KR20190139018A - 커패시터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 커패시터 제조방법은, 제1유전체 필름과 전극용 금속필름을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하거나 금속물질이 증착된 제1유전체 필름들을 적층하여 적층구조물을 형성하되, 상기 적층구조물의 최하단 부위에 제2유전체 필름을 위치시키는 제1단계와; 상기 제2유전체 필름이 포함된 적층구조물을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디를 형성하되, 상기 원통형 바디의 외주면이 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸지도록 하는 제2단계와; 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸진 상기 원통형 바디에 대하여 함침제를 이용한 진공함침공정을 수행하여 상기 제2유전체 필름에 함침제가 함침되도록 하고, 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 진행하여 각 필름사이의 공극을 제거하여 커패시터를 제조하는 제3단계를 구비한다.
Description
본 발명은 커패시터의 제조방법에 관한 것으로, 소형화에 유리하고, 충격에 강하며 외부 환경에 대한 안정성이 보장되고, 펄스 내전압성이 좋고 절연 내전압성이 우수한 커패시터의 제조방법에 관한 것이다.
커패시터는 용량기 또는 콘덴서(condenser)라고도 불리며, 전하(electric charge)를 저장하는 소자로서 커패시터에 전하가 공급되면(충전되면; charged) 전기 에너지가 저장된다. 반대로 커패시터로부터 전하가 방출되면(방전되면; discharged) 전기 에너지가 외부에 공급된다. 커패시터는 보통 2개의 도체 극판과 이 극판을 절연시키는 얇은 유전체로 구성되는데, 유전체의 종류, 두께 등에 따라 정전용량이 결정된다.
급속한 산업사회의 발달로 인해 대용량의 산업설비가 급속히 증가하고 있다. 또한, 통신장비 등 다양한 산업장비의 효율성 제고와 고성능화를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
특히 고주파를 사용하여 효율성을 제고하고 장비 성능을 최대화할 수 있기 때문에 고주파의 사용은 필수적이라 할 것이며, 이러한 추세에 따라 전압을 낮추면서 적용되는 주파수를 최대화하려는 연구가 진행되고 있다.
이러한 과정에서 필연적인 사항이 커패시터의 효율이라고 할 수 있는데, 전류치가 증가하면서 커패시터가 감당해야 하는 전류치가 증가하게 되는데 이는 커패시터의 자체 손실과 밀접한 관련이 있어 커패시터의 특성이 우수하지 못하면 커패시터는 자체 발열 및 열화현상을 일으키게 된다.
현재 일반적으로 사용되는 대전류 커패시터는 크게 전력설비에 사용되는 필름형태의 필름 커패시터와 일반 산업용 설비에 많이 적용되는 마이카(Mica) 커패시터가 있다.
필름커패시터는 플라스틱 필름을 유전체로 사용하여 뛰어난 저손실/고절연 특성을 가지는 것으로, 전극 방식에 따라 박막전극형 커패시터(foil type electrode capacitor)와 금속증착전극형 커패시터(metallized type electrode capacitor)로 구분할 수 있다. 박막전극형 커패시터는 금속필름과 유전체필름을 적층하여 제작하고, 금속증착전극형 커패시터는 유전체 표면에 금속물질을 증착하여 제작한다.
필름커패시터는 펄스에 강하여 펄스내전압성이 우수한 것으로 알려져 있으나, 충격에 약하며 금속필름과 플라스틱 필름 사이의 박리현상으로 인해 공기층(공극)이 발생되어 공기유전율의 영향을 받아 신뢰성이 낮다는 문제점이 있고, 내습성이 약하다는 문제점이 있다.
마이카 커패시터는 마이카 필름을 유전체로 사용하는 것으로, 마이카는 운모라고도 하며 일종의 암석으로써 현재 인도산 백운모가 최고품질의 유전체로 평가받고 있으며, 온도 및 주파수특성, 내써지 특성이 우수한 유전체로 알려져 있다.
마이카 커패시터는 마이카 유전체의 노화가 적어 수명이 길고, 내 코로나 성이 크며, 정전용량 온도계수가 작고, 경시변화가 작으며, 정전용량치의 정밀도가 높은 것을 쉽게 만들 수 있고, 내열성이 좋고, 내부 손실이 매우 작은 장점이 있다. 또한 충격에 강하고 필름과 필름사이에 공기층(공극)이 존재하지 않아 공기유전율의 영향이나 공극방전이 없어 신뢰성이 우수하다는 장점이 있다. 반면에 가격이 비싼 관계로 일부 특수한 용도에 국한되어 사용되고 있고, 마이카 필름의 두께로 인하여 소형화에 불리하다는 문제점이 있다.
이에 따라, 마이카 커패시터와 필름커패시터의 장점을 가져, 제조비용이 적으면서도 소형화에 유리하고 충격에 강하며, 펄스내전압성 및 절연내전압성이 우수한 커패시터에 대한 필요성이 증대되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 커패시터의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형화에 유리하고 충격에 강하며, 펄스내전압성 및 절연내전압성이 우수한 커패시터의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 커패시터 제조방법은, 제1유전체 필름과 전극용 금속필름을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하거나 금속물질이 증착된 제1유전체 필름들을 적층하여 적층구조물을 형성하되, 상기 적층구조물의 최하단 부위에 제2유전체 필름을 위치시키는 제1단계와; 상기 제2유전체 필름이 포함된 적층구조물을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디를 형성하되, 상기 원통형 바디의 외주면이 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸지도록 하는 제2단계와; 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸진 상기 원통형 바디에 대하여 함침제를 이용한 진공함침공정을 수행하여 상기 제2유전체 필름에 함침제가 함침되도록 하고, 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 진행하여 각 필름사이의 공극을 제거하여 커패시터를 제조하는 제3단계를 구비한다.
상기 제1유전체 필름은 플라스틱 필름이고, 상기 제2유전체 필름은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가질 수 있다.
상기 제1유전체 필름은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate), PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름은 종이, 한지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가질 수 있다.
상기 제2유전체 필름의 최소길이는 상기 원통형 바디의 원주의 길이에 해당되는 길이일 수 있다.
상기 제1단계에서, 상기 제2유전체 필름은 상기 적층구조물을 구성하는 적어도 두개의 필름들 사이에 추가될 수 있다.
상기 제2유전체 필름은 상기 제1유전체 필름 또는 상기 금속필름과의 중첩부위에서 길이방향 일측으로 일정길이 연장되는 연장부위를 가질 수 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 커패시터 제조방법은, 제1유전체 필름과 전극용 금속필름을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하거나 금속물질이 증착된 제1유전체 필름들을 적층하여 적층구조물을 형성하고, 상기 적층구조물을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디를 형성하는 제1단계와; 상기 원통형 바디에 제2유전체 필름을 와인딩하여 상기 원통형 바디의 외주면을 제2유전체 필름으로 감싸는 제2단계와; 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸진 상기 원통형 바디에 대하여 함침제를 이용한 진공함침공정과, 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 순차적으로 진행하여 커패시터를 제조하는 제3단계를 구비한다.
상기 제1유전체 필름은 플라스틱 필름이고, 상기 제2유전체 필름은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가질 수 있다.
상기 제1유전체 필름은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate),PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름은 종이, 한지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가질 수 있다.
상기 제2유전체 필름의 길이는 상기 원통형 바디의 원주의 길이보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 펄스 내전압성이 우수한 플라스틱 필름을 이용하여 커패시터를 제조하면서도, 충격에 강하고, 소형화에 유리하며, 절연내전압성, 내습성이 우수한 커패시터 제조가 가능한 효과가 있다. 또한 필름 사이의 공극제거가 용이하여 공극방전을 예방할 수 있고, 공기유전율의 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 커패시터 제조방법의 공정순서도이고,
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이고,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이고,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명은 금속필름과 유전체필름을 적층하여 제작하는 박막전극형 커패시터 및 유전체 표면에 금속물질을 증착하여 제작하는 금속증착형 커패시터 모두에 적용가능하나, 본 발명에서는 박막 전극형을 기본으로 하여 설명하고, 금속증착형의 경우는 부가적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 커패시터 제조방법의 공정순서도이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 커패시터 제조방법은, 필름적층공정(S110), 와인딩 공정(S112), 진공함침공정(S114), 가열압착공정(S116), 경화공정(S118), 솔더링공정(S120), 몰딩공정(S122)의 순서로 수행된다.
상기 필름적층공정(S110)은 박막 전극형의 경우는 유전체로 기능하는 유전체 필름과 전극으로 기능하는 전극용 금속필름을 교대로 적층하는 공정이고, 금속증착형의 경우는 금속물질이 증착된 유전체 필름들을 적층하는 공정이다. 금속증착형의 경우에는 전극용 금속필름(30)이 별도로 존재하지 않고, 유전체 필름에 금속물질이 증착된 구조를 가지게 된다.
상기 필름적층공정(S110)은, 구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1유전체 필름(10)과 전극용 금속필름(30)을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하여 적층구조물(50)을 형성한다. 금속증착형의 경우는 금속물질이 증착된 제1유전체 필름이 순차적으로 적층되게 된다.
이때, 상기 적층구조물(50)의 최하단 부위에 제2유전체 필름(20)을 위치시키게 된다.
상기 적층구조물(50)은 두께 및 적층수에 의해 커패시턴스가 결정되므로, 필요한 용량에 맞게 필름의 두께나 적층수를 결정할 수 있다.
상기 제2유전체 필름(20)은 후속공정에서 형성되는 원통형 바디(60)의 외주면 전체를 감쌀 수 있는 정도의 길이 또는 이보다 더 긴 길이로 설정될 수 있다. 즉 상기 제2유전체 필름(20)의 최소길이는 상기 원통형 바디(60)의 원주의 길이에 해당되는 길이일 수 있다. 예를 들어 상기 제2유전체 필름(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 최소길이로 상기 원통형 바디(60)의 원주의 길이에 해당되는 길이를 가질 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)과 동일한 길이를 가질 수도 있으며, 이외에 다양한 길이를 가질 수 있다.
상기 제2유전체 필름(20)이 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)보다 짧은 길이를 가지는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 와인딩 시작지점쪽(도면상에서는 좌측)의 반대방향인 와인딩 마감지점쪽(도면상에서는 우측)으로 치우쳐서 배치된다. 이는 와인딩 공정(S112)에서 와인딩을 수행할때, 상기 제2유전체 필름(20)이 와인딩된 부위의 최외각 부분, 즉 원통형 바디의 외주면을 감싸도록 해야되기 때문이다.
상기 제2유전체 필름(20)은 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)과 중첩부위에서 길이방향 일측으로 일정길이 연장되는 연장부위(25)를 가질 수 있다.
상기 연장부위(25)는 상기 제1유전체 필름(10)과는 중첩되지 않는 부위이며, 후속공정인 와인딩 공정시, 와인딩 시작지점쪽(도면상에서는 좌측)의 반대방향인 와인딩 마감지점쪽(도면상에서는 우측)으로 일정길이 연장되는 부위일 수 있다. 상기 연장부위(25)는 후속공정에서 와인딩을 통한 상기 원통형 바디(60) 형성시, 상기 제2유전체 필름(20)의 길이방향 일측부분(도면상에서 길이방향 좌측 가장자리부분)과 길이방향 타측부분(도면상에서 길이방향 우측 가장자리부분 또는 연장부위(25))이 와인딩을 통해 서로 겹쳐지도록 하여, 상기 원통형 바디(60)의 외주면이 제2유전체 필름(20)에 의해 감싸지지 않는 부위가 없도록 하기 위함이다(도 6 참조).
상기 연장부위(25)가 없을 경우, 상기 제2유전체 필름(20)의 길이방향 일측부분(도면상에서 길이방향 좌측 가장자리부분)과 길이방향 타측부분(도면상에서 길이방향 우측 가장자리부분)이 서로 만나는 부위에 틈새가 생길 수 있고, 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)의 측면부위는 감싸지지 않을 수 있다,
상기 제2유전체 필름(20)은 필요에 따라, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 적층구조물(50)을 구성하는 적어도 두개의 필림들 사이에 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1유전체 필름(10)의 하부, 상기 제1유전체 필름(10)과 상기 금속필름(30)의 사이, 및 상기 금속필름(30)의 상부 중 적어도 하나의 부위에도 추가될 수 있다. 이 경우 추가되는 상기 제2유전체 필름(20)은 연장부위(25)를 가질 필요가 없다. 이외에 두개의 필름이 적층된 사이 공간이면 어느 곳이든 추가가 가능하다. 상기 제2유전체 필름(20)을 추가하게 되면, 충격에 강한 특성이 향상되므로, 외부환경이 불안정한 위치에 사용되기에 적합하다.
이때 금속증착형의 경우는 금속물질이 증착된 두개의 제1유전체 필름 사이에 제2유전체 필름(20)이 추가될 수 있다.
상기 제1유전체 필름(10)은 플라스틱 필름(예를 들면, 폴리머 계열의 플라스틱 필름)이고, 상기 제2유전체 필름(20)은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가지는 필름이 이용될 수 있다. 이외에 상기 제2유전체 필름(20)의 경우 함침제를 통한 함침이 가능하고 가열압착에 의해 완성된 형상이 그대로 유지될 수 있는 재질이면 가능할 수 있다.
상기 제1유전체 필름(10)은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate), PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름(20)은 종이, 한지, 전해지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속필름(30) 또는 증착되는 금속물질은 알루미늄 재질이나 아연재질이 사용되나 기타 도전성이 우수한 금속재질이 사용되는 것도 가능하다. 대표적으로 상기 제1유전체 필름(10)은 PET 필름이 사용되고, 상기 제2유전체 필름(20)은 마이카 페이퍼가 사용되고, 상기 금속필름(30)은 알루미늄 호일이 사용될 수 있다.
상기 와이딩 공정(112)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2유전체 필름(20)이 포함된 상기 적층구조물(50)을 정렬하고 와인딩하여 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형 바디(60)를 형성하는 공정이다. 이때 상기 원통형 바디(60)의 외주면은 상기 제2유전체 필름(20)에 의해 감싸지는 구조를 가지게 된다.
도 6의 (a)는 도 2에 도시된 상기 제2유전체 필름(20)이 포함된 상기 적층구조물(50)을 와인딩하여 형성된 원통형 바디(60)를 형성한 것을 도시한 것이고, 도 6의 (b)는 도 3에 도시된 상기 제2유전체 필름(20)이 포함된 상기 적층구조물(50)을 와인딩하여 형성된 원통형 바디(60)를 형성한 것을 도시한 것이다.
도 6의 (b)는 원통형 바디(60)의 최외각 외주면에만 상기 제2유전체 필름(20)이 구비됨으로, 도 6의 (a)에 비해 소형화에 유리하나 외부환경(충격 등)에 대한 안정성은 떨어질 수 있다.
상기 제2유전체 필름(20)으로 마이카 페이퍼가 사용되는 경우에는, 마이카 페이퍼는 연성이 부족하여 후속공정의 와인딩시에 조직이 파괴될 수 있기 때문에, 필요에 따라 전처리 공정을 수행하고 와인딩 공정(114)를 진행할 수 있다. 상기 전처리 공정은 마이카 페이퍼에 실리콘액을 스프레이하거나 왁스를 스프레이 코딩하고, 일정시간 건조하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 와인딩 공정시 상기 원통형 바디(60)에 탭(tab)(미도시)이 삽입될 수 있다. 상기 탭은 내부전극인 상기 금속필름(30)과 외부단자를 연결하기 위한 것으로, 연성이 있어 압착시 내부전극과 외부전극에 손상을 주지 않도록 하는 재질이 사용될 수 있다.
상기 진공함침공정(114)은 상기 제2유전체 필름(20)에 의해 감싸진 상기 원통형 바디(60)에 대하여 상기 제2유전체 필름(20)에 함침제가 함침되도록 하는 공정이다.
상기 제2유전체필름(20)의 내/외부의 표면기공을 함침제를 사용하여 채워주는 공정으로 소음 감소 효과와 핀홀(Pin-hole)이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 진공함침공정(114)은, 진공펌프, 가열장치 및 가압장치를 이용하여, 탈포진공공정, 수지함침공정, 및 양압함침 공정을 순차적으로 진행하는 방식으로 수행될 수 있으며, 이외에 통상의 기술자에게 잘 알려진 다양한 함침공정으로 수행되는 것도 가능하다.
상기 진공함침공정(114)은, 일예로, 1차로 진공을 최대로 인가하여 수행하는 탈포진공, 진공챔버 속으로 함침제를 주입한 다음 다시 진공을 인가하는 수지함침, 다음으로 양압을 인가하는 양압함침공정 순서로 진행되게 된다.
상기 탈포진공공정은 진공챔버를 이용하여 상기 원통형 바디(60)에 형성되어 잇는 기포를 제거하는 공정이며, 진공상태에서 일정시간 동안 수행될 수 있다. 상기 수지함침공정은 진공챔버에 에폭시, 실리콘 및 폴리에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 함침제(함침액)를 주입하고 일정시간 동안 진공상태를 유지하는 공정이다. 상기 함침제는 하나 또는 두가지 이상의 함침제를 섞어 사용할 수 있다. 또한 상기 함침제에는 점도조절제를 첨가하는 것이 가능하다. 상기 양압함침공정은 일정압력을 인가한 상태에서 일정시간 동안 유지하는 공정이다. 상기 양압함침공정에서 가해지는 압력은 함침제의 종류에 따라 다양하게 변경가능하다. 상기 양압함침공정에서는 챔버에 공기압을 이용한 압력, 산소가스를 이용한 압력 및 질소가스를 이용하여 압력을 가할 수 있다. 상기 탈포진공공정, 상기 수지함침공정, 및 상기 양압함침공정의 진공 및 가압시간은 함침제의 종류에 따라 달라야 하며, 가장 우수한 특성을 가지도록 다양한 조건으로 변경가능하다.
상기 진공함침공정(114)이 진행되고 나서 상기 가열압착공정(116)이 진행되기 전에, 80℃ 및 0.1kg/㎠의 가압조건에서 10분 동안 수행하는 수지확산공정이 더 구비될 수 있다.
상기 가열압착공정(116)은 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 진행하여 각 필름사이의 공극(공기층)을 제거하기 위한 것이다.
상기 가열압착공정(116)은 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 0.1 ~ 0.6kg/㎠의 가압조건에서 60~80℃에서 20분, 140~180℃에서 60분 동안 수행될 수 있다. 이때 압력은 서서히 인가하여 최종압력에 도달하여야 우수한 특성의 커패시터 제조가 가능하다.
상기 가열압착공정(116)을 수행하게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 바디(60)가 타원형 또는 원하는 형상으로 변형되고, 상기 가열압착공정(116)에 따라 각 필름사이의 공극이 제거되고, 타원형 또는 원하는 형상으로 고정되어 그대로 유지되므로 우수한 특성의 커패시터 제조가 가능하게 된다.
이후, 상기 가열압착공정(116) 이후에 140~180℃의 오븐에서 4~12시간 동안 경화시키는 경화공정(S118), 상기 경화공정(S118)이 완료되면, 리드 와이어를 솔더링하는 와이어 솔더링 공정(S120), 몰딩하여 커패시터를 제조하는 몰딩공정(S122)을 통해 커패시터가 완성되게 된다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터 제조를 위한 공정 단면도들이다.
도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 커패시터 제조공정은, 본 발명의 제1실시예와는 필름적층공정(S110) 및 와인딩 공정(S112)을 통해 원통형 바디를 형성하는 과정이 다를 뿐, 원통형 바디 형성이후의 공정은 동일하므로 추가적인 설명을 생략한다.
우선 본 발명의 제2실시예의 필름적층공정(S110)은, 제1유전체 필름(10)과 전극용 금속필름(30)을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하여 적층구조물(50)을 형성하는 점에서는 본 발명의 제1실시예의 경우와 같다. 여기서 상기 제2유전체 필름(20)은 적층되지 아니한다.
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1유전체 필름(10)과 전극용 금속필름(30)을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하여 적층구조물(50)을 형성하며, 상기 제2유전체 필름(20)은 후속공정에서 와인딩 방식으로 구성되게 된다. 금속증착형의 경우는 금속물질이 증착된 제1유전체 필름이 순차적으로 적층되게 된다.
상기 적층구조물(50)은 두께 및 적층수에 의해 커패시턴스가 결정되므로, 필요한 용량에 맞게 필름의 두께나 적층수를 결정할 수 있다.
상기 적층구조물(50)이 형성되면 와인딩 공정(S112)이 진행된다.
본 발명의 제2실시예에서, 상기 와인딩 공정(S112)은 두가지 공정으로 진행되게 된다.
우선, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 적층구조물(50)을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디(60a)를 형성하게 된다. 이후 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 바디(60a)에 상기 제2유전체 필름(20)을 와인딩하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 바디(60a)의 외주면을 제2유전체 필름(20)으로 감싸게 된다.
이에 따라, 상기 원통형 바디(60a)의 외주면은 상기 제2유전체 필름(20)에 의해 감싸지는 구조를 가지게 된다.
상기 제2유전체 필름(20)은 상기 원통형 바디(60a)의 외주면 전체를 감쌀 수 있는 정도의 길이 또는 이보다 더 긴 길이로 설정될 수 있다. 즉 상기 제2유전체 필름(20)의 최소길이는 상기 원통형 바디(60a)의 원주의 길이에 해당되는 길이일 수 있다. 예를 들어 상기 제2유전체 필름(20)은 최소길이로 상기 원통형 바디(60a)의 원주의 길이에 해당되는 길이를 가질 수 있고, 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)과 동일한 길이를 가질 수도 있으며, 이외에 다양한 길이를 가질 수 있다.
통상적으로, 상기 제2유전체 필름(20)은 와인딩시, 상기 제2유전체 필름(20)의 길이방향 일측부분(도면상에서 길이방향 좌측 가장자리부분)과 길이방향 타측부분(도면상에서 길이방향 우측 가장자리부분)이 와인딩을 통해 서로 겹쳐지도록(중첩되도록) 하여, 상기 원통형 바디(60)의 외주면이 제2유전체 필름(20)에 의해 감싸지지 않는 부위가 없도록 하기 위해 상기 원통형 바디(60a)의 원주의 길이에 해당되는 길이보다 약간 길게 형성될 수 있다.
상기 제2유전체 필름(20)이 길이방향으로 중첩되는 중첩부위가 없을 경우, 상기 제2유전체 필름(20)의 길이방향 일측부분(도면상에서 길이방향 좌측 가장자리부분)과 길이방향 타측부분(도면상에서 길이방향 우측 가장자리부분)이 서로 만나는 부위에 틈새가 생길 수 있고, 상기 제1유전체 필름(10) 또는 상기 금속필름(30)의 측면부위는 감싸지지 않을 수 있다,
상기 제2유전체 필름(20)은 필요에 따라, 도 8의 적층구조물(50)을 구성하는 적어도 두개의 필림들 사이에 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1유전체 필름(10)의 하부, 상기 제1유전체 필름(10)과 상기 금속필름(30)의 사이, 및 상기 금속필름(30)의 상부 중 적어도 하나의 부위에도 추가될 수 있다. 이 경우 추가되는 상기 제2유전체 필름(20)은 연장부위(25)를 가질 필요가 없다. 이외에 두개의 필름이 적층된 사이 공간이면 어느 곳이든 추가가 가능하다. 상기 제2유전체 필름(20)을 추가하게 되면, 충격에 강한 특성이 향상되므로, 외부환경이 불안정한 위치에 사용되기에 적합하다.
이때 금속증착형의 경우는 두개의 제1유전체 필름 사이에 제2유전체 필름(20)이 추가될 수 있다.
상기 제1유전체 필름(10)은 플라스틱 필름(예를 들면, 폴리머 계열의 플라스틱 필름)이고, 상기 제2유전체 필름(20)은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가지는 필름이 이용될 수 있다. 이외에 상기 제2유전체 필름(20)의 경우 함침제를 통한 함침이 가능하고 가열압착에 의해 완성된 형상이 그대로 유지될 수 있는 재질이면 가능할 수 있다.
상기 제1유전체 필름(10)은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate), PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름(20)은 종이, 한지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속필름(30) 또는 증착되는 금속물질은 알루미늄 재질이나 아연재질이 사용되나 기타 도전성이 우수한 금속재질이 사용되는 것도 가능하다. 대표적으로 상기 제1유전체 필름(10)은 PET 필름이 사용되고, 상기 제2유전체 필름(20)은 마이카 페이퍼가 사용되고, 상기 금속필름(30)은 알루미늄 호일이 사용될 수 있다.
이후의 공정은 본 발명의 제1실시예의 경우와 동일하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펄스 내전압성이 우수한 플라스틱 필름을 이용하여 커패시터를 제조하면서도, 충격에 강하고, 소형화에 유리하며, 절연내전압성이 우수한 커패시터 제조가 가능한 효과가 있다. 또한 필름 사이의 공극제거가 용이하여 공극방전을 예방할 수 있고, 공기유전율의 영향을 최소화할 수 있다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
10 : 제1유전체 필름 20 : 제2유전체 필름
30 : 금속필름 50 : 적층구조물
60, 60a : 원통형 바디
30 : 금속필름 50 : 적층구조물
60, 60a : 원통형 바디
Claims (10)
- 커패시터 제조방법에 있어서:
제1유전체 필름과 전극용 금속필름을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하거나 금속물질이 증착된 제1유전체 필름들을 적층하여 적층구조물을 형성하되, 상기 적층구조물의 최하단 부위에 제2유전체 필름을 위치시키는 제1단계와;
상기 제2유전체 필름이 포함된 적층구조물을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디를 형성하되, 상기 원통형 바디의 외주면이 상기 제2유전체 필름에 의해 감싸지도록 하는 제2단계와;
상기 제2유전체 필름에 의해 감싸진 상기 원통형 바디에 대하여 함침제를 이용한 진공함침공정을 수행하여 상기 제2유전체 필름에 함침제가 함침되도록 하고, 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 진행하여 각 필름사이의 공극을 제거하여 커패시터를 제조하는 제3단계를 구비함을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1유전체 필름은 플라스틱 필름이고, 상기 제2유전체 필름은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가짐을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1유전체 필름은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate), PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름은 종이, 한지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가짐을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제2유전체 필름의 최소길이는 상기 원통형 바디의 원주의 길이에 해당되는 길이임을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 제2유전체 필름은 상기 제1유전체 필름과의 중첩부위에서 길이방향 일측으로 일정길이 연장되는 연장부위를 가짐을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1단계에서, 상기 제2유전체 필름은 상기 적층구조물을 구성하는 적어도 두개의 필름들 사이에 추가됨을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 커패시터 제조방법에 있어서:
제1유전체 필름과 전극용 금속필름을 각각 복수로 구비하여 교대로 적층하거나 금속물질이 증착된 제1유전체 필름을 적층하여 적층구조물을 형성하고, 상기 적층구조물을 정렬하고 와인딩하여 원통형 바디를 형성하는 제1단계와;
상기 원통형 바디에 제2유전체 필름을 와인딩하여 상기 원통형 바디의 외주면을 제2유전체 필름으로 감싸는 제2단계와;
상기 제2유전체 필름에 의해 감싸진 상기 원통형 바디에 대하여 함침제를 이용한 진공함침공정과, 열을 가한 상태에서 일정압력을 가하는 가열압착공정을 순차적으로 진행하여 커패시터를 제조하는 제3단계를 구비함을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1유전체 필름은 플라스틱 필름이고, 상기 제2유전체 필름은 액체흡착성 또는 수지 흡착성이 있는 절연재질을 가짐을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 제1유전체 필름은 셀로판(cellophane), 셀룰로오스(cellolose), PET(polyethylene terephthalate), PPT(polypropyene terephthalate), PI(polyimid), PC(polycarbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가지고, 상기 제2유전체 필름은 종이, 한지, 섬유, 마이카(mica) 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가짐을 특징으로 하는 커패시터 제조방법. - 청구항 7 또는 청구항 9에 있어서,
상기 제2유전체 필름의 길이는 상기 원통형 바디의 원주의 길이보다 크거나 같게 형성됨을 특징으로 하는 커패시터 제조방법.
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |