(57)【要約】【課題】高容量化のための化成処理が施された陽極箔の巻回性を向上させ、コンデンサの高容量化を図るとともにコンデンサの信頼性の向上を図る。【解決手段】拡面化処理（エッチング処理）された箔表面層（エッチング層２４）に複数の分断部（２０）を備える陽極箔（１２）が、セパレータ（１６）を介して巻回されているコンデンサ素子（４）と、コンデンサ素子を被覆する樹脂外装（樹脂モールド層６）とを備える。また、このコンデンサ素子は、固体電解質層が形成されている。これによりコンデンサ素子の静電容量を増加させた陽極箔を利用しても巻回追従性を向上させることができる。【選択図】    図１
2019067940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡面化処理された箔表面層に複数の分断部を備える陽極箔が、セパレータを介して巻回されているコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を被覆する樹脂外装と、
を備えることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ素子は、固体電解質層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項３】
拡面化処理された陽極箔の表面層に複数の分断部を形成する工程と、
前記陽極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子を成形型に設置し、該成形型にモールド樹脂を注入して前記コンデンサ素子に樹脂を被覆して樹脂外装を形成する工程と、
を含むことを特徴とする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、コンデンサ素子の外装に樹脂モールドを用いた固体電解コンデンサおよびその製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器は薄型化や軽量化が図られている。その搭載部品の一つである固体電解コンデンサにも小型化や軽量化が求められている。斯かる要請に応えるため、巻回したコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサの外装には樹脂モールドが用いられている。この樹脂モールドには、液状樹脂にコンデンサ素子を浸漬するいわゆる浸漬法や、金型で樹脂層を成形する成形法などが知られている。
【０００３】
このような固体電解コンデンサに関し、封口部材や絶縁板を用いない樹脂モールドでコンデンサ素子を封入するものがある（たとえば、特許文献１）。また、コンデンサ素子にテトラシアノキノジメタン錯塩（ＴＣＮＱ錯体）を用いて樹脂モールドを実現するものがある（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７２９６２号公報
【特許文献２】特開昭６１−０９０４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、樹脂モールドされるコンデンサ素子は、陽極箔を巻回したものが用いられる。このようなコンデンサ素子には、コンデンサの小型化を維持しつつ高容量化が求められている。このコンデンサ素子を形成する陽極箔は、たとえば金属箔の表面に拡面化処理によりエッチング層が形成され、その上に化成処理により誘電体酸化皮膜が形成されている。このような誘電体酸化皮膜は硬く、陽極箔の延伸性や柔軟性が低下する。陽極箔を高容量化するには、より高倍率の拡面化処理をして陽極箔の表面積を拡大させているが、それに伴い誘電体酸化皮膜の面積も拡大し、結果として、陽極箔の脆弱化や硬化が進み、素材自体が持つ柔軟性が極度に低下する。
このように硬化し、かつ柔軟性が低下した陽極箔を巻回する場合、加えられる張力や巻回圧力により箔に亀裂の発生や、コンデンサ素子の巻回形状が歪になるなどの課題がある。
さらに、このような歪に巻回されたコンデンサ素子に対して樹脂モールドを施した場合、樹脂を注入した際に、注入圧力はコンデンサ素子に均等に加わらず、部分的に大きな応力が作用する。部分的に加わる大きな応力は、コンデンサ素子がその形状を維持できる耐圧を超えることがある。この場合には、コンデンサ素子は、注入圧力に耐えられず、箔の損傷や素子の変形などが発生する可能性がある。このような素子の変形は、コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）の増加や漏れ電流の増加を招くおそれがあるという課題がある。
【０００６】
斯かる課題について、特許文献１、２には開示や示唆はなく、それらの構成では斯かる課題を解決することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、高容量化のための化成処理が施された陽極箔の巻回性を向上させることで、コンデンサの高容量化を図るとともにコンデンサの信頼性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの一側面は、拡面化処理された箔表面層に複数の分断部を備える陽極箔が、セパレータを介して巻回されているコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を被覆する樹脂外装とを備える。
【０００９】
上記コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子は、固体電解質層が形成されてよい。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法の一側面は、拡面化処理された陽極箔の表面層に複数の分断部を形成する工程と、前記陽極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する工程と、前記コンデンサ素子を成形型に設置し、該成形型にモールド樹脂を注入して前記コンデンサ素子に樹脂を被覆して樹脂外装を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
【００１２】
(1) 分断部が形成された陽極箔を用いることで、コンデンサ素子の静電容量を増加させた陽極箔を利用しても巻回追従性を向上させることができる。
(2) 分断部が形成された陽極箔を含むことで、高容量化した電極箔の表面にクラックや破断などを生じるのを防止できる。
(3) 箔の巻回追従性が向上することでコンデンサ素子の巻回内部に隙間が生じるのを防止でき、内部抵抗の抑制、漏れ電流の抑制を図ることができる。
(4) 箔の巻回追従性が向上することでコンデンサ素子およびコンデンサが大型化するのを防止できる。
(5) 陽極箔の巻回性が向上することで、コンデンサ素子の巻回内部に隙間が生じるのを防止でき、また、コンデンサ素子が真円に近い形状で巻回できるのでコンデンサ素子が歪な形状にならない。そのため、コンデンサ素子表面に対する樹脂モールド処理時にコンデンサ素子表面に対して部分的に過大な加圧を作用させず、コンデンサ素子の変形や電極箔の損傷を防止し、コンデンサのＥＳＲや漏れ電流の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係るコンデンサの内部構成を示した図である。
【図２】コンデンサ素子の構成および陽極箔に対する分断部の形成状態の一例を示す図である。
【図３】電極箔の表面状態の一例を示す図である。
【図４】実施例に係る樹脂モールドの型の一例を示す図である。
【図５】樹脂モールドの成形を示す図である。
【図６】比較例を示す図である。
【図７】分断部が形成された電極箔の柔軟性を示す実験例の図である。
【図８】分断部が形成された電極箔の電気的な特性を示す実験例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの内部構成を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されない。
このコンデンサ２は、たとえば固体電解コンデンサであり、巻回素子であるコンデンサ素子４の周囲に樹脂外装として樹脂モールド層６が形成されている。コンデンサ素子４は、素子中心８を中心に電極箔が巻回されている。コンデンサ素子４には、たとえば２本の外部端子１０−１、１０−２が接続されている。外部端子１０−１は陽極端子であり、コンデンサ素子４の陽極側と接続されている。外部端子１０−２は陰極端子であり、コンデンサ素子４の陰極側と接続されている。これらの外部端子１０−１、１０−２は、コンデンサを図示しない電子機器などに対して電気的に接続するための端子の一例であって、電極箔の箔面に対してステッチ接続や冷間圧接などで接続される。コンデンサ素子４は、箔面に外部端子１０−１、１０−２が接続した状態で巻回されることで、端子の一端側が巻回内部に挟み込まれる。
【００１５】
このコンデンサ素子４は、たとえば図２に示すように、陽極側の電極箔である陽極箔１２と、陰極側の電極箔である陰極箔１４と、陽極箔１２と陰極箔１４の間に幅広なセパレータ１６を介在させて積層されている。セパレータ１６は、たとえば陽極箔１２と陰極箔１４との間のみならず、巻回したコンデンサ素子４の最も内側や最も外側に配置するように積層してもよい。この陽極箔１２、陰極箔１４およびセパレータ１６は、たとえば横長の帯形状であり、その長辺方向に沿って巻回される。
【００１６】
陽極箔１２は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属であって、その純度は９９．９〔％〕程度の材料が用いられる。また陰極箔１４は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属にケイ素、鉄、銅、マグネシウム亜鉛等が含まれていてもよい。また、これらの電極箔は、特に陽極箔１２に、厚み方向中心の芯部を残して両面側に拡面化処理（エッチング処理）がされている。陽極箔１２には、表面加工処理として、箔表面に形成されたエッチング層に対し、複数の分断部２０（図３）が形成される。この分断部２０は、陽極箔１２の一部または全部に施される。
【００１７】
外部端子１０−１、１０−２は、たとえば巻回前の陽極箔１２、陰極箔１４の箔面に接続されており、箔の巻回によって巻回素子内部に配置される。外部端子１０−１、１０−２は、たとえば電極箔の平面に重ねられる偏平部、素子外部に突出させるリード部を備える。偏平部は、アルミニウムの棒状体を偏平に圧縮成形される。リード部は、半田付け可能な金属の表面をめっきしたワイヤなどで形成される。
【００１８】
＜電極箔の表面加工処理＞
図３は、電極箔の表面状態の一例を示す。図３に示す表面状態は一例である。
陽極箔１２には、たとえば図３のＡに示すように、箔の短辺方向に沿って線状の分断部２０が形成される。この分断部２０は、たとえば長さや、それぞれの形成間隔を任意に設定すればよく、またはその形成手法に応じて線方向が決まればよい。
なお、分断部２０の形成方向は、電極箔の長辺方向または斜め方向に沿って形成してもよい。
陽極箔１２は、図３のＢに示すように、厚み方向中心に所定厚さの芯部２２と、その両端側にエッチング層２４が形成されている。分断部２０は、陽極箔１２のうちのエッチング層２４に形成されている。陽極箔１２は、たとえば分断部２０の形成後に化成処理をすることで、エッチング層２４および分断部２０の表面に誘電体酸化皮膜２６が形成される。芯部２２の厚みは、たとえば２０〜６０〔μｍ〕であり、エッチング層２４の厚みが両面合わせて４０〜２００〔μｍ〕の範囲とすればよい。
【００１９】
分断部２０は、たとえば陽極箔１２の表面から芯部２２に向けて所定の深さでエッチング層２４を分断することで形成される。分断部２０の形成深さは、芯部２２を分断させないようにすればよく、たとえば電極箔の厚み方向に対し、エッチング層２４の深さと同じ程度にすればよい。全ての分断部２０の深さを一定の値に揃える必要はない。分断部２０の形成では、たとえばエッチング層２４を厚み方向にひび割れさせるほか、所定の治具を利用して電極箔表面を裂き、切り込み、切り欠き、または彫り込む手法を用いればよい。ひび割れを形成するには、たとえば拡面化処理した陽極箔１２の表面に対し、所定量の圧力や張力を付加する手法を用いてもよい。
分断部２０の開口幅は、たとえば陽極箔１２を平坦状にした際に、０〜５０〔μｍ〕以下となるように形成すればよい。また、分断部２０は、箔両面のエッチング層２４に形成する場合に限らず、陽極箔１２の巻回方向やコンデンサ素子４の成形処理によって変形や押圧を受ける面側のみに形成してもよい。分断部２０は、複数の切り込みが形成されることで、陽極箔１２の表面を所謂、蛇腹状にしている。分断部２０の形成位置や範囲、形成数やその形成間隔は、たとえばコンデンサ素子４に加えられる押圧力や変形による曲げ応力の大きさなどに応じて設定してもよい。本実施の形態では、隣接する分断部２０の間隔を平均ピッチ２２０〔μｍ〕とした。
【００２０】
このように分断部２０が形成された陽極箔１２は、たとえば図３のＣに示すように、箔表面が屈曲状態となった場合、屈曲の外周面側の分断部２０ａが拡開状態となることで曲げにより生じる応力が開放され、箔表面に伝搬されない。また、屈曲の内周側の分断部２０ｂが閉塞状態、または分断部２０ｂ同士が圧着状態となることで、屈曲の内周側に加わる曲げ応力などが吸収される。このように、分断部２０が形成された陽極箔１２は、高容量化により硬質化、脆弱化した場合であっても、巻回による屈曲処理に対してエッチング層２４が破断されずに巻回形状に追従することができる。
さらに、分断部２０が形成された陽極箔１２の箔表面に対して押圧力が加えられた場合、この押圧力が、たとえば押圧位置に近い位置の分断部２０の切れ目から外部に分散される。これにより押圧力が箔表面に伝搬して、箔の端面部分などにクラックなどが発生するのを防止できる。
また、分断部２０が形成されることで、コンデンサ素子４を成形した際に、この成形時に付加する応力が分散され、成形に対する陽極箔１２の追従性が向上する。これにより成形したコンデンサ素子４に復元力が生じるのを防止でき、巻回面が真円に近い形状のコンデンサ素子４が成形できる。
【００２１】
そのほか、コンデンサ素子４を形成した後に、コンデンサ素子４の周囲に樹脂のモールド処理が行われる。
【００２２】
＜第１の実施の形態の効果＞
斯かる構成により、以下のような効果が得られる。
(1) 陽極箔１２が分断部２０を備えることで陽極箔１２の巻回に対する追従性が向上し、コンデンサ素子４の巻回面を真円またはそれに近い形状に形成することができるので、樹脂モールド処理で作用する負荷の均等化が図れ、部分的に大きな圧力が加わることによるコンデンサ素子４の変形や、電極箔の損傷を抑制できる。そのため、ＥＳＲや漏れ電流の増加を抑制できる。
(2) 素子内部に設置される外部端子１０−１、１０−２などの介在物に対し、高容量化した陽極箔１２の巻回追従性が向上するので、素子内部に空間部などの発生を抑制できる。この空間部の抑制により、モールド処理で作用する負荷によるコンデンサ素子４の変形を抑制し、コンデンサの漏れ電流の更なる抑制効果も期待できる。
(3) 高容量化により脆弱化した陽極箔の損傷を防止できる。
(4) コンデンサの高容量化が実現できる。
(5) 陽極箔１２の巻回追従性が向上することで、箔の巻回形状が大型化するのを防止できる。
(6) 電極箔に柔軟性を持たせることで電極箔の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(7) 成形処理による電極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
(8) 巻回内部に隙間を生じさせず、漏れ電流や内部抵抗（ＥＳＲなど）の低下を実現できる。
【００２３】
〔第２の実施の形態〕
コンデンサの形成処理では、たとえば箔の(A)エッチング処理、 (B)分断処理、(C)化成処理、(D)素子形成処理、(E)修復化成処理、(F)固体電解質層形成処理、(G)樹脂モールド処理を含む。
【００２４】
(A) エッチング処理は、陽極箔１２の表面積を拡大する拡面化処理であり、陽極箔１２の両面にエッチング層２４を形成する。エッチング層２４は、たとえば塩酸などのハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中で直流または交流を印加して電気化学的な処理により陽極箔１２の表面から厚み中心方向に向けて掘り下げられた海綿状のピットにより成る。陽極箔の厚み中心には、柔軟性と延伸性に富む、弁金属の地金である芯部２２が残る。
(B) 分断処理は、エッチング層２４に分断部２０を形成する。分断部２０は、陽極箔１２の表面から芯部２２に向けて深さを有する溝である。この分断部２０は、芯部２２を完全に分断するまでに至らなければ良く、芯部２２に至らない深さ、最深部が芯部２２に到達する深さ、および最深部が芯部２２に食い込む深さの何れであってもよい。また、全ての分断部２０の深さが統一されている必要はない。分断部２０は、陽極箔１２の帯長手方向に対して直交する幅手方向に形成される。分断部２０は、陽極箔１２を完全に横断し、又は部分的に横断するように延びる。すなわち、ある分断部は、陽極箔１２の一方の長辺から延びて他方の長辺に至る。また、ある分断部２０は、陽極箔１２の一方の長辺から箔中心線未満または箔中心線を超えて延び、他方の長辺には至らない。また、ある分断部２０は、陽極箔１２の他方の長辺から箔中心線未満または箔中心線を超えて延び、一方の長辺には至らない。また、分断部２０は、いずれの長辺からも離間して形成されていてもよい。幅手方向に沿って形成されている分断部同士が繋がっていてもよい。全ての分断部２０の延びる向きおよび長さが統一されている必要はない。分断部２０の溝幅は、陽極箔１２を湾曲させずに平坦にならした際、０を含む５０〔μｍ〕以下である。分断部２０の溝幅は、陽極箔１２の長手方向に沿った長さであり、陽極箔１２の表層付近で計測される。分断部２０の溝幅が５０〔μｍ〕以下であれば、巻回形コンデンサの静電容量を損なうことなく、陽極箔１２の柔軟性及び延伸性を向上させることができる。また、分断部２０は、陽極箔１２の帯長手方向において、１０〔ｍｍ〕の範囲当たり、４箇所以上設けられている。分断部２０の数が少ないと、陽極箔１２を巻回する際に各分断部２０に曲げ応力が分散しても、曲げによる引張り応力を陽極箔１２が受けて微細なクラックを生じ、更には分断部２０から芯部２２をも破壊するクラックを生じやすくなる。隣接する分断部２０の間隔は、平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であればよく、より望ましくは平均ピッチが１．０〔ｍｍ〕以下である。平均ピッチが２．１〔ｍｍ〕以下であれば、分断部２０が未形成の陽極箔と比べて、エクセリン値が大きくなることが確認された。なお、平均ピッチは、陽極箔１２の長手方向に沿った断面の数箇所を任意に選択し、各断面写真から任意で選択した連続する４本の分断部２０の間隔の平均値を各々算出し、更に各平均値の平均値を取って算出した。分断部２０の間隔は、陽極箔１２の表面付近を計測して得た。分断部２０は、陽極箔１２の長手方向に沿って均一な平均ピッチや単位範囲内の数で形成されてもよい。また、陽極箔１２が巻回された際の、分断部２０が形成される箇所における曲率を加味して、平均ピッチや単位範囲内の数を変更することもできる。曲率が大きくなればなるほど、すなわち巻回されたときに内周側になればなるほど、曲げ応力は大きくなり、クラックの発生の虞が大きくなることから、分断部２０を形成した場合の効果はより大きいからである。この分断部２０は、拡面部をひび割れさせ、拡面部を裂き、陽極箔１２の厚み方向に沿って拡面部に切り込みを入れ、拡面部を切り欠き、または陽極箔１２の厚み方向に沿って拡面���を掘り込むことにより形成される。従って、分断部２０は、割れ目、裂け目、切り込み、切り欠き又は掘り込みである。但し、拡面部を分断していれば、分断部２０の態様は特に限られない。分断部を割れ、裂き、または切り込みにより形成した場合、分断部２０の溝幅は実質的に０となる。実質的に０とは、陽極箔１２を湾曲させずに平坦にならした際、分断部２０の界面が少なくとも部分的に接している状態をいう。このような分断部２０は、たとえば、丸棒へ電極箔を押し付けることで、ひび割れにより形成される。丸棒を利用する形成方法では、陽極箔１２の芯部２２が長手方向に伸び、その結果芯部２２の厚みが薄くなる。しかしながら、分断部２０の溝幅を５０〔μｍ〕以下とすることで、芯部２２の厚みが薄くなり難く、陽極箔１２の柔軟性及び延伸性は向上する。この点においても、分断部２０の溝幅を５０〔μｍ〕以下とすることが好ましい。分断部２０は、巻軸への陽極箔１２の巻き始め部分にのみ形成されてもよい。陽極箔１２の巻き始め部分は曲率が大きく、クラックが発生しやすい。また、分断部が位置する箇所における巻回半径に応じて、平均ピッチを大きく取ったり、単位範囲内の数を減少させるようにしてもよい。分断部２０の数が減れば減るほど、巻回形コンデンサの静電容量への影響が低減する。この分断部２０は、両面の拡面部に各々形成されることが望ましいが、巻回時の陽極箔１２の延びの観点から、少なくとも、陽極箔１２の巻回時に箔外側になって張力を受ける拡面部に形成されるとよい。
(C) 化成処理は、エッチング層２４の表面と分断部２０の表面に誘電体酸化皮膜として酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を形成する。この化成処理は、たとえばアジピン酸やホウ酸などの水溶液等のハロゲンイオン不在の溶液中で電圧印加して行われる。
(D) 素子形成処理は、陽極箔１２の箔面全体または設定された所定範囲に分断部２０を形成した後、陽極箔１２と陰極箔１４との間にセパレータ１６を介して積層させ、この積層体を巻回する処理を含む。素子の巻回処理では、たとえば陽極箔１２、陰極箔１４、セパレータ１６を積層させた後に巻回してもよく、またはそれぞれの箔を巻回用の機器に設置して、積層させながら巻回処理を行ってもよい。
(E) 修復化成処理は、巻回処理等で陽極箔１２のエッチング層２４に生じたヒビの表面に誘電体酸化皮膜２６を再度形成させる処理である。この処理によりたとえば誘電体酸化皮膜２６が欠損した部分を修復することができる。
【００２５】
(F) 固体電解質層形成処理は、コンデンサ素子４に対して固体電解質層を形成する工程であり、浸漬工程や乾燥工程などが含まれる。
浸漬工程では、たとえば３、４−エチレンジオキシチオフェンのモノマー溶液とパラトルエンスルホン酸第二鉄を溶解した酸化剤溶液を混合し、この混合溶液にコンデンサ素子４を浸漬し、コンデンサ素子内部で重合反応を進行させ、固体電解質層であるＰＥＤＯＴ（ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン））層を形成する。この処理による固体電解質の形成方法以外でも、モノマーと溶液と酸化剤溶液に個別に浸漬して重合を行なってもよく、ＰＥＤＯＴからなる導電性微粒子を分散させた分散溶液にコンデンサ素子を浸漬して、乾燥させることでも固体電解質を作成することができる。この固体電解質層の形成では、モノマー溶液、酸化剤溶液の混合溶液は、巻回したコンデンサ素子４の巻回端面より、コンデンサ素子４の内部に浸透し、重合反応が進む。
固体電解質層を形成するために用いられる導電性高分子の材料として、たとえばポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアニリン類、ポリアセン類、ポリチオフェンビニレン類、およびこれらの共重合体などが挙げられる。中でも重合の容易さ、空気中での安定性の点からは、ポリピロール類、ポリチオフェン類およびポリアニリン類が好ましい。ポリチオフェン類の中では、ポリエチレンジオキシチオフェンが酸化形態で非常に高い導電性を有するので好ましい。導電性高分子の分散体溶液の溶媒としては、水および／または有機溶剤が挙げられる。この分散体溶液には、ポリスチレンスルホン酸等のスルホン酸系のドーパントを含有させることが好ましく、その他、界面活性剤や有機バインダー等を含有させてもよい。
【００２６】
(G) 樹脂モールド処理は、コンデンサ素子４を成形型のキャビティ内に装填し、このキャビティに流動化しているモールド樹脂を注入する。これにより、キャビティ内形状に外観形状が成形された樹脂モールド層６がコンデンサ素子４の外周囲に形成される。これにより、キャビティ内形状に外観形状が成形された樹脂モールド層６がコンデンサ素子４の外周囲に形成される。この樹脂モールド処理の際、キャビティ内で射出成形されるモールド樹脂の射出圧力がコンデンサ素子４に作用する。しかし、コンデンサ素子４の巻回面が真円に近く、歪な形状でないため、コンデンサ素子４に加わる射出圧力の作用が、部分的に大きくなることなく、均等に加わるので、コンデンサ素子４の変形が阻止される。
【００２７】
＜第２の実施の形態の効果＞
斯かる構成によれば、上記第１の実施の形態の効果に加え、以下のような効果が期待できる。
(1) 陽極箔１２が分断部２０を備えることで、コンデンサ素子４が真円またはそれに近い形状に形成できるので、素子成形時や樹脂モールド処理において、コンデンサ素子４の周面に作用する負荷が均等化できる。そして、このように負荷が均等化されることで、巻回処理やモールド処理においてコンデンサ素子４の変形などが抑制できる。
(2) コンデンサの製造工程において、コンデンサ素子４の変形が抑制されることで、巻回内部において電極箔間の隙間の発生を抑えることができ、漏れ電流の発生を抑えることができる。
【実施例】
【００２８】
図４は、本発明の実施例に係るコンデンサの製造状態例を示している。図４に示す構成や処理内容は一例である。
このコンデンサの製造処理では、たとえば樹脂モールド層６の成形型として金型３０−１、３０−２を用いる。この金型３０−１が上型として機能し、金型３０−２が下型として機能する。
金型３０−１には円面部３２と、平坦面部３４−１、３４−２を備える。円面部３２は、たとえばコンデンサ素子４の素子中心８と異なる位置に中心をとった円弧面である。金型３０−２には複数の平坦面部３４−３、３４−４を備える。これらの面部により包囲されたキャビティ３６が金型３０−１、３０−２で形成される。金型３０−１、３０−２は、所定部分を接触させることで、注入孔３８を形成している。この注入孔３８はキャビティ３６と接続した流路であり、斯かる流路を通じて樹脂４０が注入される。
【００２９】
樹脂４０の注入方向としては、コンデンサ素子４の側面方向から注入することが好ましく、斯かる注入方向になるように、注入孔３８に対してコンデンサ素子４の向きを合せて配置させる。コンデンサ素子４の上面または下面（コンデンサ素子の巻回端面）から樹脂を注入すると、注入圧力によって、コンデンサ素子４の巻き崩れも発生しやすい。一方で、コンデンサ素子４の側面方向から注入すると、コンデンサ素子４の巻き崩れも発生しにくい。この理由により、樹脂４０の注入方向としては、コンデンサ素子４の巻回側面の方向から注入することが好ましい。
樹脂モールド処理では、キャビティ３６内にコンデンサ素子４をセットする。注入孔３８から流動化した樹脂４０を注入する。樹脂４０は例えば、エポキシ樹脂を用いてもよい。
【００３０】
このような樹脂モールド処理により図５に示す固体電解コンデンサ５０が形成される。この固体電解コンデンサ５０は、本開示のコンデンサ２の一例である。
固体電解コンデンサ５０は、たとえば樹脂モールド層６として、周面側に円面部５２、平坦面部５４−１、５４−２、５４−３、５４−４を備える。また樹脂モールド層６には、たとえばコンデンサ素子４の外部端子１０−１、１０−２を外部に露出させる端子導出部を備えるとともに、その外部端子１０−１、１０−２の間に立壁部５６を備えてもよい。
【００３１】
＜実施例の効果＞
(1) 金型３０−１、３０−２に円面部３２や多角形の平坦面部３４−１、３４−２、３４−３、３４−４を備えたキャビティ３６を形成するとともに、高容量化した陽極箔１２に形成した分断部２０によって箔の柔軟性が向上することで、コンデンサ素子４が歪な形状となることを防止し、樹脂４０の流し込みによるコンデンサ素子４の変形の抑制や、樹脂４０の注入時のコンデンサ素子４への圧力の均等化を実現できる。そのため、樹脂４０の注入による電極箔の損傷を防止し、漏れ電流を抑制できる。
(2) 金型３０−１、３０−２内の樹脂４０の回り込みの良好化や、分断部２０の形成によるコンデンサ素子４の変形の抑制により、樹脂モールド処理によるコンデンサ素子４の成形性のばらつきが抑制できる。
(3) 陽極箔１２に柔軟性を持たせることで電極箔の加工精度の向上が図れるとともに、コンデンサの不適合品の発生確率を減らすことができる。
(4) 成形処理による電極箔の損傷を防止することで、コンデンサのショート（短絡）発生を回避できる。
【００３２】
〔比較例〕
【００３３】
図６は、分断部が形成されていない陽極箔を巻回してコンデンサ素子を形成した場合の比較例を示している。
このコンデンサ６０は、拡面化処理した陽極箔、陰極箔を巻回して形成されたコンデンサ素子６２を用いている。既述のように、拡面化処理や化成処理された陽極箔は、脆弱化や硬化が進み、素材自体が持つ柔軟性が極度に低下している。そのため陽極箔を巻回したコンデンサ素子６２は、たとえば図７に示すように、巻回内部に複数の隙間６４が生じる。コンデンサ素子６２には、たとえば巻回内部に外部端子１０−１、１０−２が配置されている。そのため、電極箔は、外部端子１０−１、１０−２の設置部分や、その周囲、および外部端子１０−１、１０−２よりも外側に巻回される部分について、均等な曲面形状にならず、一部の曲率が大きくなり、外部端子１０−１、１０−２の角部に接触するなど、巻回形状が異なるほか、巻回による引張り応力が異なる部分が生じている。これにより陽極箔が巻回形状に追従することができず、多数の隙間６４が形成されている。このような隙間６４の発生は、たとえばコンデンサの容量の低下、ＥＳＲの増加などに繋がり、コンデンサの特性低下に繋がるおそれがある。
【００３４】
また、コンデンサ素子６２は、巻回内部に形成された隙間６４の発生部分から外周側が他の部分に対して盛り上った歪み６６が形成されてしまい、全体の巻回形状が歪な状態となる。このようなコンデンサ素子６２に対して、その周囲にモールド樹脂を流し込むと、コンデンサ素子６２が外周部から押圧され、斯かる歪み６６が他の部分よりも深く変形したり、隙間６４が拡大化するおそれがある。このように大きな変形や外部から強い負荷を受けることで、陽極箔に部分的な破断や損傷が発生し、コンデンサ６０の漏れ電流が増加するおそれがある。
【００３５】
これに対し、本願発明のコンデンサ素子４は、陽極箔１２に対し、分断部２０を形成することで、高容量化した箔でも柔軟性が高められて巻回追従性が向上するので、陽極箔１２の破断や損傷を防止できる。また、巻回部分に隙間や歪みが形成されるのを抑制することができる。
【００３６】
〔実験例１〕
次に、分断部２０の形成による陽極箔１２の柔軟性について説明する。この陽極箔１２の柔軟性を示す指標として、エリクセン値を示す。陽極箔１２として、分断部２０の平均ピッチを７０〔μｍ〕、２２０〔μｍ〕、９５０〔μｍ〕、２１００〔μｍ〕、３１００〔μｍ〕に設定したものと、比較例として分断部を形成していない陽極箔を用意し、各陽極箔に対してエリクセン試験を行った。エリクセン試験では、内径３３〔ｍｍ〕を有するダイスと、しわ押えを用いて各電極箔を１０〔ｋＮ〕で挟み込み、たがね状を有するポンチで押し込んだ。たがね状のポンチは、幅３０〔ｍｍ〕で、先端が断面視φ４〔ｍｍ〕の球面である。陽極箔の短辺方向に沿って、ポンチのたがね部位を押し込んだ。ポンチの押し込み速度は０．５〔ｍｍ／ｍｉｎ〕とした。
このエリクセン試験の結果を図７に示す。図７は、横軸を分断部２０の平均ピッチ、縦軸をエリクセン値としたグラフである。図７に示すように、比較例のエリクセン値が１．４〔ｍｍ〕であったのに対し、分断部２０の平均ピッチを３１００〔μｍ〕に設定した陽極箔１２のエリクセン値は１．５〔ｍｍ〕となっていた。すなわち、分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が分散し、陽極箔１２に柔軟性が付与されることがわかる。
【００３７】
また、分断部２０の平均ピッチを２１００〔μｍ〕以下とすると、エリクセン値は１．７〔ｍｍ〕以上となり、分断部２０が未形成であった比較例と比べて明確な差が生じた。すなわち、平均ピッチ２１００〔μｍ〕以下で分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が良好に分散し、陽極箔１２に良好な柔軟性が付与されることがわかる。
特に、分断部２０の平均ピッチを９５０〔μｍ〕以下とすると、エリクセン値は２．０〔ｍｍ〕以上となり、分断部２０が未形成であった比較例と比べて飛躍的に優れた結果となった。すなわち、平均ピッチ９５０〔μｍ〕以下で分断部２０を設けることで巻回時の曲げ応力が極めて良好に分散し、陽極箔２０に極めて良好な柔軟性が付与されることがわかる。
【００３８】
〔実験例２〕
次に、巻回処理による漏れ電流の発生状態の実験例を示す。
この実験例では、陽極箔、陰極箔、セパレータを積層して巻回した巻回素子を形成している。陽極箔は、（１）エッチング処理層に分断処理をしていない従来の箔、（２）従来の陽極箔と比べて、高倍率のエッチング層を形成した高容量の陽極箔、（３）前記高容量の陽極箔に本願発明に係るエッチング層に分断部を形成した高容量の陽極箔を用いている。各素子のサイズは、直径６〔ｍｍ〕、高さ１．６〔ｍｍ〕に設定している。
固体電解質の形成として、３、４−エチレンジオキシチオフェンのモノマー溶液とパラトルエンスルホン酸第二鉄を溶解した酸化溶剤液を混合し、この混合液にコンデンサ素子を浸漬し、コンデンサ素子内部で重合反応させ、固体電解質層であるＰＥＤＯＴ（ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン））層を形成している。固体電解質層を形成後のコンデンサ素子を成形型のキャビティ内に装填し、樹脂モールドを注入して、コンデンサ素子の外装に樹脂モールド層を形成して、コンデンサを作成する。
斯かるコンデンサについて、容量と漏れ電流（ＬＣ：Leakage Current）を測定している。
この結果、図８に示すように、従来の陽極箔を用いた場合の容量を１００〔％〕、さらに漏れ電流を１００〔％〕とすると、分断部を形成していない高容量の陽極箔を用いた場合は、容量が１１７〔％〕、漏れ電流が１２０〔％〕となった。これに対し、本願発明のように、高容量の陽極箔のエッチング層に分断部を形成した陽極箔は、従来の陽極箔を用いた場合に対し、容量が１１５〔％〕、漏れ電流が５０〔％〕となった。
すなわち、同じ高容量の陽極箔、すなわち、柔軟性および延伸性が低下した陽極箔を用いたコンデンサにおいて、分断部を形成した陽極箔と分断部が形成されていない陽極箔とを比較すると、分断部を形成した陽極箔を用いた場合は、分断部が形成された分だけ容量に寄与するエッチング層が減少していることから、容量がわずかに減少している。しかしながら、漏れ電流の発生量を比較すると、分断部が形成されていない陽極箔を用いたコンデンサは、従来の陽極箔を用いた場合と比較して増加しているが、分断部を形成した陽極箔を用いた場合は、従来の陽極箔を用いたコンデンサと比較して半分以下となった。
これは、分断部が形成されたことにより陽極箔の巻回追従性が向上したことで、コンデンサ素子の巻回内部に隙間や歪みなどの発生が抑えられ、樹脂の注入時の注入圧力がコンデンサ素子の側面に均等に加わったことによる。つまり、部分的に注入圧力が集中することがなく、コンデンサ素子の形状変形を抑えられたことにより、従来の陽極箔より柔軟性および延伸性が低下した陽極箔を用いたにも関わらず、樹脂モールドの注入によるコンデンサ素子の変形や、電極箔の損傷が生じていないことがわかる。斯かる結果により、本発明のコンデンサは、高容量化を実現しつつ、漏れ電流の抑制が図れることが明らかとなった。このような漏れ電流の抑制は、コンデンサを搭載した機器に対して発熱によるリスクの軽減、さらに、音響機器などに対する雑音発生を防止できるなどのメリットがある。
以上説明した実施の形態について、変形例を以下に列挙する。
【００３９】
(1) 上記実施の形態では、電極箔の表面に形成する分断部２０について、直線形状、または一部に屈曲部を持つ線形状の場合を示したがこれに限らない。分断部２０は、たとえば曲線形状、または複数の線を交差させた形状であってもよい。
(2) 上記実施の形態では、電極箔の前面と裏面の両面に分断部２０を形成した場合であって、分断部２０が電極箔の芯部２２を介して対向する位置に形成される場合を示したが、これに限らない。分断部２０は、たとえば前面と裏面とで異なる位置に形成してもよい。
(3) 上記実施の形態では、固体電解コンデンサの製造工程を例示したが、電解コンデンサなどのコンデンサであってもよい
(4) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の巻回形状として断面形状が円形の場合を示したがこれに限らない。コンデンサ素子は、たとえば断面形状が楕円形状、多角形状のものであってもよい。
【００４０】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のコンデンサおよびコンデンサの製造方法は、電極箔の表面を分断した分断部を形成することで箔の巻回追従性が向上し、素子巻回部分に隙間や素子の歪みを生じさせないことで、箔の損傷や内部抵抗の抑制、漏れ電流の抑制が図れるなど、有用である。
【符号の説明】
【００４２】
２、６０  コンデンサ
４、６２  コンデンサ素子
６  樹脂モールド層
８  素子中心
１０−１、１０−２  外部端子
１２  陽極箔
１４  陰極箔
１６  セパレータ
２０、２０ａ、２０ｂ  分断部
２２  芯部
２４  エッチング層
２６  誘電体酸化皮膜
３０−１、３０−２  金型
３２、５２  円面部
３４−１、３４−２、３４−３、３４−４、５４−１、５４−２、５４−３平坦面部
３６  キャビティ
３８  注入孔
４０  樹脂
５０  固体電解コンデンサ
５６  立壁部
６４  隙間
６６  歪み
【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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