特開 2024-16384 コンデンサおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024016384

(43)【公開日】2024-02-07

(54)【発明の名称】コンデンサおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/008 20060101AFI20240131BHJP

   H01G 9/055 20060101ALI20240131BHJP

   H01G 9/00 20060101ALI20240131BHJP

【ＦＩ】

H01G9/008 303

H01G9/055 100

H01G9/00 290Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022118452

(22)【出願日】2022-07-26

(71)【出願人】

【識別番号】000228578

【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(74)【代理人】

【識別番号】100206933

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 理帆グミラール

(72)【発明者】

【氏名】大道 秀之

(72)【発明者】

【氏名】末松 俊造

(57)【要約】

【課題】 本開示は、たとえばカーボン層を含む陰極箔に適したステッチ接続構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 陰極箔（６）は、基材箔（１２）と、該基材箔上に形成されたカーボン層（１４）とを含む。引き出し端子（４）は、端子部（１８）と前記端子部から伸びる端子片（２０）とを含み、前記端子部および前記端子片の間に前記陰極箔を挟むことによりステッチ接続部（１０）で前記陰極箔に接続される。前記引出し端子は、金属表面部（２８）と該金属表面部よりも硬い硬化表面部（３０）とを有し、前記金属表面部は、前記ステッチ接続部の第一領域（３６）で前記基材箔と接触し、前記硬化表面部は、前記ステッチ接続部の第二領域（３８）で前記カーボン層に積層する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材箔と、該基材箔上に形成されたカーボン層とを含む陰極箔と、
端子部と、前記端子部から伸びる端子片とを含み、前記端子部および前記端子片の間に前記陰極箔を挟むことによりステッチ接続部で前記陰極箔に接続される引出し端子と
を備え、
前記引出し端子は、金属表面部と該金属表面部よりも硬い硬化表面部とを有し、
前記金属表面部は、前記ステッチ接続部の第一領域で前記基材箔と接触し、
前記硬化表面部は、前記ステッチ接続部の第二領域で前記カーボン層に積層することを特徴とするコンデンサ。

【請求項2】

前記陰極箔は、前記端子片に接触する箔片を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

前記ステッチ接続部に非折り重ねの前記陰極箔が配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項4】

前記カーボン層は、前記基材箔上に塗布され押圧されたカーボンを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコンデンサ。

【請求項5】

前記第一領域および前記第二領域は、前記端子片が前記陰極箔に接触する第一接触部および前記端子部が前記陰極箔に接触する第二接触部の両方に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコンデンサ。

【請求項6】

基材箔と、該基材箔上に形成されたカーボン層とを含む陰極箔に、端子部を含み硬化表面部を有する引出し端子を配置する工程と、
ステッチ針を前記引出し端子側から前記引出し端子に突き刺して、前記端子部から伸びる端子片を形成する工程と、
前記端子片を前記陰極箔に押圧し、前記端子部および前記端子片の間に前記陰極箔を挟むことによりステッチ接続部で前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程と
を備え、
前記引出し端子を作製する工程、前記端子片を形成する工程、および前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程の一工程または複数工程において、前記引出し端子に金属表面部を形成し、前記硬化表面部は前記金属表面部よりも硬く、
前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程において、前記金属表面部は、前記ステッチ接続部の第一領域で前記基材箔と接触し、前記硬化表面部は、前記ステッチ接続部の第二領域で前記カーボン層に積層することを特徴とするコンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、カーボン層を含む陰極箔を備えるコンデンサおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンデンサは、陽極箔と、陰極箔と、陽極箔および陰極箔の間に配置されたセパレータとを含み、電気を蓄えることが可能である。このようなコンデンサに関し、アルミニウム箔のみからなる陰極箔を含む基本的なコンデンサが知られている。また、近年、アルミニウム箔とアルミニウム箔上に形成されたカーボン層を含む陰極箔を備えるコンデンサが知られている（たとえば、特許文献１）。カーボン層は、たとえば陰極箔の静電容量を高めるという作用を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－８０１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

陽極箔、陰極箔などの電極箔は、ステッチ接続などの接続手段で引出し端子に接続される。ステッチ接続を形成するためのステッチ接続処理では、互いに重ねられた引出し端子および電極箔に引出し端子側からステッチ針が挿通され、引出し端子に端子孔および端子片が形成され、電極箔に貫通孔および箔片が形成される。端子片は、電極箔の貫通孔を通って電極箔の背面から突出する。端子片および箔片は押圧されて、電極箔の背面に重ねられる。その結果、ステッチ接続が形成され、電極箔が引出し端子に接続される。

【0005】

ところで、カーボン層は、アルミニウム箔などの金属箔およびその酸化物（つまり酸化皮膜）よりも低い静止摩擦係数を有し、カーボン層を含む陰極箔は、金属箔または酸化された金属箔のみからなる陰極箔よりも滑り易い。そのため、端子片を陰極箔に接続する際、より詳細には、端子片および箔片が陰極箔を押圧する際、箔片が根本部分から箔片の先端方向に移動する。そのため、端子片および箔片の押圧力が押圧方向および箔片の移動方向に分散されるため、カーボン層を含む陰極箔では、金属箔または酸化された金属箔のみからなる陰極箔よりも端子片を陰極箔に押し当てるための押圧力が減少する。押圧力の減少のため、端子片により陰極箔が固定しづらいという課題がある。

【0006】

また、端子片に対するカーボン層の接続力は、端子片に対する金属箔または酸化された金属箔の接続力に比べて電気的および物理的に低いという課題がある。

【0007】

そこで、本開示は、たとえばカーボン層を含む陰極箔に適したステッチ接続構造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】

【0008】

本開示の第１の側面によれば、コンデンサは陰極箔と引出し端子とを備える。陰極箔は、基材箔と、該基材箔上に形成されたカーボン層とを含む。引出し端子は、端子部と、前記端子部から伸びる端子片とを含み、前記端子部および前記端子片の間に前記陰極箔を挟むことによりステッチ接続部で前記陰極箔に接続される。前記引出し端子は、金属表面部と該金属表面部よりも硬い硬化表面部とを有し、前記金属表面部は、前記ステッチ接続部の第一領域で前記基材箔と接触し、前記硬化表面部は、前記ステッチ接続部の第二領域で前記カーボン層に積層する。

【0009】

上記コンデンサにおいて、前記陰極箔は、前記端子片に接触する箔片を含んでもよい。

【0010】

上記コンデンサにおいて、前記ステッチ接続部に非折り重ねの前記陰極箔が配置されてもよい。

【0011】

上記コンデンサにおいて、前記カーボン層は、前記基材箔上に塗布され押圧されたカーボンを含んでもよい。

【0012】

上記コンデンサにおいて、前記第一領域および前記第二領域は、前記端子片が前記陰極箔に接触する第一接触部および前記端子部が前記陰極箔に接触する第二接触部の両方に形成されてもよい。

【0013】

上記目的を達成するため、本開示の第２の側面によれば、コンデンサの製造方法は、基材箔と、該基材箔上に形成されたカーボン層とを含む陰極箔に、端子部を含み硬化表面部を有する引出し端子を配置する工程と、ステッチ針を前記引出し端子側から前記引出し端子に突き刺して、前記端子部から伸びる端子片を形成する工程と、前記端子片を前記陰極箔に押圧し、前記端子部および前記端子片の間に前記陰極箔を挟むことによりステッチ接続部で前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程とを備え、前記引出し端子を作製する工程、前記端子片を形成する工程、および前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程の一工程または複数工程において、前記引出し端子に金属表面部を形成し、前記硬化表面部は前記金属表面部よりも硬く、前記引出し端子を前記陰極箔に接続する工程において、前記金属表面部は、前記ステッチ接続部の第一領域で前記基材箔と接触し、前記硬化表面部は、前記ステッチ接続部の第二領域で前記カーボン層に積層する。

【発明の効果】

【0014】

本開示の上記側面によれば、たとえば次のいずれかの効果が得られる。

【0015】

(1) 引出し端子の金属表面部が陰極箔の基材箔と接触するので、陰極箔に対する引出し端子の接続が、金属系材料同士の接触により物理的および電気的に安定する。

【0016】

(2) 引出し端子の硬化表面部が陰極箔のカーボン層に食込み、引出し端子に対する陰極箔の滑りまたは相対移動が抑制される。押圧力の減少が抑制され、引出し端子と陰極箔の接続の容易性を高めることができる。

【0017】

(3) 引出し端子の接続時に、金属表面部が伸長または伸展する。硬化表面部により陰極箔の滑りまたは相対移動が抑制されるので、金属表面部に接触している陰極箔の部分が伸長または伸展して基材箔を表出させ、金属表面部を基材箔に接触させることができる。つまり、引出し端子表面の硬さの差を利用して、金属表面部が基材箔に接触する第一領域を形成することができる。

【0018】

(4) 陰極箔の性質に適したステッチ接続を実現できる。

【0019】

(5) カーボン層を含む陰極箔を備えるコンデンサの安定性または信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１の実施の形態に係るコンデンサの端子接続部の一例を示す図である。

【図2】陰極箔の端面の一例を示す図である。

【図3】引き離された端子片および陰極箔を示す図である。

【図4】引出し端子および陰極箔の接触面を説明するための図である。

【図5】電極箔への引出し端子の接続工程の一例を示す図である。

【図6】陰極箔への引出し端子の接続を説明するための図である。

【図7】第２の実施の形態に係るコンデンサの端子接続部の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの端子接続部の一例を示している。図２は、陰極箔の端面の一例を示している。図１および図２に示す構成は一例であって、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。端子接続部は、ステッチ接続により引出し端子４が陰極箔６に接続されている接続場所、つまりステッチ接続部１０とその周囲部分を含むものとする。ステッチ接続部１０は、端子片２０が少なくとも端子部１８および陰極箔６に重ねられている領域であって、図１のＡにおいて網掛けが付されている部分である。図１のＢは、図１のＡのＩＢ－ＩＢ線断面を示し、図１のＣは、図１のＢに示されているＩＣ部の拡大断面を示す。

【0022】

コンデンサ２は電子部品の一例であり、たとえば電解コンデンサである。コンデンサ２は、たとえばコンデンサ素子と、引出し端子４と、電解質と、絶縁性ゴムなどの封口部材と、アルミニウムケースなどの外装ケースとを含む。電解質が充填されたコンデンサ素子および引出し端子４の一部が外装ケースの内部に挿入され、封口部材が外装ケースの開口部に設置される。引出し端子４は、封口部材を貫通し、封口部材から突出する。

【0023】

コンデンサ素子は、陰極箔６と、陽極箔と、セパレータとを含む。セパレータが陰極箔６と陽極箔の間に配置されるように、陰極箔６、陽極箔およびセパレータは重ねられるとともに巻回されて、巻回素子が形成される。この巻回素子がコンデンサ素子を形成する。

【0024】

陰極箔６は、コンデンサ２の陰極を構成する。陰極箔６は、たとえば帯状の箔であって、基材箔１２とカーボン層１４とを含む。基材箔１２は、たとえば、アルミニウム箔、タンタル箔、ニオブ箔、チタン箔、ハフニウム箔、ジルコニウム箔、亜鉛箔、タングステン箔、ビスマス箔、アンチモン箔などの弁作用金属箔である。基材箔１２の表面は、図２に示されているように、たとえばエッチングにより形成された凹凸１６を有し、基材箔１２の表面積が拡大されている。基材箔１２の表面は、たとえばトンネル状または海綿状のエッチングピットを含んでもよく、このトンネル状または海綿状のエッチングピットが凹凸１６を形成してもよい。

【0025】

カーボン層１４は、たとえば基材箔１２の両面に配置されている。カーボン層１４は、基材箔１２の一面にのみ配置されてもよい。カーボン層１４は、図２に示されているように部分的に凹凸１６の内部に侵入し、そのため基材箔１２の凹凸１６に密着かつ係合している。つまり、カーボン層１４は凹凸１６に係合する表面形状を有する。カーボン層１４は基材箔１２の外側に配置され、陰極箔６は基材箔１２およびカーボン層１４による二層構造または基材箔１２の両面にカーボン層１４を配置した三層構造を有している。カーボン層１４は、主材として炭素材を含み、更に、添加剤としてバインダーおよび分散剤を含む。

【0026】

炭素材は、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノホーン、無定形炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化ケッチェンブラック、メソポーラス炭素、繊維状炭素などである。活性炭は、たとえば、やしがらなどの天然植物組織、フェノールなどの合成樹脂、石炭、コークスまたはピッチなどの化石燃料由来のものを原料として生成される。カーボンブラックは、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックまたはサーマルブラックなどである。繊維状炭素は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバなどである。カーボンナノチューブは、グラフェンシートが１層である単層カーボンナノチューブでも、２層以上のグラフェンシートが同軸状に丸まり、チューブ壁が多層をなす多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）でもよい。

【0027】

炭素材は、球状炭素であるカーボンブラックが好ましい。一次粒子径が平均１００ナノメートル以下である球状のカーボンブラックを用いることにより、カーボン層１４は密になる。また、陰極箔６の表面にエッチングにより形成された凹凸１６の開口径よりも小さな粒子径のカーボンブラックを用いることにより、カーボンブラックが凹凸１６の深部に入り込みやすく、カーボン層１４は陰極箔６の基材箔１２と密着し、カーボン層１４と基材箔１２との界面抵抗は下がり易くなる。炭素材は、球状炭素と黒鉛とを含む混合物が好ましい。黒鉛は、たとえば天然黒鉛、人造黒鉛、または黒鉛化ケッチェンブラックなどであり、鱗片状、鱗状、塊状、土状、球状または薄片状などの形状を有する。黒鉛は、鱗片状または薄片状であることが好ましく、黒鉛の短径と長径とのアスペクト比が１：５～１：１００の範囲であることが好ましい。既述のアスペクト比を有する鱗片状または薄片状の黒鉛は、たとえばエッチングピットなどの凹凸１６に球状カーボンを押し込み、カーボン層１４の一部がエッチングピットの内部にまで形成できる。そのため、アンカー効果により、カーボン層１４が強固に基材箔１２に密着できる。

【0028】

炭素材が黒鉛と球状炭素の混合物である場合において、黒鉛と球状炭素の併用による作用を得るため、黒鉛と球状炭素の混合物に対する黒鉛の質量比〔黒鉛の質量／（黒鉛の質量＋球状炭素の質量）〕は、たとえば２５％以上９０％以下の範囲である。

【0029】

バインダーは、たとえばスチレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂系バインダーであって、炭素材を結合させる。分散剤は、たとえばカルボキシメチルセルロースナトリウムである。

【0030】

陽極箔は、コンデンサ２の陽極を構成する。陽極箔は、たとえば既述の弁作用金属箔であって、帯状の箔である。陽極箔の表面には多孔質構造を有する拡面部が形成されている。多孔質構造は、たとえば、エッチングにより形成されたトンネル状のピット、海綿状のピット、または密集した紛体間の空隙により成る。拡面部の表面は、化成処理により形成された誘電体酸化皮膜を含んでいる。陽極箔は、陽極側の引出し端子にステッチ接続または他の接続手段により接続される。

【0031】

セパレータは、陽極箔と陰極箔６の間に配置され、陽極箔と陰極箔６の間の短絡を防止する。セパレータは、絶縁材料であって、セパレータ部材としてクラフトを含み、マニラ麻、エスパルト、ヘンプ、レーヨン、セルロース、これらの混合材などの他のセパレータ部材を含んでもよい。

【0032】

引出し端子４は、たとえばアルミニウムなどの導電性金属で形成されている。引出し端子４は、たとえば、リード線と端子部１８と端子片２０とを含むリード端子である。リード線はたとえばアーク溶接で端子部１８に接続されている。端子部１８は、陰極箔６に重ねられており、平坦部と、平坦部に形成された端子孔２２とを含む。端子片２０は、端子部１８の端子孔２２の縁部から伸び、陰極箔６の反対面に回り込み、陰極箔６の反対面に圧接される。

【0033】

引出し端子４は、端子部１８および端子片２０の間に陰極箔６を挟むことによりステッチ接続部１０で陰極箔６に接続される。ステッチ接続部１０において、引出し端子４の端子片２０の接触面２４（図３）が陰極箔６の接触面２６（図３）に接触し、引出し端子４の端子部１８の接触面が陰極箔６の他の接触面に接触する。

【0034】

図４のＡは、引出し端子の接触面を説明するための図であり、図３において「ＩＶＡ」が付された矢印の向きにおける接触面２４を示している。図４のＢは、陰極箔の接触面を説明するための図であり、図３において「ＩＶＢ」が付された矢印の向きにおける接触面２６を示している。図４のＡおよび図４のＢは、接触面２４、２６のイメージまたは概要を表す図であり、図４のＡおよび図４のＢで表されているイメージまたは概要により本開示の技術が限定されるものではない。接触面２４、２６は、図３に示されているように、たとえば端子片２０を陰極箔６および端子部１８から引き離すことによって露出させることができる。

【0035】

引出し端子４は、接触面２４に金属表面部２８と硬化表面部３０とを有する。金属表面部２８は、引出し端子４に含まれる非酸化の導電性金属を主に含み、引出し端子４に含まれる導電性金属の酸化物をわずかに含んでいてもよい。金属表面部２８における酸化物の割合は、金属表面部２８が非酸化の導電性金属と同じまたはほぼ同じ性質を有するように、抑制されている。金属表面部２８は、金属表面部２８－１を含んでもよく、金属表面部２８－２を含んでもよい。金属表面部２８－１は、わずかに離間している硬化表面部３０の間に形成され、細長い表面形状を有する。金属表面部２８－２は、硬化表面部３０の面密度が低い領域に形成され、シート状の表面形状を有する。金属表面部２８は、直接視認できないものの光学顕微鏡または電子顕微鏡により確認可能な大きさを有していてもよい。金属表面部２８は、たとえば金属光沢により硬化表面部３０と区別できる。

【0036】

硬化表面部３０は、金属表面部２８よりも硬く、たとえば引出し端子４に含まれる導電性金属の酸化物を含む酸化表面部である。酸化表面部は、たとえば引出し端子４からの漏れ電流を抑制するため引出し端子４の表面に形成され、引出し端子４に含まれる導電性金属の酸化物と同じまたはほぼ同じ性質を有する。硬化表面部３０は、接触面２４において、たとえば斑点（つまり表面にまばらに分散している点）またはストライプ状に存在している点を形成する。硬化表面部３０は、片寄って散らばっていてもよく、一様に配置されていてもよい。硬化表面部３０は、硬化表面部３０の形成時において、部分的に形成されてもよく、ステッチ接続処理時の引出し端子４の変形により断裂させて、硬化表面部３０－１、３０－２を形成してもよい。硬化表面部３０－１、３０－２が離間すると、引出し端子４の導電性金属、つまり地金が硬化表面部３０－１、３０－２の間に表出して、たとえば金属表面部２８－１が形成される。硬化表面部３０は、たとえば金属表面部２８よりも突出している。硬化表面部３０は、部分的に金属表面部２８よりも突出していなくてもよい。

【0037】

金属表面部２８および硬化表面部３０の性質は、たとえば以下のように表される。
(1) 硬化表面部３０は金属表面部２８よりも硬い。
(2) 金属表面部２８は硬化表面部３０よりも変形性が高い。
(3) 金属表面部２８は硬化表面部３０よりも他の金属、特に非酸化金属との機械的および電気的な接続力が高い。

【0038】

陰極箔６の接触面２６では、カーボン層１４がたとえば斑点を形成する。カーボン層１４は、片寄って散らばっていてもよい。カーボン層１４が確認されない領域では、たとえば基材箔１２が表出している。カーボン層１４の一部は、接触面２４上の硬化表面部３０の一部と位置および形状が類似する。したがって、このようなカーボン層１４は、硬化表面部３０の押し付けにより形成されたと考えられる。つまり、ステッチ接続部１０では、図１のＣに示すように、金属表面部２８が基材箔１２に接触して第一領域３６が形成され、硬化表面部３０がカーボン層１４に積層して第二領域３８が形成されている。第一領域３６では、金属と金属の接触、圧接または圧着により、電気的および物理的に安定した接続が得られる。第二領域３８では、カーボン層１４への硬い硬化表面部３０の食込みにより、端子片２０に対する陰極箔６の滑りまたは相対移動が抑制される。第一領域３６および第二領域３８の所在は、接触面２４における金属表面部２８または硬化表面部３０の位置と、接触面２６における基材箔１２またはカーボン層１４の位置との比較により確認できる。

【0039】

ステッチ接続部１０には、第一領域３６および第二領域３８以外の領域が形成されてもよい。たとえば、金属表面部２８の一部はカーボン層１４に接触してもよく、硬化表面部３０の一部は基材箔１２に接触してもよい。

【0040】

カーボン層１４は、たとえばステッチ接続処理時の陰極箔６の変形により伸長、伸展、断裂または離間する。カーボン層１４の伸長または伸展により、ステッチ接続処理前のカーボン層１４よりも薄いカーボン層が形成されてもよい。

【0041】

カーボン層１４の断裂または離間により陰極箔６の基材箔１２、つまり地金が表出してもよい。表出した基材箔１２は、表出部１３を含んでもよい。表出部１３は、図４のＢに示すように、わずかに離間しているカーボン層１４の間に形成され、細長い表面形状を有する。表出した基材箔１２は、直接視認できないものの光学顕微鏡または電子顕微鏡により確認可能な大きさを有していてもよい。カーボン層１４は黒色などの色彩により基材箔１２と区別できる。

【0042】

電解質は、電解液、ゲル電解質、導電性高分子を含む固体電解質などである。電解質が電解液またはゲル電解質と、導電性高分子を含む固体電解質とを備えて所謂ハイブリッド型の電解コンデンサが形成されてもよい。

【0043】

電解コンデンサの電解液では、溶媒に溶質が溶解されており、必要に応じて添加剤が添加されている。溶媒はプロトン性の極性溶媒または非プロトン性の極性溶媒の何れでもよい。プロトン性の極性溶媒は、たとえば、一価アルコール類、多価アルコール類、オキシアルコール化合物類、水などである。非プロトン性の極性溶媒は、たとえば、スルホン系、アミド系、ラクトン類、環状アミド系、ニトリル系、オキシド系などである。溶質は、アニオンおよびカチオンの成分を含み、典型的には、有機酸若しくはその塩、無機酸若しくはその塩、または有機酸と無機酸との複合化合物若しくはそのイオン解離性のある塩であり、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられる。アニオンとなる酸およびカチオンとなる塩基が溶質成分として別々に電解液に添加されてもよい。

【0044】

固体電解質を用いる場合は、たとえば、導電性ポリマーが電解質層に含有される。導電性ポリマーは共役系高分子またはドーピングされた共役系高分子である。共役系高分子は、公知の共役系高分子を特に限定なく使用することができる。共役系高分子は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェンビニレンなどであり、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）などが好ましい。共役系高分子は、単独で用いられてもよく、２種類以上を組み合わせても良く、または、２種以上のモノマーの共重合体であってもよい。

【0045】

図５は、コンデンサの製造工程のうち、電極箔への引出し端子の接続工程の一例を示している。図６は、陰極箔への引出し端子の接続を説明するための図である。図５に示す構成は一例であり、図６は、陰極箔６への引出し端子４の接続のイメージまたは概要を表す図であり、図５に示されている構成および図６で表されているイメージまたは概要により本開示の技術が限定されるものではない。

【0046】

コンデンサ２の製造工程は、本開示のコンデンサの製造方法の一例であって、たとえば陽極箔の作製工程、陰極箔６の作製工程、セパレータの作製工程、引出し端子４の作製工程、電極箔への引出し端子４の接続工程、コンデンサ素子の作製工程、コンデンサ素子の封入工程を含む。

【0047】

陽極箔の作製工程では、たとえば、既述の弁作用金属箔の表面に多孔質構造を有する拡面部を形成し、拡面部が形成された弁作用金属箔の表面に化成処理により誘電体酸化皮膜を形成する。拡面部は、直流エッチング、交流エッチング、または弁作用金属箔への金属粒子などの蒸着もしくは焼結により形成される。直流エッチングまたは交流エッチングでは、典型的には、塩酸などのハロゲンイオンを含む酸性水溶液中に漬けられた弁作用金属箔に直流電流または交流電流が印加される。誘電体酸化皮膜が形成された弁作用金属箔を裁断して、陽極箔が作製される。

【0048】

陰極箔６の作製工程では、たとえば、エッチングにより既述の弁作用金属箔の表面に凹凸１６を形成して、基材箔１２が作製される。陰極箔６のエッチングは、陽極箔のエッチングと同じでもよく、異なっていてもよい。基材箔１２にカーボン層１４を形成し、カーボン層１４が形成された基材箔１２を裁断して、陰極箔６が作製される。

【0049】

カーボン層１４は次のように作製される。既述の炭素材、バインダーおよび分散剤を希釈液に加え、ミキサー、ジェットミキシング（噴流衝合）、超遠心処理、超音波処理などの分散処理によりこれらを混合して、スラリーを形成する。希釈液は、たとえばアルコール、炭化水素系溶媒、芳香族系溶媒、アミド系溶媒、水およびこれらの混合物などである。アルコールは、たとえばメタノール、エタノールまたは２－プロパノールである。アミド系溶媒は、たとえばＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）またはＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）である。

【0050】

スラリーを基材箔１２に塗布し、溶媒を揮発させてカーボン層１４を形成し、カーボン層１４をプレスする。プレスは、たとえば炭素材を凹凸１６の細孔にまで押し込むことができ、炭素材を凹凸１６の凹凸面に沿って変形させることができ、たとえばカーボン層１４と基材箔１２との密着性および定着性を向上させる。炭素材が黒鉛を含む場合、プレスは、黒鉛を整列させるとともに、黒鉛を基材箔１２の凹凸１６に沿うように変形させる。プレスは、黒鉛が凹凸１６に圧接されるときに球状炭素を凹凸１６の内部に押し込み、スラリーを基材箔１２に密着させ、その結果、カーボン層１４を基材箔１２に密着させる。炭素材が球状炭素のみの場合、たとえば一次粒子径が平均１００ナノメートル以下である球状炭素が凹凸１６に入り込み、カーボン層１４と基材箔１２との界面抵抗が低減できる。また、炭素材が球状炭素のみの場合、カーボン層１４の表面の静止摩擦係数が向上し、端子片２０を陰極箔６に押圧した際に滑りにくくなり、接続性が安定したステッチ接続が得られる。

【0051】

セパレータの作製工程では、既述のセパレータ部材を裁断して、セパレータが作製される。

【0052】

引出し端子４の作製工程では、既述の導電性金属をたとえばプレスして、端子部１８を作製する。リード線をアーク溶接などにより端子部１８に接続する。化成処理により酸化皮膜を端子部１８に形成して、ステッチ接続前の引出し端子４を作製する。

【0053】

電極箔への引出し端子４の接続工程では、引出し端子４を陰極箔６および陽極箔にそれぞれ接続する。

【0054】

図５のＡに示すように、ステッチ接続前の陰極箔６が下型などの第１の型４２の上に設置され、ステッチ接続前の引出し端子４（具体的には端子部１８）が陰極箔６の上面、つまり端子配置面に重ねられる。上型などの第２の型４４が引出し端子４の上面に設置される。そのため、陰極箔６および引出し端子４が第１の型４２および第２の型４４の間に挟まれて、第１の型４２および第２の型４４により保持される。

【0055】

第１の型４２は透孔５０を有し、第２の型４４は透孔５２を有している。透孔５２は透孔５０よりも小さく、透孔５０の真上に配置されている。ステッチ針４６はたとえば円柱状の軸部に鋭角、且つ角錐形の先端部を有し、透孔５２の上に配置される。

【0056】

ステッチ針４６を図５のＡに示されているブロック矢印の向きに下降させ、図５のＢに示すように、ステッチ針４６が引出し端子４および陰極箔６に引出し端子４側から挿通される。ステッチ針４６の挿通により、貫通孔３２および箔片３４が陰極箔６に形成され、端子孔２２および端子片２０が引出し端子４に形成される。下降されたステッチ針４６を上昇させて、ステッチ針４６を引出し端子４および陰極箔６から抜き去る。

【0057】

成形型４８は、たとえば平坦な押し当て面を上側に有し、透孔５０の下側に配置される。成形型４８を図５のＢに示されているブロック矢印の向きに上昇させ、押し当て面が引出し端子４および陰極箔６、特に端子片２０および箔片３４を陰極箔６側から押圧する。図５のＣに示されるように、端子片２０および箔片３４は第２の型４４と成形型４８の間に挟まれる。端子片２０および箔片３４が押圧により折返されて、引出し端子４が陰極箔６に接続される。

【0058】

図６のＡに示されているように、押圧前において、引出し端子４の端子片２０は、表面に、たとえば金属表面部２８および硬化表面部３０を有し、陰極箔６（具体的には箔片３４）は、基材箔１２を覆うカーボン層１４を有する。端子片２０は、表面に硬化表面部３０のみを有してもよく、陰極箔６は、表面に部分的にカーボン層１４を有していてもよい。

【0059】

図６のＢにおけるブロック矢印の方向に端子片２０が陰極箔６に押圧されると、押圧力は、引出し端子４および陰極箔６において、破線矢印の方向の張力を発生させる。硬い硬化表面部３０は、たとえばカーボン層１４に食い込み、図６のＣに示すように第二領域３８が形成される。第二領域３８では、端子片２０および陰極箔６の間の滑りまたは相対移動が、たとえばスパイク効果により抑制される。張力は、引出し端子４および陰極箔６を接触面２４、２６に沿って伸長または伸展する。端子片２０では、硬化表面部３０よりも高い変形性を有するたとえば金属表面部２８が伸長または伸展し、陰極箔６では、たとえば金属表面部２８に接触している部分が金属表面部２８の伸長または伸展に応じて伸長または伸展する。陰極箔６の伸長または伸展は、たとえばカーボン層１４を断裂および離間させ、基材箔１２が断裂したカーボン層１４の間に表出する。金属表面部２８が表出した基材箔１２に接触して、図６のＣに示すように第一領域３６が形成される。

【0060】

硬化表面部３０に重なっているカーボン層１４が断裂および離間すると、たとえば硬化表面部３０がカーボン層１４の断裂および離間に応じて断裂および離間して、硬化表面部３０－１、３０－２および金属表面部２８－１が形成されてもよい。硬化表面部３０－１、３０－２はたとえばカーボン層１４に積層して第二領域３８が形成され、金属表面部２８－１は、断裂したカーボン層１４の間のたとえば表出部１３に接触して第一領域３６が形成される。

【0061】

図６のＣに示されているように、金属表面部２８がカーボン層１４に接触して、第三領域５８が形成されてもよい。硬化表面部３０に重なっているカーボン層１４が断裂および離間すると、硬化表面部３０が、断裂したカーボン層１４の間に表出した表出部１３に接触して、第四領域６０が形成されてもよい。

【0062】

陽極箔への引出し端子４の接続工程は、陰極箔６への引出し端子４の接続工程と同じでもよく、異なっていてもよい。

【0063】

コンデンサ素子の作製工程では、第１のセパレータを陽極箔および陰極箔６の間に配置するとともに第２のセパレータを陽極箔または陰極箔６の外側に配置する。陽極箔、陰極箔６、第１および第２のセパレータを巻回して、コンデンサ素子が作製される。

【0064】

コンデンサ素子の封入工程では、電解液などの電解質が含浸されたコンデンサ素子が外装ケースの内部に挿入され、その後外装ケースの開口部に封口部材が取り付けられて、コンデンサ２が作製される。

【0065】

第１の実施の形態によれば、たとえば以下の効果が得られる。

【0066】

(1) 引出し端子４の金属表面部２８が陰極箔６の基材箔１２と接触する。陰極箔６に対する引出し端子４の接続が、金属系材料同士の接触により物理的および電気的に安定する。

【0067】

(2) 金属表面部２８よりも硬い硬化表面部３０がカーボン層１４に食込み、引出し端子４に対する陰極箔６の滑りまたは相対移動が抑制される。押圧力の減少が抑制され、引出し端子４と陰極箔６の接続の容易性を高めることができる。

【0068】

(3) 引出し端子４の接続時に、金属表面部２８が伸長または伸展する。硬化表面部３０により陰極箔６の滑りまたは相対移動が抑制されるので、金属表面部２８に接触している陰極箔６の部分が伸長または伸展して基材箔１２を表出させ、金属表面部２８を基材箔１２に接触させることができる。

【0069】

(4) カーボン層１４を含む陰極箔６の性質に適したステッチ接続を実現でき、カーボン層１４を含む陰極箔６を備えるコンデンサ２の安定性または信頼性を高めることができる。

【0070】

(5) ステッチ接続部１０では、箔片３４が陰極箔６に折り重ねられている。つまり、カーボン層１４同士が重なり、陰極箔６が滑り易くなる。また、カーボン層１４の形成過程において、カーボンが押圧されているので、カーボン層１４の表面粗さが小さくなり、陰極箔６が滑り易くなる。このような滑り易い陰極箔６に対して、硬化表面部３０の食込みは有効に作用できる。

第２の実施の形態

【0071】

図７は、第２の実施の形態に係るコンデンサの端子接続部の一例を示している。図７において図１と同一部分には同一符号を付してある。図７に示す構成は一例であって、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。

【0072】

第１の実施の形態に係るコンデンサ２では、陰極箔６が箔片３４を含み、この箔片３４が端子片２０に接触している。陰極箔６がステッチ接続部１０で折り重ねられている。第２の実施の形態に係るコンデンサ７２では、図７に示すように、陰極箔６が箔片３４を含まず、非折り重ねの陰極箔６がステッチ接続部１０に配置される。コンデンサ７２では、一層の陰極箔６が端子部１８と端子片２０の間に挟まれている。箔片３４を含まないことを除き、コンデンサ７２は、コンデンサ２と同様であり、その説明を割愛する。

【0073】

コンデンサ７２の製造工程は、陰極箔６の作製工程および電極箔への引出し端子４の接続工程を除き、第１の実施の形態で述べたコンデンサ２の製造工程と同様であり、同様の工程の説明を割愛する。

【0074】

陰極箔６の作製工程は、たとえば第１の実施の形態で述べた陰極箔６の作製工程を含む。第２の実施の形態における陰極箔６の作製工程では、ステッチ針４６の断面形状よりも大きい形状を有する貫通孔３２を予め陰極箔６に形成する。

【0075】

電極箔への引出し端子４の接続工程は、以下に示す相違点を除き、第１の実施の形態で述べた電極箔への引出し端子４の接続工程と同様であり、同様の工程の説明を割愛する。
相違点： 陰極箔６に予め形成された貫通孔３２がステッチ針４６の進路上に配置されるように、陰極箔６が設置される。そのため、ステッチ針４６が貫通孔３２の内部を通過する。箔片３４が形成されず、端子片２０が押圧により折返されて、非折り重ねの陰極箔６に接続される。

【0076】

第２の実施の形態によれば、たとえば以下の効果が得られる。

【0077】

(1) 第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

【0078】

(2) カーボン層１４同士が接触せず、陰極箔６の滑りまたは相対移動を抑制することができる。押圧力の減少が一層抑制され、陰極箔６に対する引出し端子４の接続性を高めることができる。

【0079】

第１の実施の形態および第２の実施の形態の特徴事項や変形例を以下に列挙する。

【0080】

(1) コンデンサ素子、引出し端子４、外装ケース、封口部材、電解質などは第１の実施の形態で述べたものに限定されない。これらの素材は、アルミ電解コンデンサまたは類似のコンデンサで採用されている他の素材でもよい。たとえば、引出し端子４はタブ端子でもよく、封口部材は外部端子を取り付けたフェノール積層板でもよい。コンデンサ素子に電解液を含浸させた後、コンデンサ素子から導出した引出し端子４を封口部材の外部端子に接続してもよく、コンデンサ素子および封口部材を外装ケースに挿入して、封口部材で封止した構造としてもよい。コンデンサ素子は、たとえば平坦な複数の陽極箔、陰極箔６およびセパレータが積層された積層素子でもよい。カーボン層１４の素材は第１の実施の形態で述べたものに限定されない。カーボン層１４を形成する素材は、カーボンを含む任意の導電性部材でもよい。また、基材箔１２に対するカーボン層１４の密着または係合状態は、第１の実施の形態で述べたものに限定されない。

【0081】

(2) 第１の実施の形態および第２の実施の形態では、引出し端子４が陰極箔６の上に配置され、ステッチ針４６が上から引出し端子４および陰極箔６を刺し、成形型４８が下から引出し端子４および陰極箔６を押圧している。引出し端子４、陰極箔６、ステッチ針４６および成形型４８がたとえば第１の実施の形態で述べたこれらの配置に対して上下逆になるように、または任意の角度ほど回転させて配置されてもよい。

【0082】

(3) 第１の実施の形態および第２の実施の形態では、陰極箔６と引出し端子４の両方を第１の型４２と第２の型４４に挟んで保持した状態で、ステッチ針４６を引出し端子４および陰極箔６に挿通し、端子片２０を押圧して、ステッチ接続部１０を形成したが、これに限らない。たとえば、陰極箔６と引出し端子４の両方を第１の型４２と第２の型４４に挟んで保持した状態で、ステッチ針４６を引出し端子４および陰極箔６に挿通した後、第１の型４２と第２の型４４による保持を解除し、少なくとも端子片２０が形成された状態で、陰極箔６と引出し端子４を次の工程に送り、少なくとも端子片２０が形成された面側と、引出し端子４側から挟むように平坦な押し当て面を備える成形型で押圧してステッチ接続部１０を形成してもよい。

【0083】

(4) 第１の実施の形態では陰極箔６が箔片３４を含み、第２の実施の形態では陰極箔６が箔片３４を含まない。陰極箔６は、第１の実施の形態に示されている箔片３４よりも小さな箔片を含んでもよい。陰極箔６の作製工程では、ステッチ針４６の断面形状よりも小さな形状を有する貫通孔３２を予め陰極箔６に形成してもよく、ステッチ針４６が貫通孔３２の内部を通過して、小さな箔片３４が形成されてもよい。箔片３４が小さくなることで、陰極箔６と箔片３４の積層部分の面積が、貫通孔３２を形成する製造方法による引出し端子４と陰極箔６とのステッチ接続部１０における陰極箔６と箔片３４との積層部分の面積より小さくなり、陰極箔６の滑りまたは相対移動を抑制することができる。そのため、押圧力の減少が一層抑制され、陰極箔６に対する引出し端子４の接続性を高めることができる。

【0084】

(5) 第１の実施の形態で述べたように、第一領域３６～第四領域６０は接触面２４、２６（つまり、端子片２０が陰極箔６に接触する第一接触部）に形成されてもよい。しかしながら、第一領域３６～第四領域６０は端子部１８と陰極箔６の接触面（つまり、端子部１８が陰極箔６に接触する第二接触部）に形成されてもよい。第一領域３６～第四領域６０は第一接触部と第二接触部の両方に形成されてもよい。接触部の位置に関わらず、第一領域３６および第二領域３８により既述の効果が得られる。また、第一接触部および第二接触部の両方に第一領域３６および第二領域３８が形成されると、二つの接触部により陰極箔６に対する引出し端子４の固定が強固になり、接続性が向上する。

【0085】

以上説明したように、本開示の最も好ましい実施の形態などについて説明したが、本開示は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本開示の範囲に含まれることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本開示の技術は、カーボン層を含む陰極箔と引出し端子の接続およびこれらを含むコンデンサに用いることができ、有用である。

【符号の説明】

【0087】

２、７２ コンデンサ
４ 引出し端子
６ 陰極箔
１０ ステッチ接続部
１２ 基材箔
１３ 表出部
１４ カーボン層
１６ 凹凸
１８ 端子部
２０ 端子片
２２ 端子孔
２４、２６ 接触面
２８、２８－１、２８－２ 金属表面部
３０、３０－１．３０－２ 硬化表面部
３２ 貫通孔
３４ 箔片
３６ 第一領域
３８ 第二領域
４６ ステッチ針
５８ 第三領域
６０ 第四領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】