CN105122403B - 电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种电解电容器，其使用了即使进行束腰也能够抑制剥离的、树脂层与金属之间的粘附性优异的包覆有聚酯树脂的金属壳体。在金属壳体内收纳有电容器元件及封口部件、金属壳体的侧面及开口端面通过束腰而密封的电解电容器中，上述金属壳体，在其外表面上形成有聚酯树脂层，通过将被束腰的侧面的金属壳体的厚度设置为底面的金属壳体的厚度的1/2以上，能够抑制聚酯树脂层从金属壳体上剥离，能够实现确保绝缘性的可靠性高的电解电容器。

Description

电解电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种改良了作为外装壳体使用的金属壳体的电解电容器及其制造方法。

背景技术

在以往的电解电容器中，将隔板介于阳极箔与阴极箔之间并进行卷绕以形成电容器元件，然后在该电容器元件中浸渍驱动用电解液，并收纳在铝等的金属壳体内，最后用封口部件封住金属壳体的开口端，形成电解电容器。

为了实现电解电容器的金属壳体的绝缘，以往以来例如将聚氯乙烯树脂等的收缩管包覆在电解电容器上来使用，但在高温回流时受收缩管的影响会有劣化等现象。

还进行了这样的研究，代替该收缩管，在作为金属壳体材料的金属板(铝板)上包覆树脂层以形成板材，然后对该板材进行拉深加工从而形成金属壳体(专利文献1)。但是，在这样的包覆有树脂的金属壳体中，若树脂层与铝面之间的粘附性差，则在进行金属壳体的密封处理的束腰处理时，存在树脂层从铝面上剥离的情况。金属壳体的树脂层主要负责电解电容器的金属壳体的绝缘，一旦从金属板上剥离，容易在树脂层上产生针孔，绝缘性恐会下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平9-275043号公报

发明内容

本发明要解决的问题

因此，本发明的目的在于提供了使用即使进行束腰也能够抑制剥离的、聚酯树脂层与金属之间的粘附性优异的树脂包覆金属壳体的电解电容器及其制造方法。

解决问题的手段

为了达成上述目的，本发明的电解电容器，是将电容器元件及封口部件收纳于在金属板的外表面上形成有聚酯树脂层的金属壳体中，通过对金属壳体的侧面及开口端面进行束腰从而密封的电解电容器，其特征在于，上述金属壳体，在其外表面上具有聚酯树脂层，进行了束腰的侧面金属壳体的厚度为底面金属壳体的厚度的1/2以上。

并且，本发明的电解电容器的特征在于，上述进行了束腰的侧面金属壳体的内周径设置在未进行束腰的侧面金属壳体的内周径的85-95％的范围内。

并且，本发明的电解电容器的特征在于，上述进行了束腰的金属壳体的侧面的聚酯树脂层，即使在金属壳体束腰后暴露在施加的100℃以上的温度下也不发生剥离。

并且，本发明的电解电容器的制造方法，是将电容器元件及封口部件收纳在金属壳体内，通过对金属壳体的侧面及开口端面束腰从而密封电解电容器的制造方法，其特征在于，上述金属壳体，在其外表面上具有聚酯树脂层，并设定束腰的侧面金属壳体的厚度为底面金属壳体厚度的1/2以上来进行束腰。

并且，本发明的电解电容器的制造方法的特征在于，上述金属壳体在束腰前被施以使金属壳体的外表面的温度达到140-200℃的热处理。

发明效果

根据本发明的电解电容器及其制造方法，可以得到以下任一效果：

(1)通过控制进行束腰的金属壳体侧面的厚度，能够提高金属壳体与树脂层之间的粘附性，并抑制束腰后的树脂层的剥离。通过抑制树脂层的剥离，确保了金属壳体的绝缘性，从而能够实现可靠性高的电解电容器。

(2)通过控制进行束腰的金属壳体侧面的束腰部的尺寸，能够抑制金属壳体与树脂层的剥离。

(3)通过在束腰前进行热处理，能够提高金属壳体与树脂层之间的粘附性，能够抑制束腰后的树脂层的剥离。

(4)即使暴露在金属壳体束腰后所施加的热气氛下(例如老化或高温回流焊接)，也能抑制树脂层的剥离。

附图说明

图1是表示实施例的壳体收纳前的电容器元件的一个例子的图。

图2是表示金属壳体的制造工序的图，图(a)是表示拉深加工前的包覆有树脂层的金属板的图，图(b)是表示金属壳体的图。

图3是表示以往的电解电容器的制造工序的剖面图。

图4是表示实施例的电解电容器的制造工序的剖面图。

图5是表示实施例的电解电容器的金属壳体的剖面图。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明所涉及的电解电容器的实施方式基于实施例进行说明。

实施例

参照图1至图5，对实施例所涉及的电解电容器1进行说明。如图1所示，实施例所涉及的电解电容器1，具有将隔板介于阳极箔与阴极箔之间并卷绕而形成的电容器元件2、收纳该电容器元件2及电解质的呈有底筒状的金属壳体3、密封该金属壳体3的封口部件4。

阳极箔由铝等具有阀作用的金属形成，在通过蚀刻处理使其表面粗糙化的同时，在其表面上形成氧化膜层。与阳极箔相同，阴极箔也由铝等具有阀作用的金属形成，并通过蚀刻处理使其表面粗糙化。通过针脚焊接、冷焊接、超声波焊接等连接方法，在这两极电极上分别电连接有铝等的阳极一侧的引出端子5和同样是铝等的阴极一侧的引出端子5。该引出端子5，有的具有与连接在电极箔上的扁平部外部连接用的引出部(CP线)，有的由带状体构成，且其一端与电极箔连接，另一端与外部引出用的另外设置在封口部件4上的外部端子连接。

介于阳极箔及阴极箔之间的隔离板具有电绝缘性，由马尼拉麻纸、牛皮纸、西班牙草纸、剑麻纸、麻纸、铜氨纤维、人造丝、棉或者这些的混抄纸、合成纤维、无纺布或者这些的混抄纸等形成。

在电容器元件2中，在电容器元件内含有作为电解质的驱动用电解液、固体电解质，同时电容器元件2收纳在由铝等形成的呈有底筒状的金属壳体3内，金属壳体3的开口部用由橡胶(例如，丁基橡胶)等弹性材料形成的封口部件4束腰密封。作为密封，通过金属壳体3的开口端面的束腰7和金属壳体3的侧面的束腰8使金属壳体3与封口部件4粘附在一起，使电解电容器1密封。

作为驱动用电解液，可以使用用于电解电容器的现有的驱动用电解液。例如，可列举为γ-丁内酯、乙二醇、环丁砜、二甲基甲酰胺、水及这些的混合溶剂等。并且，作为溶质，可列举为作为有机酸、无机酸和作为盐的铵盐、季铵盐、季铵化眯盐、胺盐等。

作为固体电解质，可以使用用于固体电解电容器的现有的导电性高分子，例如，聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或者这些的衍生物等。特别优选3，4-乙烯二氧噻吩、3-烷基噻吩、3-烷氧基噻吩、3-烷基-4-烷氧基噻吩、3，4-烷基噻吩、3，4-烷氧基噻吩等。

金属壳体3，如图2(a)所示，先准备在铝等金属材料的金属板(铝板10)的表面上形成有聚酯树脂层6的层积体9，如图2(b)所示，再通过对该层积体9从金属板一侧进行拉深加工，能够形成在其外表面上具有聚酯树脂层6的呈有底筒状的金属壳体3。

铝板10是指纯铝或者铝合金的板状体，具体可列举为纯铝系的1000系、Al-Mn系的3000系合金、Al-Mg系的5000系合金的板状体。这些铝板10并不限定于这些示例的板状体。特别的，考虑到聚酯树脂的包覆性，优选1000系或3000系的板状体。

铝板10的厚度为0.1-1mm较好、优选0.2-0.8mm。若比0.1mm薄，则难以包覆上述聚酯树脂。另一方面，若比1mm厚，则拉深加工性会恶化。

铝板10，可以施加固溶处理、时效处理等各种调质处理、预处理。对于上述预处理没有特别限定，只要是能够去除铝板10的表面附着的油、去除表面的不均匀的氧化物的膜的处理即可。例如，可适当采用在用弱碱性的树脂液施加脱脂处理之后，在用氢氧化钠水溶液进行碱性蚀刻后，用硝酸水溶液进行去污处理的处理；在脱脂处理后进行酸清洗的处理等。并且，可以在脱脂的同时积极地进行蚀刻使铝板10的表面粗糙化至不着色的程度，以提高固着效果，另外具有未粗糙化的平面表面的铝板也可以使用。

作为包覆在铝板10上的聚酯树脂，可列举为由以下组分形成的膜：聚对苯二甲酸乙二酯、以对苯二甲酸乙二酯单元为主体，共聚成分为间苯二甲酸、萘二羧酸或新戊二醇等的共聚聚酯、以对苯二甲酸丁二酯单元为主体的聚酯、聚萘二甲酸乙二酯、及将这些混合而成的复合树脂，特别优选聚对苯二甲酸乙二酯。

另外，聚酯树脂层6，可以根据需要添加稳定剂，抗氧化剂、抗静电剂、颜料、润滑剂、防腐剂等添加剂。

聚酯树脂层6的厚度，优选为3-100μm，更优选为5-15μm。在不足3μm的情况下，将聚酯树脂层6均匀层积极为困难，进一步的，对得到的树脂包覆的铝板10进行拉深加工时，存在树脂层易于产生龟裂，耐腐蚀性、电绝缘性显著劣化的情况。另一方面，若超过100μm，则在经济上不利。

对本发明所涉及的包覆有聚酯树脂的铝板10(层积体9)的制造方法没有特别限定，可以通过将预先制模的聚酯树脂，与用加热炉、感应加热辊、热载体加热辊等加热到聚酯树脂熔点以上的温度的铝板10，通过层压辊进行热熔接的方法，或者将加热熔融的聚酯树脂挤出在铝板10上进行包覆的办法等公知的方法制造。

存在由包覆有聚酯树脂的铝板10的成形加工程度造成的粘附性不充分的情况，还存在由使用环境造成的耐腐蚀性不足等的情况。在这种情况下，通过在聚酯树脂与铝板10之间，通过依次或者分别单独地插入层积具有氨基、环氧基、丙烯酰基等官能团的硅烷偶联剂层等的底涂层、具有丙烯酰基、氨基甲酸酯基、环氧基、聚酯基等官能团的粘合剂层，能够得到所需的加工性及耐腐蚀性。

在为了密封这样通过拉深加工形成的金属壳体3而进行束腰时，由于相对于构成金属壳体3的铝板10的变形，铝板10的表面的追随性不好，因此在束腰时会对聚酯树脂层6与铝板10之间的粘附性造成影响。虽然在进行该束腰时，聚酯树脂层6难以从铝板10上剥离，但是在后续工序的老化处理、电解电容器1的安装处理的回流焊接处理时，如果暴露在超过100℃的温度气氛下，会存在聚酯树脂层6从铝板10上剥离的问题。

如图3所示，在对拉深加工后的金属壳体3的侧面进行束腰时，侧面的铝板10向内侧延伸，同时其厚度减少。包覆在金属壳体3的侧面上的聚酯树脂层6也同样会被拉伸，会影响侧面上的铝板10与聚酯树脂层6之间的粘附性。这样会存在以下倾向，金属壳体3的侧面的铝板10因束腰8而被拉伸，其厚度越小，对粘附性的影响越大。在这样的情况下，若暴露在超过100℃的温度气氛下，被拉伸的聚酯树脂会凝集并产生剥离11，导致在金属壳体3的侧面上会暴露出铝板10。

因此，本发明人通过深入的研究，发现通过控制该被拉伸的金属壳体3的侧面的束腰8的厚度，能够抑制聚酯树脂层6从金属板上剥离。即，如图4所示，了解到通过将金属壳体3的侧面的束腰8的铝板10的厚度(T2)设置为金属壳体3的底面的铝板10的厚度(T1)的1/2以上，能够抑制聚酯树脂层6的剥离。金属壳体3，是对金属板10与聚酯树脂层6构成的层积体9进行拉深加工而成的，铝板10的底面的厚度(T1)和侧面的厚度(T2)会随金属壳体3的高度而变化。存在壳体尺寸越大，侧面的铝板10的厚度(T2)越小的趋势，底面厚度(T1)与侧面厚度(T2)之差就会增大。特别是在金属壳体3的高度尺寸大于金属壳体3的直径尺寸的情况下，金属壳体3的侧面的延展会增加，在这种状态下对侧面进行束腰，被束腰的金属壳体3的侧面的厚度(T2)会进一步变小，会有聚酯树脂层6的追随不足而易于剥离的情况。即，金属壳体3的底面的铝板10的厚度(T1)与侧面的束腰8的铝板10的厚度(T2)之间存在关联性，通过设置在特定范围内，即，通过将侧面的束腰8的厚度(T2)设置为底面的厚度(T1)的1/2以上，能够抑制聚酯树脂层6的剥离。束腰8的厚度，表示的是金属壳体3的侧面通过束腰而薄壁化的金属板(铝板10)的部位，即厚度最薄的部位。

并且，为了抑制聚酯树脂层6从金属板(铝板10)上剥离，可以对金属壳体3的侧面的束腰深度进行研究。通常，侧面的束腰8，是将圆盘状的束腰轮压向金属壳体3的侧面进行束腰，通过控制该束腰深度，能够抑制聚酯树脂层6从铝板10上剥离。即，如图4所示，将金属壳体3的侧面的束腰8的内周径(T4)设定在金属壳体3的未被束腰的内周径(T3)的85-95％的范围内，能够减小金属壳体3的侧面的延伸并抑制聚酯树脂层6的剥离，同时能够维持电解电容器1的密封性。

并且，为了进一步抑制聚酯树脂层6从金属板(铝板10)上剥离，优选对拉深加工后的呈有底筒状的金属壳体3，在高温气氛下进行热处理以使其外表面达到140-200℃。如图5所示，通过对表面上形成有聚酯树脂层6的铝板10进行拉深加工，将其成形为呈有底筒状的金属壳体3。对该金属壳体3，在高温气氛下进行热处理以使其外表面达到140-200℃。例如，将金属壳体3放入作为高温气氛的高温槽中，进行热处理以使金属壳体3的外表面的温度达到140-200℃。热处理时间，作为使金属壳体3的外表面的温度达到140-200℃的范围内的处理时间，优选为30分钟以上。由于拉深加工金属壳体3的侧面延伸，追随该延伸的聚酯树脂层6，其被拉伸的状态通过热处理会得到缓和，重新成为与金属壳体3粘附的状态。这样，由于提高了粘附性，即使进一步增大作为密封工序的金属壳体3的侧面的束腰8，并且即使暴露在之后的高温气氛(老化或回流焊接工序等)中，聚酯树脂层6也不会从铝板10上剥离，能够确保金属壳体3的绝缘性。另外，若上述热处理的温度不足140℃，则不能改善聚酯树脂层6与铝板10之间的粘附性，另外若超过200℃，聚酯树脂层6自身会发生劣化，会对绝缘性产生影响。

如上所述，在实施例所涉及的电解电容器1中，提高了聚酯树脂层6与金属板(铝板10)之间的粘附性，即使在对金属壳体3的侧面束腰后将其暴露在热气氛中，聚酯树脂层6也不会剥离，能够确保绝缘性，能够实现可靠性高的电解电容器1。

符号说明

1-电解电容器；2-电容器元件；3-金属壳体；4-封口部件；5-引出端子；6-聚酯树脂层；7-开口端面的束腰；8-侧面的束腰；9-层积体；10-铝板；11-剥离。

Claims (4)

1.一种电解电容器，是将电容器元件及封口部件收纳在金属壳体内，通过对金属壳体的侧面及开口端面进行束腰从而密封的电解电容器，其特征在于，

所述金属壳体的高度尺寸大于直径尺寸，在其外表面上具有聚酯树脂层，将侧面的束腰部位的厚度设置为金属壳体的底面的厚度的1/2以上。

2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述侧面的束腰部位的内周径设置在金属壳体的未进行束腰的侧面的内周径的85-95％的范围内。

3.一种电解电容器的制造方法，是将电容器元件及封口部件收纳在金属壳体内，通过对金属壳体的侧面及开口端面进行束腰从而密封电解电容器的制造方法，其特征在于，

所述金属壳体的高度尺寸大于直径尺寸，在其外表面上具有聚酯树脂层，并设定侧面的束腰部位的厚度为金属壳体的底面的厚度的1/2以上来进行束腰。

4.根据权利要求3所述的电解电容器的制造方法，其特征在于，所述金属壳体在束腰前被施以使其外表面达到140-200℃的热处理。