KR20040068471A - 작은 크기와 단순한 구조를 갖는 칩 타입 고체 전해질커패시터 - Google Patents
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Abstract
커패시터 소자 및 상기 커패시터 소자를 커버하는 패키징 수지를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터에서, 상기 패키징 수지는 마운트 표면부 및 상기 마운트 표면부에 인접한 측면 표면부를 갖는다. 단자가 상기 커패시터 소자에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된다. 상기 단자는 상기 패키징 수지로부터 노출된 외측 표면부 및 상기 외측 단자 표면부에 대향하는 내측 표면부를 가지도록 상기 마운트 표면부와 상기 측면 표면부를 따라 연장된다. 상기 내측 표면부는 단조에 의해 형성된 계단식 모양을 갖는다.
Description
본 발명은 칩 타입 고체 전해질 커패시터 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
칩 타입 고체 전해질 커패시터의 일례는 커패시터 소자, 상기 커패시터 소자를 커버하는 패키징 수지 및 상기 커패시터 소자에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 애노드 및 캐소드 단자를 포함한다. 패키징 수지는 마운트 표면 및 상기 마운트 표면에 인접한 측면부를 가진다. 이러한 타입의 칩 타입 고체 전해질 커패시터는 심사되지 않은 일본 특허출원공개 제 291079/1993호에 개시되어 있고 여기서 도면과 함께 상세히 서술될 것이다.
이와 같은 칩 타입 고체 전해질 커패시터의 크기와 높이를 감소시키려는 경우에, 칩 타입 고체 전해질 커패시터에 관한 애노드와 캐소드의 체적 비율(volume ratio)이 증가된다. 애노드와 캐소드 단자의 체적 비율이 증가될 때, 커패시터 전체 체적에 관한 커패시턴스에 기여하는 커패시터 소자 부분의 체적 비율, 즉 체적 효율(volume efficiency)이 감소된다. 예를 들어, 커패시터(패키지 수지)의 두께(높이)가 0.8mm일 때, 커패시터 소자의 체적 효율은 20% 이하가 될 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 작은 크기와 단수한 구조를 가지고, 커패시터의 전체 체적에 관한 커패시턴스에 기여하는 커패시터 소자 부분의 체적 효율이 높은 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 쉽게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 칩 타입 고체 전해질 커패시터의 일례를 보여주는 단면도이고;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 보여주는 단면도이고;
도 3은 도 2에 도시된 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 보여주는 내부 투시도이고;
도 4는 도 2에 도시된 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 보여주는 투시도이고;
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 제조하는 방법을 서술하기 위한 도면이고;
도 6a 및 도 6b는 각각 다른 실시예에 따라 도 5a 내지 도 5d의 단계에 후속하는 단계를 서술하기 위한 투시도이고;
도 7은 도 6a의 단계에 후속하는 단계를 서술하기 위한 투시도이고;
도 8a는 도 7에 도시되고 도 6a에 대응하는 애노드 단자 형성부의 측면도이고;
도 8b는 도 8a와 유사하나 도 6b에 대응하는 측면도이고;
도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 단계에 후속하는 단계를 서술하기 위한 도면이며;
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 보여주는 도면이다.
본 발명의 구성에 따르면, 커패시터 소자, 상기 커패시터 소자를 커버하고 마운트 표면(mount surface)을 가지며 상기 마운트 표면에 인접한 측면부를 가지는 패키징 수지(packaging resin), 및 상기 커패시터 소자에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 단자를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 제공되는데, 여기서 상기 단자는 상기 패키징 수지로부터 노출된 외측 표면부 및 상기 외측 단자 표면부에 대향한 내측 표면부를 가지도록 상기 마운트 표면과 상기 측면 표면부를 따라 연장되고, 상기 내측 표면부는 단조(forging)에 의해 형성된 계단식 모양(stepwise shape)을 가진다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 애노드 리드(lead)와 캐소드 층을 갖는 커패시터 소자, 상기 커패시터 소자를 커버하고 마운트 표면 및 상기 마운트 표면에 인접하고 서로 대향하는 측면 표면부들을 가지는 패키징 수지, 상기 애노드 리드에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 애노드 단자, 및 상기 캐소드 층에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 캐소드 단자를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 제공되는데, 여기서 각각의 상기 애노드 단자와 캐소드 단자는 상기 패키징 수지로부터 노출된 외측 표면부 및 상기 외측 표면부에 대향하여 내측 표면부를 가지도록 상기 마운트 표면과 각각의 측면 표면부를 따라 연장되고, 상기 내측 표면부는 단조에 의해 형성된 계단식 모양을 가진다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 애노드 리드와 캐소드 층을 갖는 커패시터 소자, 상기 커패시터 소자를 커버하고 마운트 표면 및 상기 마운트 표면에 인접하여 서로 대향하는 측면 표면부들을 갖는 패키징 수지, 상기 애노드 리드에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 애노드, 및 상기 캐소드 층에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 캐소드 단자를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 제조하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 애노드 단자 형성부와 캐소드 단자 형성부를 갖는 리드 프레임(lead frame)을 제공하는 단계, 상기 애노드 단자 형성부의 일부에 계단식 모양을 형성하는 단조 단계, 상기 애노드 단자 형성부에 상기 애노드 리드를 접속하는 단계, 상기 캐소드 단자 형성부에 상기 캐소드 층을 접속하는 단계, 상기 애노드 단자 형성부의 일부 및 상기 캐소드 단자 형성부의 일부를 제외하고 패키징 수지로써 상기 커패시터 소자를 커버하는 단계, 및 상기 리드 프레임으로부터 상기 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 컷아웃(cutout)하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 본 명세서에서 다음의 자세한 설명을 판독함으로서 명백하게 될 것이다.
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 전술한 종래 기술의 칩 타입 고체 전해질 커패시터에 대해 먼저 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 종래 칩 타입 고체 전해질 커패시터는 밸브 금속(valve metal), 애노드 단자(104), 캐소드 단자(105) 및 패키징 수지(103)를 사용하는 커패시터 소자(101)을 포함한다.
커패시터 소자(101)는 축 방향으로 일측 단부 및 타측 단부에 형성된 제 1 및 제 2 소자 단부 표면들(101a 및 101b)을 가지고, 제 1 소자 단부 표면(101a)으로부터 인출된 애노드 리드(102a) 및 소자 주변 표면부(101c)와 제 2 소자 단부 표면(101b)로부터 형성된 캐소드 표면(캐소드 층)(102b)을 구비한다.
칩 타입 고체 전해질 커패시터는 다음과 같이 제조된다. 단자 프레임(107)의 캐소드 단자는 전기 전도성 접착제에 의해 미리 제공된 커패시터 소자(101)의 캐소드 표면부(102b)에 접속된다. 커패시터 소자(101)의 애노드 리드(102a)와 단자 프레임(107)의 애노드 단자(104)가 서로 접촉되는 콘택 영역이 용접된다. 커패시터 소자(101)와 단자 프레임(107)은 애노드 단자 프레임(107)의 일부가 노출되도록 몰딩(molding)에 의해 수지로 커버된다. 단자 프레임(107)은 패키징 수지(104)의 외측 표면부를 따라 구부려진다. 이와 같이, 커패시터가 제조된다.
전술한 종래 칩 타입 고체 전해질 커패시터는 본 명세서의 배경기술에서 언급된 것과 같은 단점을 갖는다.
이제, 본 발명에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 도면들을 참조하여 서술될 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 전자 장치 또는 단자 설비 상에 실장되도록 적응된다. 후에 자세히 서술될 방식에서, 칩 타입 고체 전해질 커패시터는 밸브 금속, 애노드 단자(14), 캐소드 단자(17) 및 패키징 수지(13)를 사용하는 커패시터 소자(11)를 포함한다.
커패시터 소자(11)는 축 방향으로 일측 단부 및 타측 단부에 형성된 제 1 및 제 2 소자 단부 표면들(11a 및 11b)을 가지고, 제 1 소자 단부 표면(11a)으로부터 인출된 애노드 리드(12a) 및 소자 주변 표면부(11c)와 제 2 소자 단부 표면(11b)로부터 형성된 캐소드 표면(캐소드 층)(12b)을 구비한다.
애노드 단자(14)는 커패시터 소자의 애노드 리드(12a)에 접속된다. 캐소드 단자(17)는 커패시터 소자의 캐소드 표면부(12)에 접속된다.
패키징 수지(13)는 노출된 애노드 단자(14)의 일부분과 캐소드 단자(17)의 일부분과 함께 커패시터 소자(11)를 커버한다. 상기 일부분들은 서로 인접한다. 나아가, 패키징 수지(13)는 제 1 및 제 2 패키지 단부(측면) 표면부(19a 및 19b) 및 상기 제 1 및 제 2 패키지 단부 표면(19a 및 19b) 사이에 형성된 패키지 주변 표면부를 구비한다. 패키지 주변 표면부는 커패시터를 전기 기판(도시되지 않음)의 마운팅 표면부에 실장시키기 위한 마운트 표면부(18)를 포함한다.
나아가, 애노드 단자(14)는 단조(냉간 단자(cold forging) 또는 열간 단조(hot forging)), 프레스 가공(press working) 또는 새김(sinking)에 의해 계단식 형성을 갖는다. 계단식 모양은 제 2 애노드 단자 일부가 마운트 표면부(18)에 노출되는 제 2 애노드 단자 계단(14b) 및 제 1 애노드 단자 일부가 제 1 패키지 단부 표면(19a)로부터 노출되는 제 1 애노드 단자 계단(14a)에 의해 구현된다.
제 2 애노드 단자 계단(14b)애노드 단자(14)로부터 전기적으로 절연된 캐소드 표면부(12b)로써 패키징 수지(13) 내의 커패시터 소자(11)의 캐소드 표면부(12b)를 지지한다.
제 1 애노드 단자 계단(14a)은 제 2 애노드 단자 계단(14b)의 두께보다 두껍고, 애노드 단자(14)에 전기적으로 접속된 캐소드 표면부로써 패키징 수지(13) 내의 커패시터 소자(11)의 캐소드 표면부(12b)를 지지한다.
캐소드 단자(17)는 마운트 표면부(18)의 일부분 및 제 2 패키지 단부 표면(19b)의 일부분으로부터 노출된다. 이러한 일부분들은 서로 인접한다.
캐소드 단자(17)는 계단식 모양을 갖는다. 계단식 모양은 일부가 마운트 표면부(18)로부터 노출된 제 2 캐소드 단자 계단(17b) 및 일부가 제 2 패키지 단부 표면(19b)으로부터 노출된 제 1 캐소드 단자 계단(17a)에 의해 구현된다.
제 2 캐소드 단자 단계(17b)는 캐소드 단자(17)에 전기적으로 접속된 캐소드 표면부(12b)로써 패키징 수지(13) 내의 커패시터 소자(11)의 캐소드 표면부(12b)를 지지한다.
제 1 캐소드 단자 계단(17a)는 제 2 캐소드 단자 계단(17b)의 두께보다 두껍고, 캐소드 표면부(12b)에 전기적으로 접속된 벽 표면부(17c)를 구비한다.
칩 타입 고체 전해질 커패시터에서, 제 2 애노드 단자 계단(14b) 및 제 2 캐소드 단자 계단(17b)은 두께가 작아서 커패시터 소자(11) 아래에 배열된다. 따라서, 제 2 애노드 단자 계단(14b) 및 제 2 캐소드 단자 계단(17b)은 공간-절약 방식으로 전기 기판 상에 실장될 수 있다.
나아가, 커패시터 소자(11)의 애노드 측 영역은 애노드 단자(14)의 제 1 애노드 단자 계단(14a)에 의해 지지되고 고정되는 애노드 리드(12a) 뿐만 아니라 제 2 애노드 단자 계단(14b)에 의해 지지되는 캐소드 표면부(12b)의 애노드 측 영역에 의해서도 고정되고 지지된다. 따라서, 커패시터 소자의 애노드 측 영역이 애노드 리드 만에 의해 지지되는 종래 커패시터와 비교할 때, 본 칩 타입 고체 전해질 커패시터는 강도에서 우수하다. 특히, 필렛(fillet)이 제 2 애노드 단자 계단(14b)과 애노드 측 영역 사이에서 형성되기 때문에, 커패시터 소자(11)는 높은 강도로써 고정되고 지지된다.
상기 구조는 이후에 자세히 서술될 것이다. 도 2를 참조하면, 캐소드 표면부(12b) 내의 제 2 애노드 단자 계단(14b) 상의 마운트 표면부 및 상기 마운트 표면부(18)는 서로 거리(t1) 만큼 이격되어 있다. 상기 마운트 표면부(18)와 애노드 리드(12a)의 주변 표면부는 서로 최소 거리(t2) 만큼 이격되어 있다. 애노드 단자(14)의 제 2 애노드 단자 계단(14b)은 거리(t1)보다 작은 두께를 갖는다. 애노드 단자(14)의 제 1 애노드 단자 계단(14a)은 거리(t2)보다 큰 두께를 갖는다. 나아가, 단차(step difference)는 차이(t2-t1)보다 크다. 차이(t2-t1)는 캐소드 표면부(12b) 내의 애노드 단자(14)의 제 2 애노드 단자 계단(14b) 상의 마운트 표면부와 애노드 리드(12a)의 주변 표면부 사이의 최소 거리이다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 서술될 것이다.
먼저 커패시터 소자(11)이 제조된다.
본 발명에 다른 제조 방법은 일반적으로 애노드 단자(14)를 형성하기 위해 리드 프레임의 애노드 단자 형성부에 애노드 리드(12a)를 접속시키는 단계, 캐소드 단자(17)를 형성하기 위해 리드 프레임의 캐소드 단자 형성부에 커패시터 소자(11)의 캐소드 표면부(12b)를 접속시키는 단계, 애노드 단자 형성부의 일부 및 캐소드 단자 형성부의 일부를 제외하고 패키징 수지(13)로써 커패시터 소자(11)를 커버하는 단계, 및 리드 프레임에서 칩 타입 고체 전해질 커패시터 역할을 하는 칩을 컷아웃하는 단계를 포함한다.
상기 애노드 단자 접속 단계는 애노드 단자 형성부의 일부를 가늘게 하여 상기 캐소드 단자를 계단식 모양으로, 단조에 의해, 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 캐소드 단자 접속 단계는 캐소드 단자 형성부의 일부를 가늘게 하여 상기 캐소드 단자를 계단식 모양으로, 단조에 의해, 형성하는 단계를 포함한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전기 절연성 수지 필름(41) 및 전기 전도성 필름으로서 Ag(은) 도금 필름(42)이 리드 프레임(40)에 도포된다. 애노드 단자 형성부(43) 및 캐소드 단자 형성부(44)가 스탬핑(stamping)에 의해 도 5b와 도 5c에 도시된 바와 같이 형성된다.
애노드 단자 형성부(43)의 일부 및 캐소드 단자 형성부(44)의 일부는 애노드 단자 형성부(43) 및 캐소드 단자 형성부(44)가 단조에 의해 계단식 모양으로 각각 형성되도록 가늘게 되거나 도 5d에 도시된 바와 같이 대략 1/4 두께로 감소된다.
바람직하게는, 전기 절연성 수지 필름(41)을 생성하기 위한 전기 절연성 수지는 단조에 견디도록 가단성(malleability)에서 우수해야 한다. 하여튼, 전기 절연성 수지가 단조 후에 애노드 단자 형성부(43)에 도포될 수 있다.
나아가, 캐소드 단자 형성부(44)에 도포된 전기 전도성 필름은 Ag 도금 필름(42)으로 한정된다. 예를 들어, 도금을 제외한 다른 일반적인 막 형성 공정에 의해 형성된 Ag 필름이 사용될 수도 있다. 나아가, Ag, Au(금), Cu(구리) 및 Pd(백금) 중 하나로부터 만들어진 필름이 Ag 필름 대신에 채택될 수 있다. 더 나아가, Ag, Au, Cu 및 Pd 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 만들어진 필름이 채택될 수 있다.
이후에는, 리드 프레임(40)의 애노드 단자 형성부(43)에 애노드 리드(12a)를 접속시키는 단계가 서술될 것이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 돌출부(51)가 애노드 단자 형성부(43) 상에 형성된다. 그러나, 단지 하나의 돌출부(51) 만이 도 6b에 도시된 바와 같은 애노드 단자 형성부(43) 상에 형성될 수 있다. 어느 하나의 구조에서, 돌출부(51)와 인접 영역은 애노드 리드(12a)에 레이저 용접 부분이 된다.
다음으로, 도 7과 도 8a를 참조하면, 커패시터 소자(11)의 애노드 리드(12a)가 애노드 단자 형성부(43)의 돌출부(51) 사이에 배열된다. 레이저 빔이 돌출부(51)와 애노드 리드(12a) 상의 영역에 방사된다. 돌출부(51)는, 애노드 리드(12a) 주위에서, 레이저 방사에 의해 용융되고 응고된다. 이에 따라, 고체 용접부가 형성된다.
도 8b를 참조하면, 하나의 돌출부(51)의 경우에, 커패시터 소자(11)의 애노드 리드(12a)가 애노드 단자 형성부(43)의 돌출부(51)의 측면 표면부에 인접하여 배열된다. 레이저 빔이 돌출부(51)와 애노드 리드(12a) 상의 영역에 방사된다. 돌출부(51)가 레이저 방사에 의해, 애노드 리드(12a) 주위에서, 용융되고 응고된다. 이에 따라, 고체 용접부가 형성된다.
애노드 리드가 저항 용접에 의해 리드 프레임의 애노드 단자 형성부에 용접되는 경우에, 평탄 표면부 또는 V-홈부가 애노드 단자 형성부 상에 형성된다. 그 후에, 애노드 리드는 저항 용접에 의해 애노드 단자 형성부에 용접된다.
이 후에는, 애노드 단자 형성부(43)의 일부와 캐소드 단자 형성부(44)의 일부를 제외하고 커패시터 소자(11)를 패키징 수지(13)로써 커버하는 단계, 및 리드 프레임(40)에서 칩 타입 고체 전해질 커패시터 역할을 하는 칩을 컷아웃하는 단계가 서술될 것이다.
도 9a 및 도 9b에서 도시된 바와 같이, 커패시터 소자(11), 애노드 단자 형성부(43), 및 리드 프레임의 캐소드 단자 형성부(44)는 애노드 단자 형성부(43)의 일부와 캐소드 단자 형성부(44)의 일부가 패키징 수지(13)로부터 노출되도록 패티징 수지(13)로서 커버된다. 다음으로, 패키징 수지(13)가 도 9a에 도시된 바와 같이 2개의 커팅 표면부들(81)을 따라 커팅되고 나서, 칩 타입 고체 전해질 커패시터로서 칩이 제공된다. 그러나, 패키징 수지(13)는 도 9b에 도시된 바와 같이 4개의 커팅 표면부들(81)을 따라 커팅될 수 있다. 패키징 수지(13)가 4개의 표면부를 따라 커팅될 때, 칩의 체적 효율성(volume efficiency)은 2개의 커팅 표면부를 따라커팅된 칩의 체적 효율성보다 높다.
이 후에는, 패키징 수지가 칩의 내부 또는 외부에 생성된 열적 또는 기계적 스트레스 때문에 애노드 단자와 캐소드 단자로부터 벗겨지는 것을 방지하기 위해서, 애노드 단자, 캐소드 단자 및 패키징 수지 사이의 결합 강도를 향상시키기 위한 수단이 설명될 것이다.
도 10a 내지 도 10d에 도시된 바와 같이, 패키징 수지(13)의 제 1 패키지 단부 표면으로부터 노출된 애노드 단자(14)의 노출 표면부, 즉 전술한 축 방향에 직각인 애노드 단자(14)의 단면 표면부는 대략적으로 사각형 모양을 가진다.
도 10a는 애노드 단자(14)의 노출 표면부는 상기 노출 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부들(에지부들)에 형성된 쐐기-모양 오목부들(142)을 갖는 사각형 모양을 가진다. 더 특정해서는, 노출 표면부는 마운트 표면부(18)에 실질적으로 직각인 2개의 에지들(141) 사이에서 한정되고, 오목부들(142)은 에지들로부터 각각 함몰된 노치(noch)들이다.
도 10b는 애노드 단자(14)의 노출 표면부가 쐐기-모양 오목부들(142) 대신에 상기 노출 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부들(에지들)에 형성된 반원 오목 노치들을 갖는 사각형 모양을 가지는 다른 예를 도시한다. 그러나, 각 오목부의 모양은 도 10a 또는 도 10b에 도시된 모양에 제한되지 않는다.
도 10c는 애노드 단자(14)의 노출 표면부가 상기 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부들(에지들)에 형성된 볼록부들(145)을 갖는 사각형 모양을 가진다. 더 특정해서는, 상기 노출 표면부는 상기 마운트 표면부(18)와 상기 마운트 표면부(18)에대향하는 에지(144) 사이에서 한정되고, 상기 볼록부(145)는 에지(144)의 근처에서 형성된다. 그러나, 각각의 볼록부의 모양은 도 10c에 도시된 것에 제한되지 않는다.
도 10d는 애노드 단자(14)의 노출 표면부가 사다리꼴 모양, 특히 칩의 마운트 표면부(18)에 위치된 하부(에지)와 하부보다 긴 상부(에지)를 갖는 위 아래가 뒤집힌(upside-down) 사다리꼴 모양을 갖는 다른 실시예를 도시한다. 다시 말하자면, 노출 표면부는 마운트 표면부(18)에 인접한 제 1 에지(146) 및 상기 제 1 에지(146)보다 길고 상기 제 1 에지에 대향하는 제 2 에지(147)를 갖는다.
도 10a 내지 도 10d에 도시된 칩에서, 애노드 단자(14)는 쉽게 분리되거나 풀어지지 않는다. 다시 말하자면, 패키징 수지(13)는 애노드 단자(14)로부터 쉽게 벗겨지지 않는다.
나아가, 패키징 수지(13)의 제 2 패키지 단부 표면으로부터 노출된 캐소드 단자의 노출 표면부, 즉 축 방향에 직각인 캐소드 단자(17)의 단면 표면부는 또한, 오목부 또는 볼록부를 갖는 대체로 사각형 모양을 가지거나, 도 10a 내지 도 10d에 도시된 애노드 단자(14)와 같이, 위아래가 뒤집힌 사다리꼴 모양을 가질 수 있다.
이 후에는, 본 발명의 더 상세한 실시예가 도 2 내지 도 10을 참조하여 자세히 서술될 것이다.
제 1 실시예
먼저, 커패시터 소자(11)를 제조하는 방법이 이 후에 서술될 것이다.
밸브 금속으로서, Ta(탄탈룸)이 사용된다. Ta 파우더가 애노드 리드(12a)역할을 하도록 프레스 머신을 사용하여 Ta 와이어 상에 형성된다. Ta 와이어는 높은 진공 및 높은 온도 환경에서 소결된다. 본 발명에서, 밸브 금속은, 산화될 때, 산화물 필름을 형성하는 금속으로 대표되는데, 이는 밸브 동작을 수행한다.
계속하여, Ta2O5의 산화 필름이 소결된 Ta 와이어의 Ta 파우더 상에 형성된다.
나아가, 이러한 탄탈룸-소결 몸체가 질산 망간 용액에 잠겨서, MnO2가 상기 잠겨진 몸체의 열분해(pyrolysis)에 의해 형성된다.
계속하여, 흑연(graphite)과 Ag의 캐소드 표면부(12b)가 상기 몸체 상에 형성된다.
이리하여, 커패시터 소자(11)가 생성된다.
다음으로 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 리드 프레임(40)의 형성이 서술될 것이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전지 절연성 수지 필름(41)과 Ag 도금 필름(42)이 리드 프레임(40) 상에 형성된다. 계속하여, 애노드 단자 형성부(43) 및 캐소드 단자 형성부(44)가 리드 프레임(40)을 스탬핑함으로써 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 형성된다.
애노드 단자 형성부(43)의 일부와 캐소드 단자 형성부(44)의 일부는 애노드 단자 형성부(43) 및 캐소드 단자 형성부(44)가 단조에 의해 계단식 모양으로 각각 형성되도록 가늘게 되거나 도 5d에 도시된 바와 같이 대략 1/4의 두께로 감소된다.
애노드 단자 형성부(43)와 캐소드 단자 형성부(44)가 계단식 모양으로 형성될 때, 돌출부들(51)이 또한 도 6a에 도시된 바와 같이 형성된다. 돌출부(51)와 인접 영역이 애노드 리드(12a)에 대한 레이저 용접 부분이 된다.
다음으로, 커패시터 소자(11)이 리드 프레임(40)에 고정된다.
즉, Ag를 포함하는 전도성 접착제가 리드 프레임(40)의 캐소드 단자 형성부(44) 상에 형성된 Ag 도금 필름(42)에 도포된 후에, 커패시터 소자(11)가 리드 프레임(40) 상에 배열된다.
나아거, 도 7에 도시된 바와 같이, 커패시터 소자(11)가 레이저 용접에 의해 애노드 단자 형성부(43)에 용접된다. 도 7에서, 리드 프레임(40)이 애노드 단자 형성부(43)를 제외하고는 도면에서 생략되었다. 애노드 리드(12a)는 레이저 빔 방사 이전에 돌출부들(51)에 의해 배치되고, 레이저 빔 방사 이후에 용융된 돌출부들(51)로서 커버된다.
도 9a에 도시된 바와 같이 제조된 리드 프레임(40)은 애노드 단자 형성부(43)의 일부와 캐소드 단자 형성부(44)의 일부를 제외하고 패키징 수지(13)에 의해 몰딩된다.
계속하여, 패키징 수지(13)는 도 9a에 도시된 바와 같이 커팅 표면부들(81)을 따라 커팅되고 나서, 칩 타입 고체 전해질 커패시터가 제공된다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예에서, 돌출부(51)가 도 6b에 도시된 바와 같이 애노드 단자 형성부(43) 상에 형성된다. 애노드 리드(12a)가 돌출부(51)의 측면 표면부와접촉된다. 애노드 리드(12a)와 돌출부(51)는 레이저 빔에 의해 방사된다. 돌출부(51)가 용융되고 애노드 리드(12a)의 주변 표면부와 반응한다. 이에 따라, 용접부가 형성된다.
제 2 실시예에서의 다른 제조 단계들은 제 1 실시예의 단계들과 동일하다. 제 2 실시예에서, 애노드 단자 형성부를 위한 금속 형성(metal-forming)은 제 1 실시예보다 오히려 쉽다.
제 3 실시예
도 10a를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에서, 쐐기 모양 볼록부들(142)이 제 1 패키징 단부 표면(19a)(제 2 패키징 단부 표면(19b))에서 노출된 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 노출 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부(141)에 제공된다. 상기 구조에서, 패키징 수지(13)는 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))에 대한 패키징 수지(13)의 접착 강도가 향상되도록 쐐기 모양 오목부들(142)로 진입된다.
쐐기 모양 오목부들(142)이 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 가늘어짐 또는 돌출부(51)의 형성과 동일한 단계에서 형성된다.
제 3 실시예의 다른 제조 단계들은 제 1 또는 제 2 실시예의 단계들과 동일하다.
제 4 실시예
도 10b를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에서, 반원 오목부들(143)이 제 1 패키징 단부 표면(19a)(제 2 패키징 단부 표면(19b))으로부터 노출된 애노드 단자형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 노출 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부들에 제공된다. 상기 구조에서, 패키징 수지(13)는 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))에 대한 패키징 수지(13)의 접착 강도가 향상되도록 쐐기 모양 오목부들(142)로 진입된다.
반원 오목부들(143)이 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 가늘어짐 또는 돌출부(51)의 형성과 동일한 단계에서 형성된다.
제 4 실시예에서의 다른 제조 단계들은 제 3 실시예의 단계들과 동일하다.
제 5 실시예
도 10c를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에서, 볼록부들(145)이 제 1 패키징 단부 표면(19a)(제 2 패키징 단부 표면(19b))에서 노출된 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 노출 표면부의 왼쪽 및 오른쪽 측면부들(141)에 제공된다. 상기 구조에서, 패키징 수지(13)는 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))에 대한 패키징 수지(13)의 접착 강도가 향상되도록 볼록부들(145) 아래로 진입된다.
볼록부들(145)은 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))의 가늘어짐 또는 돌출부(51)의 형성과 동일한 단계에서 형성된다.
제 5 실시예에서의 다른 제조 단계들도 또한 제 3 실시예의 단계들과 동일하다.
제 6 실시예
도 10d를 참조하면, 본 발명의 제 6실시예에서, 제 1 패키징 단부표면(19a)(제 2 패키징 단부 표면(19b))으로부터 노출된 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))가 칩의 마운트 표면부(18)에 위치된 하부(146) 및 상기 하부(146)보다 긴 상부(147)를 갖는 위 아래가 뒤집힌 사다리꼴 모양으로 형성된다. 상기 구조에서, 패키징 수지(13)는 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))에 대한 패키징 수지(13)의 접착 강도가 향상되도록 사다리꼴 모양의 측면부 아래로 진입된다.
사다리꼴 모양은 리드 프레임(40)의 제조 단계, 애노드 단자 형성부(43)(캐소드 단자 형성부(44))를 가늘게 하는 단계, 및 돌출부(51)의 형성 단계와 동일한 단계에서 형성된다.
제 6 실시예에서의 다른 제조 단계들도 또한 제 3 실시예의 단계들과 동일하다.
제 7 실시예
제 7 실시예에서, 애노드 리드는 저항 용접에 의해 애노드 단자 형성부(캐소드 단자 형성부)에 용접된다. 이러한 경우에, 리드 프레임의 평탄 표면부는 돌출부를 형성하기 위한 금속 공정(metal-working)없이 애노드 단자 형성부(캐소드 단자 형성부) 상의 평탄 표면부로서 직접 사용될 수 있다. 그러나, V-홈부는 애노드 단자 형성부(캐소드 단자 형성부) 상에 형성될 수 있다. V-홈부가 형성될 때, 애노드 리드의 배치가 쉽게 수행된다.
제 7 실시예에서의 다른 제조 단계들은 제 1 실시예의 단계들과 역시 동일하다.
지금까지 제조된 본 발명에 따른 칩 타입 고체 전해질 커패시터 중에서 임의의 커패시터에서, 커패시터의 전체 체적에 대한 커패시턴스에 기여하는 커패시터 소자 부분의 체적 효율성은 종래 칩 타입 고체 전해질 커패시터의 대략 2배까지 개선된다. 나아가, 단자 또는 리드 프레임의 벤딩(bending) 공정이 필요없기 때문에, 공정 단계들의 수가 유익하게도 감소된다.
본 발명은 지금까지 여러 실시예들을 사용하여 서술되었지만, 당업자가 본 발명을 다양한 다른 방식으로 응용하는 것은 용이할 것이다.
Claims (20)
- 커패시터 소자;상기 커패시터 소자를 커버하고 마운트 표면부(mount surface)를 가지며 상기 마운트 표면부에 인접하여 있는 측면 표면부(side surface)를 가지는 패키징 수지(packaging resin); 및상기 커패시터 소자에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 단자(terminal)를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터로서,상기 단자는 상기 패키징 수지로부터 노출된 외측 표면부(outer surface) 및 상기 외측 단자 표면부에 대향하는 내측 표면부(inner surface)를 가지도록 상기 마운트 표면부와 상기 측면 표면부를 따라 연장되고, 상기 내측 표면부는 단조(forging)에 의해 형성된 계단식 모양(stepwise shape)을 가지는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 내측 표면부는 상기 측면 표면부에 인접한 제 1 계단(step) 및 상기 측면 표면부로부터 이격된 제 2 계단을 구비하고, 상기 마운트 표면부로부터의 높이(height)에서 상기 제 1 계단이 상기 제 2 계단보다 더 높은 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 2항에 있어서,상기 커패시터 소자는 상기 측면 표면부를 향해 연장되는 애노드 리드(anode lead)를 구비하고, 상기 단자는 상기 애노드 리드에 대한 애노드 단자(anode terminal)로서 접속되는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 3항에 있어서,상기 커패시터 소자는 주변 표면부(peripheral surface)를 가지고, 상기 애노드 리드 및 상기 주변 표면부는 상기 높이로 상기 애노드 리드 및 상기 주변 표면부 사이의 일정 거리를 가지고, 상기 제 1 계단 및 상기 제 2 계단은 상기 일정 거리보다 큰 특정 거리를 가지는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 2항에 있어서,상기 커패시터 소자는 캐소드 층을 가지고, 상기 단자는 상기 캐소드 층에 캐소드 단자로서 접속되는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 5항에 있어서,상기 캐소드 단자는 상기 캐소드 단자의 적어도 일부분 상에 형성된 필름을 가지고, 상기 필름은 Ag(은), Au(금), Cu(구리), 및 Pd(백금) 중에서 적어도 하나를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 5항에 있어서,상기 캐소드 층은 Ag를 포함하는 전도성 접착제를 사용하여 상기 캐소드 단자에 접속되는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 단자는 상기 측면 표면부에서 노출되고 상기 마운트 표면에 실질적으로 직각인 2개의 에지(edge)들 사이에서 한정되는 노출 표면부(exposed surface)를 가지고, 상기 노출 표면부는 상기 에지들로부터 함몰된 오목부(concave portion)들을 각각 가지는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 8항에 있어서,상기 오목부들 각각은 쐐기 모양 노치(notch)인 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 8항에 있어서,상기 오목부들 각각은 반원 노치인 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 단자는 상기 측면 표면부에 노출되고 상기 마운트 표면부와 상기 마운트 표면부에 대향하는 에지 사이에 한정된 노출 표면부를 가지고, 상기 노출 표면부는 상기 에지 근처에서 볼록부(convex portion)들을 가지는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 제 1항에 있어서,상기 단자는 상기 측면 표면부에 노출된 노출 표면부를 가지고, 상기 노출 표면부는 상기 마운트 표면부에 인접한 제 1 에지 및 상기 제 1 에지에 대향하고 상기 제 1 에지보다 긴 제 2 에지를 가지는 사다리꼴 모양인 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 애노드 리드 및 캐소드 층을 갖는 커패시터 소자;상기 커패시터 소자를 커버하고, 마운트 표면부 및 상기 마운트 표면부에 인접하고 서로 대향하는 측면 표면부들을 가지는 패키징 수지;상기 애노드 리드에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 애노드 단자; 및상기 캐소드 층에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 캐소드 단자를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터로서, 상기 애노드 단자와 상기 캐소드 단자 각각은 상기 패키징 수지로부터 노출된 외측 표면부 및 상기 외측 표면부에 대향하는 내측 표면부를 가지도록 상기 마운트 표면부 및 상기 측면 표면부들 각각을 따라 연장되고, 상기 내측 표면부는 단조에 의해 형성된 계단식 모양을 가지는 칩 타입 고체 전해질 커패시터.
- 애노드 리드 및 캐소드 층을 갖는 커패시터 소자, 상기 커패시터 소자를 커버하고 마운트 표면부 및 상기 마운트 표면부에 인접하여 서로 대향하는 측면 표면부들을 갖는 패키징 수지, 상기 애노드 리드에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 애노드 단자, 및 상기 캐소드 층에 전기적으로 접속되고 상기 패키징 수지에 결합된 캐소드 단자를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 제조하는 방법으로서,애노드 단자 형성부 및 캐소드 단자 형성부를 갖는 리드 프레임을 제공하는 단계;상기 애노드 단자 형성부의 일부분에 계단식 모양을 형성하기 위해 단조하는 단계;상기 애노드 리드를 상기 애노드 단자 형성부에 접속시키는 단계;상기 캐소드 층을 상기 캐소드 단자 형성부에 접속시키는 단계;상기 애노드 단자 형성부 일부분과 상기 캐소드 단자 형성부 일부분을 제외하고 패키징 수지로서 상기 커패시터 소자를 커버하는 단계; 및상기 리드 프레임에서 상기 칩 타입 고체 전해질 커패시터를 컷아웃하는(cutting out) 단계를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 캐소드 층이 상기 캐소드 단자 형성부에 접속되기 전에, 상기 캐소드 단자 형성부의 일부분에 계단식 모양을 형성하기 위해 단조하는 단계를 추가로 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 애노드 단자 형성부가 상기 계단식 모양으로 형성되기 전에, 상기 애노드 단자 형성부의 상기 일부분에 전기 절연성 수지를 도포하는 단계를 추가로 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 캐소드 단자 형성부가 상기 계단식 모양으로 형성되기 전에, 상기 캐소드 단자 형성부의 상기 일부분 상에 Ag(은), Au(금), Cu(구리), 및 Pd(백금) 중 적어도 하나를 포함하는 필름을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 애노드 단자 접속 단계는,상기 애노드 단자 형성부 상에 돌출부(protruding portion)를 형성하는 단계;상기 애노드 리드와 애노드 리드를 상기 돌출부와 접속되도록 배열하는 단계; 및상기 애노드 리드를 상기 애노드 단자 형성부 상에 레이저 용접을 이용하여 고정시키고 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 애노드 단자 접속 단계는,상기 애노드 단자 형성부 상에 2개의 돌출부들을 형성하는 단계;상기 돌출부들 사이에 상기 애노드 리드를 배열하는 단계; 및상기 애노드 리드를 상기 애노드 단자 형성부 상에 레이저 용접을 이용하여 고정시키고 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 애노드 단자 접속 단계는,상기 애노드 리드를 제공된 평탄 표면부(flat surface) 또는 상기 애노드 단자 형성부 상에 형성된 V-홈부와 접촉시키는 단계; 및상기 애노드 리드를 상기 애노드 단자 형성부 상에 저항 용접을 이용하여 고정시키고 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 칩 타입 고체 전해질 커패시터 제조 방법.
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