JP7165903B2 - Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、弾性部材を備える封口部材を用いる電解コンデンサ、およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolytic capacitor using a sealing member having an elastic member, and a manufacturing method thereof.
電解コンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子を収容するケースと、ケースの開口部を封口する封口部材とを備えている。封口部材は、ケースの開口部にはめ込まれる弾性部材を備えており、この弾性部材は、ゴムやゴム状高分子などの弾性材料で構成される(特許文献1など)。 An electrolytic capacitor includes a capacitor element, a case that accommodates the capacitor element, and a sealing member that seals an opening of the case. The sealing member has an elastic member that is fitted into the opening of the case, and the elastic member is made of an elastic material such as rubber or rubber-like polymer (Patent Document 1, etc.).
高温環境下で電解コンデンサを使用する場合、弾性部材の劣化が顕著になる。従来の弾性部材では、劣化を十分に抑制することが難しい。 When an electrolytic capacitor is used in a high-temperature environment, deterioration of the elastic member becomes remarkable. With conventional elastic members, it is difficult to sufficiently suppress deterioration.
本発明の一局面は、コンデンサ素子と、開口部を有し、かつ前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記開口部を封口する封口部材とを備え、
前記封口部材は、前記開口部にはめ込まれた弾性部材と、前記弾性部材の表面に形成された絶縁性の無機層とを備え、
前記弾性部材は、前記開口部側に配置される第1主面を備えており、
前記無機層は、前記第1主面の少なくとも一部に形成されている、電解コンデンサに関する。
One aspect of the present invention includes a capacitor element, a case having an opening and housing the capacitor element, and a sealing member that seals the opening,
The sealing member includes an elastic member fitted in the opening, and an insulating inorganic layer formed on the surface of the elastic member,
The elastic member has a first main surface arranged on the opening side,
The inorganic layer relates to an electrolytic capacitor formed on at least part of the first main surface.
本発明の他の局面は、コンデンサ素子と、開口部を有し、かつ前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記開口部を封口する封口部材とを備える電解コンデンサの製造方法であって、
前記封口部材は、前記開口部側に配置される第1主面を備える弾性部材を備え、
前記製造方法は、前記第1主面の少なくとも一部に絶縁性の無機層を形成する無機層形成工程を備える、電解コンデンサの製造方法に関する。
Another aspect of the present invention is a method for manufacturing an electrolytic capacitor comprising a capacitor element, a case having an opening for accommodating the capacitor element, and a sealing member for sealing the opening,
The sealing member comprises an elastic member having a first main surface arranged on the opening side,
The manufacturing method relates to an electrolytic capacitor manufacturing method including an inorganic layer forming step of forming an insulating inorganic layer on at least part of the first main surface.
電解コンデンサにおいて、封口部材を構成する弾性部材の劣化を抑制することができる。 Deterioration of the elastic member constituting the sealing member can be suppressed in the electrolytic capacitor.
[電解コンデンサ]
本発明の一実施形態に係る電解コンデンサは、コンデンサ素子と、開口部を有し、かつコンデンサ素子を収容するケースと、開口部を封口する封口部材とを備える。封口部材は、ケースの開口部にはめ込まれた弾性部材と、弾性部材の表面に形成された絶縁性の無機層とを備える。弾性部材は、ケースの開口部側に配置される第1主面を備えており、無機層は、第1主面の少なくとも一部に形成されている。
[Electrolytic capacitor]
An electrolytic capacitor according to one embodiment of the present invention includes a capacitor element, a case having an opening and accommodating the capacitor element, and a sealing member that seals the opening. The sealing member includes an elastic member fitted in the opening of the case, and an insulating inorganic layer formed on the surface of the elastic member. The elastic member has a first main surface arranged on the opening side of the case, and the inorganic layer is formed on at least part of the first main surface.
電解コンデンサは、例えば、自動車のエンジンルーム内など、高温環境下での使用が想定されることがある。コンデンサ素子を収容するケースの開口部は、弾性部材をはめ込むことで封口されているが、弾性部材はゴムなどの弾性高分子で構成されているため、耐熱性が十分ではなく、高温環境下では酸化劣化する。具体的には、高温環境下では、熱の作用により、弾性高分子からラジカルが発生し、酸素が付加して、この付加体がさらに弾性高分子をラジカルに変換する。これらが繰り返されるうちに、弾性高分子のポリマー鎖が短くなり、弾性高分子が劣化することになる。短くなった弾性高分子は熱の作用により蒸散するため、弾性部材が脆くなり、封止機能が低下する。 Electrolytic capacitors are sometimes assumed to be used in high-temperature environments, such as in the engine compartment of automobiles. The opening of the case that houses the capacitor element is sealed by inserting an elastic member. Oxidative deterioration. Specifically, in a high-temperature environment, radicals are generated from the elastic polymer by the action of heat, oxygen is added, and this adduct further converts the elastic polymer into radicals. As these processes are repeated, the polymer chain of the elastic polymer becomes shorter and the elastic polymer deteriorates. Since the shortened elastic polymer evaporates due to the action of heat, the elastic member becomes brittle and the sealing function deteriorates.
また、弾性部材には、強度を確保する観点から、一般に、カーボンブラックなどのカーボンが添加されている。このようなカーボンの多くは、導電性を示す。しかし、弾性部材を構成する弾性高分子が上記のように酸化劣化すると、弾性部材に含まれるカーボン(粒子や繊維)同士が接触し易くなり、弾性部材の絶縁性が低下する。特に、弾性部材の、ケースの開口部側の第1主面は、外気に触れることになるため、第1主面およびその近傍では、弾性高分子の劣化および絶縁性の低下が顕著になり易い。電解コンデンサでは、通常、コンデンサ素子と電気的に接続した陽極リードおよび陰極リードが、弾性部材に形成された別々の貫通孔を通して外部に引き出されている。そのため、弾性部材の絶縁性が低下すると、陽極リードおよび陰極リードとの間で漏れ電流が顕在化し易くなる。より具体的には、例えば、弾性部材の第1主面およびその近傍が劣化して絶縁性が低下すると、第1主面およびその近傍において、陽極リードと陰極リードとの間で漏れ電流が流れやすくなる。 In addition, carbon such as carbon black is generally added to the elastic member from the viewpoint of ensuring strength. Many such carbons exhibit electrical conductivity. However, when the elastic polymer constituting the elastic member is oxidized and degraded as described above, the carbon (particles and fibers) contained in the elastic member are likely to come into contact with each other, and the insulating property of the elastic member is lowered. In particular, since the first main surface of the elastic member on the side of the opening of the case is exposed to the outside air, deterioration of the elastic polymer and deterioration of insulating properties are likely to be remarkable on and near the first main surface. . In an electrolytic capacitor, an anode lead and a cathode lead, which are electrically connected to a capacitor element, are normally pulled out through separate through holes formed in an elastic member. Therefore, when the insulating property of the elastic member is lowered, leakage current is likely to occur between the anode lead and the cathode lead. More specifically, for example, when the first principal surface of the elastic member and its vicinity deteriorates and the insulation deteriorates, a leakage current flows between the anode lead and the cathode lead on the first principal surface and its vicinity. easier.
本実施形態では、上記のように、弾性部材のケースの開口部側に配置される第1主面の少なくとも一部に無機層を形成する。無機層は、高いガスバリア性を有するため、無機層により、弾性部材の酸素との接触を低減または抑制することができ、その結果、弾性部材の劣化を抑制できる。弾性部材の劣化が抑制されるため、封口部材による高い封口性を確保することができる。また、無機層により、弾性部材の劣化が抑制されることで、弾性部材に含まれるカーボン同士が接触して弾性部材の絶縁性が低下することが抑制される。よって、弾性部材(特に、第1主面およびその近傍)において、陽極リードおよび陰極リード間で漏れ電流が発生するのを抑制できる。このように、弾性部材の劣化が抑制されることで、弾性部材の高い封口性を確保することができるとともに、リード間の漏れ電流を抑制できるため(つまり、電解コンデンサが高い耐熱性を有するため)、電解コンデンサの長寿命化が可能である。 In this embodiment, as described above, the inorganic layer is formed on at least a portion of the first main surface of the elastic member that is located on the side of the opening of the case. Since the inorganic layer has high gas barrier properties, the inorganic layer can reduce or suppress contact of the elastic member with oxygen, and as a result, can suppress deterioration of the elastic member. Since deterioration of the elastic member is suppressed, high sealing performance by the sealing member can be ensured. In addition, the inorganic layer suppresses deterioration of the elastic member, thereby suppressing deterioration of the insulating property of the elastic member due to contact between carbon atoms contained in the elastic member. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of leakage current between the anode lead and the cathode lead in the elastic member (in particular, the first main surface and its vicinity). In this way, by suppressing deterioration of the elastic member, it is possible to ensure high sealing performance of the elastic member and suppress leakage current between leads (that is, because the electrolytic capacitor has high heat resistance). ), it is possible to prolong the life of electrolytic capacitors.
無機層を構成する無機材料の熱伝導性は、弾性部材を構成する弾性高分子の熱伝導性よりも高いことが好ましい。この場合、弾性部材よりも無機層の放熱性が高いことで、無機層からケースなどに熱が逃げ易くなるため、弾性部材の劣化をさらに抑制することができる。なお、無機層は、ケースと接触していることが好ましい。 The thermal conductivity of the inorganic material forming the inorganic layer is preferably higher than the thermal conductivity of the elastic polymer forming the elastic member. In this case, since the inorganic layer has a higher heat dissipation property than the elastic member, heat can easily escape from the inorganic layer to the case or the like, so that deterioration of the elastic member can be further suppressed. In addition, it is preferable that the inorganic layer is in contact with the case.
無機層は、酸化物、および窒化物からなる群より選択される少なくとも一種の無機材料を含むことが好ましい。無機材料は、Al、Si、およびTiからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。このような無機材料は耐熱性が高いことに加え、緻密な無機層が形成され易いため、高いガスバリア性が得られやすい。また、これらの無機材料は、熱伝導性が高く、高い放熱性が得られるため、弾性部材の劣化を抑制する効果がさらに高まる。 The inorganic layer preferably contains at least one inorganic material selected from the group consisting of oxides and nitrides. The inorganic material preferably contains at least one selected from the group consisting of Al, Si, and Ti. In addition to having high heat resistance, such an inorganic material easily forms a dense inorganic layer, so that high gas barrier properties can be easily obtained. In addition, since these inorganic materials have high thermal conductivity and high heat dissipation, the effect of suppressing deterioration of the elastic member is further enhanced.
無機層による高い被覆性を確保し易く、高い膜特性が得られ易い観点からは、気相法により無機層を形成することが好ましく、中でも、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:ALD法)により無機層を形成することが好ましい。気相法によれば、一括して無機層を形成することができるとともに、厚みが小さくてもより均一な無機層を形成することができる。また、ALD法によれば、弾性部材のごくわずかな凹凸や隙間における表面にも無機層を形成することができる。例えば、電解コンデンサが、上述のように、コンデンサ素子から引き出されたリードを備えており、弾性部材は、リードを貫通させる貫通孔を備えている場合、無機層は、さらに、貫通孔の壁面の少なくとも一部にも形成されていることが好ましい。このように、ALD法などの気相法を利用すると、無機層の高い被覆性を確保することができるため、貫通孔の壁面にも無機層を形成することができる。貫通孔の壁面に無機層が形成されると、弾性部材の劣化を抑制する効果をさらに高めることができるとともに、リード間における漏れ電流の発生をさらに抑制することができる。 From the viewpoint of easily ensuring high coverage with the inorganic layer and easily obtaining high film properties, it is preferable to form the inorganic layer by a vapor phase method. It is preferable to form an inorganic layer. According to the vapor phase method, the inorganic layer can be formed all at once, and a more uniform inorganic layer can be formed even if the thickness is small. In addition, according to the ALD method, the inorganic layer can be formed even on the surface of the elastic member at very slight irregularities and gaps. For example, when the electrolytic capacitor has leads drawn out from the capacitor element as described above, and the elastic member has through-holes through which the leads pass, the inorganic layer further forms the wall surfaces of the through-holes. It is preferable that it is also formed at least partially. As described above, when a vapor phase method such as the ALD method is used, high coverage of the inorganic layer can be ensured, so that the inorganic layer can be formed on the walls of the through holes. When the inorganic layer is formed on the wall surface of the through-hole, the effect of suppressing deterioration of the elastic member can be further enhanced, and the occurrence of leakage current between leads can be further suppressed.
無機層は、貫通孔の壁面の80%以上に形成されていることが好ましい。このような貫通孔の壁面の多くの領域が無機層で覆われることで、弾性部材の劣化およびリード間における漏れ電流の発生を抑制する効果がさらに高まる。 The inorganic layer is preferably formed on 80% or more of the wall surfaces of the through holes. By covering many areas of the wall surface of the through hole with the inorganic layer, the effect of suppressing deterioration of the elastic member and occurrence of leakage current between the leads is further enhanced.
弾性部材は、第1主面と、ケースの内側に配置され、第1主面とは反対側の第2主面と、ケースの内壁面(つまり、内側の側壁面)に対向する側面と、を備え、さらに、この側面の少なくとも一部にも無機層が形成されていることが好ましい。ケースと弾性部材との間にも無機層が存在するため、弾性部材の劣化を抑制する効果をさらに高めることができる。 The elastic member has a first main surface, a second main surface arranged inside the case and opposite to the first main surface, a side surface facing the inner wall surface (that is, the inner side wall surface) of the case, and and an inorganic layer is preferably formed on at least part of this side surface. Since the inorganic layer is also present between the case and the elastic member, the effect of suppressing deterioration of the elastic member can be further enhanced.
無機層の厚みは、10nm以上1μm以下であることが好ましい。無機層がこのような厚みを有する場合、高いガスバリア性を確保できるとともに、製品寸法への影響を抑制できる。 The thickness of the inorganic layer is preferably 10 nm or more and 1 μm or less. When the inorganic layer has such a thickness, it is possible to ensure high gas barrier properties and to suppress the influence on product dimensions.
図1は、本発明の一実施形態に係る電解コンデンサの断面模式図であり、図2は、同電解コンデンサに係るコンデンサ素子の一部を展開した概略図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic capacitor according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a part of a capacitor element of the same electrolytic capacitor.
電解コンデンサは、例えば、コンデンサ素子10と、コンデンサ素子10を収容する円筒状のケース11と、ケース11の開口部を塞ぐ弾性部材12を備える封口部材17と、弾性部材12に対向する座板13と、弾性部材12の貫通孔18から導出され、座板13を貫通する2つのリードとを備える。図示例において、一方のリードは、リード線14Aとリードタブ15Aとを備え、他方のリードは、リード線14Bと、リードタブ15Bとを備えている。リードタブ15A,15Bは、それぞれ、コンデンサ素子10の電極と接続している。リードタブ15A,15Bとそれぞれ接続するリード線14A,14Bは、2つの貫通孔18のそれぞれから外部に引き出されている。ケース11の開口端近傍は、内側に絞り加工されており、開口端はカール加工され、弾性部材12に対してかしめつけられている。また、ケース11の、弾性部材12の側面12cに対向する部分には、ケース11が絞り加工(具体的には横絞り加工)により縮径された領域11aが形成されている。
The electrolytic capacitor includes, for example, a
弾性部材12は、ケース11の開口部側に配置される第1主面12aと、第1主面12aとは反対側の第2主面12bと、ケース11の内壁面と対向する側面12cとを備えている。第2主面12bは、ケース11の内側に配置される。貫通孔18部分には、弾性部材12は、壁面12dを有する。つまり、貫通孔18は、弾性部材12の壁面12dで囲まれている。図示例において、封口部材17は、弾性部材12と、弾性部材12の第1主面12aを覆うように形成された無機層16とを備えている。このような無機層16により、弾性部材12の酸素との接触が抑制されるため、電解コンデンサが高温環境下に晒される場合でも、弾性部材12の劣化を抑制することができる。
The
なお、コンデンサ素子10は、図2に示すような巻回体から作製される。巻回体は、リードタブ15Aと接続された陽極部21と、リードタブ15Bと接続された陰極部22と、セパレータ23とを備える。図2で示す巻回体は、電解質を備えていない半製品である。
Note that the
陽極部21および陰極部22は、セパレータ23を介して巻回されている。巻回体の最外周は、巻止めテープ24により固定される。なお、図2は、巻回体の最外周を止める前の、一部が展開された状態を示している。
陽極部21は、表面が凹凸を有するように粗面化された金属箔を具備し、凹凸を有する金属箔上に化成皮膜が形成されている。コンデンサ素子10では、化成皮膜の表面の少なくとも一部に、固体電解質が付着している。固体電解質は、陰極部22の表面および/またはセパレータ23の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。電解コンデンサは、固体電解質が形成されたコンデンサ素子10を、ケース11に収容し、ケース11の開口を封口部材で封口することにより作製される。電解液を用いる場合には、電解液は、コンデンサ素子10とともにケース11に収容される。
図1では、無機層16が第1主面12aのみに形成されている場合を示したが、無機層16の位置はこの場合に限定されない。無機層16は、弾性部材12において、少なくとも第1主面12aに形成されていればよく、第1主面12aと、第2主面12b、側面12c、および貫通孔の壁面12dからなる群より選択される少なくとも1つと、に形成されていてもよい。これらの場合の数例を図3~図5に示す。図3~図5は、それぞれ、他の実施形態に係る電解コンデンサにおける封口部材およびその周辺部分を示す断面模式図である。これらの例では、無機層16の位置が異なるだけで、その他の構成は図1の場合と同じであり、図1の説明を参照できる。
Although FIG. 1 shows the case where the
図3では、無機層16は、第1主面12aと第2主面12bとに形成されている。図4では、無機層16は、第1主面12aと、第2主面12bと、貫通孔18の壁面12dとに形成されている。図5では、無機層16は、第1主面12aと、第2主面12bと、貫通孔18の壁面12dと、側面12cとに形成されている。なお、図示しないが、無機層16を、例えば、第1主面12aと、貫通孔18の側面12cとに形成してもよく、第1主面12aと、第2主面12bと、側面12cとに形成してもよい。
In FIG. 3, the
このように、弾性部材12の第1主面12aと他の面とに無機層16が形成される場合には、弾性部材12の劣化を抑制する効果をさらに高めることができる。貫通孔18の壁面には、ALD法などの気相法を利用すると無機層16を簡便に形成できる。従って、無機層16の高い被覆性を確保できるため、弾性部材12の劣化をさらに抑制することができるとともに、弾性部材12の絶縁性の低下を抑制できる。また、弾性部材12の側面12cに無機層16を形成すると、ケース11と弾性部材12との間に無機層16が形成されることになるため、弾性部材12の劣化を抑制する効果をさらに高めることができる。
In this way, when the
無機層16は、弾性部材12の第1主面12aの少なくとも一部に形成すればよく、第1主面12a全体に形成してもよい。また、弾性部材12の第1主面12a以外の面に無機層16を形成する場合には、無機層16は、各面の少なくとも一部に形成すればよく、各面の全体に形成してもよい。
The
図1、および図3~図5では、弾性部材12の第1主面12aでは、カール加工されたケース11の開口端およびその近傍の下方にも、無機層16が形成されている場合(つまり、無機層16の上方にケース11の開口端およびその近傍が存在する場合)を示した。つまり、図1、および図3~図5には、無機層16を形成した弾性部材12を備える封口部材17を用いてケース11の開口部を封口する場合を示した。しかし、このような場合に限定されず、弾性部材12でケース11の開口部を封口した後に、無機層16を形成してもよい。この場合を図6に示す。
In FIGS. 1 and 3 to 5, on the first
図6は、さらに他の実施形態に係る電解コンデンサの断面模式図である。図6では、無機層16の位置と、リード線14A,14Bの表面およびケース11の表面にも無機層19が形成されている点とで、図1と異なるが、その他の構成は図1および図2と同じであり、図1および図2の説明が参照できる。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic capacitor according to still another embodiment. 6 differs from FIG. 1 in the position of the
図6では、無機層は、電解コンデンサの表面全体に形成されている。図6では、便宜上、弾性部材12に形成された無機層を、無機層16とし、その他の領域(具体的には、ケース11の外側の表面およびリード線14A,14Bの弾性部材12から露出した部分の表面)に形成された無機層を、無機層19としている。このような無機層16、19を有する電解コンデンサは、ケース11内にコンデンサ素子10を収容して、ケース11の開口部を、図1の場合に準じて、弾性部材12で封口して、無機層16、19を有さない状態の電解コンデンサ(前駆体)を組み立てた後、この前駆体の表面に無機層16,19を形成することにより得ることができる。
In FIG. 6, the inorganic layer is formed over the entire surface of the electrolytic capacitor. In FIG. 6, for convenience, the inorganic layer formed on the
図6では、電解コンデンサの表面全体に無機層を形成する場合を示したが、このような場合に限らず、少なくとも、電解コンデンサの開口部側の部分の表面に無機層を形成できれば、弾性部材2の劣化を抑制する効果を得ることができる。これらの場合、弾性部材12とリードとの間やケース11が弾性部材12に対してかしめられている部分から空気が入り込むことが抑制されるため、弾性部材12の劣化をさらに抑制することができる。また、2つのリード間の絶縁性も確保し易い。
Although FIG. 6 shows the case where the inorganic layer is formed on the entire surface of the electrolytic capacitor, the elastic member is not limited to this case, and the elastic member can be formed as long as the inorganic layer can be formed at least on the surface of the opening side of the electrolytic capacitor. 2 can be obtained. In these cases, air is prevented from entering between the
図6では、無機層16、19を有さない状態の電解コンデンサ(前駆体)を組み立てた後、この前駆体の表面に無機層を形成した場合の例を示したが、この場合に限定されず、弾性部材12の少なくとも第1主面12a(の少なくとも一部)に無機層を形成した後に、さらに電解コンデンサの表面に無機層を形成してもよい。
FIG. 6 shows an example in which an inorganic layer is formed on the surface of the precursor after assembling the electrolytic capacitor (precursor) without the
以下に、電解コンデンサの構成についてより詳細に説明する。
(封口部材17)
封口部材17は、弾性部材12と無機層16とを備えている。封口部材17は、弾性部材12が、コンデンサ素子10を収容するケース11の開口部にはめ込まれた状態で、ケース11の開口部を封口する。
The configuration of the electrolytic capacitor will be described in more detail below.
(Sealing member 17)
The sealing
弾性部材12は、ケース11の開口部側に配置される第1主面を備えている。無機層16は、少なくとも第1主面12aに形成されている。無機層16は、第1主面12aの少なくとも一部に形成されていればよく、無機層16は、第1主面12a全体に形成されていてもよく、一部に形成されていてもよい。弾性部材12の酸素との接触を低減または抑制する観点からは、電解コンデンサにおいて、弾性部材12がケース11から露出する部分には、少なくとも、無機層16が形成されていることが好ましく、第1主面12a(つまり、第1主面12aの面積(具体的には弾性部材12の厚み方向における投影面積))の80%以上(好ましくは90%以上)に無機層16が形成されていることが好ましい。
The
弾性部材12は、通常、第1主面12aとは反対側に位置する第2主面12bを備えている。また、弾性部材12は、ケース11の内壁面に対向する側面12cを有している。無機層16は、第1主面12aに加え、第2主面12bおよび/または側面12cに形成されていてもよい。第2主面12bおよび側面12cのそれぞれにおいて、無機層16は、少なくとも一部に形成されていればよい。側面12cの少なくとも一部に無機層16を形成すると、ケース11と弾性部材12との間に無機層16が存在することとなり、ケース11と弾性部材12の側面12cとの間を空気が通過することが抑制されるため、弾性部材12の劣化をさらに抑制できる。
The
弾性部材12が、コンデンサ素子10から引き出されたリードを貫通させる貫通孔18を有する場合、弾性部材12の貫通孔18の壁面(具体的には、貫通孔18を囲む弾性部材12の壁面)に無機層16が形成されていてもよい。貫通孔18は、小さな孔であるため、貫通孔18の壁面の無機層16は、通常、ALD法などの気相法により形成される。そのため、このような無機層16は、被覆性が高く、弾性部材12の劣化をさらに抑制する上で有利である。また、リードと弾性部材12との隙間にも無機層が存在するため、弾性部材12の劣化を抑制する効果をさらに高めることができる。
When the
無機層16は、弾性部材12の貫通孔18の壁面の少なくとも一部に形成されていればよく、壁面全体に形成されていてもよい。弾性部材12の酸素との接触をさらに低減または抑制する観点からは、貫通孔18の壁面において、無機層16は、壁面(つまり、壁面の面積)の80%以上に形成されていることが好ましく、90%以上に形成されていることがより好ましい。
The
なお、主面や壁面の面積の80%以上(または90%以上)に無機層が形成されているとは、例えば、各主面や壁面を、面積が同じ複数の領域(例えば、20個の領域)に分割し、領域全体に占める、無機層の成分が検出される領域の比率が80%以上(または90%以上)であることを意味する。無機層の成分の検出は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により無機層に含まれる金属元素の存在を検出することにより行うことができる。 Note that the fact that the inorganic layer is formed on 80% or more (or 90% or more) of the area of the main surface or wall surface means, for example, that each main surface or wall surface is formed of a plurality of regions having the same area (for example, 20 area), and the ratio of the area where the inorganic layer component is detected to the entire area is 80% or more (or 90% or more). The detection of the components of the inorganic layer can be performed, for example, by detecting the presence of metal elements contained in the inorganic layer by inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.
弾性部材12は、弾性高分子を含む。弾性高分子としては、絶縁性のものが使用される。弾性高分子としては、例えば、ブチルゴム、イソプレンゴム、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)などが挙げられる。弾性高分子は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。このような弾性高分子は、高い封止性を有するものの、上述のように、酸素の作用により劣化して、弾性部材12の劣化を招き易い。本実施形態によれば、無機層16を設けるため、弾性部材12がこのような弾性高分子を含む場合でも、弾性部材12の劣化を効果的に抑制することができる。
弾性部材12は、必要に応じて、添加剤(補強剤、酸化防止剤、架橋剤、架橋促進剤、分散助剤、改質材、加硫剤、加硫助剤、および/または加工助剤など)を含んでもよい。弾性部材12は、上述のように、通常、補強材として、カーボンブラックなどのカーボンを含んでいる。本実施形態では、無機層16により、弾性部材12も劣化が抑制される。よって、弾性部材の劣化によりカーボンが接触し易くなることが抑制されるため、弾性部材の絶縁性が低下することが抑制され、陽極リードおよび陰極リード間で漏れ電流が生じることを抑制することができる。
The
弾性部材12は、ケース11の開口部の形状に対応する形状(例えば、円盤状などのディスク状など)を有している。
The
無機層16は、例えば、酸化物、窒化物、炭化物などの無機材料(または無機化合物)で形成される。これらの材料は、耐熱性が高く、緻密な無機層16が形成され易いため、無機層16の高いガスバリア性が得られる。また、これらの無機材料は、熱伝導性も高く、高い放熱性が得られるため、弾性部材12の熱劣化を抑制する効果を高めることができる。さらに、これらの無機材料は絶縁性も高く、リード間で漏れ電流が発生することを抑制する上で有利である。無機層は、これらの無機材料を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
The
無機材料の熱伝導性は、弾性部材12を構成する弾性高分子の熱伝導性よりも高いことが好ましい。この場合、無機層16からケース11に熱が逃げ易くなるため、弾性部材12の劣化をさらに抑制することができる。この場合、無機層16は、ケース11に接触していることが好ましい。
The thermal conductivity of the inorganic material is preferably higher than the thermal conductivity of the elastic polymer forming the
無機材料は、金属化合物であることが好ましい。金属化合物を構成する金属としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、およびケイ素などが挙げられる。金属化合物は、これらの金属を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。耐熱性が高く、緻密な無機層がより形成され易い観点からは、これらの金属のうち、アルミニウム、ケイ素、およびチタンが好ましい。無機材料が、これらの金属を含む場合、高い熱伝導性も確保し易い。 Preferably, the inorganic material is a metal compound. Metals constituting the metal compound include aluminum, titanium, tantalum, niobium, zirconium, hafnium, and silicon. The metal compound may contain one kind of these metals, or two or more kinds thereof. Among these metals, aluminum, silicon, and titanium are preferable from the viewpoint of high heat resistance and easy formation of a dense inorganic layer. When the inorganic material contains these metals, it is easy to ensure high thermal conductivity.
金属化合物のうち、酸化物としては、上記金属を含む金属酸化物が例示され、窒化物としては上記金属を含む金属窒化物が例示される。炭化物としては、炭化ケイ素などが好ましい。無機層16の成膜が容易で、高いガスバリア性が確保し易い観点からは、これらの無機化合物のうち、酸化物および窒化物が好ましい。中でも、酸化物としては、アルミナ、チタニア、およびシリカからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、窒化物としては、窒化ケイ素、および窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。
Among the metal compounds, examples of oxides include metal oxides containing the above metals, and examples of nitrides include metal nitrides containing the above metals. Silicon carbide and the like are preferable as the carbide. Among these inorganic compounds, oxides and nitrides are preferable from the viewpoint of facilitating film formation of the
無機層16の厚みは、特に制限されないが、例えば、0.5nm以上10μm以下である。封止時やリフロー時の封口部材の形状変化の追従性を考慮すると、無機層16の厚みは、10nm以上10μm以下(例えば、10nm以上1μm以下)が好ましく、50nm以上1μm以下または50nm以上200nm以下がさらに好ましい。無機層16の厚みがこのような範囲である場合、封口部材の形状変化に伴う製品寸法への影響が小さく、また、高いガスバリア性を確保する上でも有利である。
Although the thickness of the
本明細書中、無機層の厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)により、無機層の断面画像を撮影し、TEM画像において無機層の断面の任意の10点の厚みを平均化することにより求めることができる。 In this specification, the thickness of the inorganic layer is determined by taking a cross-sectional image of the inorganic layer with a transmission electron microscope (TEM) and averaging the thickness of arbitrary 10 points of the cross section of the inorganic layer in the TEM image. be able to.
(ケース11)
コンデンサ素子10を収容するケース11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。コンデンサ素子10を収容した後、ケース11の開口部は、封口部材(または弾性部材)で封止される。ケース11は、円筒形などの筒型であり、図示例のように底部を有するものであってもよい。有底ケースを用いる場合には、1つの開口部を封口部材で封止すればよい。また、筒型のケースの両端部(つまり、筒型の長さ方向(または軸方向)の両端部)が開口している場合には、双方の開口部を封口部材で封止してもよい。
(Case 11)
Examples of materials for
ケース11にコンデンサ素子10を収容して、ケース11の開口部に封口部材の弾性部材12をはめ込んだ後、ケース11は、弾性部材12の側面12cに対して縮径されて押し付けられた状態となる。この縮径により、封口部材が固定されるとともに、弾性部材12とケース11の側壁との間の密閉性を高めることができる。縮径は、筒状のケース11を外側から弾性部材12の側面12cに対して絞り加工(具体的には、横絞り加工)することにより行なわれる。
After the
なお、弾性部材12がはめ込まれた部分において、ケース11を弾性部材12の側面12cに対して縮径すると、この縮径された領域11aでは、ケース11の外径が他の部分に比べて小さくなる。この弾性部材12の側面12cに対応する部分で、ケース11の外径が他の部分に比べて小さくなっている領域を、縮径された領域とする。
If the diameter of the
(リード)
リードの種類や形状は特に限定されず、電解コンデンサで使用される公知のリードが特に制限なく利用できる。リードの材質としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金が挙げられる。
(lead)
The type and shape of the lead are not particularly limited, and known leads used in electrolytic capacitors can be used without particular limitation. Examples of lead materials include copper, copper alloys, aluminum, and aluminum alloys.
リード(リード線14A,14B、リードタブ15A,15B)の表面、および/またはケース11の表面には、無機層19が形成されていてもよい。無機層19の組成は、無機層16の組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。
An
無機層19を構成する無機材料としては、無機層16について記載したものから選択すればよい。無機層19の厚みも、無機層16について記載した範囲から選択できる。
The inorganic material forming the
(コンデンサ素子10)
コンデンサ素子10は、誘電体層(化成皮膜)を有する陽極部と、陰極部と、陽極部と陰極部との間に介在するセパレータと、誘電体層に接触した電解質と、を備える。
(Capacitor element 10)
(陽極部)
陽極部としては、例えば、表面が粗面化された金属箔や金属焼結体が挙げられる。陽極部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、チタンなどの弁作用金属、または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。
(Anode part)
Examples of the anode part include a metal foil and a sintered metal having a roughened surface. The type of metal that constitutes the anode portion is not particularly limited, but valve-acting metals such as aluminum, tantalum, niobium, and titanium, or alloys containing valve-acting metals can be used because the formation of the dielectric layer is easy. preferable.
金属箔表面の粗面化は、公知の方法により行うことができる。粗面化により、金属箔の表面に、複数の凹凸が形成される。粗面化は、例えば、金属箔をエッチング処理することにより行うことが好ましい。エッチング処理は、例えば、直流電解法または交流電解法などにより行ってもよい。 Roughening of the metal foil surface can be performed by a known method. A plurality of irregularities are formed on the surface of the metal foil by roughening. Roughening is preferably performed by etching the metal foil, for example. The etching treatment may be performed by, for example, a DC electrolysis method or an AC electrolysis method.
(誘電体層)
誘電体層は、陽極部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、陽極部の表面の孔や窪み(ピット)の内壁面に沿って形成される。
(dielectric layer)
A dielectric layer is formed on the surface of the anode section. Specifically, since the dielectric layer is formed on the roughened surface of the metal foil, it is formed along the inner wall surfaces of the holes and depressions (pits) on the surface of the anode portion.
誘電体層の形成方法は特に限定されないが、陽極部を化成処理することにより形成することができる。化成処理は、例えば、金属箔をアジピン酸アンモニウム溶液などの化成液に浸漬することにより行ってもよい。化成処理では、必要に応じて、金属箔を化成液に浸漬した状態で、電圧を印加してもよい。 Although the method of forming the dielectric layer is not particularly limited, it can be formed by chemically treating the anode portion. The chemical conversion treatment may be performed, for example, by immersing the metal foil in a chemical conversion solution such as an ammonium adipate solution. In the chemical conversion treatment, if necessary, voltage may be applied while the metal foil is immersed in a chemical conversion solution.
通常は、量産性の観点から、大判の弁作用金属などで形成された金属箔に対して、粗面化処理および化成処理が行われる。その場合、処理後の箔を所望の大きさに裁断することによって、誘電体層が形成された陽極部が準備される。 Generally, from the viewpoint of mass production, a metal foil made of a large-sized valve metal or the like is subjected to roughening treatment and chemical conversion treatment. In that case, the anode part with the dielectric layer formed thereon is prepared by cutting the treated foil to the desired size.
(陰極部)
陰極部には、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。陰極部には、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、陽極部について記載した方法などにより行なうことができる。
(cathode)
A metal foil, for example, is used for the cathode portion. Although the type of metal is not particularly limited, it is preferable to use a valve-acting metal such as aluminum, tantalum, or niobium, or an alloy containing a valve-acting metal. The cathode portion may be roughened and/or chemically treated as necessary. Surface roughening and chemical conversion treatment can be performed, for example, by the method described for the anode portion.
(セパレータ)
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。
(separator)
The separator is not particularly limited, and for example, a nonwoven fabric containing fibers of cellulose, polyethylene terephthalate, vinylon, polyamide (eg, aromatic polyamide such as aliphatic polyamide and aramid) may be used.
(電解質)
電解コンデンサは、電解質を備えていてもよい。電解質としては、電解液や固体電解質を用いることができ、固体電解質と電解液とを併用してもよい。
(Electrolytes)
An electrolytic capacitor may comprise an electrolyte. As the electrolyte, an electrolytic solution or a solid electrolyte can be used, and the solid electrolyte and the electrolytic solution may be used together.
固体電解質は、例えば、マンガン化合物や導電性高分子を含む。導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体などを用いることができる。導電性高分子を含む固体電解質は、例えば、原料モノマーを誘電体層上で化学重合および/または電解重合することにより、形成することができる。あるいは、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を、誘電体層に塗布することにより、形成することができる。 Solid electrolytes include, for example, manganese compounds and conductive polymers. Examples of conductive polymers that can be used include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. A solid electrolyte containing a conductive polymer can be formed, for example, by chemically and/or electrolytically polymerizing raw material monomers on a dielectric layer. Alternatively, it can be formed by applying a solution in which a conductive polymer is dissolved or a dispersion in which a conductive polymer is dispersed to the dielectric layer.
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。 The electrolyte may be a non-aqueous solvent or a mixture of a non-aqueous solvent and an ionic substance (solute, for example, an organic salt) dissolved therein. The non-aqueous solvent may be an organic solvent or an ionic liquid. Examples of non-aqueous solvents that can be used include ethylene glycol, propylene glycol, sulfolane, γ-butyrolactone, and N-methylacetamide. Examples of organic salts include trimethylamine maleate, triethylamine borodisalicylate, ethyldimethylamine phthalate, mono-1,2,3,4-tetramethylimidazolinium phthalate, mono-1,3-dimethyl-2-phthalate, ethylimidazolinium and the like.
[電解コンデンサの製造方法]
上記の電解コンデンサは、弾性部材12の第1主面12aの少なくとも一部に無機層16を形成する工程(無機層形成工程)を少なくとも備える製造方法により製造できる。製造方法は、コンデンサ素子10をケース11に収容する工程、および開口部を封口する工程を備えていてもよい。製造方法は、さらに、コンデンサ素子10を準備する工程などを備えていてもよい。
以下、各工程についてより詳細に説明する。
[Manufacturing method of electrolytic capacitor]
The electrolytic capacitor described above can be manufactured by a manufacturing method including at least a step of forming the
Each step will be described in more detail below.
(コンデンサ素子10を準備する工程)
コンデンサ素子10は、公知の方法により作製(または準備)することができる。例えば、コンデンサ素子10は、誘電体層を形成した陽極部と陰極部とを、セパレータを介して重ね合わせた後、陽極部と陰極部との間に固体電解質層を形成することにより作製してもよい。誘電体層を形成した陽極部と陰極部とを、セパレータを介して巻回することにより、図2に示されるような巻回体を形成し、陽極部と陰極部との間に固体電解質層を形成することにより作製してもよい。巻回体を形成する際、リードタブ15A,15Bを巻き込みながら巻回することにより、図2に示すように、リード線14A,14Bを巻回体から植立させてもよい。
(Step of preparing capacitor element 10)
陽極部、陰極部およびセパレータのうち、巻回体の最外層に位置するもの(図2では、陰極部22)の外側表面の端部は、巻止めテープで固定される。なお、陽極部を大判の金属箔を裁断することによって準備した場合には、陽極部の裁断面に誘電体層を設けるために、巻回体などの状態のコンデンサ素子10に対し、さらに化成処理を行ってもよい。
Of the anode portion, the cathode portion and the separator, the outermost layer of the wound body (the
(コンデンサ素子10をケース11に収容する工程)
準備されたコンデンサ素子10は、ケース11内に収容される。
電解液を用いる場合には、本工程において、ケース11内に電解液を収容してもよい。
コンデンサ素子10に対して化成処理を行う場合には、本工程においてコンデンサ素子10をケース11に収容した状態で行ってもよい。
(Step of
The
When using an electrolytic solution, the electrolytic solution may be accommodated in the
When the
(封口工程)
本工程では、コンデンサ素子10を収容したケース11の開口部を封口部材17または弾性部材12で封口する。より具体的には、弾性部材12の第1主面12aがケース11の開口部側に配置されるように、弾性部材12を、ケース11の開口部にはめ込む。このとき、ケース11の開口部にはめ込まれる弾性部材12は、無機層16を形成する前の弾性部材12であってもよく、無機層16を形成した後の(つまり、封口部材17が備える)弾性部材12であってもよい。
(Sealing process)
In this step, the opening of the
弾性部材12をケース11の開口部にはめ込んだ後、ケース11の開口端は、弾性部材12(または封口部材17)に対してかしめつけることにより、開口端が弾性部材12に直接または間接的に押し付けられ、これにより封口される。このとき、開口端には必要に応じてカール加工などを施してもよい。また、ケース11の開口端近傍には、必要に応じて絞り加工を施してもよい。
ケース11は、必要に応じて縮径してもよい。
After fitting the
The
弾性部材12が貫通孔18を備える場合、コンデンサ素子12に接続されたリードが、貫通孔18を通って弾性部材12の第2主面12b側から第1主面12a側に引き出された状態となるように、弾性部材12はケース11の開口部にはめ込まれる。
When the
(無機層形成工程)
無機層形成工程は、封口工程(より具体的には、弾性部材12をケース11の開口部にはめ込む工程)の前に行ってもよく、後に行ってもよい。封口工程の前に無機層16を形成する場合、封口工程では、無機層16が形成された弾性部材12(つまり、封口部材17)を用いてケース11の開口部が封口される。封口工程の後に無機層16を形成する場合、封口工程では、無機層16が形成されていない弾性部材12を用いてケース11の開口部が封口され、ケース11の開口部にはめ込まれた状態の弾性部材12に無機層16を形成することで、封口部材17が形成される。また、無機層16を備える封口部材17を用いてケース11の開口部を封口した後に、さらに無機層16を形成してもよい。
(Inorganic layer forming step)
The inorganic layer forming step may be performed before or after the sealing step (more specifically, fitting the
封口工程の前に無機層16を形成する場合、無機層16は、弾性部材12に形成してもよく(方法A)、弾性部材12の前駆シートに無機層16を形成し、封口部材17を切り出してもよい(方法B)。このように無機層16は、弾性部材12にも前駆シートにも形成することができるため、無機層を形成する際の選択性が高く、生産性を高める上で有利である。
When the
方法Aの場合、弾性部材12の前駆シートを弾性部材12の形状に切り出し、少なくとも第1主面12に無機層16を形成する。ALD法などの気相法により無機層16を形成する場合、弾性部材12の露出面全体に無機層16が形成され易いため、図5のように、弾性部材12の第1主面12a、第2主面12b、側面12c、および貫通孔18の壁面12dに無機層16が形成される。気相法により無機層12を弾性部材12に形成する場合、無機層16を形成したくない領域をマスキングしてもよい。
In the case of method A, a precursor sheet for the
方法Bの場合、無機層形成工程は、前駆シートを準備し、前駆シートの弾性部材12の第1主面に対応する主面の少なくとも一部に無機層16を形成し、無機層16が形成された前駆シートから封口部材を切り出す工程を含む。無機層16を形成する前に、前駆シートに貫通孔18を設けると、図4に示すように、無機層16を形成する際に、貫通孔18の壁面にも無機層16を形成できる。前駆シートの第1主面や、第1主面と第2主面とに無機層16を形成した後に、貫通孔18を形成すると、図1や図3のように、貫通孔18の壁面には無機層16が形成されない。
In the case of method B, the inorganic layer forming step includes preparing a precursor sheet, forming the
弾性部材12をケース11の開口部にはめ込む工程の後に、無機層形成工程を行う場合、弾性部材12の第1主面の、ケース11の開口部から露出した部分に無機層16が形成される。ALD法などの気相法で無機層16を形成する場合、図6のように、ケース11の外表面やリードの表面にも無機層19が形成される。必要に応じて、無機層16や無機層19を形成する際、無機層を形成したくない領域を、マスキングしてもよい。
When the inorganic layer forming step is performed after the step of fitting the
無機層は、例えば、弾性部材12や前駆シートに、無機層を形成する無機化合物を付着させることにより形成してもよく、無機化合物の原料を、酸化剤や窒化剤などを含む雰囲気に晒すことにより形成してもよい。無機層は、液相法により形成してもよいが、厚みが小さくてもより均一な無機層を形成する観点からは気相法により形成することが好ましい。無機層を形成する際の弾性高分子の熱劣化を抑制する観点からは、無機層は、例えば、200℃以下(好ましくは120℃以下)の雰囲気下で形成することが好ましい。
The inorganic layer may be formed, for example, by attaching an inorganic compound that forms the inorganic layer to the
液相法としては、析出法、ゾルゲル法などが挙げられる。気相法としては、例えば、物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、スパッタ法、ALD法などが挙げられる。PVDやCVDは、通常、200℃を超える高温化で行われるが、スパッタ法やALD法によれば、200℃以下、更には120℃以下の雰囲気で無機層を形成することができる。無機層を形成する際の弾性高分子の熱劣化を抑制する観点からは、スパッタ法やALD法により無機層を形成することが好ましい。スパッタ法やALD法(特に、ALD法)では、高い被覆性を確保することができるとともに、より均一な無機層を形成することができる。スパッタ法のうち、超真空(MPS)スパッタリングでは、比較的低温でスパッタリングを行うことができるとともに、膜特性に優れる窒化ケイ素膜を形成することもできる。よって、弾性部材12への酸素の接触を低減または抑制する効果をさらに高めることができる。
Examples of the liquid phase method include a precipitation method and a sol-gel method. Vapor phase methods include, for example, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, and ALD. PVD and CVD are usually performed at a temperature higher than 200°C, but the sputtering method and ALD method can form an inorganic layer in an atmosphere of 200°C or lower, further 120°C or lower. From the viewpoint of suppressing thermal deterioration of the elastic polymer when forming the inorganic layer, it is preferable to form the inorganic layer by a sputtering method or an ALD method. The sputtering method and the ALD method (particularly, the ALD method) can ensure high coverage and form a more uniform inorganic layer. Among the sputtering methods, ultra-vacuum (MPS) sputtering can perform sputtering at a relatively low temperature and can also form a silicon nitride film having excellent film properties. Therefore, the effect of reducing or suppressing the contact of oxygen to the
ALD法では、無機化合物の原料として、蒸気圧の高い金属化合物(例えば、有機金属化合物や金属ハライド)が用いられる。このような原料を気化させることで、分子状の原料を弾性部材12の表面に相互作用させることができる。分子状の原料は、弾性部材12、リード、ケース、またはこれらの接触部分などに凹凸や隙間が存在する場合でも、凹部や隙間の深部まで到達させやすく、均質な無機層を形成しやすい。
In the ALD method, metal compounds with high vapor pressure (for example, organometallic compounds and metal halides) are used as raw materials for inorganic compounds. Vaporizing such a raw material allows the molecular raw material to interact with the surface of the
ALD法では、例えば、以下の手順により、弾性部材12や前駆シートの表面に無機層が形成される。
まず、少なくとも第1主面12aが露出した状態の対象物(弾性部材12や前駆シート、もしくは弾性部材12でケース11の開口部を封口した状態の電解コンデンサ(前駆体)など)が収容されている反応室に、気体の第1原料(上記の有機金属化合物や金属ハライドなど)を導入する。これにより、対象物は、第1原料を含む雰囲気に暴露される。その後、対象物の表面が第1原料の単分子層で覆われると、第1原料が有する有機基やハロゲン原子による自己停止機構が働き、それ以上の第1原料は対象物の表面に吸着しなくなる。余分な第1原料は不活性ガスなどでパージされ、反応室から除去される。
In the ALD method, for example, an inorganic layer is formed on the surface of the
First, an object (
次に、対象物が収容されている反応室に、気体の第2原料を導入する。これにより、対象物は、第2原料を含む雰囲気に暴露され、第1原料の単分子層と第2原料との反応が起こる。この反応が終了すると、それ以上の第2原料は対象物の表面に吸着しなくなる。余分な第2原料は不活性ガスなどでパージされ、反応室から除去される。 Next, a gaseous second raw material is introduced into the reaction chamber containing the object. Thereby, the object is exposed to an atmosphere containing the second raw material, and a reaction between the monomolecular layer of the first raw material and the second raw material occurs. When this reaction is finished, no more second raw material is adsorbed on the surface of the object. Excess second source material is purged with an inert gas or the like and removed from the reaction chamber.
上記のように、第1原料の導入、パージ、第2原料の導入、パージからなる一連の操作を繰り返すことにより、対象物の表面に無機化合物が生成し、これにより、無機化合物の被膜である無機層が形成される。 As described above, by repeating a series of operations consisting of introduction of the first raw material, purging, introduction of the second raw material, and purging, an inorganic compound is generated on the surface of the object, thereby forming a film of the inorganic compound. An inorganic layer is formed.
また、反応室に第1原料および第2原料を導入し、パージする一連の操作を繰り返すことによっても、対象物の表面に無機層を形成することができる。必要に応じて、第1原料および第2原料の導入とパージとの繰り返しと、第1原料の導入、パージ、第2原料の導入、およびパージの繰り返しとを、組み合わせてもよい。 The inorganic layer can also be formed on the surface of the object by repeating a series of operations of introducing the first raw material and the second raw material into the reaction chamber and purging. If necessary, repeating the introduction of the first raw material and the second raw material and purging may be combined with repeating the introduction of the first raw material, the purge, the introduction of the second raw material, and the purging.
第1原料としては、特に限定されず、所望する無機層の種類に応じて、適切な金属化合物を選択すればよい。第1原料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、およびケイ素からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む金属化合物(有機金属化合物および/または金属ハライドなど)が挙げられる。従来、ALD法で用いられている各種の有機金属化合物や金属ハライドを、第1原料として使用してもよい。 The first raw material is not particularly limited, and an appropriate metal compound may be selected according to the type of inorganic layer desired. Examples of the first raw material include metal compounds (organometallic compounds and/or metal halides, etc.) containing at least one metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, tantalum, niobium, zirconium, hafnium, and silicon. be done. Various organometallic compounds and metal halides conventionally used in the ALD method may be used as the first raw material.
有機金属化合物としては、上記の金属と、有機基とを有する化合物が挙げられる。有機基としては、炭化水素基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基、シクロペンタジエニル基など)、窒素含有有機基(例えば、有機アミノ基、アミド基、イミド基など)、酸素含有有機基(例えば、アルコキシ基、カルボニル基、エステル基など)などが挙げられる。有機金属化合物は、これらの有機基を一種有していてもよく、二種以上有していてもよい。有機金属化合物は、さらにハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素、および/またはヨウ素)を有していてもよい。 Organometallic compounds include compounds having the above metal and an organic group. Examples of organic groups include hydrocarbon groups (e.g., alkyl groups, cycloalkyl groups, cyclopentadienyl groups, etc.), nitrogen-containing organic groups (e.g., organic amino groups, amide groups, imide groups, etc.), oxygen-containing organic groups (e.g., For example, an alkoxy group, a carbonyl group, an ester group, etc.). The organometallic compound may have one or more of these organic groups. The organometallic compound may additionally have halogen atoms (eg, fluorine, chlorine, bromine, and/or iodine).
金属ハライドに含まれるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、および/またはヨウ素が挙げられる。金属ハライドの具体例としては、四塩化チタン、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四塩化ハフニウムなどが挙げられる。 Halogen atoms contained in metal halides include fluorine, chlorine, bromine, and/or iodine. Specific examples of metal halides include titanium tetrachloride, silicon tetrachloride, silicon tetrabromide, and hafnium tetrachloride.
第2原料としては、無機層を構成する無機化合物の種類に応じて、酸化剤、窒化剤などが使用される。酸化剤としては、水(水蒸気)、酸素、オゾンなどが挙げられる。窒化剤としては、窒素、アンモニアなどが挙げられる。必要に応じて、水素などを併用してもよい。第2原料は、一種を用いてもよく、必要に応じて、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the second raw material, an oxidizing agent, a nitriding agent, or the like is used according to the type of the inorganic compound forming the inorganic layer. The oxidizing agent includes water (water vapor), oxygen, ozone, and the like. Examples of nitriding agents include nitrogen and ammonia. If necessary, hydrogen or the like may be used together. As for the second raw material, one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination, if necessary.
なお、3種以上の原料を用いてもよい。すなわち、第1原料および第2原料の他に、更に1種以上の原料を用いてもよい。例えば、第1原料の導入、パージ、第2原料の導入、パージ、第1原料とも第2原料とも異なる第3原料の導入、パージからなる一連の操作を繰り返してもよい。 In addition, you may use 3 or more types of raw materials. That is, one or more raw materials may be used in addition to the first raw material and the second raw material. For example, a series of operations consisting of introducing a first raw material, purging, introducing a second raw material, purging, introducing a third raw material different from the first raw material and the second raw material, and purging may be repeated.
前駆シートに無機層16を形成した場合には、無機層形成工程において、封口部材17が切り出される。封口部材17の切り出しは、特に制限なく、公知の方法により行うことができる。
When the
なお、上記の実施形態では、巻回型の電解コンデンサについて説明したが、本発明の適用範囲は上記に限定されず、他の電解コンデンサ、例えば、陽極箔に代えて金属の焼結体を用いるチップ型の電解コンデンサや、陽極箔に代えて金属板を用いる積層型の電解コンデンサにも適用することができる。 In the above embodiment, a wound type electrolytic capacitor has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to the above. It can also be applied to chip-type electrolytic capacitors and laminated-type electrolytic capacitors using metal plates instead of anode foils.
本発明は、封口部材を備える電解コンデンサ(ハイブリッド型電解コンデンサ、固体電解コンデンサなど)に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for electrolytic capacitors (hybrid electrolytic capacitors, solid electrolytic capacitors, etc.) having a sealing member.
10:コンデンサ素子、11:有底ケース、12:弾性部材、12a:第1主面、12b:第2主面、12c:側面、12d:貫通孔の壁面、13:座板、14A,14B:リード線、15A,15B:リードタブ、16:無機層、17:封口部材、18:貫通孔、19:無機層、21:陽極箔、22:陰極箔、23:セパレータ、24:巻止めテープ 10: capacitor element, 11: bottomed case, 12: elastic member, 12a: first main surface, 12b: second main surface, 12c: side surface, 12d: wall surface of through hole, 13: seat plate, 14A, 14B: Lead wire, 15A, 15B: lead tab, 16: inorganic layer, 17: sealing member, 18: through hole, 19: inorganic layer, 21: anode foil, 22: cathode foil, 23: separator, 24: winding stop tape
Claims (5)
前記電解コンデンサは、前記コンデンサ素子から引き出されたリード線を備え、
前記封口部材は、前記開口部側に配置される第1主面を備える弾性部材を備え、
前記弾性部材は、前記リードを貫通させる貫通孔を備え、
前記製造方法は、前記第1主面および前記貫通孔に絶縁性の無機層を形成する無機層形成工程を備え、
前記コンデンサ素子を、前記ケースに収容する工程と、
前記ケースの開口部に、前記第1主面を前記開口部側に配置し、前記リードが前記貫通孔から引き出された状態で、前記弾性部材をかしめる工程と、を備え、
前記弾性部材をかしめる工程の後に、原子層堆積法により前記無機層形成工程が行われる、 電解コンデンサの製造方法。 A method for manufacturing an electrolytic capacitor comprising a capacitor element, a case having an opening for housing the capacitor element, and a sealing member for sealing the opening,
The electrolytic capacitor includes lead wires drawn out from the capacitor element,
The sealing member comprises an elastic member having a first main surface arranged on the opening side,
the elastic member has a through hole through which the lead passes;
In the manufacturing method, the first main surfaceand said through holeEquipped with an inorganic layer forming step of forming an insulating inorganic layer in
housing the capacitor element in the case;
placing the first main surface on the opening side of the opening of the case, and crimping the elastic member in a state in which the lead is pulled out from the through hole;
After the step of crimping the elastic member, the inorganic layer forming step is performed by an atomic layer deposition method. A method for manufacturing an electrolytic capacitor.
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