JPH01181507A - アルミニウム電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム電解コンデンサ特にアルミニウ
ムの腐食を防止したアルミニウム電解コンデンサに関す
るものである。

〔従来の技術〕

７　／ｌ／　ミニラム電解コンデンサは、陽極用高純度
アルミニウム箔表面に形成された酸化皮膜を誘電体とし
て、陰極用アルミニウム箔、電解液及びコンデンサ紙（
電解紙）から構成されている。第１図は、一般的なアル
ミニウム電解コンデンサ素子を図示したものであり、陽
極となるアルミニウム酸化皮膜２を形成させたアルミニ
ウム箔及び陰極となるアルミニウム箔３０両箔間に電解
紙４をはさみ、これを円筒状に巻いて素子１となし、電
極リード線５及び６を設け、電解液を含浸させた構造に
なっている。

電解紙は、絶縁物であるため、両箔間に電解紙をはさみ
込んだ場合、陽極箔上の誘電体（酸化皮膜）と、電解紙
が誘電体となりコンデンサにはなるがこのままでは静電
容量は極めて小さい。しかしこの素子に電解液を含浸さ
せると、陽極箔上の誘電体で本来の静電容量が得られる
。

すなわち、電解液は実質上陰極の役目を果している。電
解液は電気伝導性を有しているだけではなく、陽極箔上
の酸化皮膜を修復する能力も持ち合わせていなければな
らない。すなわち酸化皮膜の劣化部分に作用して、酸化
皮膜を形成する能力を有していなければならない。この
ことは、その界面において陽極酸化が起こっていると言
える。電解液としては、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド
、エチレングリコール、γ−ブチロラクトン等を主溶剤
として、有機酸、有機酸塩、ホウ酸、ホウ酸塩、リン酸
、リン酸塩等を溶質として含んでいるものが主に用いら
れる。

しかしながら、電解液中にＣｔ−やＢγ−などのハロゲ
ンイオンが存在すると、アルミニウムと反応し、これを
腐食させる。ハロゲンイオンとしてＣｔ−が存在する場
合のアルミニウムの腐食の過程を（式１）及び（式２）
に示す。電解液中にＣｔ−が存在するとアルミニウムと
反応する（式１）。更にこの反応で生成したＡ／、　Ｃ
Ｌ、は加水分解して水酸化アルミニウムとなり、再びＣ
ｔ−を遊離する（式２）。

遊離したＣｔ−は再びアルミニウムに作用する（式１）
。このようにアルミニウムの腐食が繰り返される。

２Ａｔ＋６ＨＣｚ→２ＡｔＣ１Ｓ　＋　５Ｈ２（式１）
ＡｔＣ１，十′５０Ｈ−→Ａ２（ＯＨ）、＋３Ｃ２−（
式２）Ｃｔ−の発生源は２通り考えられる。ひとつは表
面積を増加させるためアルミニウム箔に電気化学的エツ
チングを施こすが、この除用いる塩酸や塩化ナトリウム
などの塩化物水溶液からなるエツチング液のＣｔ−が残
存した場合。

第二は、アルミニウム電解コンデンサとプリント基板上
などをハンダづけした後、塩素系溶剤で洗浄した場合に
、封口材とアルミニウムの隙間、封口材とリード線部の
隙間あるいは、封口材の中に拡散により塩素系溶剤が侵
入し、例えば（式３）のような反応でＣｔ−を遊離する
場合。

ＣＣ１，Ｆ−ＣＣ１Ｆ、→ＣＣｚＦ＝ＣＦ、＋２Ｃｔ（
式３）実際上問題の大きいのは後者の方である。

これを解決するために、塩素系以外の溶剤を使用する方
法が検討されているが、可燃性であったりコスト高にな
る等の問題を有しており、塩素系溶剤はどすぐれた溶剤
がない。

また、溶剤の浸入しくい封口材を使用したり、また封口
材を２重構造にすることも、塩素系溶剤の浸入を防ぐ手
段であるが、コスト高になる等の理由で採用されていな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、上記従来技術の課題に鑑み、イオン性不
純物特にハロゲンイオンがアルミニウム電解コンデンサ
中に存在しても、アルミニウムの腐食を防止する方法を
既に発明している（特開昭６０−２００９９１号）。

この発明は、アルミニウムを電極材料又は配線材料とす
る電子部品中に無機イオン交換体を共存させることを特
徴とするアルミニウムの腐食防止方法に関するものであ
り、アルミニウム電解コンデンサの場合には、無機イオ
ン交換体を封口材料、電解液、電解紙部分等に共存させ
ることにより、腐食防止の効果を得るものである。

一方、本発明者らは、アルミニウム電解コンデンサにお
いて腐食発生の起こりやすい部位を調べたところコンデ
ンサ素子の上部であるとの知見を得た。

そこでアルミニウム電解コンデンサに無機イオン交換体
を共存させる場合、コンデンサ素子の上部に集中させれ
ば腐食防止により一層効果が期待できると考え、コンデ
ンサ素子の上部に無機イオン交換体を集中して存在させ
る方法を考案した（実願昭６２−１７４４６５号）。こ
の方法はイオン交換紙をアルミニウム電解コンデンサの
封口材のコンデンサ素子側の面および／またはコンデン
サ素子の上部に存在させる方法である。イオン交換紙と
しては、繊維自体にイオン交換能を持たせ、抄紙したも
のと、通常の繊維間にイオン交換体を担持させたものが
あるが、大部分は後者である。

しかしイオン交換紙を用いる方法では、イオン交換体を
抄紙する工程、アルミニウム電解コンデンサに適合する
よう必要形状に切り抜く工程、リード線を通す穴を開け
る工程および実装する工程等、工程が極めて繁雑であり
、また、使用原材料コストや、歩留りの悪さを考えると
経済的に好ましい方法とは言えない。さらに、イオン交
換紙と封口材のコンデンサの素子側の面あるいは、コン
デンサ素子の上部の間に隙間があると、塩化物イオンＣ
ｔ−がその隙間を通過して、Ａｔ表面に達する可能性が
ある。隙間をなくする対策として、接着剤を用いてこれ
らを接合する方法が考えられるが、工程がさらに繁雑に
なり、好ましい方法とは言えなかった。

（ロ）発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を重
ねた結果、アルミニウム電解コンデンサの電解液を構成
する溶剤（以下単に「溶剤」と称する。）および無機イ
オン交換体とからなる組成物（以下単に「組成物」と称
する。）を作成し、これをコンデンサ素子の上部に存在
させるだけで、腐食防止効果が著しく向上するとの知見
を得て本発明を完成するに至った。

即ち本発明はコンデンサ素子を外装ケース内に収納し、
ケース開口部を封口材で密閉してなるアルミニウム電解
コンデンサにおいて、アルミニウム電解コンデンサの電
解液を構成する溶剤および無機イオン交換体からなる組
成物を、コンデンサ素子の上部に存在させたことを特徴
とするアルミニウム電解コンデンサである。

本発明で用いる無機イオン交換体はハロゲンイオンに選
択性を有するものであれば特に種類を問わないが、鉛ヒ
ドロキシアパタイトおよびカドミウムヒドロキシアパタ
イトがアルミニウムの腐食防止効果が大きく好ましい。

溶剤は実際にアルミニウム電解コンデンサに用いるもの
を選べばよく、エチレングリコール、Ｎ、Ｎ−ジメチル
ホルムアミド、ｒ−プチロラクタン等が挙げられる。

本発明で用いる組成物は、無機イオン交換体と溶剤を混
合すれば得られるが、この粘度は後述の方法で測定した
場合５０，０００ｃＰ以上であることが好ましい。

５０．０００ｃＰ未満では、コンデンサ素子の上部に付
着させても流れ出す恐れがある。一方粘度があまり高す
ぎては目的の部分にうま（添加できない等、作業性が悪
いため、剪断力を与えたとき流動化し得る粘度であるこ
とが望ましい。

一般に、無機イオン交換体と溶剤を混合した場合、ハロ
ゲンイオンの捕捉に必要な量よりも過剰の無機イオン交
換体を配合しないと適当な粘度となりにくい。

このため本発明で用いる組成物には分散剤および／また
は増粘剤を更に配合することが好ましい。粘度は無機イ
オン交換体、溶剤、あるいは分散剤や増粘剤の種類や混
合比率を換えることにより調整できる。

分散剤は、無機イオン交換体を溶剤に添加・混合した場
合、分散効果を発揮するものであれば使用可能であるが
、（メタ）アクリル酸単量体単位と（メタ）アクリル酸
エステル単量体単位からなる共重合体の塩が分散効果が
大きく好ましい。

分散剤の添加量に関する制限は特にないが、添加量が少
なすぎては分散効果が不十分であり、一方ある量以上添
加しても、もはや分散効果は向上しないので、無機イオ
ン交換体１００重量部に対して、分散剤（固型分）０．
１〜２００重量部、特に１〜１００重量部が好ましい。

増粘剤は、溶剤に対して増粘効果があれば使用可能であ
る。がポリビニルアルコールやポリアルキレングリコー
ル等のアルコール系の増粘剤が溶剤とのなじみが良く好
ましい。

これ以外に、本発明で用いる組成物には必要に応じて、
アルミニウム電解コンデンサの電解液の成分であるホウ
酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、リン酸アン
モニウム等の塩を添加にもよい。

本発明で用いる組成物の粘度は以下の方法で測定したも
のである。

東京計器製ＥＭＤ−８Ｔ型粘度計を用い、組成物を試料
室に入れ、１１００ｒｐで５分間ローターを回転させる
。この間に、６０±１℃の水を試料室のジャケットに流
し試料温度を３０°Ｃにする。この後すぐに、ローター
の回転数を１０ｒｐｍ　にし、２分間回転させた後、粘
度を測定した。

本発明で用いる組成物の作製方法は、無機イオン交換体
および溶剤、さらに所望により分散剤および／または増
粘剤の所定量を混合することができれば、いかなる手段
をも利用できる。

例えば、乳鉢、ニーダ−、ホモジナイザー等の利用が挙
げられるが、より均一に混合するためＫは３本ロールが
好ましい。

本発明で用いる組成物を、コンデンサ素子の上部に存在
させる方法としては、細管を通して、その先から必要量
を注入し、コンデンサ素子の上面に付着させる方法や　
細い棒の先に該（酸物を付け、コンデンサ素子の上面に
塗りつける水沫がある。また組成物は封口材の裏側に存
在させ【もよい。

〔作　用〕

本発明で用いる組成物はコンデンサ素子の上部に付着さ
せるとアルミニウムの腐食防止効果が大きい。

これほこの箇所が外界から侵入してくる不純物イオンの
通り道であるためと考えられる。

〔実施例および比較例〕

以下実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。尚「部」とあるは「重量部」を表わす。

実施例１〜４、比較例１〜４ 無機イオン交換体、溶剤、分散剤、及び増粘剤を表１の
割合で混合し、３本ロールで３回混練し、組成物を得た
。

コンデンサ素子を電解液に浸した後、該組成物を注射器
でコンデンサ素子の上面に注入した。

その他は通常の方法でアルミニウム電解コンデンサを作
製した。ここで用いた電解液は実施例１〜３はエチレン
グリコールな主成分とするもの、実施例４はＮ、Ｎ−ジ
メチルホルムアミドを主成分とするものである。別に該
組成物を用いず、実施例１及び４と同様にアルミニウム
電解コンデンサを作製した（比較例１．２）。

さらに、特願昭６１−１４３７６８号実施例１に準じて
鉛ヒドロキシアパタイト５０重ｆ％を含有する坪量５０
０％／ｍのイオン交換紙を作製しこれを、封口材と同じ
形状に切り抜き、コンデンサ素子の上面に当て、実施例
１に用いたエチレングリコールな主成物とした電解液及
び、実施例２に用いたＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミドを
生成物とした電解液を用いてアルミニウム電解コンデン
サを作製した（比較例３，４）。

これらのアルミニウム電解コンデンサを１，１゜１−ト
リクロロエタン中に６０分間浸漬した後、１２１℃、６
３Ｖの電圧を印加して寿命テストを実施した。所定時間
後にコンデンサを解体し、腐蝕発生率を調べた。結果を
表２に示す。

尚、腐蝕発生率は、例１つにつき２０個のコンデンサを
試験し、そのうちの腐蝕の生じた個数を示したものであ
る。

表２ （／→　発明の効果 １よ 本発明の組成物をコンデンサ素子の上部に存在させるこ
とにより、アルミニウム電解コンデンサにおけるアルミ
ニウムの腐蝕防止効果が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的なアルミニウム電解コンデンサ素子の
概略説明図である。 １、・・・素子本体 ２、・・・アルミニウム酸化皮膜（陽極）３、・・・ア
ルミニウム箔（陰極） ４、・・・コンデンサ紙（電解紙） ５、．６．・・・電極リード線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．コンデンサ素子を外装ケース内に収納し、ケース開
   口部を封口材で密閉してなるアルミニウム電解コンデン
   サにおいて、アルミニウム電解コンデンサの電解液を構
   成する溶剤および無機イオン交換体からなる組成物を、
   コンデンサ素子の上部に存在させたことを特徴とするア
   ルミニウム電解コンデンサ。