JP4877994B2

JP4877994B2 - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4877994B2
Application number: JP2007065119A
Authority: JP
Inventors: 敦平山; 清治山口
Original assignee: AAFC Energy Technology Inc.; Hitachi AIC Inc
Current assignee: AAFC Energy Technology Inc.; Hitachi AIC Inc
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008227265A

Description

本発明は、各種電子機器や産業機器に使用されるケース入りコンデンサの中で、特に電解コンデンサのケース上部を塞ぐ封口板の内、基板にゴム製板を貼り付けた封口板に関するものである。

従来、アルミニウム電解コンデンサは、アルミニウムの箔を陽極と陰極とし、セパレータを介して積層または捲回してコンデンサ素子として、エチレングリコールなどの有機溶剤と電解質からなる電解液を含浸し、封口板を取り付けケースに収納していた。このコンデンサ素子から電極を引き出すために陽極と陰極に、アルミニウムの箔からなる引き出しリードタブの片端を接続し、また、この引き出しリードタブのもう一方の片端には、封口板に設けた外部端子と接続していた。
また、市場で流通している絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板の場合、外部端子はリベットとそれに取り付けた金属板端子を有し、絶縁板側から平ワッシャを差し込み封口板に固定するとともに、引き出しリードタブを接続固定するため、引き出しリータブドの端部に穴をあけて、リベットの円柱部分に差し込み、次に平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット止めが一般的である。

また、紙フェノール絶縁板とゴム板を貼り合わせたタイプの封口板の絶縁板には、紙基材に、架橋前のフェノール樹脂をアルコールなどに溶解したものを含浸させ、乾燥後、加熱架橋硬化させたものが使用されているが、このコンデンサ封口板の絶縁板が、電解液またはその蒸気に接すると、その表面が浸食されて、紙基材またはフェノール樹脂中の塩素などの不純物が流出して、気化した電解液に付着した塩素などの不純物がコンデンサ内部のリベット部分や引き出しリードタブなどのアルミニウム材を腐食させてしまう欠点がある。
そのための対策として従来、封口板の絶縁板の内面に、イオン物質遮断性の樹脂フィルム、たとえばエチレン、プロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、またはポリフェニレンサルファイドフィルムなどを、重ね接着一体化したり（特許文献１）、封口板の絶縁板の内面と側面表面にゴム成形体、たとえばエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム成形体などを設けたり（特許文献２）、封口板の絶縁板中の、塩素などの不純物の流出を防止していた。
特開平９−２８３３８５号公報特開平５−２００８９６号公報

ゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板を有する電解コンデンサを、封口板の絶縁板の内面にイオン物質遮断性の樹脂フィルムを重ね接着一体化した場合では、封口板の側面から塩素などの不純物が流出してしまう場合がある。また、特に高温状態で使用した場合、樹脂フィルムとしてたとえばエチレン、プロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体を使用した場合では耐熱性に限界がある。また、ポリフェニレンサルファイドフィルムは、耐熱性や耐溶剤性があるが、硫化水素とパラジクロロベンゼンを原料として製造すると塩素イオンを除ききれない。また、ゴム成形体を封口板の絶縁板の内面と側面表面に設けた場合、特に高温状態で使用した場合、ゴム成形体に含まれる可塑剤や老化防止剤などが電解液に流出しやすく、高温耐溶剤性に難点がある。本発明は、これらの点を解決しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、前記封口板に合わせた形状のフェノール樹脂成形体で前記封口板の底面から側面にかけて覆うことを特徴とする電解コンデンサを提供する。
また、短冊状のアルミニウムの引き出しリードタブを有するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する開口部を有するケースと、この開口部を封口する紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板を貫通する前記ケース内で前記引き出しリードタブと接続するリベット外部端子と、を有するアルミニウム電解コンデンサにおいて、前記封口板に合わせた形状のフェノール樹脂成形体で前記封口板の底面から側面にかけて覆うとともに、前記フェノール樹脂成形体に設けたリベット外部端子貫通用の穴内に、リベット外部端子の固定用ワッシャを設けることを特徴とする電解コンデンサを提供する。

フェノール樹脂成形体でゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板の底面から側面にかけて覆うことにより、高温下でもその表面が電解液で浸食されることがないので、この封口板の底面および側面からコンデンサ内に塩素が流出するのを防ぐことができるので、気化した電解液に付着した塩素が、リベット部分や引き出しリードタブのアルミニウムと反応し、リベット部や引き出しリードタブが腐食する可能性が軽減できる。
また、市場で流通しているゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板を使用することにより、安価に封口板を調達することができる。

本発明に述べるゴム貼り紙フェノール絶縁板は、紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたコンデンサ用としては一般的に流通しているもので、紙フェノール絶縁板としては、紙基材に、架橋前のフェノール樹脂をアルコールなどに溶解したものを含浸させ、乾燥後、加熱架橋硬化させたものが使用されている。また、ゴムシートのゴム材としてはブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどが使用されている。
本発明に述べるフェノール樹脂成形体は、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下のフェノール樹脂と、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下の充填剤を有するもので、本発明に用いるフェノール樹脂は、ノボラックタイプでもレゾールタイプでもまたは変性物でもかまわないが、塩素イオン濃度が低いことが好ましい。なお、ノボラックタイプの場合の反応触媒として塩酸を使用することもできるが、塩素イオン濃度が増大しやすい恐れがあるため好ましくないので、少なくとも塩酸の代わりに蓚酸を使用するのが好ましい。封口板の底面から側面にかけて覆うように設けていて、厚さは、２０μｍから２ｍｍ程度であり、フェノール樹脂成形体の底部外側には、外部端子間の絶縁性を良好にするために、外部端子間に突起壁を設けてもかまわない。
本発明に用いるフェノール樹脂の充填剤としては、塩素イオン濃度が低いかまたは除去しやすいものを使用するのが好ましく、充填剤以外の添加剤としては、フェノール樹脂成形体に一般に使用されているたとえば、シリカ、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、タルクなどが使用できるが、いずれにしても、１０ｐｐｍ程度以下の塩素イオン濃度であることが好ましい。また、コンデンサの製造中や使用温度中に劣化しない物質であることが好ましい。
本発明に用いるリベット外部端子としては、絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板を貫通する外部端子で、ゴム板側にリベットとそれに取り付けた金属板端子を設け、絶縁板側から固定用のワッシャなどをリベットの先から差し込んで、封口板に外部端子を固定するものである。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの断面図を示している。
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、通常のアルミニウム電解コンデンサと同様に、電極箔を適当な巾に裁断された後、引き出しリードタブ１を接続し、紙などのセパレータと共に捲回または積層されたコンデンサ素子２に封口板４を接続し、上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース３内に収容したものである。ケース３には絶縁性チューブを被覆する場合もある。
封口板４は、紙フェノール絶縁板５に、ゴム板６が貼り合わされていて、封口板の底面から側面にかけて覆うように、フェノール樹脂成形体７を設けている。
外部端子８は、封口板４を貫通する形で取り付けられる正負極用一対のリベット９と、リベット９に接続し別端部が外部と接続する板状端子１０と、封口板４に固定するためのリベット９の先端から差し込まれた固定用ワッシャ１１を有し、コンデンサ素子２から引き出された引き出しリードタブ１をその端部に穴を開けて、リベット９に差し込み、更にかしめ用ワッシャ１３をリベット９に差し込みかしめて接続している。

図２は、本発明に係るフェノール樹脂成形体の斜視図を示している。封口板に合わせた形状であって、中央付近には、一対のリベットが貫通するためのリベット外部端子貫通用の穴１２を設けている。リベット外部端子貫通用の穴１２径より固定用ワッシャ１１の径は挿入しやすいように若干小さめであるが、最後にかしめ用ワッシャ１３をリベット９に差し込みかしめた後は、固定用ワッシャ１１が変形して広がり、できるだけその空間を埋めるのが好ましい。

図３は、本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。
引き出しリードタブ１は短冊状で、幅がリベット外部端子貫通用の穴径よりも広い場合には、図３（ａ）に示すように、比較的高純度の柔らかいアルミニウムの引き出しリードタブ１を使用し、リベット外部端子貫通用の穴径よりも広い、シリコンなどを添加した比較的硬度を向上させたアルミニウムのかしめ用ワッシャ１３をその表面に設けてかしめることにより、引き出しリードタブ１が変形して、リベット外部端子貫通用の穴径と固定用ワッシャの径の差または高さの差から生ずるすき間をふさぐことができる。
また、引き出しリードタブ１が短冊状で、幅がリベット外部端子貫通用の穴径よりも狭い場合には、図３（ｂ）に示すように、幅がリベット外部端子貫通用の穴径よりも広い高純度の柔らかいアルミニウムのスペーサ１４、リベット外部端子貫通用の穴径よりも広いシリコンなどを添加した比較的硬度を向上させた補強板１５、アルミニウム引き出しリードタブ１、かしめ用ワッシャ１３の順に設けてかしめることにより、スペーサ１４が変形して、リベット外部端子貫通用の穴径と固定用ワッシャの径の差または高さの差から生ずるすき間をふさぐことができる。

図４は、本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。
リベット９を固定用ワッシャ１１で固定した後に、フェノール樹脂成形体７を設ける場合で、リベット外部端子貫通用の穴１２の内周と接する固定用ワッシャ１１の外周部分にテーパーを設けたものが図４（ａ）で、テーパー代わりに段差を設けたものが図４（ｂ）、固定用ワッシャ１１の段差の部分にドーナツ状の小突起部１７を設けたものが図４（ｃ）を示している。小突起部１７は変形しやすいように小形に形成するのが好ましい。いずれにおいても、リベット外部端子貫通用の穴１２の内周の一周と固定用ワッシャ１１は点より面で接触することが気密の点で好ましい。

図５は、本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。
封口板にフェノール樹脂成形体７を設けてから、リベット９を固定用ワッシャ１１で固定した場合を示していて、図４（ａ）とは逆テーパーになっている。テーパー代わりに段差や段差の部分にドーナツ状の小突起部を設けてもかまわない。この方法は、外部端子を封口板とフェノール樹脂成形体に固定した後に、
引き出しリードタブを外部端子に固定するので、各固定の調整がしやすい。

本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの断面図を示している。本発明に係るフェノール樹脂成形体の斜視図を示している。本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。本発明に係る別の外部端子部分の拡大断面図を示している。

符号の説明

１…引き出しリードタブ、２…コンデンサ素子、３…ケース、４…封口板、５…紙フェノール絶縁板、６…ゴム板、７…フェノール樹脂成形体、８…外部端子、９…リベット、１０…板状端子、１１…固定用ワッシャ、１２…リベット外部端子貫通用の穴、１３…かしめ用ワッシャ、１４…スペーサ、１５…補強板、１６…かしめ部、１７…小突起部。

Claims

紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、前記封口板に合わせた形状のフェノール樹脂成形体で前記封口板の底面から側面にかけて覆うことを特徴とする電解コンデンサ。
短冊状のアルミニウムの引き出しリードタブを有するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する開口部を有するケースと、この開口部を封口する紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板を貫通する前記ケース内で前記引き出しリードタブと接続するリベット外部端子と、を有するアルミニウム電解コンデンサにおいて、前記封口板に合わせた形状のフェノール樹脂成形体で前記封口板の底面から側面にかけて覆うとともに、前記フェノール樹脂成形体に設けたリベット外部端子貫通用の穴内に、リベット外部端子の固定用ワッシャを設けることを特徴とする電解コンデンサ。