Ta분말제조

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목차

1.탄탈륨의 특성과 용도
1.1 탄탈륨의 물리화학적 특성
1.2 탄탈륨의 용도

2. 탄탈륨의 제조법
2.1 탄탈륨 및 니오븀 산화물 제조공정
2.1.1. 추출공정
2.1.2 분리공정
2.2. 탄탈륨 금속 제조공정
2.2.1. 금속열환원법
2.2.2. 도전체매개반응법

3. 탄탈륨 캐패시터
3.1. 캐패시터
3.2. 탄탈륨 캐패시터
3.3. 탄탈륨 분말
3.4. 탄탈륨 캐패시터의 제조
3.4.1. 성형
3.4.2. 소결
3.4.3. 유전체형성
3.4.4. 함침
3.4.5. 재화성
3.4.6. 외부 접촉층
3.5 탄탈륨 캐패시터의 포장
3.5.1. 표면실장포장
3.5.2. 수지침적포장

본문내용

결정 5산화물을 형성할 수 있다.
유전체 두께는 화성 처리시 인가되는 전압에 의해 결정된다. 처음에 전원 공급 장치(Power supply)는 요구된 화성전압에 도달할 때까지 일정한 전류를 유지한다. 전원 공급 장치는 탄탈륨 슬러그의 표면에 정확한 유전체 두께를 형성할 때 까지 일정한 전압을 지탱한다. 그리고 따라서 화성전류는 감소한다.
▶ 양극산화처리 반응식
양극 : 2Ta → 2Ta5++ 10e- 2Ta5++ 10Oh- → Ta2O5 + 5H2O
음극 : 10H2O + 10e- → 5H2↑ +10OH-
규정된 것처럼 탄탈륨의 표면위에 산화물은 형성되고 그것은 금속 내부로 성장한다. 산화물의 1/3은 밖으로 성장하고 2/3은 내부로 성장한다. 본질적으로 양극위에 균일하게 분포된 유전체는 아주 낮은 ppm의 불순물을 가진다. 불순물은 캐패시터의 특성누설을 표시한다. 유전체의 두께는 통계적 분포는 평방 당 특성을 준다. 그리고 캐패시터는 다른 동일한 전압의 두 배의 용량 특성치는 전형적으로 두 배의 누설전류를 가진다. 왜냐하면 5산화물은 그것의 표면에서와 같이 전극의 안쪽으로 자라기 때문이다. 이들 불순물은 그림26과 같이 부분적으로 절연되어 있다. 화성전압을 얼마나 크게 하여 증가시킬 것인가에는 유전체가 두꺼워 짐에 따라 부품의 용량이 떨어지기 때문에 제한하는 데는 한계가 있다.
화성전압은 슬러그의 색깔을 관찰함에 의해 육안으로 체크할 수 있다. 이것은 다른 유전체의 두께는 간섭 형식을 만드는데 물위에서의 기름 필름과 유사하게 그들의 빛을 보여 준다. 예를 들면 밝은 녹색은 화성전압이 100 ～ 104V 범위이고 밝은 자줏빛은 72 ～ 76V 범위를 의미한다.
캐패시터의 화성전압은 전형적으로 정격전압의 3에서 4배이고, 이것은 좋은 신뢰성을 유지한다. 이것은 유전체가 형성될 때에 원하는 5산화물과 탄탈륨 금속 사이에서 반도체성 탄탈륨 산화 지역이 생성되기 때문이다. 이 지역은 대략 90%의 최종 화성전압이 도달되었을 때 화성조로부터 스트링거(stringer)의 제거에 의해 최소로 유지된다. 그리고 스트링거는 대략 350℃～ 400℃의 오븐에서 위치한다. 이 반도체성 지역의 이유는 탄탈륨 캐패시터는 극 장치이기 때문이다.
최종 캐패시터의 유전체는 매우 큰 전계장력을 가진다. 이것 때문에 탄탄륨 캐패시터 제작자는 생산물의 신뢰성을 더 많이 개선하기 위해 적어도 50%의 경감을 추천한다.
3.4.4. 함침(Manganizing)
제조의 다음 단계는 음극전극의 생산이다. 이것은 질산 망간액의 열분해에 의해 획득된다. 슬러그는 질산 망간액에 침적한다. 그리고 이산화물 층을 얻기 위해 대략 250℃의 오븐에서 열을 가한다. Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO2↑
이 처리는 양극에 양호한 침투를 확보하기 위해 농축 질산액의 변화를 통하여 여러 번 되풀이 된다. 그리고 캐패시터의 표면 위에 두껍게 쌓아 올린다.
3.4.5. 재화성(Reform)
스트링거는 산조(acid bath)에 일반적으로 초산(acetic acid)에 침적한다. 그리고 전압은 대략 원 화성전압의 절반정도를 적용한다. 이것은 슬러그 안의 높은 누설전류지역으로 부터 망간을 제거하고 유전체층의 취약부를 복구하여 막는다.
3.4.6. 외부 접촉층 (External contact layers)
스트링거는 다음에 카본에 침적한다. 그리고 슬러그와 좋은 부착을 위해 열을 가하기 위해 오븐으로 이동한다. 이 처리는 음극 터미널의 마지막 연결층을 준비하기 위해 다음에 은액에서 반복한다.
카본층은 은층이 이산화망간층과 직접 접촉을 가져오는 것을 방지하기 위해 사용된다. 만일 이것이 화학적인 반응이 일어난다면, 은은 높은 저항의 은산화물로 산화될 것이다. 그리고 이산화망간층은 망간(Ⅲ)으로 감소한다. 이것은 다시 높은 저항을 가지게 된다. 따라서 이 부품은 높은 저항이 된다. 그리고 캐패시터는 충분한 작용을 못하게 될 것이다.
Ag + 2MnO2 → AgO + Mn2O3
스트링거은 알려진 전극으로서 이제 70%까지 양극 처리가 끝난 것을 포함한다. 양극은 적절한 포장으로 조립되는 요소로서 알려져 있다.
3.5. 탄탈륨 Capacitor의 포장(Packing)
3.5.1. 표면실장포장(Surface mount package)
음극 단자는 은접착제를 이용하여 리드프레임(lead frame)과 결합시킨다. 그리고 양극 돌출와이어는 양극 리드프레임 탭에 용접된다. 스트링거는 리드프레임에 부착된 요소를 남겨 놓고 절단한다. 은 접착제는 경화시키고, 전극은 그 다음에 에폭시 레진 케이스로 몰딩을 한다. 이것은 집고 위치하는 뛰어난 능력을 확보하게 된다. 그리고 부품치수 측면에서 치밀한
관리가 된다. 몰딩된 몸체는 마지막으로 몸체 위에 용량과 정격 전압치를 표시한다. 그리고 그 다음에 그것의 전기적인 변수 즉, 용량, 누설전류, 임피던스 그리고 ESR를 테스트 한다.
3.5.2. 수지침적포장 (Resin dipped package)
양극 돌출 와이어는 양극 리드 와이어와 용접된다. 그리고 스트링거로 부터 잘라 낸다. 음극 리드 단자는 은조에 침적, 은으로 덮힌 양극과 음극리드 와이어를 납조 속에 넣어 납땜한다. 조립된 것은 그 다음에 에폭시(epoxy)로 도포하고 오븐에 이동시켜 경화시킨다. 에폭시 도포층에 캐패시터의 용량과 정격전압를 표시한다. 마지막으로 캐패시터는 전기적인 변수 즉, 용량, 누설전류, 임피던스, 그리고 ESR을 테스트한다.
※ 참고 문헌
1. 김대형, 탄탈륨 광물의 국내외 수급현황과 기술 개발 동향, 한국지질자원연구원, 2002.
2. 배인성 외, MR법 및 EMR법에 의한 탄탈륨 분말 제조, 희유금속소재연구소, 2002.
3. 김병일 외, 연속공정에 의한 고순도 탄탈륨 분말 제조, 과학기술부. 2003.
4. 박일 외, 도전체 매개반응법(EMR)법에 의한 미세 Ta 분말 제조, 전북대학교, 2004.
5. 홈페이지
재료정보연구센터, http://icm.re.kr
한국열처리공학회, http://www.ksht.or.kr/index.asp
비나텍 주식회사, http://www.vina.co.kr

키워드

Ta,   탄탈륨,   캐패시터,   Ta분말,   탄탈륨제조법,   금속열환원법,   도전체매개반응법