JP6442162B2 - Electrolytic capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、導電性固体層及び電解液を有する電解コンデンサに関する。 The present invention relates to an electrolytic capacitor having a conductive solid layer and an electrolytic solution.
従来の電解コンデンサは特許文献1に開示される。この電解コンデンサは誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子が外装ケース内に収納される。コンデンサ素子は導電性ポリマーから成る導電性固体層を内部に有し、電解液が含浸される。コンデンサ素子を収納した外装ケースはゴム製のパッキンにより封口される。また、電解液にはポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレンが添加されている。 A conventional electrolytic capacitor is disclosed in Patent Document 1. In this electrolytic capacitor, a capacitor element in which an anode foil on which a dielectric film is formed and a counter cathode foil are wound via a separator is housed in an outer case. The capacitor element has a conductive solid layer made of a conductive polymer inside and is impregnated with an electrolytic solution. The outer case containing the capacitor element is sealed with rubber packing. In addition, polyoxyalkylene such as polyethylene glycol is added to the electrolytic solution.
上記従来の電解コンデンサは電解液にポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレンを電解液に添加することにより、耐電圧を向上させ、ESR(等価直列抵抗)を低減することができる。これにより、電解コンデンサの高温環境下における特性の低下を抑制し、長寿命化を図ることができる。 In the conventional electrolytic capacitor, by adding polyoxyalkylene such as polyethylene glycol to the electrolytic solution, the withstand voltage can be improved and the ESR (equivalent series resistance) can be reduced. As a result, the deterioration of the characteristics of the electrolytic capacitor in a high temperature environment can be suppressed, and the life can be extended.
しかしながら、上記従来の電解コンデンサによると、電解コンデンサを基板上に実装する際にリフロー時の加熱によって外装ケースが膨張したり、封口パッキンが突出したりする場合があった。これにより、電解コンデンサの取り付け不良が発生し、実装時の歩留りが低下する問題があった。 However, according to the conventional electrolytic capacitor described above, when the electrolytic capacitor is mounted on the substrate, the outer case may expand due to heating during reflow or the sealing packing may protrude. As a result, there is a problem that an electrolytic capacitor is poorly attached and the yield at the time of mounting is lowered.
また、上記従来の電解コンデンサは長期使用時にESR、損失角の正接の増加が大きく、電解コンデンサの寿命が短くなる問題もあった。 In addition, the conventional electrolytic capacitor has a problem that the ESR and loss angle tangent increase greatly when used for a long time, and the life of the electrolytic capacitor is shortened.
本発明は実装時の歩留りを向上できるとともに長寿命化を図ることのできる電解コンデンサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor capable of improving the yield at the time of mounting and extending the life.
上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサは、陽極上に形成される誘電体被膜と陰極との間に導電性固体層を配したコンデンサ素子に電解液を含浸した電解コンデンサにおいて、前記電解液に次式(化1)の構造を有するポリオキシアルキレンを添加したことを特徴としている。
この構成によると、(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンを添加することによって、リフロー時の加熱による外装ケースの膨張が抑制される。 According to this configuration, by adding the polyoxyalkylene having the structure represented by (Chemical Formula 1), expansion of the outer case due to heating during reflow is suppressed.
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記電解液に添加するポリオキシアルキレンが次式(化2)の構造を有することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記電解液に添加するポリオキシアルキレン中のポリオキシエチレンの比率を30重量%以上40重量%以下にしたことを特徴としている。 According to the present invention, in the electrolytic capacitor having the above-described configuration, the ratio of polyoxyethylene in the polyoxyalkylene added to the electrolytic solution is 30 wt% or more and 40 wt% or less.
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記電解液に添加するポリオキシアルキレンの設計分子量が3000以上4000以下であることを特徴としている。 In the electrolytic capacitor having the above-described configuration, the polyoxyalkylene added to the electrolytic solution has a design molecular weight of 3000 or more and 4000 or less.
本発明によると、導電性固体層を有するコンデンサ素子に含浸される電解液に(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンが添加される。これにより、リフロー時の電解コンデンサの膨張を抑制することができる。また、電解コンデンサの長期使用時のESR、損失角の正接の増加を小さくできる。従って、電解コンデンサの実装時の歩留りを向上するとともに長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, polyoxyalkylene having a structure represented by (Chemical Formula 1) is added to the electrolytic solution impregnated in the capacitor element having the conductive solid layer. Thereby, the expansion | swelling of the electrolytic capacitor at the time of reflow can be suppressed. Further, increase in ESR and loss angle tangent during long-term use of the electrolytic capacitor can be reduced. Therefore, it is possible to improve the yield when mounting the electrolytic capacitor and to extend the life.
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は一実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図である。電解コンデンサ1は一面に開口部2aを有した有底筒状のアルミニウム等から成る外装ケース2内にコンデンサ素子10が収納される。外装ケース2の開口部2aはゴム製のパッキン3により封口される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing an electrolytic capacitor according to an embodiment. The electrolytic capacitor 1 has a
図2はコンデンサ素子10の分解斜視図を示している。コンデンサ素子10は陽極箔11及び対向陰極箔12を電解紙等のセパレータ13を介して巻回して形成される。陽極箔11または対向陰極箔12の終端は巻き止めテープ14によって固定される。陽極箔11はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成り、表面に誘電体皮膜が形成される。対向陰極箔12はセパレータ13を介して陽極箔11に対向し、アルミニウム等により形成される。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
陽極箔11及び対向陰極箔12にはそれぞれリードタブ21a、22aを介してリード線21、22が取り付けられている。リード線21、22によって陽極及び陰極の端子部が形成される。
コンデンサ素子10内の陽極箔11の誘電体皮膜の表面及び対向陰極箔12の表面には導電性固体層が設けられる。導電性固体層は二酸化マンガン、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン、導電性ポリマー等により形成される。導電性固体層を形成する導電性ポリマーとして、ポリチオフェン、ポリピロールまたはこれらの誘導体等を用いることができる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンは電気伝導率が高いためより望ましい。
A conductive solid layer is provided on the surface of the dielectric film of the
コンデンサ素子10には電解液が含浸される。電解液は極性溶媒に有機酸や有機酸塩を溶解して形成される。電解液の極性溶媒は電解コンデンサ1の使用温度域よりも沸点が高く、融点が低くなっている。例えば、−30℃〜150℃の使用温度域に対して、γ−ブチロラクトンを主成分とする極性溶媒を用いることができる。
電解液に含まれる有機酸塩として、ボロジサリチル酸トリエチルアミン、ボロジサリチル酸トリメチルアミン、ボロジグリコール酸トリメチルアミン、フタル酸エチルジメチルアミン、フタル酸モノ1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、フタル酸モノ1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリニウム、またはこれらの混合物等を用いることができる。
Organic acid salts contained in the electrolyte include triethylamine borodisalicylate, trimethylamine borodisalicylate, trimethylamine borodiglycolate, ethyldimethylamine phthalate,
また、電解液は次式(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンが添加される。このポリオキシアルキレンはポリオキシプロピレン(PPO)とポリオキシエチレン(PEO)とポリオキシプロピレン(PPO)のブロック共重合体から成る。
このブロック共重合体として具体的には次式(化2)で示す構造を有するポリオキシアルキレン(HO−PPO−PEO−PPO−H型ポリオキシアルキレン)がある。
HO−PPO−PEO−PPO−H型ポリオキシアルキレンを電解液に添加した電解コンデンサ1は電解液にポリエチレングリコール(PEG)を添加した電解コンデンサと比較してリフロー時の膨張が抑制される。これにより、電解コンデンサ1の取り付け不良を防止して実装時の歩留り低下を抑制することができる。 In the electrolytic capacitor 1 in which HO-PPO-PEO-PPO-H type polyoxyalkylene is added to the electrolytic solution, expansion during reflow is suppressed as compared with an electrolytic capacitor in which polyethylene glycol (PEG) is added to the electrolytic solution. Thereby, the attachment failure of the electrolytic capacitor 1 can be prevented, and the yield fall at the time of mounting can be suppressed.
また、HO−PPO−PEO−PPO−H型ポリオキシアルキレンを電解液に添加した電解コンデンサ1は電解液にポリエチレングリコール(PEG)を添加した電解コンデンサと比較して長期使用時のESR、損失角の正接(tanδ)の増加を抑制して長寿命化を図ることができる。また、次式(化3)で示す構造を有するポリオキシエチレン(PEO)とポリオキシプロピレン(PPO)とポリオキシエチレン(PEO)のブロック共重合体から成るポリオキシアルキレン(HO−PEO−PPO−PEO−H型ポリオキシアルキレン)と比較しても電解コンデンサ1の長期使用時のESR、損失角の正接(tanδ)の増加を抑制することができる。 In addition, the electrolytic capacitor 1 in which HO-PPO-PEO-PPO-H type polyoxyalkylene is added to the electrolytic solution has an ESR and a loss angle when used for a long time as compared with an electrolytic capacitor in which polyethylene glycol (PEG) is added to the electrolytic solution. The increase in the tangent (tan δ) of the material can be suppressed and the life can be extended. Further, polyoxyalkylene (HO-PEO-PPO-) comprising a block copolymer of polyoxyethylene (PEO), polyoxypropylene (PPO) and polyoxyethylene (PEO) having a structure represented by the following formula (Chemical Formula 3): Compared with PEO-H type polyoxyalkylene), it is possible to suppress an increase in ESR and loss angle tangent (tan δ) when the electrolytic capacitor 1 is used for a long time.
また、(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンに含まれるポリオキシエチレン(PEO)の比率は10重量%以上40重量%以下が好ましく、30重量%以上40重量%以下がより好ましい。ポリオキシエチレン(PEO)の比率を30重量%以上40重量%以下とすることにより、長期使用時のESRの上昇をより抑制することができる。また、(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンの平均分子量は1000以上4000以下が好ましく、3000以上4000以下がより好ましい。平均分子量を3000以上4000以下とすることにより、長期使用時のESRの上昇をより抑制することができる。 Further, the ratio of polyoxyethylene (PEO) contained in the polyoxyalkylene having the structure represented by (Chemical Formula 1) is preferably 10% by weight to 40% by weight, and more preferably 30% by weight to 40% by weight. By setting the ratio of polyoxyethylene (PEO) to 30% by weight or more and 40% by weight or less, it is possible to further suppress an increase in ESR during long-term use. The average molecular weight of the polyoxyalkylene having the structure represented by (Chemical Formula 1) is preferably 1000 or more and 4000 or less, and more preferably 3000 or more and 4000 or less. By setting the average molecular weight to 3000 or more and 4000 or less, it is possible to further suppress an increase in ESR during long-term use.
図3は電解コンデンサ1の製造工程を示す工程図である。電解コンデンサ1は素子形成工程、組立工程、洗浄工程、エージング工程及び検査工程を順に行って形成される。また、コンデンサ素子10を形成する素子形成工程は、陽極化成工程、端子形成工程、巻回工程、素子化成工程、導電性固体層形成工程、電解液含浸工程が順に行われる。
FIG. 3 is a process diagram showing the manufacturing process of the electrolytic capacitor 1. The electrolytic capacitor 1 is formed by sequentially performing an element forming process, an assembly process, a cleaning process, an aging process, and an inspection process. Moreover, the element formation process which forms the capacitor |
陽極化成工程では、まず弁作用金属から成る陽極箔11の表面をエッチング処理により粗面化する。エッチング処理を施した陽極箔11は化成液中で陽極酸化され、表面に酸化膜から成る誘電体皮膜が形成される。
In the anodizing step, first, the surface of the
端子形成工程では陽極箔11及び対向陰極箔12の一端にリード線21、22のリードタブ21a、22aがカシメによって接合される。
In the terminal forming step, the
巻回工程では陽極箔11及び対向陰極箔12がセパレータ13を介して巻回され、終端が巻き止めテープ14によって固定される。これにより、コンデンサ素子10の素体が形成される。
In the winding process, the
素子化成工程ではコンデンサ素子10を化成液中に浸漬して陽極酸化する。これにより、巻回工程等で欠損した誘電体皮膜が修復される。
In the element forming step, the
導電性固体層形成工程では、まず導電性固体の粒子やその凝集体を分散媒に分散した分散液にコンデンサ素子10を浸漬して分散液をコンデンサ素子10に含浸させる。次に、コンデンサ素子10を高温で乾燥し、分散媒を除去して導電性固体層を形成する。
In the conductive solid layer forming step, first, the
分散媒は導電性固体を溶解しないことが望ましく、取り扱い性や導電性固体の分散性等を考慮して水を用いるとより望ましい。例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンの粒子を水に分散した分散液にコンデンサ素子10を減圧下で浸漬して、分散液をコンデンサ素子10に含浸させることができる。この時、分散媒にドーパント剤を含有してもよい。また、分散媒は例えば、100℃〜200℃でコンデンサ素子10を乾燥させることによって除去することができる。
It is desirable that the dispersion medium does not dissolve the conductive solid, and it is more desirable to use water in consideration of handling property, dispersibility of the conductive solid, and the like. For example, the
尚、導電性固体層形成工程において重合性モノマーを酸化重合して導電性固体層を形成してもよい。即ち、コンデンサ素子10に重合性モノマー(例えば、エチレンジオキシチオフェンのモノマー)を含浸させる。次に、酸化剤(例えば、パラトルエンスルホン酸鉄のエタノール溶液)にコンデンサ素子10を浸漬して酸化重合を行う。これにより、導電性ポリマー(例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン)から成る導電性固体層が形成される。
The conductive solid layer may be formed by oxidative polymerization of a polymerizable monomer in the conductive solid layer forming step. That is, the
電解液含浸工程ではコンデンサ素子10を電解液中に浸漬し、コンデンサ素子10に電解液を含浸する。電解液は前述したように、γ−ブチロラクトン等の極性溶媒に有機酸または有機酸塩の電解質が溶解される。極性溶媒中の電解質の濃度は特に制限されるものではなく、例えば、5〜50重量%とすることができる。また、コンデンサ素子10の浸漬時間はサイズに応じて異なるが、例えば、1秒〜数時間、好ましくは1秒〜5分とすることができる。また、コンデンサ素子10の浸漬温度は特に制限されないが、例えば、0℃〜80℃、好ましくは10℃〜40℃とすることができる。
In the electrolytic solution impregnation step, the
組立工程では外装ケース2の開口部2aにパッキン3を装着する。そして、パッキン3に対向した外装ケース2の周面に絞り加工が施されるとともに、開口部2aの周縁にカーリング加工が施される。これにより、コンデンサ素子10を収納した外装ケース2が封口される。
In the assembly process, the
洗浄工程では外装ケース2の外面に付着した電解液による汚れが洗浄される。
In the cleaning process, dirt due to the electrolytic solution adhering to the outer surface of the
エージング工程では、リード線21、22間に定格電圧または定格電圧よりも高電圧を印加しながら、例えば、約125℃で約1時間のエージング処理を行う。エージング処理によって陽極箔11の切断面やリード線21の接続部分等に生じる誘電体皮膜の欠陥が修復される。
In the aging process, for example, an aging process is performed at about 125 ° C. for about 1 hour while applying a rated voltage or a voltage higher than the rated voltage between the
検査工程では電解コンデンサ1の外観及び特性が検査される。これにより、電解コンデンサ1が完成する。 In the inspection process, the appearance and characteristics of the electrolytic capacitor 1 are inspected. Thereby, the electrolytic capacitor 1 is completed.
本実施形態によると、導電性固体層を有するコンデンサ素子10に含浸される電解液に(化1)で示す構造を有するポリオキシアルキレンが添加される。これにより、リフロー時の電解コンデンサ1の膨張を抑制することができる。また、電解コンデンサ1の長期使用時のESR、損失角の正接の増加を小さくできる。従って、電解コンデンサ1の実装時の歩留りを向上するとともに長寿命化を図ることができる。
また、電解液に添加するポリオキシアルキレンが次式(化2)の構造を有することにより、電解コンデンサ1の長期使用時のESR、損失角の正接(tanδ)の増加の抑制を容易に実現することができる。
また、電解液に添加するポリオキシアルキレン中のポリオキシエチレンの比率を30重量%以上40重量%以下とすることにより、長期使用時のESRの上昇をより抑制することができる。 Moreover, the raise of ESR at the time of long-term use can be suppressed more by making the ratio of the polyoxyethylene in the polyoxyalkylene added to electrolyte solution into 30 to 40 weight%.
また、電解液に添加するポリオキシアルキレンの設計分子量を3000以上4000以下とすることにより、長期使用時のESRの上昇をより抑制することができる。 Moreover, the raise of ESR at the time of long-term use can be suppressed more by making the design molecular weight of the polyoxyalkylene added to electrolyte solution into 3000 or more and 4000 or less.
なお、本実施形態において、電解コンデンサ1が陽極箔11と対向陰極箔12とを巻回して形成されるが、多孔質の陽極体の表面に誘電体を介して陰極層を設けた電解コンデンサであってもよい。
In the present embodiment, the electrolytic capacitor 1 is formed by winding the
なお、本実施形態において、コンデンサ素子10には電解液に加え、電解液の極性溶媒に対して非相溶性で極性溶媒よりも沸点の高い液剤を含浸してもよい。このような液剤として、グリセリン脂肪酸エステル、アゼライン酸ビス(2−エチルヘキシル)、2−オクチルドデカノール等を主成分とする液剤を用いることができる。グリセリン脂肪酸エステルとして、テトラグリセロールペンタエステル、デカグリセロールデカエステル、デカグリセロールモノエステル、デカグリセロールトリエステル、ヘキサグリセロールモノエステル、ヘキサグリセロールジエステル、ヘキサグリセロールトリエステル、ヘキサグリセロールペンタエステル、テトラグリセロールモノエステル、テトラグリセロールトリエステル等を用いることができる。
In the present embodiment, in addition to the electrolytic solution, the
以下に本実施形態の電解コンデンサ1の特性についての評価を行うために形成した実施例及び比較例について説明する。 Examples and comparative examples formed for evaluating the characteristics of the electrolytic capacitor 1 of the present embodiment will be described below.
表1は以下の実施例1〜7及び比較例1〜7の電解液に添加したポリオキシエチレンの構造、電解液に添加したポリオキシエチレンの試料ナンバー(A〜G)、ポリオキシアルキレンを構成するポリオキシエチレンの比率(EO比率)、ポリオキシアルキレンの設計分子量、電解液に対した添加剤の添加量をそれぞれ示している。 Table 1 shows the structure of polyoxyethylene added to the electrolyte solutions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7, the sample numbers (A to G) of polyoxyethylene added to the electrolyte solutions, and polyoxyalkylene. The ratio of polyoxyethylene (EO ratio), the design molecular weight of polyoxyalkylene, and the amount of additive added to the electrolyte are shown.
実施例1の電解コンデンサ1は完成寸法(外装ケース2に収納した状態での電解コンデンサ1の外形寸法)をφ6.3mm×H6.0mmとし、定格25V−47μFのコンデンサ素子10を作成した。
The electrolytic capacitor 1 of Example 1 was a
また、導電性固体層形成工程において、ポリエチレンジオキシチオフェンの粒子を水に分散してドーパント剤を含有する分散液(濃度:10質量%)にコンデンサ素子10を25℃で1分間、80kPaの減圧下で浸漬した。分散液を含浸したコンデンサ素子10は分散液から取り出して125℃の乾燥炉内で乾燥し、ポリエチレンジオキシチオフェンの導電性固体層を形成した。
Further, in the conductive solid layer forming step, the
電解液含浸工程ではγ−ブチロラクトン及びスルホランと溶媒とし、ボロジサリチル酸トリエチルアミンを電解質として30%溶解した電解液200mgにポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:A)を添加し、コンデンサ素子10を浸漬した。次に、外装ケース2にコンデンサ素子10を収納した。
In the electrolytic solution impregnation step, an additive (sample NO: A) made of polyoxyalkylene is added to 200 mg of an electrolytic solution in which γ-butyrolactone and sulfolane and a solvent are dissolved and 30% borodisalicylic acid triethylamine is dissolved as an electrolyte. Soaked. Next, the
エージング工程では電解コンデンサ1に定格電圧の1.15倍の電圧を印加しながら、約125℃で約1時間エージングした。 In the aging process, aging was performed at about 125 ° C. for about 1 hour while applying a voltage of 1.15 times the rated voltage to the electrolytic capacitor 1.
なお、添加剤を電解コンデンサ1の電解液100重量部に対して10重量部添加した。また、添加剤に含まれる上記の式(化2)で示す構造を有し、ポリオキシプロピレン(PPO)、ポリオキシエチレン(PEO)、ポリオキシプロピレン(PPO)のブロック共重合体(表1において、HO−PPO−PEO−PPO−H型と表す)から成る。また、添加剤のEO比率が30〜40%で、設計分子量が3000〜4000である。 Note that 10 parts by weight of the additive was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution of the electrolytic capacitor 1. In addition, a block copolymer of polyoxypropylene (PPO), polyoxyethylene (PEO), and polyoxypropylene (PPO) having a structure represented by the above formula (Chemical Formula 2) contained in the additive (in Table 1) HO-PPO-PEO-PPO-H type). Further, the additive has an EO ratio of 30 to 40% and a designed molecular weight of 3000 to 4000.
実施例2に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対して実施例1と同じ添加剤を20重量部添加した。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 2, 20 parts by weight of the same additive as in Example 1 was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
実施例3に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対して実施例1と同じ添加剤を30重量部添加した。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 3, 30 parts by weight of the same additive as in Example 1 was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
実施例4に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対して実施例1と同じ添加剤を40重量部添加した。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 4, 40 parts by weight of the same additive as in Example 1 was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
実施例5に係る電解コンデンサ1は電解液にHO−PPO−PEO−PPO−H型のポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:B)を電解液100重量部に対して30重量部添加した。また、添加剤のEO比率が10〜20%で、設計分子量が2000〜3000である。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 5, 30 parts by weight of an additive (sample NO: B) made of polyoxyalkylene of HO-PPO-PEO-PPO-H type was added to the electrolytic solution with respect to 100 parts by weight of the electrolytic solution. . The additive has an EO ratio of 10 to 20% and a designed molecular weight of 2000 to 3000. Others are the same as the first embodiment.
実施例6に係る電解コンデンサ1は電解液にHO−PPO−PEO−PPO−H型のポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:C)を電解液100重量部に対して30重量部添加した。また、添加剤のEO比率が10〜20%で、設計分子量が2000〜3000である。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 6, 30 parts by weight of an additive composed of polyoxyalkylene of HO-PPO-PEO-PPO-H type (sample NO: C) was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. . The additive has an EO ratio of 10 to 20% and a designed molecular weight of 2000 to 3000. Others are the same as the first embodiment.
実施例7に係る電解コンデンサ1は電解液にHO−PPO−PEO−PPO−H型のポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:D)を電解液100重量部に対して30重量部添加した。また、添加剤のEO比率が20〜30%で、設計分子量が1000〜2000である。その他は実施例1と同一である。 In the electrolytic capacitor 1 according to Example 7, 30 parts by weight of an additive (sample NO: D) made of polyoxyalkylene of HO-PPO-PEO-PPO-H type was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. . Further, the additive has an EO ratio of 20 to 30% and a designed molecular weight of 1000 to 2000. Others are the same as the first embodiment.
[比較例1]
比較例1に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対してポリエチレングリコールから成る添加剤(PEG200、試料NO:E)を10重量部添加した。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 1]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 1, 10 parts by weight of an additive made of polyethylene glycol (PEG 200, sample NO: E) was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
[比較例2]
比較例2に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対してポリエチレングリコールから成る添加剤(PEG200、試料NO:E)を20重量部添加した。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 2]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 2, 20 parts by weight of an additive made of polyethylene glycol (PEG 200, sample NO: E) was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
[比較例3]
比較例3に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対してポリエチレングリコールから成る添加剤(PEG200、試料NO:E)を30重量部添加した。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 3]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 3, 30 parts by weight of an additive composed of polyethylene glycol (PEG 200, sample NO: E) was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
[比較例4]
比較例4に係る電解コンデンサ1は電解液100重量部に対してポリエチレングリコールから成る添加剤(PEG200、試料NO:E)を40重量部添加した。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 4]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 4, 40 parts by weight of an additive made of polyethylene glycol (PEG 200, sample NO: E) was added to 100 parts by weight of the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
[比較例5]
比較例5に係る電解コンデンサ1は電解液に添加剤が添加されていない。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 5]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 5, no additive is added to the electrolytic solution. Others are the same as the first embodiment.
[比較例6]
比較例6に係る電解コンデンサ1は電解液に次式(化3)で示す構造を有するポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:F)を電解コンデンサ1の電解液100重量部に対して30重量部添加した。このポリオキシアルキレンはポリオキシエチレン(PEO)、ポリオキシプロピレン(PPO)、ポリオキシエチレン(PEO)のブロック共重合体(表1において、HO−PEO−PPO−PEO−H型と表す)から成る。また、添加剤のEO比率が10%以下で、設計分子量が1000〜2000である。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 6]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 6, an additive (sample NO: F) made of polyoxyalkylene having a structure represented by the following formula (Chemical Formula 3) is added to the electrolytic solution to 100 parts by weight of the electrolytic solution of the electrolytic capacitor 1 Part by weight was added. This polyoxyalkylene is composed of a block copolymer of polyoxyethylene (PEO), polyoxypropylene (PPO), and polyoxyethylene (PEO) (referred to as HO-PEO-PPO-PEO-H type in Table 1). . The additive has an EO ratio of 10% or less and a designed molecular weight of 1000 to 2000. Others are the same as the first embodiment.
[比較例7]
比較例7に係る電解コンデンサ1は電解液にHO−PEO−PPO−PEO−H型のポリオキシアルキレンから成る添加剤(試料NO:G)を電解コンデンサ1の電解液100重量部に対して30重量部添加した。また、添加剤のEO比率が10%以下で設計分子量が1000〜2000である。その他は実施例1と同一である。
[Comparative Example 7]
In the electrolytic capacitor 1 according to Comparative Example 7, an additive (sample NO: G) made of polyoxyalkylene of HO-PEO-PPO-PEO-H type was added to the electrolytic solution as to 30 parts by weight of the electrolytic solution of the electrolytic capacitor 1. Part by weight was added. The additive has an EO ratio of 10% or less and a designed molecular weight of 1000 to 2000. Others are the same as the first embodiment.
<電解コンデンサの膨張についての評価>
上記のようにして作成した実施例1〜4及び比較例1〜5の電解コンデンサ1をピーク温度が235℃で210秒のVPS(vapor phase soldering)試験を2回行い、試験前後の電解コンデンサ1の高さ寸法の差から膨張量(mm)を測定した。また、比較例5の膨張量に対する各電解コンデンサ1の膨張量の比を表2にまとめた。
<Evaluation of expansion of electrolytic capacitors>
The electrolytic capacitors 1 of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 prepared as described above were subjected to a VPS (vapor phase soldering) test for 210 seconds at a peak temperature of 235 ° C. twice, and the electrolytic capacitors 1 before and after the test. The amount of expansion (mm) was measured from the difference in height dimension. Table 2 summarizes the ratio of the expansion amount of each electrolytic capacitor 1 to the expansion amount of Comparative Example 5.
表2によると、電解液にHO−PPO−PEO−PPO−H型のポリオキシアルキレンから成る添加剤を添加した実施例1〜4は比較例1〜4と比較して高温試験後の電解コンデンサ1の膨張が抑制されている。 According to Table 2, Examples 1 to 4 in which an additive composed of HO-PPO-PEO-PPO-H type polyoxyalkylene was added to the electrolytic solution were electrolytic capacitors after the high temperature test as compared with Comparative Examples 1 to 4. The expansion of 1 is suppressed.
次に、表3は電解液中の添加剤の添加量が30重量部の実施例3、5〜7の高温負荷試験を行った結果を示している。比較のために電解液中の添加剤の添加量が30重量部の比較例3、6、7及び添加剤を含まない比較例5の高温負荷試験を行った結果を表3に並記している。 Next, Table 3 shows the results of the high temperature load test of Examples 3 and 5 to 7 in which the amount of the additive in the electrolytic solution is 30 parts by weight. For comparison, Table 3 shows the results of a high-temperature load test of Comparative Examples 3, 6, and 7 in which the amount of the additive in the electrolytic solution is 30 parts by weight and Comparative Example 5 that does not include the additive. .
高温負荷試験は125℃の高温環境下で定格電圧を6000時間まで印加して行い、静電容量変化率(ΔC/C)、ESR、損失角の正接(tanδ)について評価している。各評価は各実施例及び比較例に対して各100個の試料について測定し、平均している。尚、静電容量及びtanδの測定周波数は120Hzであり、ESRの測定周波数は100kHzである。 The high temperature load test is performed by applying a rated voltage up to 6000 hours in a high temperature environment of 125 ° C., and the capacitance change rate (ΔC / C), ESR, and loss angle tangent (tan δ) are evaluated. Each evaluation measures and averages about 100 samples for each Example and Comparative Example. The measurement frequency of capacitance and tan δ is 120 Hz, and the measurement frequency of ESR is 100 kHz.
<静電容量変化率の評価>
図4〜図7はそれぞれ実施例3、5〜7の高温負荷試験時の静電容量変化率の推移を示し、各図において比較例3、5〜7の結果を並記している。これらの図において、縦軸は静電容量変化率(ΔC/C、単位:%)であり、横軸は時間(単位:Hr)である。
<Evaluation of capacitance change rate>
4 to 7 show the transition of the capacitance change rate during the high temperature load test of Examples 3 and 5 to 7, respectively, and the results of Comparative Examples 3 and 5 to 7 are shown in each figure. In these figures, the vertical axis represents the capacitance change rate (ΔC / C, unit:%), and the horizontal axis represents time (unit: Hr).
表3、図4〜7に示すように、実施例3、5〜7は比較例5と比較して長時間経過後においても静電容量の低下が抑制されている。従って、実施例3、5〜7は高温負荷試験後においても静電容量変化率(%)の低下が抑制され、各実施例は高温環境下で非常に長寿命であることがわかる。 As shown in Table 3 and FIGS. 4 to 7, in Examples 3 and 5 to 7, as compared with Comparative Example 5, a decrease in capacitance is suppressed even after a long time has elapsed. Therefore, in Examples 3 and 5 to 7, the decrease in the capacitance change rate (%) is suppressed even after the high temperature load test, and it can be seen that each example has a very long life under a high temperature environment.
<ESRの評価>
図8〜図11はそれぞれ実施例3、5〜7の高温負荷試験時のESRの推移を示し、各図において比較例3、5〜7の結果を並記している。また、図12は実施例3、5〜7の結果を並記している。これらの図において、縦軸はESR(単位:mΩ)であり、横軸は時間(単位:Hr)である。
<Evaluation of ESR>
8 to 11 show the transition of ESR during the high temperature load test of Examples 3 and 5 to 7, respectively, and the results of Comparative Examples 3 and 5 to 7 are shown in each figure. FIG. 12 shows the results of Examples 3 and 5 to 7 in parallel. In these figures, the vertical axis represents ESR (unit: mΩ), and the horizontal axis represents time (unit: Hr).
表3、図8〜11に示すように、実施例3、5〜7は比較例3、5〜7と比較して長時間経過後におけるESRの上昇が抑制されている。従って、実施例3、5〜7は高温負荷試験後においてもESRの上昇が抑制され、各実施例は高温環境下で非常に長寿命であることがわかる。 As shown in Table 3 and FIGS. 8 to 11, in Examples 3 and 5 to 7, the increase in ESR after a long time has been suppressed as compared with Comparative Examples 3 and 5 to 7. Therefore, Examples 3 and 5 to 7 show that the increase in ESR is suppressed even after the high temperature load test, and it can be seen that each Example has a very long life under a high temperature environment.
また、表3、図12に示すように、電解液に添加するポリオキシアルキレン中のポリオキシエチレンの比率(EO比率)を30重量%以上40重量%以下とし、設計分子量を3000以上4000以下とした実施例3に係る電解コンデンサ1が実施例5〜7に係る電解コンデンサ1と比較して長期使用時のESRの上昇がより抑制されている。 Moreover, as shown in Table 3 and FIG. 12, the ratio (EO ratio) of polyoxyethylene in the polyoxyalkylene added to the electrolytic solution is 30 wt% or more and 40 wt% or less, and the design molecular weight is 3000 or more and 4000 or less. In comparison with the electrolytic capacitor 1 according to Examples 5 to 7, the increase in ESR during long-term use is further suppressed in the electrolytic capacitor 1 according to Example 3.
従って、電解液に添加するポリオキシアルキレンの比率(EO比率)を30重量%以上40重量%以下とし、設計分子量を3000以上4000以下とすることにより、長期使用時のESRの上昇をより抑制することができることがわかる。 Therefore, the ratio of polyoxyalkylene added to the electrolyte (EO ratio) is set to 30% to 40% by weight and the design molecular weight is set to 3000 to 4000, thereby further suppressing the increase in ESR during long-term use. You can see that
<損失角の正接の評価>
図13〜図16はそれぞれ実施例3、5〜7の高温負荷試験時の損失角の正接の推移を示し、各図において比較例3、5〜7の結果を並記している。これらの図において、縦軸は損失角の正接(tanδ)であり、横軸は時間(単位:Hr)である。
<Evaluation of tangent of loss angle>
FIGS. 13 to 16 show the transition of loss tangent in the high temperature load test of Examples 3 and 5 to 7, respectively, and the results of Comparative Examples 3 and 5 to 7 are shown in each figure. In these figures, the vertical axis represents the tangent of loss angle (tan δ), and the horizontal axis represents time (unit: Hr).
図13〜16に示すように、実施例3、5〜7は比較例3、5〜7と比較して長時間経過後において損失角の正接(tanδ)の上昇が抑制されている。従って、実施例3、5〜7は高温負荷試験後においても損失角の正接(tanδ)の上昇が抑制され、各実施例は高温環境下で非常に長寿命であることがわかる。 As shown in FIGS. 13 to 16, in Examples 3 and 5 to 7, the increase in loss tangent (tan δ) is suppressed after a long period of time compared to Comparative Examples 3 and 5 to 7. Therefore, in Examples 3 and 5 to 7, the increase in loss tangent (tan δ) is suppressed even after the high temperature load test, and it can be seen that each example has a very long life under a high temperature environment.
本発明によると、導電性固体層及び電解液を有する電解コンデンサに利用することができる。 The present invention can be used for an electrolytic capacitor having a conductive solid layer and an electrolytic solution.
1 電解コンデンサ
2 外装ケース
3 パッキン
10 コンデンサ素子
11 陽極箔
12 対向陰極箔
13 セパレータ
14 巻き止めテープ
21、22 リード線
21a、22a リードタブ
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