JP2000277384A

JP2000277384A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2000277384A
Application number: JP7752999A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamaguchi; 清治山口
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極内部端子やその付近の陰極箔に孔食が発
生したり、後者に破れ等が発生するのを各々防止し、陰
極箔と陰極内部端子との導通を損うことなく、陽極箔と
陰極箔等との間のショート不良を防止でき、寿命を改善
できる電解コンデンサを提供すること。【解決手段】陽極内部端子２を接続した陽極箔１と、
陰極内部端子５を接続した陰極箔４とをセパレータ３を
介して積層したコンデンサ素子を有する電解コンデンサ
において、陰極内部端子５の陽極箔１側の面にエッチン
グ処理したアルミ箔を被せることを特徴とする電解コン
デンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミ電解コンデン
サ等の電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミ電解コンデンサ等の電解コンデン
サは、図５に示し通り、アルミやチタン等の弁作用金属
のエッチング箔に酸化皮膜を形成した陽極箔１１と、ア
ルミやチタン等の弁作用金属のエッチング箔からなる陰
極箔１２とを絶縁紙等のセパレータ１３を介して積層
し、巻回したコンデンサ素子を有している。そして陽極
箔１１及び陰極箔１２にはプレーンな細長い箔状の内部
端子１４及び１５を接続している。なお、陽極箔１１や
陰極箔１２に接続した内部端子１４及び１５がセパレー
タ１３を破って、対向する陰極箔１２や陽極箔１１に接
触すると短絡不良となる。このような不良を防止するた
めに、内部端子１４及び１５とセパレータ１３との間に
保護用の別のセパレータを積層した構造とすることがあ
る。また、コンデンサ素子には電解液が含浸されてい
る。

【０００３】このアルミ電解コンデンサ等の電解コンデ
ンサは、フィルター用として使用されていることが多
く、例えばエアコンのフィルター用等に用いられてい
る。そしてエアコン等に用いると、他の用途に比較して
負荷としてかかる“リプル電流／容量”が大きい傾向に
ある。また、特に低周波成分（例えば５０Ｈｚ）が多い
傾向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで低周波領域に
おいては、コンデンサのインピーダンスは容量の影響が
大きく、ほとんど陽極箔の酸化皮膜の容量によって決ま
る。そして陽極箔は、エッチングされていてミクロ的に
は容量値が不均一になっているが、数mm程度のマクロ的
な範囲でみると容量値が均一に分布しているとみなせ
る。従って、陽極箔表面でのリプル電流の電流力線もマ
クロ的には均一とみなせる。また、陽極箔と陰極内部端
子とはその各々の表面形態が異なっていて、互いにイン
ピーダンスが異なり、通常、後者の方が高くなってい
る。しかし、陽極箔と陰極箔との距離が短いため、陽極
箔から出たリプル電流の電流力線はほぼそのまま陰極箔
や陰極内部端子に伝わる。しかも陰極内部端子は通常エ
ッチングされていないため、陰極内部端子及びその付近
に流れるリプル電流の密度はその他の陰極箔の部分に比
較して非常に高くなる。また、ファラデーの法則による
と電極間を通過する電気量に応じて電極表面に生成物を
生じる。アルミ電解コンデンサの場合、この生成物は水
素や酸素等のガスである。そして通常のリプル電流が流
れた場合には、陰極箔等と電解液との界面において電子
が移動しているのではなく、界面２重層による変位電流
によって電荷が運ばれているため、水素ガス等の生成物
を生じない。しかし、特に低周波においてリプル電流が
大きい場合には、Ｖ＝Ｉ／ωＣの式から明らかな通り、
界面２重層に印加される電圧が大きくなり、その耐圧を
越えると陰極箔等と電解液との界面において電子が移動
し、水素ガス等の生成物を発生する。

【０００５】また、陰極箔と陰極内部端子との間にイン
ピーダンスの差があるため、両者の表面の二重層に電位
差が発生する。そしてこの電位差によって局部電池反応
が発生し、一種のファラデー反応となる。従って、この
ファラデー反応のため、電解液から水素が奪われるた
め、陰極内部端子付近では電解液のｐＨがアルカリ側に
移行する。このため、イ）陰極内部端子に孔食が発生
し、ロ）この陰極内部端子付近の陰極箔に孔食が生じた
り、破れたりし、ハ）陰極箔と陰極内部端子との間の導
通が損なわれ、ニ）陰極内部端子付近で陽極箔と陰極箔
とがショートし、ホ）陽極箔と陰極内部端子とがショー
トし、ヘ）コンデンサとしての寿命が短かくなる等の各
種の欠点を生じる。

【０００６】本発明は、以上の欠点を改良し、陰極内部
端子やその付近の陰極箔に孔食が発生したり、後者に破
れ等が発生するのを各々防止し、陰極箔と陰極内部端子
との導通を損うことなく、陽極箔と陰極箔等との間のシ
ョート不良を防止でき、寿命を改善できる電解コンデン
サを提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、陽極内部端子を接続した陽極箔と、陰
極内部端子を接続した陰極箔とをセパレータを介して積
層したコンデンサ素子を有する電解コンデンサにおい
て、前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面にエッチング
処理したアルミ箔を被せることを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、本発明は、陽極内部端子を接続した
陽極箔と、陰極内部端子を接続した陰極箔とをセパレー
タを介して積層したコンデンサ素子を有する電解コンデ
ンサにおいて、前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面に
エッチング処理されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】さらに、本発明は、陽極内部端子を接続し
た陽極箔と、陰極内部端子を接続した陰極箔とをセパレ
ータを介して積層したコンデンサ素子を有する電解コン
デンサにおいて、前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面
にＳｎ又はＴｉが付着していることを特徴とするもので
ある。

【００１０】すなわち、陰極内部端子の陽極箔側の面に
エッチング処理したアルミ箔を被せると、この陰極内部
端子付近のインピーダンスの不均一性が緩和されあるい
は均一になり、表面積当りの電流密度の差を低下でき、
あるいはその差をなくすことができ、界面電圧が陰極内
部端子の箇所で高くなるのを防止できる。従って、アル
ミ箔表面でファラデー反応を生じることなく、孔食等を
防止できる。そしてアルミ箔と陰極内部端子とは界面２
重層によらずに電気的に導通しているため、陰極内部端
子や陰極箔に孔食を生じたり、陰極箔が破れたりするの
をほとんど防止でき、陰極箔と陰極内部端子との間の導
通を損うことなく、陰極箔と陰極内部端子とが不導通に
なったり、陰極内部端子付近で陽極箔と陰極箔とがショ
ート不良を生じたりすることなく、寿命を改善できる。

【００１１】また、陰極内部端子の陽極箔側の面をエッ
チング処理することにより、リップル電流が流れる表面
積を増大でき、リップル電流密度を低下できる。従っ
て、同様に、陰極内部端子等に孔食を生じたり、陰極内
部端子付近の陰極箔が破れたりする等の不良を防止で
き、寿命を改善できる。

【００１２】さらに、陰極内部端子の陽極箔側の面にＴ
ｉを付着すると、Ｔｉの誘電率が高く、Ｔｉの表面に容
量の比較的に大きい自然酸化皮膜が形成される。そして
陰極内部端子の陽極箔側の面の容量は、この容量の大き
な自然酸化皮膜と、電解液との間の界面２重層との合成
量となり、大きな値となる。このため、陰極内部端子表
面のインピーダンスを低下でき、陰極内部端子付近のイ
ンピーダンスが不均一になるのを軽減できる。また、陰
極内部端子の陽極箔側の面にＳｎを付着すると、Ｓｎの
表面に形成される自然酸化皮膜が誘電体層でないため、
陰極内部端子の陽極箔側の面の容量は界面２重層の容量
によって決まる。従って、同様に、陰極内部端子表面の
インピーダンスを低下でき、陰極内部端子付近のインピ
ーダンスが不均一になるのを軽減できる。そして陰極内
部端子の表面にＴｉやＳｎを凹凸が形成されるように付
着すれば、リップル電流が流れ込む面積を増加でき、リ
ップル電流の電流密度を低下できる。これにより、陰極
内部端子等に孔食を生じたり、陰極内部端子付近の陰極
箔が破れたりする等の不良を防止でき、寿命を改善でき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１において１は、陽極箔であ
り、例えば、純度９９．９％以上のエッチング処理した
厚さ４０〜１１０μｍのアルミ箔等の弁作用金属に酸化
皮膜を形成したものである。そしてこの陽極箔１にエッ
チング処理をしないかつ酸化皮膜を形成したタブ端子や
リード端子等からなる陽極箔内部端子２がコールドウェ
ルド法やかしめつけ法等により接続されている。また、
陽極箔１には厚さ３０〜７０μｍのマニラ紙やクラフト
紙等の電解紙からなるセパレータ３が積層されている。
そしてセパレータ３には、エッチング処理した厚さ１５
〜６０μｍ程度のアルミ箔等の弁作用金属等からなる陰
極箔４が積層されている。この陰極箔４にはエッチング
処理をしないかつ酸化皮膜を形成しないあるいは低電圧
で化成処理したアルミ等のタブ端子やリード端子等から
なる陰極内部端子５がコールドウェルド法やかしめつけ
法等によって接続されている。

【００１４】そしてこの陰極内部端子５にはセパレータ
３との間にその陽極箔１側の面にエッチングした厚さ１
５〜６０μｍのアルミ箔６を積層し、陰極内部端子５の
陽極箔１側の面を被っている。なお、このアルミ箔６
は、コールドウェルド法やかしめつけ法等により陰極内
部端子５に接続してもよく、アルミ箔６と陰極内部端子
５との電流的接続が改良されるとともに、陰極内部端子
５に対するアルミ箔６の位置を一定にでき、アルミ箔６
により陰極内部端子５を確実に被覆できる。また、アル
ミ箔６のエッチング倍率や厚さ等の条件は陰極箔４と同
一である方が良く、これにより、陰極箔４，陰極内部端
子５，アルミ箔６からなる陰極側のインピーダンスの不
均一性をより緩和できる。

【００１５】なお、陰極内部端子５にアルミ箔６を被せ
る代りに、図２に示す通りに、陽極箔１側の面をエッチ
ング処理した陰極内部端子７を陰極箔４にコールドウェ
ルド法等により接続する構造にしてもよい。

【００１６】また、図３に示す通り、陽極箔１側の面に
ＴｉやＳｎを付着し金属層８を形成した陰極内部端子９
を陰極箔４にコールドウェルド法等により接続する構造
にしてもよい。なお、ＴｉやＳｎは蒸着法や吹き付け法
等の手段により陰極内部端子９に付着させる。そしてこ
の場合、形成される金属層８の表面が凹凸状になるよう
に付着させる方が良い。

【００１７】そしてこの陽極箔１，セパレータ３，アル
ミ箔６及び陰極箔４を積層したものが、図４に示す通
り、巻回されコンデンサ素子１０とされる。このコンデ
ンサ素子１０は、電解液を含浸した状態で、アルミ等の
円筒状のケースに収納され、固定剤によりケースに固定
されている。そしてケースには蓋が取付けられていると
ともに、蓋に貫通して固定されている外部端子に陽極内
部端子２及び陰極内部端子５が接続されている。

【００１８】上記の電解コンデンサは、陰極内部端子に
被せるアルミ箔や陰極内部端子以外は従来と同じ方法で
製造する。そしてアルミ箔は片面にマスクを設けて片面
だけをエッチング処理するか、あるいはそのまま両面を
エッチング処理する。そして陰極箔に陰極内部端子を接
続する際に、このアルミ箔を陰極内部端子に重ねて同時
に接続してもよい。この場合、片面だけをエッチング処
理したアルミ箔はエッチングをしない面を陰極内部端子
に接触し、そして両面をエッチング処理したアルミ箔は
どちらか一方の面を陰極内部端子に接触し、コールドウ
ェルド法等により、陰極箔とともに互い接続する。

【００１９】また、陰極内部端子をエッチング処理する
には、片面にマスクを設けて一方の面だけに行う方が良
い。両面をエッチング処理すると、強度が低下し、破断
し易くなり、陰極箔等に接続し難くなる。そしてエッチ
ング処理された面が陽極箔側に向くように、コールドウ
ェルド法等により陰極内部端子を陰極箔に接続する。

【００２０】さらに、陰極内部端子にＴｉやＳｎを付着
して金属層を形成するには、Ｔｉ等を陰極内部端子の片
面に真空蒸着したり、吹き付けたり、印刷したりして行
う。この付着の際に、金属層の表面が凹凸状になるよう
にする。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例について、従来例とと
もに高温負荷試験を行いその寿命等を測定する。なお、
実施例の条件は次の通りとする。実施例：定格１８０Ｖ，９００μＦで、外径が３０mm，
高さが４５mmのアルミ電解コンデンサとする。そして陽
極箔は化成電圧３００Ｖで陽極酸化処理して酸化皮膜を
形成した、厚さ１００μｍで、単位容量が１．２μＦ／
cm^３のアルミ箔を用いる。また、この陽極箔に、化成電
圧７００Ｖで陽極酸化処理した、厚さが１５０μｍで、
純度９９．９９％のプレーンなアルミ箔からなる陰極内
部端子をコールドウェルド法により接続する。そして陰
極箔は化成電圧１Ｖで酸化処理した、厚さ２０μｍで、
単位容量が８０μＦ／cm^２のアルミ箔を用いる。この陰
極箔に未化成で、厚さ１５０μｍ，純度９９．９９％の
プレーンなアルミ箔からなる陰極内部端子をコールドウ
ェルド法により接続する。また、この陰極内部端子に寸
法以外は陰極箔と同一条件のアルミ箔をコールドウェル
ド法により接続し、陰極内部端子を被覆する。セパレー
タは、２枚の電解紙を重ね合せたもので、厚さ４０μｍ
で、合成比重が０．７５ｇ／cm^３とする。そしてコンデ
ンサ素子には有機酸系の電解液を含浸する。また、従来
例の条件は次の通りとする。

【００２２】従来例１：実施例において、陰極内部端子
を被覆するアルミ箔がない以外は同一の条件とする。

【００２３】従来例２：実施例において、陰極内部端子
をアルミ箔の代りに厚さ２０μｍ，密度０．７５ｇ／cm
^３の電解紙で被覆する以外は同一の条件とする。

【００２４】そして、高温負荷試験は、温度８５℃の雰
囲気中に、印加尖頭電圧１８０Ｖの負荷をかけ、リプル
電流３．５Ａ（５０Ｈｚ正弦波）を流して試料を放置し
て行う。なお、試料数は各々６個とする。測定結果は、
表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この表１から明らかな通り、実施例は、放
置時間３０００〜３５００ｈの間に全数の防爆弁が作動
したが、ショート不良を生じたものがなく、陰極内部端
子にも孔食が発生していなかった。これに対して、従来
例１は、放置時間１０００〜１５００ｈの間に４個の防
爆弁が作動したが、ショート不良が２個発生し、全数の
陰極内部端子に孔食が発生した。また、従来例２は、放
置時間１２００〜２５００ｈの間に５個の防爆弁が作動
したが、ショート不良が１個発生し、全数の陰極内部端
子に孔食が発生した。

【００２７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、陰極内部
端子の陽極箔側の面にエッチング処理したアルミ箔を被
せるか、陽極箔側の面をエッチング処理して陰極内部端
子を用いるか、または陽極箔側の面にＴｉやＳｎを付着
した陰極内部端子を用いているために、陰極内部端子等
に孔食等が発生するのを防止できるとともに、ショート
不良を防止でき、寿命を改善できる電解コンデンサが得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の陽極箔と陰極箔とを積層
した状態の側面断面図を示す。

【図２】本発明の実施の形態に用いる陰極内部端子を接
続した陰極箔の断面図を示す。

【図３】本発明の実施の形態に用いる陰極内部端子を接
続した陰極箔の断面図を示す。

【図４】本発明の実施の形態のコンデンサ素子の一部を
展開した状態の斜視図を示す。

【図５】従来例の陽極箔と陰極箔とを積層した状態の側
面断面図を示す。

【符号の説明】

１…陽極箔、２…陽極内部端子、３…セパレータ、
４…陰極箔、５，７，９…陰極内部端子、６…アルミ
箔、８…金属層、１０…コンデンサ素子。整理番号Ｐ２５０１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極内部端子を接続した陽極箔と、陰極
内部端子を接続した陰極箔とをセパレータを介して積層
したコンデンサ素子を有する電解コンデンサにおいて、
前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面にエッチング処理
したアルミ箔を被せることを特徴とする電解コンデン
サ。
【請求項２】陽極内部端子を接続した陽極箔と、陰極
内部端子を接続した陰極箔とをセパレータを介して積層
したコンデンサ素子を有する電解コンデンサにおいて、
前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面がエッチング処理
されていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項３】陽極内部端子を接続した陽極箔と、陰極
内部端子を接続した陰極箔とをセパレータを介して積層
したコンデンサ素子を有する電解コンデンサにおいて、
前記陰極内部端子の前記陽極箔側の面にＳｎ又はＴｉが
付着していることを特徴とする電解コンデンサ。