JP4947296B2 - 電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサ用封口体及びこの封口体を用いた電解コンデンサの改良に関するものである。

一般的に、電解コンデンサは、アルミニウムの表面をエッチング及び化成処理した陽極箔と、アルミニウムの表面をエッチングした陰極箔を、絶縁性のセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に電解液を含浸し、これをアルミニウムや硬質樹脂等からなる有底筒状の外装ケース内に収納し、この外装ケースの開口部を封口体で封止することで構成されている。このような電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子から引き出されたリード線は、封口体貫通用の丸棒部を備えており、封口体に設けられたリード孔内にリード線の丸棒部が挿入された状態で、外装ケースの加締め横溝を封口体の外周に押し込みゴムを上下方向に変形させリード孔を小さくする応力を発生させ、また外装ケースの開口端に縦加締めを行なうことで、外装ケースやリード線の丸棒部と、封口体との間の気密性を保持している。

このような封口構造において、封口体は電解コンデンサの性能、特に電解液の蒸発揮散に伴う劣化及び寿命に大きく影響するため、電解液に対して適切な封口体を選択することは非常に重要であり、外装ケースやリード線の丸棒部との気密性を保持する観点から、通常、封口体の材料としてはゴムが用いられている。

しかしながら、上記のような従来の電解コンデンサには、以下に述べるような問題点があった。すなわち、封止性および耐熱性が要求される電解コンデンサ用封口ゴムとしては、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ：通称ブチルゴム）、ブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）が使用され、高温度下では、これらのゴム単独の封口体を使用した場合には、外部空気中の水分等が外装ケース内に侵入したり、逆に内部の電解液が外部に蒸発揮散する場合があり、コンデンサの寿命信頼性を保持することが困難であった。これらの問題を解決するため、従来は、封口ゴムの充填剤の種類や充填量を変えて封口ゴムの改善がなされている。充填剤としては、マイカやタルク等が知られている（特許文献１）。
特開昭５５−５５５１４号公報

しかしながら、電子機器の長寿命化に伴い、この電子機器に搭載される電解コンデンサにおいても、長寿命化が求められており、上記特許文献１に開示された封口体を用いた場合では、電解液の外部への蒸発を十分に抑えることができず、未だ長寿命化に満足できるものではない。

そこで、本発明の目的は、電解液の封口体部位での透過を低減し、長寿命化を可能とした電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサを提供することにある。

そこで、上記の課題を解決した本発明の電解コンデンサ用封口体は、比表面積が、５〜２０ｍ^２／ｇの偏平状微粒子を添加したゴム部材を備えたことを特徴としている。

これによると、ゴム部材に添加する微粒子を偏平状とし、かつ所定の比表面積とすることで、ゴム部材からの電解液の蒸発を低減することができる。この比表面積を超える偏平状微粒子を用いるとゴム部材への分散性が不均一となるため好ましくない。

また、前記偏平状微粒子は、タルク又はマイカを用いることが好ましく、また、前記偏平状微粒子は、その平均粒子径を０．５〜１０μｍとすることが好ましい。また前記ゴム部材として、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムから選択される１種以上の弾性ゴムとすることが好ましく、さらには、前記ゴム部材は、その一方の面に樹脂板が一体化されていることが好ましい。

また、本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子と該コンデンサ素子を収容する外装ケースと、前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、前記封口体を貫通して前記外装ケースから外部に突出する引き出し端子とからなる電解コンデンサにおいて、上述のゴム部材を用いることで、電解液の封口体部位での蒸発を防ぎ、電解コンデンサの長寿命化が実現できる。

本発明によれば、電解液の封口体部位での透過を低減し、長寿命化を可能とした電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサを実現できる。

以下に、本発明に係る電解コンデンサの実施の形態について具体的に説明する。図１は本発明の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図であり、図２は本発明の変形例の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図である。
図１に示すように、電解コンデンサ１は、以下の構成を有する。コンデンサ素子２は、アルミニウム箔の表面を粗面化し、陽極酸化皮膜を形成した陽極箔と、同様に表面を粗面化した陰極箔との任意な箇所に、引き出し端子として封口体４のリード孔に挿入する丸棒部と前記陽極箔及び陰極箔と接続する平坦部を備えたリード線６を超音波溶接、ステッチ、レーザー、冷間圧接などの接続方法により接続し、この陽極箔と陰極箔の間に電気絶縁性のセパレータ（例えば、合成繊維、マニラ紙、クラフト紙など）を介在させて巻回又は積層して形成される。このコンデンサ素子２は、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケース３内に収納され、外装ケース３の開口部は、封口体であるゴム部材４によって密封されている。なお、図１において、ゴム部材４にはリード孔が設けられており、このリード孔内にリード線６の丸棒部が位置するように構成され、コンデンサ素子２からリード線６が導出されている。

封口体は、ゴム部材４からなり、所定の偏平状微粒子が添加されている。この偏平状微粒子は、その比表面積が、５〜２０ｍ^２／ｇ、また平均粒子径が０．５〜１０μｍであり、タルクやマイカなどから構成される。ゴム部材４としては、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ：通称ブチルゴム）及びブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）などがあげられ、樹脂加硫、過酸化物加硫、硫黄加硫、キノイド加硫にて作成されるが、偏平状微粒子の添加した場合の強度等の面から、ブチルゴム又はＥＰＤＭが好ましい。このゴム部材４に偏平状微粒子が添加されるが、ゴム部材４に対するこの偏平状微粒子は、１０〜５０％含有することが好ましい。この他にもゴム部材４への添加剤として、焼成クレー、含水ケイ素、無水ケイ素、カーボンブラック等を使用できる。これらの中でも焼成クレーは粒子が均一で混練、加工しやすいので好ましく、またカーボンブラックはゴム部材４の補強剤として有効なので好ましい。前記添加剤としては、１種の添加剤のみ用いてもよいし、複数種類の添加剤を組み合わせて用いてもよい。

また、このゴム部材４には、その表面に樹脂フィルムを一体化してもよい。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、アラミドやナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンナフタレート、及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂があげられ、なかでもポリエチレンテレフタレート、エチレンテトラフルオロエチレンが好ましい。

このゴム部材４は、外装ケース３に電解液が含浸されたコンデンサ素子２を収納した外装ケース３の開口部に挿入され、加締めによって封口される。ゴム部材４のリード孔に、コンデンサ素子２のリード線６の丸棒部を挿入した状態で、外装ケース３の加締め横溝をゴム部材４の外周に押し込みゴムを上下方向に変形させてリード孔を小さくする応力を発生させてリード孔を密封し、また外装ケース３の開口端に縦加締めを行うことで、図１に示すように、外装ケース３とゴム部材４との間の密封がなされる。

次に本発明の実施の形態の変形例を説明する。

変形例の電解コンデンサ１では、封口体として、図２に示すように、前述の実施の形態で説明した偏平状微粒子を添加したゴム部材４に、その一方側の面にフェノール樹脂等の樹脂板５を一体化されたものを用いている。ここで、ゴム部材４に添加した偏平状微粒子は、前述の実施の形態で説明した構成を用いることができる。なお、図２では、封口体は、電解コンデンサ１の外部側にゴム部材４を配置したものを示している。そして、この封口体には、リード孔が設けられており、引き出し端子として、外部端子７が接続されたリベット８が嵌入固定されている。
図２に示すように、コンデンサ素子２を構成する陽極箔および陰極箔には、アルミニウムからなる平板状のタブ端子９が超音波溶接、冷間圧接などの接続方法により接続されており、このコンデンサ素子２は、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケース３内に収納され、外装ケース３の開口部は、前述のゴム部材４と樹脂板５とが一体化された封口体が配置され、封口体に設けられたリベット８と前記コンデンサ素子２から導出されたタブ端子９が超音波溶接等にて接続されるとともに、外装ケース３の開口部を加締めて密封し電解コンデンサ１が形成される。

以下、実施例を用いて更に詳細に説明する。

（実施例１）
偏平状タルクを添加したブチルゴムを加硫して封口体を作成した。この偏平状タルクは、平均粒子径が４．６μｍ、比表面積が１０ｍ^２／ｇである。偏平状タルクは、封口体に対して、２０％の含有率で添加されている。その他添加剤として、カーボンブラックや焼成クレーを必要量添加されている。γ―ブチロラクトン及びスルホランを含む電解液を用い、コンデンサ素子をアルミニウムからなる外装ケースに収納するとともに、この開口部を前記封口体を用いて封止して電解コンデンサを作成した。

（実施例２）
実施例１で用いた封口体の偏平状タルクの平均粒子径を２．５μｍとし、比表面積を１５ｍ^２／ｇとし、その他は実施例１と同様である。

（比較例１）
実施例１で用いた封口体の偏平状タルクの平均粒子径を３．２μｍとし、比表面積を、２５ｍ^２／ｇとし、その他は実施例１と同様である。

（比較例２）
実施例１で用いた封口体の偏平状タルクの平均粒子径を１．０μｍとし、比表面積を、３５ｍ^２／ｇとし、その他は実施例１と同様である。

この完成した実施例１及び２の電解コンデンサ、並びに比較例１及び２の電解コンデンサを、１０５℃雰囲気下で、１０００時間、所定電圧を印可した後、電解コンデンサの電解液の重量を測定した。電解液の蒸発量は、比較例２の蒸発量を１００としてたときの減少率として表示した。

表１に示すとおり、実施例１及び２の電解コンデンサは、比較例１及び２の電解コンデンサに比べて、電解液の減少が小さく良好であった。これに対し比較例１及び２の電解コンデンサは、電解液の減少が大きく、従って、実施例１及び２の電解コンデンサでは、電解液の蒸発が抑制され、長寿命化が成されていることが分かる。また、偏平状タルクの平均粒子径と電解液の蒸発量については、相関は取れていないことが判明した。

本発明の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図である。 本発明の変形例の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 外装ケース
４ 封口体
５ 樹脂板
６ リード線
７ 外部端子
８ リベット
９ タブ端子

Claims (6)

1. 比表面積が、５〜２０ｍ^２／ｇの偏平状微粒子を添加したゴム部材を備えた電解コンデンサ用封口体。
2. 前記偏平状微粒子は、その平均粒子径が、０．５〜１０μｍである請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
3. 前記偏平状微粒子は、タルク又はマイカである請求項1又は２に記載の電解コンデンサ用封口体。
4. 前記ゴム部材は、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムから選択される１種以上の弾性ゴムである請求項１乃至３いずれかに記載の電解コンデンサ用封口体。
5. 前記ゴム部材は、その一方の面に樹脂板が一体化された請求項１乃至４いずれかに記載の電解コンデンサ用封口体。
6. コンデンサ素子と該コンデンサ素子を収容する外装ケースと、前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、前記封口体を貫通して前記外装ケースから外部に突出する引き出し端子とからなる電解コンデンサにおいて、前記外装ケースの開口部を封口する封口体が、前記請求項１乃至５いずれかに記載の電解コンデンサ用封口体である電解コンデンサ。