(57)【要約】  拡面処理されたタブ端子を有する電解コンデンサにおいて、充放電を繰り返してもタブ端子にショートを生じさせない電解コンデンサを提供する。  表面が拡面処理された電極箔３８，３９と、表面が拡面処理されたタブ端子４０，４１とが、接合部４４によって接合されてなる電解コンデンサ３０において、タブ端子４０，４１の外部接続側と反対側の端部は、固定される電極箔３８，３９に対向して配置される他の電極箔３８，３９の端部から突出する長さｄがｄ≧０となるように設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が拡面処理された電極箔と、表面が拡面処理されたタブ端子とが、接合部によって接合されてなる電解コンデンサにおいて、
前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部は、固定される電極箔に対向して配置される他の電極箔の端部から突出する長さｄがｄ≧０となるように設けられていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記接合部は複数個形成され、
各前記接合部における、接合時に形成された非拡面処理部の面積が１ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
複数の前記非拡面処理部のうち最外周に位置する非拡面処理部の外周線を結んで囲まれた領域の面積に対する、該領域に存在する各前記非拡面処理部の合計面積の割合は、６５％以下であることを特徴とする請求項２記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
各前記非拡面処理部は円形であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
各前記非拡面処理部の形状は、面積（ｍｍ２）を外周線（ｍｍ）で除算した数値が０．３以下となるように形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のうちのいずれか１項記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
前記電極箔と前記他の電極箔との間には、セパレータ部材が介在され、
前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部は、セパレータ部材の端部よりも突出しないように設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちのいずれか1項記載の電解コンデンサ。
【請求項７】
前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部と、前記セパレータ部材の端部との間隔は、０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が拡面処理された電極箔と表面が拡面処理されたタブ端子とが、接合部によって接合されてなる電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサの一般的な構造を図１２に示す。なお、図１３は電解コンデンサ内のコンデンサ素子の概略構成を示す斜視図である。
電解コンデンサ１０は、陽極箔８と陰極箔９との間にセパレータ紙７を挟んで巻回することによって形成されたコンデンサ素子１１と、コンデンサ素子１１を収納するケース１４と、ケース１４の開口部を封口する封口体１６とを備えている。
封口体１６からは、コンデンサ素子１１の陽極箔８と陰極箔９とにそれぞれ接続された陽極用端子１２と陰極用端子１３とが突出している。
陽極箔８および陰極箔９の表面は、表面積を拡大する拡面処理のためにエッチングが施されている。エッチングが施されることで、各電極箔８，９の表面が粗面化して拡面化され、コンデンサ容量を増加させることができる。
そして、図１４に示すように、このような拡面処理された各電極箔８，９には、陽極用端子１２、陰極用端子１３のそれぞれに接続される各タブ端子１７，１９が取り付けられている。各タブ端子は、冷間圧着（コールドウェルド法）によって固定されるのが一般的である。図１４で示す符号１８は、冷間圧着により接合された従来の接合部を示している（例えば特許文献１参照）。
なお、従来のタブ端子は、一般的にエッチングにより拡面処理されていないものであり、タブ端子が取り付けられている部位は静電容量にあまり寄与しない部位であった。そこで、タブ端子も拡面処理されたものを用いることが提案されている（例えば特許文献２、特許文献３参照）。
このように、拡面処理されたタブ端子を用いることにより、電極箔に対するタブ端子の静電容量も付加することができるため、電解コンデンサ全体の容量を大きくすることができる。
なお、タブ端子は、引用文献１の図２および図４並びに引用文献３の図２および図４に示されているように、その端部が固定される電極箔の端部よりも突出しないように配置されることが一般的である。理由としては、タブ端子における材料の節減という事情が考えられる。
【特許文献１】特開２００７―２７３６４５号公報
【特許文献２】特許第２７７３２１７号公報
【特許文献３】特許第３４５７２２２号公報
【発明の開示】
【０００３】
上述したような拡面処理されたタブ端子を冷間圧着により電極箔に取り付けると、拡面処理されたタブ端子自体が電極となり、対向する電極箔との間で静電容量が生じるため全体として容量の大きい電解コンデンサとすることができる。
しかし、このように拡面処理されたタブ端子を用いた電解コンデンサを用いて充放電試験を実施し、５０００万回充放電を繰り返した後に電解コンデンサを分解したところ、陰極タブ端子が茶色に変色していることが明らかになった。しかも変色部分には急激に大電流が流れるスパーク痕が存在することも確認された。
このように、スパークが生じるということは、陽極箔と陰極タブ端子との間でショートが発生していると考えられる。陽極箔と陰極タブ端子との間でショートを防止することができないと、電解コンデンサの破損に通じるおそれがあるという課題がある。
なお、充放電を繰り返すうちに陰極タブ端子においてショートが生じた理由としては以下のようなことが考えられる。
まず、図１５に示すように、陰極タブ端子１９の長さが対向する陽極箔８に対して短いということが挙げられる。つまり、陰極用タブ端子１９も拡面処理されることで陽極箔８に対しては陰極箔９と同じように電荷が蓄積されるが、陰極用タブ端子１９に対向する部分の陽極箔８の面積の方が大きくなるため、陽極箔８との間における電荷が陰極用タブ端子１９の先端部分に集中してしまうためではないかと考えられる。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、拡面処理されたタブ端子を有する電解コンデンサにおいて、充放電を繰り返してもタブ端子にショートを生じさせない電解コンデンサを提供することにある。
本発明にかかる電解コンデンサによれば、表面が拡面処理された電極箔と、表面が拡面処理されたタブ端子とが、接合部によって接合されてなる電解コンデンサにおいて、前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部は、固定される電極箔に対向して配置される他の電極箔の端部から突出する長さｄがｄ≧０となるように設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、拡面処理されたタブ端子は、対向する他の電極箔の端部に対して、他の電極箔の幅方向（図１４、図１５に示すように長尺な電極箔の短手方向）全体にわたって対向することとなる。このため、タブ端子の一部分への電荷の集中が生じず、タブ端子全体にわたって電荷が均一に蓄積されるようになり、ショートの発生を防止することができる。
また、前記接合部は複数個形成され、各前記接合部における、接合時に形成された非拡面処理部の面積が１ｍｍ２以下であることを特徴としてもよい。
この構成を採用することによる作用について、以下に、接合部を形成する場合に冷間圧着を採用した例に基づいて説明する。
拡面処理されたタブ端子を電極箔に冷間圧着した後の状態を図１６に示す。拡面処理されたタブ端子１７，１９を電極箔８，９に接合するときには、まず、平型２０の上に拡面処理されたタブ端子１７，１９を載置し、タブ端子１７，１９の上方に電極箔８，９を載置する。そして、電極箔８，９の上方に配置された凸型２１を下降させ、電極箔８，９とタブ端子１７，１９を圧着させる。このとき、凸型２１に押されたタブ端子１７，１９と電極箔８，９は、固相接合した状態の接合部１８が形成され、固定される。
この接合部１８では、タブ端子１７，１９の内部部分が塑性流動によってタブ端子１７，１９の表面に押し出され、タブ端子１７，１９の表面には拡面処理がされていない非拡面処理部２２が形成される。つまり、拡面処理されたタブ端子１７，１９を冷間圧着すると、拡面処理されていない非拡面処理部２２が生じてしまうので、この部分では周囲と比較して静電容量が小さくなるので電圧変動により電流が集中しやすくなり、ショートを生じさせるおそれがある。
冷間圧着の際に、接合部１８の面積を小さくし、タブ端子１７，１９における内部からの塑性流動を小さくすれば、拡面処理されていない非拡面処理部の面積も小さくなり、上記のようなショートも防止できると考えられる。しかし、接合部１８の面積を小さくしすぎると、タブ端子１７，１９の電極箔８，９への確実な固定が担保できない。そこで、本発明者は、凸型２１の面積及び形状を様々に変更して実験を行ったところ、接合部１８を複数個形成し、且つ各接合部における非拡面処理部２２の面積は１ｍｍ２以下であれば、タブ端子１７，１９と電極箔８，９との固定が確実であり、且つショートの発生も防止できるということに想到した。
さらに、複数の前記非拡面処理部のうち最外周に位置する非拡面処理部の外周線を結んで囲まれた領域の面積に対する、該領域に存在する各前記非拡面処理部の合計面積の割合は、６５％以下であることを特徴としてもよい。
この構成によっても、タブ端子と電極箔との固定が確実であり、且つショートの発生も防止できる。
なお、各前記非拡面処理部の形状は円形であることを特徴としてもよく、また各前記非拡面処理部の形状は、面積（ｍｍ２）を外周線（ｍｍ）で除算した数値が０．３以下となるように形成されていることを特徴としてもよい。
これらの構成によっても、タブ端子と電極箔との固定が確実であり、且つショートの発生も防止できる。
また、前記電極箔と前記他の電極箔との間には、セパレータ部材が介在され、前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部は、セパレータ部材の端部よりも突出しないように設けられていることを特徴としてもよく、また、前記タブ端子の外部接続側と反対側の端部と、前記セパレータ部材の端部との間隔は、０．５ｍｍ以上であることを特徴としてもよい。
つまり、タブ端子の端部がセパレータ部材よりも突出していると、タブ端子の端
部とケースとの間でショートを起こすおそれがあるが、この構成を採用することに
より、タブ端子とケースとの間のショートを防止することができる。
発明の効果
【０００４】
本発明の電解コンデンサによれば、タブ端子におけるショートの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明にかかる電解コンデンサの側面からの断面図である。
【図２】コンデンサ素子の斜視図である。
【図３】陰極用タブ端子と陰極箔との取り付け構造の第１の実施形態を示す説明図である。
【図４】コンデンサ素子の第１の実施形態の断面図である。
【図５】陰極用タブ端子と陰極箔との取り付け構造の第２の実施形態を示す説明図である。
【図６】コンデンサ素子の第２の実施形態の断面図である。
【図７】コンデンサ素子の第３の実施形態の断面図である。
【図８】接合部における非拡面処理部を説明する説明図である。
【図９】陰極用タブ端子と陰極箔との取り付け構造の第４の実施形態を示す説明図である。
【図１０】冷間圧着装置の説明図である。
【図１１】凸型の平面図である。
【図１２】従来の電解コンデンサの側面からの断面図である。
【図１３】従来のコンデンサ素子の斜視図である。
【図１４】従来の陰極用タブ端子と陰極箔との取り付け構造を示す説明図である。
【図１５】従来のコンデンサ素子の断面図である。
【図１６】従来の接合部について説明する説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に本実施形態の電解コンデンサの全体構成を示す。
本実施形態の電解コンデンサ３０は、アルミニウム等の金属で形成された有底筒状の外装ケース３１の内部にコンデンサ素子３２が配置され、外装ケース３１の開口部をゴム貼積層樹脂板の封口体３４で閉塞されて構成されている。
また、外装ケース３１の外側には、コンデンサの性能表示が印刷されたスリーブ３５が被覆されている。
図２にコンデンサ素子の構造について示す。
コンデンサ素子３２は、陽極箔３８と、陰極箔３９と、陽極箔３８と陰極箔３９との間に配置され、電解液が含浸されたセパレータ紙３７（特許請求の範囲でいうセパレータ部材）とが巻回されて構成されている。また、セパレータ紙３７は陰極箔３９の外周側にも配置されており、陰極箔３９が外装ケース３１に直接接触しないように設けられている。
陽極箔３８と陰極箔３９には、それぞれ陽極用タブ端子４０及び陰極用タブ端子４１を介して、陽極用端子４２及び陰極用端子４３が接続されている。陽極用端子４２と陰極用端子４３は、外装ケース３１の開口部から突出して配置される。
陽極箔３８は、エッチングによって拡面処理されたアルミニウム箔が用いられる。また、エッチングされた陽極箔３８には、さらに化成処理を施して拡面処理された表面に酸化被膜を形成させる。
陰極箔３９も陽極箔３８と同様に、エッチングによって拡面処理されたアルミニウム箔が用いられるが、拡面処理された表面には化成処理を施して酸化被膜を形成しなくてもよい。
陽極箔３８に固定される陽極用タブ端子４０も、エッチングによって拡面処理されたアルミニウムの板材を用いてもよい。エッチングされた陽極用タブ端子４０には、化成処理を施して拡面処理された表面に酸化被膜を形成させる。
陰極箔３９に固定される陰極用タブ端子４１も、エッチングによって拡面処理されたアルミニウムの板材が用いられるが、拡面処理された表面には化成処理を施して酸化被膜を形成しなくてもよい。
このように、陰極用タブ端子をエッチングにより拡面処理を施したことにより、陰極用タブ端子４１も対向する陽極箔３８に対して、十分な静電容量を有することが可能となる。
本実施形態における陰極用タブ端子４１の陰極箔３９への取り付け構造について、図３と図４に基づいて説明する。
本実施形態では、陰極用タブ端子４１の端部が、対向する陽極箔３８の端部よりも突出するように設けられている。なお、本実施形態では、陽極箔３８と陰極箔３９とが同じ幅（図３では上下方向に示される）を有しているので、図３では陽極箔３８は省略して図示している。
このように、陰極用タブ端子４１の端部を、対向する陽極箔３８よりも突出させたことで、陰極用タブ端子４１の先端部に電荷が集中してしまうことに起因する陰極用タブ端子４１の変色やショートなどの発生を防止できる。
なお、図４に示すように、本実施形態では、陽極箔３８と陰極箔３９との間に配置されているセパレータ紙３７、及び陰極箔３９の外面に配置されているセパレータ紙３７は、陽極箔３８及び陰極箔３９の幅よりも長くなるように形成されている。これは、各電極箔３８，３９が外装ケース３１に接触してショートが発生するのを防止するためである。
そこで、陰極用タブ端子４１の端部は、対向する陽極箔３８の端部よりも突出するように設けられると共に、セパレータ紙３７の端部よりも突出しないように設けられるとよい。
特に、陰極用タブ端子４１の端部の位置がセパレータ紙３７の端部よりも０．５ｍｍ以上短い位置にあると好適である。
このように、陰極用タブ端子４１の端部がセパレータ紙３７よりも突出しないようにすることで、陰極用タブ端子４１と外装ケース３１との間でのショートの発生を防止することができる。
なお、図３及び図４では、陰極用タブ端子４１の端部は、陽極箔３８の端部よりも突出し、且つセパレータ紙３７の端部よりも突出しないようにした。
しかし、図５及び図６に示すように、陰極用タブ端子の端部を、陽極箔３８の端部と同じ位置となるように配置してもよい。
このような配置を採用しても、陰極用タブ端子４１の先端部に電荷が集中してしまうことに起因する陰極用タブ端子４１の変色やショートなどの発生を防止できる。
図３〜図６に示した形態は、陽極箔３８と陰極箔３９とが同じ幅を有していたが、図７に示すように、陽極箔３８が陰極箔３９よりも短い構成もある。
このような構成であっても、陰極用タブ端子４１の端部を、陽極箔３８の端部よりも突出させるか、または陰極用タブ端子の端部を、陽極箔３８の端部と同じ位置となるように配置するとよい。
図３〜図７に示した様々な構成において、陰極用タブ端子４１の端部と陽極箔３８の端部との間の長さをｄとすると、陰極用タブ端子４１の端部は陽極箔３８の端部よりも突出しているか、又は陽極箔３８の端部と同じ位置であるから、０≦ｄである。さらに、陽極箔３８の端部からセパレータ紙３７の端部までの長さをｗとすると、陰極用タブ端子４１の端部はセパレータ紙３７の端部よりも突出しないのでｄ＜ｗである。したがって、０≦ｄ＜ｗが成立する。
続いて、陰極用タブ端子と陰極箔との接合部について、図８に基づいて説明する。
本実施形態の接合領域４４は、複数個の接合部が形成されている領域であり、従来の接合領域と比較して、実際に接合する箇所数を多くすると共に、実際に接合したそれぞれの部位に形成される非拡面処理部４６の面積を小さくしている。
なお、非拡面処理部４６とは、課題を解決するための手段の欄で説明したように（図１６参照）、陰極用タブ端子４１の拡面処理されていない内部部分が塑性流動によって、陰極用タブ端子４１の表面に押し出されて形成された部位であり、拡面処理されていないため、電極として十分な静電容量を有しない部位である。
本実施形態の各非拡面処理部４６は、平面視円形であり、且つ各非拡面処理部４６の面積が１ｍｍ２以下となるように形成されるとよい。
また、接合領域４４においては、非拡面処理部４６どうしの間隔が１．５ｍｍ間隔となるように配置され、陰極箔３９の長さ方向に２箇所、幅方向に２箇所の非拡面処理部４６が形成されている。
なお、各非拡面処理部４６の面積を１ｍｍ２とした場合、複数の非拡面処理部４６のうち最外周に位置する非拡面処理部４６の外周線で囲んだ領域を接合領域４４と定義した場合、接合領域４４の面積に対して、接合領域４４内の非拡面処理部４６の合計面積の割合を６５％以下とすると、非拡面処理部４６に起因して単位面積当たりの静電容量が低下する影響が小さくなり、好適である。例えば、面積が１ｍｍ２の円形の非拡面処理部４６が４つ、各非拡面処理部４６の中心の間隔を１．５ｍｍとして配置されている場合には、接合領域４４内の非拡面処理部４６の合計面積は、４ｍｍ２であり、また接合領域４４の面積は６．６３５ｍｍ２である。したがって、接合領域４４の面積に対して、接合領域４４内の非拡面処理部４６の合計面積の割合は、６０．２８５１％（４ｍｍ２／６．６３５ｍｍ２＝０．６０２８５１）であり、上記の条件を満たす。
なるべく非拡面処理部４６の面積を小さくし、且つ陰極用タブ端子４１と陰極箔３９との固定を確実にするためには、このような条件が必要となると考えられる。
また、非拡面処理部４６の面積を単に小さくするだけではなく、非拡面処理部４６を形成する外周線を長くすることで、陰極用タブ端子４１と陰極箔３９との固定力がさらに高くなると考えられる。
本発明者は、非拡面処理部の形状を様々に変更して実験をしたところ、非拡面処理部４６の面積Ｓ（ｍｍ２）を非拡面処理部４６の外周線の長さＬ（ｍｍ）で除算した数値Ｓ／Ｌ（ｍｍ）が０．３以下であると、面積が小さくても確実な固定力を得られることを見出した。この点を、上述したような、面積１ｍｍ２の平面視円形の非拡面処理部４６で検証すると、面積１ｍｍ２の円の円周Ｌは２π１／２であるからＬ≒３．５４である。したがって、非拡面処理部４６の形状が円の場合、Ｓ／Ｌ≒０．２８であり、Ｓ／Ｌ≦０．３が成立する。
なお、図９に示すように、陰極箔３９の長さ方向に２箇所、幅方向に２箇所の非拡面処理部４６が形成された接合部４４を、幅方向に複数箇所形成するようにしてもよい。
次に、図１０に基づいて、このような接合部を形成するための冷間圧着装置について説明する。
冷間圧着装置は、平型５０と、凸型５２と、平型５０と凸型５２とを相対的に接離動させる駆動装置（図示せず）とを備えている。平型５０と凸型５２とは、どちらが上方または下方に配置されていてもよく、またどちらが移動可能に設けられていてもよい。
図１０に示すように平型５０が下方に配置されている場合、平型５０の上面には陰極用タブ端子４１が配置され、この陰極用タブ端子４１の上面に陰極箔３９が配置される。
図１１に示すように、凸型５２は、平型５０に向けて突出し、先端が平面の四角錐台状である。この凸型５２の断面は、平型５０に向けて徐々に幅狭となるような台形状となる。
このような凸型５２で陰極箔３９と陰極用タブ端子４１とを冷間圧着すると、陰極箔３９側に形成される凹部の形状は平面視四角形状であり、陰極用タブ端子４１側に形成される非拡面処理部４６の形状は平面視円形になることが確認されている。
凸型５２の形状としては、上記のような四角錐台状に限定されることはなく、先端が円錐台状であってもよい（図示せず）。
ただし、型としては四角錐台の形状の方が製造しやすいと言う利点がある。
（実施例）
図３に示した陰極用タブ端子の取り付け構造を有する電解コンデンサの充放電試験を行い、その後解体して陰極用タブ端子の変色やスパーク痕の有無を確認した。
対象となる電解コンデンサの定格電圧は４５０ＷＶであり、設計容量は２７μＦである。
また、試験条件としては、充放電電圧は２３５Ｖ〜４００Ｖ、充放電周波数は２５Ｈｚ、充放電抵抗は４Ω、温度は室温（約２５℃）である。
上記のような条件の下で、５０００万回の充放電を行ったところ、陰極用タブ端子には変色が認められなかった。
なお、上述してきた実施形態では、陰極用タブ端子の構造についてのみ説明してきた。しかし、本発明としては陰極用タブ端子には限定されず、陽極用タブ端子の構造について上述してきた実施形態の構造を適用させてもよい。
さらに、接合部を形成する接合方法として、本実施形態では冷間圧着についてのみ説明したが、本発明としては冷間圧着以外にカシメ圧着、超音波圧着、レーザ溶着などの方法を採用してもよい。
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2009095988.tif 000020
2009095988.tif 000021
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