特許 6899072 電解コンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6899072

(24)【登録日】2021年6月16日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】電解コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/10 20060101AFI20210628BHJP

   H01G 9/00 20060101ALI20210628BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20210628BHJP

【ＦＩ】

   H01G9/10 C

   H01G9/00 290L

   H01G13/00 321C

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-28739(P2017-28739)

(22)【出願日】2017年2月20日

(65)【公開番号】特開2018-137264(P2018-137264A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2019年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】595122132

【氏名又は名称】サン電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹澤 隆志

(72)【発明者】

【氏名】來海 肇

(72)【発明者】

【氏名】細木 雅和

【審査官】 北原 昂

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０１７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４５２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２０８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２９１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７７７４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ９／００

Ｈ０１Ｇ９／０７−９／１８

Ｈ０１Ｇ９／２１−９／２８

Ｈ０１Ｇ１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性材料の成形品により板状に形成されるとともに厚み方向に対向する表面と裏面との間を貫通する貫通孔を設けた封口体と、前記貫通孔に挿通されるリード端子を延出したコンデンサ素子と、一端に開口部を有して前記コンデンサ素子を収容するケースとを備え、前記封口体により前記開口部が封口される電解コンデンサにおいて、
前記封口体は、パーティングラインの除去跡が前記表面上に形成されるとともに、前記裏面上には前記パーティングラインの前記除去跡が非形成であり、前記表面と前記裏面とを識別する識別部を設けられ、前記表面を前記ケースの内側に向けて配されることを特徴とする電解コンデンサ。

【請求項2】

前記識別部を前記裏面に設けた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】

前記識別部が前記裏面から突出する突出部から成り、前記突出部上に前記貫通孔が開口することを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサ。

【請求項4】

前記突出部上に前記貫通孔と前記突出部の外縁とを連結する溝部を凹設したことを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ。

【請求項5】

前記貫通孔を複数備え、各前記貫通孔に対応する各前記溝部が異なる方向に延びることを特徴とする請求項４に記載の電解コンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解コンデンサ用封口体及びそれを用いた電解コンデンサに関する。また本発明は、電解コンデンサ用封口体及びそれを用いた電解コンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電解コンデンサは特許文献１に開示されている。この電解コンデンサはコンデンサ素子、ケース及び電解コンデンサ用封口体（以下、「封口体」という場合がある）を備えている。コンデンサ素子は一端面から延出される一対のリード端子を有している。ケースは金属により開口部を有した有底筒状に形成され、コンデンサ素子を収納する。また、ケース内には電解液が充填される。封口体はゴムの成形品により板状に形成され、厚み方向に対向する表面と裏面との間を貫通する貫通孔を有している。

【0003】

ケースの開口部は封口体により封口される。この時、リード端子は貫通孔に圧入して挿通され、ケースは封口体の周面に対向する領域を内側に押圧して絞られる。これにより、ケース内が気密に形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−４９１４号公報（第７頁−第１２頁、第６図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の電解コンデンサにおいて、経年使用により封口体が劣化すると、ケース内の気密性が低下し、電解液の漏れ等によって電解コンデンサの特性が低下して電解コンデンサの寿命が短くなる。このため、封口体の劣化を抑制することにより、電解コンデンサの長寿命化を図ることができる。

【0006】

封口体には金型による成形時にパーティングラインが形成されるため、サンドブラスト等によってパーティングラインが除去処理される。この時、パーティングラインの除去跡には多数の微細な亀裂が生じる。

【0007】

発明者らはパーティングラインの除去跡上の亀裂が封口体の劣化を促進することを見出し、亀裂による封口体の劣化を防止して電解コンデンサの寿命を著しく向上できる本発明に到達したものである。

【0008】

即ち、パーティングラインを除去処理した面をケースの外側に面して封口体が配されると、除去跡上の亀裂が常時大気に触れる。これにより、亀裂を起点として封口体の劣化が急激に進行し、ケース内の気密性が低下する。このため、電解コンデンサの寿命が短くなり、電解コンデンサの信頼性が低下する問題があった。

【0009】

本発明は、信頼性を向上できる電解コンデンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために本発明は、弾性材料の成形品により板状に形成されるとともに厚み方向に対向する表面と裏面との間を貫通する貫通孔を設けた封口体と、前記貫通孔に挿通されるリード端子を延出したコンデンサ素子と、一端に開口部を有して前記コンデンサ素子を収容するケースとを備え、前記封口体により前記開口部が封口される電解コンデンサにおいて、
前記封口体は、パーティングラインの除去跡が前記表面上に形成されるとともに、前記裏面上には前記パーティングラインの前記除去跡が非形成であり、前記表面と前記裏面とを識別する識別部を設けられ、前記表面を前記ケースの内側に向けて配されることを特徴としている。

【0011】

また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記識別部を前記裏面に設けたことを特徴としている。

【0012】

また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記識別部が前記裏面から突出する突出部から成り、前記突出部上に前記貫通孔が開口することを特徴としている。

【0013】

また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記突出部上に前記貫通孔と前記突出部の外縁とを連結する溝部を凹設したことを特徴としている。

【0014】

また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記貫通孔を複数備え、各前記貫通孔に対応する各前記溝部が異なる方向に延びることを特徴としている。

【発明の効果】

【0025】

本発明の電解コンデンサによると、封口体がパーティングラインの除去跡を表面上に形成され、裏面上に非形成になっている。電解コンデンサ用封口体の表面をケースの内側に向けてケースの開口部を封口することにより、除去跡上の亀裂が大気に触れないため電解コンデンサ用封口体の劣化を低減できる。従って、電解コンデンサの長寿命化を図り、信頼性を向上することができる。また、封口体が識別部を備えるため、封口体の裏面をケースの内側に向けて配した誤装着を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施形態の電解コンデンサの上方から見た斜視図

【図2】本発明の実施形態の電解コンデンサの下方から見た斜視図

【図3】本発明の実施形態の電解コンデンサの正面断面図

【図4】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の正面図

【図5】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の側面図

【図6】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の上面図

【図7】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の底面図

【図8】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の正面断面図

【図9】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の封口体成形工程を示す正面断面図

【図10】本発明の実施形態の電解コンデンサの封口体の貫通孔を示す上面拡大図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１及び図２は一実施形態の電解コンデンサ１を上方から見た斜視図及び下方から見た斜視図を示している。また、図３は電解コンデンサ１の正面断面図を示している。

【0030】

電解コンデンサ１はコンデンサ本体２と座板６とを備えている。座板６は合成樹脂により形成され、コンデンサ本体２を保持する。座板６には一対の貫通孔６ａ及び貫通孔６ｂが設けられる。後述するコンデンサ本体２に設けられたリード端子７、８は貫通孔６ａ、６ｂに挿通して折曲され、回路基板に半田付けされる端子部７ａ、８ａが形成される。

【0031】

コンデンサ本体２はコンデンサ素子４、ケース３及び封口体１０を備えている。ケース３はアルミニウム等の金属により、一端に開口部３ａを開口した断面円形の有底筒状に形成される。

【0032】

コンデンサ素子４はセパレータを介して対向する帯状の陽極箔及び陰極箔（いずれも不図示）を巻回して円柱状に形成され、ケース３内に収納される。コンデンサ素子４には陽極箔に取り付けられるリード端子７及び陰極箔に取り付けられるリード端子８が延出される。また、ケース３内には電解液（不図示）が充填されている。陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子を配してもよい。

【0033】

図４、図５、図６、図７は封口体１０の正面図、側面図、上面図及び底面図を示している。また、図８は封口体１０の正面断面図を示している。封口体１０はゴム等の弾性材料の成形品により円板状に形成され、ケース３の開口部３ａを封口する。封口体１０にはリード端子７、８（図３参照）挿通用の一対の貫通孔１７及び貫通孔１８が設けられる。貫通孔１７及び貫通孔１８は封口体１０の厚み方向に対向する表面１０ａ及び裏面１０ｂの間を貫通し、厚み方向に直交する方向に所定間隔で配される。

【0034】

表面１０ａ上の貫通孔１７及び貫通孔１８の周縁には後述する成形加工時のパーティングラインを除去した除去跡１７ａ及び除去跡１８ａが形成される。裏面１０ｂ上にはパーティングラインの除去跡が非形成になっている。

【0035】

また、裏面１０ｂ上には下方に突出する突出部１１が設けられる。突出部１１により表面１０ａと裏面１０ｂとを識別する識別部が構成される。貫通孔１７及び貫通孔１８は突出部１１上に配される。また、突出部１１上には貫通孔１７と突出部１１の外縁とを連結する溝部１２及び貫通孔１８と突出部１１の外縁とを連結する溝部１３が凹設される。貫通孔１７から溝部１２が延びる方向と、貫通孔１８から溝部１３が延びる方向とは異なっている。

【0036】

上記構成の封口体１０は封口体成形工程、パーティングライン処理工程を順に行って形成される。図９は封口体成形工程を示す正面断面図である。封口体成形工程では上方を開口する有底筒状の下金型３１（第１金型）と、下金型３１の内周面に嵌合する上金型３２（第２金型）とにより成形加工が行われる。下金型３１の内底面には一対のピン３１ａが植設される。上金型３２にはピン３１ａが嵌合する一対の凹部３２ａが形成される。

【0037】

下金型３１と上金型３２との間には封口体１０を形成するゴム等の弾性材料が配置される。凹部３２ａの底面にピン３１ａの上端が当接するまで下金型３１を上昇させると弾性材料が圧縮され、封口体１０が成形される。この時、一対のピン３１ａにより貫通孔１７及び貫通孔１８が形成される。封口体１０の表面１０ａは上金型３２に接し、上金型３２の成形面が転写される。また、封口体の裏面１０ｂ及び周面１０ｃは下金型３１に接し、下金型３１の成形面が転写される。

【0038】

封口体成形工程ではピン３１ａと凹部３２ａとの隙間によって、封口体１０の表面１０ａ上の貫通孔１７及び貫通孔１８の周縁にパーティングラインが形成される。この時、封口体１０の裏面１０ｂ上にはパーティングラインが非形成になっている。

【0039】

パーティングラインが薄片状のバリになると、貫通孔１７、１８とリード端子７、８との間にバリが挟まった際に貫通孔１７、１８とリード端子７、８との密着性が悪くなる。このため、パーティングライン処理工程において、表面１０ａ上の貫通孔１７及び貫通孔１８の周縁の面取りによってパーティングラインを除去処理する。

【0040】

これにより、表面１０ａは貫通孔１７、１８の周縁にパーティングラインの除去跡１７ａ、１８ａがそれぞれ形成されたパーティングライン処理面になっている。裏面１０ｂ上にはパーティングラインが非形成のため、裏面１０ｂはパーティングラインの除去跡が非形成のパーティングライン非処理面になっている。

【0041】

パーティングラインの除去処理は例えば、サンドブラストにより貫通孔１７及び貫通孔１８の周縁に面取りを形成する。貫通孔１７及び貫通孔１８の周縁の面取りをボール盤による切削加工等により形成してもよい。

【0042】

また、表面１０ａ上の貫通孔１７、１８の周縁の座グリにより除去跡１７ａ及び除去跡１８ａを形成してもよい。貫通孔１７、１８の周縁の座グリは上記と同様にサンドブラスト、切削加工等により形成することができる。

【0043】

また、パーティングライン処理工程で遊離砥粒やサンドブラストによる研磨加工、砥石による研削加工、旋盤による切削加工等によって表面１０ａの全面を削ってもよい。この時、パーティングラインの除去跡は成形面から成る裏面１０ｂと異なる面粗さの面により表面１０ａ全体に形成される。

【0044】

本実施形態では、下金型３１の内周面と上金型３２の外周面との隙間をピン３１ａと凹部３２ａとの隙間に比して十分小さく形成できる。このため、封口体１０の外周縁上ではパーティングラインが殆ど形成されず、パーティングラインの除去処理を行っていない。封口体１０の外周縁にパーティングラインが形成される場合には、表面１０ａにパーティングラインを配してパーティングラインの除去処理を行ってもよい。

【0045】

また、封口体１０の周面１０ｃの上部は後述するように大気に触れないため、周面１０ｃ上にパーティングラインを配してパーティングラインの除去処理を行ってもよい。

【0046】

電解コンデンサ１は封口工程、組立工程を順に行って形成される。封口工程ではケース３にコンデンサ素子４を収納して電解液を充填し、開口部３ａから挿入した封口体１０がコンデンサ素子４上に配される。この時、封口体１０の表面１０ａがケース３の内側に向けて配され、貫通孔１７、１８にそれぞれリード端子７、８が圧入して挿通される。突出部１１が設けられるため、封口体１０の表面１０ａと裏面１０ｂとを目視やカメラ等によって容易に識別できる。このため、裏面１０ｂをケース３の内側に向けて配した封口体１０の誤装着を防止することができる。

【0047】

ケース３は封口体１０の周面１０ｃに対向する領域を径方向内側に押圧して絞られ、周方向全周に延びる環状凹部３ｂを形成される。また、ケース３の開口部３ａの周縁を折り返した折返し部３ｃが突出部１１の外周側に形成される。これにより、開口部３ａが封口され、コンデンサ本体２が形成される。

【0048】

リード端子７、８は圧入により貫通孔１７、１８の内面に密着し、環状凹部３ｂの内面は絞りにより封口体１０の周面１０ｃに密着する。これにより、ケース３内が気密に形成される。

【0049】

また、リード端子７、８の圧入により貫通孔１７、１８が押し広げられ、環状凹部３ｂにより封口体１０の周面１０ｃが押圧されるため、封口体１０が弾性変形する。この時、封口体１０を形成する弾性材料が溝部１２、１３内に押し出され、封口体１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂの平面性の低下を抑制することができる。このため、コンデンサ素子４上に配される封口体１０を環状凹部３ｂに対して軸方向（上下方向）の所定位置に精度よく配置することができる。従って、ケース３内の気密性を向上することができる。

【0050】

また、折返し部３ｃが突出部１１の外周側に配されるため、コンデンサ本体２を高くすることなく突出部１１上の貫通孔１７及び貫通孔１８を長く形成できる。このため、貫通孔１７、１８とリード端子７、８との密着面積を大きくすることができ、ケース３内の気密性を向上することができる。

【0051】

図１０の上面拡大図に示すように、表面１０ａのパーティングラインの除去跡１７ａ、１８ａ上には多数の微細な亀裂２０が形成される。

【0052】

貫通孔１７、１８にはリード端子７、８が挿入され、両者が貫通孔１７、１８内で密着することがケース３内の気密保持には重要なことである。貫通孔１７、１８につながる部分（除去跡１７ａ、１８ａ）に存在する亀裂２０が大気に触れると貫通孔１７、１８内へと侵入して封口体１０の劣化が急激に進行し、やがては亀裂２０が貫通孔１７、１８の長さ方向全体へと延びる。その結果として、電解液漏れ状態を引き起こしてしまう。

【0053】

このため、亀裂２０をケース３内に入れて大気への露出を防ぐことが重要である。そこで、この貫通孔１７、１８の開口縁部分の除去跡１７ａ、１８ａをケース３内に配するために、表面１０ａをケース３の内側に向けて封口体１０を装着している。これにより、表面１０ａの亀裂２０による封口体１０の劣化の進行速度を極めて遅くすることができる。

【0054】

また、周面１０ｃ上にパーティングラインの除去跡が形成された場合も同様に、亀裂２０による封口体１０の劣化の進行速度を極めて遅くすることができる。

【0055】

組立工程では座板６の貫通孔６ａ、６ｂにそれぞれリード端子７、８が挿通され、座板６の底面６ｃ上でリード端子７、８が折曲される。これにより、コンデンサ本体２が座板６により保持され、端子部７ａ、８ａが形成される。

【0056】

本実施形態の電解コンデンサ１について、温度が１５０℃の環境下でリード端子７及びリード端子８の間に５０ボルトの電圧を印加する耐久試験を行った。また、比較例として封口体１０の裏面１０ｂ上にパーティングラインを配してパーティングラインの除去処理を行った電解コンデンサについて同様に耐久試験を行った。

【0057】

その結果、静電容量が初期の７０％に低下するまでの時間が本実施形態では約４０００時間であるのに対して比較例では約３０００時間であり、１．３倍以上長くなった。

【0058】

本実施形態によると、封口体１０がパーティングラインの除去跡１７ａ、１８ａを表面１０ａ上に形成され、裏面１０ｂ上に非形成になっている。封口体１０の表面１０ａをケース３の内側に向けてケース３の開口部３ａを封口することにより、除去跡１７ａ、１８ａ上の亀裂２０が大気に触れないため封口体１０の劣化を低減できる。従って、電解コンデンサ１の長寿命化を図り、信頼性を向上することができる。また、封口体１０が突出部１１から成る識別部を備えるため、封口体１０の裏面１０ｂをケース３の内側に向けて配した誤装着を防止することができる。

【0059】

また、突出部１１により封口体１０の表面１０ａと裏面１０ｂとを識別する識別部を容易に実現することができる。加えて、突出部１１上に貫通孔１７、１８が開口するため、貫通孔１７、１８を長く形成できる。従って、貫通孔１７、１８とリード端子７、８との密着面積を大きくしてケース３内の気密性を向上することができる。

【0060】

尚、封口体１０の表面１０ａ、裏面１０ｂ及び周面１０ｃのいずれかに成形や印刷等による他の目印により表面１０ａと裏面１０ｂとを識別する識別部を形成してもよい。しかし、表面１０ａや周面１０ｃに識別部を設けるとパーティングラインの除去処理を行う際に識別部が削られて不鮮明になる場合がある。このため、本実施形態のように裏面１０ｂ上に識別部を設けるとより望ましい。

【0061】

また、突出部１１上に貫通孔１７、１８と突出部１１の外縁とを連結する溝部１２、１３を凹設したので、封口体１０を形成する弾性材料が弾性変形により溝部１２、１３に押し出される。これにより、封口体１０の表面１０ａの平面性の劣化が抑制され、ケース３内の気密性を向上することができる。

【0062】

また、溝部１２及び溝部１３がそれぞれ貫通孔１７及び貫通孔１８から異なる方向に延びる。これにより、リード端子７、８により押し広げられる貫通孔１７、１８の周囲の弾性材料がそれぞれ異なる方向に配される溝部１２、１３に押し出される。従って、封口体１０の表面１０ａの平面性の劣化を更に抑制することができる。

【0063】

また、パーティングラインの除去跡１７ａ、１８ａが貫通孔１７、１８の周縁の面取りまたは座グリにより形成されるので、パーティングラインを容易に除去処理することができる。

【0064】

また、開口部３ａの周縁が突出部１１の外周側に折り返されているので、コンデンサ本体２を高くすることなく貫通孔１７、１８を長く形成してケース３内の気密性を向上できる。

【0065】

また、封口体１０を成形する封口体成形工程でパーティングラインを表面１０ａ上に形成して裏面１０ｂ上に非形成にしている。パーティングライン処理工程では表面１０ａ上のパーティングラインが除去処理される。これにより、封口工程で封口体１０の表面１０ａをケース３の内側に向けてケース３の開口部３ａを封口することにより、除去跡１７ａ、１８ａ上の亀裂２０が大気に触れないため封口体１０の劣化を低減できる。このため、電解コンデンサ１の長寿命化を図り、信頼性を向上することができる。また、封口体成形工程により突出部１１から成る識別部を形成するため、封口体１０の裏面１０ｂをケース３の内側に向けて配した誤装着を防止することができる。

【0066】

また、封口体成形工程が封口体１０の裏面１０ｂに接する下金型３１（第１金型）と、表面１０ａに接する上金型３２（第２金型）とにより成形を行う。下金型３１は貫通孔１７、１８を形成するピン３１ａを有し、上金型３２はピン３１ａに嵌合する凹部３２ａを有する。これにより、表面１０ａにパーティングラインを配した封口体１０を容易に成形することができる。

【0067】

また、パーティングライン処理工程が、貫通孔１７、１８の周縁に面取りまたは座グリを形成するので、パーティングラインを容易に除去処理することができる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明は、電解コンデンサ及び電解コンデンサを制御回路に実装した自動車、電子機器等に利用することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ本体
３ ケース
３ａ 開口部
３ｂ 環状凹部
３ｃ 折返し部
４ コンデンサ素子
６ 座板
６ａ、６ｂ 貫通孔
６ｃ 底面
７、８ リード端子
７ａ、８ａ 端子部
１０ 封口体
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１０ｃ 周面
１１ 突出部（識別部）
１２、１３ 溝部
１７、１８ 貫通孔
１７ａ、１８ａ 除去跡
２０ 亀裂
３１ 下金型
３１ａ ピン
３２ 上金型
３２ａ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】