JP2011216710A - 積層型コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層型のコンデンサ素子において、材料に制限を有する接着剤を用いることなく、かつ、電気的特性を満足させ、位置ずれを防止することができる積層型のコンデンサの製造方法を提供することにある。
【解決手段】電極箔と、セパレータとを積層する積層型コンデンサの製造方法において、前記電極箔の両面に前記セパレータを重ねる処理と、前記セパレータの外周縁部の少なくとも一部を超音波振動によって前記セパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理と、前記袋状のセパレータを積層してコンデンサ素子を形成する処理と、前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する処理と、前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する処理とを含むことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

この発明は積層型のコンデンサの製造方法に関する。

近年、小型化を目的として積層型のコンデンサが採用されている。このような積層型のコンデンサに用いられるコンデンサ素子は一般的には以下のような構成をとっている。

例えば、電極箔として、金属箔の表面に拡面処理及び化成処理を施し、接続部と一体に形成された陽極箔と、金属箔の表面に拡面処理、必要に応じて化成処理を施し、接続部を一体に形成された陰極箔を形成した後、陽極箔と陰極箔をセパレータを介在させて交互に積層するとともに、陽極箔の接続部同士、陰極箔の接続部同士を接続して積層型のコンデンサ素子を形成する。

このような積層型のコンデンサ素子の構造においては、電極箔とセパレータを交互に重ね合せる工程において、電極箔とセパレータとの位置がずれて、電極箔がセパレータからはみ出て、電極箔同士が接触して短絡する可能性を有するため、電極箔の外周縁部とセパレータの外周縁部の間に余白を設け、電極箔同士の接触を防止している。

しかしながら、小型化を図るほど、該余白が小さくなるため、電極箔のセパレータとの位置決めの精度を高くすることが求められる。

前記要求を解決するため、従来、電極箔とセパレータを接着することによって、位置ずれを防止する方法が提案されている。

例えば、イオン伝導性接着剤で構成要素を相互に接着して積層型のコンデンサを構成することにより、駆動用電解液の特性を損ねることがない方法で積層型コンデンサを得ることができる方法が提案されている（特許文献１）。

しかしながら、このようなイオン伝導性接着剤では、イオン伝導性接着剤により伝導度の低下を抑えているものの、電極箔上にはイオン伝導性接着剤が残存しているため、電極箔に駆動用電解液が非接触状態となってしまう。その結果、伝導性の優れた駆動用電解液を用いた場合には、依然として、駆動用電解液の伝導度を少なからず阻害することとなり不都合であった。

それらの課題を解決するため、セパレータと電極箔が互いに接する少なくとも一方の面に駆動用電解液に分散可能なホットメルト接着剤層を設け、セパレータと電極箔とを固定することで、その工程において位置ずれの発生を防止する方法が提案されている（特許文献２）。

その結果、位置ずれによって生じる電極箔同士の短絡を防ぐことができる。また、駆動用電解液に分散可能なホットメルト接着剤を使用しているので、駆動用電解液をこの接着剤を用いて積層した素子体に含浸すると、製造工程、例えば再化成工程など熱処理を伴う工程中で、駆動用電解液中にこの接着剤が分散又は溶解する。従って、電極箔上に接着剤の成分が付着したまま残ってしまう残存量が極めて少ないため、接着剤により生じる静電容量の減少や、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の上昇等の電気的特性の悪化を防止できる。

特開平５−２９９３０５号 特開２００５−１２１３３号

しかしながら、特許文献２の方法においては、駆動用電解液に分散可能な接着剤を用いる必要があり、接着剤の材料が制限されるという課題を有する。また、電気的特性は改善されるが、電極箔上には少なからず接着剤の成分が付着したまま残ってしまうため、接着剤により生じる静電容量の減少や、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の上昇等の電気的特性は満足できるものではない。

そこで、本発明は上記のような実情に鑑み、積層型のコンデンサ素子において、材料に制限を有する接着剤を用いることなく、かつ、電気的特性を満足させ、位置ずれを防止することができる積層型のコンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明の積層型のコンデンサの製造方法は、
電極箔と、セパレータとを積層する積層型のコンデンサの製造方法において、
前記電極箔の両面に前記セパレータを重ねる処理と、
前記セパレータの外周縁部の少なくとも一部を超音波振動によって前記セパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理と、
前記袋状のセパレータを積層してコンデンサ素子を形成する処理と、
前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する処理と、
前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する処理
とを含むことを特徴としている。
この特徴によれば、超音波振動によってセパレータ同士を固定し袋状としているため、電極箔とセパレータを精度よく積層することができ、積層工程などの工程中で生じる電極箔の位置ずれを防止することが可能となる。その結果、電極箔がセパレータからはみ出ることによる短絡の発生を防止することができる。また、接着剤を用いないため、接着剤に起因する等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減することができる。

また、電極箔と、セパレータとを積層する積層型のコンデンサの製造方法において、
前記セパレータを重ねる処理と、
前記重ねたセパレータの外周縁部の少なくとも一部を超音波振動によって前記セパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理と、
前記袋状のセパレータに前記電極箔を挿入する処理と、
前記電極箔を挿入した袋状のセパレータを積層してコンデンサ素子を形成する処理と、
前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する処理と、
前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する処理
とを含むことを特徴としている。
この特徴によれば、超音波振動によってセパレータ同士を固定し袋状としているため、電極箔とセパレータを精度良く積層することができ、積層工程などの工程中で生じる電極箔の位置ずれを防止することが可能となる。その結果、電極箔がセパレータからはみ出ることによる短絡の発生を防止することができる。また、接着剤を用いないため、接着剤に起因する等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減することができる。

また、本発明の積層型のコンデンサの製造方法は、前記セパレータを重ねる処理を、一枚のセパレータを２つ折りにして、重ねる処理とすることを特徴としている。
この特徴によれば、一枚のセパレータを折り曲げることによって、セパレータを重ねる構造であるため、製造工程上、簡易化が可能となる。

また、本発明の積層型のコンデンサの製造方法は、前記セパレータ同士を固定する処理を、前記重ねたセパレータの外周縁部の角部を超音波振動することによってセパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理とすることを特徴としている。
この特徴によれば、セパレータ４が角部からめくられることによるセパレータ４同士の剥離を防止することができる。

更に、本発明の積層型のコンデンサの製造方法は、前記セパレータが天然セルロースからなることを特徴としている。
この特徴によれば、天然セルロースセパレータを用いることで、超音波振動を利用した場合に繊維が絡まりやすく、安定した固定が可能となる。

本発明の実施例１に係る袋状のセパレータを製造する工程を示す図である。 本発明の実施例２に係る袋状のセパレータを製造する工程を示す図である。 図２における破線a―a’及び破線b―b’の断面図を示す図である。 他の実施例を示す図である。 本発明の実施例に係る袋状のセパレータを積層する工程を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（電極箔）
本発明の実施例において、積層型のコンデンサの製造方法に用いられる電極箔は、弁作用金属からなる金属箔であり、電極箔は、前記金属箔の表面に拡面処理及び化成処理を施した陽極箔と、前記金属箔の表面に拡面処理、必要に応じて化成処理を施した陰極箔を形成する。図１の（Ｂ）に図示するように、前記陽極箔及び前記陰極箔は、突出部からなる接続部２と、前記接続部を除く電極部３から成る。

尚、弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、チタン、ジルコニウム等が好適である。

（セパレータ）
本発明の実施例において、積層型のコンデンサの製造方法に用いられるセパレータとしては、マニラ紙やクラフト紙など天然繊維からなるセパレータを用いる。

本発明の実施例１に係る積層型のコンデンサの製造方法を説明する。

まず、セパレータ４を所定の形状、図１の（Ａ）に示すように、前記電極部３より一回り大きな矩形に形成する。このセパレータ４の片面に、図１の（Ｂ）に示すように、前記電極箔１を前記セパレータ４の外周縁部と前記電極箔１の外周縁部に所定の間隔を設けるようにして配置する。

そして、図１の（Ｃ）に示すように、前記セパレータ４に配置した前記電極箔１の上にセパレータ４を配置し、電極箔１をセパレータ４で挟み込む。このとき、前記セパレータ４の外周縁部では電極箔１を介在することなく、セパレータ４同士が当接することになる。

次に、図１の（Ｄ）に示すように、前記セパレータ４の外周縁部を図示しない超音波接合機の振動子による超音波振動によって固定部５を形成し、前記セパレータ４によって前記電極箔１を収納した袋状のセパレータ６を形成する。

その後、図５に示すように、前記袋状のセパレータ６に収納した前記電極箔１の陽極箔１a、陰極箔１bそれぞれの接続部２が重なるように交互に積層し、図示しない巻止めテープなど積層体を固定する手段によって固定し、陽極箔１aの接続部２同士、陰極箔１bの接続部２同士を超音波溶接、冷間圧接、摩擦攪拌溶接などの接続手段を用いて接続し、積層型のコンデンサ素子を形成する。

その後、前記積層型のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、アルミニウムなどからなる金属ケースに収納し、封口部材にて封止することで、積層型のコンデンサが完成する。尚、金属ケースは、開口部形状が角状、楕円形状、長円形状等、コンデンサ素子の形状によって適宜選択すれば良い。

本発明において、接続部２は上記のように突出部として電極箔１と一体的に形成しても良いが、別体の電極タブをステッチ、冷間圧接、超音波溶接、摩擦攪拌溶接などにて接続して、該電極タブを接続部２としてもよい。

また、拡面処理として、エッチング処理を施したが、他に蒸着法や電着法等によるものでも良い。

本発明においてセパレータ４としては、マニラ紙、クラフト紙、パルプなどの天然繊維を主体とするセパレータ４が好適であるが、合成繊維を混抄したものや、合成繊維を主体としたものを用いても良い。

更に、セパレータ４の外周縁部全体を固定することも可能だが、電極箔１が動いてセパレータ４からはみ出して電極箔１同士が接触しない程度に固定されていれば足り、例えば、断続的に固定しても良く、また、前記巻止めテープなど積層体を固定する手段によって固定する工程まで、袋状のセパレータ６を維持できる強度であればよい。

このように、超音波振動によってセパレータ４同士を固定し袋状としているため、精度良く積層することができ、積層工程などの工程中で生じる電極箔１の位置ずれを防止することが可能となる。その結果、電極箔１がセパレータ４からはみ出ることによる短絡の発生を防止することができる。

また、超音波振動を利用して繊維を絡ませることによって、天然セルロースセパレータ４を用いた場合でも、安定した固定が可能となり、制限のある接着剤を用いる必要がない。更に、接着剤を用いないため、接着剤に起因する等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減させることもできる。

尚、セパレータ４同士を固定して袋状のセパレータ６を形成する手段として、樹脂系セパレータ４同士を溶着して袋状のセパレータ６とする方法や、セパレータ４の外周縁部の一部が熱可塑性樹脂により固定して袋状のセパレータ６とする方法が考えられる。

しかしながら、セパレータ４同士を溶着して袋状のセパレータ６とする方法では、セパレータ４を加熱によって熱融着させるため、融着しわが生じ、しわによって電極距離が増大することで電気的特性を劣化させる。更に、周囲を熱融着固定するため、セパレータ４の材質として、加熱により溶融される材質に限定される。

また、セパレータ４の外周縁部の一部が熱可塑性樹脂により固定して袋状のセパレータ６とする方法では、樹脂を塗布する工程やセパレータ４をヒートプレス等により熱融着固定する工程が必要になり、工程が煩雑になる。

次に図２及び図３を用いて、本発明の実施例２に係る積層型のコンデンサの製造方法を説明する。

図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、実施例１と同様に製造した電極箔１を、矩形のセパレータ４に載置する。その後、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、前記セパレータ４を折り目部７にて、Ｖ字状に折り曲げて、前記電極箔１を挟み込んだ後、図２（Ｃ）に示すように、セパレータ４同士が当接している部分を超音波振動によって固定し、電極箔１を収納した袋状のセパレータ６を形成する。

その後、実施例１と同様に、前記袋状のセパレータ６に収納した前記電極箔１の陽極箔１a、陰極箔１bそれぞれの接続部２が重なるように交互に積層し、巻止めテープなど積層体を固定する手段によって固定し、陽極箔１aの接続部２同士、陰極箔１bの接続部２同士を超音波溶接、冷間圧接、摩擦攪拌溶接などの接続手段を用いて接続して形成した積層型のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、金属ケースに収納し、封口部材にて封止することで、積層型のコンデンサが完成する。

このようにセパレータ４を折り曲げて電極箔１を挟み込むため、重ねる際に、セパレータ４との位置決めがし易くなる。また、固定部５の削減による工程数の削減にも繋がる。

以上、本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、本実施例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、実施例１では、セパレータ４同士が当接した外周縁部を断続的に超音波振動によって固定部５を形成したが、積層工程において、セパレータ４同士が剥離しない強度を保てる程度に、図４（Ａ）に示すように、外周縁部の一部分に固定部５を形成してもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、接続部２が突出する部分以外のセパレータ４が当接する部分全体を超音波振動によって固定部５を形成しても良い。また、図４（Ｃ）に示すように、外周縁部の角部に固定部５を形成してもよい。このようにすることで、セパレータ４が角部からめくられることによるセパレータ４同士の剥離を防止することができる。

また、実施例２において、図４（Ｄ）に示すように、電極箔１の端部を基点にしてセパレータ４を折り返して、セパレータ４同士を重ね合わせても良い。このようにすることで、セパレータ４と電極箔１の位置決めが行ない易くなる。

また、実施例２においては、矩形のセパレータ４を長手方向に２つ折りにして、折り目部７と電極箔１の接続部２を設けた辺と対向する辺部を合わせて、電極箔１を覆うように挟み込み、セパレータ４同士が重なる部分を断続的に超音波振動にて固定したが、セパレータ４の折り目部７と接する電極箔１の辺部は、接続部２を設けた辺部に対向する辺に限らず、図４（Ｅ）に示すように、接続部２が袋状のセパレータ６から突出していれば、何れの辺部と合わせてもよい。

更に、本実施例においては、電極箔１をセパレータ４で挟み込んで、セパレータ４同士を重ねた後、超音波振動によって外周縁部の一部を固定して、前記電極箔１が挿入されている袋状のセパレータを形成したが、これに限らず、セパレータ４同士を重ねて、超音波振動によって外周縁部の一部を固定して、袋状のセパレータを形成した後、前記袋状のセパレータに電極箔１を挿入することによって、電極箔１が挿入されている袋状のセパレータを形成しても良い。

１ ・・・・・・電極箔
１a ・・・・・・陽極箔
１b ・・・・・・陰極箔
２ ・・・・・・接続部
２a ・・・・・・陽極接続部
２b ・・・・・・陰極接続部
３ ・・・・・・電極部
４ ・・・・・・セパレータ
５ ・・・・・・固定部
６ ・・・・・・袋状のセパレータ
７・・・・・・・折り目部

Claims (5)

1. 電極箔と、セパレータとを積層する積層型コンデンサの製造方法において、
   前記電極箔の両面に前記セパレータを重ねる処理と、
   前記セパレータの外周縁部の少なくとも一部を超音波振動によって前記セパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理と、
   前記袋状のセパレータを積層してコンデンサ素子を形成する処理と、
   前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する処理と、
   前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する処理
   とを含む積層型コンデンサの製造方法。
2. 電極箔と、セパレータとを積層する積層型のコンデンサの製造方法において、
   前記セパレータを重ねる処理と、
   前記重ねたセパレータの外周縁部の少なくとも一部を超音波振動によって前記セパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する処理と、
   前記袋状のセパレータに前記電極箔を挿入する処理と、
   前記電極箔を挿入した袋状のセパレータを積層してコンデンサ素子を形成する処理と、
   前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する処理と、
   前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する処理
   とを含む積層型コンデンサの製造方法。
3. 前記セパレータを重ねる処理を、一枚のセパレータを２つ折りにして、重ねる処理とする請求項１又は、請求項２記載の積層型コンデンサの製造方法。
4. 前記セパレータ同士の外周縁部を固定する処理を、前記重ねたセパレータの外周縁部の角部を超音波振動することによってセパレータ同士を固定して袋状のセパレータを形成する請求項１から請求項３記載の積層型コンデンサの製造方法。
5. 前記セパレータが天然セルロースからなる請求項１から請求項４記載の積層型コンデンサの製造方法。