1285382 ,. 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 【明所屬技"Hg"領3 發明領域 本發明涉及在各種電子設備上使用的電解電容器的製 5造方法。 L· lltr 發明背景
近年來隨著電子設備進入小型化，電解電容器也明顯 小型化，並且隨著電子設備的數位化和螢光燈等的變換器 10 化，而希望高頻的脈動吸收特性優良，並且内阻小的低阻 抗的電解電容器。
在第4圖中示出了現有技術中的電解電容器。電解電 容器元件47包括：連接有陽極側引線41的陽極箔、連接有 陰極侧引線43的陰極箔44、夾在陰極箔44與陽極羯42之間 15的分隔片45、46 ;將它們捲繞起來。電容器元件47浸含驅 動用電解液後收納在金屬殼體（未示出）内。然後用封口構 件封住金屬殼體的開口部，便製成電解電容器。 爲了使4電谷器變小’而使極羯42和陰極羯44的每 單位面積的箔電容提高，並使陽極箔與陰極箔44的對置面 20 積變小和使電容器元件47的卷的次數變少。 如果隔著隔離片45、46對置的陽極羯與陰極羯私的對 置面積變成1/2，則電解電容器的内阻變成2倍，如果它們 間的距離變成i/2,則内阻變成1/2。因爲該距離只由隔離 片45、46的厚度確所以爲了使電解電容器變小，隔離 5 1285382 玖、發明說明 片45、46的厚度、密度是重要的。 在用電容器元件47的電解電容器中，爲使分隔片45、 46的厚度變薄或使其密度減少時，陽極箔42和陰極箔44容 易發生短路，漏電流和tan σ變大。 5 如在第5圖的電容器元件47的斷面圖所示那樣，陽極 箔42和陰極箔44分別具有在規定的寬度上切斷時的突起48 、49。因爲突起48、49隨著分隔片45、46變薄而使漏電流 和tan σ變大。 在對具有突起48、49的電容器元件47進行捲繞工序後 10 ，要進行測定陽極側引線41與陰極侧引線43之間的接觸電 阻’以便判別有無短路。在陽極箔42與陰極箔44的電極間 距離不能充分確保的場合下，只要電極間沒接觸上，也不 能作爲短路不合格檢測出來。結果使在檢查後的電解電容 器中也包含漏電電流和tail σ大的電容器。 15 另外，就AC100V、200V、220V下工作的電子製品的 電源電路和個人電腦等和通訊設備的電源電路中使用的電 解電容器而言，在這些電源電路中存在隨著電源投入時流 k之動電々,L，以及電容器因瞬時短路引起保險切斷的情況。 旦在電解電容器中流過起動電流，就在陰極箔44上 2〇短時間供給大量的電子，陽極㈣與陰極羯料之間的電壓 瞬時上升。可是，因爲電解液與陰極箔44相比較電阻大， 所以電子的流入慢。一旦在陽極羯42與陰極羯料上存在因 凹。P和金屬粉末等接近的接近部，電子就瞬間地集中在接 近4的别端上。於是因該部分的電位梯度變化，而發生由 1285382 玖、發明說明 電子雪崩引起的絕緣破壞，使電解電容短路。 I：發明内容3 發明概要 將引線分別連接在％極羯和陰極羯上。通過使分隔片 5 夾在陽極箔與陰極箔之間捲繞形成電容器元件。分選出在 引線間施加直流電壓後電流不通過的電容元件，使電解液 浸含在分選出的電容器元件上，然後將浸含電解液的電容 器元件插入殼體中，便製成電解電容器。 通過該方法製得的電容器元件可以確保陽極箔與陰極 10羯的絕緣耐壓，從而可獲得耐起動電流大和可靠性高的電 解電容器。 圖式簡單說明 第1圖是本發明實施方式的電解電容器的製造工序的 流程圖。 15 第2圖表示本實施方式的電解電容器的分隔片的厚度 與絕緣耐壓的關係。 第3圖是本發明實施方式的電解電容器的電容器的絕 緣耐壓檢查時的絕緣耐壓裝置的電路圖。 $ 4圖是現有技術的電解電容器的電容器元件的展開 20 立體圖。 第5圖是現有技術的電解電容器的電容器元件的剖面圖。 【實施方式】 具體實施方式 第1圖是本發明的實施方式的電解電容器的製造工序 1285382 玖、發明說明 的流程圖。 首先進行腐餘處理，然後通過鉚固工序14將作爲外部 連接端子的引線13分別連接在經腐蝕處理後形成電介質氧 化膜的陽極箔11和腐蚀處理後擴大表面積的陰極箔上。 5 接著使陽極箔11和陰極箔12夾著由紙或高分子材料纖 維組成的多孔性分隔片15，通過捲繞工序16捲繞便得到電 容器元件。 接著在該電谷器元件的各個引線13之間施加直流電壓 通過絕緣耐壓檢查17的工序檢查絕緣耐壓，在該檢查中， 10在引線間施加600〜1200V的直流電壓，排除已放電的電容 器元件。 如果陽極箔11與陰極箔12的電極間距距離與分隔片15 的厚度相同，則在對應於該厚度的絕緣耐壓下不放電。然 而在第5圖中所示的電容器元件在電極間距離變短後在達 15到1200ν的電壓期間放電。因此.先設定允許範圍的直流 S-------------—_______________________________________—---- 過施加該電壓排除不合格的電容器元件。 — .............,—------- ΙΝ. ΙΒ旧_______ ι _ ..... —..... 另外，直流電壓由陽極箔的電介質膜的耐電壓和隔離 片的厚度及密度確定。因爲隔離片越厚、並且密度越高， 絕緣耐壓也越高，所以直流電壓也必需設定的高。 20 然而，如果施加超過1200V的直流電壓，則容易引起 電容器το件的陽極箔與陰極箔的絕緣破壞，因爲上述檢查 變成電容器元件破壞檢查，所以是不可取的。 另外’如果隔離片的含水率越過7%，則因水分使絕 緣耐壓下降，而不能檢查真實絕緣耐壓，所以也不是可取的。 1285382 玫、發明說明 接著使分選出的電容器元件經浸含電解液丨8的浸含工 序19後’插入在有底筒狀的金屬殼體20内。用具有引出引 線13的引出孔的封口構件21封住金屬殼體2〇的開口部。再 利用通過將金屬殼體2〇的開口部壓緊封口構件21的外周的 5組裝工序將電容器元件封裝在金屬殼體2〇内。 然後通過施加規定的電壓進行恢復電介質氧化膜的再 形成工序23，最後進行電容量、漏電流、tan σ等特性的 檢查工序24，便獲得電解電容器。 這樣製得到電解電容器能充分耐瞬時起峰值電流，即 10使用在電子製品和個人電腦，通訊設備的電源電路中也能 提供可靠性高的産品。 第2圖表示電容器元件的隔離片的厚度與絕緣耐壓的 關係。隔離片越厚並且密度越高，絕緣耐壓就越高，隔離 片的密度越低，絕緣耐壓也越低。 15 如例如有隔離片的密度l.〇g/cm3時隔離片的厚度是30 〜8(^m ’則即使施加直流電壓1200V也不放電。在隔離片 的密度是0.6g/cm3時，即使隔離片變厚絕緣耐壓也不會變 得特別高，但如果厚度是20〜80μηι，則即使施加600V直 流電壓，電容器也不放電。 20 因此，最好根據電容器元件的密度或厚度設定最佳的 施加電壓。通過施加6〇〇〜1200V的直流電壓可以檢查電容 器元件的絕緣耐壓。 另外，用具有各種密度的隔離片的電容器元件製作電 容器’表1中示出了在這些電解電容器中流過瞬間浪湧電 1285382 玖、發明說明 流時的短路不合格率。 另外，就對具密度l.〇g/cm3和厚度50μηι的隔離片的電 容器元件、密度0.8g/cm3和厚度50μπι的隔離片的電容器、 以及具有密度〇.6g/cm3和厚度50μπι的隔離片的電容器元件 5 的絕緣耐壓性能進行檢查後未放電的電容器100個和通過 接觸電阻檢查未接觸的現有技術中的電容器100個進行了 評價。
表1 隔離片的密度 (g/cm3) 利用實施方式的方法 現有技術的方法 絕緣财壓檢查 接觸電阻檢查 直流電壓 短路不合格率 短路不合格率 1.0 400 2% 14% 600 〇% 1000 0% 1200 0% 0.8 400 3% 22% 600 0% 1000 〇% 1200 *1 400 3% 0.6 600 〇% 32% 1000 *1 1200 *1 * 1 :在絕緣耐壓檢查中放電、不製作電容元件。
10 從表1中可以看出，在本實施方式的電解電容器中， 絕緣耐壓檢查的直流電壓是400V的電解電容器流過瞬時起 峰值電流時不合格率是2〜3%，但直流電壓660V以上時不 合格率是0%，另外，因爲隔離片的密度是〇.6g/cm3的電容 15 器。元件的絕緣耐壓是不足1000V，所以當使絕緣耐壓檢 10 1285382 玖、發明說明 查的直流電壓變成1000V以上時就發生放電，因此不能進 行評價。 與此相反，通過接阻電阻檢查的電解電容器在電容元 件的步驟中沒有變成不合格的，但由起動電流引起的短路 5 不合格率高。 從第2圖和表1可以看出，通過隨著隔離片的密度，厚 度改變施加的直流電壓進行絕緣耐壓檢測，可以得到能耐 瞬時起峰值電流的電解電容器。 第3圖示出了進行本實施方式的絕緣耐壓時的絕緣耐 10 壓檢查裝置的電路圖。檢查裝置包括設定在檢查電壓vpw 上的電源PW、爲了使電源PW的電流變成30mA以下而滿 足Vpw/Rl<0.03範圍的電流限制用電阻R1、通過電阻R1與 電源並連連接的檢查電壓用電容器C1、利用控制裝置開關 來自電容器的電流的開關元件Trl、通過開關元件Trl使檢 15 查絕緣耐壓的電容器元件c與檢查裝置連接的連接端子T1。 另外，之所以把電流限制在30mA以下是因爲安全性 。即使在絕緣耐壓在500V以上的場合，也能通過上述構成 的電路測定正確的絕緣耐壓。 另外，從防止觸電方面考慮，電容C1的電容量最好在 2〇 0.4pF以下，最好具有測定絕緣耐壓的電容器C2的電容量 的50倍以上。這是爲了使從電容器C1到電容器C2的充電 結束後的電壓變動小。 電阻R2是用於電流測定的串聯電阻，最好在100Ω以 下，電阻越少，從電容器C1到電容元件C2的充電越快。 1285382 玖、發明說明 通過測定串聯電阻R2兩端電壓可以測定流過電容器元件 C2的電流。 另外，也可以用線圈或電流探針等代替串聯電阻R2的 測定電流，這時可以使從電容器以到電容元件C2更快地 5 充電。 ^ 下面說明絕緣耐壓檢查順序。首先從電源pw通過電 - 阻R1對電容器C1充電。接著使開關元件Tr丨導通，使電容 器C1的電荷一下子充到電容器元件C2上，即使電容器元 鲁 件C2的漏電大也能使其一下子上升到規定的電壓。在該狀 10態下’電谷器元件C 2在低電壓下放電時，因放電電流流過 而在串聯電阻R的兩端上産生電位差，從而可以檢測出元 件C2是絕緣不合格品。 在該檢查中測定時間越短，安全性越高，越長檢測精 度越而’但如果在10〜200ms的範圍，則可以進行安全而 15 精度高的絕緣檢查。 另外，在絕緣耐壓檢查之前，通過將電容器元件C2在 · 100C以上的溫度下乾燥使隔離片的含水率在7%以下，以 便進行更穩定的絕緣耐壓檢查。將隔離片在1〇5〇艺下乾燥 3分鐘以上，可以使其含水率在7%以下。 · 2〇 另外，第1圖的電解液用乙撐二醇和7-丁烯内酯等的 - 混合物等作爲溶劑，使用導電性高分子的固體電解質作溶質。 通過使用多吡咯、聚乙烯2_羥基噻吩、聚苯胺及其衍 生物或它們的化合物的至少一種組成的物質作爲導電性高 分子的固體電解質，可以降低電解電容器的阻抗。 12 1285382 . 玖、發明說明 > 固體電解質按下述方式形成。將電容元件浸潰在包纟 如作爲多元玉衣式單聚物的乙烯2_經基嗟吩的一份和作爲 γ化W]的P-甲苯％酸二鐵2份和作爲聚合溶劑π _ 丁駿4份 $的聚合溶液巾。將電容器元件吊起後，通過放置在85。〇⑼ 々鐘的環境中，以便能形成利用聚乙烯2.羥基嗟吩的固體 ' 電解質。 - I圏式簡單說^明】 第1圖是本發明實施方式的電解電容器的製造工序的 · 流程圖。 1〇 _ 第2圖表示本實施方式的電解電容器的分隔片的厚度 與絕緣耐壓的關係。 第3圖是本發明實施方式的電解電容器的電容器的絕 緣耐壓檢查時的絕緣耐壓裝置的電路圖。 第4圖是現有技術的電解電容器的電容器元件的展開 15立體圖。 第5圖是現有技術的電解電容器的電容器元件的剖面圖。 · t闽式之主要元件代表符號表】 11…陽極箔 18···電解液 12···陰極箔 19…浸含工序 13…引線 20…金屬殼體 14···鉚固工序 21…構件 ls〜分隔片 23…形成工序 16···捲繞工序 24···檢查工序 17···絕緣耐壓檢查 13