JP2000277383A - 電解コンデンサとその製造方法 - Google Patents

電解コンデンサとその製造方法

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JP2000277383A
JP2000277383A JP11086363A JP8636399A JP2000277383A JP 2000277383 A JP2000277383 A JP 2000277383A JP 11086363 A JP11086363 A JP 11086363A JP 8636399 A JP8636399 A JP 8636399A JP 2000277383 A JP2000277383 A JP 2000277383A
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electrolytic capacitor
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alloy layer
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Kentaro Nakaaki
健太郎 仲秋
Tatsunori Tsuji
達紀 辻
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Nippon Chemi Con Corp
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Nippon Chemi Con Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部端子部分からの錫ウィスカの発生を防止
して、漏れ電流の増大とショート発生を防止する。 【解決手段】 外部端子10の表面に、0.5〜10.
0wt%のビスマスを含有する錫メッキを施して錫合金
層20を形成した後、この外部端子10をアルミニウム
リベット11に溶接する。溶接時には、錫合金層20が
溶融して溶接部12にビスマスが含有される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型の電解コンデ
ンサとその製造方法に係り、特に、その端子部の構成の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電解コンデンサには大型品と小型品があ
り、それぞれ構造が異なっている。このうち、大型の電
解コンデンサの一般的な構成は以下のようになってい
る。すなわち、図2に示すように、アルミニウムよりな
り帯状に形成された陽極箔2には、その表面に誘電体と
なる酸化皮膜層が形成されている。そして、この陽極箔
2を、同様に帯状に形成された陰極箔3及びセパレータ
4と共に巻回して、円筒状のコンデンサ素子1が形成さ
れている。また、このコンデンサ素子1の上端面から
は、陽極箔2及び陰極箔3とそれぞれ接続された帯状の
タブ9が引き出されている。そして、このコンデンサ素
子1に所定の電解液を含浸した後、有底筒状の外装ケー
ス5に収納して、大型の電解コンデンサが形成されてい
る。
【0003】また、前記帯状のタブ9の先端は、前記外
装ケース5の開口部を密封する封口板6に設けられた透
孔に装着されたアルミニウムリベット11の下端部に加
締め付け、あるいは溶接等の手段により固着されてい
る。一方、アルミニウムリベット11の上端部は、封口
板6の外面で、外部端子(ラグ端子)10に溶接によっ
て接続されている。この外部端子10は、アルミニウム
リベット11に対してはんだ付けで接続されるため、外
部端子10としては、はんだ付け特性を向上するため
に、その表面に錫メッキを施したものが使用されてい
る。
【0004】なお、アルミニウムリベット11は、一般
に頭部と軸部から構成され、また、封口板6に設けられ
た透孔は、アルミニウムリベット11の軸部と係合する
ように、アルミニウムリベット11の軸部の径とほぼ同
じ径の透孔とされている。さらに、封口板6は、フェノ
ール樹脂よりなるベーク板7にゴム等の弾性シート8を
貼り合わせたものからなり、外装ケース5の開口端の巻
締め加工により、前記開口端が弾性シート8に食い込ん
で密封するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の電解コンデンサには、以下に述べるよう
な問題点があった。すなわち、外部端子10はアルミニ
ウムリベット11に対してはんだ付けで接続されている
ため、図3に示したように、この溶接部12に錫ウィス
カ13が発生する場合がある。この錫ウィスカ13が発
生した場合には、陽極側の外部端子から発生したウィス
カと陰極側の外部端子から発生したウィスカが互いに接
合したり、あるいは、外部端子10で発生したウィスカ
が回路基板の表面を這うように成長して、基板上の他の
配線パターンに達する可能性がある。このような錫ウィ
スカによる電極端子間の接合や配線パターン間の接合
は、電解コンデンサの漏れ電流を増大させたり、ショー
トを発生させる原因となっていた。
【0006】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、外部端子部分からの錫ウィスカの発生を防止するこ
とができ、漏れ電流が低く、ショート発生の恐れもな
い、特性および信頼性に優れた電解コンデンサを提供す
ると共に、そのような電解コンデンサを効率よく製造す
ることができる製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者等は鋭意検討を重ね、本発明を完成する
に至ったものである。すなわち、本発明者等は、前述し
た従来の電解コンデンサにおける錫ウィスカの発生状況
を詳細に観察した上で、外部端子の表面の金属層の組成
に着目し、この金属層に含有させる材料と錫ウィスカの
発生との関係について検討を重ねたものである。
【0008】(1)ウィスカが特に溶接部で発生し易い
ことの判明 まず、前述した従来の電解コンデンサについて、錫ウィ
スカの発生状況を観察したところ、特に、図3に示した
ように、外部端子10とアルミニウムリベット11との
溶接部12においてウィスカ13の発生が多いことが判
明した。また、溶接部12に比べれば少ないものの、外
部端子10の表面からもウィスカがある程度発生するこ
とが判明した。
【0009】(2)溶接部表面におけるウィスカ発生源
の判明 さらに、溶接部における錫ウィスカの発生源を突き止め
るために、溶接部の内部組成を調べたところ、溶接部の
少なくとも表面に、錫層が形成されていることが判明し
た。そして、この錫層から錫ウィスカが発生しているこ
とが判明した。ここで、溶接部の表面に錫層が形成され
る理由は次のように考察された。すなわち、溶接の際に
外部端子の表面の錫メッキ層が溶融し、その結果、溶接
部の表面に錫層が形成されると考えられる。
【0010】(3)ウィスカの発生メカニズムの考察 続いて、以上のような錫ウィスカの発生メカニズムにつ
いて、次のように考察した。まず、溶接部に形成される
錫層の表面には、一般に酸化皮膜が形成されている。こ
の酸化皮膜が、製造、作動中等に何らかの原因で損傷を
受けて欠損部が生じ、錫層内の内部応力がこの欠損部に
集中し、ここから内部応力によって錫が押し出されるよ
うにして、錫ウィスカが発生すると考えられる。
【0011】(4)所定の金属を含有させることによっ
て、ウィスカの発生を抑制できることの判明 そこで、以上のような錫ウィスカの発生を抑制するため
に種々研究を重ねた結果、図1に示すように、外部端子
10の表面に、所定の金属を含有する錫からなる層(以
下、錫合金層という)20を形成し、この外部端子をア
ルミニウムリベット11に溶接して、溶接部12に前記
金属を含有させることにより、錫ウィスカの発生を抑制
できることを見出したものである。なお、錫に含有させ
る金属としては、アンチモン、インジウム、ビスマス又
はパラジウムのいずれかが望ましいことが判明した。
【0012】(5)所定の金属を含有させることによっ
て、ウィスカの発生を抑制することができる理由の考察 続いて、錫に上記の金属を含有させることによる錫ウィ
スカ発生の抑制メカニズムについては、次のように考察
した。まず、錫に含有させるアンチモン、インジウム、
ビスマス又はパラジウムは、これらを含有した錫合金層
内の内部応力を減少させるように作用すると考えられ
る。また、これらの金属は、酸化皮膜の欠損部から押し
出された錫結晶に対して、縦方向ではなく横方向への成
長を促し、その結果、成長した結晶はウィスカ状になら
ないと考えられる。一方、これらの金属の持つ高融点等
の特性によるものと考えられるが、これらの金属を含有
した錫合金層20を形成した外部端子を、アルミニウム
リベット11に溶接することによって、錫合金層中に含
まれる金属は、蒸散することなく良好に溶融して溶接部
に十分に含有され、ウィスカ抑制に効果的に作用すると
考えられる。
【0013】(6)所定の金属の望ましい含有率の判明 さらに、これらの金属を含有した錫合金層20の組成を
検討した結果、これらの金属の含有率は、0.5〜1
0.0wt%の範囲内であることが望ましいことが判明
した。すなわち、これらの金属の含有率が0.5wt%
に満たない場合には、ウィスカ抑制効果が低減してしま
い、逆に、10.0wt%を越える場合には、融点が低
下して、はんだ付け特性が低下してしまうからである。
一方、これらの金属の含有率が0.5〜10.0wt%
の範囲内であれば、十分なウィスカ抑制効果を実現しな
がら、しかも十分なはんだ付け特性を維持できることが
判明した。
【0014】(7)電解コンデンサの製造方法 上述したような従来から用いられている大型の電解コン
デンサの製造方法において、予め外部端子の表面に、ア
ンチモン、インジウム、ビスマス又はパラジウムから選
択したいずれか一の金属を0.5〜10.0wt%含有
する錫メッキを施して、錫合金層を形成する。その後、
この外部端子をアルミニウムリベットに溶接する。
【0015】(8)他の実施形態 なお、本発明は、上述したような実施形態に限定される
ものではなく、他にも本発明の範囲内で多種多様な形態
が実施可能である。例えば、上述した実施の形態におい
ては、アルミニウム電解コンデンサについて説明した
が、本発明は、電解液を含浸させた電解コンデンサに限
定されるものではなく、固体電解質を保持させた固体電
解コンデンサにも同様に適用可能であり、同様に優れた
効果が得られるものである。また、アルミニウムリベッ
トの形状は、上述したように頭部と軸部から構成される
断面形状が略T字状だけでなく、軸部に段部が形成され
ているものであっても良いことは言うまでもない。
【0016】
【実施例】より具体的に、図2の構造を持つ、同一定格
200WV−470μFのアルミニウム電解コンデンサ
として、次の表1に示すように、外部端子10の表面に
形成する金属層の材質のみが異なる3種類の電解コンデ
ンサ(φ25.4mm×高さ寸法30mm)を作製し
た。すなわち、5wt%のビスマスを含有する錫メッキ
を施して、表面に錫合金層としてビスマス錫層を形成し
てなる外部端子を用いた電解コンデンサ(実施例)と、
単純な錫メッキを施して錫層を形成してなる外部端子を
用いた電解コンデンサ(比較例1)と、5wt%の鉛を
含有する錫メッキを施して鉛を含有する錫層を形成して
なる外部端子を用いた電解コンデンサ(比較例2)とを
それぞれ作製した。
【表1】
【0017】そして、これらの3種類のアルミニウム電
解コンデンサをそれぞれ100個ずつ用意し、回路基板
にはんだ付けによって装着し、85℃/85%RH、1
000時間の耐湿試験を行った後、目視によってウィス
カの発生数を検査したところ、次の表2に示すような結
果が得られた。
【表2】
【0018】この表2に示すように、比較例1、2にお
いては、ウィスカの発生が認められるが、本発明に係る
実施例においては、ウィスカの発生は全く認められなか
った。このことから、本発明に係るビスマス錫層の効果
は明らかである。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、外部端子の表面に所定の金属を含有した錫合金層を
形成し、この外部端子とアルミニウムリベットとの溶接
部に、その錫合金層から溶融した金属を含有させること
により、溶接部からの錫ウィスカの発生を防止すること
ができ、漏れ電流が低く、ショート発生の恐れもない、
特性および信頼性に優れた電解コンデンサを提供するこ
とができる。また、外部端子に対するメッキ材料を変え
るだけで、従来の製造工程をそのまま使用して電解コン
デンサを効率よく製造可能な製造方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電解コンデンサの外部端子とアル
ミニウムリベットの溶接部の構成を示す要部拡大断面図
【図2】従来の電解コンデンサの構成を示す断面図
【図3】図2に示した従来の電解コンデンサにおいて、
外部端子とアルミニウムリベットの溶接部で錫ウィスカ
が発生している状態を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
1…コンデンサ素子 2…陽極箔 3…陰極箔 4…セパレータ 5…外装ケース 6…封口板 7…ベーク板 8…弾性シート 9…タブ 10…外部端子 11…アルミニウムリベット 12…溶接部 13…ウィスカ 20…錫合金層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して
    巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子
    を電解質を保持させて外装ケース内に収納してなる電解
    コンデンサであって、前記外装ケースの開口部を密封す
    る封口部材にアルミニウムリベットが貫通配置され、こ
    のアルミニウムリベットに外部端子が溶接によって接続
    されている電解コンデンサにおいて、 前記外部端子の表面に、アンチモン、インジウム、ビス
    マス又はパラジウムから選択したいずれか一の金属を含
    有した錫合金層が形成されていることを特徴とする電解
    コンデンサ。
  2. 【請求項2】 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して
    巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子
    を電解質を保持させて外装ケース内に収納してなる電解
    コンデンサであって、前記外装ケースの開口部を密封す
    る封口板にアルミニウムリベットが貫通配置され、この
    アルミニウムリベットに外部端子が溶接によって接続さ
    れている電解コンデンサにおいて、 前記外部端子の表面に、アンチモン、インジウム、ビス
    マス又はパラジウムから選択したいずれか一の金属を含
    有した錫合金層が形成され、 前記外部端子と前記アルミニウムリベットとの溶接部
    は、溶接時に前記錫合金層から溶融した前記一の金属を
    含有することを特徴とする電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記錫合金層は、アンチモン、インジウ
    ム、ビスマス又はパラジウムから選択したいずれか一の
    金属を含有した錫メッキ層であることを特徴とする請求
    項1又は請求項2に記載の電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記錫合金層における前記一の金属の含
    有率が、0.5〜10.0wt%であることを特徴とす
    る請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の電解コン
    デンサ。
  5. 【請求項5】 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して
    巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子
    を電解質を保持させて外装ケース内に収納し、前記外装
    ケースの開口部を密封する封口部材にアルミニウムリベ
    ットを貫通配置し、このアルミニウムリベットに外部端
    子を溶接によって接続する電解コンデンサの製造方法に
    おいて、 前記外部端子の表面に、アンチモン、インジウム、ビス
    マス又はパラジウムから選択したいずれか一の金属を含
    有した錫メッキ層を形成し、この外部端子を前記アルミ
    ニウムリベットに溶接することを特徴とする電解コンデ
    ンサの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7586737B2 (en) 2005-10-14 2009-09-08 Fujitsu Limited Electronic component and lead unit therefor

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