KR20090125196A - 전해 콘덴서 - Google Patents

Abstract

전해 콘덴서의 전기적 특성에 악영향을 주는 일 없이, 금속 케이스 내로의 콘덴서 소자의 강고한 고정을 가능하게 한 전해 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다. 양극 내부 단자를 구비한 양극박과, 음극 내부 단자를 구비한 음극박을, 세퍼레이터를 통해서 권회 또는 적층한 콘덴서 소자에 구동용 전해액과 함께 금속 케이스에 수납하고, 금속 케이스의 측면을 코킹하고 콘덴서 소자를 압압해서 고정한 전해 콘덴서에 있어서, 상기 콘덴서 소자와 금속 케이스의 코킹(caulking) 사이에는 상기 금속 케이스의 측면을 코킹할 때에 콘덴서 소자의 변형을 완화 가능한 총 두께가 되도록 콘덴서 소자의 외주에 테이프재를 여러 번 감은 것을 특징으로 한다.

Description

전해 콘덴서{ELECTROLYTIC CAPACITOR}

본 발명은 알루미늄 전해 콘덴서에 관한 것이다.

종래의 알루미늄 전해 콘덴서는, 알루미늄 등의 밸브 작용 금속으로 이루어진 에칭박에 화성(化成) 피막을 형성한 양극박과, 알루미늄 등의 밸브 작용 금속의 에칭박으로 이루어진 음극박을 절연지 등의 세퍼레이터를 통해서 권회 또는 적층해서 콘덴서 소자를 형성하고, 이 콘덴서 소자에 구동용 전해액을 함침시킴과 함께, 바닥이 있는 통 형태의 금속 케이스에 수납하여, 금속 케이스의 개구부를 밀봉체로 봉지(封止)해서 전해 콘덴서를 구성하고 있다.

발명이 해결하려고 하는 과제

상기와 같은 전해 콘덴서에서, 종래의 금속 케이스 내에서의 콘덴서 소자의 고정을 행하는 방법으로는, 금속 케이스 내에 열가소성 수지나 에폭시 수지 등의 고정제를 충전해서 콘덴서 소자를 금속 케이스 내에 고정하는 것이 개시되어 있다.

또한, 도 7에 나타내듯이, 금속 케이스(2)의 측면을 코킹해서, 볼록부(6)를 형성하고, 이 볼록부(6)에 의해 콘덴서 소자(1)의 외주면을 압압해서, 콘덴서 소자(1)를 금속 케이스(2) 내에 고정하는 것이 개시되어 있다(일본 공개특허 2000-30981호 공보).

그러나, 근래의 전해 콘덴서는 차재 용도로 사용되는 경향이 있고, 이 차재 용도에서는, 심한 진동을 계속적으로 받아 전해 콘덴서에 가해지는 진동 스트레스가 수십G 이상으로, 일반 금속의 피로 한도인 10^⌒6∼10^⌒8 회 이상의 내진동성이 요구되기도 하며, 금속 케이스 내에서의 콘덴서 소자의 강고한 고정이 필요하다.

종래의 고정제에 의한 콘덴서 소자의 고정에서는, 콘덴서 소자의 고정을 강고하게 하려면, 금속 케이스 내에 충전하는 고정제의 양을 많게 할 필요가 있어, 전해 콘덴서의 사용시에 내압 상승한 경우의 허용 공간이 되는 금속 케이스 내에서의 공간이 작아지기 때문에, 압력밸브 등의 안전장치가 작동하기 쉬워져, 전해 콘덴서의 수명이 짧아진다는 문제가 있었다.

또한, 도 7에 나타나듯이, 금속 케이스(3)의 측면을 코킹해서 콘덴서 소자(1)를 고정할 경우, 콘덴서 소자(1)의 고정을 강고히 하려면, 금속 케이스(3)의 측면의 코킹해서 형성한 볼록부(6)를 크게 하는 등 콘덴서 소자(1)로의 압압력을 크게 해야할 필요가 있어 콘덴서 소자(1)를 구성하는 전극박에 기계적 스트레스가 가해져 누설전류 등의 전기적 특성에 악영향을 주는 경우가 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전해 콘덴서의 전기적 특성에 악영향을 주는 일 없이, 금속 케이스 내로의 콘덴서 소자의 강고한 고정을 가능하게 한 전해 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결한 본 발명의 전해 콘덴서는, 양극 내부 단자를 구비한 양극박과, 음극 내부 단자를 구비한 음극박을 세퍼레이터를 통해 권회 또는 적층한 콘덴서 소자에 구동용 전해액과 함께 금속 케이스에 수납하고, 금속 케이스의 측면을 코킹하고 콘덴서 소자를 압압해서 고정한 전해 콘덴서에 있어서, 상기 콘덴서 소자와 금속 케이스의 코킹(caulking)의 사이에는, 상기 금속 케이스의 측면을 코킹할 때에 콘덴서 소자의 변형을 완화 가능한 총 두께가 되도록 콘덴서 소자의 외주에 테이프재를 여러 번 감은 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 금속 케이스의 측면의 코킹시에, 콘덴서 소자의 변형을 완화 가능한 총두께가 되도록, 테이프재가 콘덴서 소자의 외주에 여러 번 감겨 있기 때문에, 콘덴서 소자의 고정을 강고히 하기 위해서, 금속 케이스의 측면의 코킹의 깊이를 크게 한 경우에도, 상기 테이프재가 콘덴서 소자에 가하는 응력을 완화하여, 전해 콘덴서의 전기적 특성을 악화시키는 일 없이, 금속 케이스 내에서의 콘덴서 소자의 고정을 강고하게 할 수 있다.

또한, 이 테이프재는, 종래와 같이 고정제의 충전량 등의 제어에 비해서, 콘덴서 소자의 외주에 권회 배치함으로써 용이하게 부착 가능함과 동시에, 콘덴서 소자의 외주에 권회 회수를 변경하는 것으로, 콘덴서 소자와 금속 케이스와의 간격의 크기에 상관없이, 테이프재를 원하는 총 두께로 하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이 테이프재로는, 콘덴서 소자를 권지하는 권지(卷止) 테이프를 이용할 수 있다. 그리고 재질로는, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌터폴리머, 폴리에틸렌나프탈레이트를 이용할 수 있다.

또한, 상기 테이프재는, 여러 번 감아서 그 두께가 200∼600㎛가 되게 함으로써, 금속 케이스 측면의 코킹 치수를 크게 해도, 콘덴서 소자에 가해지는 기계적 스트레스를 경감시켜 고정할 수 있기 때문에, 차재 용도로 이용될 경우에 가해지는 수십 G 이상의 진동 스트레스를 견딜 수 있다.

또한, 상기 금속 케이스의 측면 코킹을 복수 개소에서 행함으로써, 금속 케이스 내에서의 콘덴서 소자의 고정을 더욱 강고하게 행할 수 있다.

또한, 상기 음극박은, 콘덴서 소자의 최외주에 양극박이 권회(卷回) 종단보다 짧게 감기는 것이 바람직하다. 이것은 본원 발명자 등이 금속 케이스의 측면을 코킹할 때, 양극박이 권회 종단과 그것에 대항하는 음극박의 사이에서 쇼트가 발생하기 쉽다는 점을 발견해서, 양극박이 권회 종단의 콘덴서 소자 외주측의 음극박을 양극박에 대항시키지 않도록 짧게 감음으로써, 쇼트의 발생확률을 저감할 수 있다.

또한, 상기 양극박의 권회 종단에 형성된 절단 돌기를 콘덴서 소자의 외주측 방향으로 향하게 하면, 양극박의 권회 종단의 콘덴서 소자 외주측에는, 음극박은 양극박의 권회 종단보다 짧게 감겨 있기 때문에 음극박은 존재하지 않으며 쇼트가 발생하지 않는다.

또한, 상기 양극박의 권회 종단과 그것에 대항하는 음극박과의 사이에 절연 시트를 개재시키면, 쇼트를 확실히 방지할 수 있다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 전해 콘덴서의 전기적 특성에 악영향을 주는 일 없이, 금속 케이스 내에서 콘덴서 소자의 고정을 강고하게 실시할 수가 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 사시도이다.

도 2 는, 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

도 3 은, 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

도 4 는, 본 발명의 변형예의 전해 콘덴서를 나타내는 사시도이다.

도 5 는, 본 발명의 변형예의 전해 콘덴서를 나타내는 단면도이다.

도 6 은, 본 발명의 변형예의 전해 콘덴서를 나타내는 사시도이다.

도 7 은, 종래의 알루미늄 전해 콘덴서를 나타내는 단면도이다.

부호의 설명

1; 콘덴서 소자

2: 권지 테이프

3: 금속 케이스

4: 밀봉 부재

5: 컬링 수단

6: 볼록부

7: 음극박

8: 양극박

9: 세퍼레이터

10: 테이프재

11: 권회 종단

12: 돌기

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조공정을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예의 전해 콘덴서의 제조공정을 나타내는 단면도이다.

도 1에 나타내듯이, 본 실시예의 전해 콘덴서에 있어서, 양극박은, 에칭 처리해서 화성(化成) 피막을 형성한 알루미늄박으로 이루어지며, 음극박은 에칭 처리한 알루미늄박으로 이루어지고 임의로 화성 피막이 형성된다. 이 양 전극박에는, 알루미늄 등으로 이루어진 가늘고 긴 박(箔) 형태의 내부 탭 단자나 환봉부 및 편평부 및 그 환봉부에 접속한 리드부로 이루어진 리드 단자 등의 전극 내부 단자가 스티치법이나 냉간용접법에 의해 접속된다. 상기 양극박 및 음극박의 사이에, 마닐라지나 크래프트지 등의 절연지, 부직포 또는 그것들의 혼초지 등의 절연부재로 구성된 세퍼레이트를 통해서 권회 또는 적층하고, 권회 단부 또는 적층 단부가 분리되지 않도록 권지 테이프(2)로 고정함으로써, 콘덴서 소자(1)가 형성된다. 이 콘덴서 소자(1)는 알루미늄으로 이루어진 바닥이 있는 통 형태의 금속 케이스(3) 내 에 구동용 전해액과 함께 수납되며, 그 금속 케이스(3) 의 개구단에는 탄성 고무 등으로 이루어진 밀봉부재(4)가 배치되어, 상기 개구단을 컬링 처리로 코킹해서 전해 콘덴서를 밀봉하고 있다.

여기서, 상기 콘덴서 소자(1)의 권지 테이브(2)에 대해 상세히 설명한다. 이 권지 테이프(2)는, 콘덴서 소자(1)의 외주에 여러 번 권회됨으로써, 소정의 두께를 이루고 있다. 이 권지 테이프(2)의 총 두께는, 후술하는 금속 케이스(3)의 측면을 코킹해서 볼록부(6)를 형성할 때, 콘덴서 소자(1)에 가해지는 응력을 완화 가능한 두께이고, 그 총 두께는 200∼600㎛ 범위이다. 특히, 300∼500㎛ 가 바람직하다. 후술하는 금속 케이스(3)의 측면의 코킹으로 형성된 볼록부(6)에 의한 응력은, 코킹 두께 치수를 크게 하면 할수록 강해지고, 차재 용도로 이용될 때 콘덴서 소자(1)에 가해지는 수십 G 이상의 진동에 대응하는 코킹 깊이로 한 경우에는, 콘덴서 소자 (1)에 볼록부(6)에 의한 전극박의 전기적 특성의 열화가 발생하지 않도록 콘덴서 소자(1)에 대한 응력을 완화시키기 위해서는, 상기와 같은 권지 테이프(2)의 총 두께가 필수이다. 본 실시예에서는, 권지 테이프(2)로 두께 약 50㎛의 폴리페닐렌술파이드를 이용해서 4∼12회 권회하고 있다.

그리고 본 실시예에서는, 테이프재로 권지 테이프(2)를 이용하고 있고, 그 재질은 폴리페닐렌술파이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌터폴리머, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 수지 테이프나 고무 테이프, 절연성 전해지 등으로 구성할 수 있다. 이 테이프재로 권지 테이프(2)를 대용함으로써, 기존의 설비를 이용하는 것이 가능해지며, 제조공정이 간략화된다. 또한, 테이프재를 콘덴서 소자(1)의 외주에 권회함으로써, 콘덴서 소자(1)에 밀착시켜 강도 높은 완화 부재로 만들 수 있으며, 동시에 콘덴서 소자(1)와 금속 케이스(3)의 틈새에 의해, 콘덴서 소자(1)의 외주에 권회하는 테이프재의 권회 수를 변경함으로써, 용이하게 테이프재의 총 두께를 변경 가능하며, 콘덴서 소자(1)와 금속 케이스(3)의 틈새의 크기에 상관없이, 테이프재를 원하는 총 두께가 되도록 용이하게 형성할 수 있다.

다음, 상기한 바와 같이 제조된 전해 콘덴서는, 그 금속 케이스(3)의 측면으로부터 컬링 수단(5)에 의해 코킹된다. 이 컬링 수단(5)은, 금속 케이스(3)의 측면으로부터, 상기 콘덴서 소자(1)에 권회된 권지 테이프(2)를 압압하도록 압입되어, 금속 케이스(3)의 내측이 볼록 형태로 변형되고, 이 볼록부(6)가 권지 테이프(2)에 삽입됨과 함께 볼록부(6)에 의한 응력을 완화시킨 상태에서 콘덴서 소자(1)를 고정하고 있다. 컬링 수단(5)은 전해 콘덴서의 상단 및 하단의 2개소에 압입함으로써, 콘덴서 소자(1)를 더욱 강고하게 고정할 수 있다. 그리고 컬링 수단(5)에는, 도시하지 않은 코킹 압력을 측정하는 센서가 구비되어 있고, 이 센서는 컬링 수단(5)의 금속 케이스(3)의 코킹시의 압력을 측정하고, 이것에 의해 금속 케이스(3)의 내측에 형성되는 볼록부(6)에 의한 콘덴서 소자(1)의 고정 상황을 파악하여 코킹의 계속 또는 종료를 제어한다.

이상과 같이, 콘덴서 소자(1)의 외주에 테이프재를 여러 번 권회함으로써, 금속 케이스(3)의 측면을 코킹할 때 콘덴서 소자(1)에 가해지는 응력을 상기 테이프재에 의해 완화 가능해지고, 차재 용도에서 요구되는 내진동성을 만족시킬 만한 정도로 금속 케이스(3)의 측면의 코킹 치수를 크게 할 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예의 변형예에 대해 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 변형예의 콘덴서 소자를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 변형예의 콘덴서 소자의 권회 구조를 나타내는 단면도이다.

우선 이 변형예에서는, 상기한 실시예의 콘덴서 소자의 권회 구조에 대해서 상세히 설명한다. 도 4에 나타내듯이, 콘덴서 소자는 양극박(8)과 음극박(7)의 사이에 세퍼레이터(9)를 통해서 권회되어 있다. 음극박(7)의 권회 종단(11)에는 이 권회 종단(11)의 콘덴서 소자 내주측에 절연성 테이프재(10)가 개재되어 있다. 또한 양극박(8)의 권회 종단(11)에는, 이 권회 종단(11)의 콘덴서 소자 내주측에 마찬가지로 절연성 테이프재(10)가 개재되어 있다. 그리고 이 양극박측의 테이프재(10)는 생산성을 고려해서 콘덴서 소자의 권지를 실행하는 권지 테이프(2)를 겸하고 있고, 콘덴서 소자의 외주를 여려번 권지하고 있다. 이 테이프재(10)는, 실시예에서 나타낸 것과 동일하다.

다음, 도 5는 콘덴서 소자의 양극박(8) 및 음극박(7)의 권회 종단(11) 근방을 나타낸 것이며, 콘덴서 소자는 음극박(7)이 양극박(8)에 대해서 외주 측에 배치되도록 권회되며, 음극박(7)은 양극박(8)보다도 짧게 권회되어 있다. 즉 도 5에 나타내듯이, 양극박(8)의 권회 종단(11)은 콘덴서 소자의 외주측에서는, 음극박(7)에 대항하지 않는 구성으로 되어있다.

여기서, 본원 발명자 등은, 금속 케이스의 측면을 코킹할 때, 쇼트가 발생하기 쉬운 부분에 대해 검토한 결과, 음극박(7)보다도 경도가 높은 양극박(8)에서는 코킹시의 응력이 집중하기 쉬우므로, 양극박(8)의 권회 종단(11)과 그것에 대항하는 음극박(7)의 사이에서 쇼트가 발생하기 쉽다는 점을 발견하고, 상술한 대로, 양극박(8)의 권회 종단(11)의 콘덴서 소자 외주측의 음극박(7)을 양극박(8)에 대항시키지 않도록 짧게 권회함으로써, 쇼트의 발생을 저감시킨 것이다.

따라서, 금속 케이스에 수납하고 금속 케이스의 측면을 코킹할 때, 양극박(8)의 권회 종단(11)에 의한 쇼트의 발생은, 양극박(8)의 권회 종단(11)에 있어서의 콘덴서 소자 내주측에 대항하는 음극박(7)이며, 이 부분에만 상기와 같이, 권지 테이프(2) 겸용의 테이프재(10)를 개재시킴으로써 쇼트를 방지할 수 있다. 이에 대해서, 음극박(7)을 양극박(8)보다 길게 권회할 수도 있지만, 양극박(8)의 권회 종단(11)은, 그 콘덴서 내주측 및 외주측의 양면에 음극박(7)이 대항하기 때문에, 이 양면에 테이프재(10)를 개재해야하기 때문에 번잡하다.

그리고, 도 5에 나타내듯이, 양극박(8)의 권회 종단(11)에 있어서, 양극박(8)을 절단할 때 생기는 절단돌기(12)를 콘덴서 소자의 외주측을 향하도록 양극박(8)을 배치하고 있다. 이렇게 해서, 양극박(8)의 권회 종단(11)의 절단 돌기(12)가 향하는 곳에는 음극박(7)이 대항하지 않으므로, 돌기(12)에 의한 쇼트의 가능성이 낮아진다. 음극박(7)의 권회 종단(11)의 절단돌기(12)에 대해서도 마찬가지로 콘덴서 소자의 외주측을 향하도록 배치하여, 이 절단돌기(12)에 의한 양극박(8)과의 접촉에 의한 쇼트를 방지하고 있다.

한편, 도 6에 나타내듯이, 본 발명에 의한 콘덴서에 있어서, 그 리드 단자(13)에 해당 콘덴서 케이스의 원통축 방향의 외력이 가해졌을 때, 내부의 음극박 등에 직접 부하가 가해지지 않도록 하는 대책으로는, 양극의 리드 단자 각각의 중앙부에 크랭크 상에 굽힘 가공을 행하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면을 참조해서 설명했으나, 구체적인 구성은 이상의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 실시예에서, 금속 케이스(3)의 측면의 코킹을 상단과 하단의 2개소에서 행하고 있지만, 이것에 한정되지 않으며, 중앙의 1개소, 또는 3개소 이상이어도 상관없다.

또한, 테이프재를 권지 테이프(2)와 겸용하도록 했지만, 이것에 한정되지 않으며 별도 부재로 구성해도 된다.

Claims (8)

1. 양극 내부 단자를 구비한 양극박과, 음극 내부 단자를 구비한 음극박을, 세퍼레이터를 통해 권회 또는 적층한 콘덴서 소자에 구동용 전해액과 함께 금속 케이스에 수납하고, 금속 케이스의 측면을 코킹하고 콘덴서 소자를 압압해서 고정한 전해 콘덴서에 있어서, 상기 콘덴서 소자와 금속 케이스의 코킹(caulking)의 사이에는, 상기 금속 케이스의 측면을 코킹할 때에 콘덴서 소자의 변형을 완화 가능한 총 두께가 되도록 콘덴서 소자의 외주에 테이프재가 여러 번 감겨진 전해 콘덴서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프재는 콘덴서 소자를 권지(卷止)하는 권지 테이프인 전해 콘덴서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 테이프재는 여러 번 권회되어, 그 두께가 200∼600㎛인 전해 콘덴서.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 케이스의 측면의 코킹이 여러 번 이루어져 있는 전해 콘덴서.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음극박은 콘덴서 소자의 최외주에 양극박의 권회 종단보다도 짧게 권회된 전해 콘덴서.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 양극박의 권회 종단에 형성된 절단 돌기를 콘덴서 소자의 외주측 방향을 향하게 한 전해 콘덴서.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 양극박의 권회 종단과 그것에 대항하는 음극박과의 사이에 절연 시트를 개재시킨 전해 콘덴서.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극박 내부 단자와 상기 음극박 내부 단자에 각각 접속되는 리드 단자는, 상기 금속 케이스의 외부에 있어서 상기 금속 케이스의 축방향으로 크랭크 형태로 구부러져 있는 전해 콘덴서.

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