JP2000058390A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面実装時の熱ストレスによるコンデンサの外
観変形を抑制し、それによる実装時の半田付け不良を改
善すると共に、低温での性能の維持向上が可能な電解コ
ンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデン
サを提供することを目的とする。 【解決手段】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを
含有する有機溶媒に第４級アンモニウムを含有しない有
機酸塩を電解質として溶解した構成の電解コンデンサ駆
動用電解液とし、またそれを用いた電解コンデンサとす
ることにより、外観変形の抑制と実装時の半田付け不良
の改善、さらには低温での性能維持と向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に使用
される電解コンデンサに用いる、電解コンデンサ駆動用
電解液およびそれを用いた電解コンデンサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の電解コンデンサ駆動用電解液（以
下、電解液という）としては、エチレングリコール溶媒
に、電解質としてホウ酸やアジピン酸のアンモニウム塩
を溶解させたものが知られている。

【０００３】また、低温特性の優れた電解液としては、
低温での粘性が低いγ−ブチロラクトンに有機酸や無機
酸またはそれらの塩を電解質として溶解させたものが用
いられており、トリエチルアミン、ジエチルアミン塩を
電解質とした電解液（特開昭５４−１０２４号公報）等
が知られている。さらに、マレイン酸またはシトラコン
酸の第４級アンモニウム塩を電解質とした電解液（特公
平３−６６４６号公報）や、芳香族カルボン酸の第四級
アンモニウム塩を電解質とした電解液（特公平３−８０
９２号公報）等も知られている。

【０００４】さらに、沸点の高い電解液の溶媒として、
Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノン（特開昭６
２−２６６８１７号公報および特開平６−５４７１号公
報）が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の電解液では、エチレングリコール溶媒にホウ酸やアジ
ピン酸のアンモニウム塩を溶解した電解液や、γ−ブチ
ロラクトンやＮ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノ
ンにトリエチルアミン塩やジエチルアミン塩や第４級ア
ンモニウム塩を電解質として溶解した電解液では、これ
らの溶媒の沸点（耐熱性）が十分ではなく、これらで電
解コンデンサ（以下、コンデンサという）を構成し面実
装部品として使用した場合、面実装時の熱処理条件（半
田付けの温度やリフロー炉を通過する時間）によっては
内部圧力の上昇により外観の変形が生じ、その結果、実
装の際に半田付け不良が生じる場合があるという課題が
あった。

【０００６】特に、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾ
リジノンに有機酸塩を電解質として溶解した電解液は、
低温で凝固しやすく、−２５℃以下の温度ではコンデン
サの性能が発揮できないと言う問題点があった。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るものであり、面実装時の熱ストレスによるコンデンサ
の外観変形を抑制し、これにより面実装時の半田付け不
良を改善すると共に、電解コンデンサの低温での性能の
維持向上を図ることが可能な電解コンデンサ駆動用電解
液およびそれを用いた電解コンデンサを提供とすること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含
有する有機溶媒に第４級アンモニウムを含有しない有機
酸塩を電解質として溶解した構成の電解コンデンサ駆動
用電解液およびそれを用いた電解コンデンサとしたもの
である。この構成によれば、沸点の高いＮ，Ｎ’−ジメ
チルプロピレンウレアを溶媒成分として含有するために
高温雰囲気においても電解液が気化しにくくなり、内部
圧力の上昇が抑制でき、その結果、電解コンデンサの外
観変形が抑制でき、これにより面実装時の半田付け不良
を改善するものである。また、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロ
ピレンウレアの電導度を改善することができるために副
溶媒を混合する場合においても、その沸点を２００℃以
上に限定することにより、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレ
ンウレアの特徴である耐熱性を損なうことなく、高電導
度な電解液を構成することができる。また、Ｎ，Ｎ’−
ジメチルプロピレンウレアを含有する電解液は−４０℃
においても凝固しないので、−４０℃の温度においても
コンデンサの性能を発揮することができるものである。

【０００９】また、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレ
アを含有する有機溶媒に溶解する有機酸塩の塩基成分に
第４級アンモニウムを含有させないことで、電気分解時
に強アルカリ成分がコンデンサの負極近傍で発生しにく
くなり、この結果、封口ゴムの封止力が安定し、信頼性
の高いコンデンサを構成することができるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア単独、または
Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有する有機溶
媒に第４級アンモニウムを含有しない有機酸塩を電解質
として溶解した構成の電解コンデンサ駆動用電解液とい
うものであり、この構成によれば、沸点の高いＮ，Ｎ’
−ジメチルプロピレンウレアを溶媒成分として含有する
ため、高温雰囲気においても電解液が気化しにくくな
り、内部圧力の上昇が抑制でき、その結果、コンデンサ
の外観変形が抑制でき、これにより面実装時の半田付け
不良を改善することができる。また、Ｎ，Ｎ’−ジメチ
ルプロピレンウレアを含有する電解液は−４０℃におい
ても凝固しないので、−４０℃の温度においてもコンデ
ンサ性能を発揮できるものである。更には、Ｎ，Ｎ’−
ジメチルプロピレンウレアを含有する有機溶媒に溶解す
る有機酸塩の塩基成分に第４級アンモニウムを含有させ
ないことで、電気分解時に強アルカリ成分がコンデンサ
負極近傍で発生しにくくなり、この結果、封口ゴムの封
止力が安定し、信頼性の高いコンデンサを構成すること
ができるという作用を有する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、Ｎ，Ｎ’−ジメ
チルプロピレンウレアと沸点２００℃以上の有機溶媒を
含有する混合有機溶媒に第４級アンモニウムを含有しな
い有機酸塩を電解質として溶解した構成の電解コンデン
サ駆動用電解液というものであり、この構成によれば、
Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアの電導度を改善す
るために副溶媒を混合する場合においても、その沸点を
２００℃以上に限定することにより、Ｎ，Ｎ’−ジメチ
ルプロピレンウレアの特徴である耐熱性を損なうことな
く、高電導度な電解液を構成することができるという作
用を有する。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
と混合する沸点２００℃以上の有機溶媒として、Ｎ，
Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノンを用いた構成と
した電解コンデンサ駆動用電解液というものであり、こ
の構成によれば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
とＮ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノンとの混合
により生じる凝固点降下効果により、−４０℃以下でも
電解液が凝固しない上、低温での電導度も高い電解液を
構成できるという作用を有する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
とＮ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノンの混合比
率を、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア：Ｎ，Ｎ’
−ジメチル−２−イミダゾリジノン＝２０〜４０：８０
〜６０の範囲とした構成の電解コンデンサ駆動用電解液
というものであり、２種の有機溶媒の混合比率が、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア：Ｎ，Ｎ’−ジメチル
−２−イミダゾリジノン＝２０未満：８０を越える場合
では、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアの高温での
低蒸気圧と言った特徴が十分に発揮されず、内部圧力の
抑制が不十分となり、その結果、コンデンサの外観変形
の程度が大きくなる場合がある。また、この場合には、
Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノンの低温凝固
性の影響が顕在化することで、−２５℃以下で電解液が
凝固するので好ましくない。また、Ｎ，Ｎ’−ジメチル
プロピレンウレア：Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾ
リジノン＝４０を越える：６０未満の場合では、低温で
の電導度が低下するので好ましくない。従って、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアとＮ，Ｎ’−ジメチル
−２−イミダゾリジノンを含有する混合有機溶媒を用い
て電解液を構成する際の最適な範囲は、Ｎ，Ｎ’−ジメ
チルプロピレンウレア：Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミ
ダゾリジノン＝２０〜４０：８０〜６０の範囲である。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
と混合する沸点２００℃以上の有機溶媒として、γ−ブ
チロラクトンを用いた構成とした電解コンデンサ駆動用
電解液というものであり、この構成によれば、Ｎ，Ｎ’
−ジメチルプロピレンウレアとγ−ブチロラクトンとの
混合により生じる凝固点降下効果により、−４０℃以下
でも凝固しない上、低温での電導度も高い電解液を構成
することができるという作用を有する。また、Ｎ，Ｎ’
−ジメチルプロピレンウレアとγ−ブチロラクトンを含
有する有機溶媒に溶解する有機酸塩の塩基成分に第４級
アンモニウムを選定した場合には、電気分解時に強アル
カリ成分がコンデンサの負極近傍で発生し、これが封口
ゴムの封止力を低下させ、内部の電解液が負極リード線
の周辺部より漏出する場合があるので好ましくない。更
には、この第４級アンモニウムが原因となり発生する強
アルカリ物質はγ−ブチロラクトンと反応し、ヒドロキ
シ酪酸を生成し、電解液の劣化や封口ゴムの封止力低下
を促進させるので好ましくない。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
とγ−ブチロラクトンの混合比率を、Ｎ，Ｎ’−ジメチ
ルプロピレンウレア：γ−ブチロラクトン＝２０〜４
０：８０〜６０の範囲とした構成の電解コンデンサ駆動
用電解液というものであり、２種の有機溶媒の混合比率
が、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア：γ−ブチロ
ラクトン＝２０未満：８０を越える場合では、Ｎ，Ｎ’
−ジメチルプロピレンウレアの高温での低蒸気圧と言っ
た特徴が十分に発揮されずに内部圧力の抑制が不十分と
なり、その結果、コンデンサの外観変形の程度が大きく
なる場合がある。また、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレン
ウレア：γ−ブチロラクトン：４０を越える：６０未満
の場合では、低温での電導度が低下する場合がある。従
って、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア：γ−ブチ
ロラクトンを含有する有機溶媒を用いて電解液を構成す
る際の最適な範囲は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウ
レア：γ−ブチロラクトン＝２０〜４０：８０〜６０の
範囲である。

【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか一つに記載の発明において、有機酸塩の有機酸
がカルボン酸である構成の電解コンデンサ駆動用電解液
としたものであり、この構成によれば、コンデンサの誘
電体である陽極酸化皮膜の化成性に優れた電解液を得る
ことができ、この電解液によりコンデンサを構成した際
に、漏れ電流が少なく信頼性の高いコンデンサを得るこ
とができるという作用を有する。

【００１７】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
いずれか一つに記載の発明において、カルボン酸がマレ
イン酸、フタル酸、アジピン酸、安息香酸、または以上
の化合物のアルキルまたはニトロ置換体からなる群より
選ばれる１種以上である構成とした電解コンデンサ駆動
用電解液というものであり、この構成によれば、電導度
が高く、熱的な電導度変化の少ない電解液を構成できる
ので、この電解液によりコンデンサを構成した際に、漏
れ電流を少なくできることと併せて、低損失で耐熱試験
時の性能変化の少ないコンデンサを得ることができると
いう作用を有する。

【００１８】請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の
いずれか一つに記載の発明において、有機酸塩の塩基が
アンモニウム、第３級アミン、アルキル置換アミジン基
を有する化合物、アルキル置換アミジン基を有する化合
物の４級塩からなる群より選ばれる１種以上である構成
とした電解コンデンサ駆動用電解液というものであり、
この構成によれば、熱的な電導度変化の少ない電解液を
構成できるので、この電解液によりコンデンサを構成し
た際に、耐熱試験時の性能変化の少ないコンデンサを構
成することができるという作用を有する。また、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有する有機溶媒に
溶解する有機酸塩の塩基成分に第４級アンモニウムを選
定した場合には、電気分解時に強アルカリ成分がコンデ
ンサの負極近傍で発生し、これが封口ゴムの封止力を低
下させ、内部の電解液が負極リード線の周辺部より漏出
する場合があるので好ましくない。従って、電気分解時
にも強アルカリ成分を発生しにくい、アンモニウム、第
３級アミン、アルキル置換アミジン基を有する化合物、
アルキル置換アミジン基を有する化合物の４級塩からな
る群より選ばれる１種以上を電解質塩として選定するこ
とで信頼性の高いコンデンサを構成することができるも
のである。

【００１９】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の発明において、アルキル置換アミジン基を有する化
合物の４級塩がイミダゾール化合物、ベンゾイミダゾー
ル化合物、脂環式アミジン化合物（ピリミジン化合物、
イミダゾリン化合物）の群より選ばれる１種以上を用い
た構成とした電解コンデンサ駆動用電解液としたもので
あり、この構成によれば電導度が高い上に、電気化学的
変化により強アルカリ成分を発生しにくい電解液を構成
できるので、この電解液によりコンデンサを構成した際
に、耐熱試験時の性能変化を少なくできることと併せ
て、低損失かつ負電位側のリード線部からの漏液のしづ
らい信頼性の高いコンデンサを構成することができると
いう作用を有する。

【００２０】請求項１１に記載の発明は、Ｎ，Ｎ’−ジ
メチルプロピレンウレアを含有する有機溶媒に第４級ア
ンモニウムを含有しない有機酸塩を電解質として溶解し
た電解コンデンサ駆動用電解液を用いた電解コンデンサ
とした構成のものであり、この構成によれば、Ｎ，Ｎ’
−ジメチルプロピレンウレアを含有する電解液の有す
る、高沸点、２００℃以上の温度範囲での低蒸気圧とい
った特性を活かし、高温雰囲気においても外観変形が少
ないコンデンサを構成できるという作用を有する。

【００２１】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の発明において、電解コンデンサが面実装用部品で
ある構成としたものであり、基板実装時の半田付け不良
の少ないコンデンサを構成することができるという作用
を有する。

【００２２】請求項１３に記載の発明は、請求項１１ま
たは１２に記載の発明において、電解コンデンサの封口
体に用いる弾性体が過酸化物加硫および／または樹脂加
硫ブチルゴムであり、かつ弾性体の少なくとも一部の硬
度が、７５ＩＲＨＤ（国際ゴム硬さ単位）以上である構
成としたものである。この構成によれば、過酸化物加硫
および／または樹脂加硫ブチルゴム弾性体が耐アルカリ
性に優れるため、アンモニウム、第３級アミン、アルキ
ル置換アミジン基を有する化合物、アルキル置換アミジ
ン基を有する化合物の４級塩からなる群より選ばれる１
種以上を電解質塩基とする電解質を使用する限りは、経
時的な封止力低下が生じないので、負極側のリード線部
からの漏液のしづらい信頼性の高いコンデンサを構成す
ることができ、また、弾性体の少なくとも一部の硬度
を、７５ＩＲＨＤ（国際ゴム硬さ単位）以上とすること
で、内部圧力の上昇の際に生じやすい封口面の外観変形
を物理的な強度で抑制することができるので、その結
果、コンデンサの外観変形を抑制でき、これにより実装
時の半田付け不良をより一層改善することができるとい
う作用を有する。

【００２３】請求項１４に記載の発明は、請求項１１〜
１３のいずれか一つに記載の発明において、電解コンデ
ンサのリード線部の少なくとも表層の一部に、鉛を含ま
ない金属層を設けた構成としたものであり、この構成に
より、鉛は半田の成分として電子部品のリード部のメッ
キ材料として多用されているものの、近年の世界的な地
球環境保護の観点より使用削減が望まれており、鉛を使
用しない金属により電子部品のリード部にメッキを施す
ことは技術的には可能であるが、リード部のメッキ材を
鉛を使用しない金属とした場合には、プリント基板への
電子部品の実装時に従来の鉛入り金属のメッキ層を有す
るリードの電子部品の実装時よりも、より高い温度を加
えなければ実装不良（リード線メッキ層とプリント基板
側半田層との接着不良）が生じるため、電子部品を使用
する上での問題が残っていた。しかし、この構成によれ
ばＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有する電解
液の有する、高沸点、２００℃以上の温度範囲での低蒸
気圧といった特性を活かし、高温雰囲気においても外観
変形が少なく、かつ面実装部品とした際には、基板実装
時の半田付け不良の少ないコンデンサを構成できるの
で、鉛を含まない金属でリードの表層部のメッキを構成
しても実装不良の問題の生じないコンデンサを実現する
ことができるという作用を有する。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。

【００２５】本発明の基本は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロ
ピレンウレアを含有する有機溶媒に第４級アンモニウム
を含有しない有機酸塩を電解質として溶解した電解コン
デンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ
である。

【００２６】本発明の電解液に用いる三級アミンの例と
しては、トリアルキルアミン類［トリメチルアミン、ジ
メチルエチルアミン、メチルジエチルアミン、トリエチ
ルアミン、ジメチルｎ−プロピルアミン、ジメチルイソ
プロピルアミン、メチルエチルｎ−プロピルアミン、メ
チルエチルイソプロピルアミン、ジエチルｎ−プロピル
アミン、ジエチルイソプロピルアミン、トリｎ−プロピ
ルアミン、トリイソプロピルアミン、トリｎ−ブチルア
ミン、トリｔｅｒｔ−ブチルアミンなど］フェニル基含
有アミン［ジメチルフェニルアミン、メチルエチルフェ
ニルアミン、ジエチルフェニルアミンなど］である。

【００２７】これらのうち、好ましくは電導度が高い、
トリアルキルアミンであり、更に好ましくはこの中でも
電導度の高い、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミ
ン、メチルジエチルアミン、トリエチルアミンからなる
群より選ばれる１種以上である。

【００２８】本発明の電解液に用いるアルキル置換アミ
ジン基を有する化合物の例としては、イミダゾール化合
物、ベンゾイミダゾール化合物、脂環式アミジン化合物
（ピリミジン化合物、イミダゾリン化合物）が挙げられ
る。具体的には、電導度が高く、低損失のコンデンサを
提供できる、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウ
ンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］
ノネン−５、１，２−ジメチルイミダゾリニウム、１，
２，４−トリメチルイミダゾリン、１−メチル−２−エ
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−ヘプチルイミダゾリン、
１−メチル−２−（３’へプチル）イミダゾリン、１−
メチル−２−ドデシルイミダゾリン、１，２−ジメチル
−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−メチ
ルイミダゾール、１−メチルベンゾイミダゾールが好ま
しい。

【００２９】本発明の電解液に用いるアルキル置換アミ
ジン基を有する化合物の４級塩の例としては、炭素数１
〜１１のアルキル基またはアリールアルキル基で４級化
されたイミダゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合
物、脂環式アミジン化合物（ピリミジン化合物、イミダ
ゾリン化合物）が挙げられる。具体的には、電導度が高
く、低損失のコンデンサを提供できる、１−メチル−
１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−
７、１−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，
０］ノネン−５、１，２，３−トリメチルイミダゾリニ
ウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウ
ム、１，３−ジメチル−２−エチル−イミダゾリニウ
ム、１，２−ジメチル−３−エチル−イミダゾリニウ
ム、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリニ
ウム、１，３−ジメチル−２−ヘプチルイミダゾリニウ
ム、１，３−ジメチル−２−（３’ヘプチル）イミダゾ
リニウム、１，３−ジメチル−２−ドデシルイミダゾリ
ニウム、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テ
トラヒドロピリミジウム、１，３−ジメチルイミダゾリ
ウム、１，３−ジメチルベンゾイミダゾリウムが好まし
い。

【００３０】本発明の電解液に用いる有機酸の例として
は、ポリカルボン酸（２〜４価）：脂肪族ポリカルボン
酸［飽和ポリカルボン酸、例えばシュウ酸，マロン酸，
コハク酸，グルタル酸，アジピン酸，ピメリン酸，スベ
リン酸，アゼライン酸，セバチン酸，１，６−デカンジ
カルボン酸，５，６−デカンジカルボン酸：不飽和ポリ
カルボン酸、例えばマレイン酸，フマル酸，イコタン
酸］；芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸，イソフ
タル酸，テレフタル酸，トリメリット酸，ピロメリット
酸；脂環式ポリカルボン酸、例えばテトラヒドロフタル
酸（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸等），ヘキ
サヒドロフタル酸；これらのポリカルボン酸のアルキル
（炭素数１〜３）もしくはニトロ置換体、例えばシトラ
コン酸，ジメチルマレイン酸，ニトロフタル酸（３−ニ
トロフタル酸，４−ニトロフタル酸）；および硫黄含有
ポリカルボン酸、例えばチオプロピオン酸；モノカルボ
ン酸；脂肪族モノカルボン酸（炭素数１〜３０）［飽和
モノカルボン酸、例えばギ酸，酢酸，プロピオン酸，酪
酸，イソ酪酸，吉草酸，カプロン酸，エナント酸，カプ
リル酸，ペラルゴン酸，ラウリル酸，ミリスチン酸，ス
テアリン酸，ベヘン酸：不飽和モノカルボン酸、例えば
アクリル酸，メタクリル酸，オレイン酸］；芳香族モノ
カルボン酸、例えば安息香酸，ｏ−ニトロ安息香酸、ｐ
−ニトロ安息香酸、ケイ皮酸，ナフトエ酸；オキシカル
ボン酸、例えばサリチル酸，マンデル酸，レゾルシン酸
これらの内で好ましいのは電導度が高く熱的にも安定
な、マレイン酸，フタル酸，アジピン酸，安息香酸であ
る。

【００３１】電解液を構成する有機酸と塩基との比率
は、電解液のｐＨにして、通常４〜１１、好ましくは６
〜９である。この範囲外では、電解液の火花電圧が低下
する。

【００３２】本発明の電解液には、必要により水を含有
することもできる。その含有量は電解液の重量に基づい
て通常５％未満である。更に好ましくは１％未満であ
る。水の含有量が５％以上では水の沸点と蒸気圧の影響
により半田耐熱性が著しく低下する。

【００３３】本発明の電解液には、低温特性の改善や、
電導度や、放電電圧の向上を目的にＮ，Ｎ’−ジメチル
プロピレンウレアと相溶する溶媒を混合してもよい。混
合する副溶媒としては、沸点２００℃以上の他の有機溶
媒を用いることが好ましい。

【００３４】具体的な副溶媒としては、３−アルキル−
１，３−オキサゾリジン−２−オン（より具体的には、
３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２−オン：沸点
２６０℃）、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル−２−イミダゾリジ
ノン（より具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミ
ダゾリジノン：沸点２２５℃、Ｎ，Ｎ’−ジエチル−２
−イミダゾリジノン：沸点２３６℃、Ｎ，Ｎ’−ジプロ
ピル−２−イミダゾリジノン沸点２５５℃、Ｎ−メチル
−Ｎ’−エチル−２−イミダゾリジノン：沸点２３０
℃）、Ｎ，Ｎ’，４−トリアルキル−２−イミダゾリジ
ノン（より具体的には、Ｎ，Ｎ’，４−トリメチル−２
−イミダゾリジノン：沸点２４１℃）、Ｎ，Ｎ’，４，
５−テトラアルキル−２−イミダゾリジノン（より具体
的には、Ｎ，Ｎ’，４，５−テトラメチル−２−イミダ
ゾリジノン：沸点２４９℃）、環状ラクトン（より具体
的には、γ−ブチロラクトン：沸点２０４℃）、多価ア
ルコール（より具体的には、エチレングリコール：沸点
２０１℃、グリセリン：沸点２９０℃）、カーボネート
（より具体的にはエチレンカーボネート：沸点２３８
℃、プロピレンカーボネート：沸点２４２℃）の群より
選ばれる単独もしくは２種以上の混合溶媒が挙げられ
る。この上記した高沸点な溶媒群より選ばれる単独もし
くは２種以上を副溶媒とし電解液を構成すれば、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアとの混合による凝固点
降下効果が発現し、−４０℃でも凝固しない電解液を構
成することできる上、電導度の向上により低温でも低損
失な電解コンデンサを構成することができる。また、副
溶媒の沸点を２００℃以上のものに限定した際には、
Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアの特徴である、高
温雰囲気での内部圧力上昇抑制効果を損なうことも少な
く好ましい。

【００３５】本発明の電解液は必要により、種々の添加
剤を混合しても良い。添加剤としては、リン系化合物
［リン酸、リン酸エステルなど］、ホウ酸系化合物［ホ
ウ酸、ホウ酸と多糖類（マンニット、ソルビット、な
ど）との錯化合物、ホウ酸と多価アルコール（エチレン
グリコール、グリセリン、など）］との錯化合物、ニト
ロ化合物［ｏ−ニトロ安息香酸、ｍ−ニトロ安息香酸、
ｐ−ニトロ安息香酸、ｏ−ニトロフェノール、ｍ−ニト
ロフェノール、ｐ−ニトロフェノール、など］が挙げら
れる。これらの添加剤を加えることで電解液の火花電圧
が上昇し好ましい場合がある。

【００３６】本発明の電解液における電解質の含有量
は、電解液の重量に基づいて通常１０〜９０重量％、好
ましくは２０〜８０重量％である。この範囲外では電導
度が著しく低下する。

【００３７】次に、本発明の具体的な実施例について説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以
下、部はすべて重量部を示す。

【００３８】（表１）は本発明のＮ，Ｎ’−ジメチルプ
ロピレンウレアと従来の電解液溶媒の沸点を測定した結
果である。

【００３９】

【表１】 この（表１）より明らかなように、本発明のＮ，Ｎ’−
ジチメルプロピレンウレアは従来の電解液溶媒に比較し
て高い沸点を有することが判る。また、窒素原子上のア
ルキル基の分子量をさらに大きなもの（例えば、エチル
基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、
ｔｅｒｔ−ブチル基など）にすることで溶媒分子の持つ
熱力学的なエネルギーが高まり、より沸点が高くなり、
同様な効果が得られると思われる。

【００４０】（表２）は本発明の実施例１〜６および比
較例１〜４の電解液の組成を示したものである。

【００４１】

【表２】 これら本発明の実施例１〜６および比較例１〜４の電解
液を使用して面実装型のアルミ電解コンデンサ（定格電
圧４Ｖ−静電容量２２０μＦ、サイズ；φ６ｍｍ×Ｌ
５．５ｍｍ）を作成した。封口ゴムには過酸化物加硫の
ブチルゴム（硬度：７５ＩＲＨＤ）を使用した。コンデ
ンサのリード線の表層には、鉛を含まないＳｎ−Ｂｉ系
金属にてメッキ処理を施した。このコンデンサ各々１０
０個をエポキシ基板（厚さ：２ｍｍ）に実装し、半田リ
フロー炉を通した。この際の外観変形の発生率を（表
３）に示す。また、半田リフロー炉を通した際のエポキ
シ基板の時間−温度プロファイルを図１に示す。図１の
実装条件はＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系半田（環境影響を考慮し
た鉛を含有しない半田）での実装を考慮した条件であ
り、従来良く知られている実装条件と比較して実装時の
コンデンサへの熱ストレスはより大きいものである。温
度はエポキシ基板上に熱電対を接着し、その起電力より
間接的に測定したものである。

【００４２】

【表３】 比較例１では、溶媒がエチレングリコール単独であり、
Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有しないので
半田耐熱性に劣る。比較例２では、溶媒がγ−ブチロラ
クトンとエチレングリコールとの混合単独であり、Ｎ，
Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有しないので半田
耐熱性が未だ十分ではない。

【００４３】この（表３）から明らかなように、本発明
の実施例１〜６の電解液を用いたコンデンサは、比較例
１〜３の電解液を用いたコンデンサと比較して、面実装
時の熱ストレスによるコンデンサの外観変形はなく、実
装時の半田付け不良を改善できることが明らかである。

【００４４】また、封口ゴムに樹脂加硫のブチルゴム
（硬度：８０ＩＲＨＤ）を用いた場合にも同様の結果が
得られた。

【００４５】更に本発明の実施例１〜６および比較例１
〜４の電解液を用いて上記と同様に構成したコンデンサ
を用いて、温度８５℃−相対湿度８５％ＲＨの雰囲気中
で定格電圧を連続印加して１０００時間の信頼性試験を
実施した。試験後の封口体表面の様子（電解液の液漏れ
等の異常の有無の観察）を（表４）に示す。

【００４６】

【表４】 比較例４では、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを
含有する電解液ではあるものの、強アルカリ成分を発生
させやすい第４級アンモニウムの１種であるテトラメチ
ルアンモニウムを電解質成分に使用しているので、封口
体の封止力低下による液漏れが発生している。

【００４７】この（表４）から明らかなように、本発明
の実施例１〜６の電解液を用いたコンデンサは、電解質
成分に第４級アンモニウムを含有しないので、比較例４
の電解液を用いたコンデンサと比較して信頼性が高いこ
とが明らかである。

【００４８】次に、本発明の実施例１〜６および比較例
１〜４の電解液の低温での電導度測定の結果を（表５）
に示す。

【００４９】

【表５】 比較例１では、溶媒がエチレングリコール単独であるた
め電解質の溶解性が十分でなく、−４０℃において電解
質の析出が生じている。従って、比較例１の電解液によ
りコンデンサを構成した際には、−４０℃においてコン
デンサの機能が発揮できない。比較例３では、溶媒が
Ｎ，Ｎ’ジメチル−２−イミダゾリジノン単独であり、
Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有しないの
で、電解液の凝固性が大きく、−２５℃で電解液が固化
している。従って、比較例３の電解液によりコンデンサ
を構成した際には、−２５℃以下の温度においてコンデ
ンサの機能が発揮できない。

【００５０】この（表５）から明らかなように、本発明
の実施例１〜６の電解液は、比較例１〜４の電解液と比
較して、いずれの温度範囲においても電導度が高いこと
が明らかである。従って、本発明の実施例１〜６の電解
液によりコンデンサを構成した際には、低温での電気特
性が良好なものとなる（容量変化が少なく、損失の増大
も少ない）。

【００５１】以上の通り、本発明の実施例１〜６の電解
液によりコンデンサを構成することにより、（１）面実
装時の熱ストレスによるコンデンサの外観変形を抑止
し、実装時の半田付け不良を改善できる、（２）温度８
５℃−相対湿度８５％ＲＨの雰囲気中の試験においても
信頼性が高い、（３）低温での電気特性が良好、といっ
た全ての項目を同時に満たすことができるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明の電解コンデンサ駆
動用電解液は、電解液溶媒の沸点が高いため高温での安
定性に優れ、その結果、面実装時の熱ストレスによるコ
ンデンサの外観変形を抑制し、実装時の半田付け不良を
改善すると共に、低温でのコンデンサの性能の維持向上
を可能とするものであり、その工業的価値は大なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】半田リフロー炉を通した際のエポキシ基板の時
間−温度の関係を示す特性図

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア単
   独、またはＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアを含有
   する有機溶媒に第４級アンモニウムを含有しない有機酸
   塩を電解質として溶解した電解コンデンサ駆動用電解
   液。
2. 【請求項２】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアと
   沸点２００℃以上の有機溶媒を含有する混合有機溶媒に
   第４級アンモニウムを含有しない有機酸塩を電解質とし
   て溶解した電解コンデンサ駆動用電解液。
3. 【請求項３】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアと
   混合する沸点２００℃以上の有機溶媒として、Ｎ，Ｎ’
   −ジメチル−２−イミダゾリジノンを用いた請求項２に
   記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
4. 【請求項４】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアと
   Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノンの混合比率
   が、Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア：Ｎ，Ｎ’−
   ジメチル−２−イミダゾリジノン＝２０〜４０：８０〜
   ６０の範囲である請求項３に記載の電解コンデンサ駆動
   用電解液。
5. 【請求項５】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアと
   混合する沸点２００℃以上の有機溶媒として、γ−ブチ
   ロラクトンを用いた請求項２に記載の電解コンデンサ駆
   動用電解液。
6. 【請求項６】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレアと
   γ−ブチロラクトンの混合比率が、Ｎ，Ｎ’−ジメチル
   プロピレンウレア：γ−ブチロラクトン＝２０〜４０：
   ８０〜６０の範囲である請求項５に記載の電解コンデン
   サ駆動用電解液。
7. 【請求項７】 有機酸塩の有機酸がカルボン酸である請
   求項１〜６のいずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動
   用電解液。
8. 【請求項８】 カルボン酸がマレイン酸、フタル酸、ア
   ジピン酸、安息香酸、または以上の化合物のアルキルま
   たはニトロ置換体からなる群より選ばれる１種以上であ
   る請求項１〜７のいずれか一つに記載の電解コンデンサ
   駆動用電解液。
9. 【請求項９】 有機酸塩の塩基がアンモニウム、第３級
   アミン、アルキル置換アミジン基を有する化合物、アル
   キル置換アミジン基を有する化合物の４級塩からなる群
   より選ばれる１種以上である請求項１〜８のいずれか一
   つに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
10. 【請求項１０】 アルキル置換アミジン基を有する化合
    物の４級塩がイミダゾール化合物、ベンゾイミダゾール
    化合物、脂環式アミジン化合物（ピリミジン化合物、イ
    ミダゾリン化合物）の群より選ばれる１種以上である請
    求項９に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
11. 【請求項１１】 Ｎ，Ｎ’−ジメチルプロピレンウレア
    を含有する有機溶媒に第４級アンモニウムを含有しない
    有機酸塩を電解質として溶解した電解コンデンサ駆動用
    電解液を用いた電解コンデンサ。
12. 【請求項１２】 電解コンデンサが面実装用部品である
    請求項１１に記載の電解コンデンサ。
13. 【請求項１３】 電解コンデンサの封口体に用いる弾性
    体が過酸化物加硫および／または樹脂加硫ブチルゴムで
    あり、かつ弾性体の少なくとも一部の硬度が、７５ＩＲ
    ＨＤ（国際ゴム硬さ単位）以上である請求項１１または
    １２に記載の電解コンデンサ。
14. 【請求項１４】 電解コンデンサのリード線部の少なく
    とも表層の一部に、鉛を含まない金属層を設けた請求項
    １１〜１３のいずれか一つに記載の電解コンデンサ。