JP2009231551A

JP2009231551A - 電解コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009231551A
Application number: JP2008075409A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Okazaki; 伯昭岡崎
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】陽極側及び陰極側の電極箔を対向させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサに関し、引出端子と異極側の電極箔とのショート防止機能をより高めるとともに、ＥＳＲ特性を改善する。
【解決手段】陽極側の電極箔（４）と陰極側の電極箔（６）とを対向させ、これら電極箔間にセパレータ（８、１０）を介在させて巻回した巻回素子（コンデンサ素子２）を備える電解コンデンサ（３０）であって、陽極側及び陰極側の電極箔の一方又は双方に接続された引出端子（１２、１４）の設置位置に形成された切欠部（２０、２２）を備え、該切欠部により前記引出端子と異極側の電極箔とを非対向に設定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、陽極側及び陰極側の電極箔を対向させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサに関し、特に、巻回素子に引出端子を備える電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向配置して巻回した電解コンデンサでは、引出端子の角部が対向する電極箔に近接したり、陽極側及び陰極側の電極箔の間に介在させたセパレータを損傷したり破いて対向する電極箔に接触すると、引出端子部分でショートさせることになる。

このようなショート防止対策に関し、特許文献１には、セパレータの引出端子部に対応する部分に宛紙を配置するものが開示され、特許文献２には、宛紙を配置するとともに、セパレータを低密度で薄くすることで低ＥＳＲ化を図ることが開示されている。

また、電解コンデンサのＥＳＲ特性の改善について、特許文献３には、同様の宛紙のセパレータとの接続側に高密度紙を用いることで、セパレータと宛紙との粘着剤の塗布量及び塗布面積を減少させ、駆動用電解液中のイオン透過を阻害する領域を減少させることが開示されている。

また、陽極リード部材や陰極リード部材の引き出しに関し、特許文献４には、陽極箔や陰極箔の角部に切欠部を形成することが開示されている。
実開平６−８６３２７号公報（要約、図２等）特開平１０−２５６０９１号公報（要約、図１等）特開２００６−２８６９５９号公報（要約、図１等）特開平５−２３４８２７号公報（要約、図１等）

ところで、ショート防止対策として、宛紙を用いるもの（特許文献１、２）では、引出端子の角部と電極箔が対向した状態であり、この対向部分での接触によるショートを生じることがあるため、ショート防止の根本対策にはならない。

宛紙を用いたショート防止対策では、宛紙をより厚く、高密度にしなければならず、厚い宛紙や宛紙の高密度化は、駆動用電解液中のイオン透過を阻害し、電解コンデンサのＥＳＲ特性の悪化を招来するし、宛紙を薄く、低密度にすれば、ショート防止効果を低下させる（特許文献３）。

また、巻回素子にあっては、引出端子の接続部分が引出端子の持つ厚み分で膨らむため、素子形状が円筒状にならず、端面が楕円状等、歪形状となり、円筒ケースに収容すると、無効空間を生じさせ、体積効率が悪いという課題もある。

そこで、本発明の目的は、陽極側及び陰極側の電極箔を対向させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサに関し、引出端子と異極側の電極箔とのショート防止機能をより高めるとともに、ＥＳＲ特性を改善することにある。

また、本発明の他の目的は、引出端子による巻回素子の歪化を防止することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電解コンデンサは、陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させるとともに、陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続し、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサであって、陽極側及び陰極側の電極箔の一方又は双方に、前記引出端子の設置位置に形成された切欠部を備え、該切欠部により前記引出端子と異極側の電極箔とを非対向に設定したことである。

斯かる構成によれば、ショート不良を確実に防止して信頼性の高い電解コンデンサが得られ、電極間距離を狭くできるとともに、低密度で薄いセパレータの使用も可能となり、ＥＳＲ特性を改善することができる。また、引出端子の対向部分に切欠部が形成されており、この切欠部に引出端子がセパレータとともに入り込むので、切欠部分に引出端子の厚み分を吸収させることができ、巻回素子の素子形状を真円化でき、外装ケースに対する素子収納効率が改善され、電解コンデンサの容積に対する容量を高めることができる。

上記目的を達成するためには、上記電解コンデンサにおいて、好ましくは、前記切欠部は、前記引出端子の平面形状より大きく設定した構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するため、本発明の電解コンデンサの製造方法は、陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させるとともに、陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続し、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサの製造方法であって、陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続する工程と、陽極側及び陰極側の電極箔の一方又は双方に、前記引出端子の設置位置に切欠部を形成する工程と、陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させ、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回し、前記切欠部により前記引出端子と異極側の電極箔とを非対向に設定した巻回素子を形成する工程とを含んでいる。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) ショート不良を防止でき、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができる。

(2) 電極間距離を狭くでき、低密度で薄いセパレータの使用が可能となるので、ＥＳＲ特性を改善することができる。

(3) 引出端子の対向部分に切欠部が形成されており、この切欠部に引出端子がセパレータとともに入り込むので、切欠部分に引出端子の厚み分を吸収でき、巻回素子の素子形状を真円化により、外装ケースに対する素子収納効率が改善され、電解コンデンサの容積に対する容量を向上させることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

本発明の一実施の形態について、図１、図２、図３及び図４を参照して説明する。図１は、コンデンサ素子を示す分解斜視図、図２は、コンデンサ素子の引出端子部分を示す図、図３は、電解コンデンサを示す分解斜視図、図４は、電解コンデンサを示す縦断面図である。図１ないし図４の構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

コンデンサ素子２は、図１に示すように、陽極側の電極箔４、陰極側の電極箔６及びセパレータ８、１０を備えており、この実施の形態は巻回素子を示している。

電極箔４、６はアルミニウム等の弁作用金属からなり、エッチング処理により表面が粗面化され、陽極側の電極箔４にはその表面に酸化皮膜層が形成されている。電極箔４には、アルミニウムからなる陽極側の引出端子１２、電極箔６には、同じくアルミニウムからなる陰極側の引出端子１４がそれぞれステッチ、コールドウェルド、超音波溶接等の接続手法により電気的に接続されている。

これら引出端子１２、１４は、電極箔４、６に接続される偏平部１６と、外部接続用の引出部１８とを有する。これら引出端子１２、１４は、帯状体であってもよく、一方が電極箔４又は６に接続され、他方が外部引出用の別途封口体に設けられる図示しない外部端子に接続されるものであってもよい。

電極箔４、６の間に介挿されて巻き込まれるセパレータ８、１０は電気絶縁性を備えたマニラ麻紙、クラフト紙、エスパルト紙又はこれらの混抄紙の他、合成樹脂、不織布又はこれらの混抄紙等で構成される。

電極箔４の引出端子１２の接続位置に対向し、電極箔６側には、引出端子１２の偏平部１６より大きい矩形の切欠部２０が形成され、また、電極箔６の引出端子１４の接続位置に対向し、電極箔４側には、引出端子１４の偏平部１６より大きい矩形の切欠部２２が形成されている。切欠部２０、２２は、電極箔４又は電極箔６の部分的な欠損部である。この実施形態では、引出端子１２、１４が同一形状であるから、切欠部２０、２２も同一の形状であるが、これらを異ならせる構成であってもよい。

切欠部２０と引出端子１２は図２に示すように重ねられ、切欠部２０は引出端子１２とともにセパレータ８が挿入され、同様に、切欠部２２と引出端子１４は重ねられ、切欠部２２は引出端子１４とともにセパレータ１０が挿入される。

また、コンデンサ素子２が巻回素子であれば、それぞれ１以上の引出端子１２、１４が接続された電極箔４、６を所定長さの帯状体で構成し、電極箔４、６間に介挿したセパレータ８、１０とともに巻回して構成される。このコンデンサ素子２には、積層型コンデンサ素子を用いてもよく、それぞれ引出端子１２、１４が接続された電極箔４、６を所定長さの平板状体に構成し、電極箔４、６間にセパレータ８、１０を介挿して積層してもよい。

また、このコンデンサ素子２は、駆動用電解液を含浸させた後、図３に示すように、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケース２４に収納され、その開口部が封口体２６で封口され、外装ケース２４は、図４に示すように、加締め加工によって封止される。封口体２６は、弾性体のみで構成してもよいし、弾性体と硬質体との複合部材で構成してもよい。

このように、電極箔６に切欠部２０、電極箔４に切欠部２２を備えたことにより、引出端子１２と異極側の電極箔６、引出端子１４と異極側の電極箔４とが非対向に設定されており、斯かる構成では、異極間のショート不良を防止でき、信頼性の高い電解コンデンサ３０（図４）が得られる。

また、電極箔４、６をセパレータ８、１０を介挿して密着して巻回でき、電極間距離を狭くでき、低密度で薄いセパレータの使用が可能となるので、ＥＳＲ特性を改善することができる。

電極箔６の切欠部２０には引出端子１２の偏平部１６及びセパレータ８が入り込み、また、電極箔４の切欠部２２には引出端子１４の偏平部１６及びセパレータ１０が入り込むので、切欠部２０、２２が引出端子１２、１４の偏平部１６の厚み分を吸収し、図５に示すように、巻回素子の素子形状を外装ケース２４の内径と同様に真円化することができる。従って、図６に示すように、従来の歪形状のコンデンサ素子３を外装ケース２４に収納した場合に無用な空間３２を生じさせるのに対し、真円化したコンデンサ素子２（図５）では、外装ケース２４に対する素子収納効率が改善され、電解コンデンサ３０の容積に対する容量を向上させることができる。

従来の歪形状のコンデンサ素子３では、図６に示すように、巻回素子の端子接続方向が端子厚み分膨らみ、素子形状が楕円状となり、長径Ｌ₁を外装ケース２４の内径Ｌ₀（≒Ｌ₁）に対応させると、コンデンサ素子３の短径Ｌ₂（≦Ｌ₁）と内径Ｌ₀との間に差分ΔＬ（＝Ｌ₀−Ｌ₂）による三日月様の空間３２を生じさせる。これに対し、素子形状を真円化させることができるコンデンサ素子２では、図５に示すように、無駄な空間３２が生じないので、外装ケース２４に対する容量収納性が上昇する。

従って、この電解コンデンサ３０では、陽極側及び陰極側の電極箔４、６の一方又は双方に接続された引出端子１２、１４の設置位置に異極側の切欠部２０、２２を形成する工程と、陽極側の電極箔４と陰極側の電極箔６とを対向させ、両者間にセパレータ８、１０を介在させて巻回し、切欠部２０、２２により引出端子１２（又は１４）と異極側の電極箔６（又は４）とを非対向に設定した巻回素子を形成する工程とを含むことにより製造することができる。

〔他の実施の形態〕

上記実施の形態では、陽極側及び陰極側の電極箔４、６の双方に切欠部２０、２２を形成しているが、何れか一方のみに形成してもよい。

陽極側の電極箔４としてアルミニウムの表面をエッチング処理及び化成処理して表面にエッチング層及び酸化皮膜層を形成した帯状の金属箔を、陰極側の電極箔６としてアルミニウムの表面をエッチング処理してエッチング層を形成した帯状の金属箔を用いた。電極箔４、６には、帯状の引出端子１２、１４がステッチにより接続されている。さらに、各電極箔４、６は巻回後に対極側の引出端子１２、１４の接続部と対向する部分全体を切り取って切欠部２０、２２が形成されている。これらの電極箔４、６の間にクラフト紙からなるセパレータ８、１０を介在させて巻回してコンデンサ素子２が形成され、駆動用電解液が含浸されるとともに、アルミニウムよりなる有底筒状の外装ケース２４に収納され、開口部をゴムよりなる封口体２６にて封止されて電解コンデンサ３０が形成される。

比較のため、この実施例と従来例１、２を以下に示す。

従来例１：
各電極箔の切欠部２０、２２を形成していない以外は実施例と同様に電解コンデンサを形成した。

従来例２：
各電極箔の切欠部２０、２２がなく、セパレータの引出端子に対応する部分に高密度クラフト紙の宛紙を貼り付けた以外は実施例と同様に、電解コンデンサを形成した。

実施例及び従来例１、２について、ＥＳＲ特性（１０〔ｋＨｚ〕）、ショート不良率を比較した。表１は、その比較結果であり、それぞれ１０００個作成した平均値である。

実施例では、ＥＳＲ特性が良好であり、ショート不良が確実に防止された電解コンデンサが得られる。これに対し、従来例１ではショート不良の発生が見られる。また、従来例２では、ＥＳＲ特性が悪くなり、ショート不良は従来例１に比べて低減するものの、完全に防止することができない。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態、実施例等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、陽極側及び陰極側の電極箔を対向させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサに関し、ショート不良を防止でき、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができ、電極間距離を狭くでき、低密度で薄いセパレータの使用が可能となるので、ＥＳＲ特性を改善でき、巻回素子の素子形状の真円化により、外装ケースに対する素子収納効率が改善され、電解コンデンサの容積に対する容量を向上させることができる等、有用である。

一実施の形態に係るコンデンサ素子を示す分解斜視部である。コンデンサ素子の切欠部分を示す図である。電解コンデンサを示す分解斜視図である。電解コンデンサを示す縦断面図である。コンデンサ素子を示す端面図である。従来のコンデンサ素子を示す端面図である。

符号の説明

２コンデンサ素子
３コンデンサ素子（従来）
４陽極側の電極箔
６陰極側の電極箔
８、１０セパレータ
２０、２２切欠部
３０電解コンデンサ

Claims

陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させるとともに、陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続し、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサであって、
陽極側及び陰極側の電極箔の一方又は双方に、前記引出端子の設置位置に形成された切欠部を備え、該切欠部により前記引出端子と異極側の電極箔とを非対向に設定したことを特徴とする電解コンデンサ。
請求項１の電解コンデンサにおいて、
前記切欠部は、前記引出端子の平面形状より大きく設定したことを特徴とする電解コンデンサ。
陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させるとともに、陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続し、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回した巻回素子を備える電解コンデンサの製造方法であって、
陽極側及び陰極側の電極箔に引出端子を接続する工程と、
陽極側及び陰極側の電極箔の一方又は双方に、前記引出端子の設置位置に切欠部を形成する工程と、
陽極側の電極箔と陰極側の電極箔とを対向させ、これら電極箔間にセパレータを介在させて巻回し、前記切欠部により前記引出端子と異極側の電極箔とを非対向に設定した巻回素子を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。