JP6242757B2 - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなる巻回体を巻止めテープで巻止めして形成されるコンデンサ素子を有する電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。

従来から、電解コンデンサとして、例えば、アルミニウム箔からなる陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなる巻回体を巻止めテープで巻止めしてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用の電解液や固体電解質を含浸させた後にケースに収納、またはコンデンサ素子をケースに収納後電解質を含浸してなるアルミニウム電解コンデンサが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−２７７３４８号公報 特開２０００−１８８２４２号公報

陽極箔は、その表面には酸化皮膜が形成されていて比較的剛性が高い。したがって、時間が経つに連れ陽極箔の反発力により巻止めテープが剥がれて、巻回体の巻緩みが生じることがある。また、電解コンデンサを表面実装する場合には、リフローはんだ付け時に加わる熱ストレスにより、巻止めテープの粘着力低下および収縮が起こり巻回体の巻緩みが生じることがある。このように巻回体に巻緩みが生じると、陽極箔と陰極箔との対向面積が減少することによる静電容量の低下、陽極箔と陰極箔との対向間隔が広がることによる損失（ｔａｎδ）の増大等、コンデンサの電気特性の低下が生じる。

ここで、巻止めテープは、一端部をセパレータまたは陽極箔上に貼り付けた後、巻回体の外周面に巻き付けされ、他端部が巻止めテープの背面（粘着面とは反対側の面）に貼り付けされる。巻止めテープの背面に貼り付けられた部分は、セパレータや陽極箔に貼り付けられた部分に比べて剥がれ易い。よって、上述のように陽極箔の反発力やリフローはんだ付け時に加わる熱ストレス等により巻き緩みが生じやすい。

本発明は、上記課題を解決するものであり、巻回体の巻き緩みを抑制できる電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔、およびセパレータからなる複数のシートを有しており、前記セパレータを介して前記陽極箔と前記陰極箔とを重ね合わせて巻回してなる巻回体と、
一方の面に粘着面を有し、かつ、他方の面に非粘着面を有しており、前記巻回体の外周面に貼り付けられていると共に、前記巻回体の前記外周面において周方向の全長に亘って巻き付けられた巻止めテープとを備えた電解コンデンサであって、
前記巻止めテープは、その一端部に前記粘着面が外側となるように折り返された折り返し部が設けられており、前記折り返し部の前記粘着面と、前記一端部とは反対側の他端部の粘着面とが接着していることを特徴とするものである。

別の観点によると、本発明の電解コンデンサの製造方法は、陽極箔、陰極箔、およびセパレータからなる複数のシートを有しており、前記セパレータを介して前記陽極箔と前記陰極箔とを重ね合わせて巻回してなる巻回体と、
一方の面に粘着面を有し、かつ、他方の面に非粘着面を有しており、前記巻回体の外周面に貼り付けられていると共に、前記巻回体の前記外周面において周方向の全長に亘って巻き付けられた巻止めテープとを備えた電解コンデンサの製造方法であって、
前記巻止めテープの一端部に、前記粘着面が外側となるように折り返された折り返し部を設け、前記折り返し部の前記粘着面と、前記一端部とは反対側の他端部の粘着面とを接着することを特徴とするものである。

これらの構成によれば、巻回体を巻き止めする巻止めテープは、その一端部に設けられた折り返し部の粘着面と、一端部とは反対側の他端部の粘着面とを接着するので、粘着面同士の強力な接着力で接着する。よって、陽極箔の反発力や熱ストレス等が加わっても剥がれにくく、巻回体の巻緩みを抑制できる。また、巻止めテープの貼り付け方のみを変更して巻緩み抑制の効果を得ることができるので、製造工程の増加や電気特性への影響が生じることがない。

また、本発明の電解コンデンサでは、前記折り返し部の前記粘着面は、その基端側部分において前記巻回体の巻終わり部となる前記複数のシートのうちのいずれか１つの終端部の内側面と接着していることが好ましい。

この構成によれば、巻回体の巻緩みをより確実に抑制できる。

さらに、本発明の電解コンデンサでは、前記折り返し部の基端とは反対側の先端と前記巻回体の巻終わり端との間の長さが、１０ｍｍ以上であることが好ましい。

この構成によれば、巻回体の巻緩みをさらに確実に抑制できる。

加えて、本発明の電解コンデンサの製造方法では、前記巻止めテープを、前記折り返し部の基端側とは反対の先端側部分が前記巻回体の巻終わり端からはみ出るようにしつつ、前記折り返し部の基端側部分を前記巻回体の巻終わり部となる前記複数のシートのうちのいずれか１つの終端部の内側面と接着すると共に、前記複数のシートのうち最も外側に位置するシートの外側面に接着した後、前記巻止めテープを前記巻回体の前記外周面に巻き付け、前記巻止めテープの前記他端部の粘着面を、前記折り返し部の前記先端側部分に接着することが好ましい。

本発明によると、巻回体を巻き止めする巻止めテープは、その一端部に設けられた折り返し部の粘着面と、一端部とは反対側の他端部の粘着面とを接着するので、粘着面同士の強力な接着力で接着する。よって、陽極箔の反発力や熱ストレス等が加わっても剥がれにくく、巻回体の巻緩みを抑制できる。また、巻止めテープの貼り付け方のみを変更して巻緩み抑制の効果を得ることができるので、製造工程の増加や電気特性への影響が生じることがない。

本発明の一実施の形態にかかるチップ形電解コンデンサの外観および内部構造を示す概略構成図である。 図１に示す巻回体の分解斜視図である。 図１に示すコンデンサ素子の外観図である。 図３に示すコンデンサ素子のIV-IV線に沿う断面の部分拡大図である。 図１に示す電解コンデンサの製造工程のフローチャートである。 図１に示す巻止めテープを接着する際の手順を示す図であり、（ａ）は巻止めテープのガイドと巻回体との移動工程、（ｂ）は巻回体と巻止めテープとの接着工程、（ｃ）は巻止めテープの巻き付け工程、（ｄ）は巻止め工程を示す。 従来例の電解コンデンサの巻止めテープの巻き終わり部分を示す図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（電解コンデンサの構成）
図１に示すように、チップ形電解コンデンサ１（以下、単に電解コンデンサ１と称す）は、主として、コンデンサ素子２、外装ケース５、弾性封口体６および支持部材７を備えている。コンデンサ素子２は、複数のシートを重ね合わせて巻回した巻回体３を、その外周面に貼り付けられた巻止めテープ４により巻止めすることで形成されている。

図２に示すように、巻回体３は、陽極箔３１、陰極箔３２、および２枚のセパレータ３３ａ、３３ｂからなる４枚のシートを、陽極箔３１、セパレータ３３ａ、陰極箔３２、セパレータ３３ｂの順で重ね合わせて、陽極箔３１が内側となりセパレータ３３ｂが外側となるようにして巻回して形成されている。

陽極箔３１は、アルミニウム等の弁作用金属で形成されている。この陽極箔３１の表面はエッチング処理により粗面化（エッチングピット形成）されるとともに陽極酸化（化成）による陽極酸化皮膜が形成されている。また、陰極箔３２も陽極箔３１と同様にアルミニウム等で形成されており、その表面は粗面化（エッチングピット形成）されるとともに自然酸化皮膜が形成されている。

また、陽極箔３１および陰極箔３２との間に介在するセパレータ３３ａ、３３ｂに電解液が保持されている（図示せず）。陽極箔３１と陰極箔３２とにはそれぞれリードタブが接続され、リードタブを介して陽極箔３１と陰極箔３２とからリード線３４がそれぞれ引き出されている。

巻止めテープ４は、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド等の長尺のフィルムを基材とするものであり、その一方の面はアクリル系接着剤が塗布された粘着面４ａ（図４参照）となっており、他方の面は非接着面となっている。巻止めテープ４は、図３に示すように、その長手方向が巻回体３の周方向に沿うように巻回体３に巻き付けられている。巻止めテープ４の長手方向に沿う長さは、巻回体３の外周の長さよりも長く、巻回体３の周方向の全長に亘って巻き付けられている。これにより、陽極箔３１、陰極箔３２またはセパレータ３３ａ、３３ｂの少なくとも１つの終端部が巻止められている。

ここで、図４に示すように、巻止めテープ４の一端部には粘着面４ａが外側となるように折り返された折り返し部４１が設けられている。折り返し部４１の粘着面４ａは、その基端側部分４２においてセパレータ３３ｂの終端部分の内側面と接着している。本実施形態では、巻回体３を構成する４枚シートのうち最も外側にあるセパレータ３３ｂの終端部が巻回体３の巻終わり部となっている。なお、折り返し部４１におけるセパレータ３３ｂと接着している基端側部分４２を除く部分を「先端側部分４３」と称する。折り返し部４１の先端側部分４３における粘着面４ａには、巻止めテープ４の折り返し部４１が設けられている一端部とは反対側の他端部の粘着面４ａが接着している。折り返し部４１の基端側部分４２の長さＬ１（図４参照）、すなわち、折り返し部４１の基端とセパレータ３３ｂの終端（巻回体３の巻終わり端）との間の長さは、５ｍｍ以上であることが好ましい。また、折り返し部４１の先端側部分４３の長さＬ２（図４参照）、すなわち、折り返し部４１の先端とセパレータ３３ｂの終端（巻回体３の巻終わり端）との間の長さは、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。

図１に戻って、外装ケース５は、有底筒形状を有するものであり、コンデンサ素子２を収容している。弾性封口体６は、外装ケース５の開口部を封止するものであり、弾性ゴムで形成されている。コンデンサ素子２のリード線３４は、弾性封口体６に形成された貫通孔を介して外装ケース５から引き出されている。

支持部材７は、絶縁材料からなるものであり、その上面で外装ケース５を開口側から支持している。弾性封口体６を介して外装ケース５から引き出されたコンデンサ素子２のリード線３４は、支持部材７に形成された貫通孔を介して外部に引き出されている。外部に引き出されたリード線３４は、支持部材７の下面に沿って伸延するように折り曲げられている。

次に、図５を参照しつつ、電解コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、陽極箔３１および陰極箔３２の表面にエッチング処理を施して粗面化する。さらに、粗面化された陽極箔３１の表面に化成処理を施して陽極酸化皮膜を形成し、陰極箔３２は、耐水性処理および／または熱処理にて自然酸化皮膜を形成する（ステップＳ１）。

続いて、陽極酸化皮膜、自然酸化皮膜が形成された陽極箔３１と陰極箔３２とのそれぞれにリードタブを介してリード線３４を接続する。そして、セパレータ３３ａ、３３ｂを介して陽極箔３１および陰極箔３２を重ね合わせて巻回し、円柱形の巻回体３を形成する（ステップＳ２）。次いで、巻止めテープ４を巻回体３に貼り付けて巻回体３を巻止めし、コンデンサ素子２を形成する（ステップＳ３）。

ここで、図６を参照しつつ、ステップＳ３の工程をより詳細に説明する。まず、図６（a）に示すように、先端部が鋭角に折れ曲がったガイド１０を用意し、ガイド１０の折れ曲がった先端部を巻止めテープ４の一端部（接着面４とは反対側の面）に押し付ける。これにより、巻止めテープ４の一端部は、ガイド１０の折れ曲がった先端部の表面に沿った形状となり、折り曲げ線４５において粘着面４ａが外側となるように鋭角に折れ曲がる。なお、巻止めテープ４の折り曲げ線４５よりも先端（一端）側の部分が折り返し部４１となる。そして、ガイド１０の先端部を巻回体３の巻き終わり部分に近づけるように図中右下方から左上方に向けて移動させつつ、巻回体３をガイド１０に近づけるように図中右方向に移動させる。

そして、図６（ｂ）に示すように、巻止めテープ４の粘着面４ａの折り返し部４１における基端側部分４２を、巻回体３の巻終わり端部となるセパレータ３３ｂの終端部の内側面と接着する。このとき、巻止めテープ４の折り返し部４１における先端側部分４３は、巻回体３の巻終わり端からはみ出るようにする。また、巻止めテープ４の粘着面４ａにおける折り曲げ線４５に関して一端とは反対側の部分は、セパレータ３３ｂの外側面と接着する。すなわち、巻止めテープ４の粘着面４ａは、セパレータ３３ｂと２か所で接着する。

続いて、図６（ｃ）に示すように、巻回体３を巻取り方向（図中反時計まわり方向）に回転させて、巻回体３の外周面に巻止めテープ４を巻き付ける。最後に、巻回体３の巻終わり端からはみ出た巻止めテープ４の先端側部分４３の粘着面４ａと、巻止めテープ４の他端部の粘着面４ａとを接着する。これにより、図６（ｄ）に示すように、巻止めテープ４により巻回体３が巻止めされコンデンサ素子２が形成される。

図５に戻って、ステップＳ３においてコンデンサ素子２を形成した後、電解コンデンサ１の組み立てを行う（ステップＳ４）。すなわち、ステップＳ３で形成されたコンデンサ素子２に電解液を含浸させた後、外装ケース５に収容し開口部を弾性封口体６で封止する。このとき、コンデンサ素子２のリード線３４を、弾性封口体６に形成された貫通孔を介して外装ケース５から引き出す。

なお、チップ形電解コンデンサにおいては、この後、電解コンデンサ１を開口側から支持するように、支持部材７を外装ケース５に組み付ける。このとき、弾性封口体６を介して外装ケース５から引き出されたコンデンサ素子２のリード線３４を、支持部材７に形成された貫通孔を介して外部に引出し、さらに外部に引き出されたリード線３４を、支持部材７の下面に沿って伸延するように折り曲げることによって、リフロー等による表面実装に対応可能な形状に形成する。

（評価試験）
次に、本実施の形態の電解コンデンサ１の評価試験について説明する。
評価試験に用いられる電解コンデンサの構成は、いずれも巻止めテープの貼り付け方を除いて、上述の実施形態で説明した電解コンデンサ１と同じである。また、いずれのケースサイズもφ６．３ｍｍ×７．７ｍｍである。

＜評価試験１＞
巻止めテープ４の折り返し部４１における基端側部分４２の長さＬ１を５ｍｍ、先端側部分４３の長さＬ２を１０ｍｍとする実施例の電解コンデンサ１および従来例の電解コンデンサをそれぞれ３００個作製した。図７は、従来例の電解コンデンサのコンデンサ素子１０２の周方向に関する断面における巻止めテープ１０４の終端近傍の拡大図を示す。図７に示すように、従来例においては、巻止めテープ１０４は、その一端部が巻回体３の最も外側に位置するセパレータ３３ｂ上に貼り付けられており、他端部（終端部）は巻止めテープ１０４自身の背面（粘着面１０４ａとは反対側の面）に接着している。そして、これらの試料に対して、製品頭部温度２６０℃ピーク、２３０℃以上６０秒以上、３回流し（過酷条件）でリフローを実施し、巻緩みが発生した試料の個数を比較した。その結果を、下記の表１に示す。

実施例の電解コンデンサでは、従来例と比較して過酷条件でのリフローによる巻緩みが全く発生しておらず、本発明の効果が確認された。

＜評価試験２＞
巻止めテープ４の折り返し部４１における先端側部分４３の長さＬ２を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとする３種類の実施例１、２、３の電解コンデンサを、それぞれ３００個作製した。そして、これらの試料に対して、製品頭部温度２６０℃ピーク、２３０℃以上６０秒以上、３回流し（過酷条件）でリフローを実施し、巻緩みが発生した試料の個数を比較した。その結果を、下記の表２に示す。

実施例１、２、３では、いずれも従来例に比べて巻緩みの発生率が改善している。また、折り返し部４１の先端側部分４３の長さＬ２が１０ｍｍ以上である実施例２、３では、リフロー後の巻緩みが生じていないが、１０ｍｍ未満である実施例１では巻緩みが生じている。よって、折り返し部４１の先端側部分４３の長さＬ２を１０ｍｍ以上とすることで、巻緩みを確実に抑制できる。

以上に述べたように、本実施形態にかかる電解コンデンサ１では、巻回体３を巻き止めする巻止めテープ４の一端部に、粘着面４ａが外側となるように折り返された折り返し部４１を設け、折り返し部４１の粘着面４ａと、巻止めテープ４の他端部の粘着面４ａとを接着する。したがって、巻止めテープ４は、一端部に設けられた折り返し部４１の粘着面４ａと、他端部の粘着面４ａとを接着するので、粘着面４ａ同士の強力な接着力で接着する。よって、陽極箔３１の反発力やリフローはんだ付けによる熱ストレス等が加わっても剥がれにくく、巻回体３の巻緩みを抑制できる。また、巻止めテープ４の貼り付け方のみを変更して巻緩み抑制の効果を得ることができるので、製造工程の増加や電気特性への影響が生じることがない。

また、本実施形態にかかる電解コンデンサ１では、折り返し部４１の粘着面４ａは、その基端側部分４２において巻回体３の巻終わり部となるセパレータ３３ｂの終端部の内側面と接着している。よって、巻回体３の巻緩みをより確実に抑制できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。

上述の実施形態においては、巻止めテープ４の折り返し部４１の粘着面４ａは、その基端側部分４２が巻回体３の巻終わり部となるセパレータ３３ｂの内側面と接着しており、その先端側部分４３が巻止めテープ４の他端部の粘着面４ａと接着している場合について説明したが、これには限定されない。すなわち、巻止めテープ４の折り返し部４１の粘着面４ａは、その全面が巻止めテープ４の他端部の粘着面４ａと接着していてもよい。

また、上述の実施形態においては、巻回体３を構成する４枚のシートである陽極箔３１、陰極箔３２、およびセパレータ３３ａ、３３ｂのうち、最も外側に位置するセパレータ３３ｂの終端部が巻回体３の巻終わり部となっている場合について説明したが、これには限定されない。最外周に位置するシート以外のシートの終端部が巻回体３の巻終わり部となっている場合には、巻止めテープ４の折り返し部４１における基端側部分４２は、その巻回体３の巻終わり部となるシートの終端部と接着する。

上述の実施形態は、コンデンサ素子に電解液を含浸したチップ形電解コンデンサであったが、支持部材を備えない電解コンデンサや、電解液に替えて固体電解質や、電解液と固体電解質を含浸する電解コンデンサであってもよい。

１ 電解コンデンサ
３ 巻回体
４ 巻止めテープ
４ａ 粘着面
３１ 陽極箔
３２ 陰極箔
３３ａ、３３ｂ セパレータ
４１ 折り返し部
４２ 基端側部分
４３ 先端側部分

Claims (5)

1. 陽極箔、陰極箔、およびセパレータからなる複数のシートを有しており、前記セパレータを介して前記陽極箔と前記陰極箔とを重ね合わせて巻回してなる巻回体と、
   一方の面に粘着面を有し、かつ、他方の面に非粘着面を有しており、前記巻回体の外周面に貼り付けられていると共に、前記巻回体の前記外周面において周方向の全長に亘って巻き付けられた巻止めテープとを備えた電解コンデンサであって、
   前記巻止めテープは、その一端部に前記粘着面が外側となるように折り返された折り返し部が設けられており、前記折り返し部の前記粘着面と、前記一端部とは反対側の他端部の粘着面とが接着していることを特徴とする電解コンデンサ。
2. 前記折り返し部の前記粘着面は、その基端側部分において前記巻回体の巻終わり部となる前記複数のシートのうちのいずれか１つの終端部の内側面と接着していることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記折り返し部の基端とは反対側の先端と前記巻回体の巻終わり端との間の長さが、１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサ。
4. 陽極箔、陰極箔、およびセパレータからなる複数のシートを有しており、前記セパレータを介して前記陽極箔と前記陰極箔とを重ね合わせて巻回してなる巻回体と、
   一方の面に粘着面を有し、かつ、他方の面に非粘着面を有しており、前記巻回体の外周面に貼り付けられていると共に、前記巻回体の前記外周面において周方向の全長に亘って巻き付けられた巻止めテープとを備えた電解コンデンサの製造方法であって、
   前記巻止めテープの一端部に、前記粘着面が外側となるように折り返された折り返し部を設け、前記折り返し部の前記粘着面と、前記一端部とは反対側の他端部の粘着面とを接着することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
5. 前記巻止めテープを、前記折り返し部の基端側とは反対の先端側部分が前記巻回体の巻終わり端からはみ出るようにしつつ、前記折り返し部の基端側部分を前記巻回体の巻終わり部となる前記複数のシートのうちのいずれか１つの終端部の内側面と接着すると共に、前記複数のシートのうち最も外側に位置するシートの外側面に接着した後、前記巻止めテープを前記巻回体の前記外周面に巻き付け、前記巻止めテープの前記他端部の粘着面を、前記折り返し部の前記先端側部分に接着することを特徴とする請求項４に記載の電解コンデンサの製造方法。