KR100881138B1 - 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법 - Google Patents

고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고체 전해 콘덴서는 양극의 극성을 갖는 콘덴서소자; 상기 콘덴서소자의 일측으로 일단부가 돌출되게 결합된 와이어; 상기 와이어가 결합된 콘덴서소자의 외측면과 전극 단자의 접합 부위를 감싸며 외관을 형성하는 외장 몰딩부; 상기 콘덴서소자의 일측면에 밀착 결합되어 그 접합면 상단에 오목 요홈이 형성되며, 상기 오목 요홈에 상기 콘덴서소자 일측으로 노출된 와이어의 자유 단부가 전기적으로 결합됨과 아울러 중앙부를 중심으로 그 하부가 내측으로 절곡되어 상기 외장 몰딩부의 하면에 밀착되는 양극 단자; 및 상기 콘덴서소자의 타측면에 밀착 결합되어 중앙부를 중심으로 그 하부가 내측으로 절곡되어 상기 외장 몰딩부의 하면에 밀착되는 음극 단자;를 포함하며, 콘덴서 소자가 차지할 수 있는 면적을 극대화시켜 정전용량이 향상되는 이점이 있다.
콘덴서소자, 와이어, 양극 단자, 오목 요홈, 음극 단자, 외장 몰딩부

Description

고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법{SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND METHOD FOR PREPARINGTHE SAME}
도 1은 종래 고체 전해 콘덴서의 사시도.
도 2는 종래 고체 전해 콘덴서의 단면도.
도 3은 종래 고체 전해 콘덴서의 평면도.
도 4는 종래 고체 전해 콘덴서의 용접시 단면도.
도 5는 종래 다른 콘덴서의 정단면도.
도 6은 종래 다른 콘덴서의 측단면도.
도 7은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 정단면도.
도 9는 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 측단면도.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 따른 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 순차적으로 도시된 단면도로서,
도 11은 콘덴소소자의 제작 공정이 도시된 단면도이고,
도 12은 콘덴서소자에 와이어가 삽입된 상태의 단면도이며,
도 13는 양극 단자와 와이어가 결합된 상태의 단면도이고,
도 14는 외장 몰딩부가 형성된 콘덴서의 단면도이며,
도 15는 외장 몰딩부 하면에 양극 및 음극 단자를 절곡시켜 제작이 완료된 콘덴서의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10. 고체 전해 콘덴서 20. 콘덴서소자
30. 와이어 41. 양극 단자
41a. 오목 요홈 41b. 개구부
42. 음극 단자 50. 외장 몰딩부
본 발명은 고체 전해 콘덴서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 콘덴서소자에 와이어의 일단이 노출되게 결합되고, 상기 와이어와 콘덴서소자의 측면에 접촉되는 양극 및 음극 단자가 상호 대칭을 이루어 장착되며, 상기 양극 단자의 절곡부에 형성된 오목 요홈에 와이어가 안착되어 레이져에 의해 용접 가공됨으로써, 상기 와이어와 양극 단자의 전기적 연결을 강화시켜 제품의 신뢰성을 확보하고, 정전용량이 향상된 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고체 전해 콘덴서는 전기를 축적하는 기능 이외에 직류 전류를 차단하고 교류 전류를 통과시키려는 목적으로 사용되는 전자부품 중의 하나로서, 이러한 고체 전해 콘덴서 중 대표적으로 탄탈륨 콘덴서가 제작되고 있다.
상기 탄탈륨 콘덴서는 일반 산업기기용은 물론 정격전압 사용 범위가 낮은 응용회로에 사용되며, 특히 주파수 특성이 문제되는 회로나 휴대 통신기기의 노이즈 감소를 위하여 많이 사용된다.
이와 같은 콘덴서는 기본적으로 탄탈 소자 중앙부 또는 중앙부를 제외한 부위에 리드 와이어를 삽입하거나 삽입된 리드 와이어를 탄탈 소자의 외부에서 밴딩하여 제작한다.
또한, 탄탈 소자에 리드 프레임을 조립하는 방법으로, 양극(+) 리드 와이어와 양극(+) 리드 프레임을 스폿(spot) 용접에 의해서 양극 단자를 인출하고, 몰드 패키지 후 양극과 음극 리드 포밍(forming)에 의해 전극 단자를 인출하는 방법이 사용된다.
이와 같은 방식으로 제작되는 종래 콘덴서의 구조와 제작 과정을 좀 더 자세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 고체 전해 콘덴서의 사시도이고, 도 2는 종래 고체 전해 콘덴서의 단면도이고, 도 3은 종래 고체 전해 콘덴서의 평면도이며, 도 4는 종래 고체 전해 콘덴서의 용접시 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 콘덴서(100)는 콘덴서소자(110)와, 상기 콘덴서소자(110)에 연결되는 양극과 음극 리드프레임(130)(140) 및 상기 콘덴서소자(110) 외측에 몰딩되는 에폭시 케이스(150)로 구성된다.
이와 같은 기술적 구성을 갖는 콘덴서(100)는 프레스 공정에서 유전체 분말을 직육면체상으로 성형하여 소결하고, 화성 공정을 거치면서 외부면에 유전체 피막을 형성한 다음, 질산망간 수용액에 함침시켜 그 외면에 고체 전해질로 이루어진 이산화망간층을 형성함에 의해서 콘덴서소자(110)가 제작된다.
상기 콘덴서소자(110)에 양극 및 음극의 리드프레임(13)(140)을 연결하는 공정은, 상기 콘덴서소자(110)의 중앙부에 삽입되어 일측이 일정 길이로 돌출된 봉상의 양극와이어(120)와 판상의 양극 리드프레임(130)을 스폿(spot) 용접 방식으로 용접하여 양극 단자를 인출하고, 상기 콘덴서소자(110)의 외부면에 도포된 도전성 접착제를 매개로 하여 음극의 리드프레임(130)을 솔더링함에 의해서 음극 단자를 인출하는 공정으로 이루어진다.
다음, 상기 양극과 음극의 리드프레임(130)(140)에 각각 전기적으로 연결된 콘덴서소자(110)는 그 외측면에 에폭시 파우더가 코팅되어 에폭시케이스(150)를 형성시킨 후, 최종적으로 마킹 공정을 거쳐 콘덴서(100)의 제작이 완료된다.
그러나, 이와 같은 방식으로 제작되는 종래의 콘덴서(100)는 스폿 용접 전에 상기 양극 와이어(120)의 외부면에 압공면(122)을 형성하기 위한 밴딩 공정이 수반되어야 하는 바, 밴딩 공정시에 양극 와이어(120)를 통해 콘덴서 소자(110)에 전달되는 기계적인 충격에 의해서 유전체층이 파괴되고, 밴딩 공정의 추가에 의해 제작 단가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 상기 양극 와이어(120)와 양극 리드 프레임(130)을 납이나 주석과 같 은 용접 모재를 이용하여 용접하는 과정에서 와이어가 고온에 노출됨에 따라 양극 와이어(120)와 리드 프레임(130) 사이가 오픈되는 제조 불량이 발생될 수 있다.
그리고, 콘덴서(100) 제작전 설정된 에폭시케이스(150)의 내부 공간이 상기 도전성 접착제의 도포 두께와 상기 음극의 리드프레임(140) 두께에 의해서 상대적으로 낮아지게 됨으로써, 그 부피가 작아짐에 따라 콘덴서의 정전용량이 작아지고 임피던스의 값이 커지는 문제점이 지적되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 5와 도 6에 도시된 바와 같은 하면 전극형 콘덴서가 개발되었으나, 이와 같은 구조의 콘덴서(200)는 에폭시케이스(210)의 하면에 결합되는 양극 리드프레임(220)과 양극 와이어(240)를 연결하기 위하여 전도성 재질의 보강재(250)가 구비되어야 한다.
상기 콘덴서(200)는 앞서 설명된 콘덴서(100)와 달리 와이어의 밴딩 공정은 불필요하나, 용접에 의한 연결을 위해서 보강재(250)가 삽입되며, 상기 보강재(250)는 콘덴서소자(260)의 중앙부에 삽입된 양극 와이어(240)와 스폿 용접에 의해 접착된다.
이때, 상기 와이어(240)를 통해 전달되는 용접 열에 의해 콘덴서소자(260)의 일부분의 기능이 상실될 위험이 있으며, 이에 따른 정전용량의 작아지게 되는 단점이 있다.
여기서, 상기 도 5와 도 6의 미설명 부호 230은 음극 단자이고, 270은 상기 음극 단자를 상기 콘덴서소자 외측의 음극 인출층(도면 미도시)에 전기적으로 연결 시키기 위한 실버 페이스트이다.
따라서, 본 발명은 종래 고체 전해 콘덴서에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 콘덴서소자의 양측부에 양극 단자와 음극 단자가 상호 대칭을 이루어 결합되며, 상기 양극 단자의 일단부에 형성된 오목 요홈에 콘덴서소자에 결합된 와이어의 자유 단부측이 안착됨으로써, 상기 와이어와 양극 단자를 연결하기 위한 별도의 보강재가 필요없음에 따라 콘덴서 소자가 차지할 수 있는 면적을 극대화시켜 정전용량이 향상되도록 함과 동시에 상기 와이어와 양극 단자의 결합력을 향상시켜 전극 연결의 신뢰성이 개선될 수 있도록 한 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 양극 단자 일단에 형성된 오목 요홈의 내부에 와이어의 일단부가 삽입 장착되고, 상기 와이어와 오목 요홈 접촉부에 대한 레이져 용접시 오목 요홈 상단부가 용융됨으로 인하여 양극 단자와 와이어의 안정적 결합이 이루어지도록 한 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법이 제공됨에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 콘덴서소자와, 상기 콘덴서소자의 일측으로 일단부가 돌출되게 결합된 와이어와, 상기 콘덴서소자의 일측면에 밀착 결합되고, 그 결합 단부 상에 오목 요홈이 형성된 양극 단자와, 상기 콘덴서소자의 타측면에 밀착 결합되는 음극 단자 및 상기 와이어가 결합된 콘덴서소자의 외부를 감싸며, 상기 양극 단자와 음극 단자의 하단부가 그 하면에 밴딩 결합되는 외장 몰딩부를 포함하는 고체 전해 콘덴서가 제공됨에 의해서 달성된다.
상기 콘덴서소자는 소정 형상의 펠릿(pellet)과, 상기 펠릿의 외부를 감싸는 절연층과, 상기 절연층 표면에 형성된 음극 인출층으로 구성된다.
이때, 상기 콘덴서소자의 음극 인출층 외측면에는 상기 음극 인출층이 갖는 음극의 극성에 대한 도전성을 향상시키기 위한 음극 보강층이 더 형성된다.
그리고, 상기 음극 보강층은 카본(carbon)이나 실버 페이스트(silver paste) 등의 전도성 재질의 분말 중 어느 하나만이 개별적으로 도포되거나 순차적으로 도포됨에 의해서 구성된다.
한편, 상기 펠릿은 탈탄 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합한 후 교반시켜 그 혼합 파우더를 규격화된 치수와 밀도로 고온에서 압축함에 의해서 정육면체의 성형체로 제작된다.
이때, 상기 펠릿는 다공성 재질의 압축과 고진동 하에서 소결된다.
상기 펠릿을 감싸는 절연층은 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시킨 유전체 산화피막층으로 형성되며, 상기 펠릿의 외주면 전체에 걸쳐 화성 공정에 의해서 형성된다.
또한, 상기 절연층 상에 형성된 음극 인출층은 소성 공정에 의한 이산화망간층으로 이루어지며, 상기 절연층이 형성된 상태에서 질산-망간 용액에 함침시켜 이산화망간층이 생성됨에 의해 양극과 음극이 절연층에 의해서 구분된 콘덴서소자로 형성된다.
상기 절연층과 음극 인출층으로 둘러싸인 콘덴서소자는 그 일측면을 통해 일단부가 노출되게 와이어가 삽입된다.
그리고, 상기 콘덴서소자의 양측면 상에 양극 단자와 음극 단자가 전기적으로 도통 가능하게 밀착 결합되는 바, 상기 양극 단자는 콘덴서소자에 결합된 와이어와 전기적으로 연결되고, 상기 음극 단자는 콘덴서소자의 표면에 도포되는 전도성 페이스트를 매개로 하여 전기적으로 연결된다.
상기 와이어의 노출 단부측은 상기 양극 단자의 콘덴서소자 결합 단부측에 형성된 오목 요홈에 안착된 상태에서 레이져 조사에 의해서 상호 융착 결합된다. 이때, 상기 양극 단자가 콘덴서소자의 일측면에 밀착될 때, 그 접촉 계면 상에는 절연 물질이 도포되어 상기 양극 단자가 와이어의 접촉만으로 전기적 연결이 이루어지도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 양극 단자와 음극 단자의 하부를 제외한 상기 콘덴서소자의 외측면을 감싸는 외장 몰딩부가 형성됨으로써, 상기 와이어가 결합된 콘덴서소자를 외부를 비롯하여 상기 양극 단자와 음극 단자의 접촉면이 보호된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 콘덴서소자를 준비하는 단계와, 상기 콘덴서소자의 일측에 와이어를 삽입 고정시키는 단계와, 상기 콘덴서소자의 양측면 상에 절연 물질과 전도성 물질이 도포되는 단계와, 상기 콘덴서소자의 양측면에 절연 물질과 전도성 물질을 통해서 양극 단자와 음극 단자가 접착 고정되는 단계와, 상기 양 극 단자의 콘덴서소자 결합 단부에 형성된 오목 요홈에 와이어의 일단부를 고정시키는 단계와, 상기 와이어와 양극 단자를 레이져 용접에 의해 접합 고정시키는 단계와, 상기 콘덴서소자의 외부를 몰딩 처리하여 외장 몰딩부가 형성되는 단계 및 상기 외장 몰딩부 하부로 돌출된 양극 단자와 음극 단자를 절곡시켜 콘덴서 하면에 밀착되도록 하는 단계를 포함하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 제공됨에 의해서 달성된다.
이때, 상기 콘덴서소자를 준비하는 단계는, 직육면체로 소결 성형된 펠릿과, 상기 펠릿의 외측면에 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 산화피막을 성장시켜 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층이 형성된 콘덴서소자를 질산-망간 용액에 디핑시킨 후, 소성 공정을 통해 음극 인출층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 음극 인출층을 형성하는 단계 후에는 그 외측면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음극 보강층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 절연층은 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시킨 유전체 산화피막층으로 구성되며, 그 외장의 음극 인출층은 상기 음극 인출층은 이산화망간층으로 구성된다.
그리고, 상기 음극 보강층은 음극 인출층의 극성을 보강하여 그 외측면에 도포되는 전도성 분말 및 이에 접촉 결합되는 음극 단자와의 도전성을 향상시키기 위함이다.
본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서 및 그 제조방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도 면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
콘덴서의 구조
먼저, 도 7은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 정단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서의 측단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 고체 전해 콘덴서(10)는 콘덴서소자(20)와, 상기 콘덴서소자(20) 일측에 결합된 와이어(30)와, 상기 콘덴서소자(20)의 양측면에 결합된 양극 단자(41) 및 음극 단자(42)와, 상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)가 밀착 결합된 상태에서 상기 콘덴서소자(20)와 각 단자(41)(42)의 결합 부위를 보호하기 위하여 최외층에 형성되는 외장 몰딩부(50)를 포함한다.
또한, 상기 와이어(30)는 그 일단부가 콘덴서소자(20)의 일측으로 노출되게 결합되고, 상기 노출된 와이어(30)의 일단부가 상기 양극 단자(41)의 콘덴서소자(20) 결합 단부와 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 양극 단자(41)는 상기 와이어(30)의 노출 단부이 삽입되는 오목 요홈(41a)이 형성되며, 이와 더불어 상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)는 콘덴서소자(20)의 양측면에 상호 대칭되게 장착된다.
그리고, 상기 콘덴서소자(20)와 그 일측으로 돌출된 와이어(30) 및 하부 노출 부위를 제외한 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 결합면 외측에는 에폭시 몰딩에 의한 외장 몰딩부(50)가 형성되어 내부의 콘덴서소자(20) 및 이와 전기적으로 연결된 각 단자(41)(42)의 접합 부위가 보호된다.
한편, 상기 외장 몰딩부(50)의 하면에는 상기 콘덴서소자(20)의 양측면에 결합된 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 자유 단부측, 즉 콘덴서소자(20)의 하부로 연장된 하단부가 밴딩되어 밀착 결합된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 고체 전해 콘덴서(10)를 좀더 구체적으로 살펴보면,
상기 콘덴서소자(20)는 직육면체로 구성되며, 양극의 극성을 갖는 펠릿(21) 외주면에 절연층(22)과 음극 인출층(23)이 형성된다.
또한, 상기 펠릿(20)은 유전체 산화피막층으로 이루어진 상기 절연층(22)에 의해서 그 외측에 형성되는 음극 인출층(23)과 절연되고, 상기 절연층(22)은 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해서 펠릿(21)의 표면에 산화피막(Ta2O5)을 성장시켜 형성된다.
이때, 상기 절연층(22)은 상기 펠릿(21)을 유전체로 변화시키게 된다.
여기서, 상기 펠릿(21)은 탈탄 파우더와 바인더의 혼합물로 제작되는 바, 상기 탈탄 파우더와 바인더를 일정비율로 혼합 교반시키고, 혼합 파우더를 압축하여 직육면체로 성형한 후, 이를 고온과 고진동 하에서 소결시켜 제작된다.
상기 펠릿(21)은 탄탈(Ta) 외에도 니비오(Nb) 산화물과 같은 재질을 이용하여 소결 제작될 수 있다.
한편, 상기 음극 인출층(23)은 질산-망간 용액에 절연층(22)으로 포밍된 펠릿(21)을 함침시켜 그 외표면에 질산-망간 용액이 도포되도록 한 후에 이를 소성시 켜 음극을 갖는 이산화망간(MnO2)층으로 형성된다.
그리고, 상기 음극 인출층(23)의 외측면에는 카본(carbon, 24a)과 실버 페이스트(silver paste, 24b)가 순차적으로 도포된 음극 보강층(24)이 형성되는 바, 상기 음극 보강층(24)은 상기 음극 인출층(22)이 가지는 극성에 대한 도전성이 향상되도록 함으로써, 상기 음극 보강층(24)에 직접 연결되는 음극 단자(42)와의 극성 전달을 위한 전기적 연결이 용이하게 한다.
한편, 상기와 같이 제작된 콘덴서소자(20)의 양측면 상에는 각각 절연 물질(61)과 전도성 물질(62)이 도포되며, 상기 절연 물질(61)로는 앞서 설명된 산화 피막을 비롯하여 판상으로 경화 가능한 절연체(insulation)로 구성되며, 상기 전도성 물질(62)은 전기적으로 도통 가능한 도전체로서, 대표적으로 실버 페이스트(silver paste)가 도포된다.
이때, 상기 절연 물질(61)과 전도성 물질(62)은 접착 성분이 포함되어 있음이 바람직하다.
상기 절연 물질(61)과 전도성 물질(62)이 도포된 콘덴서소자(20)의 양측면에는 상호 대칭을 이루어 그 하단부가 콘덴서소자(20)의 하부로 돌출되게 각각 양극 단자(41)와 음극 단자(42)가 나란하게 밀착 결합된다.
이때, 상기 양극 단자(41)는 상기 콘덴서소자(20)의 일측면에 도포된 절연물질(61)에 의해서 콘덴서소자(20)의 최외층에 형성된 음극 인출층(22)과 절연된 상태로 와이어(30) 일단과 결합됨으로써, 양극의 극성을 갖게 된다.
또한, 상기 음극 단자(42)는 콘덴서소자(20) 최외층의 음극 인출층(23) 또는 음극 보강층(24)에 도포된 전도성 물질(62)에 의해 직접 전기적으로 연결되어 음극의 극성을 갖는다.
상기 양극 단자(41)는 콘덴서소자(20)의 결합 단부의 중앙부, 즉 와이어(30)가 콘덴서소자(20) 일측면에 돌출된 지점에 형성되어 상기 와이어(30)와 대응 결합되는 오목 요홈(41a)이 구비된다.
상기 요목 요홈(41a)의 내부에는 콘덴서소자(20)의 일측으로 돌출된 와이어(30)의 일단부가 안착되는 데, 상기 와이어(30)는 상기 오목 요홈(41a)의 내부에 함입되어 안정적인 안착이 이루어지게 되며, 상기 와이어(30)의 안착 후 상기 오목 요홈(41a)과 와이어(30)의 접촉 부위를 비롯한 상기 오목 요홈(41a)의 상부에 레이져가 조사됨에 의해서 상기 와이어(30)와 양극 단자(41)가 융착 결합된다. 이로써, 상기 양극 단자(41)는 양극을 갖는 콘덴서소자(20)와 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 오목 요홈(41a)의 높이는 상기 와이어(30)의 지름보다 크게 형성됨이 바람직하며, 상기 오목 요홈(41a)의 상부는 상기 와이어(30)의 지름보다 작은 개구부(41b)로 형성된다.
그 이유는, 상기 오목 요홈(41a)에 안착된 와이어(30)의 레이져 용접시 상기 와이어(30) 상부로 연장된 오목 요홈(41a)의 측벽과 개구부(41b)가 용융되면서 상기 와이어(30)의 상부로 흘러내려 경화됨으로써, 상기 오목 요홈(41a)이 형성된 양극 단자(41)의 결합 단부가 와이어(30)를 감싸면서 견고한 결합이 이루어지지도록 하기 위함이다.
즉, 상기 와이어(30)가 오목 요홈(41a) 내에 함몰되면서 견고하게 양극 단 자(41)와 결합됨으로써, 전기적 연결의 신뢰성이 강화되는 작용효과가 발휘될 수 있다.
상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 콘덴서소자(20) 결합과, 상기 양극 단자(41)와 와이어(30)가 접합이 이루어지게 되면, 상기 콘덴서소자(20)의 외측면과 와이어(30) 및 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 결합 부위를 감싸는 외장 몰딩부(50)가 형성된다.
이때, 상기 외장 몰딩부(50)는 에폭시의 몰딩 처리에 의해서 형성된다.
또한, 상기 콘덴서소자(20)의 양측면에 부착된 양극 단자(41)와 음극 단자(42)는 중앙부를 중심으로 그 하단부가 내측으로 절곡되어 외장 몰딩부(50)의 하면에 밀착되도록 함으로써, 상기 외장 몰딩부(50) 하면 양측에 각각 양극과 음극을 갖는 전극 단자가 구비되도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 고체 전해 콘덴서(10)는 콘덴서소자(20)의 양극을 인출하는 와이어(30)와 양극 단자(41)가 종래와 같은 별도의 보강재 없이 직접 연결됨에 따라 동일한 크기에서 콘덴서소자(20)의 정전용량이 최대화될 수 있으며, 동일한 정전용량으로 형성될 경우에 그 크기를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 와이어(30)와 양극 단자(41)의 결합시 레이져 가공에 의해 상기 와이어(30)의 상부로 오목 요홈(41a)의 개구부(41b)가 함몰되어 상기 양극 단자(41)의 일단부가 와이어(30)의 외주면을 감싸는 구조이기 때문에 전기적 단락이 발생될 확률이 적으며, 상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)가 외장 몰딩부(50)의 하면에 밀착되기 때문에 기판(도면 미도시) 실장시 그 실장 높이를 최소화할 수 있 다.
콘덴서의 제조방법
이와 같은 기술적 구성을 가진 고체 전해 콘덴서의 제조방법을 도 10 내지 도 15에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 따른 고체 전해 콘덴서의 제조방법이 순차적으로 도시된 단면도이다.
본 발명에 따른 고체 전해 콘덴서는 도 10에 도시된 바와 같이 직육면체 형태의 콘덴서소자(20)가 제작되는 바, 먼저 상기 콘덴서소자(20)는 탄탈(Ta) 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합하여 그 혼합 파우더를 프레스 성형기를 통해 압축하고 소결시켜 양극의 특성을 갖는 펠릿(21)으로 성형한다.
다음, 상기 펠릿(21)의 외측면에는 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 탄탈 산화물을 성장시켜 산화피막층으로 이루어진 절연층(22)을 형성한다.
이때, 상기 절연층(22)은 상기 콘덴서소자(20)가 유전체의 성질을 갖도록 하여 제한된 부피 내에서 최적의 정전용량의 가질 수 있도록 하며, 상기 펠릿(21)은 직육면체로로 압축 성형체를 고온과 고진동 하에서 소결시켜 형성한다.
이후에, 상기 절연층(22)으로 둘러싸인 상기 펠릿(21)을 질산-망간 용액에 함침시켜 그 외면에 도포된 질산-망간 용액을 소성시킴으로써, 이산화망간층으로 이루어진 음극 인출층(23)을 형성한다.
다음, 상기 음극 인출층(23)의 표면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음극 보강층(24)을 형성한다.
이때, 상기 음극 보강층(24)을 형성하는 이유는, 상기 음극 인출층(23)의 극성을 보강하여 그 외측면에 도포되는 전도성 분말 및 이에 접촉 결합되는 음극 단자와의 도전성을 향상시키기 위함이며, 콘덴서소자(20) 및 고체 전해 콘덴서의 크기를 고려하여 형성할수도, 또는 형성하지 않을 수도 있다.
다음으로, 상기 펠릿(21)의 표면에 절연층(22)과 음극 인출층(23) 및 음극 보강층(24)이 순차적으로 형성된 상태에서 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 콘덴서소자(20)의 일측에 와이어(30)의 일단부가 돌출되게 삽입 고정시킨다.
그리고, 도 12 및 도 13에서와 같이 상기 와이어(30)가 결합된 콘덴서소자(20)의 양측면에 각각 절연 물질(61)과 전도성 물질(62)로 이루어진 접착제를 도포한 후, 상기 절연 물질(61)과 전도성 물질(62)을 통해서 상기 콘덴서소자(20)의 양측면에 각각 양극 단자(41)와 음극 단자(42)를 접합 고정시킨다.
이때, 상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 하단부는 콘덴서소자(20)의 양측 하부로 연장 형성된 상태이다.
이에 더하여, 상기 양극 단자(41)는 그 접합면 단부측에 형성된 오목 요홈(41a) 내부로 와이어(30)의 돌출 단부가 삽입되며 고정된다.
다음, 상기 오목 요홈(41a) 내에 와이어(30)의 일단부가 내입되어 안착된 상태에서 상기 와이어(30)와 오목 요홈(41a)의 접촉 부위를 레이져로 조사하여 상기 양극 단자(41)와 와이어(30)가 융착 결합되도록 한다.
이때, 상기 오목 요홈(41a)의 상단부로 연장된 측벽이 레이져의 조사열에 의 해 용융되면서 하부로 흘러내리게 됨으로써, 상기 와이어(30)가 양극 단자(41)의 상단부 내에 함몰됨에 의해서 고정된다.
여기서, 상기 와이어(30)의 오목 요홈(41a) 접촉 부위로 조사되는 레이져는 오목 요홈(41a)의 상단부를 용융시킬 수 있는 정도의 낮은 주파수와 조사열을 갖는 레이져가 조사됨에 따라 상기 양극 단자(41)와 밀착된 콘덴서소자(20)에 레이져의 조사열이 미치지 않도록 함으로써, 상기 콘덴서소자(20)의 열적 손상이 방지되도록 한다.
이 후에, 도 14에서와 같이 콘덴서소자(20)의 하부로 연장된 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 하단부를 제외한 콘덴서소자(20)의 외측면 상에 에폭시를 이용한 몰딩 처리에 의해 외장 몰딩부(50)의 외관이 형성된다.
마지막으로, 도 15에서와 같이 상기 외장 몰딩부(50)가 형성된 콘덴서(10)의 양측 하부로 연장된 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 하단부를 그 내측으로 절곡시켜 상기 양극 단자(41)와 음극 단자(42)의 하단부가 상기 외장 몰딩부(50)의 하면에 각각 밀착 결합되어 외부 전극을 형성함으로써, 고체 전해 콘덴서(10)의 제작이 완료된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체 전해 콘덴서는 콘덴서소자의 양측부에 양극 단자와 음극 단자가 상호 대칭되게 결합되며, 상기 양극 단자의 일단부에 형성된 오목 요홈에 콘덴서소자에 결합된 와이어의 자유 단부측이 안착됨으로써, 상기 와이어와 양극 단자를 연결하기 위한 별도의 보강재가 필요없기 때문에 콘덴서 소자가 차지할 수 있는 면적을 극대화시켜 정전용량이 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 고체 전해 콘덴서는 상기 양극 단자 일단에 형성된 오목 요홈의 내부에 와이어의 일단부가 레이져 가공에 의해 함몰되도록 하여 양극 단자와 안정적으로 결합되도록 함으로써, 전기적 단락을 방지하여 신뢰성을 향상시키고, 간단한 공정으로 제작됨에 따라 제작 단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 콘덴서소자의 양측면에 결합된 양극 단자와 음극 단자의 접합면 외부로 에폭시 몰딩에 의한 외장 몰딩부가 형성됨에 따라 몰딩 접촉 부위를 확장시킴에 의해 양극과 음극의 단자 연결에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 에폭시 몰딩에 의한 외장 몰딩부가 콘덴서소자의 외부 전체를 감싸면서 일체화되어 있기 때문에 충격에 강하고, 콘덴서 내부로의 습기 침투가 방지되며, 콘덴서소자의 양측면에서 양극 단자와 음극 단자의 들뜸이 방지될 수 있는 장점이 있다.

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 양극의 극성을 갖는 콘덴서소자;
    상기 콘덴서소자의 일측으로 일단부가 돌출되게 결합된 와이어;
    상기 와이어가 결합된 콘덴서소자의 외측면과 전극 단자의 접합 부위를 감싸며 외관을 형성하는 외장 몰딩부;
    상기 콘덴서소자의 일측면에 밀착 결합되어 그 접합면 상단에 오목 요홈이 형성되며, 상기 오목 요홈에 상기 콘덴서소자 일측으로 노출된 와이어의 자유 단부가 전기적으로 결합됨과 아울러 중앙부를 중심으로 그 하부가 내측으로 절곡되어 상기 외장 몰딩부의 하면에 밀착되는 양극 단자; 및
    상기 콘덴서소자의 타측면에 밀착 결합되어 중앙부를 중심으로 그 하부가 내측으로 절곡되어 상기 외장 몰딩부의 하면에 밀착되는 음극 단자;
    를 포함하고,
    상기 양극 단자는 상기 콘덴서 소자의 일측면에 도포된 판상으로 경화 가능한 절연 물질을 개재한 상태에서 상기 콘덴서 소자의 일측면과 밀착 결합되며, 상기 음극 단자는 상기 콘덴서 소자의 타측면에 도포된 전기적으로 도통 가능한 도전성 물질을 개재한 상태에서 상기 콘덴서 소자의 타측면과 밀착 결합되며,
    상기 콘덴서소자는 직육면체 형상의 펠릿과, 상기 펠릿의 외부를 감싸는 절연층 및 상기 절연층 표면에 형성된 음극 인출층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 콘덴서소자의 음극 인출층 외측면에는 상기 음극 인출층이 갖는 음극의 극성에 대한 도전성을 향상시키기 위한 음극 보강층이 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 음극 보강층은, 카본(carbon)이나 실버 페이스트(silver paste) 등의 전도성 재질의 분말이 개별적 또는 순차적으로 도포된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 펠릿은, 탄탈(Ta) 외에 니비오(Nb) 산화물을 이용하여 소결 제작되는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 펠릿의 외주면 전체에 걸쳐 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해서 탄탈 산화물(Ta2O5)을 성장시킨 유전체 산화피막층으로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 음극 인출층은 상기 절연층이 형성된 상태에서 질산-망간 용액에 함침시켜 소성 공정에 의한 이산화망간층으로 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 와이어는, 그 단부측이 상기 양극 단자의 오목 요홈에 안착된 상태에서 레이져 조사에 의해서 융착 결합된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 오목 요홈은, 그 높이가 상기 와이어의 지름보다 크게 형성되고, 상부는 와이어의 지름보다 작은 폭을 갖는 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  15. 삭제
  16. 콘덴서소자를 준비하는 단계;
    상기 콘덴서소자의 일측에 와이어를 삽입 고정시키는 단계;
    상기 콘덴서소자의 양측면 상에 절연 물질과 전도성 물질이 도포되는 단계;
    상기 콘덴서소자의 양측면에 도포된 절연 물질과 전도성 물질을 통해서 양극 단자와 음극 단자가 상기 콘덴서소자의 양측면에 접착 고정되는 단계;
    상기 와이어의 돌출 단부측이 상기 양극 단자의 접합면 상단에 형성된 오목 요홈에 고정되는 단계;
    상기 와이어와 양극 단자를 레이져 용접에 의해 접합 고정시키는 단계;
    상기 콘덴서소자의 외부를 몰딩 처리하여 외장 몰딩부가 형성되는 단계; 및
    상기 외장 몰딩부 하부로 돌출된 양극 단자와 음극 단자를 그 내측으로 절곡시켜 상기 외장 몰딩부의 하면에 밀착되도록 하는 단계;
    를 포함하고, 상기 콘덴서소자를 준비하는 단계는,
    직육면체로 소결 성형된 펠릿과, 상기 펠릿의 외측면에 전기화학 반응을 이용한 화성 공정에 의해 산화피막을 성장시켜 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층이 형성된 콘덴서소자를 질산-망간 용액에 디핑시킨 후, 소성 공정을 통해 음극 인출층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 음극 인출층을 형성하는 단계 후에는,
    그 외측면에 카본과 실버 페이스트를 순차적으로 도포하여 음극 보강층을 형성하는 단계를 더 포함하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 절연 물질은 산화 피막을 비롯하여 판상으로 경화 가능한 절연체(insulation)로 구성된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 전기적으로 도통 가능한 도전체로 실버 페이스트(silver paste)인 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 절연 물질과 전도성 물질은 접착제 성분이 포함된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 펠릿은, 탈탄 파우더와 바인더를 일정 비율로 혼합한 후 교반시켜 그 혼합 파우더를 규격화된 치수와 밀도로 고온에서 압축함에 의해서 직육면체의 성형체로 제작된 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 펠릿은, 탄탈(Ta) 외에 니비오(Nb) 산화물을 이용하여 소결 제작되는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서의 제조방법.
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