KR20090102681A - 리셋가능한 퓨즈를 함유하는 전해 커패시터 조립체 - Google Patents
리셋가능한 퓨즈를 함유하는 전해 커패시터 조립체Info
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Abstract
편리하고 공간 절약적인 패키지로 향상된 성능 특징을 나타내는 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체가 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체는 전해 커패시터 소자 및 용기 내 함유된 리셋가능한 퓨즈를 함유한다. 또한, 커패시터 조립체는 리셋가능한 퓨즈와 인접하여 배치되고 접촉되어 있는 응력 흡수 물질을 함유한다. 특정 탄성률 및 특정 고유 유연도를 가지는 응력 흡수 물질을 선택함으로써, 본 발명자들은 리셋가능한 퓨즈가 과도한 전류에 노출시 그의 최대 용량까지 보다 양호하게 팽창할 수 있다고 생각한다. 이러한 방식으로, 리셋가능한 퓨즈는 사용중 보다 양호한 기능을 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 리셋가능한 퓨즈를 함유하는 전해 커패시터 조립체에 관한 것이다.
고체 전해 커패시터(탄탈 커패시터 등)는 그들의 높은 전기용량 수치 및 집약성(compactness)이 종래부터 알려져 있다. 이러한 커패시터에 과전류 조건에 노출시 연소를 예방하기 위해 퓨즈가 빈번하게 사용된다. 대표적인 퓨즈 조립체는 과도한 전류에 반응하여 붕괴되는 작은 전도성 와이어를 이용한다. 대표적으로, 퓨즈의 한쪽 말단은 전해 커패시터 소자의 호일 가장자리를 전도하는 금속에 납땜되어 있고, 퓨즈의 다른 말단은 금속 집전극 버스에 납땜되어 있다. 전해 커패시터 소자가 고장나는 경우, 그것은 단락(short circuit)을 제공하고, 이를 통해 거기에 및 회로 내에 저장된 에너지가 방전될 수 있다. 이러한 방전으로부터 야기되는 과도한 전류에 대응하여 퓨즈는 붕괴되고, 이는 고장난 소자와 집전극 버스 사이의 전기적 접속을 차단한다.
그러나, 이러한 종래의 퓨즈가 있는 커패시터의 하나의 문제점은 이들이 목적하는 방식으로 더 이상 기능할 수 없다는 것이다. 이러한 문제점에 대응하여, 리셋가능한 퓨즈를 이용하는 커패시터를 개발하려는 시도가 이루어져 왔다. 예를 들어, 가미가와(Kamigawa) 등의 미국 특허 제6,882,520호에는 전기전도성 입자(예, 카본 블랙)가 혼합된 절연 중합체(예, 폴리에틸렌)으로부터 제조된 전류 제어층을 함유하는 고체 전해 커패시터가 기술되어 있다. 상기 물질은 종종 중합체 정온도 계수 ("PPTC, polymer positive temperature coefficient") 퓨즈로 지칭된다. 전류 과부하와 관련되는 온도에서, PPTC 퓨즈는 팽창하여 전도성 입자들 사이의 전도 경로를 차단하도록 설계된다. 냉각시, 퓨즈는 수축하여 회로를 접속할 수 있으며, 이에 의해 퓨즈가 적어도 부분적으로 "리셋가능"하게 된다. 불행하게도, 예를 들어 가미가와 등에 기술된 리셋가능한 퓨즈 커패시터는 여전히 많은 상업적 용도로의 이용에 완전히 만족스럽지 않다. 이론으로 제한하려는 의도없이, 본 발명자들은 이러한 커패시터가 가지는 문제점 중 하나가 전해 커패시터를 캡슐화하기 위해 사용되는 수지가 리셋가능한 퓨즈의 팽창을 제한하는 결과, 그의 최대 용량까지 기능할 수 없다는 점이라고 생각한다. 또한, 퓨즈의 팽창으로 인해 유도되는 열 응력은 캡슐화 수지에 결함의 형성을 야기할 수 있다.
이와 같이, 리셋가능한 퓨즈를 포함하는 개선된 전해 커패시터 조립체에 대한 요구가 현재 존재한다.
본 발명의 한 실시태양에 따르면, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체가 개시된다. 상기 커패시터 조립체는 양극 리드(lead)가 양극으로부터 연장되는, 양극 및 양극 위에 놓인 고체 전해질을 포함하는 전해 커패시터 소자; 전해 커패시터 소자와 전기적으로 접속되며, 정온도 계수("PTC") 물질을 함유하는 리셋가능한 퓨즈; 리셋가능한 퓨즈의 적어도 일부를 피복하는 응력 흡수 물질; 고체 전해질과 전기적으로 접속된 음극 단자; 양극 리드와 전기적으로 접속된 양극 단자; 및 전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈를 캡슐화하며, 양극 및 음극 단자의 적어도 일부를 노출되게 남겨두는 용기를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시태양에 따르면, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체의 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은 양극 리드가 양극으로부터 연장되는, 양극 및 양극 위에 놓인 고체 전해질을 포함하는 전해 커패시터 소자를 제공하는 단계; 고체 전해질을 음극 단자와 전기적으로 접속시키는 단계; 양극 리드를 양극 단자와 전기적으로 접속시키는 단계; 정온도 계수("PTC") 물질을 함유하는 리셋가능한 퓨즈를 전해 커패시터 소자와 전기적으로 접속시키는 단계; 리셋가능한 퓨즈의 적어도 일부를 응력 흡수 물질로 피복하는 단계; 및 전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈를 양극 단자 및 음극 단자의 적어도 일부가 노출되도록 캡슐화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 응력 흡수 물질로 피복된 리셋가능한 퓨즈가 있는 커패시터 조립체는 과도한 전류에 노출시에도 리셋가능한 퓨즈의 최대 용량까지 보다 양호하게 팽창할 수 있어, 사용중 연소되지 않으며, 보다 양호한 기능을 나타낼 수 있다.
당업계 통상의 기술을 가진 숙련자를 위하여, 본 발명의 최선의 방식을 비롯한 본 발명에 대한 충분하고 실시가능한 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 명세서의 나머지 부분에 보다 구체적으로 나타낸다.
도 1은 본 발명의 한 실시태양에 따른 퓨즈가 있는 커패시터 조립체의 투시도이다.
도 2 내지 7은 도 1의 퓨즈가 있는 커패시터 조립체 제조에 사용될 수 있는 다양한 단계를 도시한다.
도 8은 본 실시예 커패시터의 시험에 사용된 스위치 계전기의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사 특징 또는 요소를 나타내기 위함이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 커패시터 조립체
20 전해 커패시터 소자
30 리셋가능한 퓨즈
35 제2 응력 흡수 물질
40 양극 단자
80 양극 리드
90 제1 응력 흡수 물질
158 용기
본 발명의 다른 특징 및 측면을 이하에 보다 자세하게 설명한다.
당업자는 본 논의가 예시적 실시태양에 대해서만 기술하는 것이고, 예시적 구조로 구체화되는 본 발명의 더 넓은 측면을 제한하는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
일반적으로 말해서, 본 발명은 편리하고 공간 절약적인 패키지로 향상된 성능 특징을 나타내는 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체는 용기 내 함유된 전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈를 함유한다. 또한, 커패시터 조립체는 리셋가능한 퓨즈와 인접하여 배치되고 접촉되어 있는 응력 흡수 물질을 함유한다. 특정 탄성률 및 특정 고유 유연도를 가지는 응력 흡수 물질을 선택함으로써, 본 발명자들은 리셋가능한 퓨즈가 과도한 전류에 노출시 그의 최대 용량까지 보다 양호하게 팽창할 수 있다고 생각한다. 이러한 방식으로, 리셋가능한 퓨즈는 사용중 보다 양호한 기능을 나타낼 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 다양한 실시태양이 이하 보다 자세하게 기술될 것이다.
I. 전해 커패시터 소자
전해 커패시터 소자는 임의의 각종 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 전해 커패시터 소자는 대표적으로 밸브 금속 조성물로부터 형성되는 양극을 함유한다. 밸브 금속 조성물은 약 5,000 μF*V/g 이상, 일부 실시태양에서는 약 25,000 μF*V/g 이상, 일부 실시태양에서는 약 40,000 μF*V/g 이상, 일부 실시태양에서는 약 70,000 내지 약 200,000 μF*V/g 이상의 높은 비전하(specific charge)를 가질 수 있다. 밸브 금속 조성물은 밸브 금속(즉, 산화될 수 있는 금속) 또는 밸브 금속 기재 화합물, 예컨대 탄탈, 니오븀, 알루미늄, 하프늄, 티탄, 이들의 합금, 이들의 산화물, 이들의 질화물 등을 함유한다. 예를 들어, 밸브 금속 조성물은 니오븀의 전기 전도성 산화물, 예를 들어 니오븀 대 산소의 원자비가 1: 1.0±1.0, 일부 실시태양에서는 1:1.0±0.3, 일부 실시태양에서는 1:1.0±0.1, 일부 실시태양에서는 1:1.0±0.05인 니오븀 산화물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 니오븀 산화물은 NbO0.7, NbO1.0, NbO1,1, 및 NbO2일 수 있다. 바람직한 한 실시태양에서, 조성물은 고온에서 소결된 후에도 화학적으로 안정할 수 있는 전도성 니오븀 산화물인 NbO1.0을 함유한다. 이러한 밸브 금속 산화물의 예는 파이프(Fife)의 미국 특허 제6,322,912호; 파이프 등의 미국 특허 제6,391,275호; 파이프 등의 미국 특허 제6,416,730호; 파이프의 미국 특허 제6,527,937호; 킴멜(Kimmel) 등의 미국 특허 제6,576,099호; 파이프 등의 미국 특허 제6,592,740호; 및 킴멜 등의 미국 특허 제6,639,787호; 및 킴멜 등의 미국 특허 제7,220,397호, 뿐만 아니라 쉬나이터(Schnitter)의 미국 특허 출원 공개 제2005/0019581호; 쉬나이터 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0103638호; 토마스(Thomas) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0013765호에 기술되어 있으며, 이들 모든 문헌은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
양극을 형성하기 위해 통상의 제조 방법이 일반적으로 사용될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 특정 입자 크기를 가지는 탄탈 또는 니오븀 산화물 분말이 먼저 선택된다. 예를 들어, 입자는 박편형, 각형, 결절형 및 이들의 혼합 또는 변형일 수 있다. 또한, 입자는 전형적으로 약 60 메쉬 이상, 일부 실시태양에서는 약 60 내지 약 325 메쉬, 일부 실시태양에서는 약 100 내지 약 200 메쉬의 스크린 크기 분포를 갖는다. 또한, 비표면적은 약 0.1 내지 약 10.0 ㎡/g, 일부 실시태양에서는 약 0.5 내지 약 5.0 ㎡/g, 일부 실시태양에서는 약 1.0 내지 약 2.0 ㎡/g이다. "비표면적"이란 질소를 흡착 기체로 사용하여 문헌[Bruanauer, Emmet, and Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309]의 물리적 기체 흡착(B.E.T) 방법에 의해 측정되는 표면적을 의미한다. 마찬가지로, 벌크(또는 스콧(Scott)) 밀도는 전형적으로 약 0.1 내지 약 5.0 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 0.2 내지 약 4.0 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 0.5 내지 약 3.0 g/㎤이다.
양극 형성을 촉진하기 위해, 다른 성분들이 전기 전도성 입자에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 입자에는 입자들이 압축되어 양극체를 형성할 때 서로 적절히 부착하는 것을 보장하기 위해 임의로 결합제 및/또는 윤활제가 혼합될 수 있다. 적합한 결합제로는 캄파, 스테아르산 및 다른 비누 지방산, 카르보왁스(유니온 카바이드(Union Carbide)), 글리프탈(Glyptal, 제너럴 일렉트릭(General Electric)), 폴리비닐 알콜, 나프탈린, 식물성 왁스, 및 마이크로왁스(정제 파라핀)을 들 수 있다. 결합제는 용매에 용해되고 분산될 수 있다. 예시적인 용매로는 물, 알콜 등을 들 수 있다. 이용되는 경우, 결합제 및/또는 윤활제의 백분율은 총량의 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%로 다양할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 결합제 및 윤활제가 필수적이지 않다는 것을 이해해야 한다.
일단 형성되면, 생성된 분말은 임의의 통상적인 분말 프레스 금형을 이용해서 압착될 수 있다. 예를 들어, 프레스 금형은 다이 및 하나 또는 다수의 펀치를 이용하는 단일 스테이션 압착 프레스일 수 있다. 다르게는, 다이 및 단일의 하부 펀치만을 이용하는 모루형 압착 프레스 금형이 이용될 수 있다. 단일 스테이션 압착 프레스 금형은 단일 작용, 이중 작용, 플로팅 다이, 가동 압반, 대향 램, 나사, 충격, 고온 압축, 코이닝 또는 사이징과 같은 다양한 성능을 갖는 캠, 토글/너클 및 편심/크랭크 프레스와 같은 수개의 기본형으로 입수가능하다. 분말은 양극 와이어(예, 탄탈 와이어) 주위에 압착될 수 있다. 다르게는, 양극 와이어는 양극체의 압축 및/또는 소결 후에 양극체에 부착(예, 용접)될 수 있다는 것을 또한 이해해야 한다. 압축 후, 펠렛을 특정 온도(예, 약 150℃ 내지 약 500℃)에서 수 분 동안 진공 하에서 가열함으로써 임의의 결합제/윤활제가 제거될 수 있다. 다르게는, 결합제/윤활제는 또한 비숍(Bishop) 등의 미국 특허 제6,197,252호에 기술된 바와 같이 펠렛을 수용액과 접촉시킴으로써 제거될 수 있고, 이는 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다. 이어서, 펠렛을 소결하여 다공성 일체형 덩어리를 형성한다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 펠렛은 진공 하에서 약 1200℃ 내지 약 2000℃, 일부 실시태양에서는 약 1500℃ 내지 약 1800℃의 온도에서 소결될 수 있다. 소결시, 펠렛은 입자들간의 결합의 성장으로 인해 수축한다. 전술된 기술 이외에도, 예를 들어 갈바그니(Galvagni)의 미국 특허 제4,085,435호, 스터머(Sturmer) 등의 미국 특허 제4,945,452호, 갈바그니의 미국 특허 제5,198,968호, 살리스버리(Salisbury)의 미국 특허 제5,357,399호, 갈바그니 등의 미국 특허 제5,394,295호, 쿨카르니(Kulkarni)의 미국 특허 제5,495,386호, 파이프의 미국 특허 제6,322,912호에 기술된 바와 같이 양극체를 형성하는 임의의 다른 기술도 또한 본 발명에 따라서 이용할 수 있고, 이들은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
필수적이지는 않으나, 양극의 두께를 커패시터의 전기적 성능을 개선하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 양극의 두께는 약 4 ㎜ 이하, 일부 실시태양에서는 약 0.2 내지 약 3 ㎜, 일부 실시태양에서는 약 0.4 내지 약 1 ㎜일 수 있다. 또한, 양극의 형상을 생성되는 커패시터의 전기적 성질을 개선하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 양극은 만곡형, 사인곡선형, 직사각형, U-형, V-형 등인 형상을 가질 수 있다. 또한, 양극은 표면 대 부피의 비를 증가시켜 ESR을 최소화하고 전기용량의 진동수 반응을 확장하기 위해 하나 이상의 도랑, 홈, 함몰부 또는 만입부를 함유하는, "주름진" 형상을 가질 수 있다. 이러한 "주름진" 양극은 예를 들어 웨버(Webber) 등의 미국 특허 제6,191,936호, 매다(Maeda) 등의 미국 특허 제5,949,639호 및 바우어가울트(Bourgault)의 미국 특허 제3,345,545호뿐만 아니라 한(Hahn) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0270725호에 기술되어 있고, 이들은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
일단 형성되면, 양극 위 및/또는 내에 유전층이 형성되도록 양극은 양극산화될 수 있다. 양극산화는 양극이 산화되어 상대적으로 높은 유전 상수를 갖는 물질을 형성하는 전기화학적 공정이다. 예를 들어, 니오븀 산화물(NbO) 양극은 니오븀 오산화물(Nb2O5)로 양극산화될 수 있다. 전형적으로, 양극산화는 먼저 전해질을 양극에 적용함으로써, 예를 들어 양극을 전해질에 침지함으로써 수행된다. 전해질은 일반적으로 용액(예, 수성 또는 비수성), 분산액, 용융물 등의 액체 형태이다. 전해질에는 일반적으로 용매, 예를 들어 물(예, 탈이온수); 에테르(예, 디에틸 에테르 및 테트라히드로푸란); 알콜(예, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 부탄올); 트리글리세리드; 케톤(예, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤); 에스테르(예, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 에테르 아세테이트, 및 메톡시프로필 아세테이트); 아미드(예, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸카프릴/카프르 지방산 아미드 및 N-알킬피롤리돈); 니트릴(예, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 및 벤조니트릴); 술폭시드 또는 술폰(예, 디메틸 술폭시드(DMSO) 및 술포란) 등이 이용될 수 있다. 용매는 전해질의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량%, 일부 실시태양에서는 약 75 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시태양에서는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%를 구성할 수 있다. 반드시 필수적인 것은 아니나, 목적하는 산화물 형성을 촉진하기 위해 빈번하게 수성 용매(예, 물)를 사용하는 것이 요구된다. 사실상, 물은 전해질에 사용되는 용매(들)의 약 50 중량% 이상, 일부 실시태양에서는 약 70 중량% 이상, 일부 실시태양에서는 약 90 중량% 내지 100 중량%를 구성할 수 있다.
전해질은 전기 전도성이고, 25℃의 온도에서 측정되는 전기 전도도가 약 1 mS/㎝(milliSiemens per centimeter) 이상, 일부 실시태양에서는 약 30 mS/㎝ 이상, 일부 실시태양에서는 약 40 mS/㎝ 내지 약 100 mS/㎝일 수 있다. 전해질의 전기 전도도를 향상시키기 위해, 용매에서 해리하여 이온을 형성할 수 있는 화합물이 이용될 수 있다. 이 목적을 위한 적합한 이온 화합물로는 예를 들어 산, 예를 들어 염산, 질산, 황산, 인산, 폴리인산, 붕산, 보론산 등; 카르복실산을 포함한 유기산, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말론산, 숙신산, 살리실산, 술포살리실산, 아디프산, 말레산, 말산, 올레산, 갈산, 타르타르산, 시트르산, 포름산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 프로피온산, 프탈산, 이소프탈산, 글루타르산, 글루콘산, 락트산, 아스파르트산, 글루타민산, 이타콘산, 트리플루오로아세트산, 바르비투르산, 신남산, 벤조산, 4-히드록시벤조산, 아미노벤조산 등; 술폰산, 예를 들어 메탄술폰산, 벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 스티렌술폰산, 나프탈렌 디술폰산, 히드록시벤젠술폰산, 도데실술폰산, 도데실벤젠술폰산 등; 중합체산, 예를 들어 폴리(아크릴)산 또는 폴리(메타크릴)산 및 이들의 공중합체(예, 말레산-아크릴산 공중합체, 술폰산-아크릴산 공중합체 및 스티렌-아크릴산 공중합체), 카라긴산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 알긴산 등; 및 기타를 들 수 있다. 이온 화합물의 농도는 목적하는 전기 전도도를 달성하도록 선택된다. 예를 들어, 산(예, 인산)은 전해질의 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.05 중량 % 내지 약 0.8 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%를 구성할 수 있다. 필요한 경우, 이온 화합물의 블렌드도 또한 전해질에 이용될 수 있다.
전해질을 통해 전류를 통과시켜서 유전층을 형성한다. 전압 값은 통과되는 전하량(전류x시간)를 조종하고, 이렇게 함으로써 유전층의 두께를 조종한다. 예를 들어, 전원 공급 장치는 처음에는 요구되는 전압에 이를 때까지 정전류 모드로 설정될 수 있다. 이어서, 전원 공급 장치는 목적하는 유전체 두께가 양극 표면 위에 형성되는 것을 보장하기 위해 정전위 모드로 변환될 수 있다. 물론, 펄스법 같은 다른 공지된 방법도 또한 이용될 수 있다. 전압은 전형적으로 약 4 내지 약 200 V의 범위이고, 일부 실시태양에서는 약 9 내지 약 100 V의 범위이다. 양극산화 동안, 전해질은 승온, 예를 들어 약 30 ℃ 이상, 일부 실시태양에서는 약 40 ℃ 내지 약 200 ℃, 일부 실시태양에서는 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃로 유지될 수 있다. 양극산화는 또한 상온 이하에서 일어날 수 있다. 생성되는 유전층은 양극 표면 상에 및/또는 그의 기공 내에 합성될 수 있다.
일단 유전층이 형성되면, 상대적으로 절연성인 수지 물질(천연 또는 합성)로 제조된 것과 같은 보호 코팅이 임의로 적용될 수 있다. 이러한 물질은 약 0.05 Ω/㎝ 초과, 일부 실시태양에서는 약 5 Ω/㎝ 초과, 일부 실시태양에서는 약 1,000 Ω/㎝ 초과, 일부 실시태양에서는 약 1 x 105 Ω/㎝ 초과, 일부 실시태양에서는 약 1 x 1010 Ω/㎝ 초과의 비저항을 가질 수 있다. 본 발명에 이용될 수 있는 일부 수지 물질은 폴리우레탄, 폴리스티렌, 불포화 또는 포화 지방산의 에스테르(예, 글리세리드) 및 기타 등등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 적합한 지방산 에스테르는 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 엘레오스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 알레우리트산, 쉘롤산 및 기타 등등의 에스테르를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이들 지방산 에스테르는 생성되는 필름이 안정한 층으로 신속하게 중합하게 하는 "건성유"를 형성하는 상대적으로 복잡한 조합으로 이용될 때 특히 유용한 것으로 발견되었다. 이러한 건성유는 모노-, 디- 및/또는 트리-글리세리드를 포함할 수 있고, 이들은 에스테르화되는 지방 아실 잔기를 각각 1 개, 2 개 및 3 개 갖는 글리세롤 골격을 갖는다. 예를 들어, 사용될 수 있는 일부 적합한 건성유는 올리브유, 면실유, 피마자유, 동유, 대두유 및 쉘락을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이들 보호 코팅 물질 및 다른 보호 코팅 물질은 파이프 등의 미국 특허 제6,674,635호에 더 상세히 기술되어 있고, 이 문헌은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
이어서, 양극산화된 부분은 통상의 기술에 따라서 음극을 형성하는 단계를 거친다. 일부 실시태양에서, 예를 들어, 음극은 다양한 기술에 의해, 예를 들어 질산망간(Mn(NO3)2)을 열분해하여 이산화망간(MnO2) 음극을 형성하는 기술에 의해 형성된다. 이러한 기술은 예를 들어 스터머(Sturmer) 등의 미국 특허 제4,945,452호에 기술되어 있고, 이 문헌은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고문헌으로 도입된다. 별법으로, 전도성 중합체 코팅이 커패시터의 음극을 형성하는 데 이용될 수 있다. 전도성 중합체 코팅은 하나 이상의 폴리헤테로사이클(예, 폴리피롤; 폴리티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDT); 폴리아닐린), 폴리아세틸렌, 폴리-p-페닐렌, 폴리페놀레이트, 및 이들의 유도체를 함유할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 전도성 중합체 코팅은 다수의 전도성 중합체층으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 전도성 중합체 코팅은 PEDT로부터 형성되는 하나의 층 및 폴리피롤로부터 형성되는 다른 하나의 층을 함유할 수 있다. 양극 부분에 전도성 중합체 코팅을 적용하는 데는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 전해 중합, 스크린 인쇄, 침지, 전기영동 코팅, 및 분사와 같은 통상의 기술이 전도성 중합체 코팅을 형성하는 데 이용될 수 있다. 한 실시태양에서는, 예를 들어, 먼저, 전도성 중합체를 형성하는 데 이용되는 단량체(들)(예, 3,4-에틸렌디옥시티오펜)을 중합 촉매와 혼합하여 용액을 형성할 수 있다. 예를 들어, 한 적합한 중합 촉매는 에이치.씨. 스타크(H.C. Starck)에서 판매하는 톨루엔술폰산철(III)인 베이트론 C(BAYTRON C)이다. 베이트론 C는 에이치.씨. 스타크에서 판매하는 PEDT 단량체인 베이트론 M(3,4-에틸렌디옥시티오펜)의 상업적으로 입수가능한 촉매이다. 일단 촉매 분산액이 형성되면, 이어서 양극 부분의 표면에 중합체가 형성되도록 양극 부분을 분산액에 침지할 수 있다. 별법으로, 촉매 및 단량체(들)는 또한 별도로 양극 부분에 적용될 수 있다. 한 실시태양에서, 예를 들어, 촉매는 용매(예, 부탄올)에 용해시킨 후에 침지 용액으로서 양극 부분에 적용시킬 수 있다. 이어서, 양극 부분을 건조시켜서 그로부터 용매를 제거할 수 있다. 이어서, 양극 부분을 적합한 단량체를 함유하는 용액에 침지할 수 있다. 일단 단량체가 촉매를 함유하는 양극 부분의 표면과 접촉되면, 그것이 그 위에서 화학적으로 중합된다. 또한, 촉매(예, 베이트론 C)는 또한 임의의 보호 코팅(예, 수지 물질)을 형성하는 데 이용되는 물질과 혼합될 수 있다. 이러한 경우에는, 이어서, 양극 부분을 단량체(베이트론 M)를 함유하는 용액에 침지시킬 수 있다. 따라서, 단량체가 보호 코팅 내에서 및/또는 표면 상에서 촉매와 접촉해서 그와 반응하여 전도성 중합체 코팅을 형성할 수 있다. 다양한 방법들을 위에서 기술하였지만, 전도성 코팅(들)을 양극 부분에 적용하기 위한 어떠한 다른 방법도 본 발명에 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이러한 전도성 중합체 코팅(들)을 적용하는 다른 방법은 사카타(Sakata) 등의 미국 특허 제5,457,862호, 사카타 등의 미국 특허 제5,473,503호, 사카타 등의 미국 특허 제5,729,428호, 및 쿠도(Kudoh) 등의 미국 특허 제5,812,367호에 기술되어 있고, 이들 문헌은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
대부분의 실시태양에서는, 전도성 중합체가 일단 적용되면, 그것은 복구된다. 복구는 전도성 중합체 층을 적용한 후마다 매번 일어날 수 있거나, 또는 전체 전도성 중합체 코팅이 적용된 후에 일어날 수 있다. 일부 실시태양에서는, 예를 들어, 펠릿을 전해질 용액, 예를 들어 인산 및/또는 황산 용액에 침지한 후 전류가 미리 선택된 수준으로 감소될 때까지 일정 전압을 용액에 적용함으로써 전도성 중합체를 복구할 수 있다. 필요한 경우, 이러한 복구는 다단계로 달성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서는, 전도성 중합체 코팅을 갖는 펠릿을 먼저 인산에 침지하여 약 20V를 적용한 후, 황산에 침지하여 약 2 V를 적용한다. 이 실시태양에서는, 제2의 낮은 전압 황산 용액 또는 톨루엔술폰산의 사용이 생성되는 커패시터의 전기용량 증가 및 손실계수(DF) 감소를 도울 수 있다. 상기 층들 중 일부 또는 전부를 적용한 후, 이어서 펠릿을 필요한 경우 다양한 부산물, 과잉 촉매 등을 제거하기 위해 세척할 수 있다. 또한, 일부 실시태양에서는, 상기 침지 작업 중 일부 또는 전부 후에 건조가 이용될 수 있다. 예를 들어, 펠릿이 후속 침지 단계 동안에 액체를 받아들일 수 있도록 펠릿의 기공을 개방하기 위해 촉매 적용 후 및/또는 펠릿 세척 후 건조가 바람직할 수 있다.
일단 음극이 형성되면, 그 부분에 각각 탄소층(예: 흑연) 및 은층을 임의로 적용할 수 있다. 은 코팅은 예를 들어 커패시터 소자의 납땜가능 도체, 접촉층 및/또는 전하 수집체로 작용할 수 있고, 탄소 코팅은 은 코팅과 고체 전해질의 접촉을 제한할 수 있다. 이러한 코팅은 고체 전해질의 일부 또는 전부를 덮을 수 있다.
II. 리셋가능한 퓨즈
본 발명의 리셋가능한 퓨즈는 온도가 증가함에 따라 증가하는 전기 저항을 나타내는 정온도 계수("PTC") 물질을 포함한다. PTC 물질이 전류로 인해 가열되면, 증가된 저항성으로 부귀환(negative feedback)이 일어나고, 이는 또한 증가된 물질 온도로부터 일어난다. 예를 들어, 중합체-기재 PTC 물질(중합체 정 계수("PPTC") 물질로도 알려짐)이 본 발명에 사용될 수 있다. 이러한 물질은 중합체 매트릭스 내부에 함유된 전기 전도성 충전재를 함유한다. 중합체 매트릭스는 일반적으로 2개의 상을 나타낼 수 있다. 첫번째 상은 분자가 긴 사슬을 형성하고, 규칙적인 구조로 배열된 결정 또는 반결정 상태이다. 이러한 "결정"상에서는, 전기 전도성 충전재는 결정 경계로 패킹되고 다수의 전도성 경로를 형성한다. 전류 과부하와 관련되는 소정의 온도에서, 상기 구조는 충전재들 사이의 전도성 경로의 회로를 차단하는 무정형 상으로 팽창함으로써 전이된다. 즉, 전류가 퓨즈를 통해 흐르는 경우, 그것은 가열되어, 그의 트립 온도(예, 약 120℃)를 넘는 일정 온도에 도달한다. 커패시터의 추가의 고장 또는 전류의 추가적인 증가는 퓨즈를 더욱 가열시키고, 밸브로 돌아가는 전류를 누설하고 제한하게 되며, 이는 퓨즈 트립 온도와 일치한다. 커패시터가 고장난 채로 있고 전원이 켜진 경우, 퓨즈는 일정 온도로 유지되고 전류를 일정 값으로 제한할 것이다. 커패시터가 여전히 작동할 수 있을지라도, 이의 누설 전류는 보다 증가할 것이다. 전원이 전압을 감소시키거나 전원이 꺼지는 경우, 또는 커패시터가 자체 회복 메커니즘을 통해 자체로 회복되는 경우, 중합체 매트릭스는 냉각시켜 그의 정상 결정 상태로 회복시킬 수 있으며, 이에 따라 충전재가 다시 접촉하여 전도성 경로를 형성하게 되며, 이에 회로는 접속되고 커패시터는 적절하게 기능할 수 있다. 따라서, PPTC 물질은 유리하게도 자가-리셋팅하며 교체될 필요가 없다. 이러한 PPTC 퓨즈의 예들은 폴리스위치(PolySwitch)TM(티코 일렉트로닉스, Tyco Electronics), 에버퓨즈(Everfuse)TM(폴리트로닉스, Polytronics), 폴리퓨즈(Polyfuse)TM(리틀퓨즈, Littelfuse) 및 멀티퓨즈(Multifuse)TM(번스, Bourns)의 이름으로 시판 중이다.
전술된 상 변화를 나타낼 수 있는 임의의 절연성 중합체는 일반적으로 사용되어 중합체 매트릭스를 형성할 수 있다. 특히 적합한 중합체로는 폴리올레핀을 포함하는 반결정성 유기 중합체, 예컨대 폴리에틸렌(예, HDPE, LLDPE 등), 폴리프로필렌, 및 그들의 공중합체(예, 에틸렌/아크릴산, 에틸렌/에틸 아크릴레이트, 에틸렌/비닐 아세테이트, 에틸렌/부틸 아크릴레이트 등); 플루오로중합체, 예컨대 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 등뿐만 아니라 이들의 블렌드를 들 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 적합한 중합체는 미국 특허 제4,237,441호, 제4,388,607호, 제4,534,889호, 제4,545,926호, 제4,560,498호, 제4,591,700호, 제4,724,417호, 제4,774,024호, 제4,935,156호, 제5,049,850호 및 제5,250,228호에 기술되어 있으며, 이들은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
전기 전도성 충전재로는 예를 들어 카본 블랙, 흑연, 금속, 금속 산화물, 전도성 코팅된 유리 또는 세라믹 비드, 미립자 전도성 중합체 등을 들 수 있다. 충전재는 분말, 비드, 박편, 섬유, 또는 임의의 다른 적합한 형상의 형태일 수 있다. 사용되는 전도성 충전재의 양은 조성물의 요구되는 저항 및 전도성 충전재 자체의 저항에 기초한다. 전도성 충전재는 조성물의 약 10 부피% 내지 약 60 부피%, 일부 실시태양에서는 약 20 부피% 내지 약 55 부피%, 일부 실시태양에서는 약 25 부피% 내지 약 50 부피%를 구성할 수 있다. 마찬가지로, 중합체 매트릭스는 조성물의 약 40 부피% 내지 약 90 부피%, 일부 실시태양에서는 약 45 부피% 내지 약 80 부피%, 일부 실시태양에서는 약 50 부피% 내지 약 75 부피%를 구성할 수 있다. PTC 물질은 또한 다른 성분, 예컨대 산화방지제, 불활성 충전재, 비전도성 충전재, 광가교제(프로라드 또는 가교 증진제로 종종 지칭됨), 안정화제, 분산제, 커플링제, 산 스캐빈져(예, CaC03), 또는 다른 성분들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
중합체-기재 PTC 물질 외에, 세라믹-기재 PTC 물질이 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 세라믹-기재 PTC 물질의 한 종류로는 각각 Be, B, Mg, AI, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga 및 Ge 중 적어도 하나의 산화물로 도핑된, 크리스토발라이트 결정 구조 및 트리디마이트(tridymite) 결정 구조 중 하나를 가지는 세라믹 물질의 매트릭스를 들 수 있으며, 전도성 상은 매트릭스를 통해 분산된다. 전도성 상은 금속, 규화물, 질화물, 탄화물, 붕화물 등을 포함할 수 있다. 사용중, 세라믹 매트릭스는 부피 팽창하고, 매트릭스를 통해 분산된 전도성 입자에 의해 형성된 전도성 경로를 차단한다. 이러한 방식으로, 상기 특정 세라믹-기재 물질은 중합체-기재 PTC 물질과 유사하게 거동한다. 이러한 세라믹 물질의 예는 예를 들어, 이시다(Ishida)의 미국 특허 제6,300,862호에 기술되어 있으며, 이는 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
사용되는 PTC 물질과 무관하게, 리셋가능한 퓨즈는 완전히 전술된 물질로부터 형성되거나 또는 1 이상의 추가의 층을 함유할 수 있다. 예를 들어, 리셋가능한 퓨즈는 PTC 물질에 인접하여 배치된 1 이상의 전극 부재를 함유할 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서는, PTC 물질을 사이에 끼우는 2개의 전극이 사용된다. 전극 부재(들)은 금속 시트(예, 호일, 플레이트 등) 형태일 수 있으며, 이들은 임의로 천공되어 구멍 또는 슬릿을 함유할 수 있다. 예를 들어 니켈, 구리, 알루미늄, 황동, 아연, 은, 금 등의 임의의 적합한 금속이 전극 부재에 사용될 수 있다. 전극 부재는 또한 단층 또는 다층, 예컨대 기재층 및 표면층을 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 전극 부재는 미세 조도 표면을 가지는 호일 전극, 예컨대 전착된 니켈 호일 및 니켈-도금된 전착된 구리 호일 전극이다. 전극 부재는 임의의 적합한 방법, 예컨대 압축 성형, 닙 적층, 접착 등에 의해 PTC 물질에 부착될 수 있다. 리셋가능한 퓨즈에서 사용되는 적합한 전극 형상의 다양한 다른 예들은 챈들러(Chandler) 등의 미국 특허 제6,570,483호 및 그레이브스(Graves) 등의 미국 특허 제6,651,315호에 기술되어 있으며, 이들은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고 문헌으로 도입된다.
III. 응력 흡수 물질
본 발명의 퓨즈가 있는 커패시터 조립체에 사용되는 응력 흡수 물질은 리셋가능한 퓨즈의 팽창으로 인해 발생되는 열 응력을 일부 흡수하는데 도움을 주는 구조를 갖는다. 이와 관련하여, 응력 흡수 물질은 전형적으로 압축력을 받게 하는 고유 유연성을 가진다. 약 25℃의 온도에서 측정된 물질의 유연성은 약 1,000 MPa(메가파스칼) 이하, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 750 MPa, 일부 실시태양에서는 약 50 내지 약 500 MPa와 같은 상응하는 낮은 탄성률 ("영(Young) 탄성률")을 특징으로 할 수 있다.
전술된 소정의 응력 흡수 성질을 갖는 임의의 각종 물질이 사용될 수 있지만, 열가소성 및/또는 열경화성 중합체가 본 발명에 사용하기에 특히 적합한 것으로 확인되었다. 이러한 중합체의 구체적인 예로는 예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-염소화 폴리에틸렌-스티렌, 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴, 폴리아세탈 단독중합체 및 공중합체, 아크릴, 셀룰로오스 화합물, 플루오르화중합체, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리부틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에틸렌산 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트, 에틸렌-메틸 아크릴레이트, 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체, 이오노머, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌 충격 공중합체, 폴리프로필렌 랜덤 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌, 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 단독중합체 및 공중합체, 스티렌계 블록 공중합체, 폴리올레핀 블렌드, 엘라스토머성 합금, 열가소성 우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 열가소성 코폴리에스테르, 폴리에테르, 열가소성 폴리아미드, 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체, 알릴 성형 화합물, 비스-말레이미드, 에폭시 수지, 페놀성 수지, 폴리에스테르, 에틸렌-프로필렌 디엔 삼원공중합체(예, EPDM 고무), 폴리이미드, 이오노머, 폴리우레탄, 분절 폴리우레아/우레탄, 반응 사출 성형 폴리우레탄, 폴리오르가노실록산, 우레아-멜라민 포름알데히드 수지, 폴리아세탈, 폴리에스테르, 폴리아미드, 이오노머 등뿐만 아니라 전술한 것들의 블렌드를 들 수 있다.
예를 들어 폴리오르가노실록산이 특정 실시태양에서 응력 흡수 물질로서 사용될 수 있다. 폴리오르가노실록산은 선형, 부분적으로 분지된, 또는 분지된 구조를 가질 수 있다. 이러한 중합체에 사용되는 규소-결합된 유기 기는 치환되거나 비치환된 1가 탄화수소 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 데실, 도데실, 또는 유사한 포화 지방족 탄화수소 기; 비닐, 알릴, 헥세닐, 또는 유사한 불포화 지방족 탄화수소 기; 시클로펜틸, 시클로헥실, 또는 유사한 포화 지환족 탄화수소 기; 페닐, 톨릴, 나프틸, 또는 유사한 방향족 탄화수소 기, 또는 그들의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 부분적으로 할로겐 원자 또는 유기 기, 예컨대 에폭시, 카르복실, 아미노, 메타크릴, 또는 메르캅토 기로 치환된 전술된 기를 함유할 수 있다. 또한, 폴리오르가노실록산은 규소 원자에 결합된 알콕시 기 또는 히드록실 기를 함유할 수 있다. 적합한 폴리오르가노실록산의 구체적인 예로는 폴리메틸히드로겐실록산, 디히드록시폴리디메틸실록산, 히드록시-트리메틸실록시폴리디메틸실록산, 디메톡시폴리디메틸실록산, 메톡시-트리메틸실록시폴리디메틸실록산, 디에톡시폴리디메틸실록산, 에톡시-트리메틸실록시-폴리디메틸실록산, 디(트리메틸실록시)폴리디메틸실록산, 실란올-캡핑된 가교 폴리메틸실록산, 메톡시-캡핑된 가교 폴리메틸실록산, 에톡시-캡핑된 가교 폴리메틸실록산, 트리메틸실록시-캡핑된 가교 폴리메틸실록산 등을 들 수 있다. 필요한 경우, 폴리오르가노실록산 중 1 이상의 메틸 기는 에틸 기, 페닐 기, 비닐 기, 3-아미노프로필 기, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 기, 3-메타크릴옥시프로필 기, 3-글리시독시-프로필 기 또는 3-카르복시프로필 기 등으로 치환될 수 있다.
또한, 응력 흡수 물질은 말레이미드 수지, 예컨대 모노-, 비스-, 트리스-, 테트라키스-, 및 고급 관능성 말레이미드를 함유할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 예를 들어, 하기 구조식을 가지는 말레이미드 수지가 사용될 수 있다.
식 중, m은 1 내지 6이고,
R은 수소 또는 저급 알킬로부터 독립적으로 선택되며,
X는 1가 잔기 또는 다가 연결 잔기이다. 적합한 연결 잔기로는 예를 들어, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알킬렌, 옥시알킬렌, 알케닐, 알케닐렌, 옥시알케닐렌, 에스테르, 또는 폴리에스테르를 들 수 있고, 히드록시, 알콕시, 카르복시, 니트릴, 시클로알킬 또는 시클로알케닐; 실록산; 폴리알킬렌 옥시드; 방향족 잔기; 우레탄; 및 기타, 예컨대 리우(Liu) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0107542호에 개시되어 있는 것과 같은 것 등으로부터 선택되는 치환기를 임의로 함유할 수 있으며, 상기 문헌은 본원에 모든 목적으로 전체로서 참고 문헌으로 도입된다.
필요한 경우, 열가소성 엘라스토머가 또한 단독으로 또는 임의의 전술된 물질과 함께 응력 흡수 물질에 사용될 수 있다. 적합한 열가소성 엘라스토머는 1 이상의 화학식 (A-B) 또는 (A-B-A) (여기서 A는 비엘라스토머성 중합체 블록이고, B는 엘라스토머성 중합체 블록임)의 단위를 갖는 블록 공중합체를 포함한다. 예를 들어, 비엘라스토머성 중합체 블록 (A)는 에틸렌성 불포화, 예컨대 스티렌 또는 알킬, 알케닐, 알키닐, 히드록시, 알콕시, 알켄옥시 등으로 치환된 스티렌의 1 이상의 단위를 함유하는 1 이상의 임의 치환된 방향족 탄화수소의 중합반응 생성물일 수 있다. 엘라스토머성 중합체 블록 (B)는 대표적으로 임의 치환된 올레핀 단량체 및/또는 임의 치환된 공액 디엔 단량체의 중합반응 또는 공중합반응 생성물이다. 올레핀 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌, 아크릴로니트릴, (메트)아크릴레이트 등일 수 있다. 공액 디엔 단량체는 부타디엔, 이소프렌, 디메틸부타디엔 등일 수 있다. 상기 엘라스토머의 구체적인 예로는 폴리스티렌-폴리부타디엔-폴리스티렌 블록 공중합체, 폴리스티렌-폴리이소프렌-폴리스티렌 블록 공중합체, 폴리스티렌-폴리디메틸부타디엔-폴리스티렌 블록 공중합체, 폴리부타디엔-폴리아크릴로니트릴 블록 공중합체 등을 들 수 있다.
특정한 경우, 목적하는 표면에 보다 용이하게 침착될 수 있도록 응력 흡수 물질의 점도는 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 응력 흡수 물질은 약 500 센티스토크스 이하, 일부 실시태양에서는 약 200 센티스토크스 이하, 일부 실시태양에서는 약 1 센티스토크스 내지 약 100 센티스토크스, 일부 실시태양에서는 약 5 내지 약 50 센티스토크스의 동력학적 점도를 가질 수 있다. 이러한 낮은 점도 물질의 한 예가 다우 코닝(Dow Corning)TM MH 1107이며, 이는 폴리메틸히드로겐 실록산을 함유하고, 20 내지 30 센티스토크스 범위의 점도를 가진다.
물론, 고점도 응력 흡수 물질, 예컨대 약 500 센티스토크스 이상, 일부 실시태양에서는 약 1000 센티스토크스 이상, 일부 실시태양에서는 약 5,000 센티스토크스 내지 약 50,000 센티스토크스, 일부 실시태양에서는 약 10,000 내지 약 20,000 센티스토크스의 동력학적 점도를 가지는 것도 사용할 수도 있다. 비교적 고점도를 가지지만, 상기 물질은 용매(예, 물, 메탄올 등), 유화제 등의 도움으로 에멀젼을 형성함으로써 목적하는 표면에 효율적으로 침착될 수 있다. 상기 에멀젼의 고체 함량은 약 5 중량% 내지 약 75 중량%, 일부 실시태양에서는 약 10 중량% 내지 약 70 중량%, 일부 실시태양에서는 약 25 중량% 내지 약 60 중량%일 수 있다. 특히 적합한 에멀젼의 한 예가 다우 코닝TM 1101이며, 이는 고점도의 수성 에멀젼, 실란올 말단 폴리디메틸실록산 (53% 활성, 음이온성)이다. 다른 적합한 실리콘 에멀젼으로는 다우 코닝TM HV600 (비이온성 55% 트리메틸실릴 말단 폴리디메틸실록산 분산액), 다우 코닝TM 1664 (비이온성 50% 트리메틸실릴 말단 폴리디메틸실록산 분산액), 다우 코닝TM 346 (비이온성, 60% 활성 트리메틸실릴 말단 폴리디메틸실록산 에멀젼) 등을 들 수 있다.
전술된 것과 같은 중합체 외에, 응력 흡수 물질은 또한 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 응력 흡수 물질은 열 팽창을 감소시키고, 개선된 강성을 제공하는 등의 충전재를 포함할 수 있다. 이러한 충전재의 예로는 퍼플루오르화 탄화수소 중합체(즉, 테플론(TEFLON)TM), 열가소성 중합체, 열가소성 엘라스토머, 운모, 융합 실리카, 유리 분말 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 충전재-함유 응력 흡수 물질의 한 예가 하이솔(Hysol)TM QMI 534 (록타이트, Loctite)이며, 이는 비스-말레이미드 및 테플론TM으로 충진된 폴리부타디엔/무수물 수지를 함유한다.
IV. 퓨즈가 있는 커패시터 조립체
본 발명의 전해 커패시터 소자, 리셋가능한 퓨즈, 및 응력 흡수 물질은 용기 내 함유되어 커패시터 조립체를 형성한다. 조립체의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은 캡슐화 용기 (158) 내에 함유된 전해 커패시터 소자 (20) 및 리셋가능한 퓨즈 (30)을 포함하는 커패시터 조립체 (10)의 하나의 실시태양을 도시한다. 캡슐화 용기 (158)은 조립체 (10)에 대한 전기적 및 열적 보호뿐만 아니라 추가의 구조적 지지를 제공한다. 용기 (158)의 너비 및 길이는 목적하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 예를 들어, 용기 (158)의 길이(도 1에서 y 방향)는 약 2.0 내지 약 10.0 mm, 일부 실시태양에서는 약 2.5 내지 약 8.0 mm, 일부 실시태양에서는 약 3.0 내지 약 6.5 mm이다. 용기 (158)의 너비(도 1에서 x 방향)는 약 1.0 내지 약 5 mm, 일부 실시태양에서는 약 1.5 내지 약 4.5 mm, 일부 실시태양에서는 약 2.0 내지 약 3.5 mm 범위일 수 있다. 용기 (158)의 총 두께(도 1의 z 방향)는 생성된 조립체가낮은 프로파일 제품에 용이하게 도입될 수 있도록 임의로 적은 값으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 용기의 두께는 약 5.0 mm 이하, 일부 실시태양에서는 약 0.4 내지 약 3.5 mm, 일부 실시태양에서는 약 0.5 내지 약 3.0 mm일 수 있다. 적합한 용기 크기는 예를 들어, "B", C", "D", "E", "V", 또는 "Z" 용기(AVX 코포레이션)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시태양에서, 리셋가능한 퓨즈 (30)은 전해 커패시터 소자 (20)의 상부 표면 (21)에 인접하여 배치되고 전기적으로 접속되며, 이에 따라 그의 음극과 전기적으로 접속된다. 물론, 리셋가능한 퓨즈 (30)이 또한 커패시터 조립체 (10) 내부의 다른 위치에 배치될 수 있다는 점도 이해해야 한다. 예를 들어, 또 다른 실시태양에서, 리셋가능한 퓨즈 (30)은 커패시터 소자 (20)의 하부 표면 (22)에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 리셋가능한 퓨즈 (30)은 소자 (20)의 표면에 물리적으로 전혀 접촉하지 않으면서 단순히 양극 리드 (80)에 접속될 수 있다. 그의 위치와 무관하게, 예컨대 용접, 레이저 용접, 접착 등의 임의의 공지된 기술이 일반적으로 사용되어 커패시터 소자 (20)을 리셋가능한 퓨즈 (30)에 접속시킬 수 있다. 예를 들어, 설명되는 실시태양에서, 전도성 접착제층 (25)가 사용되어 리셋가능한 퓨즈 (30)을 커패시터 소자 (20)에 접속시킨다.
커패시터 조립체 (10)은 또한 양극 단자 (40) 및 음극 단자 (50)을 포함한다. 임의의 전도성 물질, 예컨대 전도성 금속(예, 구리, 니켈, 은, 아연, 주석, 팔라듐, 납, 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 티탄, 철, 지르코늄, 마그네슘, 및 이들의 합금)을 사용하여 단자를 형성할 수 있다. 특히 적합한 전도성 금속으로는 예를 들어, 구리, 구리 합금(예, 구리-지르코늄, 구리-마그네슘, 구리-아연, 또는 구리-철), 니켈, 및 니켈 합금(예, 니켈-철)을 들 수 있다. 단자의 두께는 일반적으로 커패시터 조립체의 두께를 최소화하도록 선택된다. 예를 들어, 단자의 두께는 약 0.05 내지 약 1 mm, 일부 실시태양에서는 약 0.05 내지 약 0.5 mm, 및 약 0.1 내지 약 0.2 mm 범위일 수 있다. 하나의 예시적인 전도성 물질은 빌란트(Wieland, 독일)에서 입수 가능한 구리-철 합금 금속 플레이트이다. 필요에 따라, 단자의 표면은 최종 부품이 회로 기판에 부착가능함을 보장하기 위해 당업계에 알려진 것과 같이 니켈, 은, 금, 주석 등으로 전기 도금될 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 단자의 양쪽 표면은 니켈 및 은 플래쉬로 각각 도금되는 한편, 실장 표면도 또한 주석 땜납층으로 도금된다.
단자의 구체적인 배치는 중요하지 않으며, 당업계에 공지된 것과 같이 다양할 수 있다. 도 1에서, 예를 들어, 양극 단자 (40)은 임의의 공지된 기술, 예컨대 용접, 레이저 용접 등을 사용하여 양극 리드 (80)과 전기적으로 접속된다. 필요한 경우, 양극 단자 (40)은 표면 접촉 및 기계적 안정성을 추가로 증가시키는 양극 리드 (80)을 가지는 "U-형" 구역을 함유할 수 있다. 음극 단자 (50)은 이러한 실시태양에서, 리셋가능한 퓨즈 (30)과 전기적으로 접속된다. 음극 단자 (50)의 리셋가능한 퓨즈 (30)에의 전기적 접속은 임의의 공지된 기술, 예컨대 전도성 접착제층 (27)의 사용을 통해 이루어질 수 있다.
전도성 접착층 (27)뿐만 아니라 전도성 접착층 (25)는 수지 조성물에 함유된 전도성 금속 입자로부터 형성될 수 있다. 금속 입자는 은, 구리, 금, 백금, 니켈, 아연, 비스무스 등일 수 있다. 수지 조성물은 열경화성 수지(예, 에폭시 수지), 경화제(예, 산 무수물), 및 커플링제(예, 실란 커플링제)를 포함할 수 있다. 적합한 전도성 접착제는 오사코(Osako) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0038304호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 모든 목적으로 전체로서 본원에 참고문헌으로 도입된다. 필요한 경우, 접착층 (25) 및/또는 (27)을 형성하기 위해 사용되는 물질은 유연하도록 낮은 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 접착층 (25) 및/또는 (27)의 25℃의 온도에서 측정된 탄성률은 약 5,000 MPa(메가파스칼) 이하, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 2,500 MPa, 일부 실시태양에서는 약 50 내지 약 2,000 MPa일 수 있다.
도 1을 다시 참조하여, 커패시터 조립체 (10)은 또한 리셋가능한 퓨즈 (30)과 접촉하여 있는 응력 흡수 물질을 포함한다. 응력 흡수 물질은 목적하는 리셋가능한 퓨즈 (30)의 임의의 표면을 접촉할 수 있다. 도 1에서, 예를 들어, 리셋가능한 퓨즈 (30)의 상부 표면 및 전면과 접촉하는 제1 응력 흡수 물질(90)이 제공된다. 또한, 퓨즈 (30)의 후면과 접촉하고, 퓨즈 (30)과 음극 단자 (50) 사이에 위치하는 제2 응력 흡수 물질 (35)가 제공된다. 제2 응력 흡수 물질 (35)는 마찬가지로 퓨즈 (30)과 양극 단자 (40) 사이에 위치할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 응력 흡수 물질 (90) 및 (35)는 리셋가능한 퓨즈 (30)과 캡슐화 수지 (158)의 열 팽창 계수의 차이로 인해 발생하는 열적 인장 또는 압축 응력을 흡수할 수 있다. 이는 이번에는 리셋가능한 퓨즈 (30)이 과도한 전류에 노출시 목적하는 정도로 팽창하게 하며, 이에 따라 커패시터 조립체 (10)에서 보다 효율적으로 작용한다. 필요한 경우, 응력 흡수 물질은 또한 추가의 양의 접착제의 사용을 통해 퓨즈의 단락에 대비한 보호를 제공할 수 있다. 필수적으로 요구되는 것은 아니나, 응력 흡수 물질이 또한 커패시터 조립체 (10)의 다른 성분, 예컨대 음극 및/또는 양극 단자, 커패시터 소자 등과 접촉하여 있는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, 도 1에 나타난 바와 같이, 응력 흡수 물질 (90) 및 (35)는 또한 음극 단자 (50)의 표면과 접촉한다. 또한, 응력 흡수 물질은 커패시터 소자 (22)의 표면과 접촉한다.
응력 흡수 물질은 공지된 방법, 예컨대 침지, 분사, 인쇄, 성형, 압출 등을 사용하여 침착될 수 있다. 그후, 코팅된 커패시터 소자는 주변 조건 하 또는 가열 단계에서 건조되어, 대부분(전체는 아님)의 임의의 용매가 제거되고/되거나 중합체가 가교될 수 있다. 예를 들어, 커패시터 소자는 1 이상의 단계에서 약 100℃ 내지 약 300℃, 일부 실시태양에서는 약 110℃ 내지 약 200℃, 일부 실시태양에서는 약 120℃ 내지 약 180℃의 온도로 가열될 수 있다. 가열은 공기 중, 또는 조절된 대기 하(예, 진공 하)에서 일어날 수 있다. 최종 건조 코팅은 전형적으로 응력 흡수 물질을 약 80 중량% 내지 100 중량%, 일부 실시태양에서는 약 85 중량% 내지 약 99.9 중량%, 일부 실시태양에서는 약 90 중량% 내지 약 99 중량%의 양으로 보유한다. 본 발명의 결과, 본 발명의 형성되는 커패시터 조립체는 우수한 전기적 성질을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 조립체는 비교적 낮은 등가 직렬 저항("ESR")을 달성할 수 있다. 예를 들어, 주파수 100 kHz에서 2 볼트 바이어스 및 1 볼트 신호로 측정한 ESR은 약 1,000 mohm 이하, 일부 실시태양에서는 약 300 mohm 이하, 일부 실시태양에서는 약 150 mohm 이하일 수 있다. 또한, 커패시터 조립체의 손실 계수(DF)도 또한 비교적 낮은 수준으로 유지될 수 있다고 생각된다. 손실 계수(DF)는 일반적으로 커패시터 조립체 내에서 발생하는 손실을 의미하며, 통상적으로 이상적인 성능의 백분율로 표시된다. 예를 들어, 주파수 120 Hz에서 측정한, 본 발명의 커패시터 조립체의 손실 계수는 전형적으로 약 15% 미만, 일부 실시태양에서는 약 5% 미만이다. 마찬가지로, 최대 서지 전류는 약 5.0 Amps 이상, 일부 실시태양에서는 약 10.0 Amps 이상, 일부 실시태양에서는 약 15.0 내지 약 50.0 Amps일 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다.
시험 방법
등가 직렬 저항(ESR), 전기용량, 손실 계수, 및 임피던스:
0 볼트 바이어스 및 1 볼트 신호의 켈빈 리드(Kelvin lead)를 갖는 케이슬리(Keithley) 3330 정밀 LCZ 측정기를 사용하여 등가 직렬 저항 및 임피던스를 측정하였다. 작동 주파수는 100 kHz이었다. 0 볼트 바이어스 및 1 볼트 신호의 켈빈 리드를 갖는 케이슬리 3330 정밀 LCZ 측정기를 사용하여 전기용량 및 손실 계수를 측정하였다. 작동 주파수는 120 Hz였고, 온도는 23℃±2℃였다.
누설 전류:
만트라코트 일렉트로닉스 사(Mantracourt Electronics LTD, 영국) 제조의 MC 190 누설 시험 세트를 이용하여 누설 전류("DCL")를 측정하였다. 상기 MC 190 시험은 25℃의 온도 및 40초 후의 특정 정격 전압에서 누설 전류를 측정하였다.
트립 시간 시험:
전원 공급 장치(소렌슨, Sorensen DCR 150-128, 0 내지 150V; 0 내지 15A)를 전압 전원으로 사용하였다. 커패시터를 도 8에 나타난 바와 같이 스위치 계전기를 통해 저항 장치(1 ohm)와 병렬 연결하였다. 퓨즈의 트립 시간 및 커패시터 내 전류의 시간에 따른 변화를 커패시터와 병렬 연결된 오실로스코프(플루크, Fluke 99B) 및 직렬 연결된 AC/DC 전류 프로브(플루크 80i-110s)를 통해 모니터링하였다. 퓨즈가 있는 커패시터의 시험(퓨즈의 기능)을 커패시터 리버스 모드(양극(positive pole)이 음극(cathode)에 있음)에서 정격 전압으로 수행하였다. 10 펄스(4초 켜짐, 4초 꺼짐)를 스위치 계전기를 사용하여 작용하였다. 전류를 전류 프로브에 의해 측정하고, 오실로스코프로 상으로 전압과 함께 모니터링하였다. 연소 단위의 수를 평가하였다.
실시예
70,000 μFV/g 탄탈 분말(HC 스타크)을 펠릿으로 압착하고 소결하여 크기 5.4 x 3.75 x 1.25 mm의 다공성 전극체를 형성하였다. 다음으로, 인산을 함유하는 수용액 중에서 양극산화를 수행하였다. 6.3 V의 정격 전압에서 330 μF의 목적하는 전기용량을 얻도록 전압을 선택하였다. 양극산화 후, 당업계의 통상의 기술자에게 공지된 통상의 기술에 의해 펠릿을 이산화망간층, 흑연 코팅 및 은 코팅으로 코팅하였다.
PPTC 퓨즈를 3.6 x 3.6 x 0.5 mm의 크기를 가지는, 티코 레이켐(Tyco Raychem)으로부터 상품명 "플루오(Fluo)-2"로 입수하였다. 퓨즈는 니켈 전도성 입자로 충진되고, 넓은 면적으로 금-도금 니켈 접촉층을 함유하는 플루오로엘라스토머 중합체를 기재로 한다. 도 2 내지 7에 표시한 바와 같이 펠릿을 PPTC 퓨즈를 이용하여 D 용기(EIA 7348)에 조립하였다. 보다 구체적으로, 유연성의 은이 담지된 에폭시 접착제 (27)(XCE80239 에머슨 앤 큐밍(Emerson & Cuming))를 리드프레임(50)의 포켓에 분배하였다(도 2). 0.020 m㎥ 부피의 3개의 동일 크기의 점을 적용하여 리드프레임 포켓(50) 상에 페이스트가 균일하게 분포되도록 하였다. PPTC 퓨즈(30) (플루오 2, 티코 레이켐)을 습윤 접착제(27) 상에 위치시켰다(도 3). 그후, 접착제를 150℃에서 15분간 정적 오븐에서 경화시켰다. 제1 응력 흡수 물질(35) (QMI 534, 록타이트)를 리드프레임의 수직부에 인접한 면으로부터 퓨즈(30)와 리드프레임 포켓(50) 사이에 도포하고, 150℃에서 15분간 경화시켰다(도 4). 그후, 유연성의 은-담지 에폭시 접착제 (25) (XCE80239-에머슨 앤 큐밍)를 퓨즈 소자 (30)의 상부 면에 분배하고, 리드프레임 (50)과 조립하였다(도 5). 커패시터 펠릿 (20)을 습윤 접착제 상에 위치시키고, 양극 와이어 (80)을 리드프레임 (50)에 레이저 용접시켰다(도 6). 그후, 접착제를 190℃에서 45초간 경화시켰다. 전체 조립체를 거꾸로 뒤집고, 양극 와이어 (80)을 대향하는 면으로부터 퓨즈 (30)에 걸쳐서 및 리드프레임 (50) 및 접착제 (27)에 의해 피복되지 않는 퓨즈 표면에 걸쳐서 점이 분포되도록, 0.5 m㎥ 점의 응력 흡수 물질 (90) (다우 코닝 1107)을 퓨즈 (30)의 가장자리에 분배하였다(도 7). 그후, 물질 (90)을 150℃에서 20분 동안 경화시켰다. 그후, 조립체를 실리카 충진된 성형 수지로 캡슐화하였다.
다음으로, 형성된 커패시터(180개 샘플)의 전기용량, 손실 계수, 임피던스, 및 ESR을 시험하고, 응력 흡수 물질 (35) 및 (90)만을 제외한 채 전술된 바와 같이 형성한 샘플과 비교하였다. 그 결과를 아래 표 1 및 2에 나타내었다.
그후, 120개의 전술된 커패시터(응력 흡수 물질 함유 및 비함유)에 전술된 트립 시간 시험(10 펄스, 4초 켜짐/4초 꺼짐, 6.3 V의 정격 전압에서 역으로)을 수행하였다. 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.
상기 확인할 수 있는 바와 같이, 응력 흡수 물질을 함유하는 커패시터 조립체는 시험중 전혀 연소되지 않았다.
본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 본 발명의 이들 변경 및 변화 및 다른 변경 및 변화를 당업계 통상의 기술을 가진 자들은 실시할 수 있을 것이다. 또한, 다양한 실시태양의 측면은 전체 또는 일부 상호교환할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 또한, 당업계 통상의 기술을 가진 자는 상기 설명이 단시 예시하기 위한 것이며, 첨부된 특허 청구 범위에 더 기술되는 본 발명을 제한하는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해할 것이다.
Claims (30)
- 양극 리드(lead)가 양극으로부터 연장되는, 양극 및 양극 위에 놓인 고체 전해질을 포함하는 전해 커패시터 소자;전해 커패시터 소자와 전기적으로 접속되며, 정온도 계수("PTC") 물질을 함유하는 리셋가능한 퓨즈;리셋가능한 퓨즈의 적어도 일부를 피복하는 응력 흡수 물질;고체 전해질과 전기적으로 접속된 음극 단자;양극 리드와 전기적으로 접속된 양극 단자; 및전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈를 캡슐화하며, 양극 및 음극 단자의 적어도 일부를 노출되게 남겨두는 용기를 포함하는 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전해 커패시터 소자가 밸브 금속 조성물로부터 형성되는 양극을 함유하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제2항에 있어서, 상기 밸브 금속 조성물이 탄탈을 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제2항에 있어서, 상기 밸브 금속 조성물이 니오븀 산화물을 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 전해질이 망간 산화물을 함유하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 전해질이 전도성 중합체를 함유하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 양극과 고체 전해질 사이에 형성되는 유전층을 추가로 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 PTC 물질이 중합체 매트릭스 내 함유된 전기 전도성 충전재를 함유하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 PTC 물질이 세라믹을 함유하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 리셋가능한 퓨즈가 PTC 물질에 인접하여 배치되는 1 이상의 전극 부재를 추가로 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 약 1,000 메가파스칼 이하의 탄성률을 가지는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 약 50 내지 약 500 메가파스칼의 탄성률을 가지는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 폴리오르가노실록산을 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 비스-말레이미드 수지를 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 중합체 및 충전재를 추가로 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈 사이에 위치하고, 이들과 전기적으로 접속되는 전도성 접착층을 추가로 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 리셋가능한 퓨즈가 음극 단자와 전기적으로 접속되는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제17항에 있어서, 리셋가능한 퓨즈 및 음극 단자 사이에 위치하고, 이들과 전기적으로 접속되는 전도성 접착층을 추가로 포함하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제17항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 음극 단자의 적어도 일부를 피복하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 리셋가능한 퓨즈 및 적어도 일부의 음극 단자 또는 양극 단자 사이에 위치하는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 리셋가능한 퓨즈가 양극 단자에 전기적으로 접속되는, 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체.
- 양극 리드가 양극으로부터 연장되는, 양극 및 양극 위에 놓인 고체 전해질을 포함하는 전해 커패시터 소자를 제공하는 단계;고체 전해질을 음극 단자와 전기적으로 접속시키는 단계;양극 리드를 양극 단자와 전기적으로 접속시키는 단계;정온도 계수("PTC") 물질을 함유하는 리셋가능한 퓨즈를 전해 커패시터 소자와 전기적으로 접속시키는 단계;리셋가능한 퓨즈의 적어도 일부를 응력 흡수 물질로 피복하는 단계; 및전해 커패시터 소자 및 리셋가능한 퓨즈를 양극 단자 및 음극 단자의 적어도 일부가 노출되도록 캡슐화하는 단계를 포함하는 퓨즈가 있는 전해 커패시터 조립체의 제조 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 밸브 금속 조성물이 탄탈 또는 니오븀 산화물을 포함하는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 PTC 물질이 중합체 매트릭스 내 함유된 전기 전도성 충전재를 함유하는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 약 1,000 메가파스칼 이하의 탄성률을 가지는 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질이 에멀젼으로 도포되는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 리셋가능한 퓨즈가 전도성 접착제로 전해 커패시터 소자에 접속되는 방법.
- 제22항에 있어서, 리셋가능한 퓨즈를 음극 단자 또는 양극 단자에 전기적으로 접속하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 리셋가능한 퓨즈가 전도성 접착제로 음극 단자 또는 양극 단자에 접속되는 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 응력 흡수 물질에 의해 음극 단자 또는 양극 단자의 적어도 일부를 피복하는 방법.
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