KR20090120845A - 고체전해 커패시터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 등가직렬저항 및 인덕턴스를 줄이기 위한 고체전해 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고체전해 커패시터는, 서로 병렬 결합되고, 양극 와이어가 서로 대향하는 방향에 형성된 다수의 금속분말 소자; 상기 다수의 금속분말 소자의 양 단에 각각 구비되고, 상기 양극 와이어와 접속되는 양극 단자; 상기 다수의 금속분말 소자의 하단에 구비되고, 상기 다수의 금속분말 소자와 연결된 음극 단자; 및 상기 양극 단자 및 음극단자와 연결된 다수의 금속분말 소자를 밀봉하도록 형성된 외장수지;를 포함할 수 있다.
커패시터, 등가직렬저항, 인덕턴스, 다중소자, 병렬 연결
Description
본 발명은 고체전해 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 다수의 금속분말 소자를 적층 또는 수평방향으로 병렬 연결함으로써, 등가직렬저항(ESR: Equivalent Series Resistance) 및 등가직렬인덕턴스(ESL: Equivalent Series Inductance)를 줄이기 위한 고체전해 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 탄탈륨 콘덴서라고 부르는 고체전해 콘덴서는 일반 산업기기용은 물론 정격전압 사용 범위가 낮은 응용회로에 많이 사용되며, 특히 주파수 특성이 문제되는 회로에 많이 사용되고 있다. 통상적으로, 휴대 통신기기의 잡음(NOISE) 감소를 위하여 많이 사용되고 있다.
종래의 탄탈륨 콘덴서(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 케이스(11) 내부에 내장되는 콘덴서소자(12)와, 콘덴서소자(12)에 일체로 형성되고 콘덴서소자(12)에서 돌출된 양극 와이어(18), 양극 와이어(18)와 용접되고 케이스 밖으로 도출되는 양극 단자(13), 콘덴서소자(12)와 접촉하는 음극 단자(14)로 구성된다.
탄탈륨 콘덴서(10)는 근래에 소형장치에 많이 쓰이게 됨으로써, 종래보다 점차 소형화되는 추세에 있다. 콘덴서가 소형화되면 콘덴서 소자(12)와 양극 및 음극 단자(13, 14)와의 접촉부분이 많은 공간을 차지하게 되어, 상대적으로 탄탈륨소자(12)의 크기가 작아지게 된다. 그 결과 탄탈륨 콘덴서(10)의 콘덴서 소자(12)가 차지하는 용적율(volume efficiency)이 작아져서 임피던스(impedance)의 값, 등가 직렬 저항치(Equivalent Series Resistance, ESR) 및 등가직렬 인덕턴스(Equivalent Series Inductance, ESL)가 커지게 되는 문제가 발생한다.
또한, 내부로 삽입되는 양극 및 음극 단자(13, 14)의 단단한 고정을 위해서는 각 단자(13, 14)의 크기 축소가 아주 제한적으로 이루어질 수 밖에 없기 때문에, 케이스(11) 내부에 삽입되는 양극 및 음극 단자(13, 14)의 크기가 제한된다.
즉, 몰딩으로 고정되는 양극 및 음극 단자(13, 14)는 견고하게 고정되어야 하기 때문에, 그 크기를 과도하게 줄이게 되면 고정이 견고하지 못하게 되는 문제점이 발생한다.
그리고, 종래의 탄탈륨 콘덴서(10)는 양극 단자(13)와 음극 단자(14)가 양측단에 대향되도록 형성됨에 따라, 양극과 음극이 역으로 연결되어 역전압이 인가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 다수의 금속분말 소자를 적층 또는 수평방향으로 병렬 연결함으로써, 크기를 줄이고, 등가직렬저항(ESR: Equivalent Series Resistance) 및 등가직렬인덕턴스(ESL: Equivalent Series Inductance)를 줄이기 위한 고체전해 커패시터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체전해 커패시터는, 서로 병렬 결합되고, 양극 와이어가 서로 대향하는 방향에 형성된 다수의 금속분말 소자; 상기 다수의 금속분말 소자의 양 단에 각각 구비되고, 상기 양극 와이어와 접속되는 양극 단자; 상기 다수의 금속분말 소자의 하단에 구비되고, 상기 다수의 금속분말 소자와 연결된 음극 단자; 및 상기 양극 단자 및 음극단자와 연결된 다수의 금속분말 소자를 밀봉하도록 형성된 외장수지;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 다수의 금속분말 소자는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 다수의 금속분말 소자 사이에 형성된 접착제를 더 포함하며, 상기 접착제는 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.
상기 다수의 금속분말 소자는 서로 적층되어 병렬 연결되거나, 상기 다수의 금속분말 소자는 서로 수평 방향으로 병렬 연결될 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체전해 커패시터의 제조방법은, 일측단에 양극 와이어가 돌출 형성된 다수의 금속분말 소자를 준비하는 단계; 이웃하는 금속분말 소자의 양극 와이어가 서로 대향하는 방향에 위치하도록 상기 다수의 금속분말 소자를 병렬로 결합시키는 단계; 상기 병렬로 결합된 다수의 금속분말 소자의 각 양극 와이어 하단에 양극 단자를 결합시키는 단계; 상기 양극 단자가 결합된 다수의 금속분말 소자 하단에 음극 단자를 결합시키는 단계; 및 상기 다수의 금속분말 소자를 밀봉하도록 외장수지를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 다수의 금속분말 소자는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob)로 형성할 수 있다.
또한, 상기 다수의 금속분말 소자는 접착제를 이용하여 결합시키며, 상기 접착제는 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.
또한, 상기 다수의 금속분말 소자를 병렬로 결합시키는 단계는, 상기 다수의 금속분말 소자를 서로 적층시켜 병렬로 결합시키거나, 상기 다수의 금속분말 소자를 서로 수평 방향으로 병렬 결합시킬 수 있다.
본 발명에 따른 고체전해 커패시터 및 그 제조방법은, 다수의 금속분말 소자를 적층 또는 수평방향으로 병렬 연결함으로써, 등가직렬저항(ESR: Equivalent Series Resistance) 및 등가직렬인덕턴스(ESL: Equivalent Series Inductance)를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 고체전해 커패시터의 양측단에 동일 단자인 양극 단자가 구비되고 그 하단에 음극 단자가 구비됨으로써, 역전압의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은, 다수의 금속분말 소자의 하단 또는 상단 중 어느 하나의 면에만 음극 단자를 구비함으로써, 소형화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 고체전해 커패시터의 구조와 그 제조방법 및 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
실시예
이하, 관련도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 고체전해 커패시터 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 고체전해 커패시터의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다수의 금속분말 소자의 결합상태를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 다수의 금속분말 소자의 평면도이다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 고체전해 커패시터(100)는, 병렬로 연결된 다수의 금속분말 소자(110), 상기 금속분말 소자(110) 의 일단에 돌출 형성된 양극 와이어(120), 상기 양극 와이어(120)와 접속되는 양극 단자(130), 상기 다수의 금속분말 소자(110)의 하단부에 결합되는 음극단자(140) 및 상기 다수의 금속분말 소자(110)를 밀봉하는 외장수지(150)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 본 발명의 고체전해 커패시터(100)는 전도성 고분자를 고체전해질로 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob) 등과 같은 금속의 분말을 통하여 형성되며, 이웃하는 금속분말 소자(110)와 병렬로 연결되기 위하여 육면체의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이때, 상기 다수의 금속분말 소자(110)의 일면에는 외부로 돌출 형성된 양극 와이어(120)가 각각 하나씩 구비된다. 또한, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 서로 수평방향으로 결합되어 병렬 연결될 수 있다.
특히, 상기 금속분말 소자(110)는 이웃하는 금속분말 소자(110)의 양극 와이어(120) 위치가 서로 대향하도록 위치시키는 것이 바람직하다.
그 이유는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 양극 와이어(120)의 위치가 서로 대향하도록 상기 다수의 금속분말 소자(110)를 위치시킴에 따라, 자기장의 흐름이 서로 반대방향을 갖게 되어 자기장의 크기가 감소하게 됨으로써, 전체 저항의 크기를 줄일 수 있기 때문이다.
예를 들면, 양극 와이어(120)가 오른쪽에 위치한 금속분말 소자(110)의 자기장 방향은 도시한 "A"와 같이 시계방향으로 흐르게 되고, 양극 와이어(120)가 왼쪽 에 위치한 금속분말 소자(110)의 자기장 방향은 도시한 "B"와 같이 반시계방향으로 흐르게 된다.
이와 같이, 각각 서로 이웃하는 금속분말 소자(11)의 자기장 방향이 서로 반대방향을 갖게 됨으로써, 서로 자기장을 상쇄시키는 효과를 갖게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 고체전해 커패시터(100)는 양극 와이어(120)가 서로 대향하도록 이웃하는 금속분말 소자(110)를 위치 및 결합시킴으로써, 자기장 및 전체 저항을 감소시킴에 따라, 등가직렬저항(ESR) 및 등가직렬 인덕턴스(ESL)를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 양극 와이어(120)는 상기 금속분말 소자(110)의 내부로부터 돌출 형성되며, 양극 와이어(120)의 하부에는 양극 와이어(120)에 외장수지(150) 외부로부터의 전원을 공급 하기 위한 양극 단자(130)가 구비된다.
이때, 상기 양극 와이어(120)는 전도성 물질로 형성되고, 그 형상은 원형의 봉 또는 다각형의 봉 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 도 4에 도시한 바와 같이, 접착제(160)를 통해 접착된다. 상기 접착제(160)는 상기 연결된 금속분말 소자(110) 간에 전기가 통할 수 있도록 하기 위해 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 양극 단자(130)는 외부로부터의 전원을 상기 금속분말 소자(110)에 공 급하기 위하여 상기 양극 와이어(120) 하단에 위치 및 결합되고, 상기 양극 와이어(120)를 통해 각 금속분말 소자(110)에 전원을 공급한다.
그리고, 상기 다수의 금속분말 소자(110)의 하단부에는 음극 단자(140)가 형성되고, 상기 음극 단자(140)는 상기 다수의 금속분말 소자(110)의 하단부 또는 그 상단부에 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 고체전해 커패시터(100)는 양극 단자(130)가 양 측단에 위치하고, 그 하단부 또는 상단부에 음극 단자(140)가 위치하게 됨으로써, 양극 단자(130)와 음극 단자(140)의 위치가 혼동되지 않고 명확하게 구분될 수 있다.
이에 따라, 종래와 같이 양극 단자와 음극 단자가 고체전해 커패시터의 각 측단에 하나씩 구비됨에 따라, 단자의 혼동에 의한 역전압이 발생하는 것을 방지할 수 있어 고체전해 커패시터(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 다수의 금속분말 소자(110)가 도전성 접착제(160)를 통해 결합되기 때문에, 상기 음극 단자(140)를 각 금속분말 소자(110)마다 독립적으로 연결시킬 필요없이 하나의 음극 단자(140)를 통해 다수의 금속분말 소자(110)를 연결할 수 있게 됨에 따라, 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 고체전해 커패시터의 변형예를 나타낸 사시도인 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고체전해 커패시터(100)의 내부에 구비되는 다수의 금속분말 소자(110)를 수평방향으로 병렬 연결시키는 것이 아니라, 다수의 금속분말 소자(110)를 순차적으로 적층시켜 병렬 연결시킬 수 있다.
상기 다수의 금속분말 소자(110)를 적층시킬 경우에도, 상기 양극 와이어(120)의 위치가 서로 대향하도록 위치시킴으로써, 도시한 "C", "D"와 같이 서로의 자기장 방향을 반대로 형성시켜 그 크기를 상쇄시킴에 따라, 자기장의 크기 및 등가저항(ESR)을 감소시키는 것이 바람직하다.
이때, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 도 4와 같이, 도전성 물질의 접착제(160)를 사용하여 결합시킨다.
이하, 도 6 내지 도 8, 그리고 앞서 설명한 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 고체전해 커패시터(100)의 제조방법에 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 다른 고체전해 커패시터의 제조방법을 나타낸 사시도이다.
먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, 어느 일단에 양극 와이어(120)가 형성된 다수의 금속분말 소자(110)를 준비한다.
이때, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob) 등과 같은 금속의 분말을 통하여 형성되며, 이웃하는 금속분말 소자(110)와 병렬로 연결되기 위하여 육면체의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
그런 다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 준비된 다수의 금속분말 소자(110)의 측면에 접착제(160)를 도포한 후, 수평방향으로 병렬 연결되도록 서로 밀착 결합시킨다.
이때, 상기 접착제(160)는 상기 연결된 다수의 금속분말 소자(110) 간에 전기가 통할 수 있도록 하기 위해 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 금속분말 소자(110)는 자기장의 흐름을 서로 반대방향을 갖도록 하여 자기장의 크기를 상쇄시키기 위해, 이웃하는 금속분말 소자(110)의 양극 와이어(120) 위치가 서로 대향하도록 위치시키는 것이 바람직하다.
상기 다수의 금속분말 소자(110)를 결합시킨 후, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 금속분말 소자(110)의 일측으로 각각 돌출 형성된 양극 와이어(120) 하단에 외부로부터의 전원을 공급받기 위한 양극 단자(130)를 위치시키고, 다수의 금속분말 소자(110)의 하단부에 음극 단자(140)를 위치시킨다.
이때, 상기 양극 단자(130) 및 음극 단자(140)는 전기가 통할 수 있는 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도 8에서는 음극 단자(140)가 금속분말 소자(110)의 하단부에 형성되는 것에 대하여 설명하였지만 상기 음극 단자(140)는 금속분말 소자(110)의 상단부에 형성될 수도 있다.
상기와 같이 양극 단자(130)와 음극 단자(140)를 금속분말 소자(110)에 결합시킨 후, 몰딩 물질로 상기 금속분말 소자(110)를 밀봉하도록 하여 외장수지(150) 를 형성함으로써, 도 2에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 고체전해 커패시터(100)를 제조할 수 있다.
한편, 상기 다수의 금속분말 소자(110)는 수평방향으로 병렬연결시킨 것에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 수직방향으로 적층되도록 병렬연결시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 커패시터의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고체전해 커패시터의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 다수의 금속분말 소자의 결합상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 금속분말 소자의 평면도.
도 5는 본 발명의 변형예를 나타낸 사시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 다른 고체전해 커패시터의 제조방법을 나타낸 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 고체전해 커패시터 110 : 금속분말 소자
120 : 양극 와이어 130 : 양극 단자
140 : 음극 단자 150 : 외장수지
160 : 접착제
Claims (12)
- 서로 병렬 결합되고, 양극 와이어가 서로 대향하는 방향에 형성된 다수의 금속분말 소자;상기 다수의 금속분말 소자의 양 단에 각각 구비되고, 상기 양극 와이어와 접속되는 양극 단자;상기 다수의 금속분말 소자의 하단에 구비되고, 상기 다수의 금속분말 소자와 연결된 음극 단자; 및상기 양극 단자 및 음극단자와 연결된 다수의 금속분말 소자를 밀봉하도록 형성된 외장수지;를 포함하는 고체전해 커패시터.
- 제1항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob)로 형성된 고체전해 커패시터.
- 제1항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자 사이에 형성된 접착제를 더 포함하는 고체전해 커패시터.
- 제3항에 있어서,상기 접착제는 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질인 고체전해 커패시터.
- 제1항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자는 서로 적층되어 병렬 연결된 고체전해 커패시터.
- 제1항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자는 서로 수평 방향으로 병렬 연결된 고체전해 커패시터.
- 일측단에 양극 와이어가 돌출 형성된 다수의 금속분말 소자를 준비하는 단계;이웃하는 금속분말 소자의 양극 와이어가 서로 대향하는 방향에 위치하도록 상기 다수의 금속분말 소자를 병렬로 결합시키는 단계;상기 병렬로 결합된 다수의 금속분말 소자의 각 양극 와이어 하단에 양극 단자를 결합시키는 단계;상기 양극 단자가 결합된 다수의 금속분말 소자 하단에 음극 단자를 결합시키는 단계; 및상기 다수의 금속분말 소자를 밀봉하도록 외장수지를 형성하는 단계;를 포함하는 고체전해 커패시터 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자는 탄탈(tantal) 또는 니오브(Niob)로 형성하는 고체전해 커패시터 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자는 접착제를 이용하여 결합시키는 고체전해 커패시터 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 접착제는 금(Au) 또는 은(Ag) 등의 도전성 물질을 사용하는 고체전해 커패시터 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자를 병렬로 결합시키는 단계는,상기 다수의 금속분말 소자를 서로 적층시켜 병렬로 결합시키는 고체전해 커패시터 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 다수의 금속분말 소자를 병렬로 결합시키는 단계는,상기 다수의 금속분말 소자를 서로 수평 방향으로 병렬 결합시키는 고체전해 커패시터 제조방법.
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