JP6083159B2 - コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はたとえば、外装に樹脂モールドを用いた電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサおよびその製造方法に関する。

固体電解コンデンサなどのコンデンサが搭載されるＴＶ（テレビジョン）受像機、電子ゲーム機、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの電子機器では薄型化や軽量化が図られている。搭載部品であるコンデンサには小型化、軽量化とともに、低背化（高さ低減）が求められている。

低背化に関し、封口部材や既述の絶縁板を用いない樹脂モールドでコンデンサ素子を封入するものが知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２）。

この樹脂モールドには、コンデンサ素子を液状樹脂に浸漬するいわゆる浸漬法や、金型で樹脂外装を成形する成形法などが知られている。浸漬法では、樹脂層の厚みがコンデンサ素子に付着する液状樹脂に委ねられ、その制御が難しい。付着樹脂が多くなれば、樹脂外装が厚くなる。これに対し、成形法は金型のキャビティで樹脂外装の厚さを規制できる。このため、樹脂外装の厚さを制御できる成形法が低背化に有利である。

特開昭６２−１８８２１６号公報 特開２００３−２７２９６２号公報

ところで、コンデンサ素子の陽極側および陰極側の引出し端子は、コンデンサ素子をモールドする樹脂層を通過させて外部に引き出されている。各引出し端子はフェイスボンディング用端子に成形される。この成形は通常、モールド樹脂の面部に沿って折り曲げられ、モールド樹脂層に配置される。

この引出し端子の折り曲げなど成形の際、引出し端子には折り曲げ応力が作用する。この応力は、引出し端子を通してコンデンサ素子と引出し端子の接続部に波及する。曲げ応力が大きい場合には、その接続部に損傷を与える。場合によっては、コンデンサ素子の電極箔の誘電体皮膜を損傷する場合もある。このような不都合を回避するには、モールド樹脂層を厚くし、曲げ応力の影響を回避することが行われる。しかしながら、モールド樹脂層を厚くすれば、コンデンサの小型化、低背化または軽量化を妨げるという課題がある。

そこで、本発明の目的は、斯かる課題に鑑み、樹脂モールド後の引出し端子の曲げなどの成形によるコンデンサ素子側への応力作用を軽減することにある。

また、本発明の他の目的は、引出し端子とモールド樹脂の密着性を高め、モールド樹脂によるコンデンサ素子の封止強度を高めることにある。

また、本発明の他の目的は、曲げ応力の波及を軽減することにより、モールド樹脂の層厚を低減し、コンデンサの小型化、低背化または軽量化を高めることにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子を被覆するモール ド樹脂と、前記コンデンサ素子から引き出され前記モールド樹脂を通過させた引出し端 子と、前記引出し端子に設置され、前記モールド樹脂の樹脂層内に埋め込まれた薄肉部 とを備え、前記モールド樹脂の導出面に沿って前記引出し端子が折り曲げられている。

上記コンデンサにおいて、より好ましくは、前記引出し端子は、前記薄肉部に平坦面部を備え、該平坦面部を前記モールド樹脂の樹脂層内に設置し、この平坦面部の方向に前記引出し端子が折り曲げられてもよい。

上記コンデンサにおいて、より好ましくは、前記薄肉部は、前記引出し端子の全周囲に形成されていてもよい。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子の封止にモールド樹脂を用いるコンデンサの製造方法であって、前記コンデンサ素子の引出し端子に薄肉部を形成し、 前記モールド樹脂層内に前記引出し端子の前記薄肉部を配置して埋め込み、前記コンデンサ素子を前記モールド樹脂より封止し、前記モールド樹脂の導出面に沿って前記引出し端子を折り曲げる。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1)コンデンサ素子を封止するモールド樹脂の樹脂層内に引出し端子の薄肉部を配置し ているので、該引出し端子を折り曲げた時の応力を樹脂層内の薄肉部に集中させるこ とができ、コンデンサ素子との接続側への波及を防止できる。

(2) モールド樹脂を通過する引出し端子に薄肉部を設けたので、該薄肉部にモールド樹 脂が密着するので引出し端子とモールド樹脂との密着面積が拡大され、コンデンサ 素子の封止強度を高められる。

(3) 成形時の応力の影響を軽減できるので、モールド樹脂の層厚を低減できる。これにより、コンデンサの小型化、低背化または軽量化を高めることが可能になる。

(4) 引出し端子にモールド樹脂に埋め込まれる薄肉部を設けたので、モールド樹脂と引出し端子との沿面距離を延長でき、素子内部への外気の侵入を抑制できる。

(5) 薄肉部に平坦面部を含むので、引出し端子を折り曲げた際に、引出し端子に作用する応力を吸収することができる。

(6) 薄肉部を引出し端子の全周囲に形成されることで、全周囲に渡って形成された薄肉部にモールド樹脂が密着するため、コンデンサ素子の封止強度がより一層向上させることができ、さらにはモールド樹脂と引出し端子との沿面距離を延長させることができるので、素子内部への外気の侵入を抑制できる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

一実施の形態に係るコンデンサの断面を示す断面図である。 図１のIIA 部の拡大断面および拡大断面の水平断面を示す図である。 引出し端子の成形、ノッチに加わる応力を示す断面図である。 ノッチの他の形態を示す断面図である。 沿面距離に対する引っ張り強度特性を示す図である。

図１は、一実施の形態に係るコンデンサの断面を示している。

このコンデンサ２はたとえば、電解コンデンサであり、コンデンサ素子４を備えている。コンデンサ素子４は、陽極側および陰極側の電極箔との間にセパレータを挟み込み、円筒状に巻回している。このコンデンサ素子４の陽極側の電極箔には引出し端子６−１、陰極側の電極箔には引出し端子６−２が接続され、素子端面８から引き出されている。

コンデンサ素子４の周囲部は、樹脂外装の一例としてモールド樹脂１０で被覆されている。このモールド樹脂１０は、コンデンサ素子４の外形形状に応じてたとえば、円柱形である。コンデンサ素子４の引出し端子６−１、６−２は素子端面８側を覆うモールド樹脂１０の樹脂層を通過させて引き出されている。各引出し端子６−１、６−２は、モールド樹脂１０の引出し端子の底面（導出面）に沿って互いに反対方向に折り曲げによって成形され、フェイスボンディング用端子に構成されている。

図２のＡは、図１のIIA 部を拡大した断面を示している。各引出し端子６−１、６−２は、コンデンサ素子４の電極箔側に接続される端子本体１２とリード部１４とを備えている。端子本体１２は、モールド樹脂１０の層内に設置されている。この層内における端子本体１２には、薄肉部の一例であるノッチ１６が形成されている。ノッチ１６は各引出し端子６−１、６−２の全周囲に形成されており、その一部に平坦面部１８Ａおよび傾斜面部１８Ｂを備えている。各引出し端子６−１、６−２は平坦面部１８Ａの方向に折り曲げられている。ｄは、ノッチ１６の面を含む各引出し端子６−１、６−２とモールド樹脂１０との沿面距離を示している。つまり、ノッチ１６により、モールド樹脂１０に対する各引出し端子６−１、６−２の沿面距離が拡張されている。

図２のＢは、図２のＡのIIB −IIB 線で切断した断面を示している。この実施の形態のノッチ１６は、端子本体１２の小径部分であり、モールド樹脂１０の層内に設置されている。この実施の形態では、ノッチ１６は、端子本体１２より小径の八角形状である。このノッチ１６にはモールド樹脂１０が入り込み、モールド樹脂１０が密着している。つまり、ノッチ１６を備えた引出し端子６−１、６−２ではモールド樹脂１０に対するモールド樹脂１０の密着面積が拡大され、引出し端子６−１、６−２とモールド樹脂１０との固定強度が高められている。また、モールド樹脂１０によるコンデンサ素子４の封止強度が高められている。

このコンデンサ２の製造方法の一例について説明する。

＜引出し端子６−１、６−２の凹部加工＞

図３のＡは、ノッチ１６が加工された引出し端子６−１、６−２を備えたコンデンサ２を示している。各引出し端子６−１、６−２の成形加工により、ノッチ１６が各引出し端子６−１、６−２の端子本体１２に形成される。

＜コンデンサ素子４の樹脂モールド＞

陽極側の電極箔と、陰極側の電極箔との間にセパレータを挟み込んで巻回された素子体に固体電解質層を形成してコンデンサ素子４が形成される。コンデンサ素子４の陽極箔には陽極側の引出し端子６−１、陰極箔には陰極側の引出し端子６−２をコールドウェルド（冷間圧接）やステッチ法により接続する。このコンデンサ素子４を成形型のキャビティに装填し、コンデンサ素子４の外面に樹脂モールドを施す。これにより、コンデンサ素子４の外面を覆うモールド樹脂１０が形成され、コンデンサ素子４の素子端面８から引き出された引出し端子６−１、６−２がモールド樹脂１０から導出され、その導出面に沿って折り曲げられている。引出し端子６−１、６−２はたとえば、アルミニウムなどの導体ワイヤで形成されている。

このようなモールド樹脂１０の成形加工の際、モールド樹脂１０の層内に引出し端子６−１、６−２のノッチ１６を包摂させる。これにより、ノッチ１６は、モールド樹脂１０の層内を貫通する形態でモールド樹脂１０内に設置されてモールド樹脂１０に固定される。

＜引出し端子６−１、６−２の成形加工＞

各引出し端子６−１、６−２に折り曲げ加工を施す。図３のＢに示すように、各引出し端子６−１、６−２には平坦面部が備えられ、平坦面部の方向に折り曲げられると、その曲げ応力は端子本体１２に波及する。この曲げ応力Ｆは、端子本体１２のノッチ１６に特に平坦面部に集中する。これにより、ノッチ１６からコンデンサ素子４側に波及するのを抑制することができる。

＜一実施の形態の効果＞

(1) ノッチ（薄肉部）１６を設けることで、端子加工の際に生じる応力をノッチ１６に集中させ、ノッチ１６よりコンデンサ素子４側（つまり、電極箔と引出し端子６−１、６−２の接続部など）への波及を低減できる。

(2) 引出し端子６−１、６−２の折り曲げに対して、ノッチ１６に加わる応力をそのノッチ１６の面（つまり、若干の曲面含）をもって対応させることができる。これにより、過度の応力によるノッチ１６の変形を防止し、応力を吸収することができる。

(3) ノッチ１６の面と引出し端子６−１、６−２の加工形態により、ノッチ１６への加工応力の集中とノッチ１６の形状（面）による応力の吸収が可能になり、コンデンサ素子４側へのストレスを軽減できる。

(4) ノッチ１６による凹凸面にモールド樹脂１０の回り込みが可能になる。これにより、各引出し端子６−１、６−２の端子本体１２とモールド樹脂１０との密着性が高められ、モールド樹脂１０によるコンデンサ素子４の封止強度を高めることができる。

(5) この実施の形態ではノッチ１６の断面形状が八角形であることから、引出し端子６−１、６−２の曲げ方向の自由度が高められる。

(6) この実施の形態では、ノッチ１６が断面八角形である。このため、引出し端子６−１、６−２の折り曲げ方向の対抗面である平坦面部１８Ａと、この平坦面部１８Ａを挟んで平坦面部１８Ａとたとえば、１３５度の角度を成す傾斜面部１８Ｂとが備えられている。このため、引出し端子６−１、６−２の折り曲げに伴う応力Ｆが引出し端子６−１、６−２のノッチ１６の平坦面部１８Ａに作用する際、応力Ｆの一部が各傾斜面部１８Ｂ側に分散する。この結果、ノッチ１６に対して応力Ｆの一点集中を軽減することができる。

＜ノッチ１６の変形例＞

図４は、ノッチ１６の断面形状を示している。図４のＡに示すように、ノッチ１６の断面形状は正方形としてもよい。正方形とすれば、その一辺つまり平坦面部側を引出し端子６−１、６−２の曲げ方向に設定することにより、曲げ応力を集中させ、引出し端子６−１、６−２の成形精度を向上させることができる。

図４のＢに示すように、ノッチ１６の断面形状は半円形としてもよい。半円形とした場合、その弦側つまり平坦面部側を引出し端子６−１、６−２の曲げ方向に設定することにより、曲げ応力を集中させ、成形精度を向上させることができる。

図４のＣに示すように、ノッチ１６の断面形状は三角形としてもよい。三角形とした場合、その一辺側つまり平坦面部側を引出し端子６−１、６−２の曲げ方向に設定することにより、曲げ応力を集中させ、成形精度を向上させることができる。

既述したコンデンサ２の実施例について、比較例と対比して説明する。

（１）実施例および比較例の構成

（実施例１）
リード部１４の一部にノッチ１６が設けられている。各リード部１４は陽極箔および陰極箔にそれぞれ接続されている。陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介して巻回し、両電極箔間に固体電解質層を生成したコンデンサ素子４が形成されている。このコンデンサ素子４は、図１に示すように、モールド樹脂１０で被覆されている。リード部１４は、モールド樹脂１０から導出され、その導出面に沿って折り曲げられている。

図１に示すノッチ１６は、断面八角形であり、折り曲げ面に対して対向面を備え、引出し端子の軸方向と直角方向に既述の平坦面部が設けられている。引出し端子６−１、６−２の薄肉部を構成するノッチ１６は、各引出し端子６−１、６−２の全周囲に渡って形成されている。

（比較例１）
比較例１は、図１に示すコンデンサ２のノッチ１６を設けていないコンデンサを示している。その他の構成は実施例１と同様である。

＜引張強度試験＞

本試験はモールド樹脂１０内にあるリード部１４の引張強度を測定している。

図５は、この試験結果を示している。横軸は沿面距離ｄ［ｍｍ］、縦軸は引張強度Ｆ［ｋｇｆ／ｍｍ²］を示している。沿面距離ｄは図２に示すコンデンサ素子４の底部からモールド樹脂１０の底面までの長さを指す。

この実験結果から明らかなように、実施例１のコンデンサ２の引出し端子６−１、６−２の引張強度は比較例１のコンデンサに比べて大きいことが分かる。理由として、モールド樹脂１０内に設けたノッチ１６に樹脂が流れ込んでいるので、ノッチ１６がない比較例１に比べてモールド樹脂１０内にリード部１４が留まる力が働くことから、引張強度が拡大されたものと推測される。比較例１はノッチ１６がないため、引張強度が小さくなったものと推測される。

＜温度サイクル試験＞
この温度サイクル試験は、コンデンサ２を−５５〜１０５〔℃〕の雰囲気に設置し、既述の温度範囲でコンデンサ２に加わる熱を昇降させることを１サイクルとして、それを３５０回繰り返した。表１は試験前の等価直列抵抗(ＥＳＲ)に対する試験後の等価直列抵抗の上昇率を示している。

表１から明らかなように、実施例１では、比較例１に比べて初期値に対するＥＳＲ上昇率が低くなっている。

実施例１では、リード部１４より細いノッチ１６が引出し端子６−１、６−２の全周囲面に形成されているので、モールド樹脂１０の樹脂層内の経路が長く、コンデンサ素子４に対する急激な温度変化の影響が及びにくく、ＥＳＲ上昇率が低下したものと推測される。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、電解コンデンサを例示したが、本発明のコンデンサは電気二重層コンデンサなど他のコンデンサであってもよい。

(2) ノッチ１６は、引出し端子６−１、６−２の軸方向と直交方向の断面形状が三角形または四角形以外の多角形であってもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、モールド樹脂で外装が施されるコンデンサであって、引出し端子を曲げによって成形するコンデンサに幅広く適用でき、曲げなどによる引出し端子による応力の影響を回避でき、有用である。

２ コンデンサ
４ コンデンサ素子
６−１、６−２ 引出し端子
８ 素子端面
１０ モールド樹脂
１２ 端子本体
１４ リード部
１６ ノッチ
１８Ａ 平坦面部
１８Ｂ 傾斜面部

Claims (4)

1. コンデンサ素子を被覆するモールド樹脂と、
   前記コンデンサ素子から引き出され前記モールド樹脂を通過させた引出し端子と、
   前記引出し端子に設置され、前記モールド樹脂の樹脂層内に埋め込まれた薄肉部と
   を備え、
   前記モールド樹脂の導出面に沿って前記引出し端子が折り曲げられていることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記引出し端子は、前記薄肉部に平坦面部を備え、該平坦面部を前記モールド樹脂の樹脂層内に設置し、この平坦面部の方向に前記引出し端子が折り曲げられることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記薄肉部は、前記引出し端子の全周囲に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ。
4. コンデンサ素子の封止にモールド樹脂を用いるコンデンサの製造方法であって、
   前記コンデンサ素子の引出し端子に薄肉部を形成し、
   前記モールド樹脂層内に前記引出し端子の前記薄肉部を配置して埋め込み、
   前記コンデンサ素子を前記モールド樹脂より封止し、
   前記モールド樹脂の導出面に沿って前記引出し端子を折り曲げる
   ことを特徴とするコンデンサの製造方法。

Images