KR910008074B1 - 퓨즈된 고체의 전해 캐패시터 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 따른 퓨즈된 칩형 고체 전해 캐패시터의 제1실시예의 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 칩형 고체 전해 캐패시터 제조 공정시 퓨즈 부착 단계를 설명하기 위한 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 퓨지된 칩형 고체 전해 캐패시터의 제2실시예의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 원주형 애노드 본체 12 : 캐소드층
21 : 애노드 외부 단자 23 : 캐소드 외부 단자
본 발명은 퓨즈된 고체 전해 캐패시터에 관한 것이며, 특히 칩형 고체 전해 캐패시터의 퓨징(fusing) 장치에 관한 것이다.
집형 고체 전해 캐패시터는 다양한 전자 회로에 폭넓게 사용되며, 그의 고장율은 적다. 만일 발생한다면 그 고장은 단락회로의 모드에서 종종 발생한다. 단락 회로가 발생하면, 매우 큰 단락 전류가 흘러 캐패시터 소자를 가열하게 되고 때때로 그 캐패시터 소자를 태우게 된다. 이와 같은 과대 단락회로 전류로부터 다른 회로 요소를 보호하기 위해, 고체 전해 캐패시터내에 퓨즈가 내장된다. 종래 기술로서 1978년 8월 15일에 발표된 미합중국 특허 제4,107,762호에 기재된, 그 안에 내장 퓨즈가 있는 고체 전해 캐패시터가 있다.
이와 같은 종래 기술에 있어서 퓨징 장치는 외부 캐소드 단자의 한 단부가 캐패시터 소자의 캐소드 층으로부터 절연되도록 접착제 절연수지로 캐패시터 소자의 측면상의 캐소드층에 고착되어 있는 기본적 구조를 가진다. 퓨즈 도선의 한 단부는 캐소드 단자의 한 단부에 접속되며, 퓨드 도선의 다른 단부는 캐패시터 소자의 측면상의 캐소드층에 접속된다. 상기 퓨징 장치에 있어서, 상기 접착제 수지층에 대해 외부 캐소드 단자를 고착하기 위한 과정과 접착제 수지를 경화하기 위한 과정에 있어서, 상기 캐소드 단자의 일부가 캐소드층과 접촉케하기 위하여 상기 접착제 수지층을 관통하는 가능성이 있다.
이러한 단락 회로의 가능성을 피하기 위해서, 접착제 수지층의 두께가, 예를들어, 1mm 또는 그 이상의 충분히 크게 만들어져야 한다. 그러나, 칩형 고체 전해 캐패시터에 사용된 구성 요소는 소형 크기로 매우 작게 되어야 한다. 예를들어, 외부 단자의 두께는 약 0.5mm이며, 퓨즈 소자의 직경은 약 50μm에서 100μm이다. 그러므로, 1mm 또는 그 이상의 두께를 갖는 접착제 수지층은 퓨즈된 고체 전해 캐패시터의 전체 크기를 줄이는데 있어서 장애가 된다.
인용된 종래 기술에 있어서, 퓨징 장치의 다른 결점은 퓨즈 소자의 유효 길이가 일정하지 않는데, 그 이유는 퓨즈선의 중간부분이 표면측상의 캐소드층과 접촉되는 경향이 있으며, 그 접촉된 부분이 변화하는 경향이 있기 때문이다. 더욱이, 상기 이유로 인하여, 퓨즈 소자의 유효 길이를 충분히 길게 만드는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 캐소드 외부 단자와 캐피시터 소자의 캐소드층 사이에 단락 회로의 가능성을 제거할 수 있는 퓨즈 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 대량 생산되며 조립하기가 용이한 퓨즈 장치가 내장된 얇은 칩형태의 고체 전해 캐패시터를 제공하려는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 균일하게 큰 퓨즈 소자의 유효길이를 설정할 수 있는 퓨즈 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은 퓨즈 소자의 한 단부에 접속되는 캐소드 외부 단자의 한 단부가 캐패시터 소자의 캐소드층과 이격된 위치에 자리잡으며, 퓨즈 소자의 다른 단부는 그 하부면 및 하부와 상부 사이의 측면과 밑면상의 캐피시터 소자를 덮고 있는 캐소드층에 연결되고, 애노드 외부 단자는 캐패시터 소자의 상부로부터 끌어내어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 애노드 단자로 제공되는 상부면, 상부면과 마주하는 하부변, 상부면과 하부면 사이에 걸쳐있는 측면 및 하부면 위에 형성된 캐소드층을 갖는 고체 전해질 캐패시터 소자를 구비하는 퓨지된 고체 전해 캐패시터가 제공된다. 애노드 단자에 연결된 한 단부와 하부면쪽으로 "U"자형으로 굽은 애노드 외부 단자의 다른 단부를 갖고 있는 애노드 외부단자, 캐패시터 소자의 하부면의 중앙에서 간격을 두고 마주하고 있는 위치에 배치된 한 단부와 상부면쪽으로 "U"자형으로 굽은 캐소드 외부 단자의 다른 단부를 갖고 있는 캐소드 외부 단부, 측면과 하부면의 일부에 형성된 절연층, U형 캐소드 외부 단자의 한단부에 연결된 한 단부와 측면에 제공된 캐소드층에 연결되어 있는 퓨즈 소자의 다른 단부를 갖고 있는 퓨즈 소자, 퓨즈 소자의 원주면을 코팅하는 탄성체 수지 및 상기 캐패시터 소자와 상기 탄성체 수지 코팅의 퓨즈 소자를 봉하는 절연 재질을 포함한다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점들은 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.
제1도를 참조하면, 애노드 단자(11)는 탄탈 파우더와 같은 신터링 값 금속 파우더에 의해 형성된 원주형 애노드 본체(1)면에 주입된다. 원주형 애노드 본체(1)는 본체위에 산화막을 형성하기 위해 애노드 산화를 하게 되며, 이산화망간층, 탄소층 및 실버페이스트층은 그 위에 차례로 형성된다. 그 결과, 최외각층에서 캐소드 층(12)을 갖고 있는 고체 전해 캐패시터 소자(10)가 형성된다. 장방형 평면형 애노드 외부 단자(21)의 한 단부는 애노드 단자(11)에 접합된다. 장방형의 플레이트 캐소드 외부 단자(23)의 한 단부는 고체 전해 캐패시터 소자(10)의 하부면으로부터 이격된 위치에 위치되며, 퓨즈(31)의 한 단부에 접속된다. 퓨즈(31)의 다른 단부는 회로 기판에 장착되도록 칩형 캐패시터의 장착면과 보다 더 근접된 캐패시터 소자(10)의 측면에서 캐소드층(12)과 접촉된다. 실리콘 수지와 같은 얇은 절연층(41)은 퓨즈(31)의 중간 부분이 캐소드층(12)과 접촉하지 않도록 캐패시터 소자(10)의 측면과 그의 하부면의 일부에 형성된다. 퓨즈(31)의 주변면은 탄성체 수지(43)로 코팅되어 있다. 조립체는 그후 트랜스퍼 성형 디핑 등에 의해서 에폭시 수지와 같은 전기적 절연 재질(51)로 봉해진다. 그후 애노드 외부 단자(21)의 다른 단부와 캐소드 외부 단자(23)의 다른 단부는 퓨지(31)와 캐소드 소자(10)의 접합부분 쪽으로 "U"자형으로 굽어진다.
퓨즈(31)를 연결하기 위한 방법의 양호한 실시예는 제2도를 참조로 설명될 것이다. 캐패시터 소자의 측면과 바닥면의 일부상의 절연층(41)은 경사진 캐패시터 소자(10)로 실리콘과 같은 용융된 절연 수지내에 캐피시터 소자(10)의 모서리 부분을 잠기게 하므로써 쉽게 형성된다. 퓨즈(31)의 한 단부는 용접 또는 납땜에 의해 캐소드 외부 단자판(23)의 한 단부에 결합되고, 다음 퓨즈(31)의 다른 단부는 캐패시터 소자(10)쪽으로 구부러지며 도전성 접착제(45) 또는 고온도 납땜에 의해 캐패시터 소자(10)의 측면상의 캐소드층(12)에 연결된다. 퓨즈 소자는 납 97.5% 및 은 2.5%의 도선으로 이루어진 공지의 납땜 또는, 납 93.5%, 주석 5% 및 은 1.5%로 이루어진 공지의 납땜을 형성시킴으로써, 또는 팔라듐 또는 동으로 알루미늄 코어를 코팅시킴으로써 얻어진 공지의 얇은 도선으로 이루어진다.
상기 퓨즈를 코팅하기 위하여 적합하게 사용되는 탄성체 수지가 실리콘 수지이다. 캐패시터 소자(10)의 하부와 외부 음극단자 사이에 있는 전체 또는 최소 부분으로 퓨즈를 덮기 위하여 실리콘 수지층이 형성된다. 많은 기포가 혼합된 실리콘 수지는 양호하게 사용된다. 이로써 퓨징 특성을 더욱 개선되게 하는 것이 가능하다. 탄성체 수지로 코팅된 퓨즈의 구성은 1988년 1월 19일 허여된 미합중국 특허 제4,720,772호에 상세히 설명된다.
전술한 실시예에 따르면, 캐소드 외부 단자(23)가 캐패시터 소자(10)의 바닥면으로부터 이격되기 때문에, 캐패시터 소자(10)와 직접 접촉할 가능성은 없다. 따라서, 생상 양품율이 개선된다. 게다가, 칩형 캐패시터의 전체 두께는 종래의 두꺼운 접착제 수지층이 생략되었기 때문에 최소화 될 수 있다.
제1 및 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 퓨즈(31)의 유효길이는 일정하고 길게 제작되는데 그 길이는 캐소드 외부 단자(23) 및 캐패시터 소자(10)의 바닥면 사이의 거리와 캐패시터(10)의 측면상에 형성된 절연층(41) 폭과의 합보다 짧지 않다. 따라서, 이 캐패시터는, 캐패시터 소자(10)의 측면에 고정된 캐소드 외부단자에 접속되도록 퓨즈가 제공된 종래의 캐패시터와 비교해 매우 긴 유효 길이의 퓨즈를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 퓨즈의 유효 길이가 짧을 때, 퓨즈가 소정 레벨의 퓨징 전류에 의해 녹도록 저항값을 증가시키기 위해 직경이 감소될 필요가 있다. 그러나, 상기 퓨즈의 직경이 감소되면, 수지 코팅 작업중에 퓨즈가 쉽게 녹아서, 생산성이 감소된다.
한편, 퓨즈의 유효 길이가 매우 길게 설정되는 본 발명에 따른 퓨즈 배열 구조가 사용될 때, 퓨즈의 직경을 감소시킬 필요가 없으며, 따라서 생산성이 개선된다. 더욱이, 퓨즈의 유효길이가 대체로 일정하게 설정될 수 있으므로, 퓨즈의 퓨징 특성은 일정하게 제조되며 생산품의 질을 쉽게 관리할 수 있다.
제1도의 실시예에서 크기의 예를 지금부터 기술하기로 한다. 캐패시터 소자(10)의 애노드 본체는 애노드 단자면에서 돌출하는 길이로 1.8mm의 애노드 도선을 가진 길이 2.5mm, 두께 1.7mm, 폭 2.6mm 및 단면적으로 정방형인 본체를 갖는다.
장착면의 대향면상에 있는 캐패시터 소자(10)의 하부면 및 측면의 반은 0.1--0.2mm 두께인 절연 수지층으로 코팅된다.
캐패시터 소자(10)의 하부면과 외부 캐소드 단자(23) 사이 거리는 약 0.8mm이고, 상기 조건하에서, 퓨즈 도선(31)의 유효 길이는 약 2.4mm이다. 조립체가 절연수지에 의해 캡슐로 쌓여질 때, 얻어진 칩형 캐패시터는 길이 5.8mm, 폭 3.2mm, 두께 2.6mm이며, 절연 수지로부터 파생된 외부 애노드 및 캐소드 단자는 "U"형으로 구부러지고 1.3mm 장차견상에서 길이로 설정된다.
제1도 및 2도의 실시예에서, 절연층(41)은 캐패시터 소자(10)의 하부면 전체에 제공된다. 하부면상의 절연층(41)이 제거된다 할지라도, 퓨즈(31)의 유효 길이에는 영향이 미치지 않는다. 그러므로 절연층(41)은 캐패시터 소자(10)의 측면은 한 부분으로 제한될 수 있다. 퓨즈의 유효 길이가 일정한 범위로 되지 못하면, 상기 절연층(41)은 전혀 형성되지 못한다.
절연층없이 제공된 실시예가 제3도를 참고하여 설명될 것이다.
이 실시예의 부재는 같은 도면부호에 의해 표시된 제1도의 실시예와 동일하며 자세한 설명은 생략하였다. 제3도의 실시예에서 퓨즈(33)의 한 단부는 캐패시터(10)의 측면상에 캐소드층에 연결되며, 칩형 캐패시터의 장착면으로부터 떨어져 있으며, 다른 한 단부는 외부 캐소드 단자(23)의 한 단부에 연결되어 있다. 상기 퓨즈(33)의 유효길이는 캐패시터 소자(10)의 하부면과 외부 캐소드 단자(23) 사이의 거리보다 약간 크며, 절연층(41)의 폭에 대응하는 크기에 의해 제1도의 실시예에서 보다 약간 작다. 제3도의 도시와 같이, 퓨즈(33)의 접합부 및 캐소드 외부 단자(23)는 U-형 단자(23)의 외부측에 위치한다. 제3도의 실시예에서 캐소드 외부 단자(23) 및 퓨즈(33)의 접속부는 U-형 캐소드 외부단자(23)의 내측에 위치하고, 캐패시터소자(10) 및 퓨즈(33)의 접속부는 캐패시터 소자(10)의 하위면에 위치한다. 즉, 제1도의 실시예와 같은 동일 방식으로 칩형 캐패시터의 장작면과 보다 근접하여 위치한다.
칩형 고체 전해 캐패시터가 리플로우 납땜에 의해 회로 기판상에 장착될 때 대부분의 경우, 상위면으로부터 열이 인가된다. 캐패시터가 장착될 때, 퓨즈가 녹거나 또는 접합부로부터 분리되는 가능성을 최소화하기 위해 캐패시터의 제3도에 도시된 원거리면 보다는 제1도에 도시된 바와 같이 캐패시터의 장착표면에 근접한 부분에 퓨즈를 고착하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서, 외부 애노드 및 캐소드 단자는 같은 평면에 배치된다. 퓨즈의 유효 길이를 증가시키기 위해 퓨즈에 접속되는 제1도에 도시된 캐소드 외부 단자의 단부부분의 위치는 칩형 캐패시터의 장착면에 보다 근접한 위치로 이동되는 것이 바람직하다.
Claims (5)
- 애노드 단자로 제공된 상부면, 상기 상부면에 대향한 하부면, 상기 상부면 및 하부면 사이에서 연장한 측면과, 상기 측면 및 하부면상에 형성된 캐소드층을 가진 고체 전해 캐패시터 소자, 상기 애노드 단자에 접속된 애노드 외부 단자, 상기 캐패시터 소자에 고정되지 않도록 상기 하부면과 이격된 한 단부를 가진 캐소드 외부 단자, 상기 캐소드 외부 단자의 상기 한 단부에 접속된 한 단부를 갖는데, 퓨즈 소자의 다른 상기 측면상의 상기 캐소드측에 접속되는 퓨즈 소자와, 상기 캐패시터 소자 및 퓨즈 소자를 봉하는 절연체를 구비하는 것을 특징으로 하는 퓨지된 고체 전해 캐패시터.
- 제1항에 있어서, 상기 캐소드 외부 단자의 상기 한 단부는 상기 캐패시터 소자의 상기 하부면에 대향되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 퓨즈된 고체 전해 캐패시터.
- 제2항에 있어서, 상기 캐소드 외부 단자의 상기 한 단부는 상기 하부면의 중심부에 대향되며, 상기 캐소드 외부 단자의 다른 단부와 상기 애노드 외부 단자의 다른 단부는 상기 퓨즈 소자의 상기 다른 단부쪽으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 퓨즈된 고체 전해 캐패시터.
- 제2항에 있어서, 얇은 절연층은 상기 측면상의 상기 캐소드층에 부분적으로 형성되어, 상기 퓨즈소자의 유효 길이를 길고 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 퓨즈된 고체 전해 캐패시터.
- 애노드 단자로 제공된 상부면, 상기 상부면에 대향한 하부면, 상기 상부면 및 하부면 사이에서 연장한 측면과, 상기 측면 및 상기 하부면상에 형성된 캐소드층을 가진 고체 전해 캐패시터 소자, 상기 애노드 단자에 접속된 한 단부를 갖는데, 상기 애노드 소자의 다른 단부가 상기 하부면쪽으로 U자형으로 구부러지는 애노드 외부 단자, 상기 캐소드층을 부분적으로 덮고 있는 상기 하부면 및 상기 측면부분에 형성된 얇은 절연층, 상기 하부면상에 형성된 상기 얇은 절연층과 이격되고 대향 위치로 배치된 하단부와, 상기 상부면쪽으로 연장한 상기 "U"의 암으로 "U"자형으로 구부러지는 상기 캐소드 외부 단자의 다른 단부를 가지는 캐소드 외부 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 퓨즈된 고체 전해 캐패시터.
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