JP6986693B2 - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔を有し、
前記タブ端子は、前記樹脂層と離間している、電解コンデンサに関する。
前記封口部材は、前記主面の周縁またはその近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設されたリブを備え、
前記有底ケースは、前記樹脂層と離間している、電解コンデンサに関する。
前記封止する工程の後、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を硬化させることにより、前記主面の少なくとも一部を覆う樹脂層を形成する工程と、を備え、
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔を有し、
前記樹脂層を形成する工程において、前記タブ端子と前記樹脂層とを離間させる、電解コンデンサの製造方法に関する。
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態をより具体的に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。
(電解コンデンサ)
本発明の第1実施形態に係る電解コンデンサでは、封口部材は、リブを備えている。より具体的には、封口部材は、主面の第1孔の周囲に立設された第1リブを備えており、樹脂層は、第1リブを取り囲む領域(第1リブの外側の領域)に配されている。そして、タブ端子は、第1リブにより、樹脂層と離間している。樹脂層を形成する工程では、第1リブを取り囲む領域に硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、塗膜を硬化させて樹脂層を形成し、第1リブによりタブ端子と樹脂層とを離間させる。第1リブにより、タブ端子と樹脂層との接触が抑制されるため、高温環境下やリフロー処理による樹脂層の劣化を抑制できる。
このように第2リブを設ける場合、樹脂層は、第2リブの内側に形成されるため、有底ケースの開口端部と樹脂層との接触が抑制され、高温環境下で、有底ケースに熱が加わっても、樹脂層の劣化が抑制される。
このように、封口部材がその周縁に第2リブを有する場合には、有底ケースの開口端部は、樹脂層に接触しないように、第2リブ上(第2リブの上面)から封口部材を押し付けた状態にすることが好ましい。この場合には、開口端部により安定して押し付け易いように、第2リブの上面を平坦にしたり、上側のリブの幅を広めにしたりすればよい。
(タブ端子)
封口部材を貫通するタブ端子は、封口部材の第1孔から導出される第1部分とコンデンサ素子に接続される第2部分とを有している。タブ端子の第1部分と第2部分とは、溶接などにより接続されており、この接続部分は封口部材から外側に露出している。封口後に、封口部材の主面に樹脂層を形成する場合には、タブ端子の外側に露出した部分に樹脂層が接触した状態となり易い。タブ端子は、全体として、通常、金属で形成されているため、リフロー処理や高温環境下に晒されると膨張する。本実施形態では、樹脂層とタブ端子の接触が抑制されているため、リフロー処理や高温環境下に晒されても、樹脂層の劣化を抑制できる。
タブ端子(棒状部や扁平部など)のサイズは、電解コンデンサのサイズや封口部材の厚みなどに応じて適宜決定すればよい。
コンデンサ素子を収容した後、有底ケースの開口は、封口部材で封止される。
封口部材は、絶縁性物質であればよい。絶縁性物質としては弾性体が好ましい。ゴムなどの弾性体を含む封口部材を用いることで、高い封止性を確保することができる。高い耐熱性が得られ易い観点からは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(ハイパロンゴムなど)、ブチルゴム、イソプレンゴムなどが好ましい。
第1リブおよび第2リブの幅は、封口部材の主面上を樹脂層でできるだけ覆うことができる範囲で適宜決定すればよい。第1リブおよび第2リブの幅はそれぞれ、例えば、0.1〜1mmである。
封口部材の有底ケースの外側に配される主面には、この主面の少なくとも一部を覆うように樹脂層が形成されている。より詳しくは、樹脂層は、上記主面に設けられた第1リブを取り囲む外側の領域や、第1リブと第2リブとの間に形成された凹状の領域に配されている。樹脂層は、この領域の少なくとも一部を覆っていればよいが、封口部材の酸化劣化を抑制する観点からは、上記の領域全体を覆うように形成することが好ましい。第1リブ、または第1リブおよび第2リブにより、樹脂層のタブ端子や有底ケースとの接触が抑制されるため、高温環境下でタブ端子や有底ケースが膨張しても、樹脂層の劣化を抑制できる。
硬化剤、重合開始剤、触媒などは、硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択される。
コンデンサ素子を収容する有底ケースの材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮などの金属あるいはこれらの合金が挙げられる。有底ケースには、例えば、第1金属または第2金属と同じ金属を利用してもよい。
コンデンサ素子を収容した後、有底ケースの開口は、封止部材で封止される。
(陽極箔)
陽極箔としては、例えば、表面が粗面化された金属箔が挙げられる。金属箔を構成する金属の種類は特に限定されないが、誘電体層の形成が容易である点から、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属、または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。
誘電体層は、陽極箔の表面に形成される。具体的には、誘電体層は、粗面化された金属箔の表面に形成されるため、陽極箔の表面の孔や窪み(ピット)の内壁面に沿って形成される。
陰極箔には、例えば、金属箔が使用される。金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。陰極箔には、必要に応じて、粗面化および/または化成処理を行ってもよい。粗面化および化成処理は、例えば、陽極箔について記載した方法などにより行なうことができる。
セパレータとしては、特に制限されず、例えば、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、ポリアミド(例えば、脂肪族ポリアミド、アラミドなどの芳香族ポリアミド)の繊維を含む不織布などを用いてもよい。
電解液としては、非水溶媒であってもよく、非水溶媒とこれに溶解させたイオン性物質(溶質、例えば、有機塩)との混合物であってもよい。非水溶媒は、有機溶媒でもよく、イオン性液体でもよい。非水溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、スルホラン、γ−ブチロラクトン、N−メチルアセトアミドなどを用いることができる。有機塩としては、例えば、マレイン酸トリメチルアミン、ボロジサリチル酸トリエチルアミン、フタル酸エチルジメチルアミン、フタル酸モノ1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、フタル酸モノ1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリニウムなどが挙げられる。
第1実施形態に係る電解コンデンサは、タブ端子が接続したコンデンサ素子を収容した有底ケースの開口を、コンデンサ素子から延在するタブ端子を貫通させた状態の封口部材で封止する工程と、封止する工程の後、封口部材の有底ケースの外側に配される主面に、主面の少なくとも一部を覆う樹脂層を形成する工程と、を備える製造方法により製造できる。封止工程に先立って、コンデンサ素子は、有底ケース内に収容されるが、導電性高分子層を形成する前の巻回体を、有底ケースに収容し、ケース内で導電性高分子層を形成して、ケース内に収容された状態のコンデンサ素子を得てもよい。巻回体やコンデンサ素子を有底ケースに収容する際には、巻回体やコンデンサ素子に接続されたタブ端子が、有底ケースの開口側に位置するように、収容される。電解質は、封止工程の前にコンデンサ素子に含浸される。また、組み立てた電解コンデンサには、定格電圧を印加しながら、エージング処理を行ってもよい。
(封止工程)
封止工程では、例えば、コンデンサ素子から延在するタブ端子を貫通させた状態の封口部材を、有底ケース内に収容したコンデンサ素子の上方に配置し、次に、有底ケースの開口端部に、横絞り加工を施して封口部材を固定する。そして、有底ケースの開口端をカール加工し、開口端部は封口部材に押し付けられる。
図1に示すような座板を配置する場合には、カール部分に配置すればよい。
この工程では、封止した後に、封口部材の有底ケースの外側に配される主面(上面)に樹脂層を形成する。例えば、上記主面の第1リブを取り囲む外側の領域や、第1リブと第2リブとの間に形成された領域に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、塗膜を硬化させることにより、硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された樹脂層を形成することができる。塗膜は、公知の塗布方法により形成できる。このように樹脂層を形成することで、第1リブにより、タブ端子と樹脂層とが離間される。
なお、硬化性樹脂組成物の粘度は、例えば、市販の回転式粘度計(例えば、スピンドルタイプのB型粘度計)を用いて、23℃で、所定の回転速度(例えば、1〜10rpm)で測定することができる。
(電解コンデンサ)
本発明の第2実施形態に係る電解コンデンサでは、樹脂層は、タブ端子が貫通し、かつ第1孔と連なる第2孔を有している。タブ端子は、第2孔において樹脂層とタブ端子との間に形成された環状の隙間により樹脂層と離間している。樹脂層を形成する工程では、樹脂層とタブ端子との間に環状の隙間が形成されるように第2孔を形成して、環状の隙間によりタブ端子と樹脂層とを離間させる。環状の隙間によりタブ端子と樹脂層との接触が抑制されるため、高温環境下やリフロー処理による樹脂層の劣化を抑制できる。
第2実施形態では、封口部材は、第1リブや第2リブを有さない点で第1実施形態とは異なるが、それ以外は、第1実施形態における説明を参照できる。
また、樹脂層は、樹脂層と有底ケース(具体的には開口端部)との間に環状の隙間を形成するように形成することが好ましい。
なお、環状の隙間の幅とは、樹脂層とタブ端子または有底ケースとの間に形成される隙間の最小幅を言う。
樹脂層に含まれる樹脂としては、第1実施形態の場合と同様に、硬化性樹脂組成物の硬化物が好ましい。
第2実施形態に係る電解コンデンサの製造方法については、樹脂層の形成工程以外は、第1実施形態に係る電解コンデンサの製造方法に関する説明が参照できる。
樹脂層形成工程では、封止した後に、封口部材の外側に露出する主面に硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、塗膜を硬化させることにより、硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された樹脂層を形成する。このとき、第2孔において樹脂層とタブ端子との間に環状の隙間を形成して、タブ端子と樹脂層とが離間した状態となるように、第2孔を形成しながら樹脂層を形成する。塗膜の硬化は、第1実施形態と同様に光照射や加熱により行なうことができる。
本実施例では、定格電圧35V、定格静電容量270μFの巻回型の電解コンデンサ(直径10mm×長さ10mm)を作製した。以下に、電解コンデンサの具体的な製造方法について説明する。
表面を粗面化したAl箔に、アジピン酸アンモニウム溶液を用いて化成処理し、誘電体層を形成した。得られた陽極箔を所定サイズに裁断した。陽極箔と陰極箔としてのAl箔に、それぞれ、タブ端子の扁平部を接続し、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回し、外側表面を巻止めテープで固定することで巻回体を作製した。このとき、タブ端子の棒状部および線状部は、巻回体より引き出した状態で、タブ端子を巻き込みながら巻回した。巻回体に、さらにアジピン酸アンモニウム溶液を用いて再度化成処理した。
ケース内に電解液を注液し、減圧雰囲気(40kPa)中でコンデンサ素子に電解液を含浸させた。電解液としては、γブチロラクトンとスルホランとフタル酸エチルジメチルアミンとを含む溶液を用いた。
図1および図3に示すようなブチルゴム製の封口部材の第1孔に、コンデンサ素子から導出されたタブ端子を貫通させ、線状部を封口部材の外側に引き出した。この状態で、封口部材を、ケースの開口に嵌め込み、横絞り加工を施して、封口部材を固定した。ケースの開口端部をカール加工することにより、コンデンサ素子を封止した。
エポキシ樹脂と、フィラーとしての平均粒径10μmの球状シリカと、硬化剤とを含む熱硬化性樹脂組成物(粘度:27Pa・s)を、封口部材の上面の第1リブと第2リブとの間に塗布し、塗膜を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以上に加熱して、図1に示すような樹脂層(厚み0.3mm)を形成した。硬化性樹脂組成物の固形分全体(つまり、形成された樹脂層)に占めるフィラーの含有量は、75質量%であった。
その後、定格電圧を印加しながら、130℃で2時間エージング処理を行った。このようにして、電解コンデンサを完成させた。
(静電容量およびESR)
得られた電解コンデンサについて、下記の手順で、静電容量およびESR値を求めた。
4端子測定用のLCRメータを用いて、電解コンデンサの周波数120Hzにおける静電容量(初期静電容量)(μF)を測定した。
4端子測定用のLCRメータを用いて、電解コンデンサの周波数100kHzにおけるESR値(初期ESR値)(mΩ)を測定した。
静電容量およびESR値は、それぞれ、ランダムに選択した10個の電解コンデンサについて測定し、平均値を算出した。
ランダムに選択した10個の電解コンデンサを、155℃で3000時間の条件下で保存し、電解コンデンサの陽極箔と陰極箔との間に35Vの電圧を印加し、120秒後の漏れ電流を測定した。そして、漏れ電流量が500μAを超えるものを不良品と判断して、10個の電解コンデンサに占める不良品の個数をLC不良率とし、漏れ電流の指標とした。
ランダムに選択した10個の電解コンデンサを、165℃で150時間の条件下で保存し、樹脂層の劣化(割れ)を目視で観察した。10個の電解コンデンサに占める樹脂層に割れが見られた電解コンデンサの個数を求めた。
図5および図6に示すようなブチルゴム製の封口部材を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、コンデンサ素子を封止した。
エポキシ樹脂と、フィラーとしての平均粒径10μmの球状シリカと、硬化剤とを含む熱硬化性樹脂組成物(粘度:27Pa・s)を、ディスペンサ(武蔵エンジニアリング(株)製、SMARTSHOT MS−1D)を用いて封口部材上に塗布した。このとき、タブ端子の周囲および有底ケースの開口端部と塗膜との間に、図5および図6に示すような環状の隙間がそれぞれ形成されるように塗膜を形成した。塗膜を熱硬化性樹脂組成物の硬化温度以上に加熱して、図5および図6に示すような樹脂層(厚み0.3mm)を形成した。硬化性樹脂組成物の固形分全体(つまり、形成された樹脂層)に占めるフィラーの含有量は、75質量%であった。
得られた電解コンデンサを用いる以外は、実施例1と同様に評価を行った。
樹脂層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様に、電解コンデンサを形成し、評価を行った。比較例1については、樹脂層の劣化に代えて、封口部材の劣化(割れ)を評価した。
熱硬化性樹脂組成物を、タブ端子の周囲に接触するように封口部材上に塗布し、塗膜を形成した。このこと以外は、実施例1と同様にして樹脂層を形成し、電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを用いたこと以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
実施例および比較例の評価結果を表1に示す。A1〜A2は、実施例1〜2であり、B1〜B2は、比較例1〜2である。
Claims (11)
- コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容する有底ケースと、前記有底ケースの開口を封止する封口部材と、前記コンデンサ素子に接続し、かつ前記封口部材を貫通するタブ端子と、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面の少なくとも一部を覆う樹脂層と、を備え、
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔および前記主面の前記第1孔の周囲に立設された第1リブと、前記主面の周縁近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設された第2リブと、を有し、
前記樹脂層は、前記第1リブと前記第2リブとの間に形成された領域に配されており、
前記タブ端子は、前記第1リブにより、前記樹脂層と離間し、
前記有底ケースの前記開口端部は、前記第2リブよりも外側において前記封口部材の前記主面に接触することにより、前記樹脂層と離間している、電解コンデンサ。 - 前記樹脂層の厚みは、50μm以上であり、かつ前記第1リブおよび前記第2リブのそれぞれの高さよりも小さい、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容する有底ケースと、前記有底ケースの開口を封止する封口部材と、前記コンデンサ素子に接続し、かつ前記封口部材を貫通するタブ端子と、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面の少なくとも一部を覆う樹脂層と、を備え、
前記封口部材は、前記主面の周縁近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設された第2リブを備え、
前記有底ケースの前記開口端部は、前記第2リブよりも外側において前記封口部材の前記主面に接触することにより、前記樹脂層と離間している、電解コンデンサ。 - コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容する有底ケースと、前記有底ケースの開口を封止する封口部材と、前記コンデンサ素子に接続し、かつ前記封口部材を貫通するタブ端子と、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面の少なくとも一部を覆う樹脂層と、を備え、
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔を有し、
前記樹脂層は、前記タブ端子が貫通し、かつ前記第1孔と連なる第2孔を有し、
前記タブ端子は、前記第2孔において前記樹脂層と前記タブ端子との間に形成された環状の第1隙間により前記樹脂層と離間し、
前記有底ケースの前記開口端部は、前記樹脂層の周面との間に形成された環状の第2隙間により前記樹脂層と離間している、電解コンデンサ。 - 前記樹脂層は、硬化性樹脂組成物の硬化物で構成され、前記硬化性樹脂組成物の硬化により前記封口部材と接着している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- タブ端子が接続したコンデンサ素子を収容した有底ケースの開口を、前記コンデンサ素子から延在する前記タブ端子を貫通させた状態の封口部材で封止する工程と、
前記封止する工程の後、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を硬化させることにより、前記主面の少なくとも一部を覆う樹脂層を形成する工程と、を備え、
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔および前記主面の前記第1孔の周囲に立設された第1リブと、前記主面の周縁近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設された第2リブと、を有し、
前記封止する工程において、前記有底ケースの前記開口端部を、前記第2リブよりも外側において前記封口部材の前記主面に押し付けて接触させ、
前記樹脂層を形成する工程において、前記第1リブと前記第2リブとの間に形成された領域に前記樹脂層を形成することによって、前記第1リブにより前記タブ端子と前記樹脂層とを離間させるとともに、前記有底ケースの前記開口端部と前記樹脂層とを離間させる、電解コンデンサの製造方法。 - タブ端子が接続したコンデンサ素子を収容した有底ケースの開口を、前記コンデンサ素子から延在する前記タブ端子を貫通させた状態の封口部材で封止する工程と、
前記封止する工程の後、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を硬化させることにより、前記主面の少なくとも一部を覆い、かつ前記タブ端子および前記有底ケースと離間する樹脂層を形成する工程と、を備え、
前記封口部材は、前記主面の周縁またはその近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設された第2リブを備える、電解コンデンサの製造方法。 - タブ端子が接続したコンデンサ素子を収容した有底ケースの開口を、前記コンデンサ素子から延在する前記タブ端子を貫通させた状態の封口部材で封止する工程と、
前記封止する工程の後、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を硬化させることにより、前記主面の少なくとも一部を覆い、かつ前記有底ケースと離間する樹脂層を形成する工程と、を備え、
前記封口部材は、前記主面の周縁近傍において前記有底ケースの開口端部に沿って環状に立設された第2リブを備え、
前記封止する工程において、前記有底ケースの前記開口端部を、前記第2リブよりも外側において前記封口部材の前記主面に押し付けて接触させ、
前記樹脂層を形成する工程において、前記第2リブの内側の領域に前記樹脂層を形成することによって、前記有底ケースの前記開口端部と前記樹脂層とを離間させる、電解コンデンサの製造方法。 - タブ端子が接続したコンデンサ素子を収容した有底ケースの開口を、前記コンデンサ素子から延在する前記タブ端子を貫通させた状態の封口部材で封止する工程と、
前記封止する工程の後、前記封口部材の前記有底ケースの外側に配される主面に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を硬化させることにより、前記主面の少なくとも一部を覆う樹脂層を形成する工程と、を備え、
前記封口部材は、前記タブ端子が貫通する第1孔を有し、
前記樹脂層は、前記タブ端子が貫通し、かつ前記第1孔と連なる第2孔を有し、
前記樹脂層を形成する工程において、前記樹脂層と前記タブ端子との間に環状の第1隙間が形成されるように前記第2孔を形成して、前記環状の第1隙間により、前記タブ端子と前記樹脂層とを離間させるとともに、前記有底ケースの前記開口端部と前記樹脂層の周面との間に環状の第2隙間が形成されるように前記樹脂層を形成して、前記環状の第2隙間により、前記有底ケースの前記開口端部と前記樹脂層とを離間させる、電解コンデンサの製造方法。 - 前記樹脂層を形成する工程において、前記硬化性樹脂組成物を前記主面に塗布して、前記塗膜を形成する、請求項6〜9のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記硬化性樹脂組成物の23℃における粘度は、1〜70Pa・sである、請求項6〜10のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
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