JPH09223643A - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓋が割れたり飛んだりし、コンデンサ素子が
飛び出したり燃焼したり、他の電子部品等を損傷する等
の事故を防止できる電解コンデンサの製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 陽極用リード線２を接続した陽極箔１と
陰極箔４とを電解紙６を介して積層し巻回してコンデン
サ素子７を形成する電解コンデンサ１５の製造方法にお
いて、表面に化成皮膜を設けた部分と設けない部分とを
有する陽極用リード線２を、少なくとも化成皮膜を設け
ない部分３を陽極箔１と電解紙６との間に配置して前記
陽極箔１に接続することを特徴とする電解コンデンサ１
５の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乾式アルミ電解コンデン
サ等の電解コンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】乾式アルミ電解コンデンサ等の電解コン
デンサは、アルミ等のエッチング箔を所定の電圧で化成
した陽極箔と、エッチング箔からなる陰極箔とを電解紙
を介して重ね合せ巻回して形成したコンデンサ素子を用
いている。このコンデンサ素子の陽極箔は、例えば、５
００〜１０００mm巾のエッチング箔を化成して化成皮膜
を形成し、その後、焼成処理やリン酸処理をし、所定の
巾と長さに切断して形成する。そしてこの陽極箔に陽極
用リードをコールドウェルド等の方法により接続しその
一端をコンデンサ素子の端面から引き出している。陽極
用リード線は、短絡を防止するために、箔を陽極箔の化
成電圧よりも高い電圧で化成処理し、さらに焼成処理や
リン酸処理等を行ない形成する。また、陰極箔には陰極
用リード線をコールドウェルド等の方法により接続し、
その一端を陽極用リード線と同一方向にコンデンサ素子
の端面から引き出す。陰極用リード線は、箔を化成処理
をしないまま、あるいは数Ｖ程度の低電圧で化成した
後、加熱処理をして形成する。これによって、電解コン
デンサを使用中に、含浸した電解液と反応する作用を抑
制し、ガス発生を軽減している。そしてコンデンサ素子
は、電解液を含浸した後、金属製ケースや樹脂製ケース
等に収納している。

【０００３】上記の構成からなる電解コンデンサは、例
えば高圧回路に使用する場合、２個以上を直列に接続し
て耐圧を確保している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、２個以上を直
列に接続した場合、どれか一つがコンデンサとしての機
能を失ない短絡状態になると、他の正常な電解コンデン
サに定格電圧の１．５倍〜２倍の過電圧が印加される。
過電圧が印加されると、陽極箔の欠陥部分に電流が集中
して流れ、コンデンサ素子の温度が異常に上昇して、電
解コンデンサは短絡し、爆発する。この際、短絡箇所が
蓋側にある場合には蓋が割れたり飛んだりし、そしてケ
ースの底面側にある場合にはコンデンサ素子全体が飛び
出しかつ燃焼してしまう恐れのある欠点がある。また、
電解液が蒸気等として周囲に広がり、他の電子部品等を
腐食させる等の欠点もある。

【０００５】本発明は、以上の欠点を改良し、蓋が割れ
たり飛んだりし、コンデンサ素子が飛び出したり燃焼し
たり、他の電子部品等を損傷する等の事故を防止できる
電解コンデンサの製造方法を提供することを課題とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、陽極用リード線を接続した陽極箔と陰
極箔とを電解紙を介して積層し巻回してコンデンサ素子
を形成する電解コンデンサの製造方法において、表面に
化成皮膜を設けた部分と設けない部分とを有する陽極用
リード線を、少なくとも化成皮膜を設けない部分を陽極
箔と電解紙との間に配置して前記陽極箔に接続すること
を特徴とする電解コンデンサの製造方法を提供するもの
である。

【０００７】アルミ電解コンデンサ等の電解コンデンサ
に過電圧を印加すると、弱点部に電流が流れ、電圧ドロ
ップ現象を起す。例えば定格電圧４００Ｖ、サージ電圧
４５０Ｖの電解コンデンサを電圧４５０Ｖに充電する。
また、別の電源を用いてこの電解コンデンサの約１０倍
の容量をもつコンデンサを充電電流１０Ａで電圧６５０
Ｖに充電する。そしてこのコンデンサを上記の電解コン
デンサに接続する。接続した瞬間に、電解コンデンサは
約６２０Ｖの電圧に上昇する。次に、数秒後には、電解
コンデンサは４２０〜５００Ｖの電圧まで降下する。そ
して電流が集中して流れた部分において、電解紙が加熱
され炭化する。このため、電解コンデンサは短絡不良と
なる。

【０００８】本発明は、表面に化成皮膜を設けた部分と
化成皮膜を設けない部分とを有する陽極用リード線を用
い、この陽極用リード線を少なくとも化成皮膜を設けな
い部分を陽極箔と電解紙との間に配置して陽極箔に接続
している。そしてこの陽極用リード線の化成皮膜を設け
ない部分にはその後のエージング処理の際に化成皮膜が
形成される。しかしこのエージング処理により形成され
る化成皮膜は、陽極箔や陽極用リード線の化成時に形成
される化成皮膜よりも絶縁性が低く、電流が流れ易くな
っている。このため、電解コンデンサに過電圧を印加す
ると、陽極箔よりも、陽極用リード線の最初に化成皮膜
を設けていなかった部分で短絡し易くなる。そしてこの
陽極用リード線の短絡箇所は、陽極箔と電解紙との間に
位置している部分であり、コンデンサ素子の内部にあ
る。従って、この短絡箇所に大電流が流れ、爆発が起っ
ても、この爆発による爆風は蓋やケースの底に至るまで
に弱くなる。このため、蓋が割れたり飛んだりし、ある
いはコンデンサ素子が飛び出したり、燃焼したりするの
を防止できる。また、電解液が飛び散るのも防止でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１においては、１は陽極箔であ
り、厚さ数１０〜１００μｍ程度のアルミ等の弁作用金
属の箔を用いる。すなわち、先ず、この箔を塩酸や硫酸
等の液中に浸漬し、直流エッチング法等によって粗面化
する。粗面化後、純水中でボイルする。ボイル後、ホウ
酸やシュウ酸等の化成液中において、定格電圧のほぼ
１．４倍程度の電圧まで段階的に昇圧して電圧を印加
し、化成して化成皮膜を形成する。化成処理後、必要に
応じて安定化するために、リン酸処理等をし、ついで焼
成処理をする。焼成処理後、任意の巾及び長さの大きさ
に切断する。

【００１０】また、２は陽極用リード線である。この陽
極用リード線２を製造するには、先ず、アルミ等の弁作
用金属の箔を、陽極箔の化成電圧よりも高い電圧で化成
して化成皮膜を形成する。そしてこの化成後、リン酸処
理や焼成処理をし、その後再化成処理して化成皮膜を修
復する。そして再化成処理後、陽極箔に接続する前に、
少なくとも陽極箔と電解紙との間に位置している部分の
化成皮膜の一部又は全部を除去する。化成皮膜を除去す
るには、１）ローレット加工や溝切り法等の機械的手段
や、２）レーザー加工や放電加工、直接電気的破壊をさ
せる等の電気的手段、３）リン酸や硫酸等を滴点し化学
的に劣化させる手段等を用いる。化成皮膜を除去後、化
成皮膜を設けない部分３を陽極箔１側に配置して陽極用
リード線２をコールドウェルド法やかしめつけ法等によ
り陽極箔１に接続する。

【００１１】４は陰極箔である。この陰極箔４は、陽極
箔１よりも薄いアルミ等の弁作用金属箔を粗面化し、そ
の後、リン酸処理し、任意の巾及び長さの大きさに切断
して製造する。

【００１２】そしてこの陰極箔４に陰極用リード線５を
コールドウェルド法やかしめつけ法等により接続する。
陰極用リード線５は未処理のアルミ等の弁作用金属の箔
を用いる。

【００１３】６は電解紙であり、密度０．４〜０．７、
厚さ３０〜６０μｍのクラフト紙やマニラ紙を用い、コ
ンデンサの定格電圧に応じて１枚または２〜３枚程度重
ねて用いる。そして図１に示す通り、陽極箔１と陰極箔
４とを電解紙６を介して重ね合せて巻回し、陽極用リー
ド線２及び陰極用リード線５を引き出してコンデンサ素
子７を形成する。コンデンサ素子７を形成後、エチレン
グリコールやグリセリン等の溶媒にホウ酸やホウ酸アン
モニウム、リン酸等を溶かした有機酸系等の電解液を真
空含浸法や真空加圧含浸法等によって含浸する。電解液
を含浸後、図２に示す通り、コンデンサ素子７から引き
出した陽極用リード線２及び陰極用リード線５を、各々
蓋８に貫通して設けた陽極端子９及び陰極端子１０に接
続する接続後予じめ硬化前の固定剤１１を底の方に充填
したケース１２にコンデンサ素子７を収納する。収納
後、固定剤１１を硬化する。硬化後、蓋７をケース１２
の端に取り付けて、ケース１２を密閉する。なお、蓋８
には防爆弁１３を取り付ける。ケース１２を密閉後、高
温雰囲気中において定格電圧以上の電圧を印加してエー
ジング処理する。エージング処理後、ケース１２に絶縁
性のチューブ１４を被覆して、電解コンデンサ１５にす
る。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 実施例１：電解コンデンサは、定格４００Ｖ、５６００
μＦのアルミ電解コンデンサとする。先ず、陽極箔を製
造するには厚さ１００μｍのアルミ箔を用いる。そして
このアルミ箔を直流エッチング法によって粗面化し、純
水中でボイルする。ボイル後、ホウ酸化成液中において
化成電圧６００Ｖで化成する。化成後、リン酸処理し、
温度５５０℃で５分間加熱する。加熱後、再化成する。
再化成後、巾１２０mm、長さ８０００mmの大きさに切断
する。

【００１５】また、陽極用リード線は、厚さ１５０μ
ｍ、巾１０mm、長さ１６０mmの４Ｎのアルミ箔を用い
る。そしてこのアルミ箔を化成電圧７００Ｖで化成して
化成皮膜を形成する。化成後、温度５５０℃で焼成処理
し、さらにリン酸処理及び再化成処理する。再化成処理
後、陽極用リード線が電解紙と接する側の表面のほぼ中
央部の化成皮膜を、スクレッパーにより巾１０mm、長さ
３０mmに渡って機械的に除去する。そしてこの陽極用リ
ード線を陽極箔に２０００mm間隔で３〜４枚をコールド
ウェルド法により溶接する。

【００１６】陰極箔は、厚さ２０μｍのアルミ箔を粗面
化し、その後リン酸処理し、さらに巻取り時に巾１２０
mm、長さ８３００mmの大きさに切断する。

【００１７】陰極用リード線は、未処理の厚さ１５０μ
ｍ、巾１０mm、長さ１６０mmのアルミ箔を用いる。そし
てこの陰極用リード線を陰極箔に２０００mm間隔で４枚
をコールドウェルド法により溶接する。

【００１８】電解紙は厚さ９０μｍのクラフト紙を用い
る。そしてこれらの陽極箔、陰極箔及び電解紙を用いて
コンデンサ素子を形成する。コンデンサ素子を形成後、
有機酸系の電解液を真空含浸する。含浸後、ケースに収
納等する。そして温度８５℃、電圧４２５Ｖで１０Ｈｒ
エージング処理する。エージング処理後、蓋をケースに
取り付け密閉し、絶縁チューブを被覆する。

【００１９】実施例２：陽極用リード線の表面の化成皮
膜を、定電圧、定電流直流電源を用い、陽極用リード線
表面の化成皮膜を除去したい部分を正極側とし、陽極用
リード線の本体を負極側とし、電圧５０Ｖを印加し、電
流０．５Ａを流して、化成皮膜を破壊する。そしてこの
破壊方法では一回の方法では大きな面積を破壊できない
ため、何回か繰り返して巾１０mm、長さ３０mmの部分の
化成皮膜を除去する。その他の条件は実施例１と同一と
する。

【００２０】次に、上記の各実施例の方法によって製造
したアルミ電解コンデンサについて、従来の方法によっ
て製造したものとともに、予じめ４５０Ｖの電圧を印加
し、この状態にさらに６５０Ｖの過電圧をかけた場合の
短絡不良を測定した。なお、従来の製造方法は、陽極用
リード線の表面の化成皮膜を除去しないほかは実施例１
と同一とする。また、試料数は、実施例１、実施例２及
び従来例とも各々１０個とする。

【００２１】各試料に過電圧をかけた結果、実施例１及
び実施例２は、１０ケともエージング処理の前に陽極用
リード線の化成皮膜を除去した部分で短絡し、外観的に
著しい変形が見られなかった。これに対して、従来例
は、８ケが陽極箔の切断面の箇所で短絡し、５ケの蓋が
割れた。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明の製造方法によれ
ば、表面に化成皮膜を設けた部分と設けない部分とを有
する陽極用リード線を、少なくとも化成皮膜を設けない
部分を陽極箔と電解紙との間に配置して前記陽極箔に接
続しているために、過電圧がかかった場合に、この陽極
用リード線の化成皮膜を設けない部分で短絡し易く、蓋
が割れたり飛んだりし、コンデンサ素子が飛び出したり
燃焼したり、他の電子部品等を損傷する等の事故を防止
できる電解コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態により製造したコンデンサ
素子の展開図を示す。

【図２】本発明の実施の形態により製造した電解コンデ
ンサの断面図を示す。

【符号の説明】

１…陽極箔、 ２…陽極用リード線、 ３…化成皮膜を
設けない部分、４…陰極箔、 ５…陰極用リード線、
６…電解紙、 ７…コンデンサ素子、１５…電解コンデ
ンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐倉 直樹 栃木県芳賀郡二宮町大字久下田1065番地 日立エーアイシー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極用リード線を接続した陽極箔と陰極
   箔とを電解紙を介して積層し巻回してコンデンサ素子を
   形成する電解コンデンサの製造方法において、表面に化
   成皮膜を設けた部分と設けない部分とを有する陽極用リ
   ード線を、少なくとも化成皮膜を設けない部分を陽極箔
   と電解紙との間に配置して前記陽極箔に接続することを
   特徴とする電解コンデンサの製造方法。