JP2002231582A - 積層型電解コンデンサ用陽極箔および積層型電解コンデンサ - Google Patents
積層型電解コンデンサ用陽極箔および積層型電解コンデンサInfo
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Abstract
箔を確実に接続することができるようにするとともに、
静電容量を向上させ、薄型、小型化を図る。 【解決手段】 エッチングによって陽極箔14の表裏面
にわたって貫通する貫通ピット20を形成するととも
に、陽極極箔14の一部をマスキングして接続用未エッ
チング部21を設け、この接続用未エッチング部21に
陽極タブ6の一端部を接続する。複数の陽極箔14を積
層し、さらに電解紙17を介して陰極箔18を積層す
る。
Description
ンサ用陽極箔および電解コンデンサに関する。
極箔は、単位面積当たりの静電容量を高めるために、ア
ルミ箔を電気化学的または化学的にエッチング処理する
ことにより、表裏面に通常エッチングピットまたはトン
ネル状ピットと呼ばれる無数の微細な穴を内部方向に向
かって形成している(例えば、特開平3−109711
号公報、特開平10−256096号公報等)。エッチ
ングピットは、陽極箔の表裏面に貫通するもの(以下、
貫通ピットという)と、貫通しないもの(以下、不貫通
ピットという)とがある。特に、貫通タイプの陽極箔
は、貫通ピットを電解液が浸透し、陰極箔へのイオン伝
導が行われるため、陽極箔を2枚重ねてダブルアノード
として使用できる反面、不貫通タイプの陽極箔と異な
り、厚さ方向の中心部に芯と呼ばれる地金部がないた
め、機械的強度が弱く、化成処理したり、陽極箔を複数
枚積層して接続する際に、箔割れしたり切断してしま
う。
ために、ピット数を少なくしたり、箔の側縁部にエッチ
ングされない帯状の未エッチング部を設けている。ま
た、特開平8−264391号公報に記載された電解コ
ンデンサ用アルミニウム箔のエッチング方法は、別工程
によって貫通ピットと不貫通ピットを形成し、さらに別
工程で貫通ピットの直径を拡大するようにしている。
数を少なくして貫通ピットが形成されていない部分を多
く残すと、単位面積当たりで得られる静電容量が制限さ
れるため、大容量化を図る上で障害になるという問題が
あった。陽極箔の側縁部に帯状の未エッチング部を設け
る場合も、それだけ有効表面積が減少するため、大容量
化を図る上で障害になる。特開平8−264391号公
報に記載された電解コンデンサ用陽極箔は、貫通ピット
を形成するエッチング工程と、不貫通ピットを形成する
エッチング工程と、貫通ピットの直径を拡大するエッチ
ング工程を必要とするため、エッチングの処理工程が多
くなり、陽極箔の製作に長時間を要し、生産性が低いと
いう問題があった。
めになされもので、その目的とするところは、陽極箔の
一部に接続用の未エッチング部を設けるという簡単な構
造で、静電容量および機械的強度を向上させることがで
き、複数の陽極箔を確実に接続することができるように
した積層型電解コンデンサ用陽極箔を提供することにあ
る。また、本発明は、薄型小型化を図ることができる積
層型電解コンデンサを提供することにある。
に、陽極箔の表裏面の少なくともいずれか一方の面の一
部に陽極箔の少なくとも内部中間位置まで達する厚さの
接続用未エッチング部を設け、この接続用未エッチング
部が形成されている部分以外の部分に表裏面にわたって
貫通するエッチングピットを形成したものである。この
発明において、接続用未エッチング部はエッチング部に
比べて十分な強度を有し、接続部として利用することに
より積層した複数枚の陽極箔を接続することができるの
で、貫通ピットの数および静電容量を増大させることが
できる。
接続用未エッチング部の厚さを陽極箔の内部中間位置ま
で達する厚さとし、前記接続用未エッチング部が形成さ
れている面とは反対側の面でかつ接続用未エッチング部
に対応する部分に前記接続用未エッチング部方向に向か
って伸長する不貫通なエッチングピットを形成したもの
である。この発明においては、未エッチング部分に対応
して不貫通なエッチングピットを形成しているので、ピ
ット数をさらに増大させることができる。
接続用未エッチング部を、極箔の表面から裏面にまで達
する厚さとするとともに、接続用未エッチング部の表裏
面の面積を異ならせたものである。この発明において
は、未エッチング部が表面から裏面にまで達しているの
で、未エッチング部の強度を増大させることができる。
また、未エッチング部の表面側の面積と裏面側の面積と
を異ならせると、陽極箔の内部において未エッチング部
に段差ができるため、複数の陽極箔を積層してコールド
ウエルド法(圧着法)によって接続する際に、貫通ピッ
トが形成されているエッチング部分と未エッチング部分
の厚さ方向の相対的な移動を防止し、互いに分離するの
を防止することができる。
接続用未エッチング部を、極箔の表面から裏面にまで達
する厚さとするとともに、接続用未エッチング部の表面
と裏面を前記陽極箔の面方向にずらしたものである。こ
のような発明においても、第3の発明と同様に陽極箔の
内部において未エッチング部に段差ができるため、複数
の陽極箔を積層してコールドウエルド法(圧着法)によ
って接続する際に、貫通ピットが形成されているエッチ
ング部分と未エッチング部分の厚さ方向の相対的な移動
を防止し、互いに分離するのを防止することができる。
極箔の少なくとも内部中間位置まで達する厚さの接続用
未エッチング部を互いに重ならないように陽極箔の面方
向に離間させてそれぞれ設け、これら接続用未エッチン
グ部が形成されている部分以外の部分に表裏面にわたっ
て貫通するエッチングピットを形成したものである。こ
のような発明においては、陽極箔の表裏面に未エッチン
グ部が形成されているので機械的強度を確保できる。
ちのいずれか1つに記載の発明に係る陽極箔を複数枚積
層して形成した陽極箔積層体と、この陽極箔積層体に積
層された陰極層と、前記陽極箔積層体と前記陰極箔との
間に介在された電解紙とでコンデンサ素子を構成し、こ
のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸したものであ
る。
駆動用電解液の通過を可能にするため、陽極箔間に電解
紙を介在させる必要がなく、コンデンサを薄型、小型化
することができる。
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る積
層型電解コンデンサの一実施の形態を示す概略断面図、
図2はコンデンサ素子の要部の断面図、図3は陽極箔の
平面図である。
ミニウムを用いた積層型アルミ電解コンデンサである。
この積層型アルミ電解コンデンサ1は、絶縁材からなる
ケース本体2と、このケース本体2内に2段に積層され
て収納されたコンデンサ素子3と、ケース本体2の上面
開口部を液密に閉塞する蓋体4と、ケース本体2内に収
納された駆動用電解液5等で構成され、各コンデンサ素
子3の陽極タブ6と陰極タブ7(図2)が前記ケース本
体2に貫通して設けたプラスとマイナスのラグ端子8,
9にそれぞれ電気的に接続されている。
素子3は、所定の製品サイズに裁断された複数の陽極箔
14を複数枚積層して形成した陽極箔積層体15と、こ
の陽極箔積層体16の表裏面に電解紙17を介して積層
された陰極箔18とで構成され、図示しない駆動用電解
液が含浸されている。陽極箔積層体15と陰極箔18の
上面の一側縁部には、前記陽極タブ6と陰極タブ7の一
端部が従来周知のコールドウエルド法(またはかしめつ
け法)によってそれぞれ取付けられている。このような
コンデンサ素子3は、含浸工程により前記陽極箔14お
よび電解紙17に電解液が含浸された後、前記ケース2
内に収納される。
のアルミ箔に溶液中で電気化学的または化学的エッチン
グ処理を施し、表面と裏面からそれれぞれ内部方向に向
かって延びる無数の微細なエッチングピット20を形成
した後、化成処理によって表面全体に誘電体としての酸
化被膜(Al2O3 )を形成したアルミ箔が用いられる。
エッチングピット20は、陽極箔14の略全面にわたっ
て形成されており、陽極箔14の厚さ方向中心部付近で
互いに連通することにより貫通ピットを形成している。
チング時にマスキングされることにより、貫通ピット2
0が形成されない部分、つまり未エッチング部21(図
2の斜線部)が設けられている。この未エッチング部2
1は、複数の陽極箔14を積層してコールドウエルド法
(またはかしめつけ法)により機械的および電気的に接
続する際の接続部となる部分であり、また前記陽極タブ
6の取付部として用いられる。したがって、以下の説明
においては、接続用未エッチング部ともいう。
うに陽極箔14の厚さ方向の略中心部にまで達する厚み
をもって形成され、この接続用未エッチング部21に対
応する裏面側には陽極箔14の厚さ方向中心部に向かっ
て伸長する不貫通なエッチングピット(不貫通ピット)
22が形成されている。このような接続用未エッチング
部21と不貫通ピット22は、貫通ピット20の形成時
に図4に示すように陽極箔14の表面で陽極タブ取付予
定部に、例えばポリエステル系樹脂塗料等のマスク剤2
3を塗布しておくことにより容易に形成することがで
き、形成後はマスク剤23を溶剤によって除去すればよ
い。
極箔14を積層してコールドウエルド法(またはかしめ
つけ法)により接続すると、全ての陽極箔14を電気的
に接続することができるため、前記陽極タブ6を積層さ
れた3枚の陽極箔14のうち最上層の陽極箔14にのみ
設けた例を示したが、これに限らず各陽極箔14にそれ
ぞれ設け、リード線で接続してもよい。
接続用未エッチング21を有する前記陽極箔14を製作
するには、純度99.98%以上、厚さ100μmのア
ルミ箔に以下の工程を施すことにより製作することがで
きる。一般的にエッチング工程は、まず塩酸、硫酸等の
酸を含む酸性水溶液もしくは水酸化ナトリウム等のアル
カリを含むアルカリ性水溶液に所定の時間アルミ箔を浸
漬し、第一工程のエッチングを行う。この後、塩酸、塩
化ナトリウム等の塩化物を含む水溶液に、硫酸、リン
酸、硝酸、蓚酸等の皮膜を形成する酸を添加した液中
で、電気化学的にエッチングピットを形成する第二工程
を行う。次に、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、蓚酸等の酸
を含む水溶液中で、化学的もしくは電気化学的エッチン
グを行いピット内壁に沿ってアルミニウムを溶解させ、
ピット径を目的の太さに拡大する第三工程のエッチング
を行う。第三工程が終わったアルミ箔を洗浄後、純水で
洗浄して乾燥し、エッチング処理を終了する。これらの
処理により、アルミ箔には無数の微細な貫通ピット20
と非貫通ピット22および未エッチング部21が形成さ
れる。
体に誘電体である酸化皮膜を形成する。一般的に化成処
理は、前記エッチング処理を行ったアルミ箔を沸騰した
純水中に浸漬し、表面に疑似ベーマットを形成する。次
に、ホウ酸、リン酸等の無機酸イオンや、モノカルボン
酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸等の有機酸イオン
を含む水溶液中にアルミ箔を浸漬し、所定の電圧を印加
し陽極酸化を行う。その後、熱処理、減極処理、陽極酸
化を繰り返し、その後、洗浄、乾燥して化成工程を終了
する。以上の工程を終了したアルミ箔を上記した陽極箔
14として用いる。この陽極箔14は、有効面積が大き
く、高圧(100V以上)の積層型アルミ電解コンデン
サ用陽極箔として用いることができる。
ルミ箔からなり、エッチング処理されることにより表面
と裏面から内部方向に向かって延びる無数の不貫通ピッ
ト25がそれぞれ形成されることにより、厚さ方向中心
部に芯としての地金部26を残すものが用いられるが、
これに限らず不貫通ピット25が形成されていないアル
ミ箔であってもよい。陰極箔18の厚さは、15〜60
μm程度で、特別の場合を除き化成処理による酸化皮膜
は形成されていない。ただし、安定化処理は行われるた
め、きわめて薄い酸化皮膜は存在する。
解液5と、前記陽極箔14、電解紙17に含浸される駆
動用電解液としては、通常エチレングリコール(EG)
を主溶媒とし、硼酸系、有機酸系アンモニウム等が溶質
として用いられる。
フト紙等が用いられる。電解紙17の特性としては、電
荷をもったイオンの移動を可能にするため微細な貫通孔
を有する多孔質で高い緻密性と気密性が要求される。電
解紙17の厚さは、30〜70μm、密度は0.6〜
0.85程度とされる。
ては、陽極箔14の表面の一部に機械的強度の大きい接
続用未エッチング部21を設けているので、複数の陽極
箔14を積層してコールドウエルド法(またはかしめつ
け法)により接続するとき、この接続用未エッチング部
21を加圧またはかしめつけて接続すると、貫通ピット
20が形成されているエッチング部分が破壊したり切断
することがなく良好に、かつ確実に接続することができ
る。また、機械的、電気的に接続が良好であれば、貫通
ピット20のピット数を増大させて有効表面積を拡大す
ることができるので、静電容量を向上させることができ
る。
接続用未エッチング部21に対応する陽極箔14の裏面
側に、厚さ方向中心部に向かって伸長する不貫通ピット
22を形成しているので、陽極箔14の有効表面積を一
層増大させることができ、静電容量を向上させることが
できる。
コンデンサ素子3は、陰極箔18に対するイオン伝導が
貫通ピット20を通って行われるので、陽極箔14間に
電解紙を介在させる必要がなく、不貫通タイプの陽極箔
を用いたコンデンサ素子に比べて、薄型、小型化、さら
には軽量化を図ることができる。但し、実際の製作に当
たっては、駆動用電解液の浸透をより良好かつ確実にし
コンデンサの寿命を向上させるために陽極箔14間に電
解紙を介在させてもよいことは勿論である。
5〜図9に示す。図5(a)、(b)は、請求項3に記
載の発明に対応する実施の形態を示すもので、接続用未
エッチング部31を陽極箔14の表面から裏面にまで達
する厚さに形成するとともに、接続用未エッチング部3
1の表面31aと裏面31bの面積を異ならせて厚さ方
向中心部付近に段差32を設け、陽極箔14の裏面で前
記段差32に対応する部分に不貫通ピット22を形成し
たものである。このような接続用エッチング部31を形
成するには、陽極箔14の表面側と裏面側に面積の異な
るマスク剤23A,23Bを大きさを異ならせて塗布し
てエッチング処理を行い、貫通ピット20と不貫通ピッ
ト22を形成すればよい。
裏面31bの面積を異ならせ、未エッチング部31の上
側部分と下側部分との間に段差32を設けると、複数の
陽極箔14を積層してコールドウエルド法(またはかし
めつけ法)により接続するとき、段差32が貫通ピット
20が形成されているエッチング部分と接続用未エッチ
ング部31の厚さ方向の相対的な移動を防止し、互いに
分離するのを防止することができる。
発明に対応する実施の形態を示すもので、接続用未エッ
チング部35を陽極箔14の表面から裏面にまで達する
厚さに形成するとともに、接続用未エッチング部35の
表面35aと裏面35bを陽極箔14の面方向に所要距
離ずらして厚さ方向中心部付近に段差36を設け、陽極
箔14の表面と裏面で前記段差36に対応する部分に不
貫通ピット22を形成したものである。このような接続
用エッチング部36を形成するには、陽極箔14の表面
側と裏面側にマスク剤23A,23Bを所要距離ずらし
て塗布してエッチング処理を行い、貫通ピット20と不
貫通ピット22を形成すればよい。
チング部35の上側部分と下側部分との間に段差36を
設けているので、図5に示した実施の形態と同様に、複
数の陽極箔14を積層してコールドウエルド法(または
かしめつけ法)により接続するとき、段差36が貫通ピ
ット21が形成されているエッチング部分と未エッチン
グ部35の厚さ方向の相対的な移動を防止し、互いに分
離するのを防止することができる。
変形例で、接続用未エッチング部35を陽極箔14の表
面から裏面にまで達する厚さに形成するとともに、接続
用未エッチング部35の表面35aと裏面35bの面積
を異ならせ、一側縁を互いに一致させたものである。こ
のような構造においても、上記した実施の形態と同一の
効果が得られることは明らかであろう。
発明に対応する実施の形態を示すもので、陽極箔14の
表面および裏面に陽極箔14の内部中間位置まで達する
厚さの接続用未エッチング部38,39を互いに重なら
ないように陽極箔14の面方向に所要距離だけ離間させ
てそれぞれ設け、これら接続用未エッチング部38,3
9が形成されている部分以外の部分に表裏面に貫通する
貫通ピット20を形成し、未エッチング部38,39の
裏側に不貫通ピット22をそれぞれ形成したものであ
る。
部の面積が増大するため、陽極箔14の機械的強度を増
大させることができる。
面に達する厚さの接続用未エッチング部40を設け、こ
の接続用未エッチング部40の厚さ方向中心部に幅が表
面および裏面側より広い広幅部40Aを設けることによ
り段差41を設けたものである。このような接続用エッ
チング部40を形成するには、陽極箔14の表面側と裏
面側にエッチングされ易いマスク剤43と、され難いマ
スク剤44を重ねて塗布してエッチング処理を行い、貫
通ピット20と不貫通ピット22を形成すればよい。
示した実施の形態と同一の効果が得られることは明らか
だろう。
示す。図10は不貫通ピットが形成された陽極箔、図1
1は従来の貫通ピットが形成された電解コンデンサ用陽
極箔、図12は本発明によって製作された積層型電解コ
ンデンサ用陽極箔の断面の電子顕微鏡写真である。図1
0に示す不貫通ピットが形成された陽極箔の場合、ピッ
ト密度が多く(単位面積当たりの静電容量が高い)、陽
極箔の厚さ方向の中央部分が未エッチングのまま残存し
ているため機械的強度が強いことが特徴ではあるが、貫
通ピットがないため、電解液が浸透しずらく、小型化を
目的とした積層型コンデンサ(陽極箔を積層)には不適
である。
の陽極箔は、陽極2枚重ね(ダブルアノード)用であ
り、積層型コンデンサに使用可能ではあるが、機械的強
度を維持するためにピット密度が図10に示した不貫通
ピットに比べて低い。
電解コンデンサに使用することを主目的とするものであ
る。このため、エッチング部の機械的強度の制限が殆ど
なく、ピット密度を極限まで高めることが可能である。
これは、上記の図1〜図9で説明したように接続用未エ
ッチング部21(31,35,38,39,40)を採
用したことによるものである。
電解コンデンサ用陽極箔および電解コンデンサによれ
ば、接続用未エッチング部を設けているので、複数の陽
極箔を積層して接続するとき、確実に接続することがで
き、貫通タイプにも拘わらずピット数を増大させること
ができる。したがって、コンデンサの静電容量および機
械的強度を向上させることができ、また、電解紙を必要
としないので、コンデンサの薄型、小型化を可能にす
る。
の形態を示す概略断面図である。
の実施の形態を示す断面図およびエッチング時の様子を
示す図である。
らに他の実施の形態を示す断面図およびエッチング時の
様子を示す図である。
らに他の実施の形態を示す断面図およびエッチング時の
様子を示す図である。
らに他の実施の形態を示す断面図およびエッチング時の
様子を示す図である。
らに他の実施の形態を示す断面図およびエッチング時の
様子を示す図である。
微鏡写真である。
ンサ用陽極箔の電子顕微鏡写真である。
デンサ用陽極箔の電子顕微鏡写真である。
サ素子、5…駆動用電解液、6…陽極タブ、7…陰極タ
ブ、8,9…ラグ端子、14…陽極箔、15…陽極箔積
層体、17…電解紙、18…陰極箔、20…貫通ピッ
ト、21…接続用未エッチング部、22…不貫通ピッ
ト、31,35,38,39,40…未エッチング部。
Claims (6)
- 【請求項1】 陽極箔の表裏面の少なくともいずれか一
方の面の一部に陽極箔の少なくとも内部中間位置まで達
する厚さの接続用未エッチング部を設け、この接続用未
エッチング部が形成されている部分以外の部分に表裏面
にわたって貫通するエッチングピットを形成したことを
特徴とする積層型電解コンデンサ用陽極箔。 - 【請求項2】 請求項1記載の積層型電解コンデンサ用
陽極箔において、 接続用未エッチング部の厚さを陽極箔の内部中間位置ま
で達する厚さとし、前記接続用未エッチング部が形成さ
れている面とは反対側の面でかつ接続用未エッチング部
に対応する部分に前記接続用未エッチング部方向に向か
って伸長する不貫通なエッチングピットを形成したこと
を特徴とする積層型電解コンデンサ用陽極箔。 - 【請求項3】 請求項1記載の積層型電解コンデンサ用
陽極箔において、 接続用未エッチング部を、陽極箔の表面から裏面にまで
達する厚さとするとともに、接続用未エッチング部の表
裏面の面積を異ならせたことを特徴とする積層型電解コ
ンデンサ用陽極箔。 - 【請求項4】 請求項1記載の積層型電解コンデンサ用
陽極箔において、 接続用未エッチング部を、陽極箔の表面から裏面にまで
達する厚さとするとともに、接続用未エッチング部の表
面と裏面を前記陽極箔の面方向にずらしたことを特徴と
する積層型電解コンデンサ用陽極箔。 - 【請求項5】 陽極箔の表裏面の一部に陽極箔の少なく
とも内部中間位置まで達する厚さの接続用未エッチング
部を互いに重ならないように陽極箔の面方向に離間させ
てそれぞれ設け、これら接続用未エッチング部が形成さ
れている部分以外の部分に表裏面にわたって貫通するエ
ッチングピットを形成したことを特徴とする積層型電解
コンデンサ用陽極箔。 - 【請求項6】 請求項1,2,3,4または5記載の積
層型電解コンデンサ用陽極箔を複数枚積層して形成した
陽極箔積層体と、この陽極箔積層体に積層された陰極層
と、前記陽極箔積層体と前記陰極箔との間に介在された
電解紙とでコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素
子に駆動用電解液を含浸してなる積層型電解コンデン
サ。
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---|---|---|---|
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