JPH0581045B2

JPH0581045B2 -

Info

Publication number: JPH0581045B2
Application number: JP60284548A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kiuchi; Mitsuaki Yanagibashi; Masakaze Hosoya; Takeshi Toida
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nitsuko Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd; NTT Inc
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1993-11-11
Also published as: JPS62143414A

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」この発明は電子交換機用電源等に使用すること
を目的とした長寿命アルミニユウム電解コンデン
サの製造方法に関するものである。「従来の技術」従来、電子交換機用電源等に使用するアルミニ
ユウム電解コンデンサの寿命は７〜10年であり、
20年以上の装置寿命にくらべて、寿命が短かいた
めに、定期的交換が必要であつた。アルミニユウム電解コンデンサは、アルミニユ
ウムエツチング箔を陽極酸化してその表面に誘電
体酸化皮膜（Al₂O₃）を形成し、この陽極酸化ア
ルミニユウム箔と陰極用のアルミニウムエツチン
グ箔とを電解紙を介して捲上げ、コンデンサ素子
を作る。さらに、この素子に電解液を真空含浸
し、端子板をとりつけた後、ケースに封入し、エ
ージング処理を施して作られる。電子交換機用電源装置等に用いられる、静電容
量が数千μF以上で、定格電圧が50V以上の大型
コンデンサでは一般にコンデンサ素子への電解液
含浸後に、その後に作業性を考慮して、余分な電
解液を絞り出して電解液が漏れないようにしてい
る。このようにして作られたアルミニユウム電解コ
ンデンサは出荷後、種々の条件下で使用される
が、使用中には若干（1mA以下）の漏れ電流が
流れているため、長期間使用しているうちに、こ
の漏れ電流が電解液を徐々に電気分解し、その結
果としてガスが発生し、かつ次第に電解液が減耗
していく。また、漏れ電流によつて発生したガス
や電解液の蒸発成分は、ゴムパツキングなどの封
口材料自体および封口部品の隙間を拡散して、長
期間に微量ずつコンデンサのケース外へ逃げてゆ
くため、電解液は徐々に減少し、変質してゆく、
従つて電気的特性としては時間の経過とともに静
電容量が次第に減少し、tanδが増加してゆく。電
解液の減耗が進むとある時点から静電容量値が急
激に減少し、tanδの値も急増し、コンデンサの寿
命がつきる。この状態はコンデンサの使用環境温
度が高い場合や、コンデンサ中を流れるリツプル
電流が大きい場合に加速される。一般に電子交換装置に使用されるアルミニユウ
ム電解コンデンサの寿命は、使用条件によつても
異なるが７〜10年と言われている。従来、アルミニユウム電解コンデンサの長寿命
化を図るために、以下のような手段が公知であ
る。 (1) 陽極に低倍率箔を用いて、等価直列抵抗
（ESR）を小さくし、リツプル電流による温度
上昇を抑制する。 (2) 電解液に蒸気圧の低い溶媒を用いるか、ゲル
化した電解液の蒸散を抑える。 (3) ケースの気密構造を工夫する。（例えば二重
ケース等）。しかし、上記上段のうち、(1)においては低倍率
箔を用いることで、単位面積当りの静電容量が小
さくなるため、規定の静電容量を確保する上で余
分に電極箔（陽極、陰極）が必要となり、必然的
にケースサイズが大きくなる欠点がある。また(3)
においてもケースサイズが大きくなる欠点を有す
る。さらに(2)の手段においては、電解液の蒸散は
抑制されるものの、電解液の等価直列抵抗
（ESR）が大きくなるために、tanδの増加や、許
容リツプル電流の低下を招き、実用上必要とする
電気的特性を劣化させずに長寿命化を図ることが
できないという欠点を有している。この発明の目的は上記の従来技術の欠点を解決
し、電気的特性の劣化を招くことなく、従来より
長寿命のアルミニユウム電解コンデンサを得るこ
とができる製造方法を提供することにある。「問題点を解決するための手段」この発明はアルミニユウム電解コンデンサの長
寿命化を達成するために、コンデンサの素子を通
常の方法で電解液含浸した後、つまり真空含浸し
た後、ケースに入れ、そのケース密封前に前記含
浸した電解液の重量の10％程度以上の電解液をさ
らに注入することによつて電解液を増量する。更
に陽極用アルミニユウムエツチング箔として、高
倍率のアルミニユウムエツチング箔、つまりエツ
チングしないアルミニユウム箔よりも表面積が
100倍程度大とされた箔を定格電圧の1.3〜２倍の
化成電圧で陽極化成して陽極酸化皮膜を厚くした
ものを用いて、漏れ電流を低減し、ガス発生を抑
制する。また陰極用エツチング箔として、99.9％
以上の高純度のアルミニユウムエツチング箔を、
５Ｖ程度の化成電圧で陽極化成して薄い酸化皮膜
を形成したものを用いて漏れ電流を減らし、ガス
発生量を減少させる。「実施例」次にこの発明の実施例を示す。試験１市販の陽極用アルミニユウムエツチング箔を定
格電圧の1.7倍の電圧（定格電圧が63Vの場合約
105V）で陽極化成して酸化皮膜を形成させ、同
様に陰極用エツチング箔にも約5Vで酸化皮膜を
形成させ、これらをマニラ紙を電解紙として用い
て巻回してコンデンサ素子を作る。次いで、この
素子にエチレングリコールとアジピン酸アンモン
を主成分とする電解液を含浸し、端子板を取付
け、ケースに収容した後、含浸した電解液重量の
約20％に相当する電解液を注入して増量、密封す
る。このようにして製造した定格が63V、
2200μFのコンデンサを対象に、85℃で63Vの直
流電圧を印加して17000時間試験を実施した場合
の静電容量変化率（５個の平均値）の経時特性を
第１図に示す。）はこの発明によつて長寿命化したアルミニユ
ウム電解コンデンサの経時特性を示し、または
従来技術とほぼ同様の製造であるが、コンデンサ
素子をケースに密封する前に、含浸した電解液重
量の約20％に相当する電解液を注入し、増量した
この発明によるアルミニユウム電解コンデンサの
経時特性を示し、は従来技術によつて製造した
アルミニユウム電解コンデンサの経時特性を示
す。図に示すように、この発明のでは17000時間
後の静電容量変化率が−１％以下と小さく、極め
て安定である。これに対し、従来品のでは静電
容量は10000時間まで徐々に減少し、それ以降は
急激に減少して、17000時間を経過した時点では
−14％の変化率を示す。また従来品に電解液を約
20重量％注入し、増量したこの発明のでは
17000時間後の静電容量変化率は−８％であり、
電解液を増量しないの従来品に較べて、経時特
性がかなり改善されていることがわかる。このようにの場合、電解液増量の効果のみな
らず、陽極箔の酸化皮膜を厚くしたこと、陰極箔
にも酸化皮膜を形成したこと、並びに電解紙とし
て低密度で電解液の保持性の良いマニラ紙を用い
たことにより、静電容量の経時変化率を極めて小
さく改善することができ、長寿命化を図ることが
できた。試験２通常の方法でコンデンサ素子を作り、電解液を
含浸した後、ケースに封入する前に電解液を10重
量％、20重量％および30重量％増量して、63V定
格のアルミニユウム電解コンデンサを各５個製造
し、電解液の乾燥を加速するため防爆弁をはずし
た状態で、85℃で3000時間の無負荷放置試験を行
なつた場合の静電容量変化率の平均値を第１表に
示す。

【表】この結果から明らかなように電解液量を増量す
るほど静電容量変化率が小さくなり、電解液増量
が寿命特性改善に効果的に作用することを確認で
きた。この増量は10〜20重量％が好ましい。30重
量％増量すると寿命は長くなるがケースも大きく
する必要が生じる。試験３試験１のに記した方法で陽極箔および陰極箔
を作り、電解紙として、マニラ紙、クラフト
紙、高密度紙プラス混抄紙（マニラ、クラフ
ト）の３種類を用いて各々巻回したコンデンサ素
子を作り、通常の方法で電解液を含浸した後、ア
ルミニユウムケースに入れ、端子板をはずしたま
ま、85℃で400時間の無負荷放置試験を行なつた
場合の静電容量変化率の平均値（各５個の平均
値）を第２表に示す。この結果から明らかなように、マニラ紙を電解
紙として用いた場合の静電容量変化率が最も小さ
く、従つて他の電解紙に較べてマニラ紙の電解液
保持性が良く、寿命特性改善に効果のあることを
確認できた。

【表】試験４市販のアルミニユウムエツチング箔を用い、陽
極箔を定格電圧の1.3倍及び1.7倍で陽極化成して
酸化皮膜を形成し、通常の方法で63V定格のコン
デンサを各５個製造した後、85℃で63Vの直流電
圧を負荷して7000時間試験した結果を第３表に示
す。値はいずれも５個の平均値である。

【表】この結果から明らかなように陽極箔の化成電圧
が定格電圧に較べて高い程静電容量変化率が小さ
くなり寿命特性が改善されることを確認できた。
しかし陽極化成電圧をあまり高くすると酸化膜が
厚くなり過ぎ静電容量が少くなる点から定格電圧
の1.3〜２倍程度が好ましい。試験５市販のアルミニユウムエツチング箔を用い、陽
極箔を定格電圧の２倍の電圧で陽極化成して酸化
皮膜を形成し、陰極箔を約5Vで陽極酸化したも
のとしないもので、63V定格のチユーブラ形電解
コンデンサを各10個製造した後、85℃で5000時間
の直流負荷試験を実施した場合の静電容量変化率
とコンデンサ重量の減少量を第４表に示す。

【表】この結果から明らかなように、陰極箔を陽極酸
化した場合には、静電容量変化率、重量減少量と
も小さくなつていることから、寿命特性改善の手
段として陰極箔を低電圧で化成し、薄く酸化皮膜
を形成してやることが効果的であることを確認で
きた。「発明の効果」この発明によれば電解液の増量によりコンデン
サの寿命を長くすることができ、この発明の方法
により得られたコンデンサを用いることにより定
期交換の回数を減少し、又は定期交換の必要がな
くなる。しかもこの発明の製造方法は電解液増量
のための工程が増えるだけで、従来の製造設備を
そのまま使用できる利点があることから、製造コ
ストもほとんど変わらず、従つて工業的にも、経
済的にも極めて有利である。この発明では陽極エツチング箔の陽極酸化膜を
厚くすることにより経年変化を小としているが、
陽極酸化膜が厚くなる分静電容量が減少する。し
かしこの発明では高倍率、つまり表面をエツチン
グにより凹凸を形成して表面積を100倍程度にし
たアルミニユウムエツチング箔を使用しているた
め、前記静電容量の減少を補いコンデンサの外形
寸法を大きくする必要はない。また前記試験１のによれば温度85℃で直流定
格電圧を負荷し、17000時間試験を実施した後も、
静電容量変化率は−１％以下であり、電解液の漏
れ、防爆弁の動作などの外観異常も認められな
い。この結果から、従来のアルミニユウム電解コ
ンデンサに較べケースサイズを大きくすることな
く寿命を２倍以上に延ばすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によつて製造したアルミニユ
ウム電解コンデンサおよび従来技術によつて製造
したアルミニユウム電解コンデンサを対象として
実施した、85℃、直流定格電圧印加試験の結果
で、静電容量変化率の経時特性を示す図である。，：この発明の方法によつて製造したアル
ミニユウム電解コンデンサ、：従来技術による
アルミニユウム電解コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】１定格電圧の1.3〜２倍の化成電圧で陽極化成
した高倍率の陽極用アルミニユウムエツチング箔
と、 5Vの化成電圧で陽極化成して表面に薄い酸化
膜を形成した99.9％以上の高純度の陰極用アルミ
ニユウムエツチング箔とを、電解紙を介して巻回してコンデンサ素子を作
り、そのコンデンサ素子に電解液を含浸させ、その電解液が含浸されたコンデンサ素子をケー
スに入れ、ケース密封前に、上記含浸させた電解液重量の
10％以上の電解液を上記ケース内に注入すること
を特徴とする長寿命アルミニユウム電解コンデン
サの製造方法。