説明

電解コンデンサ

【課題】耐ショート性に優れているとともに、機械的強度も高い電解紙を備えた電解コンデンサを提供する。
【解決手段】ともに弁作用金属からなる陽極箔11と陰極箔13とを電解紙12,14を介して巻回してなるコンデンサ素子10を有する電解コンデンサにおいて、電解紙12,14に、スパンボンド法による第1不織布とメルトブロー法による第2不織布とを一体に積層してなる不織布積層体を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、箔巻回型コンデンサ素子を有する電解コンデンサに関し、さらに詳しく言えば、機械的強度が高く、かつ、耐ショートに優れた電解紙を備えた電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
箔巻回型コンデンサ素子は、弁作用金属の一つであるアルミニウム材からなる陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して渦巻き状に巻回するとにより作成され、その陽極箔と陰極箔との間に駆動用の電解液を含浸したものがアルミニウム電解コンデンサであり、導電性高分子からなる固体電解質を形成したものがアルミニウム固体電解コンデンサである。
【0003】
いずれにしても、各箔間に電解質を保持するとともに、各箔間の短絡(ショート)を防止するうえで電解紙は必須の構成部品である。
【0004】
電解紙には、マニラ麻やクラフト紙をはじめとして種々のものが用いられているが、その中にスパンボンド法による電解紙とメルトブロー法による電解紙とがある(特許文献1,2参照)。
【0005】
スパンボンド法による電解紙は、繊維径が約10〜20μm程度と比較的太く長繊維化が可能であるため機械的強度が高く、目が粗いため電解質の浸透性はよいが、その反面、目が粗く繊維間の空間が大きくため、素子を巻き取る際にアルミ箔の崩れ等により発生するアルミ粉末(異物)を巻き込みやすく耐ショート性に乏しい、という問題がある。
【0006】
メルトブロー法による電解紙は、繊維径が約1〜5μm程度で目がきわめて細かく緻密であることから、異物の巻き込みがほとんどなく耐ショート性は良好であるものの、緻密であるがため電解質の浸透性が悪く、また、長繊維化が困難で機械的強度が弱いことから巻き取りが難しい、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2004−153217号公報
【特許文献2】特開2006−41233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明の課題は、耐ショート性に優れているとともに、機械的強度も高い電解紙を備えた電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明は、ともに弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して巻回してなるコンデンサ素子を有し、上記コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間に所定の電解質が形成されている電解コンデンサにおいて、上記電解紙に、スパンボンド法による第1不織布とメルトブロー法による第2不織布とを一体に積層してなる不織布積層体を用いたことを特徴としている。
【0010】
本発明には、上記不織布積層体が上記第1不織布と上記第2不織布の2層構造であり、その全体の厚みが20μm以上である態様が好ましく含まれる。
【0011】
また、本発明には、上記不織布積層体が2枚の上記第1不織布の間に1枚の上記第2不織布が配置されている3層構造であり、その全体の厚みが30μm以上である態様も好ましく含まれる。
【0012】
本発明において、上記第1不織布および上記第2不織布の坪量がともに20g/mであることが好ましい。
【0013】
また、上記第1不織布の繊維径が10〜20μmであり、上記第2不織布の繊維径が1〜5μmであることが好ましい。
【0014】
また、上記第1不織布および上記第2不織布には、ポリエステル,ポリアミド,ポリミイド,ポリアミドイミド,ポリフェニレンスルファイド,アクリル樹脂のいずれか一つの繊維もしくはこれらの混合繊維が好ましく用いられる。
【0015】
また、本発明において、上記電解質は、電解液であってもよいし、導電性高分子からなる固体電解質であってもよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、陽極箔と陰極箔との間に配置される電解紙に、スパンボンド法により形成された第1不織布と、メルトブロー法により形成された第2不織布とを積層してなる不織布積層体を用いたことにより、第1不織布の高い機械的強度、良好な電解質の浸透性と、第2不織布の優れた耐ショート性とを併せ持つ電解紙を備える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】
【0017】
【図1】本発明の電解コンデンサのコンデンサ素子を示す模式的な斜視図。
【図2】上記コンデンサ素子に適用される電解紙の第1実施形態を示す拡大断面図。
【図3】上記コンデンサ素子に適用される電解紙の第2実施形態を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
次に、図1ないし図3を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0019】
本発明の電解コンデンサは、図1に示す箔巻回型のコンデンサ素子10を備える。このコンデンサ素子10は、タブ端子15が取り付けられた陽極箔11と、同じくタブ端子16が取り付けられた陰極箔13とを、それらの間に電解紙12,14を介して渦巻き状に巻回することにより作成される。
【0020】
この実施形態において、陽極箔11には、陽極酸化法等により酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔が用いられ、陰極箔13には、酸化皮膜のないアルミニウム箔が用いられるが、アルミニウム箔以外の弁作用金属箔が用いられてもよい。
【0021】
タブ端子15,16には、アルミニウム丸棒線の一端側をプレスして扁平とした羽子板状の端子本体15a,16aの丸棒側の端面に、CP線(ハンダメッキ銅被覆鋼線)15b,16bを溶接してなる端子が用いられてよい。
【0022】
本発明では、電解紙12,14に、スパンボンド法による第1不織布と、メルトブロー法による第2不織布とを熱融着により一体に積層した不織布積層体が用いられる。
【0023】
図2に、第1例として、スパンボンド法よりなる第1不織布21と、メルトブロー法よりなる第2不織布22とを一体に熱融着した2層構成の不織布積層体20aを示す。
【0024】
図3に、第2例として、スパンボンド法よりなる2枚の第1不織布21,21の間に、メルトブロー法よりなる1枚の第2不織布22を挟み込んで一体に熱融着した3層構成の不織布積層体20bを示す。
【0025】
熱融着後の厚みは、2層構成の不織布積層体20aの場合20μm以上、3層構成の不織布積層体20bの場合30μm以上であることが好ましい。
【0026】
すなわち、2層構成の不織布積層体20aの場合20μm未満、3層構成の不織布積層体20bの場合30μm未満であると、融着前の不織布の厚みが薄すぎてしまい、加工が難しくなる。
【0027】
第1不織布21および第2不織布22には、ポリエステル,ポリアミド,ポリミイド,ポリアミドイミド,ポリフェニレンスルファイド,アクリル樹脂のいずれか一つの繊維もしくはこれらの混合繊維が好ましく用いられる。
【0028】
第1不織布21と第2不織布22は、同じ材質の繊維であってもよいし、異なる繊維であってもよい。例えば、第1不織布21,第2不織布22ともにポリエステル繊維であってもよし、第1不織布21がポリエステル繊維で、第2不織布22がポリアミド繊維であってもよい。
【0029】
また、本発明において、コンデンサ素子10の電解質は、電解液であってもよいし、導電性高分子からなる固体電解質であってもよい。すなわち、本発明には、アルミニウム電解コンデンサ,アルミニウム固体電解コンデンサのいずれも含まれる。
【0030】
コンデンサ素子10に所定の電解質を形成した後は、常法によって電解コンデンサが作製されてよい。
【0031】
すなわち、所定の電解質が形成されたコンデンサ素子10を有底円筒状のアルミニウムケース内に収納し、そのケースの開口部を例えば封口ゴムで封口した後、横絞り溝の形成とかしめとを行うことにより、最終製品形態としての電解コンデンサが得られる。
【実施例】
【0032】
〔実施例1〕
電解紙として、坪量が20g/mのポリエチレンテレフタレート製の2枚のスパンボンド不織布の間に、同じく坪量が20g/mのポリエチレンテレフタレート製のメルトブロー織布挟み込んで熱融着により一体に積層してなる3層構成の不織布積層体(厚み30μm)を用意した。
タブ端子(電荷引出用リード線)を接続したアルミニウム陽極箔(化成電圧30V)と、同じくタブ端子を接続したアルミニウム陰極箔とを上記3層構成の不織布積層体よりなる電解紙を介して巻き取ってコンデンサ素子を作成した後、コンデンサ素子を60℃のリン酸アンモニウム水溶液中に浸漬して陽極箔を再化成した。
次に、3,4−エチレンジオキシチオフェンとパラトルエンスルホン酸第二鉄エタノール溶液を所定の分量ずつ混合した混合液をコンデンサ素子に含浸し、100℃の恒温槽にて1時間重合した。
重合後のコンデンサ素子に封止用のゴムパッキンを組み付けて、有底円筒状のアルミニウムケース内に収納し、そのケース開口部をかしめて封口した。
そして、105℃の恒温槽にて20Vの直流電圧を印加し修復化成を行って、直径8mm,軸長(高さ)6.7mmで、定格電圧16V,定格静電容量100μFのアルミニウム固体電解コンデンサを作製した。
【0033】
〔比較例1〕
電解紙として、坪量が20g/mのポリエチレンテレフタレート製のスパンボンド不織布(厚み30μm)を用い、そのほかは上記実施例1と同様にしてアルミニウム固体電解コンデンサを作製した。
【0034】
〔比較例2〕
電解紙として、坪量が20g/mのポリエチレンテレフタレート製のメルトブロー不織布(厚み30μm)を用いたところ、コンデンサ素子の巻き取り時に、電解紙の切断および伸びが大きく、適切なコンデンサ素子を巻き取ることができなかった。
【0035】
上記実施例1および上記比較例1によりそれぞれ作製した試作品100個について、巻取り工程でのショート発生数,120Hz時の静電容量(μF),100kHz時のESR(mΩ)および漏れ電流1分値(μA)を測定した結果を次表1に示す。なお、静電容量,ESR,漏れ電流1分値は平均値である。
【0036】
【表1】

【0037】
巻取り工程でのショート発生数について、上記実施例1では100個中「0」個であったが、上記比較例1では100個中「12」個であった。その原因を解析したところ、陽極箔の端面から崩落したアルミ粉によるショートであった。
【0038】
また、静電容量およびESRは、上記実施例1,上記比較例1ともにほぼ同じ値であるが、漏れ電流1分値については、上記比較例1に対して上記実施例1の方が大幅に低くなっている。
【0039】
このように、本発明によれば、電解紙として、スパンボンド法による強靱な不織布とメルトブロー法による緻密な不織布とを一体に積層した不織布積層体を用いることにより、巻取り工程でのショート発生数および漏れ電流を大幅に低減することができる。
【符号の説明】
【0040】
10 コンデンサ素子
11 陽極箔
13 陰極箔
12,14 電解紙
15,16 タブ端子
20a 2層構成の不織布積層体
20b 3層構成の不織布積層体
21 スパンボンド法による第1不織布
22 メルトブロー法による第2不織布

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ともに弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して巻回してなるコンデンサ素子を有し、上記コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間に所定の電解質が形成されている電解コンデンサにおいて、
上記電解紙に、スパンボンド法による第1不織布とメルトブロー法による第2不織布とを一体に積層してなる不織布積層体を用いたことを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項2】
上記不織布積層体が上記第1不織布と上記第2不織布の2層構造であり、その全体の厚みが20μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサ。
【請求項3】
上記不織布積層体が2枚の上記第1不織布の間に1枚の上記第2不織布が配置されている3層構造であり、その全体の厚みが30μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサ。
【請求項4】
上記第1不織布および上記第2不織布の坪量がともに20g/mであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
【請求項5】
上記第1不織布の繊維径が10〜20μmであり、上記第2不織布の繊維径が1〜5μmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
【請求項6】
上記第1不織布および上記第2不織布がポリエステル,ポリアミド,ポリミイド,ポリアミドイミド,ポリフェニレンスルファイド,アクリル樹脂のいずれか一つの繊維もしくはこれらの混合繊維からなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
【請求項7】
上記電解質が電解液であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
【請求項8】
上記電解質が導電性高分子からなる固体電解質であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−29428(P2011−29428A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−174012(P2009−174012)
【出願日】平成21年7月27日(2009.7.27)
【出願人】(000103220)エルナー株式会社 (48)