KR100821166B1 - Manufacturing method of multilayer polymer capacitor - Google Patents
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Abstract
적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법은, 미세 다공성(micro pore) 알루미늄 에칭 박 상에 유전체층을 형성하는 단계, 유전체층 상에 서로 길이가 다른 도전성 테이프와 금속 박의 접착에 의해 구성된 외부전극을 이용한 전기화학적 산화중합 방식에 의해 전도성 고분자층을 형성하는 단계 및 유전체층, 전도성 고분자층과 각각 연결되도록 단위전극을 형성하는 단계를 포함한다. A method for producing a multilayer polymer capacitor is provided. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a multilayer polymer capacitor may include forming a dielectric layer on a micro pore aluminum etched foil, and bonding the conductive tape and the metal foil having different lengths to each other on the dielectric layer. Forming a conductive polymer layer by an electrochemical oxidation polymerization method using an external electrode, and forming a unit electrode to be connected to the dielectric layer and the conductive polymer layer, respectively.
전도성 고분자, 적층형 콘덴서, 외부전극, 금속 박, 도전성 테이프 Conductive Polymer, Multilayer Capacitor, External Electrode, Metal Foil, Conductive Tape
Description
도 1은 적층형 고분자 콘덴서의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a multilayer polymer capacitor.
도 2는 도 1의 제조 공정에 의해 제조된 적층형 고분자 콘덴서의 구조를 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a multilayer polymer capacitor manufactured by the manufacturing process of FIG. 1.
도 3은 도 1의 제조 공정 가운데 전기화학적 산화중합 과정을 나타낸 설명도이다.3 is an explanatory diagram showing an electrochemical oxidation polymerization process in the manufacturing process of FIG.
도 4는 종래 기술에 따른 외부전극을 이용한 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 과정을 개략적으로 나타낸 설명도이다.4 is an explanatory diagram schematically showing an electrochemical oxidation polymerization process of a conductive polymer using an external electrode according to the prior art.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 과정을 개략적으로 나타낸 설명도이다.5 is an explanatory diagram schematically showing an electrochemical oxidation polymerization process of a conductive polymer using an external electrode according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
210 : 알루미늄 박 215 : 유전체층210: aluminum foil 215: dielectric layer
220 : 전도성 고분자층 260 : 몰딩 레진220: conductive polymer layer 260: molding resin
270 : 애노드 전극 280 : 캐소드 전극270: anode electrode 280: cathode electrode
330 : 함침 용액 340 : 외부 전극330
350 : 전원 공급부 360 : 함침 배쓰350: power supply unit 360: impregnation bath
510 : 도전성 테이프 520 : 금속 박층510: conductive tape 520: thin metal layer
310, 530 : 양극 320, 540 : 음극310, 530:
550 : 절연지 560 : 함침 라인550: insulating paper 560: impregnation line
본 발명은 적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 보다 균일하고 안정된 분포를 갖는 고분자 전해질층의 형성을 위한 적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a multilayer polymer capacitor, and more particularly, to a method of manufacturing a multilayer polymer capacitor for forming a polymer electrolyte layer having a more uniform and stable distribution.
최근 전자 기술은 전자회로의 고밀도화, 고성능화 등의 계속적인 발전이 이루어지고 있으며, 이에 따라, 이러한 전자회로에 구비되는 전자부품 또한 경박단소화, 고신뢰성화, 칩화 및 저가격화 등이 요구되고 있는 추세이다. 대표적인 전자부품의 하나인 콘덴서 역시 이러한 요구에 부응하여 소형화, 장수명화 및 칩화에 그 연구가 집중되고 있으며, 특히 고주파 영역에서 주파수 특성이 뛰어난 대용량 콘덴서의 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, electronic technologies have been continuously developed such as higher density and higher performance of electronic circuits. Accordingly, electronic components included in such electronic circuits are also required to be light and small, high reliability, chip, and low price. . Capacitors, which are one of the representative electronic components, have been focused on miniaturization, long life, and chipping in order to meet these demands. In particular, researches on the development of high-capacity capacitors having excellent frequency characteristics in the high frequency range have been actively conducted.
대용량을 갖고 있으면서 가격이 대체로 저렴한 콘덴서로는 전해 콘덴서를 들 수 있는데, 일반적으로 이와 같은 전해 콘덴서는 액체 전해질을 함침시켜서 제작한다. 이러한 전해액을 함침한 전해 콘덴서는 이 전해액의 비저항이 대체로 높기 때 문에 (102Ωcm), 고주파 영역에서의 임피던스가 상대적으로 높고, 특히 온도 변화에 따른 저항의 변화가 심하다는 등의 이유로 인해 그 신뢰도에 문제점이 있다.An electrolytic capacitor is an example of a capacitor which has a large capacity and is generally inexpensive. Generally, such an electrolytic capacitor is manufactured by impregnating a liquid electrolyte. The electrolytic capacitor impregnated with such an electrolyte has a relatively high resistivity of the electrolyte (10 2 Ωcm), which is due to the relatively high impedance in the high frequency region, particularly because of the change in resistance caused by temperature change. There is a problem with reliability.
반면, 고주파 영역에서 비교적 특성이 좋은 필름, 운모, 세라믹 콘덴서 등의 경우 그 정전용량이 작기 때문에 수 ㎌의 정전용량을 갖는 콘덴서로 제작할 경우, 크기가 증대되고 제작비용이 고가가 되는 등의 문제점이 있다.On the other hand, the film, mica, ceramic capacitors, etc., which have relatively good characteristics in the high frequency region, have a small capacitance, so that when the capacitor is manufactured with a capacitor having several capacitances, the size increases and the manufacturing cost becomes expensive. have.
따라서, 전해 콘덴서의 저렴한 가격과 대용량을 활용할 수 있는 방법을 찾는 연구가 매우 활발하게 진행중이며, 이러한 연구는 궁극적으로 전해 콘덴서등의 등가 직렬저항(ESR)을 낮추는 것으로 집약된다고 할 수 있다. 그 이유는 고주파 영역에서 임피던스 특성을 감소시키는 요인이 바로 이러한 전해 콘덴서의 높은 등가 직렬저항에 기인하기 때문이다. Therefore, researches to find a way to take advantage of the low cost and large capacity of the electrolytic capacitors are very active, and this study can be said to ultimately lower the equivalent series resistance (ESR) of the electrolytic capacitors. The reason for this is because the high equivalent series resistance of the electrolytic capacitor is the factor that reduces the impedance characteristic in the high frequency region.
이와 같은 연구의 결과로 종래의 전해질액 대신에 N-n-부틸-이소퀴놀로니움과 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ)의 착염을 고체 전해로 사용하여 고체 전해 콘덴서를 제작하는 방법이 제안되었다[일본 특허공개 제191414호(1983), 동 제17609호(1983)]. OS-CON이라 불리우는 이 고체 전해 콘덴서는 TCNQ 착염의 비저항이 약 1Ωm이므로 종래의 전해액을 사용하는 전해 콘덴서보다 고주파 영역에서 임피던스 특성이 상대적으로 우수하게 나타나며, 온도에 따른 특성 변화 또한 전해액을 사용한 전해 콘덴서에 비해 적게 나타난다. 그러나, TCNQ 착체는 열적 안정성이 좋지 못하여 고온에서 분해되는 결점이 있으며, 용융점이 높아 제조에 어려움이 있다는 등의 문제점이 있다.As a result of this study, a solid electrolytic capacitor was prepared using a complex salt of Nn-butyl-isoquinolonium and 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane (TCNQ) instead of the conventional electrolyte solution. A manufacturing method has been proposed (Japanese Patent Publication No. 191414 (1983) and 17609 (1983)). This solid electrolytic capacitor, called OS-CON, has a specific resistance of TCNQ complex salt of about 1Ωm, so it shows relatively better impedance characteristics in the high frequency region than the electrolytic capacitor using conventional electrolyte solution. Less appears than However, the TCNQ complex has a problem of poor thermal stability and decomposition at high temperatures, high melting point, and difficulty in manufacturing.
이와 같은 유기 고체 전해질을 사용한 고체 전해 콘덴서 이외에, 고체 전해질로 이산화망간과 같은 무기질을 사용한 고체 전해 콘덴서도 이미 제안되어 있다[일본 특허공개 제309487호(1988); Synth. Met. 41, 1133(1991)]. 이 경우, 이산화망간은 용매에 용해되지 않기 때문에 질산망간 수용액에 함침한 뒤, 이를 건조 후 열분해하여 이산화망간을 전극상에 형성시킨다. 그런데, 이러한 고체 전해 콘덴서는 이산화망간의 비저항이 비교적 높고, 또 이산화망간을 생성할 때 상당히 높은 온도에서 열분해를 행하므로 유전체인 산화피막의 손상으로 누설전류가 증가되며, 또한 동일 작업 공정의 여러번 반복 수행과 같은 복잡한 제조 공정이 필요하다는 등의 단점을 갖는다.In addition to the solid electrolytic capacitor using such an organic solid electrolyte, a solid electrolytic capacitor using an inorganic material such as manganese dioxide as a solid electrolyte has already been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 309487 (1988); Synth. Met. 41, 1133 (1991). In this case, since manganese dioxide is not dissolved in a solvent, it is impregnated with an aqueous solution of manganese nitrate, and then dried and pyrolyzed to form manganese dioxide on the electrode. However, the solid electrolytic capacitor has a relatively high resistivity of manganese dioxide and thermal decomposition at a considerably high temperature when producing manganese dioxide, so that the leakage current increases due to the damage of the oxide film, which is a dielectric material. There are disadvantages such as the need for complicated manufacturing processes.
이에 따라, 고체 전해질로 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜 등의 전도성 고분자 물질을 적용한 적층형 고분자 콘덴서가 등장하였다.Accordingly, a multilayer polymer capacitor in which conductive polymer materials such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene are applied as a solid electrolyte has emerged.
도 1은 적층형 고분자 콘덴서의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1의 제조 공정에 의해 제조된 적층형 고분자 콘덴서의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a multilayer polymer capacitor, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of the multilayer polymer capacitor manufactured by the manufacturing process of FIG. 1.
추후에 상세히 설명하겠지만, 도 1 및 도 2를 참조하면, 통상적인 적층형 고분자 콘덴서는 유전체(dielectric)이면서 절연체(insulator) 성질을 가지는 알루미늄 산화피막(Al2O3)이 형성된 미세 다공성(micro pore) 알루미늄 에칭박(etched aluminum foil) 상에 전기화학적 산화중합에 의해 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜 등의 전도성 고분자 층이 형성된 구조를 갖는다. 1 and 2, a conventional multilayer polymer capacitor is a micropore in which an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) having dielectric and insulator properties is formed. It has a structure in which a conductive polymer layer such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene or the like is formed on the etched aluminum foil by electrochemical oxidation.
이를 위해, 알루미늄 박을 가용성-전도성 고분자인 폴리아닐린 수용액에 침적한 후 건조하여 유전체 위에 폴리아닐린 층을 형성한 후, 외부 전극을 접촉시켜 아닐린, 피롤, 싸이오펜 등의 전도성 고분자 단량체 용액 상에서 전기화학적 산화중합을 실시한다.To this end, aluminum foil is immersed in an aqueous polyaniline solution, which is a soluble-conductive polymer, and then dried to form a polyaniline layer on the dielectric, and then contacted with an external electrode to electrochemical oxidation polymerization on a conductive polymer monomer solution such as aniline, pyrrole, and thiophene. Is carried out.
이때, 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합을 위한 외부전극으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 금속전극(440)을 알루미늄 박(410, 420)에 직접 접촉시켜서 사용하거나(a) 또는 도전성 접착제(conductive adhesive, 450)가 금속 박(metal foil, 455)에 점착된 도전성 금속 테이프(conductive metal tape, 460)를 사용한다(b). 도 4는 종래 기술에 따른 외부전극을 이용한 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 과정을 개략적으로 나타낸 설명도이다.In this case, as an external electrode for the electrochemical oxidation polymerization of the conductive polymer, as shown in Figure 4, the
그런데, 금속전극(440)을 직접 알루미늄 박에 접촉시켜 사용할 경우(a) 가로, 세로 3~4mm에 불과한 작은 알루미늄 박 상에 작은 금속전극을 직접 접촉시키는 공정이 매우 곤란할 뿐만 아니라, 또한 이들 금속전극을 서로 연결하는 방법도 매우 까다롭기 때문에, 이로 인해 제품의 양산성이 현저히 떨어지게 된다는 문제점이 있다. 이러한 문제점의 해결을 위해 금속 테이프용 도전성 접착제(450)를 금속 박 전면(全面)에 붙인 도전성 금속 테이프(conductive metal tape, 460)를 사용하여, 여러개의 알루미늄 박에 붙인 상태에서 전도성 고분자 중합용액(430) 상에서 전기화학적 산화중합을 실시하는 방법(b)이 등장하였다. However, when the
그러나 이와 같은 방법의 경우, 금속 박(455) 전면에 도전성 접착제(450)를 코팅하여 이를 알루미늄 박(410, 420)에 붙인 상태에서 중합을 실시하게 되는데, 그러면 알루미늄 박에 금속 박보다 전도도가 떨어지는 도전성 접착제(450)가 형성되고, 그 위에 다시 접착제에 비해 전기 전도도가 상대적으로 훨씬 우수한 금속 박(455)이 알루미늄 박에 접촉되지 않은 상태에서, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜 등과 같은 중합 용액(430) 내에서 전기화학적 산화중합이 일어나게 된다. However, in such a method, the
이는 중합되는 전도성 고분자가, 알루미늄 전극 박(410, 420)에서 중합이 개시되어 성장하는 것이 아니라 전도도가 우수한 금속 테이프의 금속면을 기점으로 중합이 개시되기 때문에, 금속 테이프가 붙어있는 알루미늄 전극 박 부위에는 전도성 고분자가 중합되지 못하게 됨으로써 콘덴서 전극 전체에 연속적인 전도성 고분자 피막이 생성되지 못하도록 하며, 이는 전도성 고분자 피막이 콘덴서 전극에 생성되지 못하는 부분만큼의 용량 달성율 저하로 나타나게 된다. This is because the conductive polymer to be polymerized is not initiated and grows in the
또한, 중합이 완료된 후 금속 테이프를 떼어낼 때 전도성 고분자가 알루미늄 박으로부터 박리되는 현상이 발생될 수 있어, 알루미늄 박에 전도성 고분자 미코팅 면이 발생하게 되어, 후 공정에서 이어지는 카본 및 은 코팅 시 단락(short circuit)이 발생하거나 내전압(withstanding voltage) 감소 및 누설전류(leakage current) 증가 등의 문제를 야기하게 된다. 이는 전도성 고분자의 불연속적 생성으로 인한 콘덴서의 등가직렬저항 증가와 용량 손실 등을 유발한다는 문제점을 갖는다.In addition, when the metal tape is peeled off after the polymerization is completed, a phenomenon in which the conductive polymer may be peeled from the aluminum foil may occur, resulting in an uncoated surface of the conductive polymer in the aluminum foil, resulting in a short circuit during the subsequent carbon and silver coating in the subsequent process. (short circuit) occurs or causes problems such as decreasing withstanding voltage and increasing leakage current. This has the problem of causing an equivalent series resistance increase and capacity loss of the capacitor due to discontinuous generation of the conductive polymer.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 균일하고 안정된 분포를 갖는 고분자 전해질층의 형성을 위한 적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법을 제공하는 것 이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of manufacturing a multilayer polymer capacitor for forming a polymer electrolyte layer having a more uniform and stable distribution.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고분자 콘덴서의 제조 방법은, 미세 다공성(micro pore) 알루미늄 에칭 박 상에 유전체층을 형성하는 단계, 유전체층 상에 서로 길이가 다른 도전성 테이프와 금속 박의 접착에 의해 구성된 외부전극을 이용한 전기화학적 산화중합 방식에 의해 전도성 고분자층을 형성하는 단계 및 유전체층, 전도성 고분자층과 각각 연결되도록 단위전극을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a multilayer polymer capacitor according to an embodiment of the present invention, the step of forming a dielectric layer on a micro-pore aluminum etching foil, the conductive tape and the length different from each other on the dielectric layer Forming a conductive polymer layer by an electrochemical oxidative polymerization method using an external electrode formed by the bonding of the metal foil and forming a unit electrode to be connected to the dielectric layer, the conductive polymer layer, respectively.
여기서, 전도성 고분자층을 형성하는 단계는, 유전체층 상에 가용성 고분자층을 형성하는 단계, 가용성 고분자층이 형성된 미세 다공성 알루미늄 에칭박을 전도성 고분자 단량체 용액에 부분 함침하는 단계 및 전도성 고분자 단량체 용액에 부분 함침된 미세 다공성 알루미늄 에칭 박에 서로 길이가 다른 도전성 테이프와 금속 박의 접착에 의해 구성된 외부전극을 연결하고 전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있으며, 전도성 고분자 단량체 용액에 부분 함침된 미세 다공성 알루미늄 에칭 박에 서로 길이가 다른 도전성 테이프와 금속 박의 접착에 의해 구성된 외부전극을 연결한 후, 알루미늄 에칭 박과 외부 전극을 압착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the conductive polymer layer may include forming a soluble polymer layer on the dielectric layer, partially impregnating the microporous aluminum etching foil having the soluble polymer layer in the conductive polymer monomer solution, and partially impregnating the conductive polymer monomer solution. Connecting the external electrode formed by the adhesion of the conductive tape and the metal foil having different lengths to the microporous aluminum etching foil, and applying power to the microporous aluminum etching foil, which is partially impregnated with the conductive polymer monomer solution. The method may further include compressing the aluminum etching foil and the external electrode after connecting the external electrodes formed by the adhesion of the conductive tape and the metal foil having different lengths to each other.
이때 외부 전극은, 금속 박 및 일면에 금속 박이 접착 고정된 상태로 타면에 미세 다공성 알루미늄 에칭 박이 접착되는 도전성 테이프를 구비하되, 금속 박은 도전성 테이프 보다 소정 길이만큼 길게 형성되는 것이 좋은데, 다시 말해, 도전성 테이프는 금속 박의 일면에 금속 박이 0.1 내지 2㎜ 드러나도록 코팅 형성되는 것이 바람직할 것이다.In this case, the external electrode may include a metal foil and a conductive tape to which the microporous aluminum etching foil is adhered to the other surface while the metal foil is adhesively fixed to one surface thereof, but the metal foil may be formed to have a predetermined length longer than the conductive tape. It is preferable that the tape be coated on one surface of the metal foil so that the metal foil is exposed to 0.1 to 2 mm.
여기서, 전기화학적 산화중합이 수행되는 전도성 고분자 단량체 용액은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜 (polythiophene) 가운데 어느 하나일 수 있다.Here, the conductive polymer monomer solution in which the electrochemical oxidation polymerization is performed may be any one of polyaniline, polypyrrole, and polythiophene.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various forms, and the present embodiments are merely provided to make the disclosure of the present invention complete and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 적층형 고분자 콘덴서의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1의 제조 공정에 의해 제조된 적층형 고분자 콘덴서의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a multilayer polymer capacitor, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of the multilayer polymer capacitor manufactured by the manufacturing process of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예가 적용되는 고분자 콘덴서의 구성 및 제조 과정을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the configuration and manufacturing process of the polymer capacitor to which the embodiment of the present invention is applied with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
먼저, 타발(S110), 재화성(S120) 등의 공정을 통해 알루미늄 박(210)의 표면에 유전체층(215)을 형성한다. 이후, 유전체층(215) 상에 가용성 고분자층을 코팅 형성(S130)하고, 이어 전기화학적 산화중합 방식을 통해 전도성 고분자층(220)을 형성(S140)한다. 다시 말해, 적층형 알루미늄 고분자 콘덴서의 제조를 위해 콘덴서 전극으로 유전체(dielectric)이면서 절연체(insulator) 성질을 가지는 알루미늄 산화막(Al2O3, 215)이 형성된 미세 다공성(micro pore) 알루미늄 에칭박(etched aluminum foil) 상에 전기화학적 산화중합에 의해 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜 (polythiophene) 등의 전도성 고분자층을 형성(S140)하는 것이다. First, the
다음 전도성 고분자층(220) 상에 실버층(240)을 형성(S160)하게 되는데, 이때, 실버층(240)의 형성에 앞서 전도성 고분자층(220)의 평탄화 등을 위한 카본층(230) 형성 공정(S150)을 수행할 수 있다. 이상의 공정의 반복을 통한 적층 과정(S170)을 통해 고분자 콘덴서의 다층 구조가 형성된다.Next, the
실버층(240)의 형성이 완료되면, 애노드 전극(270)과 캐소드 전극(280)의 형 성을 위한 리드 프레임 형성 공정(S180)을 수행한 후, 몰딩 레진(260) 등을 이용한 몰딩 공정(S190)에 의해 고분자 콘덴서의 제조가 완료된다.When the formation of the
몰딩 공정(S190)의 수행 후 마킹(marking), 에이징(aging) 및 검사(test) 등의 공정이 추가로 수행될 수 있음은 당연하다.Naturally, after the molding process S190, a process such as marking, aging, and testing may be additionally performed.
이때, 상기의 고분자 콘덴서의 제조 과정 중 전기화학적 산화중합 방식을 통해 전도성 고분자층(220)을 형성하는 공정(S140)에는, 전기화학적 산화중합 공정에 소요되는 전원의 공급을 위한 외부전극이 요구되는데, 본 발명의 실시예에 따른 적층형 고분자 콘덴서 제조 방법에 이용되는 외부전극은 금속 박과 금속 박의 일면에 이의 일부가 드러나도록 코팅된 도전성 접착제 등으로 이루어지는 구성을 갖는다. At this time, in the step of forming the
아래에서는, 도 3 및 도 5를 통해 본 발명의 실시예에 따른 적층형 고분자 콘덴서 제조 과정 중 외부전극을 이용한 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 공정을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the electrochemical oxidation polymerization process of the conductive polymer using an external electrode during the manufacturing process of the multilayer polymer capacitor according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 5.
도 3은 적층형 고분자 콘덴서 제조 과정 가운데 전기화학적 산화중합 공정을 나타낸 설명도이다.3 is an explanatory diagram showing an electrochemical oxidation polymerization process in the manufacturing process of a multilayer polymer capacitor.
도 3을 참조하면, 절연지(315)에 의해 양극(310)과 음극(320)이 구분된 알루미늄 박은 함침 배쓰(360)에 수용된 전도성 고분자 단량체 용액(330)에 부분 함침되며, 알루미늄 박의 양극(310)과 음극(320)에 걸쳐 전원 공급부(350)로부터 인가되는 전원의 공급을 위한 외부 전극(340)이 연결 구성됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, the aluminum foil in which the
즉, 전기화학적 산화중합에 의해 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜 등의 전도성 고분자층을 형성하기 위해, 알루미늄 박을 가용성-전도성 고분자인 폴리아닐린 등의 수용액에 함침시킨 후 건조시킴으로써 유전체층 상에 가용성 고분자층인 폴리아닐린 층을 형성한 후, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 전극(340)을 접촉시켜 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜 등의 전도성 고분자 단량체 용액(330) 내에서 전기화학적 산화중합을 실시하여 알루미늄 박 위에 전도성 고분자 전해질 층을 생성하게 되는 것이다. That is, in order to form conductive polymer layers such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene by electrochemical oxidation polymerization, aluminum foil is impregnated with an aqueous solution of polyaniline, which is a soluble-conductive polymer, and then dried to form a soluble polymer layer on the dielectric layer. After forming the polyaniline layer, as shown in FIG. 3, the
이때 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합을 위한 외부전극(340)으로는, 전술한 바와 같이, 도전성 접착제가(conductive adhesive) 금속 박(metal foil) 에 점착된 도전성 금속 테이프(conductive metal tape)를 이용하는데, 금속 테이프용 도전성 접착제를 금속 박 전면(全面)에 형성하지 않고 금속 박이 일부 드러날 수 있도록 함으로써, 접착제가 미코팅된 금속 박 영역이 전기화학적 산화중합을 위한 알루미늄 박과의 접착 시 그 접촉성이 향상되도록 하였다. In this case, as the
다시 말해, 외부 전극(340)의 압착 과정 등을 통해 금속 박의 도전성 접착제 미코팅 영역이 알루미늄 박의 표면과 직접 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 상기 금속 박과 알루미늄 박의 직접 접촉 부위로부터 전도성 고분자의 산화중합이 균일하고 원활하게 알루미늄 박 전체 면에 연속적으로 형성될 수 있도록 한 것이다. In other words, the conductive adhesive uncoated region of the metal foil can be maintained in direct contact with the surface of the aluminum foil through a compression process of the
이에 따라, 후 공정에서 이어지는 에폭시 몰딩(epoxy molding) 등의 외장 공정(housing process)에서 전도성 고분자의 마모, 파손 등을 방지할 수 있게 되어, 콘덴서의 단락 방지, 내전압 및 누설전류 특성은 물론 전도성 고분자의 연속적 생 성으로 인한 콘덴서의 등가직렬저항(equivalent series resistance) 감소, 손실 감소 등의 다양한 효과를 얻을 수 있도록 한다.As a result, it is possible to prevent abrasion and breakage of the conductive polymer in a housing process such as epoxy molding, which is performed in a later process, thereby preventing short circuits of capacitors, breakdown voltage and leakage current characteristics, as well as conductive polymers. Various effects such as reduction of equivalent series resistance of the capacitor and loss of loss due to continuous generation of capacitors can be obtained.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 과정을 개략적으로 나타낸 설명도이다.5 is an explanatory diagram schematically showing an electrochemical oxidation polymerization process of a conductive polymer using an external electrode according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 고분자의 전기화학적 산화중합 공정은, 도전성 테이프(510) 및 금속 박(520)의 결합에 의해 구성된 외부전극을 이용하여 이루어진다.As shown in FIG. 5, an electrochemical oxidation polymerization process of a conductive polymer according to an embodiment of the present invention is performed by using an external electrode formed by a combination of a
이때, 금속 박(520) 상에 형성되는 금속 테이프(510)의 접착제 코팅 면적을 알루미늄 박의 콘덴서 유효 전극면(electrode surface area) 등을 고려하여, 금속 박(520) 보다 약 0.1~2㎜ 정도(l) 짧게 코팅한다. 이렇게 제작된 금속 테이프를 콘덴서 용 알루미늄 박 전극 면 상의 기준 위치에 접착하고, 접착제가 미코팅된 부위는 외부로부터 지그(jig) 등을 이용해 가볍게 압착함으로써, 콘덴서 전극으로 사용될 알루미늄 박 상에 금속 테이프의 금속 박(520)이 최대한 접촉 상태를 유지하도록 할 수 있다. At this time, the adhesive coating area of the
이와 같이 금속 테이프의 금속 박(520)과 알루미늄 박과의 거리를 면밀착 수준으로 최대한 가깝게 형성한 후 전도성 고분자 단량체 용액에서 전기화학적 산화중합을 실시함으로써, 전도성 고분자 물질이 알루미늄 박 상에 보다 균일하고 안정된 분포를 갖도록 형성될 수 있게 되는 것이다. In this way, the distance between the
알루미늄 박은 절연지(550)에 의해 양극(530)과 음극(540)으로 구분되며, 함 침 배쓰에 수용된 전도성 고분자 단량체 용액에 음극(540) 방향으로부터 함침 라인(560)까지 함침된 후, 도전성 테이프(510) 및 금속 박(520)의 결합에 의해 구성된 외부전극을 통해 공급되는 전원에 의한 전기화학적 산화중합 과정에 의해 전도성 고분자층이 표면에 형성된다.The aluminum foil is divided into the
이와 같은 과정에 의해 형성되는 전도성 고분자층이, 보다 균일하고 안정된 분포를 갖게 되며 이에 따라 적층형 고분자 콘덴서의 다양한 특성이 향상됨에 대해서는 전술한 바 있다.The conductive polymer layer formed by such a process has a more uniform and stable distribution, and accordingly, various characteristics of the multilayer polymer capacitor are improved.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
상기한 바와 같은 본 발명의 적층형 고분자 콘덴서 제조 방법에 따르면, 도전성 고분자층을 형성하기 위한 전기화학적 산화중합용 외부전극을 구성함에 있어, 금속 박과 금속 박이 일부 드러나도록 코팅된 도전성 테이프를 이용할 수 있게 되었다.According to the manufacturing method of the multilayer polymer capacitor of the present invention as described above, in forming an external electrode for electrochemical oxidation polymerization to form a conductive polymer layer, it is possible to use a conductive tape coated so that the metal foil and the metal foil are partially exposed. It became.
이에 따라, 실제 전기화학적 산화중합 시 중합되는 전도성 고분자가, 콘덴서 전극으로 사용되는 알루미늄 박의 시작점부터 균일하게 형성될 수 있어, 결과적으 로 고분자 전해질 미생성 영역을 최소화 할 수 있게 되었다는 장점이 있다. 이는 종래 적층형 고분자 콘덴서 제조 방법에 있어 문제시되던 콘덴서의 용량 달성율 저하 및 고분자 전해질의 비연속적인 생성으로 인한 등가직렬저항 증가와 손실증가의 문제를 해결 가능하도록 한다.Accordingly, the conductive polymer that is polymerized during the actual electrochemical oxidation polymerization can be uniformly formed from the start point of the aluminum foil used as the capacitor electrode, resulting in the advantage of minimizing the area in which the polymer electrolyte is not produced. This makes it possible to solve the problem of an increase in equivalent series resistance and an increase in loss due to a decrease in capacity achievement rate of the capacitor and discontinuous generation of the polymer electrolyte, which is a problem in the conventional multilayer polymer capacitor manufacturing method.
또한, 종래 적층형 고분자 콘덴서 제조 방법에 있어 고분자 전해질의 비연속성 및 금속테이프 접촉 영역의 들뜸 등으로 인해 금속테이프 제거 시 발생되던 알루미늄 전극과 고분자 전해질 사이 박리 영역을 최소화 할 수 있게 됨으로써, 후공정에서의 에폭시 몰딩 압력에 의한 고분자 전해질 층 붕괴, 또는, 박리 현상 등을 억제할 수 있게 되었다는 등의 추가적인 장점도 있다. 이는 고분자 전해질 박리 혹은 붕괴로 인하여 카본 및 은 도포 공정에서 발생되는 단락(short)이나 에폭시 몰딩 공정에서 발생되는 몰딩 압력에 의한 추가 고분자층 붕괴로 인한 단락, 누설전류 증가 및 내전압 저하 등의 문제 해결을 통해 콘덴서의 전반적인 특성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, in the manufacturing method of the conventional multilayer polymer capacitor, it is possible to minimize the peeling region between the aluminum electrode and the polymer electrolyte generated during the removal of the metal tape due to the discontinuity of the polymer electrolyte and the lifting of the metal tape contact region. Further advantages are that the polymer electrolyte layer collapse due to the epoxy molding pressure, or the peeling phenomenon can be suppressed. This solves problems such as short circuit caused by carbon and silver coating process due to polymer electrolyte peeling or collapse or short circuit caused by additional polymer layer collapse due to molding pressure generated in epoxy molding process, increased leakage current, and lowered withstand voltage. This has the effect of improving the overall characteristics of the capacitor.
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20080403 Patent event code: PR07011E01D |
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