JP2001284190A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リード線に加わる機械的ストレスがコンデン
サ素子の内部まで伝達することを防止できると共に、電
気的特性の向上を可能とした固体電解コンデンサを提供
する。 【解決手段】 巻回型のコンデンサ素子１を、アルミニ
ウム等からなる有底筒状の外装ケース２内に収納し、そ
の内部および全外周面をエポキシ樹脂層３で被覆する。
外装ケース２の開口部を、硬質部材４ａと弾性部材４ｂ
を組み合わせてなる封口体４によって密封する。この封
口体４はベーク板等の硬質部材４ａの底面及び側面を、
ブチルゴム等の弾性部材４ｂで被覆して構成されてお
り、封口体４には、リード線５が挿通される貫通孔６が
形成されている。そして、この貫通孔６内にリード線５
の丸棒部５ａが位置するように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解コンデン
サに係り、特に、外装ケースの開口端部に収納する封口
体に改良を施した固体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】タンタルあるいはアルミニウム等のよう
な弁作用を有する金属を利用した電解コンデンサは、陽
極側対向電極としての弁作用金属を焼結体あるいはエッ
チング箔等の形状にして誘電体を拡面化することによ
り、小型で大きな容量を得ることができることから、広
く一般に用いられている。特に、電解質に固体電解質を
用いた固体電解コンデンサは、小型、大容量、低等価直
列抵抗であることに加えて、チップ化しやすく、表面実
装に適している等の特質を備えていることから、電子機
器の小型化、高機能化、低コスト化に欠かせないものと
なっている。

【０００３】この種の固体電解コンデンサにおいて、小
型、大容量用途としては、一般に、アルミニウム等の弁
作用金属からなる陽極箔と陰極箔をセパレータを介在さ
せて巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ
素子に駆動用電解液を含浸し、アルミニウム等の金属製
ケースや合成樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納
し、密閉した構造を有している。なお、陽極材料として
は、アルミニウムを初めとしてタンタル、ニオブ、チタ
ン等が使用され、陰極材料には、陽極材料と同種の金属
が用いられる。

【０００４】また、固体電解コンデンサに用いられる固
体電解質としては、二酸化マンガンや７、７、８、８−
テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体が知られて
いるが、近年、反応速度が緩やかで、かつ陽極電極の酸
化皮膜層との密着性に優れたポリエチレンジオキシチオ
フェン（以下、ＰＥＤＴと記す）に着目した技術（特開
平２−１５６１１号公報）が存在している。

【０００５】このような固体電解コンデンサは、一般
に、巻回したコンデンサ素子に固体電解質層を形成し、
弾性部材よりなる封口体と共に金属製の外装ケースに収
納し、この外装ケースの開口端部を加締めて形成されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の固体電解コンデンサには、以下に述べるよ
うな問題点があった。すなわち、固体電解コンデンサの
リード線をフォーミングしたり、プリント基板に実装し
た場合には、リード線には機械的ストレスが加わる。そ
して、リード線に加わった機械的ストレスは、コンデン
サ素子の内部にまで伝わり、この機械的ストレスによっ
てコンデンサ素子の電極箔の酸化皮膜層が損傷してしま
う場合があった。特に、固体電解コンデンサは、酸化皮
膜の修復性能が弱く、このような酸化皮膜の損傷は漏れ
電流の増加を招く原因となっていた。

【０００７】また、特に、ＰＥＤＴを固体電解質に用い
た固体電解コンデンサにおいては、外部より水分が侵入
した場合には、特性が悪化するという問題点があった。
この水分の侵入経路としては、大気中の水分が、弾性部
材よりなる封口体を透過して内部に侵入したものと考え
られるため、従来より、水分の透過性能が低い封口体が
求められていた。

【０００８】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、リード線に加わる機械的ストレスがコンデンサ素子
の内部まで伝達することを防止できると共に、電気的特
性の向上を可能とした固体電解コンデンサを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく、リード線に加わる機械的ストレスがコン
デンサ素子の内部まで伝達することを防止でき、水分の
透過性能が低い封口体について鋭意検討を重ねた結果、
本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発
明者等は、封口体として、硬質部材と弾性部材を組み合
わせてなる封口体を用いることにより、リード線のフォ
ーミングやプリント基板への実装の際に加わるリード線
への機械的ストレスが、コンデンサ素子の内部にまで伝
達することを防止できることを見出した。また、ベーク
板等の硬質部材は、水分の透過率が低いため、この硬質
部材を封口体に用いることにより、外部からの水分の侵
入を防ぐことができることを見出したものである。

【００１０】すなわち、請求項１に記載の発明は、陽極
箔と陰極箔をセパレータを介して巻回するとともに、一
方の巻回端面から外部引き出し用の端子を導出したコン
デンサ素子に固体電解質層を形成すると共に、このコン
デンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納し、外装ケー
スの開口部を、前記外部引き出し用の端子が挿通する貫
通孔を有する封口体によって封止した固体電解コンデン
サにおいて、前記封口体として、硬質部材と弾性部材を
組み合わせてなる封口体を用いたことを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の固体電解コンデンサにおいて、前記封口体が、前記硬
質部材の上面、底面及び側面の内、少なくとも側面を前
記弾性部材で被覆して構成されていることを特徴とする
ものである。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の固体電解コンデンサにおいて、前記封口体の貫通孔の
内面が、前記弾性部材で被覆して構成されていることを
特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか一に記載の固体電解コンデンサにおい
て、前記硬質部材が、ベーク板であることを特徴とする
ものである。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれか一に記載の固体電解コンデンサにおい
て、前記弾性部材が、ブチルゴムであることを特徴とす
るものである。

【００１３】上記のような構成を有する請求項１乃至請
求項５に記載の発明によれば、外装ケースの開口端部を
加締める際に封口体に加わる圧力は、封口体の弾性部材
によって吸収され、外装ケースの開口端部を密閉するこ
とができる。また、コンデンサ素子のリード線が、封口
体の硬質部材によって強固に支持されているので、リー
ド線のフォーミングやプリント基板への実装の際に加わ
るリード線への機械的ストレスが、コンデンサ素子の内
部にまで伝達することを防止できる。さらに、ベーク板
等の硬質部材は水分の透過率が低いため、外部からの水
分の侵入を防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体電解コン
デンサの一つの実施の形態について、図１乃至図５を参
照して具体的に説明する。

【００１５】［１．構成］ ［１−１．固体電解コンデンサ］図１は、本発明に係る
固体電解コンデンサを示したものであり、巻回型のコン
デンサ素子１は、アルミニウム等からなる有底筒状の外
装ケース２内に収納され、その内部および全外周面はエ
ポキシ樹脂層３で覆われており、外装ケース２の開口部
は、硬質部材４ａと弾性部材４ｂを組み合わせてなる封
口体４によって密封されている。なお、図中５は、コン
デンサ素子１から導出されたリード線である。

【００１６】また、前記封口体４は、図２に示したよう
に、ベーク板等の硬質部材４ａの底面及び側面を、ブチ
ルゴム等の弾性部材４ｂで被覆して構成されており、前
記リード線５が挿通される貫通孔６が形成されている。
そして、この貫通孔６内に前記リード線５の丸棒部５ａ
が位置するように構成されている。

【００１７】このような構成を有する固体電解コンデン
サは、具体的には次の手順で製造されている。まず、ア
ルミニウム等の弁作用金属からなり、表面に酸化皮膜層
が形成された両極電極箔をビニロン繊維等からなるセパ
レータを介して巻回してコンデンサ素子１を形成した
後、このコンデンサ素子１の両極電極箔間に、ポリエチ
レンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）等からなる固体電
解質層を生成する。

【００１８】次に、このコンデンサ素子１を外装ケース
２内に収納し、外装ケース２とコンデンサ素子１との間
にエポキシ樹脂等を充填する。続いて、外装ケース２の
開口部に、硬質部材４ａと弾性部材４ｂを組み合わせて
なる封口体４を装着すると共に、外装ケース２の開口端
部を加締めて外装ケース２を封止する。その後、エポキ
シ樹脂の種類に応じた温度で加熱して硬化させることに
より、コンデンサ素子１の内部および全外周面を覆うエ
ポキシ樹脂層３を形成する。

【００１９】［１−２．封口体］封口体４としては、図
２に示す構成の他、図３（Ａ）に示したように、硬質部
材４ａの側面のみを弾性部材４ｂで被覆したもの、図３
（Ｂ）に示したように、硬質部材４ａの全面を弾性部材
４ｂで被覆したものを用いることができる。さらに、図
４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、封口体４の貫通孔６
の内面を、弾性部材４ｂで被覆したものを用いても良
い。また、図５に示したように、横加締めによる圧力が
リード線の丸棒部５ａにまで伝わるように、封口体の構
造と外装ケースの加締め位置の相対的な位置関係を調整
することにより、丸棒部５ａと封口体４の貫通孔６とを
さらに密着させることができるので、外部からの水分の
侵入を防止する効果をさらに高めることができる。

【００２０】［１−３．封口体の材質］封口体４を構成
する硬質部材４ａとしては、ベーク板の他、ポリアミド
樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ＰＰ
Ｓ、ポリイミド、テフロン（登録商標）、Ａｌ板等が挙
げられる。また、弾性部材４ｂとしては、ブチルゴムの
他、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム等を用いることができる。

【００２１】［２．作用・効果］上記のような構成を有
する本実施形態の作用は次の通りである。すなわち、本
実施形態においては、外装ケース２の開口部に、硬質部
材４ａと弾性部材４ｂを組み合わせてなる封口体４を装
着し、外装ケース２の開口端部を加締めて外装ケース２
を封止しているので、加締める際に封口体に加わる圧力
は、弾性部材４ｂによって吸収される。

【００２２】また、コンデンサ素子のリード線５の丸棒
部５ａは、封口体４の硬質部材４ａに形成された貫通孔
６内に挿入され、この硬質部材４ａで強固に支持されて
いるので、リード線のフォーミングやプリント基板への
実装の際に加わるリード線への機械的ストレスは、コン
デンサ素子１の内部にまで伝達することはない。

【００２３】さらに、外装ケース２の開口部に装着され
る封口体４は、硬質部材４ａと弾性部材４ｂを組み合わ
せて構成されており、ベーク板等の硬質部材は水分の透
過率が低いため、外部からの水分の侵入を防止すること
ができる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐ
ＥＤＴ）等の有機導電性高分子材料からなる固体電解質
層は、水分の影響を受けやすいため、エポキシ樹脂層３
と外装ケース２および封口体４からなる２重の密封構造
によって水分の侵入を防止することにより、コンデンサ
の寿命特性を大きく向上することができる。

【００２４】なお、実施の形態としてアルミニウム等か
らなる有底筒状の外装ケースを用いたが、樹脂からなる
有底筒状の外装ケースを用いてもよい。この場合、外装
ケースの開口部は外装ケースの内径よりもやや大きい封
口体を圧入するなどして密封してもよく、この場合、加
締め等の工程は不要となる。また、封口体は、コンデン
サ素子を外装ケースに収納した後に外装ケースの開口部
に装着しても、あるいはコンデンサ素子の端面に装着し
た後に、コンデンサ素子とともに外装ケースに収納して
もよい。

【００２５】また、前記実施の形態においては、ポリエ
チレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）等からなる固体
電解質層を生成する場合について説明したが、二酸化マ
ンガンやポリピロール等、他の各種の材料からなる固体
電解質層を生成する場合にも同様に適用可能である。

【００２６】

【実施例】次に、本発明による固体電解コンデンサの実
施例について、比較例と比較しながら具体的に説明す
る。まず、同一のコンデンサ素子と同一の外装ケースを
形成し、これらを使用して、本発明と従来技術に係る同
定格の固体電解コンデンサをそれぞれ作製した。すなわ
ち、本発明に係る実施例としては、前述した実施の形態
に記載したように、封口体として、硬質部材と弾性部材
を組み合わせてなる封口体、具体的には、樹脂ベーク板
の底面及び側面をブチルゴムで被覆した封口体を用いた
固体電解コンデンサを作製し、従来技術に係る比較例と
しては、封口体として、ブチルゴムよりなる弾性部材の
みからなる封口体を用いた固体電解コンデンサを作製し
た。

【００２７】［試験１］以上のように作製した実施例と
比較例の固体電解コンデンサについて、リード線を手で
折り曲げて元に戻す作業を１０回繰り返し、その前後の
電気的特性について調べたところ、表１に示すような結
果が得られた。

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、比較例において
は、折り曲げ後のＬＣ（漏れ電流）は、折り曲げ前に比
べて約３８倍と大幅に増加した。これに対して、実施例
においては、折り曲げ後のＬＣは、折り曲げ前に比べて
約３倍に増加したに過ぎなかった。また、折り曲げ後の
ＬＣを実施例と比較例で比べてみると、比較例のＬＣは
実施例の約１５倍となった。この結果から明らかなよう
に、硬質部材と弾性部材を組み合わせてなる封口体を用
いた実施例においては、リード線に加わった機械的スト
レスによって、コンデンサ素子の電極箔の酸化皮膜層が
損傷することを大幅に防止することができることが分か
った。

【００２９】［試験２］続いて、以上のようにして作製
した実施例と比較例の固体電解コンデンサを、８５℃、
湿度８５％の環境に定格電圧（６．３Ｖ）を印加した状
態で１０００時間放置し、その前後の電気的特性につい
て調べたところ、表２に示すような結果が得られた。

【表２】

【００３０】表２から明らかなように、比較例において
は、放置後の静電容量が放置前の約８５％に低下した。
これに対して、実施例においては、放置後の静電容量は
放置前と同じであった。この結果から明らかなように、
硬質部材と弾性部材を組み合わせてなる封口体を用いた
実施例においては、高温・高湿の状態に長時間放置した
場合であっても、電気的特性に大きな変化は見られず、
大気中の水分が固体電解コンデンサの内部に侵入してい
ないことが示された。一方、比較例においては、放置後
の静電容量が大幅に低下したことから、大気中の水分が
固体電解コンデンサの内部に侵入し、その結果、電気的
特性が低下したと考えられる。

【００３１】また、両者の結果から、大気中の水分の侵
入経路は、弾性部材からなる封口体であることが明確化
され、本発明のように、封口体として硬質部材と弾性部
材を組み合わせてなる封口体を用いることの有効性が示
された。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リード線に加わる機械的ストレスがコンデンサ素子の内
部まで伝達することを防止できると共に、電気的特性の
向上を可能とした固体電解コンデンサを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体電解コンデンサの一例を示す
断面図

【図２】本発明に係る固体電解コンデンサの開口端部に
装着される、硬質部材と弾性部材を組み合わせて構成さ
れた封口体の一例を示す断面図

【図３】（Ａ）、（Ｂ）共に、硬質部材と弾性部材を組
み合わせて構成された封口体の他の例を示す断面図

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）共に、図２及び図３に
示した封口体の貫通孔の内面に弾性部材を被覆した例を
示す断面図

【図５】図４に示した封口体を用いた固体電解コンデン
サの一例を示す断面図

【符号の説明】

１…コンデンサ素子 ２…外装ケース ３…エポキシ樹脂層 ４…封口体 ４ａ…硬質部材 ４ｂ…弾性部材 ５…リード線 ５ａ…丸棒部 ６…貫通孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻
   回するとともに、一方の巻回端面から外部引き出し用の
   端子を導出したコンデンサ素子に固体電解質層を形成す
   ると共に、このコンデンサ素子を有底筒状の外装ケース
   に収納し、外装ケースの開口部を、前記外部引き出し用
   の端子が挿通する貫通孔を有する封口体によって封止し
   た固体電解コンデンサにおいて、 前記封口体として、硬質部材と弾性部材を組み合わせて
   なる封口体を用いたことを特徴とする固体電解コンデン
   サ。
2. 【請求項２】 前記封口体が、前記硬質部材の上面、底
   面及び側面の内、少なくとも側面を前記弾性部材で被覆
   して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 前記封口体の貫通孔の内面が、前記弾性
   部材で被覆して構成されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 前記硬質部材が、ベーク板であることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の
   固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 前記弾性部材が、ブチルゴムであること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載
   の固体電解コンデンサ。