(57)【要約】【課題】電解コンデンサにおいて、静電容量に対する体積効率が優れているとともに、回路基板の実装効率が低下しないようにする。【解決手段】コンデンサ素子１０において、陰極箔３が互いに異なる面方向に順次折り曲げられ、陽極箔２が、陰極箔３の折り曲げ部３ａとその折り曲げ部３ａに連続して形成された２つの平面部３ｂとで区画される領域Ｒ１内に配置されている。セパレータ４が２つに折り曲げられており、陽極箔２が、セパレータ４の折り曲げ部４ａと、その折り曲げ部４ａに連続して形成された２つの平面部４ｂとで区画される領域Ｒ２内に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられた長尺状の陰極箔と、
該陰極箔における折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第１領域内に配置されている複数の陽極箔と、
該陽極箔の両平面と対向するように配置されているセパレータとを有するコンデンサ素子を備えていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記セパレータが折り曲げられており、
前記陽極箔が、該セパレータにおける折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第２領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
２枚の前記セパレータの間に前記陽極箔が挟み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記陽極箔に複数のタブ電極が接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられた長尺状の陽極箔と、
該陽極箔における折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第１領域内に配置されている複数の陰極箔と、
該陰極箔の両平面と対向するように配置されているセパレータとを有するコンデンサ素子を備えていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項６】
前記セパレータが折り曲げられており、
前記陰極箔が、該セパレータにおける折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第２領域内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電解コンデンサ。
【請求項７】
２枚の前記セパレータの間に前記陰極箔が挟み込まれていることを特徴とする請求項５に記載の電解コンデンサ。
【請求項８】
前記陰極箔に複数のタブ電極が接続されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項９】
前記コンデンサ素子を封入するケースとケースを封口する封口体とをさらに備えており、
該封口体の表面に防爆用の弱体部が形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記コンデンサ素子を封入するケースを備えており、
該ケースが防爆弁を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項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、各種電子機器等に用いられる電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサとは、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁金属と呼ばれる金属を電極とし、陽極を酸化することで得られる酸化皮膜層を誘電体として利用するコンデンサである。
電解コンデンサとしては、弁金属にエッチング処理及び酸化皮膜形成処理を行った長尺状の陽極箔と、陽極箔と同じ長尺状の陰極箔とがセパレータを介して筒状に巻回された巻回型コンデンサ素子を有しており、この巻回型コンデンサ素子を駆動用電解液に含浸した後に、円筒状のケースに収納したものが知られている。
【０００３】
しかし、このような円筒状の電解コンデンサは、他の電子部品と隣接するように回路基板上に実装された場合に、電解コンデンサの周囲に利用されない空間が生じやすい。このため、回路基板の実装効率が低下し、電子機器等の小型化の障害となっている。
また、陽極箔と陰極箔とが巻回されているため、リアクタンス成分が発生して高周波におけるインピーダンスが高くなり周波数特性が悪くなるという問題を有している。
【０００４】
そこで、このような問題を解消するため、図５に示すように、長尺状の陽極箔１０２と陰極箔１０３とを、両者の間に介在させたセパレータ１０４とともにつづら折りにして形成されたコンデンサ素子１０１を有する電解コンデンサが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１１１０１５号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した電解コンデンサ素子は、陽極箔の片面にしか陰極箔が位置しないため、陽極箔の両面に陰極箔が位置する場合と比較すると半分程度の静電容量しか確保することができず、コンデンサ素子の静電容量に対する体積効率が悪くなるという問題を有している。
【０００７】
本発明の主たる目的は、上記従来の問題を解決するものであって、静電容量に対する体積効率が優れているとともに、回路基板の実装効率が低下しにくい電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある観点から見れば、本発明に係る電解コンデンサは、互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられた長尺状の陰極箔と、該陰極箔における折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第１領域内に配置されている複数の陽極箔と、該陽極箔の両平面と対向するように配置されているセパレータとを有するコンデンサ素子を備えている。
【０００９】
また、上記ある観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記セパレータが折り曲げられており、前記陽極箔が、該セパレータにおける折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第２領域内に配置されていることが好ましい。
あるいは、上記ある観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、２枚の前記セパレータの間に前記陽極箔が挟み込まれていても構わない。
【００１０】
さらに、上記ある観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記陽極箔に複数のタブ電極が接続されていることが好ましい。
【００１１】
別の観点から見みれば、本発明に係る電解コンデンサは、互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられた長尺状の陽極箔と、該陽極箔における折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第１領域内に配置されている複数の陰極箔と、該陰極箔の両平面と対向するように配置されているセパレータとを有するコンデンサ素子を備えている。
【００１２】
また、上記別の観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記セパレータが折り曲げられており、前記陰極箔が、該セパレータにおける折り曲げ部と、該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第２領域内に配置されていることが好ましい。
あるいは、上記別の観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、２枚の前記セパレータの間に前記陰極箔が挟み込まれていても構わない。
【００１３】
さらに、上記別の観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記陰極箔に複数のタブ電極が接続されていることが好ましい。
【００１４】
また、上記ある観点及び別の観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記コンデンサ素子を封入するケースとケースを封口する封口体とをさらに備えており、該封口体の表面に防爆用の弱体部が形成されていることが好ましい。
【００１５】
あるいは、上記ある観点及び別の観点から見た本発明に係る電解コンデンサにおいては、前記コンデンサ素子を封入するケースを備えており、
該ケースが防爆弁を有していても構わない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、陽極箔の両平面と対向するように陰極箔が配置されるため、コンデンサ素子全体の静電容量に対する体積効率が優れたものとなる。
また、長尺状の陰極箔又は陽極箔が互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられた構造となっているため、コンデンサ素子の小型化及び薄型化を図ることができる。これにより、回路基板の実装効率が低下するのを抑制することができる。
さらに、上記構造により巻回型電解コンデンサよりリアクタンス成分が生じにくくなり、周波数特性が優れたものとなる。
加えて、コンデンサ素子を薄型化することによって、表面積が大きくなり放熱性に優れたものとなる。これにより、電解コンデンサの電気特性が向上する。
【００１７】
また、セパレータが折り曲げられていたり、あるいはセパレータが２枚設けられ、陽極箔又は陰極箔が、セパレータにおける折り曲げ部と、当該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される第２領域内に配置されたり、あるいは２枚のセパレータの間に挟み込まれているので、非常に薄い積層コンデンサ素子を製造する場合、製造効率が向上し得る。
【００１８】
さらに、上記の状態で設置された陽極箔又は陰極箔に複数のタブ電極が接続されれば、コンデンサ素子への入出力電流経路が増えて、抵抗が小さくなり、周波数特性がさらに優れたものとなり得る。
【００１９】
また、コンデンサ素子を封入するケースまたは封口体が防爆機能を有すれば、安全性が向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の好適な実施形態である電解コンデンサの斜視図である。図２は図１に示すII-II線に係る電解コンデンサ１の断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電解コンデンサ１は、ほぼ直方体形状を有しており、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０を封入するアルミニウムのケース２１とを有している。
【００２１】
コンデンサ素子１０について図３を参照しつつ説明する。図３は、コンデンサ素子１０の外観斜視図である。なお、図３においてはコンデンサ素子１０の一部のみが示されている。
図３に示すように、コンデンサ素子１０は、複数の陽極箔２と、陰極箔３と、複数のセパレータ４とを有している。陰極箔３は、アルミニウム等の弁作用金属で形成された長尺状の電極である。また、陰極箔３は、互いに異なる面方向に順次折り曲げられることによってＳ字形状をなしている。陽極箔２は、陰極箔３と同様にアルミニウム等の弁作用金属で形成された矩形状の電極である。
この陽極箔２の表面はエッチング処理により粗面化されるとともに酸化皮膜が形成されている。また、陽極箔２は、陰極箔３の折り曲げ部３ａと、折り曲げ部３ａの各端部から連続しつつ互いに対向する２つの平面部３ｂとで区画される領域（第１領域）Ｒ１内に陽極箔２が配置されている。
【００２２】
セパレータ４は、矩形状を有する電解紙であり、その両面には導電性高分子からなる固体電解質が保持されている。導電性高分子からなる固体電解質としては、ポリアニリン、ポリピロール、あるいは、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）等を使用でき、このような固体電解質はコンデンサ素子１０にモノマーと酸化剤とを含浸後、化学重合により生成される。
また、セパレータ４は、Ｕ字形状をなすように２つに折り曲げられている。セパレータ４の折り曲げ部４ａと、折り曲げ部４ａの各端部から連続しつつ互いに対向する２つの平面部４ｂとで区画される領域（第２領域）Ｒ２内に陽極箔２が配置されている。つまり、セパレータ４の平面部４ｂが陽極箔２の両平面と対向している。これにより、陽極箔２及び陰極箔３とセパレータ４の間に固体電解質が保持される。
なお、本実施形態においては、セパレータ４が陰極箔３の折り曲げ方向に直交する方向に折り曲げられているが、折り曲げ方向はこれに限定されない。例えば、セパレータ４が陰極箔３の折り曲げ方向と同じ方向に折り曲げられてもよい。
【００２３】
各陽極箔２にはそれぞれ２つのタブ電極５が接続されている。また陰極箔３の各平面領域３ｂにはそれぞれ１つのタブ電極６が接続されている。タブ電極５及び６は陰極箔３の短手方向（図２中上方、図３中手前方向）に引き出されている。
【００２４】
図１及び図２において、電解コンデンサ１は、有底筒状のケース２１と、封口体２２と、２本のリード線２３、２４とを有している。ケース２１がコンデンサ素子１０を収容している。封口体２２がケース２１の開口部を封止するように配置されている。そして、封口体２２の上面に配置されたゴムリング２２ｂとケース２１の開口部が当接し、かつケース側壁と封口体２２とが接するように絞り加工が施されている。これにより、ケース２１内にコンデンサ素子１０が封入される。
また、封口体２２の表面中央には弱体部として切り込み２２ａが形成されている。これにより、電解コンデンサ１の内圧が上昇したときに封口体２２が容易に変形して内圧を低下させることができる。つまり封口体２２は防爆機能を有している。なお、封口体に防爆機能設けず、ケースに防爆弁を形成してもよい。
【００２５】
２本のリード線２３、２４は封口体２２を貫通するとともに、封口体２２の下面に接するように膨大部２３ａ、２４ａが形成されている。これにより、リード線２３、２４が封口体２２に固定される。そして、ケース２１内において、リード線２３の端部と全てのタブ電極５とがリベット止めにより電気的に接続されており、リード線２４の端部と全てのタブ電極６とがリベット止めや溶接等により電気的に接続されている。これにより、リード線２３がプラス端子に、リード線２４がマイナス端子となっている。
【００２６】
なお、タブ電極５の枚数が多いときには、図４に示すように、封口体２２の下面に、リード線２３の端部に接続された接続電極２５と、リード線２４の端部に接続された接続電極２６とを配置し、２つに分けたタブ電極５の端部を接続電極２５に形成された２カ所の接続領域２５ａにそれぞれ溶接し、タブ電極６の端部を接続電極２６に形成された接続領域２６ａに溶接するようにしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態の電解コンデンサ１と従来の電解コンデンサとの特性を比較する。具体的には、定格電圧４００Ｖ、静電容量３３μＦの巻回型コンデンサ素子を有する従来の電解コンデンサと、同一仕様の部材を使用した本実施形態の電解コンデンサ１とを比較する。各電解コンデンサについて、−４０℃での１０ｋＨｚにおける等価直列抵抗値（ＥＳＲ（ｍΩ））の測定結果と、コンデンサ素子のサイズの関係を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の結果より、本実施形態である電解コンデンサ１は、従来例と比較して−４０℃において低い等価直列抵抗値を示し、優れた低温特性を示していることが確認された。また、同一静電容量に対する体積効率も優れていることが確認された。さらに、従来例に比して電解コンデンサを大幅に薄型化されることも確認された。
【００３０】
以上説明した本実施形態によると、陽極箔２の両平面と対向するように陰極箔３が配置されるため、コンデンサ素子１０全体の静電容量に対する体積効率が優れたものとなる。
また、長尺状の陰極箔３が互いに異なる面方向に順次折り曲げられた構造となっているため、コンデンサ素子１０の小型化及び薄型化を図ることができる。これにより、回路基板の実装効率が低下するのを抑制することができる。
さらに、巻回型電解コンデンサよりリアクタンス成分が生じにくくなり、周波数特性が優れたものとなる。
加えて、コンデンサ素子１０を薄型化することによって、表面積が大きくなり放熱性に優れたものとなる。これにより、電解コンデンサ１の電気特性が向上する。
【００３１】
また、折り曲げられたセパレータ４の平面領域Ｒ２内に陽極箔２を配置すればよいため、非常に薄型の電解コンデンサ１を製造する場合、製造効率が向上する。
【００３２】
さらに、陽極箔２に複数のタブ電極５が接続されているため、陽極箔２への入出力電流経路が増えて、抵抗が小さくなり、電解コンデンサ１の周波数特性がさらに優れたものとなっている。
【００３３】
加えて、封口体２２が防爆機能を有しているため、電解コンデンサ１の安全性が向上する。
【００３４】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。例えば、上述の実施形態においては、折り曲げられたセパレータ４によって区画される領域Ｒ２内に陽極箔２を配置する構成であるが、２枚のセパレータの間に陽極箔２を挟み込んで、当該セパレータが陽極箔２の両平面に対向するように構成してもよい。セパレータは電解紙に限定されるものではなく、不織布や多孔質フィルムを使用してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態においては、陽極箔２と陰極箔３との間に１枚のセパレータ４が配置される構成であるが、複数枚のセパレータが配置される構成であってもよい。
【００３６】
さらに、上述の実施形態においては、陽極箔２に２つのタブ電極５が接続されているが、１つ又は３つ以上のタブ電極５が接続されてもよい。また、各領域Ｒ２の陽極箔２を複数重ねてもよい。
【００３７】
加えて、上述の実施形態においては、長尺状の陰極箔３が互いに異なる面方向に順次折り曲げられており、陽極箔２が陰極箔３によって区画される領域Ｒ１内に配置される構造となっているが、長尺状の陽極箔が互いに異なる面方向につづら折り状に順次折り曲げられており、陰極箔が、陽極箔における折り曲げ部と、当該折り曲げ部に連続して形成された２つの平面部とで区画される領域（第１領域）内に配置される構造となっていてもよい。
このような構造において、セパレータ４が折り曲げられており、陰極箔が、セパレータ４に区画される領域Ｒ２内に配置されていることが好ましい。あるいは、セパレータが２枚設けられており、これら２枚のセパレータの間に陰極箔が挟み込まれても構わない。
【００３８】
さらに、上述の実施形態においては、コンデンサ素子１０がケース２１に封入される構成であるが、コンデンサ素子１０を封入するケース２１はこれに限定されるものではない。例えば、ケース２１が樹脂やラミネートフィルムにより形成されるものであってもよい。
また、電解質は固体電解質に限られるものではなく、液状の電解質やゲル電解質でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る実施形態である電解コンデンサの外観斜視図である。
【図２】図１に示すII-II線に係る電解コンデンサの断面図である。
【図３】図１に示すコンデンサ素子の外観斜視図である。
【図４】図１に示すリード線とタブ電極との接続構造の変形例を示す図である。
【図５】従来例のコンデンサ素子の外観斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１     電解コンデンサ
２     陽極箔
３     陰極箔
３ｂ   陰極箔の平面部
３ａ   陰極箔の折り曲げ部
４     セパレータ
４ｂ   セパレータの平面部
４ａ   セパレータの折り曲げ部
５、６ タブ電極
１０   コンデンサ素子
２１   ケース
２２   封口体
２２ａ 切り込み
２２ｂ ゴムリング
２３、２４    リード線
Ｒ１   陰極箔によって区画される領域（第１領域）
Ｒ２   セパレータによって区画される領域（第２領域）
【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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