(57)【要約】固体電解コンデンサの製造方法において、先ず、誘電体被膜が表面に形成された陽極部材と、陽極部材に含浸された固体電解質とを備えたコンデンサ素子を形成する。次に、コンデンサ素子と液状樹脂とを有底ケースに収納する。その後、有底ケースの開口部を封口部材により封止する。開口部を封止した後、有底ケース内にて液状樹脂を流動させることにより、有底ケースと封口部材との接触箇所を、有底ケースの内側から液状樹脂により覆う。その後、液状樹脂を硬化させる。
2014132585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体被膜が表面に形成された陽極部材と、前記陽極部材に含浸された固体電解質とを備えたコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子と液状樹脂とを有底ケースに収納する工程と、
前記コンデンサ素子と前記液状樹脂とを前記有底ケースに収納した後、前記有底ケースの開口部を封口部材により封止する工程と、
前記開口部を封止した後、前記有底ケース内にて前記液状樹脂を流動させることにより、前記有底ケースと前記封口部材との接触箇所を、前記有底ケースの内側から前記液状樹脂により覆う工程と、
前記接触箇所を前記液状樹脂により覆った後、前記液状樹脂を硬化させる工程と
を有する、固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記コンデンサ素子と前記液状樹脂とを前記有底ケースに収納する工程において、前記コンデンサ素子を前記液状樹脂により被覆し、その後、前記コンデンサ素子を前記有底ケースに収納する、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記コンデンサ素子と前記液状樹脂とを前記有底ケースに収納する工程において、前記有底ケース内に前記液状樹脂を注入し、その後、前記コンデンサ素子を前記有底ケースに収納する、請求項１又は請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記接触箇所を前記液状樹脂により覆う工程において、前記有底ケースの前記開口部を下方へ向けることにより、前記有底ケース内にて前記液状樹脂を流動させる、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記液状樹脂を硬化させる工程において、前記陽極部材と前記固体電解質との間に電圧を印加する、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
誘電体被膜が表面に形成された陽極部材と、前記陽極部材に含浸された固体電解質とを有するコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子が収納された有底ケースと、
前記有底ケースの開口部を封止した封口部材と
を備え、
前記有底ケース内には硬化樹脂が存在し、
前記硬化樹脂は、前記有底ケースと前記封口部材との接触箇所を前記有底ケースの内側から覆っている、固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記硬化樹脂は、前記接触箇所を覆うと共に、前記コンデンサ素子を被覆している、請求項６に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、そのコンデンサ素子が収納された有底ケースとを備えている（例えば、特許文献１参照）。コンデンサ素子は、陽極箔、陰極箔、及びセパレータを有し、陽極箔の表面には、誘電体被膜が形成されている。コンデンサ素子において、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、且つセパレータは、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。そして、セパレータには、固体電解質が含浸されている。【０００３】
従来から、固体電解コンデンサの気密性を高めることが、信頼性を向上させる上で重要であった。そして、固体電解コンデンサの気密性を高める技術として、有底ケースの開口部を、ゴム等の弾性材料から形成された封口部材により封止する技術が、従来から多く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−７５１２４号公報
【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、有底ケースの開口部を封口部材により封止した場合でも、固体電解コンデンサにおいて高い気密性を実現することが困難であった。このため、空気に含まれる湿気が有底ケース内に侵入し、その湿気が原因となって信頼性が低下し易かった。【０００６】
そこで本発明の目的は、高い気密性を有する固体電解コンデンサ及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】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法において、先ず、誘電体被膜が表面に形成された陽極部材と、陽極部材に含浸された固体電解質とを備えたコンデンサ素子を形成する。次に、コンデンサ素子と液状樹脂とを有底ケースに収納する。その後、有底ケースの開口部を封口部材により封止する。開口部を封止した後、有底ケース内にて液状樹脂を流動させることにより、有底ケースと封口部材との接触箇所を、有底ケースの内側から液状樹脂により覆う。その後、液状樹脂を硬化させる。【０００８】
液状樹脂には、熱硬化性樹脂を用いることが出来る。又、液状樹脂には、加熱により硬化する一液性の樹脂に限らず、硬化剤を主剤に混ぜることで硬化する二液性の樹脂を用いてもよい。【０００９】
上記製造方法において、コンデンサ素子と液状樹脂とを有底ケースに収納する工程では、コンデンサ素子を液状樹脂により被覆し、その後、コンデンサ素子を有底ケースに収納してもよいし、有底ケース内に液状樹脂を注入し、その後、コンデンサ素子を有底ケースに収納してもよい。【００１０】
上記製造方法において、接触箇所を液状樹脂により覆う工程では、有底ケースの開口部を下方へ向けることにより、有底ケース内にて液状樹脂を流動させることが好ましい。又、液状樹脂を硬化させる工程では、陽極部材と固体電解質との間に電圧を印加することが好ましい。【００１１】
本発明に係る固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子が収納された有底ケースと、有底ケースの開口部を封止した封口部材とを備えている。コンデンサ素子は、誘電体被膜が表面に形成された陽極部材と、陽極部材に含浸された固体電解質とを有している。そして、有底ケース内には硬化樹脂が存在し、硬化樹脂は、有底ケースと封口部材との接触箇所を有底ケースの内側から覆っている。【００１２】
上記固体電解コンデンサにおいて、硬化樹脂は、有底ケースと封口部材との接触箇所を覆うと共に、コンデンサ素子を被覆していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る固体電解コンデンサ及びその製造方法によれば、高い気密性が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサを概念的に示した断面図である。
【図２】固体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３】製造方法にて実行される収納工程の説明に用いられる概念図である。
【図４】製造方法にて実行される封止工程の説明に用いられる概念図である。
【図５】製造方法にて実行される流動処理工程の説明に用いられる概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサを概念的に示した断面図である。図１に示す様に、固体電解コンデンサは、コンデンサ本体１０と、コンデンサ本体１０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１０は、コンデンサ素子１と、コンデンサ素子１が収納された有底ケース２と、有底ケース２の開口部２１に嵌挿された封口部材３と、硬化樹脂４とから構成されている。
【００１６】
コンデンサ素子１は、巻回体１１と、陽極リードタブ端子１２と、陰極リードタブ端子１３とを有している。巻回体１１は、陽極箔、陰極箔、及びセパレータを重ね合わせて巻回することにより構成されている。陽極箔及び陰極箔はそれぞれ、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。陽極箔の表面には、誘電体被膜が形成されている。尚、巻回体１１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。
【００１７】
セパレータは、巻回体１１において陽極箔と陰極箔との間に介在する様に、陽極箔と陰極箔とに重ねられている。セパレータには、導電性高分子を含む固体電解質が含浸されている。導電性高分子は、高い導電率を有していることが好ましい。その様な導電性高分子として、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、及びこれらの誘導体が挙げられる。尚、固体電解質には、これらの導電性高分子に限定されない様々な導電性高分子から選択される１種又は複数種の導電性高分子が含まれていてもよい。
【００１８】
陽極リードタブ端子１２は陽極箔に電気的に接続され、陰極リードタブ端子１３は陰極箔に電気的に接続されている。そして、陽極リードタブ端子１２及び陰極リードタブ端子１３は、巻回体１１の巻回端面１１ａから引き出されている。尚、陽極箔に接続される陽極リードタブ端子１２の本数は、１本に限らず複数本であってもよい。又、陰極箔に接続される陰極リードタブ端子１３の本数は、１本に限らず複数本であってもよい。
【００１９】
陽極リードタブ端子１２及び陰極リードタブ端子１３は、封口部材３を貫通している。これにより、コンデンサ素子１が封口部材３に固定されると共に、陽極リードタブ端子１２のリード部１２１と陰極リードタブ端子１３のリード部１３１とが、有底ケース２の外部へ引き出されている。リード部１２１及び１３１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１２１及び１３１のうち座板５０の下面５０ａに存在する部分により、固体電解コンデンサの外部端子が形成されている。
【００２０】
有底ケース２は、アルミニウム等の金属材料から形成されている。有底ケース２の開口部２１には、これに横絞り加工を施すことにより、有底ケース２に封口部材３を固定するための絞り部２２が形成されている。本実施形態においては更に、有底ケース２の開口端部にカール処理が施されている。尚、有底ケース２は、金属材料に限らず、電気絶縁性材料を含む種々の材料から形成されていてもよい。
【００２１】
封口部材３は、ゴム等の弾性材料から形成されている。絞り部２２は、封口部材３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３は、弾性変形すると共に、その側周面３ａが有底ケース２の内周面２ａに密着している。この様にして、有底ケース２の開口部２１が、封口部材３により封止されている。
【００２２】
硬化樹脂４は、有底ケース２と封口部材３との接触箇所Ｐｃを有底ケース２の内側から覆うと共に、巻回体１１の外周面全体を被覆している。又、硬化樹脂４は、有底ケース２とコンデンサ素子１との間に硬化樹脂４で充たされていない空隙が部分的に形成される様に、有底ケース２内に存在している。硬化樹脂４には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが出来る。尚、硬化樹脂４には、加熱により硬化する一液性の樹脂に限らず、硬化剤を主剤に混ぜることで硬化する二液性の樹脂が用いられてもよい。又、固体電解コンデンサの耐電圧特性及び信頼性を向上させるためには、硬化樹脂４として電気絶縁性の樹脂を用いることが特に好ましい。
【００２３】
固体電解コンデンサは、巻回体１１の外周面全体が硬化樹脂４により被覆された構成に限らず、巻回体１１の外周面の一部が硬化樹脂４により被覆された構成を有していてもよい。但し、固体電解コンデンサの耐電圧特性及び信頼性を向上させるためには、本実施形態の様に、巻回体１１の外周面全体が硬化樹脂４により被覆された構成が特に好ましい。
【００２４】
次に、上記固体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２は、そ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、素子形成工程と、収納工程と、封止工程と、流動処理工程と、硬化処理工程とが、この順に実行される。尚、素子形成工程は、コンデンサ素子１を形成する工程である。素子形成工程では、巻回工程と、再化成処理工程と、電解質含浸工程とが、この順に実行される。
【００２５】
巻回工程では、陽極箔、陰極箔、及びセパレータを巻芯に巻き付けることにより、巻回体１１を形成する。そして、巻回体１１の型崩れを防止するべく、巻回体１１の最外周面に巻止めテープを巻き付ける。陽極リードタブ端子１２及び陰極リードタブ端子１３は、巻回前又は巻回途中で、陽極箔及び陰極箔にそれぞれ取り付けられる。尚、陽極箔は、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、陽極箔の巻回時に加わるストレスによって損傷し易い。
【００２６】
再化成処理工程では、巻回体１１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１１を浸漬させ、この状態で陽極リードタブ端子１２と化成液との間に電圧を印加する。これにより、陽極箔の露出面（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。
【００２７】
電解質含浸工程では、巻回体１１に固体電解質を含浸させる。具体的には、固体電解質を形成するための重合液に巻回体１１を浸漬させる。これにより、巻回体１１の内部に存在する隙間にセパレータを通じて重合液が浸透すると共に、重合液中のモノマーが重合し、その結果、巻回体１１の内部に固体電解質が形成される。この様にして、コンデンサ素子１を完成させる。
【００２８】
図３（ａ）及び（ｂ）は、収納工程の説明に用いられる概念図である。又、図４は、封止工程の説明に用いられる概念図である。収納工程では先ず、図３（ａ）に示す様に、横絞り加工及びカール処理が施されていない有底ケース２を用意する。そして、有底ケース２の開口部２１を上方へ向けた状態で、有底ケース２内に液状樹脂４０を注入する。液状樹脂４０の注入量は、封止工程（図４参照）にて有底ケース２の開口部２１を封止したときに、液状樹脂４０のない隙間が封口部材３と巻回体１１との間に部分的に形成される様に設定される。この様な隙間を設けることにより、封止工程（図４参照）にて液状樹脂４０が有底ケース２から溢れ出すことが防止される。
【００２９】
液状樹脂４０には、エポキシ樹脂や、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが出来る。尚、液状樹脂４０には、硬化剤を主剤に混ぜることで硬化する二液性の樹脂を用いてもよい。この場合、収納工程にて硬化剤と主剤の両方を有底ケース２内に注入することにより、これらを混ぜ合わせてもよいし、収納工程では主剤のみを有底ケース２内に注入し、封止工程の直前に硬化剤を主剤に混ぜてもよい。何れの場合であっても、硬化剤と主剤とを混ぜた直後から、液状樹脂４０の硬化が徐々に進行することになる。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示す様に、コンデンサ素子１を有底ケース２に挿入する。このとき、リード部１２１及び１３１を上方へ向けた姿勢で、コンデンサ素子１を、有底ケース２の開口部２１から挿入する。そして、巻回体１１の一部を液状樹脂４０に浸漬させる。その後、封止工程（図４参照）において、有底ケース２の開口部２１を封口部材３によって封止する。
【００３１】
図５は、流動処理工程の説明に用いられる概念図である。図５に示す様に、流動処理工程では、有底ケース２の開口部２１を下方へ向けることにより、有底ケース２内にて液状樹脂４０を流動させる。これにより、封口部材３の方へ液状樹脂４０が移動し、その結果、有底ケース２と封口部材３との接触箇所Ｐｃが、液状樹脂４０によって有底ケース２の内側から覆われる。更に、このとき、巻回体１１の外周面全体が液状樹脂４０により覆われる。尚、流動処理工程では、有底ケース２の開口部２１を下方へ向ける手法に限らず、接触箇所Ｐｃ及び巻回体１１が液状樹脂４０によって覆われる様に液状樹脂４０を流動させる様々な手法を用いることが出来る。又、巻回体１１の外周面の一部が液状樹脂４０によって覆われる様に、液状樹脂４０を流動させてもよい。
【００３２】
硬化処理工程では、液状樹脂４０に対して熱を加えることにより、液状樹脂４０を硬化させる。液状樹脂４０の硬化によって硬化樹脂４が形成され、コンデンサ本体１０が完成する。その後、コンデンサ本体１０を座板５０に搭載することにより、図１に示される固体電解コンデンサを完成させる。尚、液状樹脂４０として二液性の樹脂を用いた場合には、硬化剤と主剤とを混ぜた直後から液状樹脂４０の硬化が進行しているので、硬化処理工程での液状樹脂４０の加熱は不要である。従って、硬化処理工程では、液状樹脂４０の硬化が完了するまで待機することになる。
【００３３】
本実施形態の製造方法によれば、流動処理工程にて接触箇所Ｐｃが液状樹脂４０によって覆われることにより、液状樹脂４０が、有底ケース２と封口部材３との間に存在し得る隙間に入り込むことになる。その後、液状樹脂４０を硬化させることにより、その隙間が硬化樹脂４によって埋められ、その結果、製造される固体電解コンデンサの気密性が向上することになる。よって、固体電解コンデンサの信頼性が向上される。又、本実施形態の製造方法によれば、封口部材３と電極端子（陽極リードタブ端子１２及び陰極リードタブ端子１３）との接触箇所が、硬化樹脂４により覆われることになる。よって、製造される固体電解コンデンサにおいて、高い気密性が得られ、従って高い信頼性が実現される。
【００３４】
又、本実施形態の製造方法によれば、巻回体１１の外周面が硬化樹脂４によって覆われる。従って、巻回工程にて巻回体１１に巻きずれが生じた場合でも、陽極箔及び陰極箔が有底ケース２（主に底部２３）に接触することによって生じ得る電気的な短絡が、硬化樹脂４により防止されることになる。従って、製造される固体電解コンデンサの電気絶縁性が向上し、その結果、固体電解コンデンサの耐電圧特性が向上することになる。又、製造される固体電解コンデンサの耐湿性が向上し、その結果、固体電解コンデンサの信頼性が向上することになる。
【００３５】
本実施形態の製造方法において、硬化処理工程では、液状樹脂４０を硬化させながら、陽極箔と陰極箔との間に電圧を印加することが好ましい。具体的には、陽極リードタブ端子１２と陰極リードタブ端子１３との間に、製造する固体電解コンデンサの定格電圧と同じ電圧又はそれより僅かに大きい電圧を印加する。
【００３６】
この様な硬化処理工程によれば、液状樹脂４０の硬化が進行する過程で、コンデンサ素子１に対してエージング処理が施される。従って、液状樹脂４０の硬化が完了した後にコンデンサ素子１に対してエージング処理を施す場合に比べて、エージング処理によって生じ得る巻回体１１の体積変化が許容され易くなり、その結果、エージング処理の効果（例えば、導電性高分子の修復性能）が発揮され易くなる。よって、樹脂硬化時の誘電体被膜の損傷に起因して生じ得る耐電圧の低下が、エージング処理によって抑制されることになる。
【００３７】
上記製造方法の変形例として、収納工程において、巻回体１１の外周面を液状樹脂４０により被覆し、その後、有底ケース２にコンデンサ素子１を挿入してもよい。具体的には、巻回体１１全体又はその一部を液状樹脂４０に浸漬させた後、巻回体１１を液状樹脂４０から引き上げる。その後、有底ケース２にコンデンサ素子１を挿入する。尚、その他の工程は、上記実施形態と同様である。又、変形例においても、硬化処理工程では、液状樹脂４０を硬化させながら、陽極箔と陰極箔との間に電圧を印加することが好ましい。
【００３８】
変形例の製造方法によれば、上記実施形態と同様、有底ケース２と封口部材３との接触箇所Ｐｃや、封口部材３と電極端子との接触箇所が、巻回体１１に付着していた液状樹脂４０により覆われる。従って、製造される固体電解コンデンサの気密性が向上することになる。又、巻回体１１の外周面が硬化樹脂４によって被覆される。よって、固体電解コンデンサにおいて、耐電圧特性及び信頼性を向上させることが出来る。
【００３９】
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、収納工程において、上記実施形態にて説明した手法と変形例にて説明した手法とを組み合わせてもよい。即ち、有底ケース２内に液状樹脂４０を注入し、且つ、巻回体１１の外周面を液状樹脂４０により被覆した後に、有底ケース２にコンデンサ素子１を挿入してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  コンデンサ素子
２  有底ケース
２ａ  内周面
３  封口部材
３ａ  側周面
４  硬化樹脂
１０  コンデンサ本体
１１  巻回体
１１ａ  巻回端面
１２  陽極リードタブ端子
１３  陰極リードタブ端子
２１  開口部
２２  絞り部
２３  底部
４０  液状樹脂
５０  座板
５０ａ  下面
Ｐｃ  接触箇所
１２１、１３１  リード部
【図１】
2014132585.tif 000003
【図２】
2014132585.tif 000004
【図３】
2014132585.tif 000005
【図４】
2014132585.tif 000006
【図５】
2014132585.tif 000007
【国際調査報告】
2014132585.tif 000008
2014132585.tif 000009