JPS5910048B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互に電気的に独立し交差した導電板を４端子
構造として用いた電解コンデンサに係り、等価直列抵抗
およびインピーダンスの低い、高周波領域で充分に使用
できる電解コンデンサを提供するものである。

一般に！解コンデンサを直流電源のフィルターとして用
いることはよく見うけられる。

最近は、高周波を用いた制御方式、たとえばスイッチン
グ方式の直流電源などが多く利用されるようになってき
ており、電子計算機の演算回路、通信機等においては電
源ラインでの高周波ノイズが機器の誤動作の大きな原因
となっている。

このため電源での出力側フィルター回路の電解コンデン
サは低周波領域でのバイパス作用だけではなく、高周波
領域でも有効なバイパス作用をもつこと、即ち等価直列
抵抗、等価直列インダクタンスを極めて低く抑えること
が必要である。

特に、低圧大容量の直流電源では電解コンデンサの静電
容量も大容量となり、その材料として長い陽極箔および
長い陰極箔を使用しているため、高周波ではインダクタ
ンス分が大きくなり充分なフィルター効果が発揮できず
、その特性を改善するように強く要望されている。

これらの目的のために従来のコンデンサでは単に陽極酸
化膜を改善したり、比抵抗の小さな電解液を用いたり、
セパレーターに厚さが薄く、密度の低いものを用いたり
、またあるいは引出しリード本数を増したりしていたが
、しかしこのようにするとコンデンサ内部よりのガス発
生が多く劣化し易いとか、ショートするとか、巻取り難
いなどの製造技術上の問題もあり、かなり無理を生じる
上に、等価直列抵抗の低減には有効であっても、等価直
列インダクタンスの低減には効果が薄かった。

即ち電解コンデンサが充分に高周波領域で使用できるた
めには、まず低周波領域において大きなリツプル電流に
よる電力損失を低くシ、発熱を抑えるような低い等価直
列抵抗が必要であり、高周波においては、フィルター効
果を充分に発揮する低いインダクタンスが必要となる。

本発明は上述のような高周波領域で使用できる電解コン
デンサとしての条件を充分に満足するものを安価に、し
かも容易に提供しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を示す第１図〜第３図の図面を
参照しながら説明する。

図ニおいて、１は円筒状の金属ケースで、この金属ケー
ス１内にはコンデンサ素子２が収納されている。

このコンデンサ素子は第２図に示すようにアルミニウム
等の陽極箔（図示せず）とこの陽極箔と同一アルミニウ
ム等の弁作用金属で構成された陰極箔（図示せず）とを
紙等のセパレータ（図示せず）を介して巻回するととも
に、その陽極箔、陰極箔の適宜の異なる位置から陽極リ
一ド３、陰極リード４を複数本同一端面側に引出すこと
により構成され、前記セパレータには電解液が含浸され
ている。

５は前記コンデンサ素子２の陽極リ一ド３、陰極リード
４を引出した端面上に配設されたアルミニウム等の導電
性金属よりなる端子板で、この端子板５は前記コンデン
サ素子２の陽極リ一ド３、陰極リ一ド４が電気的に接続
され、かつ夫々が電気的に独立している陽極端子板６と
陰極端子板７とからなり、その陽極端子板６、陰極端子
板７の端部から牢間部に設けたスリッ｝５ａ，７ａで陽
極端子板６、陰極端子板７を互いに直交するように組合
せることにより構成されている。

また、この端子板５の金属ケース１の外部に位置する部
分は、Ｌ字形に折曲され、またその折曲した部分には取
付けやすいように貫通孔６ｂ，７ｂが設けられている。

８は前記金属ケース１と前記端子板５との間の封口を行
なう封口体で、この封口体８を金属ケース１の開口部に
挿着し、金属ケース１ｖＣ絞りカ旺、カール加工等を施
すことにより封口体８は取付げられている。

ここで、前記コンデンサ素子２と端子板５との間の距離
、すなわち陽極リ一ド３、陰極リ一ド４の長さが短けれ
ば短いほど、陽極リ一ド３、陰極リード４に発生する磁
束を少なくすることができ、等価直列抵抗を低下させる
ことができるが、作業性の面から陽極リ一ド３、陰極リ
ード４を短くすることが難しい。

そこで、本実施例では第１図に示すように陽極リ一ド３
、陰極リード４をＮ字状Ｋ折曲し、端子板５に接続して
いる。

このように陽極リ一ド３、陰極リ一ド４をＮ字状に折曲
することにより、陽極リ一ド３、陰極リード４に発生す
る磁束をそれぞれのリードで打ち消しあわせ、実質的に
発生する磁束を減らし、等価直列抵抗を低下させている
のである。

この場合、陽極リード３、陰極リード４は長いので作業
性が悪化することもない。

なお、陽極リ一ド３、陰極リ一ド４をＮ字状に折曲しな
くても、少なくとも１回折曲するだけで、前述の効果を
得ることができる。

また、陽極リ一ド３、陰極リ一ド４と端子板５との接続
は圧着と溶接とにより行なっているが、これによって陽
極リ一ド３、陰極リ一ド４と端子板５との機械的接合強
度と電気的接続とを向上させている。

また、前記コンデンサ素子２の陽極リ一ド３、陰極リ一
ド４は、コンデンサ素子２の適宜の位置から複数本引出
している、すなわち、コンデンサ素子２が複数の素子に
分割されているため、結果的に等価亘列抵抗が低くなる
。

なお、第４図、第５図に示すように、陽極箔（図示せず
）と陰極箔（図示せず）とをセパＶ −タ（図示せず）
を介して巻回するとともに、陽極箔、陰極箔夫々からそ
れぞれ１本の陽極リ一ド９、陰極リード１０を引出して
構成したコンデンサ素子１１を複数個（図示のものは４
個）金属ケース１内に配置収納し、そのコンテンサ素子
１１の陽極リ一ド９、陰極リ一ド１０を端子板５に電気
的かつ機械的に接続した場合でも、本実施例と同様な効
果を得ることができる。

また、陽極リ一ド３、陰極リード４を複数本引出したコ
ンデンサ素子２を複数個配置した場合でも、本実施例と
同様の効果を得ることができる。

また、前記端子板５の陽極端子板６０表面を硼酸または
硼酸アンモニウム水溶液中で適当な電圧を印加して化成
しておけば、コンデンサの漏れ電流を低減させることが
でき、さらには、コンデンサ素子２，（１１）の陰極箔
を陰極リード３，（１０）を引出した端而とは反対側は
端而にはみ出させて巻回し、そのはみ出した部分を溶接
、半田付け等で、接合一体化すれば、コンデンサとして
の損失を低減させることもできる。

すなわち、本発明による電解コンデンサは、陽極箔と陰
極箔とをセパンータを介して巻回して構成したコンデン
サ素子２を用いて積層タイプに見られる電極間隔の不安
定さ、作業性の低下を除去し、積層タイプのもつ長所で
あるリードの多数化からくる等価直列抵抗値の低下をそ
のまま生かしてコンデンサ素子２を複数に分割し、高リ
ツプル性能を上げるとともに、高周波特性を改善するた
めに陽極側と陰極側の引出しリードとなる陽極端子板５
と陰極端子板７とを電気的に独立するように交差させて
構成した端子板５をコンデンサ素子２のリードを引出し
た端而側に配置し、そのコンデンサ素子２よりの陽極、
陰極リ一ド３，４を端子板へ圧着・溶接等で接合し、か
つコンデンサ素子２に電解液を含浸し、金属ケース１に
封入して電解コンデンサとするものである。

このようにして構成した電解コンデンサは、単位ケース
体積当りの箔収容能力が大きく、カリ、従来の積層形に
比べ製造効率の高い従来の円柱形構造のコンテンサ素子
の利点を備えている上に交差した陽極端子板６、陰極端
子板７を使用し４端子構造の端子板５とすることにより
次のような数数の優れた性能を有している。

：）端子の接触抵抗を無視でき等価直列抵抗が下がる。

１１）端子板５を交差させていることにより、入出力間
の電磁誘導を下げ等価直列インダクタンスを低くできる
。

ｉｉｉ） コンテンサ素子２のリード３，４を端子板
５へ接合するため多数リードでも容易に接合でき、また
極めて陽極、陰極リード３，４を短かく接合できるため
等価直列抵抗と等価直列インダクタンスが下る。

１ｖ）端子板５をコンデンサ素子２のリード３，４を引
出した端面側に配置することにより、外部端子より負荷
大電流を端子板５を通じて流しても発生した熱がコンデ
ンサ内部にこもらないため、耐通過電流性能の優れた電
解コンデンサを得ることができる。

■）端子板６をコンデンサ素子２の上部に配置すること
により、端子板５が金属ケース１の下部まで延長された
構造のものより、端子板６を短かくした分だけ全体の体
積が減り、小形にすることができる。

以上のように本発明による電解コンデンサは従来の電解
コンデンサに比べ極めて優れた効果を有するものであり
、高周波領域においても充分に使用できる安価で小形の
電解コンデンサである。

次に、本発明による電解コンデンサ（以下、本発明品と
いう）の各種の特性について実験した結果を説明する。

表１は本発明品の耐通過’ＩＫ性能を評価するためにＩ
ＯＶ，４７０００μＦのアルミニウム端子板を有する交
差型４端子の電解コンデンサに５ＯＡの直流電流を流し
た場合の発熱を測定した結果を示す。

なお、表１において、イは端子板の平均線路長を２５（
］にした場合、口は端子板の平均線路長を１０ＣＩｎに
した場合で、厚さ、幅についてはイ，口とも同じで厚さ
１．５ｒＩＬ１ｒＬ，幅１０ｒ／Ｌ７ＩＬである。

表１に示す結果より端子板を短くした口の方が発熱が半
減し、耐通過電流性能が向上したことがわかる。

表２は前記表１の本発明品イ、口の等価直列インダクタ
ンスの比較を示したものである。

この表２よりアルミニウム端子板の長さを短かくするこ
とにより、端子板通過電流による磁束の発生を軽減でき
等価直列インダクタンスを低くできることが分る。

すなわち、本発明においては、端子板の長さを極力短か
くすることが特性上有利とできる。

表３に本発明品の陽極側端子板を硼酸、硼酸アンモニウ
ム水溶液中で１００Ｖに陽極酸化した場合の電解コンデ
ンサの漏れ電流を示す。

なお、漏れ電流値は定格電圧印加５分後の値である。

この表３の結果より端子板を陽極酸化することにより電
解コンデンサの漏れ電流の低減に効果があることが分る
。

表４には交差型のアルミニウム端子板を使用した４端子
型の電解コンデンサ（定格６３Ｖ，１５０００μＦ）の
コンデンサ素子を分割した場合の損失値、さらに陰極箔
をリードを引出した端面とは逆方向にはみ出させて素子
を巻取り、陰極箔のはみ出した部分を溶接により接合一
体化した場合の損失値を示す。

この表４から明らかなように、本発明品（表４のＡ，Ｂ
）の方が従来品（表４のＣ）のものに比べ、ｔａｎδを
小さく、また陰極箔を一体化することによってさらにｔ
ａｎδを小さくすることができる。

また、表４のＡ−Ｃの試作品について周波数インピーダ
ンス特性を調べた結果を第６図に示す。

この第６図から明らかなように本発明品のものは、高周
波領域での周波数インピーダンスが低い。

なお、前述したようにアルミニウム端子板へコンデンサ
素子のリードの接合として機械的圧着のみに依ると端子
板とリードとの間に電解液が侵入し、さらにコンデンサ
に電圧を印加すると、端子板が陽極酸化される結果とな
って端子板とリードとの間が絶縁され、コンデンサの容
量抜けを引起す恐れがあり、溶接を併用し電気的接触を
完全にする方が信頼性が向上する。

また、溶接だけにすると、多数本のリードの場合の機械
的保持強度が完全でないということが生じる。

従って、圧着と溶接との併用が最も信頼できる。

これについて実験した結果を示すのが表５であり、表５
にアルミニウム端子板へのリード接合条件と振動試験結
果を示す。

以上のように本発明の電解コンデンサは、陽極箔と陰極
箔とをセパレータを介して巻回し、陽極リード、陰極リ
ードを引出して構成したコンデンサ素子の陽極リード、
陰極リードを引出した端面側に、導電性金属よりなる陽
極端子板、陰極端子板をこの２枚の端子板の端部から中
間部に設けたスリットで電気的に独立して交差するよう
に組合せて構成した端子板を配設し、この端子板の陽極
端子板側にコンデンサ素子の陽極リードを、陰極端子板
側に陰極リードをそれぞれ接続し、前記コンデンサ素子
に電解液を含浸させてケース内に収納したものであり、
これによって安価で小形とすることができ、しかも放熱
を良好に行なうことができるため、太きなリツプル電流
にも充分耐えることができ、また等価直列抵抗を低く抑
えることができるとともに、高周波領域でのインダクタ
ンスの低減においても端子板を交差させているため有効
となる等、高周波領域で使用する電解コンデンサとして
種々の面で充分な機能をもたせることができる非常に工
業的価値の犬なるものである。

なお、陽極リード、陰極リードを１本づつ備えたコンテ
ンサ素子を複数個用意し、この複数のコンデンサ素子の
陽極リード、陰極リードを陽極端子板、陰極端子板にそ
れぞれ接続した場合にはさらに優れた効果を得ることが
できる。

また、陽極リード、陰極リードを複数本引出した場合で
も同様にさらに優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電解コンデンサの内部
構造を示す断面図、第２図および第３図は同コンデンサ
の要部部分の外観斜視図、第４図は本発明の他の実施例
による電解コンデンサの内部構造を示す断面図、第５図
は同コンデンサの要部部品の外観斜視図、第６図は本発
明による電解コンデンサと従来の電解コンデンサの周波
数インピーダンス特性を示す特性図である。 １・・・・・・金属ケース（ケース）、２，１１・・・
・・・コンデンサ素子、３，９・・・・・・陽極リード
、４，１０・・・・・・陰極リード、５・・・・・・端
子板、６・・・・・・陽極端子板、７・・・・・・陰極
端子板、６ａｙ ？ａ・・・・・・スリット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回し、そ
   の陽極箔、陰極箔より陽極リード、陰極リードを引出し
   て構成したコンデンサ素子の陽極リード、陰極リードを
   引出した端面側に、導電性金属よりなる陽極端子板と陰
   極端子板とをこの２枚の端子板の端部から中間部まで設
   けたスリットで夫々が電気的に独立して交差するように
   組合せて構成した端子板を配設し、この端子板の陽極端
   子板側にコンデンサ素子の陽極リードを、陰極端子板側
   に陰極リードをそれぞれ接続し、前記コンデンサ素子に
   電解液を含浸させてケース内に封入したことを特徴とす
   る電解コンデンサ。 ２ コンデンサ素子を複数個配置し、そのコンデンサ素
   子群の陽極リード、陰極リード夫々を端子板の陽極端子
   板、陰極端子板にそれぞれ接続したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電解コンデンサ。 ３ コンデンサ素子の陽極箔、陰極箔からそれぞれ複数
   本の陽極リード、陰極リードを引出したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電解コン
   デンサ。 ４ 端子板の陽極端子板側を適当な電圧で化成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電解コンデ
   ンサ。 ５ コンデンサ素子の陰極箔を陰極リードを引出す端面
   側とは反対側の端面にはみ出させて巻回し、そのはみ出
   した部分を電気的に接続したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の電解コンデンサ。 ６ 端子板とコンデンサ素子の陽極リード、陰極リード
   とを圧着と溶接とにより電気的、かつ機械的に接続した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電解コ
   ンデンサ。 ７ コンデンサ素子の陽極リード、陰極リードを少なく
   とも１回折曲し、端子板と接続したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電解コンデンサ。