KR20060038039A - 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법은, 본 발명은 알루미늄 고체 전해콘덴서를 구성하는 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 절연지로 마닐라지를 사용하고, 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시킨다. 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시켜 형성된 권취소자는 모노머로 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜을 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시키고, 콘덴서의 에칭홈의 내부까지 중합반응을 일으켜 치밀한 폴리에틸렌디옥시치오펜의 도전성 고분자층을 권취소자에 형성시켜 알루미늄 권취형 고체전해 콘덴서를 제조하고, 이 콘덴서를 85%의 습도 조건, 상온에서 3시간, 85℃에서 3시간을 순차적으로 에이징함으로써, 알루미늄 고체 콘덴서에 내재되어 있는 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용한 콘덴서로 제품의 쇼트 불량이 저감될 뿐만 아니라 고주파(100∼300㎑)에서 임피던스 및 등가직렬저항(E.S.R) 특성이 뛰어난 효과가 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 양극 전극박 20 : 음극 전극박
30 : 절연지 40 : 리이드
50 : 권지 테이프
본 발명은 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 알루미늄 고체 콘덴서에 내재되어 있는 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용한 콘덴서로 고주파(100∼300㎑)에서 임피던스 및 등가직렬저항(E.S.R) 특성이 뛰어난 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 알루미늄 고체 전해콘덴서는 알루미늄을 전극으로 사용하여 대 향되는 두 전극판 사이에 유전체를 개재시켜 직류전압을 인가하면 에너지(전하)를 축적하는 기능을 갖는다. 상기 알루미늄 고체콘덴서(electrolytic capacitor)는 알루미늄박막을 이용하여 제조되며, 에칭공정, 화성공정, 절단공정, 권취공정, 함침공정, 조립공정 및 재화성공정을 통해 알루미늄 전해콘덴서가 제조된다. 즉, 상기 알루미늄 고체콘덴서를 구성하는 양극박(+)과 음극박(-)의 사이에는 절연막이 삽설되어 알루미늄 고체콘덴서를 구성하는 캔에 삽입된다. 상기 알루미늄 고체콘덴서의 캔에 양극박, 절연막, 및 음극박을 삽입한 후 캔의 내부에 전해액을 주입하게 된다. 상기 전해액은 여러가지 화공약품을 조성해서 만든 액체로서 실질적인 음극역할을 한다.
최근에는 전자기기의 디지털화 및 고주파화에 따라 알루미늄 고체콘덴서는 소형 대용량으로 고주파 영역에서 저항이 낮은 것을 요구하고 있다. 그런데 종래의 전해질로는 에틸렌글리콜(EG) 또는 감마부틸락토(GBL) 등의 용매에 4급염을 용해한 액체 전해액과, 이산화망간 또는 테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ) 등의 고체 전해액이 있다. 상기의 액체 전해액으로는 저항이 높아 고주파에서의 대응이 어렵고, 또한 고체 전해액인 이산화망간은 질산망간의 열분해에 의해 형성되나 이산화망간의 전도도가 낮고, 테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ)을 전해질로 이용한 콘덴서는 테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ)의 내열성이 낮아 역시 고주파에서의 특성 대응이 어렵다는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 알루미늄 고체콘덴서에 내재되는 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용하여 고주파에서 임피던스 및 등가직렬저항(ESR)의 특성을 크게 향상시킬 수 있는 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법에 있어서, 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지로 이루어진 절연지를 삽입하여 양극 전극박과 음극 전극박 및 절연지를 함께 권취시킨 권취소자를 250℃의 온도에서 1시간 2회 반복 열처리하고 상기 절연지를 저밀도화하는 단계와; 고온 처리된 상기 양극 전극박의 화성 피막을 복구하기 위해 정격 전압으로 재화성하는 단계와; 상기 권취 소자를 모노머 용액인 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜에 침적후 상온에서 3시간 동안 건조시켜 모노머층을 형성하는 단계와; 산화제 용액인 파라톨루엔설폰산 제2철에 침적하고, 상온에서 2시간, 130℃의 고온에서 2시간 동안 순차적으로 건조시켜 전도성의 고분자 중합층을 형성하는 단계와; 중합이 완료된 소자를 밀봉재와 케이스에 수납 조립하는 단계와; 상기 조립된 콘덴서를 85%의 습도 조건, 상온에서 3시간, 85℃에서 3시간을 순차적으로 에이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 권취형 고체전해 콘덴서의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 의하면, 알루미늄 고체 전해콘덴서를 구성하는 알루미늄 양극 전 극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지를 절연지로 사용하고, 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시킨다. 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시켜 형성된 권취소자에 단량체로 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜과 산화제 용액을 함침시켜 도전성 고분자 전해질층을 형성시키는 공정에 관한 것으로, 산화 피막 표면 및 콘덴서의 에칭홈의 내부까지 중합반응을 일으켜 치밀한 폴리에틸렌디옥시치오펜의 도전성 고분자층을 형성하기 위한 공정 순서는 다음과 같다.
도1을 참조하여 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법을 설명하면, 먼저, 알루미늄 고체콘덴서에 사용되는 전해액은 알루미늄 고체콘덴서의 특성을 잘 구현할 수 있어야 하며, 알루미늄 고체콘덴서가 정격전압에 잘 견딜 수 있도록 하는데 많은 비중을 차지하므로 알루미늄 고체콘덴서는 스파크전압(spark voltage)값이 높아지고, 낮은 비저항값을 갖으며, 넓은 온도범위에서 사용할 수 있는 전해액을 사용해야 한다.
따라서, 알루미늄 양극 전극박(10)과 음극 전극박(20)의 사이에 저밀도의 마닐라지(manila)를 절연지(30)로 하여 리이드(40)와 함께 권취시킨 소자에 순차적으로 모노머(monomer;단량체(單量體))로 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜을 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시킴으로서 콘덴서의 에칭홈(etching pit)의 내부까지 중합반응을 일으켜 치밀한 폴리에틸렌디옥시치오펜의 도전성 고분자층을 형성시킨다.
상기 산화제 용액으로는 파라톨루엔설폰산 제2철을 부탄올 용매에 30∼50% 희석하여 사용하였으며, 모노머와 산화제 용액의 혼합비율은 1:10∼1:20의 범위에서 선정하였으며, 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 프로판올 등의 1가 알콜류 중에서 한가지를 선정하며, 산화제와의 혼합비율은 1:0.5∼1:1로 한다.
본 발명의 고분자화하는 중합 공정은 권취된 소자를 200∼280℃의 고온에서 1∼5시간 열처리하여 절연지를 저밀도화하는 공정을 200∼250℃의 고온에서 1시간 2회 반복하였으며, 고온 처리에 의한 양극박의 화성 피막을 복구하기 위해 정격 전압으로 재화성 처리를 실시하였다. 그 후 모노머 즉, 단량체 용액에 침적후 상온에서 1∼3시간 건조시켜 모노머층을 형성시키고, 산화제 용액에 침적후, 1차적으로 상온에서 1∼2시간, 130℃ 이상의 고온에서 1∼3시간 순차 건조하여 치밀한 전도성 고분자의 중합층을 형성하였다. 이와 같이 중합 완료된 소자를 밀봉재와 케이스에 수납하여 콘덴서를 제작한 후, 콘덴서의 정격 전압을 인가하는 에이징을 실시하게 되는 바, 이 에이징 공정은 60∼85%인 습도 범위, 상온∼85℃인 온도 범위에서 3∼10시간 실시하게 된다.
(표1)
| 제품 특성 | |||||
| CAP(㎌) | TAN(%) | LC(㎂) | Z(㏁) | ESR(㏁) | |
| 종래예 | 196 | 3.2 | 38 | 27 | 23 |
| 실시예 | 196 | 2.8 | 33 | 25 | 19 |
상기한 표1은 제품구성 및 콘덴서의 적용예를 나타낸 것으로, 적용조건은 10V/220㎌ : 8ψ×11.5ι이다.
그리고, 상기 표에서 종래예에서 에이징의 조건은 상온에서 5시간, 105℃에서 5시간을 에이징하는 데에 따른 시험결과이고, 실시예의 에이징 조건은 85%의 습 도 조건, 상온에서 3시간, 85℃에서 3시간을 순차적으로 실시하는 데에 따른 시험 결과이다.
이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 알루미늄 고체 전해콘덴서를 구성하는 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 절연지로 마닐라지를 사용하고, 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시킨다. 상기 양극 전극박과 절연지 및 음극 전극박을 함께 권취시켜 형성된 권취소자는 모노머로 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜을 함침한 후 산화제와 용매의 혼합용액에 침적하며 일정온도의 고온에서 건조시키고, 콘덴서의 에칭홈의 내부까지 중합반응을 일으켜 치밀한 폴리에틸렌디옥시치오펜의 도전성 고분자층을 권취소자에 형성시켜 알루미늄 권취형 고체전해 콘덴서를 제조하고, 이 콘덴서를 85%의 습도 조건, 상온에서 3시간, 85℃에서 3시간을 순차적으로 에이징함으로써, 알루미늄 고체 콘덴서에 내재되어 있는 권취형 소자에 도전성 고분자를 전해질로 사용한 콘덴서로 제품의 쇼트 불량이 저감될 뿐만 아니라 고주파(100∼300㎑)에서 임피던스 및 등가직렬저항(E.S.R) 특성이 뛰어난 효과가 있다.
Claims (1)
- 양극 전극박과 음극 전극박의 사이에 저밀도의 마닐라지로 이루어진 절연지(30)를 삽입하여 양극 전극박(10)과 음극 전극박(20) 및 절연지를 함께 권취시킨 권취소자를 250℃의 온도에서 1시간 2회 반복 열처리하고 상기 절연지를 저밀도화하는 단계와;고온 처리된 상기 양극 전극박(10)의 화성 피막을 복구하기 위해 정격 전압으로 재화성하는 단계와;상기 권취 소자를 모노머 용액인 3-에틸렌디옥시치오펜 및 4-에틸렌디옥시치오펜에 침적후 상온에서 3시간 동안 건조시켜 모노머층을 형성하는 단계와;산화제 용액인 파라톨루엔설폰산 제2철에 침적하고, 상온에서 2시간, 130℃의 고온에서 2시간 동안 순차적으로 건조시켜 전도성의 고분자 중합층을 형성하는 단계와;중합이 완료된 소자를 밀봉재와 케이스에 수납 조립하는 단계와;상기 조립된 콘덴서를 85%의 습도 조건, 상온에서 3시간, 85℃에서 3시간을 순차적으로 에이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 권취형 고체 전해콘덴서의 제조방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100784922B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2007-12-11 | 주식회사 에너솔 | 전도성 고분자를 적용한 권취형 전해 콘덴서의 제조 방법 |
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2004
- 2004-10-29 KR KR1020040087166A patent/KR20060038039A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100784922B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2007-12-11 | 주식회사 에너솔 | 전도성 고분자를 적용한 권취형 전해 콘덴서의 제조 방법 |
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