JPH0817687A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 基板の所定位置に装着することができると共
に、機械的外力がケース内部に影響することのない電解
コンデンサを提供する。 【構成】 弁作用金属からなる陽極箔１と陰極箔２間に
スペーサ３を介在すると共に、各電極箔にそれぞれ引出
端子４，５を取着して巻回してコンデンサ素子６を形成
する。樹脂からなる封口本体８とその外周に設けられた
ゴムからなる外周部７とから封口体Ｃを形成する。封口
本体には、コンデンサ素子の引出端子４，５との対応位
置に貫通孔を設ける。貫通孔に引出端子を挿入して引
出、引出端子基部の内部リード部４ａ．５ａを貫通孔内
に密着固定する。上部開口型の外装ケース１１内部に有
機半導体材料１２を収納して加熱溶融する。その内部に
封口体を接続したコンデンサ素子を挿入し、封口体をケ
ースに密着させる。ケース外周及び上端にに加締部１１
ａ，１１ｂを形成し、ケースに封口体を密着固定させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機半導体材料を含浸
させてなる電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乾式箔形電解コンデンサにおい
ては、高純度アルミニウム箔からなる一対の陽極・陰極
箔に、同じくアルミニウムからなる一対の引出端子を接
続し、前記一対の陽極・陰極箔相互間にスペーサ紙を介
在して巻回してなるコンデンサ素子を使用している。こ
のコンデンサ素子は、アルミニウムの陽極箔・陰極箔の
表面積を拡大させるために、表面をエッチングにより粗
面化させている。さらに、陽極箔には誘電体酸化皮膜を
生成させている。このようなコンデンサ素子を使用して
なる電解コンデンサとして、例えば、コンデンサ素子に
駆動用電解液を含浸してケースに収納し、このケース開
口部を密閉するなどの外装を施してなる電解コンデンサ
が存在している。なお、ケース開口部を封口して密閉す
る手段として、従来は、一定間隔の引出端子の挿入孔が
形成され、弾性を有するゴムからなる封口体が用いられ
ている。

【０００３】しかし、上記駆動用電解液としては、例え
ば、エチレングリコールなどの有機溶媒にアジピン酸ア
ンモニウムなどの有機カルボン酸塩を使用しているた
め、ｔａｎδ特性改善に限度があり、また、低温で比抵
抗が上がり、低温特性が極度に悪化してしまうため、広
域温度範囲で使用するには信頼性に欠ける。従って、駆
動用電解液を使用してなる電解コンデンサにおいては、
市場要求を十分に満足することは不可能である。

【０００４】そのため、近年では、駆動用電解液に代え
て、ＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体を用いた電解コン
デンサが種々提案され、その一部は実用化されている。
このようなＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体をコンデン
サ素子に含浸する手段として、一般に溶融含浸法、分散
含浸法、更には真空蒸着法などがあるが、ＴＣＮＱ錯体
の特性は、いろいろな条件で変化し、極めて扱い難い物
質である。このため、使用に当たっては種々の工夫が講
じられている。特に、固体電解質の条件としては、コン
デンサ特性としてのｔａｎδなど等価直列抵抗に影響す
るそれ自体としての抵抗値が小さく、且つ広域温度範
囲、特に高温下でも安定した比抵抗値があることが重要
である。

【０００５】そして、コンデンサ素子に対するＴＣＮＱ
錯体からなる有機半導体の含浸に際しては、コンデンサ
素子の内部に、一様に必要量を浸透させることが要求さ
れる。このようなＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体をコ
ンデンサ素子に必要量を含浸させる工業的な手段とし
て、従来から特許公報または技術文献によって、加熱溶
融液化含浸が有効として提案されている。この加熱溶融
液化含浸の具体的な手段としては、一般的に、所望のＴ
ＣＮＱ錯体からなる有機半導体を外装ケースに入れて加
熱溶融させ、これに予め加熱してなるコンデンサ素子を
収納する。これにより、コンデンサ素子を構成するスペ
ーサ紙の繊維と陽極箔の微細なエッチングピットを介し
て、ＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体液が素子全体に含
浸されるものである。

【０００６】ここで、この工程中、外装ケースにコンデ
ンサ素子を収納する際に、次の点に注意する必要があ
る。すなわち、コンデンサ素子の陽極側引出端子には、
誘電体酸化被膜が生成されていない（未化成）。このよ
うな未化成の陽極側引出端子にＴＣＮＱ錯体からなる有
機半導体液が付着し、この状態でコンデンサに電圧が印
加されると、短絡が発生する。したがって、コンデンサ
素子の陽極側引出端子に、ＴＣＮＱ錯体からなる有機半
導体液が付着しないようにする必要がある。このため、
加熱溶融液化含浸時には、外装ケースに入れるＴＣＮＱ
錯体は最小限の量に止め、ケース底面側となる素子端面
からの毛細管現象を利用してコンデンサ素子全体への含
浸を行っている。

【０００７】以上のように、コンデンサ素子全体に一様
にＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体液を含浸・固化させ
た後は、次のようにして外装ケースの開口部を封口す
る。すなわち、封口には、ＴＣＮＱ錯体を溶解せず且つ
ケースとの密着強度が十分となる樹脂を、開口部に充填
固化させる方法が採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電解コンデンサには、次のような欠点があ
った。すなわち、コンデンサ素子がケース中心ではな
く、位置がずれて収納された場合は、引出端子の引出位
置もずれた位置となる。このような電解コンデンサで
は、実装基板に装着する際に、引出端子と基板に設けら
れた引出端子挿入孔の位置・間隔が合わず、場合によっ
ては電解コンデンサと隣接する他の部品との接触が発生
することにもなる。

【０００９】また、従来の電解コンデンサでは、外装ケ
ースの開口部を樹脂を充填することにより封口する工程
で、引出端子に余分な力が加わり、陽・陰極の引出端子
の間隔が狂って樹脂中に固定されることも発生する。こ
の場合は、電解コンデンサの実装基板への装着が困難と
なる問題がある。

【００１０】ここで、他の部品と接触することなく、確
実に基板に装着可能な電解コンデンサとするため、駆動
用電解液を使用した電解コンデンサの封口と同様に、引
出端子の挿入孔を有するゴムからなる封口体を使用する
ことも考えられる。これにより、陽極・陰極の引出端子
の間隔を一定にすると共に、引出端子と基板の引出端子
挿入孔の位置・間隔を合わせることができる。

【００１１】しかし、この場合、ゴムは弾性を有するた
め、次のような問題が発生する。すなわち、封口体外部
に突出した引出端子に引張りや折曲げなどによる力（機
械的外力）が加わると、これがゴムからなる封口体に加
わる。この時、ゴムは弾性を有するため、機械的外力を
ケース内部方向に伝えることになる。この場合、ケース
内部では、封口体を介して機械的外力が働くと、コンデ
ンサ素子の誘電体酸化被膜や固体電解質である有機半導
体が破壊され易くなる。この結果、漏れ電流が増大し、
または、短絡不良などの問題が発生することにもなる。

【００１２】以上のように、有機半導体を用い、ゴムか
らなる封口体を使用した場合、従来の電解コンデンサ
は、基板の正確な位置に装着できるなどの効果を有する
ものの、引出端子に機械的外力が加わると、漏れ電流増
大や短絡不良などの電子部品の信頼性を損なう要因を引
き起こすという欠点があった。

【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するために提案されたものであり、その第１の目的
は、基板の所定位置に正確に装着することができると共
に、機械的外力がケース内部に影響することのない電解
コンデンサを提供することである。また、第２の目的
は、コンデンサ素子の収容されるケースの気密性が向上
された電解コンデンサを提供することである。さらに、
第３の目的は、ケースが確実且つ高い気密性により封口
される電解コンデンサを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明による電解コンデンサで
は、弁作用金属からなる陽極箔及び陰極箔のそれぞれに
引出端子を取着し、この陽極箔及び陰極箔間にスペーサ
紙を介在して巻回してコンデンサ素子を形成し、このコ
ンデンサ素子に有機半導体材料を含浸すると共に、コン
デンサ素子をケース内に収容し、このケースの開口部を
封口体により封口してなる電解コンデンサにおいて、前
記封口体は、樹脂からなる円柱状の封口本体と、その外
周面に設けられた弾性部材からなる円筒状の外周部とか
ら構成され、前記封口本体には、前記コンデンサ素子の
陽極及び陰極の各引出端子がそれぞれ所定位置から引出
される貫通孔が形成されていることを特徴とする。

【００１５】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のケースには、封口体の固定手段として加締部が設
けられていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、封口
体を構成する封口本体が樹脂からなるため、機械的外力
がケース内部に伝わることがない。しかも、この封口本
体には、陽極・陰極の各引出端子が所定位置から引出さ
れる貫通孔が設けられているため、コンデンサ素子がケ
ース中央に収容されると共に、電解コンデンサを基板の
所定の位置に正確に装着することができる。さらに、こ
の封口本体の外周面に弾性を有する外周部が設けられて
いるため、封口体とケースとを密着させることができ
る。

【００１７】請求項２記載の発明では、ケースに加締部
が設けられていることにより、この加締部が封口体を押
圧することになり、封口体がケースに固定され、確実に
ケース開口部を封口することができる。

【００１８】

【実施例】

（１）主な実施例の構成 以下、本発明による電解コンデンサの一実施例につい
て、図面を参照して具体的に説明する。この場合、図１
は本発明の一実施例により製造された電解コンデンサを
示す断面図、図２は同じ実施例において形成したコンデ
ンサ素子の構造を示す展開斜視図、図３は同じ実施例に
おける封口体を示す斜視図、図４は図２のコンデンサ素
子を図３の封口体に固定して一体化した状態を示す断面
図である。

【００１９】まず、コンデンサ素子６を形成する。これ
は、図２に示すように、アルミニウム箔表面をエッチン
グ液で粗面化し、表面積を拡大した後、陽極酸化皮膜を
生成して陽極箔１を用意する。同様に、アルミニウム箔
表面をエッチング液で粗面化し、表面積を拡大して陰極
箔２を用意する。これらの陽極箔１、陰極箔２間に、ク
ラフト紙またはマニラ紙などからなるスペーサ３を介在
すると共に、陽極箔１及び陰極箔２の任意の箇所に、そ
れぞれ内部リード部４ａ，５ａを介し、陽極及び陰極の
引出端子４，５を取着して巻回し、コンデンサ素子６を
形成する。

【００２０】一方、封口体Ｃは、図３に示すように、円
筒状の外周部７と、その内部の円柱状の封口本体８とか
ら形成する。外周部７は、耐熱性及び弾性を有するゴム
などの材料により、外径がコンデンサ素子の収容される
外装ケースの内径と同一、またはわずかに大きくなるよ
うに形成する。一方、封口本体８は、耐熱性を有するフ
ッ素樹脂などの樹脂により、外径が外周部７の内径と同
一、またはわずかに大きくなるように形成する。また、
封口本体８には、２か所に、上下の端面を貫通する貫通
孔９，１０を設ける。この貫通孔９，１０の形成位置及
び相互の間隔は、引出端子４，５のコンデンサ素子６へ
の取付部材である内部リード部４ａ，５ａに対応させた
所定位置に形成する。これらの貫通孔９，１０の開口径
は、内部リード部４ａ，５ａの直径よりも僅かに小さく
形成する。

【００２１】なお、円筒状となる外周部７の一方の端縁
は、封口本体８を係止する係止突起７ａとして内部方向
に突出させる。また、円柱状となる封口本体８の一方の
端面周囲には、前記係止突起７ａと係合するように係止
溝８ａを形成する。そして、係止突起７ａと係止溝８ａ
とを係合させて、封口本体８の周囲に外周部７を密着固
定し、封口体Ｃを形成する。ここで、封口体Ｃは、係止
突起７ａ及び係止溝８ａの形成されている面を上面とす
る。

【００２２】この後、図４に示すように、コンデンサ素
子６を封口体Ｃに取り付ける。これは、封口本体８の貫
通孔９，１０に、下面側から陽極・陰極の引出端子４，
５をそれぞれ挿入して、その端部を上面側の貫通孔９，
１０から引出す。さらに、内部リード部４ａ，５ａがそ
れぞれ貫通孔９，１０内部に挿入されるまで、貫通孔
９，１０から引出され突出した引出端子４，５端部を引
っ張る。これにより、内部リード部４ａ，５ａを貫通孔
９，１０内部に密着固定させる。

【００２３】次に、図１に示すように、例えばアルミニ
ウムなどからなる上部の開口する外装ケース１１内に、
ＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体を必要な一定量を入れ
て加熱溶融し、有機半導体溶融液とする。この後、前記
封口体Ｃに固定して一体化した前記コンデンサ素子６
を、予熱状態で外装ケース１１内に収納し、有機半導体
溶融液をコンデンサ素子６に含浸する。この時、封口体
Ｃは、上面が外装ケース１１の上縁よりも下方となる位
置まで、外装ケース内部に挿入される。これにより、封
口体Ｃの外周面（外周部７の外周面）と外装ケース１１
の上部内周面とが密着する。

【００２４】そして、コンデンサ素子６に有機半導体溶
融液を十分に含浸させた後、冷却により有機半導体１２
を固化する。この後、図１に示すように、外装ケース１
１には、封口体Ｃとの密着面の外周、及び外装ケース１
１の上端縁に、加締部１１ａ，１１ｂを形成する。これ
により、加締部１１ａ，１１ｂが封口体Ｃのゴムからな
る外周部７を押圧し、封口体Ｃが外装ケース１１に密着
固定される。このように、外装ケース１１の開口部が封
口され、電解コンデンサが完成する。

【００２５】（２）主な実施例の作用効果 以上のような電解コンデンサにおいては、封口体Ｃの外
装ケース１１と接する外周部７が、ゴムにより構成され
ているため、外装ケース１１と封口体Ｃとの密閉性が優
れた状態となる。これにより、外装ケース内部に外気が
流入することが発生せず、コンデンサ素子が外気の水分
や酸素により劣化することを確実に防止することができ
る。特に、封口体Ｃの外径となる外周部の外径がケース
の内径と同一またはそれよりも大きく形成されているた
め、封口体Ｃをケース１１内に圧入した場合、封口体Ｃ
がケース１１に密着する。さらに、外装ケース１１に
は、封口体Ｃが装着された後に加締部が設けられるた
め、封口体Ｃは確実に外装ケース１１に固定される。し
たがって、本実施例では、封口体Ｃによる外装ケース１
１の封口に関し、長期間、高気密性を維持することがで
きる。

【００２６】しかも、封口本体８が樹脂により構成され
ているため、陽極・陰極の引出端子４，５に引張りや折
曲げなどによる力（機械的外力）が加わっても、この機
械的外力は封口本体８で止まる。このため、コンデンサ
素子に機械的外力が加わることは発生しない。したがっ
て、機械的外力によりコンデンサ素子の誘電体酸化被膜
や固体電解質である有機半導体が破壊されることは発生
せず、漏れ電流の増大や短絡不良などの発生を防止する
ことができる。

【００２７】さらに、引出端子４，５のコンデンサ素子
６への取付部材である内部リード部４ａ，５ａが、封口
体Ｃの所定位置に形成された貫通孔９，１０に固定され
る。これは、外装ケース１１の封口を、従来のように樹
脂の充填・固化させて行うことに比べ、充填時に引出端
子４，５に余分な力が加わることがない。この結果、コ
ンデンサ素子が、常に外装ケースの中心に収容されると
共に、引出端子４，５が、外装ケース１１の所定位置か
ら引き出される。これにより、電解コンデンサを基板に
装着する際には、他の部品に接触することや、装着がで
きないなどの問題は発生せず、常に所定の位置に装着す
ることができる。また、封口体Ｃは予め形成しておくこ
とができるため、樹脂の充填・固化工程が必要なくな
り、電解コンデンサの製造工程を簡素化し、短時間に製
造することが可能となる。

【００２８】したがって、本実施例では、外気による劣
化が防止され、漏れ電流の増大や短絡不良などの発生が
なく、所定位置に装着可能な信頼性及び安全性の高い電
解コンデンサとすることができる。

【００２９】続いて、実際に前記の工程に基づいて、本
発明の電解コンデンサ（本発明品Ａ）を製造すると共
に、従来の電解コンデンサ（従来品Ｂ）を製造した。す
なわち、本発明及び従来例共に、幅３ｍｍ、長さ５５ｍ
ｍの陽極箔を使用したコンデンサ素子を形成した。そし
て、有機半導体材料として、Ｎ−ｎブチルイソキノリニ
ウムのＴＣＮＱ錯体を、コンデンサ素子への含浸に必要
な一定量を円筒状アルミケースに収納し、加熱溶融し
た。この外装ケースに前記コンデンサ素子を収容し、コ
ンデンサ素子に有機半導体材料を含浸させた。

【００３０】この状態で、本発明品Ａにおいては、樹脂
からなる封口本体の外周にゴムからなる外周部の設けら
れた封口体により、外装ケースの開口部を封口して、定
格１６Ｖ−２２μＦの電解コンデンサを完成した。これ
に対し、従来品Ｂは、樹脂を外装ケースの開口部に充填
・固化させて封口し、定格１６Ｖ−２２μＦの電解コン
デンサを完成した。

【００３１】このようにして完成した本発明による電解
コンデンサ（本発明品Ａ）と従来技術による電解コンデ
ンサ（比較品Ｂ）について、１０５℃での寿命試験おけ
る静電容量分布を調査したところ、図５に示すような結
果が得られた。図５から明らかなように、従来品Ｂに比
べ、本発明品Ａの静電容量特性は、高いレベルで均一化
されている。

【００３２】これは、従来品Ｂの場合、外装ケースと樹
脂による封口部分との間に剥離が生じ、外装ケースの内
部に外気が流入して、外気中の酸素や水分とコンデンサ
素子とが接触し、これにより静電容量が変化している。
これに対し、本発明品Ａは、静電容量の変化が小さいこ
とから、外装ケースの開口部が封口体により確実に封口
されていることがわかる。

【００３３】（３）他の実施例 なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、封口体の構成は、樹脂からなる封口本体と、弾性
部材としてゴム以外の弾性を有する樹脂からなる外周部
から構成することも可能である。また、封口体を樹脂の
みにより構成することも可能である。

【００３４】さらに、本発明は、有機半導体の種類がＮ
−ｎブチルイソキノリニウムのＴＣＮＱ錯体に限定され
るものではなく、Ｎ−メチル−３−ｎプロピルイミダゾ
ルのＴＣＮＱ錯体、Ｎ−ｎアミルイソキノリニウムのＴ
ＣＮＱ錯体、またはその他の有機半導体を使用すること
も可能であり、その場合にも、前記実施例と同様の優れ
た作用効果を得られるものである。

【００３５】また、本発明は、前記実施例の寸法及び定
格を有する電解コンデンサに限定されるものではなく、
多種多様な寸法及び定格を有する各種電解コンデンサに
適用可能であり、その場合にも、前記実施例と同様の優
れた作用効果を得られるものである。すなわち、本発明
は、コンデンサ素子の収容される外装ケースを封口する
封口体の構成に特徴を有するものであるため、この特徴
を有する電解コンデンサである限り、他の具体的な構成
は適宜変更可能であり、これらの他の構成に拘らず、前
記実施例と同様の優れた作用効果を得られるものであ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
解コンデンサを基板の所定位置に正確に装着することが
できると共に、機械的外力がケース内部に影響すること
がなく、静電容量や損失、漏れ電流等の諸特性を高いレ
ベルで均一化することが可能な、優れた電解コンデンサ
を提供することができる。

【００３７】特に、請求項１記載の発明では、封口体を
構成する封口本体に引出端子用の貫通孔が設けられてい
るため、予めコンデンサ素子を封口体の所定位置に固定
できて、電解コンデンサを基板の正確な位置に装着で
き、しかも封口体が樹脂からなるため、機械的外力がケ
ース内部に伝わることのないため、諸特性を高いレベル
で維持できる優れた電解コンデンサとなる。さらに、封
口体として、弾性を有していない封口本体周囲に弾性を
有する外周部が設けられていることにより、封口体とケ
ースとが密着し、外気の流入などのない高気密性となる
封口が行われるため、信頼性の向上された電解コンデン
サとなる。

【００３８】請求項２記載の発明では、コンデンサ素子
を所定位置に固定した封口体を、ケースの加締部により
確実にケースに固定することができ、長期間の使用にも
優れた電解コンデンサとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う電解コンデンサの製造方法の一実
施例によって製造した電解コンデンサを示す断面図。

【図２】図１の製造方法において形成したコンデンサ素
子の構造を示す展開斜視図。

【図３】図１の製造方法において形成した封口体の構造
を示す斜視図。

【図４】図２のコンデンサ素子を図３の封口体に装着し
た状態を示す断面図

【図５】本発明の製造方法による電解コンデンサ（本発
明品Ａ）と従来の製造方法による電解コンデンサ（従来
品Ｂ）における静電容量分布を示す特性図。

【符号の説明】

１ … 陽極箔 ２ … 陰極箔 ３ … スペーサ紙 ４ … 陽極引出端子 ５ … 陰極引出端子 ６ … コンデンサ素子 ７ … 外周部 ８ … 封口本体 ９，１０ … 貫通孔 １１ … 外装ケース １２ … 有機半導体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間に
   スペーサを介在すると共に、各電極箔にそれぞれ引出端
   子を取着して巻回してコンデンサ素子を形成し、このコ
   ンデンサ素子に有機半導体材料を含浸すると共に、コン
   デンサ素子をケース内に収容し、このケースの開口部を
   封口体により封口してなる電解コンデンサにおいて、 前記封口体は、樹脂からなる円柱状の封口本体と、その
   外周面に設けられた弾性部材からなる円筒状の外周部と
   から構成され、 前記封口本体には、前記コンデンサ素子の陽極及び陰極
   の各引出端子がそれぞれ所定位置から引出される貫通孔
   が形成されていることを特徴とする電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記ケースには、封口体の固定手段とし
   て加締部が設けられていることを特徴とする請求項１記
   載の電解コンデンサ。