JP2000294464A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温リフロー特性の良好な電解コンデンサを
提供する。 【解決手段】 本発明の電解コンデンサは、γ−ブチロ
ラクトンを含む溶媒からなる電解液を用い、かつイソブ
チレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポ
リマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼ
ンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマー
に、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾
性体を用いたため、良好な高温リフロー特性を実現する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電解コンデンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは一般的には以下のよう
な構成を取っている。すなわち、帯状に形成された高純
度のアルミニウム箔を化学的あるいは電気化学的にエッ
チングを行って拡面処理するとともに、拡面処理したア
ルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成液中
にて化成処理することによりアルミニウム箔の表面に酸
化皮膜層を形成させた陽極箔と、同じく高純度のアルミ
ニウム箔を拡面処理した陰極箔をセパレータを介して巻
回してコンデンサ素子が形成される。そしてこのコンデ
ンサ素子には駆動用の電解液が含浸され、金属製の有底
筒状の外装ケースに収納される。さらに外装ケースの開
口端部は弾性ゴムよりなる封口体が収納され、さらに外
装ケースの開口端部を絞り加工により封口を行い、電解
コンデンサを構成する。

【０００３】そして、小型、低圧用の電解コンデンサ
の、コンデンサ素子に含浸される電解液としては、従来
より、エチレングリコールを主溶媒とし、アジピン酸、
安息香酸などのアンモニウム塩を溶質とするもの、また
は、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸、マレ
イン酸などの四級化環状アミジニウム塩を溶質とするも
の等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、環境問題が高ま
っているが、電子部品の分野では、実装の際に用いられ
るはんだに含まれる鉛が問題となっている。すなわち、
従来のはんだに含まれる、この鉛を除去したはんだを用
いようとする要求がある。ところが、このような鉛を含
まないはんだは、従来のはんだより融点が高く、したが
って、実装の際のはんだリフローの温度を高くしなけれ
ばならない。しかしながら、従来の電解コンデンサで
は、この高温のはんだリフローを行うと、封口ゴムのフ
クレや外装ケースからの抜けが生じ、対応できないとい
う問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は、この問題点を改善する
もので、高温のはんだリフローに対応できる電解コンデ
ンサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
は、陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、かつ駆動用
電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデ
ンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開
口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電解液として
γ−ブチロラクトンを含む溶媒からなる電解液を用い、
かつ前記封口体としてイソブチレンとイソプレンとの共
重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソブチレンと
イソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部
分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤としてアルキルフ
ェノール樹脂を添加した弾性体を用いたことを特徴とす
る。

【０００７】また、前記弾性体にマイカを添加したこと
を特徴とする。

【０００８】そして、四級化環状アミジニウムイオンを
カチオン成分とした塩を溶質とする電解液を用いたこと
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】

【００１０】本発明の封口体としては、イソブチレンと
イソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマー
と、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの
共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫
剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾性体をも
ちいる。

【００１１】このような弾性体の配合比としては、イソ
ブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴム
ポリマー１０〜６０部、イソブチレンとイソプレンとジ
ビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴ
ムポリマー４０〜９０部、アルキルフェノール樹脂１〜
２０部が好ましい。

【００１２】さらに、添加剤としてマイカを用いること
ができる。

【００１３】そして、以下のような電解液を用いる。

【００１４】本発明の電解液は、γ−ブチロラクトンを
含有するものであるが、この他に、プロトン性極性溶
媒、非プロトン性溶媒、及びこれらの混合物を用いるこ
とができる。プロトン性極性溶媒としては、一価アルコ
ール類（エタノール、プロパノール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペ
ンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール
等）、多価アルコール類およびオキシアルコール化合物
類（エチレングリコール、プロピレングリコール、グリ
セリン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メトキ
シプロピレングリコール、ジメトキシプロパノール等）
などが挙げられる。また、非プロトン性の極性溶媒とし
ては、アミド系（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジ
メチルホルムアミド、Ｎ─エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ
─ジエチルホルムアミド、Ｎ─メチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ─ジメチルアセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ヘキサメチルホス
ホリックアミド等）、ラクトン類（δ−バレロラクト
ン、γ−バレロラクトン等）、スルホラン系（スルホラ
ン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラ
ン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロリドン、
エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、イソ
ブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセトニトリ
ル等）、オキシド系（ジメチルスルホキシド等）、２−
イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−２−イミダ
ゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノ
ン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３
−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノン等）、
１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジノン
（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン
等）〕などが代表として、挙げられる。

【００１５】電解液の溶質としては、アジピン酸、ギ
酸、安息香酸などのカルボン酸のアンモニウム塩、４級
アンモニウム塩、またはアミン塩を用いることができ
る。第４級アンモニウム塩を構成する第４級アンモニウ
ムとしてはテトラアルキルアンモニウム（テトラメチル
アンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロ
ピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、メチル
トリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウ
ム等）、ピリジウム（１−メチルピリジウム、１−エチ
ルピリジウム、１，３−ジエチルピリジウム等）が挙げ
られる。また、アミン塩を構成するアミンとしては、一
級アミン（メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミ
ン、ブチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノール
アミン等）、二級アミン（ジメチルアミン、ジエチルア
ミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、ジフェ
ニルアミン、ジエタノールアミン等）、三級アミン（ト
リメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウンデセ
ン−７、トリエタノールアミン等）があげられる。

【００１６】さらに、四級化環状アミジニウムイオンを
カチオン成分とする塩を用いることができる。この塩の
アニオン成分となる酸としては、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、マレイン酸、安息香酸、トルイル
酸、エナント酸、マロン酸等を挙げることができる。

【００１７】カチオン成分となる四級化環状アミジニウ
ムイオンは、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置換アミジン基をもつ環状
化合物を四級化したカチオンであり、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置
換アミジン基をもつ環状化合物としては、以下の化合物
が挙げられる。イミダゾール単環化合物（１−メチルイ
ミダゾール、１−フェニルイミダゾール、１，２−ジメ
チルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾー
ル、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル−２−
メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、
１，２，４−トリメチルイミダゾール等のイミダゾール
同族体、、１−メチル−２−オキシメチルイミダゾー
ル、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾール等のオ
キシアルキル誘導体、１−メチル−４（５）−ニトロイ
ミダゾール等のニトロ誘導体、１，２−ジメチル−５
（４）−アミノイミダゾール等のアミノ誘導体等）、ベ
ンゾイミダゾール化合物（１−メチルベンゾイミダゾー
ル、１−メチル−２−ベンゾイミダゾール、１−メチル
−５（６）−ニトロベンゾイミダゾール等）、２−イミ
ダゾリン環を有する化合物（１−メチルイミダゾリン、
１，２−ジメチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチ
ルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリ
ン、１−エチル−２−メチル−イミダゾリン、１，４−
ジメチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−
エトキシメチルイミダゾリン等）、テトラヒドロピリミ
ジン環を有する化合物（１−メチル−１，４，５，６−
テトラヒドロピリミジン、１，２−ジメチル−１，４，
５，６−テトラヒドロピリミジン、１，５−ジアザビシ
クロ〔４，３，０〕ノネン−５等）等である。

【００１８】このような四級化環状アミジニウムイオン
をカチオン成分とする塩を用いると、電解液の高電導度
化が図れるので、好適である。

【００１９】さらに、本発明の電解コンデンサ用電解液
に、ほう酸、マンニット、ノニオン性界面活性剤、コロ
イダルシリカ等を添加することによって、耐電圧の向上
をはかることができる。

【００２０】以上のような本発明の電解コンデンサは、
高温のはんだリフロー特性が良好である。

【００２１】通常、封口体として用いられる弾性ゴム
は、コンデンサとして作成された後は、電解液と接触す
る状態となり、電解液を膨潤して、弾性力が低下する。
そして、はんだリフローの際に、温度が高くなっていく
と、さらに、封口ゴムの硬度や弾性力が低下して、封口
ゴムのフクレや、外装ケースからの抜けが発生する。と
ころが、本発明の弾性体は初期の硬度が高く、さらに、
γ−ブチロラクトンの膨潤性が低いので、このことによ
って、高温の際の弾性力の低下が抑制されるためと思わ
れるが、封口ゴムのフクレや抜けが抑制される。以上の
ように、本発明の弾性体とγ−ブチロラクトンを含む溶
媒からなる電解液の相乗作用によって、良好な高温のは
んだリフロー特性を実現することができる。

【００２２】さらに、弾性体にマイカを添加すると、弾
性体からの電解液の蒸散が抑制されるためと思われる
が、１２５℃の高温寿命特性が向上する。

【００２３】

【実施例】次にこの発明について実施例を示し、詳細に
説明する。セパレータを介して、陽極箔と、陰極箔を巻
回してコンデンサ素子を形成する。陽極電極箔は、純度
９９．９％のアルミニウム箔を酸性溶液中で化学的ある
いは電気化学的にエッチングして拡面処理した後、アジ
ピン酸アンモニウムの水溶液中で化成処理を行い、その
表面に陽極酸化皮膜層を形成したものを用いる。陰極箔
として、純度９９．９％のアルミニウム箔をエッチング
して拡面処理した箔を用いた。

【００２４】上記のように構成したコンデンサ素子に、
電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。電解液と
しては、γ−ブチロラクトン７５ｗｔ％、フタル酸１−
エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム２５ｗｔ％
のものを用いた。この電解液を含浸したコンデンサ素子
を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケースに収納
し、外装ケースの開口端部に、前記封口ゴムを挿入し、
さらに外装ケースの端部を絞り加工することにより電解
コンデンサの封口を行う。

【００２５】ここで、封口ゴムとしては、実施例１とし
てイソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチ
ルゴムポリマー４５部、イソブチレンとイソプレンとジ
ビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴ
ムポリマー５５部、アルキルフェノール樹脂２部を配合
したものを、また、実施例２として実施例１の配合にマ
イカ３０部を添加したもの用いた。なお、比較例は、従
来のブチルゴムを用いた。

【００２６】そして、これらの電解コンデンサを、プレ
ヒート温度、１５０℃、リフローピーク温度、２９５℃
のリフロープロファイルで加熱処理を行った。

【００２７】結果は、比較例においては、封口ゴムのフ
クレや外装ケースからの抜けが発生した。これに対し
て、実施例１、２とも異常はなく、本発明の電解コンデ
ンサは、高温リフロー特性が良好であることが分かっ
た。

【００２８】次いで、実施例２、比較例の電解コンデン
サの高温寿命試験を行った。電解コンデンサの定格は、
１６ＷＶ−４７μＦであり、試験条件は１２５℃、定格
電圧負荷、１０００時間である。結果を（表１）に示
す。

【００２９】

【表１】 （注）Cap ：静電容量（μＦ）、tan δ：誘電損失の正
接（１２０Ｈｚ）、LC：漏れ電流（μＡ）、ΔCap ：静
電容量変化率（％）

【００３０】（表１）から明らかなように、比較例で
は、１２５℃、１０００時間後の静電容量の低下も、ｔ
ａｎδの上昇も著しい。これに対して、四級化アミジニ
ウムイオンをカチオン成分とする塩を溶質として用い、
弾性体にマイカを添加した、実施例２においては、初期
のｔａｎδは低く、１２５℃、１０００時間後の結果も
良好で、１２５℃での使用が可能であることが分かる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電解コンデンサは、γ−ブチロ
ラクトンを含む溶媒からなる電解液を用い、かつイソブ
チレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポ
リマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼ
ンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマー
に、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾
性体を封口ゴムとして用いたものである。これらの電解
液と封口ゴムに用いる弾性体との相乗作用によって、良
好な高温リフロー特性を実現することができる。

【００３２】さらに、前記の弾性体にマイカを添加する
ことによって、１２５℃仕様の電解コンデンサを実現す
ることができる。

【００３３】また、四級化環状アミジニウムイオンをカ
チオン成分とする塩を用いると、電解液の高電導度化が
図れるので、コンデンサのｔａｎδが低減できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、
   かつ駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、
   このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装
   ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電
   解液としてγ−ブチロラクトンを含む溶媒からなる電解
   液を用い、かつ前記封口体としてイソブチレンとイソプ
   レンとの共重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソ
   ブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体
   からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤として
   アルキルフェノール樹脂を添加した弾性体を用いた電解
   コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記弾性体にマイカを添加した請求項１
   記載の電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 四級化環状アミジニウムイオンをカチオ
   ン成分とした塩を溶質とする電解液を用いた請求項１記
   載の電解コンデンサ。