노드 커넥터(6)도 역시 평평한 면(12)을 포함한다. 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)의 두 평면(12, 14)은 서로 겹쳐진다.
애노드 커넥터(6)는 그의 단부에 하우징(2)을 기준으로 애노드 커넥터(6)가 휘어짐에 따라 하우징(2)의 하부면에 놓이게 되는 섹션(7)을 가지며, 상기 섹션(7)에 하나의 납땜 면(8)이 형성된다. 이에 상응하여, 캐소드 콘택(16)이 하우징(2)을 기준으로 휘어져, 상기 하우징(2)의 하부면에 추가의 납땜 면(17)을 형성한다.
본 발명은 적절한 다공성 소결체를 형성하는 모든 재료에 의해 구현될 수 있으며, 탄탈 또는 니오브에만 제한되지 않는다.
커패시터는 예컨대 하기와 같이 제조될 수 있다.
외부로 안내되는 애노드 콘택(4)을 가진 애노드 바디(1)가 제조된다. 애노드 콘택(4)은 애노드 커넥터(6)와 용접된다. 또한 애노드 바디(1)는 캐소드 콘택(16)과 도전 연결된다. 캐소드 콘택(16)과 애노드 커넥터(6)는 다수의 커패시터를 위해 시스템 캐리어의 구성 요소로서 제공된다. 시스템 캐리어는 서로 딱 맞는 치수를 가진 캐소드 콘택(16)과 애노드 콘택(6)을 제공하기 때문에, 애노드 콘택(4)을 포함하는 애노드 바디(1)는 상기 시스템 캐리어에만 삽입되어야 한다. 애노드 콘택(4)이 애노드 커넥터(6)와 용접된 후, 애노드 바디(1)가 플라스틱 하우징에 의해 압출 성형된다. 이어서 캐소드 콘택(16) 및 애노드 커넥터(6)가 하우징을 기준으로 상기 하우징(2)의 베이스 면(3) 쪽으로 휘어진다. 그곳에 제 1 및 제 2 납땜 면(8, 17)이 형성된다.
시스템 캐리어 내에 다수 개의 애노드 바디(1)가 삽입되어 압출 성형 이후 하우징(2)과 분리될 수도 있다. 분리된 후 애노드 콘택(6) 및 캐소드 콘택(16)이 휘어진다.

Claims (11)

  1. 베이스 면(3)을 포함하는 하우징(2)으로 둘러싸인 애노드 바디(1), 및 상기 애노드 바디(1) 내부로부터 외부로 안내되는, 평평한 면(5)을 포함하는 애노드 콘택(4)을 구비한 커패시터로서,
    상기 애노드 바디(4)는 애노드 커넥터(6)와 용접되고,
    상기 애노드 커넥터는 그의 표면에 납땜 가능한 재료를 함유하며, 및
    상기 하우징(2)의 베이스 면(3)을 따라 연장되는, 애노드 커넥터(6)의 한 섹션(7)이 납땜 면(8)을 형성하는 커패시터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 애노드 콘택(4)은 내화 금속을 함유하는 커패시터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 애노드 콘택(4)은 납땜할 수 없는 재료를 함유하는 커패시터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 콘택(4)은 티탄, 지르코늄, 탄탈, 니오브 또는 몰리브덴을 함유하는 커패시터.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(2)의 내부에 놓인 애노드 콘택(4)의 단부 섹션(9)이 애노드 커넥터(6)와 용접되고, 상기 애노드 커넥터(6)는 상기 하우징(2)의 한 쪽 단부면(10)에서 돌출되어 상기 하우징(2)의 베이스 면(3) 쪽으로 휘어지는 커패시터.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 콘택(4)은 상기 하우징(2)의 한 쪽 단부면(10)에서 상기 하우징(2)으로부터 돌출되고, 상기 하우징(2)의 외부에 놓인 애노드 콘택(4)의 한 섹션(11)은 애노드 커넥터(6)와 용접되어 상기 하우징(2)의 베이스 면(3) 쪽으로 휘어지는 커패시터.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 커넥터(6)는 하나의 평평한 면(12)을 포함하는 커패시터.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 커넥터(6) 및 애노드 콘택(4)이 길이 방향으로 연장되는 스트립(13)의 형태를 가지며, 상기 애노드 커넥터(6)의 폭(B)은 상기 애노드 콘택(4)의 폭(b)과 상이한 커패시터.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 애노드 커넥터(6)의 폭(B)이 상기 애노드 콘택(4)의 폭(b)보다 큰 커패시터.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 커넥터(6)는 적어도 상기 애노드 커넥터(6)의 표면에 니켈, 구리, 코발트, 아연, 귀금속 또는 강을포함하는 커패시터.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 콘택(4)과 애노드 커넥터(6)의 용접은 하나의 평면(15)을 한정하는 다수의 용접점들(14)에 의해 구현되는 커패시터.
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