JP2000294465A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温リフロー特性及び高温寿命特性の良好な
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、スルホラン
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及び高温寿命特性を
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、かつ、高温
寿命特性の良好な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
スルホラ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】

【発明の実施の形態】

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】さらに、添加剤としてマイカを用いること
ができる。

【００１２】そして、以下のような電解液を用いる。

【００１３】本発明の電解液は、スルホランを含有する
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（γ−ブチロラクトン、δ
−バレロラクトン、γ−バレロラクトン等）、スルホラ
ン系（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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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及び高温寿命特性が良好であ
る。

【００２０】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、
スルホラ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。さらに、本発明
の弾性体の耐熱性は高く、スルホランを含む溶媒の高温
特性は良好であるためと思われるが、１２５℃の高温寿
命特性も良好である。以上のように、本発明の弾性体と
スルホランを含む溶媒からなる電解液の相乗作用によっ
て、高温のはんだリフロー特性が良好で、高温寿命特性
も良好な電解コンデンサを実現することができる。

【００２１】そして、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、高温寿命特性がさらに向上する。

【００２２】

【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。

【００２３】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。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。

【００２４】ここで、封口ゴムとしては、封口ゴムＡ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、封口ゴムＢ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。また、封口ゴム
Ｃとして従来のブチルゴムを用いた。

【００２５】ここで作成した電解コンデンサに用いた、
電解液の組成と特性、及び封口ゴムを（表１）に示す。

【００２６】そして、これらの実施例１〜６、比較例の
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１〜６においては、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１〜６、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２）に
示す。

【００２９】

【表１】 （注）SL ：スルホラン 3-MSL ：3-メチルスルホラン BL ：γ−ブチロラクトン EDMIP ：フタル酸1-エチル-2,3- ジメチルイミダゾリニ
ウム TEAP ：フタル酸トリエチルアンモニウム

【００３０】

【表２】 （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（％）

【００３１】（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、実施例１〜６に
おいては、初期特性は良好であり、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。また、弾性体にマイカを添加した実施例
３、４は、添加していない実施例１、２に比べて、静電
容量の低下が抑制されており、さらに高温寿命特性は良
好である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の電解コンデンサは、スルホラン
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
リフロー特性と、さらには、良好な１２５℃の高温寿命
特性を実現することができる。

【００３３】また、前記の弾性体にマイカを添加するこ
とによって、高温寿命特性はさらに向上する。

Claims (2)

【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
   解液としてスルホラ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。