(57)【要約】【課題】  高温でのリフローに際しても外装ケースの変形が無く、かつ封口精度の高い電解コンデンサを提供する。【解決手段】  電解コンデンサの外装ケースとして、引っ張り強さが１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲のアルミニウム−マンガン合金を用い、さらに外部がエポキシ樹脂による樹脂コーティングされている外装ケースを用いて電解コンデンサを構成する。引っ張り強さが１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲のアルミニウム−マンガン合金は、高温でのリフローでも外装ケースが変形しない強度を有するとともに、適度な柔軟性を有し、電解コンデンサの加締め工程においても、加締め治具の接触による樹脂コーティング層のすり切れを防止することができる。【選択図】  図１
2007103533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔をセパレータとともに巻回したコンデンサ素子を、有底筒状の外装ケースに、封口体とともに収納するとともに、外装ケースの外周および開口端部を加締めることにより封口した電解コンデンサにおいて、
引っ張り強さが１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲のアルミニウム−マンガン合金を用い、外部が樹脂コーティングされている外装ケースを用いた電解コンデンサ。
【請求項２】
樹脂コーティングの樹脂がエポキシ樹脂である請求項１に記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサの製造方法に関するもので、特に面実装型として基板に実装して用いられるチップ型電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１はこの種の従来のチップ型電解コンデンサの構成を示した正面断面図と側面断面図であり、同図において、１０はチップ形電解コンデンサであり、このチップ型電解コンデンサ１は陽極リード線３ａと陰極リード線３ｂがそれぞれ接続された陽極箔と陰極箔と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９を駆動用電解液と共に有底円筒状の金属からなる外装ケース１０内に収納し、この外装ケース３の開放端部を封口部材４により封止することによって構成されている。
【０００３】
２は外装ケース１０のリード線導出端面に当接するように取り付けられた絶縁性の絶縁板であり、この絶縁板２には上記コンデンサ素子９から導出された一対のリード線３ａ，３ｂが貫通する貫通孔８と、この貫通孔８を貫通させた一対のリード線３ａ，３ｂ（折り曲げ部分は扁平に加工されている）を収納するための溝部が外表面に設けられており、リード線を直角方向に折り曲げて、絶縁板に沿うように折り曲げられて、溝部にリード線を収納することにより、プリント基板に表面実装が可能となるように構成されたものであった。
【０００４】
このようなチップ型電解コンデンサに関する文献としては、次のような文献が知られている。
【特許文献１】特開昭６０−１７０９２６号
【特許文献２】特公平２−５６８０８号
【０００５】
このようなチップ型電解コンデンサは、プリント基板に実装する際にははんだリフローによってはんだ付けすることが一般的に行われている。
【０００６】
ところで、近年、地球環境への影響を軽減するために、電子機器において鉛を用いないはんだ、いわゆる鉛フリーはんだを用いて電子部品をプリント基板に接合することが求められている。このような鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系合金はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系合金はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系合金はんだ等が使用されるが、これらのはんだはＳｎ−Ｐｂ系合金はんだに比べると、融点が高いという特徴がある。従って、このような鉛フリーはんだを用いてはんだ付けする際、例えばリフローはんだ付けする場合には、リフロー温度も高くする必要が出てくる。従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだでは、リフロー温度を２２５〜２３５℃程度とすれば充分であったが、鉛フリーはんだを用いるとリフロー温度は２４５〜２５５℃程度まで上昇させる必要がある。
【０００７】
そして、リフロー温度の上昇に伴い、プリント基板に搭載されるチップ型電解コンデンサにも、熱による影響が大きなものとなる。
【０００８】
チップ型電解コンデンサは前述したように内部に駆動用電解液を保持しており、高温になると駆動用電解液の溶媒が気化して電解コンデンサの内部圧力を上昇させてしまう。そして、チップ型電解コンデンサの内圧上昇に伴い、外装ケースを変形させることがある。鉛フリーはんだを用いることによりリフロー温度が上昇することに伴って、外装ケースの変形の問題はより顕著なものとなってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、このようなリフロー時にチップ型電解コンデンサの外装ケースが変形することを防止するために、外装ケースの材質として硬度が高い材質が使用されている。従来、電解コンデンサの外装ケースとして用いられてきたのは、純アルミニウムに近いＪＩＳ１０００番台のアルミニウム合金であるが、より高い硬度を有するアルミニウム合金としてアルミニウムとマンガンの合金であるＪＩＳ３０００番台のアルミニウム合金が、電解コンデンサの外装ケースとして用いられることもある。外装ケースの硬度が上昇することによって、内部圧力の上昇に対する抗変形力が増し、より高い内圧上昇にも耐えられるようになる。
【００１０】
しかしながら、アルミニウム−マンガン合金を外装ケースとして用いると、次のような問題が発生する。電解コンデンサは、外装ケースにコンデンサ素子と封口体を収納した後、加締めと呼ばれる外装ケースの側面からの横溝加工（横加締め）と開口端部のカーリング加工（縦加締め）によって封口を行っているが、外装ケースの硬度が高くなったことに伴い、これらの横溝加工とカーリング加工も難易度が増すことになる。すなわち、外装ケースの硬度が高くなったことにより、外装ケースは変形しづらいものとなり、加工治具を外装ケースに押し当てて変形加工させる際に、より多くの時間が必要となる。また、加工治具を押し当てる力もより強いものが必要となり、外装ケースの加工時に加工治具との摩擦熱も大きなものとなる。
【００１１】
ところで、外装ケースの中には、外装ケースの外表面を樹脂でコーティングした外装ケースがある。これは外装ケースは内部に収納されている電解液と接しており、電気的にはマイナスの端子と等価となっているため、外装ケースを絶縁性の樹脂によってコーティングすることにより電気的に絶縁を図っているものである。
【００１２】
しかしながら、外装ケースに予め樹脂コーティング層が形成されている外装ケースの材質をアルミニウム−マンガン合金とした場合には、加締め加工時に樹脂コーティング層に加えられる機械的ストレスが強いものとなってしまう。加締め加工の難易度が上がっているために、加工時の摩擦熱に上昇および加工治具とのすりあわせによる摩耗によって樹脂コーティング層がすり切れて、外装ケースの金属面が露出してしまうおそれが高まることになる。
【００１３】
以上のようにはんだ付けの鉛フリー化に伴い、電解コンデンサには従来にない新たな課題が生じていることになる。
【００１４】
そこで、発明者らは、上記の課題を解決するために検討を進めた結果、この発明によって解決できることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この出願の請求項１に係る発明は、陽極箔と陰極箔をセパレータとともに巻回したコンデンサ素子を、有底筒状の外装ケースに、封口体とともに収納するとともに、外装ケースの外周および開口端部を加締めることにより封口した電解コンデンサにおいて、引っ張り強さが１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲のアルミニウム−マンガン合金を用い、外部が樹脂コーティングされている外装ケースを用いたことを特徴とする。
【００１６】
アルミニウム−マンガン合金の中でも引っ張り強さが１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲のものを用いることにより、リフロー時の外装ケースの変形を防止することができるとともに、加締めのためのカーリング加工の際にも、樹脂層にダメージを与えることなく、外装ケースを変形させることができる。ここでの引っ張り強さとはＪＩＳ−Ｚ２２４１に規定された「金属材料引張試験方法」による値を言う。
【００１７】
この出願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電解コンデンサにおいて、樹脂コーティングの樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
エポキシ樹脂は熱硬化性であるため、加締め治具との摩擦熱によって温度が上昇した際でも軟化することがない。また、耐摩耗性も良好であるため、樹脂層が剥離したり、すり切れてしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、鉛フリーはんだを用いて半田付けした場合でも、外装ケースの変形がなく、また加締め加工時にも外装ケースの樹脂コーティング層の剥離等がない電解コンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。
【００２１】
コンデンサ素子９は陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回して形成したもので、一方の巻回端面より２本の電極タブおよびリード線３ａ、３ｂが導出されている。
【００２２】
このコンデンサ素子９は、有底筒状の外装ケース１０に収納されている。ここで用いられる外装ケース１０は、アルミニウム−マンガン合金よりなり、その引っ張り強度が１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲の材質を用いている。そして外装ケースの外装にエポキシ樹脂からなる樹脂コーティング層１０ａが形成されている、この樹脂コーティング層１０ａの厚さは０．３ｍｍとなっている。
【００２３】
外装ケースの開口端部は、ブチルゴム等の弾性部材からなる封口部材４によって封口されている。なお、封口部材４には貫通孔が形成されており、コンデンサ素子の電極タブおよびリード線３ａ、３ｂが封口部材４の貫通孔に挿入されている。
【００２４】
そして、電解コンデンサのリード線導出端面には、絶縁板２が配置され、リード線３ａ、３ｂが絶縁板２に沿って折り曲げられて、チップ型電解コンデンサとしている。
【００２５】
このような電解コンデンサの製造工程を図２とともに説明する。
【００２６】
所定の工程によりコンデンサ素子９を作成し、コンデンサ素子９に駆動用の電解液を含浸した後、コンデンサ素子９のリード線３ａ、３ｂおよび電極タブを封口部材４の貫通孔の挿入して、コンデンサ素子９に封口部材４を取り付ける。そして、外装ケース１０にコンデンサ素子９及び封口部材４を収納する。
【００２７】
さらに、外装ケース１０の開口端部の封口を行う。外装ケース１０は、側面からの横溝加工によって、封口部材を圧縮し、気密を得ている。また、外装ケースの開口端部はカーリング加工によって、開口端部が封口部材に食い込むように加工されており、外装ケースからの封口部材の脱落を防止している。
【００２８】
横加締めは、図２（ａ）に示すように、軸に回転自在に取り付けられたコマ状の横加締め治具を外装ケースの側面に押し当てて、図２（ｂ）に示すような、外装ケースが径小となるように横溝加工を行う。その後、図２（ｃ）に示すように、カーリング治具１２を外装ケース１０の開口端部に押し当てて、外装ケース１０の端部を巻き込むように変形させ、開口端部を封口体４に食い込むようにカーリング加工を行って、図２（ｄ）のような電解コンデンサを得る。
【００２９】
この横溝加工、カーリング加工の際にはそれぞれの加工治具が外装ケースと当接し、摩擦による熱が発生する。この際、外装ケースの硬度が高いと外装ケースの加工がしづらく、外装ケースを変形させるのに時間がかかることになる。このため、加工治具との接触時間が長くなり、摩擦熱の発生も大きなものとなってしまう。
【００３０】
一方で、電解コンデンサのはんだリフロー次に外装ケースが変形してしまうことがあるが、この変形を防止するためには、外装ケースの硬度は高いことが望ましい。この相反する特性を満足するためには、アルミニウム−マンガン合金よりなり、その引っ張り強度が１５０〜１８０ｋｇ／ｃｍ２の範囲の材質を用いることが必要となる。
【００３１】
さらに電解コンデンサの封口を行った後、電解コンデンサのリード線導出端面に、絶縁板２を当接させる。絶縁板２にはリード線３ａ、３ｂを貫通する貫通孔８，８が形成されており、この貫通孔８，８を貫通させた一対のリード線３ａ、３ｂを収納するための溝部が外表面に設けられており、リード線３ａ、３ｂを直角方向に折り曲げて、絶縁板２に沿うように折り曲げられて、溝部にリード線を収納することにより、プリント基板に表面実装が可能となるように構成する。
【実施例】
【００３２】
次により具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
アルミニウム−マンガン合金（引っ張り強度１６０ｋｇ／ｃｍ２）からなる外装ケースを用いた外装ケースに、エポキシ樹脂からなる樹脂コーティング層を施した。樹脂コーティング層の厚さは０．８μｍである。
この外装ケースを用いて電解コンデンサを作成した。この電解コンデンサの大きさはφ８．０×１１．５Ｌであった。
（実施例２）
アルミニウム−マンガン合金（引っ張り強度１６０ｋｇ／ｃｍ２）からなる外装ケースを用いた外装ケースに、ナイロン樹脂からなる樹脂コーティング層を施した。樹脂コーティング層の厚さは０．８μｍである。
この外装ケースを用いて電解コンデンサを作成した。この電解コンデンサの大きさはφ８．０×１１．５Ｌであった。
（比較例１）
アルミニウム（引っ張り強度１００ｋｇ／ｃｍ２）からなる外装ケースを用いた外装ケースに、エポキシ樹脂からなる樹脂コーティング層を施した。樹脂コーティング層の厚さは０．８μｍである。
この外装ケースを用いて電解コンデンサを作成した。この電解コンデンサの大きさはφφ８．０×１１．５Ｌであった。
（比較例２）
アルミニウム−マンガン合金（引っ張り強度２２０ｋｇ／ｃｍ２）からなる外装ケースを用いた外装ケースに、エポキシ樹脂からなる樹脂コーティング層を施した。樹脂コーティング層の厚さは０．８μｍである。
この外装ケースを用いて電解コンデンサを作成した。この電解コンデンサの大きさはφ８．０×１１．５Ｌであった。
【００３３】
上記の電解コンデンサの製造後に外観を確認し、その後にプリント基板に実装するために、はんだリフローにてはんだ付けを行った。リフロー温度は２５０℃とした。
このはんだリフローの後に、再びチップ型電解コンデンサの外観検査を行った。
【００３４】
この外観検査の結果を次の表１に示す
【表１】
2007103533.tif 000003
【００３５】
上記の表１の結果から判るように、この発明の実施例１、実施例２では、樹脂コーティング層のすり切れやリフロー後の外装ケースの変形は発生していないが、外装ケースの材質として、純アルミニウムをベースにした比較例１では、リフロー後の外装ケースの変形が発生した。また、外装ケースの材質としてアルミニウム−マンガン合金を用いてはいるが、引っ張り強度が２２０ｋｇ／ｃｍ２と設定した比較例２では、加締めの後に、樹脂コーティング層のすり切れが発生していることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】チップ型電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。
【図２】電解コンデンサの加締め工程を示す図面である。
【符号の説明】
【００３７】
１  チップ型電解コンデンサ
２  絶縁板
３  リード線
４  封口部材
８  貫通孔
９  コンデンサ素子
１０  外装ケース
１０ａ  樹脂コーティング層
【図１】
2007103533.tif 000004
【図２】
2007103533.tif 000005