(57)【要約】【課題】コンデンサ素子への組み立て時の物理的ストレス、半田リフロー時の熱ストレスによる漏れ電流の増大とショート発生という問題を解決し、漏れ電流を小さくしてショートの発生を防止し、電気特性の安定化を図った固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】コンデンサ素子１の上部端面と封口材４との間、同下部端面と金属ケース３の内底面との間に夫々所定の寸法の隙間ｔ１，ｔ２を設けた構成により、コンデンサ素子１への組み立て時の物理的ストレス、半田リフロー時の熱ストレスが小さくなり、ショートの発生を抑制し、半田リフローでの漏れ電流変化を小さくして電気特性が安定した固体電解コンデンサを得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部引き出し用のリード線を備えた陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を導電性高分子からなる固体電解質と共に収納する有底筒状の金属ケースと、上記リード線が挿通する孔を備えて上記金属ケースの開口部に配設されることにより金属ケースを封止した封口材からなる固体電解コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子と封口材の間ならびにコンデンサ素子と金属ケース内底面の間に夫々所定の寸法の隙間を設けた固体電解コンデンサ。
【請求項２】
コンデンサ素子と金属ケース内底面の間に絶縁シートを配設した請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
金属ケースの内面に絶縁層を設けた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
コンデンサ素子から引き出されたリード線を封口材に設けられた孔に挿入する第１工程と、続いてこのコンデンサ素子を固体電解質と共に金属ケース内に収納する第２工程と、続いてこの金属ケースの開放端の近傍の外周面を絞り加工することにより金属ケースを封止する第３工程からなる固体電解コンデンサの製造方法において、上記第１工程でリード線を封口材の孔に挿入する際にコンデンサ素子の上部端面と封口材の間に所定の寸法の隙間を設けるようにし、かつ、第２工程でコンデンサ素子を金属ケース内に収納する際にコンデンサ素子の下部端面と金属ケース内底面の間に所定の寸法の隙間を設けるようにした固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に使用される固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の高周波化に伴って電子部品である電解コンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れる大容量の電解コンデンサが求められてきており、最近ではこのような高周波領域のインピーダンス低減のため、電気伝導度の高い導電性高分子を電解質に用いた固体電解コンデンサが検討されてきている。
【０００３】
また、大容量の要求に対しては、電極箔を積層させる場合と比較して構造的に大容量化が容易な巻回形（陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻回した構造）の電解コンデンサへの導電性高分子電解質（具体的には電解重合性導電性高分子電解質および化学重合性導電性高分子電解質など）の反応がなされてきているが、巻回形のコンデンサ素子の電極間の隙間に導電性高分子を電気化学的に重合して（電解重合性導電性高分子）電極間の隙間を充填し、インピーダンスを下げることは困難であり、多くの場合、化学重合性導電性高分子の検討が主流となっている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６０５３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の巻回形の固体電解コンデンサにおける導電性高分子からなる固体電解質では、固体電解コンデンサの電気的特性、特にインピーダンスを下げることはできるものの、従来の駆動用電解液を用いた電解コンデンサに比べて自己修復能力が乏しく、漏れ電流を下げることが困難であった。
【０００７】
また、組み立ての際のコンデンサ素子への物理的なストレス、および半田リフローの際のコンデンサ素子への熱ストレスにより漏れ電流が増大したり、ショートの発生が多くなるという課題を有したものであった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決し、漏れ電流を小さくすると共にショートの発生を防止し、電気特性の安定化を図ることができ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を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、特に、導電性高分子を固体電解質とするコンデンサ素子を金属ケース内に収納し、封口材で封止した固体電解コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子と封口材の間ならびにコンデンサ素子と金属ケース内底面の間に夫々所定の寸法の隙間を設けた構成にしたものであり、これにより、漏れ電流を小さくすると共にショートの発生を防止し、電気特性の安定化を図ることができるようになるという作用効果を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、コンデンサ素子と金属ケース内底面の間に絶縁シートを配設した構成のものであり、これにより、請求項１に記載の発明に得られる作用効果に加え、半田リフローの際にコンデンサ素子に加わる熱ストレスに対してもより優れた効果を発揮することができるという作用効果を有する。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、金属ケースの内面に絶縁層を設けた構成のものである。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、コンデンサ素子から引き出されたリード線を封口材に設けられた孔に挿入する第１工程と、続いてこのコンデンサ素子を固体電解質と共に金属ケース内に収納する第２工程と、続いてこの金属ケースの開放端の近傍の外周面を絞り加工することにより金属ケースを封止する第３工程からなる固体電解コンデンサの製造方法において、上記第１工程でリード線を封口材の孔に挿入する際にコンデンサ素子の上部端面と封口材の間に所定の寸法の隙間を設けるようにし、かつ、第２工程でコンデンサ素子を金属ケース内に収納する際にコンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面の間に所定の寸法の隙間を設けるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜４に記載の発明について説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図１において１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は図示しない陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されているものである。２はこのコンデンサ素子１の陽極箔と陰極箔に夫々接続された一対の外部引き出し用のリード線、３は上記コンデンサ素子１を図示しない導電性高分子からなる固体電解質と共に収納した有底円筒状の金属ケースである。４は封口材であり、この封口材４は上記コンデンサ素子１から引き出された一対のリード線２が挿通する孔を備えて金属ケース３の開口部に配設され、金属ケース３の開放端近傍の外周面を絞り加工することにより金属ケース３の封止を行っているものである。
【００１５】
また、ｔ１はコンデンサ素子１の上部端面と封口材４との間に設けられた所定の寸法の隙間、ｔ２はコンデンサ素子１の下部端面と金属ケース３の内底面との間に設けられた所定の寸法の隙間であり、上記隙間ｔ１は０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．１〜０．３ｍｍとし、また、隙間ｔ２は０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２〜０．５ｍｍとするのが効果的である。また、このような隙間ｔ１，ｔ２は組み立て工程において上記リード線２を封口材４に設けられた孔に挿入する工程、ならびにコンデンサ素子１を金属ケース３内に収納する工程において、機械的な寸法制御を行うことによって容易に制御することが可能なものである。
【００１６】
以下に、具体的な実施の形態を説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
誘電体酸化皮膜の耐電圧が３０Ｖの陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にポリエチレンテレフタレート製のセパレータ（厚さ５０μｍ、秤量２５ｇ／ｍ２）を介在させて巻回することにより巻回形のコンデンサ素子を作製した（このコンデンサ素子にアジピン酸アンモニウム１０重量％エチレングリコール溶液を含浸させた際の周波数１２０Ｈｚにおける静電容量は１５０μＦであった）。
【００１８】
このコンデンサ素子を複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェン１部と酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸第二鉄２部と重合溶剤であるｎ−ブタノール４部を含む溶液に浸漬して引き上げた後、８５℃で６０分間放置することにより化学重合性導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェンを電極箔間に形成した。
【００１９】
このコンデンサ素子に樹脂加硫ブチルゴム封口材（ブチルゴムポリマー３０部、カーボン２０部、無機充填剤５０部から構成、封口体硬度：７０ＩＲＨＤ［国際ゴム硬さ単位］）をコンデンサ素子の上部端面と封口材との間に０．２ｍｍの隙間ｔ１を設けて封口材を装着した後、コンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に０．２ｍｍの隙間ｔ２を設けてコンデンサ素子を金属ケース内に収納し、この金属ケースの開口部をカーリング処理することにより封止して固体電解コンデンサを作製した。
【００２０】
（実施の形態２）
上記実施の形態１において、コンデンサ素子の上部端面と封口材との間に０．１ｍｍの隙間ｔ１を設けて封口材を装着した後、コンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に０．３ｍｍの隙間ｔ２を設けてコンデンサ素子を金属ケース内に収納した以外は実施の形態１と同様に固体電解コンデンサを作製した。
【００２１】
（実施の形態３）
上記実施の形態１において、コンデンサ素子の上部端面と封口材との間に０．１ｍｍの隙間ｔ１を設けて封口材を装着した後、コンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に厚み４０μｍのポリテトラフルオロエチレン製の絶縁シートを配設した以外は実施の形態１と同様に固体電解コンデンサを作製した。
【００２２】
なお、図２は本実施の形態３による固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図２において５はコンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に配設された絶縁シートである。
【００２３】
（実施の形態４）
上記実施の形態１において、金属ケースの内表面にポリエチレンテレフタレート樹脂を２０μｍの厚みでコーティングすることにより絶縁層を形成したものを用いた以外は実施の形態１と同様に固体電解コンデンサを作製した。
【００２４】
なお、図３は本実施の形態４による固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図３において６は金属ケースの内表面に形成された絶縁層である。
【００２５】
（比較例）
誘電体酸化皮膜の耐電圧が３０Ｖの陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にポリエチレンテレフタレート製のセパレータ（厚さ５０μｍ、秤量２５ｇ／ｍ２）を介在させて巻回することによりφ１０ｍｍの巻回形のコンデンサ素子を作製した（このコンデンサ素子にアジピン酸アンモニウム１０重量％エチレングリコール溶液を含浸させた際の周波数１２０Ｈｚにおける静電容量は３００μＦであった）。
【００２６】
続いて、このコンデンサ素子を複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェン１部と酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸第二鉄２部と重合溶剤であるｎ−ブタノール４部を含む溶液に浸漬して引き上げた後、８５℃で６０分間放置することにより化学重合性導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェンを電極箔間に形成した。
【００２７】
このコンデンサ素子に樹脂加硫ブチルゴム封口材（ブチルゴムポリマー３０部、カーボン２０部、無機充填剤５０部から構成、封口体硬度：７０ＩＲＨＤ［国際ゴム硬さ単位］）をコンデンサ素子の上部端面と封口材との間に隙間を設けずに装着した後、コンデンサ素子の下部端面を金属ケースの内底面に密着させるようにしてコンデンサ素子を金属ケース内に収納し、この金属ケースの開口部をカーリング処理することにより封止して固体電解コンデンサを作製した。
【００２８】
このようにして作製した実施の形態１〜４と比較例の固体電解コンデンサについて、エージング後の漏れ電流、ピーク温度２５０℃、２００℃以上６０秒の半田リフローを施した後の漏れ電流、及び１０５℃定格電圧印加でのショート発生状況を測定して比較した結果を（表１）に示す。なお、試験個数はいずれも５０個であり、漏れ電流値は平均値で示した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
（表１）から明らかなように、本発明の実施の形態１〜４の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の上部端面と封口材との間に隙間ｔ１を、コンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に隙間ｔ２を設けた構成としているため、比較例で示した従来品と比較して半田リフロー後の漏れ電流が小さく、かつショートの発生が無かった。これは、上記隙間ｔ１，ｔ２により、組み立ての際のコンデンサ素子への物理的なストレス、ならびに半田リフローの際のコンデンサ素子への熱ストレスが小さくなるためのものである。
【００３１】
以上のように構成された本発明による固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の上部端面と封口材との間、ならびにコンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に夫々所定の寸法の隙間ｔ１，ｔ２を設けた構成としているため、この隙間ｔ１，ｔ２を設けることによって組み立ての際のコンデンサ素子への物理的なストレス、ならびに半田リフローの際のコンデンサ素子への熱ストレスが小さくなるため、ショートの発生を抑制し、半田リフローでの漏れ電流変化を小さくして電気特性が安定した固体電解コンデンサを得ることができるようになるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明による固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の上部端面と封口材との間、ならびにコンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間に夫々所定の寸法の隙間を設けた構成としたことにより、組み立ての際のコンデンサ素子への物理的なストレス、ならびに半田リフローの際のコンデンサ素子への熱ストレスが小さくなるため、ショートの発生を抑制し、半田リフローでの漏れ電流変化を小さくして電気特性が安定した固体電解コンデンサを安定して得ることができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図
【図２】本発明の実施の形態３による固体電解コンデンサの構成を示した断面図
【図３】本発明の実施の形態４による固体電解コンデンサの構成を示した断面図
【符号の説明】
１  コンデンサ素子
２  リード線
３  金属ケース
４  封口材
５  絶縁シート
６  絶縁層
ｔ１  コンデンサ素子の上部端面と封口材との間の隙間
ｔ２  コンデンサ素子の下部端面と金属ケースの内底面との間の隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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