(57)【要約】【課題】リードタブの引き出される位置を考慮することなく、容易に製造可能な巻回型電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】巻回型電解コンデンサ１は、外装ケース４内に酸化皮膜が形成された陽極箔と、陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回されたコンデンサ素子２を収納している。外装ケース４の開口部には一対のリード線２７ａ、２７ｂのみ露出するように、封口材５が取り付けられている。一対のリード線２７ａ、２７ｂは、一方が巻芯および陽極箔と当接し、他方が巻芯および陰極箔と当接した一対のリードタブ２６ａ、２６ｂに接続されている。一対のリードタブ２６ａ、２６ｂおよび封口材５は、一体形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口する封口材と、を有する巻回型電解コンデンサであって、
一方が前記陽極箔および前記巻芯と当接し、他方が前記陰極箔および前記巻芯と当接し、前記開口端に向かって延在した一対のリードタブを備えており、
前記巻芯、前記一対のリードタブおよび前記封口材が、一体形成されていることを特徴とする巻回型電解コンデンサ。
【請求項２】
前記封口材の少なくとも前記一対のリードタブと当接する部分は、ポリフェニレンサルファイド、またはポリイミドを含有してなることを特徴とする請求項１に記載の巻回型電解コンデンサ。
【請求項３】
表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口する封口材と、を有する巻回型電解コンデンサの製造方法であって、
前記巻芯および前記封口材を一体形成する金型内に、前記巻芯の外周面に接合されるように一対のリードタブを配置し、樹脂を流し込み、前記巻芯、前記封口材および前記一対のリードタブを一体成型する成型工程を備えていることを特徴とする巻回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、陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回された巻回型電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻回型電解コンデンサは、一般に、以下のように製造される。
まず、高純度のアルミニウム箔にエッチング処理を施して、アルミニウム箔の表面積を拡大させる。そして、このアルミニウム箔に化成処理を施して、コンデンサ素子の誘電体となる酸化皮膜が形成された陽極箔と、エッチング処理された陰極箔とを製造する。
その後、陽極箔と陰極箔とに針穴加締や超音波溶接にて一対の電極を取り出すリードタブ部を有するリード線をそれぞれ接合し、陽極箔と陰極箔との間に隔離材料であるセパレータを介在させて、互いに対応した積層体とした後、この積層体を巻回してコンデンサ素子を製造する（図６参照）。
【０００３】
このコンデンサ素子は、例えば、エチレングリコール（ＥＧ）やγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を主溶媒とし、三級アミン塩などを溶質として溶解した電解液に含浸されるか（例えば、特許文献１参照）、または、ポリアニン、ポリピロール、ポリチオフェン、および、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）など導電性高分子からなる固体電解質層が、陽極箔・陰極箔とセパレータとの間に形成されてなる（例えば、特許文献２参照）。
そして、これらの電解質を保持したコンデンサ素子は、一端が開口しているアルミニウムなどで形成された外装ケースに収納される。
外装ケースの開口は、リードタブが挿通される２つの挿通孔が形成され、イソブチレン−イソプレンラバー（ＩＩＲ）やエチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＴ）のような弾性ゴムからなる封口材によって封止される。２つの挿通孔は、リードタブが挿通されることで隙間がなくなり、外装ケース内は密封される。
このようにして、巻回型電解コンデンサが製造される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４７４１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９９４１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の巻回型電解コンデンサにおいては、リードタブをそれぞれ接合した陽極箔および陰極箔をセパレータを介在させて巻回したときに、陽極箔、陰極箔およびセパレータの厚さによってリードタブの引き出される位置を変える必要があり、このリードタブの引き出される位置に応じて封口材の挿通孔の位置を調整して形成する必要があり、面倒であった。
【０００６】
本発明の主たる目的は、リードタブの引き出される位置を考慮することなく、容易に製造可能な巻回型電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の巻回型電解コンデンサは、表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口する封口材と、を有する巻回型電解コンデンサであって、一方が前記陽極箔および前記巻芯と当接し、他方が前記陰極箔および前記巻芯と当接し、前記開口端に向かって延在した一対のリードタブを備えており、前記巻芯、前記一対のリードタブおよび前記封口材が、一体形成されている。
【０００８】
本発明において、前記封口材の少なくとも前記一対のリードタブと当接する部分は、ポリフェニレンサルファイド、またはポリイミドを含有してなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の巻回型電解コンデンサの製造方法は、表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻芯に巻回されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口する封口材と、を有する巻回型電解コンデンサの製造方法であって、前記巻芯および前記封口材を一体形成する金型内に、前記巻芯の外周面に接合されるように一対のリードタブを配置し、樹脂を流し込み、前記巻芯、前記封口材および前記一対のリードタブを一体成型する成型工程を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、巻芯、一対のリードタブおよび封口材が、一体形成されているため、リード線の引き出される位置が固定され、当該位置を考慮せずに、容易に巻回型電解コンデンサを製造することができる。
【００１１】
また、コンデンサ素子の変形やリード線、リードタブの断線を防止し、実装不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る巻回型電解コンデンサの外観および内部構造を示す正面図である。図２は、コンデンサ素子の巻回状態を説明する平面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る巻回型電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と、外装ケース４と、封口材５とを有している。
コンデンサ素子２は、アルミニウムなどの金属により形成された有底筒形状の外装ケース４内に収納されている。
外装ケース４の開口部には一対のリード線２７ａ、２７ｂのみ露出するように、封口材５が取り付けられている。そして、外装ケース４の開口部は絞り加工により封止されている。これにより、外装ケース４内のコンデンサ素子２の気密性を確保している。
【００１４】
封口材５は、外装ケース４の開口部を封止するとともに、コンデンサ素子２と当接した樹脂板１１と、樹脂板１１から外装ケース４の開口端まで、後述する一対のリード線２７ａ、２７ｂの引き出し方向に延在し、一対のリード線２７ａ、２７ｂと当接する樹脂片１２と、樹脂片１２の周部の外装ケース４との間の空間に設けられた封口ゴム１３とを有している。
外装ケース４の開口部が絞り加工されることで、封口ゴム１３が外装ケース４の内側に向かって押圧されて、外装ケース４内のコンデンサ素子２の気密性が向上している。
【００１５】
液体電解質を用いた電解コンデンサの場合、リフローはんだ付けやフローはんだ付け等の高温環境にさらされると、外装ケース４内の内部圧力が上昇する。このとき、巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２（図１、５参照）が、硬度の高いポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のような材料で形成されていれば、高温環境下で内圧上昇しても弾性変形しない。本願では、巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用い、後述する成型工程において一対のリードタブ２６ａ、２６ｂとともに一体形成されている。
なお、当該部品を形成する材料は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に限らず、高温環境にさらされて、外装ケース４内の内部圧力が上昇して、押圧されても弾性変形しないような硬い素材であれば、例えば、ポリイミド等であってもよい。また、本実施形態における一対のリードタブ２６ａ、２６ｂ、リード線２７ａ、２７ｂ、および、後述するリードタブ２８ａ、２８ｂが、本発明におけるリードタブである。
【００１６】
封口ゴム１３は、弾性のあるブチルゴム（ＩＩＲ）により形成されている。なお、封口ゴム１３は、ブチルゴム（ＩＩＲ）に限らず、例えば、シール性の高いエチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＴ）などであってもよい。
【００１７】
封口ゴム１３が弾性のあるＩＩＲにより形成されていることで、外装ケース４の開口部が絞り加工されると、封口ゴム１３が外装ケース４の内側に向かって押圧されて、外装ケース４内のコンデンサ素子２の気密性が向上する。
また、封口ゴム１３が外装ケース４の内側に向かって押圧されても、一対のリード線２７ａ、２７ｂと当接している樹脂片１２は硬い材料であるＰＰＳにより形成されているため、封口ゴム１３による押圧によって弾性変形することはなく、一対のリード線２７ａ、２７ｂが変形することを防止することができる。
【００１８】
図２に示すように、コンデンサ素子２は、巻芯２０を中心軸として陽極箔２１と、陰極箔２２とが巻芯２０のスリット２０ａに挟まれたセパレータ２３を介して巻回された構造を有している。
巻芯２０と陽極箔２１との間、および、巻芯２０と陰極箔２２との間には、一方が巻芯２０および陽極箔２１と当接し、他方が巻芯２０および陰極箔２２と当接した一対のリードタブ２６ａ、２６ｂが接続されており、この一対のリードタブ２６ａ、２６ｂに一対のリード線２７ａ、２７ｂが接合されて外装ケース４の開口端から引き出されている。
【００１９】
陽極箔２１は、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属により形成されている。陽極箔２１の表面は、エッチング処理により粗面化されているとともに、陽極酸化（化成）による陽極酸化皮膜が形成されている。
陰極箔２２は、陽極箔２１と同様にアルミニウムなどで形成され、その表面は、粗面化されているとともに、自然酸化皮膜が形成されている。
【００２０】
また、セパレータ２３は、例えば、エチレングリコール（ＥＧ）やγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を主溶媒とし三級アミン塩等を溶質として溶解した電解液、または、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、および、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）など導電性高分子からなる固体電解質を保持している。つまり、陽極箔２１とセパレータ２３との間、および、陰極箔２２とセパレータ２３との間には、上記の電解質層が形成されている。
【００２１】
[実施例１]液体電解質を使用した場合（図３〜５参照）
次に、巻回型電解コンデンサ１の製造工程について、図３〜５を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る巻回型電解コンデンサの製造方法を示す工程フロー図である。
図４は、コンデンサ素子の巻回手順を説明する平面図である。
図５は、第２成型工程後の成型物の正面図である。
【００２２】
まず、図３（図５）に示すように、巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２を一体形成する金型内に、巻芯２０の外周面に接合されるように一対のリード線２７ａ、２７ｂが接合された一対のリードタブ２６ａ、２６ｂを配置し、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を流し込み、巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２とともに一対のリードタブ２６ａ、２６ｂに接合された一対のリード線２７ａ、２７ｂを一体成型した（第１成型）。なお、一対のリードタブ２６ａ、２６ｂと、一対のリード線２７ａ、２７ｂとは、あらかじめ一対のリードタブ（中間タブ）２８ａ、２８ｂを介して溶接接続されている。
【００２３】
そして、一体成型された巻芯２０、樹脂板１１、樹脂片１２および一対のリード線２７ａ、２７ｂを、封口ゴム１３を形成する金型内に入れ、ブチルゴム（ＩＩＲ）を流し込み、樹脂片１２の周部に封口ゴム１３を一体成型した（第２成型）。
このような製造方法にて巻芯２０、封口材５および一対のリード線２７ａ、２７ｂを一体成型した（図５参照）。なお、第１成型工程および第２成型工程を合わせて、本発明における成型工程とする。
【００２４】
第１成型工程および第２成型工程と並行して、電極の実効表面積を大きくするために、陽極箔２１および陰極箔２２にエッチング処理を施して表面を粗面化（エッチング）した。さらに、粗面化された陽極箔２１の表面に化成処理を施して陽極酸化皮膜を形成した。
そして、粗面化された陰極箔２２の表面には、自然酸化皮膜２２ａが形成される。
【００２５】
次に、巻芯２０のスリット２０ａにセパレータ２３を挟んで、巻芯２０を巻回した（図４（ａ）参照）。このとき、巻芯２０を中心とした点対称の位置に、陽極酸化皮膜が形成された陽極箔２１と一対のリードタブ２６ａ、２６ｂの一方、および、自然酸化皮膜が形成された陰極箔２２と一対のリードタブ２６ａ、２６ｂの他方が当接するように、陽極箔２１および陰極箔２２を配置して巻芯２０を軸中心として巻回した（図４（ｂ）参照：電極箔巻回）。
【００２６】
上記の成型物に巻回したコンデンサ素子を、エチレングリコール（ＥＧ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を含む溶媒に三級アミン等を溶質として溶解した電解液に含浸した。そして、この電解液に含浸されたコンデンサ素子を、有底筒状のアルミニウムで形成された外装ケースに収納し、ケース開口部を絞り加工により封止して組み立て、最後に、エージング処理を行い、巻回型液体電解コンデンサ試料を作製した。
【００２７】
（従来例１）液体電解質を使用した場合
上記実施例と、コンデンサ素子、リードタブ、封口材の変形について比較するため、「巻芯、リードタブ、封口材を一体形成した成型物」を使用せず、通常のゴム封口材を使用し、巻芯は巻回後抜き取り、コンデンサ素子の中心部は空洞とした以外は上記実施例１と同様の条件で、巻回型液体電解コンデンサ試料を作製した。
【００２８】
［実施例２］固体電解質を使用した場合（図３〜５）
上記実施例１で作製したものと同様の、成型物に巻回したコンデンサ素子をアジピン酸アンモニウム水溶液中で、電圧を印加して素子化成を行い、さらに、セパレータ２３の炭化処理を施して、円筒形のコンデンサ素子２を作製した（切り口化成・炭化処理）。
【００２９】
作製したコンデンサ素子２を、ドーパントを含む酸化剤に浸漬することにより、コンデンサ素子２に酸化剤を含浸させた（酸化剤含浸）。次に、酸化剤を含浸させたコンデンサ素子２に、モノマー溶液を滴下して含浸させた（モノマー含浸）。
【００３０】
その後、コンデンサ素子２を加熱することにより、酸化剤およびモノマーがさらに化学重合し、陽極箔２１の陽極酸化皮膜および陰極箔２２の自然酸化皮膜と、セパレータ２３との間に導電性高分子からなる固体電解質層２４を形成した（固体電解質形成）。
【００３１】
次に、円筒形のコンデンサ素子２を有底筒状の外装ケース４に収納し、外装ケース４の開口部を絞り加工により封止し、巻回型電解コンデンサ１を組み立てた（組み立て）。最後に、エージング処理を行い（エージング）、巻回型固体電解コンデンサ試料を作製した。
【００３２】
（従来例２）固体電解質を使用した場合
上記実施例２と、コンデンサ素子、リードタブ、封口材の変形について比較するため、「巻芯、リードタブ、封口材を一体形成した成型物」を使用せず、通常のゴム封口材を使用し、巻芯は巻回後抜き取り、コンデンサ素子の中心部は空洞とした以外は上記実施例２と同様の条件で、巻回型固体電解コンデンサ試料を作製した。
【００３３】
上記で作製した実施例１、２、従来例１、２による巻回型電解コンデンサ試料に、絶縁板（座板）を取り付け、リフローによるはんだ付け試験を行った。なお、リフロー条件は、プリヒート１５０〜１８０℃、１２０秒とし、ピーク温度２６０℃、５秒以内、２３０℃を超える時間６０秒以内のリフローを３回行い、コンデンサ素子、リードタブ、封口材の変形について比較した。
その結果を下記の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2010098230.tif 000003
【００３５】
表１より明らかなように、従来例１、２では、試験後のコンデンサ素子、リードタブ、封口材の変形が発生したのに対し、本発明による実施例１、２では、これらの変形の発生が皆無であり、実装不良を防止できることが分かる。
【００３６】
本実施形態における巻回型電解コンデンサ１によると、巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２が一対のリードタブ２６ａ、２６ｂとともに一体形成されているため、一対のリード線２７ａ、２７ｂの引き出される位置が固定され、リード線２７ａ、２７ｂの引き出される位置を考慮せずに、容易に巻回型電解コンデンサを製造することができる。
【００３７】
また、本実施形態における巻回型電解コンデンサに端子溝が形成された絶縁板を装着し、端子溝に沿ってリードタブを折り曲げたチップ型電解コンデンサにおいては、基板への実装時にリフローにより高温環境にさらされて、加熱により外装ケース４内の内部圧力が上昇して、樹脂板１１を押圧しても、硬い素材である樹脂板１１が押し出されることがなく、リード線２７ａ、２７ｂやリードタブ２６ａ、２６ｂへのストレスが抑制され、コンデンサ素子２の変形、リード線２７ａ、２７ｂやリードタブ２６ａ、２６ｂの断線や、絶縁板（座板）やリード線２７ａ、２７ｂの変形による実装不良を防止することができる。
【００３８】
さらに、一対のリード線２７ａ、２７ｂと接合された一対のリードタブ２６ａ、２６ｂは、巻芯２０の外周面に当接して配置されているため、一対のリード線２７ａ、２７ｂの引き出し位置の調整が不要となり、工数を低減することができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。例えば、封口材５を構成する巻芯２０、樹脂板１１および樹脂片１２は、封口ゴム１３と別材料であったが、封口ゴム１３と同じ材料で形成されていてもよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、巻芯２０のスリット２０ａにセパレータ２３を挟んで、巻芯２０とセパレータ２３の間に陽極箔２１および陰極箔２２をそれぞれ挟んで巻芯２０を巻回していたが、セパレータ２３を挟んで陰極箔２２および陽極箔２１を積層させて巻芯２０に巻回してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る巻回型電解コンデンサの外観および内部構造を示す正面図である。
【図２】コンデンサ素子の巻回状態を説明する平面図である。
【図３】本実施形態に係る巻回型電解コンデンサの製造方法を示す工程フロー図である。
【図４】コンデンサ素子の巻回手順を説明する平面図である。
【図５】第２成型工程後の成型物の正面図である。
【図６】従来例による巻回型電解コンデンサ素子の外観図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  巻回型電解コンデンサ
２  コンデンサ素子
４  外装ケース
５  封口材
１１  樹脂板
１２  樹脂片
１３  封口ゴム
２０  巻芯
２０ａ  スリット
２１  陽極箔
２２  陰極箔
２３  セパレータ
２６ａ、２６ｂ  リードタブ
２７ａ、２７ｂ  リード線
２８ａ、２８ｂ  リードタブ（中間タブ）
【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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