JPS62143414A - 長寿命アルミニュウム電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は電子交換機用電源等に使用することを目的と
した長寿命アルミニウム電解コンデンサの製造方法に関
するものである。

「従来の技術」 従来、電子交換機用電源等に使用するアルミニウム電解
コンデンサの寿命は７〜（１）年であり、２０年以上の
装置寿命にくらべて、寿命が短かいために、定期的交換
が必要であった。

アルミニウム電解コンデンサは、アルミニウムエツチン
グ箔を陽極酸化してその表面に誘電体酸化皮膜（八Ａｘ
ｉｓ）を形成し、この陽極酸化アルミニウム箔と陰極用
のアルミニウムエツチング箔とを電解紙を介して捲上げ
、コンデンサ素子を作る。さらに、この素子に電解液を
真空含浸し、端子板をとりつけた後、ケースに封入し、
ニーソング処理を施して作られる。

このようにして作られたアルミニウム電解コンデンサは
出荷後、種々の条件下で使用されるが、使用中には若干
（Ｉ　ｍＡ以下）の漏れ電流が流れているため、長期間
使用しているうちに、この帰れ電流が電解液を徐々に電
気分解し、その結果としてガスが発生し、かつ次第に電
解液が減耗していく。また、漏れ電流によって発生した
ガスや電解液の蒸発成分は、ゴムバッキングなどのｔ・
ｔＤ材キミ■自体および封口部品の隙間を拡散して、長
期間に？ｉＭずつコンデンサのケース外へ逃げてゆくた
め、電解液は徐々に減少し、変質してゆく、従って電気
的特性としては時間の経過とともに静電容量が次第に減
少し、ｔａｎ　δが増加してゆく。電解液の減耗が進む
とある時点から静電容量値が急激に減少し、ｔａｎ　δ
の値も急増し、コンデンサの寿命がつきる。この状態は
コンデンサの使用環境温度が高い場合や、コンデンサ中
を流れるリップル電流が大きい場合に加速される。

一般に電子交換装置に使用されるアルミニウム電解コン
デンサの寿命は、使用条件によっても異なるが７〜（１
）年と言われている。

従来、アルミニウム電解コンデンサの長寿命化を図るた
めに、以下のような手段が公知である。

（１）陽極に低倍率箔を用いて、等個直列抵抗（、ＥＳ
Ｒ）を小さくし、リップル電流による温度上昇を抑制す
る。

（２）電解液に蒸気圧の低い溶媒を用いるか、ゲル化し
た電解液を用いて電解液の蒸散を抑える。

（３）　　ケースの気密構造を工夫する。（例えば二重
ケース等）。

しかし、上記手段のうち、ｆｉ＋においては低倍率済を
用いることで、単位面積当りの静電容量が小さくなるた
め、規定の静電容量を確保する上で余分に電極箔（陽極
、陰極）が必要となり、必然的にケースサイズが太き（
なる欠点がある。また（３）においてもケースサイズが
大きくなる欠点を有する。さらに（２）の手段において
は、電解液の蒸散は抑制されるものの、電解液の等個直
列抵抗（ＥＳＩυが大きくなるために、ｔａｎ　δの増
加や、許容リフプル電流の低下を招き、実用１．必要と
する電気的特性を劣化させずに長寿命化を図ることがで
きないという欠点を有している。

この発明の目的は上記の従来技術の欠点を解決し、電気
的特性の劣化を招くことなく、従来より長寿命のアルミ
ニウム電解コンデンサを得ることができる製造方法を提
供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明はアルミニウム電解コンデンサの長寿命化を達
成するために、コンデンサの素子を通常の方法で電解液
含浸した後、ケース封入前に電解液をさらに注入するこ
とによって電解液を増量することを特徴とする。

更に必要に応じて次の事項も行うと一層優れたコンデン
サが得られる。

（１）高倍率のアルミニウム箔を陽極として用い、かつ
高電圧化成によって陽極酸化皮膜を厚くすることで、漏
れ電流を低域し、ガス発生を抑制する。

この化成電圧としては定格電圧の１．３〜２倍が好まし
い。

（２）　　陰極用エツチング箔として、たとえば９９．
９％以上の高純度箔を使用するとともに、薄い酸化皮膜
を形成することによって漏れ電流を減らし、ガス発生量
を減少させる。このための陽極酸化電圧はＯ，ｔ　Ｖ以
上とされる。

（３）電解紙として密度が低く、しかも電解液の保持性
が良いマニラ紙などのＪＩＳで決められた低密度のもの
を使用することによって、電解液の含浸量を増やし、ま
た保持性を高める。

「実施例」 次にこの発明の実施例を示す。

拭−贋一土 市販の陽極用アルミニウムエツチング箔を定格電圧の１
．７倍の電圧（定格電圧が６３Ｖの場合約（１）５　Ｖ
）で陽極化成して酸化皮膜を形成させ、同様に陰極用エ
ツチング箔にも約５■で酸化皮膜を形成させ、これらを
マニラ紙を電解紙とし°ζ用いて巻回してコンデンサ素
子を作゛る。次いで、この素子にエチレングリコールと
アジピン酸アンモンを主成分とする電解液を含浸し、端
子板を取付け、ケースに収容した後、含浸した電解液重
置の約２０％に相当する電解液を注入して増量、密Ｊ′
Ｉする。このようにして製造した定格が６３ｖ。

２２００μＦのコンデンサを対象に、８５℃で６３Ｖの
直流電圧を印加して１７，０００時間試験を実施した場
合の静電容量変化率（５個の平均値）の経時特性を第１
図に示す。） ■はこの発明によって長寿命化したアルミニウム電解コ
ンデンサの経時特性を示し、また■は従来技術とほぼ同
様の製造であるが、コンデンサ素子をケースに密封する
前に、含浸した電解液重量の約２０％に相当する電解液
を注入し、増量したこの発明によるアルミニウム電解コ
ンデンナの経時特性を示し、■は従来技術によって製造
したアルミニウム電解コンデンサの経時特性を示す。

図に示すように、この発明の■では１７，０００時間後
の静電容量変化率が一１％以下と小さく、極めて安定で
ある。これに対し、従来品の■では静電容量は（１），
０００時間まで徐々に減少し、それ以降は急激に減少し
て、１７，０００時間を経過した時点では一１４％の変
化率を示す。また従来品に電解液を約２０重量％注入し
、増量したこの発明の■では１７．０００時間後の静電
容量変化率は一８％であり、電解液を増量しない■の従
来品に較べて、経時特性がかなり改善されていることが
わかる。

このように■の場合、電解液増量の効果のみならず、陽
極箔の酸化皮膜を厚くしたこと、陰極箔にも酸化皮膜を
形成したこと、並びに電解紙として低密度で電解液の保
持性の良いマニラ紙を用いたことにより、静電容量の経
時変化率を極めて小さく改善することができ、長寿命化
を図ることができた。

試−１ 通常の方法でコンデンサ素子を作り、電解液を含浸した
後、ケースに封入する前に電解液を（１）重量％、２０
重量％および３０重Ｍ％増量して、６３Ｖ定格のアルミ
ニウム電解コンデンサを各５個製造し、電解液の乾燥を
加速するため防爆弁をはずした状態で、８５℃で３．　
ＯＯ０時間の無負荷放置試験を行なった場合の静電容量
変化率の平均値を第１表に示す。

第　　　　１　　　　表 この結果から明らかなように電解液量を増量するほど静
電容量変化率が小さくなり、電解液増量が寿命特性改善
に効果的に作用することをＩ１１認できた。この増量は
（１）〜２０重景％が重量しい。

３０重量％増量すると寿命は長くなるがケースも大きく
する必要が生じる。

跋−狼一主 試験１の■に記した方法で陽極箔および陰極箔を作り、
電解紙として、■マニラ紙、■クラ２１紙、■高密度紙
プラス混抄紙（マニラ、クラフト）の３種類を用いて各
々巻回したコンデンサ素子を作り、通常の方法で電解液
を含浸した後、アルミニウムケースに入れ、端子板をは
ずしたまま、８５℃で４００時間の無負荷放置試験を行
なった場合の静電容ｆｆｉ変化率の平均値（各５個の平
均値）を第２表に示す。

この結果から明らかなように、マニラ紙を電解紙として
用いた場合の静電容量変化率が最も小さく、従って他の
電解紙に較べてマニラ紙の電解液保持性が良く、寿命特
性改善に効果のあることを確認できた。

第　　　　２　　　　表 市販のアルミニウムエツチング箔を用い、陽極箔を定格
電圧の１．３　／ｆｆ及び１．７倍で陽極化成して酸化
皮膜を形成し、通常の方法で６３Ｖ定格のコンデンサを
各５個製造した後、８５゛Ｃでら３ｖの直流電圧を負荷
して７，０００時間試験した結果を第３表に示す。値は
いずれも５個の平均値である。

第　　　　３　　　　表 この結果から明らかなように陽極箔の化成電圧が定格電
圧に較べて高い程静電容量変化率が小さくなり寿命特性
が改善されることを確認できた。

しかし陽極化成電圧をあまり高くすると酸化膜が厚くな
り過ぎ静電容量が少くなる点から定格電圧の１．３〜２
倍程度が好ましい。

戚−呈一エ 市販のアルミニウムエツチング箔を用い、陽極箔を定格
電圧の２倍の電圧で陽極化成して酸化皮膜を形成し、陰
極箔を約５ｖで陽極酸化したものとしないもので、６３
Ｖ定格のチューブラ形電解コンデンサを各（１）個製造
した後、８５℃で５．０００時間の直流負荷試験を実施
した場合の静電容量変化率とコンデンサ重量の減少量を
第４表に示す。

第　　　　４　　　　表 この結果から明らかなように、陰極箔を陽極酸化した場
合には、静電容量変化率、重量減少量とも小さくなって
いることから、寿命特性改善の手段として陰極箔を低電
圧で化成し、薄く酸化皮膜を形成してやることが効果的
であることを確認できた。

「発明の効果」 この発明によれば電解液の増量によりコンデンサの寿命
を長くすることができ、この発明の方法により得られた
コンデンサを用いることにより定期交換の回数を減少し
、又は定期交換の必要がなくなる。しかもこの発明の製
造方法は電解液増量のための工程が増えるだけで、従来
の製造設備をそのまま使用できる利点があることから、
製造コストもほとんど変わらず、従って工業的にも、経
済的にも極めて有利である。

また前記試験ｌの■によれば温度８５℃で直流定格電圧
を負荷し、１７．０００時間試験を実施した後も、静電
容量変化率は一１％以下であり、電解液の漏れ、防爆弁
の動作などの外観異常も認められない。この結果から、
従来のアルミニウム電解コンデンサに較ベケースサイズ
を大きくすることなく寿命を２倍以上に延ばすことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって製造したアルミニウム電解コ
ンデンサおよび従来技術によって製造したアルミニウム
電解コンデンサを対象として実施した、８５℃、直流定
格電圧印加試験の結果で、静電容量変化率の経時特性を
示す図である。 ■、■：この発明の方法によって製造したアルミニウム
電解コンデンサ、■：従来技術によるアルミニウム電解
コンデンサ。 特許出願人二日本電信電話株式会社 二日本通信工業株式会社 代　理人：草　野　　　　卓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極用エッチング箔を陽極化成し、 その陽極化成した陽極用エッチング箔と、陰極用エッチ
   ング箔とを電解紙を介して巻回してコンデンサ素子を作
   り、 そのコンデンサ素子に電解液を含浸した後にケース入れ
   し、 封入前にさらに電解液を注入して電解液量を増量するこ
   とを特徴とする長寿命アルミニウム電解コンデンサの製
   造方法。