KR20200112723A

KR20200112723A - 밑면 부풀음 억제 구조의 콘덴서 케이스 및 이의 가공장치

Info

Publication number: KR20200112723A
Application number: KR1020200033953A
Authority: KR
Inventors: 박승열; 최광묵; 김태연
Original assignee: 주식회사 스피폭스
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-10-05
Also published as: KR102441966B1

Abstract

밑면 부풀음 억제 구조의 콘덴서 케이스 및 이의 가공장치가 개시된다. 원통형의 콘덴서 케이스의 밑면은 그 밑면의 가장자리를 제외한 나머지 가운데 부분이 케이스 내부로 볼록하게 솟아오른 볼록부를 형성한다. 그 볼록부의 측벽과 상기 케이스의 측벽 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결된 접힘부를 형성한다. 상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 고리형 홈을 형성한다. 이 케이스로 제작된 원통형 콘덴서는 리플로우를 통과한 후 밑면 부풀음 치수가 0.3mm를 초과하지 않는다.

Description

밑면 부풀음 억제 구조의 콘덴서 케이스 및 이의 가공장치{Capacitor case with bottom-bulging suppressing structure and processing apparatus for the same}

본 발명은 콘덴서 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘덴서 내부의 권취된 소자를 내장하는 케이스와 이를 가공하는 장치에 관한 것이다.

콘덴서 케이스를 가공하는 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 갖는다.

첫째, 원통형 콘덴서의 에이징(Aging) 후 케이스 밑면의 부풀음 현상이 나타난다. 원통형 콘덴서(10)는 콘덴서의 제조하는 과정에서 전기적 특성을 만족시키기 위해 에이징 공정 처리를 한다. 그 에이징 공정 과정에서 콘덴서는 고압/고용량/고온 조건에 방치된다. 그 방치 조건에서 콘덴서 내부의 전해액이 기화되면서 가스가 생성된다. 그 가스가 알루미늄으로 만든 콘덴서 케이스(12)의 바닥면(14)을 부풀어 오르게 한다. 콘덴서 소자를 내장한 케이스(12)의 바닥(14)이 부풀어 오르면, 그 케이스(12) 내부에 있는 콘덴서 소자의 변형이 발생할 수 있다. 또한, 콘덴서 소자를 구성하는 전극 간 또는 그 전극과 케이스 간에 단락(Short)이 발생할 수 있다. 이런 문제로 인해 콘덴서가 기능을 상실하게 되는 등의 콘덴서 불량이 발생할 수 있다.

둘째, 도 1에 도시된 것처럼, 원통형 콘덴서(10)의 고온 리플로우 솔더링(Reflow soldering) 후 콘덴서 케이스(12)의 밑면(14)이 부풀어 오르는 현상(L < L')이 발생할 수 있다. 원통형 콘덴서(10)는 인쇄회로 기판(printed circuit board: PCB)에 납땜될 때 고온의 리플로우 장치를 통과하여 PCB 기판에 고정된다. 리플로우 온도는 상온에서 점진적으로 상승되어 피크온도인 대략 270℃까지 이른다. 원통형 콘덴서(10)는 그 피크 온도에서 대략 3초~4초 정도 통과하게 된다. 이 리플로우 장치 통과 과정에서 콘덴서 내부의 전해액이나 수분이 기화되면서 가스가 발생할 수 있다. 발생한 가스는 알루미늄 케이스(12)의 바닥면을 바깥으로 부풀어 오르게 한다. 에이징 후 케이스 밑면 부풀음으로 인한 표면 실장 소자(surface-mount device: SMD) 자삽 에러와 같은 불량이 발생할 수 있다.

PCB에 콘덴서를 올려놓기 위해 SMD 장치의 진공 흡착 노즐이 콘덴서의 밑면에 접촉한다. 그런데, 콘덴서(10)의 밑면(14)이 평평하지 않고 볼록하면, 콘덴서(10)가 진공 흡착이 되지 않아 옮겨 놓는 과정에서 떨어지거나 위치가 틀어질 수 있어 PCB의 정해진 위치에 올려놓을 수 없게 된다. 이로 인해, 납땜 불량이 발생할 수 있다.

또한 콘덴서 소자를 내장한 케이스(12)의 바닥(14)이 리플로우 솔더링 후 더 부풀어 오르면, 그 케이스(12) 내부에 있는 콘덴서 소자의 변형이 발생할 수 있다. 나아가, 콘덴서 소자를 구성하는 전극 간 또는 그 전극과 케이스 간에 단락이 발생하여 콘덴서(10)가 기능을 상실하게 되는 등의 콘덴서 불량이 발생할 수 있다.

이와 같은 콘덴서 케이스의 밑면 부풀음 현상을 개선을 위한 기존 기술의 예로서, 케이스 재료인 알루미늄을 인장강도가 더 높은 알루미늄 재질로 변경한 종래 기술이 알려져 있다. 그 종래기술에 따르면, 콘덴서 케이스의 재질로 많이 사용하는 1100번 계열 재질의 알루미늄(알루미늄 순도 99% 이상) 대신 인장강도가 훨씬 좋은 3XXX(3000번대)번 계열 재질의 알루미늄 합금이 사용된다. 1100번 계열 재질의 알루미늄은 알루미늄 재질 중 케이스의 재질로 가장 많이 사용된다. 그런데 콘덴서의 소형화 및 납땜의 생산성 향상을 위한 리플로우 솔더링 온도 상승으로 인해, 1100번 계열 재질의 알루미늄으로 만든 콘덴서의 밑면 부풀음 치수는 고객이 요구하는 기준을 만족하지 못한다. 이에 비해, 3XXX번 계열 재질의 알루미늄 합금은 인장강도가 높아 케이스 내부의 압력 상승에도 불구하고 밑면 부풀음 정도가 크지 않다. 따라서 3XXX번 계열 재질의 알루미늄 케이스는 밑면 부풀음 치수를 개선할 수 있다.

그런데, 이 3XXX번 계열 재질의 알루미늄 합금으로 콘덴서 케이스를 만드는 종래 기술은 다음과 같은 몇 가지 단점을 갖는다.

첫 번째 단점은 재질 변경에 따른 재료비가 상승하는 점이다.

두 번째 단점은 인장강도 증가로 인해 콘덴서 케이스의 벤트 홈(vent groove)(20)이 동작되는 유압이 기준을 초과하는 불량(No Good: NG)이 발생한다는 점이다. 여기서, 상기 콘덴서 케이스의 벤트 홈(20)은 도 2에 예시된 것처럼 콘덴서 케이스 생산과정에서 케이스(12)의 밑면에 고객이 요구하는 모양의 홈(예컨대 십자 모양, Y자 모양의 홈)을 가공하여 주변부에 비해 상대적으로 약하게 만들어 케이스 내부의 압력이 소정 수준 이상으로 높아질 때 제일 먼저 찢어지도록 만든 부분이다. 콘덴서가 PCB에 장착된 후 전압 인가 시 그 콘덴서 내부의 발열에 의해 콘덴서 케이스(12) 내부의 유압이 크게 상승할 수 있다. 콘덴서 케이스(12)에 벤트 홈(20)이 가공되어 있지 않으면 그 내부 유압이 임계치를 넘어설 때 콘덴서가 폭발하여 화재 및 부상을 유발할 수도 있다. 벤트 홈(20)이 가공된 케이스(12)는 내부 유압이 임계치를 넘어서기 전에 그 벤트 홈(20) 부위가 먼저 찢어지면서 콘덴서 내부의 가스가 빠져나갈 수 있다. 상기 유압은 케이스(12) 상태에서 벤트 홈(20)이 동작하는 압력을 측정하는 값이다. 고객이 지정한 압력을 만족하도록 벤트 홈(20)의 가공 깊이를 관리한다.

세 번째 단점은 알루미늄의 재질을 변경해도 콘덴서 내부의 전해액과 수분관리 상태에 따라 밑면 부풀음 치수를 초과하는 NG가 발생할 수 있다는 점이다. 3XXX번 계열 재질의 알루미늄 합금을 사용하여 콘덴서의 밑면 부풀음을 개선할 수는 있다. 케이스 생산에 사용되는 알루미늄 코일(COIL)의 두께를 증가시키는 해법을 적용할 수도 있다.

하지만, 알루미늄 코일의 두께를 늘이는 방법은 여러 가지 부작용을 낳는다. 알루미늄의 두께 증가에 따른 재료비 상승의 문제를 새로 유발한다. 또한, 두께 증가로 인해 케이스의 벤트 홈(20)이 동작되는 유압이 기준을 초과하는 NG가 발생할 수 있다. 알루미늄 코일의 두께를 증가하면 부풀음 현상이 개선은 되긴 하지만 부풀음 치수를 초과하는 NG이 발생한다.

본 발명의 일 목적은 콘덴서 케이스 생산에 사용되는 3XXX번 계열 재질의 알루미늄 코일의 두께를 증가시키지 않고, 원통형 콘덴서의 에이징 처리 및 리플로우 솔더링 후 콘덴서 케이스의 밑면 부품음 현상을 억제하여 밑면 부풀음 치수 기준을 만족할 수 있는 콘덴서 케이스와 이를 가공하기 위한 콘덴서 케이스 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 콘덴서 케이스는 원통형 형상의 콘덴서 케이스이다. 상기 콘덴서 케이스의 밑면은 고리형 가장자리 부분을 제외한 나머지 가운데 부분이 상기 콘덴스 케이스의 내부로 돌출된 볼록부를 포함한다. 상기 볼록부의 측벽과 상기 콘덴서 케이스의 측벽 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결된 접힘부를 형성한다. 상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 환형 홈을 형성한다. 이런 구성에 의해, 콘덴서 케이스에는 밑면 부풀음 억제 구조가 마련된다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 볼록부의 상면은 상기 볼록부의 측벽의 하단부를 기준으로 0.3mm~0.5mm 더 높을 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 콘덴서 케이스의 밑면에는 주변부에 비해 상대적으로 약하도록 가공된 벤트(VENT) 홈이 형성되어 있되, 상기 벤트 홈은 상기 환형 홈부와 간섭되지 않도록 상기 볼록부의 영역 내에 형성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 벤트 홈은 상기 볼록부의 중앙부위에는 형성되지 않고, 상기 중앙부위의 바깥영역에만 형성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 벤트 홈은 복수 개가 원주 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 형태로 형성될 수 있다.

상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 콘덴서 케이스 가공 장치는 정형 드로잉 몰드, 정형 받침대, 그리고 정형 가공핀을 포함할 수 있다. 상기 정형 드로잉 몰드는 상하부가 개방된 원기둥 형태의 공간 내부에 원통형의 알루미늄 케이스를 수용하여 상기 알루미늄 케이스의 측벽을 지지해주도록 구성된다. 상기 정형 받침대는 상기 정형 드로잉 몰드의 내경보다 큰 지름을 갖는 윈기둥형 받침대로서, 상기 원기둥형 받침대의 상면은 고리형 가장자리 영역과 상기 고리형 가장자리 영역보다 소정 높이 더 높게 돌출된 돌출 평면부가 형성된 2단 구조 상면이며, 상기 정형 드로잉 몰드의 아래쪽 개구를 막는 형태로 배치된다. 상기 정형 가공핀은 원기둥형 가공핀으로서, 지름은 상기 정형 드로잉 몰드의 내경에 비해 상기 알루미늄 케이스의 두께 만큼 작은 사이즈이며, 상기 정형 드로잉 몰드의 위쪽 개구 위에 배치된다. 상기 정형 가공핀이 원통형의 알루미늄 케이스의 바닥을 펀칭하여 상기 정형 드로잉 몰드 내부로 상기 정형 받침대까지 드로잉할 때, 상기 알루미늄 케이스의 바닥은 상기 돌출 평면부에 눌려 상기 알루미늄 케이스의 내부로 돌출된 볼록부와, 상기 정형 드로잉 몰드의 내경과 상기 정형 받침대의 상기 돌출 평면부의 외경 간의 차이에 의해 상기 알루미늄 케이스의 바닥의 고리형 가장자리 부분에는 접힘부가 형성되게 변형되어, 밑면 부풀음 억제구조가 마련되도록 가공할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 접힘부는 상기 볼록부의 측벽과 상기 콘덴서 케이스의 측벽 하단부가 서로에 대하여 접힌 형태로 연결되어 형성되고, 상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 환형 홈을 형성하도록 가공할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 정형 가공핀의 밑면에는 원형 평면에 벤트 홈을 가공하기 위한 돌출부가 마련되고, 상기 정형 가공핀이 상기 알루미늄 케이스의 바닥을 상기 정형 받침대의 돌출 평면부까지 드로잉하였을 때, 상기 알루미늄 케이스의 바닥에는 상기 벤트 홈이 가공될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 볼록부의 상면은 상기 볼록부의 측벽의 하단부를 기준으로 0.3mm~0.5mm 더 높을 수 있다.

예시적인 실시예에서, 상기 벤트 홈은 상기 환형 홈과 간섭되지 않도록 상기 볼록부의 영역을 벗어나지 않게 형성될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 콘덴서 케이스 가공 장치를 사용하여 가공하면, 상기 콘덴서 케이스의 밑면은 그 밑면의 가장자리를 제외한 나머지 가운데 부분이 케이스 내부로 볼록하게 솟아오른 볼록부를 형성하고, 상기 볼록부의 측벽과 상기 케이스의 측벽 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결된 접힘부를 형성하며, 상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 고리형 홈을 형성할 수 있다.

본 발명에 따라 벤트 홈을 볼록부의 중앙부위에는 형성하지 않고 그의 바깥 영역에 형성함으로써 중앙부위의 돌출을 크게 줄일 수 있고, 콘덴서 소자 내부에 고압이 발생할 때 소자의 권심부위와 접하지 않는 중앙부위의 외곽부가 먼저 찢어지게 되어, 더 안전하다.

본 발명에 따른 케이스 사용자의 콘덴서 제조공정에서 콘덴서 내부에 들어가는 소자와 전해액에 함유되는 수분으로 인해 콘덴서의 밑면이 부푸는 정도가 END-USER의 관리기준을 초과하지 않는다. 본 발명에 따른 콘덴서 케이스의 부품을 정도가 END-USER의 관리기준을 만족시키기 위해 별도의 신규 원자재를 개발할 필요가 없다.

본 발명에 따른 콘덴서 케이스를 제작하는 데 기존 알루미늄 자재의 두께를 증가시킬 필요가 없다. 그러므로 콘덴서 케이스의 제작에 드는 재료비가 상승되지 않는다. 본 발명에 따른 콘덴서 케이스는 알루미늄 케이스의 벤트 유압을 만족시키면서 콘덴서의 밑면 부풀음을 방지하므로 케이스 유압 OVER의 불량이 발생하지 않는다.

본 발명에 따르면, 케이스 생산 후 별도의 공정과 설비를 거치지 않고 종래의 케이스 가공용 부품을 개조하여 개발 비용과 가공 편차를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 원통형 콘덴서가 리플로우 솔더링 공정을 통과한 후 밑면 부풀음 치수가 0.3mm를 초과하지 않게 해줄 수 있는 원통형 콘덴서 케이스를 제공하는 것이다.

도 1은 콘덴서 제조 시 고온 리플로우 공정에 의해 콘덴서 케이스의 밑면 부풀음 현상이 발생하는 것은 나타낸 도면이다.
도 2는 콘덴서 내부의 가스를 빼내기 위해 케이스의 밑면에 벤트가 형성된 콘덴서 케이스들을 촬영한 사진이다.
도 3은 종래기술에 따른 콘덴서 케이스와 본 발명에 따른 콘덴서 케이스의 밑면의 형상을 비교한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 성형 드로잉 가공 장치로 콘덴서 케이스를 성형 가공하는 것을 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따라 정형 드로잉 가공 장치로 콘덴서 케이스를 정형 가공하는 것을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따라 커팅 가공 장치로 콘덴서 케이스의 링 스크랩을 커팅 가공하는 것을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따라 가공하여 완성한 콘덴서 케이스를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명에 따라 십자형 벤트 홈(A)과 중앙부 바깥에 벤트 홈(B)이 가공된 콘덴서 케이스를 촬영한 사진이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명의 예시적인 실시예는 원통형 일반 콘덴서를 에이징 처리한 후 나타날 수 있는 케이스 밑면의 부풀음을 방지하는 것이다. 또한, 원통형 CHIP 콘덴서의 리플로우 후 밑면 부풀음 치수가 관리기준을 초과하지 않도록 하는 것이다.

이러한 요구를 만족시키기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원통형 콘덴서에 사용되는 알루미늄 케이스의 밑면의 구조가 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 종래기술에 따른 콘덴서 케이스(10)와 본 발명에 따른 콘덴서 케이스(250)의 밑면의 형상을 비교한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 기술에 따른 콘덴서 케이스(250)를 사용한 콘덴서는 내부 Gas로 인한 케이스 밑면의 부풀음이 방지될 수 있다.

구체적으로, 도 3에 도시된 것처럼, 종래기술에 따른 콘덴서 케이스(10)는 밑면(14)이 단순히 평편하고, 밑면(14)의 가장자리 부위는 측벽(12)의 하단부위와 소정 곡률(R)을 가지면서 스무드하게 연결된다. 이에 비해, 본 발명에 따른 원통형의 콘덴서 케이스(250)의 밑면은 그 밑면의 고리형 가장자리를 제외한 나머지 가운데 부분이 케이스 내부로 볼록하게 솟아오른 볼록부(224)를 포함한 형상을 가진다. 콘덴서 케이스(250)의 밑면은 케이스 안쪽에서 보면 볼록 평면의 형상이고, 케이스 바깥에서 보면 오목 평면의 형상일 수 있다. 다만, 그 볼록부(224)의 대부분의 면적을 차지하는 볼록부 상면은 대략 평편한 평면 형태이고, 상기 볼록부 상면을 포위하는 볼록부(224)의 측벽은 아래로 경사진 곡면 형태일 수 있다.

상기 볼록부(224)의 측벽과 상기 케이스의 측벽(222)의 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결되어 접힘부(226)를 형성한다. 상기 접힘부(226)는 상기 볼록부(224)를 포위하면서 상기 볼록부(224)의 상면보다 낮은 위치에 있는 고리형 홈(228)을 형성할 수 있다.

상기 볼록부(224)의 상면의 높이는 상기 볼록부(224)의 측벽의 하단부에서 대략 0.3mm~0.5mm 정도일 수 있다.

또한, 콘덴서 케이스(250)의 밑면 가장자리의 알루미늄이 케이스 내부 쪽으로 접히게 가공될 수 있다. 종래기술에 따른 콘덴서 케이스(10)는 밑면(14)의 흐름 R이 콘덴서 내부에서 발생된 GAS가 흐름 R 방향으로 팽창하여 밑면 부풀음을 발생시킨다. 이에 비해, 본 발명에 따른 콘덴서 케이스(250)는 밑면 가장자리의 접힘부(226)에 고리형 홈부(228)가 마련되고 그 홈부(228)는 볼록부(224)의 상면의 높이보다 낮다. 따라서 그 홈부(228)는 케이스 내부의 GAS의 흐름이 밑면 쪽으로 진행되는 것을 막아줄 수 있다. 이에 의해, 케이스 밑면의 부풀음이 방지될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 콘덴서 케이스(250)의 밑면에는 벤트 홈(230)이 가공되어 있을 수 있다. 벤트 홈(230)은 예컨대 십자형으로 형성될 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 콘덴서 케이스(250)의 밑면은 볼록부(224)의 접힌 부위가 벤트 홈의 끝부분과 간섭되지 않도록 가공할 수 있다. 이러한 가공은 유압 및 벤트 홈 치수에 영향을 주지 않는다.

본 기술의 가공된 케이스로 콘덴서를 제조하여 리플로우를 통과한 결과, 아래 표 1에 정리된 것과 같이 볼록부(224)의 오목 치수(즉, 케이스 바깥에서 볼 때, 접힘부(226)의 최저위점에서 볼록부(224) 밑면까지의 높이)에 따라 기술적 효과가 확인되었다.

콘덴서 케이스(250)의 밑면 오목 치수의 경우 케이스의 길이 공차를 초과할 수 없으므로 오목 치수는 케이스의 길이 공차를 초과해서는 안 된다. (길이 공차 ±0.05mm)

본 발명에 따라 가공된 케이스로 콘덴서를 제조하여 리플로우를 통과한 결과, 아래 표 2에 정리된 것과 같은 기술적 효과가 확인되었다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 콘덴서 케이스 가공 과정을 도시한다.

먼저, 도 4에는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 콘덴서 케이스 성형 드로잉 가공이 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 콘덴서 케이스를 가공하는 방법은, 우선 알루미늄 코일 판재를 타발(Punching) 가공하여 다수의 알루미늄 원형 판재로 재단한다. 재단된 각 원형 판재를 성형 드로잉(Drawing) 가공하여 원통형의 반제품(B)(200)을 만든다. 이를 위한 성형 가공 장치는 성형 핀(110), 성형 드로잉 몰드(112), 성형 받침대(120)를 포함할 수 있다. 즉, 재단된 알루미늄 원형 판재를 성형 드로잉 몰드(112) 위에 올려두고, 성형 핀(110)으로 펀칭 가공을 하면 원형 판재는 성형 핀(110), 성형 받침대(120), 성형 드로잉 몰드(112)에 의해 규정되는 원통형의 성형 반제품(210)으로 변형될 수 있다.

도 5a 내지 5c는 원통형의 성형 반제품(210)에 대하여 정형 드로잉 가공을 하는 것을 나타낸다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 원통형의 성형 반제품(210)에 대하여 단계별 정형 드로잉 장치를 이용하여 콘덴서 케이스 형상으로 드로잉 가공을 한다. 이를 위한 정형 가공 장치는 정형 가공핀(140), 정형 드로잉 몰드(142), 정형 받침대(150)를 포함할 수 있다.

정형 드로잉 몰드(142)는 상하부가 개방된 원기둥 형태의 공간 내부에 원통형의 알루미늄 케이스(성형 반제품)(210)를 수용하여 그 알루미늄 케이스(210)의 측벽을 지지해주도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 정형 받침대(150)는 윈기둥 형상의 테두리 부분을 대략 0.3~0.5mm 정도 깎아내어 그 안쪽의 중앙부 상면이 볼록 평면부로 돌출된 형상을 갖는다. 구체적으로, 정형 받침대(150)는 정형 드로잉 몰드(142)의 원통형 공간의 지름보다 큰 지름을 갖는 윈기둥형 받침대(152)일 수 있다. 특히, 그 원기둥형 받침대(152)의 상면은 고리형 가장자리 영역과 그 고리형 가장자리 영역보다 소정 높이 더 높게 돌출된 돌출 평면부(154)가 형성된 2단 구조 상면일 수 있다. 즉, 원기둥형 받침대(152)의 상면의 환형 가장자리 영역이 소정의 폭과 깊이로 깎여나간 형태이어서, 그 가장자리 영역의 안쪽 영역이 가장자리 영역보다 더 높이 돌출된 돌출 평면부(154)로 형성된 2단 구조의 상면이다. 정형 받침대(150)는 정형 드로잉 몰드(142)의 아래쪽 개구를 막는 형태로 배치될 수 있다.

정형 가공핀(140)은 원기둥형 가공핀으로서, 지름은 정형 드로잉 몰드(142)의 내경에 비해 근사적으로 상기 알루미늄 케이스(210)의 두께 만큼 작은 사이즈일 수 있다. 정형 가공핀(140)은 정형 드로잉 몰드(142)의 위쪽 개구 위에 배치될 수 있다. 정형 가공핀(140)은 정형 드로잉 몰드(142) 안으로 진입하여, 상기 받침대 위에 덮는 형태로 올려진 원통형 콘덴서 케이스(210')의 바닥면을 정형 받침대(150) 방향으로 가압할 수 있다.

정형 가공을 위해, 원통형의 알루미늄 케이스(210)를 정형 드로잉 몰드(142)의 상부 개구 위에 올려놓은 상태에서, 정형 가공핀(140)이 원통형의 알루미늄 케이스(210)의 바닥을 펀칭하여 정형 드로잉 몰드(142) 내부로 정형 받침대(150)까지 드로잉할 수 있다(도 5a 참조). 그 과정에서 알루미늄 케이스(210)의 측벽은 더 길게 늘어난다(도 5b 참조).

정형 가공핀(140)이 정형 받침대(150) 쪽으로 끝가지 진입하여 가압하였을 때, 알루미늄 케이스(210')의 바닥은 정형 가공핀(140)의 밑면과 정형 받침대(150)의 돌출 평면부(154) 사이에 샌드위치되면서 상기 돌출 평면부(154)에 의해 눌려져서 알루미늄 케이스(210')의 내부로 돌출된 볼록부(224)가 형성될 수 있다. 이와 동시에, 정형 드로잉 몰드(142)의 내경과 정형 받침대(150)의 돌출 평면부(154)의 외경 간의 차이에 의해 알루미늄 케이스(210')의 바닥의 고리형 가장자리 부분에는 접힘부(226)가 형성된다(도 5c 참조). 즉, 알루미늄 케이스(210')의 밑면은 그 밑면의 고리형 가장자리 안쪽 부분이 케이스 내부로 볼록하게 솟아오른 볼록부(222)를 형성하고, 그 볼록부(222)의 측벽과 알루미늄 케이스(210')의 측벽 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결된 접힘부(226)를 형성할 수 있다.

볼록부(222)의 상면은 볼록부(222)의 측벽의 하단부를 기준으로 예컨대 0.3mm~0.5mm 더 높을 수 있다. 접힘부(226)는 볼록부(222)의 측벽과 콘덴서 케이스(210')의 측벽 하단부가 서로에 대하여 접힌 형태로 연결되어 형성되고, 그 접힘부(226)는 볼록부(222)를 포위하면서 그 볼록부(222)의 상면보다 낮은 위치에 있는 환형 홈(228)을 형성할 수 있다. 이러한 볼록부(222)와 접힘부(226)는 콘덴서 케이스에서 나타나는 밑면 부풀음 현상을 억제할 수 있는 구조로서 기능할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 정형 가공핀(140)의 밑면에는 원형 평면에 벤트 홈(230)을 가공하기 위한 돌출부(비도시)가 형성될 수 있다. 정형 가공핀(140)이 알루미늄 케이스(210)의 바닥을 정형 받침대(150)의 돌출 평면부(154)까지 드로잉 하였을 때, 그 알루미늄 케이스(210')의 바닥에는 벤트 홈(230)이 가공될 수 있다. 벤트 홈(230)은 환형 홈(228)과 간섭되지 않도록 볼록부(222)의 영역을 벗어나지 않게 형성될 수 있다.

도 6에는 예시적인 실시예에 따라 커팅 가공 장치로 콘덴서 케이스의 링 스크랩을 커팅 가공하는 것이 도시되어 있다.

정형 드로잉 가공을 통해 얻어지는 알루미늄 케이스 정형제품(220)은 그 상단이 정형 가공핀(140)의 머리 부분에 눌린 링 스크랩(240)이 잔류할 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 그 링 스크랩(240)을 절단 가공 장치를 이용하여 절단할 수 있다. 절단 가공 장치는 절단 메스(Cutting Mes)(170)와 절단 핀(160)을 포함할 수 있다. 절단 메스(170)는 입구부에 경사면(172)이 마련되고 알루미늄 케이스 정형 제품(220)을 수용할 수 있는 원통형 공간을 제공한다. 절단 핀(160)은 헤드부(162), 몸통부(164), 선단부(166)가 순차적으로 일체로 연결되고, 원기둥형의 몸통부(164)의 지름은 선단부(166)의 지름 및 절단 메스(170)의 원통형 공간의 지름보다 크다. 선단부(166)의 지름은 절단 메스(170)의 원통형 공간의 지름보다 작다.

절단 핀(160)과 절단 메스(170)에 의해 알루미늄 케이스 정형 제품에서 링 스크랩(240)을 절단할 수 있고, 이를 통해 콘덴서 케이스(250)를 완성할 수 있다.

종래의 콘덴서 케이스의 드로잉 가공장치는 받침대(C)와 가공핀(A)을 포함할 수 있다. 받침대(C) 위에 반제품 케이스(B)를 올려놓고 가공핀(A)으로 가압하여 케이스 밑면에 벤트 홈 가공을 한다.

종래의 마무리 가공장치에 있어서, 케이스 밑면 가공에 사용되는 받침대(C)는 원기둥 모양이며, 그 상면은 가공되는 반제품(B)과 평행한 방향으로 평평하다. 그런데 이런 형태의 받침대로는 본 발명에 따른 케이스 밑면 형상을 가공할 수 없다.

도 7은 본 발명에 따라 가공하여 완성한 콘덴서 케이스(250)를 내부에서 보았을 때와 외부에서 보았을 때의 모습을 촬영한 사진이다.

콘덴서 케이스(250)의 바닥에는 십자형 벤트 홈(230)이 가공되어 있고, 이를 내포하면서 원형의 돌출된 볼록부(224)의 가장자리를 따라 접힘부(226)가 형성되어 있다. 도 6의 (B)는 콘덴서 케이스(250)의 바닥에 인주를 묻힌 다음 그 바닥을 훑으면서 인주를 닦아낸 상태를 촬영한 사진이다. 상대적으로 더 돌출된 부위인 십자형 벤트 홈(230)과 접힘부(226)에 묻은 인주는 닦여나가서 희게 표시되고, 케이스 안쪽으로 돌출된 볼록부(224)는 외부에서 볼 때 오목면이므로 인주가 닦여나가지 않아 붉게 표시된다.

도 8은 본 발명에 따라 돌출된 볼록부(224)의 중앙부에서 외곽부까지 뻗은 십자형 벤트 홈(A)과 돌출된 볼록부(224)의 외곽 영역에만 벤트 홈(B)이 가공된 콘덴서 케이스를 촬영한 사진이다.

기존에는 벤트 홈은 +, Y, T, X, K 등과 같은 다양한 모양으로 형성되었다. 이들 모양은 벤트 홈의 날개부들이 서로 만나거나 교차하는 점을 갖는 특징을 가진다. 도 8의 (A)는 십자형(+) 벤트 홈(260a, 260b)이 케이스 바닥의 볼록부(224)에 형성된 예이다. 일반적으로 벤트 홈(260a, 260b)을 가공할 때, 벤트 홈(260a, 260b)의 중앙부위(270)를 가장 얇게 가공한다. 이는 콘덴서가 과전압이나 역전압, 과열에 의해 벤트 홈(260a, 260b)의 중앙부위(270)가 먼저 찢어져서 터지게(동작하게) 콘덴서 소자가 폭발하는 것을 방지하기 위함이다. 그런데 중앙부위(270)를 가장 얇게 가공하기 때문에 그 부분의 돌출이 발생한다.

구체적으로, 도 8의 (A)에 도시된 것처럼, 두 직선형 홈(260a, 260b)을 교차시킨 형태로 가공된 십자형 벤트 홈은 가공 시 그 벤트 홈의 중앙부위(교차점 부위)(270)가 돌출된다. 콘덴서 소자를 콘덴서 케이스(250)에 조립할 때 수행하는 커링(curling) 가공 시에도 그 벤트 홈(260a, 260b)의 중앙부위(270)가 돌출된다. 특히 콘덴서 소자의 권심(소자 중심)이 돌출된 경우, 콘덴서 케이스(250)는 더 돌출될 수 있다. 또한, 그렇게 돌출된 벤트 홈(260a, 260b)의 중앙부위(270)는 콘덴서를 에이징할 때 더 돌출될 수 있다.

그런데 오히려 중앙부위(270)가 동작하면 콘덴서 내부 소자의 권심부위 전해지가 돌출되어 더 위험할 수 있다. 콘덴서 소자 내부에 고압이 발생할 때, 소자의 권심부위와 접하는 케이스 바닥의 중앙부위(370)가 아닌 그 중앙부위(370) 바깥 부위의 먼저 찢어지도록 동작하는 것이 더 안전하다.

예시적인 실시예에서, 콘덴서 케이스(350)의 돌출된 볼록부(224)의 중앙부위(370)의 돌출을 방지하기 위해, 콘덴서 케이스(350)의 돌출된 볼록부(224)의 그 중앙부위(370)에는 벤트 홈을 가공하지 않고 그 중앙부위(370)의 바깥 영역에만 벤트 홈이 가공될 수 있다. 벤트 홈의 형태나 배치, 개수에는 특별히 제한이 없다. 예컨대 복수 개의 벤트 홈들이 원주 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 형태로 형성될 수 있다. 도 8의 (B)는 네 개의 선형 벤트 홈(330a, 330b, 330c, 330d)이 볼록부(224)의 중앙부위(370) 바깥 영역에 동서남북 방향으로 각각 가공된 것을 예시한다.

이렇게 방사상으로 배치되게 가공된 벤트 홈(330a, 330b, 330c, 330d) 부분이 중앙부위(370)보다 더 돌출되므로(모두 균등한 깊이로 가공) 콘덴서 케이스(350)의 중앙부위(370)는 돌출되지 않게 된다. 또한, 커링 가공 시 콘덴서 소자에 의해 중앙부위(370)가 돌출되는 일도 생기지 않는다. 돌출된 4개의 방사상 날개형 벤트 홈(330a, 330b, 330c, 330d) 부분이 콘덴서 소자의 하중을 분산시키므로 중앙부위(370)는 돌출되지 않게 되는 구조이다. 콘덴서 소자의 권심부위가 돌출되더라도 방사상 날개형 벤트 홈(330a, 330b, 330c, 330d)의 하중 분산 기능에 의해 중앙부위(370)가 돌출되지 않는다. 방사상 날개형 벤트 홈(330a, 330b, 330c, 330d)의 이러한 작용으로 인해 콘덴서 소자를 에이징할 때 중앙부위(370)가 십자형 벤트 홈(260a, 260b)에 비해 덜 돌출된다. 그 결과, 콘덴서 소자가 리플로우 솔더링 장치를 통과할 때 중앙부위(370)가 돌출되는 정도가 미미하게 된다.

콘덴서의 밑면 부풀음을 방지하려면 강한 재질을 사용해야 하고, 벤트 홈의 두께를 두껍게 해야 부풀음 치수가 감소한다. 그러나 이러한 개선 방향은 벤트 홈이 동작하는 유압의 관리기준을 초과하여 불량을 발생시킨다. 따라서 본 발명에 따른 콘덴서 케이스 제조 기술은 케이스의 벤트 유압도 만족하면서 콘덴서의 밑면 부풀음도 함께 방지한다.

본 발명은 콘덴서 케이스의 제조에 이용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었다. 본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

원통형의 콘덴서 케이스이며,
상기 콘덴서 케이스의 밑면은 고리형 가장자리 부분을 제외한 나머지 가운데 부분이 상기 콘덴스 케이스의 내부로 돌출된 볼록부를 포함하고,
상기 볼록부의 측벽과 상기 콘덴서 케이스의 측벽 하단부는 서로에 대하여 접힌 형태로 연결된 접힘부를 형성하며,
상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 환형 홈을 형성하여,
밑면 부풀음 억제 구조가 마련된 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스.
제1항에 있어서, 상기 볼록부의 상면은 상기 볼록부의 측벽의 하단부를 기준으로 0.3mm~0.5mm 더 높은 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스.
제1항에 있어서, 상기 콘덴서 케이스의 밑면에는 주변부에 비해 상대적으로 약하도록 가공된 벤트(VENT) 홈이 형성되어 있되, 상기 벤트 홈은 상기 환형 홈부와 간섭되지 않도록 상기 볼록부의 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스.
제3항에 있어서, 상기 벤트 홈은 상기 볼록부의 중앙부위에는 형성되지 않고, 상기 중앙부위의 바깥영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스.
제5항에 있어서, 상기 벤트 홈은 복수 개가 원주 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스.
상하부가 개방된 원기둥 형태의 공간 내부에 원통형의 알루미늄 케이스를 수용하여 상기 알루미늄 케이스의 측벽을 지지해주도록 구성된 정형 드로잉 몰드;
상기 정형 드로잉 몰드의 내경보다 큰 지름을 갖는 윈기둥형 받침대로서, 상기 원기둥형 받침대의 상면은 고리형 가장자리 영역과 상기 고리형 가장자리 영역보다 소정 높이 더 높게 돌출된 돌출 평면부가 형성된 2단 구조 상면이며, 상기 정형 드로잉 몰드의 아래쪽 개구를 막는 형태로 배치되는 정형 받침대; 및
원기둥형 가공핀으로서, 지름은 상기 정형 드로잉 몰드의 내경에 비해 상기 알루미늄 케이스의 두께 만큼 작은 사이즈이며, 상기 정형 드로잉 몰드의 위쪽 개구 위에 배치되는 정형 가공핀을 포함하여,
상기 정형 가공핀이 원통형의 알루미늄 케이스의 바닥을 펀칭하여 상기 정형 드로잉 몰드 내부로 상기 정형 받침대까지 드로잉할 때, 상기 알루미늄 케이스의 바닥은 상기 돌출 평면부에 눌려 상기 알루미늄 케이스의 내부로 돌출된 볼록부와, 상기 정형 드로잉 몰드의 내경과 상기 정형 받침대의 상기 돌출 평면부의 외경 간의 차이에 의해 상기 알루미늄 케이스의 바닥의 고리형 가장자리 부분에는 접힘부가 형성되게 변형되어, 상기 알루미늄 케이스에 밑면 부풀음 억제구조가 마련되도록 정형 드로잉하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.
제6항에 있어서, 상기 접힘부는 상기 볼록부의 측벽과 상기 콘덴서 케이스의 측벽 하단부가 서로에 대하여 접힌 형태로 연결되어 형성되고, 상기 접힘부는 상기 볼록부를 포위하면서 상기 볼록부의 상면보다 낮은 위치에 있는 환형 홈을 형성하도록 가공하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.
제6항에 있어서, 상기 정형 가공핀의 밑면에는 원형 평면에 벤트 홈을 가공하기 위한 돌출부가 마련되고, 상기 정형 가공핀이 상기 알루미늄 케이스의 바닥을 상기 정형 받침대의 돌출 평면부까지 드로잉하였을 때, 상기 알루미늄 케이스의 바닥에는 상기 벤트 홈이 가공되는 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.
제6항에 있어서, 상기 볼록부의 상면은 상기 볼록부의 측벽의 하단부를 기준으로 0.3mm~0.5mm 더 높은 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 정형 드로잉 장치.
제6항에 있어서, 상기 벤트 홈은 상기 환형 홈과 간섭되지 않도록 상기 볼록부의 영역을 벗어나지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.
제10항에 있어서, 상기 벤트 홈은 상기 볼록부의 중앙부위에는 형성되지 않고, 상기 중앙부위의 바깥영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.
제11항에 있어서, 상기 벤트 홈은 복수 개가 원주 방향을 따라 소정 간격으로 이격된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴서 케이스 가공 장치.