KR890005361B1 - 전해 콘덴서용 알루미늄박 - Google Patents
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Description
제1도는 본 발명에 따라 확장된 유효표면을 갖도록 형성된 박(foil)의 정전용량Cs를 몇몇의 공지된 박과 비교하여 표면 유니트에 대해 ㎠당 세공(pore) 체적 ds의 함수로서 도시하는 그래프.
제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 전형적인 세공 윤곽과 상업적으로 유용한 박을 각각 72000배로 확대한 사시도.
본 발명은 전해콘덴서에 사용하기 위한 확장된 유효표면을 가진 알루미늄박과, 상기 확장된 유효표면을 가진 박을 제조하는 방법, 그리고 적어도 전극들중 하나가 이러한 박으로 구성되는 전해콘덴서에 관한 것이다.
약 200V 이상의 전압에서 포밍(forming)되어 결과적으로 두꺼운 산화물층이 되는 "고전압 박"과 약 120V이하의 전압에서 포밍되어 결과적으로 얇은 산화층이 되는 "저전압 박" 사이에는 차이점이 생길 수 있다. 표면밑에 있는 영역의 원하는 구조는 두 경우에 대해 다르다. 즉, 유효표면이 확장됨으로 인한 후자의 경우의 채널은 전자의 경우보다 훨씬 더 좁게 될 수도 있다. 포밍되는 산화층 두께의 크기 정도의 직경을 갖는 채널은 물론 정전용량에 기여하지 않는다. 결과적으로, 고전압 박은 저전압 박보다 더 넓은 채널을 가진 훨씬 더 거친 세공구조를 가져야 한다. 그러므로, 전자의 경우에 대해서 보다 후자의 경우에 대해 훨씬 더 큰 유효면적을 얻을 수가 있다.
본 발명은 특이 "저전압 박"에 관한 것이다.
영국 특허 명세서 제 1,169,234호에 에칭된 고전압 박 및 그 제조방법이 서술되어 있다. 이러한 박은 박 두께의 중간으로 확장된 넓은 채널이 제공되는 그러한 구조이며, 그 결과 박은 에칭되지 않은 시제품과 비교할 때 상당한 양의 강도가 손실된다.
본 발명은 지금까지 실현되지 않은 제거된 물질의 단위체적당 유효표면의 값이 높은 알루미늄 저전압 박을 제공한다.
본 발명에 따른 표면의 종단부에 채널을 설비하므로써 확장된 유효면적을 갖는 전해콘덴서용 알루미늄박은 다음과 같은 특징이 있다. 즉, 채널은 직경이 0.2㎛이며, 반복적으로 약 1㎛ 이하의 길이로 채널 방향이 변화된 후, 채널의 전체길이는 5㎛ 이상이 된다. 그리고, 상기 채널이 제공된 바의 양측 영역은, 박 횡단면 중간부의 두께가 15㎛ 이하가 아닌 영역이 조밀한 알루미늄으로 구성되도록 전체 표면에 걸쳐 대략 동일한 깊이로 확장된다.
놀라울 정도로 큰 유효면적으로 제공하는 상기 구조는 마이크로스코프를 통해 쉽게 관찰될 수 있고 지금까지 얻어진 에칭된 구조와 현격하게 구별될 수 있다.
유효표면의 크기를 고려한 박의 질에 대한 측정은, 포밍, 즉 양극산화에 의한 유전체 산화물층 형성후의 ㎠당 정전용량으로 하게 된다. 에칭으로 제거된 알루미늄의 양에 대한 함수로서의 정전용량은 특히 중요하다. ㎠당 후자의 앙(ds)은 에칭 전후의 무게 손실로부터 쉽게 계산될 수 있다.
양극 박과 같은 크기인 음극 박의 유효표면도 또한 중요하다. 즉 이런 경우에만 완선된 콘덴서의 CV의 최적치가 얻어진다.
본 발명에 따른 박은 20V로 포밍한 후 50㎛의 값 ds에서 적어도 59㎌/㎠의 ㎠당 정전용량을 갖는 반면, 동일한 조건일 경우 종래기술의 박은 45㎌/㎠ 이하인 정전용량을 갖는다.
첨부된 그래프(제1도)는 45㎌/㎠ 이하인 정전용량값을 도시한 것이다.
첨부된 그래프(제1도)는 본 발명에 따라 확장된 유효표면을 갖는 포밍된 박의 정전용량 Cs를 어떤 공지된 박과 비교하여 표면 유니트에 대해 ㎠당 세공체적의 함수로서 도시한 것이다.
이러한 포밍과정은 2% 암모늄펜타보레이트 수용액내에서 수행되며, 포밍전압은 먼저 0.01V/S의 일정한 비율로 0V로부터 20V로 증가된 다음, 전류가 20V에서의 초기치의 20%로 감소될때까지 이 전압을 유지하게 된다.
정전용량은 또한 2% 암모늄펜타보레이트 수용액내에서, 100Hz에서 측정된다.
본 발명에 따른 박의 측정포인트는 사각형으로 도시되고 종래기술의 박은 측정포인트는 원으로 도시된다.
제2도 및 제3도는 각각 72000배로 확대된 본 발명에 따른 통상적 세공의 윤곽 및 상업상 유용한 박에 대한 사시도이다.
사진은 전송-전자 현미경 사용범위에서의 복사기술에 의해 만들어진 것이다. 에칭된 박내의 세공은 산화에 의한 알루미늄 산화물층이 제공되거나, 또는 세공은 합성수지로 채워진다. 그런후에 알루미늄 금속은 그것을 용해하므로써 제거된다. 합성수지가 사용되는 경우에 탄소는 증기침전법에 의해 복사판상에 침전되며, 합성수지는 그 이후에 용해된다. 두 사진은 격리된 세공을 도시한 것이다.
제2도는 연속적으로 방향이 변화되어 그것의 칫수가 상기 언급한 제한치내에 있는 세공을 명백하게 도시한 것이다. 40채널들의 직선부분의 평균길이는 0.63㎛±0.22㎛이며, 78채널들의 평균직경은 0.20㎛±0.06㎛이다.
제3도는 직선채널 즉, 직류를 사용한 종래 기술의 에칭공정에 대한 특성을 나타낸다. 직선부분의 치수를 측정했을때 길이는 2.7±0.5㎛가 되고 횡단면은 0.18±0.05㎛가 되었다.
본 발명에 따른 구조는 60℃와 95℃ 사이의 온도에서 35Hz와 300Hz 사이의 인터럽션 반복 주파수와 500과 2000μsec 사이의 인터럽션 시간을 갖는 인터럽트된 직류로서 전해용액내에서의 양극 에칭에 의해 얻어질 수 있으며, 또한 본 발명의 실시예에 있어서, 각각의 ㎠ 박 표면에 대한 체적에서의 손실(ds)이 25㎛가 얻어질때까지 즉, 이러한 긴 시간동안, 0.5와 3A/㎠ 사이의 직류전류부분에 관련된 에칭 전류 밀도로 적어도 100㎳/㎝의 전도도(8)를 갖는 염화물 함유 전해용액에서 에칭이 수행되는 것을 특징으로 한다.
알루미늄 손실의 양은 에칭후의 박 무게의 손실을 결정함으로써 쉽게 확인된다.
이제 다음의 예를 통해 본 발명에 따른 박을 제조하는 방법이 기술된다.
두께 100㎛인 순도 99.99%의 알루미늄박은 다음 상황에서 양극 에칭된다.
전해질 : 25%일반염용액(δ=250mS/cm)
온도 : 75℃
에칭시간 : 53초
전류밀도 : 170A/dm2
인터럽션(Interruption)주파수 : 100Hz
펄스폭 : 1000μsec
펄스형태 : 사각형
펄스높이 : 105% 즉, 펄스높이 네가티브의 1/20
얻어진 박은 ds의 값 즉, 박 표면의 ㎠당 체적손실이 50㎛이다. 25㎛의 에칭되지 않은 코어가 남는다.
얻어진 박의 구조는 제2도에 도시된 바와 같은 코어구조 및 전술한 파라미터와 일치된다.
2% 암모늄-펜타보레이트 수용액내에서 20V로 포밍한 후, 정전용량이 64.5㎌/㎠로 측정된다. 권취된 알루미늄 박 콘덴서는 통상적인 방법으로 제조된다. 즉, 에칭된 음극과 삽입된 종이박을 가진 에칭 및 포밍된 양극-박을 권취시키고 그렇게 권취된 본체에 암모늄 펜타보레이트-글리콜로 구성된 전해액을 주입하고 그것을 외피에 내장하고, 포스트 포밍함으로써 제조된다. 본 발명에 따른 에칭된 박을 사용하므로써, 외피의 칫수는 공지된 양극 박을 사용한 유사한 콘덴서의 체적에 비해 약 20%만큼 감소될 수 있다.
Claims (3)
- 채널 제공에 기인하여 확장된 유효표면을 갖는 전해콘덴서용 알루미늄 박에 잇어서, 상기 채널은 0.1 내지 0.3㎛의 평균 직경을 가지며. 상기 채널의 전체 길이는 평균㎛ 이상이고, 채널은 그 방향이 반복적으로 변화되지만, 그 방향 변화 사이의 거리가 1㎛보다 작게 되며, 또한 상기 박 영역의 양측면상에는 상기 채널이 제공되고 상기 영역을 전체 표면에 걸쳐 거의 동일한 깊이로 확장되어 상기 박 횡단면의 중간부에 15㎛이상인 두께의 영역이 상기 채널이 없는 고체 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 알루미늄 박.
- 35Hz와 300Hz 사이의 펄스 반복율과 500μsec와 2000μsec 사이의 인터럽션 시간을 가진 펄스화된 직류전류로 60℃ 및 95℃ 사이의 온도에서 염화물을 함유하는 전해용액에서의 양극 에칭에 의해 제1항에 청구된 바와 같은 알루미늄 박을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전해용액이 최소한 100㎳/㎝의 전도도를 가지며, 펄스동안의 에칭 전류 밀도가 0.5A/㎠와 3A/㎠ 사이에 있으며, 체적에서의 손실(ds)이 최소한 박 표면의 ㎠당 25㎛의 두께로 얻어지는 시간주기 동안에 에칭이 실행되는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 알루미늄 박 제조방법.
- 최소한 양극 박이, 포밍에 의해 제조되는 유전체 산화물층이 제공된, 제1항에 청구된 바와 같은 알루미늄 박으로 이루어진 전해콘덴서.
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