(57)【要約】【課題】電極箔における拡面処理層が形成される電極部と未拡面処理部である接続部との境界部の過度の折り曲げや、ひびの発生を防止する積層型コンデンサを提供すること。【解決手段】金属箔に対して皮膜形成処理を行うことにより、金属箔に拡面処理層２が形成されるようになっており、この拡面処理層２が形成された電極部５ｂとこの電極部５ｂから突出される接続部５ａとを有する電極箔５を積層し、この電極箔５の接続部５ａ同士を接続して形成されるコンデンサ素子を備える積層型コンデンサであって、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃの拡面処理層２の厚みが、電極部５ｂから接続部５ａに向かって漸次的に薄くなっている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に拡面処理を施したことにより、該金属箔に拡面処理層が形成された電極部と該電極部から突出される接続部とを有する電極箔をセパレータを介して積層し、該電極箔の接続部同士を接続して形成されるコンデンサ素子を備える積層型コンデンサであって、
前記電極部と前記接続部との境界部の拡面処理層の厚みが、前記電極部から前記接続部に向かって漸次的に薄くなっていることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項２】
前記電極部全体に前記拡面処理層が形成されるとともに、前記接続部の少なくとも境界部近傍に形成される拡面処理層の厚みが、該境界部近傍から該接続部の先端部に向かって漸次的に薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の積層型コンデンサ。
【請求項３】
金属箔に対して拡面処理を行うことにより、該金属箔に拡面処理層を形成する拡面処理工程と、該拡面処理層が形成された電極部と該電極部から突出される接続部とを有する電極箔を積層し、該電極箔の接続部同士を接続する接続工程と、を含む積層型コンデンサの製造方法であって、
前記拡面処理工程にて、前記電極部と前記接続部との境界部の前記拡面処理の影響を、前記電極部から前記接続部に向かって漸次的に弱くする拡面処理変化手段が設けられることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極箔を積層して形成されるコンデンサ素子を備える積層型コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型電解コンデンサは、電極箔の表面積を大きくすることで静電容量の向上を図ることを目的に拡面処理であるエッチング処理により拡面化した電極箔の表面に化成処理によって形成された酸化皮膜層を有する電極箔とセパレータを交互に配置して積層させることで、積層型のコンデンサ素子を形成している（例えば、特許文献１参照）。このようなコンデンサ素子では、電極箔の突出部（接続部）同士の接続をする際に、コールドウェルド（ＣＷ）により接続するようになっている。しかしながら、このような電極箔をＣＷにより接続する場合、酸化皮膜層は絶縁体であり、酸化皮膜層は拡面化した電極箔の表面を覆うように形成されているため、電極箔同士を接続し難いばかりか、ＣＷ金型を用いて電極箔の積層方向に圧接した際に、酸化皮膜層を有する電極箔は延伸作用がないため切断される。この傾向は、中高圧用の直流によりエッチング処理を施した電極箔で顕著であり、しかも積層された電極箔の枚数が多くなるほど、電極箔同士の電気的接続性にさらに悪影響を与えてしまう。
【０００３】
そこで、電極箔５’の接続部５ａのみを、マスキング等の処理を施してエッチング処理を行い、未エッチング部（未拡面処理部）とするとともに、電極箔５’における電気を帯びる電極部５ｂのみにエッチング層２（拡面処理層）を形成した電極箔５’を製造することがある（図９参照）。このようにすることで、接続部５ａにエッチング層２が設けられずに済み、接続部５ａ同士をＣＷによって接続しても延伸作用の不足により切断されることなく、電気的接続性が悪化することがなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２６３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の接続部を未エッチング部（未拡面処理部）とする方法にあっては、エッチング層２が形成された電極部５ｂにおいて、その芯金部１８の厚みが薄くなっており、この芯金部１８の厚みが、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃで急激に異なるようになっている（図９参照）。そして、積層された電極箔５’の接続部５ａ同士をＣＷにより接続する際に、外方側に配置される電極箔５’の接続部５ａは、その電極部５ｂとの境界部５ｃ（接続部５ａの根元付近）から積層方向に向かって大きく屈曲されるようになる。そのため、この屈曲により境界部５ｃに応力が集中してしまい、過度に折り曲げられて、境界部５ｃにひびが生じる虞がある（図１０参照）。また、電極箔５を金属箔から切り抜き等の処理により形成する工程や、コンデンサ素子１４を外装ケースに収納する場合等のコンデンサの製造工程においても、この境界部５ｃに応力が集中してひびが生じ、漏れ電流が増加する虞がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、電極箔における拡面処理層が形成される電極部と未拡面処理部である接続部との境界部の過度の折り曲げや、ひびの発生を防止する積層型コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の積層型コンデンサは、
金属箔に拡面処理を施したことにより、該金属箔に拡面処理層が形成された電極部と該電極部から突出される接続部とを有する電極箔をセパレータを介して積層し、該電極箔の接続部同士を接続して形成されるコンデンサ素子を備える積層型コンデンサであって、
前記電極部と前記接続部との境界部の拡面処理層の厚みが、前記電極部から前記接続部に向かって漸次的に薄くなっていることを特徴としている。
この特徴によれば、拡面処理層の厚みが、電極部と接続部との境界部で漸次的に変化するようになり、積層された電極箔の接続部同士を接続する際に境界部が屈曲されても、この境界部に応力が集中され難くなり、電極箔における拡面処理層が形成される電極部と未拡面処理部である接続部との境界部の過度の折り曲げや、ひびの発生を防止することができる。
【０００８】
本発明の積層型コンデンサは、
前記電極部全体に前記拡面処理層が形成されるとともに、前記接続部の少なくとも境界部近傍に形成される拡面処理層の厚みが、該境界部近傍から該接続部の先端部に向かって漸次的に薄くなっていることを特徴としている。
この特徴によれば、コンデンサ素子の静電容量を決定する電極部全体は、拡面処理層の厚みが一定となり、各電極箔の電極部に帯電される静電容量にバラつきが生じることを防止し、かつ接続部の先端部に行くに従って未拡面処理部が形成され、接続部同士を接続し易くすることができる。
【０００９】
本発明の積層型コンデンサの製造方法は、
金属箔に対して拡面処理を行うことにより、該金属箔に拡面処理層を形成する拡面処理工程と、該拡面処理層が形成された電極部と該電極部から突出される接続部とを有する電極箔を積層し、該電極箔の接続部同士を接続する接続工程と、を含む積層型コンデンサの製造方法であって、
前記拡面処理工程にて、前記電極部と前記接続部との境界部の前記拡面処理の影響を、前記電極部から前記接続部に向かって漸次的に弱くする拡面処理変化手段が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、拡面処理層の厚みが、電極部と接続部との境界部で漸次的に変化するようになり、積層された電極箔の接続部同士を接続する際に境界部が屈曲されても、この境界部に応力が集中され難くなり、電極箔における拡面処理層が形成される電極部と未拡面処理部である接続部との境界部の過度の折り曲げや、ひびの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】金属箔にマスキングテープを取り付けた状態を示す図である。
【図２】マスキングテープを示す図である。
【図３】エッチング処理を施した金属箔を示す図である。
【図４】シート体を示す図である。
【図５】シート体への化成処理の工程を示す図である。
【図６】シート体から切り離した電極箔を示す図である。
【図７】陽極箔の境界部を示す断面図である。
【図８】積層型コンデンサ素子を示す図である。
【図９】従来の陽極箔の境界部を示す断面図である。
【図１０】従来のコンデンサ素子の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る積層型コンデンサ及びその製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１２】
実施例に係る積層型コンデンサにつき、図１から図８を参照して説明する。本実施例のコンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の金属箔で形成された電極箔５，１１をセパレータ１３を介在させて積層した積層型コンデンサ素子１４に、駆動用電解液を含浸して、有底筒状の外装ケースに収納し、この外装ケースの開口部を封口体で密封するとともに、積層型コンデンサ素子１４から導いた外部端子１５を封口体に貫通させて外部に導出させるものである（図８参照）。
【００１３】
本実施例において、金属箔表面の拡面処理としては、塩酸中においてカーボンのような電極と金属箔を対向させ、外部電源の正極を金属箔に、負極を対向電極に接続し電流を流し、前記金属箔表面を侵食することで拡面化するエッチング方法とする。
【００１４】
図１に示すように、陽極箔を製造する際には、先ず帯状金属箔１を用意し、この帯状金属箔１の両面における上下端縁にマスキングテープ１６を貼り付ける。このマスキングテープ１６には、一端縁から他端縁にかけて、エッチング用溶液を全く浸透しない非浸透部１６ａと、エッチング用溶液を若干浸透する少浸透部１６ｂと、エッチング用溶液を多く浸透させる多浸透部１６ｃと、が形成されている（図２参照）。尚、本実施例では、マスキングテープ１６が後述するエッチング処理の影響を漸次的に弱くするエッチング変化手段を構成している。
【００１５】
このマスキングテープ１６を貼り付けた帯状金属箔１をエッチング用溶液に浸してエッチング処理（拡面処理）を施す。すると、図３に示すように、帯状金属箔１の表面がエッチング処理によって拡面処理されて、エッチング部２が形成される。そして、マスキングテープ１６を貼り付けられた部位において、非浸透部１６ａに対応する部位は、エッチング用溶液が浸透しなかったため、帯状金属箔１の長手方向の縁部に帯状に拡面処理を施さない部分（未エッチング部３）となる。
【００１６】
また、この未エッチング部３から順に、少浸透部１６ｂによりエッチング処理の影響を若干受けた部位と、多浸透部１６ｃによりエッチング処理の影響を多く受けた部位と、が形成される。このように、エッチング部２と未エッチング部３との間は、エッチング部２と未エッチング部３とが混在したような状態となっており、拡面処理の影響がエッチング部２から未エッチング部３に向かって漸次的に減少されるグラデーション部１２となっている。
【００１７】
そして、前述したマスキングテープ１６を剥した後、図４に示すように、図示しない金型、例えばポンチ等を用いて金属箔１を打ち抜くことで、複数の陽極箔５を有する陽極用シート体４ａを形成する第一打抜工程を行なう。この第一打抜工程にて、前述したエッチング部２には、略矩形状をなす複数の電極部５ｂが形成される。
【００１８】
そして、帯状金属箔１の縁部に設けた帯状のエッチング処理を施していない部分（未エッチング部３）には、電極部５ｂの一辺から突出する接続部５ａが形成される。尚、電極部５ｂはコンデンサ素子１４において電気を帯電させるために用いられる。更に尚、接続部５ａは他の陽極箔５の接続部５ａとの接続に用いられるとともに、外部端子１５との接続に用いられる。また、前述したグラデーション部１２は、接続部５ａの根元近傍に配置され、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃを形成する。
【００１９】
第一打抜工程にて打ち抜かれた陽極用シート体４ａには、複数枚の陽極箔５とともに、その周囲に枠体６が形成される。各陽極箔５の電極部５ｂと枠体６は第一連結部７ａにて接続され、電極部５ｂ同士は第二連結部７ｂにより接続されている。
【００２０】
次に図５に示すように、化成処理工程により陽極用シート体４ａの表面に酸化皮膜層を形成する（図７参照）。この化成処理工程では、容器体８の内部に満たされた化成液９に陽極用シート体４ａを浸す。この容器体８と陽極用シート体４ａとは、それぞれ電源部１０に接続されている。
【００２１】
この状態で電源部１０のスイッチを入れて電流を流すと、陽極用シート体４ａの表面全体に酸化皮膜層が形成される。本実施例では、酸化皮膜層がコンデンサの構成要素である絶縁体となっている。このように、第一打抜工程にて、枠体６と接続される小面積の第一連結部７ａ及び第二連結部７ｂのみを残して打ち抜き、この陽極用シート体４ａを化成液９に浸して化成処理を行うことで、電極部５ｂ及び接続部５ａの陽極箔５略全面に酸化皮膜層を形成することができる。
【００２２】
次に、図６に示すように、陽極用シート体４ａの連結部７ａ及び連結部７ｂの近傍を切断する。ここで、「連結部近傍」とは、連結部、枠体の連結部との接続部近辺及び電極箔の連結部との接続部近辺を意味する。尚、本実施例では、陽極箔５の辺若しくは接続部５ａの辺に沿って切断し、複数枚の陽極箔５を製造する第二打抜工程を行なう。尚、この連結部７ａ及び連結部７ｂを切断した部位は、酸化皮膜層が無い状態になるが、この程度の小さな部位であれば、積層型コンデンサ素子１４を、駆動用電解液とともに外装ケースに収納した後に行なうエージング処理によって短時間で酸化皮膜層が形成される。
【００２３】
更に、特に図示はしないが、陰極箔１１を製造する際も陽極箔５と同様に、金属箔１を打ち抜いて、電極部１１ｂとこの電極部１１ｂの周囲に配置した枠体と、電極部１１ｂと枠体を繋ぐ連結部を有する陰極用シート体を形成し、連結部を電極部１１ｂの辺、若しくは、接続部１１ａの辺に沿って切断することで、複数枚の陰極箔１１を製造する。尚、化成処理工程も陽極箔５の際と同様に行なっても良い（図６参照）。
【００２４】
図６に示すように、陽極箔５及び陰極箔１１は平面視で略矩形状を成し、これら陽極箔５及び陰極箔１１には、それぞれの一辺から突出した接続部５ａ，１１ａが一体に形成されている。
【００２５】
図７に示すように、陽極箔５の断面視において、陽極箔５の芯金部１８の表面にエッチング層２（前述したエッチング部２に相当する。）が形成されており、電極部５ｂのエッチング層２は一定の厚みとなっている。そして、このエッチング層２の厚みは、電極部５ｂから接続部５ａの先端部に向かって漸次的に薄くなっている。更に、エッチング層２は陽極箔５の両面に形成されているため、芯金部１８の形状が、電極部５ｂから接続部５ａに向かって漸次的に厚くなる略Ｖ字形状をなしている。
【００２６】
図８に示すように、次に、陽極箔５と陰極箔１１をセパレータ１３を介在させて積層して、積層型コンデンサ素子１４を形成する積層工程を行なう。特に図示しないが、積層型コンデンサ素子１４の外周をテープ基材にて巻き止め、積層型コンデンサ素子１４の形状固定を行なうと良い。陽極箔５，陰極箔１１及びセパレータ１３が積層されると、陽極箔５の接続部５ａ同士、及び陰極箔１１の接続部１１ａ同士がそれぞれ積層される。
【００２７】
次に、積層された陽極箔５及び陰極箔１１の各接続部５ａ及び１１ａを外部端子１５とそれぞれ積層方向に冷間圧接、摩擦撹枠溶接、抵抗溶接等によって接合し、積層型コンデンサ素子１４を形成する。尚、図８において積層方向は上下方向となっている。その後、積層型コンデンサ素子１４に駆動用電解液を含浸後、有底筒状のケースに挿入し、封口をして、積層型コンデンサを製造する。尚、ケースは、開口部形状が角状、楕円形状、長円形状等、コンデンサ素子１４の形状によって適宜選択すれば良い。また、金属ケースの代わりにラミネート等のフィルムによって、コンデンサ素子１４を密封することによって外装してもよい。
【００２８】
以上、本実施例における積層型コンデンサにあっては、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃのエッチング層２の厚みが、電極部５ｂから接続部５ａに向かって漸次的に薄くなっていることで、エッチング層２が表面に形成される芯金部１８の厚みが、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃで漸次的に変化するようになり、積層された陽極箔５の接続部５ａ同士を接続する際に境界部５ｃが屈曲されても、この境界部５ｃの芯金部１８に応力が集中され難くなり、陽極箔５におけるエッチング層２が形成される電極部５ｂと未エッチング部３である接続部５ａとの境界部５ｃの過度の折り曲げや、ひびの発生を防止することができる。
【００２９】
また、電極部５ｂ全体にエッチング層２が形成されるとともに、接続部５ａの少なくとも境界部５ｃ近傍に形成されるエッチング層２の厚みが、境界部５ｃ近傍から接続部５ａの先端部に向かって漸次的に薄くなっていることで、コンデンサ素子の静電容量を決定する電極部５ｂ全体は、エッチング層２の厚みが一定となり、各陽極箔５の電極部５ｂに帯電される静電容量にバラつきが生じることを防止し、かつ接続部５ａの先端部に行くに従って芯金部１８が露出されて未エッチング部３が形成され、接続部５ａ同士を接続し易くすることができる。
【００３０】
また、陽極箔５の境界部５ｃの断面視の芯金部１８の形状が、電極部５ｂから接続部５ａに向かって漸次的に厚くなる略Ｖ字形状となっていることで、陽極箔５の接続部５ａの両面のうち、いずれの面の方向に接続部５ａを屈曲させても、境界部５ｃの芯金部１８に応力が集中され難くなり、電極部５ｂと接続部５ａとの境界部５ｃの過度の折り曲げや、ひびの発生を防止することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００３２】
例えば、前記実施例では、金属箔１の表面に拡面処理を施していない部分（未エッチング部３）に接続部５ａを形成しているが、金属箔１の表面に拡面処理を施していない部分（未エッチング部３）の一部が電極部５ｂになるように形成してもよい。
【００３３】
また、本実施例では、化成処理は陽極用シート体４ａの形成後であったが、これに限らず、陽極用シート体４ａの形成前、つまりは、予め金属箔１に化成処理を施しても良い。
【００３４】
また、前記実施例では、エッチング処理の影響を漸次的に弱くするエッチング変化手段をマスキングテープ１６が構成しているが、エッチング変化手段は、エッチング用溶液の浸透具合を制御するマスキングテープ１６に限ることなく、例えば、エッチング処理が成される時間を、金属箔１の各部位で変化させる手段や、エッチング処理で流す電流の量を、金属箔１の各部位で変化させる手段であってもよい。
【００３５】
更に、本実施例では、拡面処理としてエッチング方法を用いたが、これに限らず、物理的・機械的手段や金属箔表面を拡面化してもよく、化学的手段によって溶解して拡面化してもよい。
【００３６】
また、実施例では、図６に示すように、グラデーション部１２が形成された境界部５ｃは、接続部５ａの根元近傍に直線状に配置されているが、これに限られるものではない。例えば、グラデーション部１２をＶ字状や波線状としてもよく、このようにすることで、グラデーション部１２が形成されている境界部５ｃに応力がより集中し難くなり、応力に対してより強い電極箔となる。また、電極部から接続部にかけて全体をグラデーション部としなくてもよく、一部分のみにグラデーション部を形成させてもよい。
【００３７】
また、実施例では、芯金部１８の形状がＶ字形状になるように金属箔の両面の拡面処理層２を電極部５ｂから接続部５ａに向かって漸次的に薄くしたが、これに限らず、両面に形成した拡面処理層の片面側のみを漸次的に薄くなるように形成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１                帯状金属箔１
２                エッチング部（拡面処理層）
３                未エッチング部
４ａ              陽極用シート体
５                陽極箔
５ａ              接続部
５ｂ              電極部
５ｃ              境界部
６                枠体
７ａ              第一連結部
７ｂ              第二連結部
８                容器体
９                化成液
１０              電源部
１１              陰極箔
１１ａ            接続部
１１ｂ            電極部
１２              グラデーション部
１３              セパレータ
１４              積層型コンデンサ素子
１５              外部端子
１６              マスキングテープ
１６ａ            非浸透部
１６ｂ            少浸透部
１６ｃ            多浸透部
１８              芯金部
【図１】
2012069856.tif 000003
【図２】
2012069856.tif 000004
【図３】
2012069856.tif 000005
【図４】
2012069856.tif 000006
【図５】
2012069856.tif 000007
【図６】
2012069856.tif 000008
【図７】
2012069856.tif 000009
【図８】
2012069856.tif 000010
【図９】
2012069856.tif 000011
【図１０】
2012069856.tif 000012