JP5875301B2 - アルミニウム電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサに関するものである。特に、アルミニウム電解コンデンサの引き出しリードタブに関するものである。

アルミニウム電解コンデンサは、表面をエッチング処理し化成による酸化膜を形成した陽極箔と、表面をエッチング処理し酸化膜を形成しない、あるいは低圧化成による酸化膜を形成した陰極箔とを電解紙等のセパレータを介して巻き回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、このコンデンサ素子をケース内に収納後、陽極箔および陰極箔から引き出した引き出しリードタブを、蓋を貫通する外部端子にそれぞれ接続し、封口板をケースに取り付けて密閉した構造になっている。

ところで、引き出しリードタブは、コンデンサ素子と封口板との間の空間部分にあるため、長時間の使用によって、電解液の変質やコンデンサ部材から流失する塩素等のハロゲンにさらされるために、腐食断線となってしまう事がある。
この腐食断線を防止するために、従来、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂などの熱可塑性樹脂をリードタブ表面にコーティングする方法（特許文献１）、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等をリードタブ表面にコーティングする方法（特許文献２）や、リードタブ表面にメラミン樹脂をコーティング後硬化させる方法（特許文献３）が開示されている。また、この腐食断線を防止する記載はないが、特許文献４には、絶縁のためにリードタブを樹脂で被覆させる方法が開示されている。
特開平３−２６１１２５号公報 実開平７−２７１４３号公報 特開２００６−１２０８０８号公報 実開昭５５−１０３９５１号公報

ところで、引き出しリードタブ箔が、コンデンサの長時間の使用によって、電解液の変質やコンデンサ部材から流失する塩素等のハロゲンにさらされるために、腐食断線となってしまう事があり、この腐食断線を防止するために、リードタブ表面に樹脂をコーティングする場合があるが、コーティングのピンホール、被着力の低下と、箔角部や側面のコーティング被覆が難しいことから腐食防食には限界が生じていた。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、引き出しリードタブ表面の腐食防食により、高耐圧で高温対応の長寿命のコンデンサを得ることを目的としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記のアルミニウム電解コンデンサを提供するものである。
（１）アルミニウムの箔を、陽極、陰極の電極と、この電極と外部端子との接続用の引き出しリードタブとに使用するアルミニウム電解コンデンサにおいて、陽極側の前記引き出しリードタブ表面に、高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを設けることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
（２）前記引き出しリードタブとして、少なくともその表面が９９．９％以上の純度のものを使用することを特徴とする（１）記載のアルミニウム電解コンデンサ。

本発明の引き出しリードタブは、樹脂コーティングより被着力と被覆力のある高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを設けているので、コンデンサの長時間の使用によって、電解液の変質やコンデンサ部材から流失する塩素等のハロゲンにさらされても、腐食断線を抑制または防止するという利点がある。

本発明に述べる陽極は、アルミニウム電解コンデンサに使用される一般的な陽極箔で、厚さ５０μｍから１５０μｍ程度のアルミニウム箔等を、酸水溶液中、その表面をエッチング処理し、直径が０．１μｍから２μｍ程度のエッチングピットを設けた後、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中で、定格電圧の１．５倍程度の電圧を印加して化成し、コンデンサとしての耐圧性の陽極酸化皮膜を形成したものである。

本発明に述べる陰極は、アルミニウム電解コンデンサ使用される一般的な陰極箔で、厚さ２０μｍから１００μｍ程度のアルミニウム箔等をそのまま、または酸水溶液中に浸漬し、その表面をエッチング処理したものである。
特に厚さは、厚い方が放熱性の点と共に曲がりやすい陰極箔の形状安定性を得ることができるで好ましいが、あまり厚いと対容積あたりの容量が低下するため、５０μｍから７０μｍ程度にすることが好ましい。

本発明に述べる外部端子は、コンデンサケースの封口板にあって、封口板を貫通する端子で、引き出しリードタブと外部回路を電気的につなぐものである。外部端子は一般にほぼ円柱形に形成されており、この外側面の中程に鍔が形成され、この鍔の部分が封口板に埋設される。また、一般には、外部端子の外側の端面には、ネジ穴が形成されたネジ端子となっている。外部端子の他端には、引き出しリードタブを接続固定するための、リベット止め部や超音波溶接法により接続部を設ける。外部端子の径よりも細くした円柱部分を設け、引き出しリータブドの端部に穴をあけてその円柱部分に差し込み、次に平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット止めが一般的である。
また、絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板の場合、外部端子はリベットとそれに取り付けた金属板端子からなり、他端には、引き出しリードタブを接続固定するため、上記と同様に、引き出しリータブドの端部に穴をあけてその円柱部分に差し込み、次に平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット止めが一般的である。

本発明に述べる引き出しリードタブは、５０μｍから５００μｍ程度の厚さのアルミニウム箔を、短冊状に切り出したもので、エッチングなどの粗面化加工の施されていないプレンの箔が用いられている。少なくともその表面が９９．９％以上の純度のものを使用するのが好ましい。表面の純度を向上させる方法として、クラッド積層、表面蒸着またはメッキなど特に限定なく用いることができる。また、引き出しリードタブの芯となる部分は、シリコン等を添加し箔強度を上げると取り扱いが容易になる。また、陽極側の引き出しリードタブについては、陽極酸化が施されたものも使用される。これらの端子の下端部は、陽極箔あるいは陰極箔と電気的に接続する。陽極箔あるいは陰極箔との電気的な接続は、陽極箔および陰極箔の表面に陽極引き出しリードタブおよび陰極引き出しリードタブタブを重ねた状態での加締めあるいは溶接などによってなされている。

本発明に述べる高級脂肪酸は、脂肪酸のうち、炭素数が１０以上のもので、特に、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸などの直鎖状の脂肪酸が単独でまたは混合して使用できる。またフッ素化した高級脂肪酸も単独でまたは混合して使用できる。また脂肪酸アミド等を添加することもできる。フッ素化した高級脂肪酸により撥油性を強化することができる。また、脂肪酸アミドは同炭素数の高級脂肪酸よりも融点が上昇し、それにより耐熱性を強化することができる。
フッ素化高級脂肪酸としては、例えばフルオロウンデカン酸、フルオロラウリン酸、フルオロトリデシル酸、フルオロミリスチン酸、フルオロペンタデシル酸、フルオロパルミチン酸、フルオロマルガリン酸、フルオロステアリン酸、フルオロノナデシル酸、フルオロアラキジン酸、フルオロヘンイコサン酸等を挙げることができる。

本発明に述べる高級脂肪酸アルミニウムは、高級脂肪酸のアルミニウム塩で、引き出しリードタブ表面に外部材料として設けるかまたは、アルミニウムである引き出しリードタブと高級脂肪酸が反応してできたものとして設ける。高級脂肪酸アルミニウムとしては、モノタイプ、ジタイプ、トリタイプがある。たとえばステアリン酸の場合、モノステアリン酸アルミニウム、ジステアリン酸アルミニウム、トリステアリン酸アルミニウムがある。高級脂肪酸のアルミニウム塩は同種の高級脂肪酸よりも融点が上昇し、そのため耐熱性を強化することができる。

また、たとえば高級脂肪酸の場合、隣同士の分子のカルボキシル基とアルキル基、アルキル基とカルボキシル基、カルボキシル基とアルキル基、のように複数の分子が、引き出しリードタブ表面から外部に向かって配列している、また、高級脂肪酸アルミニウムの場合、アルキル基とそれ以外の基が配列していると被覆力が向上しやすい。配向は、高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムが溶融する温度まで加熱後、室温放置することにより得られやすい。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
陽極側の引き出しリードタブ表面に、高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを設ける方法は、たとえば、溶剤に高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを溶解し、例えばエアーナイフコーティング、バーコーティング、ピュアーブレードコーティング、ロッドブレードコーティング、ショートドウェルコーティング、スプレーコーティング、カーテンコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、毛塗り等の適当な塗布方法により引き出しリードタブ表面に塗布・加熱乾燥する等の方法で形成される。また、高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムの加熱溶融液中に、陽極側の引き出しリードタブを浸漬後、エアナイフ等を使用して加熱しながら引き上げてもよい。１００℃以下の融点の高級脂肪酸を溶媒とすると、１００℃以上の融点の高級脂肪酸アルミニウムを溶質として１００℃以下で溶解することもできる。
また、陽極側の引き出しリードタブ表面に、高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを設ける時期は、作業性の点から、引き出しリードタブを陽極に接続する前が好ましいが、接続した後でもよい。

（陽極側の引き出しリードタブの作成）
まず、純度が９９．５ｗｔ％または９９．９ｗｔ％、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を、陽極酸化後、幅１０ｍｍの短冊状に切り出したものを用意した。
次に、実施例と併せて比較例とについて、溶媒としてミネラルスピリットを使用し、容器を加熱しながら表１に示す高級脂肪酸または高級脂肪酸アルミニウムを５ｗｔ％で溶液を調合した。
次に、加熱しながら用意した短冊状に切り出したアルミニウム箔にスプレーにより両面コーティングし、その後加熱乾燥し平均厚さ１２μｍの塗膜を得た。

（コンデンサの作成）
陽極箔としては、純度９９．９ｗｔ％、厚さ８０μｍのアルミニウム箔の表面をエッチングする。エッチング後、陽極箔を７００Ｖの電圧で化成し、陽極箔を得た。次に表１で用意した引き出しリードタブをそれぞれこの陽極箔に接続し、陰極箔とは、純度９９ｗｔ％、厚さ８０μｍの短冊のアルミニウム箔と接続した。次にこの陽極箔と陰極箔とを電解紙の間に挟み、巻回して、５００Ｖ−３３０μＦのコンデンサ素子を作成した。また、そして、電解液（エチレングリコール ８０ｗｔ％、１，６−デカンジカルボン酸 １５ｗｔ％、ホウ酸アンモニウム ５ｗｔ％）をコンデンサ素子に含浸し、アルミニウムケースに入れて封口し、次に、８５℃で、３時間、５５０Ｖ印加して、再化成して、アルミニウム電解コンデンサを作成した。

試料数は各４０個とした。コンデンサの初期特性および１０５℃雰囲気中での高温負荷試験３，０００時間後の、引き出しリードタブの腐食状況を表２に示す。

表２から明らかな通り、実施例は、３，０００ｈ後も、比較例と比べて腐食率が少なくて断線せず、発明の効果が大きいことがわかる。

Claims (2)

1. アルミニウムの箔を、陽極、陰極の電極と、この電極と外部端子との接続用の引き出しリードタブとに使用するアルミニウム電解コンデンサにおいて、陽極側の前記引き出しリードタブ表面に、高級脂肪酸アルミニウムを設けることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
2. 前記引き出しリードタブとして、少なくともその表面が９９．９％以上の純度のものを使用することを特徴とする請求項１のアルミニウム電解コンデンサ。