KR970006432B1 - 고체 전해 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 본 발명의 한 실시예와 고체 콘덴서를 도시한 단면도.
제2도, 제3도 및 제4도는 각각 다른 실시예를 도시한 단면도.
제5도, 제6도, 제7도 및 제8도는 각각 수지 딥 타입의 실시예를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 콘덴서 소자 2 : TCNQ염(유기 반도체)
4 : 에폭시계 수지 8 : 변성 아크릴레이트계 수지
9 : 시아노아크릴레이트계 수지 10 : 나일론 수지
본 발명은 유기 반도체로서 TCNQ염을 사용한 고체 전해 콘덴서에 관한 것이다.
종래, 고체 전해 콘덴서의 고체 전해질로서 유기 반도체, 특히 TCNQ염(여기에서 TCNQ란, 7,7,8,8 테트라시아노퀴노디메탄을 의미함)을 사용하는 것이 제안되어 있다.[일본국 특허공고 (소)제62-52,939호 공보(H 01 G 9/02) 참조].
상기 종래 기술에 있어서는, TCNQ염으로 이루어지는 유기 반도체의 분말을 적당량 열 전도성의 케이스(알루미늄 케이스)에 적당히 가압해서 수납하고, 이것을 250-300℃의 온도에서 융해 액화하고, 미리 예열해 둔 콘덴서소자를 침지한다. 또한 콘덴서소자를 케이스와 함께 급냉각 후, 케이스 개구부에 에폭시계 수지를 충전하고, 85-105℃의 온도에서 장시간 가열하여 에폭시계 수지를 경화시키고 있었다. 제9도는 상기 종래의 고체 전해 콘덴서의 구조를 도시한 단면도로, (1)콘덴서소자, (2)는 TCNQ염(유기 반도체), (3)은 케이스, (4)는 에폭시계 수지, (5)는 리드보스(lead boss), (6)은 양극 리드선, (7)은 음극 리드선이다. 또한 제 9도와 같이 콘덴서소자를 케이스에 수납하지 않은 소위 수지 딥 타입(deep type)의 경우에는, 에폭시계 수지로 콘덴서소자 전체를 피복 [전면 수지 봉구(封口)]한다.
이와 같은 종래의 고체 전해 콘덴서에 있어서는, 콘덴서소자⑴의 양극에 형성된 산화 피막 및 고체 전해질로서의 유기 반도체가, 에폭시계 수지와 유기반도체와의 반응에 의하여 열화(劣化)를 초래한다. 이 결과, 상기 요인에 의해 산화 피막에는 약체부가 존재하고, 고 전압 인가시에 있어서 누전 전류가 증대하거나 단락된다. 또한 납땜시에 있어서도 가열시의 열 스트레스에 의하여 산화 피막의 약체부가 파괴해서, 누전 전류의 증대화로 이어진다.
본 발명은, 상기 과제 즉 콘덴서소자의 양극에 형성된 산화 피막 및 고체 전해질로서의 유기 반도체가, 에폭시계 수지와 유기 반도체와의 반응에 의하여 열화하고, 고 전압 인가시 또는 납땜시에 누전 전류가 증대하는 점을 해결하는 것이다.
본 발명은, 콘덴서 소자에 TCNQ염을 함침 후 냉각 고화하고, 이 콘덴서소자를 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지로 피복하는 것이다. 또한, 이러한 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지에 의한 피복 후, 다시금 내습성에 특히 우수한 에폭시계 수지로 피복하는 것이다.
또한, 콘덴서소자를 전면 수지 봉구한 소위 수지 딥 타입으로 하는 것은 아니고, 케이스에 수납하는 타입으로 하는 경우, 이 콘덴서소자를 피복하는 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지로 케이스의 개구부를 봉지하는 것이다. 또한, 이러한 케이스의 개구부를 내습성에 특히 우수한 에폭시계 수지로 피복하는 것이다.
변성 아크릴레이트 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지는 에폭시계 수지와 같은 정도의 기계적 강도, 내열성을 갖고 있으므로, 콘덴서소자의 피복에 적합함과 동시에, TCNQ염과 거의 반응하지 않으므로, 산화 피막 및 TCNQ염(유기 반도체)가 열화하는 일이 없다.
또한, 이러한 변성 아크릴레이트계 수지, 또는 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지를 에폭시계 수지로 피복하면, 콘덴서 소자로의 수분 침입이 이중으로 방지된다. 또한, 이 때 에폭시계 수지와 TCNQ염과의 사이에 TCNQ염과 거의 반응하지 않는 수지층이 형성되어 있으므로, 에폭시계 수지와 TCNQ염과의 반응에 의하여 산화 피막 및 TCNQ염(유기 반도체)가 열화하는 일이 없다.
또한, 콘덴서소자를 두께 1㎜이하의 나일론 수지로 피복한 후, 다시금 에폭시계 수지로 피복하면 내습특성에 특히 우수한 에폭시계 수지층의 두께가 충분히 얻어지고, 에폭시계 수지만을 사용한 종래의 고체 전해 콘덴서와 같은 레벨의 내습 특성으로 된다.
이하, 본 발명을 제1도-제8도에 따라서 설명한다. 또한, 종래와 동일 개소에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
제1도는 본 발명의 한 실시예의 고체 전해 콘덴서의 단면도이다. 우선 에칭처리, 화성(化成)처리를 행한 알루미늄박을 양극박으로 하고, 대향 음극박과의 사이에 분리기를 끼워 원통형으로 권취하여, 콘덴서소자(1)을 형성한다.
다음에 TCNB염(2), 예를 들면 N-n-부틸이소퀴놀리늄의 TCNQ염[N-n-부틸이소퀴놀리늄)+(TCNQ)-(TCNQ)]의 분말을 케이스⑶에 수납하고, 융점(210-230℃)이상의 온도, 예를 들면 융점(210-230℃)보다 높고 열분해 온도(210℃) 보다 낮은 온도에서 TCNQ염(2)를 융해 액화한다. 또한 융해 액화한 TCNQ염을 융점(210-230℃)보다 높고 열분해 온도(210℃)보다 낮은 온도로 보존하고, 콘덴서소자(1)을 침지해서 TCNQ염(2)를 함침한다. 함침 후 케이스(3)을 냉각하고, 콘덴서소자(1)에 함침한 TCNQ염(2)를 냉각 고화하고, 케이스(3)내에 콘덴서소자(1)을 고정한다. 또한, TCNQ염(2)를 융해 액화 후 냉각 고화하기까지의 시간은 약 4분 이내로 할 필요가 있고 이 시간을 초과하면 유기 반도체는 거의 전기적 절연물로 된다.
다음에 케이스(3)내에 변성 아크릴레이트계 수지(8)(예를 들면 코아쓰 가스 고교(高壓 gas 工業) 가부시끼 가이샤 제품 상품명 페가록, 품명 번호 9013을 구입해서, 콘덴서소자(1)을 피복함과 동시에, 케이스(3)의 개구부(3a)를 봉지한다. 또한, 상기 변성 아크릴레이트계 수지(8)는 실온(20℃-30℃)에서 2시간 정도 방치함으로써 경화하는 것이다.
제2도는 본 발명의 다른 실시예의 고체 전해 콘덴서를 도시한 단면도이다. 전술한 바와 같이 콘덴서소자(1)을, TCNQ염(2)의 함침 후의 냉각 고화에 의하여 케이스(3)내에 고정후, 콘덴서소자(1)을 변성 아크릴레이트계 수지(8)에 의하여 피복한다. 이때 변성 아크릴레이트계 수지(8)의 양은 전술한 제1도의 경우보다도 제법 적도, 케이스(3)의 개구부(3a)를 봉지하기에 충분하지는 않다. 이와 같이 콘덴서소자(1)을 변성 아크릴레이트계 수지(8)에 의하여 피복 후, 전술한 바와 같이 실온(20℃-30℃)에서 2시간 정도 방치하여 수지(8)을 경화시킨다.
다음에 에폭시계 수지(4)[예를 들면 다나베 가가 고요(田邊化學工業)가부시끼가이샤 제품 상품명 에피코튼']을 케이스(3)에 주입해서, 변성 아크릴레이트계수지(8)의 위로부터 콘덴서소자⑴을 이중으로 피복한다. 그리고 이 에폭시계 수지(4)를, 85℃에서 2시간의 경화조건에 의한 일차 경화와, 105℃에서 15시간의 경화조건에 의한 이차 경화를 거쳐 경화시킨다.
이리하여 완성한 본 발명의 고체 전해 콘덴서와, 종래의 고체 전해 콘덴서의 초기 특성의 20℃에 있어서의 비교를 표 1에 표시하였다.
표 1에 있어서, (A), (B), (C)는 정격 전압 25V, 용량 3.3㎌, (D), (E), (F)는 정격 전압 35V, 용량 4.7㎌의 콘덴서로, (A), (D)는 전술한 본 발명의 제1도의 구조, (B),(E)는 전술한 본 발명의 제2도의 구조, (C), (F)는 전술한 종래예의 제9도의 구조이다. 또한, Cap.는 120㎐에 있어서의 정전 용량, tanδ는 120㎐에 있어서의 유전 정접(正接), LC는 누전 전류의 데이타로 정격 전압 인가 15초 후의 값(㎂)와 효율(%)를 나타내고, ESR은 100㎑에 있어서의 등가 직렬 저항을 나타내는 것이다. 또한 수치는 LC를 제외하고, 어느 것도 각 10개의 평균치이다. LC에 대해서는 규격 내의 양질품 10개의 평균치를 표시하고, 효율은 시료 50개중의 효율을 표시하고 있으나, 각 기종의 LC규격은 25V, 3.3㎌의 경우에는 1.6(㎂/15sec.)이하, 35V, 4.7㎌의 경우에는 3.3(㎂/15sec.) 이하이다. 표 1에서 본 발명품이 누전 전류의 효율에 있어서, 종래품에 비교해서 현저하게 개선되어 있는 것이 판명된다.
표 2는 본 발명품과 종래품의 리플로우(reflow)식 납땜 장치에 의한 납땜 전후에 있어서의 각 특성의 비교를 표시한다.
표 2에 있어서, (G), (H), (I)는 정격 전압 25V, 용량 1㎌의 콘덴서로, (G)는 전술한 본 발명의 제1도의 구조, (H)는 전술한 본 발명의 제2도의 구조, (I)는 전술한 종래예의 제9도의 구조이다. 또한 각 특성치의 설명은 전술한 표 1의 것과 동일하지만, LC의 값은 표 1의 것과 다르고, 불량품을 포함한 10개의 평균치이다. 표 2에서 본 발명품이 누전 전류치(LC)에 있어서, 종래품에 비해 지극히 납땜에 강하고, tanδ에 있어서도 동일하게 우수한 것으로 판명된다.
제3도는 본 발명의 다른 실시예의 고체 전해 콘덴서를 도시한 단면도이다. 전술한 바와 같이 콘덴서소자(1)을, TCNQ염(2)의 함침 후의 냉각 고화에 의하여 케이스(3) 내에 고정하고, 콘덴서소자(1)에 시아노 아크릴레이트계 수지(9)[예를 들면 2-시아노아크릴레이트 모노머, 토아고새이가꾸 고교(東亞合成化學工業)가부시끼가이샤 제품 상품명 아론알파 R 또는 세메다인 가부시끼 가이샤 제품 상품명 새메다인 3000골드 등]을 0.03㏄-0.2㏄ 적하(滴下)하여, 콘덴서소자(1) 표면상을 완전히 피복한다. 상기 시아노 아크릴레이트계 수지(9)의 적하량은 콘덴서소자(1)의 외경(外經)에 거의 비례한다. 또한 상기 2-시아노아크릴레이트 모노머의 경화(2-시아노아크릴레이트의 중합에 의한 2-시아노아크릴레이트 폴리머의 형성)은 실온(20℃-30℃)에서 약 12시간 방치함으로써 완료한다.
경화 후, 케이스(3)에 전술한 에폭시계 수지⑷를 주입해서, 개구부(3a)를 봉지한다. 그리고 이 에폭시계 수지⑷는, 85℃에서 2시간의 경화 조건에 의한 일치 경화와, 105℃에서 15시간 경화 조건에 의한 이차 경화를 거쳐 경화한다. 이리하여 완성한 고체 전해 콘덴서(제3도)와, 종래의 고체 전해 콘덴서의 초기 특성의 20℃에 있어서의 비교를 표 3에 표시하였다.
표 3에 있어서, (J), (K)는 정격 전압 25V, 용량 1㎌, (L), (M)은 정격 전압 25V, 용량 10㎌, (N), (O)는 정격 전압 25V, 용량 10㎌, (P), (Q)는 정격 전압 35V, 용량 4.7㎌, (R), (S)는 정격 전압 35V, 용량 2.2㎌의 콘덴서이다. 또한, (J), (L), (N), (P), (R)은 전술한 본 발명의 제3도의 구조, (K), (M), (O), (S)는 종래예의 제9도의 구조이다. 또한 (J)는 전술한 토아고세이 가가꾸고교 가부시끼 가이샤 제품 아론 알파 R, (L)은 동 회사 제품 아론 알파 R 201, (N)은 세메다인 가부시끼가이샤 제품 세메다인 3000 골드, (P)는 동 회사제품 세메다인 3000 멀티 (R)는 동 회사 제품 세메다인 목공용 3000을 시아노아크릴레이트계 수지(9)로서 사용한 것이다.
또한 각 특성치의 설명은 전술한 표 1의 것과 동일하므로 생략하지만, LC는 표 1의 경우와 다르고 정격 전압 인가 30초 후의 값(㎂)와 효율(%)를 표시하고 있다. 또한 수치는 LC를 제외하고, 어느 것도 각 20개의 평균치이다. LC에 대해서는 규격 내의 우량품 20개의 평균치를 표시하고, 효율은 시료 각 100개 중의 효율을 표시하고 있으나, 각 기종의 LC 규격은 25V, 1㎌의 경우는 0.25(㎂/30sec.)이하, 25V, 10㎌의 경우는 2.5(㎂/30sec.)이하, 35V, 4.1㎌의 경우는 1.6(㎂/30sec.)이하, 35V, 2.2㎌의 경우는 0.77(㎂/30sec.)이하이다. 표 3에서 본 발명품이 누전 전류(LC) 효율(%)에 있어서, 종래품에 비해 현저하게 개선되고 있음을 알 수 있다.
제4도는 본 발명의 다른 실시예의 고체 전해 콘덴서를 도시한 단면도이다. 즉, 전술한 본 발명의 구조(제2도 및 제3도)에서는 내습성에 특히 우수한 에폭시계 수지층이 콘덴서소자를 피복하고 있는 변성 아크릴레이트계 수지, 또는 시아노아크릴레이트계 수지층분만 얇아져서, 그 내습 특성이 종래품 보다도 나빠져 있으므로, 변성 아크릴레이트계 수지, 또는 시아노아크릴레이트계 수지보다도 그 층 두께를 얇게 형성할 수 있는 나일론수지로 콘덴서소자를 피복하게 한 것이다. 전술한 바와 같이 콘덴서소자(1)을 TCNQ염(2)의 함침 후의 냉각 고화에 의하여 케이스⑶(3)내에 고정하고, 콘덴서소자⑴에 나일론 수지[예를 들면 제네랄 쓰쇼(General 通商)가부시끼 가이샤 제품 상품명 나이코르 MT-25]를 주입해서, 케이스(3)의 개구부(3a)까지 주입한다. 또한, 상기 나일론 수지는 저급 알코올을 주 용제로 한 액체 나일론 수지이고, 실온(20℃-30℃)에서 1-8시간 정도(소자의 외경에 거의 비례) 방치해서, 액체 나일론 수지 중의 용제를 증발시키고, 콘덴서소자(1) 위에 두께 1㎜ 이하의 나일론 수지(10)의 외막을 형성한다. 나일론 피막 형성 후 (용제 증발후) 케이스(3)의 전술한 에폭시계 수지(4)를 주입해서, 나일론 수지(10)의 위에서 콘덴서소자(1)을 이중으로 피복하고, 케이스(3)의 개구부(3a)를 봉지한다. 그리고, 이 에폭시계 수지⑷를 85℃로 2시간의 경화조건에 의한 일차 경화와, 105℃에서 15시간의 경화조건에 의한 이차 경화를 거쳐 경화 시킨다.
이리하여 완성한 본 발명의 고체 콘덴서와, 종래의 고체 전해 콘덴서의 리플로우식 납땜 장치에 의한 납땜 전후에 있어서의 각 특성의 비교를 표 4에 나타내었다.
표 4에 있어서, (T), (U), (V)는, 정격 전압 25V, 용량 1㎌의 콘덴서로, (T)는 전술한 본 발명의 제4도의 구조, (U)는 전술한 종래예의 제9도의 구조, (V)는 전술한 종래예의 제9도의 구조이다. 또한, Cap.는 120㎐에 있어서의 정전용량, tanδ에 120㎐에 있어서의 유전정접, LC는 누전 전류의 데이터로 정격 전압인가 15초 후의 값(㎂)를 표시하고, ESR은 100㎑에 있어서의 등가 직렬 저항을 표시하는 것이다. 또한 수치는, 어느 것이나 각 10개의 평균치이다. 표 4에서 본 발명품(제4도)가 누전 전류(LC)에 있어서, 에폭시계 수지만을 사용한 종래품(제9도)에 비해서 지극히 납땜에 강함을 알 수 있다.
표 5는 본 발명품과 종래품의 프렛셔쿠커 시험(조건 : 120℃, 2atm, 32시간)에 의한 내습 특성의 비교를 표시한 것이다.
표 5에 있어서, (W), (X), (Y)는 정격 전압 25V, 용량 1㎌의 콘덴서로, (W)는 전술한 본 발명의 제3도의 구조, (X)는 전술한 종래예의 제9도의 구조, (Y)는 전술한 본 발명의 제2도의 구조이다. 또한, 각 특성치의 설명은 전술한 표 4의 것과 동일하다. 표 5에서 본 발명품(제4도)가 내습특성에 있어서, 변성 아크릴레이트계 수지를 사용한 본 발명품(제2도)에 비해서 지극히 양호하고, 에폭시계 수지만을 사용한 종래품(제9도)와 같은 레벨의 내습 특성으로 되는 것을 알 수 있다.
이상, 본 실시예에서는 콘덴서소자를 케이스에 수납하는 타입의 경우에 대해서 기술하였으나, 케이스를 사용하지 않고 콘덴서소자를 전면 수지 봉구하는 소위 수지 딥 타입의 것이라도 좋고, 예를 들면 제5도 및 제6도는 변성 아크릴레이트계 수지를 사용한 경우, 제1도는 시아노아크릴레이트계 수지를 사용한 경우, 제8도는 나일론 수지를 사용한 경우를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 콘덴서소자를 TCNQ염과 거의 반응하지 않는 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 나일론 수지로 피복하도록 하고 있으므로, 콘덴서소자의 양극에 형성된 산회 피막 및 유기 반도체로서의 TCNQ염이, 에폭시계 수지와 TCNQ염과의 반응에 의하여 열화하는 점이 방지되어서, 고 전압 인가시 또는 납땜시에 누전 전류가 증대하는 일이 없이, 종래품에 비해서 효율이 현저하게 향상한다. 또한, 콘덴서소자를 두께 1㎜이하의 나일론 수지로 피복한 후, 다시금 에폭시계 수지로 피폭하도록 하면, 에폭시계 수지만으로 콘덴서소자를 피복한 종래품과 거의 같은 두께의 에폭시계 수지층을 형성할 수 있으므로, 변성 아크릴레이트계 수지, 또는 시아노아크릴레이트계 수지를 사용한 경우에 비해서 내습 특성을 향상시키고, 종래품과 같은 레벨로 할 수 있다.
Claims (4)
- 양극박과 음극박을 분리기를 통해서 권회한 콘덴서소자와, 이 콘덴서소자에 함침 후 냉각 고화된 TCNQ염과, 이 콘덴서소자를 피복한 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지로 구성한 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 콘덴서소자를 상기 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지로 피복한 후, 다시금 에폭시계 수지로 피복한 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
- 제1항에 있어서, 상기 콘덴서소자를 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구부를 상기 변성 아크릴레이트계 수지, 시아노아크릴레이트계 수지, 또는 나일론 수지로 봉지한 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
- 제3항에 있어서, 상기 케이스의 개구부를 다시금 에폭시계 수지로 봉지한 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
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