KR20120086696A - 전해 콘덴서용 탭 단자 - Google Patents

전해 콘덴서용 탭 단자 Download PDF

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하루히토 아라키
후토시 이시이
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고호꾸고오교오가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 무연 주석 도금이 실시된 리드선을 그대로 탭 단자에 사용한 경우에도 용접 부분에서의 주석 위스커가 발생하지 않고, 또한 환경면에서도 문제가 되지 않는 탭 단자 및 그 제조방법을 제공한다. 표면이 무연 주석 도금된 리드선에, 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자로서, 상기 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방을 자외선 경화성 수지에 의하여 피복한다.

Description

전해 콘덴서용 탭 단자{Tab Terminal for Electrolytic Capacitor}
본 발명은 전해 콘덴서에 사용되는 탭 단자에 관한 것이며, 보다 상세하게는 무연 주석 도금이 실시된 탭 단자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전해 콘덴서는 탄탈럼, 알루미늄 등의 밸브 작용 금속으로 이루어지는 양극 전극박과 음극 전극박을 세퍼레이터(separator)를 통하여 감아서 이루어지는 콘덴서 소자를 형성하고, 이러한 콘덴서 소자에 액상 전해질 또는 고체 전해질을 가지게 하여서 외장 케이스 안에 수납하여 구성되어 있다. 이와 같은 전해 콘덴서에 있어서 양극 전극박과 음극 전극박에는, 각각의 전극을 바깥에 접속하기 위한 탭 단자가 스위치, 초음파 용접 등의 공지의 수단에 의하여 접속되어 있다.
전해 콘덴서용 탭 단자는 압연부(壓延部)를 가지는 알루미늄 심선과 리드선이 용접된 구조를 가지고 있다. 전극박에 접합되는 부분은 와인딩형 콘덴서 소자 안에 감기는 관계로부터 압연부가 되고, 외장 케이스를 밀봉하는 밀봉체에 관통 삽입되는 부분은 밀봉체와의 사이의 밀봉성과 기계적 강도를 확보하기 위하여 알루미늄 심선으로 되어 있다. 또한, 회로기판에 실장되는 인출 부분은 실장시의 취급성을 확보하기 위하여 유연성을 가지는 리드선으로 되어 있다.
이와 같은 세 부분으로 구성되는 탭 단자는, 2종류의 부재를 용접함으로써 제작된다. 압연부를 형성한 알루미늄 심선에 리드선을 용접함으로써 제작된다. 또한, 전해 콘덴서는 회로기판에 땜납으로 실장됨으로써, 그 리드선은 땜납 특성의 향상을 위하여, 그 표면에 주석이나 납을 함유하는 주석으로 도금이 실시된 것이 사용되고 있다.
한편, 최근에는 환경 문제를 배려하여 전자 부품의 전극 단자의 무연화나 전자 부품의 접합에 무연 땜납을 사용하는 기술의 개발이 이루어지기 시작하고 있다. 전자 부재로서 이용하는 리드선에 있어서도 종래의 납 함유 주석 도금 대신에 납을 사용하지 않는, 이른바 무연 주석 도금이 사용되기 시작하고 있다. 이와 같은 무연 주석 도금이 실시된 리드선을 이용한 탭 단자에서는, 알루미늄 심선과 리드선 부분의 용접 부분에 주석의 위스커(whisker)가 발생하는 문제가 있다. 위스커는 시간의 흐름에 따라 성장하므로, 탭 단자 제조 후에 위스커를 제거하여도 그 후에 서서히 위스커가 성장한다. 따라서, 전해 콘덴서를 회로기판에 실장한 후에 양극측 리드선에서 발생한 위스커와 음극측 리드선에서 발생한 위스커가 서로 접합하거나, 또는 리드선 부분에 발생한 위스커가 회로기판의 표면까지 도달하여, 나아가서는 전해 콘덴서의 누출 전류를 증대시키거나, 쇼트를 발생시킬 우려도 있다.
이러한 문제에 대하여, 용접부에서의 주석 위스커의 발생을 방지하기 위하여, 일본공개특허공보 2007-067146호에는 위스커가 발생하는 용접부 근방에 열경화성 수지 조성물을 도포하고, 열처리를 함으로써 용접 부분 근방을 수지로 피복하는 것이 제안되어 있다. 하지만, 에폭시 수지 등으로 대표되는 열경화성 수지는, 통상적으로 염소 등의 할로겐을 포함하므로, 탭 단자의 제조 공정이나 탭 단자를 이용한 콘덴서 등의 전자재료를 폐기할 때에 환경 오염의 문제가 생기는 경우가 있다. 따라서, 콘덴서 업체에 있어서는 환경면을 배려한 무할로겐의 전자 부재에 대한 요구가 있다.
본 발명자들은 이번에 특정한 수지를 이용하여 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방을 피복함으로써, 위스커의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 환경면에서도 문제가 되지 않는 탭 단자를 실현할 수 있다는 지식을 얻었다. 본 발명은 이러한 지식에 따른 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 무연 주석 도금이 실시된 리드선을 그대로 탭 단자에 사용한 경우에도, 용접 부분에서의 주석 위스커가 발생하지 않고, 또한 환경면에서도 문제가 되지 않는 탭 단자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전해 콘덴서용 탭 단자는 표면이 무연 주석 도금된 리드선에 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자로서,
상기 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방이 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 피복이 용접 증강(build-up) 부분에 형성되어 있고, 상기 용접 증강 부분이 상기 알루미늄 심선의 바깥 직경을 넘지 않도록 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지가 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 것인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지가 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 한 공중합체 수지인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지가 우레탄 아크릴레이트 40~55질량%와 (메타)아크릴레이트 20~40중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태인 상기 탭 단자를 제조하는 방법은,
표면이 무연 주석 도금된 리드선에 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자를 준비하고,
상기 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방에 자외선 경화성 수지용 조성물을 도포하며,
상기 도포 부분에 자외선을 조사하여 자외선 경화성 수지로 이루어지는 피복을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 도포 및 상기 자외선 조사를 상기 리드선을 회전시키면서 행하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로서 포함하여 이루어지며, 더욱이 혐기성 경화촉진제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 이상인 경우에는, 상기 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 45~55질량%와 (메타)아크릴레이트 20~30질량%를 함유하는, 점도가 15,000~30,000mPa?s의 조성물을 이용하고, 상기 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 미만인 경우에는 상기 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 40~50질량%와 (메타)아크릴레이트 30~40질량% 함유하는, 점도가 5,000~15,000mPa?s의 조성물을 이용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 1.0~5.0질량%의 광중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 붕산염, 축합 인산염, 중탄산염, 탄산염, 규산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 무기산염을 함유하는 용제를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 상기한 탭 단자를 이용한 알루미늄 전해 콘덴서도 제공된다.
본 발명에 있어서는, 위스커의 발생 장소인 알루미늄 심선과 리드선의 용접 부분 표면이 수지로 피복되어 있으므로, 용접 부분에서 주석 위스커가 시간이 흐름에 따라 성장하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 수지로서 자외선 경화성 수지를 이용함으로써, 실질적으로 염소 등의 할로겐을 포함하지 않으므로 환경면에서도 문제가 없다.
도 1은 본 발명의 전해 콘덴서용 탭 단자의 개략도이다.
다음에 본 발명에 따른 탭 단자를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 전해 콘덴서용 탭 단자의 개략도를 도시한 것이다. 본 발명의 전해 콘덴서용 탭 단자는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 표면이 무연 주석 도금된 리드선(1)과 알루미늄 심선(2)이 용접되어 있고, 그 알루미늄 심선(2)의 단부(3)는 편평한 형상으로 압연되어 있다. 리드선(1)과 알루미늄 심선(2)의 용접 부분 근방(4)은 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 있다(도면 속의 사선 부분). 여기에서, '근방'이란, 리드선(1)과 알루미늄 심선(2)을 용접하였을 때에 형성되는 용접 증강 부분뿐만 아니라, 그 용접 증강 부분에서 연장되는 리드선 부분(5) 및 알루미늄 심선 부분(6)에도 수지 피복되어 있어도 좋다는 것을 의미하는 것이다. 무연 주석 도금된 리드선(1)을 이용한 탭 단자는 용접 증강 부분 근방(4~6)에서 위스커가 성장하는 경우가 많으므로, 이러한 용접 증강 부분에 수지 피복되어 있는 것이 바람직하다.
리드선으로는, 그 표면에 무연 주석 도금이 실시된 CP선(인입선) 등을 적합하게 사용할 수 있다. 리드선의 두께나 길이도 특별히 한정되는 것이 아니며, 전해 콘덴서의 요구 특성에 따라서 다양한 CP선을 사용할 수 있다. 또한, CP선은 도전 특성의 관점에서 철 주위에 동이 형성된 것이나 동선 자체가 통상적으로 사용된다.
본 발명의 탭 단자를 구성하는 알루미늄 심선도 종래의 탭 단자에 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 그 알루미늄 심선도 시판되는 것을 이용할 수 있다. 또한, 알루미늄 심선은 전해 콘덴서의 전극으로서 기능하는 것이고, 그 일단부는 편평한 형상으로 압연된 형상을 가지고 있다. 압연부는 종래 기술에 의하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 심선을 압축 가공하여 소정의 형상으로 절단함으로써, 소정 형상의 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 제작할 수 있다. 압연부를 소정 형상으로 절단하는 공정은 압축 가공과 동시에 할 수도 있다.
다음으로, 상기 리드선 및 알루미늄 심선을 종래 방법에 의하여 접합함으로써, 탭 단자의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 불꽃 방전이나 플라즈마 방전 등에 의하여 고온 상태를 형성하고, 알루미늄 심선과 리드선의 양단을 용해하여 접합하는 방법 등에 의하여 양자를 접합할 수 있다.
상기와 같이 하여, 표면이 무연 주석 도금된 리드선에 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자를 준비한 후, 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방에 자외선 경화성 수지용 조성물을 도포하고, 도포 부분에 자외선을 조사함으로써 수지 조성물을 경화시켜서 피복을 형성한다.
상기한 용접 증강의 근방은 알루미늄 심선(6)의 바깥 직경을 넘지 않도록 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 알루미늄 심선 부분(6)은 탭 단자를 전해 콘덴서의 케이스체에 넣어서 전해액을 충전하였을 때의 밀봉 고무로 밀봉되는 부분이 된다. 그 때문에, 알루미늄 심선의 바깥 직경보다 초과되도록 수지가 피복되어 있으면, 밀봉 고무에서 전해액이 새어 나오는 경우가 있다.
자외선 경화성 수지 조성물을 탭 단자의 용접 증강 부분에 도포하는 방법으로는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지의 도포 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 롤러에 의하여 도포하거나 스프레이 분사 등에 의하여 자외선 경화성 수지 조성물을 도포할 수 있다. 또한, 적용하는 도포 방법에 따라서는, 자외선 경화성 수지 조성물의 점도를 적절하게 조정할 필요가 있는데, 점도의 조정은 모노머 및 올리고머의 선택에도 따르지만, 통상적으로 용제의 함유량을 조절함으로써 할 수 있다. 또한, 상기한 도포 방법에 의하여 탭 단자의 용접 부분에 수지 조성물을 도포하는 경우, 원하는 범위가 수지 피복되도록 수지 조성물의 점도를 적절히 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 롤러에 의한 도포 방법을 이용하는 경우, 자외선 경화성 수지 조성물의 점도는 대체로 5,000~30,000mPa?s 정도이다.
자외선 경화성 수지 조성물의 도포 공정에 있어서는, 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 이상인 경우에는 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 45~55질량%와 (메타)아크릴레이트 20~30질량%를 함유하는, 점도가 15,000~30,000mPa?s의 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 점도의 수지 조성물을 사용함으로써, 액체 떨어짐이나 도포 얼룩이 없는 균일한 피복을 형성할 수 있다. 또한, 상기 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 미만인 경우에는 상기 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 40~50질량%와 (메타)아크릴레이트 30~40질량%를 함유하는, 점도가 5,000~15,000mPa?s의 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 점도의 수지 조성물을 사용함으로써, 액체 떨어짐이나 도포 얼룩이 없는 균일한 피복을 형성할 수 있다.
자외선 경화성 수지 조성물을 탭 단자의 용접 증강 부분에 도포한 후, 도포 부분에 자외선을 조사하여서 수지 조성물을 경화하여 피막을 형성한다. 자외선 조사는, 공지의 장치를 이용하여 할 수 있다. 조성물 중에 첨가하는 광중합 개시제의 종류에도 따르지만, 조사파장이 250~450㎚ 정도의 자외선 조사 장치를 사용할 수 있다. 이러한 자외선 경화성 수지 조성물은 자외선 조사에 의하여 중합이 개시되며, 고감도이면서 매우 단시간에 경화하여 수지 피복을 형성한다. 종래의 에폭시계 수지를 이용한 경우에 있어서는, 수지 조성물을 탭 단자에 도포한 후에 가열하는 열처리 공정을 필요로 하는 것이었지만, 본 발명에 따르면, 이러한 열처리 공정을 필요로 하지 않고, 수지 조성물의 도포 후에 자외선을 조사하는 것에만 의하여 수지 피복을 형성하므로 제조공정의 간소화가 도모된다. 또한, 혐기성 경화촉진제나 경화 촉매를 병용하여 수지 경화 시간을 더욱 단축할 수도 있어, 이와 같은 수지 조성물을 이용함으로써 보다 속건성(速乾性)이면서 균질한 수지 피막을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 자외선 경화성 수지로 이루어지는 피복은 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로서 포함하는 자외선 경화성 수지 조성물에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 형성된다.
상기한 자외선 경화성 수지 조성물의 도포 및 자외선 조사는 탭 단자의 리드선을 회전시키면서 하는 것이 바람직하다. 리드선을 회전시키면서 수지 조성물의 도포 및 자외선 조사를 함으로써, 보다 균일한 피복이 형성되는 동시에 알루미늄 심선의 바깥 직경을 넘지 않도록 피복을 형성할 수 있다.
우레탄 아크릴레이트로는, 폴리에스테르계 우레탄 아크릴레이트, 폴리에테르계 우레탄 아크릴레이트, 폴리부타디엔계 우레탄 아크릴레이트, 폴리올계 우레탄 아크릴레이트를 들 수 있는데, 이들로 한정되는 것은 아니다. 우레탄 아크릴레이트는 분자량이 500~20,000 정도의 범위의 올리고머, 바람직하게는 500~10,000 정도의 범위의 것이 사용된다. 또한, 자외선 경화성 수지 조성물 중의 우레탄 아크릴레이트의 함유량은 40~55질량%가 바람직한데, 상기한 바와 같이 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 이상인 경우에는 우레탄 아크릴레이트의 함유량을 45~55질량%의 범위로 하고, 리드선의 바깥 직경이 0.6㎚ 미만인 경우에는 우레탄 아크릴레이트의 함유량을 40~50질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
자외선 경화성 수지 조성물 중에 함유되는 (메타)아크릴레이트는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미하는 것으로, (메타)아크릴레이트로는, 예를 들어 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 반연글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤에탄디(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤에탄트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 글리세릴트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되는 것은 아니다. 자외선 경화성 수지 조성물 중의 (메타)아크릴레이트의 함유량은 35~45질량%가 바람직하다.
자외선 경화성 수지 조성물 중에는 광중합 개시제를 포함하고 있어도 좋다. 광중합 개시제, 예를 들어 250~450㎚ 정도의 영역의 자외선을 흡수하여서 라디컬 또는 이온을 생성하여 올리고머, 모노머의 중합을 개시시키는 것이다. 예를 들어, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 이소프로필벤조인에테르, 이소부틸벤조인에테르, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)옥심, 벤질, 디에톡시아세트페논, 벤조페논, 클로로티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 폴리염화폴리페닐, 헥사클로로벤젠 등을 들 수 있는데, 이들로 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 이소부틸벤조인에테르, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)옥심을 들 수 있다. 또한, Vicure 10, 30(Stauffer Chemical 제품), Irgacure 184, 651, 2959, 907, 369, 1700, 1800, 1850, 819(치바 스페셜티 케미컬즈 제품), Darocure1173(EM Chemical 제품), Quantacure CTX, ITX(Aceto Chemical 제품), Lucirin TOP(BASF 제품)라는 상품명으로 구할 수 있는 광중합 개시제도 사용할 수 있다. 중합 개시제의 함유량은 자외선 경화성 수지 조성물에 대하여 0.5~5.0질량%, 바람직하게는 1.0~5.0질량%이다.
상기한 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화성 수지 조성물은, 염소 등의 할로겐이 포함되어 있지 않으므로, 탭 단자의 용접 부분 근방의 피복으로서 이용한 경우에도 환경면에서의 문제가 없으며, 효과적으로 탭 단자로부터의 위스커 발생을 억제할 수 있다. 이러한 자외선 경화성 수지 조성물로서 시판되는 조성물을 사용하여도 좋으며, 예를 들어 케미실 U-426B(케미테크 가부시키가이샤 제품)나, 에스타이트 AS-2016(아섹 가부시키가이샤 제품)을 적합하게 사용할 수 있다.
그런데, 종래에 전해 콘덴서용 전해액으로서 에틸렌글리콜을 포함하는 것이 사용되어져 왔는데, 최근에는 γ-부티롤락톤 등을 포함하는 전해액이 사용되는 경우가 있다. 상기한 수지는 실질적으로 할로겐을 포함하지 않고, 또한 피복의 강도나 내구성에도 뛰어나지만, γ-부티롤락톤에 의하여 수지가 팽윤하여, 용접 증강 근방에 설치한 피복이 탭 단자로부터 박리되어 버리는 경우가 있다. γ-부티롤락톤을 포함하는 전해액을 충전한 전계 콘덴서에 탭 단자를 이용하는 경우에는, 자외선 경화성 수지로서 (메타)아크릴레이트로서 변성 아크릴레이트 올리고머를 이용한 자외선 경화성 수지 조성물을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 수지로는, 아닐록스 LCR0136(토아고세이 가부시키가이샤 제품: 점도 20,000mPa?s) 등의 시판되는 자외선 경화성 수지 조성물을 적합하게 사용할 수 있다.
상기한 수지 조성물에는 혐기성 경화촉진제가 함유되어 있어도 좋다. 혐기성 경화촉진제가 첨가됨으로써, 보다 경화 속도를 향상시키며, 균일한 피복을 얻을 수 있다. 혐기성 경화촉진제로는 종래 공지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지 조성물 중에 붕산염, 축합 인산염, 중탄산염, 탄산염, 규산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 무기산염을 포함하는 자외선 경화성 수지 조성물을 이용함으로써, 위스커의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
그런데, 에폭시 수지는 금속(알루미늄)에 대한 접착성이 강하고, 한편 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지는 금속에 대한 접착성이 떨어지는 것이 알려져 있다. 상기한 바와 같이, 종래 에폭시 수지 피복 대신에 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지로 이루어지는 피복을 탭 단자의 용접 증강 근방에 설치한 경우, 알루미늄 부분과 피복의 접착성(밀착성)이 약해질 우려가 있다. 본 발명에 있어서는, 상기 무기산염을 자외선 경화성 수지 조성물 안에 첨가함으로써, 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지를 이용한 경우에도 피복의 접착성을 강하게 할 수 있는 것이며, 이러한 효과는 전혀 예측할 수 없었던 것이다. 소정의 무기산염을 첨가함으로써 피복의 접착성이 강해지는 이유는 확실하지는 않지만, 다음과 같이 생각된다. 즉, 소정의 무기산염을 포함하는 수지 조성물을 알루미늄 심선의 용접 증강 부분에 도포하면, 무기염산에 의하여 알루미늄 표면이 에칭 처리되어, 미세한 요철이 형성된다. 그 때문에, 아크릴레이트계의 자외선 경화성 수지라도 알루미늄과의 밀착성이 양호한 피복을 형성할 수 있는 것으로 생각된다.
자외선 경화성 수지 조성물 중에 무기산염이 포함되는 경우, 60~100℃ 정도의 온도로 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방에 수지 조성물을 도포하는 것이 바람직하다. 이러한 온도 범위에서 수지 조성물을 도포함으로써, 알루미늄 표면의 에칭 효과가 보다 높아져, 밀착성이 뛰어난 수지 피복을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 탭 단자의 용접 증강 부분에 자외선 경화성 수지 조성물을 도포하기 전에 미리 무기산염의 용액으로 탭 단자를 세정해 두어도 좋다. 무기산염 용액에서의 탭 단자의 세정은 60~100℃ 정도의 온도로 행하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 미리 무기산염의 용액으로 탭 단자를 세정하는 것에 의하여도 알루미늄 표면이 에칭 처리되어 미세한 요철이 형성되므로, 밀착성이 뛰어난 수지 피복을 형성할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 있어서는 상기한 무기산염 용액에서의 세정 공정에 이어서 무기산염을 포함하는 자외선 경화성 수지 조성물의 도포를 하여도 좋다.
본 발명에 있어서는 무기산염으로서 규산염, 붕산염, 축합 인산염, 황산염, 탄산염, 중탄산염, 붕산 암모늄염, 인산 암모늄염 및 이들의 2종류 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 적합하게 사용할 수 있다. 이들 무기산염은 시판되는 것을 사용하여도 좋으며, 예를 들어 파인클리너 FC315(니혼파커라이징 제품) 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 무기산염의 함유량으로는 0.1~5질량%, 바람직하게는 0.5~2질량%이다.
탭 단자는 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분(용접 증강 부분)의 표면에 깊이 50㎛ 정도의 마이크로 보이드가 존재하고 있다. 상기한 자외선 경화성 수지 조성물을 탭 단자의 용접 부분 및 그 근방에 도포하여 경화시킴으로써, 용접 부분의 표면에 존재하는 마이크로 보이드 등이 메워지므로, 위스커 발생의 제어와 함께, 수지 피복 표면의 평활성이 향상된다.
실시예 1
리드선 부재로서 무연 주석 도금(도금 두께 12㎛)이 실시된 0.6㎜Ø의 동선을 이용하여, 동선을 20㎜ 길이로 절단하였다. 또한, 알루미늄 심선으로서 1.2㎜Ø의 알루미늄선을 이용하여, 알루미늄 심선을 9㎜ 길이로 절단하였다. 이어서, 소정 길이로 절단된 리드선과 알루미늄 심선을 아크 용접 장치의 각각의 전극에 가지고, 이러한 상태로 리드선과 알루미늄 심선을 누르게 하여 플라즈마 방전에 의한 용접을 하여서(전압 약 50V), 리드선과 알루미늄 심선을 접합하였다. 그 후에 알루미늄 심선의 단부를 눌러 편평화하여 압연부를 형성함으로써, 전해 콘덴서용 탭 단자를 얻었다.
자외선 경화성 수지 조성물로서 무기산염 용액인 파인클리너 FC315(니혼파커라이징 제품)를 1.0질량% 함유하는 케미실 U-426B(케미테크 가부시키가이샤 제품)를 준비하였다. 준비한 자외선 경화성 수지 조성물을 앞에서 얻어진 탭 단자의 용접 증강 부분에 도포하고, 자외선 조사 장치를 이용하여 도포 부분에 자외선을 조사하여 조성물을 경화시킴으로써 용접 증강 부분에 수지 피복을 하였다.
실시예 2
상기 자외선 경화성 수지 조성물에 있어서, 케미실 U-426B 대신에 아닐록스 LCR0136(토아고세이 가부시키가이샤 제품)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여서 탭 단자를 제작하였다.
비교예 1
사용한 수지로서 에폭시 수지인 케미실 E-5201H(케미테크 가부시키가이샤 제품)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여서 탭 단자를 제작하고, 더욱이 이러한 탭 단자를 이용하여 전해 콘덴서를 제작하였다.
<탭 단자의 평가>
상기와 같이 하여서 수지 피복한 탭 단자를 이용하여 전해 콘덴서를 제작하고, 누출 전류 및 전해액 수명을 조사하였다. 또한, 탭 단자를 고온다습한 환경(60℃, 90%RH) 하에 놓고, 위스커 성장의 가속시험(4250시간)을 하였다.
그리고, 수지 피복한 탭 단자에 대하여 BS EN 14582:2007에 준거한 측정에 의하여, 탭 단자 속 할로겐 함유량을 측정하였다.
더욱이, γ-부티롤락톤 용액 안에 탭 단자를 담그고, 20℃에서 16시간 방치한 후, 탭 단자의 피복 부분에 박리가 없는지 눈으로 확인하였다.
<평가결과>
실시예 1~3 및 비교예 1의 탭 단자의 위스커 발생 시험 결과, 그리고 전해 콘덴서의 누출 전류, 전해액 수명시험 결과, 및 할로겐 함유량, γ-부티롤락톤(GBL) 용액 내성은 하기 표 1에 나타내는 바와 같았다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
위스커 가속시험
(위스커 길이, ㎛)		 0 0 100~300
전해액 수명 50년 50년 6개월~1년 정도
누출 전류
(mA)		 0 0 20
할로겐 함유량
(mg/Kg)		 0 0 256
GBL 용액 내성 박리 있음 박리 없음 박리 있음
표 1의 결과로부터도 명확하듯이, 에폭시계 수지가 아니라, 특정한 자외선 경화성 수지로 피복된 탭 단자는, 위스커의 발생이 보다 효과적으로 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지는 염소 등의 할로겐을 포함하지 않으므로, 염소를 함유하는 에폭시 수지로 피복한 탭 단자(비교예 1)와 비교하여, 전해 콘덴서의 전해액 수명이 증대되며, 누출 전류도 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 변성 아크릴레이트 모노머를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 피복을 형성한 탭 단자(실시예 2)는 γ-부티롤락톤 용액 내성도 양호하였다.
1: 리드선
2: 알루미늄 심선
3: 알루미늄 심선 단부
4: 용접 부분 근방

Claims (13)

  1. 표면이 무연 주석 도금된 리드선에, 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자로서,
    상기 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방이 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 탭 단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피복이 용접 증강 부분에 설치되어 이루어지는 탭 단자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접 증강 부분이 상기 알루미늄 심선의 바깥 직경을 넘지 않도록 자외선 경화성 수지에 의하여 피복되어 이루어지는 탭 단자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지가 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 탭 단자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지가 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 한 공중합체 수지인 탭 단자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지가 우레탄 아크릴레이트 40~55질량%와, (메타)아크릴레이트 20~40질량%를 포함하여 이루어지는 탭 단자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 탭 단자를 제조하는 방법으로서,
    표면이 무연 주석 도금된 리드선에, 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해 콘덴서용 탭 단자를 준비하고,
    상기 리드선과 알루미늄 심선의 용접 부분 근방에 자외선 경화성 수지용 조성물을 도포하며,
    상기 도포 부분에 자외선을 조사하여 자외선 경화성 수지로 이루어지는 피복을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도포 및 상기 자외선 조사를 상기 리드선을 회전시키면서 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 우레탄 아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로서 포함하여 이루어지며, 혐기성 경화촉진제를 더 포함하여 이루어지는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 이상인 경우에는, 상기 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 45~55질량%와 (메타)아크릴레이트 20~30질량%를 함유하는, 점도가 15,000~30,000mPa?s의 조성물을 이용하고, 상기 리드선의 바깥 직경이 0.6㎜ 미만인 경우에는, 상기 용접 부분 근방에 도포하는 자외선 경화성 수지용 조성물로서 우레탄 아크릴레이트 40~50질량%와 (메타)아크릴레이트 30~40질량%를 함유하는, 점도가 5,000~15,000mPa?s의 조성물을 이용하는 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 1.0~5.0질량%의 광중합 개시제를 포함하여 이루어지는 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지용 조성물이 규산염, 붕산염, 축합 인산염, 황산염, 탄산염, 중탄산염, 붕산 암모늄염, 인산 암모늄염 및 이들 2종 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염을 포함하는 용제를 더 포함하여 이루어지는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 탭 단자를 이용한 알루미늄 전해 콘덴서.
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