(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体酸化皮膜を有する陽極箔、および陰極箔にリード線を夫々接続する工程と、この陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極箔の誘電体酸化皮膜の耐電圧とセパレータの厚みおよび密度によって決定され、陽極箔と陰極箔の電極間距離が十分確保されていれば放電しない６００〜１２００Ｖの直流電圧を、前記コンデンサ素子の夫々のリード線間に印加することにより、放電してしまうコンデンサ素子を除外して良否選別する工程と、上記選別された良品のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する工程と、このコンデンサ素子を金属ケースに挿入し、この金属ケースの開口部を封口材で封口する工程とからなる電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
セパレータの含水率を７％以下とした請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
電解液を含浸する工程を導電性高分子溶液を用いて、導電性高分子の固体電解質層を形成するようにした請求項１に記載の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利用される電解コンデンサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化が進むにつれ、電解コンデンサも小型化が顕著になっている。また、電子機器のデジタル化や蛍光灯等のインバータ化に伴い、高周波のリップル吸収特性が良く、かつ内部抵抗の小さい低インピーダンスの電解コンデンサが望まれている。
【０００３】
一般に電解コンデンサは図４に示す構成のコンデンサ素子４７が用いられており、陽極側リード４１を接続した陽極箔４２と、陰極側リード４３を接続した陰極箔４４と、この陰極箔４４と前記陽極箔４２との間にセパレータ４５，４６を介在させて巻回することにより構成されている。そして、このコンデンサ素子４７に駆動用電解液を含浸させて金属ケース（図示せず）内に収納し、その後、上記金属ケースの開口部を封口材で封口することにより電解コンデンサを得ることができる。
【０００４】
この電解コンデンサの小型化に対しては、陽極箔４２と陰極箔４４の単位面積当たりの箔容量を向上させ、かつ陽極箔４２と陰極箔４４の対向面積を小さくしてコンデンサ素子４７の巻回数を少なくすることにより達成することができる。
【０００５】
また、電解コンデンサの内部抵抗の改善に対しては、セパレータ４５，４６を介して対向する陽極箔４２と陰極箔４４の電極面積を１／２にすると内部抵抗は２倍に、その電極間距離を１／２にすると内部抵抗は１／２倍になり、この電極間距離はセパレータ４５，４６の厚みによって決まることから、セパレータ４５，４６の厚み、密度が重要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記コンデンサ素子４７を用いた電解コンデンサにおいて、セパレータ４５，４６の厚みを薄くしたり、低密度にした場合、陽極箔４２と陰極箔４４がショートしやすくなり、漏れ電流やｔａｎδが高くなるという課題がある。
【０００７】
これは、図５にコンデンサ素子４７の断面を示すように、陽極箔４２および陰極箔４４からは所定の幅に切断したときの突起４８，４９があり、この突起４８，４９がセパレータ４５，４６の厚みを薄くしているからである。
【０００８】
上記突起４８，４９を有したコンデンサ素子４７は、その巻き取り工程の後に、陽極側リード４１と陰極側リード４３間の接触抵抗を測定することにより、そのショートの有無を行っているが、陽極箔４２と陰極箔４４の電極間距離が十分確保されていない場合でも、電極間が接触していない限り、ショート不良として検出することはできなかった。その結果、電解コンデンサの完成品におけるショート不良や漏れ電流およびｔａｎδの低下を招いていた。
【０００９】
また、ＡＣ１００Ｖ・２００Ｖ・２２０Ｖの電気製品の電源回路やパソコンおよび通信機器の電源回路に使用される電解コンデンサにおいては、これらの電源回路には電源投入時に、従来よりも多くのインラッシュ電流が流れ、電解コンデンサが瞬時にショートしてセットのヒューズが切れてしまうという課題があった。
【００１０】
これは、電解コンデンサにインラッシュ電流が流れると電子が陰極箔４４に短時間に大量供給され、陽極箔４２と陰極箔４４間の電圧が一気に上昇する。しかし、電解液は陰極箔４４と比較して抵抗が高いので、電子の流入が遅い。もし、陽極箔４２と陰極箔４４にバリや金属粉などにより近接部があると瞬間的に近接部先端に電子が集中して、電位傾度が高くなり電子なだれによる絶縁破壊が発生しやすくなるからである。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁耐圧を確保し、インラッシュ電流に強い信頼性の高い電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、誘電体酸化皮膜を有する陽極箔、および陰極箔にリード線を夫々接続する工程と、この陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極箔の誘電体酸化皮膜の耐電圧とセパレータの厚みおよび密度によって決定され、陽極箔と陰極箔の電極間距離が十分確保されていれば放電しない６００〜１２００Ｖの直流電圧を、前記コンデンサ素子の夫々のリード線間に印加することにより、放電してしまうコンデンサ素子を除外して良否選別する工程と、上記選別された良品のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する工程と、このコンデンサ素子を金属ケースに挿入し、この金属ケースの開口部を封口材で封口する工程とからなる電解コンデンサの製造方法とするもので、この製造方法により、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁耐圧が十分に確保されたものだけを次工程に移行することができるので、ショート不良がなく、インラッシュ電流に強い信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
【００１３】
なお、直流電圧が６００Ｖ未満では、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁耐圧を十分に確保することができず、また、１２００Ｖを越えるとコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁破壊を起こしやすくなり、良品率が悪くなる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、特に、セパレータの含水率を７％以下とした製造方法とするものであり、水分による絶縁破壊を防止することができるという作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、特に、電解液を含浸する工程を導電性高分子溶液を用いて、導電性高分子の固体電解質層を形成するようにした製造方法とするものであり、導電性高分子の固体電解質層にすることにより、低インピーダンス化を図ることができるという作用を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態による電解コンデンサの製造工程を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、エッチング処理して陽極酸化処理により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔１１と、エッチング処理して表面積を拡大した陰極箔１２に、それぞれ外部接続端子となるリード１３をカシメ工程１４により接続する。
【００１９】
次に、上記陽極箔１１と陰極箔１２を紙や高分子材料の繊維からなる多孔性のセパレータ１５を介在させ、巻き取り工程１６により巻回してコンデンサ素子を形成する。
【００２０】
次に、このコンデンサ素子のそれぞれのリード１３間に直流電圧を印加して絶縁耐圧検査１７により絶縁耐圧を検査する。この検査方法は、直流電圧６００〜１２００Ｖの範囲で電圧を印加し、放電したコンデンサ素子は除外するというものである。
【００２１】
上記陽極箔１１と陰極箔１２の電極間距離がセパレータ１５の厚み通りであれば、その厚みに応じた絶縁耐圧まで放電することはないが、図５に示したようなコンデンサ素子の場合は電極間距離が短くなり１２００Ｖの電圧に達するまでの間に放電してしまうので、予め許容範囲の直流電圧を設定して、その電圧を印加することにより、イレギュラーのコンデンサ素子を除外することができる。
【００２２】
なお、直流電圧の設定は、陽極箔の誘電体酸化皮膜の耐電圧とセパレータの厚みおよび密度により決定され、セパレータの厚みが厚いほど、また、密度が高いほど絶縁耐圧は高くなることから直流電圧を高く設定する必要がある。
【００２３】
しかし、１２００Ｖを越える直流電圧を印加すると、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁破壊を起こしやすくなり、コンデンサ素子の破壊検査になってしまうので好ましくない。
【００２４】
また、セパレータの水分率が７％を越えると、水分により絶縁耐圧が低下してしまい、真の絶縁耐圧を検査することができなくなるので好ましくない。
【００２５】
次に、選別されたコンデンサ素子に電解液１８を含浸する含浸工程１９を経て、このコンデンサ素子を有底筒状の金属ケース２０内に挿入し、この金属ケース２０の開口部にそれぞれのリード１３を引き出す孔を有した封口材２１で封口し、この封口材２１の外周を絞ることにより封止する組立工程２２により、コンデンサ素子を金属ケース２０内に封止する。
【００２６】
その後、規定の電圧を加えることにより、誘電体酸化皮膜の修復を行う再化成工程２３を実施し、最後に容量・漏れ電流・ｔａｎδ等の特性検査２４を実施して電解コンデンサを得ることができるものである。
【００２７】
このようにして得られた電解コンデンサは、インラッシュ電流が流れても、これに充分に耐えることができ、電気製品やパソコン、通信機器の電源回路に用いられても信頼性の高い製品を提供することができる。
【００２８】
図２はコンデンサ素子のセパレータの厚みと絶縁耐圧の関係を示したグラフである。同図より、セパレータの密度が高く、厚みも厚いと絶縁耐圧は高くなり、セパレータの密度が低いと絶縁耐圧も低くなる。
【００２９】
例えばセパレータの密度が１．０ｇ／ｃｍ3のとき、セパレータの厚みが３０〜８０μｍであれば、直流電圧を１２００Ｖ印加しても放電することがない。また、セパレータの密度が０．６ｇ／ｃｍ3のときは、セパレータの厚みを厚くしても絶縁耐圧は極端に高くなることはないが、厚みが２０〜８０μｍであれば、直流電圧を６００Ｖ印加しても放電することがないことが解る。
【００３０】
このことから、コンデンサ素子のセパレータ密度或いは厚みにより最適な印加電圧を設定するのが好ましいが、直流電圧を６００〜１２００Ｖの範囲で印加することにより、コンデンサ素子の絶縁耐圧を検査することができる。
【００３１】
また、セパレータの密度を変化させたコンデンサ素子を用いて電解コンデンサを作製し、その電解コンデンサにインラッシュ電流を流したときのショート不良率を（表１）に示す。
【００３２】
なお、電解コンデンサに用いたコンデンサ素子において、（Ａ）はコンデンサ素子のセパレータの密度を１．０ｇ／ｃｍ3、厚さ５０μｍのもの、（Ｂ）はコンデンサ素子のセパレータの密度を０．８ｇ／ｃｍ3、厚さ５０μｍのもの、（Ｃ）はコンデンサ素子のセパレータの密度を０．６ｇ／ｃｍ3、厚さ５０μｍのものを用い、これらのコンデンサ素子（Ａ）〜（Ｃ）を絶縁耐圧検査を行い、全て放電しなかったもの１００個と、接触抵抗により検査して接触がなかったもの（従来例）１００個を用いて評価した。
【００３３】
【表１】
0004738703.tif 000002
【００３４】
（表１）から明らかなように、本実施の形態の電解コンデンサにおいて、絶縁耐圧検査の直流電圧を４００Ｖにした電解コンデンサは、インラッシュ電流が流れると不良率が２〜３％発生したが、６００Ｖ以上では不良率は０％であった。なお、コンデンサ素子のセパレータの密度が０．６ｇ／ｃｍ3のものは、絶縁耐圧が１０００Ｖ未満であるので、絶縁耐圧検査の直流電圧を１０００Ｖ以上にすると放電してしまうので、評価していない。
【００３５】
これに対して接触抵抗検査による電解コンデンサは、コンデンサ素子の段階で不良になるものはないが、インラッシュ電流による不良率は高くなっている。
【００３６】
このように、図２および（表１）よりセパレータの密度、厚みにより直流電圧の印加を変えて絶縁耐圧検査を行うことで、インラッシュ電流に耐え得る電解コンデンサを得ることができるものである。
【００３７】
上記実施の形態の絶縁耐圧を行うときの絶縁耐圧検査装置の回路図を図３に示す。同図において、検査電圧Ｖpwに設定した電源ＰＷと、電源ＰＷの電流が３０ｍＡ以下になるように、Ｖpw／Ｒ１＜０．０３の範囲を満足する電流制限用抵抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ１を介して電源と並列に接続した検査電圧用コンデンサＣ１と、上記コンデンサＣ１から制御装置によりスイッチングを制御するスイッチング素子Ｔｒ１と、このスイッチング素子Ｔｒ１を介して絶縁耐圧検査を実施するコンデンサ素子Ｃ２と検査装置を接続する接続端子Ｔ１とから構成されている。
【００３８】
なお、電流を３０ｍＡ以下に制限するのは安全性からであり、絶縁耐圧が５００Ｖ以上の場合でも上記構成の回路によって正確な絶縁耐圧を測定することができる。
【００３９】
また、上記コンデンサＣ１の容量は感電防止の面から、０．４μＦ以下が好ましく、絶縁耐圧を測定するコンデンサ素子Ｃ２における容量の５０倍以上を有することが好ましい。これは、コンデンサＣ１からコンデンサ素子Ｃ２への充電完了後の電圧変動を少なくするためである。
【００４０】
また、Ｒ２は電流測定のための直列抵抗で、この抵抗は１００Ω以下が好ましく、抵抗が低いほどコンデンサＣ１からコンデンサ素子Ｃ２への急速充電ができる。上記直列抵抗Ｒ２の両端電圧を測定することによりコンデンサ素子Ｃ２を流れる電流値を測定することができる。
【００４１】
なお、直列抵抗Ｒ２の代わりにコイルや電流プローブによって電流を測定することによっても、コンデンサＣ１からコンデンサ素子Ｃ２への急速充電ができる。
【００４２】
絶縁耐圧検査は、まず、電源ＰＷより抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１を充電する。次に、スイッチング素子Ｔｒ１をＯＮして、コンデンサＣ１の電荷を一気にコンデンサ素子Ｃ２に充電する。このときコンデンサ素子Ｃ２の漏電が大きくても規定の電圧まで一気に上昇させることができる。この状態でコンデンサ素子Ｃ２の絶縁耐圧が低い値で放電した場合、放電電流が流れて直列抵抗Ｒ２の両端に電位差を生じ、絶縁不良であることが検知できる。
【００４３】
この検査は、測定時間は短いほど安全性が高く、長いほど検出精度が上がる傾向があるが、１０〜２００ｍｓの範囲であれば安全に精度良く絶縁耐圧検査をすることができる。
【００４４】
また、絶縁耐圧検査の前に、コンデンサ素子Ｃ２を１００℃以上の温度で乾燥してセパレータの含水率を７％以下にすることにより、より安定した絶縁耐圧検査が出来る。上記乾燥は１０５℃３分以上乾燥することにより含水率を７％以下とすることができる。
【００４５】
なお、上記図１の電解液は、溶媒としてエチレングリコールやγ−ブチルラクトンを用いたものや、導電性高分子の固体電解質を用いたものが使用される。
【００４６】
この導電性高分子の固体電解質としては、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリンおよびその誘導体またはそれらの化合物の少なくとも１種からなるものを用いることにより、電解コンデンサのインピーダンスを低減することができる。
【００４７】
上記固体電解質の形成は、例えば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部を含む重合溶液にコンデンサ素子を浸漬して引き上げた後、８５℃で６０分間放置することによりポリエチレンジオキシチオフェンの導電性高分子を形成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、誘電体酸化皮膜を有する陽極箔、および陰極箔にリード線を夫々接続する工程と、この陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極箔の誘電体酸化皮膜の耐電圧とセパレータの厚みおよび密度によって決定され、陽極箔と陰極箔の電極間距離が十分確保されていれば放電しない６００〜１２００Ｖの直流電圧を、前記コンデンサ素子の夫々のリード線間に印加することにより、放電してしまうコンデンサ素子を除外して良否選別する工程と、上記選別された良品のコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸する工程と、このコンデンサ素子を金属ケースに挿入し、この金属ケースの開口部を封口材で封口する工程とからなる電解コンデンサの製造方法とすることにより、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔の絶縁耐圧が十分に確保されたものだけを次工程に移行することができるので、ショート不良がなく、インラッシュ電流に強い信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるというものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における電解コンデンサの製造工程を示すフローチャート
【図２】  同要部であるセパレータの厚みと絶縁耐圧の関係を示す特性図
【図３】  同要部である絶縁耐圧検査をするときの絶縁耐圧装置の回路図
【図４】  従来の電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子の構成を示す一部展開斜視図
【図５】  同断面図
【符号の説明】
１１  陽極箔
１２  陰極箔
１３  リード線
１４  カシメ工程
１５  セパレータ
１６  巻き取り工程
１７  絶縁耐圧検査
１８  電解液
１９  含浸工程
２０  金属ケース
２１  封口材
２２  組立工程
２３  再化成工程
２４  特性検査
【図１】
0004738703.tif 000003
【図２】
0004738703.tif 000004
【図３】
0004738703.tif 000005
【図４】
0004738703.tif 000006
【図５】
0004738703.tif 000007