JP2006108183A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電解コンデンサの長さ寸法を短くし、小形化を実現することを目的としている。
【解決手段】絶縁樹脂層を両面に設けた外部端子と、コンデンサ素子より導出された複数の内部端子とを接続するとともに、このコンデンサ素子をラミネートフィルムで覆い、前記絶縁樹脂層とをラミネートフィルムとを圧着して封止した電解コンデンサにおいて、
内部端子と接続された外部端子を折り曲げ、該外部端子に設けられた絶縁樹脂層のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも内部端子より突出した位置に配置した電解コンデンサ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電解コンデンサに関し、特にラミネートフィルムによる外装を施した電解コンデンサであって、コンデンサ素子からの内部端子と外部端子との接続構造に関する。

従来の電解コンデンサは、陰極箔と陽極箔とを間に電気絶縁性のセパレータを介在させて巻回したコンデンサ素子を有底筒状の金属ケースに収納し、外部引き出し端子を備えた封口部材にて前記金属ケースの開口部を封止して構成されている。

従来の小形・薄型化された電解コンデンサとしては、図５に示すように、金属フィルムとこの両面にラミネートした合成樹脂フィルムとからなる複合フィルム（以下ラミネートフィルムと称す）からなる外装体７でコンデンサ素子１を覆うとともに、外装体７の周縁部を熱圧着して密封し、かつコンデンサ素子１より導出した引き出しリード３を外装体の熱圧着部で挟持して外部に取り出したものが提案されている（特許文献１）。ここでは、図５（ａ）に示すように、引き出しリード３に予め接着層５を設けしておき、図５（ｂ）に示すように、この引き出しリード３を、前記接着層５がコンデンサ素子外部側に位置して内部端子上に配置し、引き出しリード３と内部端子２に接続し、図５（ｃ）に示すように、その後外装体７と熱圧着する方法が開示されている。引き出しリード３と外装体とを接着層５によって密着させ、密封性を高めている。

特開２００３−１６８４０２号公報

ところで、近年のデジタル機器の小形化にともない、搭載される電子部品はさらに小形・薄型化が切望されている。特に携帯電話などの小形商品では、電子部品の薄型化に加え、小形化が必須となり、特に基板に実装された際の実装面積を少なくすることが望まれている。
しかしながら、特許文献１に記載の電解コンデンサでは、引き出しリードに設けられた接着層と、コンデンサ素子との間に所定寸法あり、電解コンデンサの長さ寸法を短くできない。

特許文献１では、電極箔を複数枚積層したコンデンサ素子４では、内部端子２は複数必要となり、これらを束ねてさらに引き出しリード３と接続しなければならない。この際に、引き出しリード３に接着層５を設けることができるが、この引き出しリード３と内部端子２との接続において、レーザ溶接、アーク溶接、摩擦撹拌溶接などを用いる際には、この接着層５が前記接続の際に加熱されて溶融しないように、引き出しリード３と内部端子２との接続部６から所定寸法離間させなければならず、この寸法分、電解コンデンサ１の長さ寸法が大きくなり、基板への実装面積が拡大してしまう。また上記接続方法に代えて、超音波溶接、コールドウェルド、ステッチなどの手法もあるが、電極箔を複数枚積層した場合は内部端子の積層枚数も多くなり、溶接時に内部端子を固定する固定手段を配置するスペースを確保しなければならず、所定寸法離間させることが必要となり、同様に基板への実装面積が拡大してしまう。

そこで、本発明は、予め絶縁樹脂層を設けた外部端子と内部端子との接続であって、電解コンデンサの長さ寸法を短くし、小形化を実現することを目的としている。

上記の課題を解決した本発明の電解コンデンサは、絶縁樹脂層を両面に設けた外部端子と、コンデンサ素子より導出された複数の内部端子とを接続するとともに、このコンデンサ素子をラミネートフィルムで覆い、前記絶縁樹脂層とをラミネートフィルムとを圧着して封止した電解コンデンサにおいて、内部端子と接続された外部端子を折り曲げ、該外部端子に設けられた絶縁樹脂層のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも内部端子より突出した位置に配置したことを特徴とする。

これによると、外部端子の絶縁樹脂層を、外部端子と内部端子との接続付近から離間するように設け、外部端子と内部端子とを接続した後、ラミネートフィルムとの圧着領域を確保出きる程度に外部端子を折り曲げて外部端子を短くし、絶縁樹脂層を、外部端子と内部端子との接続部との近傍に位置することができ、電解コンデンサの長さ寸法を小さくすることができる。

また、前記外部端子は、該外部端子と内部端子との接続部付近を起点に折り曲げられたことを特徴とする。これによると、接続部付近を起点にすることで、外部端子の折り曲げ精度が向上し、製造工程が簡略化される。

また、前記外部端子に設けた絶縁樹脂層をコンデンサ素子側に配置し、前記外部端子と内部端子を接続して該外部端子を折り曲げたことを特徴とする。これによると、折り曲げ工程が１回ですみ、工程が複雑化されることがない。

また、前記外部端子は、内部端子の接続面及びその反対面を覆うように配置して内部端子と接続したことを特徴とする。これによると、内部端子の接続面と反対面を覆うことで、内部端子の両面が外部端子と接続され、接続が強固になる。

また、外部端子の折り曲げられた一部を、該外部端子と内部端子との接続部上に配置したことを特徴としている。これによると、外部端子と内部端子との接続部に形成されたバリなどが、前記外部端子によって覆われるため、前記バリなどが外装体となるラミネートフィルムを損傷させて密封性を損なうことがない。

また、外部端子に設けた絶縁樹脂層の一部を、前記外部端子と内部端子との接続部上に配置したことを特徴としている。これによると、外部端子と内部端子との接続部に形成されたバリなどが、前記外部端子の絶縁樹脂層によって覆われるため、前記バリなどが外装体となるラミネートフィルムを損傷させて密封性を損なうことがない。また外部端子の絶縁樹脂層とラミネートフィルムを熱圧着する際には、前記絶縁樹脂層が接続部上に載置されて位置決めされるため、熱圧着を精度よくできる。

また、前記外部端子と内部端子との接続部の少なくとも一部を残して切断したことを特徴としている。これによると、コンデンサ素子より導出された内部端子及び外部端子は、その接続部の一部を残して切断されているため、コンデンサ素子からの導出寸法が小さくなり、従って電解コンデンサの長さ寸法を小さくすることができる。

本発明によれば、外部端子と内部端子との接続部と、外部端子に設けられた絶縁樹脂層との距離を縮めることで、電解コンデンサの長さ寸法を小さくでき、電解コンデンサの小形化を図ることができる。

本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子より導出された内部端子と、この内部端子と接続され、一部に絶縁樹脂層を備えた外部端子と、前記コンデンサ素子を収納する外装体より構成される。

外装体は、コンデンサ素子を覆い、コンデンサ素子を密封して収納する柔軟性の材料からなり、金属層とこの金属層の両面に形成された絶縁樹脂とからなる複合フィルム（ラミネートフィルム）から構成される。このラミネートフィルムの厚さは、５０〜５００μｍが好ましい。
このラミネートフィルムの金属層は、アルミニウム、同、ニッケル、チタン又はこれらの合金が好ましい。金属層の厚さは、５〜２００μｍが好ましい。
絶縁樹脂は、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドなどが好ましい。絶縁樹脂層の厚みは、５〜１００μｍが好ましい。

ラミネートフィルムのコンデンサ素子が接する側には、接着層を設けることができる。この接着層は、前記ラミネートフィルムを構成する絶縁樹脂に接着性を持たせたものを用いてもよく、また別個の接着性樹脂を用いることも出きる。

ラミネートフィルムは、コンデンサ素子の形状に応じて任意の形状を用いることができる。コンデンサ素子が巻回型であれば、断面円筒状のラミネートフィルムを用い、コンデンサ素子が積層型であれば、断面四角筒状のラミネートフィルムを用いることができる。コンデンサ素子はラミネートフィルムに収納され、開口端が熱圧着により密封される。他の例としては、一枚のラミネートフィルムにコンデンサ素子を載置し、ラミネートフィルムを折り返してコンデンサ素子を覆い、周囲を熱圧着して密封する。

コンデンサ素子は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどの弁作用金属から構成される。エッチング処理されて表面を粗面化し、化成処理により前記エッチング層上に酸化皮膜層が形成された陽極箔と、この陽極箔に対向させ、表面を粗面化した陰極箔とを間に電気絶縁性のセパレータを介在させて、積層、又は巻回して構成される。

前記コンデンサ素子は、その各々の電極箔より、電極引き出し用の内部端子が導出されている。この内部端子は、アルミニウムなどからなる板状又は箔状体であり、電極箔となる陽極箔、陰極箔の一枚毎に、超音波溶接、コールドウェルド、ステッチ、レーザなどにより接続されている。また内部端子は、前述の様に電極箔と別個に設けるものの他、アルミニウム箔から電極箔を打ち抜き形成する際に、一部を突出させて打ち抜き、この突出部を内部端子とする（電極箔と内部端子が一体）こともできる。なお、内部端子は、電極箔１枚毎に接続しても良いが、陽極箔を２枚設け、この間に前記内部端子を挟んで前記２枚の陽極箔と内部端子を接続しても良い。通常陽極箔はアルミニウム芯金とその両面にエッチング層及び酸化皮膜層が形成されており、陽極箔と内部端子とを接続する際には、内部端子が陽極箔のエッチング層及び酸化皮膜層を越えてアルミニウム芯金と接続されることで良好な接続が可能となる。従って、陽極箔２枚と、１の内部端子を接続するには、陽極箔の間に内部端子を挟み、２枚の内部端子と電極箔のアルミニウム芯金とが近接させて接続することが望ましい。

内部端子は、それぞれ極性ごとに集束されて、外部端子と接続される。この外部端子は、板状又は箔状のものや、棒状のものであり、電解コンデンサの内部側は、少なくともアルミニウムから構成されている。この外部端子の一部には、絶縁樹脂層が形成されている。この絶縁樹脂層は、アルミニウムとラミネートフィルムとの双方に熱接着性を示すものであり、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、結晶性エンジニアリングプラスチック、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリルなどが挙げられる。絶縁樹脂層の形成方法としては、２枚の絶縁樹脂フィルムを外部端子の両面に配置し、絶縁フィルムを接着して形成したり、絶縁樹脂を樹脂モールドしたりして外部端子に絶縁樹脂層を設けている。

集束された内部端子上に外部端子が配置され、各種接続方法により、外部端子と内部端子が接続される。この接続方法としては、超音波溶接、コールドウェルド、ステッチ、レーザ溶接、アーク溶接、摩擦撹拌溶接などが挙げられる。

この内部端子と外部端子との接続時に、外部端子に設けられた絶縁樹脂層と、前記接続手段とが近接して接続処理されると、前記絶縁樹脂層が損傷する場合があり、この損傷により、該絶縁樹脂層とラミネートフィルムとの熱圧着による封止部の一部が密封されず、不具合品が生じる。従って、上記外部端子に設けられた絶縁樹脂層と接続手段とを所定距離離間させて接続を行わなければならない。このため、外部端子の内部端子との接続部から所定距離を離して絶縁樹脂層を形成する。外部端子と内部端子を接続し、この接続部と絶縁樹脂層との間の外部端子部分を折り曲げ、又は折り返して、コンデンサ素子端面からの導出距離を短くする。そしてこのコンデンサ素子を外装体（ラミネートフィルム）に収納し、外部端子の絶縁樹脂層とラミネートフィルムの接着面を合わせて、熱圧着することで絶縁樹脂層を介して外部端子とラミネートフィルムが熱圧着されて密封される。

外部端子を折り曲げる際に、折り曲げ起点を前記外部端子と内部端子との接続部付近とすることで、折り曲げ精度が向上する。また折り曲げ回数は特に限定はないが、折り曲げ回数を多くすると、外部端子の厚みが増えるため好ましくない。外部端子の厚みは概ね（５０〜５００μｍ）であり、折り返し回数が３回以上は好ましくない。

また、接続時の外部端子と内部端子との配置形態は、外部端子の絶縁樹脂層をコンデンサ素子側に配するものと、コンデンサ素子の外部側に配するものがある。絶縁樹脂層をコンデンサ素子側に配する場合は、外部端子と内部端子を接続した後、該接続部付近を起点に１回折り返す。また絶縁樹脂層をコンデンサ素子の外部側に配する場合は、前記接続部付近を起点に複数回折り返す。この様に、外部端子を折り曲げ、折り返すことで外部端子の導出寸法を小さくし、コンデンサ素子と絶縁樹脂層との距離を縮めて電解コンデンサの小形化を図ることができる。なお、前記外部端子を折り返して前記接続部上に配置すると接続時に発生するバリが覆われ、ラミネートフィルムが損傷することがない。また、前記外部端子を折り返して、絶縁樹脂層を前記接続部上に配置すると、該絶縁樹脂層とラミネートフィルムを熱圧着する際には、前記絶縁樹脂層が接続部上に載置されて位置決めされるため、熱圧着を精度よくできる。

また、前記内部端子との接続部付近の外部端子の折り曲げ位置をコンデンサ素子側にすることで、外部端子と内部端子との接続部の一部を有するように切断することができ、これにより、電解コンデンサの長さ寸法を短くできる。

また、外部端子の絶縁樹脂層をコンデンサ素子側に配置し、外部端子を延在させて集束された内部端子の両面を覆って配置して接続することができる。また、外部端子を、はんだ付け可能な金属とアルミニウムとの接続部材とし、両者の接続部を絶縁樹脂層内に収納したものを用いることができる。

また、内部端子と外部端子との接続部を折り曲げて、コンデンサ素子からの導出寸法を小さくすることもできる。

また、外装体の熱圧着部の一部に弱点部を設け、電解コンデンサの内部で急激にガスが発生した際に前記弱点部を破断させ、内部ガスを電解コンデンサの外部に放出させることもできる。なお、前記弱点部は、熱圧着部の熱圧着距離を一部縮めてなり、外装体の内部側に被圧着部が形成されたものである。なお他にも、熱圧着部の一部に切れ目を設けて弱点部とするものが挙げられる。

次に本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
実施例１の電解コンデンサ１は、図１（ａ）に示すように、エッチング処理及び化成処理を施したアルミニウムからなる陽極箔を２枚積層し、この陽極箔の間に平板状の内部端子２を挟み、超音波溶接し、この陽極箔を電気絶縁性のセパレータに挟み込む。陰極箔は、エッチング処理が施されたアルミニウムからなり、内部端子２が超音波溶接にて接続されて前記セパレータに覆われた陽極箔上に載置され、陽極箔、陰極箔を７段積層し、保持テープにて保持されてコンデンサ素子４が形成される。

外部端子３は、厚さ８０μｍの平板状のアルミニウムからなり、絶縁樹脂層５が両面に形成されている。この絶縁樹脂層５は、実施例１では、架橋性ポリプロピレン樹脂を外部端子３に樹脂モールドして形成している。図１（ａ）に示すように、外部端子３の絶縁樹脂層５をコンデンサ素子４側に位置させ、該外部端子３の接続部６をコンデンサ素子４の内部端子２上に配置する。図示しない固定手段にて外部端子３及び内部端子２を固定して超音波溶接を行う。図１（ｂ）に示すように、その後前記外部端子３と内部端子２の接続部６を起点に外部端子３を折り返し、該外部端子３に設けられた絶縁樹脂層５のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも内部端子２より突出した位置に配置させる。前記接続部６は、外部端子３の折り返された一部および絶縁樹脂層５により覆われる。

外部端子３を接続したコンデンサ素子４は、図１（ｃ）に示すように、ラミネートフィルムからなり、予め円筒形に形成された外装体７に収納され、コンデンサ素子４の底面側を熱圧着するとともに、前記外部端子３の絶縁樹脂層５の圧着領域にラミネートフィルムを配置し、加熱して絶縁樹脂層５とラミネートフィルムを熱圧着する。この際に、前記絶縁樹脂層５が内部端子２上に載置されているため、熱圧着する際の前記絶縁樹脂層５とライミネートフィルムの熱圧着部８との位置決めがいやすい。なお、絶縁樹脂層５は、ラミネートフィルムの封止端面より、電解コンデンサ１の外部側に一部突出させて熱圧着し、ラミネートフィルムを構成する金属層と外部端子３とが接触することを防止している。

なお、前記外部端子３の内部端子２への配置形態としては、外部端子３を予めコ字状に折り返し、この折り返し部を内部端子２上に配置し、接続後、該接続部６を起点に折り返すこともできる。内部端子２と接続される外部端子３の厚みが増えるため接続部６の強度が向上する。

（実施例２）
次に、実施例２の電解コンデンサ１は、コンデンサ素子４の内部端子２に外部端子３を接続する工程までは実施例１と同様である。図２（ａ）に示すように、外部端子３と内部端子２の接続部６は、波線に示すように、カッターなどの切断手段にて接続部６を一部残して切断する。その後、図２（ｂ）に示すように、前記残った接続部６を起点に折り返し、該外部端子３に設けられた絶縁樹脂層５のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも前記接続部６より突出した位置に配置させる。その後の外装体７への収納構造は、実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例３の電解コンデンサ１は、実施例１のコンデンサ素子４を用い、図３に示すように、このコンデンサ素子４から導出した内部端子２は、その背面側から接続面側にかけて外部端子３にて覆われ、外部端子３の絶縁樹脂層５はコンデンサ素子４側に配置される。内部端子２の両面を覆った状態にて、外部端子３と内部端子２を、外部端子３の絶縁樹脂層５が配置されている側から超音波溶接手段にて接続する。この際に、内部端子２の背面側を覆った外部端子３も同時に接続され、強固な接続部６が形成される。その後、接続部６を起点に折り返し、該外部端子３に設けられた絶縁樹脂層５のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも前記接続部６より突出した位置に配置させる。その後の外装体７への収納構造は、実施例１と同様である。

なお、外部端子３と内部端子２との接続を、外部端子３の絶縁樹脂層５が配置されている側から接続しているが、内部端子２の反対側より接続してもよい。また、内部端子２の両面を覆った外部端子３を共に接続しているが、少なくとも一方の外部端子３が内部端子２と接続されていればよい。また、内部端子２は接続面は、外部端子３に覆われ、背面側は、外部端子３とは別体の所定厚みを有するアルミニウム板を配置することもできる。さらには、外部端子３と内部端子２を接続した後、この接続部６の一部を残して切断しても良い。

（実施例４）
実施例４の電解コンデンサ１は、実施例１のコンデンサ素子４を用い、図４（ａ）に示すように、このコンデンサ素子４から導出した内部端子２上に、絶縁樹脂層５がコンデンサ素子４外部側に位置するように外部端子３を配置する。この際に、外部端子３の絶縁樹脂層５は、内部端子２から所定間隔離間する位置に設定されている。そして外部端子３と内部端子２を超音波溶接にて接続する。図４（ｂ）に示すように、この接続部６を起点に外部端子３を２回折り返して外部端子３の絶縁樹脂層５が前記接続部６の近傍に位置させる。その後の外装体７への収納構造は、実施例１と同様である。

本発明の実施例１における電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施例２における電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施例３における電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施例４における電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。 従来の電解コンデンサの製造工程を示す断面図及び電解コンデンサの斜視図である。

符号の説明

１ 電解コンデンサ
２ 内部端子
３ 外部端子
４ コンデンサ素子
５ 絶縁樹脂層
６ 接続部
７ 外装体
８ 熱圧着部

Claims (7)

1. 封口部材となる絶縁樹脂層を両面に設けた外部端子と、コンデンサ素子より導出された複数の内部端子とを接続するとともに、このコンデンサ素子をラミネートフィルムで覆い、前記絶縁樹脂層とをラミネートフィルムとを圧着して封止した電解コンデンサにおいて、
   内部端子と接続された外部端子を折り曲げ、該外部端子に設けられた絶縁樹脂層のラミネートフィルムとの圧着領域を少なくとも内部端子より突出した位置に配置した電解コンデンサ。
2. 前記外部端子は、該外部端子と内部端子との接続部付近を起点に折り曲げられた請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記外部端子に設けた絶縁樹脂層をコンデンサ素子側に配置し、前記外部端子と内部端子を接続して該外部端子を折り曲げた請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。
4. 前記外部端子は、内部端子の接続面及びその反対面を覆うように配置して内部端子と接続した請求項１乃至３のいずれかに記載の電解コンデンサ。
5. 外部端子の折り曲げられた一部を、該外部端子と内部端子との接続部上に配置した請求項１乃至４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
6. 外部端子に設けられた絶縁樹脂層の一部を前記外部端子と内部端子との接続部上に配置した請求項１乃至５のいずれかに記載の電解コンデンサ。
7. 前記外部端子と内部端子との接続部の少なくとも一部を残して切断した請求項１乃至６のいずれかに記載の電解コンデンサ。