KR101106982B1

KR101106982B1 - 증착 필름 및 이를 사용한 필름 커패시터

Info

Publication number: KR101106982B1
Application number: KR1020100007479A
Authority: KR
Inventors: 양창훈; 박대진; 전용원
Original assignee: 주식회사 뉴인텍
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2012-01-25
Also published as: US20110181998A1; KR20110087853A

Abstract

본 발명은 필름 커패시터용 증착 필름에 관한 것으로, 금속이 증착되고 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름에 있어서, 상기 증착 필름은 유전체의 폭방향을 따른 일단부에는 용사금속 접촉부가 형성되어 있고, 상기 폭방향을 따른 타단부에는 금속이 증착되지 않은 마진부가 형성되어 있으며, 상기 마진부로부터 증착 필름의 폭 방향을 향해 상기 증착 필름의 폭의 범위 내에서 미리 정해진 위치까지 T자 형상의 창마진을 형성하는 것에 의해 상기 증착 필름의 길이 방향보다 필름 폭 방향으로 길이가 긴 직사각형상의 분할 전극이 형성되고, 상기 분할 전극 사이에 퓨즈부가 형성되고, 증착 필름의 길이 방향으로 서로 이웃하는 퓨즈부는 증착 필름의 폭 방향으로 단차를 주어 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 커패시터용 증착 필름을 제공한다.

Description

증착 필름 및 이를 사용한 필름 커패시터{DEPOSITE FILM AND FILM CAPACITOR USSING THE SAME}

본 발명은 권취형 또는 적층형의 필름 커패시터에 사용되는 증착 필름 및 이를 이용한 필름 커패시터에 관한 것으로, 특히, 필름 커패시터의 높은 온도 상승을 방지하여 커패시터의 내압 저하를 방지함으로써 커패시터의 온도 특성을 향상시키고, 또한 퓨즈부 작동에 의한 용량 감소율을 적게 함으로써 고온과 대전류에서도 커패시터의 안전성이 향상되어 필름 커패시터의 수명을 연장할 수 있으며, 또한 두께가 얇은 유전체 필름을 사용함으로써 소형화에도 유리한 필름 커패시터용 증착필름 및 이를 이용한 필름 커패시터에 관한 것이다.

일반적으로 필름 커패시터는 각종 산업 분야에 널리 사용되고 있으며, 예를 들면 전기 기기용 커패시터, 저압진상용 커패시터, 인버터용 커패시터, 필터용 커패시터 등이 널리 알려져 있다.

이들 커패시터의 제조에는 유전체로서 폴리에칠렌텔레프타레이트(PET)수지, 폴리프로필렌(PP)수지, 폴리에칠렌나프탈레이트(PEN)수지, 폴리카보네이트(PC)수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS)수지 등의 유전체 필름(또는 플라스틱 필름이라고도 함)을 사용하고, 전극으로서 유전체 필름의 한면 또는 양면에 아연, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 1차로 알루미늄을 증착한 후, 2차로 아연 등을 사용한 증착 필름이 사용된다.

필름 커패시터는 한쌍으로 되는 증착필름 2매를 권취하여 제조되는데, 권취된 커패시터 소자의 양면을 전극 인출용으로 사용하기 위해, 커패시터 소자의 양면에 아연 또는 아연 합금을 용사(thermal spray)하여 용사면을 형성하고, 이 용사면에 부스바 또는 전극 인출선, 또는 전극 단자를 스폿트, 납땜과 같은 방식으로 결합하고, 이 후 외장 케이스에 삽입한 후 에폭시 또는 우레탄 등 절연체로 충진한 후 경화시켜 케이스 몰드형의 커패시터로서 제조될 수 있다.

커패시터 소자의 부스바, 전극인출선, 또는 전극 단자에는 전원이 연결되는데, 이때 전류는 커패시터 소자의 측면에 형성된 용사면으로부터 증착필름의 폭 방향으로 흐르게 된다. 커패시터 소자에 흐르는 전류는 증착 금속의 면적에 비래하여 흐르게 되는데, 증착 필름 폭 방향에서 용사면과 가까운 증착 필름에는 많은 전류가 흐르는 반면, 용사면에서 멀리 떨어진 증착 필름에는 상대적으로 적은 전류가 흐르게 된다.

도 2a 내지 도2d는 종례의 증착 필름(1)의 일례를 도시한 도면으로서, 종래의 필름 커패시터용 증착 필름(1)은 유전체 필름(10)에 금속(2)이 증착되는데, 증착 금속(2)은 분할 전극이 없이 형성되어 퓨즈부가 없고, 필름의 길이 방향을 따라 증착 금속(2)이 없는 마진부(3)와 그 마주보는 끝부분에 용사 금속 접촉부(12)를 갖게 된다.

그러나 이러한 필름(1)을 사용한 커패시터는, 커패시터의 안전성을 확보하고, 커패시터를 고전압, 고온에서 사용하기 위해 온도 퓨즈나 전류 퓨즈를 포함하거나 또는 별도의 안전장치를 내장하고 있는데, 전기적 내압이 발생하면 내장된 안전 장치가 동작함으로서 커패시터가 전원으로부터 차단되어 커패시터의 기능이 상실되는 문제점이 있으며, 또한 이러한 필름(1)을 사용한 커패시터는 1㎛ ~ 3㎛ 의 두꺼운 증착필름 사용함에 따라 필름 커패시터의 크기가 커지고 가격이 상승하는 문제점 있다.

도 3a 내지 도 3d는 상기한 문제점을 개선하기 위한 증착 필름(1)를 도시한 도면이다. 이 증착 필름(1)에서는 증착 필름(1)의 증착 공정에서 유전체 필름(10)의 표면에 오일 등의 이형제를 일정한 모양으로 도포하여 창마진(5b)을 생성한다. 다음으로 금속을 증착할 때 창마진(5b) 부분에는 증착 금속이 증착되지 않도록 하여 증착 금속(2)을 분할함에 따라, 각각의 분할 전극(4)은 좁은 폭의 증착 금속(2)으로 연결한 퓨즈부(6)를 갖게 된다.

구체적으로, 도 3 내지 도 3d에 도시된 바와 같은 종래의 증착 필름에서, 2매 1조의 증착필름(1) 중 1매(1a)에는 증착 금속(2) 전면에 분할 전극이 생성되고, 다른 증착 필름 1매(1)에는 분할 전극(4)이 없는 구조를 갖는다. 증착 필름(1)의 길이방향으로 연속해서 증착금속(2)이 없는 마진부(3)와 그 마주보는 끝부분에 용사금속 접촉부(12)가 형성된다. 분할 전극(4)이 있는 1매의 증착 필름(1a)은 증착 금속(2)을 T자 형상의 창마진(5b)에 의해 분할 전극(4)이 형성되면서 필름 길이 방향 창마진(5a)에 퓨즈부(6)가 형성된다. 상기 퓨즈부(6)는 분할 전극(4) 면내에서 절연파괴가 발생하면 파괴된 분할전극(4)을 전원으로부터 차단하게 되는데, 차단된 분할 전극(4) 면적 만큼만 커패시터 용량을 감소시키거나 그 이상의 커패시터의 파괴를 방지하여 커패시터가 계속하여 그 기능을 수행하도록 한다.

통상적으로, 이런 구조의 커패시터에서는 증착 필름의 용사금속 접촉부(12)로부터 마진부(3)의 방향으로 전류가 흐르는 구조를 갖는데, 전술했던 바와 같이용사면 또는 용사금속 접촉부(12)와 가까운 증착 필름 부분에 많은 전류가 흐르는 반면 용사면과 거리가 먼 증착 필름 부분에는 상대적으로 작은 전류가 흐르기 때문에, 퓨즈부(6)가 용사금속 접촉부(12)에 근접하여 배치되는 이 구조에서는 용사면쪽으로부터 유입되는 대용량의 전류와 병목현상으로 인해 퓨즈부(6)에서의 발열과 함께 용사 금속과 용사금속 접촉부(12) 사이에서의 접촉저항으로 인한 발열이 중첩됨에 따라 커패시터의 온도가 상승되고 결국 유전체 필름(10)의 절연력이 떨어져서 고온에서의 커패시터의 사용시 퓨즈부(6)의 역할이 안전하지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 필름 커패시터용 증착 필름의 문제점을 해소하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 필름 커패시터용 증착 필름은, 금속이 증착되고 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름으로서, 상기 증착 필름은 유전체의 폭방향을 따른 일단부에는 용사금속 접촉부가 형성되어 있고, 상기 폭방향을 따른 타단부에는 금속이 증착되지 않은 마진부가 형성되어 있으며,

상기 마진부로부터 증착 필름의 폭 방향을 향해 상기 증착 필름의 폭의 범위 내에서 미리 정해진 위치까지 T자 형상의 창마진을 형성하는 것에 의해 상기 증착 필름의 길이 방향보다 필름 폭 방향으로 길이가 긴 직사각형상의 분할 전극이 형성되고,

상기 분할 전극 사이에 퓨즈부가 형성되고, 증착 필름의 길이 방향으로 서로 이웃하는 퓨즈부는 증착 필름의 폭 방향으로 단차를 두고 형성된다.

상기 분할 전극은 증착 필름 폭 방향으로 1개 이상인 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 특정되는 것은 아니다.

또한 상기 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름이 겹쳐졌을 때, 필름의 길이 방향 창마진 중 증착 필름의 마진부로부터 필름의 폭방향의 타측을 향향 끝에서 2번째 창마진이 창마진폭 이상의 치수로 교차된다.

분할 전극이 증착 필름의 폭 방향으로 2개 이상인 경우 마진부에 근접한 서로 이웃하는 분할 전극 사이에는 퓨즈부가 더 형성된다.

또한, 본 발명은 전술한 특징을 가진 증착 필름을 사용한 필름 커패시터를 제공한다.

본 발명에 따르면, 대 전류가 흐르고 전류 병목현상으로 발열이 큰 제1 퓨즈부(13)를 용사금속 접촉부로부터 이격시켜 제1 퓨즈부(13)에서의 발열과 용사면과 용사금속의 접촉부에 의한 발열이 중첩되어 않도록 하여 커패시터의 온도 상승을 방지할 수 있다.

또한, 증착필름 2매를 1조로 하여 권취할 때 증착 필름 퓨즈부가 커패시터의 중앙 부분에 중첩되지 않고 단차를 갖고 배열 되게 하여 커패시터 어느 한 부분에서 고온이 발생하는 것을 방지하고 커패시터 전면에 발열을 분산함으로써 커패시터의 높은 온도상승을 방지할 수 있고, 결과적으로 유전체 필름의 절연력 저하를 방지하여 커패시터의 온도 특성을 향상할 수 있다. 또한 고온과 대전류에서도 커패시터의 안전성을 확보되고, 커패시터의 수명이 연장되며, 두께가 얇은 유전체 필름을 사용함으로써 소형화에 유리하다.

도 1a는 본 발명에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 1b는 본 발명에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 다른 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 각각 도시한 증착 필름을 중첩시킨 상태를 도시한 도면.
도 1d는 도 1c의 도면을 상측으로부터 도시한 도면.
도 2a는 종래 기술에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 2b는 종래 기술에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 다른 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 2c는 도 2a 및 도 2b에 각각 도시한 증착 필름을 중첩시킨 상태를 도시한 도면.
도 2d는 도 2c의 도면을 상측으로부터 도시한 도면.
도 3a는 종래 기술에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 분할 전극이 형성되지 않은 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 3b는 종래 기술에 따른 2매 1조의 커패시터용 증착 필름 중 분할 전극이 형성된 다른 1매의 증착 필름을 도시한 도면.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 각각 도시한 증착 필름을 중첩시킨 상태를 도시한 도면.
도 3d는 도 3c의 도면을 상측으로부터 도시한 도면.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 이하에 설명하도록 한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 필름 커패시터용 증착 필름에 대한 실시예를 도시한 도면이다. 전술했던 바와 같이, 필름 커패시터는 2매 1조의 증착 필름으로 형성되는데, 도 1a는 2매의 증착 필름 중 제1 증착 필름(100a)을 나타내고, 도 2a는 2매의 증착 필름 중 제2 증착 필름(100b)를 나타낸 도면이다.

도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 필름 커패시터에 사용되는 증착 필름(100a,100b)에는 모두 분할 전극(4)이 형성된다. 증착 필름(100a,100b)에 증착된 금속(2)은, 마진부(3)로부터 마진부(3)와 대향하는 용사면 접촉부(12)를 향해 즉 증착 필름(1)의 폭 방향을 따라 미리 정해진 부분까지 T자 형상의 창마진(5b)에 의해 분할전극(4)이 형성된다. 이때 형성된 분할 전극(4)은 필름의 길이 방향보다 필름의 폭 방향으로 더 긴 직사각형을 가진다.

필름 폭 방향으로 적어도 1개 이상의 분할 전극(4)을 가지는데, 분할 전극(4)이 필름 폭 방향으로 2개 이상인 경우 마진부(3)에 근접한 서로 이웃하는 분할 전극(4)은 상호 퓨즈부(6)로 연결되고, 증착 필름 길이 방향으로 서로 이웃하는 분할 전극(4)의 창마진(5a)은 증착 필름 폭 방향으로 단차(7)를 갖고 형성된다.

또한, 증착 필름 길이 방향 창마진(5a)에 적어도 1개 이상의 퓨즈부(6)를 만들고, 증착 필름(1)의 길이 방향으로 연속해서 증착 금속(2)이 없는 마진부(3)와 그 마주보는 끝단에 용사금속 접촉부(12)가 형성된다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 분할 전극(4)이 형성된 증착 필름 2매를 1조로하여 2매의 증착 필름에 형성된 분할 전극이 필름의 폭방향을 따라 서로 엇갈리도록 권취하여 커패시터 소자(9)를 제조한다.

도 1c 및 도 1d는 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같은 필름 커패시터용 증착 필름을 2매 1조로 하여 분할 전극이 필름의 폭방향을 따라 서로 엇갈리도록 권취된 상태를 개략적으로 도시한 도면을 도시한다.

도 1c 및 도 1d에 도시한 바와 같이, 전술한 본 발명의 구조에 따르면, 용사면 접촉부(12)에서의 큰 전류와 전류의 병목 현상으로 인해 발열량이 높은 제1 퓨즈부(13)가 용사 금속 접촉부(12)로부터 이격됨에 따라 제1 퓨즈부에서의 발열과 용사금속과 용사 금속 접촉부(12)에서의 접촉저항에 의한 발열이 서로 중첩 되어 않게 된다.

도 1c와 도 1d에 도시한 바와 같이 2매 1조의 증착 필름(100a,100b)이 겹쳐졌을 때 필름 길이 방향 창마진(5a) 중 증착 필름의 마진부(3)로부터 폭 방향의 타측을 향한 끝에서 2번째 창마진이 창마진(5a) 폭 이상의 치수로 교차되도록하여 퓨즈부(6)에 의한 안전성을 확보할 수 있고, 마진부(3)에 근접한 분할 전극(4)은 마진부(3)에서 증착 필름(1)의 폭 방향의 타측의 마지막 분할전극(4)의 퓨즈부(6)가 작동하여 전원으로부터 차단되어도 증착 필름의 길이 방향의 측면 분할전극(4)을 통해서 전원이 인가되도록 하여 용량 감소를 최소화 할 수 있다.

그리고 증착 필름의 퓨즈부(6)가 커패시터의 중앙부분에 중첩 되지 않고 단차(7)를 갖고 배열 되도록 하여, 발생되는 열은 제1열 퓨즈부, 제2열 퓨즈부, 제3열 퓨즈부, 제4열 퓨즈부 , 제5열 퓨즈부, 제6열 퓨즈부, 제7열 퓨즈부, 제8열 퓨즈부로 고르게 분산되어 커패시터 어느 한 부분에서 고온의 열이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 커패시터 전면에 걸쳐 발열이 분산되고, 유전체 필름(10)의 절연력 저하가 방지되어, 결과적으로 고온과 대전류에서 커패시터의 안전성을 확보할 수 있고, 커패시터의 수명이 연장될 수 있다.

여기서, 상기 퓨즈부(6)의 폭은 0.01mm ~ 5 mm인 것이 바람직하고, 어느 하나의 분할 전극(4)의 퓨즈부(6)에 인접한 다른 분할전극(4)의 퓨즈부(6)는 증착필름 폭 방향으로 1mm ~ 40mm 정도 이격된 위치에 형성되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 마진부(3)의 증착 필름의 폭 방향 타측에 용사 금속 접촉부(12)가 형성되며, 이 용사금속 접촉부(12)의 증착 금속의 저항은 0.5Ω/㎠ ~ 10Ω/㎠인 것이 바람직하고, 나머지 부분의 증착 금속의 저항은 2Ω/㎠~30Ω/㎠인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 전극용 증착 금속의 저항이 0.5Ω/㎠ ~ 30Ω/㎠로 균일한 구조로 형성되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 이상의 설명 및 본 발명에 첨부된 도면에서 분할 전극(4)의 창마진(5a)(5b)에 형성된 퓨즈부(6)의 개수는 1개로 도시되어 있으나, 이 퓨즈부(6)의 개수는 제작자의 의도에 따라 다양하게 가감할 수 있으며, 분할 전극(4)은 마진부(3)로부터 증착 필름의 폭 방향의 타측을 향해 증착 필름 폭 범위에서 다양한 위치에 설정할 수 있으며, 증착 필름(1)의 폭 방향의 분할 전극은 증착 필름 폭에 따라 다양하게 개수를 선택할 수 있다.

또한, 2매 1조의 증착 필름에 있어서, 1매의 증착 필름의 분할전극(4)이 마진부(3)로부터 증착 필름폭 방향 타측을 향해 크기가 작아지거나 갯수가 적어지는 경우, 다른 1매의 증착필름의 분할 전극이 커지거나 많아지도록 형성함으로써 2매 1조의 증착 필름이 겹쳐졌을 때 필름 길이 방향 창마진(5a) 중 증착 필름의 마진부(3)로부터 폭 방향의 타측을 향한 끝에서 2번째 창 마진이 창마진(5a)폭 이상의 치수로 교차되도록 하는 것도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 100 : 증착 필름 2: 금속
3: 마진부 4: 분할 전극
5b: 창마진부 6: 퓨즈부
7: 단차 10: 유전체
13: 제1 퓨즈부

Claims

금속이 증착되고 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름에 있어서,
상기 증착 필름은 유전체의 폭방향을 따른 일단부에는 용사금속 접촉부가 형성되어 있고, 상기 폭방향을 따른 타단부에는 금속이 증착되지 않은 마진부가 형성되어 있으며,
상기 마진부로부터 증착 필름의 폭 방향을 향해 상기 증착 필름의 폭의 범위 내에서 미리 정해진 위치까지 T자 형상의 창마진을 형성하는 것에 의해 사각형상의 분할 전극이 형성되고,
상기 필름의 폭 방향의 분할 전극 사이에 퓨즈부가 형성되고, 증착 필름의 길이 방향으로 서로 이웃하는 퓨즈부는 증착 필름의 폭 방향으로 단차를 주어 형성되며,
상기 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름이 겹쳐졌을 때, 필름의 길이 방향 창마진 중 증착 필름의 마진부로부터 필름의 폭방향의 타측을 향해 끝에서 2번째 창마진이 창마진폭 이상의 치수로 교차되는 것을 특징으로 하는 필름 커패시터용 증착 필름.
제1항에 있어서,
상기 분할 전극은 증착 필름 폭 방향으로 1개 이상인 것을 특징으로 하는 필름 커패시터용 증착 필름.
삭제
제1항에 있어서,
분할 전극이 증착 필름의 폭 방향으로 2개 이상인 경우 마진부에 근접한 서로 이웃하는 분할 전극 사이에는 퓨즈부가 더 형성되는 것을 특징을 하는 필름 커패시터용 증착 필름.
제1항에 있어서,
상기 퓨즈부는 필름의 길이방향으로 서로 이웃하는 분할전극 사이에 더 형성되는 것을 특징으로 하는
필름 커패시터용 증착 필름.
금속이 증착되고 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름을 사용한 필름 커패시터에 있어서,
상기 증착 필름은 유전체의 폭방향을 따른 일단부에는 용사금속 접촉부가 형성되어 있고, 상기 폭방향을 따른 타단부에는 금속이 증착되지 않은 마진부가 형성되어 있으며,
상기 마진부로부터 증착 필름의 폭 방향을 향해 상기 증착 필름의 폭의 범위 내에서 미리 정해진 위치까지 T자 형상의 창마진을 형성하는 것에 의해 사각형상의 분할 전극이 형성되고,
상기 필름 폭 방향의 분할 전극 사이에 퓨즈부가 형성되고, 증착 필름의 길이 방향으로 서로 이웃하는 퓨즈부는 증착 필름의 폭 방향으로 단차를 주어 형성되고,
상기 2매 1조로 이루어지는 필름 커패시터용 증착 필름이 겹쳐졌을 때, 필름의 길이 방향 창마진 중 증착 필름의 마진부로부터 필름의 폭방향의 타측을 향향 끝에서 2번째 창마진이 창마진폭 이상의 치수로 교차되는 것을 특징으로 하는 필름 커패시터.
제6항에 있어서,
상기 분할 전극은 증착 필름 폭 방향으로 1개 이상인 것을 특징으로 하는 필름 커패시터.
삭제
제6항에 있어서,
분할 전극이 증착 필름의 폭 방향으로 2개 이상인 경우 마진부에 근접한 서로 이웃하는 분할 전극 사이에는 퓨즈부가 더 형성되는 것을 특징을 하는 필름 커패시터.
제6항에 있어서,
상기 퓨즈부는 필름의 길이방향으로 서로 이웃하는 분할전극 사이에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 커패시터.