(57)【要約】【課題】エージング工程におけるショート不良率を大幅に低下させることのできるアルミニウム電解コンデンサおよびそれに用いるコンデンサ素子の製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム製の陽極リードタブが電気的に接続された陽極箔と、アルミニウム製の陰極リードタブが電気的に接続された陰極箔とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、  上記陽極リードタブの表面に、粗面加工後化成処理したアルミニウム箔の小片が陽極リードタブに電気的接続した状態で重ねられていることを特徴とし、上記アルミニウム箔の小片の幅が、陽極リードタブの幅の２〜６倍であり、上記アルミニウム箔の小片および陽極リードタブが、陽極箔に対し一括して加締めまたは溶接されていることにより、陽極箔に対して電気的に接続されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム製の陽極リードタブが電気的に接続された陽極箔と、アルミニウム製の陰極リードタブが電気的に接続された陰極箔とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、
上記陽極リードタブの表面に、粗面加工後化成処理したアルミニウム箔の小片が陽極リードタブと電気的に接続した状態で重ねられていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項２】
請求項１において、アルミニウム箔の小片の幅が、陽極リードタブの幅の２〜６倍であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、アルミニウム箔の小片および陽極リードタブが、陽極箔に対し一括して加締めまたは溶接されていることにより、陽極箔に対して電気的に接続されていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項４】
請求項１〜３に規定するアルミニウム電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の製造方法において、
アルミニウム箔の小片、陽極リードタブおよび陽極箔を電気的に接続する際に、陽極箔に対して、陽極リードタブおよびアルミニウム箔の小片をこの順に重ねた状態で、陽極箔、陽極リードタブおよびアルミニウム箔の小片を一括して加締めまたは溶接することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用コンデンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電気・電子機器に搭載されるアルミニウム電解コンデンサおよびそれに用いるコンデンサ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種のコンデンサのうち、アルミニウム電解コンデンサ（以下、電解コンデンサという。）は、図１に示すように、陽極箔、陰極箔およびセパレータを巻回したコンデンサ素子２と、該コンデンサ素子２を収納した有底筒状のアルミニウム製のコンデンサケース３と、このコンデンサケース３の開放端側を塞ぐ合成樹脂製の封口体４とを有している。封口体４の外端面には陽極端子４２および陰極端子４１が構成され、これらの端子４２、４１の下端部は、陽極内部端子４４および陰極内部端子４３としてコンデンサ素子２から引き出された陽極リードタブ２２および陰極リードタブ２１が電気的に接続されている。ここで、陽極リードタブ２２および陰極リードタブ２１は、いずれも１５０〜２００μｍ程度のアルミニウム板から切り出したものである。
これらのリードタブ２２、２１のうち、陰極リードタブ２１については陽極酸化が施されていないものが使用される一方、陽極リードタブ２２については陽極酸化が施されたものが使用されるが、いずれのリードタブ２２、２１についても、エッチング等の粗面化加工の施されていないプレンの厚手のアルミニウム箔が用いられている。
【０００３】
また、陽極リードタブ２２および陰極リードタブ２１のいずれにおいても、陽極箔あるいは陰極箔との電気的な接続は、図４に示すように、陽極箔２７および陰極箔２６の表面に陽極リードタブ２２および陰極リードタブ２１を重ねた状態での加締め５（または溶接）等によってなされている。
【０００４】
このような電解コンデンサ１において高電圧のエージングを行う場合の挙動は以下のとおりである。なお、エージングとは陽極箔のスリット端面、カット端面および陽極リードタブのスリット端面、カット端面など巻取素子の段階においてアルミニウム金属が露出している部分に、耐電圧を持たせるための誘電体皮膜を形成するための電気的処理をいう。
【０００５】
電解コンデンサ１において、陽極リードタブは工業的に量産するために幅広のプレンのアルミニウム箔に化成処理で約６００Ｖ以上の誘電体皮膜を形成した後、所定の幅にスリットしてリードタブとして用いている。したがって、裁断したスリット端面部分および長さ方向で切断したカット端面には耐電圧を保持するための誘電体皮膜はなく、金属アルミニウムが露出している。
アルミニウム電解コンデンサの製造工程では、駆動用電解液を含浸した後、アルミニウムケースに封入し、被覆スリーブを加工した後、定電圧・定電流直流電源を用いて所要の電圧までエージングを行うが、このエージングによって、陽極箔端面または陽極リードタブ端面のアルミニウムの露出部分に新たな誘電体皮膜を形成したり、誘電体皮膜中の欠陥部分を修復し耐電圧を保持させている。
このとき、コンデンサが発熱による温度上昇で劣化しないよう電流値に制限を加えている。特に、定格電圧１６０Ｖ以上の中高圧品の場合は設定する電流密度、すなわち１個当たりに流れる平均電流の大きさがエージングでのショート不良率を左右していることも知られているため、１個当たりの電流値の制限が重要となっている。
【特許文献１】特開２０００−２１６０５８号公報（第１−２頁、図４）
【特許文献２】特開２００１−３５７５３号公報（第１頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電解コンデンサのエージングでのショート不良は、コンデンサ試料の分解調査結果から、陽極リードタブのスリット端面部での発生頻度が高いことが確認されている。
エージングで皮膜を形成すべきアルミニウムが露出する陽極リードタブ端面は厚さが約１５０〜２００μｍと陽極箔の端面に比べ厚く、皮膜生成電流として多くの電気量を必要とする。このことは陽極リードタブ端面付近の電解液にかかる電流密度が他の部分のそれに比べ大きいことを示している。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、コンデンサ素子の構造面からエージング時に局部的に電流密度の高くなる部分の電流を抑え、その部分でのショート不良を大幅に減少させることのできる電解コンデンサおよびそれに用いるコンデンサ素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものであり、アルミニウム製の陽極リードタブが電気的に接続された陽極箔と、アルミニウム製の陰極リードタブが電気的に接続された陰極箔とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、
上記陽極リードタブの表面に、粗面加工後化成処理したアルミニウム箔の小片が陽極リードタブと電気的に接続した状態で重ねられていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
【０００９】
また、上記アルミニウム箔の小片の幅が、陽極リードタブの幅の２〜６倍であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
【００１０】
さらに、上記アルミニウム箔の小片および陽極リードタブが、陽極箔に対し一括して加締めまたは溶接されていることにより、陽極箔に対して電気的に接続されていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
【００１１】
そして、上記アルミニウム電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の製造方法において、
アルミニウム箔の小片、陽極リードタブおよび陽極箔を電気的に接続する際に、陽極箔に対して、陽極リードタブおよびアルミニウム箔の小片をこの順に重ねた状態で、陽極箔、陽極リードタブおよびアルミニウム箔の小片を一括して加締めまたは溶接することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用コンデンサ素子の製造方法である。
【００１２】
ここで、陽極リードタブに電気的に接続するアルミニウム箔の小片は、陽極箔と同じ箔を用いることが望ましいが、異なる場合であっても、コンデンサの耐電圧以上の誘電体皮膜を有するものであればよい。
また、その幅は陽極リードタブを覆い、少なくとも対向する陰極箔に対し陽極リードタブが露出しない状態、好ましくは陽極リードタブ幅の２〜６倍の幅を有し、左右に陽極リードタブ幅以上を覆い、陽極リードタブ先端の方向にも陽極リードタブ幅を覆うようにできればよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサおよびその製造方法において、粗面加工後化成処理したアルミニウム箔の小片を、陽極リードタブに重ねて電気的に接続し、陰極箔に対向させることにより、エージングにおいて電流密度の高くなる陽極リードタブ端面部は、上記のアルミニウム箔の小片で覆われることとなり、陰極箔に対して直接対向しない状態となるが、電解液を介して陰極箔に電気的には接続される。よって、エージングで皮膜生成は行われるものの、覆い被された化成箔小片の外周を回り込む電気経路となるので、電解液抵抗が直列に挿入された形となり、電流密度が低くなる。
よって、エージングにおいて陽極リードタブ端面に耐電圧を保持する皮膜生成は行われるものの、電解液抵抗が直列に挿入された形となり、電流密度が低くなるので、結果としてエージングにおける陽極リードタブ端面部でのショートがなくなり、不良を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、電解コンデンサの構造の模式断面図、図２は本発明の実施例による電解コンデンサ用コンデンサ素子の構造を示す説明図、図３は図２のコンデンサ素子の製造方法を示す説明図である。
なお、上記実施例の電解コンデンサも、従来の電解コンデンサと基本的な構造が共通するので、対応する部分は同一の符号を付してある。
【００１５】
図１および図２に示すように、電解コンデンサ１は、エッチング箔に陽極酸化（化成処理）を施した陽極箔２７、陽極酸化皮膜を形成していないか、または薄い陽極酸化皮膜を形成したエッチング箔からなる陰極箔２６、およびセパレータ２８を巻回したコンデンサ素子２と、該コンデンサ素子２を収納した有底筒状のアルミニウム製のコンデンサケース３と、該ケース３の開放端を封口する合成樹脂製の封口体４と、該ケース３にコンデンサ素子２を固定する素子固定材３０とで構成される。
コンデンサ素子２には駆動用電解液が含浸されている。封口体４の外端面には陽極端子４２および陰極端子４１が取り付けられ、これらの端子４２、４１の下端部は、陽極内部端子４４および陰極内部端子４３としてコンデンサ素子２から引き出された複数枚の陽極リードタブ２２および複数枚の陰極リードタブ２１がそれぞれ電気的に接続されている。ここで、陽極リードタブ２２および陰極リードタブ２１は、いずれも１５０〜２００μｍ程度の厚手のアルミニウム箔から切り出したものである。
これらのリードタブ２２、２１のうち、陰極リードタブ２１については陽極酸化が施されていないものが使用され、陽極リードタブ２２については陽極酸化が施されたものが使用されている。
【００１６】
本実施例において、陰極リードタブ２１と陰極箔２６との電気的な接続は、従来と同様、陰極箔２６の表面に陰極リードタブ２１を重ねた状態で加締め５（あるいは溶接）等を行うことによってなされている。
【００１７】
ただし、本実施例では、陽極リードタブ２２の表面に、粗面加工後化成処理（陽極酸化）により陽極酸化皮膜を施したアルミニウム箔の小片６が陽極リードタブ２２に電気的接続した状態で重ねられている。
すなわち、上記アルミニウム箔の小片６は、陽極リードタブ２２を覆うようにして陽極リードタブ２２の表面に重ねられ、陽極リードタブ２２とともに陽極箔２７に対して一括して加締め５（または溶接）されて電気的に接続している。
このようなアルミニウム箔の小片６として、本実施例では、陽極箔２７として用いた化成箔を陽極リードタブ２２より幅広で、かつ、陽極箔２７と略同一の幅寸法に切り出したものが用いられている。
【００１８】
上記実施例による電解コンデンサ１において、陽極リードタブ２２が位置する部分で実際に陰極箔２１に対向するのは、アルミニウム箔の小片６であり、陽極リードタブ２２ではない。
このような電解コンデンサ１に用いるコンデンサ素子２を製造する際には、図３に模式的に示すように、コンデンサ素子２の巻き取り工程において、陽極リードタブ２２を陽極箔２７に電気的に接続する際、素子巻き取り機８の陽極リードタブ取りつけエリア８０において、タブ供給部（図示せず。）から供給された陽極リードタブ２２、および小片供給部（図示せず。）から供給されたアルミニウム箔の小片６を陽極箔２７の表面にこの順に重ねた状態で、陽極箔２７、陽極リードタブ２２およびアルミニウム箔の小片６を加締め装置８２によって一括して加締め（または溶接）した後、陰極リードタブ２１（図２参照）が電気的に接続された陰極箔２６と、セパレータ２８を介して巻回し、コンデンサ素子２を形成する。
【００１９】
上記構成にて、サイズφ６３×６０ｍｍで、定格４００Ｖ−１５００μＦの電解コンデンサを作製し、エージングを行い、不良品数の発生を調査し、表１の結果を得た。（試料数は各条件１００個）
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１より明らかなように、実施例３〜６では、アルミニウム箔小片による、陽極リードタブの被覆が十分であり、エージング時、陽極リードタブ端面の電流密度が増大することなく、不良発生は皆無であった。ただし、実施例１、２では、上記の被覆効果が十分ではなく、若干の不良発生が見られた。
よって、エージング時の不良発生を十分抑えるためには、アルミニウム箔小片の幅に対する、陽極リードタブ幅の倍率は２〜６倍必要である。２倍未満では、陽極リードタブの被覆が十分ではなく、また、６倍を超えても上記の被覆効果は変わらないので、材料費を考慮すると、２〜６倍とするのが適当である。
一方、上記のアルミニウム箔小片による、陽極リードタブの被覆がされていない従来例では、１００個中６個の不良発生が見られた。
【００２２】
なお、上記実施例は、陽極箔２７および陰極箔２６がセパレータ２８を介して巻回されたコンデンサ素子２を例に説明したが、陽極箔２７および陰極箔２６がセパレータ２８を介して積層されたコンデンサ素子２を用いた電解コンデンサ１に適用してもよい。
【００２３】
［その他の実施の形態］
また、上記実施例では、陽極箔２７に対して陽極リードタブ２２およびアルミニウム箔の小片６を同時に加締めする構成であったが、別の形態として、陽極箔２７に対して陽極リードタブ２２およびアルミニウム箔の小片６を別々に、加締めや溶接等の方法によって電気的接続した電解コンデンサにも適用できる。
【００２４】
さらに、上記実施例では、封口体４として、端子を埋め込んだ合成樹脂性のモールド板を用いたが、別の形態として、封口体４としてゴム貼り積層板を用いた構成の電解コンデンサにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電解コンデンサの構造の模式断面図である。
【図２】本発明の実施例による電解コンデンサ用コンデンサ素子の構造を示す説明図である。
【図３】図２のコンデンサ素子の製造方法を示す説明図である。
【図４】従来の電解コンデンサ用コンデンサ素子の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  電解コンデンサ
２  コンデンサ素子
３  コンデンサケース
４  封口体
５  加締め（または溶接）
６  アルミニウム箔の小片
８  素子巻き取り機
２１  陰極リードタブ
２２  陽極リードタブ
２６  陰極箔
２７  陽極箔
２８  セパレータ
３０  素子固定材
４１  陰極端子
４２  陽極端子
４３  陰極内部端子
４４  陽極内部端子
８０  陽極リードタブ取りつけエリア
８２  加締め装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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