JP2012129333A - Electrode foil and electrolytic capacitor using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電極箔およびこれを用いた電解コンデンサに関するものである。 The present invention relates to an electrode foil and an electrolytic capacitor using the same.
コンデンサとしては、電源回路の平滑用などに使用されるアルミ電解コンデンサや、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周りに使用される低ＥＳＲの固体電解コンデンサなどが挙げられる。これらのコンデンサには、小型大容量化が強く望まれている。 Examples of the capacitor include an aluminum electrolytic capacitor used for smoothing a power circuit, a low ESR solid electrolytic capacitor used around a CPU of a personal computer, and the like. These capacitors are strongly desired to be small and large.
例えば従来の巻回型のアルミ電解コンデンサは、セパレータを介して巻回された正負一対の電極箔と、これらの電極箔と接続され、外部にそれぞれの電極を引き出す外部端子とを有するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子に含浸させた陰極材料と、この陰極材料とともに前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記外部端子の一部が外部に露出するように、ケースを封止した封止部材と、を備えている。 For example, a conventional winding type aluminum electrolytic capacitor includes a capacitor element having a pair of positive and negative electrode foils wound via a separator, and external terminals connected to these electrode foils and leading out the respective electrodes to the outside. A cathode material impregnated in the capacitor element; a case that houses the capacitor element together with the cathode material; and a sealing member that seals the case so that a part of the external terminal is exposed to the outside. I have.
ここで電極箔を粗面化して表面積を大きくすることで高容量の電解コンデンサを実現できる。粗面化の方法としては、エッチングが一般的であるが、近年は蒸着による方法が検討されている。 Here, a high-capacity electrolytic capacitor can be realized by roughening the electrode foil to increase the surface area. As a roughening method, etching is generally used, but in recent years, a vapor deposition method has been studied.
蒸着により粗面化された電極箔は、例えば図７に示すように、アルミニウム箔からなる基材１と、この基材１上に形成された粗膜層２からなる。粗膜層２は、複数のアルミニウム微粒子３が積み重なり、基材１から伸びるように形成された柱状体４が複数並んで構成される。 The electrode foil roughened by vapor deposition comprises, for example, a base material 1 made of an aluminum foil and a rough film layer 2 formed on the base material 1, as shown in FIG. The coarse film layer 2 includes a plurality of columnar bodies 4 formed so that a plurality of aluminum fine particles 3 are stacked and extend from the substrate 1.
なお、このように粗面化を促進すると電極箔の強度が弱くなりやすく、例えば電極箔を巻回する際、その応力負荷によって電極箔にクラックが入り、漏れ電流の原因となることがある。したがって、巻回後に修復化成を施し、クラックの入った電極箔表面に酸化被膜を形成している。 If the roughening is promoted in this way, the strength of the electrode foil is likely to be weakened. For example, when the electrode foil is wound, the stress may be applied to the electrode foil to cause a leakage current. Therefore, after the winding, a repair chemical conversion is performed, and an oxide film is formed on the cracked electrode foil surface.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
従来の電極箔では、電解コンデンサの大容量化に限界があった。 The conventional electrode foil has a limit in increasing the capacity of the electrolytic capacitor.
すなわち、電解コンデンサの大容量化を図るには、微粒子３の重畳数を増やすか、或いは小さな微粒子３を積み重ね、粗膜層２の総表面積を大きくすればよい。しかし微粒子３を重畳するほど粗膜層２が厚膜化し、コンデンサの小型化が図れなくなる。また柱状体４は、高さが増すと垂直方向からの応力負荷に対して強度が低下してしまうことがある。一方微粒子３の粒径を小さくすれば粗膜層２の総表面積を大きくすることができるが、粗膜層２の機械的強度が低下し、また微粒子３間の接続部分が絶縁化され易くなり、結局電解コンデンサの高容量化に寄与しなくなる。 That is, in order to increase the capacity of the electrolytic capacitor, the number of superposed fine particles 3 may be increased, or small fine particles 3 may be stacked to increase the total surface area of the rough film layer 2. However, as the fine particles 3 are superposed, the rough film layer 2 becomes thicker and the capacitor cannot be reduced in size. Further, when the columnar body 4 increases in height, the strength may decrease with respect to a stress load from the vertical direction. On the other hand, if the particle size of the fine particles 3 is reduced, the total surface area of the coarse film layer 2 can be increased, but the mechanical strength of the coarse film layer 2 is reduced and the connection portion between the fine particles 3 is easily insulated. As a result, it does not contribute to the increase in the capacity of the electrolytic capacitor.
以上のように電極箔をこれ以上大容量化することは、難しい課題である。 As described above, it is a difficult problem to increase the capacity of the electrode foil.
そこで本発明は、電極箔をさらに大容量化することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to further increase the capacity of the electrode foil.
この目的を達成するため本発明は、基材と、基材の上面に形成され、内部に空隙を有する第一粗膜層と、基材の下面に形成され、内部に空隙を有する第二粗膜層と、を備え、これらの第一、第二粗膜層は、基材上に複数の金属微粒子が積み重なり、基材から所定方向に湾曲して伸びるように形成された柱状体が複数並んで構成され、第一粗膜層の柱状体と第二粗膜層の柱状体とは、基材の水平面に対して面対称に湾曲しているものとした。 To achieve this object, the present invention provides a base material, a first rough film layer formed on the upper surface of the base material and having voids therein, and a second rough film formed on the lower surface of the base material and having voids therein. The first and second coarse film layers are each formed by stacking a plurality of metal fine particles on a base material, and a plurality of columnar bodies formed so as to bend and extend in a predetermined direction from the base material. The columnar body of the first coarse film layer and the columnar body of the second coarse film layer are curved symmetrically with respect to the horizontal plane of the substrate.
これにより本発明は、電解コンデンサをさらに大容量化することができる。 Thus, the present invention can further increase the capacity of the electrolytic capacitor.
その理由は、金属微粒子を湾曲するように積み重ねることによって、第一、第二粗膜層の厚みが薄くても金属微粒子の重畳数を増やせるからである。これにより本発明は、第一、第二粗膜層の総表面積を拡大し、結果として電解コンデンサをさらに大容量化できる。 The reason is that the number of superimposed metal fine particles can be increased by stacking the metal fine particles so as to be curved even if the first and second coarse film layers are thin. Thereby, this invention can enlarge the total surface area of a 1st, 2nd rough film layer, and can further enlarge an electrolytic capacitor as a result.
また本発明は、柱状体が湾曲して伸びる方向をコンデンサ素子の巻回方向と同じ方向にすることができ、巻回時における電極箔のクラック発生を抑制できる。 Moreover, this invention can make the direction which a columnar body curves and extends into the same direction as the winding direction of a capacitor | condenser element, and can suppress the crack generation | occurrence | production of the electrode foil at the time of winding.
（実施例１）
以下、本実施例における電極箔と、この電極箔を用いた電解コンデンサについて説明する。
Example 1
Hereinafter, an electrode foil in this example and an electrolytic capacitor using the electrode foil will be described.
図１は本実施例の巻回型電解コンデンサ５である。この電解コンデンサ５は、セパレータ６を介して巻回された正負一対の電極箔７、８を有するコンデンサ素子９と、このコンデンサ素子９に含浸させた陰極材料としての電解液と、を備えている。正負の電極箔７、８は、それぞれの電極を引き出す外部端子１０、１１と接続される。またコンデンサ素子９と電解液はケース１２に収容され、このケース１２は外部端子１０、１１の一部が露出するように封止部材１３で封止される。 FIG. 1 shows a wound electrolytic capacitor 5 of this embodiment. The electrolytic capacitor 5 includes a capacitor element 9 having a pair of positive and negative electrode foils 7 and 8 wound through a separator 6, and an electrolytic solution as a cathode material impregnated in the capacitor element 9. . The positive and negative electrode foils 7 and 8 are connected to external terminals 10 and 11 from which the respective electrodes are drawn. The capacitor element 9 and the electrolytic solution are accommodated in a case 12, and the case 12 is sealed with a sealing member 13 so that a part of the external terminals 10 and 11 is exposed.
また図２に示すように、本実施例の正極側の電極箔７は、基材１４と、基材１４の上面に形成され、内部に空隙を有する第一粗膜層１５と、基材１４の下面に形成され、内部に空隙を有する第二粗膜層１６と、を備えている。基材１４および第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の表面には、誘電膜（図示せず）が形成されている。 As shown in FIG. 2, the positive electrode-side electrode foil 7 of the present embodiment is formed on the base material 14, the first rough film layer 15 formed on the upper surface of the base material 14 and having voids therein, and the base material 14. And a second rough film layer 16 having a void inside. A dielectric film (not shown) is formed on the surface of the base material 14, the first coarse film layer 15, and the second coarse film layer 16.
第一粗膜層１５、第二粗膜層１６は、基材１４上に複数の金属微粒子１７が積み重なり、基材１４から所定方向に湾曲して伸びるように形成された柱状体１８が複数並んで構成されている。金属微粒子１７は図２に示すように複数に枝分かれしながら連なってもよく、全体として柱状体１８が湾曲していればよい。第一粗膜層１５、第二粗膜層１６は、全体が一体となった多孔質層ではなく、基材１４から複数の房状の柱状体１８が生えている状態である。第一粗膜層１５の柱状体１８は、それぞれ平行に湾曲している。また第二粗膜層１６の柱状体１８も、それぞれ平行に湾曲している。 In the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16, a plurality of metal fine particles 17 are stacked on the base material 14, and a plurality of columnar bodies 18 formed so as to bend and extend in a predetermined direction from the base material 14 are arranged. It consists of As shown in FIG. 2, the metal fine particles 17 may be continuous while branching into a plurality, and the columnar body 18 may be curved as a whole. The first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are not porous layers integrated as a whole, but are in a state in which a plurality of tuft-like columnar bodies 18 are grown from the base material 14. The columnar bodies 18 of the first coarse film layer 15 are curved in parallel. The columnar bodies 18 of the second coarse film layer 16 are also curved in parallel.
また第一粗膜層１５の柱状体１８と、第二粗膜層１６の柱状体１８とは、基材の水平面（Ｘ−Ｘ断面）に対して面対称に湾曲している。 The columnar body 18 of the first coarse film layer 15 and the columnar body 18 of the second coarse film layer 16 are curved symmetrically with respect to the horizontal plane (XX cross section) of the substrate.
金属微粒子１７の平均粒子径は、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下である。この平均粒子径は、例えば第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の水平断面、あるいは垂直断面を移したＳＥＭ写真によって測定できる。 The average particle diameter of the metal fine particles 17 is 0.01 μm or more and 0.20 μm or less. This average particle diameter can be measured by, for example, an SEM photograph obtained by shifting the horizontal cross section or the vertical cross section of the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16.
また第一粗膜層１５、第二粗膜層１６は多数の空孔を備え、この空孔径の最頻値は、金属微粒子１７の平均粒子径とほぼ同様で、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下である。空孔径は、水銀圧入法によって計測することができ、これによって得た空孔径の分布のピーク値を空孔径の最頻値とした。この空孔によって、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の空隙率は５０〜８０％程度となる。 The first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 have a large number of pores, and the mode value of the pore diameter is substantially the same as the average particle diameter of the metal fine particles 17 and is 0.01 μm or more and 0.20 μm. It is as follows. The pore diameter can be measured by a mercury intrusion method, and the peak value of the pore diameter distribution obtained thereby is defined as the mode value of the pore diameter. Due to the holes, the porosity of the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 is about 50 to 80%.
また本実施例では、基材１４の厚みが２０〜３０μｍ、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の厚みが２０〜８０μｍである。粗膜層の厚みは、２０μｍよりも薄いと表面積を拡大しにくく、８０μｍよりも厚いと現状の蒸着技術では機械的強度が低下する。 Moreover, in the present Example, the thickness of the base material 14 is 20-30 micrometers, and the thickness of the 1st coarse film layer 15 and the 2nd coarse film layer 16 is 20-80 micrometers. If the thickness of the coarse film layer is thinner than 20 μm, it is difficult to increase the surface area, and if it is thicker than 80 μm, the mechanical strength decreases with the current vapor deposition technique.
基材１４は、本実施例ではアルミニウム箔を用いたが、アルミニウム以外にも、アルミニウム合金やチタン、ニオブ、タンタルなど、種々の弁金属を初めとする金属材料やその合金材料など、種々の導電性材料を用いることができる。 In the present embodiment, an aluminum foil is used as the base material 14, but in addition to aluminum, various conductive materials such as metal materials such as aluminum alloys, titanium, niobium, and tantalum and various alloy metals and alloy materials thereof are used. Can be used.
金属微粒子１７は、本実施例では基材１４と同様にアルミニウムを用いたが、その他の弁金属材料や合金材料等を用いることができる。 In the present embodiment, aluminum is used for the metal fine particles 17 as in the case of the base material 14, but other valve metal materials, alloy materials, and the like can be used.
金属微粒子１７と基材１４とは異なる材料であってもよいが、本実施例のように、同じ材料で形成するほうが好ましい。蒸着工程における金属微粒子１７の潜熱で基材１４が適度に軟化するため、基材１４の形状を維持しつつ、基材１４と金属微粒子１７との密着性を高めることができるからである。また本実施例では、金属微粒子１７及び基材１４のいずれもアルミニウムからなり、比較的融点が低いため、生産性を高めることができる。 The metal fine particles 17 and the base material 14 may be made of different materials, but it is preferable to form the same material as in the present embodiment. This is because the base material 14 is appropriately softened by the latent heat of the metal fine particles 17 in the vapor deposition step, and thus the adhesion between the base material 14 and the metal fine particles 17 can be enhanced while maintaining the shape of the base material 14. In this embodiment, both the metal fine particles 17 and the base material 14 are made of aluminum and have a relatively low melting point, so that productivity can be improved.
なお、金属微粒子１７の一部は酸化物あるいは窒化物で構成されていてもよい。すなわち、粗膜層が全体として導電性を有していればよいため、一部の金属微粒子１７が酸化物や窒化物からなるものであってもよい。 A part of the metal fine particles 17 may be made of oxide or nitride. That is, since the coarse film layer only needs to have conductivity as a whole, some of the metal fine particles 17 may be made of oxide or nitride.
以上の電極箔７は、巻回すると図３に示すような構成となる。図３において、説明を簡易にするため、柱状体１８は基材１４の上下面に一つずつ示したが、本来はそれぞれ多数並んでいる。ここで上下の柱状体１８はいずれも基材１４から右方向に突出し、弧を描きながら左側へ（矢印Ａ、Ｂ方向へ）と伸びるように湾曲する。そしてこれらの柱状体１８が形成された基材１４の表面の地点において、電極箔７の巻回方向（矢印Ｃ）も、右から左側へと向いている。したがって、本実施例では第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の柱状体１８が湾曲して伸びる方向（矢印Ａ、Ｂ）と、電極箔７の巻回方向（矢印Ｃ）とが同じ方向となっている。 The above electrode foil 7 is configured as shown in FIG. 3 when it is wound. In FIG. 3, for ease of explanation, one columnar body 18 is shown on each of the upper and lower surfaces of the base material 14, but a large number are originally arranged. Here, the upper and lower columnar bodies 18 both protrude from the base material 14 in the right direction, and are curved so as to extend to the left side (in the directions of arrows A and B) while drawing an arc. And in the point of the surface of the base material 14 in which these columnar bodies 18 were formed, the winding direction (arrow C) of the electrode foil 7 is also directed from the right to the left. Therefore, in this embodiment, the direction in which the columnar bodies 18 of the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are curved and extended (arrows A and B) and the winding direction of the electrode foil 7 (arrow C) are defined. It is the same direction.
図４は本実施例で用いた第一粗膜層１５、第二粗膜層１６を形成するための蒸着装置１９の模式図である。本実施例では、抵抗加熱式の蒸着装置１９を用いた。 FIG. 4 is a schematic view of a vapor deposition apparatus 19 for forming the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 used in this example. In this embodiment, a resistance heating type vapor deposition apparatus 19 is used.
この蒸着装置１９は、真空ポンプと連結された真空槽内に基材１４を供給する巻き出しローラー２０と、この巻き出しローラー２０から移送された基材１４を巻き取る巻き取りローラー２１と、巻き出しローラー２０と巻き取りローラー２１との間で、基材１４と対向する位置に設けられた蒸着用ボート２２と、この蒸着用ボート２２に蒸着材料を供給する供給部２３とを備えている。 The vapor deposition device 19 includes an unwinding roller 20 that supplies the substrate 14 into a vacuum chamber connected to a vacuum pump, a winding roller 21 that winds the substrate 14 transferred from the unwinding roller 20, and a winding roller 21. A vapor deposition boat 22 provided at a position facing the substrate 14 between the take-out roller 20 and the take-up roller 21, and a supply unit 23 that supplies the vapor deposition material to the vapor deposition boat 22 are provided.
蒸着条件は、初期の真空度が０．０１〜０．００１Ｐａであり、その後蒸着層内にアルゴンガスと酸素ガスとをＡｒ：Ｏ2＝１：２〜６の割合で流入し、基材１４周辺の圧力を１０〜３０Ｐａの状態にする。また基材１４の温度を１５０〜３００℃の範囲に保つ。 The deposition condition is that the initial degree of vacuum is 0.01 to 0.001 Pa, and then argon gas and oxygen gas are allowed to flow into the deposition layer at a ratio of Ar: O 2 = 1: 2 to 6 to form the base material 14. The surrounding pressure is set to 10 to 30 Pa. Moreover, the temperature of the base material 14 is maintained in the range of 150-300 degreeC.
基材１４は巻き出しローラー２０から巻き取りローラー２１へと、水平に、所定方向（矢印Ｐ方向）に移送される。そして蒸着用ボート２２はその両端が図示しない電源に繋がれ、抵抗加熱によって発熱する。発熱した蒸着用ボート２２からは、金属微粒子１７が蒸発し、移送中の基材１４の表面に積み重なっていく。 The base material 14 is horizontally transferred from the unwinding roller 20 to the winding roller 21 in a predetermined direction (arrow P direction). Both ends of the vapor deposition boat 22 are connected to a power source (not shown) and generate heat by resistance heating. The metal fine particles 17 evaporate from the evaporation boat 22 that has generated heat, and accumulate on the surface of the substrate 14 being transferred.
この時、本実施例では、基材１４をゆっくりと矢印Ｐ方向（水平方向）に移送させながら蒸着するため、蒸着用ボート２２から基材１４へと斜め方向Ｑ１、垂直方向Ｑ２、斜め方向Ｑ３に蒸発した金属微粒子１７が、粒子の原形を維持しながら、順に積層していく。したがって、柱状体１８は湾曲構造となるのである。 At this time, in this embodiment, the base material 14 is deposited while being slowly moved in the direction of arrow P (horizontal direction), so that the oblique direction Q1, the vertical direction Q2, and the oblique direction Q3 from the deposition boat 22 to the base material 14 are performed. The metal microparticles 17 that have evaporated to the next are sequentially stacked while maintaining the original shape of the particles. Therefore, the columnar body 18 has a curved structure.
本実施例では、上記のように第一粗膜層１５、第二粗膜層１６を蒸着により形成した後、化成電圧５Ｖ、保持時間２０分、７％アジピン酸アンモニウム水溶液、７０℃、０．０５Ａ／ｃｍ2で陽極化成を行い、基材１４および第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の表面に酸化アルミニウムからなる誘電膜を形成した。 In this example, after forming the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 by vapor deposition as described above, a formation voltage of 5 V, a holding time of 20 minutes, a 7% aqueous solution of ammonium adipate, 70 ° C. Anodization was performed at 05 A / cm 2 , and a dielectric film made of aluminum oxide was formed on the surface of the substrate 14, the first coarse film layer 15, and the second coarse film layer 16.
なお、誘電膜は陽極化成以外にも、蒸着やスパッタなどを用いて形成してもよい。そして誘電膜の組成は、ジルコニウム、シリコン、タンタル、ニオブなどの金属の酸化物や、窒化物などの化合物で形成することもできる。 In addition to the anodization, the dielectric film may be formed by vapor deposition or sputtering. The composition of the dielectric film can also be formed of a metal oxide such as zirconium, silicon, tantalum, or niobium, or a compound such as nitride.
このように電極箔７を形成後、インピーダンスアナライザーを用い、８％ホウ酸アンモニウム水溶液、３０℃、測定面積１０ｃｍ2、測定周波数１２０Ｈｚの条件下で静電容量を測定した。誘電膜の膜厚は、０．０１μｍ程度である。 After forming the electrode foil 7 in this manner, the capacitance was measured using an impedance analyzer under the conditions of an 8% aqueous ammonium borate solution, 30 ° C., a measurement area of 10 cm 2 , and a measurement frequency of 120 Hz. The film thickness of the dielectric film is about 0.01 μm.
本実施例では、電極箔７の単位体積あたりの静電容量は３５〜５０μＦ／ｃｍ2／μｍとなった。また第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の単位体積あたりの表面積は、５．０×１０4ｃｍ2／ｃｍ3〜１２．０×１０4ｃｍ2／ｃｍ3であった。なお、この静電容量および表面積の値は、電極箔７を上記条件で化成して誘電膜を形成した後の値である。 In this example, the capacitance per unit volume of the electrode foil 7 was 35 to 50 μF / cm 2 / μm. The first crude membrane layer 15, the surface area per unit volume of the second roughened layer 16 was 5.0 × 10 4 cm 2 / cm 3 ~12.0 × 10 4 cm 2 / cm 3. The values of capacitance and surface area are values after the electrode foil 7 is formed under the above conditions to form a dielectric film.
一方で、図７に示す従来の電極箔の場合は、単位体積あたりの静電容量は２５〜３０μＦ／ｃｍ2／μｍ程度であった。この粗膜層２の単位体積あたりの表面積は、４．０×１０4ｃｍ2／ｃｍ3程度であった。 On the other hand, in the case of the conventional electrode foil shown in FIG. 7, the electrostatic capacity per unit volume was about 25-30 μF / cm 2 / μm. The surface area per unit volume of the rough film layer 2 was about 4.0 × 10 4 cm 2 / cm 3 .
以下、本実施例の効果を説明する。 Hereinafter, the effect of the present embodiment will be described.
本実施例では、電極箔７の表面積を大きくし、電解コンデンサ５を大容量化することができる。 In this embodiment, the surface area of the electrode foil 7 can be increased, and the capacity of the electrolytic capacitor 5 can be increased.
その理由は、金属微粒子１７を湾曲するように積み重ねることによって、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の厚みが薄くても金属微粒子１７の重畳数を増やせるからである。これにより本発明は、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の総表面積を拡大し、結果として電極箔７をさらに大容量化できる。 The reason is that the number of superimposed metal fine particles 17 can be increased by stacking the metal fine particles 17 so as to be curved, even if the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are thin. Thereby, this invention can enlarge the total surface area of the 1st rough film layer 15 and the 2nd rough film layer 16, and can enlarge the electrode foil 7 further as a result.
また本実施例では、第一粗膜層１５と第二粗膜層１６の柱状体１８がいずれもコンデンサ素子９の巻回方向に沿うように湾曲して伸びている。したがって電極箔７を巻回する際に柱状体１８は応力付加がかかりにくくなり、電極箔７のクラック発生を抑制できる。 In this embodiment, the columnar bodies 18 of the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are both curved and extended so as to follow the winding direction of the capacitor element 9. Therefore, when the electrode foil 7 is wound, the columnar body 18 is less likely to be stressed, and the generation of cracks in the electrode foil 7 can be suppressed.
なお、本実施例の柱状体１８は、電極箔７内においてほぼ均一な曲率に形成したが、電極箔７内で段階的に曲率を変えてもよい。例えば、電極箔７を巻き回す際の中心部分（巻芯部分直径０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度）に形成された柱状体１８の曲率を大きくし、最外層に向けて除除に曲率を小さくしてもよい。これは、巻き回した電極箔７の曲率が、巻芯から最外層に向けて小さくなるのに合わせるためである。これにより柱状体１８はさらに電極箔７の巻回構造に沿い易くなり、電極箔７のクラック発生を効率よく抑制できる。 In addition, although the columnar body 18 of the present embodiment is formed with a substantially uniform curvature in the electrode foil 7, the curvature may be changed stepwise within the electrode foil 7. For example, the curvature of the columnar body 18 formed in the central portion (core portion diameter 0.5 mm to 3 mm) when the electrode foil 7 is wound is increased, and the curvature is decreased to the outermost layer. Also good. This is because the curvature of the wound electrode foil 7 is adjusted to decrease from the core toward the outermost layer. Thereby, the columnar body 18 becomes easier to follow the winding structure of the electrode foil 7, and the generation of cracks in the electrode foil 7 can be efficiently suppressed.
（実施例２）
本実施例では、図５に示すように、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６は、それぞれ二層の粗膜層１５Ａ、１５Ｂ、または粗膜層１６Ａ、１６Ｂが基材１４の水平面に対して垂直方向に積層した積層体からなる点である。各粗膜層１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂも、それぞれの柱状体１８を、電極箔７または８の巻回方向、すなわちコンデンサ素子９の巻回方向と同じ方向に湾曲して伸びる構成とすることによって、電極箔７のクラック発生を抑制できる。
(Example 2)
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are composed of two coarse film layers 15 </ b> A and 15 </ b> B or coarse film layers 16 </ b> A and 16 </ b> B, respectively. This is a point made of a laminate laminated in a direction perpendicular to the horizontal plane. Each of the coarse film layers 15A, 15B, 16A, and 16B also has a structure in which each columnar body 18 is curved and extended in the same direction as the winding direction of the electrode foil 7 or 8, that is, the winding direction of the capacitor element 9. Therefore, the occurrence of cracks in the electrode foil 7 can be suppressed.
なお、図６は図５に示す電極箔７の第一粗膜層１５側を写したＳＥＭ写真である。 6 is a SEM photograph showing the first rough film layer 15 side of the electrode foil 7 shown in FIG.
上記のような第一粗膜層１５、第二粗膜層１６は、実施例１の図４に示す蒸着工程を１サイクルとした時、積層する粗膜層の層数に応じたサイクルで蒸着することにより形成できる。 The first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 as described above are vapor-deposited in a cycle corresponding to the number of the coarse film layers to be laminated when the vapor deposition step shown in FIG. Can be formed.
さらに本実施例では、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６を複数の粗膜層１５Ａ、１５Ｂ、または１６Ａ、１６Ｂからなる積層体とすることによって、一層で構成する場合よりも湾曲する回数が多くなり、積み重なる金属微粒子１７の数を更に増大させ、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の表面積を拡大できる。粗膜層の層数は、二層以上の三層、四層でもよい。 Further, in the present embodiment, the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are made of a plurality of coarse film layers 15A, 15B, or a laminate composed of 16A, 16B, so that the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are curved as compared with a single layer. This increases the number of times the metal fine particles 17 are stacked, and the surface area of the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 can be increased. The number of coarse film layers may be two or more, three or four layers.
また第一粗膜層１５、第二粗膜層１６の厚みが同じ条件下では、第一粗膜層１５を一層で構成しようとすると、柱状体１８を極端に屈曲させカーブを急角度にしなければ、金属微粒子１７の重畳数を大幅に増やすことはできない。しかし複数層の第一粗膜層１５、第二粗膜層１６で構成する場合、緩やかに屈曲させた柱状体１８を積み重ねればよいため、第一粗膜層１５、第二粗膜層１６全体の機械的強度を高めることができる。 If the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 have the same thickness, if the first coarse film layer 15 is formed as a single layer, the columnar body 18 must be bent extremely to make the curve steep. For example, the number of superimposed metal fine particles 17 cannot be significantly increased. However, in the case where the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 are composed of a plurality of layers, the first coarse film layer 15 and the second coarse film layer 16 may be formed by stacking the gently bent columnar bodies 18. The overall mechanical strength can be increased.
本実施例においても、実施例１と同様に、それぞれの粗膜層１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂにおいて、巻芯から最外層に向けて柱状体１８の曲率を除除に小さくしてもよい。その他実施例１と同様の構成および効果については説明を省略する。 Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, in each of the rough film layers 15A, 15B, 16A, and 16B, the curvature of the columnar body 18 may be reduced to the extent from the core to the outermost layer. Description of other configurations and effects similar to those of the first embodiment will be omitted.
なお上記実施例１、２では、正極側の電極箔７について述べたが、負極側の電極箔８についても適用できる。また正負双方の電極箔７、８にも適用できる。また上記電極箔は、電極箔を九十九折にする積層型電解コンデンサにも用いることができる。すなわち電極箔を九十九折に屈曲させる方向と、柱状体１８が湾曲して伸びる方向を同じ方向にすることにより、電極箔のクラック発生を抑制できる。 In Examples 1 and 2 described above, the electrode foil 7 on the positive electrode side is described, but the present invention can also be applied to the electrode foil 8 on the negative electrode side. It can also be applied to both positive and negative electrode foils 7 and 8. Moreover, the said electrode foil can be used also for the multilayer type electrolytic capacitor which makes electrode foil 99 times. That is, by making the direction in which the electrode foil is bent into ninety-nine folds and the direction in which the columnar body 18 bends and extends the same direction, occurrence of cracks in the electrode foil can be suppressed.
また上記実施例１、２では、陰極材料として電解液を用いたが、導電性高分子からなる固体電解質を用いてもよく、また電解液と固体電解質とを併用してもよい。 In Examples 1 and 2, an electrolytic solution is used as the cathode material. However, a solid electrolyte made of a conductive polymer may be used, or an electrolytic solution and a solid electrolyte may be used in combination.
本発明は、小型大容量の電解コンデンサに有用である。 The present invention is useful for small and large capacity electrolytic capacitors.
５ 電解コンデンサ
６ セパレータ
７ 電極箔
８ 電極箔
９ コンデンサ素子
１０ 外部端子
１１ 外部端子
１２ ケース
１３ 封止部材
１４ 基材
１５ 第一粗膜層
１５Ａ、１５Ｂ 粗膜層
１６ 第二粗膜層
１６Ａ、１６Ｂ 粗膜層
１７ 金属微粒子
１８ 柱状体
１９ 蒸着装置
２０ 巻き出しローラー
２１ 巻き取りローラー
２２ 蒸着用ボート
２３ 供給部
5 Electrolytic Capacitor 6 Separator 7 Electrode Foil 8 Electrode Foil 9 Capacitor Element 10 External Terminal 11 External Terminal 12 Case 13 Sealing Member 14 Base Material 15 First Coarse Film Layer 15A, 15B Coarse Film Layer 16 Second Coarse Film Layer 16A, 16B Coarse film layer 17 Metal fine particles 18 Columnar body 19 Deposition apparatus 20 Unwinding roller 21 Winding roller 22 Deposition boat 23 Supply section
Claims (4)
これらの第一、第二粗膜層は、前記基材上に複数の金属微粒子が積み重なり、前記基材から所定方向に湾曲して伸びるように形成された柱状体が複数並んで構成され、
前記第一粗膜層の前記柱状体と前記第二粗膜層の前記柱状体とは、前記基材の水平面に対して面対称に湾曲している、電極箔。 A base material, a first coarse film layer formed on the upper surface of the base material and having voids therein, and a second coarse film layer formed on the lower surface of the base material and having voids therein,
These first and second rough film layers are configured by stacking a plurality of metal fine particles on the base material, and a plurality of columnar bodies formed so as to bend and extend in a predetermined direction from the base material.
The columnar body of the first coarse film layer and the columnar body of the second coarse film layer are electrode foils that are curved symmetrically with respect to the horizontal plane of the substrate.
前記正負の電極箔の少なくともいずれか一方は、請求項１に記載の電極箔であり、
前記柱状体が形成された点における前記電極箔の巻回方向と前記柱状体が伸びる方向とは、同じ方向である、電解コンデンサ。 A capacitor element having a pair of positive and negative electrode foils wound and bent through a separator, and a cathode material impregnated in the capacitor element,
At least one of the positive and negative electrode foils is the electrode foil according to claim 1,
The electrolytic capacitor in which the winding direction of the electrode foil at the point where the columnar body is formed and the direction in which the columnar body extends are the same direction.
Priority Applications (5)
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| JPWO2014087586A1 (en) * | 2012-12-07 | 2017-01-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Photoelectric conversion element |
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2010
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