JP2728289B2 - 電解コンデンサ用封口体およびその製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ用封口体およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電解コンデンサ用封口体の改良に関し、更
に詳しくは、高い耐有機溶剤性と優れた気密性とを備え
る電解コンデンサ用封口体およびその製造方法に関す
る。
[従来の技術] 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で整流出力の
平滑化等に優れた特性を示し、各種電気・電子機器の重
要な構成要素の1つであるが、一般に表面を電解酸化に
よって誘電体とする酸化被膜に変えたアルミニウムフィ
ルムを陽極とし、これと集電陰極とからなる素子を電解
液(ペースト)に含浸し、これを容器に封入して作製さ
れる。
電解コンデンサは、酸化被膜を再生する化学反応を行
いながら使用するものであるため、その特性は使用する
電解液の性質に最も大きく依存する。電解コンデンサ用
電解液としては、エチレングリコールとホウ酸とからな
る電解液が一般的であるが、この種の電解液は縮合水を
生成する水系の電解液であり、酸化被膜誘電体の水和劣
化や高温使用に際しての水のガス化によるコンデンサ外
観不良の発生等の不都合を生じるため、最近では実質的
に水を含有しない非水系の電解液が次第に多く使用され
る傾向にある。
電解液を含浸した素子を封入する容器は、一端に開口
部を有しアルミニウムのような金属材料からなるケース
と主としてベークライトを基材とする封口体とから構成
される。封口体の基材としては、構造保持特性、価格等
の観点からベークライトが最も一般的に使用されてい
る。製造に際しては電解液を含浸した素子をケースに入
れた後、封口体をケース開口部に嵌着封入して電解コン
デンサ製品が組立てられる。この嵌着を確実にするため
に、ベークライト基材と開口部との間にしばしばゴムシ
ート等が介装される。
電解コンデンサの性能を向上させ用途拡大を図るため
には、前記したように非水系の電解液の積極的利用を推
進する必要があるが、この種の電解液は封口体基材であ
るベークライトを溶解腐蝕する傾向が強く、電解液の改
良により特性向上を図り得たとしても、コンデンサ製品
の総合性能という観点から見た場合、封口体の劣化に起
因するライフ特性の低下等を避け得ない。
使用し得る電解液の範囲拡大を実現する電解コンデン
サ封口体の改良はこれまでにも試みられている。例え
ば、特公昭57−38182号には、加硫済ゴムシートと、タ
ルクなどのフィラーを入れたフィラー入りポリロピレン
板とをポリプロピレンまたはポリエチレンを主成分とす
るポリオレフィン系ホットメルトフィルムを介在させて
熱圧着することにより接合させてなる封口板を用いたこ
とを特徴とする電解コンデンサが開示されている。ま
た、同公報第2欄第34行〜第3欄第4行には、ブチルゴ
ム(IIR)は材料としては最も安定であるが、腐蝕性の
ある抽出物の遊離が懸念されるため、電解コンデンサ用
封口材としての実用化はあまり進んでいないと記載され
ている。このため、この技術では、目的を達成するため
に次善の材料としてエチレンプロピレンターポリマー
(EPT)を用いて腐蝕しない封口板を得るための検討を
行っている。
しかしながら、EPT張りベークの場合、ブチルゴム張
りベークと異なり、比較的ガス透過性が大きいためペー
スト抜けが大きく、また有機溶媒による膨潤性が大きい
ため腐蝕等が発生する可能性を否定し得ない。
応用範囲の広い好適な電解コンデンサ用封口体を得る
ためには、介装するゴムシートの耐有機溶剤性、嵌着
性、並びにベーク板との接着性を総合的に勘案する必要
がある。
[発明が解決しようとする課題] 封口体材料として最も安定であるブチルゴム(IIR)
を用いて、真に有効な電解コンデンサ用封口体を実現す
べく検討を重ねた結果、これを封口体に応用するに際し
最も問題となる点は、前記した腐蝕性のある抽出物の遊
離等の点ではなく、一般的なイオウ、無イオウ、キノイ
ド系等の加硫系を用いるものではフェノール系樹脂であ
るベークライトとの密着性が悪く、気密性の高い封口体
を作製することが難しい点であることが分った。ブチル
ゴムの加硫には、前記したものの他にハロゲン化金属ま
たは塩素系ポリマを触媒として使用した樹脂加硫がある
が、この種の加硫によっても腐蝕等の問題のため電解コ
ンデサ用封口体に適切に合致したゴムシートを得ること
はできない。
更に、より好適な電解コンデンサを得るためには、使
用する材料の改良に止まらず、コンデンサケースとの嵌
着をより確実にするような構造的改良を併せて行えば好
適であることを突き止めた。
よって本発明は、アルキルフェノールホルムアルテヒ
ド樹脂を単身で使用し、高温、長時間加硫を行うか、ま
たは、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂に少量
のチウラム系の加硫促進剤もしくはp−トルエンスルホ
ン酸等の酸性触媒を用いるIIRを使用すると共に封口体
を構造的に改良することにより、耐有機溶剤性が高く、
気密性が高く、ペースト抜けが少いゴム張りベークたる
電解コンデンサ用封口体を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、未加硫乃至半加硫のIIRゴムシート
と未硬化乃至半硬化のフェノール(エポキシ)ベーク板
とを一体成形した電解コンデンサ用封口体であって、前
記IIRゴムシートがアルキルフェノールホルムアルデヒ
ド樹脂を加硫剤とする樹脂加硫系に属し、前記IIRゴム
シートと前記ベーク板との間に加硫剤を混和した未加硫
乃至半加硫のEPDMシートを介装することを特徴とする電
解コンデンサ用封口体が提供される。
IIRは未加硫のポリマとして市販されており、加硫剤
として所定量のアルキルフェノールホルムアルデヒド樹
脂を混和し、常法に従って未加硫乃至半加硫のIIRを調
製する。混和するアルキルフェノールホルムアルデヒド
樹脂の量は、好ましくは5〜20重量部とする。加硫を行
う条件は、圧力30kg/cm2〜200kg/cm2、温度130℃〜200
℃とする。
ベークライト基材とケース開口部との間に介装される
IIRゴムシートは、未加硫のものでもよいが、加硫によ
って弾性が増加し密着性が向上したものの方が、嵌着を
確実にするという観点からは望ましい。しかしながら、
一般に加硫によって耐有機溶剤性の低下を招くため、ア
ルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂を用いるIIRゴ
ムシートの加硫の程度はこれらの要因を総合的に勘案し
製造する電解コンデンサの用途、目的に応じて定めるべ
きである。
IIRゴムシートとベーク板との間に介装する未加硫乃
至半加硫のEPDMシートに混和する加硫剤は、例えば1,1
−ジ−(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチル
シクロヘキサンとすることができ、好ましくは1〜6重
量部の量で混和する。
更に本発明によれば、アルキルフェノールホルムアル
デヒド樹脂を加硫剤とする樹脂加硫系に属する未加硫乃
至半加硫のIIRゴムシートに対し、加硫剤を混和した未
加硫乃至半加硫のEPDMシートを重ね、更に未硬化乃至半
硬化のフェノール(エポキシ)ベーク板を重ね、融着条
件下で一体成形することを特徴とする電解コンデンサ用
封口体の製造方法が提供される。
加硫剤を混和した未加硫乃至半加硫のEPDMシートを重
ねるに際し、これを厚さ0.1mm〜2mmの固体シートとして
重ねるか、またはこれを有機溶剤に溶解後に重層して重
層を均一とすることにより一体成形の円滑な進行を図る
ことができる。適切な有機溶剤には、例えば、トルエ
ン、テトラヒドロフラン等が包含される。
圧力30kg/cm2〜200kg/cm2、温度130℃〜200℃の融着
条件下で一体成形すれば好適な電解コンデンサ用封口体
を得ることができる。
なお、ジメチルホルムアミド系、γ−ブチロラクトン
系の溶解度の高いペーストを使用する場合は、フェノー
ル(エポキシ)ベーク板から不純物が摘出されるおそれ
があるため、フェノール(エポキシ)ベーク板の外表面
にポリプロピレンもしくはブチルゴム等からなる薄膜シ
ートを貼付してもよい。
[作用] IIRは、ガス透過性が小さくペースト抜けが少く膨潤
され難いため耐有機溶剤性や構造保持能力等の点ではそ
れ自体最も優れた材料であるが、前記したように封口体
のベーク板との接着性が悪く気密性の高いものを作るの
は困難であった。本発明は、IIRの加硫剤としてアルキ
ルフェノールホルムアルデヒド樹脂を用いると共にベー
ク板とIIRシートとの間にEPDMシートを介装することに
より、この接着性の難点の解消を図ると同時により良好
な嵌着性を与えるものである。
本発明による電解コンデンサ用封口体は、ベーク板、
EPDMシート並びにIIRからなる3層構造を有するが、一
体成形に際しこの3者は薄いEPDMシートを介して融着一
体化し、明瞭な境界を有さず連続的に構成成分が変化す
る構造になると推定される。これらは封口体に良好な嵌
着性を付与する重要な要素である硬度の点で互いに相異
し、これらを一体化することにより単独またはいずれか
2つの組合せでは得られない効果を実現することができ
る。
[発明の効果] 本発明によれば、アルキルフェノールホルムアルデヒ
ド樹脂を加硫剤として用いるIIRを使用すると共にベー
ク板とIIRシートとの間にEPDMを介装して一体化するこ
とにより、耐有機溶剤が高く、気密性が高く、ペースト
抜けが少いゴム張りベークたる電解コンデンサ用封口体
が提供される。本発明による電解コンデンサ用封口体
は、EPTよりもガス透過性が小さく膨潤され難く耐有機
溶剤性が高いため、電解液の成分としてγ−ブチロラク
トン(BL)やジメチルホルムアミド(DMF)等の有機溶
剤を使用することができ、またEPT張りベークよりペー
スト抜けが少いため、長寿命化を図ることができる。
[実施例] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
ゴムシートの作製 未加硫乃至半加硫のIIRを用い、次のゴム配合比(重
量部、phr)によって原料を配合した。
実施例1 未加硫乃至半加硫のIIR 100 SRFカーボン 50 ハードクレー 100 ステアリン酸 3 ZnO 10 アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂 13 テトラブチルチウラムジスルフィド 4 前記処方により配合した原料を混和し、常法に従って
加工して厚さ1.5mmのゴムシートを作製した。
封口体の作製 前記したように作製した実施例1のIIRゴムシートと
未硬化乃至半硬化のフェノール(エポキシ)ベーク板と
の間に、加硫剤として1,1−ジ−(t−ブチルペルオキ
シ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを2重量部混
和した厚さ0.3mmの未加硫乃至半加硫のEPDMシートを介
装し、次の融着条件下で張合わせ、一体成形して電解コ
ンデンサ用封口体を作製した。
温度 180℃ 時間 20分 圧力 120kg/cm2 電解コンデンサの作製 実施例1による封口体を装着した電解コンデンサ並び
に封口体として同じ厚さのEPTを用いる従来の電解コン
デンサ(比較例1)を作製した。γ−ブチロラクトン系
電解液をペーストとして使用し、常法により、サイズ、
20φ×40、定格63WV、820μFの電解コンデンサを作
製した。
第1図に電解コンデンサの断面図を、第2図に本発明
による電解コンデンサ用封口体の断面図を示す。図中、
1は素子、2はケース、3は封口体、4はIIRゴムシー
ト、5はベーク板、6はEPDMシート、7は端子である。
性能試験 実施例1による封口体を装着した電解コンデンサ並び
に封口体として同じ厚さのEPTを用いる従来の電解コン
デンサ(比較例1)について、高温での長時間使用によ
るペースト抜け、静電容量(Cap)の変化、並びに誘電
正接(tanδ)の変化を測定した。
ペースト抜け試験結果 110℃で100時間使用後の重量変化として、ペースト抜
け試験結果を次に示す。
実施例1 − 3.6mg 比較例1 −24.3mg 静電容量および誘電正接の試験結果 100℃で長時間電解コンデンサを使用し、静電容量お
よび誘電正接の変化を経時的に測定した。実施例1によ
る封口体を装着した電解コンデンサについての試験結果
を第3図に示す。また、従来の電解コンデンサ(比較例
1)についての試験結果を第3図に併せて示す。
以上の結果から、本発明による電解コンデンサ用封口
体は、電解液の成分としてγ−ブチロラクトンのような
有機溶剤を使用した場合、EPT張りベークよりペースト
抜けが少く、性能が向上し長寿命化を図ることができる
ことが分る。
【図面の簡単な説明】
第1図は電解コンデサの断面図、第2図は本発明による
電解コンデンサ用封口体の断面図、第3図は実施例1に
よる封口体を装着した電解コンデンサについての試験結
果を示す図である。 1……素子、2……ケース 3……封口体、4……IIRゴムシート 5……ベーク板、6……EPDMシート 7……端子

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】未加硫乃至半加硫のIIRゴムシートと未硬
    化乃至半硬化のフェノール(エポキシ)ベーク板とを一
    体成形した電解コンデンサ用封口体であって、前記IIR
    ゴムシートがアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂
    を加硫剤とする樹脂加硫系に属し、前記IIRゴムシート
    と前記ベーク板との間に加硫剤を混和した未加硫乃至半
    加硫のEPDMシートを介装することを特徴とする電解コン
    デンサ用封口体。
  2. 【請求項2】アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂
    を加硫剤とする樹脂加硫系に属する未加硫乃至半加硫の
    IIRゴムシートに対し、加硫剤を混和した未加硫乃至半
    加硫のEPDMシートを重ね、更に未硬化乃至半硬化のフェ
    ノール(エポキシ)ベーク板を重ね、融着条件下で一体
    成形することを特徴とする電解コンデンサ用封口体の製
    造方法。
  3. 【請求項3】加硫剤を混和した未加硫乃至半加硫のEPDM
    シートを重ねるに際し、これを有機溶剤に溶解後に重層
    する請求項2記載の方法。
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