JP2008258222A

JP2008258222A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2008258222A
Application number: JP2007095847A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iijima; 誠飯島
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2007-03-31
Filing date: 2007-03-31
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】陽極箔及び陰極箔を巻回又は九十九折りしてコンデンサ素子を形成する際に、陽極箔が折り曲がり部位で亀裂や箔割れ等の不具合がなく、かつ陽極箔および陰極箔の位置ズレを起こさず容易に巻回又は九十九折りすることができる電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介して巻回又は九十九折りされた電解コンデンサにおいて、前記陽極箔として、帯状の金属箔に、容量形成部となる蒸着層と、非蒸着層を設け、この非蒸着部が折り曲げられて平板状に巻回又は九十九折りされたことを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電解コンデンサに関し、特に平板状の電解コンデンサに関する。

従来、平板状の電解コンデンサとしては、陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回し、その後上下より圧縮して偏平状又は平板状にコンデンサ素子を形成したものが知られている。

しかしながら、偏平状又は平板状に圧縮する際に、陽極箔の折曲がり部位に変形応力が加わり、特に高圧用やエッチング倍率の高い陽極箔を用いた場合は、この陽極箔は硬く脆いため、陽極箔の折曲がり部位に亀裂や箔割れが生じる場合があった。

これらの欠点を改良するものとして、帯状のセパレータの一面側に複数の矩形の陽極箔を所定間隔あけて、もう１つの帯状のセパレータの一面側に同様に複数の矩形の陰極箔を所定間隔あけて、両セパレータを重ね合わせて平板状に巻回することで、陽極箔への折り曲げ応力が加わることを回避したコンデンサの製造方法は既に公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、陰極箔とセパレータとを積層して九十九折りし、セパレータの間に陽極箔を配置し、かつ陰極箔又はセパレータの折り曲げ部分にミシン目を設けて折り曲げ精度を高めた電解コンデンサは既に公知である（例えば、特許文献２参照）
特開昭６１−２４２２１号公報特開２００３−５９７７８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたコンデンサは、陽極箔および陰極箔は、それぞれ矩形の分離した箔であり、両箔を巻回した際のコンデンサ素子における両箔がズレない用に配置位置を制御することが難しい。特許文献２においても同様に、陽極箔は、矩形の分離した箔であり、九十九折りして積層した際に陽極箔がズレないように配置位置を制御することは難しい。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、陽極箔及び陰極箔を巻回又は九十九折りしてコンデンサ素子を形成する際に、陽極箔が折り曲がり部位で亀裂や箔割れ等の不具合がなく、かつ陽極箔および陰極箔の位置ズレを起こさず容易に巻回又は九十九折りすることができる電解コンデンサを提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、本発明の電解コンデンサは、
陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介して巻回又は九十九折りされた電解コンデンサにおいて、前記陽極箔として、帯状の金属箔に、容量形成部となる金属蒸着層と、非蒸着層を設け、この非蒸着部で折り曲げて巻回又は九十九折りし、平板状としたことを特徴としている。

これによると、従来は、巻回又は九十九折りされたコンデンサ素子において、陽極箔は、それぞれ分離した矩形のものであり、この陽極箔を所定に位置に精度良く配置することは難しい。したがって陽極箔として一連の帯状のものを用いると、この陽極箔の配置位置の制御は容易となる。

しかしながら、従来の電解コンデンサの陽極箔は、所定厚みの金属箔をエッチング等により容量形成部が形成されているため、その折り曲げ部位においても、所定の厚みの容量形成部があり、この状態で巻回すると箔割れ等の問題が生じる。仮に陽極箔の折り曲げ部位にエッチング処理を施さず、容量形成部を設けない場合であっても、陽極箔を構成するアルミニウム箔は厚く、折り曲げづらいものである。従って本願発明者は、陽極箔として、エッチングではないため薄い金属箔を用いることができ、かつエッチングに比べ所定部位に容量形成部を容易に形成できる蒸着法を用いることで、陽極箔の折り曲げ部位に、容量形成部を部分的に無いように形成し（非蒸着層）、かつこの折り曲げ部位を薄く形成することができるため、陽極箔の折り曲げ部位に加わる折り曲げ応力を低減した状態で折り曲げが可能となり、陽極箔の割れ等の不具合がなく、かつ陽極箔と陰極箔との位置が制御された電解コンデンサを実現できる。

また、前記陽極箔は、表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子の蒸着層を空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、前記弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで前記金属箔の表面に形成されたことを特徴としている。これによると、静電容量が高い陽極箔を形成することができる。

また、前記陽極箔の金属箔の厚みを１５〜５０μｍとすることで、陽極箔の非蒸着層の厚みを小さくすることができ、巻回又は九十九折りの際にこの非蒸着層を容易に折り曲げることができる。

本発明によれば、前記陽極箔として、帯状の金属箔に、容量形成部となる金属蒸着層と非蒸着層を設け、この非蒸着部で折り曲げて巻回又は九十九折りされることで、陽極箔の折り曲げ部位に亀裂や箔割れ等の不具合が生じることがなく、かつ陽極箔および陰極箔が位置ズレを起こすことなく容易に巻回又は九十九折り可能な平板状の電解コンデンサを実現できる。

本発明に係る電解コンデンサを実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、図１は、実施例１における平板状の巻回型コンデンサ素子における陽極箔、陰極箔、セパレータの配置状態を示す断面図であり、図２は、実施例１における平板状に巻回されたコンデンサ素子を示す断面図である。

まず、本発明の実施例１について、図面に基づき説明する。図１に示すように、本発明の実施例１の電解コンデンサにおいて、陽極箔２は、基材として純度が９９ｗｔ％から９９．９９９ｗｔ％、厚みが１５〜５０μｍの帯状のアルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔の表面に、容量形成部として、酸化皮膜を有する弁金属粒子層が蒸着法によってアルミニウム箔上に間欠的に形成されている。従って、アルミニウム箔上には、上記容量形成部となる弁金属粒子層（蒸着層３）と該弁金属粒子層が形成されていない部分（非蒸着層４）が形成される。この非蒸着層４は、予めマスキング等を施した状態で、蒸着を行い、その後マスキングを除去することで形成することができる。

この蒸着層３の空隙率は、20〜60％、好ましくは22〜58％、さらに好ましくは25〜55％である。そして、比表面積は、20×10³〜70×10³cm²／cm³、好ましくは30×10³〜60×10³cm²／cm³、さらに好ましくは35×10³〜55×10³cm²／cm³である。

比表面積は陽極箔２に静電容量を有する皮膜を形成し、同様の皮膜を形成したプレーン箔の静電容量と面積から算出する。また、空隙率は水銀圧入法で測定することができる。

また、前記陽極箔２は、蒸着層３に粒子径が0.2μm以上の表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子を含んでいるので、弁金属粒子間に大きな空隙を設けることができる。したがって、陽極化成によって陽極酸化皮膜を形成した際に、酸化皮膜によって空隙が埋まってしまうというようなことが抑制され、高い静電容量を得ることができる。

また、陽極箔２は、弁金属がアルミニウムであり、表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層のAｌ／O組成比が2.0〜125である。Aｌ／O組成比は、ＧＤＳ分析によって測定、算出することができる。

蒸着層３のアルミニウム箔への蒸着法としては、酸素を含む不活性ガス雰囲気内で蒸着を行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素等を用いることができる。不活性ガスの圧力は０．０５〜０．８Ｐａ、酸素分圧は不活性ガスの圧力の１／１０以下が好ましい。

このように表面に蒸着層３を形成したアルミニウム箔は、陽極化成を施すことによって電解コンデンサ用陽極箔２となる。化成方法は通常電解コンデンサ用アルミニウム箔の化成方法と同様の化成方法を用いることができる。

次に、図１に示すように、この陽極箔２には、セパレータ６、陰極箔５、セパレータ６の順で積層される。セパレータ６は、マニラ紙やクラフト紙等の絶縁紙、不織布又はそれらの混抄紙などの絶縁部材から構成される。また陰極箔５は、表面にエッチング処理を施したアルミニウム箔から構成される。なお、この陽極箔２及び陰極箔５には、その一部に平板状のアルミニウムからなる引き出し端子７が、ステッチ、コールドウェルド、超音波溶接、レーザ等の手段で接続されている。

次に図２に示すように、陽極箔２、セパレータ６、陰極箔５、セパレータ６の順で積層された積層体は、前記陽極箔２の非蒸着層４を折り曲げて図１中の矢印方向に巻回し、かつ陽極箔２の蒸着層３が積層されるように巻回し、外周側のセパレータ６の巻き終わり端を巻き止めテープで巻きとめることで平板状のコンデンサ素子１が形成される。なお、必要に応じて図２中の上下方向より圧縮して所望の平板状にすることができる。このコンデンサ素子１には、駆動用電解液を含浸し、又は固体電解質層を形成し、外装体として、金属製又は樹脂製の外装ケースに収納され、また樹脂モールドされて収納され、コンデンサ素子１の陽極箔２及び陰極箔５にそれぞれ接続された引き出し端子７を外部に引き出すことで電解コンデンサが完成する。

次に本発明の実施例２について、図面に基づき説明すると、図３は、実施例２における平板状の九十九折り型コンデンサ素子における陽極箔２、陰極箔５、セパレータ６の配置状態を示す断面図であり、図４は、実施例２における平板状に九十九折りされたコンデンサ素子を示す断面図である。なお、実施例１のコンデンサ素子の形成方法として巻回型を説明したが、この実施例２については、コンデンサ素子の形成方法として九十九折り型に関するものであり、コンデンサ素子の九十九折り型以外の部分については、実施例１と同様である。

図３に示すように、陽極箔２は、実施例１と同様に、
アルミニウム箔上には、容量形成部として、蒸着法により形成された酸化皮膜を有する弁金属粒子層（蒸着層３）と、該弁金属粒子層が形成されていない部分（非蒸着層４）が形成されている。この陽極箔２上には、セパレータ６、陰極箔５が順次配置され積層体を形成している。陽極箔２及び陰極箔５の一部には、引き出し端子７が接続されている。

次に、この積層体を図３のように、陽極箔２の非蒸着部を山折り、谷折りし、図４に示すように、陽極箔２の蒸着層３が積層されるように九十九折りし、この九十九折りされた両端部をテープ止めすることで、平板状のコンデンサ素子１が形成される。なお、必要に応じて図２中の上下方向より圧縮して所望の平板状にすることができる。このコンデンサ素子１は、外装体として、金属製又は樹脂製の外装ケースに収納され、また樹脂モールドされて収納され、コンデンサ素子１の陽極箔２及び陰極箔５にそれぞれ接続された引き出し端子７が外部に引き出すことで電解コンデンサが完成する。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、各実施例では、陽極箔、陰極箔各１枚ずつの積層体を形成した後、巻回又は九十九折りして平板状のコンデンサ素子を形成したものを示したが、これに限らず、陽極箔、陰極箔を複数枚、交互に積層した積層体を形成し、巻回又は九十九折りして平板状のコンデンサ素子を形成してもよい。

実施例１における平板状の巻回型コンデンサ素子における陽極箔、陰極箔、セパレータの配置状態を示す断面図である。実施例１における平板状に巻回されたコンデンサ素子を示す断面図である。実施例２における平板状の九十九折り型コンデンサ素子における陽極箔、陰極箔、セパレータの配置状態を示す断面図である。実施例２における平板状に九十九折りされたコンデンサ素子を示す断面図である。

符号の説明

１コンデンサ素子
２陽極箔
３蒸着層
４非蒸着層
５陰極箔
６セパレータ
７引き出し端子

Claims

陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介して巻回又は九十九折りされた電解コンデンサにおいて、
前記陽極箔として、帯状の金属箔に、容量形成部となる金属蒸着層と、非蒸着層を設け、この非蒸着部で折り曲げて巻回又は九十九折りされた平板状の電解コンデンサ。
前記陽極箔は、表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子の蒸着層を空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、前記弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで前記金属箔の表面に形成された請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記陽極箔の金属箔は、その厚みが１５〜５０μｍである請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。