(57)【要約】【課題】矩形状の電気二重層コンデンサの小型化を図り、長時間におけるコンデンサ特性の劣化を抑制し、小型化に寄与する面実装用電気二重層コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】矩形状の面実装用電気二重層コンデンサの製造方法であって、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに弾性材層１３を形成し、外装樹脂１７の被覆は、一対の金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａでガスケット１６を圧縮させるとともに、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに設けた弾性材層１３をガスケット１６に圧接密着させ、かつ、一対の金属ケース１１、１２内に収納されたコンデンサ素子１５を圧縮させた状態で、一対の金属ケース１１、１２を外装樹脂１７で被覆するようにした面実装用電気二重層コンデンサの製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の開口端を有し、開口端が鍔状に形成された一対の金属ケース内にコンデンサ素子を収納し、前記一対の金属ケースの鍔状部にガスケットを配設して前記一対の金属ケースを外装樹脂で被覆する面実装用電気二重層コンデンサの製造方法であって、
前記金属ケースの鍔状部に弾性材層を形成し、前記外装樹脂の被覆は、前記一対の金属ケースの鍔状部で前記ガスケットを圧縮させるとともに、前記金属ケースの鍔状部に設けた弾性材層を前記ガスケットに圧接密着させ、かつ、前記一対の金属ケース内に収納されたコンデンサ素子を圧縮させた状態で、前記一対の金属ケースを外装樹脂で被覆するようにした面実装用電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記ガスケットの圧縮は、圧縮率が２５〜５０％の範囲にして、金属ケース内に収容したコンデンサ素子の圧縮率を３０±１０％にした請求項１に記載の面実装用電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記金属ケースの鍔状部は、前記ガスケットの面とフラットになるようにした請求項１に記載の面実装用電気二重層コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される面実装用電気二重層コンデンサの中でも、特に実装面積効率を追求し、外観形状を方形状にした面実装用電気二重層コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型のコイン型電気二重層コンデンサは、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器において、主にバックアップ用電源として広く用いられている。
【０００３】
図３（ａ）、（ｂ）はこの種の従来のコイン型電気二重層コンデンサの構成を示した平面図と正面図であり、同図（ａ）、（ｂ）において、４１はコイン型電気二重層コンデンサで、一対の分極性電極に電解液が含浸され、セパレータを介して上下の金属ケースに収容され、その金属ケース間にガスケットを配置し、金属ケースの開口端同士をかしめ加工で封止された構成のものである。
【０００４】
４２はこのコイン型電気二重層コンデンサ４１の負極に接続された負極端子、４３は同じく正極に接続された正極端子である。４４は正負極端子４２、４３の先端部に形成された半田メッキ、４５は半田付け性向上のために施した端子潰し部である。
【０００５】
このように構成された従来のコイン型電気二重層コンデンサ４１は、基板の半田リフローにより面実装することができる。このコイン型電気二重層コンデンサ４１を回路基板に実装するときは、コイン型電気二重層コンデンサ４１に対して長方形状の実装領域が設けられる。
【０００６】
しかし、実装領域にコイン型電気二重層コンデンサ４１を配置すると、コイン型電気二重層コンデンサが円盤状の形状を有することから、実装領域の各角部周辺に大きな空き部分が生じ、該コイン型電気二重層コンデンサ４１を含む各種電子部品を効率的に配置することが困難であった。
【０００７】
具体的には、コイン型電気二重層コンデンサは基板実装時の基板を占有する方形床面積は、理論上２２％ロス（外装材料の被覆率を考慮しない理論値）することに加え、コイン型電気二重層コンデンサの外周部に突出したリード端子板の床面積に相当する実装面積も必要なことから、コイン型電気二重層コンデンサの製品直径６ｍｍでは、約４０％の基板実装面積ロスを生んでいるのが現状である。
【０００８】
回路基板の実装工程の効率化を図るためには、コイン型電気二重層コンデンサ４１も他の電子部品と同様に角形のチップ化とすることが望まれている。電気二重層コンデンサの外形をコイン形状から角状にすれば、空き部分を小さくして実装領域を有効に活用できる。特に、より大きいサイズを装着できるので、回路基板に使用する電気二重層コンデンサの容量が一層大きくなる利点がある。
【０００９】
従来のコイン型電気二重層コンデンサ４１において、金属缶を角状に形成し、上下の金属ケースを絶縁性のガスケットを介してかしめや絞り加工を行う封口構造では、コーナ部で均一に封止できないために基板実装時のリフローはんだによる熱ストレスで内部の電解液が漏れるという課題がある。
【００１０】
この課題に対して、特許文献１は、電気二重層コンデンサ素子積層体の上下の極性面にリード端子部を突出させたステンレス鋼板の電極板を配し、上下電極板を介し電気二重層コンデンサ素子積層体に所定の圧力を加えて保持し、周囲を絶縁樹脂の注入によりモールド外装してなる電気二重層コンデンサとするものであり、製品の小型化及び低実装面積化を図ることができるとされている。
【００１１】
また、特許文献２には、一対の容器半体内部に、電解液を含浸させた一対の分極性電極及びセパレータが収納され、一対の容器半体の周縁部を超音波溶着した電気二重層コンデンサとするものであり、容器外部への電解液の飛散を防止し、角形の電気二重層コンデンサを提供することができるとされている。
【００１２】
また、特許文献３は、一対の分極性電極がセパレータを介して対面した方形の素子を電解液と共に方形の一対のケースに収容し、この一対のケースをガスケットで封止した蓄電セルにおいて、一対のケースの外表面に設けた端子の外表面が露呈する状態で外装樹脂により上記蓄電セルを方形に被覆して実装面に端子を配設した構成とするものであり、極めて小さな実装面積の中に大きな面積の素子を配設することが可能になり、小型大容量化を実現することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０６−７７０８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６９７４号公報
【特許文献３】特開２００８−６６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１は、導電性プラスチックフィルム間に粉末活性炭と稀硫酸からなるカーボンペースト電極及び多孔性セパレータを介在させ、導電性プラスチックフィルム間の周縁部を非導電性ゴムのガスケットで封止した電気二重層コンデンサ素子を積層し、その両電極にステンレス鋼板の電極板を介して加圧しているので、ガスケットに応力が加わり変形し、その状態でモールド外装しているので、製品を長時間使用すると、ガスケットの応力がモールド樹脂やカーボンペースト電極に悪影響して特性劣化が大きいという課題を有している。
【００１５】
また、特許文献２において、一対の容器半体の周縁部の超音波溶着部分が完全に溶着されず、欠陥部分が存在する場合がある。これは容器が角状であるため、容器に設けた凸部の寸法精度によっては電解液の漏洩が発生する課題を有している。また、電極間への圧力が不均一になる場合がある。圧力が不均一になるとコンデンサ特性にバラツキを生じる課題を有している。
【００１６】
また、特許文献３は、方形の金属ケースの開口端に鍔状の係合部を設け、金属ケース間にガスケットを介して係合保持して外装樹脂で被覆した構成からなるものであるが、金属ケースの開口端に設けた鍔状の係合部の面精度を出すのが難しく、この係合部をガスケットに係合保持しただけでは分極性電極をある程度圧縮させることはできるが、方形の場合は辺の中央部とコーナー部で圧力差が生じやすく、圧縮度合いが変動し、分極性電極の圧力を一定にすることが難しかった。また、金属ケースの係合部とガスケットの接着力が弱く、外部からの水分が入りやすく、コンデンサ特性が劣化するという課題を有している。
【００１７】
本発明は、前記の従来の課題である実装面積のロスを改善するため、矩形状の電気二重層コンデンサの小型化を図り、かつ、長時間におけるコンデンサ特性の劣化を抑制し、近年の携帯機器等の小型化に寄与する面実装用電気二重層コンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために本発明は、矩形状の開口端を有し、開口端が鍔状に形成された一対の金属ケース内にコンデンサ素子を収納し、前記一対の金属ケースの鍔状部にガスケットを配設して前記一対の金属ケースを外装樹脂で被覆する面実装用電気二重層コンデンサの製造方法であって、前記金属ケースの鍔状部に弾性材層を形成し、前記外装樹脂の被覆は、前記一対の金属ケースの鍔状部で前記ガスケットを圧縮させるとともに、前記金属ケースの鍔状部に設けた弾性材層を前記ガスケットに圧接密着させ、かつ、前記一対の金属ケース内に収納されたコンデンサ素子を圧縮させた状態で、前記一対の金属ケースを外装樹脂で被覆するようにした面実装用電気二重層コンデンサの製造方法とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明は、金属ケースの鍔状部に弾性材層を形成し、一対の金属ケースの鍔状部でガスケットを圧縮させることにより、ガスケットの矩形に対する圧縮度合いと金属ケースの鍔状部に設けた弾性材層によるバランスにより、金属ケースの鍔状部の面精度のバラツキがあっても、コンデンサ素子に加わる圧力を均一にコントロールすることができ、矩形状の金属ケースのどの場所でもコンデンサ素子への圧力を一定にできる。
【００２０】
また、一対の金属ケースの鍔状部に予め弾性材層を形成することにより、金属ケースの鍔状部がガスケットに対して面で圧縮することができ、金属ケースの鍔状部に設けた弾性材層とガスケットとの密着力を高めることができる。
【００２１】
さらに、ガスケットの圧縮は、圧縮率が２５〜５０％の範囲にすることにより、金属ケース内に収容したコンデンサ素子の圧縮率を３０±１０％にでき、コンデンサ特性のバラツキを抑制することができる。
【００２２】
その結果、面実装用電気二重層コンデンサを長時間使用しても外部からの水分が入りにくくなり、コンデンサ特性の劣化を低減することができる。
【００２３】
また、基板実装時のリフローによる電解液漏れも発生せず、実装面積を削減した小型化を実現した面実装用電気二重層コンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における面実装用電気二重層コンデンサの断面図
【図２】同実施の形態における外装樹脂の被覆前の断面図
【図３】（ａ）従来の面実装用コイン型蓄電セル構成を示した平面図、（ｂ）同正面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は本発明の製造方法により作製された面実装用電気二重層コンデンサの断面図である。金属ケース１１、１２は、矩形状の開口端を有し、それぞれの開口端は鍔状に形成された鍔状部１１ａ、１２ａを有している。また、鍔状部１１ａ、１２ａには弾性材層１３が形成されている。さらに、金属ケース１１、１２の外表面には外部接続用の端子板１８、１９が接続されている。外部接続用の端子板１８、１９は、金属ケース１１、１２の表面に沿って互いの相反する方向に引き出されている。
【００２７】
前記金属ケース１１、１２の内底面にはカーボンの集電材層１４が形成され、金属ケース１１の鍔状部１１ａと金属ケース１２の鍔状部１２ａは対向して配設し、その間にはガスケット１６が配設され、コンデンサ素子１５が収納されている。
【００２８】
前記金属ケース１１、１２は、外部接続用の端子板１８、１９の一部が夫々露呈するように外装樹脂１７で矩形状に被覆されている。
【００２９】
外部接続用の端子板１８、１９は、外装樹脂１７から露呈した部分のそれぞれを外装樹脂１７の周面に沿って折り曲げられ、実装面となる底面部に外部接続用の端子板１８、１９のメッキ部１８ａ、１９ａを夫々配設して面実装用電気二重層コンデンサが構成されている。
【００３０】
次に、本発明の面実装用電気二重層コンデンサの製造方法について具体的に説明する。
【００３１】
本発明の面実装用電気二重層コンデンサの製造方法は、まず、矩形状の開口端を有し、開口端を鍔状の形成した鍔状部１１ａ、１２ａを有した金属ケース１１、１２を用意する。
【００３２】
金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａは、金属ケース１１、１２の底面の面と平行となる面を有するようにする。
【００３３】
この金属ケース１１、１２の外底面に、外部接続用の端子板１８、１９をそれぞれ抵抗溶接で接続する。その後、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに弾性材層１３を形成する。
【００３４】
金属ケース１１、１２は、耐食性のあるステンレス鋼板を用いるのが好ましい。また、弾性材層１３は、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ブチルゴム等の材料を塗布、浸漬等により形成する。
【００３５】
次に、金属ケース１２の内底面にカーボンの集電材層１４を形成してコンデンサ素子１５を配設する。
【００３６】
続いて、金属ケース１２の鍔状部１２ａにガスケット１６を配設し、さらに金属ケース１１の鍔状部１１ａをガスケット１６に配設する。この状態を図２に示す。
【００３７】
コンデンサ素子１５は、活性炭粉末と導電性付与剤であるカーボンブラック、バインダとしてポリテトラフルオロエチレンを混合して混練機で十分に混練してペーストを作製し、このペーストを所望の大きさの方形に成型し、これを乾燥して形成した電極２０を一対とし、その一対の電極２０の間にセパレータ２１を挟み込み、電解液（図示せず）を含浸したものである。
【００３８】
セパレータ２１は、セルロース系繊維紙または合成樹脂を原料とした不織布を用いることができる。合成樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホ、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリアリルエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル樹脂、ビニロン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂等の少なくとも１種を用いたものが好ましい。
【００３９】
ガスケット１６は、矩形状の環状を有し、断面が方形を有したものを用い、耐熱性２８０℃以上を有するガラスファイバー入りポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）以外に、ガラスファイバー入りＰＰＳとブチルゴムの混合樹脂や耐熱性２７０℃レベルを有する液晶ポリマー（ＬＣＰ）、耐熱性３００℃を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）等の材料が適している。
【００４０】
なお、ガスケット１６の断面は方形に限定するものではなく、上下に凹部を有した矩形状の環状のものを用いることもできる。この場合は、金属ケース１１、１２の重ね合わせ精度を容易に向上できる。
【００４１】
次に、前記図２に示したものに外装樹脂１７を被覆する。外装樹脂１７の被覆は、まず、金属ケース１１、１２の外部から圧力を加える（図中の矢印）。圧力は金属ケース１１、１２の両方に加えているが、どちらか一方に圧力を加えても良い。
【００４２】
これにより、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａでガスケット１６を圧縮させ、同時にコンデンサ素子１５も圧縮させる。
【００４３】
そして、この圧縮させた状態を維持させてトランスファーモールド成型により外装樹脂１７で金属ケース１１、１２を被覆する。
【００４４】
ガスケット１６の圧縮は、圧縮率が２５〜５０％の範囲にして、金属ケース１１、１２内に収容したコンデンサ素子１５の圧縮率を３０±１０％にする。
【００４５】
ガスケット１６の圧縮率が２５％未満では、ガスケット１６の矩形に対する圧縮が低いため、ガスケット１６の矩形に対する圧縮度合いと金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに設けた弾性材層１３によるバランスを保つのが難しく、矩形状の金属ケース１１、１２のどの場所でもコンデンサ素子１５の圧縮率を３０±１０％に抑えることができず、長時間におけるコンデンサ特性の劣化が大きくなる。また、ガスケット１６の圧縮率が５０％を超えると、ガスケット１６自体の強度が長時間維持することができなくなり、コンデンサ特性の劣化が起きる。
【００４６】
最後に、外装樹脂１７から露出した外部接続用の端子板１８、１９のそれぞれを外装樹脂１７の周面に沿って折り曲げ、実装面となる底面部に外部接続用の端子板１８、１９のメッキ部１８ａ、１９ａを夫々配設する。
【００４７】
以上の方法で作製された面実装用電気二重層コンデンサは、ガスケット１６の矩形に対する圧縮度合いと金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに設けた弾性材層１３によるバランスにより、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａの面精度のバラツキがあっても、コンデンサ素子１５に加わる圧力を均一にコントロールすることができ、矩形状の金属ケース１１、１２のどの場所でもコンデンサ素子１５への圧力を一定にすることができる。
【００４８】
また、一対の金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに予め弾性材層１３を形成することにより、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａがガスケット１６に対して面で圧縮することができ、金属ケース１１、１２の鍔状部１１ａ、１２ａに設けた弾性材層１３とガスケット１６との密着力を高めることができる。
【００４９】
その結果、面実装用電気二重層コンデンサを長時間使用しても外部からの水分が入りにくくなり、容量変化、ＥＳＲの増加を低減することができる。
【００５０】
また、基板実装時のリフローによる電解液漏れも発生せず、実装面積を削減した小型化を実現した面実装用電気二重層コンデンサを提供することができる。
【００５１】
なお、ガスケット１６の圧縮率を２５〜５０％にしてコンデンサ素子１５の圧縮率を３０±１０％にするには、ガスケット１６の厚み、金属ケース１１、１２の深さ寸法と、コンデンサ素子１５の厚みを調整する必要がある。
【００５２】
（実施例１）
前記実施の形態の図２において、ガスケット１６の厚み、金属ケース１１、１２の深さ寸法と、コンデンサ素子１５の厚みを調整し、金属ケース１１、１２の外部から圧力を加え、ガスケット１６の圧縮率を２０％とし、この圧縮率を維持したまま外装樹脂を被覆した以外は前記実施の形態と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５３】
なお、圧縮率はガスケット１６の厚みの圧縮量により算出して調整した。また、コンデンサ素子１５の圧縮率は一対の金属ケース１１、１２間の厚みを測定し算出した。
【００５４】
（実施例２）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を２５％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５５】
（実施例３）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を３０％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５６】
（実施例４）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を３５％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５７】
（実施例５）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を４０％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５８】
（実施例６）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を４５％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００５９】
（実施例７）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を５０％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００６０】
（実施例８）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を５５％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００６１】
（比較例１）
前記実施例１において、ガスケット１６の圧縮率を０％にした以外は前記実施例１と同様にして面実装用電気二重層コンデンサを作製した。
【００６２】
実施例１〜８及び比較例１の面実装用電気二重層コンデンサについて、耐湿負荷試験（４０℃  ６０％ＲＨ  ２．６Ｖ負荷  ５００時間）の容量変化率の結果と、鉛フリー半田を用いてプリント基板にリフローハンダ付け（ピーク温度２６０℃  ４０ｓｅｃ）面実装を行い、その容量変化と漏液の検査結果を（表１）に示す。サンプル数は５０個とした。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
（表１）から明らかなように、ガスケットの圧縮率を２５〜５０％の面実装用電気二重層コンデンサ（実施例２〜７）は比較例１と比べて、耐湿負荷試験後の容量変化率が小さい。また、リフロー後の容量変化率も小さく、液漏れも無いことから、鉛フリーのリフロー温度に耐えることができ、信頼性の高い面実装用電気二重層コンデンサを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明による面実装用方形蓄電セルは、実装面積のロスを無くして小型大容量化を図ると共に、長時間におけるコンデンサ特性の劣化を抑制して高信頼性を実現することができるという効果を有し、特に小型化、高密度実装が要求される携帯機器用分野等として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１１、１２  金属ケース
１１ａ、１２ａ  鍔状部
１３  弾性材層
１４  集電材層
１５  コンデンサ素子
１６  ガスケット
１７  外装樹脂
１８、１９  外部接続用の端子板
１８ａ、１９ａ  メッキ部
２０  電極
２１  セパレータ
【図１】
2013120764.tif 000004
【図２】
2013120764.tif 000005
【図３】
2013120764.tif 000006