JPS5832772B2 - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスペーサを廃止した小形で特性の良好な電解コ
ンデンサの製造方法に関する。

従来の乾式箔形電解コンデンサはアルミニウムタンタル
、チタン、ニオブなどの弁作用金属からなる一対の電極
箔に同じく弁作用金属からなる引出端子をそれぞれ接続
し、前記一対の電極箔相互間にクラフト紙からなるスペ
ーサを介在させて巻回したのち、ペースト電解液を含浸
し容器に収納し密封してなるものである。

一般にスペーサの主な役目は一対の電極箔相互間の絶縁
隔離とペースト電解液の保持であり、電解コンデンサ内
部抵抗を小さくするには極力低密度で、かつ極力薄いク
ラフト紙が望ましいが、実際には密度０．４〜０．９
ｇ ／ｃｒｔｌ、厚さ１５〜９０μのクラフト紙が用い
られており、密度０．４ｇ／ｃｒｔ１未満のクラフト紙
は実用されていない。

したがって、密度０．４ｇ／ｃｒＡのクラフト紙を用い
た場合でも純粋なセルローズの密度は１．２ｇ／ｃｆｌ
であるから空隙率は６６．６％程度である。

これ以上空隙率の大きなりラフト紙は実用されていない
。

また、クラフト紙の抄紙工程で含有される微小な欠陥部
、たとえば導電性微粒子などに起因する短絡や端電圧の
低下を避さるため、クラフト紙を複数枚重ね合わせるか
、あるいは一枚ならば厚いクラフト紙を用いなければな
らないため、計算上の空隙率よりも実際は小さくなる。

また、クラフト紙自体交叉したセルローズからなってい
るため、空隙が屈曲した状態になっており両電極間の実
質距離がそれだけ長くなる。

このため電荷担体の移動が困難で電解コンデンサの損失
が大きくなり、しかもコンデンサ素子を構成するクラフ
ト紙の占拠率が電極箔のそれと同等またはそれ以上とな
るなどの欠点を有している。

クラフト紙より密度が小さいものにマニラ紙（密度０．
３ｇ／ｃｙｄ）があり、マニラ繊維はクラフト繊維に比
し柔軟強靭で繊維の長さも長いため、密度を下げても抄
紙後の物理的強度をある程度保つことができるため、電
解コンデンサのスペーサとしてマニラ紙を用い電荷担体
の移動を容易ならしめ損失を改善する方法も一部で採用
されているが、マニラ紙はクラフト紙に比べて価格が６
〜８倍高いことや、抄紙後の強度をコンデンサの製造工
程に耐えうる一定値以上に保つためには、紙厚を３０μ
以下にすることができず比較的厚手のものしか得られな
い欠点がある。

また、電解コンデンサのスペーサとして多孔質のプラス
チックフィルムやレーヨン混抄紙を用いるという提案も
なされているが、スペーサとしての各種条件をことごと
く満足するものは得難くまた実用化されていない。

さらに、電極箔の表面に直接有機半透膜や微孔性膜を塗
布してスペーサの代用にするという提案もなされている
が、有機半透膜の場合は孔径が数１０λ以下の孔が多数
集まった膜であり、膜を厚くすればイオン電導性がいち
ぢるしく悪くなり、０．５μ以下のきわめて薄い膜でな
ければ電導性が悪く実用に供し得るものではなく、微孔
性膜の場合には膜自体の製作がきわめて困難であり、し
かも両者とも膜厚が薄いので電極箔の巻回時に傷が発生
しやすく少しの傷でも両電極が短絡し、かつまた高温で
の使用中にも膜が溶解し短絡したり、使用電圧もせいぜ
い５０Ｖ程度までのコく低電圧域でしかも使用できない
という致命的欠点を有しており、とおてい実用化しうる
ものではなかった。

本発明は上記のような欠点に鑑みてなされたものでアル
ミニウム、タンタル、チタン、ニオブなどの弁作用金属
からなる一対の電極箔の表面にそれぞれパルプ繊維層を
形成し、該パルプ繊維層により両電極を隔離しスペーサ
を一切用いないで電気的緒特性良好にして大幅な小形軽
量化をはかり得る電解コンデンサの製造方法を提供せん
とするものである。

以下、本発明の一実施例につき詳細に説明する。

すなわち、本発明はスペーサとしてクラフト紙や多孔質
プラスチックフィルムなどを一切使用しないで電解コン
デンサを構成するものであり、まず第１図および第２図
に示すようにアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブ
などの弁作用金属からなる一方の電極箔（以下陽極箔と
いう）１の表面を塩酸、食塩、苛性ソーダなどの腐食性
水溶液中で電気的、化学的または電気化学的方法で粗面
化して粗面化ビット２を形威し、前記陽極箔１の実質的
な表面積を数倍から数十倍に拡大したのち、ホウ酸、酒
石酸、クエン酸、コハク酸など、あるいはこれらのナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などの単独また
は混合水溶液中で陽極酸化処理を施し陽極酸化皮膜３を
生成する。

ついで該陽極酸化皮膜３を生成した陽極箔１をパルプ繊
維懸濁液に浸漬するか、あるいはローラ塗布し前記陽極
酸化皮膜３の表面にパルプ繊維を付着させ、これを乾燥
してパルプ繊維層４を積層して形成する。

また、第３図および第４図に示すようにアルミニウム、
タンタル、チタン、ニオブなどの弁作用金属からなる他
方の電極箔（以下陰極箔という）５の表面を前記陽極箔
１と同様に塩酸、食塩、苛性ソーダなどの腐食性水溶液
中で電気的、化学的または電気化学的方法で粗面化し粗
面化ビット６を形威し表面積を拡大したのち、前記と同
様にパルプ繊維懸濁液中に浸漬するかあるいはローラで
塗布し、表面積を拡大した陰極箔５の表面にパルプ繊維
を付着させ、これを乾燥し陰極箔５表面にもパルプ繊維
層７を一体に積層する。

前記パルプ繊維は長さ０．１〜１００關、幅１〜１００
μ程度のクラフトパルプ、サルファイドパルプ、マニラ
パルプ、亜麻パルプ、麻パルプ、エスパルトパルプ、黄
麻パルプ、葦パルプ、バガスパルプ、ソーダパルプ、ケ
ミカルパルプ、砕木パルプ、コウゾ、ミツマタなどの単
繊維またはこれらの数種類を組み合わせて配合したもの
を、繊維層の厚みと空隙率に応じてジョルダン、パルプ
リハイナなどの叩解機を用いて極当に叩解し、これを純
水に懸濁させ０．０１〜１５％（重量比）の懸濁液にし
て陽極箔１および陰極箔５に塗布し付着させるもので、
パルプ繊維の蒸解温度以下の温度で乾燥する。

上記パルプ繊維懸濁液への浸漬またはローラ塗布→乾燥
の操作−回につき形成されるパルプ繊維層４゜７の厚さ
は０．１〜２５μ程度であるためごく低電圧用の場合は
一回だけでもよいが、通常用途の場合には２〜１５回ぐ
らい前記操作を繰り返し行ない、パルプ繊維層４，７を
１〜１５０μの厚さに積層形成する。

このようにして表面積を拡大し陽極酸化皮膜３を生成し
、パルプ繊維層４を形成した陽極箔１と、表面積を拡大
しパルプ繊維層７を形成した陰極箔５とをスペーサを用
いることなく直接対向させて巻回しコンデンサ素子を構
成し、これにペースト電解液を含浸して電解コンデンサ
を得るものである。

上記のように陽極箔１および陰極箔５の表面にそれぞれ
パルプ繊維層４，７を直接形成したので、これまでのよ
うに紙の強度を必要とせず極低密度化、薄膜化が可能と
なり、かつスペーサを一切用いないため巻回作業もきわ
めて簡便となり、自動巻回機の単純化をもはかることが
できる。

上記実施例では陰極箔５を粗面化してからパルプ繊維層
７を形成したが粗面化せず、原表面に直接パルプ繊維層
７を形成してもよい。

さらにパルプ繊維層４，７は電極箔１，５の片面だけ形
成してもよいし両面全体に形成してもよい。

また、パルプ繊維層４，７を形成する電極箔１゜５は広
幅の箔にパルプ繊維層４，７を形成してから所定寸法幅
に裁断してもよいし、あらかじめ所定寸法幅に裁断して
からパルプ繊維層４，７を形成してもよい。

その場合裁断断面にまでパルプ繊維が付着するので絶縁
効果を高めることができる。

つぎに本発明の実施例と従来の参考例との比較の一例を
示す。

実施例 定格２５Ｖ、ＤＣ−１００μ の電解コンデンサＡ
※※ アルミニウム
箔の表面を塩酸水溶液中で粗面化し表面積を拡大Ｌｌｃ
（Ｄちホウ酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化皮膜を生
成した陽極箔と、アルミニニウム基の表面を塩酸水溶液
中で粗面化し表面積を拡大した陰極箔とをそれぞれ０１
５％のクラフトパルプ繊維懸濁液をローラ塗布し、９５
℃の温度で乾燥し、この塗布→乾燥を４回繰り返し、陽
極箔および陰極箔の表面にそれぞれ厚さ２０μのパルプ
繊維層を形成し、直接重ね合わせて巻回したもの。

参考例 定格３５Ｖ、 ＤＣ−１００μＦの電解コンデンサＢ アルミニウム箔を塩酸水溶液中で粗面化したのち、ホウ
酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化皮膜を生成した陽極
箔と、アルミニウム箔を塩酸水溶液中で粗面化した陰極
箔とを厚さ４０μのクラフト紙からなるスペーサを介し
て重ね合わせて巻回したもの。

表１から明らかなように、本発明に係る実施例Ａの電解
コンデンサは従来の参考例Ｂと比較して体積を約３１５
に小形化することができる。

また、直列抵抗弁となってコンデンサのｔａｎδを大き
くさせる原因となっているスペーサを廃止したことによ
りｔａｎδを約１／２に激減することができる。

また、上記実施例Ａおよび参考例Ｂの電解コンデンサを
それぞれ８５℃の高温雰囲気中で定格電圧を印加して２
０００時間放置した場合の高温負荷特性を第５図〜第７
図に示す。

すなわち、第５図は静電容量の変化率を示し、第６図は
漏れ電流の変化、第７図はｔａｎδの変化を示し、いず
れも８５℃での初期値のほか途中５００時間毎にとりだ
して測定したものである。

これらから、いずれの特性においても実施例Ａは参考例
Ｂより変化がなく、かつその絶対値も小さく長時間の使
用に際しても安定していることがわかる。

以上、詳述したように本発明によればアルミニウム、タ
ンタル、チタン、ニオブなどの弁作用金属からなる一対
の電極箔の表面にそれぞれパルプ繊維層を形成し、該パ
ルプ繊維層により両電極を隔離したことによって電極箔
表面にパルプ繊維層を直接形成したので、これまでのよ
うな紙の強度を必要とせず、極低密度化、薄膜化が可能
となりスペーサを一切用いないで電気的特性、とくにｔ
ａｎδ特性の良好な、しかも大幅な小形軽量化をはかり
得、かつ巻回機の単純化をもはかりうる電解コンデンサ
の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電解コンデンサに使用
するパルプ繊維層を形成した陽極箔を示す拡大断面図、
第２図は第１図の陽極箔の斜視図、第３図はパルプ繊維
層を形成した陰極箔を示す拡大断面図、第４図は第３図
の陰極箔の斜視図、第５図〜第７図は本発明の実施例Ａ
と従来の参考例Ｂとの比較を示す高温負荷特性曲線図で
、第５図は静電容量変化率を示す曲線図、第６図は漏れ
電流の変化を示す曲線図、第７図はｔａｎδの変化を示
す曲線図である。 １・・・・・・陽極箔、２，６・・・・・・粗面化ビッ
ト、３・・・・・・陽極酸化皮膜、４，７・・・・・・
パルプ繊維層、５・・・・・・陰極箔、Ａ・・・・・・
本発明の実施例、Ｂ・・・・・・従来の参考例。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁作用金属からなる陽極箔を粗面化し粗面化ビット
   を形成する手段と、該手段ののち陽極酸化処理を施し陽
   極酸化皮膜を生成する手段と、該手段ののちパルプ繊維
   懸濁液に浸漬するかあるいはローラ塗布して前記陽極酸
   化皮膜の表面にパルプ繊維を付着させる手段と、該手段
   ののち前記パルプ繊維の蒸解温度以下の温度で乾燥しパ
   ルプ繊維層を形成する手段と、弁作用金属からなる陰極
   箔をパルプ懸濁液に浸漬するかあるいはローラ塗布して
   表面にパルプ繊維を付着させ、該パルプ繊維の蒸解温度
   以下の温度で乾燥し陰極箔表面にパルプ繊維層を形成す
   る手段と、該手段で形成したパルプ繊維層および前記陽
   極箔に形成したパルプ繊維層を介して、前記陽極箔と陰
   極箔とを直接対向させて巻回しコンデンサ素子を構成す
   る手段と、該手段で構成したコンデンサ素子にペースト
   電解液を含浸する手段とを具備したことを特徴とする電
   解コンデンサの製造方法。