JPH07201679A - アルミ電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 家電機器などに使用されるアルミ電解コンデ
ンサに関し、液洩れ不良を解決し、高性能なアルミ電解
コンデンサを提供することを目的とする。 【構成】 コンデンサ素子１に接続された外部引出し線
３の封口体７と接する部分に耐アルカリ性の絶縁被膜１
１を形成する構成とすることにより、電解液４の液洩れ
を防止し、高性能なアルミ電解コンデンサを提供するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家電機器、ＯＡ機器、通
信機器、自動車部品などに使用されるアルミ電解コンデ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のアルミ電解コンデンサに
ついて図面を用いて説明する。図５は従来のアルミ電解
コンデンサの中で最も小さいチップコンデンサと呼ばれ
るものであり、１０５℃で２０００時間保証の性能を有
するものである。

【０００３】図５において１７は外部引出し線１８をそ
れぞれ接続した陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻
回したコンデンサ素子、１９は電解液、２０はアルミケ
ース、２１は座板である。２２は四フッ化ポリエチレン
２３とブチルゴムあるいはエチレン・プロピレンゴム２
４の複合体からなる封口体であり、外部引出し線１８を
挿通してアルミケース２０の上面部に圧入状態ではめ込
まれ、アルミケース２０の絞りならびに曲げ加工により
封止機能を果たしている。

【０００４】図６は同じく従来のアルミ電解コンデンサ
を示すものであり、上記図５の封口体２２をブチルゴム
を圧縮成形した封口体２５で構成したチップコンデンサ
であり、８５℃で２０００時間保証の性能を有するもの
である。

【０００５】また、上記封口体２２または２５のゴムに
は、カーボンブラックにクレーなどのケイ酸塩系を加え
た充填剤および炭酸カルシウムなどが含有されている。

【０００６】図７は上記図５、図６で示した従来のアル
ミ電解コンデンサに使用される外部引出し線１８を示し
たものであり、コンデンサ素子接続部２６を設けたアル
ミ線からなる内部接線リード線２７とＣＰ線からなる外
部導出リード線２８を溶接部２９にて接合して形成され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のアルミ電解コンデンサでは電解液１９や電解質に高性
能なものが開発され、コンデンサ特性は大きく改善され
たが、近年になり機器の使用環境が厳しくなるに伴って
液洩れ不良が増加している。

【０００８】この液洩れ不良は、コンデンサ特性（静電
容量、Ｔａｎδ）の消失のみならず、プリント基板を損
傷させるという重大な欠点になっていた。

【０００９】またチップコンデンサにおいては、半田リ
フロー工程で２００℃以上の高温と内圧上昇に起因する
封口体２２，２５の変形が発生するという課題があっ
た。

【００１０】本発明はこのような従来の課題を解決し、
液洩れ不良や封口体の変形を解決した高性能なアルミ電
解コンデンサを提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアルミ電解コンデンサは、外部引出し線を接
続した陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回したコ
ンデンサ素子と、このコンデンサ素子を電解液と共に収
納した上面開放のアルミケースと、上記外部引出し線を
挿通しアルミケースの上面部にはめ込まれた封口体から
なるアルミ電解コンデンサにおいて、上記外部引出し線
のうち少なくとも陰極箔に接続された外部引出し線の封
口体と接する部分にフェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリ
パラキシリレン、セラミック塗料などからなる耐アルカ
リ性の絶縁被膜を形成した構成としたものである。

【００１２】

【作用】この構成により封口体を挿通した外部引出し線
の封口体と接する部分に形成した耐アルカリ性の絶縁被
膜が、イオンの移動を含めた電気的、化学的反応を全て
抑制し、特にこの反応が顕著な陰極側においても液洩れ
の発生を防ぐことができる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面
を用いて説明する。

【００１４】図１は同実施例によるアルミ電解コンデン
サの構成を示す断面図であり、同図において１は陽極側
の外部引出し線２と陰極側の外部引出し線３をそれぞれ
接続した陽極箔（図示せず）と陰極箔（図示せず）をセ
パレータ（図示せず）を介して巻回したコンデンサ素
子、４は電解液、５はアルミケース、６は座板である。

【００１５】７は四フッ化ポリエチレン８とブチルゴム
あるいはエチレン・プロピレンゴム９の複合体からなる
封口体であり、外部引出し線２，３を挿通してアルミケ
ース５の上面部に圧入状態ではめ込まれ、アルミケース
５の絞りならびに曲げ加工により封止機能を果たしてい
る。

【００１６】１０は外部引出し線２，３を挿通して封口
体７の上面に密着して配置された封口体変形防止用の補
強板、１１は陰極側の外部引出し線３の封口体７と接す
る部分に形成された絶縁被膜である。

【００１７】図２は上記図１に示した本発明のアルミ電
解コンデンサに使用される陰極側の外部引出し線３を示
したものであり、この陰極側の外部引出し線３はコンデ
ンサ素子接続部１２ａを設けたアルミ線からなる内部接
続リード線１２とＣＰ線からなる外部導出リード線１３
を溶接部１４にて接合して形成し、さらにこの陰極側の
外部引出し線３が封口体７と接する部分に絶縁被膜１１
を形成した構成としている。

【００１８】この絶縁被膜１１は電解液４に対して著し
い膨潤をしないと共に、アルカリに侵されにくく、ピン
ホールがないことが必要である。

【００１９】また、アルミ線やＣＰ線に形成する絶縁被
膜１１は、封口体７に高速で外部引出し線２，３を挿入
する時のストレスに耐える程度の密着性と強度が必要で
ある。

【００２０】また、絶縁被膜１１を形成するための材料
としては、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリパラキシ
リレン、セラミック塗料等が適している。

【００２１】また、外部引出し線３の絶縁被膜１１を形
成する部分を、予めアルマイト処理することにより、絶
縁被膜１１の密着性、絶縁性を向上させることができ
る。

【００２２】このように陰極側の外部引出し線３の封口
体７と接する部分に耐アルカリ性の絶縁被膜１１をピン
ホールが無い状態で形成することにより、外部引出し線
３と電解液４との間で、イオンの移動を含めた電気的、
化学的反応を全て抑制し、特にこの反応が顕著な陰極側
の外部引出し線３側においても液洩れの発生を防止する
ことができる。

【００２３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
によるアルミ電解コンデンサについて説明する。

【００２４】本実施例は上記第１の実施例で説明したア
ルミ電解コンデンサの封口体７に使用されるゴム９（ブ
チルゴム、エチレン・プロピレンゴム、ブチルゴムとエ
チレン・プロピレンゴムの複合体のいずれか）に含有さ
れる充填剤に関するものであり、これ以外は第１の実施
例と同様であるために詳細な説明は省略し、異なる部分
についてのみ説明する。

【００２５】一般にゴム９に含有される充填剤としては
ケイ酸塩（クレー）、炭酸カルシウム（タルク）などが
多く使用されるが、これらはアルカリに侵されやすいた
めに電解液４を透過させて液洩れ不良を誘発させること
から、上記充填剤としてシリカ、アルミナ、ボロンナイ
トライドなどの耐アルカリ性の材料を使用し、かつその
効果を一層高めるために鱗片状の形状をした充填剤１５
を使用するようにしたものである。

【００２６】しかしながら、これらの充填剤１５を含有
させるだけではブチルゴム、エチレンプロピレンゴムと
は反応しないためにゴム９の膨潤を抑制する機能はな
く、ゴム９の膨潤を抑制する機能を得るためにはゴム９
と充填剤１５を反応させることが必要であり、このため
（化１）に示すようにコロイダルシリカとアルキルシリ
ケートの反応生成物（セラミック塗料）を上記充填剤１
５に添加し、混合撹拌することにより充填剤１５の表面
に２μ以下のセラミック被膜を形成することができる。
ただし、２μ以上に厚く塗布すると部分的な被膜のクラ
ックが発生し、効果は低減する。

【００２７】

【化１】

【００２８】図３（ａ），（ｂ）は上記ゴム９に含有さ
れた充填剤１５の状態を示した部分拡大断面図であり、
同図（ａ）はゴム９に耐アルカリ性の鱗片状の充填剤１
５を含有させた状態であるが、この状態では充填剤１５
の周縁には空間部１６が発生し、この空間部１６を介し
て充填剤１５がゴム９と接するために反応はしない。

【００２９】同図（ｂ）は表面にセラミック被膜を形成
した充填剤１５をゴム９に含有させた状態を示したもの
であり、充填剤１５の表面に形成したコロイダルシリカ
とアルキルシリケートを反応させた反応生成物であるセ
ラミック塗料から形成した塗膜が、ブチルゴムあるいは
エチレンプロピレンゴムの分子に入り込み、強固な結合
を示す。

【００３０】したがって半田リフロー時の熱圧により、
電解液４がゴム９の分子中に入りにくくなり、ゴム９の
膨潤は小さくなる。このようにして処理した充填剤１５
はゴム９と反応するために、電解液４に対する膨潤性が
改善され、コンデンサ特性の通電、加熱時の変化が低減
されるようになる。

【００３１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図面を用いて説明する。

【００３２】図４は同実施例によるアルミ電解コンデン
サに使用される補強板１０を示した斜視図であり、この
補強板１０は上記第１の実施例で図１を用いて説明した
アルミ電解コンデンサに使用され、外部引出し線２，３
を挿通して封口体７の上面に密着状態で配置するように
組立時に挿入し、アルミケース５の加工により固定す
る。したがって補強板１０はアルミケース５の内径より
は小さく、アルミケース５の上端部をカールする内径よ
りは大きい寸法に外径を加工する必要がある。

【００３３】また、補強板１０は半田リフローでの熱圧
に対して、変形が小さいことが望ましいことから、熱変
形温度が２５０℃以上の材料を使う必要がある。

【００３４】また、電解液４が付着した場合膨潤溶解し
ないことが必要である。したがってＦＲＴＰ（ガラス繊
維強化熱可塑性プラスチック）が適している。例えばナ
イロン４６、ナイロン６６、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、芳香族
ポリエステル、液晶ポリマーなどは使用することができ
る。

【００３５】また、補強板１０の厚みは製品仕様、カー
ル特性により制約を受けるが、０．１〜０．５mm程度が
使用可能であり、曲げ強度は厚みの３乗に比例すること
から、厚い程変形は小さくなることは言うまでもない。

【００３６】このような補強板１０をガラス繊維を３０
％充填したＰＰＳの０．３mmｔにて作成して封口体７の
上面に配置すると、ＰＰＳは四フッ化ポリエチレンに比
べ２００℃でのヤング率は５倍大きいことから、補強板
１０を使用しない四フッ化ポリエチレン８とゴム９から
なる封口体７のみの場合に比べて半田リフロー時の変形
量は１／５に低下する。

【００３７】なお、ゴム９単体の場合は熱変形温度は存
在せず、熱圧による変形は大きいが、冷却すれば元に近
い状態に復帰するが、復帰しにくい四フッ化ポリエチレ
ン８とゴム９との複合による封口体７に上記補強板１０
を組み合わせて使用することにより、封口体７の変形防
止に有効である。

【００３８】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について説明する。

【００３９】本実施例では上記第１〜第３の実施例に基
づいてアルミ電解コンデンサの中で最も小さいチップコ
ンデンサを試作した。

【００４０】（１）φ４mm、１６Ｖ耐圧１０μＦのチッ
プコンデンサを以下の仕様で試作した。

【００４１】（１−１）陰極リード線：フェノール樹脂
（商品名 スミラックＰＣ１：住友ベークライト製）を
封口部分の中央基２mm幅で塗布し、１００℃１０分の乾
燥後、１６０℃３０分の焼付けを行い、１０μの塗膜を
形成した。

【００４２】（１−２）封口体：０．８mmｔ四フッ化ポ
リエチレン、０．３５mmｔエチレン・プロピレンゴムの
ラミネートシートにおいて、ゴム充填剤として鱗片状ア
ルミナ（平均粒径５μ）を配合したものを試作し、打抜
き加工して封口体７を試作した。

【００４３】（１−３）補強板：外径φ３．５mm、厚み
０．３mmｔ、２ヶ所のリード穴を設けた補強板をＰＰＳ
（大日本インキ製：商品名 ＦＺ１１４０：ガラス繊維
４０％入）で試作した。

【００４４】なお、上記３部材以外は従来の工程品、工
程条件を変えずに１００ケのチップコンデンサの試作を
行った。

【００４５】（２）φ６mm、１０Ｖ耐圧、１００μＦの
チップコンデンサを以下の仕様で試作した。

【００４６】（２−１）陰極リード線：ポリパラキシリ
レンを封口体７と接する位置を中心に２mmで厚み３μを
気相法で形成した。被膜をつけたくない部分はマスキン
グより試作した。

【００４７】（２−２）封口体：０．８mmｔ四フッ化ポ
リエチレン、０．３５mmｔブチルゴムラミネートシート
において、ゴム充填剤として粒径２〜３μの石英粉末を
以下の処理を行ってから配合した。

【００４８】コロイダルシリカ（４０％soln） ３５ エチルシリケート １０ 酢酸 ０．１ ５０℃３０分混合撹拌 上記混合物を水：イソプロピルアルコール＝１：１の混
合液に重量比で１：１混合してセラミック塗料を完成さ
せた。

【００４９】石英粉末 １kg セラミック塗料 ０．１kg ニーダで混練後、１５０℃２０分の乾燥をする。

【００５０】このシートを打抜き加工により封口体７を
試作した。 （２−３）補強板：外径φ５．５mm、厚み０．３mmｔ、
２ヶ所のリード穴を設けた補強板を液晶ポリマー（日本
石油化学製：商品名 サイザーＧ３３０：ガラス繊維３
０％入）で試作した。

【００５１】なお、上記３部材以外は従来の工程品、工
程条件を変えずに１００ケのチップコンデンサの試作を
行った。

【００５２】（３）φ４mm、１０Ｖ耐圧、１０μＦのチ
ップコンデンサを以下の仕様で試作した。

【００５３】（３−１）陰極リード線：上記試作品
（１）と同様にフェノール樹脂被膜を１０μ形成した。

【００５４】（３−２）封口体：２mm厚のブチルゴム圧
縮成形用ゴムコンパウンドにおいて、鱗片状アルミナ
（平均粒径３μ）を上記試作品（２）と同じようにセラ
ミックコーティング処理して添加し、１５０℃、１００
kg/cm²、５分の圧縮成形を行い封口体７を試作した。

【００５５】なお、上記２部材以外は従来の工程品、工
程条件を変えずに１００ケのチップコンデンサの試作を
行った。

【００５６】上記のように試作した試作品（１）〜
（３）の性能を測定したところ、半田リフローにおける
静電容量変化は従来品では−４〜−５％であるが、試作
品（１）では−３％、試作品（２），（３）では−１〜
−２％と小さいものであった。

【００５７】また、−４０℃〜＋１０５℃の熱衝撃試験
において、四フッ化ポリエチレン、ゴム複合の封口体で
は、数１０サイクルで陰極部からの液洩れが確認され、
またブチルゴム単体の封口体においても１００サイクル
が限界であるが、本発明による試作品では３００サイク
ルの熱衝撃試験を行っても液洩れは皆無であった。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によるアルミ電解コ
ンデンサは、少なくとも陰極側の外部引出し線の封口体
と接する部分に耐アルカリ性の絶縁被膜を形成する構成
とすることにより、上記耐アルカリ性の絶縁被膜がイオ
ンの移動を含めた電気的、化学的反応を全て抑制し、特
にこの反応が顕著な陰極側においても液洩れの無い、高
性能なアルミ電解コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるアルミ電解コンデンサ
の構成を示す断面図

【図２】同実施例による外部引出し線を示す平面図

【図３】同実施例による封口体の部分拡大断面図

【図４】同実施例による補強板を示す斜視図

【図５】従来のアルミ電解コンデンサの構成を示す断面
図

【図６】従来のアルミ電解コンデンサの構成を示す断面
図

【図７】従来の外部引出し線を示す平面図

【符号の説明】

１ コンデンサ素子 ２ 外部引出し線（陽極側） ３ 外部引出し線（陰極側） ４ 電解液 ５ アルミケース ６ 座板 ７ 封口体 ８ 四フッ化ポリエチレン ９ ゴム １０ 補強板 １１ 絶縁被膜 １２ 内部接続リード線 １２ａ コンデンサ素子接続部 １３ 外部導出リード線 １４ 溶接部 １５ 充填剤 １６ 空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 修治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部引出し線を接続した陽極箔と陰極箔
   をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、この
   コンデンサ素子を電解液と共に収納した上面開放のアル
   ミケースと、上記外部引出し線を挿通しアルミケースの
   上面部にはめ込まれた封口体からなるアルミ電解コンデ
   ンサにおいて、上記外部引出し線のうち少なくとも陰極
   箔に接続された外部引出し線の封口体と接する部分にフ
   ェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリパラキシリレン、セラ
   ミック塗料などからなる耐アルカリ性の絶縁被膜を形成
   してなるアルミ電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 外部引出し線の絶縁被膜を形成する部分
   が予めアルマイト処理されたものである請求項１記載の
   アルミ電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 アルミナ、シリカ、ボロンナイトライド
   のうち少なくとも１種以上の耐アルカリ性の充填剤を含
   有したブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、ブチル
   ゴムとエチレン・プロピレンゴムの複合体のいずれかに
   より構成された封口体、もしくはこれに四フッ化ポリエ
   チレンを積層結合した封口体を用いた請求項１または請
   求項２記載のアルミ電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 コロイダルシリカとアルキルシリケート
   を添加、反応させて塗料被膜を形成した耐アルカリ性の
   充填剤を用いた請求項３記載のアルミ電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックか
   らなる円板形の補強板を外部引出し線を挿通して封口体
   の上面に密着して配置した請求項１〜４いずれかに記載
   のアルミ電解コンデンサ。