(57)【要約】【課題】セパレータに合繊繊維が含まれた電解コンデンサの製造方法において、合成繊維の状態変化に伴って生じ得る、巻回体の変形や電気的な短絡等の不具合を抑制し、且つ、合成繊維に起因したガスが発生し難い電解コンデンサの製造を実現する。【解決手段】電解コンデンサの製造方法は、セパレータと電極部材とを巻回して巻回体を形成した後、巻回体に電解質を含浸させる製造方法である。具体的には、セパレータ形成工程において、合成繊維からセパレータを抄紙する。セパレータ形成工程の前又は後に、第１熱処理工程において、合成繊維を、その合成繊維の軟化点以上に設定された第１温度にて熱処理する。セパレータ形成工程及び第１熱処理工程の後、巻回工程において、セパレータ及び電極部材を巻回することにより、巻回体を形成する。巻回工程の後、第２熱処理工程において、第１温度以下に設定された第２温度にて、巻回体を熱処理する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維を含むセパレータと電極部材とを巻回することにより巻回体を形成した後、前記巻回体に電解質を含浸させる、電解コンデンサの製造方法であって、
前記合成繊維から前記セパレータを抄紙する工程と、
前記セパレータを抄紙する工程の前又は後に、前記合成繊維を、前記合成繊維の軟化点以上に設定された第１温度にて熱処理する工程と、
前記セパレータを抄紙する工程及び前記第１温度にて熱処理する工程の後、前記セパレータ及び前記電極部材を巻回することにより、前記巻回体を形成する工程と、
前記巻回体を形成する工程の後、前記第１温度以下に設定された第２温度にて、前記巻回体を熱処理する工程と
を有する、電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記第２温度は、前記軟化点以上に設定される、請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記合成繊維は、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートから成る群から選択される１種以上の繊維を含む、請求項１又は請求項２に記載の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、巻回タイプの電解コンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子が収容された有底筒状の外装ケースと、該外装ケースの開口部を封止する封口部材とを備えている（例えば、特許文献１参照）。コンデンサ素子は巻回体を有し、該巻回体は、陽極箔、陰極箔、及びセパレータを含んでいる。陽極箔の表面には、誘電体被膜が形成されている。巻回体において、陽極箔及び陰極箔は、陽極箔に陰極箔が重ねられた状態で巻回されている。又、セパレータは、巻回体において陽極箔と陰極箔との間に介在する様に、陽極箔及び陰極箔に重ねられている。セパレータには電解質が含浸されている。
【０００３】
従来から、セパレータの構成材料として合成繊維を用いることが提案されている（例えば、特許文献２）。この様な合成繊維には、アクリルやビニロン等が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−７５１２４号公報
【特許文献２】特開２００６−３４４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、セパレータの構成材料としてアクリルやビニロン等の合成繊維を用いた場合、電解コンデンサの製造過程において巻回体を熱処理した際に、合成繊維において縮れ等の状態変化が生じ易い。この様な合成繊維の状態変化は、セパレータをその厚さ方向に膨張させる。このため巻回体が膨張し、これが原因となって、巻回体の変形や巻回体の最外周面に巻き付けられた巻止めテープの破断が生じる虞があった。又、合成繊維の状態変化は、セパレータをその長さ方向や幅方向に収縮させる。このため、陽極箔と陰極箔との間にはセパレータが介在しない箇所が生じ、その箇所にて、陽極箔と陰極箔とが電気的に短絡する虞があった。
【０００６】
そこで、セパレータの構成材料として、アラミド等、高い耐熱性を有する合成繊維を用いることが考えられる。しかし、この様な合成繊維は高価な材料であって、電解コンデンサの製造コストを増大させるため、あまり好ましくない。
【０００７】
又、電解コンデンサを基板に実装するべく、例えばリフロー半田付けを行った場合、電解コンデンサに与えられた熱により、セパレータ中の合成繊維に残存していたガスが放出される虞や、合成繊維の一部が分解されてガスが発生する虞があった。この様なガスの発生は、電解コンデンサの内圧を上昇させる原因となるため、好ましくない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、セパレータに合繊繊維が含まれた電解コンデンサの製造方法において、合成繊維の状態変化に伴って生じ得る、巻回体の変形や電気的な短絡等の不具合を抑制し、且つ、合成繊維に起因したガスが発生し難い電解コンデンサの製造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電解コンデンサの製造方法は、合成繊維を含むセパレータと電極部材とを巻回することにより巻回体を形成した後、巻回体に電解質を含浸させる製造方法であって、セパレータ形成工程と、第１熱処理工程と、巻回工程と、第２熱処理工程とを有している。セパレータ形成工程では、合成繊維からセパレータを抄紙する。セパレータ形成工程の前又は後に、第１熱処理工程において、合成繊維を、その合成繊維の軟化点以上に設定された第１温度にて熱処理する。セパレータ形成工程及び第１熱処理工程の後、巻回工程において、セパレータ及び電極部材を巻回することにより、巻回体を形成する。巻回工程の後、第２熱処理工程において、第１温度以下に設定された第２温度にて、巻回体を熱処理する。尚、繊維の合成材料について、繊維化される前のバルク状態でＪＩＳ−Ｋ７２０６（熱可塑性プラスチックのビカット軟化温度試験方法）に準拠して測定される温度を、合成繊維の軟化点と定義した。
【００１０】
上記製造方法において、第２温度は、合成繊維の軟化点以上に設定されることが好ましい。又、合成繊維は、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートから成る群から選択される１種以上の繊維を含んでいることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電解コンデンサの製造方法によれば、合成繊維の状態変化に伴って生じ得る不具合が抑制され、且つ、合成繊維に起因したガスが発生し難い電解コンデンサの製造が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法により作製される電解コンデンサの一例を示した断面図である。
【図２】電解コンデンサが備えるコンデンサ素子を、その一部を分解して示した斜視図である。
【図３】電解コンデンサの製造方法を示したフローチャートである。
【図４】電解コンデンサの製造方法の変形例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の製造方法により作製される電解コンデンサの一例を示した断面図である。図１に示す様に、電解コンデンサは、コンデンサ本体４０と、該コンデンサ本体４０が搭載された座板５０とから構成されている。コンデンサ本体４０は、コンデンサ素子４１と、該コンデンサ素子４１が収容された有底筒状の外装ケース４２と、該外装ケース４２の開口部４２１に嵌挿された封口部材４３とから構成されている。
【００１４】
図２は、コンデンサ素子４１を、その一部を分解して示した斜視図である。図２に示す様に、コンデンサ素子４１は、巻回体１と、陽極リードタブ端子２と、陰極リードタブ端子３とを有している。巻回体１は、陽極箔１１、陰極箔１２、並びに２枚のセパレータ１３及び１４を含んでいる。ここで、陽極箔１１及び陰極箔１２はそれぞれ、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属から形成されている。陽極箔１１の表面には、誘電体被膜（図示せず）が形成されている。セパレータ１３及び１４は、例えば、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートから成る群から選択される１種以上の合成繊維を含んでいる。
【００１５】
巻回体１において、陽極箔１１及び陰極箔１２は、陽極箔１１に陰極箔１２が重ねられた状態で巻回されている。又、セパレータ１３及び１４は、巻回体１において陽極箔１１と陰極箔１２との間に介在する様に、陽極箔１１及び陰極箔１２にそれぞれ重ねられている。セパレータ１３及び１４には、電解液又は固体電解質の少なくとも何れか一方の電解質が含浸されている。尚、巻回体１は、箔に限定されない様々な形態の陽極部材及び陰極部材が巻回されたものであってもよい。
【００１６】
図２に示す様に、陽極リードタブ端子２は、陽極箔１１に取り付けられると共に、陽極箔１１に対して電気的に接続されている。又、陰極リードタブ端子３は、陰極箔１２に取り付けられると共に、陰極箔１２に対して電気的に接続されている。そして、図１に示す様に、陽極リードタブ端子２及び陰極リードタブ端子３は、巻回体１の下端面１ａから引き出されている。尚、陽極箔１１に接続される陽極リードタブ端子２の本数は、１本に限らず複数本であってもよい。又、陰極箔１２に接続される陰極リードタブ端子３の本数は、１本に限らず複数本であってもよい。
【００１７】
陽極リードタブ端子２及び陰極リードタブ端子３は、封口部材４３を貫通している。これにより、コンデンサ素子４１が封口部材４３に固定されると共に、陽極リードタブ端子２のリード部２１と陰極リードタブ端子３のリード部３１とが、外装ケース４２の外部へ引き出されている。リード部２１及び３１はそれぞれ、座板５０を貫通すると共に、先端部分が座板５０の下面５０ａに沿う様に屈曲している。この様にして、リード部２１及び３１のうち、座板５０の下面５０ａに存在する部分により、電解コンデンサの外部端子が形成されている。
【００１８】
外装ケース４２は、アルミニウム等の金属材料から形成されている。外装ケース４２の開口部４２１には、これに横絞り加工を施すことにより、外装ケース４２に封口部材４３を固定するための絞り部４２２が形成されている。本実施形態においては更に、外装ケース４２の開口端部にカール処理が施されている。尚、外装ケース４２は、金属材料に限らず、電気絶縁材料を含む種々の材料から形成されていてもよい。
【００１９】
封口部材４３は、ゴム等の弾性材料から形成されている。絞り部４２２は、封口部材４３をその周囲から内側へ向けて圧縮している。これにより、封口部材４３は、弾性変形すると共に、その側周面４３ａが外装ケース４２の内周面４２ａに密着している。この様にして、外装ケース４２の開口部４２１が、封口部材４３により封止されている。尚、外装ケース４２の開口部４２１は、封口部材４３の嵌挿に代えて開口部４２１に樹脂材が充填されることにより、この樹脂材によって封止されていてもよい。
【００２０】
次に、本発明の実施形態として、上記電解コンデンサの製造方法について、具体的に説明する。図３は、本実施形態の製造方法を示したフローチャートである。本実施形態においては、第１熱処理工程と、セパレータ形成工程と、巻回工程と、再化成処理工程と、第２熱処理工程と、電解質含浸工程と、封止工程とが、この順に実行される。
【００２１】
第１熱処理工程では、先ず、セパレータ１３及び１４の構成材料となる合成繊維を用意する。具体的には、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から成る群から、１種以上の合成繊維を選択する。これらの合成繊維の軟化点は、次の通りである。即ち、アクリルは１９０〜２４０℃、ビニロンは２２０〜２３０℃、ナイロンは２３０〜２３５℃、ポリエステルは２３８〜２４０℃、ＰＥＴは約２６０℃、ＰＥＮは約２７５℃である。尚、繊維の合成材料が繊維化された後、その状態（繊維の状態）で合成繊維の軟化点を測定することは困難である。従って、繊維の合成材料について、繊維化される前のバルク状態でＪＩＳ−Ｋ７２０６（熱可塑性プラスチックのビカット軟化温度試験方法）に準拠して測定される温度を、合成繊維の軟化点と定義した。
【００２２】
次に、用意した合成繊維に対して熱処理を施す。具体的には、合成繊維を用意する際に１種の合成繊維のみが選択された場合、用意した合成繊維を、その合成繊維の軟化点以上に設定された第１温度にて熱処理する。一方、合成繊維を用意する際に２種以上の合成繊維が選択された場合、第１温度は、用意した合成繊維の軟化点のうち最も温度が低い軟化点以上に設定される。より好ましくは、第１温度は、用意した合成繊維の軟化点のうち最も温度が高い軟化点以上に設定される。そして、その第１温度にて、用意した合成繊維を熱処理する。尚、第１温度は、基準となる軟化点より１０度以上高い温度であることが好ましい。但し、第１温度は、合成繊維の溶融又は分解が生じない温度に設定される。又、合成繊維の熱処理時間は、１時間以下であることが好ましい。
【００２３】
セパレータ形成工程では、熱処理後の合成繊維を用いて、セパレータ１３及び１４を抄紙する。このとき、合成繊維には、セルロースやパルプ等の天然繊維を混合（混抄）してもよい。セパレータ１３及び１４の形成には、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエチレングリコール等のバインダが用いられてもよい。尚、セパレータ１３及び１４の厚さはそれぞれ、１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００２４】
巻回工程では、陽極箔１１、陰極箔１２、並びにセパレータ１３及び１４を巻芯（図示せず）に巻き付けることにより、巻回体１を形成する（図２参照）。そして、巻回体１の型崩れを防止するべく、巻回体１の最外周面に巻止めテープ（図示せず）を巻き付ける。尚、陽極箔１１は、表面に誘電体被膜が形成された金属箔を所定形状に切断することにより形成される。よって、切断面には、陽極箔１１を構成する金属の一部が露出している。又、誘電体被膜は、陽極箔１１の巻回時に受けるストレスによって損傷し易い。
【００２５】
再化成処理工程では、巻回体１に対して再化成処理を施す。具体的には、アジピン酸アンモニウム水溶液等の化成液に巻回体１を浸漬させ、この状態で陽極リードタブ端子２と化成液との間に電圧を印加する。これにより、陽極箔１１の露出面（切断面）に誘電体被膜が形成されると共に、誘電体被膜の損傷した部分が修復される。その結果、陽極箔１１の表面全体が誘電体被膜によって覆われる。
【００２６】
第２熱処理工程は、セパレータ１３及び１４の炭化処理や、再化成処理後のアニール処理、更にはセパレータ１３及び１４に含まれるバインダの分解処理のために、巻回体１に対して熱処理を施す工程である。具体的には、巻回体１を、第１温度以下に設定された第２温度にて熱処理する。ここで、セパレータ１３及び１４が１種の合成繊維のみを含む場合、第２温度は、その合成繊維の軟化点以上に設定されることが好ましい。一方、セパレータ１３及び１４が２種以上の合成繊維を含む場合、第２温度は、それらの合成繊維の軟化点のうち最も温度が低い軟化点以上に設定されることが好ましい。
【００２７】
電解質含浸工程では、セパレータ１３及び１４に対して、電解液又は固体電解質の少なくとも何れか一方の電解質を含浸させる。これにより、コンデンサ素子４１が完成する。
【００２８】
封止工程では、コンデンサ素子４１を外装ケース４２に挿入すると共に、外装ケース４２の開口部４２１を封口部材４３によって封止する。尚、外装ケース４２の開口部４２１は、これに樹脂材を充填することによって封止してもよい。これにより、コンデンサ本体４０が完成する。その後、コンデンサ本体４０を座板５０に搭載することにより、電解コンデンサが完成する。
【００２９】
本実施形態の製造方法においては、セパレータ１３及び１４の形成前に、第１熱処理工程において合成繊維に対して熱処理が施される。このとき、熱処理温度である第１温度は合成繊維の軟化点以上であるので、合成繊維は、軟化することによって状態が変化する。そして、その様な合成繊維から形成されたセパレータ１３及び１４は、その後の過程で熱処理が施されたとしても、その温度が第１温度以下であれば殆ど膨張又は収縮することがない。従って、第２熱処理工程において巻回体１を熱処理した場合でも、そのときの熱処理温度（第２温度）は第１温度以下であるので、セパレータ１３及び１４は殆ど膨張又は収縮することがない。よって、本実施形態の製造方法によれば、セパレータ１３又は１４の膨張に伴って生じ得る巻回体１の変形や巻止めテープの破断等の不具合、更にはセパレータ１３又は１４の収縮に伴って生じ得る電気的な短絡等の不具合が抑制される。
【００３０】
又、本実施形態の製造方法によれば、予め第１熱処理工程を行うことにより、セパレータ１３及び１４中の合成繊維に残存していたガスが放出され、又、セパレータ１３及び１４中の合成繊維の一部が分解される。従って、作製された電解コンデンサが加熱された場合でも、セパレータ１３又は１４からは、合成繊維に起因したガスが殆ど発生しない。尚、電解コンデンサが加熱される場面として、リフロー半田付けにより電解コンデンサを基板に実装する場合が挙げられる。よって、本実施形態の製造方法によれば、電解コンデンサの内圧の上昇を防止することが出来る。
【００３１】
更に、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートは、安価であると共に、上述の様に軟化点が低い。よって、これらの合成繊維がセパレータ１３及び１４の構成材料として用いられる電解コンデンサには、本実施形態の製造方法が適している。
【００３２】
図４は、上記製造方法の変形例を示したフローチャートである。本変形例においては、第１熱処理工程が、セパレータ形成工程の後に実行される。尚、第１熱処理工程の後に実行される巻回工程以降の工程については、上記実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００３３】
セパレータ形成工程では、先ず、セパレータ１３及び１４の構成材料となる合成繊維を用意する。具体的には、アクリル、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートから成る群から、１種以上の合成繊維を選択する。次に、用意した合成繊維を用いて、セパレータ１３及び１４を抄紙する。このとき、合成繊維には、セルロースやパルプ等の天然繊維を混合（混抄）してもよい。セパレータ１３及び１４の形成には、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエチレングリコール等のバインダが用いられてもよい。
【００３４】
第１熱処理工程では、セパレータ１３及び１４に対して熱処理を施すことにより、セパレータ１３及び１４に含まれる合成繊維を熱処理する。具体的には、１種の合成繊維のみを用いてセパレータ１３が形成されている場合、セパレータ１３を、それに含まれる合成繊維の軟化点以上に設定された第１温度にて熱処理する。一方、２種以上の合成繊維を用いてセパレータ１３が形成されている場合、第１温度は、セパレータ１３に含まれる合成繊維の軟化点のうち最も温度が低い軟化点以上に設定される。より好ましくは、第１温度は、セパレータ１３に含まれる合成繊維の軟化点のうち最も温度が高い軟化点以上に設定される。そして、その第１温度にて、セパレータ１３を熱処理する。セパレータ１４についても同様に熱処理する。尚、第１温度は、基準となる軟化点より１０度以上高い温度であることが好ましい。但し、第１温度は、合成繊維の溶融又は分解が生じない温度に設定される。又、合成繊維の熱処理時間は、１時間以下であることが好ましい。更に、熱処理後のセパレータ１３及び１４の厚さはそれぞれ、１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００３５】
変形例の製造方法においては、セパレータ１３及び１４の形成後、且つ巻回体１の形成前に、第１熱処理工程においてセパレータ１３及び１４に対して熱処理が施される。このとき、熱処理温度である第１温度は合成繊維の軟化点以上であるので、セパレータ１３及び１４は、合成繊維の軟化に伴って膨張又は収縮する。そして、セパレータ１３及び１４は、その後の過程で熱処理が施されたとしても、その温度が第１温度以下であれば殆ど膨張又は収縮することがない状態へ変化することになる。従って、第２熱処理工程において巻回体１を熱処理した場合でも、そのときの熱処理温度（第２温度）は第１温度以下であるので、セパレータ１３及び１４は殆ど膨張又は収縮することがない。よって、変形例の製造方法によれば、セパレータ１３又は１４の膨張に伴って生じ得る巻回体１の変形や巻止めテープの破断等の不具合、更にはセパレータ１３又は１４の収縮に伴って生じ得る電気的な短絡等の不具合が抑制される。
【００３６】
又、変形例の製造方法によれば、予め第１熱処理工程を行うことにより、セパレータ１３及び１４中の合成繊維に残存していたガスが放出され、又、セパレータ１３及び１４中の合成繊維の一部が分解される。従って、作製された電解コンデンサが加熱された場合でも、セパレータ１３又は１４からは、合成繊維に起因したガスが殆ど発生しない。尚、電解コンデンサが加熱される場面として、リフロー半田付けにより電解コンデンサを基板に実装する場合が挙げられる。よって、変形例の製造方法によれば、電解コンデンサの内圧の上昇を防止することが出来る。
【００３７】
尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態及び変形例は、上述した合成繊維に限らず、軟化点を有する様々な合成繊維がセパレータの構成材料として用いられる電解コンデンサの製造方法にも適用することが出来る。又、上記実施形態及び変形例は、陰極箔を持たない電解コンデンサの製造方法にも適用することが出来る。
【符号の説明】
【００３８】
１  巻回体
１ａ  下端面
２  陽極リードタブ端子
３  陰極リードタブ端子
１１  陽極箔（電極部材）
１２  陰極箔（電極部材）
１３、１４  セパレータ
２１、３１  リード部
４０  コンデンサ本体
４１  コンデンサ素子
４２  外装ケース
４２ａ  内周面
４３  封口部材
４３ａ  側周面
５０  座板
５０ａ  下面
４２１  開口部
４２２  絞り部
【図１】
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【図２】
2014212199.tif 000004
【図３】
2014212199.tif 000005
【図４】
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