JP2000200735A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびこれを用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温から低温の範囲での伝導度を維持しつ
つ、面実装時の熱ストレスによる電解コンデンサの外観
変形を抑制し、実装時の半田付け不良を改善することが
できる電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた
電解コンデンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 有機溶媒と電解質塩を含有し、かつ３０
℃における伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍ以上であり、かつ
２００℃における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下である
電解コンデンサ駆動用電解液を用いた構成とすることに
より、高信頼性の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】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に利用
される電解コンデンサの主要部材である電解コンデンサ
駆動用電解液およびこ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
酸の第四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】さらには、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
平６−５４７１号公報）等が知られている。

【０００５】また、封口体に硬質材料を用いる（特開平
５−２５９００８号公報）こと等により、面実装時の熱
ストレスによる電解コンデンサの外観変形を抑制し、こ
れにより実装時の半田付け不良を改善する方法が知られ
ている。

【０００６】

【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
ロラクトンにトリエチルアミン塩やジエチルアミン塩や
第四級アンモニウム塩を電解質として溶解した電解液
は、これらの溶媒自身の蒸気圧に加えて高温において発
生する電解質からのガスのために高温での蒸気圧が高く
なりやすく、これらで電解コンデンサを構成し面実装部
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、面
実装の際に半田付け不良が生じる恐れがあった。

【０００７】また、電解コンデンサでは封口部に金属ケ
ースを湾曲させて絞り封止するため、封口体には弾性が
必要であり、硬質材料では金属ケース割れまたは封口体
の割れを生じてしまう場合があった。

【０００８】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電解コンデ
ンサの外観変形を抑制し、これにより実装時の半田付け
不良を改善することができる電解コンデンサ駆動用電解
液およびこれを用いた電解コンデンサを提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【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、有機溶媒と電解質塩を含有し、かつ３０℃
における伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍであり、かつ２００
℃における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下である電解コ
ンデンサ駆動用電解液とし、この電解液の中でも特に有
用な効果を奏する構成として、電解液の溶媒がγ−ブチ
ロラクトンとエチレングリコールを含有し、かつ電解質
塩がトリエチルアミン塩であり、かつ電解質塩の濃度が
７〜１５重量％の範囲であり、かつ電解液の水分率が６
％以下である構成としたものである。

【００１０】この本発明によれば、電解コンデンサの実
装時の温度は通常２００〜２５０℃の範囲にあるため、
２００℃における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下である
電解液を構成することで、実装時の温度においても電解
液からのガス発生が少なく、内部圧力の上昇を抑制で
き、その結果、実装時の電解コンデンサの外観変形が抑
制でき、これにより半田付け不良を改善することができ
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、有機溶媒と電解質塩を含有し、かつ３０℃における
伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍであり、かつ２００℃におけ
る蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下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、これによ
り、２００℃付近において蒸気圧の低い電解液を構成す
ることができるので、面実装時の半田付け等の温度にお
いても電解液からの発生ガスが少なく、内部圧力の上昇
を抑制でき、その結果、面実装時の電解コンデンサの外
観変形が抑制でき、これにより半田付け不良を改善する
ことができるという作用を有する。また、本発明の電解
液の構成によれば、常温から低温範囲での著しい伝導度
の低下を生じることがなく、高温での蒸気圧を低く維持
することができるものである。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、有機溶媒がγ−ブチロラクトンを含有
する構成としたものであり、特に低温範囲における伝導
度を高く保持できる上、比較的安価に熱劣化時の伝導度
変化の少ない電解液を構成することができるという作用
を有する。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電解質塩を構成する塩基または塩基の
水酸化物の水溶液中における水素イオン濃度が、塩基ま
たは塩基の水酸化物の濃度を１重量％とし測定温度を３
０℃とした時に１．０×１０ ^-13モル／ｄｍ³以上である
構成としたものであり、電解コンデンサに実装時の熱ス
トレスが加わった場合、構成材料の熱膨張やその熱膨張
率の違いにより生じる機械的ストレスが封口部分には少
なからず加わり、特に実装時の温度が高い場合において
はその影響は顕著であり、本発明のように特に高い温度
での実装に対応するコンデンサを構成する際には、封口
性能の確保（電解液漏れの防止）は重要であるが、この
構成によれば、コンデンサ内部で電気化学反応が生じる
際に負極部で生じる水酸化物イオンの濃縮を少なく維持
することができるので、塩基または塩基の水酸化物の水
溶液中における水素イオン濃度が、塩基または塩基の水
酸化物の濃度が１重量％とし測定温度３０℃とした時、
１．０×１０^-13モル／ｄｍ³未満の電解質塩基（例えば
テトラアルキルアンモニウム）を用いた場合と比較し
て、実装時の過酷な熱ストレスが加わった後においても
負極リード部での封口性能の低下を助長することが少な
く、電解液漏れ等の封口性能の損傷を起こしにくい信頼
性の高い電解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。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電解質塩を構成する塩基がアンモニウ
ム、第三級アミン、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もの
であり、実装時の過酷な熱ストレスが加わった後におい
ても負極リード部での封口性能の低下を助長することが
少なく、電解液の漏れ等の封口性能の損傷を起こしにく
い信頼性の高いコンデンサを構成することができる上、
電解質の解離度を高くすることができるので、常温から
低温範囲での著しい伝導度の低下を生じることなく、高
温での蒸気圧を低く維持できる電解液を構成することが
できるという作用を有する。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電解質塩を構成する塩基が第三級アミ
ンであり、かつ第三級アミンの分子量が８８〜１０２ｇ
／モルの範囲である構成としたものであり、電解質イオ
ンの移動度を高く維持することができる上、第三級アミ
ンを塩基に用いた電解質からの高温でのガス発生量を少
なくすることができるので、常温から低温範囲での著し
い伝導度の低下を生じることなく、高温での蒸気圧を低
く維持できる電解液を構成することができるという作用
を有する。ただし、第三級アミンの分子量がこの範囲未
満では塩基を構成する分子の運動が高温域で活発になり
やすいために電解質からの高温でのガス発生量が多くな
り、高温での蒸気圧を低く維持することができないので
好ましくない。また、第三級アミンの分子量がこの範囲
を超えると電解質イオンの粘性抵抗が大きくなるので移
動度を高く維持することが困難となり、常温から低温範
囲での伝導度の低下が生じやすいので好ましくない。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電解質塩の濃度を７〜１５重量％の範
囲とした構成のものであり、常温から低温範囲での著し
い伝導度の低下を生じることなく、高温での蒸気圧を低
く維持することができる電解液を構成できるという作用
を有する。ただし、電解質濃度がこの範囲未満では電荷
のキャリアであるイオンの数が十分に確保できないた
め、仮に電解質イオンの移動度や解離度を高く維持する
ことができても、十分な伝導度を維持することができな
いので好ましくない。また、電解質濃度がこの範囲を超
える場合においては、仮に第三級アミンを用いてその分
子量を１分子当たりからのガス発生の少ない前述の範囲
に設定したとしても、ガス発生の源である塩基イオンの
絶対数が多すぎるために電解液トータルからの高温での
ガス発生量はむしろ多くなる場合があり、高温での蒸気
圧を低く維持することができないので好ましくない。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、有機溶媒がγ−ブチロラクトンとエチ
レングリコールを含有し、かつ電解質塩がトリエチルア
ミン塩であり、かつ電解質塩の濃度が７〜１５重量％の
範囲であり、かつ電解液の水分率が６％以下である構成
としたものであり、蒸気圧を高くする原因の一つである
水分率を低く規定しているので高温での蒸気圧をより一
層低く維持することができ、さらにγ−ブチロラクトン
にエチレングリコールを混合することによりトリエチル
アミン塩の解離度を高くすることができ、常温から低温
範囲における伝導度をより一層高めることができるとい
う作用を有する。

【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の電解コンデンサ駆動用電解液を用いた面実装用の電解
コンデンサというものであり、さらに請求項９に記載の
発明は、この面実装用の電解コンデンサにおいて、２０
０℃における弾性率が４５０Ｎ／ｃｍ²以上の弾性体か
らなる封口体を用いた構成としたものであり、この構成
によれば、電解コンデンサの実装時の温度は、通常２０
０〜２５０℃の範囲にあるため封口体の２００℃付近に
おける弾性率を４５０Ｎ／ｃｍ²に設定することで、実
装時に電解液からガスが発生した際にもその温度におけ
る封口体の機械的強度が強いので、内部圧力の影響によ
る変形率が少なく、その結果、実装時の電解コンデンサ
の外観変形が抑制でき、これにより半田付け不良を改善
することができるという作用を有する。

【００１９】請求項１０に記載の発明は、２００℃にお
けるビッカース硬度が３５Ｈｖ以上の外装ケースを用い
た構成の電解コンデンサであり、この構成によれば、上
記封口体の場合と同様、実装時の外観変形が抑制できる
という作用を有する。

【００２０】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明において、外装ケースが少なくともアルミニ
ウムを含有する金属である構成としたものであり、この
構成によれば、外装ケースの硬度を高くすることができ
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８に記
載の発明において、コンデンサ素子から導出されたリー
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、リード
線部のメッキ材を鉛を使用しない金属とした場合にはプ
リント基板への実装時に従来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）が生じるという問題を解決し、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電解
コンデンサを構成できるので、鉛を含まない金属でリー
ド表層部のメッキを構成しても実装不良の問題を生じな
いという作用を有する。

【００２２】以下、本発明の具体的な実施の形態につい
て説明する。

【００２３】本発明の基本は、有機溶媒と電解質塩を含
有し、かつ３０℃における伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍで
あり、かつ２００℃における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ
以下である電解コンデンサ駆動用電解液であり、この電
解液の中でも特に有用な効果を奏する構成として、有機
溶媒がγ−ブチロラクトンとエチレングリコールを含有
し、かつ電解質塩がトリエチルアミン塩であり、かつ電
解質塩の濃度が７〜１５重量％の範囲であり、かつ電解
液の水分率が６％以下である電解コンデンサ駆動用電解
液を用いた面実装用電解コンデンサというものである。

【００２４】本発明の電解液に用いる三級アミンの例と
しては、必須条件ではないが、分子量が８８〜１０２ｇ
／モルの範囲であるトリアルキルアミン類が最も好まし
い。具体的には、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ｔ
ｅｒｔ−ブチルアミンなどが挙げられる。

【００２５】これらのうち、最も好ましいのは、分子量
が８８〜１０２ｇ／モルの範囲にあるトリエチルアミン
である。

【００２６】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、伝導度が高く、低損失の電解コンデン
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’ヘプチル）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。

【００２７】また、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、伝導度
が高く、低損失の電解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、１，３，４−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。

【００２８】また、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１〜３
０）［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伝導度が高く熱
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。

【００２９】また、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。

【００３０】また、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が、その含有量は電解液の重量に
基づいて６重量％未満である。さらに好ましくは、電解
コンデンサ素子に含浸する前の状態において１重量％未
満である。水の含有量が６重量％を超えると、水の蒸気
圧の影響により半田耐熱性が著しく低下する。

【００３１】また、本発明の電解液には低温特性の改善
や放電電圧の向上を目的にγ−ブチロラクトンやエチレ
ングリコールと相溶する他の有機溶媒を副溶媒として混
合しても良い。

【００３２】副溶媒としては、多価アルコール系溶媒；
プロピレングリコール、ジエチレングリコール、１，４
−ブタンジオール、グリセリン、ポリオキシアルキレン
ポリオール、ラクトン系溶媒；γ−バレロラクトン、δ
−バレロラクトン、３−メチル−１，３−オキサゾリジ
ン−２−オン、３−エチル−１，３−オキサゾリジン−
２−オン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノ
ン、Ｎ，Ｎ’−ジエチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ，
Ｎ’−ジｎ−プロピル−２−イミダゾリジノン、Ｎ，
Ｎ’−ジイソプロピルイミダゾリジノン、１，３，４−
トリメチル−２−イミダゾリジノン、アミド系溶媒；Ｎ
−メチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、
エーテル系溶媒；メチラール、１，２−ジメトキシエタ
ン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−ジエ
トキシエタン、ニトリル系溶媒；アセトニトリル、３−
メトキシプロピオニトリル、フラン系溶媒；２，５−ジ
メトキシテトラヒドロフラン、２−イミダゾリジノン系
溶媒；１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンの単独
もしくは２種以上の混合溶媒が挙げられる。混合溶媒系
の場合、副溶媒の含有量はγ−ブチロラクトン１００部
に対して２０部以下であることが望ましい。副溶媒含有
量が２０部を超えると、電解液の沸点が副溶媒の影響を
受けるため、十分な効果が得られない場合がある。

【００３３】また、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。

【００３４】また、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７〜１５重量％、
好ましくは１０〜１４重量％である。この範囲外では常
温から低温範囲での伝導度の低下が生じたり、電解液の
蒸気圧が高まり半田耐熱性が著しく低下する場合があ
る。

【００３５】本発明の封口体においては、過酸化物また
は樹脂により加硫されたブチルゴムが最適である。過酸
化物加硫ブチルゴムに用いる加硫剤としては、具体的に
はベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイ
ド、２、５ジメチル−２、５ビス（ｔ−ブチルパーオキ
シ）ヘキサンなどがある。この加硫剤をブチルゴム１０
０部に対して０．５〜１０重量部混合し、また、カーボ
ンブラックを０〜１００重量部、フィラーを０〜２００
重量部配合してなるゴム組成物にさらにポリブタジエ
ン、アクリル酸ブチル等の不飽和化合物を０．５重量部
以上添加し加硫成形することにより２００℃における弾
性率が４５０Ｎ／ｃｍ²としていることが必須である。
上記したゴム組成物には、架橋助剤、軟化剤、老化防止
剤などが含まれてもよい。

【００３６】樹脂加硫ブチルゴムに用いる加硫剤として
は、具体的にはアルキルフェノールホルムアルデヒド樹
脂類がある。この加硫物をブチルゴム１００部に対して
０．５〜１０重量部混合し、また、カーボンブラックを
０〜１００重量部、フィラーを０〜２００重量部配合し
てなるゴム組成物にさらにポリブタジエン、アクリル酸
ブチル等の不飽和化合物を０．５重量部以上添加し加硫
成形することにより２００℃における弾性率が４５０Ｎ
／ｃｍ²としているものである。上記したゴム組成物に
は、架橋助剤、軟化剤、老化防止剤などが含まれてもよ
い。

【００３７】なお、本発明の実施の形態では、封口体と
してイソブチレン、イソプレン等のブチルゴムを用いる
が、これ以外のエチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、
スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴ
ム、天然ゴムのいずれか、または、それとプラスチック
を貼り合わせたものを用いてもよいものである。また、
上記ゴムと貼り合わせることが可能なプラスチックとし
てＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＰ、ＰＰＳ等が存在する。

【００３８】本発明の外装ケースにおいては、Ａｌ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎ
を含有する金属が挙げられる。

【００３９】次に、本発明の具体的な実施の形態につい
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。

【００４０】γ−ブチロラクトン系電解液は従来から良
く知られている電解液ではあるが、その２００℃におけ
る蒸気圧は電解質塩の影響を受けてγ−ブチロラクトン
単独の場合に比較して非常に高い値となっていることを
我々は見いだした。このことより、電解質塩の選定とそ
の配合条件の見極めが蒸気圧を低く維持するポイントで
あり、また面実装時のコンデンサの外観変形の抑制にお
いて大変重要であることが分かった。

【００４１】又、我々はγ−ブチロラクトンとエチレン
グリコールを含有する混合溶媒（混合比：γ−ブチロラ
クトン８０重量部に対してエチレングリコール２０重量
部）にフタル酸トリエチルアミン塩の結晶を種々の濃度
で溶解した電解液の３０℃における伝導度と２００℃に
おける蒸気圧を測定したところ、電解質濃度の増加に伴
い３０℃における伝導度は上昇するが、一方で２００℃
における蒸気圧も著しく上昇することが分かった。しか
し、これらの二つの特性は電解質濃度に対して直線的な
変化ではないことから、（１）３０℃での高い伝導度
と、（２）２００℃での低い蒸気圧の二つの特性を実用
可能範囲で双方兼ね備えるためには、限られた電解質濃
度を選択する必要があることを今回我々は見いだした。

【００４２】又、我々はγ−ブチロラクトンとエチレン
グリコールを含有する混合溶媒（混合比：γ−ブチロラ
クトン８０重量部に対してエチレングリコール２０重量
部）に塩基の分子量の異なる種々のフタル酸トリアルキ
ルアミン塩の結晶を溶解した電解液の３０℃における伝
導度と２００℃における蒸気圧を測定した結果を示した
ところ、塩基の分子量の増加に伴い３０℃における伝導
度は低下し、一方で２００℃における蒸気圧は低下する
ことが分かった。しかし、ここでもこれら二つの特性は
電解質塩基の分子量に対して直線的な変化ではないこと
から、（１）３０℃での高い伝導度と、（２）２００℃
での低い蒸気圧の二つの特性を実用可能範囲で双方兼ね
備えるためには、限られた電解質塩基の分子量を選択す
る必要があることを今回我々は見いだした。

【００４３】

【表１】

【００４４】（表１）は本発明の実施の形態１〜３およ
び比較例１〜７の電解液の組成、電解質の濃度、含水
率、電解質塩基の分子量、電解質塩基の１重量％水溶液
のｐＨ、３０℃で測定した伝導度および２００℃で測定
した蒸気圧を示したものである。同実施の形態１〜３の
電解液の配合組成は、前記知見に基づき、いずれも有機
溶媒がγ−ブチロラクトンとエチレングリコールを含有
し、かつ電解質塩基が三級アミンの場合（本発明の実施
の形態２は電解質の塩基が三級アミンではないので除
く）においては電解質塩の塩基の分子量が８８〜１０２
ｇ／モルの範囲であり、かつ電解質塩の濃度が７〜１５
重量％の範囲であり、かつ電解液の水分率が６％以下で
ある電解コンデンサ駆動用電解液であるので、３０℃に
おける伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍであり、かつ２００℃
における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下といった条件を
満足する性能の電解コンデンサ駆動用電解液となってい
る。

【００４５】これらの本発明の実施の形態１〜３および
比較例１〜７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６Ｖ−静電容量１００μＦ、サイ
ズ；φ６ｍｍ×Ｌ５．５ｍｍ）を作製した。封口ゴムに
は過酸化物過硫のブチルゴムＡ（２５℃でのＪＩＳ−Ａ
硬度：８７度、２００℃での弾性率：４６０Ｎ／ｃ
ｍ ²）を使用した。コンデンサのリード線の表層には、
鉛を含まないスズにてメッキ処理を施した。このアルミ
電解コンデンサ各々１００個をエポキシ基板（厚さ：２
ｍｍ）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２）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。なお、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。

【００４６】

【表２】

【００４７】この（表２）から明らかなように、本実施
の形態１〜３の電解液を用いたアルミ電解コンデンサ
は、２００℃で測定した蒸気圧が２５００ｍｍＨｇを超
える比較例１、３および４の電解液を用いたアルミ電解
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。

【００４８】次に本実施の形態１〜３および比較例６の
電解液を用いて、同じく面実装型のアルミ電解コンデン
サ（定格電圧６Ｖ−静電容量１００μＦ、サイズ；φ６
ｍｍ×Ｌ５．５ｍｍ）を作製し、温度１０５℃ならびに
温度８５℃−相対湿度８５％での１０００ｈの高温定格
負荷試験を行った。その試験結果を（表３）に示した。
なお、試験数は各条件２０個ずつである。

【００４９】

【表３】

【００５０】この（表３）から明らかなように、本実施
の形態１〜３の構成による面実装型のアルミニウム電解
コンデンサは、二つの試験条件下において、いずれの場
合においても電圧印加時の漏液の抑制に対して有効であ
り、漏液が観察されない。一方、比較例６の構成におい
ては、塩基の水酸化物の水溶液中における水素イオン濃
度が、塩基の水酸化物の濃度が１重量％であり測定温度
３０℃の時、１．０×１０^-13モル／ｄｍ³未満（ｐＨに
して１３を超えることを意味する）であるため、温度１
０５℃の条件下においては漏液は観察されないものの、
より漏液を加速する過酷な温度８５℃−相対湿度８５％
の条件下においてはわずかながら漏液が発生している。
従って、必須条件ではないものの、電解質塩を構成する
塩基においては、塩基または塩基の水酸化物の水溶液中
における水素イオン濃度が、塩基または塩基の水酸化物
の濃度を１重量％とし測定温度を３０℃とした時に、
１．０×１０^-13モル／ｄｍ³以上であることが望まし
い。

【００５１】

【表４】

【００５２】（表４）は本発明の実施の形態４〜７およ
び比較例８〜１３の封口体のポリマーと加硫系、２００
℃における弾性率、外装ケースの２００℃における硬度
を示したものである。

【００５３】これらの本実施の形態４〜７および比較例
８〜１３の封口体、外装ケースを使用して面実装型のア
ルミ電解コンデンサ（定格電圧６Ｖ−静電容量１００μ
Ｆ、サイズ；φ６ｍｍ×Ｌ５．５ｍｍ）を作製した。電
解液には、実施の形態１の組成のものを使用した。コン
デンサのリード線の表層には鉛を含まないスズにてメッ
キ処理を施した。このアルミ電解コンデンサ各々１００
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５）
に示す。

【００５４】

【表５】

【００５５】この（表５）から明らかなように、本実施
の形態４〜７のアルミ電解コンデンサは、２００℃にお
ける弾性率が４５０Ｎ／ｃｍ²未満である封口体、また
は２００℃におけるビッカース硬度が３５Ｈｖ未満であ
る外装ケースを用いた比較例８〜１３の電解コンデンサ
と比較して、面実装時における外観変形はなく、実装時
の半田付け不良を改善することができることが明らかで
ある。

【００５６】

【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、３０℃における伝導度が３．０ｍＳ／ｃ
ｍ以上であり、かつ２００℃における蒸気圧が２５００
ｍｍＨｇ以下であるので、その結果、常温から低温の範
囲での伝導度を維持しつつ、面実装時の熱ストレスによ
る電解コンデンサの外観変形を抑制し、実装時の半田付
け不良を改善することができるものであり、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−温度の関係を示した特性図

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶媒と電解質塩を含有し、かつ３０
   ℃における伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍ以上であり、かつ
   ２００℃における蒸気圧が２５００ｍｍＨｇ以下である
   電解コンデンサ駆動用電解液。
2. 【請求項２】 有機溶媒がγ−ブチロラクトンを含有す
   る請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
3. 【請求項３】 電解質塩を構成する塩基または塩基の水
   酸化物の水溶液中における水素イオン濃度が、塩基また
   は塩基の水酸化物の濃度を１重量％とし測定温度を３０
   ℃とした時に１．０×１０^-13モル／ｄｍ³以上である請
   求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
4. 【請求項４】 電解質塩を構成する塩基がアンモニウ
   ム、第三級アミン、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に記載
   の電解コンデンサ駆動用電解液。
5. 【請求項５】 電解質塩を構成する塩基が第三級アミン
   であり、かつ第三級アミンの分子量が８８〜１０２ｇ／
   モルの範囲である請求項１に記載の電解コンデンサ駆動
   用電解液。
6. 【請求項６】 電解質塩の濃度が７〜１５重量％の範囲
   である請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
7. 【請求項７】 有機溶媒がγ−ブチロラクトンとエチレ
   ングリコールを含有し、かつ電解質塩がトリエチルアミ
   ン塩であり、かつ電解質塩の濃度が７〜１５重量％の範
   囲であり、かつ電解液の水分率が６％以下である請求項
   １に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用
   電解液を用いた面実装用の電解コンデンサ。
9. 【請求項９】 ２００℃における弾性率が４５０Ｎ／ｃ
   ｍ²以上の弾性体からなる封口体を用いた請求項８に記
   載の電解コンデンサ。
10. 【請求項１０】 ２００℃におけるビッカース硬度が３
    ５Ｈｖ以上の外装ケースを用いた請求項８に記載の電解
    コンデンサ。
11. 【請求項１１】 外装ケースが少なくともアルミニウム
    を含有する金属である請求項１０に記載の電解コンデン
    サ。
12. 【請求項１２】 コンデンサ素子から導出されたリード
    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８に記載の電解コンデンサ。