KR20170010244A

KR20170010244A - 금속증착필름의 진공증착장치

Info

Publication number: KR20170010244A
Application number: KR1020150101510A
Authority: KR
Inventors: 안병율
Original assignee: 성호전자(주)
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-01-26

Abstract

금속증착필름의 진공증착장치가 개시된다. 본 발명의 진공증착장치는 베이스 필름을 공급하는 권출롤러와, 상기 권출롤러에서 공급되는 필름이 냉각드럼에 밀착되어 회전할 때 알루미늄증착으로 활동전극을 형성하는 제1증착유닛과, 상기 권출롤러와 상기 냉각드럼사이에 개재한 플라즈마전처리부와, 상기 제1증착유닛에 이웃하여 알루미늄이 증착된 필름상에 Zn증착으로 강화전극을 형성하는 제2증착유닛, 및 알루미늄과 Zn이 증착된 필름을 감는 권취롤러를 포함하고, 상기 제2증착유닛은 아연노즐에 금속노즐핀이 삽설되게 구성하고, 상기 금속노즐핀을 통하여 Zn이 필름상에 증착되게 구성함으로써, 활성전극(Active Area)으로의 Zn유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

금속증착필름의 진공증착장치{THE PRODUCT APPARATUS OF METALLIZED FILM CAPACITOR}

본 발명은 필름에 금속을 증착하는 진공증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 먼저 제1증착유닛으로 필름에 알루미늄을 증착하여 활동전극을 형성하고, 제2증착유닛으로 알루미늄이 증착된 필름상에 Zn증착으로 강화전극을 형성하는 금속증착필름의 진공증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 적층 세라믹 캐패시터(MultiLayer Ceramic Capacitor:MLCC), 칩인덕터 등과 같은 칩부품은 소정의 내부전극패턴이 형성된 다수의 세라믹시트를 적층하여 가공을 거쳐서 만들어진다.

이와 같은 칩부품들은 최근 전자제품의 초소형화, 초집적화, 그리고 다기능화의 경향에 따라 매우 작으면서도 용량은 극대화될 수 있는 부품에 대한 요구가 증가되고 있다.

대표적인 칩부품인 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)는 이와 같은　대용량화를 위해 조성 변경을 통한 유전율 증가 또는 유전체 시트 두께를 줄이고 적층수를 높이는 방법을 사용하고 있다.

일반적인 적층 세라믹 캐패시터의 제조 방법은 내부전극층이 인쇄된 유전체 시트를 교대로 적층 압착 후 탈지와 고온 소성 과정을 거치고 외부전극을 도포하여 단자를 형성하고, 단자 전극부의 도금과정을 거치는 일련의 공정을 가진다.

적층 세라믹 캐패시터(MLCC)의 용량을 증가시키기 위해서 단위 부피당 적층수를 증가시키기 위해서는 유전체층과 내부전극층의 두께를 얇게 하는 방법이 있다.

그러나 유전체층의 두께 감소에 비해 내부 전극층의 두께는 감소폭은 상대적으로 작은데, 이는 내부전극층을 형성하는 금속 나노입자의 크기, 형상, 물성 등의 인자들에 대한 개선이 어렵기 때문이다.

이에 스퍼터링이나 증착 또는 도금 등의 박막 제작법을 이용한 전극 형성이 제안되고 있고,　대량생산을 위한 롤투롤(Roll to Roll)박막장치에서 정밀한 내부전극 패턴을 고속으로 만들어 내는 방법이 필요하게 되었다.

이러한 종래의 진공증착장치는 챔버, 마스크 이송장치, 필름 이송장치 그리고 장력조절장치를 포함하여 이루어진다.

챔버의 일측에는 박막소스부가 구비되며, 박막소스부는 챔버 내부를 이동하는 필름(F)에 마스크(M)가 밀착되어 겹쳐진 상태에서 금속입자가 포함된 금속 박막용 소스(이하 '박막소스'라 한다)를 일정한 패턴으로 활동전극에 도포하도록 동작된다.

최근에는 활동전극으로 알루미늄 증착을 한 후에 강화전극(Heavy edge)부분은 Zn 제품을 사용하여 고효율의 금속증착필름을 적용하여 짧은 충전시간에 사용시간을 최대한 늘리기 위한 노력이 증대되고 있다.

그러나, 종래의 증착구조에서는 활동영역에 이상적으로는 Al으로만 100% 증착을 시켜야 하는 데 활성영역에 Zn이 유입될 경우 설계상의 증착 필름 특성을 만족할 수 없게 된다.

즉, Zn노즐과 보우트(BOAT)사이에 실링을 하였다고는 하나 노즐(NOZZLE) 막힘 또는 WIDE한 커패시터용 필름 폭 작업시 NOZZLE구멍 개수가 적을 경우 BOAT내부 압력이 강해지면서 NOZZLE구멍이외의 공간으로 유출되거나 또는 Zn BOAT와 필름(냉각드럼)간의 간격이 최소 6mm를 유지하여야 하기 때문에 이로 인해 NOZZLE구멍에서 증발되는 Zn의 분사 각도가 넓게 되어 활성영역에 Zn이 증착되는 경우가 발생하게 된다.

따라서, 현재 증착 구조 방식으로는 활동 영역에 Al로만 100%증착할 수 있는 구조가 아니기 때문에 이 문제를 해결하기 위해서는 새로운 방식의 NOZZLE구조가 필요할 뿐만 아니라 증착장치의 내부 압력으로 인하여 노즐 틈새 등으로 아연이 유출되는 문제점이 발생한다.

KR 공개 특허 제1998-081733호(1998.11.25)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, Zn을 증발시켜 강화전극(HEAVY EDGE)을 결정하는 Zn 보우트(BOAT)의 밀폐방식과 Zn노즐(NOZZLE)에 금속노즐핀을 추가로 구성한 금속증착필름의 진공증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 진공증착장치내의 압력을 유지할 수 있는 금속증착필름의 진공증착장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 금속증착필름의 진공증착장치는 베이스 필름을 공급하는 권출롤러와, 상기 권출롤러에서 공급되는 필름이 냉각드럼에 밀착되어 회전할 때 알루미늄증착으로 활동전극을 형성하는 제1증착유닛과, 상기 권출롤러와 상기 냉각드럼사이에 개재한 플라즈마전처리부와, 상기 제1증착유닛에 이웃하여 알루미늄이 증착된 필름상에 Zn증착으로 강화전극을 형성하는 제2증착유닛, 및 알루미늄과 Zn이 증착된 필름을 감는 권취롤러를 제공한다.

따라서, 본 발명의 금속증착필름의 진공증착장치에 의하면, Zn NOZZLE에 SUS재질의 금속노즐핀을 추가하여 Zn BOAT와 필름간의 간격을 6mm이상을 유지하면서 PIN높이로 인한 분사각을 좁혀 주게 되어 활동전극(Active Area)으로의 Zn유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 금속증착필름의 진공증착장치에 의하면 Zn BOAT 마감 덮개(특수 재질 섬유)사이에 Zn BOAT내부 압력 배출관 및 통을 설치하여 내부압력으로 인해 NOZZLE 틈새 등으로 유출되어 활동전극(Active Area)으로의 Zn 유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 금속증착필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 진공증착기의 주요 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2증착유닛의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제2증착유닛의 측면도이다.
도 5는 PIN 확대도면이다.
도 6은 PIN 노즐 확대부분이다.
그리고, 도 7은 다른 실시예에 의한 금속노즐핀의 형상을 예시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

명세서 전체에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의한다.

"아연보우트(Zn Boat)"란 내부에 아연(Zn) 주괴가 보관된 아연도가니를 통칭하는 의미로 사용한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 금속증착필름의 적층 단면도로서, 본 발명의 금속증착필름은 베이스필름(150)상에 전극금속막으로 알루미늄증착층(151)을 증착하고, 알루미늄증착층(151)상의 슬리팅(slitting) 엣지(edge)부분에 아연증착층(152)을 증착하여 강화전극(Heavy edge)을 구성하고, 알루미늄증착층(151)에서 강화전극을 제외한 층을 비강화부분인 활동전극(Active area)으로 구성한다.

베이스필름(150)은 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET;Polyethylene terephthalate)와 같은 유전체 플라스틱필름으로 구성할 수 있다.

전극금속막의 알루미늄증착층(151)은 베이스필름(150)의 어느 일측 표면으로 소정 넓이의 마진부(M)를 두고 소정 두께로 제1 증착유닛(200)에서 증착된다.

이러한 증착과정에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 알루미늄증착층(151)상에 아연증착층(152)을 증착하여 강화전극(Heavy edge)을 형성한 것으로, 아연증착층(152)의 증착을 위하여 최초 유전체 플라스틱필름인 베이스필름(150)위에 알루미늄증착층(151)을 증착할 때 그 베이스필름(150)의 마진부(M) 부분에 그 필름(150)의 길이방향(Machine Direction)으로 일반적인 스틸등으로 된 미도시한 마스크(mask)를 씌워서 가리우고 증착을 시행한다.

이러한 알루미늄증착층(151)의 증착 완료후에는 아연이나 주석 또는 이들의 합금중에서 선택한 어느 하나의 금속물질을 전극금속막의 슬리팅 엣지부분을 소정의 두께를 이루게 증착하되 알루미늄증착층(151)에 아연의 유입이 최소화가 되도록 증착하는 것이다.

도 1을 참고하면 알루미늄증착층(151)의 두께(t2)가 아연증착층(152)의 두께(t1)보다 얇게 형성되어 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 전극금속막의 슬리팅 엣지부분을 아연이나 주석 또는 이들의 합금중에서 선택한 어느 하나의 금속물질로 증착할 수 있으나, 본 발명에서는 아연만으로 진공증착하여, 아연증착층(152)(강화전극)과 알루미늄증착층(151)(비 강화부분, 활동전극)과의 저항비를 아연증착층(152)이 2배 이상 높도록 구성한다.

바람직하게는 2~3.5:1로 두껍게 강화한 형태의 강화전극을 이루게 하고, 전체 면 저항값은 1.5-8Ω/㎠를 이루게 하여, 미도시한 콘덴서의 메탈리콘의 접속효과를 높게 하여야 한다.

본 발명에서 아연 금속을 사용하는 이유는 알루미늄 산화물에 의한 영향을 최소화하고 스프레이 접착 능력을 크게 향상시키기 위함이다.

구체적으로 알루미늄 산화물(Al₂O₃)은 10¹⁶Ω/cm로 비저항이 높으며, 산화막의 성장은 상당히 빠르게 진행된다. 반면, 아연산화물(ZnO) 또는 주석산화물(SnO₂)은 반도체성 산화물로 비저항이 10³Ω/cm이다.

주석이나 아연계의 비저항이 훨씬 낮기 때문에 전극과 리이드(lead) 사이의 스프레이 접착 특성을 향상시켜서 이 부분의 전기적 특성, 특히 접촉저항을 낮출수 있는 장점이 있고, 또한 이 부분에서의 corona방전에 의한 콘덴서의 정전용량의 변화를 막을 수 있는 장점이 있기 때문이다.

또한, 아연의 응착 잠열이 27.6kcal/mole이므로 알루미늄의 70.1kcal/mole 보다 낮아 강화부분을 두껍게 형성하더라도 플라스틱 유전체 필름에 열적 손상을 적게 주고, 내전압을 높일 수가 있다.

그리고 용사금속과 강화전극(Heavy edge)과의 사이에 산화가 일어날 경우에 아연의 산화물은 반도성 산화물로 알루미늄 산화물보다 접촉저항을 줄일 수가 있다.

상기 실시예에서는 강화전극을 형성하는 금속물질로서 아연을 사용하는 것으로 설명하였으나, 주석 혹은 이들의 혼합금속과 그외에 산화물이 반도성인 금속 즉, 인듐 혹은 이들의 합금을 사용할 수도 있다.

이들의 합금을 사용하는 경우에도 아연의 사용에 의한 유사한 효과를 얻을 수가 있다.

이렇게 형성된 금속 증착필름은 일반적인 권취 및 용사공정을 통하여 리이드가 접속된 콘덴서를 제조하는 데 사용된다.

이하에서는 이러한 금속증착필름을 제조하기 위한 진공증착장치에 대하여 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 진공증착 장치의 주요 구성 도면으로, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 진공증착장치는 진공챔버(100)와 , 진공챔버(100)의 진공을 유지하는 진공펌프(140)와 진공챔버(100) 내의 증착유닛과 롤러를 포함하여 각종 마스크와 필름 이송장치 그리고 장력조절장치 등을 제어하는 제어패널(160)을 포함한다.

진공챔버(100)는 권출롤러(110)와 권취롤러(140), 그리고 냉각드럼(130)을 포함한다.

권출롤러(110)는 필름(F)이 롤 형태로 감긴 상태에서 하나씩 풀리도록 하는 기능을 하고, 권취롤러(140)는 권출롤러(110)에서 풀린 필름(F)을 다시 감는 기능을 하는 장치이다.

사용환경 등에 따라 권출롤러(110)나 권취롤러(140) 중 적어도 어느 한 쪽에 필름(F)의 이송을 안내하도록 안내롤러를 구비하는 것이 가능하다.

그리고 권출롤러(110)에서 풀린 필름(F)은 냉각드럼(130)에 의해 안내되어 권취롤러(140)로 이송되는데, 이때 냉각드럼(130)은 필름(F)과의 마찰력으로 말미암아 회전하면서 일측에서 마스크(미도시)와 필름(F)이 서로 밀착되도록 하는 기능을 한다.

냉각드럼(130)에서 마스크와 필름(F)이 서로 밀착되는 부분은 제1 및 제2 증착유닛(200,300)으로부터 제공되는 금속입자를 포함하는 박막소스의 증착이 이루어지는 부분이다. 이때 냉각드럼(130)은 증착 중에 가열된 필름(F)을 냉각시키는 기능도 한다.

진공펌프(140)는 진공증착기(100)내를 소정의 압력(진공도)으로 감압한다.

제어패널(160)은 진공증착장치의 구동 제어장치로 동작되며 마스크 이송장치의 구동롤러와 냉각드럼(130)을 실질적으로 동기구동하도록 제어한다.

또한, 플라즈마전처리부(120)를 권출롤러(110)와 냉각드럼(130) 사이에 개재하여 베이스필름의 금속에 대한 부착력을 향상시키게 할 수 있다.

이후, 베이스 필름이 냉각드럼(130)을 통과하는 동안에 제1증착유닛(200)에 의하여 알루미늄 증착이 이루어지고 제2증착유닛(300)에 의하여 아연증착이 이루어지는 데, 진공증착보우트(Evaporation Boat)로 아침에 이슬이 맺히듯, 증발과 응결 원리를 이용한 가장 오래된 증착(deposition)방식을 이용한다.

이는 Al의 끊는 점이 1700이고, Zn의 끊는 점이 650인 점을 이용하여 두번에 걸쳐 증착을 한다.

냉각드럼(130)에서 필름(F)과 마스크가 서로 밀착되어 이동하는 동안에는 필름(F)과 마스크의 이동 속도가 실질적으로 동일하게 되도록 하여야 한다.

만약 필름(F)과 마스크의 이동 속도가 다르게 되면 증착이 이루어지는 부분에서 증착이 이루어지는 시간 동안의 속도 차이로 말미암아 마스크의 패턴과 다른 박막패턴이 필름(150)에 형성되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 장력조절장치(a1~a5)는 상기한 바와 같이 마스크와 필름(F)의 이동 속도를 실질적으로 동일하게 유지하기 위하여 필름(F)의 장력을 조절하는 장치이다.

장력조절장치(a1-a5) 중 어느 하나는 저항측정기로 구성할 수 있다.

특히, 냉각드럼(130)과 권취롤러(140) 사이에 개재되는 a4와 a5 중 어느 하나를 저항측정기로 구성하고 이러한 저항측정기는 접촉식으로 증착된 금속의 저항 및 두께를 간이로 측정하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 진공증착장치는 기본적으로 마스크의 장력을 실질적으로 일정하게 유지하도록 하고 필름(F)의 장력을 상기 장력조절장치에 의해 조절되도록 하여, 증착이 이루어지는 부분에서 냉각드럼(130)에 밀착된 필름(F)과 마스크가 실질적으로 동일한 속도로 이동될 수 있도록 하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장력조절장치는 저항측정기(a5)와 안내롤러(a1,a2,a3,a4), 그리고 제어패널(160)을 포함하여 이루어진다.

도 2에서는 저항측정기(a5)가 냉각드럼(130)과 권취롤러(140) 사이에 구비되어 필름에 증착된 활동전극(Active area)부분의 저항과 강화전극(Heavy edge)부분의 저항을 측정하여 제어패널(150)로 전송하도록 전기적으로 연결된다.

안내롤러(a1,a2,a3,a4)는 권출롤러(110)와 냉각드럼(130) 그리고 권취롤러(140) 사이에 구비되어 필름(F)의 이송을 안내하며 필름(F)의 장력을 감지한다.

필름(F)의 장력은 대략 0 ~ 50 kgf의 범위를 갖도록 함이 바람직하다.

먼저 제1증착유닛(200)은 공급되는 필름(F)에 알루미늄 와이어(Al wire)를 고전류 트랜스포머(High Current Transformer)로 가열시킨 증발보우트(Evapoator Boat)에서 증발시켜 Margin부(M)를 제외한 전체 필름에 알루미늄을 증착하되, 활동전극(Active area)의 저항을 고려하여 증착하여야 한다.

상술한 바와 같이 대략 0.6~12 두께의 유전체 플라스틱 필름(F)의 어느 일측 표면으로부터 소정 넓이의 마진부(M)를 두고 알루미늄을 먼저 제1증착유닛(200)에서 증착하고 나면, 증착된 알루미늄층사에 제2증착유닛(300)에서 연속하여 Zn을 더 두껍게 진공증착하여 스프레이면을 강화한 전극 금속막을 형성하는 것이다.

제2증착유닛(300)은 전극금속막의 강화전극을 형성하기 위한 것으로, 제1증착유닛(200)에서 알루미늄의 코팅 완료후에 아연이나 주석 또는 이들의 합금, 그 외에 산화물이 반도성인 금속 인듐 또는 이들의 합금 중 어느 하나를 선택하여 전극금속막의 슬리팅 엣지부분을 소정의 두께를 이루게 증착하되 알루미늄증착층(151)에 아연의 유입이 최소화가 되도록 증착하는 것이다.

이를 위하여 제2증착유닛(300)은 아연노즐(340)에 금속노즐핀(350)을 삽입하여 금속노즐핀을 사용하여 정확한 증착이 일어나도록 한다.

또한, 제2증착유닛(300)은 내부에 아연(Zn) 주괴(311)가 보관된 아연도가니(310)와 아연 도가니(310)를 가열하는 제1히팅코일(320)과 아연노즐(340)을 가열시키는 제2히팅코일(321)의 가열에 의하여 금속노즐핀(350)도 가열되어 Zn이 증착되도록 하는 것이다.

제1히팅코일(Heating coil;320)과 제2히팅코일(321)은 세라믹 재질에 코일을 와인딩(winding)한 형태로 사용된다.

제1히팅코일(320)은 아연도가니(310)를 감싸고 있는 타공홀이 형성된 다공성 금속 구조물(미도시)에 부착되어 상기 다공성 금속 구조물을 가열함으로써, 아연도가니(310)의 아연주괴(311)가 가열되어 증발하도록 동작된다.

이를 위하여 아연주괴(311) 상부에 위치한 다공성 금속 구조물에는 아연이 증발되는 타공된 홀이 구성되어 있다.

제2히팅코일(321)은 그 일측이 아연노즐(340)에 접촉되어 직접 아연노즐을 가열하도록 동작한다.

본 발명에서는 아연노즐의 막힘 또는 WIDE한 커패시터용 필름 폭 작업시 노즐 구멍 개수가 적을 경우 Zn BOAT의 내부 압력이 강해지면서 Zn이 아연노즐 이외의 공간으로 아연이 유출될 수가 있으며, 활동전극(Active area)에 Zn이 유입되는 것을 방지하여야 한다.

Zn이 아연노즐 이외의 공간으로 아연이 유출되는 것을 방지하기 위하여 아연노즐(340)의 하부에 돌출부(341)를 구성하고, 돌출부(341)를 제2증착유닛(300)의 상부에 형성된 삽입홈(330)에 결합되게 하여 아연의 유출을 방지한다.

또한, 활동전극(Active area)에 Zn이 유입되는 것을 방지하기 위하여 아연노즐(340)에 SUS재질의 금속노즐핀(350)을 추가하여 금속노늘핀(350)과 필름(151)간의 간격(l1)을 6mm이상을 유지하면서 금속노즐핀의 높이로 인한 분사각을 좁혀 Zn이 활동전극부분으로 유입되는 것을 차단하는 것이다.

도 3의 제2증착유닛의 정면도와 도 4의 제2증착유닛의 측면도, 도 5의 금속노즐핀의 사시도와 도 6의 금속노즐핀의 일단면도를 참고하면, SUS재질의 금속노즐핀(350)이 아연노즐(340)에 삽설되어진다.

아연노즐(340)은 금속노즐핀(350)을 지지하는 지그(JIG)로 동작되며, 그 하부에 돌출부(341)를 구성하고, 제2증착유닛(300)의 상부에 형성된 삽입홈(330)에 결합되게 하여 정확하게 실링(sealing)을 할 수 있도록 한다.

이러한 삽입홈(330)에 돌출부(341)의 결합은 억지 끼움식이나 접착제를 사용하여 결합할 수 있다.

제1히팅코일(320)은 아연도가니(310)를 가열하고, 제2히팅코일(321)은 아연노즐(340)을 가열하도록 동작하되, 아연노즐(340)의 온도가 아연도가니(310)가 위치한 내부의 온도보다 높게 형성하도록 하여야 한다.

이는 아연노즐의 온도가 더 높아야 아연이 증발할 때 아연노즐에서 응결이 되지 않기 때문이다.

도 3을 참고하면, 금속노즐핀(350)이 아연노즐(340)에 의하여 가열되기 때문에 열전도를 통하여 금속노즐핀의 온도도 아연도가니측 온도보다 높게 형성된다.

금속노즐핀이 추가로 가열되게 하기 위해 금속노즐핀의 단부가 아연도가니를 감싸고 있는 다공성 금속 구조물에 접촉되도록 하거나 가까이 위치하도록 구성하여 열전도나 대류열과 복사열을 많이 받아 금속노즐핀의 온도가 더 높아지도록 할 수 있다.

도면에서와 같이 아연노즐(340)은 필름(F)의 길이 방향(Machine Direction)으로 장방형으로 구성할 수 있으므로, 본 발명의 금속노즐핀(350)도 아연노즐(340)에 삽설되어 노즐 기능을 수행할 수 있도록 하기 위하여 장방형으로 구성할 수 있다.

이러한 아연노즐과 금속노즐핀은 장방형으로 구성한 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 정방형으로 구성할 수도 있음은 물론이다.

이하에서도 아연노즐과 금속노즐핀은 장방형으로 구성된 것을 예를 들어 설명한다.

보다 구체적으로는, 금속노즐핀(350)은 장방형으로 그 가장자리가 아연노즐(340)에 걸쳐지도록 단턱(356)을 형성한다.

이러한 단턱(356)은 아연노즐(340)에 삽설되었을 때 노즐핀을 지지하는 역할과 동시에 접착제 등을 이용하여 아연노즐(340)와 금속노즐핀(350)을 밀폐하는 기능도 수행한다.

단턱(356)은 길이가 긴 방향의 장단턱(351)과 짧은 방향의 단단턱(354)으로 형성하여 아연노즐(340)에 삽설고정되게 하고, 단턱진 방향과 반대방향으로 즉, Zn이 노출되는 노즐부분으로는 Zn이 아연도가니(310)에서 증발될 때 아연도가니(310)에서 필름(F)방향으로 갈수록 금속노즐핀의 노즐 폭이 좁아지게 경사지도록 형성한다.

이를 위하여 도 6을 참고하면, 금속노즐핀(350)의 단턱(356) 일단은 아연노즐(340)에 밀착되도록 하기 위하여 수직으로 하향 돌출된 평면부(357)를 형성하고, 단턱(356)의 대향되는 면은 노즐 방향으로 돌출되게 돌출부(352)를 형성하고, 돌출부(352)의 단부가 아연도가니(310) 방향으로 경사지게 하여 평면부(357)와 만나도록 형성하여 경사진 경사면(355)을 형성하도록 한다.

따라서, 경사면(355)에 의하여 금속노즐핀(350)의 노즐부(353)는 필름(F)방향으로 하광상협(下侊上陜)이고, 금속노즐핀(350)의 경사면도 하광상협(下侊上陜)의 형상을 이루도록 하는 것이다.

금속노즐핀(350)의 경사면을 보면 위쪽이 넓은 대략 쐐기형상이되 아연노즐과 밀착되는 부분은 평면으로 구성하는 것이다.

또한, 돌출부(352)는 금속노즐핀(350)의 형상에서 장방형의 단턱부 즉 장단턱(351)에만 설치하여야 한다.

본 발명에 구비되는 금속노즐핀(350)은 Zn으로 강화전극을 형성할 때 활동전극부분에 Zn이 유입되는 것을 차단함을 목적으로 하기 때문에 필름(F)의 길이 방향(Machine Direction)에 있는 평면부(357)의 내부면에만 경사면(355)을 형성하여야 한다.

이렇게 금속노즐핀(350)의 높이로 인한 분사각이 좁혀질 수 있도록 구성함으로써, 활동전극(Active area)으로의 Zn유입을 방지할 수 있는 것이다.

이때 금속노즐핀(350)과 필름(F)간의 간격은 6mm를 유지하여야 Zn유입을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

이러한 금속노즐핀은 노즐 기능을 보다 효과적으로 수행하기 위하여 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

도 7의 다른 실시예에 의한 금속노즐핀의 형상을 예시한 도면을 참고하면, 금속노즐핀(350a)은 아연노즐(340)에 삽설되어 노즐 기능을 보과 효과적으로 수행할 수 있도록 하기 위하여 금속노즐핀의 단부가 돌출되어 아연도가니의 상부를 모두 덮을 수 있도록 장방형으로 구성된다.

보다 구체적으로는, 금속노즐핀(350a)은 장방형으로 그 가장자리가 아연노즐(340)에 걸쳐지도록 단턱(356a)을 형성한다.

이러한 단턱(356a)은 아연노즐(340)에 삽설되었을 때 노즐핀을 지지하는 역활과 동시에 접착제 등을 이용하여 아연노즐(340)과 금속노즐핀(350a)을 밀폐하는 기능도 수행한다.

단턱(356a)은 길이가 긴 방향의 장단턱(351a)과 짧은 방향의 단단턱(354a)으로 형성하여 아연노즐(340)에 삽설고정되게 하고, 단턱진 방향과 반대방향으로 즉, Zn이 돌출되는 노즐부분으로는 Zn이 아연도가니(310)에서 증발될 때 아연도가니(310)에서 필름(F)방향으로 갈수록 노즐의 폭이 좁아지게 경사지도록 형성한다.

금속노즐핀(350a)의 단턱(356a) 일단은 아연도가니(310) 방향으로 경사지게 하향 돌출된 평면부(357a)를 구비한다.

평면부(357a)의 단부는 아연도가니(310)의 표면을 전부 덮을 수 있게 끔, 하부로 경사지게 형성되고, 단턱(356a)의 대향되는 면은 노즐 방향으로 돌출되게 돌출부(352a)를 형성하고, 돌출부(352a)의 단부가 아연도가니(310) 방향으로 경사지게 하여 평면부(357)와 만나도록 형성하여 경사진 경사면(355a)을 형성하도록 한다.

즉, 경사면(355a)에 의하여 금속노즐핀(350a)의 노즐부(353a)는 필름(F)방향으로 하광상협(下侊上陜)이고, 금속노즐핀(350a)의 경사면은 상광하협(上侊下陜)의 형상을 이루도록 하는 것이다.

금속노즐핀(350a)의 경사면을 보면 위쪽이 넓은 대략 쐐기형상이되 아연노즐과 밀착되는 부분은 평면으로 구성하되 경사지게 형성하는 것이다.

그리고 본 발명의 노즐부(353a)는 그 단부의 형상을 보면(도 7참조), 상단의 폭(W1)보다 하단의 폭(W2)을 넓게 한 상협하광의 형상이고, 노즐부 하단의 폭(W2)은 아연도가니(310)의 상단 폭(W3)보다 같거나 크게 형성하여 아연도가니(310)에서 증발되는 Zn이 모두 금속노즐핀(350a)을 통하여 상부로 증발하게 하는 것이다.

다른 실시예에 의한 금속노즐핀(350a)도 Zn으로 강화전극을 형성할 때 활동전극부분에 Zn이 유입되는 것을 차단함을 목적으로 하기 때문에 필름(F)의 길이 방향(Machine Direction)에 있는 단턱에만 경사면을 형성하여야 한다.

이렇게 금속노즐핀(350a)의 높이로 인한 분사각이 좁혀질 수 있도록 구성함으로써, 활동전극(Active area)으로의 Zn유입을 방지할 수 있는 것이다.

이러한 과정으로 생산된 콘덴서는 사용중에 용량변화가 적은 동시에 전위경도가 증가했다.

높은 전위 경도에서 절연불량을 감소시키기 위해서 증착막을 보다 얇게 하여 알루미늄 금속전극 즉, 활동전극(Active area)부분을 고저항화하여 결함부분의 클리어링(clearing)처리에 의한 자기치유(selfhealing)시키는 에너지가 작게 된다.

알루미늄 증착 막은 아연(Zn)계 증착 막에 비해 얇게 형성되기 때문에 적은 에너지에서 치유된다.

그러나 실제에는 증착층의 밀도, 표면전기 저항값을 가미하면 어느 정도의 큰 차이는 없다. 알루미늄의 증착막의 두께는 경우에는 2/에서 약 250, 4 - 5/에서 약 180이나, 여기에 고저항품으로 하는 것이 자기 치유에너지(self-healing energy)가 작게 되어 유전체필름을 얇은 것을 사용하여도 절연저항은 안정하게 된다.

이상의 실시예에 의해서 제조된 콘덴서의 성능 및 시험을 한 결과를 보면, 본 발명의 필름을 사용하여 제조된 콘덴서가 기존의 콘덴서에 비해 시간의 경과에 따른 캐패시턴스변화 및 tan 의 변화가 적고, 콘덴서의 절연파괴전압(BDV : Break Down Voltage)의 측정결과를 보면, 본 발명에 의해 제조된 콘덴서가 기존의 콘덴서에비해 절연 파괴 전압면에서 우수함을 알 수 있었다.

또한, 본 발명은 아연 도가니(310)를 구성하는 마감덮개(특수재질섬유) 사이에 아연도가니의 내부 압력을 배출하기 위한 배출관(310a)을 구비하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

이는 아연 도가니(310)의 내부압력으로 인해 노즐 틈새 등으로 유출되어 활동전극부분으로의 Zn유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 제어패널(160)이 진공펌프(140)를 가동하여 진공증착기내의 진공도를 일정하게 유지하도록 제어하는 데 이 경우 아연도가니의 내부 압력이 높아진 경우 순간적으로 노즐 틈새 등으로 아연이 유출될 수 있으나, 높아진 압력으로 인한 Zn 증기가 일시적으로 본 발명의 배출관(310a)을 통하여 배출통(310b)에 임시 보관함으로써, 순간적인 압력 변화에 대처할 수 있는 것이다.

이러한 배출관(310a)는 약 12mm의 관으로 설치하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

110 : 권출롤러 120 : 플라즈마전처리부
140 : 권취롤러 150 : 필름
151 : 알루미늄증착층 152 : 아연증착층
160 : 제어패널 200 : 제1 증착유닛
300 : 제2 증착유닛 310 : 아연도가니
320 : 제1 히팅코일 321 : 제2 히팅코일
330 : 삽입홈 341 : 돌출부
340 : 아연노즐 350 : 금속노즐핀

Claims

베이스 필름을 공급하는 권출롤러;
상기 권출롤러에서 공급되는 필름이 냉각드럼에 밀착되어 회전할 때 알루미늄증착으로 활동전극을 형성하는 제1증착유닛;
상기 권출롤러와 상기 냉각드럼사이에 개재한 플라즈마전처리부;
상기 제1증착유닛에 이웃하여 알루미늄이 증착된 필름상에 Zn증착으로 강화전극을 형성하는 제2증착유닛;및
알루미늄과 Zn이 증착된 필름을 감는 권취롤러;
를 포함하고,
상기 제2증착유닛은
아연노즐에 금속노즐핀이 삽설되게 구성하고, 상기 금속노즐핀을 통하여 Zn이 필름상에 증착되는 금속증착필름의 진공증착장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2증착유닛은
내부에 아연(Zn) 주괴가 보관된 아연도가니;
상기 아연 도가니를 가열하는 제1 히팅코일;
가열된 아연이 분출되는 아연노즐;
상기 아연노즐을 가열하는 제2 히팅코일;및
내부는 중공부를 형성하여 상기 아연노즐에 삽설되는 금속노즐핀;
을 포함하는 금속증착필름의 진공증착장치.
제 2항에 있어서,
상기 금속노즐핀은
그 가장자리가 아연노즐에 걸쳐지는 단턱;및
상기 중공부에 설치되며 노즐내부로 돌출되는 돌출부;
를 포함하는 금속증착필름의 진공증착장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2 증착유닛은
상기 아연도가니의 내부 압력을 배출하기 위한 배출관;
을 더 포함하는 금속증착필름의 진공증착장치.