JP2019067939A - コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高倍率の拡面化処理と化成処理が施された電極箔の巻回性を向上させることで、高容量化を実現するとともにコンデンサの信頼性の向上を図る。【解決手段】複数枚の陽極箔８−１、８−２を重ね合せた陽極箔層（陽極箔８）と、該陽極箔層と陰極箔１０とがセパレータ１２を介して積層状態で巻回されているコンデンサ素子４を備える。陽極箔層は、箔表面のエッチング層に複数の分断部を備える陽極箔を少なくとも１枚含む。【選択図】図２
Description
本発明は、電解コンデンサなど、巻回素子を用いたコンデンサの製造技術に関する。
コンデンサは、静電容量の増加が要望されている。静電容量の増加には、たとえば陽極側の電極箔の表面積を大きくする手法が採られる。陽極箔の表面積を大きくする手法として、たとえば複数枚の陽極箔を重ね合せて１つの陽極箔にすることで物理的に表面積を増加させることが知られている。
このようなコンデンサに関し、複数の陽極箔を多層巻にすることで容量向上を図ることや陽極箔の表裏面を貫通したトンネルピットを施すものや（たとえば、特許文献１）、複数枚を重ねた陽極箔の間に電解液を含浸させた補紙を介在させるものがある（たとえば、特許文献２）。また、貫通孔を設けた陽極箔と貫通孔を設けない陽極箔を重ねるものがある（たとえば、特許文献３、４）。
ところで、電解コンデンサには、アルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属箔が用いられる。陽極箔においては、この弁金属箔の表面に拡面化処理によりエッチング層が形成され、その上に化成処理により誘電体酸化皮膜が形成されている。たとえば、アルミニウムを用いた陽極箔ではアルミニウム自体は延伸性や柔軟性に優れるが、誘電体酸化皮膜は硬く、陽極箔の延伸性や柔軟性が低下する。特に、近年、電解コンデンサの高容量化、小型化、軽量化などの要請に応えるため、より高倍率の拡面化処理を施し、陽極箔の表面積を拡大させているが、それに伴い誘電体酸化皮膜の面積も拡大し、結果として、陽極箔の脆弱化や硬化が進み、素材自体が持つ柔軟性が極度に低下する。
このように硬化し、かつ柔軟性が低下した陽極箔を巻回する場合、加えられる張力や巻回圧力に対して箔表面が追従できずに歪な巻回形状となってしまう。このような形状に巻回されると、積層された電極箔同士の間に隙間が生じてコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）が大きくなるという課題がある。また、所定の大きさや形状に巻回するために負荷応力を増加させたのでは、箔表面にクラックや破断などが生じるおそれがあるという課題もある。
斯かる課題について、特許文献１−４には開示や示唆はなく、それらの構成では斯かる課題を解決することができない。
このように硬化し、かつ柔軟性が低下した陽極箔を巻回する場合、加えられる張力や巻回圧力に対して箔表面が追従できずに歪な巻回形状となってしまう。このような形状に巻回されると、積層された電極箔同士の間に隙間が生じてコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）が大きくなるという課題がある。また、所定の大きさや形状に巻回するために負荷応力を増加させたのでは、箔表面にクラックや破断などが生じるおそれがあるという課題もある。
斯かる課題について、特許文献１−４には開示や示唆はなく、それらの構成では斯かる課題を解決することができない。
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、高倍率の拡面化処理、化成処理が施された電極箔の巻回性を向上させることで、高容量化を実現するとともにコンデンサの信頼性の向上を図ることにある。
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの一側面は、複数枚の陽極箔を重ね合せた陽極箔層と、該陽極箔層と陰極箔とがセパレータを介して積層状態で巻回されているコンデンサ素子を備え、前記陽極箔層は、箔表面のエッチング層に複数の分断部を備える陽極箔を少なくとも１枚含む。
上記コンデンサにおいて、前記陽極箔層は、前記コンデンサ素子の巻回内側に前記分断部を備える前記陽極箔が配置されてよい。
上記コンデンサにおいて、前記陽極箔層は、少なくとも１枚の前記陽極箔が箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層を備えてよい。
上記コンデンサにおいて、前記箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層に前記複数の分断部が形成されてよい。
上記コンデンサにおいて、前記陽極箔層は、少なくとも１枚の前記陽極箔が箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層を備えてよい。
上記コンデンサにおいて、前記箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層に前記複数の分断部が形成されてよい。
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法の一側面は、複数枚の陽極箔を重ね合せた陽極箔層のうち少なくとも１枚の前記陽極箔のエッチング層に、複数の分断部を形成する工程と、前記陽極箔層と、前記陽極箔層にセパレータを介して積層された陰極箔とを巻回してコンデンサ素子を形成する工程とを含む。
上記コンデンサの製造方法において、前記陽極箔層は、前記分断部が形成された陽極箔をコンデンサ素子の巻回内側に重ね合わせる工程を含んでよい。
上記コンデンサの製造方法において、前記陽極箔層は、エリクセン値が異なる複数の陽極箔で構成され、前記複数の分断部を形成する工程において、最もエリクセン値が低い陽極箔に前記分断部を形成してよい。
上記コンデンサの製造方法において、前記陽極箔層は、エリクセン値が異なる複数の陽極箔で構成され、前記複数の分断部を形成する工程において、最もエリクセン値が低い陽極箔に前記分断部を形成してよい。
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 分断部が形成された陽極箔を含む複数枚の陽極箔を重ねることで、コンデンサ素子の静電容量を増加させるとともに、巻回追従性を向上させることができる。
(2) 分断部が形成された陽極箔を含むことで、高容量化した電極箔の表面にクラックや破断などを生じるのを防止できる。
(3) 箔の巻回追従性が向上することで巻回素子に隙間が生じるのを防止でき、内部抵抗の上昇を抑えることができる。
(4) 箔の巻回追従性が向上することで設定した形状に巻回でき、コンデンサ素子およびコンデンサが大型化するのを防止できる。
(2) 分断部が形成された陽極箔を含むことで、高容量化した電極箔の表面にクラックや破断などを生じるのを防止できる。
(3) 箔の巻回追従性が向上することで巻回素子に隙間が生じるのを防止でき、内部抵抗の上昇を抑えることができる。
(4) 箔の巻回追従性が向上することで設定した形状に巻回でき、コンデンサ素子およびコンデンサが大型化するのを防止できる。
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの内部構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されない。
このコンデンサ２は、たとえば電解コンデンサなどであって、図１に示すように外装ケースの収納部内に電極箔を巻回したコンデンサ素子４が電解液とともに入れられている。外装ケースは、有底筒状であって図示しない開口部側に封口体が設置されることで密閉される。
コンデンサ素子４は、巻回中心６を基準に電極箔が巻回されている。巻回された電極箔には、陽極箔８と陰極箔１０とが備えられ、コンデンサ素子４はこれらの間に幅広なセパレータ１２を介在させた積層体である。セパレータ１２は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０との間のみならず、巻回したコンデンサ素子４の最も内側や最も外側に配置するように積層してもよい。陽極箔８は、箔表面に表面加工が施されている。この表面加工では、陽極箔８表面に形成されるエッチング層に対し、複数の分断部２０（図３）が形成される。この表面加工は、たとえば陽極箔８の一部または全部に施せばよい。さらに、コンデンサ素子４の陽極箔８は、たとえば陰極箔１０よりも厚くなっている。このように陽極箔８は、箔厚とエッチング層厚を大きくすることで表面積が大きくなり、コンデンサ２の静電容量の増加を図ることができる。
図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの内部構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されない。
このコンデンサ２は、たとえば電解コンデンサなどであって、図１に示すように外装ケースの収納部内に電極箔を巻回したコンデンサ素子４が電解液とともに入れられている。外装ケースは、有底筒状であって図示しない開口部側に封口体が設置されることで密閉される。
コンデンサ素子４は、巻回中心６を基準に電極箔が巻回されている。巻回された電極箔には、陽極箔８と陰極箔１０とが備えられ、コンデンサ素子４はこれらの間に幅広なセパレータ１２を介在させた積層体である。セパレータ１２は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０との間のみならず、巻回したコンデンサ素子４の最も内側や最も外側に配置するように積層してもよい。陽極箔８は、箔表面に表面加工が施されている。この表面加工では、陽極箔８表面に形成されるエッチング層に対し、複数の分断部２０（図３）が形成される。この表面加工は、たとえば陽極箔８の一部または全部に施せばよい。さらに、コンデンサ素子４の陽極箔８は、たとえば陰極箔１０よりも厚くなっている。このように陽極箔８は、箔厚とエッチング層厚を大きくすることで表面積が大きくなり、コンデンサ２の静電容量の増加を図ることができる。
そのほか、コンデンサ素子４には、たとえば２本の外部端子１４−１、１４−２が接続されている。外部端子１４−１は陽極端子であり、コンデンサ素子４の陽極箔８と接続されている。外部端子１４−２は陰極端子であり、コンデンサ素子４の陰極箔１０と接続されている。これらの外部端子１４−１、１４−２は、コンデンサ２を図示しない電子機器などに対して電気的に接続するための端子の一例であって、電極箔の箔面に対してステッチ接続や冷間圧接などで接続される。コンデンサ素子４は、外部端子１４−１、１４−２が箔面に接続された状態で巻回されることで、外部端子１４−１、１４−２の一端側が巻回内部に挟み込まれる。
このコンデンサ素子４は、たとえば図２に示すように、陽極箔８を厚くするために２枚の陽極箔８−１、８−２の箔面同士を重ね合わせて構成されている。すなわちコンデンサ素子４の陽極箔８は、本発明の陽極箔層の一例である。陽極箔８は、たとえば同幅、同長の陽極箔８−１、８−２が用いられればよく、また異なる幅や長さのものでもよい。さらに、重ね合わせる枚数は２枚に限られず、３枚以上であってもよい。
これによりこのコンデンサ素子４は、重ね合わせた陽極箔８と、陰極箔１０と、セパレータ１２による積層体を構成し、この積層体が巻回される。陽極箔８、８−１、８−２、陰極箔１０およびセパレータ１２は、たとえば横長の帯形状であり、その長辺方向に沿って巻回される。
これによりこのコンデンサ素子４は、重ね合わせた陽極箔８と、陰極箔１０と、セパレータ１２による積層体を構成し、この積層体が巻回される。陽極箔８、８−１、８−２、陰極箔１０およびセパレータ１２は、たとえば横長の帯形状であり、その長辺方向に沿って巻回される。
陽極箔８は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属であって、その純度は９９．９〔％〕程度の材料が用いられる。また陰極箔１０は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属にケイ素、鉄、銅、マグネシウム亜鉛等が含まれていてもよい。また、これらの電極箔は、特に陽極箔８に、厚み方向中心の芯部を残して両面側に拡面化処理（エッチング処理）がされている。陽極箔８に形成される分断部２０（図３）は、たとえば重ね合わせた陽極箔８−１、８−２の少なくとも１枚に形成されればよく、または全ての陽極箔８−１、８−２に形成されてもよい。さらに、箔面の一部に分断部２０を形成する場合、陽極箔８−１、８−２間で全体が重なる位置や範囲に分断部２０を形成すればよく、または陽極箔８−１、８−２同士が重なる範囲の一部に分断部２０を形成してもよい。
外部端子１４−１、１４−２は、たとえば巻回前の陽極箔８、陰極箔１０の箔面に接続されており、箔の巻回によって巻回素子内部に配置される。また陽極箔８には、たとえば重なる陽極箔８−１、８−２のいずれかに外部端子１４−１を接続させればよく、それぞれに端子部品を接続させて一の陽極側の外部端子として利用してもよい。
この外部端子１４−１、１４−２は、たとえば電極箔の平面に重ねられる偏平部１６、素子外部に突出させるリード部１８を備える。偏平部１６は、アルミニウムの棒状体を偏平に圧縮成形される。リード部１８は、半田付け可能な金属の表面をめっきしたワイヤなどで形成される。
この外部端子１４−１、１４−２は、たとえば電極箔の平面に重ねられる偏平部１６、素子外部に突出させるリード部１８を備える。偏平部１６は、アルミニウムの棒状体を偏平に圧縮成形される。リード部１８は、半田付け可能な金属の表面をめっきしたワイヤなどで形成される。
＜電極箔の表面加工処理＞
図３は、電極箔の表面状態の一例を示す。図３に示す表面状態は一例である。
陽極箔８−１、８−２には、たとえば図３のＡに示すように、箔の辺方向に沿って線状の分断部２０が形成される。この分断部２０は、たとえば長さや、それぞれの形成間隔を任意に設定すればよく、またはその形成手法に応じて線方向が決まればよい。
なお、分断部２０の形成方向は、たとえば帯状の電極箔の場合、箔の長辺方向もしくは箔の短辺方向に沿って形成してもよく、または斜め方向に形成してもよい。
陽極箔８−１、８−２は、図３のＢに示すように、厚み方向中心に所定厚さの芯部２２と、その両端側にエッチング層２４が形成されている。分断部２０は、陽極箔８−１、８−２のうちのエッチング層２４に形成されている。陽極箔８−１、８−２は、たとえば分断部２０の形成前に化成処理し、また分断部２０の形成後に再化成処理をすることで、エッチング層２４および分断部２０の表面に誘電体酸化皮膜２６が形成される。芯部２２の厚みは、たとえば２０〜６０〔μｍ〕であり、エッチング層２４の厚みが両面合わせて４０〜２００〔μｍ〕の範囲とすればよい。
図３は、電極箔の表面状態の一例を示す。図３に示す表面状態は一例である。
陽極箔８−１、８−２には、たとえば図３のＡに示すように、箔の辺方向に沿って線状の分断部２０が形成される。この分断部２０は、たとえば長さや、それぞれの形成間隔を任意に設定すればよく、またはその形成手法に応じて線方向が決まればよい。
なお、分断部２０の形成方向は、たとえば帯状の電極箔の場合、箔の長辺方向もしくは箔の短辺方向に沿って形成してもよく、または斜め方向に形成してもよい。
陽極箔８−１、８−２は、図３のＢに示すように、厚み方向中心に所定厚さの芯部２２と、その両端側にエッチング層２４が形成されている。分断部２０は、陽極箔８−１、８−２のうちのエッチング層２４に形成されている。陽極箔８−１、８−２は、たとえば分断部２０の形成前に化成処理し、また分断部２０の形成後に再化成処理をすることで、エッチング層２４および分断部２０の表面に誘電体酸化皮膜２６が形成される。芯部２２の厚みは、たとえば２０〜６０〔μｍ〕であり、エッチング層２４の厚みが両面合わせて４０〜２００〔μｍ〕の範囲とすればよい。
分断部２０は、たとえば陽極箔８−１、８−２の表面から芯部２２に向けて所定の深さでエッチング層２４を分断することで形成される。分断部２０の形成深さは、芯部２２を分断させないようにすればよく、たとえば電極箔の厚み方向に対し、エッチング層２４の深さと同じ程度にすればよい。全ての分断部２０の深さを一定の値に揃える必要はない。
分断部２０の開口幅は、たとえば陽極箔８−１、８−２を平坦状にした際に、０〜５０〔μｍ〕以下となるように形成すればよい。分断部２０の開口幅が０とは、陽極箔８−１、８−２を湾曲させずに平坦にならした際、分断部２０の界面が少なくとも部分的に接している状態をいう。また、分断部２０は、例えば、丸棒へ電極箔を押し付けることで、ひび割れにより形成されるが、丸棒を利用する形成方法では、陽極箔８−１、８−２の芯部２２が長手方向に伸び、その結果芯部２２の厚みが薄くなる。しかしながら、分断部２０の開口幅を５０〔μｍ〕以下とすることで、芯部２２の厚みが薄くなり難く、陽極箔８−１、８−２の柔軟性及び延伸性は向上する。この点においても、分断部２０の溝幅を５０〔μｍ〕以下とすることが好ましい。分断部２０の開口幅は、陽極箔８−１、８−２の長手方向に沿った長さであり、陽極箔８−１、８−２の表層付近で計測される。分断部の開口幅が５０〔μｍ〕以下であれば、巻回形コンデンサの静電容量を損なうことなく、陽極箔の柔軟性及び延伸性を向上させることができる。
また、分断部２０は、陽極箔８の帯長手方向において、１０〔ｍｍ〕の範囲当たり、４箇所以上設けられている。分断部の数が少ないと、陽極箔８を巻回する際に各分断部２０に曲げ応力が分散しても、曲げによる引張り応力に負けて微細なクラックが生じ、更には分断部２０から芯部２２をも破壊するクラックが生じやすくなる。隣接する分断部２０の間隔は、平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であればよく、より望ましくは平均ピッチが１．０〔ｍｍ〕以下である。平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であれば、分断部２０が未形成の陽極箔と比べて、金属薄板の整形性を表すエリクセン値が大きくなることが確認された。尚、平均ピッチは、陽極箔の長手方向に沿った断面を数箇所任意に選択し、各断面写真から任意で選択した連続する４本の分断部２０の間隔の平均値を各々算出し、更に各平均値の平均値を取って算出した。分断部２０の間隔は、陽極箔８の表面付近を計測して得た。分断部２０は、陽極箔８の長手方向に沿って均一な平均ピッチや単位範囲内の数で形成されてもよい。本実施の形態では、隣接する分断部２０の間隔を平均ピッチ２２０〔μｍ〕とした。
また、陽極箔８が巻回された際の、当該分断部２０が形成される箇所における曲率を加味して、平均ピッチや単位範囲内の数を変更することもできる。曲率が大きくなればなるほど、すなわち巻回されたときに内周側になればなるほど、曲げ応力は大きくなり、クラックの発生の虞が大きくなることから、分断部２０を形成した場合の効果はより大きいからである。また、分断部２０は、箔両面のエッチング層２４に形成する場合に限らず、陽極箔８の巻回方向やコンデンサ素子４の成形処理によって変形や押圧を受ける面側のみに形成してもよい。分断部２０は、複数の切り込みが形成されることで、陽極箔８−１、８−２の表面を所謂、蛇腹状にしている。分断部２０の形成位置や範囲、形成数やその形成間隔は、たとえばコンデンサ素子４に加えられる押圧力や変形による曲げ応力の大きさなどに応じて設定してもよい。たとえば、分断部２０は、巻軸への陽極箔の巻き始め部分にのみ形成されてもよい。陽極箔８の巻き始め部分は曲率が大きく、クラックが発生しやすい。また、分断部２０が位置する箇所における巻回半径に応じて、平均ピッチを大きく取ったり、単位範囲内の数を減少させるようにしてもよい。分断部の数が減れば減るほど、巻回形コンデンサの静電容量への影響が低減する。この分断部２０は、両面の拡面部に各々形成されることが望ましいが、巻回時の陽極箔８の延びの観点から、少なくとも、陽極箔の巻回時に箔外側になって張力を受ける拡面部に形成されるとよい。
さらに、コンデンサ素子４は、たとえば陽極箔層を形成する陽極箔８−１、８−２のエリクセン値を異ならせてもよい。この場合、分断部２０は、たとえば陽極箔８−１、８−２のうち少なくともエリクセン値が最も箔に形成すればよい。また、分断部２０は、たとえば箔のエリクセン値に応じて形成数や形成間隔を異ならせてもよい。
分断部２０の開口幅は、たとえば陽極箔８−１、８−２を平坦状にした際に、０〜５０〔μｍ〕以下となるように形成すればよい。分断部２０の開口幅が０とは、陽極箔８−１、８−２を湾曲させずに平坦にならした際、分断部２０の界面が少なくとも部分的に接している状態をいう。また、分断部２０は、例えば、丸棒へ電極箔を押し付けることで、ひび割れにより形成されるが、丸棒を利用する形成方法では、陽極箔８−１、８−２の芯部２２が長手方向に伸び、その結果芯部２２の厚みが薄くなる。しかしながら、分断部２０の開口幅を５０〔μｍ〕以下とすることで、芯部２２の厚みが薄くなり難く、陽極箔８−１、８−２の柔軟性及び延伸性は向上する。この点においても、分断部２０の溝幅を５０〔μｍ〕以下とすることが好ましい。分断部２０の開口幅は、陽極箔８−１、８−２の長手方向に沿った長さであり、陽極箔８−１、８−２の表層付近で計測される。分断部の開口幅が５０〔μｍ〕以下であれば、巻回形コンデンサの静電容量を損なうことなく、陽極箔の柔軟性及び延伸性を向上させることができる。
また、分断部２０は、陽極箔８の帯長手方向において、１０〔ｍｍ〕の範囲当たり、４箇所以上設けられている。分断部の数が少ないと、陽極箔８を巻回する際に各分断部２０に曲げ応力が分散しても、曲げによる引張り応力に負けて微細なクラックが生じ、更には分断部２０から芯部２２をも破壊するクラックが生じやすくなる。隣接する分断部２０の間隔は、平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であればよく、より望ましくは平均ピッチが１．０〔ｍｍ〕以下である。平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であれば、分断部２０が未形成の陽極箔と比べて、金属薄板の整形性を表すエリクセン値が大きくなることが確認された。尚、平均ピッチは、陽極箔の長手方向に沿った断面を数箇所任意に選択し、各断面写真から任意で選択した連続する４本の分断部２０の間隔の平均値を各々算出し、更に各平均値の平均値を取って算出した。分断部２０の間隔は、陽極箔８の表面付近を計測して得た。分断部２０は、陽極箔８の長手方向に沿って均一な平均ピッチや単位範囲内の数で形成されてもよい。本実施の形態では、隣接する分断部２０の間隔を平均ピッチ２２０〔μｍ〕とした。
また、陽極箔８が巻回された際の、当該分断部２０が形成される箇所における曲率を加味して、平均ピッチや単位範囲内の数を変更することもできる。曲率が大きくなればなるほど、すなわち巻回されたときに内周側になればなるほど、曲げ応力は大きくなり、クラックの発生の虞が大きくなることから、分断部２０を形成した場合の効果はより大きいからである。また、分断部２０は、箔両面のエッチング層２４に形成する場合に限らず、陽極箔８の巻回方向やコンデンサ素子４の成形処理によって変形や押圧を受ける面側のみに形成してもよい。分断部２０は、複数の切り込みが形成されることで、陽極箔８−１、８−２の表面を所謂、蛇腹状にしている。分断部２０の形成位置や範囲、形成数やその形成間隔は、たとえばコンデンサ素子４に加えられる押圧力や変形による曲げ応力の大きさなどに応じて設定してもよい。たとえば、分断部２０は、巻軸への陽極箔の巻き始め部分にのみ形成されてもよい。陽極箔８の巻き始め部分は曲率が大きく、クラックが発生しやすい。また、分断部２０が位置する箇所における巻回半径に応じて、平均ピッチを大きく取ったり、単位範囲内の数を減少させるようにしてもよい。分断部の数が減れば減るほど、巻回形コンデンサの静電容量への影響が低減する。この分断部２０は、両面の拡面部に各々形成されることが望ましいが、巻回時の陽極箔８の延びの観点から、少なくとも、陽極箔の巻回時に箔外側になって張力を受ける拡面部に形成されるとよい。
さらに、コンデンサ素子４は、たとえば陽極箔層を形成する陽極箔８−１、８−２のエリクセン値を異ならせてもよい。この場合、分断部２０は、たとえば陽極箔８−１、８−２のうち少なくともエリクセン値が最も箔に形成すればよい。また、分断部２０は、たとえば箔のエリクセン値に応じて形成数や形成間隔を異ならせてもよい。
このように分断部２０が形成された陽極箔８−１、８−２は、たとえば図３のＣに示すように、箔表面が屈曲状態となった場合、屈曲の外周面側の分断部２０ａが拡開状態となることで曲げにより生じる応力が開放され、箔表面に伝搬されない。また、屈曲の内周側の分断部２０ｂが閉塞状態、または分断部２０ｂ同士が圧着状態となることで、屈曲の内周側に加わる曲げ応力などが吸収される。このように、分断部２０が形成された陽極箔８−１、８−２は、高容量化により硬質化、脆弱化した場合であっても、巻回による屈曲処理に対してエッチング層２４が破断されずに巻回形状に追従することができる。
さらに、分断部２０が形成された陽極箔８−１、８−２の箔表面に対して押圧力が加えられた場合、この押圧力が、たとえば押圧位置に近い位置の分断部２０の切れ目から外部に分散される。これにより押圧力が箔表面に伝搬して、箔の端面部分などにクラックなどが発生するのを防止できる。
また、分断部２０が形成されることで、コンデンサ素子４を成形した際に、この成形時に付加する応力が分散され、成形に対する陽極箔８−１、８−２の追従性が向上する。これにより成形したコンデンサ素子４に復元力が生じるのを防止できる。
さらに、分断部２０が形成された陽極箔８−１、８−２の箔表面に対して押圧力が加えられた場合、この押圧力が、たとえば押圧位置に近い位置の分断部２０の切れ目から外部に分散される。これにより押圧力が箔表面に伝搬して、箔の端面部分などにクラックなどが発生するのを防止できる。
また、分断部２０が形成されることで、コンデンサ素子４を成形した際に、この成形時に付加する応力が分散され、成形に対する陽極箔８−１、８−２の追従性が向上する。これにより成形したコンデンサ素子４に復元力が生じるのを防止できる。
＜第１の実施の形態の効果＞
斯かる構成により、以下のような効果が得られる。
(1) 陽極箔を複数枚重ねてコンデンサの静電容量を増加させるとともに、これらの陽極箔８−１、８−２の少なくとも１枚の箔面に分断部２０を形成することで、コンデンサ素子４の巻回性が向上し、箔の損傷や破断などを防止できる。
(2) 高容量化により脆弱化した陽極箔の損傷を防止できる。
(3) 陽極箔の巻回追従性が向上することで、箔の巻回形状が大型化するのを防止できる。
(4) 箔に柔軟性を持たせることで電極箔の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(5) 成形処理による電極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
(6) 巻回内部に隙間を生じさせず、漏れ電流や内部抵抗の低下を実現できる。
斯かる構成により、以下のような効果が得られる。
(1) 陽極箔を複数枚重ねてコンデンサの静電容量を増加させるとともに、これらの陽極箔８−１、８−２の少なくとも１枚の箔面に分断部２０を形成することで、コンデンサ素子４の巻回性が向上し、箔の損傷や破断などを防止できる。
(2) 高容量化により脆弱化した陽極箔の損傷を防止できる。
(3) 陽極箔の巻回追従性が向上することで、箔の巻回形状が大型化するのを防止できる。
(4) 箔に柔軟性を持たせることで電極箔の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(5) 成形処理による電極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
(6) 巻回内部に隙間を生じさせず、漏れ電流や内部抵抗の低下を実現できる。
〔第２の実施の形態〕
次に、コンデンサの製造処理について説明する。ここに示す処理内容、処理手順は一例であって、本発明が斯かる内容に限定されない。このコンデンサの製造処理は、本発明のコンデンサの製造方法の一例である。
この製造処理では、たとえば（Ａ）箔の表面加工処理、（Ｂ）分断部２０の形成処理、（Ｃ）電極箔の巻回処理を含む。その他、箔の製造処理やコンデンサ素子４を含む部品を外装ケースに封入する処理などについては特に限定しない。
次に、コンデンサの製造処理について説明する。ここに示す処理内容、処理手順は一例であって、本発明が斯かる内容に限定されない。このコンデンサの製造処理は、本発明のコンデンサの製造方法の一例である。
この製造処理では、たとえば（Ａ）箔の表面加工処理、（Ｂ）分断部２０の形成処理、（Ｃ）電極箔の巻回処理を含む。その他、箔の製造処理やコンデンサ素子４を含む部品を外装ケースに封入する処理などについては特に限定しない。
(A) 箔の表面加工処理では、陽極箔８−１、８−２や陰極箔１０の表面にエッチング処理を行う。エッチング層２４を形成した後、陽極箔８−１、８−２には、化成処理などを行う。
エッチング処理は、電極箔の表面積を拡大する拡面化処理であり、たとえば塩酸などのハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中で直流または交流を印加して電気化学的に行われるほか、芯部２２に金属粒子などを蒸着または焼結することにより行われてもよい。
化成処理は、エッチング処理された箔表面に誘電体酸化皮膜として酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を形成する。この化成処理は、たとえばアジピン酸やホウ酸等の水溶液等のハロゲンイオン不在の溶液中で電圧印加して行われる。
(B) 分断部２０の形成処理では、たとえばエッチング層２４を厚み方向にひび割れさせるほか、所定の治具を利用して電極箔表面を裂き、切り込み、切り欠き、または彫り込む手法を用いればよい。ひび割れを形成するには、たとえば拡面化処理した陽極箔８−１、８−２に対して、所定量の圧力や張力を付加する手法を用いてもよい。分断部２０は、たとえば複数枚の箔を重ね合せる陽極箔８−１、８−２のうち、少なくとも１枚に形成されればよく、または全部の陽極箔８−１、８−２に形成してもよい。
分断部２０は、たとえば陽極箔８の帯長手方向に対して直交する幅手方向に形成される。分断部２０は、陽極箔８を完全に横断し、又は部分的に横断するように延びる。すなわち、ある分断部２０は、陽極箔８の一方の長辺から延びて他方の長辺に至る。また、ある分断部２０は、陽極箔８の一方の長辺から箔中心線未満又は箔中心線を超えて延び、他方の長辺には至らない。また、ある分断部２０は、陽極箔８の他方の長辺から箔中心線未満又は箔中心線を超えて延び、一方の長辺には至らない。また、分断部２０は、いずれの長辺からも離間して形成されていてもよい。幅手方向に沿って形成されている分断部２０同士が繋がっていてもよい。全ての分断部２０の延びる向き及び長さが統一されている必要はない。
なお、分断部２０を形成した後、陽極箔８の表面に化成処理による誘電体酸化皮膜を形成するエージング処理を行ってもよい。
エッチング処理は、電極箔の表面積を拡大する拡面化処理であり、たとえば塩酸などのハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中で直流または交流を印加して電気化学的に行われるほか、芯部２２に金属粒子などを蒸着または焼結することにより行われてもよい。
化成処理は、エッチング処理された箔表面に誘電体酸化皮膜として酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を形成する。この化成処理は、たとえばアジピン酸やホウ酸等の水溶液等のハロゲンイオン不在の溶液中で電圧印加して行われる。
(B) 分断部２０の形成処理では、たとえばエッチング層２４を厚み方向にひび割れさせるほか、所定の治具を利用して電極箔表面を裂き、切り込み、切り欠き、または彫り込む手法を用いればよい。ひび割れを形成するには、たとえば拡面化処理した陽極箔８−１、８−２に対して、所定量の圧力や張力を付加する手法を用いてもよい。分断部２０は、たとえば複数枚の箔を重ね合せる陽極箔８−１、８−２のうち、少なくとも１枚に形成されればよく、または全部の陽極箔８−１、８−２に形成してもよい。
分断部２０は、たとえば陽極箔８の帯長手方向に対して直交する幅手方向に形成される。分断部２０は、陽極箔８を完全に横断し、又は部分的に横断するように延びる。すなわち、ある分断部２０は、陽極箔８の一方の長辺から延びて他方の長辺に至る。また、ある分断部２０は、陽極箔８の一方の長辺から箔中心線未満又は箔中心線を超えて延び、他方の長辺には至らない。また、ある分断部２０は、陽極箔８の他方の長辺から箔中心線未満又は箔中心線を超えて延び、一方の長辺には至らない。また、分断部２０は、いずれの長辺からも離間して形成されていてもよい。幅手方向に沿って形成されている分断部２０同士が繋がっていてもよい。全ての分断部２０の延びる向き及び長さが統一されている必要はない。
なお、分断部２０を形成した後、陽極箔８の表面に化成処理による誘電体酸化皮膜を形成するエージング処理を行ってもよい。
(C) 電極箔の巻回処理では、たとえば最外周側に配置されるセパレータ１２に対して陰極箔１０が載置され、その上にセパレータ１２が積層され、その上に陽極箔８−１、８−２を重ねた陽極箔層が配置される。このとき、陽極箔層は、たとえば分断部２０が形成された陽極箔を素子の巻回内側に配置されるように、すなわち、陽極箔層の上側に配置させればよい。そして、積層された電極箔を、巻回中心６を軸として巻回していく。コンデンサ素子４は、たとえば図示しない治具などを利用して、巻回中心６の周囲に、陽極箔８、陰極箔１０、セパレータ１２を巻回していく。
この巻回処理は、たとえば陽極箔８、陰極箔１０、セパレータ１２を積層させた後に巻回してもよく、またはそれぞれの箔を巻回用の機器に設置して、積層させながら巻回処理を行ってもよい。
また、コンデンサ素子４は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０の終端側、すなわち巻回により最外周側になる巻き終り端の位置が異なるようにしてもよい。この場合、コンデンサ素子４は、たとえば巻回中心６を基準にした巻回方向に沿って、陰極箔１０の終端部分が陽極箔８の終端部分よりも手前になるようにしてもよい。終端部分の位置の設定は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０の箔長を異ならせるほか、陰極箔１０の一部を折返して積層させるなどの積層手法を採ってもよい。
この巻回処理は、たとえば陽極箔８、陰極箔１０、セパレータ１２を積層させた後に巻回してもよく、またはそれぞれの箔を巻回用の機器に設置して、積層させながら巻回処理を行ってもよい。
また、コンデンサ素子４は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０の終端側、すなわち巻回により最外周側になる巻き終り端の位置が異なるようにしてもよい。この場合、コンデンサ素子４は、たとえば巻回中心６を基準にした巻回方向に沿って、陰極箔１０の終端部分が陽極箔８の終端部分よりも手前になるようにしてもよい。終端部分の位置の設定は、たとえば陽極箔８と陰極箔１０の箔長を異ならせるほか、陰極箔１０の一部を折返して積層させるなどの積層手法を採ってもよい。
その他の処理として、陽極箔８、陰極箔１０には、箔面の所定位置にそれぞれ外部端子１４−１、１４−２の偏平部１６を接続させる。偏平部１６は、たとえばステッチ接続方法、冷間圧接方法、超音波溶接方法や摩擦攪拌接合によって接続される。これによりコンデンサ素子４には、同一端面側にリード部１８が突出状態となる。
また、巻回されたコンデンサ素子４は、外装ケース内に電解液とともに収納される。
また、巻回されたコンデンサ素子４は、外装ケース内に電解液とともに収納される。
〔第２の実施の形態の効果〕
斯かる構成によれば、以下のような効果が期待できる。
(1) 陽極箔８の一部または全部に分断部２０を備えることで、コンデンサ素子４の巻回時に作用する張力などに対して負荷の均等化が図れるので、箔の損傷や変形などが防止できる。
(2) 陽極箔８に形成される分断部２０により、巻回に対する箔の追従性が向上するので、コンデンサ素子４が真円またはそれに近い形状に形成できる。また、斯かる形状に巻回するために、過大な巻回応力を箔に負荷することがなくなり、コンデンサ素子４の損傷などによる不良品の発生を抑制できる。
(3) 巻回負荷に対する箔の追従性が向上し、コンデンサ素子４の変形が抑制されることで、巻回内部において積層された箔の間に隙間が発生するのを抑えることができ、漏れ電流の発生を抑えることができる。
斯かる構成によれば、以下のような効果が期待できる。
(1) 陽極箔８の一部または全部に分断部２０を備えることで、コンデンサ素子４の巻回時に作用する張力などに対して負荷の均等化が図れるので、箔の損傷や変形などが防止できる。
(2) 陽極箔８に形成される分断部２０により、巻回に対する箔の追従性が向上するので、コンデンサ素子４が真円またはそれに近い形状に形成できる。また、斯かる形状に巻回するために、過大な巻回応力を箔に負荷することがなくなり、コンデンサ素子４の損傷などによる不良品の発生を抑制できる。
(3) 巻回負荷に対する箔の追従性が向上し、コンデンサ素子４の変形が抑制されることで、巻回内部において積層された箔の間に隙間が発生するのを抑えることができ、漏れ電流の発生を抑えることができる。
図４は、本発明の実施例に係るコンデンサ素子の積層状態例を示している。図４に示す構成は一例である。
この実施例では、複数枚の箔を重ね合せた陽極箔８について特定する。
コンデンサ素子４は、複数枚の箔を重ね合わせた陽極箔８と陰極箔１０がセパレータ１２を介在させて巻回されている。陽極箔８−１、８−２、８−３（図６）は、たとえば少なくとも一枚に分断部２０が形成されている。
このとき、陽極箔８は、箔面同士が重ね合わされていることから、図４に示すように巻回中心６から巻回外側の方向に箔が重ねられる。分断部２０の有無に対する陽極箔８−１、８−２、８−３の積層状態について以下の実施例を示す。
この実施例では、複数枚の箔を重ね合せた陽極箔８について特定する。
コンデンサ素子４は、複数枚の箔を重ね合わせた陽極箔８と陰極箔１０がセパレータ１２を介在させて巻回されている。陽極箔８−１、８−２、８−３（図６）は、たとえば少なくとも一枚に分断部２０が形成されている。
このとき、陽極箔８は、箔面同士が重ね合わされていることから、図４に示すように巻回中心６から巻回外側の方向に箔が重ねられる。分断部２０の有無に対する陽極箔８−１、８−２、８−３の積層状態について以下の実施例を示す。
図５は、ダブルアノードの実施例を示している。
なお、この陽極箔８は、図４に示すコンデンサ素子４の巻回方向と同じ方向に向けられている。すなわち、陽極箔８の下方が巻回中心６側である巻回内側であり、上方が巻回外側に配置される場合を示している。
図５に示す陽極箔８は、陰極箔１０を介在させずに陽極箔８−１、８−２を二層巻にした、所謂ダブルアノードで構成されている。陽極箔８−１、８−２には、それぞれにエッチング処理や分断部２０の形成処理などの表面加工処理が施されている。
(1) 図５のＡに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に芯部２２を残して箔表面にエッチング層２４が形成された通常箔３０で構成されている。また各陽極箔８−１、８−２の表裏面に分断部２０を備えている。
(2) 図５のＢに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に芯部２２を残さずに厚さ方向の全部にエッチング層２４が施され、トンネルエッチングにより形成されたトンネル状ピット（穴）を備えた貫通箔４０で構成されている。このトンネル状ピットの直径は、たとえば約１［μｍ］であり、長さは、たとえば数十［μｍ］であり、密度は、たとえば１０5〜１０8［個／ｃｍ2］に形成されていればよい。そして各陽極箔８−１、８−２の表裏面に分断部２０を備えている。
なお、この陽極箔８は、図４に示すコンデンサ素子４の巻回方向と同じ方向に向けられている。すなわち、陽極箔８の下方が巻回中心６側である巻回内側であり、上方が巻回外側に配置される場合を示している。
図５に示す陽極箔８は、陰極箔１０を介在させずに陽極箔８−１、８−２を二層巻にした、所謂ダブルアノードで構成されている。陽極箔８−１、８−２には、それぞれにエッチング処理や分断部２０の形成処理などの表面加工処理が施されている。
(1) 図５のＡに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に芯部２２を残して箔表面にエッチング層２４が形成された通常箔３０で構成されている。また各陽極箔８−１、８−２の表裏面に分断部２０を備えている。
(2) 図５のＢに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に芯部２２を残さずに厚さ方向の全部にエッチング層２４が施され、トンネルエッチングにより形成されたトンネル状ピット（穴）を備えた貫通箔４０で構成されている。このトンネル状ピットの直径は、たとえば約１［μｍ］であり、長さは、たとえば数十［μｍ］であり、密度は、たとえば１０5〜１０8［個／ｃｍ2］に形成されていればよい。そして各陽極箔８−１、８−２の表裏面に分断部２０を備えている。
(3) 図５のＣに示すように、陽極箔８−１、８−２は、巻回内側の陽極箔８−１が通常箔３０であり、巻回外側の陽極箔８−２が貫通箔４０で構成されている。各陽極箔８−１、８−２の表裏面に分断部２０を備えている。
(4) 図５のＤに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０を備える貫通箔４０で構成されている。陽極箔８−２は、分断部２０を備えない貫通箔５０で構成されている。
(5) 図５のＥに示すように、巻回内側の陽極箔８−１が分断部２０を備える通常箔３０であり、巻回外側の陽極箔８−２が分断部２０を備えない貫通箔５０で構成されている。
(6) 図５のＦに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に通常箔で構成されている。巻回内側の陽極箔８−１は分断部２０を備える通常箔３０であるが、陽極箔８−２は分断部２０を備えない通常箔６０で構成される。
(4) 図５のＤに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０を備える貫通箔４０で構成されている。陽極箔８−２は、分断部２０を備えない貫通箔５０で構成されている。
(5) 図５のＥに示すように、巻回内側の陽極箔８−１が分断部２０を備える通常箔３０であり、巻回外側の陽極箔８−２が分断部２０を備えない貫通箔５０で構成されている。
(6) 図５のＦに示すように、陽極箔８−１、８−２は、共に通常箔で構成されている。巻回内側の陽極箔８−１は分断部２０を備える通常箔３０であるが、陽極箔８−２は分断部２０を備えない通常箔６０で構成される。
(7) 図５のＧに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は分断部２０を備えない通常箔６０で構成され、巻回外側の陽極箔８−２が分断部２０を備える貫通箔４０で構成されている。
このようなダブルアノードでは、たとえば図５のＡ〜図５のＦに示すように、少なくとも巻回内側に配置する陽極箔８−１に分断部２０を形成することで、巻回による応力が大きく、また、巻回形状の曲率が大きい部分に対する箔の追従性が向上する。これにより巻回処理やコンデンサ２の組立て処理およびコンデンサ２の使用時に、陽極箔８の損傷の発生を抑制できるほか、コンデンサ素子４の巻回内部に隙間が発生するのを効果的に抑えられる。
また、図５のＧに示す陽極箔８は、たとえば少なくとも分断部２０が形成された陽極箔８−２が重ねられることで、外側に巻回される陽極箔８−２が陰極箔１０、セパレータ１２からの負荷応力や巻回張力を逃がすことができ、箔の損傷を防止できる。また、外側の陽極箔８−２は、たとえば面接触する陽極箔８−１を外周側から抑え付けることで、分断部２０により巻回の負荷応力を逃がしつつ、陽極箔８−１の巻回形状をガイドするので、巻回素子内部の隙間の発生を抑制することが期待できる。
また、図５のＢ、Ｃ、Ｄ、Ｇに示すように、陽極箔８に貫通箔４０、５０が含まれている場合において、貫通箔に分断部２０を形成するとよい。貫通箔は延伸性や柔軟性に優れるアルミニウムで構成される芯部２２が存在せず、また、貫通したエッチングピットの表面全体に硬い誘電体酸化皮膜が形成されているため、電極箔としての延伸性や柔軟性が低下しているが、このような貫通箔に分断部が形成されることで、延伸性や柔軟性が付与されるため、陽極箔８の損傷の発生を抑制できるほか、コンデンサ素子４の巻回内部に隙間が発生するのを効果的に抑えられる。
また、図５のＧに示す陽極箔８は、たとえば少なくとも分断部２０が形成された陽極箔８−２が重ねられることで、外側に巻回される陽極箔８−２が陰極箔１０、セパレータ１２からの負荷応力や巻回張力を逃がすことができ、箔の損傷を防止できる。また、外側の陽極箔８−２は、たとえば面接触する陽極箔８−１を外周側から抑え付けることで、分断部２０により巻回の負荷応力を逃がしつつ、陽極箔８−１の巻回形状をガイドするので、巻回素子内部の隙間の発生を抑制することが期待できる。
また、図５のＢ、Ｃ、Ｄ、Ｇに示すように、陽極箔８に貫通箔４０、５０が含まれている場合において、貫通箔に分断部２０を形成するとよい。貫通箔は延伸性や柔軟性に優れるアルミニウムで構成される芯部２２が存在せず、また、貫通したエッチングピットの表面全体に硬い誘電体酸化皮膜が形成されているため、電極箔としての延伸性や柔軟性が低下しているが、このような貫通箔に分断部が形成されることで、延伸性や柔軟性が付与されるため、陽極箔８の損傷の発生を抑制できるほか、コンデンサ素子４の巻回内部に隙間が発生するのを効果的に抑えられる。
図６、図７は、トリプルアノードの実施例を示している。
なお、この陽極箔８は、図４に示すコンデンサ素子４の巻回方向と同じ方向に向けられている。
図６、図７に示す陽極箔８は、陰極箔１０を介在させずに陽極箔８−１、８−２、８−３を三層巻にした、所謂トリプルアノードで構成されている。陽極箔８−１、８−２、８−３には、それぞれにエッチング処理や分断部２０の形成処理などの表面加工処理が施されている。
(1) 図６のＡに示すように、陽極箔８−１、８−２、８−３は、共に芯部２２を残さない貫通箔である。巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。
(2) 図６のＢに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
(3) 図６のＣに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。
(4) 図６のＤに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
なお、この陽極箔８は、図４に示すコンデンサ素子４の巻回方向と同じ方向に向けられている。
図６、図７に示す陽極箔８は、陰極箔１０を介在させずに陽極箔８−１、８−２、８−３を三層巻にした、所謂トリプルアノードで構成されている。陽極箔８−１、８−２、８−３には、それぞれにエッチング処理や分断部２０の形成処理などの表面加工処理が施されている。
(1) 図６のＡに示すように、陽極箔８−１、８−２、８−３は、共に芯部２２を残さない貫通箔である。巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。
(2) 図６のＢに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
(3) 図６のＣに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０が形成された貫通箔４０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。
(4) 図６のＤに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
(5) また図７のＥに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない貫通箔５０で構成されている。
(6) 図７のＦに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。
(7) 図７のＧに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。中央の陽極箔８−２と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。
(8) 図７のＨに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
(6) 図７のＦに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。
(7) 図７のＧに示すように、巻回内側の陽極箔８−１は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。中央の陽極箔８−２と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。
(8) 図７のＨに示すように、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３は、分断部２０が形成されていない通常箔６０で構成されている。中央の陽極箔８−２は、分断部２０が形成された通常箔３０で構成されている。
このようなトリプルアノードでは、たとえば図６のＡ〜図６のＣ、図７のＥ〜図７のＧに示すように、巻回内側に配置させる陽極箔８−１に分断部２０を形成することで、巻回による応力が大きく、また、巻回形状の曲率が大きい部分に対する箔の追従性が向上する。これにより巻回処理やコンデンサ２の組立て処理およびコンデンサ２の使用時に、陽極箔８の損傷の発生を抑制できるほか、コンデンサ素子４の巻回内部に隙間が発生するのを効果的に抑えられる。
また、図６のＤおよび図７のＨに示す陽極箔８は、積層体の中央に分断部２０が形成された陽極箔８−２が配置されている。これにより陽極箔８−３は、巻回形状の曲率が大きく応力がかかる巻回内側に陽極箔８−２が配置されることで、巻回による箔の追従性が向上する。さらに、陽極箔８−２は、巻回外側に積層される陽極箔８−３や陰極箔１０、セパレータ１２からの負荷応力や巻回張力を逃がすことができ、箔の損傷を防止できる。また、陽極箔８−２は、たとえば面接触する内側の陽極箔８−１を外周側から抑え付けることで、分断部２０により巻回の負荷応力を逃がしつつ、陽極箔８−１の巻回形状をガイドするので、巻回素子内部の隙間の発生を抑制することが期待できる。
さらに、電解コンデンサは、巻回素子について、巻回処理によって損傷した誘電体酸化皮膜を修復することを目的に修復化成処理を行うが、陽極箔に分断部を形成した場合、修復化成処理に要する電気量を削減できる。陽極箔８に分断部２０が形成されていない場合、巻回時に曲げ応力が集中するため、多数の微細なクラックが発生し、このクラックの内表面には未酸化の金属部分が露出してしまう場合があるが、分断部２０を形成しておくと、各分断部が曲げ応力を分担するため、曲げ応力の集中が起こりにくく、巻回時のクラック発生が抑制される。巻回時のクラック発生が抑制されると、クラックの内表面から未酸化の金属部分（アルミニウム）が露出し難い。即ち、分断部２０を形成した後に化成処理をすれば、分断部２０の内表面にも誘電体酸化皮膜が形成され、換言すれば分断部の溝表面からも未酸化の金属部分は露出せず、修復化成処理に必要な電気量が少なくなると考えられる。
また、図６のＤおよび図７のＨに示す陽極箔８は、積層体の中央に分断部２０が形成された陽極箔８−２が配置されている。これにより陽極箔８−３は、巻回形状の曲率が大きく応力がかかる巻回内側に陽極箔８−２が配置されることで、巻回による箔の追従性が向上する。さらに、陽極箔８−２は、巻回外側に積層される陽極箔８−３や陰極箔１０、セパレータ１２からの負荷応力や巻回張力を逃がすことができ、箔の損傷を防止できる。また、陽極箔８−２は、たとえば面接触する内側の陽極箔８−１を外周側から抑え付けることで、分断部２０により巻回の負荷応力を逃がしつつ、陽極箔８−１の巻回形状をガイドするので、巻回素子内部の隙間の発生を抑制することが期待できる。
さらに、電解コンデンサは、巻回素子について、巻回処理によって損傷した誘電体酸化皮膜を修復することを目的に修復化成処理を行うが、陽極箔に分断部を形成した場合、修復化成処理に要する電気量を削減できる。陽極箔８に分断部２０が形成されていない場合、巻回時に曲げ応力が集中するため、多数の微細なクラックが発生し、このクラックの内表面には未酸化の金属部分が露出してしまう場合があるが、分断部２０を形成しておくと、各分断部が曲げ応力を分担するため、曲げ応力の集中が起こりにくく、巻回時のクラック発生が抑制される。巻回時のクラック発生が抑制されると、クラックの内表面から未酸化の金属部分（アルミニウム）が露出し難い。即ち、分断部２０を形成した後に化成処理をすれば、分断部２０の内表面にも誘電体酸化皮膜が形成され、換言すれば分断部の溝表面からも未酸化の金属部分は露出せず、修復化成処理に必要な電気量が少なくなると考えられる。
なお、トリプルアノードでは、図７のＥ〜図７のＨに示すような芯部２２を残した通常箔３０、６０のみを積層させた構成とする陽極箔層を採用する場合においては、イオン透過性を考慮した構成にすることが望ましい。陽極箔８の芯部２２によって、イオン透過性を阻害する場合があり、陽極箔８−１、８−２、８−３の複数の陽極箔を積層することによる容量向上の効果が低減する。つまり、芯部２２を残した通常箔３０が中央の陽極箔８−２を挟むように巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３に配置された場合、巻回内側の陽極箔８−１と巻回外側の陽極箔８−３の芯部２２によって、中央に配置した陽極箔８−２へのイオンの透過が阻害され、中央の陽極箔８−２の容量を引き出し難くなるおそれがある。そのため、箔の幅や長さを変化させるなど、イオン浸透性を向上させる形状や加圧、コンデンサ素子４の巻回形状の変更などを行ってもよい。
＜実施例の効果＞
(1) 陽極箔の枚数を調整してコンデンサ２に要求される容量を実現できるとともに、少なくとも１枚に分断部２０を形成することで、陽極箔が厚くなっても素子の巻回追従性を向上させることができる。
(2) 重ね合わせた陽極箔に対し、巻回応力や箔への張力による箔の損傷を防止できる。
(3) 陽極箔に柔軟性を持たせることで巻回時の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(4) 成形処理による陽極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
(5) 巻回素子の修復化成処理に要する電気量を削減できる。
(1) 陽極箔の枚数を調整してコンデンサ２に要求される容量を実現できるとともに、少なくとも１枚に分断部２０を形成することで、陽極箔が厚くなっても素子の巻回追従性を向上させることができる。
(2) 重ね合わせた陽極箔に対し、巻回応力や箔への張力による箔の損傷を防止できる。
(3) 陽極箔に柔軟性を持たせることで巻回時の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(4) 成形処理による陽極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
(5) 巻回素子の修復化成処理に要する電気量を削減できる。
〔比較例〕
図８は、分断部が形成されていない陽極箔を巻回してコンデンサ素子を形成した場合の比較例を示している。
このコンデンサ素子７０は、拡面化処理した陽極箔７２と、陰極箔１０をセパレータ１２を介して巻回して形成されている。既述のように、拡面化処理や化成処理された陽極箔７２は、脆弱化や硬化が進み、素材自体が持つ柔軟性が極度に低下している。そのため陽極箔７２を巻回したコンデンサ素子７０は、たとえば図８に示すように、巻回内部に複数の隙間７４が生じる。コンデンサ素子７０には、たとえば巻回内部に外部端子１４−１、１４−２が配置されている。そのため、電極箔は、外部端子１４−１、１４−２の設置部分や、その周囲、および外部端子１４−１、１４−２よりも外側に巻回される部分について、均等な曲面形状にならず、一部の曲率が大きくなる歪部７６が生じている。このような歪部７６では、外部端子１４−１、１４−２の角部に電極箔が接触することにより、巻回形状が歪になり、電極箔に巻回による引張り応力が異なる部分が生じている。これにより陽極箔７２が巻回形状に追従することができずに生じた多数の隙間７４は、たとえばコンデンサの容量の低下、ＥＳＲを増加させ、コンデンサの特性低下に繋がるおそれがある。
図８は、分断部が形成されていない陽極箔を巻回してコンデンサ素子を形成した場合の比較例を示している。
このコンデンサ素子７０は、拡面化処理した陽極箔７２と、陰極箔１０をセパレータ１２を介して巻回して形成されている。既述のように、拡面化処理や化成処理された陽極箔７２は、脆弱化や硬化が進み、素材自体が持つ柔軟性が極度に低下している。そのため陽極箔７２を巻回したコンデンサ素子７０は、たとえば図８に示すように、巻回内部に複数の隙間７４が生じる。コンデンサ素子７０には、たとえば巻回内部に外部端子１４−１、１４−２が配置されている。そのため、電極箔は、外部端子１４−１、１４−２の設置部分や、その周囲、および外部端子１４−１、１４−２よりも外側に巻回される部分について、均等な曲面形状にならず、一部の曲率が大きくなる歪部７６が生じている。このような歪部７６では、外部端子１４−１、１４−２の角部に電極箔が接触することにより、巻回形状が歪になり、電極箔に巻回による引張り応力が異なる部分が生じている。これにより陽極箔７２が巻回形状に追従することができずに生じた多数の隙間７４は、たとえばコンデンサの容量の低下、ＥＳＲを増加させ、コンデンサの特性低下に繋がるおそれがある。
また、歪部７６が形成されたコンデンサ素子７０は、全体の巻回形状が歪なため、外装ケースなどに収納すると、コンデンサ素子７０が外周部から押圧される。これにより歪部７６はさらに変形したり、隙間７４の拡大化を招くおそれがある。このように大きな変形を生じたり、外部から強い負荷を受けたりすることで、陽極箔７２に部分的な破断や損傷が発生するほか、コンデンサの漏れ電流が増加するおそれがある。
これに対し、本願発明のコンデンサ２は、複数枚を重ねて形成された陽極箔８の少なくとも１枚に分断部２０を形成することで、高容量化した箔でも柔軟性が高められて巻回追従性が向上するので、陽極箔８の破断や損傷を防止できる。また、巻回部分に隙間や歪みが形成されるのを抑制することができる。
〔実験例〕
次に、分断部２０の形成による陽極箔８の柔軟性について説明する。この陽極箔８の柔軟性を示す指標として、エリクセン値を示す。陽極箔８として、分断部２０の平均ピッチを７０〔μｍ〕、２２０〔μｍ〕、９５０〔μｍ〕、２１００〔μｍ〕、３１００〔μｍ〕に設定したものと、比較例として分断部を形成していない陽極箔を用意し、各陽極箔に対してエリクセン試験を行った。エリクセン試験では、内径３３〔ｍｍ〕を有するダイスと、しわ押えを用いて各電極箔を１０〔ｋＮ〕で挟み込み、たがね状を有するポンチで押し込んだ。たがね状のポンチは、幅３０〔ｍｍ〕で、先端が断面視φ４〔ｍｍ〕の球面である。陽極箔の短辺方向に沿って、ポンチのたがね部位を押し込んだ。ポンチの押し込み速度は０．５〔ｍｍ／ｍｉｎ〕とした。
このエリクセン試験の結果を図９に示す。図９は、横軸を分断部２０の平均ピッチ、縦軸をエリクセン値としたグラフである。図９に示すように、比較例のエリクセン値が１．４〔ｍｍ〕であったのに対し、分断部２０の平均ピッチを３１００〔μｍ〕に設定した陽極箔８のエリクセン値は１．５〔ｍｍ〕となっていた。すなわち、分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が分散し、陽極箔８に柔軟性が付与されることがわかる。
次に、分断部２０の形成による陽極箔８の柔軟性について説明する。この陽極箔８の柔軟性を示す指標として、エリクセン値を示す。陽極箔８として、分断部２０の平均ピッチを７０〔μｍ〕、２２０〔μｍ〕、９５０〔μｍ〕、２１００〔μｍ〕、３１００〔μｍ〕に設定したものと、比較例として分断部を形成していない陽極箔を用意し、各陽極箔に対してエリクセン試験を行った。エリクセン試験では、内径３３〔ｍｍ〕を有するダイスと、しわ押えを用いて各電極箔を１０〔ｋＮ〕で挟み込み、たがね状を有するポンチで押し込んだ。たがね状のポンチは、幅３０〔ｍｍ〕で、先端が断面視φ４〔ｍｍ〕の球面である。陽極箔の短辺方向に沿って、ポンチのたがね部位を押し込んだ。ポンチの押し込み速度は０．５〔ｍｍ／ｍｉｎ〕とした。
このエリクセン試験の結果を図９に示す。図９は、横軸を分断部２０の平均ピッチ、縦軸をエリクセン値としたグラフである。図９に示すように、比較例のエリクセン値が１．４〔ｍｍ〕であったのに対し、分断部２０の平均ピッチを３１００〔μｍ〕に設定した陽極箔８のエリクセン値は１．５〔ｍｍ〕となっていた。すなわち、分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が分散し、陽極箔８に柔軟性が付与されることがわかる。
また、分断部２０の平均ピッチを２１００〔μｍ〕以下とすると、エリクセン値は１．７〔ｍｍ〕以上となり、分断部２０が未形成であった比較例と比べて明確な差が生じた。すなわち、平均ピッチ２１００〔μｍ〕以下で分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が良好に分散し、陽極箔８に良好な柔軟性が付与されることがわかる。
特に、分断部２０の平均ピッチを９５０〔μｍ〕以下とすると、エリクセン値は２．０〔ｍｍ〕以上となり、分断部２０が未形成であった比較例と比べて飛躍的に優れた結果となった。すなわち、平均ピッチ９５０〔μｍ〕以下で分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が極めて良好に分散し、陽極箔８に極めて良好な柔軟性が付与されることがわかる。
特に、分断部２０の平均ピッチを９５０〔μｍ〕以下とすると、エリクセン値は２．０〔ｍｍ〕以上となり、分断部２０が未形成であった比較例と比べて飛躍的に優れた結果となった。すなわち、平均ピッチ９５０〔μｍ〕以下で分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が極めて良好に分散し、陽極箔８に極めて良好な柔軟性が付与されることがわかる。
以上説明した実施の形態について、変形例を以下に列挙する。
(1) 上記実施の形態では、電極箔の表面に形成する分断部２０について、直線形状、または一部に屈曲部を持つ線形状の場合を示したがこれに限らない。分断部２０は、たとえば曲線形状、または複数の線を交差させた形状であってもよい。
(2) 上記実施の形態では、電極箔の前面と裏面の両面に分断部２０を形成した場合であって、分断部２０が電極箔の芯部２２を介して対向する位置に形成される場合を示したが、これに限らない。分断部２０は、たとえば前面と裏面とで異なる位置に形成してもよい。
(3) 上記実施の形態では、電解コンデンサの製造工程を例示したが、固体電解コンデンサなどのコンデンサであってもよい。
(4) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の巻回形状として断面形状が円形の場合を示したがこれに限らない。コンデンサ素子は、たとえば断面形状が楕円形状、多角形状のものであってもよい。
(1) 上記実施の形態では、電極箔の表面に形成する分断部２０について、直線形状、または一部に屈曲部を持つ線形状の場合を示したがこれに限らない。分断部２０は、たとえば曲線形状、または複数の線を交差させた形状であってもよい。
(2) 上記実施の形態では、電極箔の前面と裏面の両面に分断部２０を形成した場合であって、分断部２０が電極箔の芯部２２を介して対向する位置に形成される場合を示したが、これに限らない。分断部２０は、たとえば前面と裏面とで異なる位置に形成してもよい。
(3) 上記実施の形態では、電解コンデンサの製造工程を例示したが、固体電解コンデンサなどのコンデンサであってもよい。
(4) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の巻回形状として断面形状が円形の場合を示したがこれに限らない。コンデンサ素子は、たとえば断面形状が楕円形状、多角形状のものであってもよい。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。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、または発明を実施するため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。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。
本発明のコンデンサおよびコンデンサの製造方法は、複数枚の電極箔を重ね合せた電極箔層であり、少なくとも１枚の電極箔の表面に分断部を形成することで箔の巻回追従性が向上し、素子巻回部分に隙間や素子の歪みを生じさせないことで、箔の損傷や内部抵抗の低下、漏れ電流の低下が図れるなど、有用である。
２ コンデンサ
４、７０ コンデンサ素子
６ 巻回中心
８、８−１、８−２、８−３、７２ 陽極箔
１０ 陰極箔
１２ セパレータ
１４−１、１４−２ 外部端子
１６ 偏平部
１８ リード部
２０、２０ａ、２０ｂ 分断部
２２ 芯部
２４ エッチング層
２６ 誘電体酸化皮膜
３０ 通常箔（分断処理）
４０ 貫通箔（分断処理）
５０ 貫通箔
６０ 通常箔
７４ 隙間
７６ 歪部
４、７０ コンデンサ素子
６ 巻回中心
８、８−１、８−２、８−３、７２ 陽極箔
１０ 陰極箔
１２ セパレータ
１４−１、１４−２ 外部端子
１６ 偏平部
１８ リード部
２０、２０ａ、２０ｂ 分断部
２２ 芯部
２４ エッチング層
２６ 誘電体酸化皮膜
３０ 通常箔（分断処理）
４０ 貫通箔（分断処理）
５０ 貫通箔
６０ 通常箔
７４ 隙間
７６ 歪部
Claims (7)
- 複数枚の陽極箔を重ね合せた陽極箔層と、該陽極箔層と陰極箔とがセパレータを介して積層状態で巻回されているコンデンサ素子を備え、
前記陽極箔層は、箔表面のエッチング層に複数の分断部を備える陽極箔を少なくとも１枚含むことを特徴とするコンデンサ。 - 前記陽極箔層は、前記コンデンサ素子の巻回内側に前記分断部を備える前記陽極箔が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
- 前記陽極箔層は、少なくとも１枚の前記陽極箔が箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ。
- 前記箔表裏面を貫通するトンネル状ピットのエッチング層に前記複数の分断部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。
- 複数枚の陽極箔を重ね合せた陽極箔層のうち少なくとも１枚の前記陽極箔のエッチング層に、複数の分断部を形成する工程と、
前記陽極箔層と、前記陽極箔層にセパレータを介して積層された陰極箔とを巻回してコンデンサ素子を形成する工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。 - 前記陽極箔層は、前記分断部が形成された陽極箔をコンデンサ素子の巻回内側に重ね合わせる工程を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
- 前記陽極箔層は、エリクセン値が異なる複数の陽極箔で構成され、
前記複数の分断部を形成する工程において、最もエリクセン値が低い陽極箔に前記分断部を形成することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のコンデンサの製造方法。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714640U (ja) * | 1994-06-21 | 1995-03-10 | 日本ケミコン株式会社 | 電解コンデンサ |
| JP2002367864A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法 |
| JP2007173773A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-07-05 | Saga Sanyo Industries Co Ltd | 電解コンデンサ |
| JP2014135481A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-07-24 | Nippon Chemicon Corp | コンデンサ |
-
2017
- 2017-10-02 JP JP2017192494A patent/JP2019067939A/ja active Pending
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