(57)【要約】【課題】生産性が高く、ヒューズの作動性を改善したヒューズ付電解コンデンサを提供する。【解決手段】リード端子を各々接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とし、該コンデンサ素子に電解質を含浸後ケースに入れて封止する電解コンデンサにおいて、少なくとも一方のリード端子が、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、該リード線の線径より大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線の間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード端子を各々接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とし、該コンデンサ素子に電解質を含浸後ケースに入れて封止する電解コンデンサにおいて、
少なくとも一方のリード端子が、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、該リード線の線径より大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線の間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子であることを特徴とするヒューズ付電解コンデンサ。
【請求項２】
リード端子を各々接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とし、該コンデンサ素子に電解質を含浸後ケースに入れて封止する電解コンデンサにおいて、
少なくとも一方のリード端子が、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線の間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード棒の線径が外装ケース径と等しいかまたは外装ケース径より太く、かつ該リード棒の温度ヒューズ素子接続部にかけて先細形状であることを特徴とするヒューズ付電解コンデンサ。
【請求項３】
上記ヒューズ付リード端子のアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線を板状化してタブ部を形成し、該タブ部と陽極箔または陰極箔とを接続することを特徴とする請求項１または２記載のヒューズ付電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒューズ機能を内蔵したヒューズ付電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電解コンデンサの安全性を高めるために、電解コンデンサ内部の温度上昇により温度ヒューズを切断し、コンデンサを回路的にオープン状態にする構造として、図７のように金属性電極キャップ１１にヒューズ素子１０を圧入し、該電極キャップをアルミニウム板材１２とリード線１の上に溶接またははんだ接続したヒューズ付リード端子を用いた電解コンデンサ（図６）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６２１２３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ヒューズ付リード端子は、金属キャップ１１に圧入された角型チップ状ヒューズ素子１０にリード線１とアルミニウム板１２を取付けた構造であり、角型チップ状ヒューズ素子８を使用しているため、封口ゴム挿通孔内壁とヒューズ部との間に隙間が生じ、電解コンデンサの密閉性が損なわれるという問題があった。また、ヒューズ付リード棒を封口ゴムに挿通する際、ヒューズ素子部が封口ゴムの挿通孔にひっかかり、ヒューズ素子とリード線またはアルミニウム板が剥がれ組立不良となる問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、温度ヒューズ素子５を耐熱性、絶縁性の筒状ケース７、例えばセラミック筒状ケース内に設し、筒状ケースの各開口と温度ヒューズ素子５と接続したリード線１，２との間をエポキシ系の樹脂等の接着剤８にて封止するヒューズ付リード端子を有するヒューズ付電解コンデンサを提供するものである。
すなわち、リード端子を各々接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とし、該コンデンサ素子に電解質を含浸後ケースに入れて封止する電解コンデンサにおいて、
少なくとも一方のリード端子が、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、該リード線の線径より大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線の間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子であることを特徴とするヒューズ付電解コンデンサである。
【０００６】
また、リード端子を各々接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子とし、該コンデンサ素子に電解質を含浸後ケースに入れて封止する電解コンデンサにおいて、
少なくとも一方のリード端子が、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線の間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード棒の線径が外装ケース径と等しいかまたは外装ケース径より太く、かつ該リード棒の温度ヒューズ素子接続部にかけて先細形状であることを特徴とするヒューズ付電解コンデンサである。
【０００７】
上記ヒューズ付リード端子のアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線を板状化してタブ部を形成し、該タブ部と陽極箔または陰極箔とを接続することを特徴とするヒューズ付電解コンデンサである。
【０００８】
なお、温度ヒューズ素子としては、温度ヒューズの作動温度を融点とする錫、鉛、ビスマス、インジウム、銀、銅、カドミウム等から選択される元素を含む共晶合金等の低融点可溶合金片が好ましく、該形状は、線状、板状、テープ状、ダンベル状である。また、温度ヒューズ素子の表面にロジンを主成分とするフラックスを塗布することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
芯材が鉄または銅からなり、表面を錫、錫−ビスマス、銀、金、金−パラジウム等のはんだ付け可能な金属でメッキ処理したリード線１とアルミニウムまたはアルミニウム合金製のリード線２との間に低融点可溶合金片の温度ヒューズ素子５を接続し、該ヒューズ素子５にロジンを主成分とするフラックス６を塗布し、該フラックス塗布ヒューズ素子をセラミックス、樹脂、またはガラス製の円筒状外装ケース７内に収容し、ケース開口とリード線１，２との間をエポキシ系、ウレタン系、アクリル系等の樹脂接着剤８で封止し、ヒューズ付リード端子とする。そして、該ヒューズ付リード端子のアルミニウム又はアルミニウム合金製のリード線２をプレス加工等で板状のタブ部３を形成する。ヒューズ付リード端子のタブ部と陽極箔または陰極箔と針穴、コールド加締めおよび／または溶接により接続し、もう一方の電極箔を従来のリード端子と接続したのちセパレータを介して巻回し、コンデンサ素子とする。該コンデンサ素子に水、エチレングリコール、γ−ブチロラクトンを主溶媒とする電解液や、ポリピロール、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン、ＴＣＮＱ錯塩、二酸化マンガン等の固体電解質を含浸し、封口部材と共に有底ケースに挿入し封止する。
【００１０】
【実施例】
本発明を実施例に基づき具体的に説明する。図２は、本発明によるヒューズ付リード端子の正面図で、図３は、ヒューズ部の側面断面図である。温度ヒューズ素子は約１５０℃で溶融する金属線とし、φ１．８ｍｍのアルミニウム製リード端子２は外装ケースから２ｍｍ出た箇所をプレス加工して厚さ２００μｍの板状のタブ部を形成しており、鉄を芯材とし表面を錫メッキしたリード線１はφ０．６ｍｍ、セラミック製円筒状外装ケース７をφ２．０ｍｍとした。陽極箔とヒューズ付リード端子のタブ部を針穴加締めで接続し、φ１．８ｍｍのアルミニウム線にφ０．６ｍｍの鉄を芯材とし表面を錫メッキしたリード線を溶接した公知のリード端子（ＣＰリード端子）と陰極箔とを針穴加締めで接続後、電解紙を介して巻回してコンデンサ素子（図１）とし、電解液を含浸後封口ゴムのリード挿通孔に陽極箔と陰極箔に接続されたリード端子を挿通後、有底ケースに挿入し、ケースの開口部をカーリング加工して封止し、定格電圧２００Ｖのヒューズ付電解コンデンサを作製した。
【００１１】
実施例２として、図４、図５に示すアルミニウムリード線径をφ２．５ｍｍとし、温度ヒューズ素子との接続部をφ０．６ｍｍに絞り加工したヒューズ付リード端子を用い、その他は実施例１と同様にしてヒューズ付電解コンデンサを作製した。
【００１２】
従来例１として、特許第２６２１２３６号公報記載の、アルミナセラミックス基板上に厚膜金ペーストを印刷塗布後、共晶はんだ合金の微粉末、熱可塑性樹脂、フラックスと溶剤からなるペースト部材を塗布して乾燥固化させた角形チップ状ヒューズ素子を２つの金属性電極キャップに圧入後はんだ付けし、金属キャップの一方を公知のリード線、もう一方を２００μｍのアルミニウム板の上に溶接してヒューズ付リード端子（図７）を用い、その他は実施例と同様にしてヒューズ付電解コンデンサを作製した。
【００１３】
また、比較例１として、アルミニウム製リード線２に替えて鉄を芯材とし表面をニッケルメッキしたリード線を用いたヒューズ付リード端子、比較例２として、アルミニウムリード線２の線径をリード線１と同じφ０．６ｍｍとしたヒューズ付リード端子、比較例３として、錫メッキリード線径をアルミニウムリード線径φ１．８ｍｍより太い２．５ｍｍとしたヒューズ付リード端子を用い、その他は実施例と同様にしてヒューズ付電解コンデンサを作製した。
【００１４】
実施例、従来例、比較例の製品不良発生率と、周囲温度２５℃、印加電圧３２０Ｖ、印加電流１Ａの過電圧試験行い、表１の結果を得た。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１より、実施例は不良発生率が低く、従来例１より生産性が優れることが分かる。また、錫メッキリード線径がアルミニウムリード線径より太い比較例３も、リード線径が封口ゴムのリード挿通孔の径と同等以上となるため、不良発生率が高くなり問題である。さらに、過電圧試験の結果、実施例は全数ヒューズが作動し、コンデンサは回路からオープン状態になったのに対し、従来例１は、ヒューズが作動しないものがあった。また、従来例１では、過電圧印加後、封口ゴムのヒューズ付リード端子の挿通孔から蒸気状の電解液が吹き出す現象が見られた。これは、従来例のヒューズ部が角形チップ状ヒューズを金属ケースに圧入する構造であり、またリード線とアルミニウム板の上に溶接しているため、封口ゴムとヒューズ付リード棒との密着度、すなわち電解コンデンサの密閉性が低下したためと考えられる。
また、比較例１，２では、ヒューズが作動せず、ケースに設けた圧力弁（防爆弁）が作動する製品があった。これは、比較例１，２のヒューズ付リード端子の構造では、温度ヒューズ素子への熱伝導が実施例より劣るため、コンデンサ素子中央の温度が温度ヒューズ素子の溶断温度より高くなり、電解液の蒸発による内圧上昇により圧力弁が作動したと考えられる。
【００１７】
次に、実施例３として、図４、図５に示すアルミニウムリード線径をφ２．５ｍｍとし、温度ヒューズ素子との接続部をφ０．６ｍｍに絞り加工し、銅を芯材とし表面を錫メッキしたリード線１をφ０．６ｍｍとしたヒューズ付リード端子を用い、定格６．３Ｖ／３３００μＦ、サイズφ１０×２５ｍｍＬ、主溶媒に水、副溶媒にエチレングリコール、主溶質にアジピン酸とした電解液を用いたヒューズ付電解コンデンサと、温度ヒューズ素子を使用せず、陽極箔、陰極箔ともにＣＰリード端子を固着させ、その他は実施例３と同様にした従来例２を作製した。そして、高周波特性を測定し、表２の結果を得た。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
表２より、実施例３は高周波でのＥＳＬを低減でき、従来例２より優れた効果を有することが分かる。
【００２０】
さらに、ヒューズ付リード端子を実施例３とは逆に陰極箔との接続に用いた実施例４と、上記した従来例２と同様に作製した従来例３とに、γ−ブチロラクトン８０ｗｔ％、フタル酸テトラメチルアンモニウム２０ｗｔ％の電解液を含浸し、高温高湿試験（６０℃９０％ＲＨ放置）を行い、封口ゴムのリード挿通孔から電解液が滲み出ているか観察し、表３の結果を得た。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
表３から明らかなように、従来例３は５００時間から電解液が滲み出ている製品が発生し、１０００時間では全数で認められたが、実施例４は２０００時間後も電解液の滲み出しは皆無であり、電解液の液漏れ防止効果を有することが分かる。これは、本発明によるヒューズ付リード端子は、溶接部がセラミック等の絶縁性外装ケースとエポキシ系樹脂等の接着剤で電解液から隔離されているため、陰極箔と溶接部との間で電位差が生じず、液漏れを防ぐ効果があるためと考えられる。
【００２３】
なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、電解質に先に例示した固体電解質を用いても低い不良発生率、確実なヒューズ作動性、高周波における低ＥＳＬ特性が得られる。また、外装ケースも樹脂製、ガラス製のケースを使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるヒューズ付電解コンデンサは、鉄または銅を芯材とし表面をはんだ付けが可能な金属でメッキ処理したリード線と、該リード線より線径が太いアルミニウムまたはアルミニウム合金製リード線との間に温度ヒューズ素子を接続し、該温度ヒューズ素子を円筒状の外装ケースで覆い、該ケースの両端開口部とリード線との間を樹脂接着剤で封止したヒューズ付リード端子を用いることで、電解コンデンサの密閉性を低下させることなく、不良発生率の低減、確実なヒューズ作動性、低ＥＳＬ効果を得ることができ、またヒューズ付リード端子の電極箔との接続部を板状に加工しても、強度低下による生産性の低下を起こすことなく電極箔との接触抵抗を低減することができる。さらに、電解質に電解液を使用した場合には、本発明によるヒューズ付電解コンデンサは、電解液の液漏れ防止効果も有するので、製品の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヒューズ付電解コンデンサ素子の斜視図である。
【図２】本発明によるヒューズ付リード端子の一実施例を示す正面図である。
【図３】図２のヒューズ部の側面断面図である。
【図４】本発明によるヒューズ付リード端子の他の実施例を示す正面図である。
【図５】図４のヒューズ部の側面断面図である。
【図６】従来のヒューズ付電解コンデンサ素子の斜視図である。
【図７】従来のヒューズ付リード端子の斜視図である。
【符号の説明】
１  リード線（芯材：鉄または銅）
２  アルミニウムリード線（丸棒部）
３  アルミニウムリード線（タブ部）
４  コンデンサ素子
５  温度ヒューズ素子
６  フラックス
７  外装ケース
８  樹脂接着剤
９  ヒューズ部
１０  角型チップ状ヒューズ
１１  金属製電極キャップ
１２  アルミニウム板
１３  陽極箔
１４  陰極箔
１５  セパレータ
【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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