JP2009277779A - 巻回型電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートモードの発生を抑制できる巻回型電解コンデンサの製造方法、および、この巻回型電解コンデンサを提供する。
【解決手段】巻回型電解コンデンサの製造工程では、１枚の絶縁性の帯状紙１２の表面に、長さ方向に所定の間隔を空けて、複数の絶縁層６を形成する（絶縁層形成工程）。そして、この帯状紙１２を、絶縁層６が形成されている位置において切断して、それぞれの両端部５ａ、５ｂに絶縁層６が配された複数のセパレータ５を作製する（切断工程）。次に、陽極箔３と陰極箔４との間にセパレータ５を介在させて、セパレータ５の一方の端部５ａから巻き始めて、他方の端部５ｂで巻き終える（巻回工程）。
【選択図】図２

Description

本発明は、陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻回された巻回型電解コンデンサの製造方法に関するものである。

従来から、電解コンデンサとして、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回された巻回型電解コンデンサがよく知られている。
このような巻回型電解コンデンサの製造工程では、アルミニウム箔等にエッチング処理や陽極酸化処理を施してから、所定長さに切断して両電極箔を作製している。
そして、この両電極箔にそれぞれタブを介してリード線を接続してから、両電極箔の間にセパレータを重ね合わせた状態で巻芯の周囲に巻き付けている。

近年、電解コンデンサには、小形化が求められており、この要求に対して、セパレータの薄形化が検討されてきた。しかしながら、セパレータは、薄形化に伴い耐電圧が低下するため、特に電流が集中するタブに接する部分は破損しやすくなり、その結果、タブ間や電極箔とタブとの間でショートモードが発生しやすくなる。
そこで、特許文献１のように、セパレータのタブに接する部分の破損を防止するため、タブとセパレータとの間に保護紙を配置した巻回型電解コンデンサが提案されている。この巻回型電解コンデンサの製造工程では、電極箔上に固着されたタブの上に保護紙を配置してから、両電極箔の間にセパレータを介在させて巻回している。

特開２０００−１２４０７２号公報

また、巻回型電解コンデンサでは、巻き始め部と巻き終わり部でショートモードが発生しやすくなっている。その理由としては、以下のように考えられる。
巻回型電解コンデンサの製造工程では、電極箔は、エッチング処理や陽極酸化処理を施した後に裁断されて作製されるため、電極箔の裁断された両端部（巻き始め部と巻き終わり部）にはバリが発生しており、このバリによって、両電極箔の端部においてショートモードが発生しやすくなる。また、電極箔の巻き始め部は、曲がり方が著しい（曲率半径が小さい）ため、亀裂が入ったり割れやすくなっており、ショートモードが発生しやすくなる。

しかしながら、上述した特許文献１の巻回型電解コンデンサの場合、保護紙はタブとセパレータとの間に配置されているが、ショートモードの発生しやすい巻き始め部または巻き終わり部には設けられていない。
そのため、特許文献１の巻回型電解コンデンサでは、電流の集中するタブ付近のショートモードの発生を抑制できたとしても、電極箔の両端部（巻き始め部と巻き終わり部）のバリ等によって発生しやすいショートモードの発生を抑制することができない。

そこで本発明は、ショートモードの発生を抑制できる巻回型電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の巻回型電解コンデンサの製造方法は、１枚の絶縁性の帯状紙の表面に、長さ方向に所定の間隔を空けて、複数の絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記帯状紙を、前記絶縁層が形成されている位置において切断し、それぞれの両端部に前記絶縁層が配された複数のセパレータを作製する切断工程と、陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、前記セパレータの一方の端部から巻き始めて、他方の端部で巻き終える巻回工程とを備えることを特徴とする（第１の発明）。

この構成によると、セパレータの両端部の表面にそれぞれ絶縁層が形成されているため、巻き始め部および巻き終わり部でのショートモードの発生を抑制することができる。また、絶縁層を設けることにより、電極箔の両端部における絶縁性が向上するため、巻回型電解コンデンサの耐電圧が向上する。
さらに、帯状紙の表面に複数の絶縁層を形成してから、帯状紙を絶縁層と共に切断することにより、両端部に絶縁層が形成されたセパレータを作製しているため、帯状紙を所定の長さに切断した後に、その両端部に絶縁層を形成する場合に比べて、製造工程を簡略化することができる。

本発明の巻回型電解コンデンサの製造方法では、前記絶縁層形成工程において、絶縁紙を、前記帯状紙の表面に貼り付けることにより、前記絶縁層を形成してもよい（第２の発明）。
この構成によると、帯状紙の表面に紙を貼り付けるという方法は容易であるため、巻回型電解コンデンサを安定して生産することができる。

絶縁紙は、クラフト紙、コットン紙、マニラ紙、ヘンプパルプ紙、エスパルト紙、および、それらの混抄紙の何れか（第３の発明）、または、ビニロン繊維若しくはビニロン繊維と、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、紙繊維とを混抄した不織布の何れかであることが好ましい（第４の発明）。

また、本発明の巻回型電解コンデンサの製造方法では、前記絶縁層形成工程において、絶縁性合成樹脂を、前記帯状紙の表面に塗付することにより、前記絶縁層を形成してもよい（第５の発明）。
この構成によると、セパレータに対する密着性が高い絶縁層を形成することができる。

絶縁性合成樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、フッ素樹脂、ブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ケトン樹脂、クマロン樹脂、および、ＭＢＳ樹脂の何れかであることが好ましい（第６の発明）。

本発明の巻回型電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻回された巻回型電解コンデンサであって、前記セパレータの両端部の表面に、それぞれ絶縁層が形成されていることを特徴とする（第７の発明）。
この構成によると、セパレータの両端部の表面にそれぞれ絶縁層が形成されているため、巻き始め部および巻き終わり部でのショートモードの発生を抑制することができる。
また、絶縁層を設けることにより、電極箔の両端部における絶縁性が向上するため、巻回型電解コンデンサの耐電圧が向上する。

本発明の巻回型電解コンデンサの製造方法は、セパレータの両端部の表面にそれぞれ絶縁層が形成されているため、巻き始め部および巻き終わり部でのショートモードの発生を抑制することができる。
そして、巻き終わり部と次のコンデンサ素子の巻き始め部とに一工程で絶縁層が形成でき、別々に形成するより製造工程を簡略化することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の巻回型電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２が収納された筒状の外装ケース（図示省略）と、外装ケースの開口部を封口する封口体（図示省略）とを備える。

図１に示すように、コンデンサ素子２は、陽極箔３と陰極箔４とがセパレータ５を介して、巻芯７の周囲に巻回された構造を有する。

陽極箔３は、アルミニウム等の弁作用金属で形成されている。陽極箔３の表面は、エッチング処理により粗面化されるとともに、陽極酸化（化成）による陽極酸化皮膜が形成されている。また、陰極箔４も、陽極箔３と同様にアルミニウム等で形成されており、その表面は粗面化されるとともに、陽極酸化（化成）による陽極酸化皮膜が形成されているか、または自然酸化皮膜が形成されている。

また、セパレータ５には、駆動用電解液が保持されている（図示せず）。これにより、陽極箔３と陰極箔４との間に電解質が挟持されている。セパレータ５には、電気絶縁性を有する絶縁紙が用いられる。絶縁紙としては、例えば、クラフト紙、コットン紙、マニラ紙、ヘンプパルプ紙、エスパルト紙、および、それらの混抄紙を用いてもよいが、ビニロン繊維、または、ビニロン繊維と、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維若しくは紙繊維とを混抄した不織布等を用いてもよい。

図１および図２（ｂ）に示すように、セパレータ５の両端部５ａ、５ｂの表面、すなわち、巻き始め部５ａおよび巻き終わり部５ｂの表面には、絶縁層６が形成されている。絶縁層６は、絶縁紙で構成されている。絶縁紙としては、具体的には、上述したセパレータ５として挙げた絶縁紙を用いることができる。

陽極箔３と陰極箔４からは、それぞれ陽極リードタブ８と陰極リードタブ９が引き出されており、このリードタブ８、９を介して、陽極箔３と陰極箔４に陽極リード線１０と陰極リード線１１がそれぞれ接続されている。
リードタブ８（９）は、偏平状のタブ部８ａ（９ａ）と、タブ部８ａ（９ａ）の一端に接続された丸棒状の接続部８ｂ（９ｂ）とから構成されている。タブ部８ａ、９ａは、陽極箔３および陰極箔４の表面に溶接等によってそれぞれ固着されている。

次に、この巻回型電解コンデンサ１の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、セパレータ形成用の１枚の帯状紙１２の表面に、複数の絶縁層６を、長さ方向に所定の間隔を空けて形成する（絶縁層形成工程）。具体的には、裏面に粘着剤を付した上記の絶縁紙を帯状紙１２の表面に貼り付ける。

次に、帯状紙１２を、絶縁層６が形成されている位置において切断する（切断工程）。これにより、それぞれの両端部に絶縁層６が形成された複数のセパレータ５が作製される。

一方、陽極箔形成用の金属箔および陰極箔形成用の金属箔にエッチング処理や陽極酸化処理を行ってから、所定の寸法に裁断して、陽極箔３と陰極箔４とを作製する。図２（ｂ）に示すように、この両電極箔３、４の表面にそれぞれタブ部８ａ、９ａを固着し、リードタブ８、９を介して両電極箔３、４にリード線１０、１１を接続する。

そして、陽極箔３と陰極箔４との間にセパレータ５を介在させて、巻芯７の周囲に巻回する（巻回工程）。このとき、セパレータ５の端部５ａから巻き始めて、端部５ｂで巻き終えるようにする。
その後、駆動用電解液に浸漬してコンデンサ素子２を作製する。そして、このコンデンサ素子２を、外装ケース（図示省略）に収納して、この外装ケースの開口部を、リード線１０、１１が引き出された状態で封口体（図示省略）によって封止する。

上記の巻回型電解コンデンサ１によると、セパレータ５の両端部５ａ、５ｂの表面にそれぞれ絶縁層６が形成されているため、巻き始め部および巻き終わり部での電極箔３、４間でのショートモードの発生を抑制することができる。
また、絶縁層６を設けることにより、電極箔３、４の両端部における絶縁性が向上するため、巻回型電解コンデンサ１の耐電圧が向上する。
さらに、帯状紙１２の表面に複数の絶縁層６を形成してから、帯状紙１２を絶縁層６と共に切断することにより、両端部５ａ、５ｂに絶縁層６が形成されたセパレータ５を作製しているため、帯状紙１２を所定の長さに切断した後に、その両端部５ａ、５ｂに絶縁層６を形成する場合に比べて、製造工程を簡略化することができる。

また、帯状紙１２の表面に紙を貼り付けるという方法は容易であるため、巻回型電解コンデンサ１を安定して生産することができる。

次に、本発明の具体的な実施例を従来例と合わせて説明する。

［実施例１〜４］絶縁紙を帯状紙１２の表面に貼り付け
まず、図２（ａ）に示すように、セパレータ形成用の１枚の帯状紙１２表面に、複数の絶縁層６を、長さ方向に所定の間隔を空けて形成した（絶縁層形成工程）。具体的には、裏面に粘着剤を付した絶縁紙を帯状紙１２の表面に貼り付けた。
上記の絶縁紙として、クラフト紙（実施例１）、マニラ紙（実施例２）、ヘンプパルト紙（実施例３）、クラフト／マニラ紙混抄（５０／５０）紙（実施例４）を使用した。

次に、帯状紙１２を、絶縁層６が形成されている位置において切断した（切断工程）。これにより、それぞれの両端部に絶縁層６が形成された複数のセパレータ５を作製した。

一方、陽極箔形成用の金属箔および陰極箔形成用の金属箔にエッチング処理や陽極酸化処理を行ってから、所定の寸法に裁断して、陽極箔３と陰極箔４とを作製した。図２（ｂ）に示すように、この両電極箔３、４の表面にそれぞれタブ部８ａ、９ａを固着し、リードタブ８、９を介して両電極箔３、４にリード線１０、１１を接続した。

そして、陽極箔３と陰極箔４との間にセパレータ５を介在させて、巻芯７の周囲に巻回した（巻回工程）。このとき、セパレータ５の端部５ａから巻き始めて、端部５ｂで巻き終えるようにした。
その後、駆動用電解液に浸漬してコンデンサ素子２を作製した。そして、このコンデンサ素子２を、外装ケース（図示省略）に収納して、この外装ケースの開口部を、リード線１０、１１が引き出された状態で封口体（図示省略）によって封止した。

［実施例５〜８］絶縁性合成樹脂を帯状紙１２の表面に塗布
セパレータ形成用の１枚の帯状紙１２表面に、複数の絶縁層６を、長さ方向に所定の間隔を空けて形成した（絶縁層形成工程）。具体的には、絶縁性合成樹脂を帯状紙１２の表面に塗布した。
上記の絶縁性合成樹脂として、エポキシ樹脂（実施例５）、フェノール樹脂（実施例６）、フッ素樹脂（実施例７）、ポリイミド樹脂（実施例８）を使用した。
上記の絶縁性合成樹脂（熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂）は、巻回工程が終わった後で、加熱により硬化させるか、または、冷却により固化させた。

（従来例）
従来例として、帯状紙１２表面に上記の絶縁層を設けなかった以外は、実施例１〜８と同様の手順で巻回型電解コンデンサを作製した。

上記実施例１〜８、および従来例の巻回型電解コンデンサについて、定格電圧の１.５倍の過電圧を印加した場合のショートモードの発生数およびその発生箇所を調べた。その結果を表１に示す。なお、試験個数は、いずれも１００個とした。

表１から明らかなように、セパレータの両端部に絶縁層が形成された実施例１〜８の巻回型電解コンデンサは、ショートモードの発生数が０であり、従来の巻回型電解コンデンサに比べて優れていることが分かる。

なお、上記実施例では、絶縁紙として、クラフト紙、マニラ紙、ヘンプパルト紙、クラフト／マニラ紙混抄（５０／５０）紙を使用したが、これ以外にコットン紙、エスパルト紙を使用することができ、また、クラフト紙、コットン紙、マニラ紙、ヘンプパルプ紙、エスパルト紙の２種以上を、適宜混抄して使用することができる。
また、前記の絶縁紙として、ビニロン繊維、または、ビニロン繊維と、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維若しくは紙繊維とを混抄した不織布を使用することもできる。

また、上記実施例では、絶縁性合成樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂を使用したが、これ以外にフラン樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ケトン樹脂、クマロン樹脂、および、ＭＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
この場合、絶縁層形成工程において、絶縁性合成樹脂を帯状紙１２の表面に塗付する。これにより、セパレータ５に対する密着性が高い絶縁層６を形成することができる。

さらに、上記実施形態および実施例の巻回型電解コンデンサ１の製造工程では、帯状紙１２の表面に絶縁層６を形成してから切断し、セパレータ５を作製してから、電極箔３、４と共に巻回している。すなわち、絶縁層形成工程、切断工程および巻回工程をこの順で行っているが、巻回型電解コンデンサの製造方法は、この順序に限定されるものではない。
例えば、絶縁層形成工程と切断工程と巻回工程とを同時に行ってもよい。具体的には、一端に絶縁層６が形成された帯状紙１２と電極箔３、４とを重ね合わせて、絶縁層が形成されている端部から巻き始めるように巻回する。巻回途中で、帯状紙１２の所定の位置、つまり、セパレータ５の巻き終わり部５ｂと別のセパレータ５の巻き始め部５ａとなる位置に、絶縁層６を形成する。その後、帯状紙１２を絶縁層と共に切断して、絶縁層６が形成されている端部で巻き終える。

また、本実施形態及び実施例は、巻回型の非固体電解コンデンサに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象はこのような非固体電解コンデンサに限定されるものではない。例えば、巻回型の固体電解コンデンサにも適用可能である。

本発明による巻回型電解コンデンサのコンデンサ素子の分解斜視図である。 （ａ）は切断工程前の帯状紙を示し、（ｂ）はコンデンサ素子の展開図を示す。

符号の説明

１ 巻回型電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 陽極箔
４ 陰極箔
５ セパレータ
６ 絶縁層
７ 巻芯
８ 陽極リードタブ
９ 陰極リードタブ
１０ 陽極リード線
１１ 陰極リード線

Claims (6)

1. １枚の絶縁性の帯状紙の表面に、長さ方向に所定の間隔を空けて、複数の絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
   前記帯状紙を、前記絶縁層が形成されている位置において切断し、それぞれの両端部に前記絶縁層が配された複数のセパレータを作製する切断工程と、
   陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、前記セパレータの一方の端部から巻き始めて、他方の端部で巻き終える巻回工程と、
   を備えることを特徴とする巻回型電解コンデンサの製造方法。
2. 前記絶縁層形成工程において、
   絶縁紙を、前記帯状紙の表面に貼り付けることにより、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１に記載の巻回型電解コンデンサの製造方法。
3. 前記絶縁紙が、クラフト紙、コットン紙、マニラ紙、ヘンプパルプ紙、エスパルト紙、およびそれらの混抄紙の何れかであることを特徴とする請求項２に記載の巻回型電解コンデンサの製造方法。
4. 前記絶縁紙が、ビニロン繊維、または、ビニロン繊維と、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維若しくは紙繊維とを混抄した不織布であることを特徴とする請求項２に記載の巻回型電解コンデンサの製造方法。
5. 前記絶縁層形成工程において、
   絶縁性合成樹脂を、前記帯状紙の表面に塗付することにより、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１に記載の巻回型電解コンデンサの製造方法。
6. 前記絶縁性合成樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、フッ素樹脂、ブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ケトン樹脂、クマロン樹脂、および、ＭＢＳ樹脂の何れかであることを特徴とする請求項５に記載の巻回型電解コンデンサの製造方法。

Images