JP2007080954A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 ラミネートフィルムで外装したコンデンサにおいて、コンデンサの内部圧力が低い状態であっても確実に動作する圧力弁を設けることを目的とする。
【解決手段】コンデンサ素子より導出された陽極端子及び陰極端子を有し、前記コンデンサ素子２を金属層と該金属層の両面に絶縁樹脂層を備えたラミネートフィルム４で、前記陽極端子及び陰極端子が外側に延出するように収納するとともに、該ラミネートフィルム４の外周部を熱融着して封止したコンデンサであって、
前記熱融着されたラミネートフィルム４の外周部の一部に、熱融着により凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０を該ラミネートフィルム４間に介在させて圧力弁とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンデンサに関し、特にラミネートフィルムによる外装を施したコンデンサであって、コンデンサ内部のガスを外部へ放出可能な圧力弁構造を備えたコンデンサに関する。

従来、ラミネートフィルムで外装したコンデンサとしては、電解コンデンサ、電気２重層コンデンサなどがあり、小形・薄型化されたコンデンサとしては、金属フィルムとこの両面にラミネートした合成樹脂フィルムとからなる複合フィルム（以下ラミネートフィルムと称す）からなる外装体でコンデンサ素子１を覆うとともに、外装体の周縁部を熱融着して密封し、かつコンデンサ素子より導出した引き出しリード３を外装体の熱融着部で挟持して外部に取り出したコンデンサが実用化されるようになってきた。
このようなコンデンサでは、外装体となるラミネートフィルムは、金属ケースに比べて機械的強度が低く、コンデンサ内部にガスが発生し、このガス圧によりラミネートフィルムの一部が破損して、内部ガスとともに電解液がコンデンサ外部に飛散して周囲の各種電子部品を損傷する恐れがあった。

そこで、熱融着したラミネートフィルムの周縁部の一部に狭い封止部を設け、コンデンサ内部に発生したガスの圧力により、弱点部となるこの狭い封止部が開放されて、内部に充満したガスが放出され、爆発を未然に防ぐ構造が提案されている（特許文献１）。

実開昭５８−１１１９２８号公報

しかしながら、ラミネートフィルムによって外装されたコンデンサは、ラミネートフィルムの機械的強度が低いため、コンデンサの内部にガスが発生すると膨れやすい傾向にあり、コンデンサが大きく膨らみ、周囲の電子部品などと接触してラミネートフィルムが損傷し、この損傷部から内部ガスとともに電解液が外部に放出されてしまう問題や、ラミネートフィルムの膨れによって基板と外部端子との接続部に機械的ストレスが加わり接続部が損傷するなどの可能性があり、ラミネートフィルムによって外装されたコンデンサにおいては、内部ガス圧が低い状態でも内部ガスを外部に放出する圧力弁が求められている。
しかしながら特許文献１に記載のコンデンサでは、コンデンサの内部ガス圧が低い状態でも開放させるためには、狭い封止部を更に狭くしなければならず、この更に狭くした封止部の寸法を制御することは難しく、コンデンサによって、圧力弁となる狭い封止部の動作圧にバラツキがでるなどの問題があった。

そこで、本発明は、ラミネートフィルムによって外装されたコンデンサにおいて、低い内部圧力であっても確実に動作する信頼性の高い圧力弁を備えたコンデンサを実現することを目的としている。

そこで、上記の課題を解決した本発明のコンデンサは、
コンデンサ素子より導出された陽極端子及び陰極端子を有し、前記コンデンサ素子を金属層と該金属層の両面に絶縁樹脂層を備えたラミネートフィルムで、前記陽極端子及び陰極端子が外側に延出するように収納するとともに、該ラミネートフィルムの外周部を熱融着して封止したコンデンサであって、
前記熱融着された外周部の一部のラミネートフィルム間に、凝集剥離性を有する樹脂フィルムが熱融着により介在されたことを特徴としている。
これによると、凝集剥離性を有する樹脂フィルムは、ラミネートフィルムの界面と強固に熱融着されているため、コンデンサ内部におけるガス発生などによりコンデンサの内圧が上昇した際に、樹脂フィルム自体が凝集剥離し、コンデンサ内部のガスが外部に放出される。従って、この樹脂フィルム自体の凝集剥離強度を変えたり、樹脂フィルムの介在面積を変えたりすることで、圧力弁となる樹脂フィルムを凝集剥離させるコンデンサの内部圧力を所望の圧力に設定することが可能となり、コンデンサの内部圧力が低い状態であっても確実に動作させることができる。

また、前記樹脂フィルムは、オレフィン系樹脂と、ポリスチレン又はポリブデンとの混合樹脂フィルムであることを特徴としている。
これによると、オレフィン系樹脂に混合されたポリスチレン又はポリブデンによって凝集剥離性を高めることができる。

また、前記樹脂フィルム介在領域の凝集剥離強度は、ラミネートフィルムの熱融着部の強度に対し、１０〜２８％に相当することを特徴としている。
これによると、コンデンサ内部の圧力が低い状態でも、確実に動作し、信頼性の高いコンデンサを提供できる。

また、前記樹脂フィルムは、ラミネートフィルムより外側に延出するように介在されたことを特徴としている。
これによると、前記樹脂フィルムの有無を目視することができ、未挿入品の見分けが容易である。

また、前記樹脂フィルムは、ラミネートフィルムの外周部のうち、陽極端子及び陰極端子の近傍に配置されたことを特徴としている。
これによると、陽極端子及び陰極端子によってその導出付近の熱融着部は、他の熱融着部分に比べて強度が高く、輸送時などに外部からの機械的ストレスによって折り曲げられるなどがなく、この陽極端子及び陰極端子の近傍に配置された樹脂フィルムへ機械的ストレスが加わることを低減できる。

また、本発明のコンデンサの製造方法は、
コンデンサ素子より導出された陽極端子及び陰極端子を有し、前記コンデンサ素子を金属層と該金属層の両面に絶縁樹脂層を備えたラミネートフィルムで、前記陽極端子及び陰極端子が外側に延出するように収納するとともに、該ラミネートフィルムの外周部を熱融着して封止するコンデンサの製造方法であって、
前記熱融着するラミネートフィルムの外周部に凝集剥離性を有する樹脂フィルムを配置し、ラミネートフィルムの外周部の熱融着と同時に前記樹脂フィルムを熱融着してラミネートフィルム間に介在させたことを特徴としている。
これによると、所定の圧力に対して、低い圧力であっても確実に動作させることができるとともに、ラミネートフィルムの熱融着状態に左右されることなく、常に一定の圧力で動作させる圧力弁となる凝集剥離性を有する樹脂フィルムを所望の場所に容易に且つ確実に形成できる。

本発明によれば、ラミネートフィルムによって外装されたコンデンサにおいて、低い内部圧力であっても確実に動作し、且つその動作圧力もコンデンサ毎にバラツキの少ない信頼性の高いコンデンサを実現できる。

本発明に係るラミネートフィルムで外装したコンデンサを実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、実施例における電解コンデンサを示す分解斜視図であり、図２は、電解コンデンサの製造工程を示す側断面図である。なお、本実施例では、コンデンサとして電解コンデンサを例示する。

図１の符号１は、本発明の適用された電解コンデンサであり、この電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と陰極端子及び陽極端子とラミネートフィルム４とを有している。コンデンサ素子２は、陽極箔及び陰極箔で構成される電極箔５が、セパレータを挟んで交互に積層されて形成されており、陽極箔及び陰極箔の各々に設けられたタブ部６と外方に突出する外部端子３が接続された陽極端子及び陰極端子がコンデンサ素子より導出されている。

このタブ部６は、アルミニウムからなる帯状部材をステッチ、冷間圧接、超音波溶接、レーザ溶接、摩擦攪拌溶接などの手段により陽極箔及び陰極箔にそれぞれ接続されたものや、陽極箔及び陰極箔の一部を突出させてタブ部とすることもできる。本実施例では、陽極箔のタブ部６は、冷間圧接にて接続されたアルミニウムからなる帯状部材を用い、陰極箔のタブ部６は、陰極箔の一部を突出させたものを用いている。

図１に示すように、コンデンサ素子２のタブ部６は、陽極箔から突出されたタブ部６と陰極箔から突出されたタブ部６とが各々束ねられており、各々のタブ部６の先端部には、外部端子３が接続されるようになっている。この２つの外部端子３は、中間部がポリプロピレンなどの絶縁樹脂層７で囲繞され、この絶縁樹脂層７によって２つの外部端子３が互いに連結されている。以下、本実施例において、タブ部６に接続される外部端子３の端部を内端部８、他方側を先端部９と称する。

このコンデンサ素子２は、ラミネートフィルム４によって包み込んで収納され、重ね合わされたラミネートフィルムの外周部を熱融着して密封状に外装されるようになっている。コンデンサ素子２を外装する際には、１枚のラミネートフィルム４がコンデンサ素子２を挟み込むように折り曲げられ、ラミネートフィルム４のエンボス部にコンデンサ素子が収納されるとともに、重ね合わされたラミネートフィルム４の外周部を熱融着させるようになっている。

更に詳述すると、ラミネートフィルム４は、耐熱性樹脂やアルミ箔や熱融着性樹脂によって複数の層が形成されており、外側の層には耐熱性樹脂が配置され、中心の層にはアルミ箔が配置され、内側の層には熱融着性樹脂の層が配置されている。本実施例では、外側の層にはナイロンを用い、中心の層にはアルミ箔が配置され、内側の層には、ポリプロピレンが配置されている。そして、ラミネートフィルム４を折り曲げ、一部に外部端子３の中間部に設けられた絶縁樹脂層７を挟むように熱融着性樹脂の層同士を当接させて重ね、この重ねた部位に熱を加えると、熱融着性樹脂同士が融けて熱融着され、コンデンサ素子２をラミネートフィルム４の内部に密封できるようになっている。

このラミネートフィルム４の重ねられて熱融着される外周部の一部には、凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０が配置され、熱融着によりラミネートフィルム間に介在される。本実施例では、外部端子３の中間部に形成された絶縁樹脂層７を２枚の樹脂フィルム１０、１０’によって挟むように介在することで、陽極端子及び陰極端子の近傍に配置される。なお、この樹脂フィルム１０は、ラミネートフィルムより外側に延出するようにしてもよい。

この凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂に、ポリスチレン又はポリブデンを混合した樹脂フィルム１０からなり、さらに、ラミネートフィルム４の内側の層の樹脂及び絶縁樹脂層７にポリプロピレンを用いているため、密着性を高めるため、前記樹脂フィルム１０に更にポリプロピレンを混合した樹脂フィルム１０を用いている。

この凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０は、ラミネートフィルム４の内側の層及び絶縁樹脂層７と熱融着により強固に密封され、コンデンサ内部にガス発生した際には、強度が低い弱点部となる樹脂フィルム１０自体が凝集剥離され、コンデンサ内部と外部が貫通して内部ガスが放出されることになる。
従って、この樹脂フィルム１０自体の凝集剥離強度を変えたり、樹脂フィルム１０の介在面積を変えたりすることで、圧力弁となる樹脂フィルム１０を凝集剥離させるコンデンサの内部圧力を所望の圧力に設定することが可能となり、コンデンサの内部圧力が低い状態であっても確実に動作させることができる。

また、前記樹脂フィルム１０の凝集剥離強度は、ラミネートフィルム４の熱融着部の強度に対し、１０〜２８％に相当させるように設定することで、コンデンサ内部の圧力が低い状態でも、確実に動作し、信頼性の高いコンデンサを提供できる。

次に、電解コンデンサ１の製造工程について詳述すると、先ず図２（ａ）に示すように、電極箔５を積層させ、各々の電極箔５に取り付けられたタブ部６を重ね合わせる。このとき重ね合わせたタブ部６は、積層された電極箔５の上面側か下面側のいずれか一方側と面一になるように束ねられる。尚、本実施例では、積層された電極箔５の下面側と面一になるようにタブ部６を寄せて束ねている。

図２（ｂ）に示すように、外部端子３の内端部８を束ねられたタブ部６に下方側から当接させ、この当接部を冷間圧接によって上下方向から押圧してタブ部６と外部端子３の内端部８を接続固定する。なお、この冷間圧接時には、束ねられたタブ部６の下方側を基台（図示せず）に載せ、束ねられたタブ部６の上方側に接続用の接続チップを配して接続を行っている。このように、接続用の接続チップを束ねられたタブ部６の上方側に配置することで、接続時に変形量が大きくバリが生じやすい接続ポイントが前記タブ部６の上方側に形成され、後述する外部端子及びタブ部をＬ字状に折り曲げた際には、接続ポイントはコンデンサ素子側に配置されるため、接続ポイントのバリによるラミネートフィルムの損傷及びこれによる短絡などの不具合が防止される。そして、図２（ｃ）に示すように、タブ部６における圧接部位よりも先端側のタブ部６を切断し、タブ部６の先端部及び外部端子３の内端部８が、Ｌ字形状になるように折り曲げる。このとき外部端子３の先端部９は、積層された電極箔５の下面側と面一になる。

次に、ラミネートフィルム４における外部端子３の絶縁樹脂層７が配置される領域に、樹脂フィルム１０、１０’を配置し、図２（ｄ）に示すように、コンデンサ素子２をラミネートフィルム４で挟み込むように覆い、外部端子３の絶縁樹脂層７を前記樹脂フィルム１０にて挟み、外部端子３の先端部９を、ラミネートフィルム４から突出させて配置する。ラミネートフィルム４の重ねられた部位の所定範囲Ｄを上下方向から熱を加えならながら押圧して熱融着させる。なお、前記樹脂フィルム１０、１０’は、ラミネートフィルムに熱融着などにより位置ずれしないように予め仮固定してもよい。

図２（ｄ）に示すように、所定範囲Ｄには、外部端子３を囲繞する絶縁樹脂層７に加えて、樹脂フィルム１０、１０’が配置され、下面側の樹脂フィルム１０は、所定範囲Ｄよりも幅広になるように、内部側と外部側に延在され、そのため、外部端子３の内端部８の折れ曲がった根本部及び内部タブ６の折れ曲がった根本部分が前記樹脂フィルム１０で覆われるようになり、また、上面側の樹脂フィルム１０’もコンデンサ素子側に延在することで、外部端子３の内端部８と内部タブ６との接続部が覆われるようになり、ラミネートフィルム４の熱融着性樹脂が熱融着時に融けて、アルミ箔がラミネートフィルム４の内部側に露出しても、アルミ箔が外部端子３の内端部８、内部タブ６や外部端子３の内端部８と内部タブ６との接続部と触れて短絡することが避けられる。また上面側の樹脂フィルム１０’は、さらに切断された先端側のタブ部６の切断部を覆うように延在されているため、切断部のバリなどが生じた場合であってもラミネートフィルム４は前記樹脂フィルム１０’により保護される。

この様に、熱融着されたラミネートフィルム４の外周部の一部に凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０を介在させることで、所定の圧力に対して、低い圧力であっても確実に動作させることができるとともに、ラミネートフィルムの熱融着状態に左右されることなく、常に一定の圧力で動作させる圧力弁機能となる凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０を所望の場所に容易に且つ確実に形成できる。

また図２（ｄ）に示すように、コンデンサ素子２のタブ部６と外部端子３とをＬ字状に折り曲げて接続したので、電解コンデンサ１の所定寸法Ｌが短くなるように形成でき、電解コンデンサ１の小形化が図れるようになっている。

更に図２（ｄ）に示すように、外部端子３の先端部９が、積層された電極箔５の下面側と面一になっていることで、この電解コンデンサ１の下面を電子部品の基板に当接させたときに、外部端子３の先端部９が基板上の配線に接続し易くなる。そのため電子部品における電解コンデンサ１が占める容積を小さくできるので、電解コンデンサ１が搭載される電子部品の小型化が可能になる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、図３に示すように、凝集性の樹脂フィルム１０は、ラミネートフィルム４の熱融着される外周部のうち、実施例の様にコンデンサの陽極端子及び陰極端子の介在領域ではなく、コンデンサ素子の側面部に配置することもできる。この場合、この凝集剥離性を有する樹脂フィルム１０は、重ねられた各々のラミネートフィルム４の内側の層７と熱融着により強固に密封され、コンデンサ内部にガス発生した際には、強度が低い弱点部となる樹脂フィルム１０自体が凝集剥離され、コンデンサ内部と外部が貫通して内部ガスが放出されることになる。従って、この樹脂フィルム１０自体の凝集剥離強度を変えたり、樹脂フィルム１０の介在面積を変えたりすることで、圧力弁となる樹脂フィルム１０を凝集剥離させるコンデンサの内部圧力を所望の圧力に設定することが可能となり、コンデンサの内部圧力が低い状態であっても確実に動作させることができる。また、前記樹脂フィルム１０は、矩形であったが、これに限らず、三角形、台形、円形、楕円形、長方形にすることもできる。

また、実施例では、コンデンサ素子として、陽極箔と陰極箔をセパレータを介して積層したコンデンサ素子を例示したが、これに限らず陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回するコンデンサ素子を用いてもよい。また、コンデンサ素子より導出された陰極端子及び陽極端子は、それぞれ外部端子の先端部をコンデンサ素子側に配置して内部タブと接続し、その後Ｌ字状に折り曲げたものを例示したが、これに限らず、外部端子の先端部を、コンデンサ外方に配置して内部タブと接続したものを用いても良い。

また、実施例では、ラミネートフィルムは、コンデンサ素子２を挟み込むように１枚のラミネートフィルムを折り曲げて外装するものを示したが、これに限らず、２枚のラミネートフィルムにてコンデンサ素子を挟み込むこともできる。また、予め筒状に形成したラミネートフィルムにコンデンサ素子を収納することもできる。また、実施例では、ラミネートフィルムの一方の面にコンデンサ素子を収納するエンボス部が形成されているが、両面に形成しても良いし、またエンボス部を形成しなくても良い。

また、実施例では、コンデンサとして電解コンデンサを例示して説明してきたが、これに限らず、電気２重層コンデンサ、電気化学キャパシタなど、ラミネートフィルムで外装する各種コンデンサ、キャパシタに適用でき、更には、電池にも適用できる。

本発明の実施例における電解コンデンサを示す分解斜視図である。 本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す側断面図である。 本発明の他の実施例における電解コンデンサを示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 外部端子
４ ラミネートフィルム
５ 電極箔
６ タブ部
７ 絶縁樹脂層
８ 内端部
９ 先端部
１０ 樹脂フィルム

Claims (6)

1. コンデンサ素子より導出された陽極端子及び陰極端子を有し、前記コンデンサ素子を金属層と該金属層の両面に絶縁樹脂層を備えたラミネートフィルムで、前記陽極端子及び陰極端子が外側に延出するように収納するとともに、該ラミネートフィルムの外周部を熱融着して封止したコンデンサであって、
   前記熱融着された外周部の一部のラミネートフィルム間に、凝集剥離性を有する樹脂フィルムが熱融着により介在されたコンデンサ。
2. 前記樹脂フィルムは、オレフィン系樹脂と、ポリスチレン又はポリブデンとの混合樹脂フィルムである請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記樹脂フィルム介在領域の凝集剥離強度は、ラミネートフィルムの熱融着部の強度に対し、１０〜２８％に相当する請求項１又は２いずれかに記載のコンデンサ。
4. 前記樹脂フィルムは、ラミネートフィルムより外側に延出するように介在された請求項項１ないし３いずれかに記載のコンデンサ。
5. 前記樹脂フィルムは、ラミネートフィルムの外周部のうち、陽極端子及び陰極端子の近傍に配置された請求項１ないし４いずれかに記載のコンデンサ。
6. コンデンサ素子より導出された陽極端子及び陰極端子を有し、前記コンデンサ素子を金属層と該金属層の両面に絶縁樹脂層を備えたラミネートフィルムで、前記陽極端子及び陰極端子が外側に延出するように収納するとともに、該ラミネートフィルムの外周部を熱融着して封止するコンデンサの製造方法であって、
   前記熱融着するラミネートフィルムの外周部の一部に凝集剥離性を有する樹脂フィルムを配置し、ラミネートフィルムの外周部の熱融着と同時に前記樹脂フィルムを熱融着してラミネートフィルム間に介在させたコンデンサの製造方法。