JP7410824B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサに関し、電極箔にリードタブが接続された電解コンデンサに関するものである。

従来、電解コンデンサとして、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する有底筒状のコンデンサケースと、このコンデンサケースの開放端側を塞ぐ封口体とを有するものが知られている。封口体の外端面には陽極端子および陰極端子が引き出され、これらの端子の基端部には、陽極内部端子および陰極内部端子として陽極リードタブおよび陰極リードタブが、それぞれ陽極箔および陰極箔に接続されている（特許文献１参照）。

また、従来の電解コンデンサとして、リードタブと陽極箔との接続部分に絶縁紙を貼り付けることにより、リードタブの接続部分を保護するようにしたものが考えられている（特許文献２参照）。これにより、セパレータの破れによるショート不良を防止することが可能となっている。

特開平０４－３５２３１３号公報 特開２００６－２８６９５９号公報

しかしながら、従来の電解コンデンサにおいては、電解液の蒸散によって発生する凝縮液の存在により、漏れ電流が発生し、陽極側のリードタブに腐食が発生する問題があった。

本発明は、リードタブにおける腐食の発生を抑制し得る電解コンデンサ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、第１のリードタブが接続された弁金属の陽極箔と、第２のリードタブが接続された陰極箔とを、セパレータを介して重ね合わせ、巻回してなるコンデンサ素子と、前記第１のリードタブのうち少なくとも前記陽極箔からはみ出した部分を覆う保護紙と、前記コンデンサ素子を収納する有底円筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口部を封止する封口体と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１のリードタブのうち少なくとも陽極箔からはみ出した部分を保護紙によって覆うことにより、電解液の蒸散によって発生する凝縮液の付着に起因する腐食の発生を抑制することができる。

また、本発明の電解コンデンサは、上記構成において、前記保護紙は、前記陽極箔の前記第１のリードタブが重ねられた表面側を覆う第１の保護紙と、前記陽極箔の裏面側を覆う第２の保護紙とからなることを特徴とする。

この構成によれば、陽極箔の第１のリードタブが重ねられた表面側を覆う第１の保護紙と、陽極箔の裏面側を覆う第２の保護紙とによって、第１のリードタブを覆うことにより、一段と効果的に腐食の発生を抑制することができる。

また、本発明の電解コンデンサは、上記構成において、前記第１のリードタブは、前記陽極箔に接続される扁平部と、前記封口体に設けられた挿通孔に挿通される丸棒部と、を備え、前記丸棒部はリード線が溶接されており、前記保護紙は少なくとも前記丸棒部と前記丸棒部の長さの０．５倍までの範囲の前記リード線を覆うことを特徴とする。

この構成によれば、丸棒部を封口体の挿通孔に挿通させる際に支障をきたすことなく、腐食の発生を抑制することができる。

本発明の電解コンデンサによると、リードタブにおける腐食の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電解コンデンサの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサ素子を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る保護紙の貼付範囲を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るリードタブの化成処理の説明に供する略線図である。 本発明の実施形態に係る保護紙の貼付方法の説明に供する断面図である。 本発明の実施形態に係る保護紙の貼付状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る保護紙の貼付方法の説明に供する斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る保護紙の貼付状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る保護紙の貼付状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態における巻回形の電解コンデンサ１は、主として、コンデンサ素子２と、外装ケース１２と、封口体１１とから構成される。

図２に示すように、コンデンサ素子２は、エッチング処理および誘電体酸化皮膜形成処理が施された陽極箔（陽極アルミニウム箔）３ａと陰極箔（陰極アルミニウム箔）３ｂとがセパレータ４を介して巻回され、素子止めテープ９（図１）で固定される。このコンデンサ素子２は、有底筒状の外装ケース１２（図１）に収納される。

外装ケース１２の開口部には樹脂やゴム等で形成された封口体１１が装着され、該開口部は絞り加工により密閉された構造を有する。

コンデンサ素子２から引き出されるリードタブ５、１５にはリード線６、１６が溶接され、封口体１１を介して外部に引き出されている。外装ケース１２は、スリーブ１３によって被覆される。

リードタブ５は、陽極箔３ａに対して加締めまたは溶接等の方法により接続された陽極側のリードタブであり、リードタブ１５は、陰極箔３ｂに対して加締めまたは溶接等の方法により接続された陰極側のリードタブである。

陽極箔３ａに接続されたリードタブ５は、保護紙４１、４２によって覆われており、腐食の発生を抑制するようになっている。具体的には、図３に示すように、陽極側のリードタブ５は、コンデンサ素子２（図２）の封口体側端面から突出する（すなわち、陽極箔３ａからはみ出した）丸棒部５ａと、この丸棒部５ａの一端に形成されており陽極箔３ａが接続される扁平部５ｂとから構成されている。

このように、リードタブ５は、アルミニウムからなる丸棒状の部材の一端部を、所定長さだけプレスして扁平部５ｂを形成し、残りの部分を丸棒部５ａとすることによって形成されている。

また、丸棒部５ａの先端（扁平部５ｂと反対側の端部）には、リード線６が溶接されている。

また、陰極側のリードタブ１５も、陽極側のリードタブ５と同様に、コンデンサ素子２の封口体側端面から突出する（すなわち、陽極箔３ａからはみ出した）丸棒部１５ａ（図２）と、この丸棒部１５ａの一端に形成されており、陰極箔３ｂが加締めによって接続される扁平部（図示せず）とから構成されている。

このように、リードタブ１５は、アルミニウムからなる丸棒状の部材の一端部を、所定長さだけプレスして扁平部を形成し、残りの部分を丸棒部１５ａとすることによって形成されている。

また、丸棒部１５ａの先端（扁平部１５ｂと反対側の端部）には、リード線１６が溶接されている。

本実施形態においては、かかる構成の陽極側のリードタブ５を保護紙で覆うことにより、リードタブ５に腐食が発生することを抑制する。具体的には、陽極箔３ａのリードタブ５が接続された面（以下、表面と呼ぶ）に対して、丸棒部５ａおよび扁平部５ｂを覆うように所定の大きさの保護紙４１を接着剤によって貼付し、また、陽極箔３ａのリードタブ５が接続された側の面の裏面側（以下、裏面と呼ぶ）に対して、所定の大きさの保護紙４２を接着剤によって貼付する。

保護紙は、マニラ紙、クラフト紙、エスパルト紙、再生セルロースなどを単独または混抄した抄紙であり、セパレータと同一材質または異なった材質であってもよい。

図４に示すように、保護紙４１の大きさは、リードタブ５の丸棒部５ａおよび扁平部５ｂとリード線６の一部を覆う大きさとなっており、リード線６に対しては、丸棒部５ａの長さＬ１の０．５倍（図４において長さＬ２）までの範囲でリード線６を覆うことが可能な大きさとなっている。

このように、少なくとも丸棒部５ａ全体（長さＬ１）を覆うことができる大きさとしたことにより、丸棒部５ａにおいて、保護紙４１によって覆われない部分が生じることを回避することができる。すなわち、丸棒部５ａは、陽極箔３ａからはみ出しているため、当該丸棒部５ａの全体が保護紙４１に覆われていないとすると、露出した部分には、電解液の蒸散により発生した凝縮液が蓄積され、腐食発生の原因となる。従って、保護紙４１の大きさとしては、少なくとも丸棒部５ａ全体（長さＬ１）を覆うことができる大きさを有するものとすることにより、丸棒部５ａに腐食が発生することを抑制することができる。

また、保護紙４１の大きさの上限として、リード線６に対して、丸棒部５ａの長さＬ１の０．５倍の長さＬ２を覆い得る大きさとしたのは、丸棒部５ａを封口体１１に設けられた挿通孔から挿通させる際に、リード線６の保護紙４１によって覆われる部分が支障をきたさない程度の大きさに抑える必要があるためである。

なお、本実施形態においては、陽極箔３ａからリードタブ５の扁平部５ｂの一部がはみ出した構成となっており、この部分も保護紙４１、４２によって覆われる構成となっている。

また、本実施形態の場合、裏面側に貼付される保護紙４２の大きさも、表面側に貼付される保護紙４１と同様の大きさとなっており、少なくとも、丸棒部５ａ全体を覆うことができるようになっている。

このような大きさの保護紙４１、４２を、リードタブ５が接続された陽極箔３ａの表面および裏面に貼付することにより（図５（ａ））、陽極箔３ａ、リードタブ５を挟み込むように覆うことができる（図５（ｂ））。

かくして、図６に示すように、保護紙４１、４２によって陽極箔３ａおよびリードタブ５が覆われた状態となるが、この状態では、丸棒部５ａを封口体１１の挿通孔から挿通させることが困難であるため、当該丸棒部５ａおよびリード線６の周囲の保護紙４１、４２を丸棒部５ａおよびリード線６の形状に沿って丸める、または形状に沿って切り取ることにより、図２に示したように丸棒部５ａおよびリード線６の形状に沿った被覆状態とすることができ、封口体１１の挿通孔へこれを容易に挿入することができる。

次に、電解コンデンサ１の製造工程について説明する。
所定の幅に切断された陽極箔３ａ（陽極アルミニウム箔）および陰極箔３ｂ（陰極アルミニウム箔）に外部引き出し電極用のリードタブ５および１５（アルミニウム製）を加締め接続する。陽極箔３ａは弁金属としてアルミニウム箔を用い、弁金属の表面にエッチング処理および化成処理を施すことによって、誘電体酸化皮膜が形成されたものを用いる。また、陰極箔３ｂも陽極箔３ａと同様にアルミニウム箔を用い、アルミニウム箔の表面にエッチング処理が施されるとともに自然酸化皮膜が形成されている。なお、陰極箔３ｂについても誘電体酸化皮膜を形成したり、表面にカーボン、チタン、窒化チタン、炭化チタン等を形成してもよい。図３～図６において上述した保護紙４１、４２が貼付された陽極箔３ａおよび陰極箔３ｂとを、セルロースを主体としたセパレータ４を介して巻回し、コンデンサ素子２を作製する。

そして、電解質を含浸したコンデンサ素子２をアルミニウム金属ケース（外装ケース１２）に収納し、外装ケース１２の開口部をカーリングして封止した。電解質には、エチレングリコールやγ―ブチロラクトン等を主溶媒とし電解質を溶解した電解液、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸等の導電性高分子を主成分とする固体電解質と電解液との両方を使用することができる。その後、所定温度に設定された恒温槽内で、外装ケース１２にコンデンサ素子２を収納したアルミニウム電解コンデンサ（電解コンデンサ１）に定格電圧を印加し、エージング処理を施すことにより、電解コンデンサ１の製造工程を終了する。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。

アルミニウムリードタブを陽極アルミニウム箔に加締め接続するとともに、アルミニウムリードタブを陰極アルミニウム箔に加締め接続する。そして、保護紙を陽極側のリードタブおよび陽極箔に貼付し、セパレータを介して陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔を重ね合わせ、巻回したアルミニウム電解コンデンサ素子に電解液を含浸する。そして、アルミニウム電解コンデンサ素子から引き出されている陽極側のリードタブおよび陰極側のリードタブの丸棒部をそれぞれ封口体の挿通孔から挿通させた後、アルミニウム電解コンデンサ素子を封口体とともに外装ケース内に挿入する。次に、外装ケースの開口部をカーリング加工するとともに外周面に絞り加工を施し封止する。これにより、定格４００Ｖ／１５０μＦのアルミニウム電解コンデンサ（外形寸法：直径φ１８ｍｍ×長さ４０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ）を製作し、カテゴリ上限温度を超える１１５℃の環境下にて定格電圧（４００Ｖ）を印加した場合に、陽極側のリードタブ（陽極箔からはみ出した扁平部５ｂおよび丸棒部５ａ）に腐食が発生するまでの時間を測定した。腐食の発生とは、腐食生成物の付着、またはアルミニウムの溶解が見られた状態を意味する。この測定結果を表１に示す。

（実施例１）
実施例１は、保護紙を陽極箔３ａの表面のみに貼付した場合（すなわち、図３において陽極箔３ａの表面側の保護紙４１のみをリードタブ５の扁平部５ｂ、丸棒部５ａ、リード線６の一部を覆うように陽極箔３ａに貼付した場合。Ｌ１は４．０ｍｍ、Ｌ２は０．５ｍｍ）における、腐食発生時間を測定した結果であり、４０００～４５００時間でリードタブ５に腐食が発生した。

（実施例２）
実施例２は、保護紙を陽極箔３ａの裏面のみに貼付した場合（すなわち、図３において陽極箔３ａの裏面側の保護紙４２のみをリードタブ５の加締め接続部、丸棒部５ａ、リード線６の一部を覆うように陽極箔３ａに貼付した場合。Ｌ１は４．０ｍｍ、Ｌ２は０．５ｍｍ）における、腐食発生時間を測定した結果であり、３０００～３５００時間でリードタブ５に腐食が発生した。

（実施例３）
実施例３は、保護紙を陽極箔３ａの表面および裏面の両面に貼付した場合（すなわち、図３において表面側の保護紙４１をリードタブ５の扁平部５ｂ、丸棒部５ａを覆うように陽極箔３ａに貼付するとともに、陽極箔３ａの裏面側に保護紙４２を貼付した場合。Ｌ１は４．０ｍｍ、Ｌ２は０ｍｍ）における、腐食発生時間を測定した結果であり、９０００時間を超えてもリードタブ５に腐食が発生しなかった。

（比較例１）
比較例１は、保護紙を用いない場合（すなわち、図３において表裏いずれの保護紙４１、４２も貼付しない場合）における、腐食発生時間を測定した結果であり、１５００～１７００時間でリードタブ５に腐食が発生した。

（比較例２）
比較例２は、保護紙を陽極箔３ａの表面のみ、かつ、リードタブと陽極箔３ａとの接続部のみに貼付した場合（すなわち、図３において表面側の保護紙４１のみをリードタブ５の扁平部５ｂのみを介して陽極箔３ａに貼付し、丸棒部５ａを保護紙４１によって覆わなかった場合）における、腐食発生時間を測定した結果であり、１５００～１７００時間でリードタブ５に腐食が発生した。

このように、保護紙を用いない場合（比較例１）、および保護紙を用いてもリードタブ５の丸棒部５ａを覆わず扁平部５ｂのみを覆った場合（比較例２）は、腐食が発生するまでの時間が１５００～１７００時間であったのに対して、少なくとも丸棒部５ａを保護紙によって覆った場合（実施例１～３）は、いずれも腐食が発生するまでの時間を延ばすことができた。

また、丸棒部５ａを保護紙によって覆う場合において、陽極箔３ａの裏面側のみに保護紙４２を貼付した場合、陽極箔３ａの表面側のみに保護紙４１を貼付した場合、陽極箔３ａの表裏両面から保護紙によって覆う場合の順に、腐食抑制の効果が高くなることが判明した。

以上の測定結果から以下のことが分かる。
少なくとも、陽極側のリードタブ５の丸棒部５ａを保護紙によって覆うことにより、腐食が発生するまでの時間を延ばすことができることが分かる（実施例１～３）。

なお、上述の実施形態においては、図３に示したように、陽極箔３ａの表裏両面に同様の大きさの保護紙４１、４２を貼付する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図７および図８に示すように、裏面側の保護紙４２として、少なくともリードタブ５の丸棒部５ａを覆うことができる大きさのものを用いるようにしても、腐食発生時間を延ばすことができる。

また、上述の実施形態においては、図３に示したように、陽極箔３ａの表裏両面において、リードタブ５の丸棒部５ａおよび扁平部５ｂを覆うことができる程度の大きさの保護紙４１、４２を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図９に示すように、保護紙４１、４２として、陽極箔３ａの封口体側端面の一部、リードタブ５の扁平部５ｂの一部および丸棒部５ａを覆うことができる程度の大きさのものを用いるようにしても、腐食発生時間を延ばすことができる。

また、上述の実施形態においては、少なくともリードタブ５の丸棒部５ａを保護紙４１、４２によって覆うように陽極箔３ａに貼付した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、陽極箔３ａに接続されたリードタブのうち、電極箔（陽極箔３ａ）からはみ出した部分（本実施形態においては扁平部５ｂの一部および丸棒部５ａ）を覆うことにより、腐食が発生するまでの時間を延ばすことができる。

また、上述の実施形態においては、陽極箔側のみリードタブ５を保護紙４１、４２によって覆う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、陽極箔側に加えて陰極箔側においても同様にして、保護紙４１、４２によってリードタブ１５を覆うようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、定格４００Ｖ／１５０μＦのアルミニウム電解コンデンサ（外形寸法：直径φ１８ｍｍ×長さ４０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ）について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の電解コンデンサに広く適用することができる。

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ａ 陽極箔
３ｂ 陰極箔
４ セパレータ
５、１５ リードタブ
５ａ 丸棒部
５ｂ 扁平部
１１ 封口体
１２ 外装ケース
１３ スリーブ
４１、４２ 保護紙

Claims (1)

1. 第１のリードタブが接続された弁金属の陽極箔と、第２のリードタブが接続された陰極箔とを、セパレータを介して重ね合わせ、巻回してなるコンデンサ素子と、
   前記第１のリードタブのうち少なくとも前記陽極箔からはみ出した部分を覆う保護紙と、
   前記コンデンサ素子を収納する有底円筒状の外装ケースと、
   前記外装ケースの開口部を封止する封口体と、
   を備えた電解質に電解液を含む電解コンデンサであって、
   前記保護紙は、前記陽極箔の前記第１のリードタブが重ねられた表面側を覆う第１の保護紙と、前記陽極箔の裏面側を覆う第２の保護紙の少なくともいずれか一方とからなり、
   前記第１のリードタブは、
   前記陽極箔に接続される扁平部と、
   前記封口体に設けられた挿通孔に挿通される丸棒部と、を備え、
   前記丸棒部はリード線が溶接されており、
   前記保護紙は少なくとも前記丸棒部と前記丸棒部の長さの０．５倍までの範囲の前記リード線を覆うことを特徴とする電解コンデンサ。

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