JP2003257799A

JP2003257799A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2003257799A
Application number: JP2002052630A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Furukawa; 清古川; Kazuyoshi Harada; 和佳原田
Original assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】振動の激しい条件下で使用しても、特性を保つ
固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】固体電解コンデンサ1は、一端部が開口し
たケース3と、該ケース3内に収納されるコンデンサ素子
2を具えている。コンデンサ素子2は、陽極箔22と陰極箔
23をセパレータ24を介して巻き取り、内部に固体電解質
が含浸され、又は導電性ポリマー層が形成された巻取り
体21を具えている。ケース3の開口は、一対のリードピ
ン40、40が接合される封口部材4によって塞がれ、コン
デンサ素子2は該リードピン40、40に繋がっている。封
口部材4には、リードピン40が半田付けされるべき基板6
と、封口部材4とリードピン40の接合箇所Ｄの当接を防
ぐ突片5が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解コンデン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の固体電解コンデンサ(１)
の斜視図であり、図９は、図８の固体電解コンデンサ
(１)をＡ−Ａ線を含む垂直面にて破断した断面図である
(特開平１０−５０５５８号参照)。これは、一端部が開
口したアルミニウム製のケース(３)内に、コンデンサ素
子(２)を収納して、該ケース(３)内にエポキシ樹脂(30)
を充填し、ケース(３)の開口を封止している。コンデン
サ素子(２)は、図１０に示すように、化成被膜を形成し
たアルミニウム箔である陽極箔(22)と、アルミニウム箔
である陰極箔(23)とを、絶縁体であるセパレータ(24)を
介してロール状に巻回した巻取り体(21)から構成され、
内部にＴＣＮＱ(7、7、8、8−テトラシアノキノジメタ
ン)錯塩等の固体電解質を含浸するか、又は導電性ポリ
マー層が形成されている。陽極箔(22)と陰極箔(23)から
は一対のリード端子(25)(25)が引き出され、該リード端
子(25)(25)からリード線(20)(20)が延びて、エポキシ樹
脂(30)の層を通って、外向きに突出している。

【０００３】かかる固体電解コンデンサ(１)は、広く用
いられているが、高温高湿条件下にて連続使用した場
合、エポキシ樹脂(30)の劣化により、ケース(３)の外部
から湿気等がコンデンサ素子(２)内に侵入することがあ
る。これでは、固体電解コンデンサ(１)の静電容量やＥ
ＳＲ(直列等価抵抗)等の特性が悪くなる虞れがある。そ
こで、ケース(３)の外部から湿気等の侵入を防ぐため
に、出願人は図１１に示す固体電解コンデンサ(１)を提
案している(特開平１１−３８４０号参照)。これは、上
面が開口した鉄等の金属製ケース(３)内にコンデンサ素
子(２)を収納し、ケース(３)の開口を鉄板である封口部
材(４)にて塞ぐ。封口部材(４)に開設された透孔(41)(4
1)にはリードピン(40)(40)が挿入されており、封口部材
(４)とリードピン(40)(40)とは透孔(41)(41)に充填され
るガラス材(42)によって強力に接合される。コンデンサ
素子(２)のリード線(20)(20)とリードピン(40)(40)とは
溶接され、ケース(３)の開口周縁部と封口部材(４)とは
溶接される。これによって、耐候性及び気密性の高い固
体電解コンデンサ(１)が構成され、該固体電解コンデン
サ(１)を高温高湿条件下にて連続使用しても、特性は劣
化しない。尚、ガラス材を用いてケースを気密に密封す
る構造は、ハーメチックシール構造と呼ばれる。

【０００４】ハーメチックシール構造を用いた従来の別
の固体電解コンデンサ(１)を、図１２に示す。これは、
透孔(41)(41)に金属パイプ(43)を余裕を持って嵌め、透
孔(41)の内周面と金属パイプ(43)の外周面の間には、ガ
ラス材(42)が充填されている。これにより、金属パイプ
(43)と封口部材(４)とは絶縁されている。金属パイプ(4
3)にはリードピン(40)(40)が嵌まり、金属パイプ(43)の
内周面とリードピン(40)(40)とは、半田等の金属(44)に
て接合されている。この固体電解コンデンサ(１)の組立
工程は後記する。固体電解コンデンサ(１)は、図１１に
示すように、リードピン(40)(40)が基板(６)の孔(60)(6
0)を通って基板(６)に半田付けされ、この状態で、封口
部材(４)とリードピン(40)(40)との接合箇所Ｄが基板
(６)に接する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、固体電解コンデ
ンサ(１)は、高温高湿且つ振動の激しい条件下で使用さ
れることがある。具体的には、自動車のエンジンの回転
数や給油量を制御するエンジン制御回路に該固体電解コ
ンデンサ(１)を使用する場合である。かかる場合は、封
口部材(４)とリードピン(40)(40)との接合箇所Ｄが基板
(６)に接しているから、基板(６)が受けた振動が直接に
接合箇所Ｄに加わる。特に、図１１及び図１２に示す固
体電解コンデンサ(１)は、封口部材(４)及びケース(３)
が金属製であるから、全体として重く、接合箇所Ｄに加
わる振動負荷も大きくなる、この結果、封口部材(４)と
リードピン(40)(40)とを接合しているガラス材(42)や金
属(44)にクラック又は剥離が発生し、固体電解コンデン
サ(１)の気密性が保たれず、特性を維持できなくなる虞
れがある。本発明の目的は、振動の激しい条件下で使用
しても、特性を保つ固体電解コンデンサを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】固体電解コンデンサ(１)
は、一端部が開口したケース(３)と、該ケース(３)内に
収納されるコンデンサ素子(２)を具え、ケース(３)の開
口は、一対のリードピン(40)(40)が接合される封口部材
(４)によって塞がれ、コンデンサ素子(２)は該リードピ
ン(40)(40)に繋がっている。封口部材(４)には、リード
ピン(40)が接続されるべき基板(６)と、封口部材(４)と
リードピン(40)の接合箇所Ｄとの当接を防ぐ突片(５)が
設けられている。

【０００７】

【作用及び効果】固体電解コンデンサ(１)は、基板(６)
に取り付けられた状態のとき、突片(５)が基板(６)に接
し、封口部材(４)とリードピン(40)の接合箇所Ｄと基板
(６)との間には、隙間が形成されている。これによっ
て、基板(６)が受けた振動は、直接に該接合箇所Ｄに加
わらず、該接合箇所Ｄにクラック等が生じることを防止
できる。固体電解コンデンサ(１)は、リードピン(40)(4
0)と突片(５)にて基板(６)に接する。従って、従来は、
基板(６)が受けた振動による負荷は、直接に接合箇所
Ｄ、即ちリードピン(40)に加わっていたが、本発明にあ
っては基板(６)が受けた振動による負荷は、リードピン
(40)(40)と突片(５)に分散されるから、リードピン(40)
(40)が受ける負荷は小さくなり、リードピン(40)の基端
部が破損する虞れも緩和できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一例を図を用いて
詳述する。図１は、本例に係わる固体電解コンデンサ
(１)の斜視図である。これは、上面が開口した金属製の
ケース(３)に、金属板である封口部材(４)を被せてお
り、ケース(３)の開口周縁部と封口部材(４)を抵抗溶接
にて接合し、密閉している。ケース(３)及び封口部材
(４)は、鉄にて形成されるが、ニッケル、コバルト等の
他の金属材料でもよい。封口部材(４)に開設された透孔
(41)(41)には、リードピン(40)(40)がガラス材(42)によ
って接合されている。ケース(３)内には、従来と同じコ
ンデンサ素子(２)が配備され、該コンデンサ素子(２)が
リードピン(40)(40)に繋がる(図１１参照)。

【０００９】コンデンサ素子(２)は、図１０に示すよう
に、化成被膜を形成したアルミニウム箔である陽極箔(2
2)と、アルミニウム箔である陰極箔(23)を、絶縁体であ
るセパレータ(24)を介してロール状に巻回した巻取り体
(21)から構成され、内部にＴＣＮＱ錯塩等の固体電解質
が含浸され、又は導電性ポリマー層が形成されている。
巻取り体(21)からは一対のリード線(20)(20)が延びてい
る。固体電解質には、ＴＣＮＱ錯塩の他に二酸化マンガ
ンや二酸化鉛があり、導電性ポリマーには、ポリピロー
ル、ポリチオフェン、ポリアニリンがある。

【００１０】本例にあっては、図１に示す封口部材(４)
上に、深絞り加工又は接着により、鉄、ニッケル等の金
属からなる突片(５)(５)を形成している。図１では、突
片(５)(５)の数は２つであるが、３つ以上でもよい。ま
た、突片(５)の形状も、図１に示すものに限定されな
い。図２は、該固体電解コンデンサ(１)を、基板(６)に
半田付けした状態の正面図である。突片(５)は基板(６)
の上面に接して、封口部材(４)と基板(６)の間には、隙
間Ｓが形成されている。

【００１１】前記の如く、基板(６)には振動が加わるこ
とがある。この場合、封口部材(４)とリードピン(40)の
接合箇所Ｄと基板(６)との間には、隙間Ｓが形成されて
いるから、基板(６)が受けた振動は、直接に該接合箇所
Ｄには加わらない。振動は、突片(５)から封口部材(４)
を介して固体電解コンデンサ(１)に伝わる。これによ
り、該接合箇所Ｄに加わる振動は緩和され、接合箇所Ｄ
にクラック等が生じることを防止できる。また、固体電
解コンデンサ(１)は、リードピン(40)(40)と突片(５)に
て基板(６)に接する。従って、従来にあっては、基板
(６)が受けた振動による負荷は、直接に接合箇所Ｄ、即
ちリードピン(40)に加わるが、本発明にあっては基板
(６)が受けた振動による負荷は、リードピン(40)(40)と
突片(５)に分散されるから、リードピン(40)(40)が受け
る負荷は小さくなり、リードピン(40)の基端部が破損す
る虞れも緩和できる。

【００１２】図３は、突片(５)を金属に代えて、防振ゴ
ム等の弾性部材にて形成した固体電解コンデンサ(１)の
斜視図である。突片(５)は封口部材(４)上に接着されて
いる。また、図４は、別の固体電解コンデンサ(１)の斜
視図である。突片(５)は金属製であるが、封口部材(４)
の透孔(41)には、金属パイプ(43)が余裕を持って嵌まっ
ており、透孔(41)の内周面と金属パイプ(43)の外周面の
間には、ガラス材(42)が充填されている。また、金属パ
イプ(43)中にはリードピン(40)(40)が嵌まり、金属パイ
プ(43)の内周面とリードピン(40)(40)とは、半田等の金
属(44)にて接合されている(図１２参照)。図４に示す固
体電解コンデンサ(１)は、以下の如く組み立てられる。
先ず、封口部材(４)の透孔(41)に、金属パイプ(43)を挿
通し、透孔(41)の内周面と金属パイプ(43)の外周面の間
に溶融したガラス材(42)を流し込んで凝固させ、封口部
材(４)と金属パイプ(43)を絶縁する。次に、リードピン
(40)(40)とコンデンサ素子(２)のリード線(20)(20)(図
１２参照)を抵抗溶接等によって接合し、リードピン(4
0)(40)を金属パイプ(43)に挿入するとともに、コンデン
サ素子(２)をケース(３)内に収納する。封口部材(４)と
ケース(３)の開口周縁部を抵抗溶接等によって接合す
る。最後に、金属パイプ(43)の内周面とリードピン(40)
(40)とを、半田等の金属(44)にて接合する。ケース(３)
は高い気密性で密封される。

【００１３】出願人は、図１の固体電解コンデンサ(１)
をサンプル１、図３の固体電解コンデンサ(１)をサンプ
ル２、図４の固体電解コンデンサ(１)をサンプル３とし
て、夫々１００ヶ試作した。また、図１１、図１２に示
す従来の固体電解コンデンサ(１)を夫々サンプル４、サ
ンプル５として夫々１００ヶ製作した。固体電解コンデ
ンサ(１)は、何れも定格１６Ｖで静電容量３３０μＦで
あり、封口部材(４)の直径が１０mm、ケース(３)の高さ
が１２mmである。固体電解質は、ＴＣＮＱ錯塩である。
また、突片(５)の高さは、封口部材(４)とリードピン(4
0)との接合箇所Ｄと基板(６)とが接しない高さに形成さ
れている。

【００１４】この１００ケずつ合計５００ヶの固体電解
コンデンサ(１)を振動試験し、試験後の固体電解コンデ
ンサ(１)を顕微鏡で拡大し、クラックが発生した固体電
解コンデンサ(１)の数を確認した。振動試験は、ＪＩＳ
規格Ｃ５１０１−１に基づいて行われ、試料となる計５
００ヶの固体電解コンデンサ(１)を振動用基台(７)(図
５参照)に取り付け、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に各６時間、振幅
１.５mmで動かした。基台(７)には、図６に示すよう
に、１０Ｈｚから２００００Ｈｚまで徐々に上げてか
ら、再び１０Ｈｚに徐々に下がるサイクルにて、振動周
波数が加えられ、１サイクルＴは３０分である。クラッ
ク発生結果を、下記表１に示す。

【表１】表１にて、”−”とあるのは、サンプル１、２とサンプ
ル４は、金属パイプ(43)が設けられていないから、金属
パイプ(43)と封口部材(４)とを接合する金属(44)が充填
されていないことによる。表１に示すように、突片(５)
を設けたことにより、リードピン(40)、ガラス材(42)、
金属(44)上にはクラックは発生せず、固体電解コンデン
サ(１)に外部から振動が加わっても、信頼性を保つこと
ができることが判った。

【００１５】出願人は、振動試験後の固体電解コンデン
サ(１)を、図７に示すように、全て試験用液体(８)の中
に入れて加熱し、固体電解コンデンサ(１)の気密性が損
なわれていないかを確認した。即ち、固体電解コンデン
サ(１)の気密性が損なわれていれば、気泡が発生するか
ら、目視で判る。この試験は、ＭＩＬ標準規格８８３に
基づいている。試験用液体(８)は、フロロカーボン等の
不活性液体であり、１２５℃まで加熱し、約４０秒浸し
た。結果を表２に示す。

【表２】表２の結果から、突片(５)を設けたことにより、振動が
加えられた後も、固体電解コンデンサ(１)の気密性が損
なわれていないことが判った。尚、クラックが目視で確
認されても、気泡が生じないものがあるのは、クラック
が封口部材(４)の外側から内側に亘って形成されていな
かった等の要因が考えられる。

【００１６】上記の記載に於いては、封口部材(４)は金
属製としたが、高い気密性が要求されない場合は、ゴム
等の弾性部材であってもよい。また、本例にあっては、
封口部材(４)とケース(３)は抵抗溶接にて接合されてい
るとしたが、レーザー溶接でもよい。更に、図１３に示
すような固体電解コンデンサ(１)のケース(３)の上面に
も、突片(５)を設けてもよい。これは、ケース(３)の下
面を開口するとともに、ケース(３)の上面に透孔(41)(4
1)を開設して、該透孔(41)(41)にリードピン(40)(40)を
挿入している。透孔(41)(41)の内周面とリードピン(40)
(40)の間に、ガラス材(42)を充填するとともに、ケース
(３)の下面開口を封口部材(４)で塞いだものである。

【００１７】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。本例では、封口部材(４)に突片(５)を設け
ているが、基板(６)上に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本例に係わる固体電解コンデンサの斜視図であ
る。

【図２】固体電解コンデンサを、基板に半田付けした状
態の正面図である。

【図３】別の固体電解コンデンサの斜視図である。

【図４】別の固体電解コンデンサの斜視図である。

【図５】基台の斜視図である。

【図６】基台に加えられる周波数を示す図である。

【図７】試験用液体に固体電解コンデンサを浸した状態
の正面断面図である。

【図８】従来の固体電解コンデンサの斜視図である。

【図９】図８の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面
にて破断した断面図である。

【図１０】コンデンサ素子の巻回状態を示す斜視図であ
る。

【図１１】従来の他の固体電解コンデンサの斜視図であ
る。

【図１２】従来の他の固体電解コンデンサの斜視図であ
る。

【図１３】他の固体電解コンデンサの斜視図である。

【符号の説明】

(２) コンデンサ素子 (３) ケース (４) 封口部材 (５) 突片 (６) 基板 (21) 巻取り体 (22) 陽極箔 (23) 陰極箔 (24) セパレータ (40) リードピン (42) ガラス材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田和佳佐賀県杵島郡大町町大字福母217番地佐賀三洋工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端部が開口したケース(３)と、該ケー
ス(３)内に収納されるコンデンサ素子(２)を具え、ケー
ス(３)の開口は、一対のリードピン(40)(40)が接合され
る封口部材(４)によって塞がれ、コンデンサ素子(２)は
該リードピン(40)(40)に繋がった固体電解コンデンサに
於いて、封口部材(４)には、リードピン(40)が接続されるべき基
板(６)と封口部材(４)とリードピン(40)の接合箇所Ｄと
の当接を防ぐ突片(５)が設けられていることを特徴とす
る固体電解コンデンサ。
【請求項２】突片(５)は、金属又は弾性材料から形成
された請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】コンデンサ素子(２)は、陽極箔(22)と陰
極箔(23)をセパレータ(24)を介して巻き取り、内部に固
体電解質が含浸され、又は導電性ポリマー層が形成され
た巻取り体(21)を具える、請求項１又は２に記載の固体
電解コンデンサ。
【請求項４】封口部材(４)とリードピン(40)は、ガラ
ス材(42)にて接合され、ケース(３)及び封口部材(４)
は、金属製である、請求項１乃至３に記載の固体電解コ
ンデンサ。
【請求項５】一端部が開口したケース(３)と、該ケー
ス(３)内に収納されるコンデンサ素子(２)を具え、ケー
ス(３)の開口は、封口部材(４)によって塞がれるととも
に、ケース(３)の他端部には一対のリードピン(40)(40)
が接合される固体電解コンデンサに於いて、該ケース(３)の他端部には、リードピン(40)が半田付け
されるべき基板(６)と、ケース(３)とリードピン(40)の
接合箇所Ｄとの当接を防ぐ突片(５)が設けられているこ
とを特徴とする固体電解コンデンサ。