KR100660174B1 - 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 권취소자 내로 흡수 함침된 질산망간을 이산화망간으로 열분해하는 열분해 공정과 전도성고분자용 산화제를 건조시키는 공정을 동시에 수행함으로써, 공정 시간을 감소하고 생산 속도를 향상시켜 수율을 증대시킬 수 있는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 이루는 구성수단은, 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계, 상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계, 상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시키는 단계, 상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후,
콘덴서, 고체, 전해질, 알루미늄
Description
도 1은 일반적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 일부 분해도이다.
도 2는 종래의 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 콘덴서 소자 2 : 양극 알루미늄박
3 : 음극 알루미늄박 4 : 격리지
5, 6 : 리드선
본 발명은 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 권취소자 내로 흡수 함침된 질산망간을 이산화망간으로 열분해하는 열분해 공정과 전도성고분자용 산화제를 건조시키는 공정을 동시에 수행함으로써, 공정 시간을 감소하고 생산 속도를 향상시켜 수율을 증대시킬 수 있는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 부분적 분해도로서, 콘덴서 소자(1)는 전극체를 감아서 만드는데, 양극(2)은 고순도의 알루미늄박으로 제조한다. 상기 양극(2)은 먼저 표면을 확대시키기 위해 에칭 처리를 하며 그 표면위에 유전체 산화피막을 양극 산화처리에 의해 형성시킨다.
상기와 같이 만든 양극(2)과 같은 면적을 갖는 음극(3)과의 사이에 격리지(4)를 개재시켜 한 방향으로 감으면 원통형의 콘덴서 소자가 만들어진다. 또한 콘덴서의 상부에는 외부와의 전기적 접속을 위해 리드선(5, 6)이 설치된다.
상기와 같은 구성으로 이루어져 있는 고체 콘덴서를 제조하는 종래의 공정에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
종래의 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조공정은 주로, 도 2에 도시한 것과 같이, 먼저 양극 및 음극으로 사용할 알루미늄박에 대하여 에칭 공정을 수행한다(S1). 이와 같은 에칭 공정에 의하여 상기 알루미늄박의 표면은 2차원적인 미세 다공구조를 가지게 되어, 유효 표면적이 증대된다. 상기 알루미늄박의 두께는 대략 30 ~ 120㎛ 사이의 범위를 가지는 것이 일반적이다.
상기와 같은 에칭 공정이 완료되면, 양극 알루미늄박의 표면에 유전체 역할 을 하는 산화피막을 형성하는 화성공정을 수행한다(S2). 그런 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고, 이들을 권취하여 권취소자를 형성한다(S3).
상기 권취소자가 형성되면, 전도성고분자의 적절한 침투를 위하여 전해지를 탄화시키는 공정을 수행한다(S4). 상기 전해지를 탄화하게 되면, 상기 전해지는 섬유조직을 잃게되어 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 전도성고분자가 잘 결착될 수 있다.
상기 전해지를 탄화한 후에는, 상기 권취소자를 전도성고분자 용액에 침적시켜(S5), 상기 전도성고분자 용액이 상기 권취소자 내부로 침투될 수 있도록 한다. 상기 전도성고분자 용액이 상기 권취소자 내부로 침투한 후에, 상기 권취소자를 적절한 온도에서 건조시켜 상기 권취소자 내부에 침투한 상기 전도성고분자 용액을 중합하여 전해질층을 형성한다(S6).
상기와 같이 권취소자 내부에 전해질층이 형성되면, 상기 권취소자와 외부 케이스를 결합하여 최종적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 완성한다(S7).
상기와 같은 종래 기술에 의하면, 상기 전도성고분자의 크기가 커서 2차원적으로 미세 에칭된 알루미늄 양극 및 음극박의 미세 에칭피트(etched pit) 내부로 전도성고분자의 침투가 어려워 고체 전해질 층 생성이 어렵다는 문제점이 있다.
그리고 유전체인 산화피막과 전도성고분자와의 결착력이 약할 경우 콘덴서의 용량달성율이 현저히 감소하고, 유전손실의 증대, 저항의 증대, 내전압 약화, 결과적인 누설전류 증대라는 전반적인 콘덴서 특성의 열등을 초래한다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 전도성고분자 용액에 계면활성제라든지, 소포제의 적용 등과 같은 각종 첨가제의 적용, 함침공정의 가압 혹은 저압공정 적용 등과 같은 소비적이고 난이한 공정 등을 적용하고 있다. 이에 탄탈륨 고체콘덴서에서 사용되고 있는 이산화망간 전해질을 적용하는 방법 등이 다양하게 검토되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 또는 동시에 침적하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 동시에 수행함으로써, 이질적인 전해질층의 계면저항을 최소화하고 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이의 혼재에서 야기되는 전도성고분자 중합의 용이성을 이용하여 전도성고분자 덩어리의 성장과 연결을 촉진하여 미세 다공구조인 알루미늄박의 에칭 피트 내부로의 전도성고분자층의 함침성 및 침적성을 증대할 수 있는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 이산화망간 층을 생성하기 위해 실시하는 질산망간 수용액의 열분해와 전도성고분자층이 알루미늄박의 에칭 피트 내부까지 침투하는 것을 용이하게 하는 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 동시에 처리함으로써, 생산공정을 단축하여 생산성을 향상시키는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 이루는 구성수단은, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서, 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계, 상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계, 상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시키는 단계, 상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질산망간 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간 수용액에 침적되고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 침적된 후 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취소자를 상기 질산망간 수용액에 침적시키고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 다시 침적시킨 후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취소자는 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 각각 순차적으로 1 ~ 10분 동안 침적되는 것이 바람직하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것이 바람직하며, 상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 이루는 구성수단은, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서, 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계, 상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계, 상기 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시키는 단계, 상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단 계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적된후, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취소자를 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취소자는 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 1 ~ 10분 동안 침적되는 것이 바람직하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것이 바람직하며, 상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 제조하 기 위한 공정 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 제조하기 위해서는 먼저 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 대하여 미세 에칭 공정을 수행한다(S10). 이와 같이 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하게 되면, 유효 표면적이 증대된다. 그리고, 에칭에 의하여 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면은 2차원적 다공 구조를 가지게 된다.
상기 알루미늄박 표면에 2차원적 다공 구조가 형성됨으로써, 후속 공정에서 진행되는 이산화망간과 산화제 혼성층 생성이 용이해진다. 즉, 상기 다공 구조의 깊은 곳까지 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들이 침투하여 1차적인 고체전해질층이 용이하게 생성된다.
상기 미세 에칭은 양극 알루미늄박 표면에 대해서는 반드시 수행하고, 음극 알루미늄박에 대해서는 수행되지 않을 수 있다. 만약 양극 및 음극 알루미늄박 표면 모두에 대하여 에칭이 수행되는 경우에는, 양극 알루미늄박의 표면은 고밀도의 다공 구조를 형성시키고 음극 알루미늄박의 표면은 저밀도의 다공 구조를 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 알루미늄박 표면을 에칭하여 다공구조를 형성시킨 후에는, 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시키는 화성공정을 수행한다(S20). 상기 산화피막은 소정의 내전압으로 양극산화처리하여 형성된다. 유전체 산화피막은 양극 알루미늄박 표면에만 형성된다.
상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막이 형성된 후에는, 양극 및 음 극 알루미늄박 사이에 전해지(Condenser paper)를 넣고 권취함으로써 권취소자를 형성한다(S30). 상기 전해지는 콘덴서, 케이블, 변압기 및 코일 제조에 사용되는 종이로서, 본 발명에서는 권취소자의 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박을 격리시키는 역할을 담당한다. 상기 양극 및 음극 알루미늄박 그리고 전해지를 겹쳐서 권취할 때에는, 도 1에 도시된 바와 같이 권취시 상기 양극 및 음극 알루미늄박을 완전 격리시키기 위하여 두장의 전해지를 사용한다.
상기 권취소자가 형성되면, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 공정을 수행한다(S40). 상기 탄화공정에 의하여 상기 전해지는 섬유 조직을 상실하게 되어, 이후에 진행된 질산망간 수용액, 전도성고분자용 산화제 수용액 및 전도성고분자 단량체 수용액 침적시, 상기 수용액들이 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트 깊숙한 곳까지 침투할 수 있게 된다.
상기 전해지를 탄화시킨 후에는, 상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시킨다(S50). 그러면, 상기 권취소자를 이루는 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액이 혼재되어 침투한다. 이 때 상기 권취소자는 상기 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 수번 침적될 수 있다.
상기 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적된 후의 권취소자는 소정의 온도를 유지하는 열분해-산화제건조로에 유입된다. 그러면, 상기 권취소자는 상기 열분해-산화제건조로 안에서 열분해와 건조 공정이 동 시에 수행된다(S60). 즉, 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 혼재한 상태로 침투한 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액을 열분해 및 건조시켜 고체 전해질층을 형성한다.
상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조 공정은 상기 열분해-산화제건조로 안에서 동시에 수행된다. 결국, 질산망간의 열분해 공정과 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 별도로 수행하지 않고 동시에 수행하기 때문에 공정수가 감소하여 콘덴서 제조 시간이 단축되는 잇점이 있다.
상기 권취소자의 침적 공정(S50)과 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정(S60)은 상기 질산망간 수용액 및 상기 전도성고분자용 산화제의 농도에 따라 두가지 방법에 의하여 연속적으로 진행된다.
첫째, 질산망간 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자를 적어도 한번 이상 상기 질산망간 수용액에 침적하고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자를 적어도 한번 이상 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 침적한 후, 상기 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 한번 수행하는 절차를 진행할 수 있다. 즉, 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도를 변화시키면서 상기 권취소자 침적 공정(S50)을 여러 번 수행한 후에 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조를 동시에 수행하는 공정(S60)을 진행시킨다. 정리하면, S50 - S50 - S50 .... S50 - S60 순으로 공정이 진행되는 절차를 말한다.
둘째, 소정의 농도를 가지는 질산망간 수용액에 상기 권취소자를 침적시키 고, 이후 소정의 농도를 가지는 전도성고분자용 산화제 수용액에 상기 권취소자를 침적시킨 후, 상기 질산망간의 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도를 변경시키면서 적어도 한번 이상 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 권취소자 침적(S50) - 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 수행하는 공정(S60) - 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 권취소자 침적(S50) - 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제를 건조시키는 공정을 동시에 수행하는 공정(S60) 순으로 공정이 진행된다.
상기와 같은 소정의 농도를 가지는 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적되는 상기 권취소자는 상온에서 1 ~ 10분 동안 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 각각 침적되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 권취소자가 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적된 후에 진행되는 질산망간 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조 동시 수행 공정은 100 ~ 300℃의 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 진행되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 질산망간 수용액을 열분해하고 상기 전도성고분자용 산화제 수용액을 건조시켜 산화제가 포함된 이산화망간층(1차적인 고체전해질층)을 형성하기 위해서는 대류 또는 복사 에너지를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 공정에 의하여, 양극 및 음극 알루미늄박의 미세 에칭 피트 내부에 이산화망간 알갱들과 산화제 알갱이들이 혼재하여 고체 전해질층이 형성된다.
상기 양극 및 음극 알루미늄박의 미세 에칭 피트 내부에 이산화망간 알갱이들과 산화제 알갱이들로 이루어진 층이 형성되면, 상기 권취소자는 전도성고분자 단량체 용액에 재침적된 후 소정 온도로 건조된다(S70). 즉, 상기 1차적인 고체 전해질층(이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들로 이루어진 층)이 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면 및 이 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 형성되면, 이 1차적인 고체 전해질층 표면에 2차적인 고체 전해질층을 형성하기 위하여 전도성고분자 단량체 용액에 상기 권취소자를 재침적하고, 상온 또는 고온에서 건조시킨다.
상기와 같이 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들로 이루어진 제1차 고체 전해질층 상에 전도성고분자 층이 형성되면, 상기 권취소자와 외부 케이스를 조립하여 최종적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 완성한다(S80).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 공정 순서도이다.
도 4에 도시된 공정 순서에 따라 제조되는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법은 도 3을 참조하여 설명한 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법과 대부분 유사하다. 다만, S50 단계에서 도 3에 도시된 공정과 달리 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨다는 점이다. 즉, S50 단계를 제외한 다른 공정은 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일하다. 따라서 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일한 공정에 대해서는 설명을 생략한다.
다만, 제2 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조 공정은 S50 단계에서 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적되기 때문에, 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 두 가지 방법에 의하여 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 수행한다.
즉, 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적된후, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 공정 절차와, 상기 권취소자를 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 공정 절차를 선택적으로 이용할 수 있다.
이상에서 설명한 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 특징적인 사항을 정리하면 다음과 같다.
본 발명은 권취된 소자를 물을 용매로 하는 10~50 wt% 농도의 질산망간 수용액과 물을 용매로 사용하는 것이 가능한 p-toluenesulfonic acid와 같은 전도성고분자용 산화제 수용액을 1~3 몰 농도로 제조하고, 혹은 이 두가지 용액을 혼합한 질산망간-산화제 수용액을 제조하여 상온에서 질산망간 수용액, 산화제수용액에 각각 순차적으로 1~10분 침적하거나 혹은 혼합 질산망간-산화제 수용액에 단독으로 1~10분 침적한 후, 빼내어 100~300℃ 온도범위로 유지되는 대류 혹은 복사방식의 동시 열분해-산화제건조로에서 10~60분간 열분해-산화제건조 공정을 진행한다.
이러한 공정을 통해 양극, 음극 알루미늄박의 미세 에칭피트 내부에 이산화망간 알갱이들과 산화제 알갱이들이 혼재하여 먼저 생성시키고 다시 이들 소자를 전도성고분자 단량체 용액에 침적한 후 건조하여 중합하는 통상의 중합공정을 진행한다.
이상의 방법에 의해 생성된 전도성고분자는 이산화망간과 산화제 알갱이들이 혼재되어 있기 때문에 전도성고분자 단량체의 중합을 위한 결정핵이 다량 존재하게 되어 중합속도가 빨라지고 전도성고분자의 성장이 촉진되어 전도성고분자의 덩어리가 커지게 된다.
전도성고분자가 커지게 되면 이들 고분자간 연결이 이루어져 미세 다공성의 알루미늄박 에칭피트 내부에 고분자의 침적성이 증가되어 용량달성율이 증대하고 결과적으로 에칭피트 내부와 외부 고분자간 굵고 넓은 전도체 통로가 확보되어 전도체통로의 저항이 감소하게 된다.
또한 이산화망간 층과 전도성고분자 층이 별도의 층으로 경계가 형성되지 않아 상호간의 계면저항이 최소화하여 콘덴서 고체전해질 층의 등가직렬저항이 감소하게 되어 콘덴서 전체의 저항이 감소하는 효과를 얻게된다.
또한 상기의 공정을 통해 혼성 고체전해질을 제조할 경우 질산망간의 열분해공정과 산화제 건조공정을 동시에 실시함으로써 작업공정을 감소시키고, 생산속도를 향상시켜, 원가절감 및 생산성 향상을 도모할 수 있다. 필요에 따라 질산망간 수용액의 농도를 달리하여 기본적으로 저농도에서 고농도의 질산망간에 순차적으로 침적한 후 혹은 산화제 수용액 농도를 저농도에서 고농도로 순차적으로 침적한 후 동시 열분해-산화제건조 공정을 적용하는 방법 등이 가능하다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 의하면, 고체전해질을 적용함에 있어 이산화망간만을 적용하거나 혹은 전도성고분자만을 적용하거나 혹은 혼성 적용하는 방법에 있어서 혼성 고체 전해질의 저항을 최소화하고, 원활한 전도체통로를 확보하여 콘덴서의 5특성을 개선하는 동시에, 이러한 콘덴서의 제조공정에 있어서 무기 고체전해질인 이산화망간 층 생성공정인 열분해공정과 전도성고분자 층 생성을 위한 산화제 건조공정을 동시에 적용함으로써 이러한 각개의 공정을 별개로 실시할 경우보다 작업공정을 감소시킴으로써 생산비용을 절감하고, 생산속도를 향상시킴으로써 원가절감 및 생산성 향상이 이루어지는 효과가 이루어진다.
Claims (12)
- 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서,양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계;상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계;상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계;상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시키는 단계;상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계;상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 질산망간 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간 수용액에 침적되고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 침적된 후 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 권취소자를 상기 질산망간 수용액에 침적시키고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 다시 침적시킨 후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,상기 권취소자는 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 각각 순차적으로 1 ~ 10분 동안 침적되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서,양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계;상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계;상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계;상기 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시키는 단계;상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계;상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적된후, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 권취소자를 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행 하는 일련의 공정이 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,상기 권취소자는 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 1 ~ 10분 동안 침적되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법.
- 청구항 11에 있어서,상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 권취형 알루미늄 고 체 콘덴서 제조방법.
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