JP2692126B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JP2692126B2 JP63097017A JP9701788A JP2692126B2 JP 2692126 B2 JP2692126 B2 JP 2692126B2 JP 63097017 A JP63097017 A JP 63097017A JP 9701788 A JP9701788 A JP 9701788A JP 2692126 B2 JP2692126 B2 JP 2692126B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はショート不良等を増加させることなく著しく
低いtanδ・インピーダンスを実現する電解コンデンサ
に関するものである。
従来の技術 従来からアルミやタンタル等の電解コンデンサのセパ
レータには、セルロース系繊維から成る抄造セパレータ
が一般的に使用されている。
近年、電解コンデンサの性能向上のために低インピー
ダンス化、低tanδ化が図られるようになり、0.30g/cm3
程度の低密度のセルロース系抄造セパレータもその必要
性から検討されるようになってきた。
発明が解決しようとする課題 しかし、従来のセルロース系抄造セパレータは短繊維
で抄紙であるがために、低密度化を進めていくと、繊維
間の絡合の力が弱くなり、また繊維の分布も不均一にな
って強度が弱くなり不均一なポーラス紙構造となるた
め、電解コンデンサの電極箔のバリ等による極間短絡が
多く発生し、製品歩留りを悪くしてしまうという欠陥が
ある。
一方このような問題点を改善する目的として、連続し
た微細な有機合成繊維を一定方向に配列し、繊維同志を
自己粘着で接着させて成る不織布から成る電解コンデン
サのセパレータ(特公昭61−13368号公報)が発明され
た。
このセパレータは、平均繊維直径が10μ以下の微細な
有機合成繊維から成るため、電荷担体の移動距離を短く
することができ、また実質的に連続した繊維で、かつ各
繊維の大部分は一定方向に配列し、さらに各繊維の交点
で接着されているため、強度は強く、極間ショート、セ
パレータ切断を惹起することなく、不織布の密度を小さ
くすることができ、インピーダンスを効果的に減少させ
るものとして知られている。
しかし、このセパレータは、無処理の有機合成繊維で
構成した不織布であるため、電解液に対する親和性が乏
しく、所望の低インピーダンスを実現することはでき
ず、一方、親和性を持たせるためには、有機合成繊維に
界面活性剤を付着させる等、特別な親和性付与処理が必
要であり、そしてそれらの処理方法はコンデンサ機能に
悪影響を及ぼさないように慎重な配慮が必要である。ま
た、従来のセルロース系繊維は、電解液が繊維内部にま
で浸透するため、そこが電荷担体の移動領域の一部を荷
うことになって、低インピーダンス化の役目を果たす
が、有機合成繊維のセパレータは、界面活性剤を付着さ
せた表面の親和性は良くなり、低インピーダンス化に役
立つものの、下地の有機合成繊維内部には、電解液は浸
透しないため、この領域は電荷移動領域として利用する
ことは全くできない。
さらにこの有機合成繊維のセパレータは、引張りに対
し50%前後の伸びを有するため、巻取り製造工程では巻
取素子の寸法安定性を欠き、ショート不良の増加も懸念
されている。
一般に電解コンデンサの等価回路は第3図のように静
電容量c、電極皮膜誘電体の抵抗Rf、電解液とセパレー
タの合成抵抗Reで表わされ、その等価回路から誘導され
るインピーダンスの式は式1で示される。
z:インピーダンス ω:角周波数、ω=2πf f:周波数 電極皮膜誘電体の抵抗Rfは一般に周波数の逆数1/fに
比例して減少していき、高周波ではほぼ「0」に等しく
なる。一方、電解液とセパレータの合成抵抗Reは周波数
に影響を受けず低周波から高周波に渡ってほぼ一定の関
係で、電極面積とセパレータの厚みに対して式2のよう
な関係があり、高周波において低インピーダンス化を図
ろうとするなら、Reを低くする必要がある。
Re=kd/s ……式2 k:定数 d:セパレータの厚み s:電極面積 しかし、従来のセルロース系繊維および有機合成繊維
のセパレータでは、電解コンデンサの製造工程での作業
性を損うことなく、安定な品質を維持しつつ電解液とセ
パレータの合成抵抗Reを低くして、所望の低インピーダ
ンス化を果たすことは困難であった。
本発明はこのような従来の欠点を除去するもので、強
度が強く、繊維の配列が均一で、親和性付与処理を施さ
なくても、それ自身電解液の親和性・浸透性を有し、極
間ショートを惹起することなく、前記式2のReを低くす
ることによって所望の低インピーダンス化を可能とする
電解コンデンサを提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサ
は、銅アンモニアレーヨン(キュプラ)から成る平均直
径が20μ以下のセルロース系長繊維で構成した織布また
は不織布から成るセパレータを電極箔間に介在させて巻
回したコンデンサ素子をケースに封入したものである。
作用 上記構成によれば、銅アンモニアレーヨン(キュプ
ラ)から成る平均直径が20μ以下のセルロース系長繊維
で構成した織布または不織布から成るセパレータを用い
ているため、このセパレータの厚みを薄くすることがで
き、これにより、このセパレータが介在される電極箔間
の距離が短くなるため、電解コンデンサのインピーダン
スを低くすることができるというすぐれた特長を有する
ものである。
実施例 以下、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明す
る。第1図において、1はアルミニウムよりなる有底円
筒状のケースであり、このケース1にはコンデンサ素子
2が収納されている。このコンデンサ素子2は、アルミ
ニウム箔の表面積をエッチングなどの方法により拡大し
た陽極箔3と陰極箔4との間にセパレータ5を介在させ
て巻回することにより構成され、また前記セパレータ5
は銅アンモニアレーヨン(キュプラ)から成る平均直径
が20μ以下のセルロース系長繊維で構成した織布あるい
は不織布で構成されている。
6は封口体で、この封口体6はコンデンサ素子2をケ
ース1に収納し、かつ電解液を含浸させた後ケース1の
開口部に封着されて電解コンデンサを構成している。
上記セパレータ5の繊維直径は微細にすればするほど
その効果は大きくなり、低インピーダンス化が図れる
が、従来のセルロース系繊維の直径は20〜30μであるた
め、セパレータの厚みを実質30μ以下にすることは不可
能である。
また、一般にセパレータ5の強度は、繊維どうしの絡
合力、あるいは親和力による物理的結合力および化学的
な接着力によって成り立っているが、セパレータの織布
は、縦繊維および横繊維で規則正しく織っており繊維ど
うしは堅固に絡み合っている。また不織布は途中切れ間
のない連続した長繊維で、繊維を一定方向に均一に配列
させながら絡み合せ、繊維の交点で自己接着性により接
着しており、強度は非常に強い。従来のセルロース系繊
維は、繊維長が2〜3mmと短く、繊維径が20〜30μと太
いため、これで造った不織布は、低インピーダンス化を
図るために、低密度化した場合、絡合力が低下するとと
もに、著しく抄きむらが生じるので、作業性の悪化、シ
ョート発生率の増加を招き、おのずと限界が生ずる。本
発明のセパレータ5の織布あるいは不織布は、銅アンモ
ニアレーヨン(キュプラ)から成る平均直径が20μ以下
の途中切れ間のないセルロース系長繊維で構成している
ため、繊維同志は、自己接着力で接着される関係上、低
密度化しても比較的セパレータ5の強度の低下は少な
く、また繊維径を自由に細くできるため、低密度にして
も繊維を繊細にすれば抄きむらを抑えることができ、こ
れにより、低インピーダンス化が図れる。また前記した
従来の有機合成繊維から成る不織布は、界面活性剤等に
より処理しなければ、繊維自身に親和性がないため、電
解液の含浸性が悪く、これにより、低インピーダンス化
が図れず、また電解液の保持性も悪いため、コンデンサ
の寿命も非常に短くなる。そしてまた引張りに対する伸
度も延伸処理を施しても50%程度存在するため、これが
巻取工程での巻取精度を悪くさせ、ショート発生等の不
良を誘発させる可能性がある。
これに対し本発明では、セパレータ5を構成するセル
ロース系長繊維がそれ自身親和性を有するため、親和性
付与処理を施さなくても、電解液の含浸性・保持性は良
好である。また引張りに対する伸度もほとんどないた
め、巻取精度等への影響も小さい。
以上のように本発明の電解コンデンサは巻取工程にお
ける極間ショート等の問題を惹起することなく、インピ
ーダンスを飛躍的に低くすることができるものである。
なお、本発明では原料セルロースを製造する途中、銅
アンモニア溶液を用いるために、製造された原料セルロ
ース中に銅が不純物として微量残存するため、銅除去の
調整が必要である。
一定量以上の銅の存在は電解コンデンサにショートを
惹起させる因子となり得るため、本発明の原料セルロー
スは硫酸水溶液で処理し、さらに純水にて洗浄すること
により銅を除去した。
以下、本発明における具体例について述べる。
(実施例1) 銅アンモニアレーヨン(キュプラ)から成る平均直径
が20μのセルロース系長繊維で構成され、かつ繊維が一
定方向に均一に配列し、繊維の交点で自己接着性により
接着されて絡合ってなる不織布を電解コンデンサ用セパ
レータとして用い、そして16V47μFの定格で、コンデ
ンサ素子を巻取り、それに電解液を含浸させて組み立
て、さらにエージング処理を施すことによ電解コンデン
サを作製した。
(実施例2) 平均直径を10μに変更した以外は、実施例1と同じ方
法で電解コンデンサを作製した。
(実施例3) 平均直径を5μに変更した以外は、実施例1と同じ方
法で電解コンデンサを作製した。
(実施例4) 銅アンモニアレーヨン(キュプラ)から成る平均直径
が20μのセルロース系長繊維で織った織布を電解コンデ
ンサ用セパレータとして用いた以外は、実施例1と同じ
方法で電解コンデンサを作製した。
(実施例5) 銅の含有量を50ppmに調整した以外は、実施例1と同
じ方法で電解コンデンサを作製した。
(実施例6) 銅の含有量を100ppmに調整した以外は、実施例1と同
じ方法で電解コンデンサを作製した。
(従来例1) 従来のセルロース系抄造のマニラ紙をセパレータとし
て用い、実施例1と同じ方法で電解コンデンサを作製し
た。
(従来例2) 従来のポリプロピレンの微細な有機合成繊維から成る
不織布をセパレータとして用い、実施例1と同じ方法で
電解コンデンサを作製した。
(従来例3) 有機合成繊維の表面に界面活性剤を付着させた以外
は、従来例2と同じ方法で電解コンデンサを作製した。
実施例1〜6および実施例1〜3で用いたセパレータ
の物性を第1表に示す。また実施例1〜6および従来例
1〜3の内部のコンデンサ素子の巻取直後のショート発
生率を第2表に示す。これらのコンデンサ素子に電解液
を含浸させて組み立てた電解コンデンサの特性を第3表
に示す。
以上の結果からも明らかなように、実施例1〜6は、
従来例1〜3に比べてコンデンサ素子のショート発生も
なく、優れた特性を示し、また、従来例2,3に比べて
も、セパレータの伸びは少なく、界面活性剤の付着の有
無に関係なく優れたコンデンサ特性を示すことは明らか
である。
なお、上記本発明の実施例1〜6における銅アンモニ
アレーヨンの原料は、リンターパルプ、木材パルプ、茎
稈パルプ、靭皮パルプのいずれでもよいものである。
発明の効果 以上のように本発明の電解コンデンサは、銅アンモニ
アレーヨン(キュプラ)から成る平均直径が20μ以下の
セルロース系長繊維で構成した織布または不織布から成
るセパレータを用いているため、このセパレータの厚み
を薄くすることができ、これにより、このセパレータが
介在される電極箔間の距離が短くなるため、電解コンデ
ンサのインピーダンスを低くすることができるというす
ぐれた特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電解コンデンサの一実施例を示す分解
斜視図、第2図は本発明の実施例および従来例で得られ
た電解コンデンサの20℃におけるインピーダンスの温度
特性図、第3図は電解コンデンサの等価回路図である。 1……ケース、2……コンデンサ素子、3……陽極箔、
4……陰極箔、5……セパレータ、6……封口体。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅アンモニアレーヨン(キュプラ)から成
    る平均直径が20μ以下のセルロース系長繊維で構成した
    織布または不織布から成るセパレータを電極箔間に介在
    させて巻回したコンデンサ素子をケースに封入してなる
    電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】不織布がバインダーを用いず繊維の交点で
    自己接着性により接着され繊維が絡み合って成る純粋な
    セルロース系不織布である請求項1記載の電解コンデン
    サ。
  3. 【請求項3】不織布の繊維が一定方向に均一に配列して
    いることを特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】銅アンモニアレーヨンの原料がリンターパ
    ルプであることを特徴とする請求項1記載の電解コンデ
    ンサ。
  5. 【請求項5】銅アンモニアレーヨンの原料が木材パルプ
    であることを特徴とする請求項1記載の電解コンデン
    サ。
  6. 【請求項6】銅アンモニアレーヨンの原料が茎稈パルプ
    であることを特徴とする請求項1記載の電解コンデン
    サ。
  7. 【請求項7】銅アンモニアレーヨンの原料が靭皮パルプ
    であることを特徴とする請求項1記載の電解コンデン
    サ。
  8. 【請求項8】銅アンモニアレーヨン繊維中の銅含有量が
    50ppm以下であることを特徴とする請求項1記載の電解
    コンデンサ。
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