JP2003272963A

JP2003272963A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法

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Publication number: JP2003272963A
Application number: JP2002067993A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kodera; 慎二小寺; Iwao Ri; 岩李
Original assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: JP3960829B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高湿環境下や振動負荷環境下において
も、電気特性の低下が少ない固体電解コンデンサを提供
する。【解決手段】弁作用を有する金属を陽極酸化した陽極
箔と対向陰極箔をセパレータ紙を介して巻回したコンデ
ンサ素子が金属ケースに収納され、封止用ゴムで封止し
てなる固体電解コンデンサにおいて、封止用ゴム上をプ
ラスチック樹脂で被覆したものである。弁作用を有する
金属を陽極酸化した陽極箔と対向陰極箔とをセパレータ
紙を介して巻回したコンデンサ素子に、固体電解質を含
浸させ、コンデンサ素子を金属ケースに収納し、封止用
ゴムで封止した後、封止用ゴム上をプラスチック樹脂で
被覆することによって作製される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解コンデン
サ及びその製造方法に関するものであり、より具体的に
は、すぐれた耐振性及び信頼性を有し、特に、高温高湿
下及び振動負荷環境下における特性劣化の小さい固体電
解コンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質として、ＴＣＮＱ(７，７，
８，８−テトラシアノキノジメタン)錯塩やポリピロー
ル・ポリチオフェン・ポリフラン・ポリアニリン等の導
電性ポリマーを用いた固体電解コンデンサがある。固体
電解コンデンサ(90)は、図７に示すように、コンデンサ
素子(40)を金属ケース(92)に収納して構成される。コン
デンサ素子(40)は、図６に示すように、リードタブ端子
(52)を介して陽極リード線(54)が取り付けられた陽極箔
(50)と、リードタブ端子(62)を介して陰極リード線(64)
が取り付けられた対向陰極箔(60)とを、セパレータ紙(4
2)を介して巻回したものであり、コンデンサ素子(40)に
固体電解質を含浸させ、図７に示すように、有底筒状の
金属ケース(92)に収納して、ケース(92)の開口部を封止
用ゴム(94)で封止することによって、固体電解コンデン
サ(90)が作製される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の固体電解コ
ンデンサ(90)を高温高湿環境下で放置した場合、封止用
ゴム(94)が劣化して、封止用ゴム(94)とリードタブ端子
(52)(62)との界面や、封止用ゴム(94)と金属ケース(92)
との界面に隙間ができて水分等がコンデンサ(90)の内部
に侵入したり、封止用ゴム(94)が裂化して、封止用ゴム
自体に水分等が透過しコンデンサ(90)の内部に水分等が
侵入することがある。コンデンサ(90)の内部に水分等が
侵入すると、固体電解質が劣化し、静電容量の減少等の
電気特性の低下を招く。特に、封止用ゴム(94)とリード
タブ端子(52)(62)の界面は振動等による機械的疲労に弱
いため、車載用途等(約２００〜２０００Ｈｚ)の振動負
荷環境下で使用する場合には、コンデンサ(90)の特性劣
化が顕著に現れる。

【０００４】本発明の目的は、高温高湿環境下や振動負
荷環境下においても、電気特性の低下が少ない固体電解
コンデンサを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の固体電解コンデンサは、弁作用を有する金
属を陽極酸化した陽極箔と対向陰極箔をセパレータ紙を
介して巻回したコンデンサ素子が金属ケースに収納さ
れ、封止用ゴムで封止してなる固体電解コンデンサにお
いて、封止用ゴム上をプラスチック樹脂で被覆したもの
である。上記固体電解コンデンサは、弁作用を有する金
属を陽極酸化した陽極箔と対向陰極箔とをセパレータ紙
を介して巻回したコンデンサ素子に固体電解質を含浸さ
せ、コンデンサ素子を金属ケースに収納し、封止用ゴム
で封止した後、封止用ゴム上をプラスチック樹脂で被覆
することによって作製される。

【０００６】

【作用及び効果】本発明の固体電解コンデンサによれ
ば、封止用ゴムの上をプラスチック樹脂にて被覆してい
る。従って、封止用ゴムだけでなく、プラスチック樹脂
によってもコンデンサ内部への水分等の侵入が防止され
るから、すぐれた耐振性及び信頼性を具備しており、高
温高湿環境下や振動負荷環境下においても、電気特性が
低下しにくく、コンデンサの特性劣化を小さくできる。
本発明の固体電解コンデンサは、上述のように、高温高
湿環境下や振動負荷環境下、例えば、車載用途等に用い
られる固体電解コンデンサとして特に有用である。

【０００７】

【発明の実施の形態】固体電解コンデンサ(10)は、図１
に示すように、コンデンサ素子(40)に固体電解コンデン
サを含浸させ、金属ケース(12)の内部に収納して構成さ
れる。コンデンサ素子(40)は、図６に示すように、陽極
箔(50)と陰極箔(60)をセパレータ紙(42)を介して巻回
し、外周に巻止めテープ(46)を配して構成される。陽極
箔(50)は、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用
を有する金属を陽極酸化して形成される化成箔であっ
て、上縁にリードタブ端子(52)を介して陽極リード線(5
4)が接続されており、対向陰極箔(60)には、上縁にリー
ドタブ端子(62)を介して陰極リード線(64)が接続されて
いる。

【０００８】コンデンサ素子(40)には、切り口化成と熱
処理を施して陽極箔(50)の酸化被膜を強化た後、ＴＣＮ
Ｑ錯塩やポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、
ポリアニリン等の導電性ポリマーを電解質として含浸さ
せる。なお、切り口化成は、陽極箔(50)の端面に酸化被
膜を形成し、又は、陽極箔(50)の巻回時に剥離した酸化
被膜を再形成するために実施するものである。次に、コ
ンデンサ素子(40)に、封止用ゴム(14)を装着する。封止
用ゴム(14)は、図１に示すように、リードタブ端子(52)
(62)を挿通させる一対の孔(16)(16)が貫通開設されてお
り、該孔(16)(16)にリード線(54)(64)及びリードタブ端
子(52)(62)を挿入して、コンデンサ素子(40)に取り付け
られる。なお、後工程にてプラスチック樹脂(20)を注入
するために、樹脂注入用のテーパー(18)(18)を孔(16)(1
6)の上端に形成しておいてもよい。

【０００９】封止用ゴム(14)を装着したコンデンサ素子
(40)を、図１に示すように、アルミニウム等の金属ケー
ス(12)に収納固定し、金属ケース(12)の開口部を横絞り
及びカール処理して封止する。

【００１０】次に、封止用ゴム(14)に、プラスチック樹
脂(20)の被覆を行なう。プラスチック樹脂(20)として、
フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を例示する
ことができる。また、プラスチック樹脂(20)の被覆方法
として、注入やスプレー塗布、刷毛を用いた塗布、浸漬
等を例示することができ、これらを組み合わせて適用す
ることもできる。プラスチック樹脂(20)を被覆した後、
該樹脂を硬化させる。プラスチック樹脂(20)の被覆は、
封止用ゴム(14)の上面全面に行なうことが望ましいが、
少なくとも封止用ゴム(14)とリードタブ端子(52)(62)の
界面及び／又は封止用ゴム(14)と金属ケース(12)の界面
に行なえばよい。

【００１１】プラスチック樹脂(20)で被覆を行なった
後、エージング処理を施し、必要に応じて、コンデンサ
(10)の上部にプラスチック製の座板(30)を取り付け、リ
ード線(54)(64)を電極端子としてプレス加工・折り曲げ
を行ない、コンデンサ(10)が作製される。

【００１２】

【実施例】＜実施例１＞陽極箔(50)として、エッチング
処理、化成処理を行なったアルミニウム箔を用い、対向
陰極箔(60)との間にセパレータ紙(42)を介して円筒状に
巻き取ったコンデンサ素子(40)を用いた。なお、陽極箔
(50)及び陰極箔(60)には、夫々上縁にリードタブ端子(5
2)(62)を介して陽極リード線(54)、陰極リード線(64)を
取り付けている。コンデンサ素子(40)に切り口化成と２
８０℃の熱処理を行なった後、コンデンサ素子(40)を希
釈剤として、ｎ−ブチルアルコールを含むｐ−トルエン
スルホン酸鉄(III)と３，４−エチレンジオキシチオフ
ェンの混合溶液に浸漬し、コンデンサ素子(40)の両電極
間に導電性ポリマー層を形成した。得られたコンデンサ
素子(40)に、図１に示すような樹脂注入用テーパー(18)
を付けた封止用ゴム(14)を挿入し、アルミニウム製の金
属ケース(12)に収納して固定した後、金属ケース(12)の
開口部を横絞りとカールした。次に、樹脂注入用テーパ
ー(18)(18)にエポキシ樹脂をプラスチック樹脂(20)とし
て注入し、硬化させた。その後、エージング処理を行な
った後、コンデンサ(10)の上面にプラスチック製の座板
(30)を挿入し、コンデンサ(10)のリード線(54)(64)を両
極端子としてプレス加工及び折り曲げを行なって、縦型
チップアルミ固体電解コンデンサ(10)を作製した。

【００１３】＜実施例２＞実施例１のプラスチック樹脂
(20)を注入、硬化工程の後、さらに、封止用ゴム(14)の
上面全面にプラスチック樹脂(エポキシ樹脂)をスプレー
塗布し、図２に示すように、封止用ゴム(14)上にプラス
チック樹脂の薄膜(24)を形成する工程を挿入した。それ
以外は、実施例１と同様の手法でコンデンサ(10)を作製
した。

【００１４】＜実施例３＞実施例１のプラスチック樹脂
(20)の注入の後、さらに、図３に示すように、封止用ゴ
ム(14)の上面全面にエポキシ樹脂をプラスチック樹脂(2
2)として注入し、硬化させた。それ以外は、実施例１と
同様である。

【００１５】＜実施例４＞図４に示すように、樹脂注入
用テーパーを形成していない封止用ゴム(14)を用い、封
止用ゴム(14)の上面全面にプラスチック樹脂(エポキシ
樹脂)をスプレー塗布して、封止用ゴム(14)上に薄膜(2
4)を形成した。それ以外は、実施例１と同様である。

【００１６】＜実施例５＞実施例４のスプレー塗布に代
えて、図５に示すように、封止用ゴム(14)の上面全面に
エポキシ樹脂をプラスチック樹脂(22)として注入し、硬
化させた。それ以外は実施例４と同様である。

【００１７】＜従来例＞図７に示すように、樹脂注入用
テーパーを形成していない封止用ゴム(94)を用い、封止
用ゴム(94)にプラスチック樹脂による被覆を施していな
いコンデンサ(90)を作製した。なお、プラスチック樹脂
被覆を行なっていない以外は、実施例４と同様である。

【００１８】得られた実施例１乃至５と従来例のコンデ
ンサ(何れも定格：１６Ｖ−１５０μＦ、大きさ：外径
φ１０ｍｍ×高さＨ８.０ｍｍ)に対して、以下の条件
で、コンデンサの複合試験を実施し、静電容量変化率を
測定した。＜複合試験条件＞高温高湿試験：コンデンサを８５℃、湿度８５％の環
境下に無負荷の状態で２０００時間放置する。試験終了
後、各コンデンサの静電容量を測定し、初期状態(以
下、同様に「の試験前」を意味する)からの変化率を
求めた。振動試験(ＪＩＳＣ５１０２種類Ａに準拠)：高
温高湿試験を行なったコンデンサについて、さらに、１
０Ｈｚ−５５Ｈｚ−１０Ｈｚを１分間周期とする対数掃
引を、全振幅１.５ｍｍの条件で、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に各
２時間ずつ、合計６時間実施した。試験終了後、各コン
デンサの静電容量を測定し、初期状態からの変化率を求
めた。高温高湿試験：振動試験を行ったコンデンサについ
て、再度、と同じ条件で、高温高湿試験を行った。試
験終了後、各コンデンサの静電容量を測定し、初期状態
からの変化率を求めた。表１に静電容量変化率を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１を参照すると、本発明である実施例１
乃至５は、何れも、従来例と比較して、静電容量の低下
が抑制されていることがわかる。高温高湿試験では、
封止用ゴム(14)上を被覆したプラスチック樹脂(20)によ
って、封止用ゴム(14)の劣化が防止されたことにより、
コンデンサ内部への水分等の侵入をほとんど阻止できて
いる。また、振動試験では、プラスチック樹脂(20)(2
2)(24)の被覆によって、封止用ゴム(14)とリードタブ端
子(52)(62)又は金属ケース(12)との界面にほとんど隙間
が生じていないことがわかる。さらに、振動試験にお
いて界面に隙間が生じていないから、高温高湿試験で
も、コンデンサ内部への水分等の侵入を可及的に低減で
きたことがわかる。つまり、封止用ゴム(14)上をプラス
チック樹脂によって被覆することによって、高温高湿環
境下や振動負荷環境下でも、静電容量はほとんど減少せ
ず、コンデンサの特性劣化が防止できることがわかる。
実施例どうしを比較すると、実施例３は特に静電容量の
低下が小さい。これは、樹脂注入用テーパー(18)(18)に
プラスチック樹脂(20)を注入して、封止用ゴム(14)とリ
ードタブ端子(52)(62)の界面に隙間を生じないようにし
ただけでなく、上面全面にプラスチック樹脂(22)を注入
したことにより、プラスチック樹脂(20)による被覆効果
がさらに高められたことによるものである。

【００２１】一方、従来例は、封止用ゴム(94)のみによ
る封止であるため、高温高湿試験にて、封止用ゴム(9
4)の劣化や、封止用ゴム(94)とリードタブ端子(52)(62)
又は金属ケース(92)との界面に隙間が生じ、コンデンサ
内部への水分等の侵入を許容している。また、振動試験
では、さらに前記界面における隙間が大きくなり、高
温高湿試験で水分等が侵入しやすくなり、静電容量が
大きく低下していることがわかる。

【００２２】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の固体電解コンデンサを示す
断面図である。

【図２】本発明の実施例２の固体電解コンデンサを示す
断面図である。

【図３】本発明の実施例３の固体電解コンデンサを示す
断面図である。

【図４】本発明の実施例４の固体電解コンデンサを示す
断面図である。

【図５】本発明の実施例５の固体電解コンデンサを示す
断面図である。

【図６】コンデンサ素子の斜視図である。

【図７】従来の固体電解コンデンサの断面図である。

【符号の説明】

(10) 固体電解コンデンサ (12) 金属ケース (14) 封止用ゴム (20) プラスチック樹脂 (40) コンデンサ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者李岩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】弁作用を有する金属を陽極酸化した陽極
箔と対向陰極箔とをセパレータ紙を介して巻回したコン
デンサ素子に固体電解質を含浸させ、コンデンサ素子を
金属ケースに収納し、封止用ゴムで封止して作製される
固体電解コンデンサの製造方法において、コンデンサ素子を金属ケースに挿入し、封止用ゴムで封
止した後、封止用ゴム上をプラスチック樹脂で被覆する
工程を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製
造方法。
【請求項２】プラスチック樹脂被覆は、注入又はスプ
レー塗布により行なわれる請求項１に記載の固体電解コ
ンデンサの製造方法。
【請求項３】封止用ゴムで封止した後、プラスチック
樹脂被覆する前に金属ケースの開口部を横絞り及びカー
ルする工程を有する請求項１又は請求項２に記載の固体
電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】弁作用を有する金属を陽極酸化した陽極
箔と対向陰極箔をセパレータ紙を介して巻回したコンデ
ンサ素子が金属ケースに収納され、封止用ゴムで封止し
てなる固体電解コンデンサにおいて、封止用ゴム上をプラスチック樹脂で被覆したことを特徴
とする固体電解コンデンサ。