JP3587333B2

JP3587333B2 - コンデンサ素子の端子構造

Info

Publication number: JP3587333B2
Application number: JP03091397A
Authority: JP
Inventors: 宏次芦野
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH10229032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ素子の端子構造に係り、特に電解コンデンサの電気的特性であるインピーダンス値の低減を行うために、両電極のタブ端子をコンデンサ素子より引き出す際に最もインピーダンス値が小さくなるポイントより前記タブ端子を導出するコンデンサ素子の端子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電解コンデンサにおいては、共振点が存在し、共振周波数以上においては、コンデンサではなくコイルとして機能し、周波数の上昇と共にインピーダンス値が増大してしまう。電解コンデンサは、普通は低い周波数で機能すればよいのであるが、最近は、非常に高い周波数においても役に立たなければならない用途が増加しつつある。
【０００３】
そこで、共振周波数を高くするために、コンデンサ素子の構造をどのような構造とすればよいか、という問題が生じた。
【０００４】
しかるに、共振周波数を高くするには、次式（１）により、インダクタンスＬと、キャパシタンスＣの値を小さくすればよい（図１１参照）。また、キャパシタンスＣを小さくできない場合には、インダクタンスＬを小さくするほかはない。
【０００５】
【数１】

【０００６】
Ｌを小さくする第１の方法は、コイル状に巻回されている電極の長さを短くすることである。エッチング効果の大きい箔を利用し、箔の幅を広くして巻数を少なくすれば、インダクタンスＬの値は小さくすることができる。但し、極端に幅を広くすると、逆効果となるので、適正値に設定する必要がある。
【０００７】
また、インダクタンスＬを小さくする第２の方法は、図１２の（ａ）に示すように、陽極箔１０および陰極箔１２のそれぞれ引出しタブ端子１０ａ、１２ａの位置を、巻取られる両電極箔１０、１２の中央に相対して取付けることである。また、図１２の（ｂ）に示すように、いずれかの電極箔（例えば陽極箔１０）の端部に相対して取付けることも可能である。なお、図１２の（ｃ）に示すように、両電極箔１０、１２の相反する端部に取付けると、インダクタンスＬの値は大きくなってしまう。
【０００８】
以上の説明においては、引出しタブ端子を、両電極に対してそれぞれ１本取付ける場合を示したが、引出しタブ端子を増加することによって、さらにインダクタンスＬの値を減少することができる。この場合、各電極箔１０、１２の端部と引出しタブ端子との間の長さをそれぞれ「１」とすれば、タブ端子１０ａと１０ａとの間およびタブ端子１２ａと１２ａとの間は、それぞれ「２」の割合とすればよい（図１３参照）。このような場合、電極箔の巻取り後に、陽極箔１０の引出しタブ端子１０ａの全て、および陰極箔１２の引出しタブ端子１２ａの全てを、それぞれ一括して封口板の外部端子に接続する必要がある。
【０００９】
しかるに、通常のコンデンサ、特に比較的大型のコンデンサは、コンデンサ素子を収納した外装ケースの開口部に、外部接続用のタブ端子が固着された封口板を装着して形成している。
【００１０】
このようなコンデンサにおいては、前記封口板を貫通して封口板の裏面に突出したタブ端子のリベット部に、コンデンサ素子から導出したタブ端子（先端部分に貫通孔を設けている）を挿通させて係止し、さらにワッシャ等を装着してこれらを一体的に圧接した接続端子構造を有している。
【００１１】
ところが、このようなコンデンサの接続端子構造では、コンデンサ素子から導出したタブ端子間隔と、封口板の裏面に突出した端子のリベット間隔とを、一致させる必要があり、両電極タブ端子をコンデンサ素子より引き出す際に、前記間隔を設ける必要がある。従って、電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観は、図１４に示すようになり、陽極引出しタブ端子１０ａと陰極引出しタブ端子１２ａとは、封口板の裏面に突出したタブ端子のリベット間隔と、同一寸法で離れた形態となる。また、その際の陽極箔１０および陰極箔１２のそれぞれ引出しタブ端子１０ａ、１２ａの位置は、図１５に示すように、封口板の裏面に突出したタブ端子のリベット間隔に相当する、巻回時に必要な円周長さ「Ａ」分の間隔が必要となる。
【００１２】
なお、前記図１５に示す陽極箔１０および陰極箔１２のそれぞれ引出しタブ端子１０ａ、１２ａの位置は、厳密な形でモデル図を描いた場合を示すものであり、これを簡易的に描くと、例えば図１６に示すようになり、誤解を生じ易い。
【００１３】
すなわち、図１６に示すコンデンサ素子は、絶縁紙１４、陰極箔１２、絶縁紙１５、陽極箔１０を重ね、始端Ｓより巻始めて、図１７に示すように巻回し、そして電解液を含浸させたものである。この場合、各電極側（陽極箔１０、陰極箔１２）には、それぞれ任意の数の電極タブ端子群１１および１３が、所要間隔毎に全長に亘って設けられ（図１６参照）、これらの各電極タブ端子群１１、１３は、図１７に示すように同一極性毎に一括されている。
【００１４】
そこで、前記図１６において、誤解を生じ易い点は、両電極の引出しタブ端子の位置と、電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子のタブ端子の位置である。すなわち、図１６においては前記両電極の引出しタブ端子が、あたかも重なっているように描かれているが、電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子１８の各電極タブ端子群１１、１３は、陽極および陰極毎に一括されている点である。これは、図１６の両電極の引出しタブ端子の位置を、簡易的に描いたためであり、本来の内容と異なり誤解を生じ易い。
【００１５】
さらに、前述した比較的大型のコンデンサにおいては、コンデンサ素子から所要の間隔を設けて両電極タブ端子を導出する場合、コンデンサの電気的特性であるインピーダンスは、大きく影響を受け、間隔が広く（巻回構造における両電極引き出しタブ端子間の周長）なるにつれて、インピーダンスの値は大きくなる（図１８参照）。すなわち、図１８は、両電極タブ端子１０ａ、１２ａの引出し位置と、インピーダンス（｜Ｚ｜）および等価直列抵抗（ＥＳＲ）との特性を示したものである。そして、この場合のインピーダンスおよび等価直列抵抗の周波数特性は、図１９に示すようになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記従来の電解コンデンサにおいて、コイル状に巻回されている電極箔より導出した引出しタブ端子間隔を狭くする実施手段として、例えば封口板の裏面に突出した端子のリベット間隔を狭くすることが提案される。しかしながら、この場合、封口板を貫通した封口板表面の外部端子間隔をも制限してしまうので、実用的ではない。
【００１７】
また、電極の長さを短くする前記第１の方法は、エッチング効果の大きい電極箔を使用することとなるため、電極箔の機械的強度（曲げ、引っ張り等）が低下し、巻回時の箔切れおよび引出しタブ端子接続部に亀裂を生じる等の難点がある。
【００１８】
そこで、本発明者は、鋭意研究並びに検討を重ねた結果、引出しタブ端子を幅の広い板状のものとし、前記両引出しタブ端子を極めて薄い絶縁物を間に挾んで、両電極タブ端子が重なり合うように密着し、外部端子との接続部は水平に折り曲げることにより、得られる引出しタブ端子構造は、環状部が極めて小面積であるから、端子部のインダクタンスＬを微小にすることが可能となり、両電極タブ端子の引出し位置とインピーダンス特性の関係において、インピーダンスを最小値とすることができることを突き止めた。
【００１９】
また、コンデンサ素子の引出しタブ端子数を増加させる場合は、両電極タブ端子を重ねたものを１対と数えた場合に、コンデンサ素子の端面部に複数個所設けることが可能であるが、１個所にまとめて両電極タブ端子を配置すれば、インピーダンスを最小値化すると共に、端子部のインダクタンスＬを低減化することに有効であることを突き止めた。
【００２０】
従って、本発明の目的は、コンデンサ素子の電気的特性であるインピーダンス値の低減を図るべく、両電極タブ端子をコンデンサ素子より引き出す際に、最もインピーダンス値が小さくなるポイントすなわち両電極タブ端子が重なり合う位置よりタブ端子を導出することにより、前記インピーダンス値の低減と共に端子部のインダクタンスＬの低減を容易に達成することができるコンデンサ素子の端子構造を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るコンデンサ素子の端子構造は、陽極箔と陰極箔とを適宜セパレータを介して重ね合わせて形成した電極箔に、それぞれタブ端子を取付けてこれを巻回することによりコンデンサ素子を構成し、前記コンデンサ素子より突出した前記タブ端子を、表面に外部端子を備えた封口板の裏面に突出する導電性リベットにそれぞれ結合固定してなるコンデンサ素子の端子構造において、
前記陽極箔と陰極箔とに対して、それぞれ重なり合うと共に所定間隔離間させて複数のタブ端子を取付け、これら電極箔の巻回に際して前記タブ端子が全て巻回中心より半径方向へ一直線上に位置するように構成し、コンデンサ素子より突出する前記タブ端子をそれぞれ絶縁体を介して同極のタブ端子を相互に接合させ、導電性リベットに結合固定することを特徴とする。
【００２２】
この場合、前記いずれか一方の電極箔に取付けたタブ端子を、他方の電極箔に取付けたタブ端子より広幅でかつ長く形成すると共に、そのほぼ中央に開口部を設け、これらの開口部を介して前記他方の電極箔に取付けたタブ端子を相互に接合し、前記一方の電極箔に取付けたタブ端子はその先端部ににおいて相互に接合するように構成することができる。
【００２３】
また、前記電極箔にそれぞれ取付けたタブ端子の幅と長さとをそれぞれ同一寸法に設定し、前記一方の電極箔に取付けたタブ端子の先端部と、前記他方の電極箔に取付けたタブ端子の先端部とが、それぞれ重ならないようにそれぞれ片側をカットした構成とすることもできる。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明に係るコンデンサ素子の端子構造の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２５】
実施例１
図１および図２は、本発明におけるコンデンサ素子の端子構造の一実施例の概略構成を示すものである。
【００２６】
まず、図１において、参照符号２０は陽極箔、２２は陰極箔をそれぞれ示し、これら陽極箔２０と陰極箔２２との間および陰極箔２２の反対側にそれぞれ電解液保持のためのセパレータ２４、２５を配置して、これら陽極箔２０と陰極箔２２とを一端部側から巻回した場合にそれぞれ絶縁保持されるように構成されている。
【００２７】
陽極箔２０には、所定間隔離間して第１のタブ端子２０ａと第２のタブ端子２０ｂとを取付けると共に、陰極箔２２にも、前記各タブ端子２０ａ、２０ｂと対応して第１のタブ端子２２ａと第２のタブ端子２２ｂとを取付ける。
【００２８】
なお、この場合、陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂには、陽極箔２０より上方に突出する部分にそれぞれ絶縁チューブからなる絶縁体２６、２７を被着する。また、陰極側の各タブ端子２２ａ、２２ｂは、前記陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂより幅広でかつより長く突出するように形成すると共に、そのほぼ中央にそれぞれ開口部２３ａ、２３ｂを設けて、対応する陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂを挿通し得るように形成する。
【００２９】
従って、このようにタブ端子を取付けた陽極箔２０と陰極箔２２とは、その一端部側から巻回し、それぞれ第１のタブ端子２０ａ、２２ａと第２のタブ端子２０ｂ、２２ｂとが、その巻回中心より同一半径方向の一直線上に位置するようにして、コンデンサ素子３０を構成する〔図２の（ａ）、（ｂ）参照〕。
【００３０】
図３は、前記図１および図２に示す構成からなるコンデンサ素子の外部端子との接続構成の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、それぞれ絶縁体２６、２７を被着した陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂを、それぞれ陰極側の各タブ端子２２ａ、２２ｂの折曲げられた開口部２３ａ、２３ｂを挿通させて、それぞれ同一電極毎に接合する。
【００３１】
しかる後、前記陽極側タブ端子２０ａ、２０ｂと陰極側タブ端子２２ａ、２２ｂとは、封口板３６の一側面（裏面）に突出配置した一対の導電性リベット３２、３３にそれぞれ装着し、さらにカシメ用ワッシャ３４、３５を取着して結合固定する。なお、前記封口板３６の他側面（表面）には、前記リベット３２、３３と導通接続された外部端子３８、３９がそれぞれ設けられている。
【００３２】
なお、このように形成されたコンデンサ素子３０は、その後ケーシングに封入され、化成処理され、電解コンデンサとして製品化される。
【００３３】
実施例２
図４および図５は、本発明におけるコンデンサ素子の端子構造の別の実施例の概略構成を示すものである。
【００３４】
本実施例においては、基本的に図１および図２に示す実施例１の構成と同様であり、同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例において、陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂと陰極側の各タブ端子２２ａ、２２ｂとは、それぞれ同一幅の寸法に設定したものであり、そしてそれぞれ陽極箔２０および陰極箔２２から上方へ突出する部分において、陽極側の各タブ端子２０ａ′、２０ｂ′は右半分をカットし、陰極側の各タブ端子２２ａ′、２２ｂ′は左半分をカットした構成からなる〔図５の（ａ）、（ｂ）参照〕。
【００３５】
なお、本実施例においては、陽極側の各タブ端子２０ａ′、２０ｂ′を囲繞するように、それぞれ絶縁フィルムからなる絶縁体２６′、２７′が設けられている。
【００３６】
このように構成されたコンデンサ素子３０は、図６に示すように、それぞれ絶縁体２６′、２７′を被着した陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂと、陰極側の各タブ端子２２ａ、２２ｂとを反対方向に折曲して、それぞれ同一電極毎に接合し、前記図３に示す実施例と同様にして、封口板３６の一側面に突出配置した一対の導電性リベット３２、３３にそれぞれ装着し、さらにカシメ用ワッシャ３４、３５を取着して結合固定することができる。
【００３７】
実施例３
図７および図８は、前述した図１および図２に示す実施例１のコンデンサ素子の端子構造の変形例を示すものである。従って、同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
すなわち、本実施例において、陽極箔２０および陰極箔２２に、それぞれ取付けられる各タブ端子２０ａ、２０ｂおよび２２ａ、２２ｂの構成は全く同一である。本実施例においては、前記タブ端子２０ａ、２０ｂに被着される絶縁体として、半径方向に一直線上に位置する各タブ端子２０ａ、２２ａ、２０ｂ、２２ｂの間に絶縁フィルム２６′、２６″、２７′を介挿した構成からなる。そして、これらの絶縁フィルム２６′、２６″、２７′のほぼ中央部に、前記陽極側の各タブ端子２０ａ、２０ｂが導通接触し得るように開口２６ａ′、２６ａ″、２７ａ′を設けた構成からなる〔図８の（ａ）、（ｂ）参照〕。
【００３９】
このように構成されたコンデンサ素子３０は、図９に示すように、各タブ端子２０ａ、２２ａ、２０ｂ、２２ｂを折曲することなく、封口板２６の導電性リベット３２、３３へ装着し得るように構成したものである。すなわち、陽極側タブ端子２０ａ、２０ｂは、陰極側タブ端子２２ａ、２２ｂの開口部２３ａ、２３ｂと絶縁体２６′、２６″、２７′の開口２６ａ′、２６ａ″、２７ａ′を介して、相互に導通接合され、また陰極側タブ端子２２ａ、２２ｂはその先端部において相互に導通接合される。そして、封口板３６の一側面（裏面）に突出配置した一対の導電性リベット３２、３３にそれぞれ装着し、さらにカシメ用ワッシャ３４、３５を取着して結合固定する。なお、前記封口板３６の他側面（表面）には、前記リベット３２、３３と導通接続された外部端子３８、３９がそれぞれ設けられている。
【００４０】
実施例４
図１０は、前述した図１および図２に示す実施例１のコンデンサ素子の端子構造のさらに別の変形例を示すものである。
【００４１】
すなわち、本実施例においては、前記図９に示す実施例と同様にして、コンデンサ素子３０の各タブ端子２０ａ、２２ａ、２０ｂ、２２ｂを折曲することなく、封口板２６の導電性リベット３２、３３に対して装着し得るように構成したものである。
【００４２】
従って、本実施例において、陽極側タブ端子２０ａ、２０ｂは、陰極側タブ端子２２ａ、２２ｂの開口部２３ａ、２３ｂを介して相互に導通接合され、また陰極側タブ端子２２ａ、２２ｂはその先端部において相互に導通接合される。そして、封口板３６の一側面に突出配置した一対の導電性リベット３２、３３にそれぞれ装着し、さらにカシメ用ワッシャ３４、３５を取着して結合固定したものである。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施例についてそれぞれ説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば各電極箔に取付けるタブ端子は２以上の複数に設定することが可能であり、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るコンデンサ素子の端子構造によれば、陽極箔と陰極箔とを適宜セパレータを介して重ね合わせて形成した電極箔に、それぞれタブ端子を取付けてこれを巻回することによりコンデンサ素子を構成し、前記コンデンサ素子より突出した前記タブ端子を、表面に外部端子を備えた封口板の裏面に突出する導電性リベットにそれぞれ結合固定してなるコンデンサ素子の端子構造において、前記陽極箔と陰極箔とに対して、それぞれ重なり合うと共に所定間隔離間させて複数のタブ端子を取付け、これら電極箔の巻回に際して前記タブ端子が全て巻回中心より半径方向へ一直線上に位置するように構成し、コンデンサ素子より突出する前記タブ端子をそれぞれ絶縁体を介して同極のタブ端子を相互に接合させ、導電性リベットに結合固定した構成とすることにより、最もインピーダンス値が小さくなるポイントである両電極タブ端子が重なり合う位置よりタブ端子を導出することができ、しかも前記インピーダンス値の低減と共に端子部のインダクタンスＬの低減も容易に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサ素子における引出し端子構造の一実施例を示す電極箔および端子の概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示す電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図３】図２に示すコンデンサ素子の外部端子の接続構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係るコンデンサ素子における引出し端子構造の別の実施例を示す電極箔および端子の概略構成図である。
【図５】（ａ）は図４に示す電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図６】図５に示すコンデンサ素子の外部端子の接続構成を示す説明図である。
【図７】図１に示すコンデンサ素子における引出し端子構造の変形例を示す電極箔および端子の概略構成図である。
【図８】（ａ）は図７に示す電極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図９】図８に示すコンデンサ素子の外部端子の接続構成を示す説明図である。
【図１０】図１および図２に示すコンデンサ素子の引出し端子構造における外部端子の接続構成の変形例を示す説明図である。
【図１１】電解コンデンサの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は従来の電解コンデンサにおける陽極箔および陰極箔に対するそれぞれ異なる引出し端子位置を示す説明図である。
【図１３】従来の電解コンデンサにおける陽極箔および陰極箔に対するそれぞれ複数の引出し端子位置を示す説明図である。
【図１４】従来の電解コンデンサにおける陽極箔および陰極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観斜視図である。
【図１５】図１４に示すコンデンサ素子の陽極箔および陰極箔に対する引出し端子位置を示す説明図である。
【図１６】多数の引出し端子を有するコンデンサ素子の陽極箔および陰極箔に対する引出し端子位置を簡略的に示す説明図である。
【図１７】図１６に示す陽極箔および陰極箔の巻取り後におけるコンデンサ素子の外観斜視図である。
【図１８】比較的大型のコンデンサにおける両電極タブ端子の引出し位置とインピーダンスおよび等価直列抵抗との関係を示す説明図である。
【図１９】図１８に示すインピーダンスおよび等価直列抵抗の周波数特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
２０陽極箔
２０ａ、２０ａ′ 第１の引出しタブ端子
２０ｂ、２０ｂ′ 第２の引出しタブ端子
２２陰極箔
２２ａ、２２ａ′ 第１の引出しタブ端子
２２ｂ、２２ｂ′ 第２の引出しタブ端子
２３ａ、２３ｂ開口部
２４、２５セパレータ
２６、２７絶縁体（絶縁チューブ）
２６′、２６″、２７′ 絶縁体（絶縁フィルム）
２６ａ′、２６ａ″、２７ａ′ 開口
３０コンデンサ素子
３２、３３導電性リベット
３４、３５カシメ用ワッシャ
３６封口板
３８、３９外部端子

Claims

陽極箔と陰極箔とを適宜セパレータを介して重ね合わせて形成した電極箔に、それぞれタブ端子を取付けてこれを巻回することによりコンデンサ素子を構成し、前記コンデンサ素子より突出した前記タブ端子を、表面に外部端子を備えた封口板の裏面に突出する導電性リベットにそれぞれ結合固定してなるコンデンサ素子の端子構造において、
前記陽極箔と陰極箔とに対して、それぞれ重なり合うと共に所定間隔離間させて複数のタブ端子を取付け、これら電極箔の巻回に際して前記タブ端子が全て巻回中心より半径方向へ一直線上に位置するように構成し、コンデンサ素子より突出する前記タブ端子をそれぞれ絶縁体を介して同極のタブ端子を相互に接合させ、導電性リベットに結合固定することを特徴とするコンデンサ素子の端子構造。
いずれか一方の電極箔に取付けたタブ端子を、他方の電極箔に取付けたタブ端子より広幅でかつ長く形成すると共に、そのほぼ中央に開口部を設け、これらの開口部を介して前記他方の電極箔に取付けたタブ端子を相互に接合し、前記一方の電極箔に取付けたタブ端子はその先端部ににおいて相互に接合するように構成してなる請求項１記載のコンデンサ素子の端子構造。
電極箔にそれぞれ取付けたタブ端子の幅と長さとをそれぞれ同一寸法に設定し、前記一方の電極箔に取付けたタブ端子の先端部と、前記他方の電極箔に取付けたタブ端子の先端部とが、それぞれ重ならないようにそれぞれ片側をカットした構成からなる請求項１記載のコンデンサ素子の端子構造。