KR20000025407A - Method for manufacturing capacitors using sol-gel process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 캐패시터를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 졸-겔 프로세스(Sol-Gel Process)를 이용하여 금속 알콕사이드(Metal Alkoxide)를 유전체층으로 코팅시키는 졸-겔법을 이용하여 캐패시터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor, and more particularly, to a capacitor using a sol-gel method of coating a metal alkoxide (Metal Alkoxide) with a dielectric layer using a sol-gel process (Sol-Gel Process) It is about a method.
일반적으로 알루미늄(Al) 전해콘덴서는 알루미늄을 전극으로 사용하여 대향되는 두 전극판 사이에 유전체를 개재시켜 직류전압을 인가하면 에너지(전하)를 축적하는 기능을 갖는다. 상기 Al 전해콘덴서(electrolytic condenser)는 알루미늄박막을 이용하여 제조되며, 에칭공정, 화성공정, 절단공정, 권취공정, 함침공정, 조립공정 및 재화성공정을 통해 Al 전해콘덴서가 제조된다. 즉, 상기 에칭공정은 압연된 알루미늄 원박의 평활면을 염산 등의 시약을 사용하여 전기화학적으로 표면을 조면화함으로써 그 실효면적을 증가시키는 공정이고, 화성공정은 화성액중에서 에칭박을 양극으로서 전기분해를 하여 전기화학적으로 알루미늄박의 표면에 유전체가 되는 산화 알루미늄 피막(Al2O3)을 생성하여 Al 전해콘덴서의 성능을 조절하는 공정이며, 절단공정은 화성공정에서 화성된 전극박을 제품의 용량에 맞도록 일정한 규격으로 절단하는 공정이다. 그리고 권취공정은 절단공정에서 일정한 규격으로 절단된 전극박에 인출단자를 접속한 후 음극박과 전해지를 넣어 동심원이 되도록 감는 공정이고, 함침공정은 권취한 소자에 전해액을 넣는 공정으로 전해액은 양극박과 음극박의 표면에 침투 밀착하여 양극박 및 음극박의 정전용량이 최대가 되도록 함과 동시에 양극산화 피막의 결함부분을 수복하는 기능을 한다. 조립공정은 함침공정에서 전해액에 함침된 소자가 이미 콘덴서로서의 기능을 가지므로 대기 상태에 방치해 두면 전해액이 증발 또는 흡습되어 콘덴서로서의 기능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 금속 케이스에 넣어 밀봉하게 되며, 재화성 공정은 조립공정에서 조립된 콘덴서에 정격전압을 인가함으로써 콘덴서의 기능을 안정화시키는 공정이다.In general, an aluminum (Al) electrolytic capacitor has a function of accumulating energy (charge) by applying a DC voltage through a dielectric between two opposite electrode plates using aluminum as an electrode. The Al electrolytic capacitor (electrolytic condenser) is manufactured using an aluminum thin film, the Al electrolytic capacitor is manufactured through an etching process, a chemical conversion process, a cutting process, a winding process, an impregnation process, an assembly process and a regeneration process. That is, the etching process is to increase the effective area by electrochemically roughening the surface of the rolled aluminum foil using a reagent such as hydrochloric acid, and the chemical conversion process uses the etching foil as an anode in the chemical solution. Decomposition produces electrochemically aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) that is a dielectric on the surface of aluminum foil to control the performance of Al electrolytic capacitors. It is a process of cutting to a certain standard to meet the capacity. In the winding process, the lead terminal is connected to the electrode foil cut to a certain standard in the cutting process, and the cathode foil and the electrolytic cell are put in a concentric circle. The impregnation process is a process of putting the electrolyte in the wound element. It penetrates and adheres to the surface of the negative electrode foil to maximize the capacitance of the positive electrode foil and the negative electrode foil, and at the same time serves to repair the defective portion of the anodized film. In the assembly process, the element impregnated with the electrolyte in the impregnation process already has a function as a capacitor, so if it is left in the air, the electrolyte is evaporated or absorbed and the function as a capacitor is degraded. The chemical conversion process is a process of stabilizing the function of a capacitor by applying a rated voltage to the capacitor assembled in the assembly process.
상기와 같이, Al 전해콘덴서는 알루미늄 포일을 에칭하여 표면적을 확대시키고, 에칭된 알루미늄 포일을 화성하여 유전층을 형성하여 소자를 구성한다. 상기 알루미늄 전해콘덴서에서 고압용 알루미늄 전해콘덴서의 알루미늄 화성박은 재료비가 원가의 30∼40%로서 매우크므로 화성박의 유전체층 두께를 13Å/V 정도로 전압에 비례하는데 이때 고압용의 경우 큰 전력이 소모되기 때문에 원가가 상승되는 원인이 된다.As described above, the Al electrolytic capacitor is configured to etch the aluminum foil to enlarge the surface area, and to form the dielectric layer by forming the etched aluminum foil. In the aluminum electrolytic capacitor, the aluminum compound foil of the high pressure aluminum electrolytic capacitor has a material cost of 30 to 40% of the cost, so the dielectric layer thickness of the compound is proportional to the voltage of about 13 kV / V. This causes the cost to rise.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 졸-겔 프로세스를 이용하여 금속 알콕사이드를 유전체층으로 코팅시키는 졸-겔법을 이용하여 캐패시터를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor using a sol-gel method of coating a metal alkoxide with a dielectric layer using a sol-gel process.
도 1은 본 발명에 따른 구리 원박의 표면에 금속 알콕사이드를 코팅한 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which a metal alkoxide is coated on the surface of the copper foil according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 캐패시터를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a capacitor according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
30 : 구리 원박30: copper foil
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압연된 금속 원박의 평활면을 미세한 크기를 갖는 브러쉬 또는 스틸 울(steel wool)을 사용하여 표면을 스크래치하여 그 실효면적을 증가시키는 에칭공정; 상기 에칭공정 다음에는 졸-겔방법을 이용하여 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 알콕사이드를 금속 원박의 표면에 코팅시켜 유전체층을 형성시키는 코팅공정; 상기 코팅공정 다음에는 700℃이상의 고온에서 열처리하는 열처리공정; 상기 열처리공정에서 열처리된 금속 원박을 제품의 용량에 맞도록 일정한 규격으로 절단하는 절단공정; 상기 절단공정에서 일정한 규격으로 절단된 전극박에 인출단자를 접속한 후 음극박과 전해지를 넣어 동심원이 되도록 감는 권취공정; 상기 권취공정 다음에는 함침공정은 권취한 소자에 전해액을 넣는 공정으로 전해액은 양극박과 음극박의 표면에 침투 밀착하여 양극박 및 음극박의 정전용량이 최대가 되도록 함과 동시에 양극산화 피막의 결함부분을 수복하는 기능을 하도록 하는 함침공정; 상기 함침공정 다음에는 함침공정에서 전해액에 함침된 소자가 이미 캐패시터로서의 기능을 가지므로 대기 상태에 방치해 두면 전해액이 증발 또는 흡습되어 캐패시터로서의 기능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 금속 케이스에 넣어 밀봉하게 되는 조립공정; 그리고 상기 조립공정 다음에는 조립공정에서 조립된 캐패시터에 정격전압을 인가함으로써 캐패시터의 기능을 안정화시키는 재화성공정을 포함하는 졸-겔법을 이용하여 캐패시터를 제조하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an etching process of increasing the effective area by scratching the surface using a brush or steel wool having a fine size of the smooth surface of the rolled metal foil; The etching step is followed by a coating step of forming a dielectric layer by coating a metal alkoxide such as titanium oxide (TiO 2 ) on the surface of the metal foil using a sol-gel method; A heat treatment step of heat treatment at a high temperature of 700 ° C. or higher after the coating step; A cutting step of cutting the metal foil heat-treated in the heat treatment step to a predetermined size to meet the capacity of the product; A winding step of connecting the lead terminal to the electrode foil cut to a predetermined standard in the cutting process and then putting the negative electrode foil and the electrolytic cell into concentric circles; After the winding step, the impregnation step is to put the electrolyte solution into the wound element. The electrolyte solution penetrates and adheres to the surface of the positive electrode foil and the negative electrode foil to maximize the capacitance of the positive electrode foil and the negative electrode foil, and at the same time, the defect of the anodizing film. An impregnation process to function to repair the part; After the impregnation process, the element impregnated with the electrolyte in the impregnation process already has a function as a capacitor, so if it is left in the standby state, the electrolyte is evaporated or absorbed and the function as a capacitor is degraded. Assembly process; And after the assembly process provides a method of manufacturing a capacitor using a sol-gel method comprising a regeneration process to stabilize the function of the capacitor by applying a rated voltage to the capacitor assembled in the assembly process.
본 발명에 의하면, 전해캐패시터에 사용되는 금속 포일인 구리 원박의 표면에 산화티타늄 분말을 스프레이 건을 이용하여 코팅을 하게 되면 원활하게 코팅이 이루어지지 않으므로 스틸 울 또는 브러쉬를 이용하여 구리 원박의 표면을 스크래치한다. 상기 구리 원박의 표면을 스크래치한 후 졸-겔방법을 이용하여 구리 원박의 표면에 산화티타늄 분말을 코팅하게 된다. 상기 졸-겔방법을 이용하여 산화티타늄과 같은 금속 알콕사이드를 코팅한 후 700℃이상의 고온에서 열처리를 한다. 상기 구리 원박의 표면에 산화티타늄 분말을 코팅한 후 열처리를 함으로써 고압용 유전체박을 얻을 수 있다.According to the present invention, when the titanium oxide powder is coated on the surface of the copper foil, which is a metal foil used in the electrolytic capacitor, by using a spray gun, the coating is not performed smoothly. Scratch. After the surface of the copper foil is scratched, titanium oxide powder is coated on the surface of the copper foil using the sol-gel method. By using the sol-gel method to coat a metal alkoxide such as titanium oxide and heat treatment at a high temperature of 700 ℃ or more. The high pressure dielectric foil can be obtained by coating titanium oxide powder on the surface of the copper foil and performing heat treatment.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 구리 원박의 표면에 금속 알콕사이드를 코팅한 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 캐패시터를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a view showing a state in which a metal alkoxide is coated on the surface of the copper foil according to the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a method of manufacturing a capacitor according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하여 졸-겔법을 이용하여 캐패시터를 제조하는 방법을 일 실시예를 통해 설명하면, 먼저, 에칭공정(S10)에서는 압연된 구리 원박(30)의 평활면을 미세한 크기를 갖는 브러쉬 또는 스틸 울(52)을 사용하여 표면을 스크래치하여 그 실효면적을 증가시키게 된다. 상기 에칭공정(S10) 다음에 실시되는 코팅공정(S12)에서는 졸-겔방법을 이용하여 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 알콕사이드를 금속인 구리 원박(30)의 표면에 균일하게 코팅시켜 유전체층을 형성시키게 된다. 상기 코팅공정(S12) 다음에는 열처리공정(S14)을 통하여 700℃이상의 고온에서 금속인 구리 원박(30)을 열처리함으로써 구리 원박(30)의 유전체 특성을 좋게 한다. 상기 열처리공정(S14)에서 열처리된 구리 원박(30)을 절단공정(S16)에서는 제품의 용량에 맞도록 일정한 규격으로 절단하게 된다. 상기 절단공정(S14) 다음에 권취공정(S18)에서는 절단공정(S16)에서 일정한 규격으로 절단된 구리 원박인 전극박에 인출단자를 접속한 후 음극박과 전해지를 넣어 동심원이 되도록 감게 된다. 상기 권취공정(S18) 다음에 함침공정(S20)에서는 권취한 소자에 전해액을 넣는 공정으로 전해액은 양극박과 음극박의 표면에 침투 밀착하여 양극박 및 음극박의 정전용량이 최대가 되도록 함과 동시에 양극산화 피막의 결함부분을 수복하는 기능을 하게 된다. 상기 함침공정(S20) 다음에 조립공정(S22)에서는 함침공정(S20)에서 전해액에 함침된 소자가 이미 캐패시터로서의 기능을 가지므로 대기 상태에 방치해 두면 전해액이 증발 또는 흡습되어 캐패시터로서의 기능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 금속 케이스에 넣어 밀봉하게 되며, 재화성 공정(S24)은 조립공정(S22)에서 조립된 캐패시터에 정격전압을 인가함으로써 캐패시터의 기능을 안정화시키게 된다.1 and 2, a method of manufacturing a capacitor using a sol-gel method will be described with reference to an embodiment. First, in the etching process S10, the smooth surface of the rolled copper foil 30 has a fine size. The brush or steel wool 52 having the surface is used to scratch the surface to increase its effective area. In the coating step S12 performed after the etching step S10, a dielectric layer is formed by uniformly coating a metal alkoxide such as titanium oxide (TiO 2 ) on the surface of the copper foil 30 as a metal by using a sol-gel method. It is formed. After the coating step (S12), through the heat treatment step (S14) to heat the copper foil 30, which is a metal at a high temperature of 700 ℃ or more to improve the dielectric properties of the copper foil 30. The copper foil 30 heat-treated in the heat treatment step (S14) is cut to a certain standard to meet the capacity of the product in the cutting step (S16). After the cutting step S14, in the winding step S18, the lead terminal is connected to the electrode foil, which is a copper foil cut to a certain standard in the cutting step S16, and the negative electrode foil and the electrolytic cell are put into a concentric circle. In the impregnation step (S20) and then the impregnation step (S18), the electrolyte is put into the wound element, and the electrolyte solution penetrates and adheres to the surface of the positive electrode foil and the negative electrode foil to maximize the capacitance of the positive electrode foil and the negative electrode foil. At the same time, it serves to repair the defective portion of the anodized film. In the assembling step (S22) and then in the assembling step (S22), the device impregnated with the electrolyte in the impregnation step (S20) already has a function as a capacitor, so if it is left in the standby state, the electrolyte solution is evaporated or absorbed, and the function as a capacitor is deteriorated. Therefore, in order to prevent this, it is sealed in a metal case, and the reprocessing process (S24) stabilizes the function of the capacitor by applying a rated voltage to the capacitor assembled in the assembling process (S22).
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 설명하면, 먼저 구리 원박(30)의 표면은 매우 매끄러우므로 롤에 부착된 브러쉬 또는 스틸 울을 이용하여 구리 원박(30)의 표면을 스크래치함으로써 에칭을 실시한다. 상기 구리 원박(30)의 표면을 에칭한 후 졸-겔방법을 이용하여 구리 원박(30)의 표면에 산화티타늄을 코팅한다. 상기 구리 원박(30)의 표면은 스크래치되어 조면화되어 있으므로 산화티타늄은 원활하게 구리 원박(30)의 표면에 코팅이 된다.Hereinafter, described through an embodiment of the present invention, first, since the surface of the copper foil 30 is very smooth, etching is performed by scratching the surface of the copper foil 30 using a brush or steel wool attached to a roll. do. After etching the surface of the copper foil 30, a titanium oxide is coated on the surface of the copper foil 30 by using a sol-gel method. Since the surface of the copper foil 30 is scratched and roughened, titanium oxide is smoothly coated on the surface of the copper foil 30.
상기 구리 원박(30)의 표면을 코팅한 후에는 700℃이상이 고온에서 구리 원박(30)을 열처리함으로써 유전체의 유전특성을 좋게 한다. 상기 열처리된 구리 원박(30)을 일정한 크기로 절단을 하고, 일정한 규격으로 절단된 구리 원박인 전극박에 인출단자를 접속한 후 음극박과 전해지를 넣어 동심원이 되도록 감게 된다. 상기 구리 원박을 동심원으로 권취한 후 구리 원박에 전해액을 넣는다. 상기 전해액은 양극박과 음극박의 표면에 침투 밀착하여 양극박 및 음극박의 정전용량이 최대가 되도록 함과 동시에 양극산화 피막의 결함부분을 수복하는 기능을 하게 된다. 상기 전해액에 함침시킨 후 구리 원박으로 된 소자가 이미 캐패시터로서의 기능을 가지므로 대기 상태에 방치해 두면 전해액이 증발 또는 흡습되어 캐패시터로서의 기능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 금속 케이스에 넣어 밀봉한 후 캐패시터에 정격전압을 인가함으로써 캐패시터의 기능을 안정화시키게 된다.After coating the surface of the copper foil 30, 700 ℃ or more heat treatment of the copper foil 30 at a high temperature to improve the dielectric properties of the dielectric. The heat-treated copper foil 30 is cut to a certain size, and the lead terminal is connected to an electrode foil which is a copper foil cut to a certain size, and then the cathode foil and the electrolytic cell are put into a concentric circle. After winding the copper foil in a concentric circle, the electrolyte is put in the copper foil. The electrolyte solution penetrates and closely adheres to the surfaces of the positive electrode foil and the negative electrode foil, so that the capacitance of the positive electrode foil and the negative electrode foil is maximized, and at the same time serves to repair the defective portion of the anodized film. After impregnating the electrolyte solution, the element made of copper foil already has a function as a capacitor, so if it is left in the standby state, the electrolyte solution is evaporated or absorbed and the function as a capacitor is degraded. The application of the rated voltage stabilizes the function of the capacitor.
이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전해캐패시터에 사용되는 금속 포일인 구리 원박의 표면을 스크래치한다. 상기 구리 원박의 표면을 스크래치한 후 졸-겔방법을 이용하여 구리 원박의 표면에 산화티타늄 분말을 코팅하게 된다. 상기 졸-겔방법을 이용하여 산화티타늄과 같은 금속 알콕사이드를 코팅한 후 700℃이상의 고온에서 열처리를 한다. 상기 구리 원박의 표면에 산화티타늄 분말을 코팅한 후 열처리를 함으로써 고압용 유전체박을 얻을 수 있다.As can be seen from the above description, the present invention scratches the surface of the copper foil which is a metal foil used in an electrolytic capacitor. After the surface of the copper foil is scratched, titanium oxide powder is coated on the surface of the copper foil using the sol-gel method. By using the sol-gel method to coat a metal alkoxide such as titanium oxide and heat treatment at a high temperature of 700 ℃ or more. The high pressure dielectric foil can be obtained by coating titanium oxide powder on the surface of the copper foil and performing heat treatment.
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| KR (1) | KR20000025407A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100744614B1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-01 | 성호전자(주) | Method for manufacture of film capacitor |
| KR100768429B1 (en) * | 2007-07-03 | 2007-10-18 | 성호전자(주) | Improved method for manufacture of film capacitor |
-
1998
- 1998-10-12 KR KR1019980042486A patent/KR20000025407A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100744614B1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-01 | 성호전자(주) | Method for manufacture of film capacitor |
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