专利名称：电解电容器的制造方法
技术领域：
本发明涉及在各种电子设备上使用的电解电容器的制造方法。
背景技术：
近年来随着电子设备进入小型化，电解电容器也明显小型化，并且随着电子设备的数字化和荧光灯等的变换器化，而希望高频的脉动吸收特性优良，并且内阻小的低阻抗的电解电容器。
在图4中示出了现有技术中的电解电容器。电解电容器元件47包括连接有阳极侧引线41的阳极箔、连接有阴极侧引线43的阴极箔44、夹在阴极箔44与阳极箔42之间的分隔片45、46；将它们卷绕起来。电容器元件47浸含驱动用电解液后收纳在金属壳体(未示出)内。然后用封口构件封住金属壳体的开口部，便制成电解电容器。
为了使该电容器变小，而使阳极箔42和阴极箔44的每单位面积的箔电容提高，并使阳极箔与阴极箔44的对置面积变小和使电容器元件47的卷的次数变少。
如果隔着隔离片45、46对置的阳极箔与阴极箔44的对置面积变成1/2，则电解电容器的内阻变成2倍，如果它们间的距离变成1/2，则内阻变成1/2。因为该距离只由隔离片45、46的厚度确定，所以为了使电解电容器变小，隔离片45、46的厚度、密度是重要的。
在用电容器元件47的电解电容器中，为使分隔片45、46的厚度变薄或使其密度减少时，阳极箔42和阴极箔44容易发生短路，漏电流和tanσ变大。
如在图5的电容器元件47的断面图所示那样，阳极箔42和阴极箔44分别具有在规定的宽度上切断时的突起48、49。因为突起48、49随着分隔片45、46变薄而使漏电流和tanσ变大。
在对具有突起48、49的电容器元件47进行卷绕工序后，要进行测定阳极侧引线41与阴极侧引线43之间的接触电阻，以便判别有无短路。在阳极箔42与阴极箔44的电极间距离不能充分确保的场合下，只要电极间没接触上，也不能作为短路不合格检测出来。结果使在检查后的电解电容器中也包含漏电电流和tanσ大的电容器。
另外，就AC100V、200V、220V下工作的电子制品的电源电路和个人计算机等和通讯设备的电源电路中使用的电解电容器而言，在这些电源电路中存在随着电源投入时流过起动电流，以及电容器因瞬时短路引起保险切断的情况。
一旦在电解电容器中流过起动电流，就在阴极箔44上短时间供给大量的电子，阳极箔42与阴极箔44之间的电压瞬时上升。可是，因为电解液与阴极箔44相比较电阻大，所以电子的流入慢。一旦在阳极箔42与阴极箔44上存在因凹部和金属粉末等接近的接近部，电子就瞬间地集中在接近部的前端上。于是因该部分的电位梯度变化，而发生由电子雪崩引起的绝缘破坏，使电解电容短路。
发明内容
将引线分别连接在阳极箔和阴极箔上。通过使分隔片夹在阳极箔与阴极箔之间卷绕形成电容器元件。分选出在引线间施加直流电压后电流不通过的电容元件，使电解液浸含在分选出的电容器元件上，然后将浸含电解液的电容器元件插入壳体中，便制成电解电容器。
通过该方法制得的电容器元件可以确保阳极箔与阴极箔的绝缘耐压，从而可获得耐起动电流大和可靠性高的电解电容器。
图1是本发明实施方式的电解电容器的制造工序的流程图。
图2表示本实施方式的电解电容器的分隔片的厚度与绝缘耐压的关系。
图3是本发明实施方式的电解电容器的电容器的绝缘耐压检查时的绝缘耐压装置的电路图。
图4是现有技术的电解电容器的电容器元件的展开立体图。
图5是现有技术的电解电容器的电容器元件的剖面图。
具体实施例方式
图1是本发明的实施方式的电解电容器的制造工序的流程图。
首先进行腐蚀处理，然后通过铆固工序14将作为外部连接端子的引线13分别连接在经腐蚀处理后形成电介质氧化膜的阳极箔11和腐蚀处理后扩大表面积的阴极箔12上。
接着使阳极箔11和阴极箔12夹着由纸或高分子材料纤维组成的多孔性分隔片15，通过卷绕工序16卷绕便得到电容器元件。
接着在该电容器元件的各个引线13之间施加直流电压通过绝缘耐压检查17的工序检查绝缘耐压，在该检查中，在引线间施加600～1200V的直流电压，排除已放电的电容器元件。
如果阳极箔11与阴极箔12的电极间距距离与分隔片15的厚度相同，则在对应于该厚度的绝缘耐压下不放电。然而在图5中所示的电容器元件在电极间距离变短后在达到1200V的电压期间放电。因此预先设定允许范围的直流电压，通过施加该电压排除不合格的电容器元件。
另外，直流电压由阳极箔的电介质膜的耐电压和隔离片的厚度及密度确定。因为隔离片越厚、并且密度越高，绝缘耐压也越高，所以直流电压也必需设定的高。
然而，如果施加超过1200V的直流电压，则容易引起电容器元件的阳极箔与阴极箔的绝缘破坏，因为上述检查变成电容器元件破坏检查，所以是不可取的。
另外，如果隔离片的含水率越过7％，则因水分使绝缘耐压下降，而不能检查真实绝缘耐压，所以也不是可取的。
接着使分选出的电容器元件经浸含电解液18的浸含工序19后，插入在有底筒状的金属壳体20内。用具有引出引线13的引出孔的封口构件21封住金属壳体20的开口部。再利用通过将金属壳体20的开口部压紧封口构件21的外周的组装工序将电容器元件封装在金属壳体20内。
然后通过施加规定的电压进行恢复电介质氧化膜的再形成工序23，最后进行电容量、漏电流、tanσ等特性的检查工序24，便获得电解电容器。
这样制得到电解电容器能充分耐瞬时起峰值电流，即使用在电子制品和个人计算机，通讯设备的电源电路中也能提供可靠性高的产品。
图2表示电容器元件的隔离片的厚度与绝缘耐压的关系。隔离片越厚并且密度越高，绝缘耐压就越高，隔离片的密度越低，绝缘耐压也越低。
如例如有隔离片的密度1.0g/cm3时隔离片的厚度是30～80μm，则即使施加直流电压1200V也不放电。在隔离片的密度是0.6g/cm3时，即使隔离片变厚绝缘耐压也不会变得特别高，但如果厚度是20～80μm，则即使施加600V直流电压，电容器也不放电。
因此，最好根据电容器元件的密度或厚度设定最佳的施加电压。通过施加600～1200V的直流电压可以检查电容器元件的绝缘耐压。
另外，用具有各种密度的隔离片的电容器元件制作电容器，表1中示出了在这些电解电容器中流过瞬间浪涌电流时的短路不合格率。
另外，就对具密度1.0g/cm3和厚度50μm的隔离片的电容器元件、密度0.8g/cm3和厚度50μm的隔离片的电容器、以及具有密度0.6g/cm3和厚度50μm的隔离片的电容器元件的绝缘耐压性能进行检查后未放电的电容器100个和通过接触电阻检查未接触的现有技术中的电容器100个进行了评价。
表1
*1在绝缘耐压检查中放电、不制作电容元件。
从表1中可以看出，在本实施方式的电解电容器中，绝缘耐压检查的直流电压是400V的电解电容器流过瞬时起峰值电流时不合格率是2～3％，但直流电压660V以上时不合格率是0％，另外，因为隔离片的密度是0.6g/cm3的电容器。元件的绝缘耐压是不足1000V，所以当使绝缘耐压检查的直流电压变成1000V以上时就发生放电，因此不能进行评价。
与此相反，通过接阻电阻检查的电解电容器在电容元件的步骤中没有变成不合格的，但由起动电流引起的短路不合格率高。
从图2和表1可以看出，通过随着隔离片的密度，厚度改变施加的直流电压进行绝缘耐压检测，可以得到能耐瞬时起峰值电流的电解电容器。
图3示出了进行本实施方式的绝缘耐压时的绝缘耐压检查装置的电路图。检查装置包括设定在检查电压Vpw上的电源PW、为了使电源PW的电流变成30mA以下而满足Vpw/R1＜0.03范围的电流限制用电阻R1、通过电阻R1与电源并连连接的检查电压用电容器C1、利用控制装置开关来自电容器的电流的开关元件Tr1、通过开关元件Tr1使检查绝缘耐压的电容器元件C与检查装置连接的连接端子T1。
另外，之所以把电流限制在30mA以下是因为安全性。即使在绝缘耐压在500V以上的场合，也能通过上述构成的电路测定正确的绝缘耐压。
另外，从防止触电方面考虑，电容C1的电容量最好在0.4μF以下，最好具有测定绝缘耐压的电容器C2的电容量的50倍以上。这是为了使从电容器C1到电容器C2的充电结束后的电压变动小。
电阻R2是用于电流测定的串联电阻，最好在100Ω以下，电阻越少，从电容器C1到电容元件C2的充电越快。通过测定串联电阻R2两端电压可以测定流过电容器元件C2的电流。
另外，也可以用线圈或电流探针等代替串联电阻R2的测定电流，这时可以使从电容器C1到电容元件C2更快地充电。
下面说明绝缘耐压检查顺序。首先从电源PW通过电阻R1对电容器C1充电。接着使开关元件Tr1导通，使电容器C1的电荷一下子充到电容器元件C2上，即使电容器元件C2的漏电大也能使其一下子上升到规定的电压。在该状态下，电容器元件C2在低电压下放电时，因放电电流流过而在串联电阻R的两端上产生电位差，从而可以检测出元件C2是绝缘不合格品。
在该检查中测定时间越短，安全性越高，越长检测精度越高，但如果在10～200ms的范围，则可以进行安全而精度高的绝缘检查。
另外，在绝缘耐压检查之前，通过将电容器元件C2在100℃以上的温度下干燥使隔离片的含水率在7％以下，以便进行更稳定的绝缘耐压检查。将隔离片在1050℃下干燥3分钟以上，可以使其含水率在7％以下另外，图1的电解液用乙撑二醇和γ-丁烯内酯等的混合物等作为溶剂，使用导电性高分子的固体电解质作溶质。
通过使用多吡咯、聚乙烯2-羟基噻吩、聚苯胺及其衍生物或它们的化合物的至少一种组成的物质作为导电性高分子的固体电解质，可以降低电解电容器的阻抗。
固体电解质按下述方式形成。将电容元件浸渍在包含例如作为多元环式单聚物的乙烯2-羟基噻吩的一份和作为氧化剂的P-甲苯磺酸二铁2份和作为聚合溶剂η-丁醛4份的聚合溶液中。将电容器元件吊起后，通过放置在85℃60分钟的环境中，以便能形成利用聚乙烯2-羟基噻吩的固体电解质。
权利要求
1.一种电解电容器的制造方法，包括准备包括对置的第一和第二导体箔、以及已在上述第1与第2导体之间设置的隔离片的电容器元件的工序；通过在上述第一与第二导体之间施加直流电压进行绝缘耐压检查来分选合格品电容器的工序；使上述分选出的合格器电容器元件浸含电解液的工序；将上述已浸含电解液的电容器元件插入在壳体中的工序。
2.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于上述准备电容器元件的工序，包括将引线分别连接在上述第一和第二导体箔上的工序。
3.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于上述准备电容器元件的工序包括卷绕上述第一和第二导体箔和上述隔离片的工序。
4.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于分选上述合格品的电容器元件的工序包括分选出在上述第一与第二导体箔之间施加上述直流电压后流过的电流在规定值以下的电容器元件的工序。
5.如权利要求4所述的电容器的制造方法，其特征在于上述分选合格品电容器元件的工序包括分选出在上述第一与第二导体箔之间施加上述直流电压后电流不通过的电容器元件的工序。
6.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于上述直流电压是600～1200V。
7.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于使上述分隔片的含水率在7％以下。
8.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于上述浸含电解液的工序包括将上述电容器元件浸渍在导电性高分子溶液中的工序。
9.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于上述浸含电解液的工序包括在上述隔离片上形成固体电解质层的工序。
10.如权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于还包括用封口构件封口上述金属壳体开口部的工序。
全文摘要
将引线分别连接在阳极箔和阴极箔上。通过使分隔片夹在阳极箔与阴极箔之间卷绕形成电容器元件。通过在引线间施加直流电压分选出不通电的电容器元件，使电解液浸含在分选出的电容器元件中，然后将浸含电解液的电容元件插入在壳体中，获得电解电容器。通过该方法制得的电容器元件可以确保阳极箔与阴极箔的绝缘耐压，从而可获得耐起动电流大和可靠性高的电解电容器。
文档编号H01G9/028GK1452190SQ0215981
公开日2003年10月29日 申请日期2002年12月27日 优先权日2002年4月17日
发明者藤山辉已 申请人:松下电器产业株式会社