JP2000030987A - 有極性アルミニウム電解コンデンサ - Google Patents

有極性アルミニウム電解コンデンサ

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JP2000030987A
JP2000030987A JP10200883A JP20088398A JP2000030987A JP 2000030987 A JP2000030987 A JP 2000030987A JP 10200883 A JP10200883 A JP 10200883A JP 20088398 A JP20088398 A JP 20088398A JP 2000030987 A JP2000030987 A JP 2000030987A
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foil
aluminum
cathode
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rubber sealing
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Akio Takazawa
昭雄 高澤
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Nichicon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性な薬品を駆動用電解液に用いても、電解
液の漏出の発生しない有極性アルミニウム電解コンデン
サを実現すること。 【解決手段】 陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻
回したコンデンサ素子2と、このコンデンサ素子2の陽
極箔及び陰極箔から引き出された陽極リード端子3及び
陰極リード端子4のアルミニウム製の各丸棒部31、4
1が各端子挿通孔51、52にそれぞれ嵌められたゴム
封口体5と、4級アンモニウム塩もしくはイミダゾリニ
ウム塩を含む非水系の駆動用電解液を含浸したコンデン
サ素子2をゴム封口体5とともに封止するアルミニウム
製のケース6とを有する有極性アルミニウム電解コンデ
ンサにおいて、陰極箔としてエッチング後に、0.1V
から5Vの化成電圧で化成処理を施したアルミニウム箔
を用いるとともに、ゴム封口体5として耐アルカリ性コ
ーティングを施したブチルゴムを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム電解コ
ンデンサに関するものである。さらに詳しくは、アルミ
ニウム電解コンデンサからの駆動用電解液の漏出防止技
術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1および図2はそれぞれ、アルミニウ
ム電解コンデンサの構成要素を示す説明図、およびアル
ミニウム電解コンデンサの断面図である。小型アルミニ
ウム電解コンデンサは、一般に、図1および図2に示す
ように、陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻回した
コンデンサ素子2と、このコンデンサ素子2の陽極箔及
び陰極箔から引き出された陽極リード端子3及び陰極リ
ード端子4のアルミニウム製の各丸棒部31、41が各
端子挿通孔51、52にそれぞれ嵌められたゴム封口体
5と、駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子2をゴム
封口体5とともに封止するアルミニウム製のケース6と
から構成されている。
【0003】アルミニウム電解コンデンサにおいても近
年、デジタル回路等の発達に対応するため、低損失、低
インピーダンス特性が要求されている。これらの要求に
対応するための重要な技術は、主として、コンデンサ素
子に含浸される駆動用電解液の低比抵抗化である。この
要求を満たす駆動用電解液としては、γ−ブチロラクト
ン単独溶媒、あるいはγ−ブチロラクトンを主溶媒とし
それにエチレングリコールなどを配合した混合溶媒中
に、o−フタル酸やマレイン酸の4級アンモニウム塩な
どを溶質として溶解した駆動用電解液が用いられてい
る。
【0004】このような有機溶剤を用いた駆動用電解液
は、高温雰囲気中でゴム封口体を透過しての消失が激し
く、このような消失はコンデンサ特性の著しい劣化を招
来させる。そこで、このような駆動用電解液を用いる際
には、ゴム封口体としてガス透過性の低いブチルゴムを
使用するなど、気密面で各種の設計的配慮がなされてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
駆動用電解液を用いたアルミニウム電解コンデンサで
は、従来のアルミニウム電解コンデンサではみられない
新たな不具合が指摘されている。すなわち、アルミニウ
ム電解コンデンサを負荷状態で長期間の使用、あるいは
無負荷状態で長期間の放置を行ったときに、ゴム封口体
の陰極側の端子挿通孔部から駆動用電解液が漏出し、漏
出した駆動用電解液によって回路基板上で配線パターン
がショートを発生するという不具合である。
【0006】そこで、本発明の課題は、前記のような活
性な薬品を駆動用電解液に用いても、電解液の漏出の発
生しない有極性アルミニウム電解コンデンサを実現する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム封口体の
陰極側の端子挿通孔部から駆動用電解液が漏出するのを
防止するために行った各種検討から得られた新たな知見
に基づくものであり、ゴム封口体の陰極側の端子挿通部
に接するリード端子のアルミニウム製の丸棒部と、該端
子に接続されている陰極箔の電極電位差に着目したもの
である。すなわち、従来の有極性アルミニウム電解コン
デンサにおいて、陰極箔はこれに接続するリード端子の
アルミニウム製の丸棒部より電極電位が卑であるため、
陰極箔とアルミニウム製の丸棒部とによって局部電池が
形成される。このため、従来の有極性アルミニウム電解
コンデンサにおいて、陰極側のリード端子の丸棒部での
電極反応により、該丸棒部付近の駆動用電解液でアルカ
リ化が進行してしまう。その結果、陰極側のリード端子
の丸棒部付近で駆動用電解液に接するゴム封口体にアル
カリ劣化、すなわち、端子挿通孔の内面のゴム弾性の低
下が進行し、この部分からの駆動用電解液の漏出が起こ
るのである。
【0008】このような知見に基づいて、本発明は、こ
の局部電池の極性を逆転させることにより陰極側のリー
ド端子の丸棒部付近でゴム封口体に接する駆動用電解液
のアルカリ化の進行を阻止するとともに、ゴム封口体の
耐アルカリ性自身を向上させることによって、駆動用電
解液の漏出を防ぐことに特徴を有する。すなわち、本発
明では、陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻回した
コンデンサ素子と、該コンデンサ素子の前記陽極箔及び
前記陰極箔から引き出された陽極リード端子及び陰極リ
ード端子のアルミニウム製の各丸棒部が各端子挿通孔に
それぞれ嵌められたゴム封口体と、少なくとも4級アン
モニウム塩またはイミダゾリニウム塩のいずれかを含む
非水系の駆動用電解液を含浸した前記コンデンサ素子を
前記ゴム封口体とともに封止するケースとを有する有極
性アルミニウム電解コンデンサにおいて、前記ゴム封口
体として、少なくとも陰極側の前記端子挿通孔内に耐ア
ルカリコーティングを施したものを用い、かつ、前記陰
極箔として、エッチング処理後、0.1V以上の耐電圧
を有する皮膜を形成したアルミニウム箔を用いることに
特徴を有する。
【0009】本願明細書でいう非水系の駆動用電解液と
は、水を10%以上も配合するエチレングリコール−水
系の駆動用電解液とは違って、水を全く配合しないか、
あるいは配合しても5%以下の駆動用電解液のことをい
う。アルミニウム電解コンデンサの分野において、陰極
箔に化成処理などにより皮膜を形成しておくという技術
は、従来は、エチレングリコール−水系の溶媒にアンモ
ニウム塩(NH4 塩)を溶解させた駆動用電解液を用い
る場合に陰極箔の水和劣化、あるいは充放電時の陰極箔
の容量低下を防止する技術として用いられることはあっ
たが、本発明では、4級アンモニウム塩もしくはイミダ
ゾリニウム塩を含む非水系の駆動用電解液を用いたアル
ミニウム電解コンデンサにおいて、化成処理などの方法
で皮膜を形成した陰極箔を用いる点に第1の特徴を有す
る。
【0010】本発明では、皮膜を形成した陰極箔を用い
るので、陰極箔は陰極のリード端子のアルミニウム製の
丸棒部より電極電位が貴になる。従って、陰極側のリー
ド端子の丸棒部と陰極箔から構成される局部電池による
電流は、丸棒部から陰極箔に向けて流れるので、このリ
ード端子の丸棒部周辺における駆動用電解液においてア
ルカリ化が進行しない。それ故、陰極側のリード端子の
丸棒部付近で駆動用電解液に接するゴム封口体にアルカ
リ劣化、すなわち、端子挿通孔の内面のゴム弾性の低下
が発生しないので、この部分からの駆動用電解液の漏出
を防止することができる。ここで、陰極箔に形成する皮
膜の耐電圧については、用いるリード端子の丸棒部の材
質及び形状、駆動用電解液の種類により異なるが、0.
1V以上は必要である。但し、化成電圧が5Vを越える
場合には、陰極容量の低下をまねくだけであまり効果的
ではない。
【0011】また、本発明では、前記ゴム封口体のう
ち、少なくとも陰極側の前記端子挿通孔内に耐アルカリ
コーティングを施した点に第2の特徴を有する。その結
果、ゴム封口体の陰極側の端子挿通孔内の耐アルカリ性
が向上したので、陰極側のリード端子の丸棒部付近でゴ
ム封口体に接する駆動用電解液に多少のアルカリ化が進
行しても、ゴム封口体が劣化することがない。それ故、
駆動用電解液の漏出を防ぐことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
ここで用いるアルミニウム電解コンデンサの構造は、図
1および図2を参照して説明したとおりなので、その説
明を省略する。 [実施例1]まず、γ−ブチロラクトンを主成分とする
溶媒に、テトラエチルアンモニウムのフタル酸塩を主溶
質として15重量%配合して駆動用電解液を調製した。
次に、この駆動用電解液を用い、定格電圧16V、静電
容量330μF、ケースサイズ10mm、長さ12.5
mmの電解コンデンサを作製する。
【0013】ここで用いた実施例に係る陰極箔は、純度
が99%のアルミニウム箔に6%塩酸溶液中で交流電解
エッチングを施した後、0.05V、0.1V、0.5
V、1.0V、1.5V、2.0V、5.0Vの化成電
圧で化成処理を施したものである。なお、従来例では、
Al箔にエッチング処理を施した未化成の陰極箔を用い
た。
【0014】また、実施例に係るゴム封口体としては、
ブチルゴム製のものをゴム封口体に成形し終えた後、2
%シリコン溶液、5%シリコン溶液、10%シリコン溶
液に浸漬処理した後、120℃で加熱乾燥させたものを
用いた。このような処理を施したゴム封口体では、表面
全体にシリコンの膜が耐アリカリ性コーティング層とし
て形成される。従って、ゴム封口体では、少なくとも陰
極側の端子挿通孔の内面に耐アリカリ性コーティング層
(シリコン膜)が形成されたことになる。なお、従来例
では、このような処理を施さないゴム封口体を用いた。
【0015】これらの材料を組み合わせて電解コンデン
サをそれぞれ500個作製し、エージング処理を施した
後、温度85℃、湿度85%の高温高湿雰囲気中にて定
格電圧印加、無負荷放置試験を8000時間行い、試験
後の各コンデンサ試料について駆動用電解液の漏出状況
を確認した。その結果を表1及び表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】 表1及び表2より明らかなように、陰極箔としてエッチ
ング後に0.1V以上の化成処理を施したアルミニウム
箔を用い、かつ、ゴム封口体としては耐アルカリ性コー
ティングを施したブチルゴムを用いたアルミニウム電解
コンデンサでは駆動用電解液の漏出が発生せず、高い信
頼性が得られることが判明した。
【0018】なお、テトラエチルアンモニウムのフタル
酸塩に代えて、テトラエチルアンモニウムのマレイン酸
塩、テトラメチルアンモニウムのフタル酸塩あるいはマ
イレイン酸塩などといったその他の4級アンモニウム塩
を用いた駆動用電解液で行った評価においても、やは
り、陰極箔に化成処理を施したものを用い、かつ、ゴム
封口体としては耐アルカリ性コーティングを施したブチ
ルゴムを用いたアルミニウム電解コンデンサでは駆動用
電解液の漏出が発生しないことが確認できた。 [実施例2]γ−ブチロラクトンを主成分とする溶媒
に、イミダゾリニウムのフタル酸塩を主溶質として15
重量%配合して駆動用電解液を調製した。次に、この駆
動用電解液を用い、定格電圧16V、静電容量330μ
F、ケースサイズ10mm、長さ12.5mmの電解コ
ンデンサを作製する。
【0019】ここで用いた実施例に係る陰極箔は、純度
が99%のアルミニウム箔に6%塩酸溶液中で交流電解
エッチングを施した後、0.05V、0.1V、0.5
V、1.0V、1.5V、2.0V、5.0Vの化成電
圧で化成処理を施したものである。なお、従来例では、
Al箔にエッチング処理を施した未化成の陰極箔を用い
た。
【0020】また、実施例に係るゴム封口体としては、
ブチルゴム製のものをゴム封口体に成形し終えた後、2
%シリコン溶液、5%シリコン溶液、10%シリコン溶
液に浸漬処理した後、120℃で加熱乾燥させたものを
用いた。このような処理を施したゴム封口体では、表面
全体にシリコンの膜が耐アリカリ性コーティング層とし
て形成される。従って、ゴム封口体では、少なくとも陰
極側の端子挿通孔の内面に耐アリカリ性コーティング層
(シリコン膜)が形成されたことになる。なお、従来例
では、このような処理を施さないゴム封口体を用いた。
【0021】これらの材料を組み合わせて電解コンデン
サをそれぞれ500個作製し、エージング処理を施した
後、温度85℃、湿度85%の高温高湿雰囲気中にて定
格電圧印加、無負荷放置試験を8000時間行い、試験
後の各コンデンサ試料について駆動用電解液の漏出状況
を確認した。その結果を表3及び表4に示す。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】 表3及び表4より明らかなように、陰極箔としてエッチ
ング後に0.1V以上の化成処理を施したアルミニウム
箔を用い、かつ、ゴム封口体としては耐アルカリ性コー
ティングを施したブチルゴムを用いたアルミニウム電解
コンデンサでは駆動用電解液の漏出が発生せず、高い信
頼性が得られることが判明した。 [その他の実施例]なお、上記形態では、耐アルカリ性
コーティングの一例としてシリコン膜の形成を行った
が、ゴム封口体をアルカリから保護できるものであれ
ば、その他のコーティングであってもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアル
ミニウム電解コンデンサでは、陰極箔とこれに接続する
陰極リード端子の丸棒部との間に形成される局部電池に
起因する電流の向きを逆転させることにより陰極側のリ
ード端子の丸棒部付近でゴム封口体に接する駆動用電解
液のアルカリ化の進行を阻止するとともに、ゴム封口体
の耐アルカリ性自身を向上させたので、駆動用電解液の
漏出を防ぐことができた。それ故、低損失、低インピー
ダンス特性を有するアルミニウム電解コンデンサの信頼
性を向上させることができるので、本発明の持つ工業
的、実用的価値は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルミニウム電解コンデンサの構成要素を示す
斜視図である。
【図2】アルミニウム電解コンデンサの縦断面図であ
る。
【符号の説明】
2 コンデンサ素子 3 陽極リード端子 4 陰極リード端子 5 ゴム封口体 6 アルミニウム製のケース 31、41 アルミニウム製の丸棒部 51、52 ゴム封口体の端子挿通孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻
    回したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の前記陽極
    箔及び前記陰極箔から引き出された陽極リード端子及び
    陰極リード端子のアルミニウム製の各丸棒部が各端子挿
    通孔にそれぞれ嵌められたゴム封口体と、少なくとも4
    級アンモニウム塩またはイミダゾリニウム塩のいずれか
    を含む非水系の駆動用電解液を含浸した前記コンデンサ
    素子を前記ゴム封口体とともに封止するケースとを有す
    る有極性アルミニウム電解コンデンサにおいて、 前記ゴム封口体として、少なくとも陰極側の前記端子挿
    通孔内に耐アルカリコーティングを施したものを用い、 前記陰極箔として、エッチング処理後、0.1V以上の
    耐電圧を有する皮膜を形成したアルミニウム箔を用いた
    ことを特徴とする有極性アルミニウム電解コンデンサ。
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