JP2007180432A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い電解コンデンサを提供する。
【解決手段】電解コンデンサは、陽極リードタブが固着された陽極箔と、陰極リードタブが固着された陰極箔とが、セパレータを介して重ねられて巻回されたコンデンサ素子２を有しており、コンデンサ素子２の上端面からは、陽極リードタブの引き出し部２１ａ及び陰極リードタブの引き出し部２２ａが引き出され、陽極リードタブの引き出し部２１ａの表面全体がフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種電気機器に搭載される電解コンデンサに関するものである。

電解コンデンサには、陽極箔と陰極箔とがセパレータ（スペーサ）を介在して巻回されたコンデンサ素子を有しており、コンデンサ素子の一端面から引き出された陽極リードタブの引き出し部（陽極引出端子）及び陰極リードタブの引き出し部（陰極引出端子）が封口体に固着された陽極外部端子及び陰極外部端子にそれぞれ接続されたものがある。
従来、４００Ｖ以上の高電圧用の電解コンデンサでは、電極箔の化成電圧を上げたり、耐電圧特性の向上を目的とした添加剤を電解液に溶解したり、セパレータの厚さを厚くするなどの手段によって、耐電圧特性の向上が図られている。
また、巻回型のアルミニウム電解コンデンサでは、電圧印加時に陽極リードタブの引き出し部の根元部分（素子固着部分と気相部分との界面）に電流が集中するため、定格電圧を超える過電圧が加えられた場合や長時間にわたって電圧印加された場合には、その発熱のため蒸発・凝縮した電解液成分によりリードタブの溶解が発生し、陽極リードタブの引き出し部の根元部分での断線や防爆弁作動が発生することがある。
この陽極リードタブの引き出し部の根元部分における断線や防爆弁作動は、特に６００Ｖを超える高電圧品で発生し易い。そのため、６００Ｖを超える高電圧用の電解コンデンサの耐電圧特性の向上を検討する場合、上記手段の他に、陽極リードタブの引き出し部を保護する手段が必要になる。

ここで、陽極リードタブの引き出し部を保護する手段には、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂で引き出し部の表面をコーティングする方法がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、引き出し部の根元部分での断線や防爆弁作動が発生するのが抑制される。

実開平７−２７１４３号公報

しかしながら、上述したシリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂でのコーティングでは、６００Ｖを超える高電圧用の電解コンデンサの耐電圧特性を十分に向上させることができないと共に、耐熱性、耐溶剤性、耐摩耗性の面でも不十分でもあり、電解コンデンサの信頼性が低下してしまう。

そこで、本発明の主な目的は、信頼性の高い電解コンデンサを提供することである。

本発明の電解コンデンサは、陽極リードタブを有するアルミニウム製の陽極箔と、陰極リードタブを有するアルミニウム製の陰極箔とをセパレータを介して重ねて巻回してなるコンデンサ素子を備えた電解コンデンサにおいて、前記陽極リードタブの一端部は、前記陽極箔の端部から外側に引き出された引き出し部となっており、少なくとも前記陽極リードタブの引き出し部の根元部分の表面が、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われていることを特徴としている。
ここで、上記「少なくとも陽極リードタブの引き出し部の根元部分の表面が、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている」態様としては、（１）陽極リードタブの引き出し部の表面全体のみがフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂のコーティング膜で覆われている態様、（２）陽極リードタブの引き出し部の根元部分の表面及びコンデンサ素子上の陽極リードタブの引き出し部の引き出された部分がフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂のコーティング膜で覆われている態様、または（３）陽極リードタブの引き出し部の表面全体及びコンデンサ素子上の陽極リードタブの引き出し部の引き出された部分がフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂のコーティング膜で覆われている態様である。

本発明によると、少なくとも陽極リードタブの引き出し部の根元部分の表面が、電気的特性（耐アーク特性）、耐熱性、耐溶剤性、耐摩耗性に優れたフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われているので、電圧印加時に陽極リードタブの引き出し部の根元部分（素子固着部分と気相部分との界面）に電流が集中しても、発熱により蒸発・凝縮した電解液成分による溶解を防止することができる。そのため、陽極リードタブの引き出し部の根元部分での断線や防爆弁作動発生が抑制される。従って、電解コンデンサの耐電圧特性、耐熱性、耐溶剤性、耐摩耗性が向上し、信頼性が高くなる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電解コンデンサの断面図である。図２は、図１の電解コンデンサの素子の構成を示す図である。

図１に示す電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と、コンデンサ素子２を収納する有底筒状のアルミニウム製のケース３と、ケース３の開放端側を封止する合成樹脂製の封口体４と、ケース３内でコンデンサ素子２を固定する固定材３０とを有している。
また、封口体４の上面には陽極外部端子４１及び陰極外部端子４２が配置されていると共に、封口体４の下面には陽極内部端子４３及び陰極内部端子４４が配置されている。陽極外部端子４１と陽極内部端子４３とは電気的に接続され、陰極外部端子４２と陰極内部端子４４とは電気的に接続されている。

コンデンサ素子２は、図２に示すように、陽極酸化（化成処理）が施されたエッチング箔である陽極箔２６と、陽極酸化が施されていないエッチング箔である陰極箔２７とをセパレータ２８を介して重ねて巻回してなる。陽極箔２６には、陽極リードタブ２１が溶接などによって固着されており、陰極箔２７には、陰極リードタブ２２が溶接などによって固着されている。陽極リードタブ２１及び陰極リードタブ２２は、２００μｍ程度の厚手のアルミニウム箔から切り出されたものである。陽極リードタブ２１には陽極酸化が施されたものが用いられ、陰極リードタブ２２には陽極酸化が施されてないものが用いられる。

陽極リードタブ２１は、その上端部が陽極箔２６の上端部から外側に引き出されるように配置されており、陽極箔２６の上端部より外側の部分が当該陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａとなる。同様に、陰極リードタブ２２は、その上端部が陰極箔２７の上端部から外側に引き出されるように配置されており、陰極箔２７の上端部より外側の部分が当該陰極リードタブ２２の引き出し部２２ａとなる。
そのため、陽極箔２６、陰極箔２７及びセパレータ２８が巻回されると、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａ及び陰極リードタブ２２の引き出し部２２ａは、コンデンサ素子２の上端面から上方に引き出された状態になる。

また、コンデンサ素子２がケース３内に収納され、封口体４でケース３の開放端側が封止される場合には、図１に示すように、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａ及び陰極リードタブ２２の引き出し部２２ａは湾曲されるとともに、それらの上端部が陽極内部端子４３及び陰極内部端子４４にそれぞれ電気的に接続される。

ここで、本発明に係る電解コンデンサ１では、少なくとも陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面が、フラン樹脂またはポリパラキシリレンなどのパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。なお、フラン樹脂で形成されたコーティング膜またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜は、少なくとも上記陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面に対し、フラン樹脂系塗料（フラン樹脂硬化剤が添加された塗料）またはパラキシリレン樹脂系塗料（パラキシリレン樹脂硬化剤が添加された塗料）が吹き付けられて塗布された後、所定の硬化条件下で硬化したものである。なお、硬化条件は変更可能であって、常温でも高温でも差支えない。

図３〜５は、本発明の実施例１〜３に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図である。図３〜５では、（ａ）がコンデンサ素子の上面図であり、（ｂ）がコンデンサ素子の斜視図である。また、図３〜５では、フラン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている部分が斜線で図示されている。つまり、実施例１〜３では、図３〜５に示すように、本発明に係る電解コンデンサ１のコンデンサ素子２に、フラン樹脂で形成されたコーティング膜が追加されたコンデンサ素子１０２、２０２、３０２が図示されている。
ここで、本発明の実施例４〜６に係る電解コンデンサのコンデンサ素子では、本発明に係る電解コンデンサ１のコンデンサ素子２に、実施例１〜３に係る電解コンデンサのコンデンサ素子におけるフラン樹脂で形成されたコーティング膜の代わりに、パラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜が追加されている。

（実施例１）
実施例１に係るコンデンサ素子１０２では、図３（ｂ）において斜線で示されているように、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体のみがフラン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
（実施例２）
実施例２に係るコンデンサ素子２０２では、図４（ａ）及び図４（ｂ）において斜線で示されているように、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面及びコンデンサ素子２０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分が、フラン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
（実施例３）
実施例３に係るコンデンサ素子３０２では、図５（ａ）及び図５（ｂ）において斜線で示されているように、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体及びコンデンサ素子３０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分が、フラン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
（実施例４）
実施例４に係るコンデンサ素子では、図３（ｂ）と同様に、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全面のみがパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
（実施例５）
実施例５に係るコンデンサ素子では、図４（ａ）及び図４（ｂ）と同様に、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面及びコンデンサ素子２０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分がパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。
（実施例６）
実施例６に係るコンデンサ素子では、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様に、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全面及びコンデンサ素子３０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分がパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。

なお、実施例１〜３のコンデンサ素子１０２、２０２、３０３では、フラン樹脂で形成されたコーティング膜は、フラン樹脂系塗料がエアスプレーで吹き付けられた後、１８０℃−３０分の硬化条件下で硬化したものである。また、実施例４〜６のコンデンサ素子では、パラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜は、パラキシリレン樹脂系塗料がエアスプレーで吹き付けられた後、１８０℃−３０分の硬化条件下で硬化したものである。

次に、本実施の形態の電解コンデンサ１の評価試験について説明する。

評価試験で用いられる電解コンデンサ１は、陽極リードタブ２１を陽極箔２６に固着させると共に、陰極リードタブ２２を陰極箔２７に固着させた後で、陽極箔２６と陰極箔２７とをセパレータ２８を介して重ね合わせて巻回することによりコンデンサ素子が作製され、コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸した後で、封口体４と共にケース３内に挿入し作製された、直径５０．０ｍｍ、長さ１０５．０ｍｍ、定格電圧６５０Ｖ、静電容量３９０μＦの電解コンデンサである。評価試験は、試料コンデンサに、１０５℃の恒温漕中で定格電圧（６５０ＶＤＣ）を３０００時間印加した後、静電容量、ｔａｎδ及び漏れ電流を測定した。なお、試料数は、各条件ごとに１０個とした。

ここで、評価試験は、本発明の実施例１〜６に係る電解コンデンサの他、従来例に係る電解コンデンサ及び比較例１、２に係る電解コンデンサについても同様に行われた。
図６は、従来例に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図である。図７及び図８は、比較例１、２に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図である。図６〜８では、（ａ）がコンデンサ素子の上面図であり、（ｂ）がコンデンサ素子の斜視図である。

（従来例）
従来例に係るコンデンサ素子４０２では、陽極リードタブ２１は６００Ｖで化成されており、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜はない。
（比較例１）
比較例１に係るコンデンサ素子５０２では、陽極リードタブ２１は８００Ｖで化成されており、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜はない。
（比較例２）
比較例２に係るコンデンサ素子６０２では、図８（ｂ）において斜線で示されるように、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａ及び陰極リードタブ２２の引き出し部２２ａの表面全体のみがシリコン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われている。このコンデンサ素子６０２では、シリコン樹脂で形成されたコーティング膜は、シリコン樹脂系塗料がエアスプレーで吹き付けられた後、１８０℃−３０分の硬化条件下で硬化してなる。

上記の評価試験で用いられる電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子は、表１に示す、上記実施例１〜６及び従来例並びに比較例１、２の９種類であり、評価試験の結果を表２に示す。

表２から分かるように、化成電圧が６００Ｖである従来例では、１０００時間を超えると、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分での断線や防爆弁作動が発生している。また、３０００時間までに、全ての試料コンデンサにおいて、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分での断線や防爆弁作動が確認された。
また、化成電圧が８００Ｖである比較例１においても、１５００時間を超えると、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分での断線や防爆弁作動が発生している。
よって、従来例及び比較例１の結果から、陽極リードタブ２１の化成電圧を上げた場合でも、断線や防爆弁作動が発生するまでの時間の違いだけであることが分かる。
また、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａ及び陰極リードタブ２２の引き出し部２２ａの表面全体のみがシリコン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われた比較例２においても、１５００時間を超えると、防爆弁作動が発生している。

これに対し、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体のみがフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われた実施例１及び実施例４、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面及びコンデンサ素子２０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分がフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われた実施例２及び実施例５、並びに陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体及びコンデンサ素子３０２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの引き出された部分がフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われた実施例３及び実施例６においては、３０００時間を経過しても、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分での断線や防爆弁作動が発生せず、電気特性も安定している。そして、実施例１〜６においては、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われた部分が異なっているが、評価試験の結果には差がほとんどない。

以上説明したように、本実施の形態の電解コンデンサ１では、上記のコーティング形成領域（陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体のみ、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分の表面及びコンデンサ素子２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａが引き出された部分や、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの表面全体及びコンデンサ素子２上の陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａが引き出された部分）が、電気的特性（耐アーク特性）、耐熱性、耐溶剤性、耐摩耗性に優れたフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われているので、電圧印加時に陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分（素子固着部分と気相部分との界面）に電流が集中しにくくなる。そのため、発熱により蒸発・凝縮した電解液成分による溶解を防止することができ、陽極リードタブ２１の引き出し部２１ａの根元部分での断線や防爆弁作動発生が抑制される。従って、電解コンデンサ１の耐電圧特性、耐熱性、耐溶剤性、耐摩耗性が向上し、信頼性が高くなる。

なお、本発明は上記実施例１〜６に限定されるものではない。例えば、陽極リードタブの引き出し部の根元部分のみをフラン樹脂またはパラキシリレン樹脂のコーティング膜で覆っても、本発明の目的は達成し得ると推察される。その他、本明細書に添付した特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加え得ることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る電解コンデンサの断面図である。 図１の電解コンデンサの素子の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の実施例２に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の実施例３に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。 従来例に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。 比較例１に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。 比較例２に係る電解コンデンサの素子の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。

符号の説明

１ 電解コンデンサ
２、１０２、２０２、３０２ コンデンサ素子
２１ 陽極リードタブ
２１ａ 引き出し部
２２ 陰極リードタブ
２２ａ 引き出し部
２６ 陽極箔
２７ 陰極箔
２８ セパレータ

Claims (1)

1. 陽極リードタブを有するアルミニウム製の陽極箔と、陰極リードタブを有するアルミニウム製の陰極箔とをセパレータを介して重ねて巻回してなるコンデンサ素子を備えた電解コンデンサにおいて、
   前記陽極リードタブの一端部は、前記陽極箔の端部から外側に引き出された引き出し部となっており、
   少なくとも前記陽極リードタブの引き出し部の根元部分の表面が、フラン樹脂またはパラキシリレン樹脂で形成されたコーティング膜で覆われていることを特徴とする電解コンデンサ。
   
   
   
   
   

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