JP2004103749A

JP2004103749A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2004103749A
Application number: JP2002262227A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Yamada; 山田　勝治; Akira Ueda; 上田　晃; Junkichi Mabe; 間部　順吉
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】漏れ電流（ＬＣ）が低減でき、かつそのバラツキも抑えることができる固体電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】陽極側タブ端子３と陰極側タブ端子５は、それぞれのリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂをセパレータ紙６の上端６ａから僅少の長さａだけ露出させた位置において巻回されてコンデンサ素子１とされ、かつ前記陽極側タブ端子３の丸棒部３ｃと前記陰極側タブ端子５の丸棒部５ｃには、封口体ゴム８がその端子挿入貫通孔１０、１１を介して圧入密着され、固体電解質層７が形成される化学重合工程において、前記端子挿入貫通孔１０、１１には、前記タブ端子丸棒部３ｃ、５ｃの圧入による影響以外の変形が生じないために化学重合物の前記リブ部（圧延部）３ｂ、５ｂへの這い上がりが防止されて漏れ電流の増大が防止される。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻回型コンデンサ素子内に形成された固体電解質層として導電性高分子が用いられた固体電解コンデンサに関し、特に、漏れ電流（ＬＣ）が低減された固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体電解コンデンサは、主にアルミニウム、タンタル等の弁作用金属からなる化成皮膜が陽極として用いられている。
【０００３】
アルミニウムが電極箔として用いられる固体電解コンデンサの代表的な構造としては、図１及び図２を援用して説明すると、陽極化成箔２と対向陰極箔４とがセパレート紙６を介して巻回形成されたコンデンサ素子１に封口体となる封口体ゴム８が装着され、コンデンサ素子１に導電性高分子の固体電解質層７が形成され、これがアルミニウムの外装ケース９に収納される。この固体電解コンデンサにエージング電圧熱処理が施され、電極となる陽極アルミニウム箔と、タブ端子及び陽極箔とタブ端子が加締加工された部分の酸化皮膜の欠陥部分が絶縁化されて、漏れ電流を低くして固体電解コンデンサを完成させている。
【０００４】
ところで、上記した固体電解コンデンサにおいては、図５に例示されているように、陽極側タブ端子３と陰極側タブ端子５は、それぞれのリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂのセパレータ紙６上端６ａから０．６ｍｍの露出長さｂをもった位置において陽極化成箔２と対向陰極箔４にそれぞれ接続されてコンデンサ素子１とされている。
【０００５】
従って、コンデンサ素子１におけるセパレータ紙６の上端６ａから露出している陽極側タブ端子３の丸棒部３ｃと陰極側タブ端子５の丸棒部５ｃに、封口体ゴム８がその端子挿入貫通孔１０、１１を介して圧入装着された際に、図６に示されているように、セパレータ紙上端６ａから露出のリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂが封口体ゴム８の端子挿入貫通孔１０、１１の形状を変形させてしまい、後の固体電解質層を形成する化学重合工程でリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂへの化学重合物の這い上がりが生じる。
【０００６】
リブ部（圧延部）３ｂ、５ｂは化成皮膜が弱くなっているために絶縁性が低く、化学重合物が付着した場合漏れ電流（ＬＣ）の増大の原因となる。
【０００７】
更に、封口体ゴム８とタブ端子３、５との密着性が悪い場合にも化学重合物の這い上がりが生じる恐れがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の固体電解コンデンサにおいては、大きな漏れ電流（ＬＣ）の発生を引き起こすという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電気的特性の漏れ電流（ＬＣ）が低減でき、かつそのバラツキも抑えることができて、品質の安定性に寄与し得る固体電解コンデンサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、請求項１に係る発明は、陽極引出しの陽極側タブ端子３を備えた陽極化成箔２と陰極引出しの陰極側タブ端子５を備えた対向陰極箔４とがセパレータ紙６を介して巻回され、前記両電極箔間に導電性高分子からなる固体電解質層７が形成された封口体ゴム８を有するコンデンサ素子１と、該コンデンサ素子１が収納封止された有底の外装ケース９とを備えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極側タブ端子３と前記陰極側タブ端子５は、それぞれのリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂを前記セパレータ紙６の上端６ａから僅少露出させた位置において前記陽極化成箔２と前記対向陰極箔４にそれぞれ接続されてコンデンサ素子１とされ、かつ前記陽極側タブ端子３の丸棒部３ｃと前記陰極側タブ端子５の丸棒部５ｃには、前記封口体ゴム８がその端子挿入貫通孔１０、１１を介して圧入密着され、前記固体電解質層７が形成される化学重合工程において、前記端子挿入貫通孔１０、１１には、前記タブ端子丸棒部３ｃ、５ｃの圧入による影響以外の変形が生じないために化学重合物の前記リブ部（圧延部）３ｂ、５ｂへの這い上がりが防止されて漏れ電流の増大が防止される構成を特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記陽極側タブ端子３のリブ部（圧延部）３ｂと、前記陰極側タブ端子５のリブ部（圧延部）５ｂの前記セパレータ紙６上端６ａからの露出長さａが最大限０．２ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記封口体ゴム８が、ＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）又はＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）とＩＩＲ（イソブチレン・イソプロピレン共重合体からなるゴム）のブレンドゴムからなり、かつそのシュアー硬度が８０〜８２°であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記固体電解質層７が、ポリエチレンジオキシチオフェンであることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る固体電解コンデンサは、コンデンサ素子から露出した陽極及び陰極のタブ端子のリブ部（圧延部）が、封口体ゴムの端子挿入貫通孔の形状を崩さない（変形させない）位置にある構造において、後の導電性高分子からなる固体電解質層が形成される化学重合工程での化学重合物の這い上がりを防止した構造を特徴とする。
【００１５】
更に、封口体ゴムとして、硬度が高く、永久ひずみ率が小さい弾性のあるＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）又はＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）とＩＩＲ（イソブチレン・イソプロピレン共重合体からなるゴム）のブレンドゴムが用いられることにより、タブ端子との密着性が増して化学重合物の這い上がりが防止されて漏れ電流（ＬＣ）の低減につながり、更にそのバラツキが抑えられる。
【００１６】
このようにして、封口体ゴムとタブ端子との密着性が良く、かつタブ端子挿入貫通孔の形状変化がなければ、化学重合工程での化学重合物のタブ端子リブ部（圧延部）への這い上がりが防止され、漏れ電流（ＬＣ）の増大が生じない。
【００１７】
【実施例】
以下に具体的実施例について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明実施例に係る固体電解コンデンサの完成状態での一部省略の断面図、図２は、本発明実施例に用いられたコンデンサ素子の一例での分解斜視図、図３は、本発明実施例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す部分拡大縦断面図、図４は、、本発明実施例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す図３の４方向から見た一部断面の拡大端面図である。
【００１９】
コンデンサ素子１は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属からなる箔にエッチング処理及び化成酸化処理が施されるとともに、その陽極側箔及び陰極側箔の表面には誘電体となる酸化皮膜が形成され、該陽極化成箔２と対向陰極箔４には、陽極側引出しの陽極側タブ端子３と陰極引出しの陰極側タブ端子５がカシメ又は超音波溶接によりそれぞれ接続されている。
【００２０】
陽極側タブ端子３と陰極側タブ端子５は、通常アルミニウム線材が形状加工されて、電極箔２、４に当接する平坦状のタブ部３ａ，５ａと、該タブ部３ａ、５ａと一体のリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂを介しての丸棒部３ｃ、５ｃが形成され、これらリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂ及び丸棒部３ｃ、５ｃのアルミニウム材部分の表面には化成処理によって酸化アルミニウム皮膜が形成され、丸棒部３ｃ、５ｃには溶接部３ｄ、５ｄを介してリード線３ｅ、５ｅが溶接されて構成されている。
【００２１】
そして、陽極化成箔２と対向陰極箔４とがセパレータ紙６を介し、かつタブ端子３、５のリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂがセパレータ紙６の上端６ａから０．２ｍｍの露出長さａをもった露出位置で一方から巻回されて円筒状のコンデンサ素子とされている。
【００２２】
このように構成されたコンデンサ素子１の陽極側タブ端子３及び陰極側タブ端子５の丸棒部１０、１１の部分に封口体ゴム８が、その端子挿入貫通孔１０、１１を介して圧入密着される。
【００２３】
コンデンサ素子１におけるセパレート紙６の上端６ａから露出している陽極及び陰極タブ端子３、５のリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂは、０．２ｍｍという僅かな部分であるから、封口体ゴム８の端子挿入貫通孔１０、１１の形状を崩ずことなく（変形させることなく）タブ端子３、５と封口体ゴム８とが密着し、後の化学重合工程での化学重合物の這い上がりが防止される。
【００２４】
この封口体ゴム８としては、ＩＩＲ（イソブチレン、イソプロピレン共重合体からなるゴム）又はＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）又はＩＩＲ、ＥＰＴのブレンドゴムにして、かつそのシュアー硬度が８０〜８２°のゴムが用いられるが、本実施例においては、ＩＩＲ（イソブチレン、イソプロピレン共重合体からなるゴム）で、そのシュアー硬度が８０°のゴムが用いられている。
【００２５】
このような構成になるコンデンサ素子１の化成皮膜は、予め化成されたアルミニウム箔が所定の長さにカットされて巻かれるために、箔端面の弁作用金属の露出や、端子接続による皮膜の傷等化成酸化膜に欠陥部ができる。
【００２６】
そこで、化成皮膜の欠陥部に対し、アジピン酸アンモニウム濃度２％を主体とした化成液で誘電体酸化皮膜の電圧値に近似した化成電圧で化成処理が施された。
【００２７】
化成処理後、コンデンサ素子１に２５５℃の熱処理が行われて、セパレータ紙６のセルロースが炭化されて細くされ、この一連の操作が数回行われた。
【００２８】
次いで、コンデンサ素子１に導電性高分子となる３，４エチレンジオキシチオフェンと酸化剤であるパラトルエンスルホン酸第二鉄ブタノール溶液が含浸されて化学重合により３，４エチレンジオキシチオフェンポリマーの導電性高分子からなる固体電解質層７が形成された。
【００２９】
化学重合は、４０℃に３時間、６０℃に１時間、８５℃に８時間、１０５℃に４時間の連続加熱雰囲気中で行われた。
【００３０】
このようにして、固体電解質層７が形成されたコンデンサ素子１は、有底筒状のアルミニウム製外装ケース９に収納されて封止され、更にエージング電圧熱処理が行われて固体電解コンデンサが完成した。
【００３１】
より具体的には、定格６．３Ｖ／３９０μＦ（φ８×Ｌ１１．５ｍｍ）のアルミニウム巻回型コンデンサ素子１を用いて固体電解コンデンサを完成させた。
【００３２】
次に、参考例として、定格６．３Ｖ／３９０μＦ（φ８×Ｌ１１．５ｍｍ）のアルミニウム巻回型コンデンサ素子１を用いて、上述した従来構造と同じ構造の固体電解コンデンサを作成した。
【００３３】
即ち、陽極側引出しの陽極側タブ端子３がカシメ又は超音波溶接によれ接続された陽極化成箔２と、陰極引出しの陰極側タブ端子５がカシメ又は超音波溶接により接続された対向陰極箔４とがセパレータ紙６を介し、かつタブ端子３、５のリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂがセパレータ紙６の上端６ａから０．６ｍｍの露出長さｂをもった露出位置で一方から巻回されて形成のアルミニウム巻回型コンデンサ素子を用い、前記段落番号００２２、００２４及び００２６〜００３０に記載の手順に基づいて完作成した。
【００３４】
セパレータ紙６の上端６ａからのリブ部（圧延部）３ｂ、５ｂの露出長さを０．２ｍｍとした実施例の固体電解コンデンサと、露出長さを０．６ｍｍとした参考例の固体電解コンデンサにつき、その静電容量（Ｃａｐ）、誘電損失（ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）、ＥＳＲ（等価直列抵抗）の初期特性の測定結果の平均値と標準偏差を表１と表２に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
表１及び表２から明らかなように、実施例の固体電解コンデンサの漏れ電流（ＬＣ）の平均値は、参考例の固体電解コンデンサと比較して小さく、又バラツキも小さくて安定していることが判る。
【００３８】
【発明の効果】
しかして本発明によれば、漏れ電流（ＬＣ）を低くすることができ、かつそのバラツキを抑えることができる。その結果、不良数の削減につながり、品質の安定維持持続化に寄与し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例に係る固体電解コンデンサの完成状態での一部省略の断面図である。
【図２】本発明実施例に用いられたコンデンサ素子の一例での分解斜視図である。
【図３】本発明実施例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明実施例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す図３の４方向から見た一部断面の拡大端面図である。
【図５】従来例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す部分拡大縦断面図である。
【図６】従来例におけるタブ端子と、封口体ゴムの端子挿入貫通孔との関係を示す図５の６方向から見た一部断面の拡大端面図である。
【符号の説明】
１　　コンデンサ素子
２　　陽極化成箔
３　　陽極側タブ端子
３ｂ、５ｂ　　リブ部（圧延部）
３ｃ、５ｃ　　丸棒部
４　　陰極箔
５　　陰極側タブ端子
６　　セパレータ紙
６ａ　　セパレータ紙上端
７　　固体電解質層
８　　封口体ゴム
９　　外装ケース
１０、１１　　端子挿入貫通孔
ａ　　タブ端子リブ部（圧延部）のセパレータ紙上端からの露出長さ

Claims

陽極引出しの陽極側タブ端子（３）を備えた陽極化成箔（２）と陰極引出しの陰極側タブ端子（５）を備えた対向陰極箔（４）とがセパレータ紙（６）を介して巻回され、前記両電極箔間に導電性高分子からなる固体電解質層（７）が形成された封口体ゴム（８）を有するコンデンサ素子（１）と、
該コンデンサ素子（１）が収納封止された有底の外装ケース（９）と
を備えた固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極側タブ端子（３）と前記陰極側タブ端子（５）は、それぞれのリブ部（圧延部）（３ｂ）、（５ｂ）を前記セパレータ紙（６）の上端（６ａ）から僅少露出させた位置において前記陽極化成箔（２）と前記対向陰極箔（４）にそれぞれ接続されてコンデンサ素子（１）とされ、かつ前記陽極側タブ端子（３）の丸棒部（３ｃ）と前記陰極側タブ端子（５）の丸棒部（５ｃ）には、前記封口体ゴム（８）がその端子挿入貫通孔（１０）、（１１）を介して圧入密着され、前記固体電解質層（７）が形成される化学重合工程において、前記端子挿入貫通孔（１０）、（１１）には、前記タブ端子丸棒部（３ｃ）、（５ｃ）の圧入による影響以外の変形が生じないために化学重合物の前記リブ部（圧延部）（３ｂ）、（５ｂ）への這い上がりが防止されて漏れ電流の増大が防止される構成を特徴とする固体電解コンデンサ。
前記陽極側タブ端子（３）のリブ部（圧延部）（３ｂ）と、前記陰極側タブ端子（５）のリブ部（圧延部）（５ｂ）の前記セパレータ紙（６）上端（６ａ）からの露出長さ（ａ）が最大限０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１の固体電解コンデンサ。
前記封口体ゴム（８）が、ＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）又はＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）とＩＩＲ（イソブチレン・イソプロピレン共重合体からなるゴム）のブレンドゴムからなり、かつそのシュアー硬度が８０〜８２°であることを特徴とする請求項１の固体電解コンデンサ。
前記固体電解質層（７）が、ポリエチレンジオキシチオフェンであることを特徴とする請求項１の固体電解コンデンサ。