KR20230012242A - 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 - Google Patents

유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 관한 것으로, 제1 플라스틱 필름(111)의 양면(일면과 타면)에 금속이 증착된 제1 금속 증착부(113)가 폭 방향 양측으로 형성되고, 상기 제1 금속 증착부(113)들 사이에 금속이 증착되지 않는 제1 비증착부(115)가 길이방향으로 연속되게 양면(일면과 타면)에 형성되는 제1 양면 증착 필름부(110)와; 상기 양면 증착 필름부(110)와 일면 증착 필름부(130) 사이에 위치되고 제2 플라스틱으로 구성되는 제2 플라스틱 필름부(120)와; 상기 제2 플라스틱 필름부(120)의 타측에 위치되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면(제2 플라스틱 필름부(120)의 타면과 접하는 부분)에 금속 증착되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면 양단에 금속이 증착되지 않은 마진부(132)가 형성되는 제3 보안성 필름부(130);를 포함하여 구성되고, 상기 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 커패시터 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 관한 것이다.

Description

유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 { Pattern Film Capacitor }
본 발명은 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 관한 것이다.
일반적으로 필름 커패시터는 각종 산업 분야에 널리 사용되고 있으며, 예를 들면 전기 기기용 커패시터, 저압진상용 커패시터, 인버터용 커패시터, 필터용 커패시터 등이 널리 알려져 있다.
이들 커패시터의 제조에는 유전체로서 폴리에스터(PET)수지, 폴리프로필렌(PP)수지, 폴리에칠렌나프탈레이트(PEN)수지, 폴리카보네이트(PC)수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS)수지 등의 유전체 필름(또는 플라스틱 필름이라고도 함)을 사용하고, 전극으로서 유전체 필름의 한면 또는 양면에 아연, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 1차로 알루미늄을 증착한 후, 2차로 아연 등을 사용한 증착 필름이 사용된다.
필름 커패시터는 일반적으로 한쌍으로 되는 증착필름 2매를 권취하여 제조되는데, 권취된 커패시터 소자의 양면을 전극 인출용으로 사용하기 위해, 커패시터 소자의 양면에 아연 또는 아연 합금을 용사(thermal spray)하여 용사면을 형성하고, 이 용사면에 부스바 또는 전극 인출선, 또는 전극 단자를 스폿트, 납땜과 같은 방식으로 결합하고, 이 후 외장 케이스에 삽입한 후 에폭시 또는 우레탄 등 절연체로 충진한 후 경화시켜 케이스 몰드형의 커패시터로서 제조될 수 있다.
커패시터 소자의 부스바, 전극인출선, 또는 전극 단자에는 전원이 연결되는데, 이때 전류는 커패시터 소자의 측면에 형성된 용사면으로부터 증착필름의 폭 방향으로 흐르게 된다. 커패시터 소자에 흐르는 전류는 증착 금속의 면적에 비래하여 흐르게 된다.
자동차 커패시터는 보통 Link Capacitor + Y Capacitor로 구성되어 있 다. 1) Link Capacitor는 친환경 자동차의 인버터에 내장되어 친환경 자동차 구동시 파워뱅크, 모터 효율 증가, 리플전압을 평활시키는 역할을 수행하고 인버터가 스위칭시 발생한 노이즈를 커패시터가 필터링하면서 배터리 수명 연장시키는 역할을 수행한다.
2) Y Capacitor는 친환경 자동차를 구성시 인버터에서 고속 스위칭시 스 위칭 노이즈로 인하여 라디오 주파수에 잡음이 발생하는 것을 필터링하여 주고 PN극에 노이즈가 발생시 Y Capacitor가 충 방전하여 친환경 자동차 그라운드로 흘려 보내면서 노이즈 제거 역할을 수행한다.
1.2. 보통 자동차용 박막 PP(Ploypropylene) film 3.5um 이하에서는 친환경 자동차 열충격(-40, +105℃, 각 30분 1500사이클) 시험에 견디도록 개발되어 있으나 PP film 3.5um 이상은 일반 생활 가전 커패시터용 필름은 열충격 시험 -40, +85℃, 각 30분, 1,000회 견디도록 개발되어 있으나 '자동차용 열충격 시험(-40, +105℃, 1500사이클) 조건에서 견디도록 개발된 필름이 없다.
선행 기술 : 뉴인텍 공개 특허 10-2011-0087853
친환경 자동차 열 충격 시험에 강하고, 사이즈가 과대하지 않으며, 과전압 유입시 자기회복이 되지 않으면 내압 불량이 발생하거나 누설 전류가 발생하는 문제점을 해결한 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터를 제공하기 위함이다.
친환경 자동차용 Y Cap. 커패시터의 열충격 시험(-40, +105℃, 1500사 이클) 합격하는 제품을 요구한다. 1) 필름 4매권[양면 센터 마진 필름, DMPET(Double side Metallized Polyester, Center Margin) + PP(Polypropylene), 양면 사이드 마진 필름 DMPET(Double side Metallized Polyster, Free Margin + PP(Polypropylene) 2직렬 Y Cap.을 사용하는 경우 내구성 및 환경성 특성이 우수한 장점이 있다.
하지만 사이즈가 큰 단점이 있어 고객이 사이즈 축소 요구와 4매권 제품에서 보안성 필름을 사용하지 않아 누설전류가 증가되는 문제 또는 과전압 유입시 내압 불량이 발생하는 문제가 있는데 본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터를 제공하기 위함이다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터는, 제1 플라스틱 필름(111)의 양면(일면과 타면)에 금속이 증착된 제1 금속 증착부(113)가 폭 방향 양측으로 형성되고, 상기 제1 금속 증착부(113)들 사이에 금속이 증착되지 않는 제1 비증착부(115)가 길이방향으로 연속되게 양면(일면과 타면)에 형성되는 제1 양면 증착 필름부(110)와; 상기 양면 증착 필름부(110)와 일면 증착 필름부(130) 사이에 위치되고 제2 플라스틱으로 구성되는 제2 플라스틱 필름부(120)와;
상기 제2 플라스틱 필름부(120)의 타측에 위치되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면(제2 플라스틱 필름부(120)의 타면과 접하는 부분)에 금속 증착되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면 양단에 금속이 증착되지 않은 마진부(132)가 형성되는 제3 보안성 필름부(130);를 포함하여 구성되고, 상기 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 제3 보안성 필름부(130)는, 금속 증착되고 길이 방향으로 일정 간격으로 배열되고 폭방향으로 길다란 직사각형 형상의 분할 전극부(133)과, 금속이 증착되지 않고 상기 분할 전극부(133)들 사이에 분리하는 폭방향 관통 슬릿(135)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 3 보안성 필름부(130)는, 상기 폭방향 관통 슬릿(135)에서 시작하여 길이방향으로 형성되고 상기 분할 전극(133)을 좌측 분할 전극부(133a), 우측 분할 전극부(133b)로 구획하는 종방향 단슬릿(137)과, 종방향 단슬릿(137)으로 인하여 생성되고 상기 좌측 분할 전극부(133a)와 우측 분할 전극부(133b)를 전기적으로 연결하는 퓨즈부(139)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다,
여여기서, 종방향 단슬릿(137)은 상기 제1 양면 증착 필름부(110)의 제1 비증착부(115) 형성 범위 이내에서 구성되는 것이 바람직하다, 상기 종방향 단슬릿(137)은 하나의 분할 전극부(133-1)에 형성된 종방향 단슬릿(137-1)을 길이방향으로 연장하는 선(L1)은 인접하는 다른 하나의 분할 전극부(133-2)에 형성된 종방향 단슬릿(137-2)을 길이방향으로 연장하는 선(L2)과 겹쳐지지 않도록, 하나의 종방향 단슬릿(137-1)과 인접하는 다른 하나의 종방향 단슬릿(137-2)은 교대로 서로 엇갈리게 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 경우, 친환경 자동차 열 충격 시험에 강하고, 사이즈가 과대하지 않으며, 과전압 유입시 자기회복이 되지 않으면 내압 불량이 발생하거나 누설 전류가 발생하는 문제점을 해결한 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터가 제공된다.
도 1은 비교예 1의 2매권 커패시터 구성도(권취 구조 2매권 PP Film에 보안성 기능이 있는 단면 증착한 Y Cap.)
도 2는 비교예 2의 4매권 커패시터 구성도(양면 센터마진 필름 DMPET + PP, 사이드 마진 필름 DMPET + PP)
도 3(a, b)은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 전체 구성도(권치 구조, 단면도).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 제3 보안성 필름부 상세 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터와 비교예 1, 2 성능 시험 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 퓨즈 오픈에 의한 효과 설명도.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 케이스 커패시터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 비교예 1의 2매권 커패시터 구성도(권취 구조 2매권 PP Film에 보안성 기능이 있는 단면 증착한 Y Cap.), 도 2는 비교예 2의 4매권 커패시터 구성도(양면 센터마진 필름 DMPET + PP, 양면 사이드 마진 필름 DMPET + PP), 도 3(a, b)은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 전체 구성도(권치 구조, 단면도), 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 제3 보안성 필름부 상세 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터와 비교예 1, 2 성능 시험 그래프이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터는, 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)를 포함하여 구성된다.
제1 양면 증착 필름부(110)는, 제1 플라스틱 필름(111)의 양면(일면과 타면)에 금속이 증착된 제1 금속 증착부(113)가 폭 방향 양측으로 형성되고, 상기 제1 금속 증착부(113)들 사이에 금속이 증착되지 않는 제1 비증착부(115)가 길이방향으로 연속되게 양면(일면과 타면)에 형성된다.
제2 플라스틱 필름부(120)는 양면 증착 필름부(110)와 일면 증착 필름부(130) 사이에 위치되고 제2 플라스틱으로 구성된다. 제3 보안성 필름부(130)는 제2 플라스틱 필름부(120)의 타측에 위치되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면(제2 플라스틱 필름부(120)의 타면과 접하는 부분)에 금속 증착되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면 양단에 금속이 증착되지 않은 마진부(132)가 형성된다. 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 구성된다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 제3 보안성 필름부(130)는, 금속 증착되고 길이 방향으로 일정 간격으로 배열되고 폭방향으로 길다란 직사각형 형상의 분할 전극부(133)과, 금속이 증착되지 않고 상기 분할 전극부(133)들 사이에 분리하는 폭방향 관통 슬릿(135)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 3 보안성 필름부(130)는, 상기 폭방향 관통 슬릿(135)에서 시작하여 길이방향으로 형성되고 상기 분할 전극(133)을 좌측 분할 전극부(133a), 우측 분할 전극부(133b)로 구획하는 종방향 단슬릿(137)과, 종방향 단슬릿(137)으로 인하여 생성되고 상기 좌측 분할 전극부(133a)와 우측 분할 전극부(133b)를 전기적으로 연결하는 퓨즈부(139)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다,
여기서, 종방향 단슬릿(137)은 상기 제1 양면 증착 필름부(110)의 제1 비증착부(115) 형성 범위 이내에서 구성되는 것이 바람직하다, 상기 종방향 단슬릿(137)은 하나의 분할 전극부(133-1)에 형성된 종방향 단슬릿(137-1)을 길이방향으로 연장하는 선(L1)은 인접하는 다른 하나의 분할 전극부(133-2)에 형성된 종방향 단슬릿(137-2)을 길이방향으로 연장하는 선(L2)과 겹쳐지지 않도록, 하나의 종방향 단슬릿(137-1)과 인접하는 다른 하나의 종방향 단슬릿(137-2)은 교대로 서로 엇갈리게 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 제1 플라스틱 필름(111)의 재질은 PET(폴리에스터, Polyester)이고, 제3 플라스틱 필름(131) 또는 제2 플라스틱 필름부(120)의 재질은 PP(폴리 프로필렌, poly-propylene) 인 것이 바람직하다.
본 발명의 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터에 있어서, 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 커패시터 소자의 형태는 단면 외형이 원형이거나, 타원형, 라운드진 사각형의 형상(압축형 구조) 인 것이 바람직하다.
<비교예 1 : 2매권>
3.1. 권취 구조 2매권 PP Film에 보안성 기능이 있는 단면 증착하여 Y Cap. 을 제조하였다. (보안성 필름 디자인은 뉴인텍 공개 특허 10-2011-0087853 사용했다.)
1) Y Cap. 의 정격전압이 3,000Vdc의 경우 PP(Ploypropylene) film 12um으로 2매권 구성하여 제품화하였다. 2) 모든 전기적 특성을 만족했고 내구성 시험결과 합격했으나 자동차용 열충격(-40℃, +105℃, 1500사이클) 시험에서 손실 증가 및 용량 감소 불량이 발생했다.(아래 시험 데이터 참조)
도 1(a : 권취 구조, b : 단면도)은 비교예 1의 2매권 커패시터 구성도(권취 구조 2매권 PP Film에 보안성 기능이 있는 단면 증착한 Y Cap. )이다.
표 1은 자동차용 열충격(-40℃, +105℃, 1500사이클) 시험 후 데이터이다.
No. 특성 시험전 1000회 판정 No. 특성 시험전 1000회 판정



#1		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
양호


#4		 C(uF, 10KHz) 1.01 1.00
양호
변화율, < ±10% -0.40 변화율, < ±10% -0.50
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.18 0.63 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.19 0.88
C(uF, 10KHz) 1.01 1.00
불합격		 C(uF, 10KHz) 1.01 1.00
불합격
변화율, < ±10% -0.50 변화율, < ±10% -0.60
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.18 2.16 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.18 1.21



#2		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
양호


#5		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
양호
변화율, < ±10% -0.40 변화율, < ±10% -0.50
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.20 0.70 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.19 0.76
C(uF, 10KHz) 1.01 1.00
불합격		 C(uF, 10KHz) 1.01 1.00
양호
변화율, < ±10% -0.99 변화율, < ±10% -0.99
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.18 1.90 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.19 0.87



#3		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
양호


#6		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
불합격
변화율, < ±10% -0.40 변화율, < ±10% -0.40
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.20 0.68 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.19 1.22
C(uF, 10KHz) 1.00 1.00
불합격		 C(uF, 10KHz) 1.00 0.99
양호
변화율, < ±10% -0.30 변화율, < ±10% -0.50
DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.20 1.39 DF(%, 10KHz, Max.1.0%) 0.19 0.30
종합기준 △C/C : ±10%, DF : Max.1.0% 불합격
<비교예 1 : 4매권>
3.2. Y Cap.의 필름 4매권(양면 센터마진 필름 DMPET + PP, 양면 사이드 마진 필름 DMPET + PP)으로 구성하여 2직렬 Y Cap. 1) ①번 필름은 PET Film에 양면 증착하고 가운데에 센터 마진을 형성시키고 ③번 필름은 PET Film에 양면 증착 후 필름 폭 사이드 끝단에 마진을 형성하여 전극간 쇼트되지 않도록 하였다.
2) ①번과 ③번 필름 간에 쇼트되는 것을 방지하기 위해서 ②번과 ④번에 PP 필름을 넣어서 절연시키고 ①번과 ③번 필름은 양면 증착된 필름은 단순히 전극 역할만 하도록 하고 ②번과 ④번 필름이 유전체 역할 수 있도록 하였다.
3) 1번 필름 폭 중간에 센터 마진을 형성하여 커패시터 권취 후 제품화시 2직렬 구성되도록 하였다.
도 2는 비교예 2의 4매권 커패시터 구성도( 양면 센터마진 필름 DMPET + PP, 양면 사이드 마진 필름 DMPET + PP)이다. 도 2a는 4매권 권취 구조이며 도 2b는 4매권 권취 구조 단면도이다.
Figure pat00001
상기 도면은 2직렬 커팻,터 회로도이다.
4) Y Cap.의 필름 구성을 4매권( 양면 센터 마진 필름 DMPET + PP, 양면 사이드 마진 필름 DMPET + PP) 2 직렬 Y Cap.제조하여 제품화 후 열충격 시험에서 합격했으나 과전압 인가시 자기회복이 되지 않고 내압 불량이 발생하는 문제가 발생하였다.(양면 증착 필름은 보안성 기능이 없음. 5) 필름 4매권 방식은 손실, ESR이 낮고 자동차용 열충격 시험에서 잘견디는 장점이 있으나 보안성 필름을 사용할 수 없는 구조적 단점이 있었다.
<실시예 : 3매권>
도 3(a, b)은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터 전체 구성도(권치 구조, 단면도)이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 제3 보안성 필름부 상세 구성도이다.
3.3 4매권 방식 제품의 손실 및 ESR 값이 낮은 장점과 열충격 특성이 우수 한 장점을 살리고 보안성 기능을 내장할 수 있는 방식으로 1) 3매권 방식을 적용하고 4매권 방식의 제품 특성이 나오도록 설계하였다.
2) 제1 양면 증착 필름부(110)는 MPET 양면 증착필름을 사용
PET 필름은 TD 방향으로 열수축되는 온도가 130℃ 이상에서 수축되는 필름을 사용하여 열충격 시험시 견디도록 하였다. PET 필름은 유전 손실이 높은 단점이 있으므로 양면증착 필름을 사용하므로 유전체 역할하지 못하도록 하였고 단순하게 전극 역할만 하게 하여 양면증착 필름 이므로 메탈 스프레이시 접촉저항을 낮추고 커패시터 손실 및 ESR을 낮추는 효과가 있었다.
제1 양면 증착 필름부(110) 중간에 센터 마진(비증착부)을 구성하여 제품화 후 커패시터 C1, C2,2직렬 구성이 되도록 하였다.
Figure pat00002
3) 제2 플라스틱 필름부(120)는 PP Film을 사용하여 제1 양면 증착 필름부(110)와 제3 보안성 필름부(130)의 전극간에 쇼트되는 것을 방지하기 위해서 증착되지 않는 PP 삽입하여 유전체 역할을 할 수 있도록 하였다.
4) 제3 보안성 필름부(130)는 제1 양면 증착 필름부(110)와 제3 보안성 필름부(130)가 쇼트되지 않도록 제3 보안성 필름부(130)는 단면 증착하고 반대면은 증착하지 않아 제1 양면 증착 필름부(110)와 제3 보안성 필름부(130)의 전극이 쇼트되지 않도록 구성하였다. 제3 보안성 필름부(130)는 단면 증착한 필름이므로 이면에 보안성 기능을 내장하여 과전압 및 서지전압이 유입되면 제3 보안성 필름부(130)의 보안성 필름 퓨즈부가 오픈될 수 있도록 하였다.
5) 제3 보안성 필름부(130)의 보안성 필름의 디자인은 다음과 같이 구성하였다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 제3 보안성 필름부 상세 구성도이다. 증착 금속은 AL, Zn 또는 AL + Zn 합금이다.
6) Y Cap. C1, C2 대향 면적 위크 포인트에서 순간적으로 쇼트 현상이 발생하면 전류가 무한대로 증가시 해당 세그먼트 퓨즈가 오픈되면 해당된 세그먼트 S1, S2 대향면적에 전류가 통전되지 못하고 해당된 세그먼트 S1, S2 대향면적만 유실되도록 하였다.
도 6(a, b)은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터의 퓨즈 오픈에 의한 효과 설명도이다. 도 6a는 필름에 핀홀 또는 위크포인트가 존재하는 부분을 적색으로 표시하였다. 퓨즈부는 청색으로 표시된다. 도 6b에서 커패시터 제조 후 커패시터 필름에 핀홀 또는 위크 포인트가 존재시 커패시터에 전압을 인가하면 순간적 쇼트 현상으로 전류는 무한대로 흐르게 되면 그 에너지로 인하여 퓨즈가 도 6b와 같이 보라색 표시된 형상으로 오픈된다.
필름에 핀홀 및 위크포인트 적색 표시된 부분에서 순간적으로 쇼트 현상이 발생하면 F1, F2의 퓨즈가 동작 또는 오픈되면 S1 세그먼트에서 S2의 세그먼트로 전류가 통전되지 못하므로 S1, S2의 대향 면적은 유실되고 나머지 퓨즈는 오픈되지 않고 있으므로 커패시터 기능을 계속 유지함. 그리고 S3 세그먼트에서 S4 세그먼트로 전류가 통전되지 못하므로 S3, S4의 대향 면적은 유실되고 미량의 커패시터용량이 감소되지만 커패시터 기능을 계속 유지할 수 있다.
7) 제3 보안성 필름부(130)의 퓨즈부는 일직선상에 배치하면 필름을 권취하여 제품화 후 사용시 퓨즈부에서 열이 가장 많이 발생하는데 그 퓨즈부가 계속 누적 겹친 부분에서 열이 발생하여 커패시터 수명이 저하되는 단점이 있으므로 제3 보안성 필름부(130)의 퓨즈부를 지그재그 구형파 형식으로 배치하여 열이 발생하는 퓨즈부 겹칩을 최소화 되도록 배치 설계하였다.
8) 제3 보안성 필름부(130)의 퓨즈부 형성은 제1 양면 증착 필름부(110)의 센터 마진(제1 비증착부) 폭 이내에 형성 할 수 있도록 디자인하였다. 센터 마진(제1 비증착부) 폭에서 퓨즈가 이달하면 퓨즈를 형성하기 위해서 증착하지 않는 마진이 대향 면적을 감소시켜서 용량이 감소한 단점이 있다.
센터 마진(제1 비증착부) 내에 퓨즈가 있지 않고 대향 면적 내에 존재시 위크 포인트에 서 자기회복시 퓨즈가 오픈되어도 회로 구성되어 2차 문제가 발생할 수 있다.
제3 보안성 필름부(130)의 퓨즈부 위치는 제1 양면 증착 필름부(110)의 센터 마진(제1 비증착부) 이내에 위치 및 퓨즈는 일직 선상 배치보다 지그재그(구형파) 형식으로 배치하는 것이 퓨즈부 발열, 용량 감소 등 고려했을 때 가장 우수했다.
9) 상기와 같이 3매권 + 보안성 필름을 구성하여 커패시터 제조 후 시험하였 다. 모든 전기적 특성(용량, 손실, ESR)이 2매권 제품보다 우수했고 4매권 제품과 비교시는 큰 차이가 없고 유사했다.(특성 비교 표 참조)
특성 비교표
Figure pat00003
-. 모든 전기적 내구성 시험에서 합격하였다. -. 과전압 및 서지 전압을 인가시 필름의 위크 포인트에서 자기회복 현상이 발생 시 보안성 필름의 퓨즈가 오픈되면서 2차 내전압 불량이 발생하지 않았다.
-. 3매권 방식 + 보안성 기능 내장 커패시터와 2매권 보안성 필름을 적용한 커패시터 체적과 비교시 약 21.9% 증가했으나 4매권 제품의 체적보다 74.4% 작게 제작할 수 있었고 4매권의 모든 특성과 비교시 큰 차이가 없었다. (체적 비교 표 참조)
. 체적 비교표
Figure pat00004
-. 4매권 커패시터는 보안성 기능이 없어 과전압 특성 및 서지 전압 특성이 저하되는 문제점을 3매권 + 보안성 필름을 적용한 커패시터에서는 과전압 및 서지전압을 인가하여도 용량만 감소하고 커패시터 파괴 및 내전압 불량 이 발생하지 않았다.
-. -40℃, +105℃, 열충격 시험 1,000사이클 시험에서 합격하였다.
. 열충격 시험 데이터
Figure pat00005
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
110 : 제1 양면 증착 필름부
111 : 제1 플라스틱 필름
113 : 제1 금속 증착부
120 : 제2 플라스틱 필름부
130 : 제3 보안성 필름부
131 : 제3 플라스틱 필름
132 : 마진부
133, 133a, 133b : 분할 전극부
135 : 폭방향 관통 슬릿
137 : 종방향 단슬릿
139 : 퓨즈부

Claims (7)

  1. 제1 플라스틱 필름(111)의 양면(일면과 타면)에 금속이 증착된 제1 금속 증착부(113)가 폭 방향 양측으로 형성되고, 상기 제1 금속 증착부(113)들 사이에 금속이 증착되지 않는 제1 비증착부(115)가 길이방향으로 연속되게 양면(일면과 타면)에 형성되는 제1 양면 증착 필름부(110)와;

    상기 양면 증착 필름부(110)와 일면 증착 필름부(130) 사이에 위치되고 제2 플라스틱으로 구성되는 제2 플라스틱 필름부(120)와;

    상기 제2 플라스틱 필름부(120)의 타측에 위치되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면(제2 플라스틱 필름부(120)의 타면과 접하는 부분)에 금속 증착되고, 제3 플라스틱 필름(131)의 일면 양단에 금속이 증착되지 않은 마진부(132)가 형성되는 제3 보안성 필름부(130);를 포함하여 구성되고,

    상기 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 커패시터 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 보안성 필름부(130)는,
    금속 증착되고 길이 방향으로 일정 간격으로 배열되고 폭방향으로 길다란 직사각형 형상의 분할 전극부(133)과,
    금속이 증착되지 않고 상기 분할 전극부(133)들 사이에 분리하는 폭방향 관통 슬릿(135)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 보안성 필름부(130)는,
    상기 폭방향 관통 슬릿(135)에서 시작하여 길이방향으로 형성되고 상기 분할 전극(133)을 좌측 분할 전극부(133a), 우측 분할 전극부(133b)로 구획하는 종방향 단슬릿(137)과,
    상기 종방향 단슬릿(137)으로 인하여 생성되고 상기 좌측 분할 전극부(133a)와 우측 분할 전극부(133b)를 전기적으로 연결하는 퓨즈부(139)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 종방향 단슬릿(137)은 상기 제1 양면 증착 필름부(110)의 제1 비증착부(115) 형성 범위 이내에서 구성되는 것을 특징으로 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 종방향 단슬릿(137)은
    하나의 분할 전극부(133-1)에 형성된 종방향 단슬릿(137-1)을 길이방향으로 연장하는 선(L1)은 인접하는 다른 하나의 분할 전극부(133-2)에 형성된 종방향 단슬릿(137-2)을 길이방향으로 연장하는 선(L2)과 겹쳐지지 않도록,
    하나의 종방향 단슬릿(137-1)과 인접하는 다른 하나의 종방향 단슬릿(137-2)은 교대로 서로 엇갈리게 구비되는 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 필름(111)의 재질은 PET(폴리에스터, Polyester)이고,

    상기 제3 플라스틱 필름(131) 또는 제2 플라스틱 필름부(120)의 재질은 PP(폴리 프로필렌, poly-propylene) 인 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 양면 증착 필름부(110)와 제2 플라스틱 필름부(120)와 제3 보안성 필름부(130)가 순차적으로 적층되어 권취되는 커패시터 소자의 형태는 단면 외형이 원형이거나, 타원형, 라운드진 사각형의 형상(압축형 구조) 인 것을 특징으로 하는 유전체 3매권 방식의 2직렬 패턴 필름 커패시터.


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