KR20060091247A - 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법 - Google Patents

고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20060091247A
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Abstract

단면 화성을 안정시켜, 양극용 리드 탭 단자 용접부의 부식을 억제함으로써, 고체 전해 컨덴서의 LC 특성을 안정화시킬 수 있는 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법을 제공하기 위해, 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막이 형성된 양극(3)과, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극(2)과, 상기 양극(2, 3) 사이에 설치된 세퍼레이터(4)를 권취해서 이루어지는 컨덴서 소자(1)를 구비하고, 또한, 상기 양극(2, 3) 사이에는 고체 전해질이 개재됨과 함께, 상기 양극(3)에는, 표면에 산화 피막이 형성된 양극용 리드 탭 단자(6)가 고정되고, 상기 음극에는, 음극용 리드 탭 단자(14)가 고정되는 구조의 고체 전해 컨덴서로서, 상기 양극(3)에 있어서의 산화 피막의 두께에 대한, 상기 양극용 리드 탭 단자(6)에 있어서의 산화 피막의 두께의 비율이 75% 이상으로 되도록 규제되어 있는 것을 특징으로 한다.
컨덴서 소자, 리드선, 모노머, 고체 전해질, 산화 피막, 세퍼레이터

Description

고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법{SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일례인 고체 전해 컨덴서에 이용하는 컨덴서 소자 사시도.
도 2는 본 발명의 일례인 고체 전해 컨덴서의 단면도.
도 3은 본 발명의 일례인 고체 전해 컨덴서의 양극용 리드 탭 단자의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 컨덴서 소자
2 : 음극
3 : 양극
6 : 양극용 리드 탭 단자
7 : 리드선
14 : 음극용 리드 탭 단자
70 : 용접부
[특허 문헌 1] 일본 특개평 6-310381호 공보
본 발명은, 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막이 형성된 양극과, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극과, 상기 양극 사이에 설치된 세퍼레이터를 권취해서 이루어지는 컨덴서 소자를 구비하고, 또한, 상기 양극 사이에는 고체 전해질이 개재됨과 함께, 상기 양극에는, 표면에 산화 피막이 형성된 양극용 리드 탭 단자가 고정되고, 상기 음극에는, 음극용 리드 탭 단자가 고정되는 구조의 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
탄탈 혹은 알루미늄 등과 같은 밸브 작용을 갖는 금속을 이용한 전해 컨덴서는, 소형으로 큰 용량을 얻을 수 있기 때문에, 널리 일반적으로 이용되고 있고, 특히, 전해 컨덴서 중, 폴리피롤계, 폴리티오펜계, 폴리아닐린계 등의 도전성 고분자 또는 TCNQ 착염을 전해질에 이용한 고체 전해 컨덴서가 주목받고 있다.
여기서, 상기 고체 전해 컨덴서는, 이하와 같이 해서 제작된다(상기 특허 문헌 1 참조).
우선, 에칭 처리, 화성 처리를 행한 알루미늄박으로 이루어지는 양극에 화성 처리를 실시한 양극용 리드 탭 단자를, 음극에 음극용 리드 탭 단자를, 각각 고정한 후, 상기 양극과 음극을 세퍼레이터지를 통하여 원통형으로 권취하여 컨덴서 소자를 형성하고, 또한, 해당 컨덴서 소자의 단면 화성과 열 처리를 행한다. 다음으로, 산화제와 모노머를 포함하는 용액에 상기 컨덴서 소자를 침지한 후, 열중합시킴으로써, 컨덴서 소자의 양극 사이에 도전성 고분자층(고체 전해질층)을 형성시킨 다. 다음으로, 컨덴서 소자를 알루미늄 케이스에 수납 고정한 후, 알루미늄 케이스의 개구부를 밀봉하고, 또 에이징 처리를 행한다. 마지막으로, 컨덴서의 컬면에 시트판을 삽입하고, 컨덴서의 리드선을 프레스 가공·절곡을 행하여 전극 단자를 제작함으로써, 고체 전해 컨덴서를 완성시킨다.
여기서, 상기 고체 전해 컨덴서에 있어서, 고 내압품의 요망, 수요가 시장에서 매우 높아지고 있지만, 고체 전해 컨덴서는 전해액 타입의 전해 컨덴서와 비교하여, 누설 전류(LC)의 자기 수복 기능이 부족하다(떨어진다)고 하는 과제가 있다. 이러한 고체 전해 컨덴서를 고 내압화하기 위해서는, 미리 양극박의 유전체 산화 피막의 내 전압을 높게(환언하면 양극박의 화성 처리 전압을 높게) 할 필요가 있다. 또한, 마찬가지의 이유에 의해, 제조 공정 중에서는 양극박의 단면 부분에 재차 화성 처리를 행할 필요가 있다. 또한, 단면 부분의 화성은, 고체 전해 컨덴서 특유의 처리이며, 고내압화의 경우에 한정해서 행해지는 것은 아니다.
통상적으로, 제조 공정 중에서 행하는 단면 화성의 화성 처리 전압은, 양극박의 화성 처리 전압과 동일한 전압으로 행하지만, 단면 화성의 화성 처리 전압이 200V(특히, 230V)를 초과해 오면, 통상의 양극용 리드 탭 단자(화성 처리 전압 160V 정도)를 이용한 경우에는, 단면 화성이 안정되지 않아, 양극용 리드 탭 단자 용접부의 부식 등이 다수 발생하였다. 이 결과, 고체 전해 컨덴서의 LC 특성이 안정화하지 않는다고 하는 과제를 갖고 있었다.
따라서, 본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적 은, 단면 화성을 안정시켜, 양극용 리드 탭 단자 용접부의 부식을 억제함으로써, LC 특성을 안정화시킬 수 있는 고체 전해 컨덴서 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막이 형성된 양극과, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극과, 상기 양극 사이에 설치된 세퍼레이터를 권취해서 이루어지는 컨덴서 소자를 구비하고, 또한, 상기 양극 사이에는 고체 전해질이 개재됨과 함께, 상기 양극에는, 표면에 산화 피막이 형성된 양극용 리드 탭 단자가 고정되고, 상기 음극에는, 음극용 리드 탭 단자가 고정되는 구조의 고체 전해 컨덴서에 있어서, 상기 양극에 있어서의 산화 피막의 두께에 대한, 상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 두께의 비율로, 75% 이상 100% 미만으로 되는 부위가 존재하는 것을 특징으로 한다.
단면 화성이 안정화되지 않고, 또 양극용 리드 탭 단자 용접부가 부식된다고 하는 것의 원인으로서는, 양극용 리드 탭 단자의 화성 처리 전압이 단면 화성의 화성 처리 전압에 대하여 지나치게 낮은 것에 있다는 것을 본원 발명자들은 발견하였다. 통상적으로, 고체 전해 컨덴서에 이용하는 양극용 리드 탭 단자의 화성 처리 전압은 160V이기 때문에, 단면 화성 시에 200V(특히, 230V)를 초과하는 전압을 인가하면, 양극용 리드 탭 단자 자체가 크게 화성되어 버려, 단면 화성이 안정화되지 않게 됨과 함께, 화성됨으로써 대전류가 양극용 리드 탭 단자를 흐르기 때문에, 양 극용 리드 탭 단자의 용접부가 부식한다.
따라서, 단면 화성을 안정화시키기(고체 전해 컨덴서를 고 내압화시키기) 위해서, 양극용 리드 탭 단자는, 양극 화성의 화성 처리 전압의 75% 이상의 전압으로 화성 처리해 두는, 즉, 양극에 있어서의 산화 피막의 두께에 대한, 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 두께의 비율이 75% 이상으로 되도록 규제한다. 이에 의해, 단면 화성의 화성 처리 전압(양극의 화성 처리 전압과 동등한 전압으로 되도록 설정된다)이 높아지더라도, 단면 화성을 안정화시킬 수 있음과 함께, 양극용 리드 탭 단자에 대전류가 흐르지 않게 되기 때문에, 양극용 리드 탭 단자의 용접부가 부식되는 것을 억제할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 고체 전해질로서 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계의 도전성 고분자 또는 TCNQ 착염을 이용하는 것을 특징으로 한다.
고체 전해질로서 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계의 도전성 고분자, TCNQ 착염이 예시되지만, 본 발명은 이들의 것에 한정되는 것은 아니다.
청구항 3에 기재된 발명은 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 고체 전해질로서 폴리티오펜계의 도전성 고분자를 이용하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1 내지 3에 기재된 발명에 있어서, 양극에 있어서의 산화 피막의 두께가 3.5×10-7m 이상이고, 상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 두께에 있어서, 2.8×10-7m 이상 3.5×10-7m 미만의 부분이 존재 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성이면, 상기 작용 효과를 한층 발휘할 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명은 청구항 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 일부는, 상기 양극에 있어서의 산화 피막과 동등한 두께로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
화성 처리가 이루어진 양극용 리드 탭 단자에서는, 그 후의 단면 화성을 행할 때에 화성액과 접하고 있는 부분이 존재하고 있기 때문에, 해당 부분에 있어서는, 단면 화성에 있어서 재차 화성 처리가 이루어진다. 따라서, 해당 부분에 있어서는, 양극에 있어서의 산화 피막의 두께와 동등하게 된다. 단, 이와 같이, 양극용 리드 탭 단자의 일부가, 단면 화성에 있어서 재차 화성 처리가 이루어졌다고 해도, 상술한 바와 같이, 단면 화성의 화성 처리 전압과 양극용 리드 탭 단자를 화성할 때의 화성 처리 전압과의 차이는 작기 때문에, 문제는 발생하지 않는다.
청구항 6에 기재된 발명은 청구항 1 내지 5에 기재된 발명에 있어서, 정격 전압이 50V 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 정격 전압이 50V 이상의 고 내압품에 특히 적합하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명 중 청구항 7에 기재된 발명은, 화성 처리에 의해, 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막을 형성하여 양극을 제작함과 함께, 양극용 리드 탭 단자의 표면에 산화 피막을 형성하는 제1 스텝과, 상기 양극에 상기 양극용 리드 탭 단자를, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극에 음극용 리드 탭 단자를, 각각 고정하는 제2 스텝과, 상기 양극과, 상기 음극과, 이 들 양극 사이에 설치된 세퍼레이터를 권취해서 컨덴서 소자를 제작하는 제3 스텝과, 상기 컨덴서 소자의 단면 화성을 행하는 제4 스텝과, 상기 컨덴서 소자에 고체 전해질을 포함시키는 제5 스텝을 구비한 고체 전해 컨덴서의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 스텝에서, 양극 제작 시의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압의 비율이, 75% 이상으로 규제되는 것을 특징으로 한다.
산화 피막의 두께는, 화성 처리 전압에 비례하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 이러한 방법이면, 청구항 1에 기재된 전해 컨덴서를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 양극 제작 시의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압의 비율은 100% 미만인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 양극 제작 시의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압의 비율이 100% 이상으로 되면, 양극용 리드 탭 단자의 산화 피막 제작 시에 있어서의 화성 처리 전력이 너무 커져, 양극박의 산화 피막의 두께까지 증가해 버리기 때문이다.
청구항 8에 기재된 발명은 청구항 7에 기재된 발명에 있어서, 상기 제5 스텝에 있어서, 컨덴서 소자에 모노머를 함침시킨 후, 열중합함으로써, 컨덴서 소자에 고체 전해질을 포함시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 방법이면, 청구항 1에 기재된 전해 컨덴서를 한층 용이하게 제작할 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명은 청구항 7 또는 8에 기재된 발명에 있어서, 정격 전압이 50V 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 정격 전압이 50V 이상인 고 내압품에 특히 적합하다.
청구항 10에 기재된 발명은 청구항 9에 기재된 발명에 있어서, 양극 제작 시의 화성 처리 전압이 300V 이상이고, 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압이 225V 이상인 것을 특징으로 한다.
이러한 방법이면, 고 내압의 전해 컨덴서를 용이하게 제작할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 최량의 형태에 전혀 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않은 범위에 있어서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능한 것이다.
도 1은 본 발명의 일례인 고체 전해 컨덴서에 이용하는 컨덴서 소자 사시도, 도 2는 본 발명의 일례인 고체 전해 컨덴서의 단면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 케이스(9) 내에는 컨덴서 소자(1)가 배치되어 있고, 이 컨덴서 소자(1) 상에는 밀봉용 고무패킹(10)이 삽입되어 있다. 또한, 알루미늄 케이스(9)의 개구부는 가로 조임으로 컬함으로써 밀봉되어 있고, 이 밀봉부 상에는 플라스틱제의 시트판(11)이 삽입되어 있다. 이 시트판(11) 상에는, 상기 음극(2)과 양극(3)에 각각 전기적으로 접속된 후술하는 음극용 리드선(8), 양극용 리드선(7)을, 프레스 가공, 절곡 가공하여 형성되는 전극 단자(12)가 설치되어 있다.
한편, 상기 컨덴서 소자(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 표면이 요철 형상 인 알루미늄박의 표면에 산화 피막이 형성된 양극(3)과, 표면이 요철 형상인 알루미늄박으로 이루어지는 음극(2)과, 이들 양극(2, 3) 사이에 설치된 종이제의 세퍼레이터(4)를 갖고 있다. 그리고, 이들 양극(2, 3)과 세퍼레이터(4)는 롤 형상으로 권취되어, 원통 형상의 컨덴서 소자(1)를 구성하고 있고, 이 컨덴서 소자(1)의 권취 단부에는 고정용 테이프(5)가 점착되어 있다. 또한, 상기 양극(2, 3) 사이에는, 폴리티오펜계의 도전성 고분자층이 형성되어 있다.
여기서, 도 1 중, 참조 부호 6은 양극용 리드 탭 단자, 참조 부호 7은 양극용 리드선이며, 구체적인 구조는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 보스부(61)와 리브부(62)와 단면 장방향부(63)로 이루어지는 알루미늄제의 양극용 리드 탭 단자(6)에, 양극용 리드선(7)이 용접되는 것 같은 구조이다. 또한, 도 3 중, 참조 부호 70은 용접부이다. 또한, 도 1 중, 참조 부호 14는 음극용 리드 탭 단자, 참조 부호 8은 음극용 리드선이며, 구체적인 구조는, 도 3에 도시하는 양극용 리드 탭 단자(6) 및 양극용 리드선(7)과 마찬가지의 구조로 되어 있다. 단, 음극용 리드 탭 단자(7)는, 화성 처리가 이루어져 있지 않다는 점에서 양극용 리드 탭 단자(6)와 다르다.
상기 구조의 고체 전해 컨덴서를, 이하와 같이 해서 제작했다.
우선, 알루미늄제 시트로부터 잘라 내어진 띠형상의 알루미늄박에 에칭 처리를 행한다. 이와 같이 에칭 처리를 행하는 것은, 알루미늄박의 표면을 조면화하여, 표면적을 확대하고, 정전 용량을 크게 하기 위해서이다. 다음으로, 알루미늄박을 화성액에 담그고, 250V의 전압을 인가함(화성 처리 전압을 250V로 함)으로써, 알루미늄을 산화하여, 알루미늄 산화 피막(화성 피막)을 형성하였다. 이에 의해, 양극(3)이 제작된다. 또한, 화성액으로서는, 인산염, 붕산염, 아디핀산염 등의 용액이 알려져 있지만, 다른 산염의 용액을 이용해도 된다.
여기서, 알루미늄 산화 피막의 두께는, 화성 처리 전압(인가 전압) 1V당 14×10-10m이며, 화성 처리 전압에 비례한다는 것 때문에, 상기 양극(3)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 1과 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00001
상기 플러스극 제작 공정과 병행하여, 하기에 나타내는 조건으로, 알루미늄제의 양극용 리드 탭 단자(6)에도 전압을 인가함(화성 처리를 행함)으로써, 알루미늄 산화 피막(화성 피막)을 형성했다. 단, 이 경우의 인가 전압은 200V로 했기 때문에, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 2와 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00002
단, 양극용 리드 탭 단자(6)의 일부(도 3에 있어서의 이점 쇄선보다 좌측에 존재하는 부분)(64)에서는, 후술하는 단면 화성 시에 화성액과 접하게 되기 때문에, 양극(3)의 화성 처리 전압과 마찬가지의 전압(250V)으로 행해지는 단면 화성 시에 재차 화성된다. 이 결과, 양극용 리드 탭 단자(6)의 일부(64)에 있어서의 알 루미늄 산화 피막의 두께는, 상기 양극(3)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께와 마찬가지로, 3.5×10-7m로 된다.
다음으로, 상기 양극(3)에 상기 양극용 리드 탭 단자(6)를 자리파기 가공에 의해 고정하는 한편, 알루미늄박으로 이루어지는 음극(2)에는, 음극용 리드 탭 단자(14)를 자리파기 가공에 의해 고정했다.
그 후, 상기 양극(3)과 음극(2)을, 절연체인 세퍼레이터(4)를 통하여 롤 형상으로 권취하고, 권취 종단을 테이프(5)로 고정시켜, 컨덴서 소자(1)를 제작했다. 여기서, 양극(3)은, 상기와 같이, 알루미늄제 시트로부터 잘라 내어져 작성되므로, 양극(3)의 단부면에는, 알루미늄 산화 피막(유전체 산화 피막)이 형성되어 있지 않다. 따라서, 컨덴서 소자(1)의 단면 화성을 인가 전압 250V(양극(3)의 화성 처리 전압과 마찬가지의 전압)로 행하여, 양극의 단부면에도 알루미늄 산화 피막을 형성했다. 이 후, 컨덴서 소자(1)를 280℃에서 열 처리하여, 알루미늄 산화 피막의 특성을 안정시켰다.
다음으로, 모노머로서의 3, 4-에틸렌 디옥시 티오펜과, 산화제 용액으로서의 p-톨루엔 술폰산 제2철을 포함하는 부틸 알콜 용액에, 컨덴서 소자(1)를 침지 후, 열중합하여 양극(2, 3) 사이에 도전성 고분자층을 형성하여, 컨덴서 소자(1)를 완성시켰다.
그 후, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기한 바와 같이 해서 제작한 컨덴서 소자(1)를 알루미늄 케이스(9) 내에 수납하고, 또한, 컨덴서 소자(1) 상의 알루미 늄 케이스(9) 내에 밀봉용 고무 패킹(10)을 삽입하여 고정한 후, 알루미늄 케이스(9)의 개구부에 대하여 가로 조임으로 컬을 실시함으로써 밀봉을 행하였다. 마지막으로, 에이징 처리를 행한 후, 컨덴서의 컬면에 플라스틱제의 시트판(11)을 삽입하고, 또한, 컨덴서의 리드선(7, 8)의 프레스 가공, 절곡 가공을 행하여 전극 단자(12)를 형성함으로써, 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서는, 정격 전압 50V이고, 또한 알루미늄 케이스(9)의 외형 크기는 직경 10.0mm이고 높이는 8.0mm이다.
<실시예>
(실시예 1)
상기 발명을 실시하기 위한 최량의 형태와 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 본 발명 컨덴서 A1이라고 칭한다.
(실시예 2)
양극(3)(양극의 단면도 포함하는, 이것은, 이하의 실시예 3 및 비교예 1 내지 3에서도 마찬가지이다)과 양극용 리드 탭 단자(6)에 화성 처리를 실시하는 경우의 인가 전압을, 각각 400V, 300V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 본 발명 컨덴서 A2라고 칭한다.
또한, 양극(3)에 있어서 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 3과 같이 되고, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 4와 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00003
Figure 112006010286917-PAT00004
(실시예 3)
양극(3)과 양극용 리드 탭 단자(6)에 화성 처리를 실시하는 경우의 인가 전압을, 각각 450V, 400V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 본 발명 컨덴서 A3이라고 칭한다.
또한, 양극(3)에 있어서 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 5와 같이 되고, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 6과 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00005
Figure 112006010286917-PAT00006
(비교예 1)
양극(3)과 양극용 리드 탭 단자(6)에 화성 처리를 실시하는 경우의 인가 전압을, 각각 250V, 160V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 비교 컨덴서 X1이라고 칭한다.
또한, 양극(3)에 있어서 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 7과 같이 되고, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 8과 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00007
Figure 112006010286917-PAT00008
(비교예 2)
양극(3)과 양극용 리드 탭 단자(6)에 화성 처리를 실시하는 경우의 인가 전압을, 각각 400V, 200V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 비교 컨덴서 X2라고 칭한다.
또한, 양극(3)에 있어서 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 9와 같이 되고, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 10과 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00009
Figure 112006010286917-PAT00010
(비교예 3)
양극(3)과 양극용 리드 탭 단자(6)에 화성 처리를 실시하는 경우의 인가 전압을, 각각 450V, 300V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
이와 같이 해서 제작한 고체 전해 컨덴서를, 이하 비교 컨덴서 X3이라고 칭한다.
또한, 양극(3)에 있어서 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 11과 같이 되고, 양극용 리드 탭 단자(6)에 형성된 알루미늄 산화 피막의 두께는 이하의 수학식 12와 같이 된다.
Figure 112006010286917-PAT00011
Figure 112006010286917-PAT00012
(실험 1)
상기 본 발명 컨덴서 A1 내지 A3 및 비교 컨덴서 X1 내지 X3에 있어서, 단면 화성 공정에 있어서의 부식 발생률을 조사한 것으로, 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 시료수는, 각 컨덴서 20개로 했다.
컨덴서의 종류 알루미늄 화성 피막 화성 전압 부식 발생률(%)
양극의 두께(m) 리드탭 단자의 두께(m) 두께의 비교(%) (리드탭 단자/양극) 양극의 전압(V) 리드탭 단자의 전압(V) 전압의 비교(%) (리드 탭 단자/양극)
본 발명 컨덴서 A1 3.5×10-7 2.8×10-7 80.0 250 200 80.0 0
본 발명 컨덴서 A2 5.6×10-7 4.2×10-7 75.0 400 300 75.0 0
본 발명 컨덴서 A3 6.3×10-7 5.6×10-7 88.9 450 400 88.9 0
비교 컨덴서X1 3.5×10-7 2.24×10-7 64.0 250 160 64.0 52
비교 컨덴서X2 5.6×10-7 2.8×10-7 50.0 400 200 50.0 63
비교 컨덴서X3 6.3×10-7 4.2×10-7 66.7 450 300 66.7 48
상기 표 1로부터 명확한 바와 같이, 비교 컨덴서 X1 내지 X3에서는 다수의 부식이 발생하고 있는데 반해, 본 발명 컨덴서 A1 내지 A3에서는 전혀 부식이 발생하고 있지 않은 것이 확인된다. 따라서, 양극에 있어서의 알루미늄 산화 피막의 막 두께에 대한, 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 알루미늄 산화 피막의 막 두께(양극에 있어서의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 화성 처리 전압)의 비율을, 75% 이상으로 규제할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
(실험 2)
상기 본 발명 컨덴서 A1 내지 A3 및 비교 컨덴서 X1 내지 X3에 있어서, 초기 LC 특성을 조사한 것으로, 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 시료수는, 각 컨덴서 20개로 하고, 또한, 표 2에는 이들의 평균값을 나타내었다.
컨덴서의 종류 알루미늄 화성 피막 화성 전압 LC(μA)
양극의 두께(m) 리드탭 단자의 두께(m) 두께의 비교(%) (리드탭 단자/양극) 양극의 전압(V) 리드탭 단자의 전압(V) 전압의 비교(%) (리드 탭 단자/양극)
본 발명 컨덴서 A1 3.5×10-7 2.8×10-7 80.0 250 200 80.0 7.5
본 발명 컨덴서 A2 5.6×10-7 4.2×10-7 75.0 400 300 75.0 4.2
본 발명 컨덴서 A3 6.3×10-7 5.6×10-7 88.9 450 400 88.9 3.8
비교 컨덴서X1 3.5×10-7 2.24×10-7 64.0 250 160 64.0 107
비교 컨덴서X2 5.6×10-7 2.8×10-7 50.0 400 200 50.0 131
비교 컨덴서X3 6.3×10-7 4.2×10-7 66.7 450 300 66.7 92
상기 표 2로부터 명확한 바와 같이, 본 발명 컨덴서 A1 내지 A3은 비교 컨덴서 X1 내지 X3에 비하여, 초기 LC 특성이 매우 향상되어 있는 것이 확인된다. 따라서, 양극에 있어서의 알루미늄 산화 피막의 막 두께에 대한, 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 알루미늄 산화 피막의 막 두께(양극에 있어서의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 화성 처리 전압)의 비율을, 75% 이상으로 규제할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
〔그 밖의 사항〕
(1) 상기 실시예에서는, 전극의 모재(母材)에 에치드 알루미늄박을 이용하고 있지만, 플레인(미 에치드) 알루미늄박을 이용해도 되는 것은 물론이다.
(2) 고체 전해질에는 폴리티오펜계 도전성 고분자를 이용하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니고, 폴리피롤계, 폴리아닐린계 등의 도전성 고분자 또는 TCNQ 착염을 이용해도 되는 것은 물론이다.
(3) 양극용 리드 탭 단자의 화성 처리는, 양극용 리드 탭 단자의 제조의 전후를 불문한다. 즉, 양극용 리드 탭 단자를 제조하는 경우에는, 알루미늄 등으로 이루어지는 금속 시트를 펀칭함으로써 형성하고 있지만, 펀칭 전에 화성 처리를 행해도 되고, 또는 펀칭 후에 화성 처리를 행해도 된다. 또한, 상기 실시예에서는, 양극용 리드 탭 단자에만 화성 처리를 행하고 있지만, 음극용 리드 탭 단자에도 화성 처리를 행해도 되는 것은 물론이다. 또한, 이와 같이 음극용 리드 탭 단자에도 화성 처리를 행한 것을 이용하면, 양 리드 탭 단자를 공통화할 수 있기 때문에, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
(4) 밸브 작용을 갖는 금속으로서는 상기 알루미늄에 한정하는 것은 아니고, 탄탈, 니오븀 등이어도 된다.
(5) 양극(3)과 양극의 단면의 화성 처리는 동일한 전압에 한정되는 것은 아니지만, 단면 화성을 안정시켜, 양극용 리드 탭 단자 용접부의 부식을 억제하기 위해서는, 양자의 화성 처리를 동일한 전압으로 행하는 것이 바람직하다.
<산업 상의 이용 가능성>
본 발명은, 예를 들면 휴대 전화, 노트형 퍼스널 컴퓨터, PDA 등의 전자 기기의 프린트 배선 기판에 있어서의 표면 실장용 전자 부품 등으로서 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단면 화성을 안정시켜, 양극용 리드 탭 단자 용접부의 부식을 억제함으로써, 고체 전해 컨덴서의 LC 특성을 안정화시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

Claims (10)

  1. 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막이 형성된 양극과, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극과, 상기 양극 사이에 설치된 세퍼레이터를 권취해서 이루어지는 컨덴서 소자를 구비하고, 또한, 상기 양극 사이에는 고체 전해질이 개재됨과 함께, 상기 양극에는, 표면에 산화 피막이 형성된 양극용 리드 탭 단자가 고정되고, 상기 음극에는, 음극용 리드 탭 단자가 고정되는 구조인 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 양극에 있어서의 산화 피막의 두께에 대한, 상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 두께의 비율로, 75% 이상 100% 미만으로 되는 부위가 존재하는 것을 특징으로 하는 고체 전해 컨덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해질로서 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계의 도전성 고분자 또는 TCNQ 착염을 이용하는 고체 전해 컨덴서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고체 전해질로서 폴리티오펜계의 도전성 고분자를 이용하는 고체 전해 컨덴서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극에 있어서의 산화 피막의 두께가 3.5×10-7m 이상이고, 상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 두께에 있어서, 2.8×10-7m 이상 3.5×10-7m 미만인 부분이 존재하는 고체 전해 컨덴서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 양극용 리드 탭 단자에 있어서의 산화 피막의 일부는, 상기 양극에 있어서의 산화 피막과 동등한 두께로 되어 있는 고체 전해 컨덴서.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    정격 전압이, 50V 이상인 고체 전해 컨덴서.
  7. 화성 처리에 의해, 밸브 작용을 갖는 금속의 표면에 산화 피막을 형성하여 양극을 제작함과 함께, 양극용 리드 탭 단자의 표면에 산화 피막을 형성하는 제1 스텝과,
    상기 양극에 상기 양극용 리드 탭 단자를, 밸브 작용을 갖는 금속을 구비한 음극에 음극용 리드 탭 단자를, 각각 고정하는 제2 스텝과,
    상기 양극과, 상기 음극과, 이들 양극 사이에 설치된 세퍼레이터를 권취해서 컨덴서 소자를 제작하는 제3 스텝과,
    상기 컨덴서 소자의 단면 화성을 행하는 제4 스텝과,
    상기 컨덴서 소자에 고체 전해질을 포함시키는 제5 스텝
    을 구비한 고체 전해 컨덴서의 제조 방법으로서,
    상기 제1 스텝에서, 양극 제작 시의 화성 처리 전압에 대한 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압의 비율이, 75% 이상으로 규제되는 것을 특징으로 하는 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제5 스텝에 있어서, 컨덴서 소자에 모노머를 함침시킨 후, 열 중합함으로써, 컨덴서 소자에 고체 전해질을 포함시키는 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    정격 전압이 50V 이상인 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    양극 제작 시의 화성 처리 전압이 300V 이상이고, 양극용 리드 탭 단자 제작 시의 화성 처리 전압이 225V 이상인 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
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