JPS6184822A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサにかかり、特に、電解質が
含浸されたコンデンサ素子に合成樹脂が被覆された外装
構造に関する。

近来、電子機器の小型化に伴い、電解コンデンサのチッ
プ化が強く要請されるようになった。

〔従来の技術〕

一般に電解コンデンサは、電極箔を巻回して形成したコ
ンデンサ素子に、電解質を含浸し、アルミニウム等から
なる外装ケースに収納して形成されている。また、電解
質として代表的なものには、エチレングリコールにアジ
ピン酸もしくはそのアンモニウム塩を溶解した液状の電
解質、あるいは、テトラシアノキノジメタンを主成分と
するゲル状の電解質等がある。これらの電解質は、電解
質自体の吸湿性、含有成分の飛散性等の性質を有してい
る。したがって、完成した電解コンデンサの電気的特性
を一定に維持するためには、コンデンサ素子を外気と遮
断する、高度な気密性が要求される。

また、電解コンデンサのチップ化は、電解質を含浸した
コンデンサ素子を外装樹脂で被覆し、コンデンサ素子か
ら導出したリードをプリント配線に臨むように外装樹脂
の側面および底面に沿って折曲して実現していた。この
チップ型電解コンデンサを実現する場合も、通常の電解
コンデンサと同様に、内部の気密性を保持する必要があ
る。

このような気密性を確保するためには、外装樹脂自体の
気密性、およびリードとの密着性が重要な要素となる。

更に、半田リフロー処理における半田付は温度に対する
耐熱性、電解質に対する化学的安定性を考慮する必要が
ある。そこで、耐熱性に優れ、金属との密着性が良好な
、エポキシ等の熱硬化性合成樹脂が用いられ、その成形
はトランスファー成形によって行われている。

〔解決しようとする問題点〕

しかし、電解質を含浸したコンデンサ素子の外表面に、
熱硬化性合成樹脂からなる外装樹脂層を成形する場合、
そのトランスファー成形による樹脂温度および金型温度
は２００〜２５０℃に達する。したがって、コンデンサ
素子に含浸された液状の電解質は、沸腋、蒸発してしま
い、製品化は容易でない。また、テトラシアノキノジメ
タンを主成分とするゲル状の電解質は、約２００℃前後
で溶融するが、熱に対して脆弱であるため、短時間で熱
分解をはじめ、絶縁体に変化してしまう。したがって、
このような電解質を含浸したコンデンサ素子に、外装樹
脂を被覆する場合、電解質が成形加工の際に熱分解して
しまい、電気的特性が劣化する場合があった。

そこで、第２図に示したような、外装樹脂層７を形成し
た後、電解質を含浸する構造が考えられた。すなわち、
コンデンサ素子１は、一部に突起部１０が形成されてい
るとともに、この突起部１０の中央部に透孔９ををする
内装用の箱体６に収納される。この箱体６の外表面には
、熱硬化性合成樹脂からなる外装樹脂層７が、前記透孔
９塞ぐことなく成形される。電解質はこの透孔９からコ
ンデンサ内部に注入され、コンデンサ素子１に含浸され
る。

この構造によると、外装樹脂層７が成形された後にコン
デンサ素子に電解質が含浸されるので、外装樹脂層７の
成形熱で電解質が変性することは防げるが、コンデンサ
素子１自体の熱劣化を防止することは困難であった。ま
た、前記透孔９から注入できる電解質は、低密度の液状
電解質に限定され、ゲル状の電解質を用いた電解コンデ
ンサに応用することは困難である。

また、電解質を注入する透孔９は、電解質注入の後、閉
塞栓８によって閉塞されるが、この閉塞栓８と外装樹脂
層７との間に微小な隙間が生じることがあり、気密性に
対する信頼性に乏しい。

この発明は、上記の点に鑑み、コンデンサ素子の気密性
を保持しつつ、外装樹脂の成形熱による熱劣化を抑制し
た、信頼性の高い電解コンデンサの提供を目的としてい
る。

〔問題点を解決する手段〕

この発明は、電極箔を巻回もしくは積層して形成したコ
ンデンサ素子と、このコンデンサ素子に含浸された電解
質と、前記電極箔に電気的に接続されているとともに、
コンデンサ素子端面から導出されたリードと、前記コン
デンサ素子およびリードの一部の表面に射出成形により
形成された第１の外装樹脂層と、第１の外装用脂層の外
表面に射出成形により形成された第２の外装樹脂層とか
らなることを特徴としている。また、前記第１の外装樹
脂はポリプロピレンもしくはポリエチレン等の低融点の
熱可塑性合成樹脂であり、第２の外装樹脂はポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエーテルスルボン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリオキシベンゾエート、ポリスル
ホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリフェニレンサルファイドから選択された
熱可塑性合成樹脂であることを特徴としている。

〔実施例〕

次いで、この発明の実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、この発明の詳細な説明する断面図である。

コンデンサ素子１は、電極箔を巻回して形成されている
。リード４は電極箔に電気的に接続されているとともに
、コンデンサ素子１の端面から導出されている。このコ
ンデンサ素子１に、テトラシアノキノジメタンを主成分
とするゲル状の電解質を含浸する。含浸は、電解質を溶
融温度付近まで加熱して行う。

電解質が含浸されたコンデンサ素子１の外表面には、ポ
リプロピレンからなる第１の外装樹脂層２が射出成形に
よって形成されている。なお、第１の外装樹脂層２とリ
ード４との密着性が悪い場合はＯＨ基またはＣ００ＩＩ
５を有する第３成分をグラフト重合したポリプロピレン
を使用してもよい。

射出成形は、第３図に示したように、コンデンサ素子１
を金型１１ａ、ｌｌｂのほぼ中央部に収納して行われる
。金型１１は、予め射出される合成樹脂の溶融温度より
も低く設定されているとともに、加熱溶融された樹脂が
高圧で注入される注入孔１２が設けられている。また、
金型片１１ａ、　ｌｌｂの接合面には、コンデンサ素子
１から導出されたり−ド４の先端部分が嵌入する溝部１
３が設けられている。

リード４の先端部分は、溝部１３に嵌入して、金型１１
の枠外に配置されるので、第１の外装樹脂層２が被覆し
ないことになる。コンデンサ素子１が収納され密封され
た金型１１には、矢印Ａの方向から加熱溶融されたポリ
プロピレンが注入される。金型１工は、予めポリプロピ
レンの溶融温度よりも低く設定されているので、金型１
１に注入されたポリプロピレンは短時間で固化し、第１
の装樹脂層２が形成される。

第１の外装樹脂層２の外表面には、第１図に示すように
、更に第２の外装樹脂層３が形成されている。第２の外
装樹脂層３はポリエチレンテレフタレート等の高融点の
熱可塑性合成樹脂からなり、第１の外装樹脂層２と同様
に射出成形によって被覆される。

また、コンデンサ素子１から導出されたり一ド４は、半
田付は可能な金属、例えば、銅線もしく−ま銅板に錫メ
ッキを施した接続端子５と電気的に接続されている。更
に、第２の外装樹脂層３から突出した前記接続端子５は
、第２の外装樹脂層３の側面部および底面部に沿って折
曲され、底面部に臨む接続端子がフェイスポンディング
基板のプリント配線に当接することとなる。

〔作　用〕

コンデンサ素子１の外表面に被覆される第１および第２
の外装樹脂層２．３は、射出成形によって行われる。射
出成形は、前記のように、一般に材料である樹脂の溶融
温度よりも低く設定された金型１１に、加熱／８融され
た樹脂が高圧で注入されて行われ、注入された樹脂は、
短時間のうちに固化する。したがって、コンデンサ素子
１および電解質に与える熱的ストレスはトランスファー
成形に比較して少ない。

なお、ポリプロピレンおよびポリエチレン等は、他の熱
可塑［生合成樹脂に比較して、低温で軟化する特性を有
し、低温域における射出成形が可能である。したがって
、これらの合成樹脂を電解質の含浸されたコンデンサ素
子ｌに直接被覆しても、電解質およびコンデンサ素子１
自体に、熱的ストレスによる悪影響を及ぼすことが少な
い。また、この第１の外装樹脂層２は、第２の外装樹脂
層３を形成する際の断熱作用を有し、第２の外装樹脂層
３が、射出成形によって形成されることと相俟って、コ
ンデンサ素子１および電解質に対する熱的ストレスを最
小限に止める。

また、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキシヘンゾ
エート、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリアミドイ
ミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイ
ド等の合成樹脂は、いずれも高融点の熱可塑性合成樹脂
であり、半田リフローに対する耐熱性を有しているとと
もに、高温中においても、長期にわたって気密性を保持
することが可能である。更に、半田付は可能な金属との
密着性にも優れ、電解コンデンサの寿命特性の向上を図
ることができる。

次ぎに、この発明にかかる電解コンデンサと、従来の構
造にかかる電解コンデンサとの寿命特性の比較を行う。

試料は、実施例および従来例のいずれも、定格電圧１６
Ｖ、定格静電容量１０μＦで各々１０個用意した。また
、電解質はテトラシアノキノジメタンとイソプロピル−
イソキノリウムとの錯塩にＴ−ブチロラクトンを添加し
た混合物を使用し、この電解質を溶融温度付近まで加熱
してコンデンサ素子に含浸した。

従来例１ ・内装用箱体：ポリフェニレンサルファイド・外装樹脂
　：エポキシ ・外装成形　ニドランスファー成形 従来例２ ・内装用箱体：ポリブチレンテレフタレート・外装樹脂
　：フェノール ・外装成形　ニドランスファー成形 実施例１ ・第１外装樹脂：ポリプロピレン ・第２外装樹脂：ポリエーテルエーテルケトン・成　形
　　　：射出成形 実施例２ ・第１外装樹脂：ポリエチレン ・第２外装樹脂：ポリフェニレンサルファイド・成　形
　　　：射出成形 上記の各試料を、８５°Ｃの温度下で電圧無負荷状態お
よび定格電圧１６Ｖを印加した状態で放置して、各々寿
命試験を行い、その容量変化率の平均値を測定した。そ
の結果を以下に示す。

表２〔電圧１６Ｖ印加状態〕 上記の表からも明らかなように、実施例１および実施例
２は、電圧負荷、無負荷いずれの場合も安定しまた１、
“ｊ性を示し、寿命特性にｔｆｆｌれていることが理解
される。

なお、前記実施例および比較試験においては、電解質と
して、テトラシアノキノジメタンを主成分としたゲル状
の電解質を用いたが、エチレングリコールを主成分とす
る液状の電解質を含浸したコンデンサ素子にも応用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明は、電極箔を巻回もしくは積層
して形成したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子に
含浸された電解質と、前記電極箔に電気的に接続されて
いるとともに、コンデンサ素子端面から導出されたリー
ドと、前記コンデンサ素子およびリードの一部の表面に
射出成形により形成された第１の外装樹脂層と、第１の
外装樹脂層の外表面に射出成形により形成された第２の
外装樹脂層とからなることを特徴としているので、外装
樹脂層は、成形時に、短時間で固化する。したがって、
この外装樹脂層の成形熱によって電解質が変性すること
が少なく、またコンデンサ素子が熱劣化することが少な
く、安定した電気的特性を有する電解コンデンサを実現
することができる。

また、従来のように、電解質を含浸するための透孔を設
ける必要がなく、ゲル状の電解質を用いることが可能と
なるほか、透孔から電解質が漏洩し、あるいは外気の水
分が電解コンデンサ内部に浸透することが無くなり、寿
命特性の向上を図ることができる。

また、前記第１の外装樹脂は、ポリブロビレンもしくは
ポリエチレン等の低融点の熱可塑性合成樹脂からなる。

したがって、低温域における成形が可能でなり、射出成
形法による成形と相俟って、コンデンサ素子および電解
質に対する熱的ストレスが少なく、安定した電気的特性
を維持することができる。

更に、第２の外装樹脂は、ポリエチレンテレフタレート
、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン
、ポリオキシヘンゾエート、ポリスルホン、ポリアリレ
ート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンサルファイドから選択された高融点の熱可塑性
合成樹脂であることを特徴としているので、半田リフロ
ー等の半田付は温度に耐えることができる。また、前記
第１の外装樹脂層とともに、半田付は熱がコンデンサ素
子に伝達されることを抑制し、信頼性の高いＮ／Ｗコン
デンサを実現するとこができる。

以上説明したように、この発明による電解コンデンサは
、射出成形による二層構造の外装樹脂層を具備すること
により、優れた寿命時性を示す有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示した断面図、第２図は従
来のチップ型電解コンデンサの構造を示した断面図、第
３図はこの発明の実施例の製造過程を示す説明図である
。 なお、共通する部分、部品については共通の符合を附し
ている。 １・・コンデンサ素子、２・・第１の外装樹脂層、３・
・第２の外装樹脂層、４・・リード、５・・接続端子、
６・・箱体、７・・外装樹脂層、８・・閉塞栓、９・・
透孔、１０・・突起部、１１・・金型、１２・・注入孔
、１３・・溝部。 特　　許　　出　　願　　人 日本ケミコン株式会社 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極箔を巻回もしくは積層して形成したコンデン
   サ素子と、このコンデンサ素子に含浸された電解質と、
   前記電極箔に電気的に接続されているとともに、コンデ
   ンサ素子端面から導出されたリードと、前記コンデンサ
   素子の外表面およびリードの一部の表面に射出成形によ
   り形成された第１の外装樹脂層と、第１の外装樹脂層の
   外表面に射出成形により形成された第２の外装樹脂層と
   からなることを特徴とする電解コンデンサ。
2. （２）前記第１の外装樹脂は、ポリプロピレンもしくは
   ポリエチレンであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電解コンデンサ。
3. （３）前記第２の外装樹脂は、ポリエチレンテレフタレ
   ート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケ
   トン、ポリオキシベンゾエート、ポリスルホン、ポリア
   リレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
   リフェニレンサルファイドから選択された熱可塑性合成
   樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電解コンデンサ。