WO2012039103A1 - 封止部材およびこれを用いたコンデンサ - Google Patents

封止部材およびこれを用いたコンデンサ Download PDF

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gas barrier
rubber material
sealing member
hole
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範久 高原
秀樹 島本
廣田　潔
椿　雄一郎
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パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/10—Housing; Encapsulation
    • H01G2/103—Sealings, e.g. for lead-in wires; Covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H01G9/10—Sealing, e.g. of lead-in wires

Definitions

  • the present invention relates to capacitors used in various electronic devices, electric devices, industrial devices, automotive devices and the like, and more particularly to a capacitor using an electrolytic solution and a sealing member used therefor.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • the capacitor element 2 is accommodated in the metal case 3 after being impregnated with the electrolytic solution.
  • a pair of lead terminals 4 and 5 drawn out of the capacitor element 2 penetrates the lead holes 7 of the sealing member 6A disposed in the opening of the metal case 3 and is drawn out to the outside. Further, the sealing member 6A is pressed by the drawing process in the vicinity of the opening of the metal case 3 and the curling process of the opening end, and seals the opening of the metal case 3.
  • a rubber material 8 made of butyl rubber generally having low gas permeability is used as the sealing member 6A. Sealing with a material having low gas permeability makes it difficult for the sealing member 6A to permeate even if the solvent component of the electrolytic solution is vaporized, so that it is possible to suppress the deterioration of the electrical characteristics of the capacitor.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of another conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • a film 9 made of a fluorine resin having a gas permeability lower than that of the rubber material 8 is inserted at the center of the rubber material 8 in the thickness direction. A configuration to enhance the sealing performance has been considered.
  • the adhesion between the film 9 and the rubber material 8 is low.
  • the film 9 peels off from the rubber material 8 and a sufficient repulsive stress does not occur in the sealing member 6B.
  • the sealing performance may be lowered.
  • the film 9 peels from the rubber material 8 due to external stress when drawing the metal case 3 from the outer periphery of the sealing member 6B or inserting the lead terminals 4 and 5, and a gap is formed. Thereby, the repulsive stress generated in the sealing member 6B is reduced, and a gap is generated between the metal case 3 and the sealing member 6B or the lead terminals 4 and 5 and the sealing member 6B. Then, the electrolytic solution is easily evaporated from the gap, and the sealing performance is lowered.
  • Patent Documents 1 and 2 are known as prior art documents related to the invention of this application.
  • the sealing member of the present invention has a gas barrier layer in which lead holes and through holes are formed, and a rubber material sandwiching the gas barrier layer.
  • the gas barrier layer is made of a material having lower gas permeability than the rubber material.
  • the through holes are filled with a rubber material.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a capacitor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic top view of a sealing member according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line 2C-2C of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a top view of a resin film used for the gas barrier layer of the sealing member in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4A is a schematic cross sectional view showing a manufacturing step of the sealing member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a schematic cross sectional view showing a manufacturing step of the sealing member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a schematic cross sectional view showing the state of primary crosslinking of the rubber material in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4C is a schematic cross-sectional view showing the state of secondary crosslinking of the rubber material in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic top view of the sealing member in the manufacturing process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the gas permeation amount of the sealing member in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7A is a schematic top view of a sealing member according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 7B is a cross-sectional view taken along line 7B-7B of FIG. 7A.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line 7C-7C of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a top view of a resin film used for the gas barrier layer of the sealing member in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a capacitor in a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of another conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a capacitor according to a first embodiment of the present invention.
  • Electrolytic capacitor 10 includes a capacitor element 11 formed by winding a pair of positive and negative electrode foils through a separator, an electrolytic solution impregnated in capacitor element 11, and a bottomed cylindrical case containing capacitor element 11 and the electrolytic solution. 12 and a sealing member 13 sealing the opening of the case 12.
  • the case 12 is formed of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the case 12 is cylindrical with a diameter of 10 mm and a height of 10 mm.
  • the thickness of the sealing member 13 is about 2 mm.
  • water, ethylene glycol, ⁇ -butyrolactone or the like can be used as a solvent, and boric acid, adipic acid, phthalic acid or the like can be used as an electrolyte.
  • the positive and negative electrode foils are connected to the lead terminals 14 and 15, respectively.
  • the lead terminals 14 and 15 pass through the sealing member 13 and are drawn to the outside.
  • the sealing member 13 is made of a rubber material 17 in which the gas barrier layer 16 is interposed in the middle in the thickness direction. That is, the sealing member 13 has the gas barrier layer 16 in which the through holes 19 and the lead holes 20 are formed, and the rubber material 17 for sandwiching the gas barrier layer 16.
  • the gas barrier layer 16 is made of a material having lower gas permeability than the rubber material 17, and the through holes 19 are filled with the rubber material 17.
  • Two lead holes 20 are formed.
  • the lead terminals 14, 15 are inserted into the respective lead holes 20.
  • the lead terminals 14 and 15 are not inserted into the through holes 19.
  • the sealing member 13 After the sealing member 13 is disposed at the opening of the case 12, the outer periphery of the case 12 is drawn inward to form a protruding portion 18 projecting inward.
  • the open end of the case 12 is curled and the capacitor element 11 is sealed in the case 12.
  • the gas barrier layer 16 is disposed at the center of the sealing member 13 horizontally to the opening of the case 12.
  • the gas barrier layer 16 of the present embodiment is made of a resin film such as polyphenylene sulfide or polyethylene naphthalate and has a thickness of 0.02 mm or more and 0.2 mm or less.
  • a vapor deposition film such as an aluminum vapor deposition film or a silica vapor deposition film, or a metal film made of aluminum foil or copper foil may be used as the gas barrier layer 16.
  • the rubber material 17 may be butyl rubber, silicone rubber, fluororubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, or the like.
  • the gas barrier layer 16 made of resin or metal is less likely to be elastically deformed than rubber, and therefore, preferably 30% or less of the total thickness of the sealing member 13. Further, the diameter of the gas barrier layer 16 is substantially equal to the diameter of the rubber material 17.
  • FIG. 2A is a schematic top view of the sealing member 13.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line 2C-2C of FIG. 2A.
  • a plurality of through holes 19 and two lead holes 20 are formed in the gas barrier layer 16.
  • the through holes 19 and the lead holes penetrate the gas barrier layer 16 in the thickness direction.
  • the shape and size of the through holes 19 are not limited to those in the present embodiment, but if the total area of the openings of the through holes 19 is too large, the effect of suppressing the permeation of gas described later will not be sufficient. Therefore, the size and number of the through holes 19 are set such that the area of the horizontal cross section of the gas barrier layer 16 (excluding the areas of the through holes 19 and the lead holes 20) is 50% or more of the area of the horizontal cross section of the rubber material 17 Is preferred. This is because a certain area is required to suppress gas permeation as the gas barrier layer 16.
  • the inner walls of the two lead holes 20 are covered with a rubber material 17, and the inside is hollow.
  • the cavity is also formed in the rubber material 17.
  • the lead terminals 14 and 15 shown in FIG. 1 pass through the lead holes 20, pass through the sealing member 13 and are drawn to the outside. Since the inner wall of the lead hole 20 is covered with the rubber material 17, the outer periphery of the lead terminals 14 and 15 in the lead hole 20 is entirely covered with the rubber material 17. As a result, the stress load from the lead terminals 14 and 15 is absorbed by the rubber material 17, and the gas barrier layer 16 in the vicinity of the lead terminals 14 and 15 becomes difficult to peel off.
  • a rubber material 17 is filled in the through hole 19 into which the lead terminals 14 and 15 are not inserted.
  • the through holes 19 may be formed on the outer periphery of the gas barrier layer 16.
  • the through holes 19 formed on the outer periphery of the gas barrier layer 16 are covered with the rubber material 17. Therefore, a part of the outer periphery of the gas barrier layer 16 is filled with the rubber material 17.
  • the upper rubber material 17A and the lower rubber material 17B in the through hole 19 are also crosslinked on the outer periphery of the sealing member 13 The layer 16 is less likely to peel off from the rubber material 17.
  • the rubber material 17 covers 50% or more and less than 100% of the outer periphery of the gas barrier layer 16. Thereby, even if external stress is applied from the side surface of the case 12, peeling of the gas barrier layer 16 can be suppressed.
  • FIG. 3 is a top view of a resin film used for the gas barrier layer of the sealing member in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4A is a schematic cross sectional view showing a manufacturing step of the sealing member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a schematic cross sectional view showing the state of primary crosslinking of the rubber material in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4C is a schematic cross-sectional view showing the state of secondary crosslinking of the rubber material in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic top view of the sealing member in the manufacturing process according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the through holes 19 and the lead holes 20 are formed on the resin film 21 to be the gas barrier layer 16 or a metal film by punching or die molding.
  • the uncrosslinked lower rubber sheet 24 and the gas barrier layer 16 to be the lower rubber material 17B are sequentially stacked.
  • the pin 22 is disposed so as to pass through the inside of the lead hole 20 of the resin film 21.
  • the lower mold 23 and the upper mold 26 are combined and heated to crosslink the upper rubber sheet 25 and the lower rubber sheet 24 (primary crosslinking).
  • the upper rubber sheet 25 and the lower rubber sheet 24 respectively enter the inside of the through hole 19 and are connected via the through hole 19.
  • the lower mold 23 and the upper mold 26 are removed, and heating is performed again to crosslink the upper rubber sheet 25 and the lower rubber sheet 24 (secondary crosslinking).
  • the upper rubber sheet 25 and the lower rubber sheet 24 are strongly chemically bonded and integrated in the through holes 19 of the resin film 21. Therefore, the adhesion between the resin film 21 and the upper rubber sheet 25 and the lower rubber sheet 24, that is, the adhesion between the gas barrier layer 16 of the sealing member 13 shown in FIG. 1, and the upper rubber material 17A and the lower rubber material 17B. Increase.
  • the plurality of sealing members 13 are integrally formed. When this is punched into pieces, the sealing member 13 is obtained.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the gas permeation amount of the sealing member in Embodiment 1 of the present invention. The relationship between the amount of gas permeation and time of the sealing member 13 of this embodiment and the conventional sealing member is shown.
  • a conventional example as shown in FIG. 10 as Comparative Example 1, using a sealing member 6A of only the rubber material 8 without the gas barrier layer 16, as a Comparative Example 2 with a gas barrier layer without a through hole 19 as shown in FIG. A sealing member in which a certain film 9 was sandwiched was used.
  • the characteristic of the present embodiment is indicated by a solid line
  • the characteristic of comparative example 1 is indicated by a broken line
  • the characteristic of comparative example 2 is indicated by an alternate long and short dash line.
  • the amount of gas permeation was calculated from the amount of decrease of the electrolyte (the solvent is ⁇ -butyrolactone) over time by charging a capacitor using each sealing member into a high temperature tank at 135 ° C.
  • the present embodiment having the gas barrier layer 16 and the comparative example 2 can reduce the gas permeation amount as compared with the comparative example 1 having no gas barrier layer 16.
  • the samples in this case are one by one.
  • the peeling test of the gas barrier layer was performed using the sealing member in the present embodiment and the comparative example 2.
  • each sealing member was immersed in ⁇ -butyrolactone and left at 135 ° C. for 24 hours to observe the interface between the gas barrier layer and the rubber material.
  • Comparative Example 2 the exfoliation occurred in four out of five samples, whereas in the present embodiment, no exfoliation occurred in the five samples. Therefore, in the sealing member 13 of the present embodiment, the gas permeation amount is low, and the gas barrier layer 16 is not easily peeled off.
  • the sample in which peeling occurred in Comparative Example 2 also increases the gas permeation amount in FIG. That is, in Comparative Example 2, the amount of gas transmission can be reduced when peeling does not occur, but variation is large because the adhesion between the film 9 and the rubber material 8 is low. Therefore, there is a high possibility that peeling will occur, and if peeling occurs, the amount of gas permeation will increase.
  • the gas barrier layer 16 peels off from the rubber material 17, a gap is formed due to a reduction in repulsive stress, the electrolytic solution is easily evaporated from the gap, and the sealing performance is reduced.
  • the upper rubber material 17 A and the lower rubber material 17 B are crosslinked in the through holes 19 to suppress peeling between the gas barrier layer 16 and the rubber material 17. it can. Therefore, the dry-up of the electrolytic solution can be suppressed, and the capacitor 10 has high reliability in the long term even when used under high temperature conditions.
  • the outer circumferences of the lead terminals 14 and 15 are covered with the rubber material 17, it is possible to reduce the stress load on the gas barrier layer 16 when the lead terminals 14 and 15 are inserted. Therefore, peeling between the gas barrier layer 16 and the rubber material 17 in the vicinity of the lead terminals 14 and 15 can be suppressed. Therefore, the leakage of the electrolytic solution transmitted through the lead terminals 14 and 15 can be suppressed, and high reliability can be realized.
  • FIG. 7A is a schematic top view of a sealing member according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 7B is a cross-sectional view taken along line 7B-7B of FIG. 7A.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line 7C-7C of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a top view of a resin film used for the gas barrier layer of the sealing member in Embodiment 2 of the present invention.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the through hole 19 as shown in FIG. 7A. Description of the same configuration and effects as those of the first embodiment will be omitted. That is, in the present embodiment, the sealing member 33 is used instead of the sealing member 13 of the capacitor 10 in FIG. The sealing member 13 and the sealing member 33 differ in the configuration of the through hole 19 of the gas barrier layer 16.
  • the shape and position of the through hole 19 are designed such that 75% or more of the outer periphery of the gas barrier layer 16 is covered with the rubber material 17. Thereby, the outer periphery of the gas barrier layer 16 is covered with the rubber material 17 also in any cross section of FIG. 7B and FIG. 7C.
  • the gas barrier layer 16 In order to cover the entire outer periphery of the gas barrier layer 16 with the rubber material 17, the gas barrier layer 16 smaller than the diameter of the rubber material 17 is used, and the gas barrier layer 16 divided into individual sealing members 33 is inserted. Need to lower productivity. Therefore, in the present embodiment, the side surface outer periphery of the gas barrier layer 16 is covered with the rubber material 17 as wide as possible, and a through hole as shown in FIG. 8 is formed in order to collectively form the plurality of sealing members 33.
  • a resin film 121 in which 19 is formed is used.
  • the resin film 121 has a shape in which a part of the resin film 121 is left as the connecting bar 27 and the individual gas barrier layers 16 are integrated.
  • the outer periphery of each of the sealing members 33 other than the connecting bar 27 of the gas barrier layer 16 is made of a rubber material. With such a configuration, peeling at the outer periphery of the sealing member 33 can be further suppressed.
  • the outer periphery of the gas barrier layer 16 is covered with the rubber material 17, but by covering at least 50% or more, external stress from the side such as drawing of the case 12 may be applied. And peeling of the gas barrier layer 16 can be suppressed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of capacitor 50 in accordance with the third exemplary embodiment of the present invention.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is the position of the gas barrier layer 16.
  • the gas barrier layer 16 is disposed at the center in the thickness direction of the sealing member 13, whereas the sealing member 43 is located below the center (Z-Z line) in the thickness direction (on the capacitor element 11 side) It is arranged to be biased). That is, the outer peripheral end of the gas barrier layer 16 is disposed offset from the center in the thickness direction of the sealing member 43, and the plane including the forefront portion 30 of the protrusion 18 and the plane connecting the outer peripheral end of the gas barrier layer 16 are It is placed out of alignment.
  • the gas barrier layer 16 In the sealing member 43, stress is likely to be concentrated on a portion of the protruding portion (protruding portion 18) of the case 12 which abuts on the distal end portion 30 by drawing processing. Therefore, if the outer peripheral end of the gas barrier layer 16 is on the same plane as the distal end portion 30 of the projecting portion 18, the gas barrier layer 16 receives a large stress from the side and is easily peeled off. Since the foremost end 30 of the protrusion 18 often abuts on the center of the sealing member 43 in the thickness direction, the gas barrier layer 16 can be displaced from the center of the sealing member 43 in the thickness direction. 16 peeling can be suppressed. In the present embodiment, the gas barrier layer 16 is biased downward from the center, but may be biased upward.
  • only the outer peripheral end of the gas barrier layer 16 may be curved or bent downward or upward so as not to be in the same plane as the foremost end 30 of the projection 18. Peeling can be suppressed by shifting at least the outer peripheral end from the foremost end 30 of the protrusion 18.
  • the position of the gas barrier layer 16 is protruded so that the foremost end 30 of the projecting portion 18 and the gas barrier layer 16 do not collide. It may be displaced upward or downward from the leading end 30 of the portion 18.
  • the electrolytic capacitors 10 and 50 have been exemplified as the capacitors, but the present invention can be applied to capacitors such as electric double layer capacitors.
  • gas barrier layer Although only one gas barrier layer is provided in the first to third embodiments, a plurality of gas barrier layers may be provided.
  • the capacitor according to the present invention can suppress dry-up by enhancing the sealing performance of the sealing member. Therefore, it is useful as a capacitor which is required to be used in a high temperature environment.

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Abstract

　電解液を有するコンデンサにおいて、封止部材は、リード孔と貫通孔が形成されたガスバリア層と、ガスバリア層を挟み込むゴム材を有している。ガスバリア層は、ゴム材よりもガス透過性の低い材料からなる。貫通孔にゴム材が充填されている。

Description

封止部材およびこれを用いたコンデンサ
　本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車用機器等に使用されるコンデンサに関し、特に電解液を用いたコンデンサおよびこれに用いられる封止部材に関する。
　図１０は、従来のアルミ電解コンデンサの断面図である。コンデンサ素子２は電解液を含浸させた後に金属ケース３内に収納されている。コンデンサ素子２から引き出された一対のリード端子４、５は金属ケース３の開口部に配設された封止部材６Ａのリード孔７を貫通して外部に引き出されている。また、封止部材６Ａは、金属ケース３の開口部近傍の絞り加工と開口端部のカーリング加工により押圧され、金属ケース３の開口部を封止している。
　従来のアルミ電解コンデンサ１Ａは、封止部材６Ａとして一般的にガス透過性の低いブチルゴムからなるゴム材８が用いられる。ガス透過性の低い材料で封止することで、電解液の溶媒成分が気化しても封止部材６Ａを透過しにくくなり、コンデンサの電気特性低下を抑制できる。
　しかしブチルゴムを用いた場合でも、金属ケース３内に発生する溶媒ガスがある一定の割合で透過して外部（大気中）に放出される。そのため、高温環境下で長時間使用した場合に、ドライアップが発生する。ドライアップとは電解液の溶媒成分が気化する現象である。
　図１１は、従来の他のアルミ電解コンデンサの断面図である。近年、高温での長期信頼性をより高めるため、図１１に示すように、ゴム材８の厚み方向の中央に、ゴム材８よりも更にガス透過性の低いフッ素樹脂からなるフィルム９を挟み込み、封止性能を高める構成が検討されている。
　しかしながら従来のアルミ電解コンデンサ１Ｂでは、フィルム９とゴム材８との密着性が低い。そのため、フィルム９がゴム材８から剥離し、封止部材６Ｂに十分な反発応力が発生しなくなる。その結果、フィルム９を用いても封止性能が低下してしまうことがある。
　すなわち封止部材６Ｂの外周から金属ケース３を絞り加工したり、リード端子４、５を挿入したりする際の外部応力によって、フィルム９がゴム材８から剥離し、隙間ができる。これにより、封止部材６Ｂに発生する反発応力が小さくなり、金属ケース３と封止部材６Ｂあるいはリード端子４、５と封止部材６Ｂとの間に隙間が生じる。そしてこの隙間から電解液が蒸発しやすくなり、封止性能が低下する。
　なお、この出願の発明に関連する先行技術文献として、特許文献１、２が知られている。
実開平７－３１２９号公報 特開平２－１８９２２号公報
　本発明の封止部材は、リード孔および貫通孔が形成されたガスバリア層と、ガスバリア層を挟み込むゴム材を有している。ガスバリア層は、ゴム材よりもガス透過性の低い材料からなる。貫通孔にゴム材が充填されている。
　これにより、ガスバリア層とゴム材との密着性を高め、剥離を抑制できる。そのため、コンデンサの封止性能を高めることができる。
図１は、本発明の実施の形態１におけるコンデンサの断面図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１における封止部材の上面模式図である。 図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ－２Ｂ線における断面図である。 図２Ｃは、図２Ａの２Ｃ－２Ｃ線における断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１における封止部材のガスバリア層に用いる樹脂フィルムの上面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態１における封止部材の製造工程を示す断面模式図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態１におけるゴム材の一次架橋の状態を示す断面模式図である。 図４Ｃは、本発明の実施の形態１におけるゴム材の二次架橋の状態を示す断面模式図である。 図５は、本発明の実施の形態１における、製造工程での封止部材の上面模式図である。 図６は、本発明の実施の形態１における、封止部材のガス透過量を示す特性図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態２における封止部材の上面模式図である。 図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ－７Ｂ線における断面図である。 図７Ｃは、図７Ａの７Ｃ－７Ｃ線における断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２における封止部材のガスバリア層に用いる樹脂フィルムの上面図である。 図９は、本発明の実施の形態３におけるコンデンサの断面図である。 図１０は、従来のアルミ電解コンデンサの断面図である。 図１１は、従来の他のアルミ電解コンデンサの断面図である。
　以下に本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。従来と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１におけるコンデンサの断面図である。電解コンデンサ１０は、正負一対の電極箔を、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子１１と、コンデンサ素子１１に含浸された電解液と、コンデンサ素子１１および電解液を収容した有底筒状のケース１２と、ケース１２の開口部を封止した封止部材１３とを有する。
　ケース１２はアルミニウムやステンレスなどの金属で形成されている。ケース１２は直径１０ｍｍで高さ１０ｍｍの円筒状である。また封止部材１３の厚みは２ｍｍ程度である。
　電解液は、溶媒として水やエチレングリコールやγ－ブチロラクトンなどを用いることができ、電解質としてホウ酸やアジピン酸やフタル酸などを用いることができる。
　正負の電極箔は、それぞれリード端子１４、１５と接続されている。リード端子１４、１５はそれぞれ封止部材１３を貫通して外部に引き出されている。
　封止部材１３は、厚み方向の中間にガスバリア層１６を挟みこんだゴム材１７からなる。すなわち封止部材１３は、貫通孔１９とリード孔２０が形成されたガスバリア層１６と、ガスバリア層１６を挟み込むゴム材１７を有している。ガスバリア層１６は、ゴム材１７よりもガス透過性の低い材料からなり、貫通孔１９にゴム材１７が充填されている。リード孔２０は二つ形成されている。リード端子１４、１５は、それぞれのリード孔２０に挿入される。リード端子１４、１５は貫通孔１９には挿入されない。
　封止部材１３がケース１２の開口部に配置された後、ケース１２の外周を内側に絞り加工し、内側に突出する突出部１８が形成される。ケース１２の開口端はカーリング加工され、コンデンサ素子１１がケース１２内に封止される。なお本実施の形態では、封止部材１３の中央に、ケース１２の開口部に対して水平にガスバリア層１６が配置されている。
　本実施の形態のガスバリア層１６は、ポリフェニレンスルフィドやポリエチレンナフタレートなどの樹脂フィルムからなり、厚みは０．０２ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である。なお、ガスバリア層１６としては、樹脂フィルム以外にアルミ蒸着フィルムやシリカ蒸着フィルムなどの蒸着フィルムや、アルミ箔や銅箔からなる金属膜を用いてもよい。またゴム材１７はブチルゴムやシリコンゴムやフッ素ゴムやエチレンプロピレンゴムやニトリルゴムなどが用いられる。樹脂や金属からなるガスバリア層１６はゴムよりも弾性変形しにくいため、封止部材１３の厚みの総和の３０％以下とすることが好ましい。またガスバリア層１６の直径は、ゴム材１７の直径とほぼ同等である。
　図２Ａは、封止部材１３の上面模式図である。図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ－２Ｂ線における断面図である。図２Ｃは、図２Ａの２Ｃ－２Ｃ線における断面図である。
　ガスバリア層１６には複数の貫通孔１９と、二つのリード孔２０が形成されている。貫通孔１９とリード孔は、ガスバリア層１６を厚み方向に貫通している。貫通孔１９の形状、サイズは本実施の形態に限定されないが、貫通孔１９の開口部の総面積が大きすぎると、後述のガスの透過を抑制する効果が十分でなくなる。したがって貫通孔１９のサイズや数は、ガスバリア層１６の水平断面の面積（貫通孔１９とリード孔２０の面積を除く）が、ゴム材１７の水平断面の面積の５０％以上となるようにすることが好ましい。ガスバリア層１６としてガスの透過を抑制するために、ある程度の面積が必要だからである。
　図２Ｂに示すように、二つのリード孔２０の内壁はゴム材１７で被覆され、内部は空洞になっている。空洞はゴム材１７の中にも形成されている。
　図１に示すリード端子１４、１５は、リード孔２０を通り、封止部材１３を貫通して外部に引き出される。リード孔２０の内壁はゴム材１７で被覆されているため、リード孔２０においてリード端子１４、１５の外周は、全体がゴム材１７で覆われている。これによりリード端子１４、１５からの応力負荷はゴム材１７に吸収され、リード端子１４、１５の近傍のガスバリア層１６が剥離しにくくなる。
　また図２Ｃに示すように、リード端子１４、１５が挿入されない貫通孔１９の内部には、ゴム材１７が充填されている。
　またガスバリア層１６の外周に貫通孔１９が形成される場合もある。この場合、ガスバリア層１６とゴム材１７が同じ直径であっても、ガスバリア層１６の外周に形成された貫通孔１９はゴム材１７で覆われる。そのため、ガスバリア層１６の外周の一部はゴム材１７で充填されている。このようにガスバリア層１６の外周の少なくとも一部をゴム材１７で覆うことで、封止部材１３の外周においても貫通孔１９内部で上のゴム材１７Ａと下のゴム材１７Ｂが架橋し、ガスバリア層１６がゴム材１７から剥離しにくくなる。
　なお、ゴム材１７はガスバリア層１６の外周の５０％以上１００%未満を被覆している。これにより、ケース１２の側面からの外部応力がかかっても、ガスバリア層１６の剥離を抑制できる。
　以下、本実施の形態の封止部材１３の製造方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における封止部材のガスバリア層に用いる樹脂フィルムの上面図である。図４Ａは、本発明の実施の形態１における封止部材の製造工程を示す断面模式図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態１におけるゴム材の一次架橋の状態を示す断面模式図である。図４Ｃは、本発明の実施の形態１におけるゴム材の二次架橋の状態を示す断面模式図である。図５は、本発明の実施の形態１における、製造工程での封止部材の上面模式図である。
　はじめに、図３に示すように、ガスバリア層１６となる樹脂フィルム２１、あるいは金属膜にパンチング、あるいは金型成型によって貫通孔１９とリード孔２０を形成する。
　次に図４Ａに示すように、リード端子１４、１５を挿入する位置にピン２２を立てた下金型２３に、下のゴム材１７Ｂとなる未架橋の下ゴムシート２４、ガスバリア層１６となる樹脂フィルム２１、上のゴム材１７Ａとなる未架橋の上ゴムシート２５を順次重ねる。この時、ピン２２が樹脂フィルム２１のリード孔２０の内側を通るように配置する。
　その後、図４Ｂに示すように、下金型２３と上金型２６とを合わせて加熱し、上ゴムシート２５と下ゴムシート２４を架橋させる（一次架橋）。上ゴムシート２５と下ゴムシート２４は、それぞれ貫通孔１９の内部にも入りこみ、貫通孔１９を介してつながる。
　そして図４Ｃに示すように、下金型２３と上金型２６とを外し、再び加熱して上ゴムシート２５と下ゴムシート２４を架橋させる（二次架橋）。これにより上ゴムシート２５と下ゴムシート２４は、樹脂フィルム２１の貫通孔１９内で強固に化学結合し、一体化する。したがって樹脂フィルム２１と、上ゴムシート２５と下ゴムシート２４との密着性、すなわち図１に示す封止部材１３のガスバリア層１６と、上のゴム材１７Ａ、下のゴム材１７Ｂとの密着性が高まる。
　以上の工程で、図５に示すように、複数の封止部材１３が一体形成される。これを打ち抜き個片化すれば封止部材１３となる。
　図６は、本発明の実施の形態１における、封止部材のガス透過量を示す特性図である。本実施の形態の封止部材１３と、従来の封止部材の、ガス透過量と時間との関係を示している。従来例としては、比較例１として図１０に示すようにガスバリア層１６が無いゴム材８のみの封止部材６Ａを用い、比較例２として図１１に示すように貫通孔１９のないガスバリア層であるフィルム９を挟み込んだ封止部材を用いた。図６において、本実施の形態の特性を実線で、比較例１の特性を破線で、比較例２の特性を一点鎖線で示している。
　ガス透過量は、それぞれの封止部材を用いたコンデンサを、１３５℃の高温槽内に投入し、時間経過による電解液（溶媒はγ－ブチロラクトン）の減少量から算出した。図６より、ガスバリア層１６を有する本実施の形態と比較例２は、ガスバリア層１６の無い比較例１と比べてガス透過量を低減できる。尚、この場合のサンプルはそれぞれ一つずつである。
　次に、本実施の形態、比較例２における封止部材を用いて、ガスバリア層の剥離試験を行った。この剥離試験において、それぞれの封止部材をγ－ブチロラクトン中に浸漬し、１３５℃で２４時間放置した後のガスバリア層とゴム材との界面を観察した。この結果、比較例２では、５つのサンプル中４つのサンプルに剥離が発生していたのに対し、本実施の形態では５つのサンプル中に剥離が発生したサンプルは無かった。したがって、本実施の形態の封止部材１３は、ガス透過量が低く、さらにガスバリア層１６が剥離しにくい。
　比較例２の剥離が発生したサンプルは図６におけるガス透過量も多くなる。すなわち、比較例２は剥離が発生しない場合はガス透過量を低減できるが、フィルム９とゴム材８との密着性が低いためばらつきが大きい。そのため剥離が発生する可能性が高く、剥離が発生するとガス透過量が多くなってしまう。
　ガスバリア層１６がゴム材１７から剥離してしまうと、反発応力低下による隙間ができ、この隙間から電解液が蒸発しやすくなり、封止性能が低下する。本実施の形態では、ガスバリア層１６に貫通孔１９を設けることで、貫通孔１９内において上のゴム材１７Ａと下のゴム材１７Ｂが架橋し、ガスバリア層１６とゴム材１７との剥離を抑制できる。よって電解液のドライアップを抑制することができ、コンデンサ１０は、高温条件下で使用した場合においても長期的に高い信頼性を有する。
　また本実施の形態では、リード端子１４、１５の外周はゴム材１７で覆われているため、リード端子１４、１５の挿入時におけるガスバリア層１６への応力負荷を低減できる。そのため、リード端子１４、１５の近傍におけるガスバリア層１６とゴム材１７との剥離を抑制できる。したがってリード端子１４、１５を伝う電解液の漏れを抑制し、高い信頼性を実現できる。
　（実施の形態２）
　図７Ａは、本発明の実施の形態２における封止部材の上面模式図である。図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ－７Ｂ線における断面図である。図７Ｃは、図７Ａの７Ｃ－７Ｃ線における断面図である。図８は、本発明の実施の形態２における封止部材のガスバリア層に用いる樹脂フィルムの上面図である。
　本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、図７Ａに示すように、貫通孔１９の構成である。その他実施の形態１と同様の構成および効果については説明を省略する。すなわち本実施の形態では、図１におけるコンデンサ１０の封止部材１３のかわりに封止部材３３を用いる。封止部材１３と封止部材３３はガスバリア層１６の貫通孔１９の構成が異なっている。
　封止部材３３では、ガスバリア層１６の外周の７５％以上がゴム材１７で被覆されるように、貫通孔１９の形状および位置が設計されている。これにより、図７Ｂ、図７Ｃのいずれの断面においても、ガスバリア層１６の外周はゴム材１７で被覆されている。
　なお、ガスバリア層１６の外周全体をゴム材１７で覆うには、ゴム材１７の直径よりも小さいガスバリア層１６を用い、個々の封止部材３３毎に個片化されたガスバリア層１６を挿入する必要があり、生産性が低下する。そのため、本実施の形態では、ガスバリア層１６の側面外周をできる限り広範囲に渡ってゴム材１７で覆うとともに、複数の封止部材３３を一括で形成するために、図８に示すような貫通孔１９が形成された樹脂フィルム１２１を用いている。樹脂フィルム１２１は、一部をつなぎ桟２７として残し、個々のガスバリア層１６を一体化した形状を有する。
　上記のような樹脂フィルム１２１を用いることで、本実施の形態では、それぞれの封止部材３３について、ガスバリア層１６のつなぎ桟２７以外の外周はゴム材からなる構成となる。このような構成により、封止部材３３の外周における剥離をより一層抑制できる。
　なお、本実施の形態では、ガスバリア層１６の外周の７５％以上をゴム材１７で被覆したが、少なくとも５０％以上覆うことで、ケース１２の絞り加工など、側面からの外部応力がかかっても、ガスバリア層１６の剥離を抑制できる。
　（実施の形態３）
　図９は、本発明の実施の形態３におけるコンデンサ５０の断面図である。本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、ガスバリア層１６の位置である。実施の形態１では封止部材１３の厚み方向の中央にガスバリア層１６が配置されているのに対し、封止部材４３では厚み方向の中央（Ｚ―Ｚ線）よりも下方（コンデンサ素子１１側）に偏るように配置されている。すなわちガスバリア層１６の外周端部は封止部材４３の厚み方向の中央からずれて配置されており、突出部１８の最先端部３０を含む平面と、ガスバリア層１６の外周端部を結ぶ平面がずれて配置されている。
　封止部材４３は、ケース１２の絞り加工により突出した部分（突出部１８）の最先端部３０と当たる部分に応力が集中しやすい。したがって、突出部１８の最先端部３０と同一平面上にガスバリア層１６の外周端部があると、ガスバリア層１６は側方から大きな応力を受け、剥離しやすくなる。突出部１８の最先端部３０は、封止部材４３の厚み方向の中央に当接させることが多いので、ガスバリア層１６の位置を封止部材４３の厚み方向の中央からずらすことで、ガスバリア層１６の剥離を抑制できる。なお本実施の形態では、ガスバリア層１６を中央より下方に偏らせたが、上方に偏らせてもよい。またガスバリア層１６の外周端部のみを下方または上方に湾曲または屈曲させ、突出部１８の最先端部３０と同一平面内にならないようにしてもよい。少なくとも外周端部を突出部１８の最先端部３０からずらすことで、剥離を抑制できる。
　なお、突出部１８の最先端部３０が封止部材４３の中央と当接しない場合は、突出部１８の最先端部３０とガスバリア層１６とが当たらないように、ガスバリア層１６の位置を突出部１８の最先端部３０から上方または下方へずらせばよい。
　上記実施の形態１～３では、コンデンサとして電解コンデンサ１０、５０を例に挙げたが、電気二重層キャパシタなどのコンデンサにも適用できる。
　また上記実施の形態１～３では、ガスバリア層を１層のみ設けたが、複数層設けてもよい。
　本発明によるコンデンサは、封止部材による封止性能を高めることによりドライアップを抑制できる。そのため、高温環境下での使用が要求されるコンデンサとして有用である。
　１０，５０　　電解コンデンサ
　１１　　コンデンサ素子
　１２　　ケース
　１３，３３，４３　　封止部材
　１４，１５　　リード端子
　１６　　ガスバリア層
　１７　　ゴム材
　１７Ａ　　上のゴム材
　１７Ｂ　　下のゴム材
　１８　　突出部
　１９　　貫通孔
　２０　　リード孔
　２１，１２１　　樹脂フィルム
　２２　　ピン
　２３　　下金型
　２４　　下ゴムシート
　２５　　上ゴムシート
　２６　　上金型
　２７　　つなぎ桟
　３０　　最先端部

Claims (9)

  1. リード孔および貫通孔が形成されたガスバリア層と
    前記ガスバリア層を挟み込むゴム材を有し、
    前記ガスバリア層は、前記ゴム材よりもガス透過性の低い材料からなり、
    前記貫通孔に前記ゴム材が充填されている
    封止部材。
  2. 前記ガスバリア層の外周の５０％以上が前記ゴム材で被覆されている
    請求項１に記載の封止部材。
  3. 前記リード孔および前記貫通孔を除く前記ガスバリア層の水平断面の面積は、前記ゴム材の水平断面の面積の５０％以上である
    請求項１に記載の封止部材。
  4. 前記ガスバリア層の外周端部は前記封止部材の厚み方向の中央からずれて配置されている
    請求項１に記載の封止部材。
  5. 前記ゴム材は、前記貫通孔内で架橋している
    請求項１に記載の封止部材。
  6. 前記リード孔は前記ゴム材を貫通し、前記リード孔の内壁が前記ゴム材で被覆されている
    請求項１に記載の封止部材。
  7. コンデンサ素子と、
    前記コンデンサ素子に含浸された電解液と、
    前記コンデンサ素子および前記電解液を収容した有底筒状のケースと、
    　リード孔および貫通孔が形成されたガスバリア層と
    　前記ガスバリア層を挟み込むゴム材を有した
    前記ケースの開口部を封止する封止部材と、
    を備え、
    前記ガスバリア層は、前記ゴム材よりもガス透過性の低い材料からなり、
    前記貫通孔に前記ゴム材が充填されている、
    コンデンサ。
  8. 前記ケースは、内側へ突出する突出部を有し、
    前記突出部の最先端部を含む平面と、前記ガスバリア層の外周端部を結ぶ平面がずれて配置されている請求項７に記載のコンデンサ。
  9. 正負一対の電極箔とそれぞれ接続されるリード端子をさらに有し、前記リード孔は二つ形成され、
    前記リード端子は、前記リード孔を通り、前記封止部材を貫通して外部に引き出され、
    前記リード孔内において、前記リード端子の外周は、前記ゴム材で覆われている
    請求項７に記載のコンデンサ。
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