KR100828964B1 - 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용단위전극의 양극 분리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법에 관한 것으로서, 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서(stacked type of aluminum polymer condenser)의 전극 제조시에 양극으로 사용되는 부분과 음극으로 사용되는 부분을 분리하는 방법에 있어서, 단위전극의 양극 부위에 실리콘 수지(silicon resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 불소 수지(fluoric resin) 등과 같은 내화학성 및 내열성이 우수하면서 절연성이 우수한 수지를 점도가 낮은 액상(liquid state)의 상태로 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 롤러(roller) 등을 이용해 소량 정량 토출하여 국부(local) 부위만을 도포한 후, 도포 부위를 하단으로 향하게 하여 중력의 작용으로 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투해가는 것을 막으면서 양극으로만 흘러들도록 하는 동시에 양극 부위 전체에 도포하여, 이후 양극용 리드-프레임(lead-frame)과의 저항용접(spot welding)이 원활히 수행될 수 있도록 하고, 용접 불량이 최대한 방지되도록 하여 생산효율을 높이며, 생산원가를 절감할 수 있도록 하는 콘덴서 단위전극의 양극 부위 절연성 수지 코팅방법에 관한 것이다.
적층형, 알루미늄, 고분자, 콘덴서, 절연성수지, 국부도포
Description
도 1은 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 제조 과정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 2는 통상적인 알루미늄 고분자 콘덴서의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 적층형 고분자 콘덴서에서 전극의 양극 및 음극이 분리된 상태를 나타낸 정면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 디스펜서를 이용하여 절연코팅하는 공정의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
18 : 양극 19 : 음극
20 : 분리선 21 : 유전체층(dielectric layer)
22 : 절연성 수지층 23 : 절연코팅용 디스펜서
24 : 절연성 수지 저장탱크
본 발명은 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 전극 제조시에 양극과 음극의 단락(short circuit) 방지를 위하여 전극의 양극과 음극 부위를 효과적으로 용이하게 분리하고, 절연성 수지가 음극으로 침투하여 음극의 유효면적을 감소시키거나 양극을 절연코팅하여 저항용접시에 불량을 발생시키거나 불필요한 절연성 수지 사용을 억제할 수 있도록 하는 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서(stacked type of aluminum polymer condenser)를 제조하기 위해서는 콘덴서 단위전극을 제조한 뒤 이를 적층하는 과정을 거치게 된다.
첨부한 도 1은 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 제조 과정을 개략적으로 도시한 공정도로서, 그 주요 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
즉, 우선, 약 100 ㎛ 전후의 조배화(enlarged surface area)된 알루미늄 에칭박(etched aluminum foil)을 준비한 다음(S10,S20), 이를 기재(substrate)로 사용하여 양극 산화(anodizing)에 의해 유전체(dielectric)인 알루미늄 산화피막(Al2O3)을 생성하고(S30), 여기에 전기화학적 산화중합(electrochemical polymerization)에 의해 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene) 등의 전도성 고분자(conductive polymer)를 고체 전해 질(solid electrolyte)로 형성한 후(S40), 카본 층(carbon layer)을 형성하고(S50) 은 층(silver layer)을 추가로 형성하여(S60) 견고한 고체 전해질로 구성함으로써, 필요한 정격전압(rated voltage)과 정격용량(rated capacitance)의 콘덴서 단위전극(unit cell)을 제조하게 된다.
그리고, 상기와 같이 제조된 단위전극을 전도성 접착제를 사용하여 필요에 따라 적정 수량만큼 병렬(parallel)로 적층함으로써 설계된 콘덴서 정전용량을 완성하고(S70), 여기에 양극과 음극용 리드 프레임(lead frame)을 인출한 뒤(S80), 에폭시 몰딩(epoxy molding)(S90)하여 콘덴서 외장을 완성하게 된다.
여기서, 양극은 저항용접(spot welding) 혹은 레이저 용접(laser welding) 혹은 초음파 용접(ultrasonic welding) 등의 방법으로 양극용 리드 프레임과 연결하고, 음극은 전도성 접착제(conductive adhesive)를 사용하여 단위전극 상호 간에 그리고 음극용 리드 프레임과 접착하는 방법으로 첨부한 도 2에 도시한 바와 같은 콘덴서 구조를 완성한다.
한편, 콘덴서의 전극으로 사용되는 전극의 구조는 2 ~ 12장 정도의 단위전극(unit electrode)을 적층하여 콘덴서의 설계된 정격정전용량(rated capacitance)을 구현하는 적층 구조이다.
이를 위하여, 각 단위전극들의 양극 부분을 양극으로 사용되는 양극용 리드-프레임(lead-frame)에 저항용접을 하여 서로 전기가 통하도록 하며, 음극 부분은 전도성 고분자, 카본, 은 층을 형성한 후 도전성이 있는 은 접착제(silver adhesive)를 사용하여 음극용 리드-프레임 부분과 연결하게 된다.
따라서, 양극과 음극이 서로 연결되면 바로 단락으로 이어지기 때문에 양극과 음극은 반드시 분리시키는 것이 필수적이다.
기존에는 양극과 음극의 분리를 위하여 단위전극의 양극 부위 전체를 각종 절연성 수지용액에 침적시키거나 혹은 단위전극을 수평상태에서 양극 면 전체에 절연성 수지용액을 솔이나 붓 등으로 도포하는 방법 등을 사용하여 양극 전체를 음극과 분리시켰다.
이 결과 양극과 음극은 확실하게 분리되는 효과는 있으나, 절연성 수지를 불필요하게 많이 사용하게 되고, 수지가 음극 부분으로 부분적으로 침투되어 전극의 유효면적을 감소시켜 콘덴서의 용량 달성률을 감소시키거나, 혹은 양극 부위 전체가 절연성을 가지게 되어 단위전극을 필요한 수량만큼 적층한 후 양극들을 양극용 리드-프레임에 저항용접으로 연결시킬 때 전기가 통하지 않게 되어 용접전압(welding voltage)이나 용접전류(welding current)를 과대하게 높여주어야 했으며, 결과적으로 다수의 용접불량이 발생하는 단점을 가지고 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단위전극의 양극 부위에 실리콘 수지(silicon resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 불소 수지(fluoric resin) 등과 같은 내화학성 및 내열성이 우수하면서 절연성이 우수한 수지를 점도가 낮은 액상(liquid state)의 상태로 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 롤러(roller) 등을 이용해 소량 정량 토출하여 국부(local) 부위만을 도포한 후, 도포 부위를 하단으로 향하게 하여 중력의 작용으로 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투해가는 것을 막 으면서 양극으로만 흘러들도록 하는 동시에 양극 부위 전체에 도포하여, 불필요한 절연성 수지 사용을 억제할 수 있고, 이후 양극용 리드-프레임(lead-frame)과의 저항용접(spot welding)이 원활히 수행될 수 있도록 하며, 용접 불량이 최대한 방지되도록 하여 생산효율을 높일 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있는 콘덴서 단위전극의 양극 부위 절연성 수지 코팅방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 단위전극을 제조하는 과정에서 알루미늄 에칭 박에 유전체층을 형성하고, 재화성 공정을 완료한 뒤, 양극과 음극의 단락 방지를 위해 단위전극의 양극 부위에 절연성 수지를 도포하여 양극과 음극을 분리하는 방법에 있어서,알루미늄 에칭 박에 양극과 음극을 구분하기 위한 분리선을 표시하고, 재화성 공정을 완료한 뒤, 알루미늄 에칭 박의 양극 부위 양면에 절연성 수지를 도포하되, 용제 용해 후 점도 조절된 액상의 절연성 수지를 국부도포수단을 이용해 분리선 주변 양극 부위의 양면에 소량 정량 토출하여 도포하는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법을 제공한다.
여기서, 상기 액상의 절연성 수지를 국부도포수단을 이용해 토출한 뒤 양극 부위가 하방을 향하도록 하여 중력에 의해 절연성 수지가 양극 부위에만 고르게 도포되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 절연성 수지로서 실리콘 수지, 불소 수지, 아크릴 수지 중에 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 국부도포수단으로서 점도 조절된 액상의 절연성 수지를 국부적으로 도포할 수 있는 디스펜서, 노즐, 로울러 중에 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법에 관한 것으로서, 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서(stacked type of aluminum polymer condenser)의 단위전극 제조시에 양극과 음극의 단락(short circuit) 방지를 위하여 단위전극의 양극 부위와, 전도성 고분자(conductive polymer), 카본(carbon), 은(silver) 등의 전도체 층이 도포되는 음극 부위를 분리하는 방법에 관한 것이다.
특히, 단위전극의 양극 부위에 실리콘 수지(silicon resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 불소 수지(fluoric resin) 등과 같은 내화학성 및 내열성이 우수하면서 절연성이 우수한 수지를 점도가 낮은 액상(liquid state) 상태로 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 로울러(roller) 등을 이용해 소량 정량 토출하여 국부(local) 부위만을 도포함으로써, 절연성 수지의 불필요한 과대 사용을 막도록 한 점에 주안점이 있는 것이다.
또한 본 발명에 따르면, 국부 부위 도포 후 전극의 절연성 수지 도포 부위를 하단으로 향하게 함으로써, 중력(gravity)의 작용으로 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투해가는 것을 막고 양극으로만 흘러들도록 하여, 음극 부위의 유효 전극면적 감 소를 막는 동시에, 양극 부위 전체를 도포하여 양극용 리드-프레임(lead-frame)과의 저항용접(spot welding)을 원활히 수행할 수 있도록 하고, 용접불량을 최대한 방지하여 생산효율을 높이며, 생산원가를 절감할 수 있도록 한다.
이하, 다음의 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상술하기로 한다.
첨부한 도 3은 적층형 고분자 콘덴서에서 전극의 양극 및 음극이 분리된 상태를 나타낸 정면도 및 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따라 디스펜서를 이용하여 절연코팅하는 공정의 개략도이다.
적층형 알루미늄 고분자 콘덴서용 단위전극의 제조시에, 양극과 음극의 단락(short circuit) 방지를 위하여, 단위전극의 양극(positive electrode)(18) 부위와, 전도성 고분자(conductive polymer), 카본(carbon), 은(silver) 등의 전도체 층이 도포되는 음극(negative electrode)(19) 부위를 분리하는 과정에서, 단위전극의 양극(18) 부위에 실리콘 수지(silicon resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 불소 수지(fluoric resin) 등과 같은 내화학성 및 내열성이 우수하면서 절연성이 우수한 수지를 도포하되, 이때 상기 절연성 수지로서 전극으로 사용되는 알루미늄 에칭 박(etched foil)의 미세 다공(micro pore)성 에칭 피트(etched pit)에 용이하게 침투할 수 있도록 하기 위하여 점도가 낮은 액상(liquid state)의 수지를 사용한다.
또한 절연성 수지의 도포시에 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 로울러(roller) 등과 같은 기구를 사용하여 양극(18)과 음극(19)의 경계면에만 소량 정량 토출하는 국부(local) 도포를 실시하도록 한다.
이를 통하여 절연성 수지의 불필요한 과대 사용을 막고, 폐액 발생을 최소화하여 환경오염 방지에도 기여하도록 한다.
또한 도포된 절연성 수지가 음극(19)으로 침투되어 전극의 유효 표면적이 감소되고 콘덴서의 용량 달성률이 감소되는 것을 방지하는 바, 이를 위하여 절연성 수지 도포 부위를 하방으로 향하게 하여 중력(gravity)의 작용으로 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투해가는 것이 방지되도록 한다.
또한 절연성 수지가 양극(18) 전체 면적에 도포되어 절연성을 가지도록 함으로써, 단위전극 적층을 위하여 단위전극의 양극 부위를 양극용 리드-프레임(lead-frame)과 저항용접(spot welding)할 때에 불량 발생이 방지되도록 한다.
이를 실현하기 위한 구체적인 과정을 설명하면, 우선 알루미늄 에칭 박에 유전체이면서 절연체(insulator) 성질을 가지는 알루미늄 산화피막(Al2O3)의 유전체층(dielectric layer)(21)을 형성한 후, 콘덴서의 단위전극에 양극(18)과 음극(19)을 구분하기 위한 경계선, 즉 분리선(separating line)(20)을 표시한다.
이는 단위전극 제조시에 프레스-몰드(press-mold)에 기준선을 표시하도록 하여 프레스-펀칭(press-punching)시에 분리선(20)이 단위전극에 표시되도록 한다.
이후 단위전극의 재화성 공정을 실시하고, 재화성 공정이 완료된 이후에는 미세 다공성(micro pore) 알루미늄 에칭 박의 양극(18) 부위 양면에 절연성 수지를 도포하도록 한다.
절연성 수지로는 실리콘 수지(silicon resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 불소 수지(fluoric resin) 등과 같은 내화학성, 내열성이 우수하고 절연성이 우수한 수지를 사용하며, 각종 수지들이 용해될 수 있는 용제(solvent)들을 사용하여 작업하기에 적합한 정도로 점도(viscosity)를 조절한 뒤, 점도가 조절된 절연성 수지를 분리선(20) 주변의 양극(18) 부위 양면에 도포한다.
절연성 수지의 도포는 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 로울러(roller) 등과 같은 소량 정량 토출에 의한 국부(local) 부위 도포가 가능한 기구를 사용한다.
이때, 양극(18)과 음극(19)의 경계면에만 소량 정량 토출하는 국부(local) 도포를 실시하도록 하며, 상기 기구의 수지 토출 부위의 크기는 양극(18)의 면적이 가로, 세로 약 1 ~ 3mm에 불과한 것을 감안하여 최대한 작은 크기를 유지하여야 한다.
절연성 수지의 도포시에는 중력을 이용하여 절연성 수지가 양극(18)으로만 흘러들 수 있도록 양극(18)을 하방을 향하게 하여 도 4와 같이 작업하며, 절연성 수지의 용제가 증발하여 수지가 경화되도록 건조하는 과정 동안에도 알루미늄 전극 박의 양극(18)이 하방을 향하도록 한다.
도 4를 참조하면, 절연성 수지 저장탱크(reservoir tank for insulation resin)(24)로부터 연결된 절연코팅용 디스펜서(dispenser for insulation coating)(23)를 통해 알루미늄 에칭 박의 양극(18) 부위에 절연성 수지가 도포되는 예를 보여주고 있으며, 이와 같이 알루미늄 에칭 박의 양극(18) 부위 앙면에 절연성 수지를 국부적으로 도포한 뒤 양극 부위를 하방으로 향하도록 하여 절연성 수지 가 양극에만 고르게 도포되도록 한다.
상기와 같이 양극(18)을 하방으로 향하게 함으로써, 중력 작용에 의해 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투해가는 것을 막고 양극으로만 흘러들도록 하며, 양극에만 절연성 수지층(Insulation resin layer)(22)이 형성되도록 한다.
도시한 예에서, 디스펜서(23)를 사용한 예를 나타내었으나, 점도가 조절된 절연성 수지를 양극(18) 부위의 소정 면적 및 위치에 국부적으로 도포할 수 있는 소량 정량 토출 기구라면 노즐이나 로울러 등 기타 다른 기구의 사용도 가능하며, 본 발명이 반드시 디스펜서를 사용하는 것에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단위전극의 양극 분리 방법에 의하면, 절연성 수지의 도포시에 디스펜서(dispenser), 노즐(nozzle), 로울러(roller) 등과 같은 기구를 사용하여 양극과 음극의 경계면에만 소량 정량 토출하는 국부(local) 도포를 실시함으로써, 절연성 수지의 불필요한 과대 사용을 막아 재료비를 절감할 수 있고, 폐액 발생을 최소화하여 환경오염 방지의 효과가 있게 된다.
또한 절연성 수지의 도포시에 알루미늄 전극 박의 양극 부위를 하단으로 향하게 함으로써, 중력 (gravimetry)의 작용으로 절연성 수지가 음극 쪽으로 침투하여 발생하는 단위전극의 유효 표면적 감소 및 콘덴서의 용량 달성율 저하를 방지할 수 있게 된다.
또한 절연성 수지가 양극 전체 면적에 도포되어 절연성을 가지도록 함으로 써, 단위전극 적층을 위하여 단위전극의 양극 부위를 양극용 리드-프레임(lead-frame)과 저항용접(spot welding)할 때에 과대전압, 과대전류 사용으로 인한 불량발생을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기한 효과들을 통해 불량 발생이 억제될 수 있고, 제품품질을 향상시킬 수 있는 동시에 생산성을 증대시킬 수 있으며, 생산원가를 절감할 수 있게 된다.
Claims (4)
- 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 단위전극을 제조하는 과정에서, 알루미늄 에칭 박에 유전체층을 형성하고, 재화성 공정을 완료한 뒤, 양극과 음극의 단락 방지를 위해 단위전극의 양극 부위에 절연성 수지를 도포하여 양극과 음극을 분리하는 방법에 있어서,알루미늄 에칭 박에 양극과 음극을 구분하기 위한 분리선을 표시하고, 재화성 공정을 완료한 뒤, 알루미늄 에칭 박의 양극 부위 양면에 절연성 수지를 도포하되, 용제 용해 후 점도 조절된 액상의 절연성 수지를 국부도포수단을 이용해 분리선 주변 양극 부위의 양면에 토출하여 도포하는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법.
- 제1항에 있어서,상기 액상의 절연성 수지를 국부도포수단을 이용해 토출한 뒤 양극 부위가 하방을 향하도록 하여 중력에 의해 절연성 수지가 양극 부위에만 고르게 도포되도록 하는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법.
- 제1항에 있어서,상기 절연성 수지로서 실리콘 수지, 불소 수지, 아크릴 수지 중에 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법.
- 제1항에 있어서,상기 국부도포수단으로서 점도 조절된 액상의 절연성 수지를 국부적으로 도포할 수 있는 디스펜서, 노즐, 로울러 중에 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 절연성 수지 국부 코팅을 이용한 적층형 고분자 콘덴서용 단위전극의 양극 분리 방법.
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