JP2010278183A - 電解コンデンサ及び電解コンデンサ用巻き止めテープ - Google Patents

Abstract

【課題】 低温領域から高温領域までの広範囲にわたりコンデンサ素子に対して粘着力を維持でき、電解コンデンサ素子の巻き緩みが原因の静電容量やＥＳＲなどの特性劣化が生じない電解コンデンサ及び電解コンデンサ用巻き止めテープを提供することを目的とする。
【解決手段】電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープにて固定した電解コンデンサであって、前記コンデンサ素子を、支持基材の表面に異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数備えた巻き止めテープにて固定する。
【選択図】 図２

Description

この発明は電解コンデンサに係り、特に、コンデンサ素子を巻き止める巻き止めテープに関する。

従来、電解コンデンサのコンデンサ素子巻き止めには、接着剤や粘着テープが使用されており、機械化等が容易に実施できる粘着テープ方式が主流となっている。この粘着テープには、ポリプロピレンや、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテンフィルムなどを支持基材に用いたゴム系、アクリル系粘着テープが使用されてきた（特許文献１〜２）。

ここで、上述した電解コンデンサには、耐熱性が要求される。例えば、高温保証用の電解コンデンサは、１５０℃の耐熱性が要求される。

また、表面実装用のチップ部品の場合には、近年の脱鉛による半田溶融温度の上昇のため、半田リフロー時の温度に耐えうる２６０℃以上の耐熱性が要求されている。このため、電解コンデンサ素子巻き止め用の粘着テープとして使用される粘着テープについても、電解コンデンサ素子にかかる負荷温度に対する耐熱性が要求される。

特開平０５−１０１９８５号 特開２００２−２４９７３６号

しかしながら、上記した従来の電解コンデンサ巻き止め用粘着テープでは、耐熱性不足のため、コンデンサ素子の巻き緩みが発生して、静電容量やＥＳＲなど諸特性の劣化の問題が生じている。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、高温雰囲気下でも、電解コンデンサ素子の巻き緩みが原因の静電容量やＥＳＲなどの特性劣化が生じない電解コンデンサ及び電解コンデンサ用巻き止めテープを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の電解コンデンサは、電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープにて固定した電解コンデンサであって、前記コンデンサ素子を、支持基材の表面に異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数備えた巻き止めテープにて固定したことを特徴としている。

また、電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープにて固定した電解コンデンサであって、前記コンデンサ素子を、複数の支持基材の表面にそれぞれ異なる接着可能領域を有する粘着剤層を備えた巻き止めテープにて固定したことを特徴としている。

これによると、高温保証用の電解コンデンサは、１５０℃の耐熱性を要求され、また、半田リフロー時の温度に耐えうる２６０℃以上の耐熱性を要求されているが、１種類の粘着剤層にて、低温領域から高温領域までの耐熱性を維持することは困難であったが、異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数設け、高温領域において固着性に優れた粘着剤層及び低温領域において固着性に優れた粘着剤層と温度領域に適した粘着剤を個別に設定することで、低温領域から高温領域まで粘着剤の固着性が維持でき、従ってコンデンサ素子の巻き緩みがなく、静電容量やＥＳＲなどの特性劣化が生じにくい電解コンデンサを提供できる。

また、本発明の電解コンデンサ用巻き止めテープは、支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープであって、前記支持基材の表面に、異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数備えたことを特徴としている。
これによると、異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数設け、高温領域において固着性に優れた粘着剤層及び低温領域において固着性に優れた粘着剤層と温度領域に適した粘着剤を個別に設定した巻き止めテープであるため、この巻き止めテープを用いてコンデンサ素子を固定すると、低温領域から高温領域まで粘着剤の固着性が維持でき、従ってコンデンサ素子の巻き緩みがなく、静電容量やＥＳＲなどの特性劣化が生じにくいものとなる。

本発明の電解コンデンサ用巻き止めテープを用いることで、低温領域から高温領域までの広範囲にわたりコンデンサ素子に対して粘着力を維持でき、電解コンデンサ素子の巻き緩みが原因の静電容量やＥＳＲなどの特性劣化が生じることはない。

本発明における接着剤層の接着可能領域を示す図である。 本発明の実施形態に係る素子巻き止めテープを示す図である。 本発明の実施形態に係る素子巻き止めテープを示す図である。 本発明の実施形態に係る素子巻き止めテープを示す図である。

本発明の電解コンデンサ用巻き止めテープは、支持基材及び粘着剤層から構成されている。以下詳細に説明する。

本発明に用いられる支持基材としては、特に限定されるものではないが、耐熱性を有するものが好ましい。例えば、溶融温度が１７５℃以上であり、延伸処理が施されたプラスチックフィルムがより好ましく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリサルフォン（ＰＳＦ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム等が挙げられる。また、クラフト紙、マニラ麻紙、合成繊維紙又はこれらの２種以上からなる混抄紙を用いることができる。プラスチックフィルムを用いた場合は高温雰囲気下において縮む場合もあるため、紙を用いることが好ましい。

支持基材の厚みは、コンデンサ素子の巻き止め作業性を損なわない範囲で、適宜選択できるが、通常、５〜１００μｍが好ましく、より好ましくは、９〜５０μｍ程度である。

また、支持基材のテープ幅方向の熱収縮率が、コンデンサ素子にかかる負荷温度（−３０〜３００℃）に対して、５％以下が好ましく、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。一例としては、二軸延伸ポリエステルフィルム（例えば、商品名：ＬＣＰフィルム、住友化学工業製）や、二軸延伸ポリフェニレンサルファイドフィルム（例えば、商品名：トレリナ３０３０、東レ製）などが挙げられる。前記二軸延伸ポリエステルフィルムでは、１５０℃までの温度範囲で、テープ幅方向の熱収縮率が、５％以下となる。また、前記二軸延伸ポリフェニレンサルファイドフィルムでは、２４０℃までの温度範囲でテープ幅方向の熱収縮率が、５％以下となる。なお、熱収縮率の測定方法は、テープ形態にて、粘着テープを２０ｍｍ角にカットし、ＢＡ板に貼り合わせ、所定のピーク温度に設定した半田リフロー炉（ノリタケカンパニーリミテッド製、ＣＰＬ−１０４Ｓ）を通過させ、その加熱前後のテープのサイズを、投影機（ミツトヨ製：ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ ＰＪ−Ｈ３００Ｆ）を用いてＭＤ方向およびＴＤ方向のいずれもについて測定する。上記ＢＡ板とは、ＪＩＳ「ＢＡ仕上げ」に準じ、ＢＡ５号に表面仕上げしたＳＵＳ３０４板（日本金属（株）製ＢＡ５号仕上げＳＵＳ３０４）をいう。

本発明の粘着剤層は、粘着性を有するものであれば、その材質や構成などは特に限定されないが、通常用いられる粘着剤、例えば、アクリル系粘着剤やゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の粘着剤を用いることができる。これらの粘着剤の中から異なるガラス転移温度の粘着剤を適宜選択して巻き止めテープを構成する支持基材の表面に設ける。粘着剤層の厚さは、通常２〜１００μｍ程度、好ましくは５〜５０μｍ程度である。

この粘着剤層としては、異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数設け、高温領域において固着性に優れた粘着剤層及び低温領域において固着性に優れた粘着剤層と温度領域に適した粘着剤を個別に設定することが好ましい。低温領域に適した粘着剤としてはアクリル系粘着剤が好ましく、高温領域に適した粘着剤としては、シリコーン系粘着剤が好ましい。

ここで、粘着剤層は、温度によってその影響を大きく受ける、温度と弾性率の関係を取ったものを動的弾性率と呼んでおり、粘着力に大いに関係がある。例えば、図１に示すように、同じ粘着剤でも低温域では弾性率が１０^１０dyne/cm²以上の硬く脆いガラス領域、温度を上げると弾性率が１０⁶〜１０^5.5dyne/cm²のゴム状領域、最高温域では１０^5.5dyne/cm²未満の流動域に区別される。本発明で用いた粘着剤層の接着可能領域とは、上記のガラス領域を超えたゴム状領域を示すものである。

通常、高温保証用の電解コンデンサは、１５０℃の耐熱性を要求され、また、半田リフロー時の温度に耐えうる２６０℃以上の耐熱性を要求されているが、上記のとおり、温度領域に適した粘着剤を個別に設定することで、低温領域から高温領域までの耐熱性を維持し、コンデンサ素子の緩みを防止することができる。

高温領域に適した粘着剤は、その高温領域における最高負荷温度に対して１０〜１００度低いガラス転移温度を備えるとよい。また低温領域に適した粘着剤は、該高温領域に適した粘着剤よりも低いガラス転移温度を備えると良い。従って、半田リフロー時の温度（２６０℃程度）に耐えうる巻き止めテープを検討する場合は、高温領域に適した粘着剤は、そのガラス転移温度が１５０〜２５０度が好ましく、また低温領域に適した粘着剤は、そのガラス転移温度が該高温領域に適した粘着剤よりも低く、特には電解コンデンサの低温側の保証温度以下（例えばマイナス４０度）のガラス転移温度を備えるとよい。これにより、低温領域から高温領域までコンデンサ素子の固定を可能とできる。

なお、アクリル系粘着剤としては、粘着性及び耐熱性を与える低ガラス転移温度（Ｔｇ）のアクリル系モノマーを主モノマーとして用いることができる。また、接着性や凝集力を与える高Ｔｇのコモノマーや、架橋性や接着性の改良に用いられる官能基含有モノマーであるモノエチレン性不飽和モノマー等を用いることもできる。また、シリコーン系粘着剤としては、例えば、シリコーン成分としてポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等のアルキル基やフェニル基を含有するポリシロキサンを用い、過酸化ベンゾイル等の過酸化物で加熱硬化させたもの、或いはビニル基含有ポリシロキサンとヒドロシランとの付加反応による硬化物などを使用できる。またゴム系粘着剤としては、主ポリマーに天然ゴム、合成ゴムを用い、必要に応じて、粘着性付与高分子物質、フェノール系老化防止剤、金属酸化物等を配合した粘着剤を使用できる。

本発明の粘着剤層の形成方法は、粘着剤組成物を、支持基材上に塗布して、粘着剤組成物層を形成する。当該形成方法としては、各種方法を採用できる。例えば、粘着剤組成物層の形成に連続塗工装置を用いる場合は、例えば、粘着剤組成物（溶液）を連続的に供給して、装置先端に取り付けたダイスなどの吐出手段より連続的にシート基材上に薄層に押出してする方法が挙げられる。また粘着剤組成物層を形成する方法として、バッチ方式を採用する場合には、支持基材上に粘着剤組成物（溶液）を基材上に流延して、アプリケーターや、マイヤーバー、ナイフコーターで成形する方法が挙げられる。このようにして、薄層化した粘着剤組成物を支持基材上に積層した後、加熱して、溶媒を除去する。粘着剤組成物が複数あるため、個別にまたは同時に粘着剤組成物を支持基材上に塗布して形成することができる。

本発明の支持基材及び粘着剤層を含めた巻き止めテープの厚さは、折れや裂けの防止や好適なハンドリング性に鑑みると１０〜１００μｍが好ましい。

次に、本発明の電解コンデンサについて説明すると、図２に示すとおり、電解コンデンサは、陽極箔２と陰極箔３とをセパレータ４を介して巻回又は積層することにより構成されるコンデンサ素子１と、陽極、陰極箔からそれぞれ引き出された端子５、これらを封止する封口材とケースにより構成されたものである。ここで、コンデンサ素子１の巻き止めテープとして、前記電解コンデンサ用素子巻き止めテープが用いられる。この巻き止めテープを用いることにより、高温雰囲気下であっても、コンデンサ素子の巻き緩みによる静電容量やＥＳＲなどの特性劣化を防止できる。

巻き止めテープによるコンデンサ素子１の固定形態を例示すると、図２に示すとおり、巻き止めテープは、支持基材６の表面に、高温領域に適した第一の粘着剤層９及び低温領域に適した第二の粘着剤層１０がそれぞれ帯状に形成され、陽極箔２と陰極箔３をセパレータ４を介して巻回したコンデンサ素子１の外周端を接着固定するものである。

また、他の巻き止めテープによるコンデンサ素子１の固定形態としては、図３に示すとおり、巻き止めテープは、第一の支持基材７の表面に、高温領域に適した帯状の第一の粘着剤層９（又は低温領域に適した第二の粘着剤層１０）を形成し、第二の支持基材８の表面に低温領域に適した帯状の第二の粘着剤層１０（又は高温領域に適した第二の粘着剤層９）を形成し、これら２つの支持基材を持ってコンデンサ素子１の外周端を接着固定したものである。

このように、巻き止めテープには、複数の異なるガラス転移温度の粘着剤層を備えればよく、支持基材は単数又は複数を仕様に合わせて適宜設定できる。また、粘着剤層は、帯状のものを例示したがこれに限らず、ストライプ状に設けてもよく、また支持基材の全面に設けても良い。また図４に示すとおり、粘着剤層はドット状であってもよくまた第一の粘着剤層９と第二の粘着剤層１０を支持基材６の表面に千鳥状に形成することもできる。

１ コンデンサ素子
２ 陽極箔
３ 陰極箔
４ セパレータ
５ 端子
６ 支持基材
７ 第一支持基材
８ 第二支持基材
９ 第一粘着剤層
１０ 第二粘着剤層

Claims (3)

1. 電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープにて固定した電解コンデンサであって、
   前記コンデンサ素子を、支持基材の表面に異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数備えた巻き止めテープにて固定した電解コンデンサ。
2. 電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープにて固定した電解コンデンサであって、
   前記コンデンサ素子を、複数の支持基材の表面にそれぞれ異なる接着可能領域を有する粘着剤層を備えた巻き止めテープにて固定した電解コンデンサ。
3. 支持基材と粘着剤層を備えた電解コンデンサ用素子巻き止めテープであって、
   前記支持基材の表面に、異なる接着可能領域を有する粘着剤層を複数備えた電解コンデンサ用巻き止めテープ。