(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙基材のゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板に設けた貫通孔と、この貫通孔を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とに、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体、またはヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体のフッ素樹脂の塗布皮膜を設けることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
紙基材のゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板に設けた貫通孔と、この貫通孔を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサの製造方法において、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体、またはヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体の溶解した溶液を少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とに塗布してフッ素樹脂皮膜を設けることを特徴とする電解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、各種電子機器や産業機器に使用されるケース入りコンデンサおよびその製造方法の中で、特に電解コンデンサのケース上部を塞ぐ封口板のうち、基板にゴム製板を貼り付けた封口板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム電解コンデンサは、アルミニウムの箔を陽極と陰極とし、セパレータを介して積層または捲回してコンデンサ素子として、エチレングリコールなどの有機溶剤と電解質からなる電解液を含浸し、封口板を取り付けケースに収納していた。このコンデンサ素子から電極を引き出すために陽極と陰極に、アルミニウムの箔からなる引き出しリードタブの片端を接続し、また、この引き出しリードタブのもう一方の片端には、封口板に設けた外部端子と接続していた。
また、市場で広く流通している紙フェノール絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板の場合、たとえば、外部端子はリベットとそれに取り付けた金属板端子を有し、絶縁板側から平ワッシャを差し込み封口板に固定するとともに、引き出しリードタブを接続固定するため、引き出しリードタブの端部に穴をあけて、リベットの円柱部分に差し込み、次に平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット止めが一般的である。
【０００３】
また、紙フェノール絶縁板とゴム板を貼り合わせたタイプの封口板の絶縁板には、紙基材に、架橋前のフェノール樹脂をアルコールなどに溶解したものを含浸させ、乾燥後、加熱架橋硬化させたものが使用されているが、このコンデンサ封口板の絶縁板が、電解液またはその蒸気に接すると、その表面が浸食されて、紙基材またはフェノール樹脂中の塩素などの不純物が流出して、気化した電解液に付着した塩素などの不純物が、コンデンサ内部のリベット部分や引き出しリードタブなどのアルミニウム材を腐食させてしまう欠点がある。
【０００４】
そのための対策として従来、封口板の絶縁板の内面に、イオン物質遮断性の樹脂フィルム、たとえばエチレン、プロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、またはポリフェニレンサルファイドフィルムなどを、重ね接着一体化したり（特許文献１）、封口板の絶縁板の内面と側面表面にゴム成形体、たとえばエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム成形体などを設けたり（特許文献２）して、封口板の絶縁板中の、塩素などの不純物の流出を防止していた。
【特許文献１】特開平９−２８３３８５号公報
【特許文献２】特開平５−２００８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板を有する電解コンデンサを、封口板の絶縁板の内面にイオン物質遮断性の樹脂フィルムを重ね接着一体化し、打ち抜きなどで封口板の形にし、ドリルなどで外部端子用の貫通孔を設ける場合では、封口板の側面や外部端子用の貫通孔の内面は、紙フェノールの加工面が露出したままのため、そこから塩素などの不純物が流出してしまう場合がある。
また、ゴム成形体を封口板の絶縁板の内面と側面表面に設けた場合、特に高温状態で使用した場合、ゴム成形体に含まれる可塑剤や老化防止剤などが電解液に流出しやすく、高温耐溶剤性に難点がある。本発明は、これらの点を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、紙基材のゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板に設けた貫通孔と、この貫通孔を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサにおいて、少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とに、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体、またはヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体のフッ素樹脂の塗布皮膜を設けることを特徴とする電解コンデンサを提供する。
また、紙基材のゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板と、この封口板に設けた貫通孔と、この貫通孔を貫通する外部端子とを有する電解コンデンサの製造方法において、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体、またはヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体の溶解した溶液を少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とに塗布してフッ素樹脂皮膜を設けることを特徴とする電解コンデンサの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
ゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板の、少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とにフッ素樹脂皮膜を設けることにより、高温下でもその表面が電解液で浸食されることが容易ではないので、この封口板からコンデンサ内に塩素が流出するのを防ぐことができ、気化した電解液に付着した塩素が、リベット部分や引き出しリードタブのアルミニウムと反応し、リベット部や引き出しリードタブが腐食する可能性が軽減できる。
また、市場で流通しているゴム貼り紙フェノール絶縁板を使用した封口板を使用することにより、安価に封口板を調達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に述べるゴム貼り紙フェノール絶縁板は、紙フェノール絶縁板にゴムシートを貼り合わせたコンデンサ用としては一般的に流通しているもので、コンデンサの形状に合わせて封口板用に加工される。紙フェノール絶縁板としては、紙基材に、架橋前のフェノール樹脂をアルコールなどに溶解したものを含浸させ、乾燥後、加熱架橋硬化させたものが使用されている。また、ゴムシートのゴム材としてはブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどが使用されている。
フェノール樹脂は、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下のフェノール樹脂と、塩素イオン濃度が低い、好ましくは１０ｐｐｍ程度以下の充填剤を有するもので、本発明に用いるフェノール樹脂は、ノボラックタイプでもレゾールタイプでもまたは変性物でもかまわないが、塩素イオン濃度が低いことが好ましい。
また、ゴム貼り紙フェノール絶縁板の裏面には、イオン物質遮断性の樹脂フィルム、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、またはポリフェニレンサルファイドフィルム、フッ素樹脂フィルムなどを重ね、接着一体化してもかまわない。
【０００９】
本発明に述べる外部端子は、絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板を貫通する外部端子で、たとえば、ゴム板側からリベットとそれに取り付けた金属板端子を設け、リベットの先を封口板に設けた貫通穴に通し、絶縁板側から固定用のワッシャなどをリベットの先に差し込んで、封口板に外部端子を固定するものである。固定用のワッシャの代わりに、リベットを同様な形に変形させる場合もある。また、リベットが逆向きに封口板に挿入され、ゴム板側に金属板端子差し込んだ後で、リベットの先端をかしめる場合もある。この場合には、リベットの頭部分には柱状突起を設け、コンデンサ素子から引き出された引き出しリードタブを接続する。
【００１０】
本発明に述べるフッ素樹脂皮膜は、可溶性または溶剤分散性のフッ素樹脂による皮膜で、皮膜の厚さは、１ｎｍから５０μｍで、好ましくは５ｎｍから１０μｍである。１ｎｍより薄いと連続膜が得にくく、５０μｍより厚いと封口板の寸法精度に問題を生じやすい。
本発明のフッ素樹脂としては、たとえばテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＴＨＶ）、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（ＨＶ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）が挙げられ、ひとつまたは複数混合して使用させる。
添加剤としては、シランカップリング剤などを使用してもかまわない。
本発明に述べるフッ素樹脂を溶解する溶剤としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、ニトロベンゼン、メチルノナフルオロイソブチルエーテルやメチルノナフルオロブチルエーテルなどのハイドロフルオロエーテル、Ｎ−メチルーピロリドン、ジメチルスルホキシドおよびジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、イソホロンなどが挙げられる。
フッ素樹脂皮膜を設ける工程は、ゴム貼り紙フェノール絶縁板を、打ち抜き加工などによりよる封口板の外形加工と、打ち抜き加工またはドリル加工などによる封口板を貫通する外部端子用の貫通孔に設けた後で、外部端子を外部端子用の貫通孔に設ける前に行う。
フッ素樹脂皮膜形成方法は、フッ素樹脂を溶解する溶剤に、フッ素樹脂を溶解し、その溶液中に含浸するなどの方法で行う。また、エアースプレー等のコート方法でもかまわない。塗布後、加熱し溶剤を蒸発させ、重合性の樹脂は重合させ、固化させる。この含浸−固化の工程は、できた皮膜のピンポール防止の点からも、少なくとも２回繰り返したほうが好ましい。３回以上繰り返し行ってもかまわない。
本発明の封口板の片面にはゴム板が、裏面には、場合によってイオン物質遮断性の樹脂フィルムが貼られているので、フッ素樹脂がはじくまたは単に不連続で物理的につく場合があるが、少なくとも封口板の側面と貫通孔の内面とにフッ素樹脂が被着される。
封口板の側面と貫通孔の内面は、機械加工による凹凸、または意図的に凹凸を設けることにより、フッ素樹脂と封口板の密着を強化することができる。また、紙フェノール絶縁板は、紙基材の積層板のため、断面である封口板の側面と貫通孔の内面は紙基材が露出しており、紙基材とフェノール樹脂の間に隙間が生じている場合には、本発明のフッ素樹脂溶液がこの隙間に浸透して、フッ素樹脂と封口板の密着を強化するとともに、電解液の浸入を防止することができる。この浸透性をよくするために、フッ素樹脂溶液の粘度をさげたほうが好ましい。そのため、フッ素樹脂濃度は、０．０１〜１０％、好ましくは０．１〜５％程度が好ましい。０．０１％より薄いと、含浸−固化の工程の繰り返しが増加するため好ましくない。
【００１１】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの断面図を示している。
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、通常のアルミニウム電解コンデンサと同様に、電極箔を適当な巾に裁断された後、引き出しリードタブ１を接続し、紙などのセパレータと共に捲回または積層されたコンデンサ素子２に封口板３を接続し、上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース４内に収容したものである。ケース４には絶縁性チューブを被覆する場合もある。
封口板３は、紙フェノール絶縁板５の表面に、ゴム板６がその裏側にはイオン物質遮断性の樹脂フィルム７が貼り合わされていて、封口板の側面と貫通孔の内面とにフッ素樹脂皮膜８が被着される。
外部端子９は、外部端子貫通用の穴１０で封口板３を貫通する形で取り付けられる正負極用一対のリベット１１と、リベット１１に接続し別端部が外部と接続する板状端子１２と、封口板３に固定するためのリベット１１の先端から差し込まれた固定用ワッシャ１３を有し、コンデンサ素子２から引き出された引き出しリードタブ１をその端部に穴を開けて、リベット１１に差し込み、更にかしめ用ワッシャ１４をリベット１１に差し込みかしめて接続している。
【００１２】
図２は、外部端子装着前の別構成の封口板の断面図を示している。図２（ａ）は、紙フェノール絶縁板５の表面に、ゴム板６がその裏側にはイオン物質遮断性の樹脂フィルム７が貼り合わされていて、封口板の全面と貫通孔の内面とにフッ素樹脂皮膜８が被着されている。図２（ｂ）は、紙フェノール絶縁板５の表面にのみ、ゴム板６が貼り合わされていて、封口板の全面と貫通孔の内面とにフッ素樹脂皮膜８が被着されている。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施例は、定格４００Ｖ、５６０μＦの電解コンデンサを製造する場合について説明する。
先ず、封口板を準備しておく。厚さ２ｍｍの紙フェノール絶縁板の表面に、厚さ１ｍｍのブチルゴム板を、その裏側には厚さ１００μｍのイオン物質遮断性の樹脂フィルムとしてポリプロピレンを貼り合わせて、打ち抜き加工により封口板の外形加工と、封口板を貫通する外部端子用の貫通孔設けた。次に、溶剤に、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体（ＴＨＶ）を溶解した０．５％濃度の溶液中に含浸後、取り出して加熱し溶剤を蒸発させ固化させる。この含浸−固化を２回繰り返した。次に、ゴム板側にリベットとそれに取り付けた金属板端子を設け、絶縁板側から固定用のワッシャをリベットの先から差し込んで、封口板に外部端子を固定した。
次に、陽極箔は厚さ約１００μｍのアルミニウム箔を処理して製造する。すなわち、このアルミニウム箔を直流および化学エッチング法によって粗面化する。粗面化後、純水中でボイルする。ボイル後、ホウ酸の化成液中において、６００Ｖの直流電圧をかけて化成し、化成膜を形成する。化成処理後、安定化するために、リン酸処理をし、ついで温度５５０℃で焼成処理をする。焼成処理後、幅４０ｍｍ、長さ３０００ｍｍの大きさに切断して、陽極箔とする。
また、陽極用リードタブには未エッチングで６００Ｖの化成処理を施した厚さ１５０μｍ、幅５ｍｍ、長さ６０ｍｍのアルミニウム箔を用いる。そしてこの陽極用リードタブを陽極箔にコールドウェルドにより接続する。
陰極箔は、厚さ３０μｍのアルミニウム箔をエッチング、リン酸処理後、約２００μＦ／ｃｍ２としたものを用い、幅４０ｍｍ、長さ３０５０ｍｍの大きさに切断する。
陰極用リードタブは、アルミニウム箔を長さ１５０μｍ、幅１０００ｍｍに圧延し、次いで焼なまし、５００ｍｍの幅に切断した後、さらに幅５ｍｍの大きさに切断して製造する。そしてこの陰極用リードタブを陰極箔にコールドウェルドにより接続する。
電解紙としては、幅５０ｍｍのものを使用し、厚さ６０μｍ、密度０．７５ｇ／ｃｍ3のクラフト紙を用いた。
この電解紙を介して陽極箔と陰極箔とを積層して巻回し、コンデンサ素子を形成した。その後、エチレングリコールと2-ブチルオクタン二酸アンモニウムの有機酸系電解液を含浸した。
電解液を含浸後、コンデンサ素子から引き出した陽極用リードタブ及び陰極用リードタブを、各々封口板に貫通して設けた陽極端子及び陰極端子に接続した。接続後、ケースにコンデンサ素子を収納した。収納後、封口板をケースの端に取り付けて、ケースを密閉した。ケースを密閉後、温度８５℃の雰囲気中に放置して４２５Ｖの電圧を加えてエージング処理した。エージング処理後、ケースに絶縁性のチューブを被覆した。
【００１４】
塗工樹脂を表１に示すように変える以外実施例１と同様に実施例３まで製造した。塗工しない従来例１併せて、１３０℃の高温下にて２０００時間定格電圧印加放置後の封口板ケース内表面状態を観察すると、フッ素樹脂で塗工されたケースのリードタブ部に腐食は見られなかったが、未塗工のケース内リードタブ部には腐食が発生していた。また定格電圧印加試験後の電解液中塩化物イオン濃度は表１の通りであり、フッ素樹脂を塗工した場合は、封口板からの塩素流出を防止している。
【００１５】
【表１】
0004999610.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの断面図を示している。
【図２】本発明に係る外部端子装着前の別構成の封口板の断面図を示している。
【符号の説明】
【００１７】
１…引き出しリードタブ、２…コンデンサ素子、３…封口板、４…ケース、５…紙フェノール絶縁板、６…ゴム板、７…イオン物質遮断性の樹脂フィルム、８…フッ素樹脂皮膜、９…外部端子、１０…外部端子貫通用の穴、１１…リベット、１２…板状端子、１３…固定用ワッシャ、１４…かしめ用ワッシャ。
【図１】
0004999610.tif 000003
【図２】
0004999610.tif 000004