KR900007684B1 - 고체전해 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래예의 측단면도.
제2도는 중요부분 확대도.
제3도는 등가 회로도.
제4도는 화성(化成)시간과 산화층의 생성막두께와의 관계를 표시하는 도면.
제5도는 산화층의 막두께와 누설전류의 불량발생률과의 관계를 표시하는 도면.
제6도는 본 발명의 1실시예를 표시하는 축단면도.
제7도는 제6도의 중요부분 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 콘덴서 엘리먼트 1a : 심층부
1b : 표층부 2 : 양극리이드
31, 32 : 산화층 4 : 반도체층
본 발명은 고체전해 콘덴서에 관하여, 특히 콘덴서 엘리먼트에 있어서의 표층부의 산화층의 두꺼운 막으로 형성함에 의한 누설전류 특성의 개량에 관한 것이다. 일반적으로 이러한 종류의 고체전해 콘덴서는 예컨대 제1도 내지 제2도에 표시하는 바와같이 탄탈, 니오브, 알루미늄 등과같이 밸브 작용을 보유하는 금속분말을 원주상으로 가압성형하여 소결하여서 이루어진 콘덴서 엘리먼트(A)에 사전에 밸브작용을 보유하는 금속선을 양극리이드(B)로서 식립하고, 그 양극리이드(B)의 도출부분에 제1외부 리이드부재(C)를 용접함과 아울러 제2외부 리이드부재(D)를 콘덴서 엘리먼트(A)의 주면에 산화층(E), 반도체층(F), 그래파이트층(G)을 개재하여 형성된 전극인출층(H)에 납땜접합하며, 또한 콘덴서 엘리먼트(A)를 포함하는 주요부분을 수지재(K)로서 피복하여 구성되어있다. 그런데, 콘덴서 엘리먼트(A)의 산화층(E)은 콘덴서 엘리먼트(A)를 인산수용액등의 화성액에 침지하여 콘덴서 옐리먼트(A)가 플러스, 화성액이 마이너스가 되도록 소정의 직류전암을 장시간에 걸쳐서 인가하는 것에 의하여 형성되는 관계로서, 콘덴서 엘리먼트(A)의 표층부 및 심층부에는 막두께의 대략 균일한 산화층(E)이 형성된다. 그리고, 산화층 위에서는 반도체층(F)이 형성되기때문에 그것에서 산화층(E)에의 산소공급효과에 따라 내압특성이 우수한 콘덴서를 얻을수가 있다.
그러나 이 콘덴서는 등가적으로는 예컨대 제3도에 표시하는 바와같이, 산화층(E)에 의한 콘덴서분과 반도체층(F), 그래파이트층(G)의 저항분과의 적렬회로로서 표시할 수가 있는 것인바, 콘덴서 엘리먼트(A)가 극히 미세한 다공질로 구성되어 있는 일도 있어서 그 심층부에 있어서의 산화층(E)에 의하여 구성되는 콘덴서의 한쪽의 전극으로서의 그래파이트층(G)의 전극인출층(H)에 이르기까지의 경로가 길고, 그 부분만큼 직렬저항분도 증가하는 것으로되며, 특히 그래파이트층(G)이 충분히 형성되어 있지 않은 경우에는 한층 더 증가된다.
그 반면에 표층부에 있어서는 그래파이트층(G)의 전극인출층(H)에 이르는 경로가 그것의 막두께정도 내지 그것에 근사한 정도로 되기때문에 그래파이트층(G)에 의한 직렬저항분은 심층부에 비하여 현저하게 작게된다. 따라서, 콘덴서 엘리먼트(A)에 양극리이드(B) 및 진극인출층(H)을 개재하여 직류전압을 인가한 경우, 직렬저항분이 큰 심층부보다 오히려 직렬저항분이 작은 표층부의 콘덴서부에 있어서의 전압분담이 크게 되는 것으로 생각된다. 이때문에, 콘덴서 엘리먼트(A)에 결함부가 존재하는 경우에는 심층부보다 오히려 전압분담이 큰 표층부에 있어서 열화(劣化) 내지 파괴가 발생하기쉬우며, 이것에 따라서 누설전류 특성, 내압특성도 손상되기 쉽다. 그러므로, 본 발명자등은 콘덴서 엘리먼트의 표층부에 심층부보다 두꺼운 막의 산화층을 형성할 수 있으면, 단위당 막두께의 전압분담을 경감할 수 있으며, 가령 표층부에 결함부가 존재하고 있어도 열화 내지 파괴가 발생하기 곤란한 것은 아닌가라고 생각하여 철저히 추구하였든바, 화성액으로서 염기성용액을 사용하는 것에 의하여 대략 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 화성액으로서 염기성용액이 산화층의 생성에 주요한 기능을 나타내는 수산이온(OH-)이 풍부한 것에 착안하여 여러가지의 염기성 용액을 화성액으로서 사용한 경우의 화성시간에 대한 산화층의 생성막두께의 관계에 대하여 검토하였든바, 제4도에 표시하는 결과가 얻어졌다. 또한, 콘덴서 엘리먼트에는 탄탈분말을 3.5
×4mm의 원주상으로 가압성형하여 소결한 것을 화성액에는 농도가 0.01물의 탄산암모늄용액((NH4)2CO3·2H2O), 붕산암모늄용액((NH4)20.5B2O3·8H2O), 알루민산 나트륨용액(NaAlO2), 인산수용액(참고)를 각각 사용하여 전류밀도를 40mA/g으로 설정하였다.
동일한 도면에 의하면, 탄산 암모늄용액, 붕산 암모늄용액, 알루민산나트륨용액을 화성액으로 한것에서는 산화층(Ta2O5)의 화성시간에 대한 생성속도가 빠르며, 10-20분에서 1150A정도에 달하고 있는데 대하여,인산수용액(산성용액)에서는 동일한 막두께를 얻는데 60분이라는 화성시간이 필요한 것을 나타내고 있다. 그리고, 화성처리가 완료된 콘덴서 엘리먼트를 둘로 정확하게 나누었든바, 그것의 표층부에 있어서의 화성색은 모든 화성액에 대하여 대략 동일하였으나, 심층부에 있어서는 염기성용액을 사용한 것에 있어서는 거의 화성색은 확인되지 않았든 것에 대하여, 인산수용액에서는 표층부, 심층부 모두 동일한 화성색이었다. 또 염기성 용액을 사용한 경우, 화성할때의 전류밀도, 화성전압을 높이는 것에 의하여 콘덴서 엘리먼트의 표층부에서의 산화층의 생성을 보다 짧은시간이며, 또한 집중적으로 행하게 할 수 있는 것도 확인되었다.
이와같은데서 염기성용액을 화성액으로 하는 것에 의하여 콘덴서 엘리먼트의 표층부에는 심층부에 비하여 두꺼운 막의 산화층을 선택적으로 형성할 수 있는 것이 이해할 수 있다. 따라서, 표층부의 선택적인 두꺼운막으로 형성되는 것이 콘덴서 특성 예컨대 누설전류특성에 대해서 어떠한 영향을 주는가에 대하여 검토하였든바, 제5도에 표시하는 결과가 얻어졌다. 동일한 도면에 의하면 표층부의 심층부에 대한 산화층의 막의 두께비(표층부의 산화층의 막두께/심층부의 산화층의 막두께)가 1.5배쯤에서 1000시간 동작후에 있어서의 누설전류의 불량발생률이 급격하게 감소하고 있는것을 나타내고 있다. 이것은 표층부의 산화층을 두꺼운 막으로 형성하는 것에 의하여 단위당 막두께의 전압분담이 경감되어 열화 내지 파괴가 억제되도록 한 것이다.
본 발명은 이와같은 사실에 근거를 두어 구체화 된 것으로서, 밸브 작용을 보유하는 금속분말로서 구성하며, 또한 그것에서 밸브작용을 보유하는 금속부재를 양극 리이드로서 도출하여 이루어진 콘덴서 엘리먼트에 산화층, 반도체층을 형성한 것에 있어서, 상기한 콘덴서 엘리먼트에 있어서의 표층부의 산화층의 막두께를 심층부의 산화층의 막두께의 1.5배 이상으로 설정한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 1실시예를 제6도 내지 제7도를 참조하면서 설명하면, (1)은 밸브작용을 보유하는 금속분말로서 구성된 콘덴서 엘리먼트로서, 예컨대 밸브작용을 보유하는 금속분말을 원주상으로 가압성형하여 소결하여서 형성되어 있다. 이 콘덴서 엘리먼트(1)에서는 밸브 작용을 보유하는 금속부재 예컨대 금속선이 양극리이드(2)로서 도출되어 있다. 또한, 양극리이드(2)는 콘덴서 엘리먼트(1)의 가압성형에 앞서서 그것의 중심에 식립하여 도출하는 이외에 콘덴서 엘리먼트(1)의 주면에 용접하여 도출할수도 있다. 그리고, 콘덴서 엘리먼트(1)의 심층부(1b)에는 산화층(31)이, 표층부(1b)에는 산화층(31)의 1.5배 이상의 두꺼운 막을 보유하는 산화층(32)이 각각 형성되어 있으며, 산화층(31), (32)위에는 반도체층(4), 그래파이트층(5)이 형성되어있다. 또한 콘덴서 엘리먼트(1)의 주면의 그래파이트층에는 은(銀)페이스트 등의 도전부재에 의하여 전극인출층(6)이 형성되어있다. 한편, 양극리이드(2)의 콘덴서 엘리먼트(1)로부터의 도출부분에는 예컨대 L자형의 제1외부 리이드부재(7)가, 굴곡부(7a)가 교차하도록 용접되어 있다. 이 제1외부 리이드부재(7)와 동일한 방향으로 연장되는 제2외부 리이드부재(8)는 그 한쪽끝이 콘덴서 엘리먼트(1)의 전극인출층(6)에 납땜접합되어있다. 그리고, 콘덴서 엘리먼트(1)를 포함하는 주요부분은 수지재(9)로서 외장되어 있다. 또한, 외장은 모울드법이외에, 침지법, 분체 도장법등에 의하여 행할 수도 있으며, 용도 등에 따라서는 제1, 제2외부 리이드부재(7),(8)와 함께 생략할 수도 있다.
이와같이 콘덴서 엘리먼트(1)의 표층부(1b)에는 심층부(1a)에 대한 막의 두께비가 1.5배 이상의 산화층(32)이 형성되어 있으므로, 가령 전압분담이 큰 표층부(1b)에 결함부가 존재하고 있어도 산화층의 두꺼운막으로 형성되는 것에 의한 단위당 막두께의 분담 전압의 감소에 의하여 열화 내지 파괴에 기인되는 누설전류의 불량 발생률을 현저하게 감소할 수 있어서 콘덴서로서의 품위를 높일수가 있다. 또, 콘덴서의 누설전류특성 등의 열화요인이 콘덴서 엘리먼트(1)의 표층부(1b)에 대략 집중되는 것에서 심층부(1a)의 산화층(31)의 막두께를 한층 얇게할 수 있다. 이 때문에 정전용량을 증가시킬 수가 있다.
예컨대 정전용량을 일정하게하면, 정전용량의 증가분에 상당하는 만큼 금속분말의 사용량을 감소할 수 있어서 콘덴서 엘리먼트의 소형화뿐만 아니라 가격의 질감도 도모할 수가 있다. 다음에 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
실시예 1
탄탈분말을 3.5
×4mm의 원주상으로 가압성형하여 소결하여서 이루어진 콘덴서 엘리먼트를 농도가 0.1용량 %이며 또한 pH가 2.48의 인산수용액에 침지하고, 콘덴서 엘리먼트에서 도출한 0.5
mm의 탄탈선으로부터 이루어진 양극 리이드가 플러스, 인산수용액이 마이너스가 되도록 105V의 직류전압을 인가한다. 또한, 전류 밀도는 콘덴서 엘리먼트의 단위중량(1g)당 30mA로 설정하였다. 그리고, 3시간 화성처리하였든바, 심층부, 표층부 모두 막두께가 대략 1600Å의 산화층(Ta2O5)이 얻어졌다. 다음에 이 콘덴서 엘리먼트를 순수한 물로서 자비(煮沸)세정하여 건조한후, 농도가 0.1%용량 %이며 또한 pH가 8.45의 붕산암모늄용액에 침지하여 210V의 직류전압을 인가한다. 또한, 직류밀도는 90mA/g으로 설정하였다. 그리고, 콘덴서 엘리먼트의 단자전압이 210V에 도달한후, 또한 5분간 화성처리하였든바, 표층부에만 3300Å의 산화층(Ta2O5)이 형성되었다. 또한, 전체의 화성처리시간은 15분간으로 설정하였다.
이하 통상의 방법으로서 탄탈고체전해 콘덴서를 제작한다.
다음에 이 콘덴서를 온도가 65℃, 상대습도가 95%의 분위기에 무부하상태에서 방치하고, 500시간, 1000시간 경과후에 46V로서 3분간 충전하여 정전용량, 누설전류를 측정하였는바, 아래표에 표시한 결과가 얻어졌다.
또한, 종래품은 농도가 0.1용량 %이며 또한 pH가 2.48의 인산수용액에 콘덴서 엘리먼트를 침지하고, 140V의 직류전압을 인가하여 화성처리한 것이며, 누설전류는 초기치를 표시한다.
상기한 표에서 명백한 바와같이, 본 발명품은 콘덴서 엘리먼트의 표층부에 두꺼운 막의 산화층을 형성하지않은 종래품에 비하여 누설전류 및 무부하내습시의 누설전류의 불량발생률을 현저하게 개선할 수 있다. 또, 이들의 콘덴서에 정격전압(35V)을 인가하고, 분위기온도를 125℃로 유지하여 500시간 경과후에 있어서의 누설전류의 불량발생률을 측정하였든바, 종래품에서는 5%이었으나, 본 발명품은 0%이었다. 또한, 콘덴서 엘리먼트의 표층부의 산화층은 4000Å정도가 한계로서, 그 이상으로 형성하는 것은 화성전압에 의하여 산화층이 파괴된다고 하는 현상때문에 곤란한 것을 확인하였다. 따라서, 이 실시예에 있어서 표층부의 심층부에 대한 산화층의 막의 두께비는 대략 2.5배(4000/1600Å)이 상한으로 된다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 붕산 암모늄용액대신에 농도가 0.1용량 %이며, 또한 pH가 11.05의 알루민산나트륨용액을 사용하여 콘덴서 엘리먼트의 단자전압이 210V에 도달한후에 또다시 12분간 화성처리하였든바, 표층부의 산화층의 막두께는 대략 3300Å이었다. 또 무부하내습시(1000시간 경과후)의 불량발생률은 0%이었다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 붕산 암모늄 용액 대신에 농도가 0.1용량 %이며 또한 PH가 9.17의 탄산 암모늄용액을 사용하여 직류전압을 190V인가하고, 콘덴서 엘리먼트의 단자전압이 190V에 도달한 후에 또다시 15분간 화성처리하였든바, 표층부와 심층부와의 막의 두께비는 1.88(3020/1600Å) 이었다. 그리고, 무부하내습시(1000시간경과후)의 불량발생률은 1.2%이었다.
실시예 4
실시예 1에 있어서, 인산수용액과 붕산암모늄용액에 의한 화성처리 순서를 전후시켜 최초로 콘덴서 엘리먼트의 표층부에 두꺼운 막의 산화층을 형성하였든바, 실시예 1과 대략 동일한 효과가 얻어졌다. 또한 본발명에 있어서, 두꺼운 막의 산화층읕 형성하기 위한 화성액은 염기성용액에만 제약되는 일없이 전류밀도등의 설정여하에 따라서는 산성용액도 사용할 수 있다. 또, 화성전압은 막의 두께비를 적당하게 설정하기 위하여 적당히 변경할 수 있다.
이상과같이 본 발명에 의하면, 콘덴서 엘리먼트의 표층부에 심층부에 대하여 1.5배 이상의 막의 두께비를 보유하는 산화층을 형성하는 것에 의하여 표층부에 있어서의 전압분담을 경감할 수 있어서 열화, 파괴 등에 기인되는 누설전류 특성등을 효과적으로 개선할 수 있다.
Claims (1)
- 밸브작용을 보유하는 금속분말로서 구성하며, 또한 그것에서 밸브작용을 보유하는 금속부재를 양극리이드(2)로서 도출하여 이루어진 콘덴서 엘리먼트(1)에 산화층(31),(32), 반도체층(4)을 형성한 것에 있어서, 상기한 콘덴서 엘리먼트에 있어서의 표층부(1b)의 산화층(32)의 막두께를 심층부(1a)의 산화층(31)의 막두께의 1.5배 이상으로 설정한 것을 특징으로 하는 고체전해 콘덴서.
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| KR1019830000413A KR900007684B1 (ko) | 1982-03-15 | 1983-02-03 | 고체전해 콘덴서 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58157126A (ko) |
| KR (1) | KR900007684B1 (ko) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4839336A (ko) * | 1971-09-28 | 1973-06-09 | ||
| JPS5833688B2 (ja) * | 1973-03-20 | 1983-07-21 | 日本電気株式会社 | 電解コンデンサの製造方法 |
-
1982
- 1982-03-15 JP JP57041416A patent/JPS58157126A/ja active Pending
-
1983
- 1983-02-03 KR KR1019830000413A patent/KR900007684B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58157126A (ja) | 1983-09-19 |
| KR840003910A (ko) | 1984-10-04 |
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