KR20160062000A - 전해콘덴서용 탭단자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
위스커의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 용접 후의 환경면에서도 문제가 되지 않는 전해콘덴서용 탭단자의 제조방법을 제공한다. 알루미늄 심선의 한쪽 단부와 리드선의 한쪽 단부를 용접에 의하여 접합하여, 접합체를 형성하고, 상기 접합체를, 세정조 내에서 세정하며, 상기 세정한 접합체의 용접부분을 자외선 경화성 수지조성물을 도포하고, 상기 도포부분에 자외선을 조사하여, 자외선 경화성 수지로 피복하는 것을 포함하는 전해콘덴서용 탭단자의 제조방법으로서, 상기 세정조에는, 자기필터를 통하여 세정액이 순환하고 있고, 상기 접합체의 세정에 의하여 발생한 Fe와, Cu, Sn, Al, Bi 및 Ni로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속과의 합금 내지 금속간 화합물이, 상기 자기필터에 의하여 제거되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 리드선 표면에 아연주석 도금이 실시된 전해콘덴서용 탭단자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 탭단자의 리드선과 알루미늄 심선과의 용접부분에 위스커가 발생하기 어려운 탭단자를 얻을 수 있는 탭단자의 제조방법에 관한 것이다.
전해콘덴서는 탄탈, 알루미늄 등의 밸브작용금속으로 이루어지는 양극전극박과 음극전극박을 세퍼레이터를 통하여 권회하여 이루어지는 콘덴서 소자를 형성하고, 이 콘덴서 소자에, 액상 전해질 또는 고체 전해질을 보유시켜 외장 케이스 내에 수납하여 구성되어 있다. 이와 같은 전해콘덴서에 있어서, 양극전극박과 음극전극박에는, 각각의 전극을 외부에 접속하기 위한 단자가 스티치, 초음파 용접 등의 공지의 수단에 의하여 접속되어 있다.
전해콘덴서용 탭단자는, 압연부를 가지는 알루미늄 심선과 리드선이 용접된 구조를 가지고 있다. 전극박에 접합되는 부분은, 권회형 콘덴서 소자 내에 감기는 관계로부터 압연부로 되고, 외장 케이스를 밀봉하는 밀봉입구체에 관통 삽입되는 부분은, 밀봉입구체와의 사이의 밀봉성과 기계적 강도를 확보하기 위하여 알루미늄 심선으로 되어 있다. 또한, 회로기판에 실장되는 인출부분은, 실장시의 취급성을 확보하기 위하여 유연성을 가지는 리드선으로 되어 있다.
이와 같은 3개의 부분으로 구성되는 탭단자는, 2종류의 부재를 용접함으로써 제작된다. 압연부를 형성한 알루미늄 심선에 리드선을 용접함으로써 제작된다. 또한, 전해콘덴서는 회로기판에 납땜으로 실장되는 것으로부터, 그 리드선은 납땜 특성의 향상을 위하여, 그 표면에 주석이나 납을 함유하는 주석으로 도금이 실시된 것이 사용되고 있다.
한편, 최근 환경문제에 배려하여, 전자부품의 전극단자의 무연화나 전자부품의 접합에 무연 땜납을 사용하는 기술의 개발이 이루어지기 시작하고 있다. 전자부재로서 사용하는 리드선에 있어서도, 종래의 납함유 주석 도금 대신에, 납을 사용하지 않는, 이른바 납프리의 주석 도금이 사용되기 시작하고 있다. 이와 같은 무연 주석 도금이 실시된 리드선을 사용한 탭단자에서는, 알루미늄 심선과 리드선부와의 용접부분에 주석의 위스커가 발생한다는 문제가 있다. 위스커는 경시적으로 성장하므로, 탭단자 제조 후에 위스커를 제거하여도, 그 후에 서서히 위스커가 성장한다. 따라서, 전해콘덴서를 회로기판에 실장한 후에, 양극측의 리드선으로부터 발생한 위스커와 음극측의 리드선으로부터 발생한 위스커가 서로 접합하거나, 또는 리드선부에서 발생한 위스커가 회로기판의 표면까지 도달하고, 나아가서는 전해콘덴서의 누출 전류를 증대시키거나, 쇼트를 발생시킬 우려도 있다.
이와 같은 문제에 대하여, 용접부로부터의 주석 위스커의 발생을 방지하기 위하여, 일본공개특허공보 2007-67146호(특허문헌 1)에는, 위스커가 발생하는 용접부 근방에 열경화성 수지조성물을 도포하고, 열처리을 함으로써 용접부분 근방을 수지로 피복하는 것이 제안되고 있다. 하지만, 에폭시수지 등으로 대표되는 열경화성 수지는, 통상 염소 등의 할로겐을 포함하므로, 탭단자의 제조공정이나, 탭단자를 이용한 콘덴서 등의 전자재료를 폐기할 때에, 환경오염의 문제가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 콘덴서 업체에 있어서는, 환경면에 배려한 할로겐 프리의 전자부재로의 요구가 있다. 예를 들어, 국제공개공보 WO2011/045971호 팸플릿(특허문헌 2)에는, 알칼리계 자외선 경화성 수지를, 위스커가 발생하는 용접부 근방에 도포하여 경화시킴으로써, 용접부 부근에서 위스커가 성장하는 것을 억제할 수 있다는 것이 제안되어 있다.
그런데, 일본공개특허공보 평8-168775호(특허문헌 3)에는, 폐액에 자성체로 이루어지는 침강제를 첨가하여, 폐액 중에 포함되는 고형성분과 침강제와의 응집체를 형성하고, 그 응집체를 자기필터에 의하여 제거하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 2).
특허문헌 1 및 2 등에 기재되어 있는 바와 같이, 용접부분을 수지로 피복함으로써, 용접부분으로부터 경시적으로 위스커가 성장하는 것을 억제할 수 있는데, 경우에 따라서는, 수지피막을 뚫고 위스커가 성장하거나, 또는 수지피막이 불완전한 용접부분으로부터 위스커가 성장하여 버리는 경우가 있었다. 본 발명자들은 이번에 리드선과 알루미늄 심선을 용접한 접합체를 특정한 용제로 세정하는 동시에, 세정 후의 용제 중의 금속화합물을 자기필터로 제거하고, 세정 후의 저합체의 용접부분 근방을 수지로 피복함으로써, 위스커의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 용접 후의 환경면에서도 문제가 되지 않는 탭단자를 실현할 수 있다는 지식을 얻었다. 본 발명은 이러한 지식에 의한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 무연 주석 도금이 실시된 리드선을 그 상태로 탭단자에 사용한 경우에도, 용접부분으로부터의 주석 위스커가 발생하기 않고, 또한 환경면에서도 문제가 되지 않는 탭단자 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리와 알루미늄과의 접합경계면에 실질적으로 금속간 화합물이 존재하지 않아, 접합 강도에 뛰어난 전자부품용 단자도 제공한다.
본 발명에 있어서의 전자부품용 단자의 제조방법은, 표면이 무연주석 도금된 리드선에, 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해콘덴서용 탭단자를 제조하는 방법으로서,
상기 알루미늄 심선의 한쪽 단부와 리드선의 한쪽 단부를 용접에 의하여 접합하여, 접합체를 형성하고,
상기 접합체를 세정조 내에서 세정하며,
상기 세정한 접합체의 용접부분을 자외선 경화성 수지조성물을 도포하고,
상기 도포부분에 자외선을 조사하여, 자외선 경화성 수지로 피복하는 것을 포함하여 이루어지며,
상기 세정조에는, 자기필터를 통하여 세정액이 순환하고 있고, 상기 접합체의 세정에 의하여 발생한 Fe와, Cu, Sn, Al, Bi 및 Ni로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속과의 합금 내지 금속간 화합물이, 상기 자기필터에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 피복을 용접증강부분에 설치하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지가 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지가, 우레탄아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 한 공중합체 수지인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지에 있어서, 상기 우레탄아크릴레이트 45~55중량%와, 상기 (메타)아크릴레이트 35~45중량%를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지용 조성물이, 혐기성 경화촉진제를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 자외선 경화성 수지용 조성물이, 붕산염, 축합인산염, 중탄산염, 탄산염, 규산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염을 포함하는 용제를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 실시형태에 있어서는, 상기 세정조 내에 붕산염, 규산염, 황산염, 인산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염이 세정성분으로서 포함되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 본 발명의 제조방법에 의하여 얻어진 탭단자 및 그 탭단자를 사용한 전해콘덴서도 제공된다.
본 발명에 있어서는, 위스커의 발생 장소인 알루미늄 심선과 리드선과의 용접부분 표면이 수지로 피복되어 있으므로, 용접부분으로부터 주석 위스커가 경시적으로 성장하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 수지로서 자외선 경화성 수지를 사용함으로써, 실질적으로 염소 등의 할로겐을 포함하지 않으며, 따라서 환경면에서도 문제가 없다.
도 1은 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 얻어지는 전해콘덴서용 탭단자의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 세정공정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 사용되는 자기필터의 단면개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 세정공정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 사용되는 자기필터의 단면개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 탭단자의 제조방법을 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명에 따른 탭단자의 제조방법은, 1) 알루미늄 심선의 한쪽 단부와 리드선의 한쪽 단부를 용접에 의하여 접합하여, 접합체를 형성하는 공정, 2) 상기 접합체를 세정조 내에서 세정하는 공정, 및 상기 세정한 접합체의 용접부분을 자외선 경화성 수지조성물을 도포하고, 그 도포부분에 자외선을 조사하여, 자외선 경화성 수지로 피복하는 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
<접합체 형성공정>
전해콘덴서용 탭단자는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 표면이 무연주석 도금된 리드선(1)과 알루미늄 심선(2)이 용접된 구조를 가지는 것이다. 알루미늄 심선(2)은 탭단자가 된 후에 알루미늄 전극부(박이 권회되는 부분)로서 기능한다. 알루미늄 전극부(3)는 알루미늄으로 이루어지는 선재를 소정 길이로 절단한 후, 소정 길이로 절단된 리드선과 용접에 의하여 접합하고, 알루미늄 선재의 헤드부를 프레스에 의하여 편평 형상으로 성형함으로써 형성된다. 또한, 압연부를 소정 형상으로 절단하는 공정은, 프레스 가공과 동시에 행할 수도 있다. 알루미늄 심선으로서는, 종래의 탭단자에 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 시판의 것을 사용하여도 좋다.
리드선(1)은, 구리선 또는 CP선(삽입선)의 표면에 무연주석 도금이 실시된 것이 사용된다. 한편, CP선은 도전 특성의 관점에서 철의 주위에 구리가 형성된 것이나 구리선 자체가 통상 사용된다. 리드선의 용접되는 측의 끝은, 테이퍼 형상으로 성형 가공되어 이루어지는 것이 바람직하다. 테이퍼 형상으로서 쐐기 형상 또는 원뿔 형상으로 할 수 있다. 테이퍼 형상으로 성형 가공된 리드선 선단부분의 선단각은 30~90°의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 55~65°이다. 선단각이 30°보다 예각이 되면 가공이 어려워지고, 또한 90°를 넘으면, 리드선을 눌러 알루미늄 전극에 용접할 때에 그 리드 선단부분이 휘어져, 알루미늄 전극의 중심으로부터 어긋나 용접되어 버리는 경우가 있다. 더욱이, 쐐기 형상의 경우에는, 그 쐐기 선단의 능선이 리드선의 축방향에 대하여 3~90°, 바람직하게는 35~85°각도를 가지고 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 리드선의 선단부분을 예각으로 함으로써 용접시의 방전이 바람직하게 이루어진다.
다음으로, 리드선(1)의 한쪽 단부(5)와 알루미늄 심선(2)의 한쪽 단부(4)를 용접에 의하여 접합하여 접합체를 형성한다. 용접방법으로서는, 종래 공지의 방법을 채용할 수 있으며, 예를 들어 불꽃방전이나 플라즈마 방전 등에 의하여 고온 상태를 형성하여, 알루미늄 심선과 리드선과의 양단을 용해하여 접합하는 방법 등에 의하여 양자를 접합할 수 있다.
<접합체의 세정공정>
상기와 같이 하여 얻어진 접합체는, 다음으로 세정공정에 들어간다. 세정공정은, 접합체를 세정조 내에서 세정함으로써 이루어진다. 세정조로서는, 스테인리스 등의 수조에 세정액을 넣은 것이 사용된다. 세정액으로는, 종래의 탭단자의 제조에 있어서 사용되고 있던 세정액을 사용할 수 있다. 예를 들어 붕산염, 규산염, 황산염, 인산염 등의 무기산염을 세정성분으로서 포함하는 세정액을 적절하게 사용할 수 있다. 붕산염으로서는 붕산나트륨, 붕산칼륨 등을 들 수 있다. 또한, 규산염으로서는 규산나트륨, 폴리규산나트륨, 규산칼륨, 폴리규산칼륨 등을 들 수 있다. 그리고, 황산염으로서는 황산나트륨이나 황산칼륨 등을 들 수 있다. 또한, 인산염으로서는 인산나트륨 또는 인산칼륨, 폴리인산나트륨, 폴리인산칼륨 등을 들 수 있다. 폴리인산나트륨으로서는 트리폴리인산나트륨, 테트라폴리인산나트륨, 펜타폴리인산나트륨 등을 들 수 있는데, 이들 중에서도 특히 트리폴리인산나트륨이 바람직하다. 이들 중에서도 세정액에는 인산염이나 규산염을 포함하는 것이 바람직하다. 세정성분(무기산염)은 용제 중에 1~50중량%, 바람직하게는 10~40중량%, 특히 25~30중량% 포함되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 세정제로서는, 구체적으로는 뉴클리너, 라이오믹스시리즈, 선워시시리즈(모두 라이온주식회사 제품) 등을 들 수 있다. 세정온도는 70~100℃, 보다 바람직하게는 90~98℃의 온도에서 행하여진다.
상기한 세정조는, 도 2에 나타내는 바와 같이 세정액(8)이 순환 이용되고 있고, 세정액(8)을 세정조(7)의 배출구(9)로부터 배출하고, 강제순환펌프(11)에 의하여 투입구(10)로 되돌리는 동안에, 세정된 이물이 제거되도록 필터(12, 13)가 설치되어 있다. 본 발명에 있어서는, 세정액(8)을 순환 이용할 때, 자기필터(12)를 통하여 특정 성분을 제거하는 것에 특징을 가지는 것이다. 상기한 접합공정에 있어서는, 용접시에 용접한 리드선 내지 알루미늄 심선의 일부가 미소 입자로 되어 접합체 표면에 부착되어 있는 경우가 있다. 또한, 용접에 사용하는 리드선이나 알루미늄 심선은, 사전에 세정하고나서 용접공정에 들어가는데, 그때에 세정이 불충분하거나, 세정 후의 반송시에 리드선이나 알루미늄 심선의 표면에 이물이 부착되는 경우가 있다. 종래부터 이들 이물의 혼입을 방지하기 위하여, 용접하여 얻어진 접합체를 세정조에서 세정하는 것이 행하여져 왔다. 본 발명자들은 세정 중에는 세정액에 용해 내지 분산되어 필터로 제거할 수 없었던 이물이 접합체 표면에 부착하여, 그 이물이 원인이 되어 위스커가 발생하는 것을 발견하였다. 그리고, 그 이물을 분석한 결과, 리드선 유래의 철(Fe)과, 구리, 주석, 알루미늄, 비스무트, 니켈 등의 다른 금속과의 합금 내지 금속간 화합물이 이물로서 접합체의 표면에 부착되어 있고, 이들의 이물이 위스커의 발생을 촉진하고 있다는 것을 판명하였다. 본 발명에 있어서는, 종래의 필터에서는 제거할 수 없었던 상기 이물을 자기필터에 의하여 제거함으로써, 얻어진 탭단자의 용접부분에 위스커를 발생시키기 어렵게 한 것이다.
또한, 세정조는, 스테인리스 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있는데, 상기한 바와 같은 인산계의 세정액은, 매우 미량이기는 하지만 스테인리스를 용해시킨다. 그 때문에, 사용 완료한 세정액에는 철이온이 포함되게 되어, 이 철이온이 접합체에 부착되어 있던 다른 금속과 반응하여 금속간 화합물을 형성하는 경우도 있다. 이와 같은 금속간 화합물도 탭단자의 위스커 발생을 촉진하는 것이 된다. 본 발명에 있어서는, 이와 같은 금속간 화합물도 자기필터에 의하여 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명에 사용되는 자기필터(12)의 일 실시형태의 단면도이다. 자기필터(12)는 자석(13)과, 자석(13)을 삽입하는 통형상의 이중용기(14)로 구성되어 있고, 이중용기의 상부개구(15)로부터 자석(13)을 출입 가능하게 되어 있다. 사용 완료의 세정액은, 이중용기(14)의 하단측면에 설치된 유입구(16)로부터 유입되고, 이중용기(14)의 상부측면에 설치된 배출구(17)로부터 이물이 제거된 후의 세정액이 배출된다. 사용 완료 세정액이 이중용기(14)의 안쪽을 통과할 때, 세정액 중의 이물은 자기의 작용에 의하여 이중용기의 내면측(18)에 부착되어, 세정액과 분리된다. 또한, 제거된 이물(19)은 이중용기(14)의 개구(15)로부터 자석(13)을 취출함으로써, 이중용기(14)의 바닥면(20)에 떨어져, 바닥면(20)에 설치된 드레인밸브(21)를 이중용기(14)로부터 떼어냄으로써 드레인(22)으로부터 배출할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 도 2에 나타나는 바와 같이, 자기필터(12)에 더하여 다른 필터(13)를 설치하여도 좋다. 예를 들어 여과지 등의 필터를 세정조의 순환유로 사이에 설치할 수 있다. 여과지 필터를 설치하는 위치로는, 자기필터의 상류측이어도 하류측이어도 좋다.
<자외선 경화성 수지 피복공정>
상기와 같이 하여 세정된 접합체는 건조시킨 후, 접합체의 용접부분 근방에 자외선 경화성 수지용 조성물을 도포하고, 도포부분에 자외선을 조사함으로써 경화시켜서 피복을 형성한다. 여기에서, '근방'이란, 도 1에 나타내는 바와 같이, 리드선(1)과 알루미늄 심선(2)을 용접하였을 때에 형성되는 용접증강부분뿐만 아니라, 그 용접증강부분으로부터 연장되는 리드선의 단부(5) 및 알루미늄 심선부분(6)에도 수지피복되어 있어도 좋다는 것을 의미하는 것이다. 무연주석 도금된 리드선(1)을 사용한 탭단자는, 용접증강부분 근방(4~6)으로부터 위스커가 성장하는 경우가 많으므로, 이 용접증강부분에 수지 피복되어 있는 것이 바람직하다.
자외선 경화성 수지조성물을 탭단자의 용접증강부분에 도포하는 방법으로서는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지의 도포방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 롤러에 의하여 도포하거나 스프레이 분사 등에 의하여 자외선 경화성 수지조성물을 도포할 수 있다. 한편, 적용하는 도포방법에 따라서는, 자외선 경화성 수지조성물의 점도를 적절히 조정할 필요가 있는데, 점도의 조정은, 모노머 및 올리고머의 선택에도 의하지만, 통상 용제의 함유량을 조절함으로써 행할 수 있다. 또한, 상기한 도포방법에 의하여, 탭단자의 용접부분에 수지조성물을 도포하는 경우, 원하는 범위가 수지 피복되도록, 수지조성물의 점도를 적절히 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 롤러에 의한 도포방법을 이용하는 경우, 자외선 경화성 수지조성물의 점도는, 대략 5,000~30,000mPa·s 정도이다.
자외선 경화성 수지조성물을 탭단자의 용접증강부분에 도포한 후, 도포부분에 자외선을 조사한다. 자외선 조사는, 공지의 장치를 사용하여 행할 수 있다. 조성물 중에 첨가하는 광중합 개시제의 종류에도 의하지만, 조사파장이 250nm~450nm 정도의 자외선 조사장치를 사용할 수 있다. 이러한 자외선 경화성 수지조성물은, 자외선의 조사에 의하여 중합이 개시되며, 고감도 및 매우 단시간으로 경화하여 수지 피복을 형성한다. 종래의 에폭시계 수지를 사용한 경우에 있어서는, 수지조성물을 탭단자에 도포한 후에 가열하는 열처리 공정을 필요로 하는 것이었는데, 본 발명에 따르면, 이러한 열처리 공정을 필요로 하지 않으므로, 공정도 간소화가 도모된다. 또한, 혐기성 경화촉진제나 경화촉매를 병용하여, 수지경화시간을 더욱 단축할 수도 있으며, 이와 같은 수지조성물을 사용함으로써, 보다 속건성이며, 또한 균질한 수지 피막을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 자외선 경화성 수지로 이루어지는 피복은, 우레탄아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 하여 포함하는 자외선 경화성 수지조성물에, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 형성된다.
우레탄아크릴레이트로서는, 폴리에스테르계 우레탄아크릴레이트, 폴리에테르계 우레탄아크릴레이트, 폴리부타디엔계 우레탄아크릴레이트, 폴리올계 우레탄아크릴레이트를 들 수 있는데, 이들로 한정되는 것은 아니다. 우레탄아크릴레이트는, 분자량이 500~20,000 정도 범위의 올리고머, 바람직하게는 500~10,000 정도의 범위의 것이 사용된다. 또한, 자외선 경화성 수지조성물 중의 우레탄아크릴레이트의 함유량은 45~55중량%가 바람직하다.
자외선 경화성 수지조성물 중에 함유되는 (메타)아크릴레이트는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미하는 것으로, (메타)아크릴레이트로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 반연(斑連)글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리메티롤에탄디(메타)아크릴레이트, 트리메티롤에탄트리(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 수지조성물 중의 (메타)아크릴레이트의 함유량은 35~45중량%가 바람직하다.
자외선 경화성 수지조성물 중에는 광중합 개시제를 포함하고 있어도 좋다. 광중합 개시제, 예를 들어 250nm~450nm 정도의 영역의 자외선을 흡수하여 래디컬 또는 이온을 생성하여 올리고머, 모노머의 중합을 개시하게 하는 것이다. 예를 들어 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 이소프로필벤조인에테르, 이소부틸벤조인에테르, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)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-에톡시카르보닐)옥심을 들 수 있다. 또한 Vicure10, 30(Stauffer Chemical사 제품), Irgacure184, 651, 2959, 907, 369, 1700, 1800, 1850, 819(치바스페셜티케미컬즈사 제품), Darocure1173(EM Chemical사 제품), QuantacureCTX, ITX(Aceto Chemical사 제품), Lucirin TPO(BASF사 제품)의 상품명으로 입수 가능한 광중합 개시제도 사용할 수 있다. 중합개시제의 함유량은 자외선 경화성 수지조성물에 대하여 0.5~5중량%로 할 수 있다.
상기한 우레탄아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화성 수지조성물은, 염소 등의 할로겐이 포함되어 있지 않으므로, 탭단자의 용접부분 근방의 피복으로서 사용한 경우에도, 환경면에서의 문제가 없고, 효과적으로 탭단자로부터의 위스커의 발생을 억제할 수 있다. 이와 같은 자외선 경화성 수지조성물로서, 시판의 조성물을 사용하여도 좋고, 예를 들어 케미실 U-426B(케미테크주식회사 제품)나, 에이스타이트 AS-2016(아섹주식회사 제품)을 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 있어선, 상기 자외선 경화성 수지조성물 중에, 붕산염, 축합인산염, 중탄산염, 탄산염, 규산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염을 더 포함하는 것이 바람직하다. 무기산염을 포함하는 자외선 경화성 수지조성물을 이용함으로써, 위스커의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 무기산염 중에서도, 붕산암모늄염이나 인산암모늄염, 붕산나트륨염, 인산나트륨염 등을 적합하게 사용할 수 있다. 이들 무기산염으로서 시판의 것을 사용하여도 좋고, 예를 들어 파인클리너 FC315나 FC-E3017(니혼파커라이징사 제품) 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 무기산염의 함유량으로서는 0.1~5중량%, 바람직하게는 0.5~2중량%이다.
탭단자는 리드선과 알루미늄 심선과의 용접부분(용접증강부분)의 표면에 깊이 50㎛ 정도의 미크로보이드가 존재하고 있다. 상기한 자외선 경화성 수지조성물을 탭단자의 용접부분 및 그 근방에 도포하여 경화시킴으로써, 용접부분의 표면에 존재하는 미크로보이드 등이 매립되므로, 위스커 발생의 억제와 함께, 수지 피복 표면의 평활성이 향상된다.
실시예
실시예
1
리드선 부재로서 무연주석 도금(도금 두께 12㎛)이 실시된 0.6mmØ의 구리선을 사용하고, 구리선을 20mm 길이로 절단하였다. 또한, 알루미늄 심선으로서 1.2mmØ의 알루미늄선을 사용하고, 알루미늄 심선을 9mm 길이로 절단하였다. 이어서, 소정 길이로 절단된 리드선과 알루미늄 심선을 아크용접장치의 각각의 전극에 파지하고, 이 상태로 리드선과 알루미늄 심선을 눌러 플라즈마 방전에 의한 용접을 행하고(전압 약 50V), 리드선과 알루미늄 심선을 접합하였다. 그 후, 알루미늄 심선의 단부를 프레스함으로써 편평화하여 압연부를 형성함으로써 접합체를 얻었다.
얻어진 접합체를 0.2질량%의 농도로 세정제(파인클리너 FC315, 니혼파커라이징사 제품)를 포함하는 세정액이 들어간 세정조에 24시간 침지하여 세정하였다. 이때, 도 2에 기재한 바와 같은 자기필터를 통하여 사용 완료 세정액을 순환시켰다. 또한, 비교를 위하여, 자기필터의 자석을 삽입하지 않고, 마찬가지의 세정을 행하였다. 세정 후의 세정액을 채취하여, 오제 전자분광분석을 행한 결과, 하기와 같은 금속종 내지 이온종이 포함되어 있는 것을 판명하였다.
| 금속종 내지 이온종 | 자석 있음 (mg/Kg) |
자석 없음 (mg/Kg) |
| Cu | 6500 | 260 |
| Cu이온 | 6200 | 250 |
| Fe | 16000 | 3900 |
| Fe이온 | 13500 | 3300 |
| 알루미늄 | 870 | 140 |
| 알루미늄 이온 | 780 | 128 |
| 나트륨 | 1000 | 1700 |
| 나트륨 이온 | 980 | 1600 |
| 주석 | 2900 | 160 |
| 주석 이온 | 38 | 37 |
| 비스무트 | 7미만 | 5미만 |
| 비스무트 이온 | 7미만 | 5미만 |
| 인산 이온 | 1000 | 1200 |
표 1의 결과로부터도 명확하듯이, 자기필터를 통하여 세정액을 순환 이용함으로써, Fe, Cu, Sn, Al, Bi 등을 포함하는 금속, 합금 내지 금속간 화합물이 제거되어 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 자외선 경화성 수지조성물로서, 무기산염 용액인 파인클리너 FC315(니혼파커라이징사 제품)를 1.0중량% 포함하는 케미실 U-426B(케미테크주식회사 제품)를 준비하였다. 준비한 자외선 경화성 수지조성물을 자기필터 부착 세정조에서 세정한 탭단자의 용접증강부분에 도포하고, 자외선 조사장치를 이용하여, 도포부분에 자외선을 조사하여 조성물을 경화시킴으로써, 용접증강부분에 수지피복을 행하였다.
상기와 같이 하여 수지피복한 탭단자를 이용하여 전해콘덴서를 제작하고, 누출 전류 및 전해액 수명을 조사하였다. 또한, 탭단자를 고온다습환경(60℃ 90%RH) 하에 높고, 위스커 성장의 가속시험(4250시간)을 행하였다.
더욱이, 수지피복한 탭단자에 대하여, BS EN 14582:2007에 준거한 측정에 의하여, 탭단자 중의 할로겐 함유량을 측정하였다.
비교예
1
사용한 수지로서, 에폭시 수지인 케미실 E-5201H(케미테크주식회사 제품)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 탭단자를 제작하고, 다시 이 탭단자를 이용하여 전해콘덴서를 제작하였다.
평가결과
실시예 1의 탭단자의 위스커 발생시험의 결과 및 전해콘덴서의 누출 전류, 전해액 수명 시험결과, 및 할로겐 함유량은, 하기 표 2에 나타나는 바와 같았다.
| 실시예 1 | |
| 위스커 가속시험 (위스커 길이) |
0㎛ |
| 전해액 수명 | 50년 |
| 누출전류 | 0mA |
| 할로겐 함유량 | 0mg/Kg |
표 1의 결과로부터도 명확하듯이, 에폭시계 수지가 아니라, 특정한 자외선 경화성 수지로 피복된 탭단자는, 위스커의 발생이 보다 효과적으로 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지는 염소 등의 할로겐을 포함하지 않으므로, 전해콘덴서의 전해액 수명이 증대되며, 또한 누출 전류도 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
1: 리드선
2: 알루미늄 심선
3: 알루미늄 전극부
4: 용접부분 근방
5: 리드선 단부
6: 알루미늄 심선 부분
7: 세정조
8: 세정액
9: 배출구
10: 투입구
11: 강제순환펌프
12: 자기필터
13: 자석
14: 이중용기
15: 상부개구
16: 유입구
17: 배출구
18: 이중용기 내면측
19: 이물
20: 바닥면
21: 드레인 밸브
22: 드레인
2: 알루미늄 심선
3: 알루미늄 전극부
4: 용접부분 근방
5: 리드선 단부
6: 알루미늄 심선 부분
7: 세정조
8: 세정액
9: 배출구
10: 투입구
11: 강제순환펌프
12: 자기필터
13: 자석
14: 이중용기
15: 상부개구
16: 유입구
17: 배출구
18: 이중용기 내면측
19: 이물
20: 바닥면
21: 드레인 밸브
22: 드레인
Claims (10)
- 표면이 무연주석 도금된 리드선에, 압연부를 가지는 알루미늄 심선을 용접하여 이루어지는 전해콘덴서용 탭단자를 제조하는 방법으로서,
상기 알루미늄 심선의 한쪽 단부와 리드선의 한쪽 단부를 용접에 의하여 접합하여, 접합체를 형성하고,
상기 접합체를 세정조 중에서 세정하며,
상기 세정한 접합체의 용접부분을, 자외선 경화성 수지조성물을 도포하고,
상기 도포부분에 자외선을 조사하여, 자외선 경화성 수지로 피복하는 것을 포함하여 이루어지며,
상기 세정조에는, 자기필터를 통하여 세정액이 순환하고 있고, 상기 접합체의 세정에 의하여 발생한 Fe와, Cu, Sn, Al, Bi 및 Ni로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속과의 합금 내지 금속간 화합물이, 상기 자기필터에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 탭단자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 피복을 용접증강부분에 설치하는 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 자외선 경화성 수지가 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자외선 경화성 수지가 우레탄아크릴레이트와 (메타)아크릴레이트를 주성분으로 한 공중합체 수지인 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 자외선 경화성 수지에 있어서, 상기 우레탄아크릴레이트 45~55중량%와, 상기 (메타)아크릴레이트 35~45중량%를 포함하여 이루어지는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자외선 경화성 수지용 조성물이, 혐기성 경화촉진제를 포함하여 이루어지는 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자외선 경화성 수지용 조성물이, 붕산염, 축합인산염, 중탄산염, 탄산염, 규산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 무기산염을 포함하는 용제를 더 포함하여 이루어지는 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정조 내에 붕산염, 규산염, 황산염, 인산염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는데 무기산염이 세정성분으로서 포함되어 있는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의하여 얻어지는 탭단자.
- 제 9 항에 기재된 탭단자를 사용한 전해콘덴서.
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