KR20120017643A - 전해콘덴서의 소자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해콘덴서의 소자 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재의 양극박과, 알루미늄 소재의 화성을 실시하지 않은 음극박과, 상기 양극박과 음극박 사이에 삽입되는 전해지로 이루어지되 상기 음극박이 외측으로 노출되도록 권취시킨 전해콘덴서의 소자 구조에 있어서, 상기 외측으로 노출된 음극박의 노출면 전체를 접착테이프로써 감싸되, 접착테이프의 폭은 상기 음극박의 폭 이상이면서 상기 전해지의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접착 테이프의 재질은 고온에 강한 폴리이미드(polyimide) 수지인 것을 특징으로 한다.

Description

전해콘덴서의 소자 구조{Device structure for an electrolytic condenser}

본 발명은 전해콘덴서의 소자 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재의 양극박과, 알루미늄 소재의 화성을 실시하지 않은 음극박과, 상기 양극박과 음극박 사이에 삽입되는 전해지로 이루어지되 상기 음극박이 외측으로 노출되도록 권취시킨 전해콘덴서의 소자 구조에 있어서, 상기 외측으로 노출된 음극박의 노출면 전체를 접착테이프로써 감싸되, 접착테이프의 폭은 상기 음극박의 폭 이상이면서 상기 전해지의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착 테이프의 재질은 고온에 강한 폴리이미드(polyimide) 수지인 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 전해콘덴서의 소자 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1a 는 전해지 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조, 도 1b 는 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조의 도면이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 전해콘덴서는 전해지 외권 방식과 음극박 외권 방식의 소자 구조를 가지고 있다.

상기 전해지 외권 방식은 도 1a 에 도시된 바와 같이, 전해콘덴서의 가장 내측(코어 측)에 유전체 피막이 형성된 알루미늄 재질의 양극박(3)을 위치시키고, 상기 양극박(3)의 외측으로 화성(Forming, 化成)을 실시하지 않은 알루미늄 재질의 음극박(4)을 위치시킨 후, 상기 양극박(3)과 음극박(4) 사이와 상기 음극박(4)의 외측에 각각 양극박(3)(+ foil)과 음극박(4)(- foil)을 권취할 경우 이들이 서로 접촉되지 않도록 상기 양극박(3)과 음극박(4)을 격리시키는 전해지(5)(separator)를 삽입시켜 이들 양극박(3)과 음극박(4) 및 이들 사이에 삽입된 전해지(3)를 권취시키고, 권취된 양극박(3)으로부터 양극 리드선(1)을 인출하고, 권취된 음극박(4)으로부터 음극 리드선(2)을 인출하는 방식의 전해콘덴서의 소자 구조이다.

상기와 같이 전해지 외권 방식으로 권취된 전해콘덴서는 상기 전해지(5)가 외측으로 노출되도록 권취되며, 권취된 전해지(5)의 말단을 접착 테이프(6)로써 고정시키게 된다. 이후, 외측으로 노출된 상기 전해지(5)의 상부에 콘덴서의 규격 데이터가 인쇄된 슬리브(sleeve) 타입의 콘덴서 케이스(미도시)를 피복하게 된다.

반면, 상기 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조는 도 1b 에 도시된 바와 같이, 전해지(5)가 전해콘덴서의 가장 내측(코어 측)에 위치되며, 이 전해지(5)의 외측으로 유전체 피막이 형성된 알루미늄 재질의 양극박(3)과 화성(Forming, 化成)을 실시하지 않은 알루미늄 재질의 음극박(4)을 위치시키되, 상기 양극박(3)과 음극박(4) 사이에 전해지(5)를 삽입시킨 상태에서 이들을 권취시키고 권취된 양극박(3)으로부터 양극 리드선(1)을 인출하고, 권취된 음극박(4)으로부터 음극 리드선(2)을 인출함으로써 이루어지는 방식의 전해콘덴서의 소자 구조이다.

따라서, 상기와 같이 음극박 외권 방식으로 권취된 전해콘덴서는 상기 음극박(4)이 외측으로 노출되도록 권취되며, 권취된 음극박(4)의 말단을 접착 테이프(6)로써 고정시키게 된다. 이후, 이와 같이 외측으로 노출된 상기 음극박(4)의 상부에 콘덴서 케이스(미도시)를 피복한다.

이와 같은 방식으로 제조되는 전해콘덴서는 고압이 인가되거나 고온에 장시간 노출될 경우 또는 사용 수명이 현격하게 초과된 경우에는 상기 양극 리드선(1)과 콘덴서 케이스의 쇼트(short) 현상에 의하여 콘덴서 케이스가 화성이 되면서 전해콘덴서의 내부에 발열 현상과 가스가 발생되어 전해콘덴서가 방폭(防爆)되는 현상이 발생된다. 이러한 방폭 현상은 개변(開弁) 현상이라고도 하며, 개변시 폭발이나 화재가 발생하지 않은 상태를 정상 개변 상태라고 한다.

그런데, 도 1b 를 참조하여 상술한 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 경우 상술한 전해콘덴서의 방폭 현상에 의하여 발열과 가스가 발생하면서 발생된 열과 가스에 의하여 음극박(4)의 외측에 도포되는 접착테이프(6)가 녹으면서 음극박(4)과 콘덴서 케이스(미도시)가 상호 쇼트(short)되면서 전해콘덴서가 폭발하는 경우가 있으며, 이러한 폭발로 인하여 전해콘덴서를 사용한 해당 제품이 망실되는 것은 물론이거니와 그 주위로 화재를 발생시킬 우려가 있었다.

도 2 는 이와 같이 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 방폭시 전해콘덴서가 폭발된 사진으로서, 전해콘덴서의 방폭 현상이 발생되도록 양극 리드선과 콘덴서 케이스를 쇼트시킨 상태에서 전해콘덴서의 정격 전압을 인가하였을 경우 전해콘덴서가 폭발되어, 제품 외관 사진 및 방폭변, 개변후 소자 상태, 엑스레이(X-ray) 사진에 도시된 바와 같이 폭발의 흔적이 외관적으로 확실하게 드러난다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 종래 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 쇼트에 의한 폭발과 화재 발생 현상을 방지하기 위한 전해콘덴서의 소자 구조를 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조의 구성은 본 발명은 전해콘덴서의 소자 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재의 양극박과, 알루미늄 소재의 화성을 실시하지 않은 음극박과, 상기 양극박과 음극박 사이에 삽입되는 전해지로 이루어지되 상기 음극박이 외측으로 노출되도록 권취시킨 전해콘덴서의 소자 구조에 있어서, 상기 외측으로 노출된 음극박의 노출면 전체를 접착테이프로써 감싸되, 접착테이프의 폭은 상기 음극박의 폭 이상이면서 상기 전해지의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착 테이프의 재질은 고온에 강한 폴리이미드(polyimide) 수지인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조는 외측으로 노출된 음극박의 노출면 전체에 접착테이프를 감싸도록 부착하되, 접착테이프의 폭이 상기 음극박의 폭 이상으로 구성하고, 아울러 접착 테이프의 재질을 고온에 강한 폴리이미드 수지로 조성함으로써, 전해콘덴서를 폭발이나 화재가 없이 정상 개변되도록 유도하여 종래 음극박 외권 방식의 전해콘덴서가 가지고 있던 쇼트로 의한 폭발 현상을 해소하여 화재 발생을 미연에 방지하는 효과가 있다.

도 1 은 종래 전해콘덴서의 소자 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1a 는 전해지 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조, 도 1b 는 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조,
도 2 는 종래 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 방폭시 폭발된 상태를 나타낸 도면,
도 3 은 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조를 나타낸 도면,
도 4 는 본 발명 전해콘덴서의 권취 상태를 나타낸 도면,
도 5 는 본 발명 전해콘덴서의 방폭시 실험 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조를 상세하게 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명 전해콘덴서의 소자 구조는 도시된 바와 같이 기본적으로 음극박 외권 방식의 소자 구조를 가지고 있다.

즉, 전해지(30)가 전해콘덴서의 가장 내측(코어 측)에 위치되며, 이 전해지(30)의 외측으로 유전체 피막이 형성된 알루미늄 재질의 양극박(20)과 화성(Forming, 化成)을 실시하지 않은 알루미늄 재질의 음극박(10)이 위치되고, 상기 양극박(20)과 음극박(10) 사이에 또 다른 전해지(30)를 삽입시킨 상태에서 이들 양극박(20), 음극박(10) 및 전해지(30)를 권취하고, 권취된 상기 양극박(20)으로부터 양극 리드선(1)을 인출하고, 권취된 음극박(10)으로부터 음극 리드선(2)을 인출시킨 음극박 외권 방식의 소자 구조이다.

이때, 본 발명 전해콘덴서는 종래 외측으로 노출된 음극박(10)의 말단부를 접착테이프를 사용하여 단순하게 고정만시키는 것과는 달리, 외측으로 노출된 음극박(10)의 노출면 전체를 감쌀수 있도록 접착 테이프(40)를 부착시키되, 부착되는 접착 테이프(40)의 폭 길이(z)를 상기 음극박(10) 또는 양극박(20)의 폭 길이(y) 이상의 길이를 가지도록 부착하는 것이 특징이다. (본 발명에서 음극박(10)과 양극박(20)의 폭 길이(y)는 상호 동일한 것을 전제로 함)

바람직하게는, 상기 접착테이프(40)의 폭 길이(z)는 상기 음극박(10) 또는 양극박(20)의 폭 길이(y) 보다 긴 길이를 가지게 하는 것이 좋다.

이와 같이 접착테이프(40)의 폭 길이(z)를 상기 음극박(10) 또는 양극박(30)의 폭 길이(y) 보다 길게 형성하면, 외부로 노출되는 음극박(10)이 그보다 더 큰 길이의 폭 길이를 가진 접착테이프(40)에 의하여 음극박(10)의 노출면 전체가 감싸지게 되므로, 음극박(10)과 이 음극박(10)의 상부에 피복되는 콘덴서 케이스(미도시)와의 쇼트가 방지되어 전술한 바와 같은 쇼트에 의한 발열 현상에 기인한 전해콘덴서의 폭발 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 전해지(30)의 폭 길이(x)를 상기 접착테이프(40)의 폭 길이(z) 이상의 길이를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 보다 바람직하게는 상기 전해지(30)의 폭 길이(x)를 상기 접착 테이프(40)의 폭 길이(z) 보다 길게 형성하는 것이 좋다.

즉, 본 발명 전해콘덴서의 소자 구조에 있어서 상기 접착테이프(40)의 폭 길이(z)는 아래와 같이 형성된다.

[전해지(30)의 폭 길이(x) ≥ 접착테이프(40)의 폭 길이(z) ≥ 상기 음극박(10) 또는 양극박(20)의 폭 길이(y)]

또한, 상기 접착 테이프의 재질은 비교적 고온에 강한 것으로 알려진 폴리이미드(polyimide) 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

도 4 는 상기와 같은 본 발명 전해콘덴서의 권취 상태를 나타낸 사진 도면으로서, 상술한 바와 같이 음극박(10)의 폭 길이보다 더 긴 길이의 폭길이를 가진 접착테이프(40)에 의하여 음극박(10)의 외측 노출면이 감싸진다. 이때, 전해지(30)의 폭 길이는 상기 음극박(10) 및 접착테이프(40)의 폭 길이보다 더 길게 형성되어 있다.

도 5 는 본 발명 전해콘덴서의 실험 결과를 나타낸 도면으로서, 실험 조건은 전해콘덴서의 방폭 현상이 발생되도록 양극 리드선과 콘덴서 케이스를 쇼트시킨 상태에서 전해콘덴서의 정격 전압을 인가하였다.

실험 결과, 본 발명 전해콘덴서의 경우, 위 실험 조건에서와 같이 양극 리드선과 콘덴서 케이스가 쇼트된 상태에서 정격 전압이 인가되었을 때, 대략 5 분동안 정상적으로 작동하다가 방폭 현상이 발생하였으나, 폭발이 일어나지 않은 채로 정상 개변되었다.

특히, 이와 같이 정상 개변된 전해콘덴서는 사진의 제품 외관, 방폭변, 개변후 소자 상태와 엑스레이(X-ray) 사진에 도시된 바와 같이 소자 자체의 외관이 거의 손상되지 않아 폭발이나 이로 인한 화재가 발생하지 않았음을 알 수 있다.

나아가, 상기와 같은 본 발명의 전해콘덴서의 폴리이미드(polyimide) 수지를 이용한 접착테이프의 발열 방지 효과를 파악하기 위하여, 본 발명자는 종래 방식의 전해콘덴서(접착테이프의 재질이 폴리프로필렌임)와 하기와 같이 비교 실험하였다.

외권 방식	접착테이프 사용 수지	실험 온도	결과
			450V	500V	550V	600V	675V
음극박 외권 방식 (종래기술)	폴리프로필렌 (PP)	상온	폭발
음극박 외권방식 (본 발명)	폴리이미드 (PI)	상온	정상 개변	정상 개변	정상 개변	정상 개변	정상 개변
음극박 외권방식 (본 발명)	폴리이미드 (PI)	섭씨 105 도에서 1시간 방치후	정상 개변	정상 개변	정상 개변	정상 개변	정상 개변

* 비고: 전해콘덴서의 방폭 현상이 발생되도록 양극 리드선과 콘덴서 케이스를 쇼트시킨 상태에서 전압을 인가함.

위 표에서 보는 바와 같이, 본 발명의 전해콘덴서에 폴리이미드 재질의 접착테이프를 사용하는 경우, 상온에서 해당 전압에 따라서 정상 개변되는 것은 물론이고, 섭씨 105 도에서 1시간 방치후 전압을 인가한 상태에서도 정상 개변되어 종래 방식의 전해콘덴서와 비교하여 내열성이 매우 우수함을 알 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명의 전해콘덴서의 소자 구조의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 양극 리드선
2; 음극 리드선
10; 음극박
20; 양극박
30; 전해지
40; 접착 테이프

Claims (3)

1. 양극박(20)과, 음극박(10)과, 상기 양극박(20)과 음극박(10) 사이에 삽입되는 전해지(30)로 이루어지되, 상기 음극박(10)이 외측으로 노출되도록 권취시키는 음극박 외권 방식의 전해콘덴서의 소자 구조에 있어서,
   외측으로 노출된 상기 음극박(10)의 노출면 전체를 감쌀수 있도록 접착 테이프(40)를 부착시키되, 부착되는 접착 테이프(40)의 폭 길이(z)가 상기 음극박(10) 또는 양극박(20)의 폭 길이(y) 이상인 것을 특징으로 하는 전해콘덴서의 소자 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전해지(30)의 폭 길이(x)는 상기 접착테이프(40)의 폭 길이(z) 이상의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서의 소자 구조.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 접착테이프(40)의 재질은 폴리이미드(polyimide) 수지인 것을 특징으로 하는 전해콘덴서의 소자 구조.

Images