JP5073947B2 - 巻回型コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器に利用される巻回型コンデンサおよびその製造方法に関する。

近年、電子機器のデジタル化に伴って、コンデンサに大容量化、小型化および低消費電力化、および高周波領域でのインピーダンスの低下化が要求されている。これらコンデンサの一形態として、有底筒状のアルミニウム製ケース、樹脂ケース等の内部にコンデンサ素子が収納され、上記ケースの開口部が封口された巻回型電解コンデンサが知られている。

上記の封口方法としては、エポキシ樹脂などを流し込む方法、気密性の高い金属材料を用いて抵抗溶接する方法等が開示されている（例えば、特許文献１または２参照）。また、封止作業性および耐湿性を有するゴム等の安価な封口部材によって開口部を封口し、端子を封口部材に挿通させることも行われている。

さらに、上記コンデンサに低消費電力が要求されていることから、コンデンサからの漏洩電流を極力低減させることが必須となる。そこで、製造工程において電極箔にタブ端子を溶接し巻回した素子を電解液中にて通電し、電極箔およびタブ端子に対して化成皮膜を形成することによって漏洩電流を低減させることが行われている。また、タブ端子に絶縁性樹脂を塗布する技術もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−１１４１１８号公報 特開平１１−３８４０号公報 特開２００１−２８４１７５号公報

しかしながら、特許文献１または特許文献２の技術によれば、樹脂を封入する際または抵抗溶接を行う際に、端子に負荷がかかりやすい。また、封口部材を用いる場合において、電極箔および端子に化成被膜を形成しようとしても、封口部材によって電極箔および端子への電解液の染込みが制限されることによって被膜形成効果が半減する。また、被膜形成後に封口部材を装着する場合においても、封口部材を装着する際に電極箔およびタブ端子にかかる圧力によって化成被膜が破壊されてしまう。その結果、漏洩電流の増大を招くことがある。特許文献３の技術においても同様である。

また、用途によっては、実装の為に高温リフロー半田付けのように２００℃以上の熱が数秒から数分、上記コンデンサに対してかかる場合がある。この場合、電解質の分解によって内圧が上昇し、封口部材自体の膨張によって素子が圧力を受けることによって、漏洩電流の増大、さらには封口部材の変形による外観不良を招くことがある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、漏洩電流の増加を抑制することができる巻回型コンデンサを提供することを目的とする。

本発明に係る巻回型コンデンサは、陽極端子が接続された陽極箔と陰極端子が接続された陰極箔とがセパレータを介して巻回され陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子からなる電解質層が形成されたコンデンサ素子と、開口部を有しコンデンサ素子を収容する収容部材と、陽極端子および陰極端子が貫通する貫通孔を備え収容部材の開口部を封口する封口部材とを備え、封口部材とコンデンサ素子との間には所定の間隙が介在し、陽極端子および陰極端子の少なくともいずれか一方は、リード線部と、リード線部よりも大きい径を有しリード線部に接続され封口部材の貫通孔を貫通し丸棒形状を有する第１の部材と、コンデンサ素子に接続される第２の部材と、第１の部材と第２の部材との間に設けられたストッパと、を含み、ストッパは、第１の部材の径よりも大きい幅を有し、前記第１の部材の一部を圧延することによって形成された平板形状を有することを特徴とするものである。

本発明に係る巻回型コンデンサにおいては、封口部材とコンデンサ素子との間の間隙によって、熱負荷等による封口部材の膨張を吸収することができる。また、ストッパが設けられていることから、封口部材とコンデンサ素子との接触をより効果的に防止することができる。それにより、封口部材からコンデンサ素子に圧力がかかることを防止することができる。その結果、陽極箔のエッジ部の破壊を防止することができる。また、封口部材とコンデンサ素子との間の間隙によって、コンデンサ素子内に残留する溶剤等の揮発による内圧上昇の影響を受けにくくなる。この場合、封口部材の変形を抑制することができる。以上のことから、本発明に係る巻回型コンデンサの漏洩電流の増加および封口部材の変形による外観不良を抑制することができる。

陽極箔、第１の部材、第２の部材およびストッパは、表面に酸化被膜を有し、陰極箔は、表面に酸化被膜または弁金属または炭素材料を有していてもよい。陽極箔、陰極箔、第１の部材、第２の部材およびストッパは、表面に酸化被膜を有していてもよい。この場合、本発明に係る巻回型コンデンサの漏洩電流増加を抑制することができる。

収容部材は、開口部近傍において第１の凹部を備え、封口部材は、第１の凹部によって保持されていてもよい。この場合、封口部材とコンデンサ素子との接触を効果的に防止することができる。また、封口部材の変形を抑制することができる。また、収容部材は、封口部材とコンデンサ素子との間に第２の凹部を備えていてもよい。この場合、封口部材とコンデンサ素子との接触をより効果的に防止することができる。また、封口部材の変形をより効果的に抑制することができる。さらに、封口部材は、ゴムからなっていてもよい。この場合、本発明に係る巻回型コンデンサの気密性が向上する。

本発明に係る巻回型コンデンサの製造方法は、陽極端子が接続された陽極箔と陰極端子が接続された陰極箔とをセパレータを介して巻回する工程と、陽極端子および陰極端子を封口部材に貫通させ封口部材と陽極箔および陰極箔との間に所定の間隙を設ける工程と、陽極端子、陽極箔、陰極端子および陰極箔に化成処理を施す工程と、陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子からなる電解質層を形成してコンデンサ素子を形成する工程と、開口部を有する収容部材にコンデンサ素子を収容して開口部を封口部材によって封口する工程とを含み、陽極端子および陰極端子の少なくともいずれか一方は、リード線部と、リード線部よりも大きい径を有しリード線部に接続され封口部材の貫通孔を貫通し丸棒形状を有する第１の部材と、コンデンサ素子に接続される第２の部材と、第１の部材と第２の部材との間に設けられたストッパと、を含み、ストッパは、第１の部材の径よりも大きい幅を有し、前記第１の部材の一部を圧延することによって形成された平板形状を有することを特徴とするものである。

本発明に係る巻回型コンデンサの製造方法においては、陽極端子が接続された陽極箔と陰極端子が接続された陰極箔とがセパレータを介して巻回され、陽極端子および陰極端子が封口部材を貫通し、封口部材と陽極箔および陰極箔との間に所定の間隙が設けられ、陽極端子、陽極箔、陰極端子および陰極箔に化成処理が施され、陽極箔と陰極箔との間に電解質層が形成されることによってコンデンサ素子が形成され、開口部を有する収容部材にコンデンサ素子が収容され開口部が封口部材によって封口される。この場合、化成処理によって、陽極箔の端面（エッジ部）に露出する金属または端子接続による傷等に起因する露出金属面に酸化皮膜が形成される。また、封口部材と各電極箔との間に空隙が設けられていることから、陽極端子に十分に電解液を行き渡らせることができる。それにより、陽極端子の表面に酸化被膜を十分に形成することができる。その結果、本発明に係る巻回型コンデンサの漏洩電流の増加を抑制することができる。

収容部における封口部材を保持する部位に、絞り加工およびカール加工を施す工程をさらに含んでいてもよい。この場合、封口部材とコンデンサ素子との接触を効果的に防止することができる。収容部における封口部材とコンデンサ素子との間の部位に、絞り加工を施す工程をさらに含んでいてもよい。この場合、封口部材とコンデンサ素子との接触をより効果的に防止することができる。封口部材は、ゴムからなっていてもよい。この場合、本発明に係る巻回型コンデンサの気密性が向上する。

本発明によれば、封口部材とコンデンサ素子との接触を効果的に防止することができる。それにより、封口部材からコンデンサ素子に圧力がかかることを防止することができる。以上のことから、漏洩電流の増加を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る巻回型のコンデンサ１００を説明するための図である。図１（ａ）および図１（ｂ）はコンデンサ１００の一部切り欠き断面図である。図１（ａ）はコンデンサ１００を正面から見た場合の図であり、図１（ｂ）はコンデンサ１００を側面から見た場合の図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コンデンサ１００は、有底筒状の金属ケース１０内にコンデンサ素子２０が収容された構造を有する。

コンデンサ素子２０は、陽極箔２１および陰極箔２２がセパレータ２３を介して巻回された円筒状のコンデンサ素子である。陽極箔２１とセパレータ２３との間および陰極箔２２とセパレータ２３との間に、電解質層２４が形成されている。陽極箔２１および陰極箔２２は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の金属からなる。陰極箔２２は、陽極箔２１と同種の金属であってもよく、金属材料表面に弁金属を蒸着させたもの、炭素を吸着させたもの等であってもよい。本実施の形態においては、陽極箔２１および陰極箔２２は、表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウムからなる。

セパレータ２３は、マニラ麻を主成分とするセルロース電解紙であってもよく、アクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を主成分とする不織布等であってもよい。また、不織布およびセルロース電解紙の混合物をセパレータ２３として用いることもできる。本実施の形態においては、セパレータ２３は、マニラ麻を主体とする電解紙からなる。この場合、化成工程における熱処理によってマニラ麻が炭化し密度が小さくなることにより、セパレータ２３内に電解質を十分に充填することができる。

電解質層２４としては、カルボン酸を水等の溶媒に溶解した駆動用電解液、ＴＣＮＱ錯体等の錯塩等を用いることができる。本実施の形態においては、電解質層２４は、より低抵抗で高温下でも安定である導電性高分子からなる。この導電性高分子には、ポリエチレンジオキシチオフェン等の重合物質を用いることができる。この場合、コンデンサ１００の固有抵抗が低減され、ＥＳＲが低減される。

また、コンデンサ素子２０は、電極引き出し手段として、陽極端子３０および陰極端子４０を備えている。陽極端子３０は陽極箔２１に接続され、陰極端子４０は陰極箔２２に接続されている。陽極端子３０および陰極端子４０の詳細については、後述する。

金属ケース１０は、有底筒状に加工できる金属素材からなる。本実施の形態においては、安価で加工が容易なアルミニウムを金属ケース１０として用いている。金属ケース１０の開口部付近の円周面に沿って、溝部１２が形成されている。金属ケース１０の開口部には、封口部材１１が押し込まれている。封口部材１１は溝部１２によって固定され、金属ケース１０は封口部材１１によって密封されている。封口部材１１には、２つの貫通孔が形成されている。陽極端子３０および陰極端子４０は、この２つの貫通孔のそれぞれを通って金属ケース１０の外部に引き出されている。

封口部材１１としては、金属ケース１０と抵抗溶接が可能な金属、成形が容易なエポキシ樹脂等を用いることができる。本実施の形態においては、封口部材１１として、ゴム材を用いている。この場合、絞り加工およびカール加工を容易に行うことができるとともに、封口部材１１の気密性が保証される。このゴム材としては、ＩＩＲ（イソブチレン・イソプロピレン共重合体からなるゴム）、ＥＰＴ（エチレン・プロピレン共重合体からなるゴム）、ＩＩＲおよびＥＰＴのブレンド品等を用いることができる。

封口部材１１とコンデンサ素子２０との間には、１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の空間が介在する。この場合、熱負荷等による封口部材１１の膨張を吸収することができる。それにより、封口部材１１からコンデンサ素子２０に圧力がかかることを防止することができる。その結果、陽極箔２１のエッジ部における誘電体酸化皮膜の欠損発生を防止することができる。また、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に空間が介在することによって、コンデンサ素子２０内に残留する溶剤等の揮発による内圧上昇の影響を受けにくくなる。この場合、封口部材１１の変形を抑制することができる。以上のことから、コンデンサ１００の漏洩電流の増加を抑制することができる。

続いて、陽極端子３０の詳細について、図１および図２を参照しつつ説明する。図２は、陽極端子３０の詳細について説明するための図である。図２（ａ）は陽極端子３０の側面図であり、図２（ｂ）は後述する圧延部３１側から陽極端子３０を見た場合の底面図であり、図２（ｃ）は後述するリード線部３３側から陽極端子３０を見た場合の上面図であり、図２（ｄ）は陽極端子３０の正面図である。

図２（ａ）および図２（ｄ）に示すように、陽極端子３０は、タブ端子構造を有する。具体的には、陽極端子３０は、圧延部３１、丸棒部３２、リード線部３３を含む。丸棒部３２とリード線部３３とは溶接部３４を介して接続されている。圧延部３１および丸棒部３２は、陽極箔２１と同様の材料から構成される。また、圧延部３１および丸棒部３２の表面には、陽極箔２１と同様に化成処理によって酸化被膜が形成されていてもよく、ポリイミド等の絶縁性樹脂がコーティングされていてもよい。本実施の形態においては、圧延部３１および丸棒部３２は表面に化成処理が施されたアルミニウムからなり、リード線部３３は表面に錫めっき処理が施された銅線からなる。

圧延部３１には、丸棒部３２側から順にストッパ部３５および接続部３６が形成されている。ストッパ部３５は、コンデンサ１００において、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間の空間に位置する。このストッパ部３５は、図２（ｄ）に示すように、丸棒部３２の直径よりも大きい幅を有する。この場合、熱負荷等によって封口部材１１が膨張しようとしても、封口部材１１とコンデンサ素子２０との接触を効果的に防止することができる。それにより、陽極箔２１のエッジ部における誘電体酸化皮膜の欠損発生をより効果的に防止することができる。接続部３６は、板状の形状を有する。陽極端子３０と陽極箔２１とは、接続部３６によって接続されている。

ストッパ部３５の幅は、例えば、丸棒部３２の直径の１．２倍程度以上であることが好ましい。また、ストッパ部３５の厚さは、接続部３６の厚さの２．５倍以上であることが好ましい。この場合、コンデンサ１００を安定的に組立てることができ、残留溶剤等の揮発による内圧上昇の影響を抑制することができ、封口部材１１の膨張による封口部材１１とコンデンサ素子２０との接触を防止することができる。なお、ストッパ部３５は、丸棒部３２の一部を圧延することによって形成可能であり、接続部３６は、ストッパ部３５の一部をさらに圧延することによって形成可能である。

なお、陰極端子４０は、陽極端子３０と同様の構造を有する。本実施の形態においては、陰極端子４０の圧延部３１および丸棒部３２は表面に化成処理が施されたアルミニウムからなり、陰極端子４０のリード線部３３は表面に錫めっき処理が施された銅線からなる。

続いて、コンデンサ１００の製造方法について説明する。図３および図４は、コンデンサ１００の製造フロー図である。まず、図３（ａ）に示すように、陽極端子３０の接続部３６と陽極箔２１とを接合し、陰極端子４０の接続部３６と陰極箔２２とを接合する。この場合、超音波溶接法、抵抗溶接法、カシメプレス法を用いることができる。本実施の形態においては、カシメプレス法を用いている。この場合、接続部と電極箔との間においてより多くの金属結合が形成されるため、巻回時等に負荷される外部応力に対して強くなる。それにより、抵抗変化を抑制することができる。次に、図３（ｂ）に示すように、陽極箔２１および陰極箔２２をセパレータ２３を介して巻回する。次いで、図３（ｃ）に示すように、陽極端子３０および陰極端子４０の丸棒部３２を封口部材１１の貫通孔に挿入し、封口部材１１と各電極箔との間に空隙を設ける。

次に、図３（ｄ）に示すように、陽極箔２１、陰極箔２２、陽極端子３０および陰極端子４０に対して、電解液中で通電する化成処理を施す。電解液に用いる溶質は、リン酸等の、水溶液中で電気伝導性を有する溶質である。本実施の形態においては、電解液として、アジピン酸アンモニウムを用いている。この化成処理は、アジピン酸アンモニウム濃度０．５％〜２％を主体とした化成液を用いて誘電体酸化皮膜の化成電圧値に近似した電圧で行う。その後、熱処理を行い、化成処理をさらに数回施す。それにより、より強固な誘電体酸化皮膜を形成することができる。なお、熱処理は、２００℃〜３２０℃の温度範囲数分〜数十分程度行う。

この化成処理により、陽極箔２１の端面（エッジ部）に露出する弁金属または端子接続による傷等に起因する露出金属面に酸化皮膜が形成される。また、封口部材１１と各電極箔との間に空隙が設けられていることから、陽極端子３０に十分に電解液を行き渡らせることができる。それにより、陽極端子３０の表面に酸化被膜を十分に形成することができる。その結果、コンデンサ１００の漏洩電流の増加を抑制することができる。

なお、上記化成処理工程において、陰極箔２２および陰極端子４０の表面にも酸化皮膜が形成される。ただし、陰極箔２２および陰極端子４０の絶縁性は、コンデンサ１００の漏洩電流と関係を有さない。したがって、陰極箔２２および陰極端子４０の表面には、酸化被膜が形成されていなくてもよい。

次いで、図４（ａ）に示すように、重合性モノマーおよび酸化剤をセパレータ２３に含浸させることによって電解質層２４を形成する。電解質層２４を構成するポリエチレンジオキシチオフェンからなる導電性高分子は、例えば、３，４エチレンジオキシチオフェン等の重合性モノマー及び酸化剤により重合させることにより形成することができる。

なお、重合性モノマーの代わりに、重合性モノマーと揮発溶液とを１：１〜１：３の体積比で混合したモノマー溶液を用いることもできる。この揮発性溶液としては、炭素数１以上の有機溶媒であって、ペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を用いることができ、これらの混合溶媒を用いることもできる。特に、メタノール、エタノール、アセトン等を用いることが好ましい。

酸化剤としては、高導電性の高分子形成に適している、例えば溶媒に溶解したｐ−トルエンスルホン酸第２鉄、ｐ−トルエンスルホン酸第２鉄及びドデシルベンゼンスルホン酸第２鉄の混合物、ｐ−トルエンスルホン酸第２鉄及びメトキシベンゼンスルホン酸第２鉄の混合物等を用いることができる。特に後者２例のような混合酸化剤の場合、高分子中のドーパントが安定化し耐熱性も安定する。上記溶媒は、ブタノールまたは、ブタノールと炭素数１以上のアルコールであることが好ましい。この場合、酸化剤分子が分散し、上記重合性モノマーの重合反応が促進される。その結果、重合時間の短縮化が図れる。

上記溶媒と酸第二鉄との比率は任意でよいが、４０％〜７０％溶液を用いることが好ましい。この場合、酸化剤濃度が高くなることから、上記重合性モノマーの重合反応においてより緻密で収量が大きい高分子が形成される。それにより、導電性高分子は導電性に優れる性質を持つ。その結果、ＥＳＲを低下させることができる。また、重合性モノマーと酸化剤との配合比は、１：３〜１：６の範囲が好ましい。

次に、重合が終了したコンデンサ素子２０に対して熱処理を施す。この熱処理は、２４０℃〜３２０℃の温度で、３分〜２０分程度行う。この場合、重合反応に使用されなかったモノマー、酸化剤およびそれらを溶解していた溶媒を除去することができる。それにより、溶媒等の揮発による内圧上昇を抑制することができる。その結果、金属ケース１０および封口部材１１の変形を防止することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、コンデンサ素子２０を金属ケース１０内に収納する。次いで、図４（ｃ）に示すように、封口部材１１を金属ケース１０の開口部に押し込み、金属ケース１０の開口部に対して絞り加工およびカール加工を施す。それにより、溝部１２が形成される。この場合、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に空間が介在していることから、コンデンサ素子２０に対して圧力が加わらない。それにより、陽極箔２１の化成被膜の破壊を防止することができる。以上の工程によりコンデンサ１００が完成する。

なお、用途によっては、実装の為に高温リフロー半田付けのように２００℃以上の熱が数秒から数分、コンデンサ１００に対してかかる場合がある。しかしながら、コンデンサ素子２０の上部、陽極端子３０の圧延部３１、ならびに丸棒部３２は、すでに誘電酸化被膜が再化成処理時に形成されている。それにより、内圧上昇時でも漏洩電流を抑制することができる。封口後のコンデンサ素子２０に対して１２０℃〜１８０℃にて所定の電圧処理を施した後に、必要であればリード線部３３を加工してコンデンサ１００を完成させる。例えば表面実装品においては、リード線部３３をプレスし、座板を挿入後曲げ加工を施こしてもよい。

本実施の形態においては、金属ケース１０が収容部材に相当し、丸棒部３２が第１の部材に相当し、接続部３６が第2の部材に相当し、溝部１２が第１の凹部に相当する。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサ１００ａの外観図である。図５に示すように、金属ケース１０の開口部付近に、円周面に沿って溝部１３がさらに形成されている。図６は、コンデンサ１００ａの一部切り欠き断面図である。図６（ａ）はコンデンサ１００ａを正面から見た場合の図であり、図６（ｂ）はコンデンサ１００ａを側面から見た場合の図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、コンデンサ１００ａが図１のコンデンサ１００と異なる点は、金属ケース１０において、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に溝部１３が形成されている点である。

この場合、溝部１２および溝部１３によって封口部材１１が固定される。それにより、熱負荷等によって封口部材１１が膨張しようとしても、封口部材１１とコンデンサ素子２０との接触を効果的に防止することができる。それにより、陽極箔２１および陰極箔２２のエッジ部における誘電体酸化皮膜の欠損発生をより効果的に防止することができる。また、封口部材１１の変形をより効果的に抑制することができる。

続いて、コンデンサ１００ａの製造方法について説明する。図７は、コンデンサ１００ａの製造フロー図である。まず、図３（ａ）〜図３（ｃ）および図４（ａ）の工程に従って、コンデンサ素子２０を完成させる。次に、図７（ａ）に示すように、コンデンサ素子２０を金属ケース１０内に収納する。次いで、図７（ｂ）に示すように、封口部材１１を金属ケース１０の開口部に押し込み、金属ケース１０における封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に絞り加工を施す。それにより、溝部１３が形成される。この場合、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に空間が介在していることから、コンデンサ素子２０に対して圧力が加わらない。それにより、陽極箔２１および陰極箔２２の化成被膜の破壊を防止することができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、金属ケース１０における封口部材１１が配置された箇所に絞り加工およびカール加工を施す。それにより、溝部１２が形成される。この場合、封口部材１１が溝部１２によって固定される。以上の工程により、コンデンサ１００ａが完成する。

図８は、コンデンサ１００ａの他の製造フロー図である。まず、図３（ａ）〜図３（ｃ）および図４（ａ）の工程に従って、コンデンサ素子２０を完成させる。次に、図８（ａ）に示すように、絞り加工によってあらかじめ溝部１３が形成された金属ケース１０内に、コンデンサ素子２０を収納する。次いで、図８（ｂ）に示すように、封口部材１１を金属ケース１０の開口部に押し込み、金属ケース１０の開口部に対して絞り加工およびカール加工を施す。それにより、溝部１２が形成される。この場合、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に空間が介在していることから、コンデンサ素子２０に対して圧力が加わらない。それにより、陽極箔２１および陰極箔２２の化成被膜の破壊を防止することができる。以上の工程によりコンデンサ１００ａが完成する。

本実施の形態においては、溝部１３が第２の凹部に相当する。

以下、上記実施の形態に係るコンデンサを作製し、その特性を調べた。

（実施例）
実施例においては、図１のコンデンサ１００を作製した。陽極箔２１および陰極箔２２には、エッチング処理及び化成処理が施されたアルミニウム箔を用いた。陽極端子３０および陰極端子４０のリード線部３３には、銅母材に錫めっき処理を施したものを用いた。陽極端子３０および陰極端子４０の圧延部３１および丸棒部３２には、アルミニウムを用いた。セパレータ２３には、マニラ麻主体の電解紙を用いた。金属ケース１０には、内外面に樹脂コートが施されたアルミニウムを用いた。封口部材１１には、ＩＩＲを用いた。実施例に係るコンデンサの定格電圧は、２.５ＷＶである。

最初に、コンデンサ素子２０を作製した。まず、カシメプレス法により、陽極箔２１を陽極端子３０に接続し、陰極箔２２を陰極端子４０に接続した。その後、セパレータ２３を介して陽極箔２１および陰極箔２２を巻回し、陽極端子３０および陰極端子４０の丸棒部３２を封口部材１１の貫通孔に貫通させることによって封口部材１１をコンデンサ素子２０に装着した。

陽極箔２１、陰極箔２２、ならびに、陽極端子３０および陰極端子の圧延部３１に対して、アジピン酸アンモニウム濃度０．５％〜２％を主体とした化成液を用いて陽極箔２１の酸化皮膜の化成電圧値に近似した電圧で化成処理を施し、２００℃〜３２０℃の温度範囲で３分〜２０分熱処理を施した。再びこの化成処理および熱処理を３回〜７回繰り返した後、純水で５分以上洗浄後、１００℃以上の雰囲気で３０分〜９０分、乾燥した。

次いで電解質層２４を形成した。セパレータ２３に３，４エチレンジオキシチオフェンとｐ−トルエンスルホン酸第２鉄の１−ブタノール溶液とを含侵させ、４０℃〜１５０℃の温度範囲で１６時間大気中に保持し、ポリエチレンジオキシチオフェンからなる導電性高分子層を形成させて電解質層２４を完成させた。次に、コンデンサ素子２０に２４０℃〜３２０℃で３分〜２０分程度熱処理を行ったのち、金属ケース１０へ収納後、絞り加工により封口した。封口後１２５℃以上の雰囲気中で２．５Ｖ以上の電圧を印加するエージング処理を施し、寸法φ８×１１．５Ｌのコンデンサ１００を完成させた。

（比較例）
比較例においては、コンデンサ素子２０と封口部材１１との間に空間を設けないコンデンサを作製した。まず、陽極箔２１および陰極箔２２をセパレータ２３を介して巻き回し、封口部材１１をコンデンサ素子２０の上面まで押し込み、再化成処理を施した。その他の構成材料および製造工程は、実施例に係るコンデンサと同様である。比較例に係るコンデンサの定格電圧も、２．５ＷＶである。

（分析）
実施例および比較例に係るコンデンサの周波数１２０Ｈｚにおける静電容量、ｔａｎδ、周波数１００ｋＨｚにおけるＥＳＲ、および、定格電圧印加後２分における漏れ電流の値を表１に示す。実施例および比較例に係るコンデンサはそれぞれ５０個ずつ作製されており、表１の各値はそれらの平均値Ａｖｅおよびバラツキσを示している。

表１に示すように、静電容量、ｔａｎδ、ＥＳＲについては、条件による差異は確認されなかった。しかしながら、実施例に係るコンデンサにおいては、比較例に係るコンデンサと比較して、漏洩電流のバラツキが少なく平均値も大幅に低下していることが確認された。

比較例に係るコンデンサに比較して実施例に係るコンデンサにおいては、封口部材１１とコンデンサ素子２０との間に空間が介在している。それにより、実施例に係るコンデンサにおいては、化成処理において圧延部３１および丸棒部３２に電解液が十分に供給され、圧延部３１および丸棒部３２の表面に強固な誘電体酸化皮膜が形成されている。以上のことから、コンデンサ１００への電圧印加時の絶縁性が向上し、漏洩電流が低減されたと考えられる。

次に、熱負荷による特性変化を調べた。具体的には、実施例および比較例に係るコンデンサを半田槽（２４０℃、９０秒間）に含浸して、外観の確認を行うとともに、定格電圧印加後２分での漏れ電流を測定した。その結果を表２に示す。表２においても表１の各値同様に５０個のコンデンサの平均値が示されており、試験後の外観状態と漏洩電流の平均値Ａｖｅおよびバラツキσが示されている。

表２に示すように、実施例に係るコンデンサにおいては、比較例に係るコンデンサに比較して漏洩電流の増加量が低くなった。また、外観で比較した場合、実施例に係るコンデンサにおいては、比較例に係るコンデンサに比較して熱負荷後でも目立った変化がなく形状が安定していた。

熱負荷時においては、電解質中の未反応分の酸化剤、モノマー、残留溶剤等が揮発することによって、金属ケース１０内の内圧が上昇する。比較例に係るコンデンサにおいては、内圧上昇に加えコンデンサ素子２０が封口部材１１の変形による応力を受ける。それにより、比較例に係るコンデンサにおいては、コンデンサ素子２０の陽極箔２１および陰極箔２２のエッジ部の酸化被膜が破壊されて欠陥部となり、漏洩電流が増加したと考えられる。

さらに、実施例に係るコンデンサにおいては、金属ケース１０内に空間が確保されていることから、内圧上昇後でも蒸気の逃げ場がある。したがって、実施例に係るコンデンサにおいては、漏洩電流の増加に至らなかったと考えられる。また、溝部１２および圧延部３１に封口部材１１が均一な力で保持されることによって封口部材１１の変形が抑制されたことも、理由の１つであると推測される。

以上のことから、実施例に係るコンデンサにおいては、初期漏洩電流が低減されることがわかった。また、熱負荷時においては、漏洩電流の増加が抑制されかつ形状変化が抑制されることがわかった。

本発明の第１の実施の形態に係る巻回型のコンデンサを説明するための図である。 陽極端子の詳細について説明するための図である。 第１の実施の形態に係るコンデンサの製造フロー図である。 第１の実施の形態に係るコンデンサの製造フロー図である。 本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサの外観図である。 第２の実施の形態に係るコンデンサの一部切り欠き断面図である。 第２の実施の形態に係るコンデンサの製造フロー図である。 第２の実施の形態に係るコンデンサの他の製造フロー図である。

符号の説明

１０ 金属ケース
１１ 封口部材
１２，１３ 溝部
２０ コンデンサ素子
３０ 陽極端子
４０ 陰極端子
３１ 圧延部
３２ 丸棒部
３３ リード線部
３５ ストッパ部
３６ 接続部
１００，１００ａ コンデンサ

Claims (9)

1. 陽極端子が接続された陽極箔と陰極端子が接続された陰極箔とがセパレータを介して巻回され、前記陽極箔と前記陰極箔との間に導電性高分子からなる電解質層が形成されたコンデンサ素子と、
   開口部を有し、前記コンデンサ素子を収容する収容部材と、
   前記陽極端子および前記陰極端子が貫通する貫通孔を備え、前記収容部材の開口部を封口する封口部材とを備え、
   前記封口部材と前記コンデンサ素子との間には、所定の間隙が介在し、
   前記陽極端子および前記陰極端子の少なくともいずれか一方は、リード線部と、前記リード線部よりも大きい径を有し前記リード線部に接続され前記封口部材の貫通孔を貫通し丸棒形状を有する第１の部材と、前記コンデンサ素子に接続される第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられたストッパと、を含み、
   前記ストッパは、前記第１の部材の径よりも大きい幅を有し、前記第１の部材の一部を圧延することによって形成された平板形状を有することを特徴とする巻回型コンデンサ。
2. 前記陽極箔、前記第１の部材、前記第２の部材および前記ストッパは、表面に酸化被膜を有し、
   前記陰極箔は、表面に酸化被膜または弁金属または炭素材料を有することを特徴とする請求項１記載の巻回型コンデンサ。
3. 前記収容部材は、前記開口部近傍において第１の凹部を備え、
   前記封口部材は、前記第１の凹部によって保持されていることを特徴とする請求項１または２記載の巻回型コンデンサ。
4. 前記収容部材は、前記封口部材と前記コンデンサ素子との間に第２の凹部を備えていることを特徴とする請求項３記載の巻回型コンデンサ。
5. 前記封口部材は、ゴムからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の巻回型コンデンサ。
6. 陽極端子が接続された陽極箔と陰極端子が接続された陰極箔とをセパレータを介して巻回する工程と、
   前記陽極端子および前記陰極端子を封口部材に貫通させ、前記封口部材と前記陽極箔および前記陰極箔との間に所定の間隙を設ける工程と、
   前記陽極端子、前記陽極箔、前記陰極端子および前記陰極箔に化成処理を施す工程と、
   前記陽極箔と前記陰極箔との間に導電性高分子からなる電解質層を形成してコンデンサ素子を形成する工程と、
   開口部を有する収容部材に前記コンデンサ素子を収容して、前記開口部を前記封口部材によって封口する工程とを含み、
   前記陽極端子および前記陰極端子の少なくともいずれか一方は、リード線部と、前記リード線部よりも大きい径を有し前記リード線部に接続され前記封口部材の貫通孔を貫通し丸棒形状を有する第１の部材と、前記コンデンサ素子に接続される第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられたストッパと、を含み、
   前記ストッパは、前記第１の部材の径よりも大きい幅を有し、前記第１の部材の一部を圧延することによって形成された平板形状を有することを特徴とする巻回型コンデンサの製造方法。
7. 前記収容部における前記封口部材を保持する部位に、絞り加工およびカール加工を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の巻回型コンデンサの製造方法。
8. 前記収容部における前記封口部材と前記コンデンサ素子との間の部位に、絞り加工を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項６または７記載の巻回型コンデンサの製造方法。
9. 前記封口部材は、ゴムからなることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の巻回型コンデンサの製造方法。

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