KR20190071969A - 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 알루미늄을 증착할 때 강화전극(Heavy Edge)의 형성을 신속하고 균일하게 하면서 마스크의 오염은 최소화시켜 마스크의 사용수명을 현격히 연장함으로써 관리비용을 줄이고, 생산효율을 높이도록 개선된 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치에 관한 것이다.
특히, 직류전원을 사용하는 분야에는 폴리프로필렌 위에 알루미늄이 증착된 필름을 사용하는 필름콘덴서가 사용되는데, 이중에서도 필름의 에지부분이 다시 알루미늄으로 강화된 알루미늄 강화전극 필름이 금속스프레이 전극형성시 신뢰성이 과 내구성이 우수하여 널리 사용되고 있는 바, 이의 개선에 관한 것이다.
특히, 직류전원을 사용하는 분야에는 폴리프로필렌 위에 알루미늄이 증착된 필름을 사용하는 필름콘덴서가 사용되는데, 이중에서도 필름의 에지부분이 다시 알루미늄으로 강화된 알루미늄 강화전극 필름이 금속스프레이 전극형성시 신뢰성이 과 내구성이 우수하여 널리 사용되고 있는 바, 이의 개선에 관한 것이다.
Description
본 발명은 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 알루미늄을 증착할 때 강화전극(Heavy Edge)의 형성을 신속하고 균일하게 하면서 마스크의 오염은 최소화시켜 마스크의 사용수명을 현격히 연장함으로써 관리비용을 줄이고, 생산효율을 높이도록 개선된 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치에 관한 것이다.
특히, 직류전원을 사용하는 분야에는 폴리프로필렌 위에 알루미늄이 증착된 필름을 사용하는 필름콘덴서가 사용되는데, 이중에서도 필름의 에지부분이 다시 알루미늄으로 강화된 알루미늄 강화전극 필름이 금속스프레이 전극형성시 신뢰성이 과 내구성이 우수하여 널리 사용되고 있는 바, 이의 개선에 관한 것이다.
일반적으로, 콘덴서란 전기를 저장할 수 있는 장치로, "축전기"라고 하는데, 이러한 콘덴서의 기본구조는 양 전극 사이에 유전체가 삽입된 구조이다.
그러한 전극으로는 모든 도체가 가능하나 제조공정상 값이 싸고 납땜성 등 가공성이 우수하며 산화가 잘 되지않는 기본적인 특성을 갖추어야 한다.
필름콘덴서의 전극으로는 알루미늄과 아연이 사용되고, 세라믹콘덴서에서는 은, 구리, 니켈, 팔라듐이 사용된다.
그리고, 전해콘덴서에서는 알루미늄, 탄탈륨 등이 사용되고 있다.
한편, 유전체와 전극으로 구성된 기본단위를 소자(Element)라고 하며, 용량을 증가시키기 위하여 소자의 구조를 적층이나 권회형으로 만들고 전자기기에 사용되는 콘덴서는 1개의 소자로 구성되는 제품이 일반적이나 전력용 콘덴서에서는 수십개의 소자를 직, 병렬로 결선하여 필요한 용량으로 구성하고 있다.
단소자 제품의 세라믹 콘덴서 용량단위가 피코파라드인 반면 다소자 제품의 필름콘덴서의 용량단위는 ㎌가 쓰이고 있다.
아울러, 제품을 소형화하기 위하여 유전체와 전극을 일체화시킨 금속증착 필름콘덴서가 일반화되어 있다.
그리고, 콘덴서가 전기를 저장하는 기본원리는 유전체의 분극현상 때문이다. 즉, 무전계 상태에서는 유전체 내부의 전기쌍극자가 무질서하게 분포되어 절연체와 같은 성질을 갖고 있으나 전극에 전압을 가하여 전계가 발생하게 되면 쌍극자가 전계의 방향으로 정렬이 된다. 이런 현상을 분극현상이라고 하며 분극현상이 강할수록(쌍극자 수가 많을수록) 유전률이 높아진다.
분극현상이 발생하게 되면 한쪽 전극에는 플러스(plus) 전하가 반대쪽 전극에는 마이너스(minus) 전하가 밀집하게 되어 전기를 저장할 수 있게 된다.
한편, 필름콘덴서를 구성하는 금속증착필름은 도 1의 예시와 같이, 코팅드럼(100)과 수 밀리미터로 극히 좁은 간격을 두고 설치된 마스크(110)로 알루미늄 증착용 보트(120)를 통해 가열 증발된 알루미늄 피증착금속(130)이 상기 코팅드럼(100) 면을 따라 이동하는 베이스필름(150)의 표면에 증착되는 형태로 제조된다.
이때, 상기 금속증착필름은 진공챔버(140) 속에서 일정 진공상태로 유지된 채 증착되는 진공증착방식으로 이루어진다.
그러면, 베이스필름(150) 상에는 도 2의 예시와 같이, 전극금속막으로 알루미늄증착층(151)이 형성되고, 상기 알루미늄증착층(151) 상의 슬리팅(Slitting) 에지 부분에는 부분적으로 강화전극층(152)이 형성되어 강화전극(Heavy Edge)를 구성하게 되며, 알루미늄증착층(151)에서 강화전극을 제외한 층은 비강화부분인 활동전극(Active area)가 된다.
또한, 전극금속막의 알루미늄증착층(151)은 베이스필름(150)의 어느 일측 표면으로 소정 넓이의 마진부(M)를 갖게 되며, 알루미늄증착층(151)의 두께(t2)가 알루미늄헤비에지층(152)의 두께(t1)보다 얇게 형성된다.
이것은 활동전극의 두께가 얇게 형성되기 때문에 저항값이 높아져 마진부(M) 쪽의 금속막 부분에 전극의 손실이 발생되고, 이것은 콘덴서의 용량감소를 초래하므로 슬리팅 에지부분만 두껍게 하여 이러한 단점을 보완하기 위함이다.
이렇게 하기 위해서는 마스크(110)가 도 1의 도시와 같이, 강화전극(Heavy Edge)을 구성하는 부분에 많이 증착될 수 있도록 활동전극(Active area)이 증착되는 제1증착통로(112)를 기준으로 일정간격을 두고 좌우로 펼쳐진 대략 마름모 형상을 갖는 제2증착통로(114)를 갖는 형상을 하게 된다.
그런데, 하나의 마스크(110)를 사용하다 보니 알루미늄 헤비에지가 형성되는 제2증착통로(114)에 알루미늄 증착물이 주로 많이 달라붙으며 좁아지면 강화전극의 폭과 두께가 얇아져서 마스크(110)의 사용수명을 급격히 단축시키는 문제로 이어지며많은 양의 필름길이를 제작할 수 없게된다.
보통, 피증착금속(130)은 롤 형태로 풀리면서 작업되는데 이 롤의 전체 길이는 대략 2-3만 미터에 이르기 때문에 상술한 현상으로 인해 피증착금속(130) 한 롤을 다 사용하지 못하고 중간에 벤팅 후 마스크를 청소하거나 마스크를 교체해야 하므로 공정손실이 무척 크고, 또한 다시 진공조건을 맞춘 후에나 작업이 가능하므로 생산성 저하와 비용손실은 이루말할 수 없는 실정이다.
이와 같은 문제는 당해 분야의 기술도입 후 오랜시간이 흘렀음에도 불구하고, 진공증착이라는 특수설비의 특수성, 공정조건이 까다롭다는 점, 마스크 자체 개량에 따른 불량 발생에 대한 염려 등이 복합적으로 겹쳐 설비의 개념 자체를 바꾸거나 개량할 엄두도 내지 못하고 지금까지 이어져 내려오고 있는 것이 현실이다.
특히, 직류전원을 사용하는 분야에는 폴리프로필렌 위에 알루미늄이 증착된 필름을 사용하는 필름콘덴서가 사용되는데, 이중에서도 필름의 에지부분이 다시 알루미늄으로 강화된 알루미늄 강화전극 필름이 금속스프레이 전극형성시 신뢰성이 과 내구성이 우수하여 널리 사용되고 있으나, 종래의 기술은 하나의 마스크를 사용하기 때문에 강화전극 부분의 코팅량이 활동전극에 비해 높아 마스크에 피착물이 쌓이는 문제로 많은 양의 길이를 제작할 수 없는 문제가 있다.
더구나, 이러한 문제는 강화전극과 활동전극의 알루미늄의 두께가 2:1 이상으로 큰 반면에 동일한 수량의 증착보트를 사용하여 동일한 증발량으로 코팅되기 때문에 이며, 이를 해결하기 위해서는 서로다른 증착필요량에 맞춰 알루미늄 증발보트 수량과 배열을 조절할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 알루미늄을 증착할 때 강화전극(Heavy Edge)의 형성을 신속하고 균일하게 하면서 마스크의 오염은 최소화시켜 마스크의 사용수명을 현격히 연장함으로써 관리비용을 줄이고, 생산효율을 높이도록 개선된 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 진공챔버(10)와; 상기 진공챔버(10)에 설치되는 코팅드럼(40)과; 상기 코팅드럼(40)을 따라 견인되는 베이스필름(20)과; 상기 코팅드럼(40)과 간격을 두고 설치되는 마스크(50);를 포함하는 필름콘덴서용 증착장치에 있어서; 상기 마스크(50)는 강화전극(Heavy Edge) 형성용 해비에지마스크(52)와, 활동전극(Active area) 형성용 엑티브마스크(54)가 분리 구성되고; 상기 해비에지마스크(52)의 하부에는 제1피증착금속(30)을 가열 증발시키는 제1보트(B1)가 설치되며; 상기 엑티브마스크(54)의 하부에는 제2피증착금속(30')을 가열 증발시키는 제2보트(B2)가 설치되고; 상기 제1피증착금속(30)은 아연이고, 상기 제2피증착금속(30')은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치를 제공한다.
이때, 상기 제1보트(B1)는 제1증착금속통로(H1) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치되어 제1보트(B1)들로부터 올라오는 제1피증착금속(30)이 제1증착금속통로(H1)를 중첩하여 통과하게 설치되고; 상기 제2보트(B2)는 제2증착금속통로(H2) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치되어 제2보트(B2)들로부터 올라오는 제2피증착금속(30')이 제2증착금속통로(H2)를 중첩하여 통과하게 설치된 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 필름콘덴서 제조를 위해 유전체인 필름의 표면에 알루미늄을 증착할 때 강화전극(Heavy Edge)의 형성을 신속하고 균일하게 하면서 마스크의 오염은 최소화시켜 마스크의 사용수명을 현격히 연장함으로써 관리비용을 줄이고, 생산효율을 높이도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 금속증착필름 제조용 증착장치의 요부를 발췌하여 보인 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 형성된 금속증착필름의 일부 구조를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보트의 배열예를 설명하는 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 형성된 금속증착필름의 일부 구조를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보트의 배열예를 설명하는 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 지금까지의 마스크 개념을 뒤집어 하나의 마스크가 아닌 2개의 마스크를 활용함으로써 아주 간단하면서도 쉽게 종래 문제를 해결하여 2-3만 미터에 이르는 피증착금속 한 롤(one roll)을 모두 사용하여 증착처리했음에도 마스크에 종래와 같은 통로 협소화 문제가 거의 생기지 않아 생산성 향상, 불량 감소, 비용절감, 공정손실 방지 등에 기여하도록 한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치는 진공챔버(10)를 포함한다.
상기 진공챔버(10)는 베이스필름(20)의 표면에 제1,2피증착금속(30,30')을 진공하에서 증착하기 위한 것으로, 10-4 torr 정도의 고진공이 바람직하다.
그리고, 상기 베이스필름(20)은 유전체로서 유전특성이 좋은 PP(Polypropylene) 또는 PET 필름(Polyethylene terephthalate Film)이 바람직하다.
또한, 상기 진공챔버(10) 내부에는 상기 베이스필름(20)이 밀착된 상태에서 이를 견인하는 코팅드럼(40)이 설치되며, 상기 코팅드럼(40)과 간격을 두고 두 개의 마스크(50)가 분리 구성된다.
이때, 상기 마스크(50)는 해비에지마스크(52)와 엑티브마스크(54)로서 서로 간격을 두고 분리 구성된다. 이 경우 헤비에지마스크(52)와 엑티브마스크(54)의 순서를 서로 바꿔어 구성해도 무방하다.
즉, 상기 해비에지마스크(Heavy Edge Mask)(52)는 강화전극(Heavy Edge)를 형성하기 위한 것으로서, 상기 제1피증착금속(30)만 통과되도록 좌우로 대략 마름모 형상을 갖는 제1증착금속통로(H1)가 다수 형성된 구조를 갖는다.
그리고, 상기 엑티브마스크(Active Mask)(54)는 활동전극(Active area)를 형성하기 위한 것으로서, 상기 제2피증착금속(30')만 통과되도록 직선형 슬릿형상을 갖는 제2증착금속통로(H2)가 형성된 구조를 갖는다.
아울러, 상기 해비에지마스크(52)의 하부에는 상기 제1피증착금속(30)을 가열 증발시키는 제1보트(B1)가 구비되고, 상기 엑티브마스크(54)의 하부에는 상기 제2보트(B2)가 구비된다.
또한, 강화전극 부분과 활동전극의 두께가 다르기 때문에 서로다른 증착 필요량에 맞춰 알루미늄 증발보트 수량과 배열을 조절할 필요가 있다.
예를 들어, 종래 하나의 마스크를 사용할 경우, 강화부위 3~4개의 제2금속증착통로(114) 아래에 하나의 증발보트가 배치되었다면, 두 개의 마스크로 구성될 경우는 4~5개의 해비에지마스크(52)에 증발보트가 하나 구성되면 두 개의 마스크 모두 사용 수명을 늘일 수 있다.
이렇게 구성하게 되면, 상기 해비에지마스크(52)의 제1증착금속통로(H1)로는 통로가 좁아지는 현상이 크게 줄게 된다
따라서, 2-3만 미터에 달하는 피증착금속 롤을 다 풀어 쓰더라도 마스크의 통로 좁아짐이 발생하지 않아 공정 중간에 설비를 세우고 유지 보수할 필요가 없어 공정손실이 발생하지 않고, 제조비용도 절감하며, 생산효율도 높이고, 제품 불량도 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
덧붙여, 도 4의 예시와 같이, 상기 해비에지마스크(52) 및 엑티브마스크(54)의 하부에 각각 배치되는 제1,2보트(B1,B2)를 일정간격을 두고 다수개 배치하여 각 통로, 즉 제1증착금속통로(H1), 또는 제2증착금속통로(H2)를 제1,2피증착금속(30,30')이 중첩하여 통과되게 함으로써 증착속도를 높여 처리시간을 단축하도록 구성할 수 있다.
다시 말해, 상기 해비에지마스크(52)의 하부에 설치되는 제1보트(B1)를 제1증착금속통로(H1) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치하여 제1보트(B1)들로부터 올라오는 제1피증착금속(30)이 제1증착금속통로(H1)를 중첩하여 통과하게 함으로써 제1피증착금속(30)의 증착속도를 높일 수 있다.
이 경우, 제1보트(B1)들의 간격은 다수의 실험을 통해 가장 적절한 간격을 유지하도록 설계될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1증착금속통로(H1) 3-4개당 하나씩의 제1보트(B1)가 설치될 수 있다.
마찬가지로, 상기 엑티브마스크(54)의 하부에 설치되는 제2보트(B2)도 제2증착금속통로(H2) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치하여 제2보트(B2)들로부터 올라오는 제2피증착금속(30')이 제2증착금속통로(H2)를 중첩하여 통과하게 함으로써 제2피증착금속(30')의 증착속도를 높일 수 있다.
이 경우에도 바람직하게 상기 제2증착금속통로(H2) 3-4개당 하나씩의 제2보트(B2)가 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 아주 간단하고 단순해 보이지만, 지금까지 개시되지 못했고, 지금까지 문제로 적체만 되어 왔지 해결하지 못하고 있던 문제를 일소하면서 생산효율, 공정효율, 비용절감 모두를 달성하는 현저한 효과를 제공한다.
10: 진공챔버
20: 베이스필름
30: 제1피증착금속
30': 제2피증착금속
40: 코팅드럼
50: 마스크
20: 베이스필름
30: 제1피증착금속
30': 제2피증착금속
40: 코팅드럼
50: 마스크
Claims (2)
- 진공챔버(10)와; 상기 진공챔버(10)에 설치되는 코팅드럼(40)과; 상기 코팅드럼(40)을 따라 견인되는 베이스필름(20)과; 상기 코팅드럼(40)과 간격을 두고 설치되는 마스크(50);를 포함하는 필름콘덴서용 증착장치에 있어서;
상기 마스크(50)는 강화전극(Heavy Edge) 형성용 해비에지마스크(52)와, 활동전극(Active area) 형성용 엑티브마스크(54)가 분리 구성되고;
상기 해비에지마스크(52)의 하부에는 제1피증착금속(30)을 가열 증발시키는 제1보트(B1)가 설치되며;
상기 엑티브마스크(54)의 하부에는 제2피증착금속(30')을 가열 증발시키는 제2보트(B2)가 설치되고;
상기 제1피증착금속(30)은 아연이고, 상기 제2피증착금속(30')은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1보트(B1)는 제1증착금속통로(H1) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치되어 제1보트(B1)들로부터 올라오는 제1피증착금속(30)이 제1증착금속통로(H1)를 중첩하여 통과하게 설치되고;
상기 제2보트(B2)는 제2증착금속통로(H2) 방향으로 일정간격을 두고 다수개 설치되어 제2보트(B2)들로부터 올라오는 제2피증착금속(30')이 제2증착금속통로(H2)를 중첩하여 통과하게 설치된 것을 특징으로 하는 두 개의 마스크를 갖는 필름콘덴서용 증착장치.
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