(57)【要約】【課題】酸化皮膜層の信頼性を向上することが可能な積層型電解コンデンサの製造方法を提供すること。【解決手段】まず、弁作用金属からなる金属箔を切断して主電極部１３と該主電極部１３から引き出された引き出し部１４とを有する陽極箔１０を得る。また、金属箔を切断して主電極部と該主電極部から引き出された引き出し部とを有する陰極箔を得る。得られた陽極箔１０を化成処理液Ｌに浸漬させた状態で、所定の電圧を印加して陽極酸化処理した後、各陽極箔１０を化成処理液Ｌから取り出して所定の温度で熱処理して更に陽極酸化処理して、陽極箔１０に酸化皮膜層を形成する。酸化皮膜層が形成された陽極箔１０と陰極箔とを、主電極部がセパレータを介して対向するように交互に積層して積層体を得る。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属からなる金属箔を切断して主電極部と該主電極部から引き出された引き出し部とを有する陽極箔を得る工程と、
金属箔を切断して主電極部と該主電極部から引き出された引き出し部とを有する陰極箔を得る工程と、
得られた前記陽極箔に陽極酸化処理を行なって前記陽極箔に酸化皮膜層を形成する工程と、
前記酸化皮膜層が形成された前記陽極箔と前記陰極箔とを、前記主電極部がセパレータを介して対向するように交互に積層して積層体を得る工程と、を備えていることを特徴とする積層型電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記酸化皮膜層を形成する前記工程では、前記陽極酸化処理の後に熱処理を行い、熱処理の後に再び陽極酸化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の積層型電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記酸化皮膜層を形成する前記工程の前に、前記陽極箔の前記引き出し部にリード部材を接続する工程を更に備え、
前記酸化皮膜層を形成する前記工程では、前記リード部材を保持具に接続して前記陽極酸化処理を行ない、前記酸化皮膜層を形成した後に、前記リード部材と前記保持具とを切り離すことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記リード部材として、金属プレーン箔からなる部材を用いることを特徴とする請求項３に記載の積層型電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
弁作用金属からなる前記金属箔として、エッチング処理を行ってエッチング層を形成した金属箔を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電解コンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の陽極箔と複数の陰極箔とがセパレータを介して交互に積層された積層体と、陽極箔及び陰極箔のうち対応する電極箔に接続されたリード部材と、を備えている積層型電解コンデンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された積層型電解コンデンサでは、陽極箔として、エッチング処理により有効表面積を拡大せしめた後、酸化皮膜層を形成した箔を用いている。
【０００３】
電解コンデンサでは、一般に、エージング処理が行なわれる（例えば、特許文献２参照）。エージング処理は、陽極箔、陰極箔、及びセパレータの積層体をケース内に電解液と共に封入した後、電解コンデンサの製品の定格電圧よりも高い直流電圧を印加することにより行なわれる。このエージング処理により、陽極箔の酸化皮膜層の破損箇所の修復と、陽極箔の裁断等による切断面に対する酸化皮膜層の形成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７５４７６号公報
【特許文献２】特開平７−１２２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エージング処理は、陽極箔、陰極箔、及びセパレータの積層体をケース内に電解液と共に封入した後に行われるため、処理に寄与する電解液の量が制限され、酸化皮膜層が予め形成されていない陽極箔の切断面に対する酸化皮膜層の形成が不十分となってしまう。この結果、陽極箔の切断面に形成される酸化皮膜層の信頼性が、陽極箔に予め形成されている酸化皮膜層の信頼性に比して、劣ってしまう懼れがある。
【０００６】
本発明は、酸化皮膜層の信頼性を向上することが可能な積層型電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る積層型電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属からなる金属箔を切断して主電極部と該主電極部から引き出された引き出し部とを有する陽極箔を得る工程と、金属箔を切断して主電極部と該主電極部から引き出された引き出し部とを有する陰極箔を得る工程と、得られた陽極箔に陽極酸化処理を行なって陽極箔に酸化皮膜層を形成する工程と、酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔とを、主電極部がセパレータを介して対向するように交互に積層して積層体を得る工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る積層型電解コンデンサの製造方法では、金属箔を切断して得られた陽極箔に陽極酸化処理を行なって酸化皮膜層を形成した後、当該陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して対向するように交互に積層して積層体を得ている。この場合、エージング処理にて酸化皮膜層を形成する場合よりも多くの処理液を用いて陽極酸化処理を行うことが可能となり、陽極箔の切断面に対する酸化皮膜層の形成を十分に行えることとなる。この結果、陽極箔に形勢される酸化皮膜層の信頼性を向上することができる。
【０００９】
好ましくは、酸化皮膜層を形成する工程では、陽極酸化処理の後に熱処理を行い、熱処理の後に再び陽極酸化処理を行う。この場合、より一層均一で且つ安定した酸化皮膜層を形成することができる。
【００１０】
好ましくは、酸化皮膜層を形成する工程の前に、陽極箔の引き出し部にリード部材を接続する工程を更に備え、酸化皮膜層を形成する工程では、リード部材を保持具に接続して陽極酸化処理を行ない、酸化皮膜層を形成した後に、リード部材と保持具とを切り離す。この場合、複数の陽極箔に対し酸化皮膜層を簡便に形成することができる。
【００１１】
好ましくは、リード部材として、金属プレーン箔からなる部材を用いる。この場合、リード部材と各陽極箔との接続をより一層確実に行なうことができる。
【００１２】
好ましくは、弁作用金属からなる金属箔として、エッチング処理を行ってエッチング層を形成した金属箔を用いる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸化皮膜層の信頼性を向上することが可能な積層型電解コンデンサの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る積層型電解コンデンサを示す概略斜視図である。
【図２】積層体を示す概略斜視図である。
【図３】積層体の構成を説明するための分解斜視図である。
【図４】陽極箔の断面構成を説明するための図である。
【図５】積層型電解コンデンサの製造工程を説明するための図である。
【図６】積層型電解コンデンサの製造工程を説明するための図である。
【図７】積層型電解コンデンサの製造工程を説明するための図である。
【図８】積層型電解コンデンサの製造工程の変形例を説明するための図である。
【図９】積層型電解コンデンサの特性評価試験の結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１〜図３を参照して、本実施形態に係る積層型電解コンデンサ１について説明する。図１は、本実施形態に係る積層型電解コンデンサを示す概略斜視図である。図２は、積層体を示す概略斜視図である。図３は、積層体の構成を説明するための分解斜視図である。図４は、陽極箔の断面構成を説明するための図である。
【００１７】
積層型電解コンデンサ１は、積層体３と、積層体３を収容するケース５と、を備えている。積層体３は、図２及び図３に示されるように、電極箔（陽極箔１０及び陰極箔２０）と、セパレータ３０とを、それぞれ複数有している。積層体３は、陽極箔１０と陰極箔２０とがセパレータ３０を介して交互に積層されることにより構成される。
【００１８】
陽極箔１０は、箔状の弁作用金属からなる。本実施形態では、陽極箔１０としてアルミニウム箔（例えば、厚み５０〜１５０μｍ）を用いている。陽極箔１０は、図４に示されるように、エッチング処理により形成されたエッチング層１１と、エッチング層１１上に形成された酸化皮膜層１２と、を含んでいる。陰極箔２０は、金属プレーン箔にエッチング層が形成された金属エッチング箔からなる。本実施形態では、陰極箔２０としてアルミニウムエッチング箔（例えば、厚み１０〜１００μｍ）を用いている。セパレータ３０は、絶縁紙や繊維不織布等からなり、略矩形形状を呈している。セパレータ３０は、陽極箔１０と陰極箔２０とを電気的に絶縁すると共に、電解液（不図示）を保持する機能を有している。
【００１９】
陽極箔１０と陰極箔２０とは、セパレータ３０を介して互いに対向する主電極部１３，２３と、主電極部１３，２３から引き出される引き出し部１４，２４と、をそれぞれ有している。主電極部１３，２３と引き出し部１４，２４とは、一体に形成されている。
【００２０】
ケース５は、可撓性を有するフィルム（例えば、複合包装フィルム）からなる。ケース５は、例えば、矩形形状を呈したフィルムを重ね合わせ、重ね合わせたフィルムの縁部同士をヒートシール（熱融着）して作製することができる。ケース５の内部（フィルムのヒートシールされていない部分領域により形成される空間）には、積層体３と電解液が収容される。
【００２１】
積層型電解コンデンサ１は、図１及び図２にも示されるように、第１のリード部材４０及び第２のリード部材５０を更に備えている。第１及び第２のリード部材４０，５０は、金属プレーン箔からなる。本実施形態では、第１及び第２のリード部材４０，５０してアルミニウム箔を用いている。第１のリード部材４０は各陽極箔１０に接続され、第２のリード部材５０は各陰極箔２０に接続されている。
【００２２】
第１及び第２のリード部材４０，５０は、複数の第１の部分４１，５１と、複数の第２の部分４３，５３と、をそれぞれ有している。各第２の部分４３，５３は、互いに隣り合う第１の部分４１，５１同士を連結している。第１及び第２のリード部材４０，５０は、第１の部分４１，５１と第２の部分４３，５３との間で折り曲げられたつづら折り形状を呈している。
【００２３】
第１のリード部材４０の各第１の部分４１は、各陽極箔１０の引き出し部１４の表面に当接した状態で、かしめ接合（例えば、ステッチ法等）によって引き出し部１４の表面に固定されている。これにより、引き出し部１４と第１の部分４１とが、電気的且つ物理的に接続されることとなる。第２のリード部材５０の各第１の部分５１は、各陰極箔２０の引き出し部２４の表面に当接した状態で、かしめ接合によって引き出し部２４の表面に固定されている。これにより、引き出し部２４と第１の部分５１とが、電気的且つ物理的に接続されることとなる。第２のリード部材５０の各第１の部分５１と陰極箔２０の引き出し部２４との固定は、かしめ接合に限られず、超音波接合等の他の手法にて行なうようにしてもよい。
【００２４】
第１のリード部材４０は、各陽極箔１０の引き出し部１４を第１の部分４１と第２の部分４３とで挟むように折り畳まれている。第２のリード部材５０は、各陰極箔２０の引き出し部２４を第１の部分５１と第２の部分５３とで挟むように折り畳まれている。
【００２５】
次に、図５〜図７に基づいて、積層型電解コンデンサ１の製造方法について説明する。図５〜図７は、積層型電解コンデンサの製造方法を説明するための図である。
【００２６】
まず、陽極箔１０の陽極箔母材Ｆを準備する（図５参照）。陽極箔母材Ｆは、大判のアルミニウム箔からなる。陽極箔母材Ｆの両面には、予めエッチング処理によりエッチング層１１が形成されている。続いて、陽極箔母材Ｆを型で打ち抜くことにより、複数の陽極箔１０を形成する。
【００２７】
また、陰極箔２０の陰極箔母材を準備する。陰極箔母材は、大判のアルミニウムエッチング箔からなる。そして、陽極箔１０の形成と同様に、陰極箔母材を型で打ち抜くことにより、複数の陰極箔２０を形成する。
【００２８】
次に、陽極箔１０と第１のリード部材４０とを接続し、陰極箔２０と第２のリード部材５０とを接続する（図６（ａ）及び（ｂ）参照）。ここでは、かしめ接合により、各電極箔（陽極箔１０及び陰極箔２０）を対応するリード部材４０，５０に固定している。具体的には、第１のリード部材４０の第１の部分４１を引き出し部１４の表面に当接させ、第１の部分４１と引き出し部１４とをかしめることにより、第１の部分４１と引き出し部１４とを接合する。また、第２のリード部材５０の第１の部分５１を引き出し部２４の表面に当接させ、第１の部分５１と引き出し部２４とをかしめることにより、第１の部分５１と引き出し部２４とを接合する。各陽極箔１０は第１のリード部材４０に並列接続され、各陰極箔２０は第２のリード部材５０に並列接続される。
【００２９】
次に、第１のリード部材４０に接続された各陽極箔１０に陽極酸化処理（化成処理）及び熱処理を行うことにより、陽極箔１０に酸化皮膜層１２を形成する（図７参照）。ここでは、まず、保持具Ｈを準備し、保持具Ｈと第１のリード部材４０を接続する。保持具Ｈと第１のリード部材４０との接続は、抵抗溶接、超音波溶接、又はレーザ溶接等の接合手法を用いることができる。
【００３０】
その後、化成処理液（例えば、ほう酸水溶液等）Ｌを準備し、各陽極箔１０を化成処理液Ｌに浸漬させた状態で、所定の電圧（例えば、３００〜７００Ｖ）を印加して陽極酸化を生じさせる。続いて、各陽極箔１０を化成処理液Ｌから取り出して所定の温度（例えば、４５０〜６００℃）で熱処理する。そして、熱処理後に、各陽極箔１０を再び化成処理液Ｌに浸漬させた状態で、所望の電圧を印加して陽極酸化を生じさせる。この場合、より一層均一で且つ安定した酸化皮膜層１２を形成することができる。
【００３１】
次に、セパレータ３０を準備する。続いて、陽極箔１０と陰極箔２０とを、図３に示されるように、セパレータ３０を介して主電極部１３，２３が対向するように交互に積層する。これにより、積層体３が得られることとなる。
【００３２】
次に、ケース５に積層体３を収容する。ケース５は、上述したフィルムの縁部（シール部）のうち、積層体３を挿入するための開口部以外の部分を、例えば、シール機を用いて所定の加熱条件で所望のシール幅だけヒートシールすることにより得られる。そして、電極箔にリード部材４０，５０が接続された積層体３をケース５に収容した後、ケース５内に電解液を注入する。このとき、積層体３に電解液を含浸させおいてもよい。続いて、減圧シール機を用いて、ケース５の開口部をシールする。
【００３３】
次に、エージング処理を行う。ここでは、第１のリード部材４０を直流電源の陽極に接続すると共に第２のリード部材５０を直流電源の陽極に接続して、陽極箔１０と陰極箔２０との間に直流電圧を印加する。これにより、陽極箔１０の酸化皮膜層１２における破損した部分の修復が行なわれることとなる。
【００３４】
これらの工程により、図１に示された積層型電解コンデンサ１が得られる。
【００３５】
以上のように、本実施形態では、陽極箔母材Ｆを切断して得られた陽極箔１０に陽極酸化処理を行なって酸化皮膜層１２を形成した後、陽極箔１０と陰極箔２０とをセパレータ３０を介して対向するように交互に積層して積層体３を得ている。積層体３を得る前、すなわち陽極箔母材Ｆを切断して陽極箔１０を得た後、酸化皮膜層１２を形成する場合、エージング処理にて酸化皮膜層する場合よりも多くの化成処理液を用いて陽極酸化処理を行うことが可能となり、陽極箔１０の切断面に対する酸化皮膜層１２の形成を十分に行えることとなる。また、陽極酸化処理の後に熱処理を行い、熱処理の後に再び陽極酸化処理を行うことにより、より緻密な酸化皮膜層１２が形成できる。この結果、陽極箔１０に形勢される酸化皮膜層１２の信頼性を向上することができる。
【００３６】
陽極箔１０に形勢される酸化皮膜層１２の信頼性を向上させるために、エージング処理の時間を長くすると、歩留まりが悪くなると共に、以下の事象により、積層型電解コンデンサ１の特性が劣化する懼れがある。エージング時間が長いと、セパレータ３０が劣化して、陽極箔１０と陰極箔２０との絶縁性が低下してしまう。
【００３７】
本実施形態においては、酸化皮膜層１２を形成する前に、陽極箔１０の引き出し部１４に第１のリード部材４０を接続し、酸化皮膜層を形成する際に、第１のリード部材４０を保持具Ｈに接続して陽極酸化処理及び熱処理を行ない、酸化皮膜層１２を形成した後に、第１のリード部材４０と保持具Ｈとを切り離している。これにより、複数の陽極箔１０に対し酸化皮膜層１２を簡便に形成することができる。
【００３８】
本実施形態においては、第１のリード部材４０として、アルミニウムプレーン箔を用いている。これにより、第１のリード部材４０と各陽極箔１０との接続をより一層確実に行なうことができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００４０】
例えば、第１のリード部材４０は、積層体３を得た後、各陽極箔１０に接続してもよい。この場合、まず、図８に示されるように、複数の陽極箔１０を得た後に、引き出し部１４を保持具Ｈに接続する。引き出し部１４と保持具Ｈとの接続は、抵抗溶接、超音波溶接、又はレーザ溶接等の接合手法により行なうことができる。
【００４１】
次に、保持具Ｈに引き出し部１４を介して接続された各陽極箔１０を化成処理液に浸漬させた状態で、所定の電圧を印加して陽極酸化を生じさせる。続いて、各陽極箔１０を化成処理液から取り出して所定の温度で熱処理する。もちろん、熱処理後に、各陽極箔１０を再び化成処理液に浸漬させた状態で、所望の電圧を印加して陽極酸化を生じさせてもよい。
【００４２】
次に、引き出し部１４を保持具Ｈから切り離し、上述したように、セパレータ３０を介して陰極箔２０と交互に積層して積層体３を得る。そして、ＹＡＧレーザ溶接等により、陽極箔１０と第１のリード部材とを接続し、陰極箔２０と第２のリード部材とを接続する。引き出し部１４は、主電極部１３とは別体の金属プレーン箔（例えば、アルミニウムプレーン箔等）であってもよい。
【００４３】
例えば、陽極箔母材Ｆとして、エッチング層１１上に陽極酸化処理（化成処理）によって酸化皮膜層１２を形成した陽極箔母材を用いてもよい。陽極箔母材Ｆとして、予めエッチング層１１及び酸化皮膜層１２が形成されているものを用いる場合、信頼性がより一層高い酸化皮膜層が形成されることとなる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
まず、エッチング層及び酸化皮膜層が形成された陽極箔母材を、主電極部のサイズが１７ｍｍ×３２ｍｍとなるように打ち抜き、陽極箔を得た。そして、アルミニウムプレーン箔からなる第１のリード部材を準備し、第１のリード部材の第１の部分を陽極箔の引き出し部の表面に当接させて、かしめ接合により、第１のリード部材と各陽極箔とを接続した。第１のリード部材と保持具とを抵抗溶接により接続し、陽極箔を化成処理液に浸漬させた状態で所定の電圧（５６０Ｖ）を印加して陽極酸化処理を所定の時間（２０ｍｉｎ）行い、化成処理液から取り出して水洗した後に、所定の温度（５００℃）で所定時間（２ｍｉｎ）熱処理を行い、その後、再度所定の電圧（５６０Ｖ）を印加して陽極酸化処理を所定の時間（５ｍｉｎ）行い、陽極箔に酸化皮膜層を形成した。そして、第１のリード部材を保持具から切り離した。
【００４６】
陰極箔母材を、同様に主電極部のサイズが１７ｍｍ×３２ｍｍとなるように打ち抜き、陰極箔を得た。アルミニウムプレーン箔からなる第２のリード部材を準備し、第２のリード部材の第１の部分を陰極箔の引き出し部の表面に当接させて、かしめ接合により、第２のリード部材と各陰極箔とを接続した。その後、セパレータを介して陽極箔及び陰極箔を交互に積層し、積層体を得た。積層体では、陽極箔を５層とし、陰極箔を６層とし、セパレータを１２層とした。
【００４７】
ケースとなる２枚のアルミニウムラミネート箔を準備し、アルミニウムラミネート箔の間に積層体を配置した後、アルミニウムラミネート箔の３辺をヒートシールにより封口した。その後、電解液を注液し、アルミニウムラミネート箔の残りの１辺をヒートシールにより封口した。そして、エージング処理を行い、積層型電解コンデンサを作製した。
【００４８】
（実施例２）
陽極箔母材として、酸化皮膜層が形成されていない、すなわち、エッチング層のみが形成された陽極箔母材を用いた以外は、実施例１と同様にして、積層型電解コンデンサを作製した。
【００４９】
（実施例３）
陽極酸化処理を行った後に熱処理及び陽極酸化処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、積層型電解コンデンサを作製した。
【００５０】
（比較例１）
積層体を得る前に陽極酸化処理を行なわなかった以外は、実施例１と同様にして、積層型電解コンデンサを作製した。
【００５１】
（積層型電解コンデンサの特性評価試験）
実施例１〜３及び比較例１の積層型電解コンデンサをそれぞれ１００個ずつ作製し、各１００個の積層型電解コンデンサについて、１０５℃での高温負荷試験を３０００時間行ない、試験前後での漏れ電流を測定した。そして、高温負荷試験前の漏れ電流に関し、測定値（初期値）が規定値より少なかったものを特性良とし、初期良品率を求めた。高温負荷試験後の漏れ電流に関し、試験後の測定値が初期値以上であったものを特性良とし、試験後良品率を求めた。結果を、図９に示す。
【００５２】
実施例１〜３は、比較例１に比して、高温負荷試験前後のいずれも、漏れ電流に関する良品率が高い。実施例１〜３は、積層体を得る前に陽極酸化処理を行うことにより、陽極箔に酸化被覆層が十分に形成されていると推測される。更に、実施例１〜２は、陽極酸化処理を行った後に熱処理及び陽極酸化処理を行うことにより、より一層優れた酸化皮膜層が陽極箔に形成されていると推測される。
【符号の説明】
【００５３】
１…積層型電解コンデンサ、３…積層体、１０…陽極箔、１１…エッチング層、１２…酸化皮膜層、１３…主電極部、１４…引き出し部、２０…陰極箔、２３…主電極部、２４…引き出し部、３０…セパレータ、４０…第１のリード部材、５０…第２のリード部材、Ｌ…化成処理液、Ｆ…陽極箔母材、Ｈ…保持具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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