KR20190057279A - 전극박 및 전해 콘덴서 - Google Patents

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Abstract

전극박의 강도와 전극박의 얇음을 양립하고, 박(箔) 전체의 용량을 향상시킬 수 있는 전극박 및 이 전극박을 이용한 전해 콘덴서를 제공한다. 100㎑ 이상의 주파수 영역에서 사용되는 전해 콘덴서에 구비되는 전극박의 표면에 터널 형상의 에칭 피트를 형성하고, 이 에칭 피트의 깊이는 27㎛ 이하로 한다.

Description

전극박 및 전해 콘덴서
본 발명은 100㎑ 이상의, 소위 고주파 영역에서 사용되는 전해 콘덴서에 구비되는 전극박에 관한 것이다.
전해 콘덴서는, 양극의 유전체 피막을 대향 전극과 밀착시키기 위해, 전해질로 공극(空隙)을 메워 이루어지고, 전해질이 액체인 비(非)고체 전해 콘덴서, 전해질이 고체인 고체 전해 콘덴서, 전해질로서, 액체와 고체를 구비한 하이브리드형 전해 콘덴서, 전극 쌍방에 유전체 피막을 형성한 양극성(兩極性) 전해 콘덴서가 포함된다. 이 전해 콘덴서는, 콘덴서 소자를 전해질에 함침시켜 이루어지고, 콘덴서 소자는, 알루미늄 등의 밸브 금속박에 유전체 피막을 형성한 양극박과, 동종(同種) 또는 다른 금속의 박(箔)에 의해 이루어지는 음극박을 대향시켜, 양극박과 음극박 사이에 세퍼레이터를 개재(介在)시켜 구성되어 있다.
전해 콘덴서의 정전 용량은 유전체 피막의 표면적에 비례한다. 통상, 전해 콘덴서의 전극박에는 에칭 등의 확면화(擴面化) 처리가 실시되고, 이 확면화 처리가 실시된 확면부에는 화성(化成) 처리가 실시되어, 대(大)표면적의 유전체 피막을 갖는다. 에칭은, 주로 전기 화학적 방법이 이용될 경우가 많다.
저압 용도의 전해 콘덴서에 사용되는 전극박에 대해서는, 염산이나 식염 등의 염화물 수용액 중에서 교류 전류를 흘리고, 표면에 해면(海綿) 형상의 에칭 피트를 형성한다. 고압 용도의 전해 콘덴서에 사용되는 전극박에 대해서는, 염화물 수용액 중에서 직류 전류를 흘리고, 전극박의 표면으로부터 두께 중심을 향하여 터널 형상의 에칭 피트를 형성한다.
일본국 특개평9-148200호 공보
최근, 전해 콘덴서의 정전 용량의 추가적인 증대를 도모하기 위해, 전극박의 표면으로부터 한층 심부(深部)에 이르기까지 확면화를 진전시키고 있다. 그러나, 이 확면화의 진전에 수반하여 에칭 피트가 닿지 않는 잔심부(殘芯部)가 박후화(薄厚化)하고 있어, 전극박의 강도 대책이 관심 사항이 되고 있다.
에칭 피트가 형성된 에칭층에는 화성 처리 등에 의해 산화 피막이 형성되지만, 이 산화 피막은 유연성 및 연신성(延伸性)이 낮다. 특히, 확면화의 진전에 수반하여 에칭 피트가 깊어지고, 표면적이 커지면 산화 피막의 양이 많아져, 전극박의 유연성 및 연신성이 낮아지는 경향이 된다. 그 때문에, 예를 들면 권회형(卷回型)의 전해 콘덴서에서는, 전극박의 유연성 및 연신성의 저하에 의해 전극박이 딱딱해져, 전극박의 절곡(折曲)이 생겨 동(同)용량 케이스에 수용할 수 있는 전극박의 권회 길이가 줄어들어 버린다. 전극박의 권회 길이가 줄어들면, 감소분만큼 전해 콘덴서의 정전 용량은 저하해 버린다.
한편, 전극박에 두께를 갖게 하고자 하면, 예를 들면 적층형의 전해 콘덴서에서는 겹쳐 쌓을 수 있는 전극박 수가 감소하고, 감소분만큼 전해 콘덴서의 정전 용량은 저하해 버린다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 전극박의 강도와 전극박의 얇음을 양립하여, 박 전체의 용량을 향상시킬 수 있는 전극박 및 이 전극박을 이용한 전해 콘덴서를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전극박은, 전극박의 표면에 형성된 터널 형상의 에칭 피트를 갖고, 상기 에칭 피트의 깊이는, 27㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 에칭 피트의 깊이는, 12㎛ 이상 27㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은, 예의 연구의 결과, 터널 형상의 에칭 피트의 각 심부대(深部帶) 중, 100㎑ 이상의 주파수 영역에서 충분히 전하 공급되는 심부대는 27㎛가 한도인 것이라는 지견을 얻었다. 또한, 에칭 피트의 깊이가 12㎛ 이상 20㎛까지는, 에칭 피트의 깊이에 따라 정전 용량의 증가율이 양호하다. 또한, 에칭 피트의 깊이가 20㎛ 이상 27㎛까지는, 에칭 피트의 깊이에 대하여 정전 용량의 증가율이 둔화하지만, 에칭 피트를 깊게 하는 이득을 얻을 수 있다. 즉, 터널 형상의 에칭 피트를 27㎛ 이하의 깊이로 하면, 전극박을 잔심부를 충분히 남기면서 박후화할 수 있고, 보다 긴 전극박을 동용량의 케이스에 수용할 수 있어, 전해 콘덴서의 용량을 향상시킬 수 있다. 이 전극박을 구비하는 전해 콘덴서도 본 발명의 일 태양이다.
본 발명에 따르면, 전해 콘덴서의 용량에 기여하지 않는 깊이의 에칭 피트가 존재하지 않으므로, 잔심부를 충분히 남기면서 박후화할 수 있고, 전극박의 강도를 유지하면서, 전해 콘덴서의 단위 체적당의 용량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 비교예 1의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 2는 비교예 2의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 3은 비교예 3의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 4는 비교예 4의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 5는 실시예 1의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1∼4의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량의 각 평균값을 나타내는 그래프.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1∼4의 콘덴서 소자의 각 주파수에서 충전했을 때의 정전 용량을 나타내는 그래프.
도 8은 120㎐와 100㎑에서 충전했을 때의 에칭 피트의 깊이와 정전 용량의 관계를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명에 따른 전극박 및 전해 콘덴서의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것이 아니다.
(전극박)
전극박은, 고압 용도, 또한 100㎑ 이상의 고주파 영역에서 구동하는 전해 콘덴서에 호적(好適)하며, 전해 콘덴서의 양극박, 음극박 또는 양쪽에 이용된다. 전해 콘덴서는, 전해질이 액체이며, 양극박에 유전체 피막을 형성한 비고체 전해 콘덴서, 전해질로서, 액체와 고체를 구비한 하이브리드형 전해 콘덴서, 및 양극박과 음극박의 쌍방에 유전체 피막을 형성한 양극성 전해 콘덴서를 들 수 있다.
전극박은 밸브 금속을 재료로 하는 박체(箔體)이다. 밸브 금속은, 알루미늄, 탄탈, 니오븀, 산화니오븀, 티타늄, 하프늄, 지르코늄, 아연, 텅스텐, 비스무트 및 안티모니 등이다. 순도(純度)는, 양극박에 관해서 99.9％ 정도 이상이 바람직하고, 음극에 관해서 99％ 정도 이상이 바람직하지만, 규소, 철, 구리, 마그네슘, 아연 등의 불순물이 포함되어 있어도 된다.
이 전극박은 에칭 처리에 의해 전극박 양면이 확면화되어 있다. 확면화된 전극박은, 전극박 양면으로부터 두께 중심을 향하여 파내려 가져 정렬된 터널 형상의 에칭 피트를 다수 갖는다. 터널 형상의 에칭 피트는 원통 형상의 구멍이며, 이 전극박은 에칭 피트가 도달하지 않는 잔심부를 갖는다. 이 터널 형상의 에칭 피트는, 화학 에칭 또는 전기 화학적 에칭에 의해 형성할 수 있고, 예를 들면 할로겐 이온이 존재하는 산성 수용액 중에서 전극박을 양극으로 하여 직류 전류를 인가함으로써 형성된다. 산성 수용액은, 예를 들면 염산, 황산, 질산, 인산, 식염 또는 이들의 혼합이다.
이 에칭 피트의 깊이는, 전류 인가 시간으로 조정할 수 있다. 즉, 에칭 공정은 합계 2공정으로 행하고, 제1 공정에서는, 예를 들면 염소 이온을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류로 전기 화학적으로 전극박에 에칭을 행하여, 에칭 피트를 형성한다. 제2 공정에서는, 예를 들면 질산 이온 혹은 염소 이온을 포함하는 수용액 중에서 상기 전극박을 전기 화학적 혹은 화학적으로 에칭하여, 이미 형성된 에칭 피트를 확대한다. 에칭 피트의 깊이는, 제1 공정에서의 전류 인가 시간에 영향을 받는다.
에칭 피트의 깊이는 27㎛ 이하이다. 100㎑ 이상의 주파수 영역에서는 27㎛ 초과의 심부대는 정전 용량의 증가에 기여하지 않는 것에 비해서, 잔심부를 박후화해 버리거나, 전극박이 두꺼워지는 디메리트가 생기기 때문이다. 그 이유를 고찰하면, 에칭 피트는, 깊이 방향으로 심도대(深度帶)마다의 저항이 직렬하고, 각 심도대의 콘덴서가 그 심도대까지의 합성 저항에 직렬 접속되어 이루어지는 등가 회로로 나타낼 수 있다. 즉, 에칭 피트는, 깊이에 따라 높은 저항값을 갖는 저항 성분과 콘덴서 성분의 RC 회로군(群)을 구비하고, 얕은 심도대와 깊은 심도대에서 충전 속도에 차이가 난다. 27㎛ 이상의 깊이의 심도대가 되면, 100㎑ 이상의 교류에서는 충분히 충방전될 정도로 작은 시정수(時定數) R×C를 갖지 않는다.
에칭 피트의 깊이가 12㎛ 이상 20㎛ 이하까지는, 100㎑ 이상의 주파수 영역에 있어서, 에칭 피트의 깊이에 대한 정전 용량의 증가율이 둔화하기 시작하지만, 에칭 피트의 깊이에 거의 비례하여 정전 용량이 증가한다. 따라서, 에칭 피트의 깊이가 가장 효율적으로 정전 용량의 증가로 이어지기 때문에, 효율성의 관점에서는, 에칭 피트의 깊이가 12㎛ 이상 20㎛ 이하이면 바람직하다. 또한, 에칭 피트의 깊이가 20㎛ 이상 27㎛ 이하에서는, 100㎑ 이상의 주파수 영역에 있어서, 에칭 피트의 깊이의 증가에 대하여 여전히 정전 용량의 증가가 예상된다. 따라서, 정전 용량의 관점에서는, 에칭 피트의 깊이가 20㎛ 이상 27㎛ 이하이면 바람직하다.
또한, 에칭 피트의 깊이는, 화성 피막 레플리카(replica)법으로 측정하여 규정되었다. 화성 피막 레플리카법이란, 확면화된 전극박에 화성 피막을 부여하고, 알루미늄 소지(素地)를 요오드-메탄올 용액 등에 의해 용해시켜 에칭 피트의 형상을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하는 방법이다. 에칭 피트의 깊이는, SEM으로 관찰하고, 100개를 랜덤으로 선택하여, 그 평균값을 취했다.
또한, 전극박은, 용도에 따라 화성 처리에 의해 유전체 피막이 형성되어 있다. 유전체 피막은, 전극박의 표면을 에칭 피트의 내벽면을 포함하여 산화시켜 이루어진다. 이 유전체 피막은, 전형적으로는, 할로겐 이온 부재(不在)의 완충 용액 중에서 전극박을 양극으로 하여 전압 인가함으로써 형성된다. 완충 용액으로서는, 붕산암모늄, 인산암모늄, 아디프산암모늄, 유기산암모니아 등을 들 수 있다.
(전해 콘덴서)
이 전극박을 이용한 전해 콘덴서로서, 전극박을 권회하여 이루어지는 콘덴서 소자에 전해액을 함침한 권회형의 비고체 전해 콘덴서를 예로 들어 설명하지만, 이것에 한정하지 않고, 하이브리드형 전해 콘덴서 및 양극성 전해 콘덴서, 그리고 적층형 콘덴서도 포함된다.
전해 콘덴서에 있어서 콘덴서 소자는, 한쪽 또는 양쪽이 유전체 피막을 갖고 에칭 피트의 깊이가 27㎛ 이하로 멈춰진 전극박을 양극박 및 음극박으로 하여, 이 양극박과 음극박을 세퍼레이터를 개재시켜 원통 형상으로 권회하여 이루어진다. 콘덴서 소자는 전해액에 함침된 후, 양극 단자 및 음극 단자가 인출(引出)된다. 양극 단자 및 음극 단자는, 합성 수지판 등의 경질(硬質) 기판 절연판의 표면 및 이면에 고무판 등의 탄성 절연체가 첩부(貼付)된 봉구체(封口體)에 마련한 외부 단자와 접속된다. 그리고, 이 콘덴서 소자는 바닥이 있는 통 형상의 외장 케이스에 수납되고, 봉구체로 봉지되어, 에이징 처리됨으로써, 권회형 콘덴서의 태양을 취한다.
세퍼레이터는, 크래프트, 마닐라삼, 에스파르토, 삼(hemp), 레이온 등의 셀룰로오스 및 이들의 혼합지(紙), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 그들의 유도체 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌계 수지, 폴리 불화 비닐리덴계 수지, 비닐론계 수지, 지방족 폴리아미드, 반방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 트리메틸펜텐 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있고, 이들 수지를 단독으로 또는 혼합하여 이용할 수 있다.
전해액의 용매는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 고압 용도의 전해액의 용매로서는 에틸렌글리콜을 이용하는 것이 바람직하고, 그 밖의 용매를 병용해도 된다. 또한, 전해액의 용매로서는, 프로톤성의 유기 극성 용매로서, 1가 알코올류, 다가 알코올류 및 옥시알코올 화합물류를 들 수 있다. 1가 알코올류로서는, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 시클로부탄올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 벤질알코올 등을 들 수 있다. 다가 알코올류로서는, 에틸렌글리콜 외, γ-부티로락톤, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,2-프로판디올, 글리세린, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올 등을 들 수 있다. 옥시알코올 화합물류로서는, 프로필렌글리콜, 글리세린, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 메톡시프로필렌글리콜, 디메톡시프로판올 등을 들 수 있다.
또한, 비프로톤성의 유기 극성 용매로서는, 아미드계, 락톤류, 설포란류, 환(環) 형상 아미드계, 니트릴계 및 옥시드계를 들 수 있다. 아미드계로서는, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-에틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-에틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드, 헥사메틸포스포릭아미드 등을 들 수 있다. 환 형상 아미드계로서는, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 이소부틸렌카르보네이트 등을 들 수 있다. 니트릴계로서는, 아세트니트릴 등을 들 수 있다. 옥시드계로서는, 디메틸설폭시드 등을 들 수 있다.
전해액의 용질은, 통상 전해 콘덴서 구동용 전해액에 이용되는, 산(酸)의 공역(共役) 염기를 음이온 성분으로 하는, 암모늄염, 아민염, 4급 암모늄염 및 환 형상 아미딘 화합물의 사급염을 들 수 있다. 아민염을 구성하는 아민으로서는 1급 아민(메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 에틸렌디아민 등), 2급 아민(디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 메틸에틸아민, 디페닐아민 등), 3급 아민(트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리페닐아민, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)-운데센-7 등)을 들 수 있다. 제4급 암모늄염을 구성하는 제4급 암모늄으로서는 테트라알킬암모늄(테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라프로필암모늄, 테트라부틸암모늄, 메틸트리에틸암모늄, 디메틸디에틸암모늄 등), 피리디움 (1-메틸피리디움, 1-에틸피리디움, 1,3-디에틸피리디움 등)을 들 수 있다. 또한, 환 형상 아미딘 화합물의 사급염을 구성하는 양이온으로서는, 이하의 화합물을 사급화한 양이온을 들 수 있다. 즉, 이미다졸 단환 화합물(1-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1,4-디메틸-2-에틸이미다졸, 1-페닐이미다졸 등의 이미다졸 동족체, 1-메틸-2-옥시메틸이미다졸, 1-메틸-2-옥시에틸이미다졸 등의 옥시알킬 유도체, 1-메틸-4(5)-니트로이미다졸, 1,2-디메틸-4(5)-니트로이미다졸 등의 니트로 및 아미노 유도체), 벤조이미다졸(1-메틸벤조이미다졸, 1-메틸-2-벤질벤조이미다졸 등), 2-이미다졸린환을 갖는 화합물(1-메틸이미다졸린, 1,2-디메틸이미다졸린, 1,2,4-트리메틸이미다졸린, 1,4-디메틸-2-에틸이미다졸린, 1-메틸-2-페닐이미다졸린 등), 테트라히드로피리미딘환을 갖는 화합물(1-메틸-1,4,5,6-테트라히드로피리미딘, 1,2-디메틸-1,4,5,6-테트라히드로피리미딘, 1,8-디아자비시클로〔5.4.0〕운데센-7,1,5-디아자비시클로〔4.3.0〕노넨 등) 등이다. 음이온 성분으로서는, 카르복시산, 페놀류, 붕산, 인산, 탄산, 규산 등의 산의 공역 염기가 예시된다.
(실시예)
(실시예 1)
터널 형상의 에칭 피트의 깊이가 27㎛인 전극박을 양극박으로 하는 실시예 1의 콘덴서 소자를 작성했다. 상세하게는, 20㎜×20㎜의 넓이를 갖고, 전극박 두께가 125㎛인 알루미늄박을 양극박으로 했다. 이 양극박에 2단계의 에칭 처리를 실시했다. 에칭 처리에 있어서, 제1 공정에서는, 염산을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류로 전기 화학적으로 알루미늄박에 에칭을 행하여, 에칭 피트를 형성했다. 제2 공정에서는, 질산을 포함하는 수용액 중에서 상기 알루미늄박을 전기 화학적 혹은 화학적으로 에칭하여, 이미 형성된 에칭 피트를 확대했다. 에칭 피트를 형성한 전극박을 붕산암모늄 수용액 중에서 화성화 처리하고, 표면에 산화 피막층을 형성했다. 화성 피막 레플리카법에 의해 에칭 피트의 깊이를 측정한 바, 에칭 피트의 깊이는 27㎛였다.
또한, 30㎜×25㎜의 넓이를 갖고, 전극박 두께가 약 20㎛인 알루미늄박을 음극박으로 하고, 이 음극박에는 교류 에칭 처리를 실시하고, 표면에 해면 형상의 에칭 피트를 형성했다. 이 양극박과 음극박에, 수부(首部)를 실리콘으로 피복한 알루미늄제의 리드선을 부착했다. 이 음극박을 2매 준비하고, 그 사이에 크래프트로 30㎜×25㎜의 세퍼레이터를 개재시켜, 양극박 1매를 서로 겹쳤다.
세퍼레이터에는, 에틸렌글리콜을 주용매로 하고, 붕산을 주용질로 하는 전해액을 함침시켜 두었다. 그리고, 서로 겹친 양극박, 음극박 및 세퍼레이터의 층을 유리 플레이트로 사이에 둠으로써, 실시예 1의 콘덴서 소자를 완성시켰다.
(비교예 1∼4)
에칭 처리시에 전류 인가 시간을 조정함으로써, 터널 형상의 에칭 피트의 깊이가 55㎛가 된 양극박을 이용한 비교예 1의 콘덴서 소자, 에칭 피트의 깊이가 48㎛가 된 양극박을 이용한 비교예 2의 콘덴서 소자, 에칭 피트의 깊이가 42㎛가 된 양극박을 이용한 비교예 3의 콘덴서 소자, 및 에칭 피트의 깊이가 33㎛가 된 양극박을 이용한 비교예 4의 콘덴서 소자를 완성시켰다.
비교예 1∼4의 콘덴서 소자는, 에칭 피트의 깊이를 제외하고, 실시예 1의 콘덴서 소자와 동일 방법 및 동일 조건으로 제작되었다.
(정전 용량 측정 1)
실시예 1 및 비교예 1∼4의 콘덴서 소자의 정전 용량을 측정했다. 측정에는 LCR 미터(Agilent Technologies사제, 4284A)를 이용했다. 측정에서는, 주위 온도가 21℃이며, 교류 전류 레벨이 1.0Vrms이며, 측정 주파수를 1㎐ 내지 120㎑의 범위로 했다. 각 주파수에서의 충전 및 정전 용량의 측정은 3회씩 행하고, 횡축을 주파수로 하고, 종축을 정전 용량으로 하는 그래프에 플롯했다. 그 결과를 도 1∼도 7에 나타낸다. 도 1의 그래프는 비교예 1, 도 2의 그래프는 비교예 2, 도 3의 그래프는 비교예 3, 도 4의 그래프는 비교예 4, 도 5의 그래프는 실시예 1의 결과를 나타낸다. 도 6의 그래프는, 실시예 1 및 비교예 1∼4의 각 평균값을 플롯한 그래프이다.
도 1∼도 6에 나타내는 바와 같이, 10㎑ 미만의 주파수에서 각 콘덴서 소자를 측정했을 경우에는, 에칭 피트의 깊이에 따라 정전 용량이 높아져 있다. 구체적으로는, 비교예 1∼4에 대하여 실시예 1은 정전 용량이 1.0∼0.5μF 정도 작다. 그러나, 10㎑ 초과의 주파수에 있어서는, 주파수가 높아질수록, 에칭 피트의 깊이에 따른 정전 용량의 차이가 작아져 간다.
그리고, 100㎑의 주파수에서 측정한 바, 실시예 1이 평균 0.97μF, 비교예 1이 평균 1.09μF, 비교예 2가 평균 1.05μF, 비교예 3이 평균 1.07μF, 비교예 4가 평균 1.00μF가 되었다. 즉, 100㎑의 주파수에서는, 실시예 1의 에칭 피트는 27㎛로 얕음에도 불구하고, 실시예 1의 정전 용량과 비교예 1∼4의 정전 용량이 1.0μF 전후와 다를 바가 없게 되었다.
또한, 120㎑의 주파수에서 측정한 바, 실시예 1이 평균 0.90μF, 비교예 1이 평균 1.01μF, 비교예 2가 평균 0.98μF, 비교예 3이 평균 0.99μF, 및 비교예 4가 평균 0.93μF가 되고, 120㎑의 주파수에서는, 실시예 1의 에칭 피트는 27㎛로 얕음에도 불구하고, 실시예 1의 정전 용량과 비교예 1∼4의 정전 용량이 0.95μF 전후와 다를 바가 없게 되었다.
이와 같이, 100㎑ 이상의 주파수에서는, 실시예 1의 에칭 피트는 27㎛로 얕음에도 불구하고, 실시예 1의 정전 용량과 비교예 1∼4의 정전 용량이 별로 바뀌지 않았다. 이 결과는, 100㎑ 이상의 주파수 영역에서는, 에칭 피트의 깊이가 27㎛ 이하일 때, 에칭 피트의 전역(全域)이 효율적으로 충방전되고, 27㎛ 초과의 심부대는 콘덴서 소자의 정전 용량에 기여하고 있지 않음을 나타내고 있다.
따라서, 에칭 피트의 깊이를 27㎛ 이하로 한 전극박은, 양호한 강도로 할 수 있는 잔심부의 두께를 가지면서, 박 두께를 얇게 할 수 있다. 그리고, 권회형의 전해 콘덴서는, 대형화하지 않고, 이러한 전극박을 보다 수용할 수 있고, 적층형의 전해 콘덴서는, 대형화하지 않고, 이러한 전극박을 보다 많이 적층할 수 있어, 높은 정전 용량을 갖는 것이 된다.
(실시예 2∼4)
터널 형상의 에칭 피트의 깊이가 20㎛인 전극박을 양극박으로 하는 실시예 2의 콘덴서 소자, 터널 형상의 에칭 피트의 깊이가 12㎛인 전극박을 양극박으로 하는 실시예 3의 콘덴서 소자, 터널 형상의 에칭 피트의 깊이가 6㎛인 전극박을 양극박으로 하는 실시예 4의 콘덴서 소자를, 실시예 1과 같은 제조 방법 및 같은 조건에 의해 각각 제작했다.
(정전 용량 측정 2)
이들 실시예 2∼4의 콘덴서 소자의 정전 용량을 실시예 1 및 비교예 1∼4와 동일한 조건으로 측정했다. 그 결과를 실시예 1 및 비교예 1∼4의 평균값과 함께 도 7에 나타낸다. 도 7은, 실시예 1∼4 그리고 비교예 1∼4의 측정 결과를 1㎐부터 100㎑까지 플롯한 그래프이다. 또한, 실시예 1∼4 그리고 비교예 1∼4의 콘덴서 소자에 대하여 120㎐ 및 100㎑의 교류 전류를 흘렸을 때의, 각 교류 전류에 있어서의 정전 용량과 에칭 피트의 깊이와의 관계를 도 8에 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 에칭 피트의 깊이가 6㎛일 경우, 1㎐부터 100㎑까지 정전 용량의 변화가 없다. 에칭 피트의 깊이가 12㎛에서는, 고주파수 영역이 되면 정전 용량이 약간 저하하기 시작하고, 도 8을 확인하면, 120㎐와 100㎑에서 차이가 생기기 시작하는 기점(基点)인 것을 알 수 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 에칭 피트의 깊이가 12㎛의 1.6배인 20㎛일 경우, 100㎑에 있어서의 정전 용량은 0.88μF이며, 이것은 에칭 피트의 깊이가 12㎛일 때의 100㎑에 있어서의 정전 용량인 0.39μF와 비교하여, 약 2.26배에 상당한다. 한편, 에칭 피트의 깊이가 12㎛의 2.25배인 27㎛일 경우, 100㎑에 있어서의 정전 용량은 0.97μF이며, 이것은 에칭 피트의 깊이가 12㎛일 때의 100㎑에 있어서의 정전 용량인 0.39μF와 비교하여, 약 2.49배에 상당한다.
이에 따라, 에칭 피트의 깊이가 12㎛ 이상 20㎛ 이하까지는, 에칭 피트의 깊이에 대한 정전 용량의 증가율은 둔화하기 시작하고 있지만, 에칭 피트의 깊이에 따른 정전 용량이 효율적으로 얻어지고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 에칭 피트의 깊이가 20㎛ 이상 27㎛ 이하에서는, 에칭 피트의 깊이에 대한 정전 용량의 증가율은 둔화하지만, 27㎛ 초과와 비교하여 정전 용량의 증가는 충분한 것을 알 수 있다. 따라서, 에칭 피트의 깊이에 대한 정전 용량 증가의 효율성의 관점에서는, 12㎛ 이상 20㎛까지가 바람직하고, 전극박의 강도와 정전 용량의 관점에서는, 20㎛ 이상 27㎛ 이하가 바람직한 것이 확인되었다.
이상, 본 실시예에 있어서는, 주파수가 100㎑만의 전류를 흘렸을 경우에 대해서 기술했지만, 이것에 한하지 않는다. 본 발명의 전극박에, 주파수가 100㎑ 이상인 고주파 영역에 있어서의 파형과, 주파수가 100㎑ 미만인 저주파 영역의 파형이 합성된 전류를 흘렸을 경우에도, 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 콘덴서는, 인버터 회로 등에 최근 사용되고 있는 파워 반도체의 스위칭 주파수의 고주파화에 대응한 회로에 적용할 수 있고, 전력 변환기의 고효율화, 소형화에 기여한다.
예를 들면, 피트 길이가 55㎛인 전극박을 이용한 콘덴서를 병렬로 2개 접속한 회로에 대하여, 120㎐와 100㎑의 주파수가 합성된 전류가 흘려진 것으로 한다. 이 경우, 120㎐ 영역에 있어서는 피트 길이분의 정전 용량이 인출된다. 그러나, 100㎑ 영역에 있어서는, 피트 길이의 길이와 비교하여 인출되는 정전 용량이 작다.
이에 대하여, 2개의 콘덴서 중, 한쪽을 피트 길이가 55㎛인 전극박을 이용한 콘덴서, 다른 쪽을 본 실시예의 27㎛의 전극박을 이용한 콘덴서로 하여 병렬 접속한 회로에 대하여, 120㎐와 100㎑의 주파수가 합성된 전류가 흘려진 것으로 한다.
이때, 피트 길이가 55㎛인 전극박을 이용한 콘덴서는, 120㎐ 영역에 대응하는 정전 용량을 많이 인출하지만, 100㎑ 영역에 대응하는 정전 용량에 대해서는 피트 길이의 일부밖에 이용되지 않는 관계상, 콘덴서로서 인출할 수 있는 정전 용량이 작다. 다른 한편, 피트 길이가 27㎛인 전극박을 이용한 콘덴서는, 전극박의 두께가 얇으므로, 콘덴서로서 같은 크기에도 불구하고, 많은 전극박을 권회할 수 있다. 그렇다면, 피트 길이가 27㎛인 전극박을 이용한 콘덴서는, 100㎑ 영역에 대해서는, 피트 길이가 55㎛인 전극박을 이용한 콘덴서보다 많은 정전 용량을 인출할 수 있게 된다.
즉, 피트 길이가 55㎛인 전극박을 이용한 콘덴서에서는 충분히 정전 용량을 인출할 수 없었던 주파수 영역에 대해서는, 피트 길이가 27㎛인 전극박을 이용한 콘덴서인 병렬 접속된 다른 한쪽에 의해 대응하는 것이다. 이와 같이 정전 용량을 효율적으로 인출할 수 있는 주파수 성분이 서로 다른 콘덴서를 복수 병렬 접속시키면, 서로 다른 주파수 성분이 합성된 전류 파형이 적용되는 전력 변환기에서는 회로 전체의 고효율화가 도모된다.

Claims (5)

100㎑ 이상의 주파수 영역에서 사용되는 전해 콘덴서에 구비되는 전극박으로서,
상기 전극박의 표면에 형성된 터널 형상의 에칭 피트(etching pit)를 갖고,
상기 에칭 피트의 깊이는, 27㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극박.
제1항에 있어서,
상기 에칭 피트의 깊이는, 12㎛ 이상 27㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극박.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전극박은 알루미늄박인 것을 특징으로 하는 전극박.
100㎑ 이상의 주파수 영역에서 사용되는 전해 콘덴서로서,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 전극박을 구비하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
제4항에 있어서,
상기 전극박에 의해 이루어지는 양극박 및 음극박과,
상기 양극박과 상기 음극박 사이의 세퍼레이터와,
에틸렌글리콜을 주체(主體)로 하는 전해액을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
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