JP3403103B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ

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    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/08Housing; Encapsulation
    • H01G9/10Sealing, e.g. of lead-in wires

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化成皮膜を形成し
た陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回した
コンデンサ素子に、固体電解質を含浸した固体電解コン
デンサに関する。
【0002】
【従来の技術】化成皮膜を形成した弁作用金属部材を備
えるコンデンサ素子に電解質としてのTCNQ錯塩を含
浸した固体電解コンデンサは、特公昭62−51489
号、特公昭62−51491号、特公平4−66373
号等に開示されている。ここでTCNQとは、7,7,
8,8−テトラシアノキノジメタンを意味する。
【0003】上記従来技術による固体電解コンデンサの
構成の一例を図4に示す。
【0004】この固体電解コンデンサは、有底筒状のA
l製ケース40にTCNQ錯塩の粉末を適量詰め、これ
を250〜350℃に加熱してTCNQ錯塩を融解液化
させ、その中へコンデンサ素子1を浸漬してTCNQ錯
塩を含浸させた後、ケースごと急冷してTCNQ錯塩を
固化させ、ケースの開口部にエポキシ樹脂9を充填した
ものである。前記コンデンサ素子1は、化成皮膜を形成
した陽極用エッチドAl箔と対向陰極箔とをセパレータ
紙を介して巻回したものであり、12はリードタブ端
子、13はリード線である。
【0005】ところが、上記従来技術による固体電解コ
ンデンサにおいては、封口用エポキシ樹脂の高温環境下
での変質や、封口用エポキシ樹脂とケースとの接触部あ
るいは封口用エポキシ樹脂とリード線との接触部からの
湿気の侵入等により、静電容量の変化、等価直列抵抗の
増大化等、コンデンサとしての信頼性が損なわれる場合
があった。
【0006】そこで本願出願人は、特願平9−9714
3号及び特願平10−63735号において、図5に示
すようなハーメチックシール構造の固体電解コンデンサ
を提案した。
【0007】この固体電解コンデンサは、化成皮膜を形
成した陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回
したコンデンサ素子1に固体電解質を含浸し、該コンデ
ンサ素子を有底筒状の金属製ケース4に収納し、該ケー
スの開口部に封口部材6を装着した固体電解コンデンサ
において、前記封口部材が、貫通孔を有する金属製のベ
ース板61と、該ベース板に接触することなく前記貫通
孔を通過する金属製のリードパイプ63と、前記貫通孔
内の隙間を埋めるガラス材62とを備え、前記リードパ
イプに前記コンデンサ素子のリード線13を挿通すると
共に前記ベース板の周縁部と前記ケースの開口周縁部と
を溶接し、前記リードパイプ内の隙間を金属ろう材33
にて封止したものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ここで、前記図5に示
した固体電解コンデンサにおいては、リードパイプの材
料としてCu、CuZn合金等が用いられるが、該リー
ドパイプ材とその外側に配されるガラス材では熱膨張率
が大きく異なるため、リードパイプ内の隙間を金属ろう
材にて封止すべく加熱すると、リードパイプの外周面と
ガラス材との間で剥離が生じたり、リードパイプ外周面
近傍のガラス材にクラックが発生したりして、密封性が
損なわれる虞れがある。
【0009】本発明は、固体電解コンデンサの封口構造
に関する上述の如き問題点を解決するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による固体電解コ
ンデンサは、化成皮膜を形成した陽極箔と対向陰極箔と
をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に固体電
解質を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の金属製ケ
ースに収納し、該ケースの開口部に封口部材を装着した
固体電解コンデンサにおいて、前記封口部材は、貫通孔
を有する金属製のベース板と、前記貫通孔を通過するリ
ードパイプと、前記貫通孔内の隙間を埋めるガラス材と
を備え、前記リードパイプは、セラミック材からなるパ
イプ本体の少なくとも内周面に金属薄膜層が形成された
構成を有し、前記リードパイプに前記コンデンサ素子の
リード線を挿通すると共に前記ベース板の周縁部と前記
ケースの開口周縁部とを接合し、前記リードパイプ内の
隙間を金属ろう材にて封止したことを特徴とするもので
ある。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明実施例による固体電解コン
デンサの構成を図1に示す。
【0012】この固体電解コンデンサは、化成皮膜を形
成したAl陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して
巻回したコンデンサ素子1にN−n−ブチル・イソキノ
リニウム・TCNQ2等の固体電解質を含浸し、該コン
デンサ素子をNiめっきが施された有底筒状のスチール
製ケース4に収納し、該ケースの開口部に封口部材7を
装着した固体電解コンデンサにおいて、前記封口部材
は、貫通孔を有するAuめっきを施したCoFeNi合
金製のベース板71と、前記ベース板に接触することな
く前記貫通孔を通過するリードパイプ73と、前記貫通
孔内の隙間を埋めるガラス材72とを備え、前記リード
パイプ73は、図2に示すように、セラミック材からな
るパイプ本体74の内周面及び外周面に金属薄膜層75
が形成された構成を有し、前記リードパイプに前記コン
デンサ素子のリード線13を挿通すると共に前記ベース
板71の周縁部と前記ケース4の開口周縁部とを抵抗溶
接し、前記リードパイプ内の隙間を、半田等の金属ろう
材33にて封止したものである。
【0013】この固体電解コンデンサの製法について説
明すると、まず、有底筒状のAl製ケースにTCNQ錯
塩の粉末を適量詰め、これを250〜350℃に加熱し
てTCNQ錯塩を融解液化させ、その中へコンデンサ素
子を浸漬した後、引き抜いて冷却し、コンデンサ素子に
含浸したTCNQ錯塩を固化させる。次に、前記コンデ
ンサ素子を前記Niめっきが施された有底筒状のスチー
ル製ケース内に入れる。そして、前記コンデンサ素子の
リード線を前記封口部材のリードパイプに挿通すると共
に前記封口部材のベース板の周縁部と前記ケースの開口
周縁部とを抵抗溶接した後、前記リードパイプ内の隙間
を、半田等の金属ろう材にて封止する。
【0014】前記リードパイプに形成する金属薄膜層の
材料としては、Au等の非磁性金属材が適する。該金属
薄膜層は、リードパイプと金属ろう材との密着性をよく
するためのものであるから、図3に示すように、パイプ
本体74の外周面には金属薄膜層75が形成されていな
くてもよい。
【0015】前記リードパイプのパイプ本体の材料とし
ては、アルミナを約90%含有するセラミック等、その
外側に配されるガラス材に近い熱膨張率を有し、且つ非
磁性のものが適する。ガラス材としては、PbO−B2
3系、ZnO−B23系等の軟質ガラスが用いられ、
その熱膨張率は4〜10×10-6/℃である。
【0016】パイプ本体及び金属薄膜層の材料として非
磁性のものが好ましいのは、リード線近傍部に磁性材が
存在すると、該磁性材の影響によりリード線の実効的な
リアクタンスが大きくなり、コンデンサとしての電気的
特性が悪くなる(等価直列抵抗ESRやインピーダンス
Zが増大する)からである。
【0017】上述の如き固体電解コンデンサの封口構造
によれば、封口部材の変質に起因する大気中からの湿気
の透過や、封口部材を構成する異種材料の接合部、封口
部材とケースとの接合部等からの湿気の侵入がなく、
又、エポキシ樹脂封口の場合のような封口部材と固体電
解質との接触もないので、劣悪な使用環境下でもケース
内のコンデンサ素子に含浸された固体電解質が変質せ
ず、コンデンサとしての信頼性が保証される。
【0018】更に、リードパイプの体積の大部分を占め
るパイプ本体とその外側に配されるガラス材との熱膨張
率の差が小さいため、リードパイプ内の隙間を金属ろう
材にて封止すべく加熱しても、リードパイプの外周面と
ガラス材との間で剥離が生じ難く、リードパイプ外周面
近傍のガラス材にもクラックが発生し難い。
【0019】ここで、上記図1及び図2に示した本発明
実施例による固体電解コンデンサと、前記図5に示した
従来の固体電解コンデンサについて、バブルリーク試験
及び2種類の信頼性試験を行った。
【0020】パイプ本体及びパイプ材の構成及び熱膨張
率は、表1に示すとおりである。
【0021】
【表1】 バブルリーク試験とは、完成したコンデンサを水に漬
け、気泡が出るようであれば不良と判断するものであ
る。バブルリーク試験の結果を表2に示す。
【0022】
【表2】 2種類の信頼性試験とは、125℃、常湿の環境下で定
格電圧を1000時間印加し続けるという高温負荷試験
と、85℃、85%RHの環境下で電圧を印加せずに1
000時間放置するという耐湿無負荷試験のことであ
る。高温負荷試験の結果を表3に、耐湿無負荷試験の結
果を表4に示す。
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】 表2〜表4に示した実施例及び従来例のいずれにおいて
も、コンデンサ素子としては定格4V、470μF、外
形φ8mm×L7mmとのものを用いた。表3及び表4
に示したtanδは120Hzでの損失角の正接、ES
Rは100kHzでの等価直列抵抗、ΔC/Cは120
Hzでの静電容量の試験前に対する試験後の変化率を意
味しており、各特性値は、試料数各10個についての平
均値である。
【0025】表2を見ればわかるように、従来例におい
てはバブルリーク不良が数%発生しているのに対して、
本発明実施例においてはバブルリーク不良が全く発生し
ていない。
【0026】表3及び表4を見ればわかるように、本発
明実施例においては従来例に比べて信頼性試験による静
電容量の変化が少ない。
【0027】尚、上記実施例においては、固体電解質と
してTCNQ錯塩を用いたが、TCNQ錯塩の代わり
に、ポリピロール系、ポリチオフェン系、ポリフラン
系、ポリアニリン系等の導電性ポリマー、或いはMnO
2、PbO2等の各種固体電解質を用いてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明による固体電解コンデンサの封口
構造によれば、封口部材の変質に起因する大気中からの
湿気の透過や、封口部材を構成する異種材料の接合部、
封口部材とケースとの接合部等からの湿気の侵入が抑制
され、封口部材と固体電解質との接触もないので、劣悪
な使用環境下でも固体電解質の特性が劣化せず、コンデ
ンサとしての信頼性が向上する。
【0029】更に、リードパイプ内の隙間を金属ろう材
にて封止すべく加熱しても、リードパイプとガラス材と
の熱膨張率の差に起因する剥離やクラックが生じ難く、
コンデンサとしての信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例による固体電解コンデンサの断面
図である。
【図2】本発明の第1実施例において用いられるリード
パイプの断面図である。
【図3】本発明の第2実施例において用いられるリード
パイプの断面図である。
【図4】第1従来例による固体電解コンデンサの断面図
である。
【図5】第2従来例による固体電解コンデンサの断面図
である。
【符号の説明】
1 コンデンサ素子 12 リードタブ端子 13 リード線 33 金属ろう材 4 ケース 7 封口部材 71 ベース板 72 ガラス材 73 リードパイプ 74 パイプ本体 75 金属薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/10 H01G 9/008

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化成皮膜を形成した陽極部材を備えるコ
    ンデンサ素子に固体電解質を含浸し、該コンデンサ素子
    を有底筒状の金属製ケースに収納し、該ケースの開口部
    に封口部材を装着した固体電解コンデンサにおいて、 前記封口部材は、貫通孔を有する金属製のベース板と、
    前記貫通孔を通過するリードパイプと、前記貫通孔内の
    隙間を埋めるガラス材とを備え、 前記リードパイプは、セラミック材からなるパイプ本体
    の少なくとも内周面に金属薄膜層が形成された構成を有
    し、 前記リードパイプに前記コンデンサ素子のリード線を挿
    通すると共に前記ベース板の周縁部と前記ケースの開口
    周縁部とを接合し、 前記リードパイプ内の隙間を金属ろう材にて封止したこ
    とを特徴とする固体電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記リードパイプは、前記パイプ本体の
    外周面にも金属薄膜層が施された構成を有し、 該リードパイプは、前記ベース板に接触することなく前
    記貫通孔を通過することを特徴とする請求項1記載の固
    体電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記リードパイプのパイプ本体及び金属
    薄膜層は、非磁性材からなることを特徴とする請求項1
    記載の固体電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記ガラス材は、PbOとB23を含有
    するガラス又はZnOとB23とを含有するガラスから
    なり、 前記リードパイプのパイプ本体は、アルミナを含有する
    セラミック材からなることを特徴とする請求項1記載の
    固体電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】 前記コンデンサ素子に含浸する固体電解
    質は、TCNQ錯塩又は導電性ポリマー又はMnO2
    はPbO2からなることを特徴とする請求項1記載の固
    体電解コンデンサ。
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