JP2006120697A

JP2006120697A - アルミニウム電解コンデンサ

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Publication number: JP2006120697A
Application number: JP2004304267A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Abe; 良憲阿部
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】コンデンサ素子と金属ケース内底部の間で、電気的接触（短絡）が起こるのを防止できるアルミニウム電解コンデンサを提供する。
【解決手段】化成皮膜を形成した陽極箔と陰極箔とにリードタブを固着させ、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸して金属ケースに収納し、弾性封口体で封止してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、
上記コンデンサ素子と金属ケース内底面との間にＥＰＴ系および／またはＩＩＲ系のゴム材料からなる絶縁体を配置したことを特徴とし、
上記の絶縁体が、金属ケースの内底面および／または内側面の少なくとも一部に接するように配置され、
絶縁体形状が、棒状、円形、楕円形、太鼓形、三角形、四角形、若しくはそれ以上の多角形状、または雲形状であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサに関するものであり、特にアルミニウム電解コンデンサの構造に関するものである。

従来のアルミニウム電解コンデンサは、図６のように、酸化皮膜を表面に形成したアルミニウム陽極箔と陰極箔との間にセパレータ（電解紙）を介して巻回したコンデンサ素子１に電解液を含浸し、弾性封口体３を取り付け、金属ケース４に挿入後、ケース先端を絞り加工によって弾性封口体のゴムに嵌合させて（カーリングと称する）、組み立てている。
しかしながら、上記のアルミニウム電解コンデンサにおいては、特に小形品において、コンデンサ素子の陽極箔や陽極引き出し端子タブの一部と金属ケースとが接触し、電気的短絡を起こすおそれがあった。

これを解決する方策としては、これまでに、金属ケース内に樹脂膜を被着させる方法（例えば、特許文献１）、金属ケース内底部に電解液を含浸したスペーサ紙を設置する方法（例えば、特許文献２参照）がある。
また、α−セルロース繊維からなる絶縁紙を金属ケース内底面に配置し接触を防止する方法（例えば、特許文献３参照）も提案されている。
そして、四フッ化エチレン樹脂等からなる絶縁性シートを金属ケース内底面に配置し接触を防止する方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
実開昭５８−１３８３２７号公報実開昭６３−１０５３２２号公報特開平０７−２２６３４６号公報特開平１０−２２３４８８号公報

しかし、特許文献２、３に開示されている方法を用いた場合、スペーサ紙のすきむらによって生じる空隙部分において、金属ケースと、陽極箔または陽極引き出し端子タブ部分が接触し、充分な絶縁効果が得られない場合がある。

また、製造時の外力、例えば自動組立機によるコンデンサ素子のケース挿入時のストレス、ケース開口部のカーリング加工時のストレス等、更に振動や長期にわたる使用によりスペーサ紙の位置がずれてしまうおそれがある。

また、特許文献１、４に示されている方法を用いた場合、コンデンサ駆動用電解液成分により、金属ケースから樹脂膜が剥離したり、樹脂が電解液中へ溶出し、製品の信頼性に影響を及ぼすことが懸念される。

さらに、特許文献３に示されるα−セルロース紙を用いる場合、その抄紙方法、不純物管理に注意を要し、材料コストが割高になるという問題がある。

加えて、昨今の環境対応として、はんだの鉛フリー化が求められている。この鉛フリーはんだは、現状の鉛入りはんだに比べ融点が高い（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ：約２１７℃、Ｓｎ−３７Ｐｂ：約１８３℃）。
これに伴い、実装処理（フロー処理、リフロー処理）時に製品に加わる温度が高温化している。
従来のスペーサ紙やエポキシ樹脂材等を絶縁層に用いた場合、この高温雰囲気中に置かれることで、スペーサ紙の乾燥による厚さの減少、樹脂材の変質・変形により、リフロー後のショート発生、または、漏れ電流が規格値を超過する問題があった。
上記のような問題があったため、コンデンサ素子と金属ケース内底部との間で電気的接触（短絡）が起こらない、安全な構造が求められていた。

本発明は上記の問題を解決するもので、化成皮膜を形成した陽極箔と陰極箔とにリードタブを固着させ、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸して金属ケースに収納し、弾性封口体で封止してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、
上記コンデンサ素子と金属ケース内底面との間に、エチレン・プロピレン・ターポリマー（ＥＰＴ）系および／またはイソブチレン・イソプレン・ラバー（ＩＩＲ）系のゴム材料からなる絶縁体を配置したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

また、上記の絶縁体が、金属ケースの内底面および／または内側面の少なくとも一部に接するように配置されたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

さらに、上記の絶縁体が、棒状、円形、楕円形、太鼓形、三角形、四角形、若しくはそれ以上の多角形状、または雲形状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

そして、上記の絶縁体に、穴部または切り欠き部を１箇所以上形成したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

また、上記の絶縁体に形成する穴部または切り欠き部の形状が、円形、楕円形、円弧状、太鼓形、三角形、四角形、またはそれ以上の多角形状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

さらに、上記の絶縁体が、コンデンサ素子の底部および側面の一部を覆うキャップ状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。

コンデンサ素子と金属ケース底面との間にエチレン・プロピレン・ターポリマー（ＥＰＴ）系および／またはイソブチレン・イソプレン・ラバー（ＩＩＲ）系のゴム材料からなる絶縁体を配置したことにより、金属ケース内底面側の陽極引き出し端子タブ部分および／または陽極箔と、金属ケース内底部との電気的接触（短絡）を効果的に防ぐことができる。
上記絶縁体は、圧力弁付電解コンデンサへの対応を考え、少なくとも絶縁体の一部、好ましくはコンデンサ素子巻芯部に相当する位置に、ガス放出用の穴部または切り欠き部を設けておくことが好ましい。

また、上記絶縁体を、金属ケース内底面および／または内側面の少なくとも一部に当接させることによって、コンデンサ素子の配置のずれや巻回のずれが生じた場合であっても、金属ケース内底面および／または内側面と、コンデンサ素子および／または電極箔との間での電気的接触（短絡）を防止することができ、コンデンサの製品信頼性を高めることができる。上記絶縁体をキャップ状に形成すれば、当該効果はより確実なものとなる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら具体的に説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図１に示すように、金属ケース４の内底面にＩＩＲ系ゴムのシート状絶縁体（円板）５ａを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例２］
上記実施例１と同じ仕様にて、ＩＩＲ系ゴムの代わりにＥＰＴ系ゴムを使用したシート状絶縁体（円板）５ａを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例３］
図２は、本発明の実施例２によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図２に示すように、金属ケース４の内底面にＩＩＲ系ゴムのシート状絶縁体（円板状、円形の穴具備）５ｂを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例４］
図３は、本発明の実施例３によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図３に示すように、金属ケース４の内底面にＩＩＲ系ゴムのキャップ状絶縁体（円形）５ｃを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例５］
上記実施例４と同じ仕様にて、ＩＩＲ系ゴムの代わりにＥＰＴ系ゴムを使用したシート状絶縁体（円板）５ａを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例６］
図４は、本発明の実施例４によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図４に示すように、金属ケース４の内底面にＩＩＲ系ゴムのキャップ状絶縁体（円形）５ｃを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

［実施例７］
図５は、本発明の実施例５によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図５に示すように、金属ケース４の内底面にＩＩＲ系ゴムのキャップ状絶縁体（正方形状、角部Ｒ）５ｅを配置し、中央の凸部７が電解液を含浸したコンデンサ素子１の底部（巻芯部）に当接するように、該コンデンサ素子と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

（従来例１）
図６は、従来例１によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図６に示すように、金属ケース４の内底面には絶縁体を配置せず、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

（従来例２）
図７は、従来例２によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
図７に示すように、金属ケース４の内底面に電解液を含浸したスペーサ紙（円形）５ｆを配置し、電解液を含浸したコンデンサ素子１と弾性封口体３を金属ケース４に収納し、封止した。

上記の実施例１〜７、従来例１、２の構成にて、リード挿通孔を有する絶縁板を取り付けた後、リード線を折り曲げ、サイズφ６．３×３．９ｍｍＬ、定格６．３Ｖ−１００μＦのチップ形アルミニウム電解コンデンサを作製し、電気特性測定時の特性不良発生数、リフローによる実装処理を行った後の電気特性測定時の特性不良発生数を比較した。
その結果を表１に示す。

上記の表１から明らかなように、本発明による絶縁体を設けた実施例１〜７は、不良品発生が皆無であり、絶縁体が設けられていない従来例１、または電解液を含浸したスペーサ紙を設置した従来例２よりも、電気特性、およびリフロー実装処理後の特性が安定していることが分かる。
また、本発明で使用した絶縁体はゴム材料であることから弾性を有するので、製品に振動が加わっても、振動を吸収してコンデンサ素子へのストレスを軽減し、短絡や漏れ電流の増加を抑えることができる。

なお、上記実施例では、絶縁体材質としてＩＩＲ系、またはＥＰＴ系のゴム材料を用いたが、これ以外にＥＰＴ系およびＩＩＲ系の混合ゴム材料を使用した場合も、同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、絶縁体の形状として、円形、正方形（角部Ｒ）のものを用いたが、これ以外に棒状、楕円形、太鼓形、三角形、四角形、若しくはそれ以上の多角形状、または雲形状としてもよい。
そして、上記実施例では、絶縁体穴部の形状として、円形のものを用いたが、これ以外に穴部または切り欠き部の形状が、楕円形、円弧状、太鼓形、三角形、四角形、またはそれ以上の多角形状または切り欠き部を、１箇所以上形成した場合でも、同様の効果が得られる。
また、上記実施例ではチップ形アルミニウム電解コンデンサにて、評価試験を行ったが、チップ加工を施さない、ＪＩＳ０４形でも同様の効果が得られるのは、いうまでもない。

図１は本発明の実施例１によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図２は本発明の他の実施例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図３は本発明の他の実施例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図４は本発明の他の実施例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図５は本発明の他の実施例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図６は従来例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。図７は他の従来例によるアルミニウム電解コンデンサの外観透視図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。

符号の説明

１コンデンサ素子
２引き出しリード端子
２ａリードタブ
３弾性封口体
４金属ケース
５ａ絶縁体（円板、ＩＩＲ系またはＥＰＴ系）
５ｂ絶縁体（円板、円形の穴具備、ＩＩＲ系）
５ｃ絶縁体（円形キャップ、ＩＩＲ系またはＥＰＴ系）
５ｄ絶縁体（円形キャップ、円形の穴具備、ＩＩＲ系またはＥＰＴ系）
５ｅ絶縁体（正方形キャップ、角部Ｒ、円形の穴具備、ＩＩＲ系）
５ｆ電解液を含浸したスペーサ紙（円形）
６穴
７凸部

Claims

化成皮膜を形成した陽極箔と陰極箔とにリードタブを固着させ、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸して金属ケースに収納し、弾性封口体で封止してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、
上記コンデンサ素子と金属ケース内底面との間に、エチレン・プロピレン・ターポリマー（ＥＰＴ）系および／またはイソブチレン・イソプレン・ラバー（ＩＩＲ）系のゴム材料からなる絶縁体を配置したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
請求項１記載の絶縁体が、金属ケースの内底面および／または内側面の少なくとも一部に接するように配置されたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
請求項１、２記載の絶縁体が、棒状、円形、楕円形、太鼓形、三角形、四角形、若しくはそれ以上の多角形状、または雲形状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
請求項３記載の絶縁体に、穴部または切り欠き部を、１箇所以上形成したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
請求項４記載の絶縁体に形成する穴部または切り欠き部の形状が、円形、楕円形、円弧状、太鼓形、三角形、四角形、またはそれ以上の多角形状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
請求項１、２記載の絶縁体が、コンデンサ素子の底部および側面の一部を覆うキャップ状であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。