TWI396777B - Electrolyte impregnation device and impregnation method - Google Patents

Description

電解液之浸漬裝置及浸漬方法 發明領域

本發明涉及用於使電解液向各種電子機器或車輛用電路中所使用的鋁電解電容器的電容器元件浸滲的裝置和浸滲方法。

發明背景

第8圖是使電解液向鋁電解電容器中所使用的電容器元件真空浸滲的以往的浸滲裝置的概略圖。電容器元件14是通過在陽極箔和陰極箔之間夾隔隔膜捲繞而構成的，在陽極箔和陰極箔上分別連接有引線。該浸滲裝置中，電容器元件14被配置於設於真空槽21的內部的固定部15上，在真空泵20將真空槽21內製成真空後，電容器元件14即被浸滲於電解液17中。

如果更詳細地說明，則當開閉真空壓力路徑的閥18被打開時，真空泵20就對真空槽21內進行減壓。到達了給定的真空壓力後，驅動裝置22使貯留了電解液17的收容槽16直接上升，將電容器元件14浸漬於電解液17中，在給定時間內保持該狀態。接下來，開閉大氣壓路徑的閥19被打開，真空槽21內恢覆大氣壓。此後，驅動裝置22使收容槽16下降。其後，電解液17所浸滲的電容器元件14被取出。此種浸滲裝置例如被公佈於特開2003－217991號公報中。

但是，所述以往的浸滲裝置中，由於將收容槽16上下移動的驅動裝置22的偏差，對電容器元件14的浸漬時的液面位置不一。這樣，當液面位置高時，電解液17就附著於與電容器元件14連接的引線的鋁圓棒部，因腐蝕或表面氧化而導致安裝時的電接觸不良。另外，當液面位置低時，則浸滲性受損。

發明概要

本發明提供難以產生驅動裝置的偏差，可以精度優良地控制電解液的液面位置，提高浸滲性的浸滲裝置及浸滲方法。本發明的電解液的浸滲裝置具有：配置電容器元件的固定部、貯留電解液的收容槽、能夠向收容槽的電解液中進入的液面調整體、驅動裝置。驅動裝置具有控制部，使液面調整體相對於收容槽進退，使收容槽的電解液的液面上升，將電容器元件浸滲於電解液中。另外，在使用該浸滲裝置來浸滲電解液的方法中，依次進行將電容器元件配置於固定部的步驟、利用驅動裝置使液面調整體相對地向貯留於收容槽中的電解液進入的步驟、將電容器元件浸漬於因液面調整體的進入而使液面上升了的電解液中的步驟、將液面調整體從收容槽中取出的步驟。該浸滲裝置的各構成中，利用針對電解液的液面調整體的向電解液中的進入來使電解液的液面上升。由此，由驅動裝置實現的液面調整體的相對的移動距離變小，由驅動裝置造成的電解液的液面位置的偏差變小。即，由於可以精度優良地控制電解液的液面位置，因此多餘的電解液就不會附著於與電容器元件連接的引線上，並且可以使電解液充分地浸滲到電容器元件的內部。

圖式簡單說明

第1A圖是表示本發明的實施方式1的浸滲裝置及其工序概略的圖。

第1B圖是表示接在第1A圖後的工序概略的圖。

第1C圖是表示接在第1B圖後的工序概略的圖。

第2圖是表示實施方式1的電容器元件和電解液的液面的概略圖。

第3圖是本發明的實施方式1的其他的浸滲裝置的概略圖。

第4圖是本發明的實施方式1的另一個浸滲裝置的概略圖。

第5圖是本發明的實施方式2的浸滲裝置的概略圖。

第6圖是本發明的實施方式3的浸滲裝置的概略圖。

第7圖是本發明的實施方式4的浸滲裝置的概略圖。

第8圖是以往的浸滲裝置的概略圖。

較佳實施例之詳細說明

下面將在參照附圖的同時，對本發明的各種實施方式進行說明。而且，在各實施方式中，有時對於與先前的實施方式形成相同的構成的部分使用相同的符號，將詳細的說明省略。而且，本發明並不限定於這些實施方式。

(實施方式1)

第1A圖是表示本發明的實施方式1的浸滲裝置及其工序概略的圖。第1B圖是表示接在第1A圖後的工序概略的圖，第1C圖是表示接在第1B圖後的工序概略的圖。第2圖是表示本實施方式的電容器元件和電解液的液面的概略圖。

本實施方式的電解液的浸滲裝置具有：配置成為被浸滲體的電容器元件1的固定部4、貯留電解液2的收容槽3、驅動裝置31、能夠向電解液2中進入的液面調整體5。驅動裝置31具有控制部32，使液面調整體5相對於收容槽3進退，使收容槽3的電解液2的液面上升至電容器元件1的上面部1A。電容器元件1是通過在陽極箔和陰極箔之間夾隔隔膜捲繞而構成的，在陽極箔和陰極箔上分別連接有引線41的鋁圓棒部42。

收容槽3和液面調整體5被配置於真空槽8的內部。在真空槽8中，設有真空閥7和漏泄閥9。真空閥7與將真空槽8內設為真空壓力的真空泵6連接。由於漏泄閥9的另一端向大氣開放，因此通過將漏泄閥9打開，真空槽8內的壓力就恢覆大氣壓。即，真空閥7是為了將真空槽8內減壓而設置的，漏泄閥9是為了將真空槽8內至少設為大氣壓而設置的。而且，真空泵6既可以包括於浸滲裝置中，也可以單獨設置。

驅動裝置31使液面調整體5相對於收容槽3進退。驅動裝置31、控制驅動裝置31的控制部32被設於真空槽8之外。由於存在控制部32具有電容器等無法耐受減壓條件的部件的情況，因此控制部32最好設於真空槽8之外。另一方面，如果驅動裝置31單純地由馬達等構成，可以耐受減壓條件，則也可以設於真空槽8的內部。

具體來說，驅動裝置31被利用連接體33與液面調整體5連接，驅動裝置31使液面調整體5進退。另一方面，收容槽3被固定。像這樣，驅動裝置31利用液面調整體5向收容槽3中的進入，就可以使收容槽3的電解液2的液面上升。

連接體33和驅動裝置31例如可以用不銹鋼制的金屬線和捲繞該金屬線的馬達構成。由於液面調整體5被浸漬於電解液2中而使液面上升，因此使用對於電解液2在化學上穩定且比電解液2比重更大的材料。具體來說，可以使用不銹鋼等耐腐蝕性金屬。

電解液2由乙二醇或γ－丁內酯等有機溶劑和由馬來酸、安息香酸、鄰苯二甲酸等有機羧酸、硼酸等無機酸構成的電解質構成。電解液2的粘度比較高，達到4~100mPa．s。

對在本實施方式的浸滲裝置中使電解液2浸滲電容器元件1的順序進行說明。首先，如第1A圖所示，按照將多個電容器元件1的上面部1A的位置對齊，與貯留於收容槽3中的電解液2的液面平行的方式，將電容器元件1配置於設於真空槽8內的固定部4上。

然後，在驅動了真空泵6後，將真空閥7打開，利用真空泵6將真空槽8內減壓至給定的真空壓力。其後，如第1B圖所示，利用驅動裝置31使液面調整體5向收容槽3中進入。這樣，就會使電解液2的液面上升至配置於固定部4上的電容器元件1的上面部1A，使電容器元件1浸漬於電解液2之中。就這樣將電容器元件1在電解液2中浸漬給定的時間。其後，利用漏泄閥9使真空槽8內恢覆大氣壓。此時，由於電容器元件1的內壓和真空槽8內的壓力的差，電解液2向電容器元件1的浸滲被促進。

此後，如第1圖所示，利用驅動裝置31將液面調整體5從收容槽3中取出，使電解液2的液面下降。像這樣就可以獲得浸滲了電解液2的電容器元件1。

像這樣，在本實施方式中，通過將液面調整體2向電解液2中進入，使電解液2的液面上升。由此，電解液2的液面位置就很難受到驅動裝置31的振動或移動偏差的影響。另外，由於電解液2的粘度比較高，因此可以容易地控制液面位置。

這樣，如第2圖所示，就可以利用該浸滲裝置將電解液2的液面停止於與電容器元件1連接的引線41的鋁圓棒42的下部。由此，就可以抑制電解液2向引線41上的附著，抑制由引線41的腐蝕、表面氧化造成的安裝時的電接觸不良。另外，由於電解液2還可以從電容器元件1的上面部1A浸滲，因此可以使電解液2更為均勻地浸滲到電容器元件1。

下面，對本實施方式的不同構成的浸滲裝置進行說明。第3圖、第4圖是表示本實施方式的其他的構成的浸滲裝置的概略構成圖。第3圖所示的構成中，液面調整體5被固定，驅動裝置31借助連接體34使收容槽3進退。連接體34和驅動裝置31例如可以用馬達和齒輪、帶有齒輪齒的杆構成，從下方支撐收容槽3而使之上下移動。第4圖所示的構成中，驅動裝置31A使收容槽3進退，驅動裝置31B使液面調整體5進退。像這樣，驅動裝置只要使液面調整體5和收容槽3的至少任一者進退即可。在任意一種情況下，可以通過將液面調整體5向收容槽3相對地進入，使收容槽3的電解液2的液面上升，而起到與第1A圖的構成相同的效果。

而且，最好將使電解液2浸滲電容器元件1的工序反覆進行2~3次。利用該操作，特別是當電容器元件1的高度為10mm以上時，就可以使電解液2更為均勻地浸滲到電容器元件1。

而且，最好在收容槽3內的電解液2的液面到達電容器元件1的底面部1B的浸漬初期，調整液面調整體5的進入速度，按照使液面上升緩慢進行的方式來控制。利用該操作，配置於固定部4上的多個電容器元件1就被同時從底面部1B開始浸漬，從而可以防止浸滲開始時期的偏差。

同樣地，在浸漬時及浸滲時，因位於電容器元件1的上面部1A的電解液2侵入電容器元件1的內部，電解液2的液面下降。由此，為了促進浸滲，最好按照使液面調整體5的進入緩慢進行的方式來調整，保持液面位置。像這樣，控制部32最好能夠控制驅動裝置31的速度。

另外，最好在收容槽3的內壁設置凹凸，使因電容器元件1和電解液2的接觸而在液面上產生的波到達收容槽3的內壁被消除。

當因電解液2的液溫不同，流動性變化，對電容器元件1的浸滲性變化時，最好在收容槽3上設置溫度調節裝置，以調節電解液2的液溫，控制浸滲性。

另外，最好設置用於將貯留於收容槽3中的電解液2保持為給定的液量的預備罐(未圖示)。如果通過從該預備罐中補充電解液2來保持給定的液量，則可以用驅動裝置31的給定設定來進行給定形狀的電容器元件1的浸滲。由此，就能夠實現連續的浸滲作業。

另外，最好設置檢測到達了配置於固定部4上的電容器元件1的上面部1A的電解液2的液面感測器，將該檢測信號向控制部32反饋。利用此種構成，還可以按照使電解液2的液面不超過電容器元件1的上面部1A的方式來控制驅動裝置31。

而且，雖然對為了促進浸漬於電解液2中的電容器元件1的浸滲而使真空槽8內恢覆大氣壓的情況進行了說明，然而也可以通過使用未圖示的加壓泵設為大氣壓以上來進一步促進浸滲。此時，借助漏泄閥9將加壓泵與真空槽8連接。

下面，使用具體的例子，對本實施方式的效果進行說明。首先，對電容器元件1的構成進行說明。首先準備好陽極箔和陰極箔。陽極箔由在利用蝕刻處理粗面化後利用陽極氧化處理形成了電介質氧化覆蓋膜的鋁箔製成。陰極箔由進行了蝕刻處理的鋁箔製成。使用這些陽極箔和陰極箔，將具有鋁圓棒部42的引線41與各個陽極陰極箔連接。另外，將陽極箔和陰極箔夾隔隔膜而捲繞。像這樣就得到了捲繞直徑10mm、高度20mm的電容器元件1。

然後，在第1A圖所示的浸滲裝置的固定部4上配置20個電容器元件1。另外，在收容槽3中貯留給定量的由80重量份乙二醇、10重量份己二酸胺、6重量份安息香酸、1重量份磷酸胺、3重量份水構成的粘度為28mPa．s的電解液2。

然後在將真空槽8密閉後，將真空閥7打開，利用真空泵6將真空槽8內設為給定的真空壓力。接下來，利用驅動裝置31使液面調整體5向收容槽3進入，使收容槽3內的電解液2的液面上升至電容器元件1的上面部1A。像這樣在使電容器元件1浸漬於電解液2之中的狀態下保持給定時間。

然後，在利用漏泄閥9使真空槽8內恢覆大氣壓後，利用驅動裝置31將液面調整體5從收容槽3中取出。這樣就得到浸滲了電解液2的電容器元件1。

此後將浸滲了電解液2的電容器元件1用通常的方法***金屬盒(未圖示)內，將其開放端用封口橡膠密封，得到樣品A的鋁電解電容器。

樣品B的鋁電解電容器是在樣品A的鋁電解電容器的製造工序中，將浸滲電解液2的工序反覆進行2次。除此以外與樣品A相同。另外，為了與這些樣品比較，除了使用了第8圖所示的以往的浸滲裝置以外，與樣品A相同地製作比較樣品的鋁電解電容器。

實施了如下的實驗，即，將如上所示地製作的鋁電解電容器在105℃的環境下、無負載的狀態下放置2000小時，將結果表示於表1中。

從表1可以清楚地看到，樣品A、B的鋁電解電容器中，未發生漏液或穿孔之類的故障。另一方面，比較樣品中，在經過500小時的時刻，經常發生漏液或穿孔。這被認為是因為，在電容器元件1中被充分地浸滲了電解液2的部分和未被充分地浸滲的部位的交界附近，由於無法獲得用於修覆電介質氧化覆蓋膜的足夠的電解液2，因此發生異常發熱。如上所示，由於利用本實施方式，可以使電解液2充分地浸滲到電容器元件1的內部，因此可以提高鋁電解電容器的產品壽命。

(實施方式2)

第5圖是本發明的實施方式2的浸滲裝置的概略圖。本實施方式中，在收容槽3的底面部設有貯留電解液2的凹部10，使液面調整體5相對於凹部10相對地進退。除此以外的構成與實施方式1相同。而且，第5圖中雖然驅動裝置31被用連接體33與液面調整體5連接，然而既可以如第2圖所示，利用連接體34與收容槽3連接，也可以如第3圖所示設置驅動裝置31A、31B，分別利用連接體33、34與液面調整體5和收容槽3連接。

該構成中，通過使收容槽3的凹部10的形狀與液面調整體5的外形匹配，調整固定部4的位置，即使貯留於收容槽3中的電解液2較少，也可以實現充分的浸滲。特別是通過使收容槽3的底面部與貯留於收容槽3的凹部10中的電解液2的液面平行，就能夠將電解液2的使用控制為最小限度。

該情況下，為了使上升的電解液2的液面不發生紊亂，最好對液面調整體5的進入速度、凹部10和液面調整體5的形狀進行適當地調整。即，最好在凹部10和液面調整體5之間開設足夠的間隙。

(實施方式3)

第6圖是本發明的實施方式3的浸滲裝置的概略圖。本實施方式中，使用在頭端和末端設置了傾斜狀的錐面的液面調整體11。除此以外的構成與實施方式1相同。而且，雖然在第6圖中驅動裝置31被用連接體33與液面調整體11連接，然而既可以如第2圖所示，利用連接體34與收容槽3連接，也可以如第3圖所示，設置驅動裝置31A、31B，分別利用連接體33、34與液面調整體11和收容槽3連接。

本實施方式中，在液面調整體11的進退方向上，液面調整體11的截面積發生改變。由此，即使驅動裝置31被控制部32以一定的速度驅動，也可以控制電解液的液面上升速度。即，即使利用比較簡單的控制，也可以提高電解液2的浸滲性。

具體來說，通過使液面調整體11的頭端變細，在浸滲的初期，收容槽3的電解液2的液面上升就變慢。這樣浸滲開始時期的偏差就被減少。另一方面，因液面調整體11的末端較細，在浸滲的末期，收容槽3的電解液2的液面上升變慢。在任何一種情況下，浸滲性都提高。而且，本實施方式中，雖然在液面調整體11的頭端和末端設有傾斜狀的錐面，然而無論在任一者設置錐面都有效果。

(實施方式4)

第7圖是本發明的實施方式4的浸滲裝置的概略圖。本實施方式中，為了在收容槽3中不超越電容器元件1的上面部1A，而使上升的多餘的電解液2向調整槽13中溢流。除此以外的構成與實施方式1相同。而且，第7圖中雖然驅動裝置31被用連接體33與液面調整體5連接，然而既可以如第2圖所示，利用連接體34與收容槽3連接，也可以如第3圖所示，設置驅動裝置31A、31B，分別利用連接體33、34與液面調整體5和收容槽3連接。

在所述構成中，因液面調整體5向收容槽3中的進入而上升的電解液2的液面只會上升至電容器元件1的上面部1A。由此，液面控制的精度進一步提高。

另外，最好還設置與調整槽13相連的預備罐(未圖示)，在液面調整體5被從收容槽3中取出後，將蓄留於調整槽13中的電解液2從預備罐向收容槽3補充。這樣，蓄留於調整槽13中的電解液2就被有效地利用。

像這樣，利用本發明的實施方式的電解液的浸滲裝置和浸滲方法，多餘的電解液就不會附著於與電容器元件1連接的引線41上。而且可以使電解液2充分地浸滲到電容器元件1的內部。由此，可以提高鋁電解電容器的產品壽命。

而且，當使用高度為20mm以上的電容器元件1、高粘性的電解液2或高密度隔膜時，最好將浸滲工序反覆進行2次~4次。這樣，就可以使電解液2充分地浸滲電容器元件1。

而且，所述說明中，雖然以真空浸滲為前提進行了說明，然而並不限定於此。在不進行減壓電解液2也向電容器元件1浸滲的情況下，僅通過使液面調整體5或液面調整體11相對地向電解液2進入而使液面上升，精度優良地使電容器元件1浸漬於電解液2中，也可以獲得本發明的效果。

如上所示，本發明的浸滲裝置及浸滲方法是利用針對電解液2的液面調整體5或液面調整體11的向電解液2的進入，來使電解液2的液面上升。即，相對於利用驅動裝置31使液面調整體5或液面調整體11移動的距離，可以減小伴隨著液面調整體5或液面調整體11的移動而產生的電解液2的液面上升的距離。這樣，就難以產生由驅動裝置31造成的電解液2的液面位置的偏差，可以精度優良地控制電解液2的液面位置。由此，多餘的電解液2就不會附著於與電容器元件1連接的引線41上，可以使電解液2充分地浸滲到電容器元件1的內部。該浸滲裝置及浸滲方法可以適用於能夠用於各種電子部件電路或車輛用電路中的鋁電解電容器的製造方法中。另外，除了鋁電解電容器以外，還可以適用於鉭電解電容器等使用具有相同程度的粘度的電解液的其他的電容器中。

1．．．電容器元件

1A．．．上面部

2．．．貯留電解液

3．．．收容槽

4．．．固定部

5．．．液面調整體

6．．．真空泵

7．．．真空閥

8．．．真空槽

9．．．漏泄閥

10．．．凹部

11．．．液面調整體

13．．．調整槽

14．．．電容器元件

15．．．固定部

16．．．收容槽

17．．．電解液

18．．．閥

19．．．閥

20．．．真空泵

21．．．真空槽

22．．．驅動裝置

31．．．驅動裝置

31A、31B．．．驅動裝置

32．．．控制部

33、34．．．連接體

41．．．引線

42．．．鋁圓棒部

第1A圖是表示本發明的實施方式1的浸滲裝置及其工序概略的圖。

第1B圖是表示接在第1A圖後的工序概略的圖。

第1C圖是表示接在第1B圖後的工序概略的圖。

第2圖是表示實施方式1的電容器元件和電解液的液面的概略圖。

第3圖是本發明的實施方式1的其他的浸滲裝置的概略圖。

第4圖是本發明的實施方式1的另一個浸滲裝置的概略圖。

第5圖是本發明的實施方式2的浸滲裝置的概略圖。

第6圖是本發明的實施方式3的浸滲裝置的概略圖。

第7圖是本發明的實施方式4的浸滲裝置的概略圖。

第8圖是以往的浸滲裝置的概略圖。

1．．．電容器元件

1A．．．上面部

2．．．貯留電解液

3．．．收容槽

4．．．固定部

5．．．液面調整體

6．．．真空泵

7．．．真空閥

8．．．真空槽

9．．．漏泄閥

31．．．驅動裝置

32．．．控制部

33．．．連接體

Claims (9)

1. 一種電解液的浸滲裝置，是對電容器元件真空浸滲電解液的浸滲裝置，所述電容器元件是在陽極箔和陰極箔之間夾隔隔膜捲繞而構成、並且在陽極箔和陰極箔上分別連接了引線，其中所述電解液的浸滲裝置包含：配置所述電容器元件的固定部；貯留所述電解液的收容槽；能夠向所述收容槽的所述電解液中進入的液面調整體；及驅動裝置，且所述驅動裝置具有控制部，使所述液面調整體相對於所述收容槽相對地進退，利用所述液面調整體相對於所述收容槽的進入，使所述收容槽的所述電解液的液面上升，將所述電容器元件浸漬於所述電解液中。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電解液的浸滲裝置，更包含：***述固定部、所述收容槽和所述液面調整體的真空槽；與所述真空槽連接並用於將所述真空槽內減壓的真空閥；及與所述真空槽連接並用於將所述真空槽內設為大氣壓以上的漏泄閥。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電解液的浸滲裝置，其中所述驅動裝置使所述液面調整體和所述收容槽的至少任一者進退。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電解液的浸滲裝置，其中，在所述收容槽的底面部設有貯留所述電解液的凹部，所述液面調整體相對於所述凹部相對地進退。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電解液的浸滲裝置，其中，所述液面調整體的截面積在所述液面調整體的進退方向上發生變化。
6. 如申請專利範圍第5項所述的電解液的浸滲裝置，其中，在所述液面調整體的頭端和末端的至少任一者上設置了傾斜狀的錐面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電解液的浸滲裝置，更設置有調整槽，其與所述收容槽相鄰，接受為了使所述電解液的液面不超越電容器元件的上面部而溢流出來的多餘的電解液。
8. 一種電解液的浸滲方法，包括：將電容器元件配置於固定部的A步驟；利用驅動裝置使液面調整體相對地向貯留於收容槽中的電解液進入的B步驟；將所述電容器元件浸漬於因所述液面調整體的進入而使液面上升了的所述電解液中的C步驟；及將所述液面調整體從所述收容槽中取出的D步驟。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電解液的浸滲方法，其中所述固定部被設置在真空槽內部，並且該方法更包括：在所述A步驟和所述B步驟之間被實施、對所述真空槽內部進行減壓的E步驟；及在所述C步驟和所述D步驟之間被實施、使所述真空槽內部至少成為大氣壓的步驟。