JP2011204725A

JP2011204725A - アルミニウム電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2011204725A
Application number: JP2010067793A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsuo; 隆司松尾
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-10-13

Abstract

【課題】アルミニウム電解コンデンサの容量を少しでも増大させるために、ケース内のコンデンサ素子の空間を増加させるのもひとつの方法である。この場合、ケース内に張り出したリベットの外部端子の長さをできるだけ短くする必要がある。
本発明は、ケース内に張り出したリベットの外部端子の長さを短くできるためその分容量が増加でき、しかも高温使用が可能で高耐圧の電解コンデンサを得ることを目的としている。
【解決手段】本発明は、コンデンサ素子から引き出される引き出しリード箔と、前記コンデンサ素子を収納するケースを封口する封口板と、前記引き出しリード箔をかしめ受けワッシャを介してかしめにより接続する前記封口板を貫通するリベットの外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、前記かしめ受けワッシャとリベットの外部端子との接触部分が、前記封口板に向かって狭まるテーパー状であることを特徴とする電解コンデンサを提供する。
【選択図】図３

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る。特に、アルミニウム電解コンデンサの外部端子に関するものである。

アルミニウム電解コンデンサは、図１に示すように、表面をエッチング処理し化成による酸化膜を形成した陽極箔と、表面をエッチング処理し酸化膜を形成しない、あるいは低圧化成による酸化膜を形成した陰極箔とを電解紙等のセパレータを介して巻き回したコンデンサ素子１に電解液を含浸し、このコンデンサ素子１をアルミニウム製のケース２内に収納後、陽極箔および陰極箔から引き出した引き出しリード箔３を、封口板４を貫通する外部端子５にそれぞれリベット止めで接続し、封口板４をケース２に取り付けて密閉した構造になっている。
そして、図２は、一般的なリベット止め部分を拡大して示していて、図２（ａ）は、リベット止めの前を、図２（ｂ）は、リベット止めの後を示している。市場で広く流通している紙フェノール絶縁板６とゴム板７を張り合わせたタイプの封口板４の場合、その外部端子５は、アルミニウムのリベット８とそれに取り付けた外部接続用の金属板端子９を有し、封口板４に設けた貫通穴に差し込み、引き出しリード箔３を接続固定するため、引き出しリード箔３の端部に穴をあけて、二枚のアルミニウムのワッシャ１０ではさんで、リベット８の円柱部分に差し込み、機械的にかしめてリベット８の円柱部分の先端付近を変形させたリベット頭８ａによるリベット止めが一般的となっている。

このリベット止めに関して、引き出しリード箔とリベット間のかしめ強度の低下を防止する例として、特許文献１には、封口板に接しない方のワッシャをアルミニウムより高強度の、マグネシウムやマンガンを添加したアルミニウム合金で形成したことが記載されている。

特開２００１−０７６９７０号公報

アルミニウム電解コンデンサの容量を少しでも増大させるために、ケース内のコンデンサ素子の領域を増加させるのもひとつの方法である。この場合、ケース内に張り出したリベットの外部端子の長さをできるだけ短くする必要がある。そのために、リベットの外部端子のかしめ加工部分であるリベット頭厚さやワッシャを薄くする方法が考えられるが、かしめ強度がその分減少してしまう。
ところで、特許文献１のように、ワッシャとしてアルミニウムより高強度のアルミニウム合金を使用すれば、同じ強度でも薄いワッシャを使用できるため、その分ケース内に張り出したリベットの外部端子の長さを短くできる。しかし、アルミニウムに別の金属を添加すると、特に高温でまた高圧通電により腐食が増大しやすくなり、高耐電圧用のアルミニウム電解コンデンサには使用は難しい。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ケース内に張り出したリベットの外部端子の長さを短くできるためその分容量が増加でき、しかも高温使用が可能で高耐圧の電解コンデンサを得ることを目的としている。

本発明は、コンデンサ素子から引き出される引き出しリード箔と、前記コンデンサ素子を収納するケースを封口する封口板と、前記引き出しリード箔をかしめ受けワッシャを介してかしめにより接続する前記封口板を貫通するリベットの外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、前記かしめ受けワッシャとリベットの外部端子との接触部分が、前記封口板に向かって狭まるテーパー状であることを特徴とする電解コンデンサを提供するものである。
また、本発明は、コンデンサ素子から引き出される引き出しリード箔と、前記コンデンサ素子を収納するケースを封口する封口板と、前記引き出しリード箔をかしめ受けワッシャを介してかしめにより接続する前記封口板を貫通するリベットの外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、内周面または前記封口板とは反対面が前記封口板に向かって狭まるテーパー状であるかしめ受けワッシャと、このかしめ受けワッシャと前記リベットの外部端子との接触部分が、前記封口板に向かって狭まるテーパー状であることを特徴とする電解コンデンサを提供するものである。

本発明は、かしめ受けワッシャとリベットの外部端子との接触部分が、封口板に向かって狭まるテーパー状であることにより、リベット頭のかしめ強度を維持しながらケース内に張り出したリベットの外部端子の長さを短くできるためその分容量が増加でき、しかもワッシャとリベットの外部端子は同金属のため、高温使用が可能で高耐圧の電解コンデンサを得ることができる。

電解コンデンサの構成を示した断面図を示している。一般的なリベット止め部分を拡大した断面図を示していている。本発明の外部端子部分の断面図を示している。本発明の別の外部端子部分の断面図を示している。本発明の別の外部端子の製造方法を示している。

本発明に述べるコンデンサ素子は、陽極と陰極とに接続した引き出しリード箔を有するアルミニウム電解コンデンサ用の素子をさす。

本発明に述べる引き出しリード箔は、コンデンサ素子とリベットの外部端子とを電気的に接続する導体で、短冊状の箔が使用できる。
たとえば、リード箔は、５０μｍから５００μｍ程度の厚さのアルミニウム箔を、短冊状に切り出したもので、一般にはエッチングなどの粗面化加工の施されていないプレンの箔が用いられている。陽極側の引き出しリードについては、陽極酸化が施されたものも使用される。これらの端子の下端部は、陽極箔あるいは陰極箔と電気的に接続する。陽極箔あるいは陰極箔との電気的な接続は、陽極箔および陰極箔の表面に陽極引き出しリードおよび陰極引き出しリード箔を重ねた状態での加締めによってなされている。

本発明に述べるケースは、上面が開口したアルミニウム等の金属材やプラスチック材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されている。ケース内側の底部は、コンデンサ素子底部を平均的に接触する平面状で、中央にコンデンサ素子巻き芯の固定用の突起があってもよい。金属ケースには絶縁性チューブを被覆する場合もある。

本発明に述べる封口板は、紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたもので、アルミニウム電解コンデンサの開口部の形状に合わせて封口板用に加工されたものである。アルミニウム電解コンデンサ用としては一般的に流通しているものを使用する。紙フェノール絶縁板としては、紙基材に、架橋前のフェノール樹脂をアルコールなどに溶解したものを含浸させ、乾燥後、加熱架橋硬化させたものが使用されている。また、ゴムシートのゴム材としてはブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどが使用されている。
フェノール樹脂は、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下のフェノール樹脂と、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下の充填剤を有するもので、本発明に用いるフェノール樹脂は、ノボラックタイプでもレゾールタイプでもまたは変性物でもかまわないが、塩素イオン濃度が低いことが好ましい。また、ゴム貼り紙フェノール絶縁板の裏面には、イオン物質遮断性の樹脂フィルム、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、またはポリフェニレンサルファイドフィルム、フッ素樹脂フィルムなどを重ね、接着一体化してもかまわない。

本発明に述べるかしめ受けワッシャは、引き出しリード箔をリベットの外部端子に接続固定するときに使用する二枚のアルミニウムのワッシャのうちのひとつで、変形してリベット頭になる部分側のワッシャである。
かしめ受けワッシャの円柱状中心にはリベットの外部端子が貫通する貫通穴がありその内周面、または封口板とは反対面が、封口板に向かって狭まるテーパー状になっているのが好ましい。そうすることにより、リベットの外部端子をかしめたとき、かしめ受けワッシャのテーパー部分に沿ってリベットの外部端子が変形し、受けワッシャとリベットの外部端子との接触部分が、封口板に向かって狭まるテーパー状になるため、リベット頭のかしめ強度を維持しながらケース内に張り出したリベットの外部端子の長さを短くすることができる。

本発明に述べる外部端子は、絶縁封口板を貫通するリベットの外部端子で、たとえば、ゴム板側からリベットとそれに取り付けた金属板端子を設け、封口板に設けた貫通穴に差し込み、引き出しリード箔を接続固定するため、引き出しリード箔の端部に穴をあけて、二枚のアルミニウムのワッシャではさんで、リベットの円柱部分に差し込み、機械的にかしめる。
なお、封口板を貫通する外部端子が、インサート成形により一体的成形されるネジ付き端子でも、リード箔を端子にかしめ等により接続する場合には同様に使用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ全体の構成は、外部端子部分以外、従来の構成とほぼ同等であり、図１を参照して説明する。
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、通常のアルミニウム電解コンデンサと同様に、電極箔を適当な幅に裁断された後、電極箔に引き出しリード箔３を接続し、紙などのセパレータと共に捲回または積層されたコンデンサ素子１が、電解液と共に上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース２内に収容し、封口板４により封口されていて、電極箔から引き出された引き出しリード箔３が、封口板４を貫通した外部端子５に接続されている構造になっている。ケース２には絶縁性チューブを被覆する場合もある。
封口板４は、紙フェノール絶縁板６の表面に、ゴム板７が貼り合わされている。紙フェノール絶縁板６の裏側にはイオン物質遮断性の樹脂フィルムが貼り合わされている場合もある。
外部端子５は、アルミニウムのリベット８とそれに取り付けた外部接続用の金属板端子９を有し、封口板４に設けた貫通穴に差し込み、引き出しリード箔３を接続固定するため、引き出しリード箔３の端部に穴をあけて、二枚のアルミニウムのワッシャ１０ではさんで、リベット８の円柱部分に差し込み、機械的にかしめ、リベット頭８ａによるリベット止めがされている。

次に、リベット止めについて説明する。
図３は、外部端子部分を拡大した断面図を示している。図３（ａ）は、外部端子部分全体を、図３（ｂ）は、かしめ受けワッシャ１０ｂを抜き出して示している。リベット８の円柱部分に差し込まれる二枚のアルミニウムのワッシャ１０には、封口板４に接する固定用ワッシャ１０ａと、かしめのためにリベット８が変形してリベット頭８ａになる部分側のかしめ受けワッシャ１０ｂよりなる。
固定用ワッシャ１０ａは、表面が平らな平ワッシャで、引き出しリード箔３との密着を上げるために、同面を粗面化しても良い。粗面化方法は、特に限定されず、エッチング、サンドブラスト等の公知の技術を用いることができる。
かしめ受けワッシャ１０ｂは、その円柱状中心には外部端子５が貫通する貫通穴があり、その内周面が封口板４とは反対側に向かって広がるテーパー状のテーパー部１１ａになっている。そうすることにより、リベット８をかしめたとき、かしめ受けワッシャ１０ｂのテーパー部１１ａに沿ってリベット８が変形し、かしめ受けワッシャ１０ｂと外部端子５との接触部分が、封口板４とは反対側に向かって広がるテーパー状になるため、リベット頭８ａのかしめ強度を維持しながらケース内に張り出したリベット８の長さを短くすることができる。

図４は、別の外部端子部分を拡大した断面図を示している。図４（ａ）は、外部端子部分全体を、図４（ｂ）は、かしめ受けワッシャ１０ｂを抜き出して示している。かしめ受けワッシャ１０ｂは、その円柱状中心に外部端子５が貫通する貫通穴があり、封口板４とは反対面はその内周ほど厚さが薄くなるようなテーパー状のテーパー部１１ｂになっている。そうすることにより、リベット８をかしめたとき、かしめ受けワッシャ１０ｂのテーパー部分に沿ってリベット８が変形し、かしめ受けワッシャ１０ｂとリベット８との接触部分が、封口板４とは反対側に向かって広がるテーパー状になるため、リベット頭８ａのかしめ強度を維持しながらケース内に張り出したリベット８の長さを短くすることができる。

図５は、本発明の別の外部端子の製造方法を示している。
図５（ａ）はリベット８に引き出しリード箔３を差し込んだ状態を、図５（ｂ）は先が円錐形の丸棒１５をリベット８に押し込む前を、図５（ｃ）は先が円錐形の丸棒１５をリベット８に押し込んだ後を、図５（ｄ）は先が平らな丸棒１６をリベット８に押しつける前を示している。
まず、図５（ａ）に示すように、封口板４に設けた貫通穴に、外部接続用の金属板端子９を取り付けたアルミニウムのリベット８を差し込み、固定用ワッシャ１０ａ、端部に穴をあけた引き出しリード箔３、かしめ受けワッシャ１０ｂの順にリベット８の円柱部分に差し込む。
次に、図５（ｂ）に示すように、かしめ受けワッシャ１０ｂの外周側面を囲むように、リベット頭となる空間１２と、リベット８の円柱部分の軸と同軸となる位置にリベット８の円柱部分が挿入できる大きさの円柱形の貫通穴１３とを設けた型１４を配置し、先が円錐形の丸棒１５を貫通穴１３に挿入する。
次に、図５（ｃ）に示すように、先が円錐形の丸棒１５をリベット８の円柱部分へ押し込み、リベット８の円柱部分の先端部分が、リベット頭となる空間１２まで押し広げられリベット頭８ａとなる。このときかしめ受けワッシャ１０ｂも変形して、かしめ受けワッシャ１０ｂとリベット８の円柱部分との接触部分が、封口板４に向かって狭まるテーパー状になる。
次に、図５（ｄ）に示すように、先が円錐形の丸棒１５を引き抜いて、代わりに先が平らな丸棒１６を挿入する。その後、先が平らな丸棒１６でリベット８の円柱部分の先端部分をプレスしてリベット頭８ａの表面を平らにする。

１…コンデンサ素子、２…ケース、３…引き出しリード箔、４…封口板、５…外部端子、６…紙フェノール絶縁板、７…ゴム板、８…リベット、８ａ…リベット頭、９…金属板端子、１０…ワッシャ、１０ａ…固定用ワッシャ、１０ｂ…かしめ受けワッシャ、１１ａ、１１ｂ…テーパー部、１２…リベット頭となる空間、１３…貫通穴、１４…型、１５…先が円錐形の丸棒、１６…先が平らな丸棒

Claims

コンデンサ素子から引き出される引き出しリード箔と、前記コンデンサ素子を収納するケースを封口する封口板と、前記引き出しリード箔をかしめ受けワッシャを介してかしめにより接続する前記封口板を貫通するリベットの外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、前記かしめ受けワッシャとリベットの外部端子との接触部分が、前記封口板に向かって狭まるテーパー状であることを特徴とする電解コンデンサ。
コンデンサ素子から引き出される引き出しリード箔と、前記コンデンサ素子を収納するケースを封口する封口板と、前記引き出しリード箔をかしめ受けワッシャを介してかしめにより接続する前記封口板を貫通するリベットの外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、内周面または前記封口板とは反対面が前記封口板に向かって狭まるテーパー状であるかしめ受けワッシャと、このかしめ受けワッシャと前記リベットの外部端子との接触部分が、前記封口板に向かって狭まるテーパー状であることを特徴とする電解コンデンサ。