JP2001052967A

JP2001052967A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2001052967A
Application number: JP11228913A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okazaki; 博司岡崎; Jiro Ichimura; 滋朗市村; Toshiyuki Takano; 利幸高野; Tomoyuki Yoshii; 智之吉井
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】小形化し易く、高圧・高容量のものを得やす
く、製造時の不良を防止し易く、歩留りを向上できる電
解コンデンサを提供すること。【解決手段】偏平形のコンデンサ素子１を有する電解
コンデンサ１４において、長尺状の陰極箔２の両面にセ
パレータ３を積層してつづら折りするとともに、前記セ
パレータ３の各間に別々の陽極体４を配置してなるコン
デンサ素子１を有することを特徴とする電解コンデンサ
１４。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサに
関し、特に中高圧用の偏平形の電解コンデンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器等の小形化に伴って、こ
の電気機器等に組み込まれる電解コンデンサについても
小形のものが必要とされ、各種の形状のものが必要とさ
れるようになってきている。

【０００３】ところで、アルミ電解コンデンサ等の電解
コンデンサは、一般的に陽極箔と陰極箔とを電解紙から
なるセパレータを介して積層したものを巻回して形成し
た円筒形のコンデンサ素子を用いている。そしてこのコ
ンデンサ素子に電解液を含浸したものを、肉厚０．５ｍ
ｍ程度のアルミ合金製の円筒状のケースに収納し、端子
を引き出し、蓋をして密封している。しかし、この円筒
形の電解コンデンサは、隣接して他の電子部品と一緒に
機器に組み込む場合、その周囲に利用されない空間を生
じ易く、電気機器等の小形化を困難にしている。

【０００４】そしてこの円筒形の欠点を改良するものと
して、従来、コンデンサ素子を偏平形にした電解コンデ
ンサが考えられている。このコンデンサ素子は、例えば
図４に示す通り、所定の寸法で四角形状に裁断した陽極
箔２０と、セパレータ２１と、陰極箔２２とをこの順に
任意の枚数だけ積層した構造になっている。そして陽極
箔２０に接続した陽極用端子２３と、陰極箔２２に接続
した陰極用端子２４をコンデンサ素子２５から引き出し
て、ラミネートフィルム等の外装により被覆し、電解コ
ンデンサとしている。また図５に示す通り、長尺状の陽
極箔３０と、セパレータ３１と、陰極箔３２とを積層し
つづら折りして偏平形としたコンデンサ素子３３も考え
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示すコ
ンデンサ素子２５を用いた電解コンデンサは、コンデン
サ素子２５を製造する際に、陽極箔２０とセパレータ２
１と陰極箔２２とが互いにその位置がズレ易く、陽極箔
２０と、陰極箔２２とが短絡する不良を生じ易い欠点が
ある。また、陽極用端子２３及び陰極用端子２４は各々
陽極箔２０及び陰極箔２２の同じ位置に接続されてい
る。このためコンデンサ素子２５からは、陽極箔２０及
び陰極箔２２の積層枚数の数だけ陽極用端子２３及び陰
極用端子２４が各々重なって引き出される。従って、陽
極用端子２３や陰極用端子２４の箇所で他の箇所よりも
コンデンサ素子２５の厚さが厚くなり、その分、電解コ
ンデンサを小形化し難い欠点がある。さらに、陽極用端
子２３や陰極用端子２４の数が増えると、外装の外に引
き出して外部用端子として使用し難くなり、密封不良も
生じ易くなる。このため、陽極箔２０や陰極箔２２の積
層枚数を増加し難く、高容量の電解コンデンサが得られ
難い欠点がある。

【０００６】そして、図５に示すコンデンサ素子３３の
場合には、陽極箔３０の機械的強度が弱いため、つづら
折りすると、屈曲部で折れて弁作用金属の地金が露出し
たり、破断してしまうこともある。特に、中高圧用の陽
極箔の場合には、低圧用の場合に比較して機械的強度が
低く、破断等し易くなる。このため、製造時の不良を生
じ易く、歩留りが低い欠点がある。

【０００７】本発明は、以上の欠点を改良し、小形化し
易く、高圧・高容量のものを得やすく、製造時の不良を
防止し易く、歩留りを向上できる電解コンデンサを提供
することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
の課題を解決するために、偏平形のコンデンサ素子を有
する電解コンデンサにおいて、長尺状の陰極箔の両面に
セパレータを積層してつづら折りするとともに、前記セ
パレータの各間に別々の陽極体を配置してなるコンデン
サ素子を有するものである。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１の電解
コンデンサにおいて、陽極用端子を接続した第１の陽極
箔と、切欠き部を設けた第２の陽極箔とを、前記陽極用
端子を前記切欠き部に配置して互いに積層して形成した
陽極体を用いるものである。

【００１０】そして請求項３の発明は、請求項１又は請
求項２の電解コンデンサにおいて、トンネル状の貫通形
のピットを有する陽極箔を２枚以上積層して形成した陽
極体を用いるものである。

【００１１】さらに、請求項4の発明は、請求項１ない
し請求項３記載の電解コンデンサにおいて、陽極体から
陽極用端子を引き出し、この陽極用端子どうしを互いに
接続するとともに、１個の前記陽極用端子のみを外部に
引き出すものである。

【００１２】本発明によれば、長尺状の陰極箔の両面に
セパレータを積層してつづら折りするとともに、セパレ
ータの各間に別々の陽極体を配置してコンデンサ素子を
形成している。従って、陰極箔をセパレータによって絶
縁し易く、つづら折りした状態のセパレータ間に陽極体
を配置する際にこの陽極体がズレた場合でも、陰極箔と
陽極体とが短絡するのを容易に防止できる。また、陽極
体は、陰極箔と異なり長尺状でなく、幅の短かいものが
個々にセパレータ間に配置され、つづら折りされること
がないため、破断したりするような不良を生じることな
く、中高圧用の陽極箔を容易に用いることができる。そ
して、陽極体を、陽極用端子を接続した第１の陽極箔
と、切欠き部を設けた第２の陽極箔とを、陽極用端子を
切欠き部に配置して互いに積層して形成することによ
り、陽極体が陽極用端子の厚さ分だけ厚くなるのを防止
でき、その分だけ小形化が可能になる。また、陽極用端
子の数も減少できるため、外装による密封不良を防止し
易くなり、かつ容量も増加し易くなる。また、陽極体
を、トンネル状の貫通形のピットを有する陽極箔を２枚
以上積層して形成することにより、コンデンサ素子に含
浸する電解液が陽極体に浸透し易くなる。このため、電
解コンデンサの特性を向上し易くなり、容量を増加し易
くなる。さらに陽極体から引き出された陽極用端子どう
しを互いに接続するとともに、そのうちの１個の陽極用
端子のみをケース等の外部に引き出すことにより、２個
以上を一緒に引き出した場合に比較して密封性を向上で
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１において、１はコンデンサ素
子であり、電解液等が含浸されている。そしてこのコン
デンサ素子１は、図２にも示す通り、長尺状の陰極箔２
の両面にセパレータ３を積層したものをつづら折りする
とともに、セパレータ３の各間に別々の陽極体４を配置
している。この場合、セパレータ３の幅は、陰極箔２の
幅及び陽極体３の長さｌよりも長くなっていて、陰極箔
２と陽極体４とを絶縁している。

【００１４】そしてセパレータ３としては、マニラ紙や
クラフト紙等の電解紙を用いる。また、陰極箔２は、エ
ッチングしたアルミ箔等の弁作用金属箔を用い、その長
手方向の一端にタブ状の陰極用端子５を接続している。

【００１５】そして陽極体４は、図３にも示す通り、第
１の陽極箔６と第２の陽極箔７とを積層した構造になっ
ている。そして第１の陽極箔６は、アルミ箔等の弁作用
金属箔をエッチングしてトンネル状の貫通ピットを形成
し、酸化皮膜を形成した四角形状の箔で、角部にタブ状
の陽極用端子８をコールドウェルド法等により接続し引
き出している。また、第２の陽極箔７は、同様に、アル
ミ箔等の弁作用金属箔をエッチングしてトンネル状の貫
通ピットを形成し、酸化皮膜を形成したほぼ四角形状の
箔で、角部に切欠き部９を設けている。そして、第１の
陽極箔６と第２の陽極箔７とを、陽極用端子８を切欠き
部９の箇所に配置して互いに積層し、２点以上の箇所で
コールドウェルド等により一体化している。なお、第２
の陽極箔７は、１枚だけではなく、２枚以上であっても
よく、容量が増加する。また、この第２の陽極箔７の表
面に切欠き部９のない陽極箔を積層してもよい。そして
陽極用端子８は、１個を長く引き出し、残りを短くし
て、長く引き出したものの根本に接続している。また、
電解液としては、エチレングリコールやグリセリンなど
の多価アルコール類を主溶媒とし、これにホウ酸アンモ
ニウムや有機酸のアンモニウム塩等を電解質として溶解
したものを用いる。

【００１６】そして１０はコンデンサ素子１を収納する
ケースである。このケース１０は、コンデンサ素子１を
収納するための凹部１１と、この凹部１１の周辺に設け
たツバ部１２とからなる。そして蓋１３をツバ部１２で
溶着してケース１０を密封している。そしてケース１０
及び蓋１３は、金属薄膜層と、その一方の面に補強層を
積層するとともに、他方の面に耐電解液性等を有する熱
可塑性樹脂を積層した３層構造のラミネートフィルムを
材質とするものである。なお、金属薄膜層は、厚さ１０
〜１００μｍのアルミ等の金属箔や、金属蒸着層等によ
り形成する。また、補強層は、ポリプロピレンフィルム
やポリエチレンフィルム，ポリイミドフィルム，ポリカ
ーボネートフィルム，ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム，ポリカーボネートフィルム，ポリ弗化ビニリデン
フィルム，ポリ弗化エチレンフィルム，ポリエチレンタ
フタレートフィルム，ポリブチレンテレフタレート等の
各フィルムを用いる。そして耐電解液性を有する熱可塑
性樹脂としては、アイオノマーやポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリ塩化ビニル，ポリスチレン，ポリ塩化ビ
ニリデン，フッ素樹脂，ポリメタクリル酸メチル，ポリ
アミド，ポリエステル，ポリカーボネート，ポリフェニ
レンオキシド，熱可塑性ポリウレタン，ポリアセタール
等を用いる。そして耐電解液性を有する熱可塑性樹脂が
コンデンサ素子１側に向くように配置する。なお、ケー
ス１０と蓋１３とは互いに異なる材質であってもよい。
また、各材質は上記の３層構造のラミネートフィルムに
限定されることなく、熱可塑性樹脂フィルムのみの１
層、金属層と熱可塑性樹脂フィルムとの２層構造のラミ
ネートフィルム、あるいは任意の４層以上のラミネート
フィルム等を用いてもよい。また、ケース１０には、機
械的強度を付与するために、ツバ部１２等にＰＰやフェ
ノール等の絶縁樹脂製の枠をはめ込んでもよい。

【００１７】次に、上記の実施の形態の電解コンデンサ
１４の製造方法について説明する。先ず、アルミ等の比
較的厚い長尺状の弁作用金属をエッチング処理する。こ
の際、トンネル状の貫通ピット等を形成する。エッチン
グ処理後、硫酸やシュウ酸，ホウ酸，酒石酸，リン酸あ
るいはこれらのアンモニウム塩，有機酸十アンモニウム
などの化成液を用いて化成処理し、酸化皮膜を形成す
る。化成処理後、弁作用金属を適当な寸法に裁断し、第
１の陽極箔６と第２の陽極箔７とを形成する。この際、
第２の陽極箔７は角部に切欠き部９を設ける。そして第
１の陽極箔６には角部にタブ状の陽極用端子８をコール
ドウェルド法やかしめつけ法等により接続する。そして
第１の陽極箔６と第２の陽極箔７とを、陽極用端子８の
接続部分を切欠き部９の箇所に配置して、コールドウェ
ルド法や超音波溶着法，ステッチあるいは第１の陽極箔
６及び第２の陽極箔７が電気的に導通することができる
ような手段によってその角部等を接続し、一体化して陽
極体４を形成する。また、アルミ等の比較的薄い長尺状
の弁作用金属をエッチング処理し、さらに必要に応じて
低電圧で化成処理する。化成処理後、所定の寸法に裁断
し、陰極箔２を形成する。そしてこの陰極箔２の長手方
向の一端にタブ状の陰極用端子５をコールドウェルド法
や超音波溶着法などにより接続する。そしてこの陰極箔
２の両面に、陰極箔２よりも幅の広い電解紙等のセパレ
ータ３を積層する。なお、図２のコンデンサ素子１で
は、陰極箔２の両面に別々のセパレータ３を積層してい
るが、幅がセパレータ３の２枚分あるものを、幅方向の
中央部分で折り曲げて、その中に陰極箔２を挟み込んで
セパレータを積層するようにしてもよい。セパレータ３
を積層後、陰極箔２とセパレータ３との積層体をつづら
折りしながら、セパレータ３の間に適当な間隔で陽極体
４を挿入し、配置する。そして１個の陽極用端子８を残
し、残りの陽極用端子８を短く裁断し、互いにコールド
ウェルド法や超音波溶着法等により接続し、コンデンサ
素子１を形成する。

【００１８】コンデンサ素子１を形成後、電解液を含浸
する。そして電解液は予じめセパレータに含浸しておい
てもよい。なお、このセパレータはゲル状とすることも
ある。

【００１９】含浸後、コンデンサ素子１をケース１０に
収納し、高温雰囲気中において、段階的に昇圧しながら
最終的に定格電圧以上の電圧をコンデンサ素子１に印加
して、エージング処理する。エージング処理後、ケース
１０のツバ部１２の箇所で蓋１３を、加熱溶着や超音波
溶着，高周波溶着等により溶着し、ケース１０を密封す
る。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、長尺状の
陰極箔の両面にセパレータを積層してつづら折りすると
ともに、セパレータの各間に別々の陽極体を配置してな
る偏平形のコンデンサ素子を有しているため、製造時の
短絡不良を防止でき、歩留りを向上できる中高圧用の電
解コンデンサが容易に得られる。また、陽極用端子を接
続した第１の陽極箔と、切欠き部を設けた第２の陽極箔
とを、陽極用端子を切欠き部に配置して互いに積層した
陽極体を用いることにより、小形化が可能で、密閉不良
を防止できる高容量の電解コンデンサが容易に得られ
る。そしてトンネル状の貫通形のピットを有する陽極箔
を２枚以上積層してなる陽極体を用いることにより、特
性を向上できる高容量の電解コンデンサが容易に得られ
る。さらに、陽極体から引き出した陽極用端子どうしを
互いに接続し、そのうちの１個の前記陽極用端子のみを
外部に引き出すことによって密封性の良好な電解コンデ
ンが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の断面図及び分解図を示
す。

【図２】本発明の実施の形態に用いるコンデンサ素子を
展開した状態の斜視図を示す。

【図３】本発明の実施の形態に用いる陽極体の斜視図を
示す。

【図４】従来のコンデンサ素子の斜視図を示す。

【図５】従来のコンデンサ素子の斜視図を示す。

【符号の説明】

１…コンデンサ素子、２…陰極箔、３…セパレー
タ、４…陽極体、６…第１の陽極箔、７…第２の陽極
箔、８…陽極用端子、９…切欠き部、１４…電解コン
デンサ。整理番号Ｐ２５１８

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井智之栃木県芳賀郡二宮町大字久下田1065番地日立エーアイシー株式会社芳賀工場内Ｆターム(参考） 5E082 AB03 AB09 BB04 BC38 EE03 EE11 EE15 EE16 EE23 EE24 FG27 FG44 HH03 HH07 HH47 JJ06 JJ09 LL02 MM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏平形のコンデンサ素子を有する電解コ
ンデンサにおいて、長尺状の陰極箔の両面にセパレータ
を積層してつづら折りするとともに、前記セパレータの
各間に別々の陽極体を配置してなるコンデンサ素子を有
することを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】陽極体が、陽極用端子を接続した第１の
陽極箔と、切欠き部を設けた第２の陽極箔とを、前記陽
極用端子を前記切欠き部に配置して互いに積層してなる
請求項１記載の電解コンデンサ。
【請求項３】陽極体が、トンネル状の貫通形のピット
を有する陽極箔を２枚以上積層してなる請求項１又は請
求項２記載の電解コンデンサ。
【請求項4】陽極体から陽極用端子を引き出し、この陽
極用端子どうしを互いに接続するとともに、１個の前記
陽極用端子のみを外部に引き出してなる請求項１ないし
請求項３記載の電解コンデンサ。