專利名稱：電解電容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在各種電子設(shè)備上使用的電解電容器的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著電子設(shè)備進(jìn)入小型化，電解電容器也明顯小型化，并且隨著電子設(shè)備的數(shù)字化和熒光燈等的變換器化，而希望高頻的脈動吸收特性優(yōu)良，并且內(nèi)阻小的低阻抗的電解電容器。
在圖4中示出了現(xiàn)有技術(shù)中的電解電容器。電解電容器元件47包括連接有陽極側(cè)引線41的陽極箔、連接有陰極側(cè)引線43的陰極箔44、夾在陰極箔44與陽極箔42之間的分隔片45、46；將它們卷繞起來。電容器元件47浸含驅(qū)動用電解液后收納在金屬殼體(未示出)內(nèi)。然后用封口構(gòu)件封住金屬殼體的開口部，便制成電解電容器。
為了使該電容器變小，而使陽極箔42和陰極箔44的每單位面積的箔電容提高，并使陽極箔與陰極箔44的對置面積變小和使電容器元件47的卷的次數(shù)變少。
如果隔著隔離片45、46對置的陽極箔與陰極箔44的對置面積變成1/2，則電解電容器的內(nèi)阻變成2倍，如果它們間的距離變成1/2，則內(nèi)阻變成1/2。因為該距離只由隔離片45、46的厚度確定，所以為了使電解電容器變小，隔離片45、46的厚度、密度是重要的。
在用電容器元件47的電解電容器中，為使分隔片45、46的厚度變薄或使其密度減少時，陽極箔42和陰極箔44容易發(fā)生短路，漏電流和tanσ變大。
如在圖5的電容器元件47的斷面圖所示那樣，陽極箔42和陰極箔44分別具有在規(guī)定的寬度上切斷時的突起48、49。因為突起48、49隨著分隔片45、46變薄而使漏電流和tanσ變大。
在對具有突起48、49的電容器元件47進(jìn)行卷繞工序后，要進(jìn)行測定陽極側(cè)引線41與陰極側(cè)引線43之間的接觸電阻，以便判別有無短路。在陽極箔42與陰極箔44的電極間距離不能充分確保的場合下，只要電極間沒接觸上，也不能作為短路不合格檢測出來。結(jié)果使在檢查后的電解電容器中也包含漏電電流和tanσ大的電容器。
另外，就AC100V、200V、220V下工作的電子制品的電源電路和個人計算機(jī)等和通訊設(shè)備的電源電路中使用的電解電容器而言，在這些電源電路中存在隨著電源投入時流過起動電流，以及電容器因瞬時短路引起保險切斷的情況。
一旦在電解電容器中流過起動電流，就在陰極箔44上短時間供給大量的電子，陽極箔42與陰極箔44之間的電壓瞬時上升?？墒?，因為電解液與陰極箔44相比較電阻大，所以電子的流入慢。一旦在陽極箔42與陰極箔44上存在因凹部和金屬粉末等接近的接近部，電子就瞬間地集中在接近部的前端上。于是因該部分的電位梯度變化，而發(fā)生由電子雪崩引起的絕緣破壞，使電解電容短路。

發(fā)明內(nèi)容
將引線分別連接在陽極箔和陰極箔上。通過使分隔片夾在陽極箔與陰極箔之間卷繞形成電容器元件。分選出在引線間施加直流電壓后電流不通過的電容元件，使電解液浸含在分選出的電容器元件上，然后將浸含電解液的電容器元件插入殼體中，便制成電解電容器。
通過該方法制得的電容器元件可以確保陽極箔與陰極箔的絕緣耐壓，從而可獲得耐起動電流大和可靠性高的電解電容器。


圖1是本發(fā)明實施方式的電解電容器的制造工序的流程圖。
圖2表示本實施方式的電解電容器的分隔片的厚度與絕緣耐壓的關(guān)系。
圖3是本發(fā)明實施方式的電解電容器的電容器的絕緣耐壓檢查時的絕緣耐壓裝置的電路圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的電解電容器的電容器元件的展開立體圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)的電解電容器的電容器元件的剖面圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的實施方式的電解電容器的制造工序的流程圖。
首先進(jìn)行腐蝕處理，然后通過鉚固工序14將作為外部連接端子的引線13分別連接在經(jīng)腐蝕處理后形成電介質(zhì)氧化膜的陽極箔11和腐蝕處理后擴(kuò)大表面積的陰極箔12上。
接著使陽極箔11和陰極箔12夾著由紙或高分子材料纖維組成的多孔性分隔片15，通過卷繞工序16卷繞便得到電容器元件。
接著在該電容器元件的各個引線13之間施加直流電壓通過絕緣耐壓檢查17的工序檢查絕緣耐壓，在該檢查中，在引線間施加600～1200V的直流電壓，排除已放電的電容器元件。
如果陽極箔11與陰極箔12的電極間距距離與分隔片15的厚度相同，則在對應(yīng)于該厚度的絕緣耐壓下不放電。然而在圖5中所示的電容器元件在電極間距離變短后在達(dá)到1200V的電壓期間放電。因此預(yù)先設(shè)定允許范圍的直流電壓，通過施加該電壓排除不合格的電容器元件。
另外，直流電壓由陽極箔的電介質(zhì)膜的耐電壓和隔離片的厚度及密度確定。因為隔離片越厚、并且密度越高，絕緣耐壓也越高，所以直流電壓也必需設(shè)定的高。
然而，如果施加超過1200V的直流電壓，則容易引起電容器元件的陽極箔與陰極箔的絕緣破壞，因為上述檢查變成電容器元件破壞檢查，所以是不可取的。
另外，如果隔離片的含水率越過7％，則因水分使絕緣耐壓下降，而不能檢查真實絕緣耐壓，所以也不是可取的。
接著使分選出的電容器元件經(jīng)浸含電解液18的浸含工序19后，插入在有底筒狀的金屬殼體20內(nèi)。用具有引出引線13的引出孔的封口構(gòu)件21封住金屬殼體20的開口部。再利用通過將金屬殼體20的開口部壓緊封口構(gòu)件21的外周的組裝工序?qū)㈦娙萜髟庋b在金屬殼體20內(nèi)。
然后通過施加規(guī)定的電壓進(jìn)行恢復(fù)電介質(zhì)氧化膜的再形成工序23，最后進(jìn)行電容量、漏電流、tanσ等特性的檢查工序24，便獲得電解電容器。
這樣制得到電解電容器能充分耐瞬時起峰值電流，即使用在電子制品和個人計算機(jī)，通訊設(shè)備的電源電路中也能提供可靠性高的產(chǎn)品。
圖2表示電容器元件的隔離片的厚度與絕緣耐壓的關(guān)系。隔離片越厚并且密度越高，絕緣耐壓就越高，隔離片的密度越低，絕緣耐壓也越低。
如例如有隔離片的密度1.0g/cm3時隔離片的厚度是30～80μm，則即使施加直流電壓1200V也不放電。在隔離片的密度是0.6g/cm3時，即使隔離片變厚絕緣耐壓也不會變得特別高，但如果厚度是20～80μm，則即使施加600V直流電壓，電容器也不放電。
因此，最好根據(jù)電容器元件的密度或厚度設(shè)定最佳的施加電壓。通過施加600～1200V的直流電壓可以檢查電容器元件的絕緣耐壓。
另外，用具有各種密度的隔離片的電容器元件制作電容器，表1中示出了在這些電解電容器中流過瞬間浪涌電流時的短路不合格率。
另外，就對具密度1.0g/cm3和厚度50μm的隔離片的電容器元件、密度0.8g/cm3和厚度50μm的隔離片的電容器、以及具有密度0.6g/cm3和厚度50μm的隔離片的電容器元件的絕緣耐壓性能進(jìn)行檢查后未放電的電容器100個和通過接觸電阻檢查未接觸的現(xiàn)有技術(shù)中的電容器100個進(jìn)行了評價。
表1

*1在絕緣耐壓檢查中放電、不制作電容元件。
從表1中可以看出，在本實施方式的電解電容器中，絕緣耐壓檢查的直流電壓是400V的電解電容器流過瞬時起峰值電流時不合格率是2～3％，但直流電壓660V以上時不合格率是0％，另外，因為隔離片的密度是0.6g/cm3的電容器。元件的絕緣耐壓是不足1000V，所以當(dāng)使絕緣耐壓檢查的直流電壓變成1000V以上時就發(fā)生放電，因此不能進(jìn)行評價。
與此相反，通過接阻電阻檢查的電解電容器在電容元件的步驟中沒有變成不合格的，但由起動電流引起的短路不合格率高。
從圖2和表1可以看出，通過隨著隔離片的密度，厚度改變施加的直流電壓進(jìn)行絕緣耐壓檢測，可以得到能耐瞬時起峰值電流的電解電容器。
圖3示出了進(jìn)行本實施方式的絕緣耐壓時的絕緣耐壓檢查裝置的電路圖。檢查裝置包括設(shè)定在檢查電壓Vpw上的電源PW、為了使電源PW的電流變成30mA以下而滿足Vpw/R1＜0.03范圍的電流限制用電阻R1、通過電阻R1與電源并連連接的檢查電壓用電容器C1、利用控制裝置開關(guān)來自電容器的電流的開關(guān)元件Tr1、通過開關(guān)元件Tr1使檢查絕緣耐壓的電容器元件C與檢查裝置連接的連接端子T1。
另外，之所以把電流限制在30mA以下是因為安全性。即使在絕緣耐壓在500V以上的場合，也能通過上述構(gòu)成的電路測定正確的絕緣耐壓。
另外，從防止觸電方面考慮，電容C1的電容量最好在0.4μF以下，最好具有測定絕緣耐壓的電容器C2的電容量的50倍以上。這是為了使從電容器C1到電容器C2的充電結(jié)束后的電壓變動小。
電阻R2是用于電流測定的串聯(lián)電阻，最好在100Ω以下，電阻越少，從電容器C1到電容元件C2的充電越快。通過測定串聯(lián)電阻R2兩端電壓可以測定流過電容器元件C2的電流。
另外，也可以用線圈或電流探針等代替串聯(lián)電阻R2的測定電流，這時可以使從電容器C1到電容元件C2更快地充電。
下面說明絕緣耐壓檢查順序。首先從電源PW通過電阻R1對電容器C1充電。接著使開關(guān)元件Tr1導(dǎo)通，使電容器C1的電荷一下子充到電容器元件C2上，即使電容器元件C2的漏電大也能使其一下子上升到規(guī)定的電壓。在該狀態(tài)下，電容器元件C2在低電壓下放電時，因放電電流流過而在串聯(lián)電阻R的兩端上產(chǎn)生電位差，從而可以檢測出元件C2是絕緣不合格品。
在該檢查中測定時間越短，安全性越高，越長檢測精度越高，但如果在10～200ms的范圍，則可以進(jìn)行安全而精度高的絕緣檢查。
另外，在絕緣耐壓檢查之前，通過將電容器元件C2在100℃以上的溫度下干燥使隔離片的含水率在7％以下，以便進(jìn)行更穩(wěn)定的絕緣耐壓檢查。將隔離片在1050℃下干燥3分鐘以上，可以使其含水率在7％以下另外，圖1的電解液用乙撐二醇和γ-丁烯內(nèi)酯等的混合物等作為溶劑，使用導(dǎo)電性高分子的固體電解質(zhì)作溶質(zhì)。
通過使用多吡咯、聚乙烯2-羥基噻吩、聚苯胺及其衍生物或它們的化合物的至少一種組成的物質(zhì)作為導(dǎo)電性高分子的固體電解質(zhì)，可以降低電解電容器的阻抗。
固體電解質(zhì)按下述方式形成。將電容元件浸漬在包含例如作為多元環(huán)式單聚物的乙烯2-羥基噻吩的一份和作為氧化劑的P-甲苯磺酸二鐵2份和作為聚合溶劑η-丁醛4份的聚合溶液中。將電容器元件吊起后，通過放置在85℃60分鐘的環(huán)境中，以便能形成利用聚乙烯2-羥基噻吩的固體電解質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電解電容器的制造方法，包括準(zhǔn)備包括對置的第一和第二導(dǎo)體箔、以及已在上述第1與第2導(dǎo)體之間設(shè)置的隔離片的電容器元件的工序；通過在上述第一與第二導(dǎo)體之間施加直流電壓進(jìn)行絕緣耐壓檢查來分選合格品電容器的工序；使上述分選出的合格器電容器元件浸含電解液的工序；將上述已浸含電解液的電容器元件插入在殼體中的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于上述準(zhǔn)備電容器元件的工序，包括將引線分別連接在上述第一和第二導(dǎo)體箔上的工序。
3.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于上述準(zhǔn)備電容器元件的工序包括卷繞上述第一和第二導(dǎo)體箔和上述隔離片的工序。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于分選上述合格品的電容器元件的工序包括分選出在上述第一與第二導(dǎo)體箔之間施加上述直流電壓后流過的電流在規(guī)定值以下的電容器元件的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的電容器的制造方法，其特征在于上述分選合格品電容器元件的工序包括分選出在上述第一與第二導(dǎo)體箔之間施加上述直流電壓后電流不通過的電容器元件的工序。
6.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于上述直流電壓是600～1200V。
7.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于使上述分隔片的含水率在7％以下。
8.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于上述浸含電解液的工序包括將上述電容器元件浸漬在導(dǎo)電性高分子溶液中的工序。
9.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于上述浸含電解液的工序包括在上述隔離片上形成固體電解質(zhì)層的工序。
10.如權(quán)利要求1所述的電容器的制造方法，其特征在于還包括用封口構(gòu)件封口上述金屬殼體開口部的工序。
全文摘要
將引線分別連接在陽極箔和陰極箔上。通過使分隔片夾在陽極箔與陰極箔之間卷繞形成電容器元件。通過在引線間施加直流電壓分選出不通電的電容器元件，使電解液浸含在分選出的電容器元件中，然后將浸含電解液的電容元件插入在殼體中，獲得電解電容器。通過該方法制得的電容器元件可以確保陽極箔與陰極箔的絕緣耐壓，從而可獲得耐起動電流大和可靠性高的電解電容器。
文檔編號H01G9/028GK1452190SQ0215981
公開日2003年10月29日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者藤山輝已 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社