JPH01143315A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は電解コンデンサの改良に係り、特に電解コン
デンサの耐腐蝕特性の改善に関する。 ［従来の技術〕 電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルなどの皮膜
形成性金属を陽極に用い、この陽極表面に誘電体となる
絶縁性の酸化皮膜を陽極酸化処理等により形成し、陰極
として酸化皮膜のない同種もしくは他の金属を対抗配置
し、これら電極間に紙、多孔質プラスチックなどのセパ
レータを介在させて巻回あるいは、層状に重ね合わせて
コンデンサ素子を形成している。 図面は、−船釣な巻回構造のアルミニウム電解コンデン
サの素子構造を例示したもので、帯状のアルミニウム陽
極箔１はその表面が拡開化のためのエツチング処理が施
されるとともに、その上面に陽極酸化処理により、誘電
体酸化皮膜層が形成されている。 そしてこの陽極箔２に対抗させて、同様に帯状のアルミ
ニウム陰極Ｖ３３が配置され、これら陽極箔２、陰極箔
３の間に前記電極箔より僅かに幅の広いセパレータ紙４
が挾み込まれて円筒状に巻回されてコンデンサ素子１が
形成されている。なおリード５は、コンデンサ素子１の
電極箔２，３と外部との電気的接続をおこなうために、
各々の電極箔に取りつけられ、コンデンサ素子１の巻回
端面から引き出されたものである。 このコンデンサ素子１に電解液を含浸し、外部への電極
引出し手段を設けたうえ、金属、樹脂等の外装ケースあ
るいは、樹脂モールド等の手段で外装が施され、電解コ
ンデンサとなる。 電解コンデンサは、誘電体が陽極の皮膜形成性金属の表
面に形成された酸化皮膜であり、電解液がこの酸化皮膜
と接触して、コンデンサの機能を持つことになる。つま
り、電解液が真の陰極として機能している。また、電解
液はこの酸化皮膜の劣化部分に作用して、皮膜を修復さ
せる機能を有している。このことは、酸化皮膜と電解液
の接触面で常に局所的に陽極酸化反応が常におこなわれ
ているといえる。 ところがこの陽極酸化反応の部位に塩素イオンが存在す
ると、アルミニウムは塩素と化合し塩化アルミニウムと
なり、さらに加水分解して水酸化アルミニウムが形成さ
れる。そして塩素イオンはあたかも触媒のように作用し
てアルミニウムの腐蝕を進行させ、漏れ電流の増加、内
圧上昇等特性劣化に始まり、ついには内部リードの断線
等により電解コンデンサの機能を全く損ねてしまうこと
になる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このため電解コンデンサの内部は、塩素の存在を極力排
除しなければならない。しかしながら、塩素は電極箔の
エツチング処理を、塩酸あるいは塩化ナトリウム水溶液
中でおこなうので、完全な塩素の除去は極めて難しい。 そして封口部材に用いられる各種のゴム等からなる弾性
体の中に不純物として混入していることもある。また製
造工程中で塩素イオンの侵入する可能性もある。さらに
は電解コンデンサは、印刷配線基板上に半田により取り
付けられるが、この半田付は後の基板洗浄に、トリクロ
ロエタン等のハロゲン系洗浄剤を使用するので、残存洗
浄剤が電解コンデンサの封口部分やリード引き出し部分
から内部に浸透し、腐蝕発生の原因となることもある。 従って、信頼度の高い電解コンデンサを得るには、腐蝕
を抑制するための手段が必要となる。 この対策として、従来から電解コンデンサの封口部材に
塩素を全く含まない高価な材料を用いたり、封口部材の
外部を樹脂で二重に封止することなどが検討されている
が、いずれも値段が高くなったり、製造工程が複雑にな
ったりしてあまり実用的でない。 また電解コンデンサの内部にある塩素イオンを捕捉し、
他の無害な物質に置き代えてしまおうという試みもある
。このようなものとして、例えば特開昭６１−１５６７
１６号のようにビスマス酸化物を含有させたものや、特
開昭６１−１５６７１７号のようにビスマス酸塩とアン
チモン酸を含有させたものなどがある。しかしこれらの
塩素イオン捕捉剤は、電解コンデンサの電解液中に燐酸
あるいは燐酸塩などとして含まれる燐イオンが存在する
と、この燐イオンも同時に捕捉してしまうので、有害な
塩素イオンの捕捉が十分におこなえないという欠点があ
った。 近年電解コンデンサはますます高い信軌性が要求される
ようになっており、しかも使用する温度範囲も拡大され
ている。また電解コンデンサの大半は印刷配線基板へ取
り付けけられ、ハロゲン系の洗浄剤で洗浄されることが
多い。このため塩素による腐蝕防止には、より高度のも
のが求められている。 この発明の目的は、従来のこのような技術背景に対し、
内部残存あるいは外部から侵入する塩素選択的に捕捉し
、塩素による腐蝕発生をより高度に防止し、従来以上に
信転度の高い電解コンデンサを得ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、陽極電極、陰極電極間にセバレー夕を介在
させ、電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装ケース
内部に収納してなる電解コンデンサにおいて、前記電解
コンデンサ内部に一般式％式％） ただしくＡ＝Ｃａ、ＰｂＨＸ＝Ａｓ、Ｐ、Ｖ；Ｚ＝ＯＨ
，Ｆ） であられされる燐灰石群から選ばれた化合物の一種もし
くは二種以上を含有させたことを特徴としている。 燐灰石群の化合物は通常電解液等に溶解しないので、微
細な粉末状としたものを、水や各種の有機溶媒に分散さ
せ、コンデンサ素子の電極またはセパレータに塗布し、
水や溶媒を蒸発させるなどの手段で付着させてもよい。 またコンデンサ素子に含浸する電解液にあらかじめ混合
、分散させておいて用いてもよい。 〔作　　　用〕 電解コンデンサの内部に含有される燐灰石群の化合物は
、一般式としてＡ　ｓ　（Ｘ　Ｏ４）３　Ｚ　９の形を
しており、式中のＺにあたる水酸基（ＯＨ）、フッ素（
Ｆ）が、塩素（ＣＩりと置き代わる。そして置き代えら
れた塩素は燐灰石化合物中に強固に捕捉されて再び遊離
することがない。この結果電解コンデンサ内部の塩素イ
オンが減少し、電極のアルミニウムの腐蝕を防止できる
。 また水酸基やフッ素は、選択的に塩素と置き代わるので
、従来のビスマス化合物やアンチモン酸のように、燐イ
オンを捕捉してしまい塩素イオンの捕捉能力が低下する
こともない。 この発明で用いることのできる燐灰石群の具体的な化合
物を例示すると、Ｃａ５（ＰＯ４）３（ＯＨ）、Ｃａ　
ｓ（Ｐ　０４）３Ｆ　、Ｐ　ｂ　ｓ（Ｐ　Ｏａ）＋（Ｏ
Ｈ）、Ｐｂ５（ＰＯ４）＊Ｆ、Ｃａ５（ＶＯ４）＋（Ｏ
Ｈ）、Ｐｂ５（ＶＯｔ）＋Ｆなどがある。これらの化合
物は単体のみでなく、二種あるいはそれ以上の混合物で
あってもよい。 なお燐灰石群の中には、一般式の２部分に最初から塩素
が取り込まれた塩素燐灰石もあるが、この発明の場合に
は、塩素捕捉の目的からして塩素燐灰石については適当
でない。 〔実　施　例〕 次にこの発明を実施例に基づいて説明する。まずこの発
明で用いる燐灰席群の化合物が、塩素イオンの捕捉をお
こなう能力の確認をおこなった実験例を示す。 実験は、Ｎ、Ｎ−ジメチルフォルムアミドにマレイン酸
およびトリエチルアミンを溶解した電解コンデンサ用電
解液（電解液Ａ）、およびこの電解液にさらに燐酸を添
加して燐イオンが存在するように調整した電解液（電解
液Ｂ）に、一定量の塩素イオンを存在させ、ここに燐灰
石群化合物を入れて所定時間放置後の塩素イオンの濃度
変化を調べた。 実験条件は、前記の電解液Ａ、Ｂとも塩素イオン濃度が
１１００ｐｐになるように塩化ナトリウムを添加した。 また電解液Ｂの燐イオン濃度は約２００ｐｐｍである。 この中に第１表に示す各化合物を粉末状態でいずれも電
解液に対して５１１ｔ％の割合で添加し、６０℃で２０
時間放置後の塩素イオン残量を測定したものである。な
お添加した各化合物は電解液に不溶のため、２時間毎に
攪拌をおこなった。 これら実験例かられかるように、燐灰石群の化合物を添
加した電解液は、当初１００ｐｐｎ＋に調整した塩素イ
オン濃度が、所定時間経過後にいずれも三分の−ないし
四分の一程度以下まで低下しており、塩素イオンが燐灰
石群の化合物に捕捉されたことを示している。また比較
の例として挙げたビスマス酸ナトリウムも塩素捕捉に効
果のあることがわかるが、燐イオンを含む電解液Ｂにお
いてはその捕捉能力が著しく低下していることがわかる
。 次に実際の電解コンデンサを製作して、腐蝕の抑制効果
について調べた結果を示す。 製作した電解コンデンサは、帯状のアルミニウム電極を
セパレータ紙とともに巻回した通常の電解コンデンサで
、定格電圧６３Ｖ、静電容量１０μＦ、外形寸法１０φ
Ｘ　１２．５ｕのものである。そしてこの発明の実施例
については、マニラ繊維紙からなるセパレータ紙の表面
に、粉末状の燐灰石群の化合物に水を加えてスラリー状
にしたものを塗布し、乾燥させてから電極箔とともに巻
回してコンデンサ素子とした。 使用電解液は、Ｎ、Ｎ−ジメチルフォルムアミド−マレ
イン酸系の電解液で、組成は次のとおりである。 Ｎ、Ｎ−ジメチルフォルムアミド　　　８３ｗｔ％マレ
イン酸　　　　　　　　　　　　９別ｔ％トリエチルア
ミン　　　　　　　　　７阿ｔ％燐酸　　　　　　　　
　　　　　　１ｗｔ％この電解液に塩化ナトリウムを溶
解して、塩素イオンで１ｏｏｐｐｍの濃度になるように
調整した。こＩ の電解液を前記コンデンサ素子に含浸後、外装ケースに
収納し、開口部を封口部材で密封して電解コンデンサを
完成さすた。 この電解コンデンサを１１０℃で６３Ｖの電圧を印加し
て寿命試験をおこない、腐蝕の発生割合をみた。また比
較例として、塗布をおこなわないものと、ビスマス酸ナ
トリウムを塗布したものとを挙げた。なおいずれの例も
電解コンデンサを２０個づつ用いて寿命試験をおこなっ
た。この結果を、第２表に示す。

【　以下の本頁余白　】

−」しＩ」− この結果から明らかなように、この発明の燐灰石群化合
物をセパレータ紙に塗布した実施例は、１０００時間の
寿命試験経過後もいずれからも腐蝕の発生が見られず腐
蝕抑制に効果があることがわかる。 〔発明の効果〕 以上述べたようにこの発明によれば、電解コンデンサの
塩素による腐蝕を抑制するので、腐蝕による漏れ電流の
増加、内部リードの断線、封口部の開弁等の電解コンデ
ンサにとって致命的な事故の発生を防止することができ
、極めて信転度の高い電解コンデンサを得ることができ
る。 また塩素を選択的に捕捉できるので、電解液に燐が含ま
れていてもその捕捉能力が低減することもない。

【図面の簡単な説明】

図面は、巻回構造の電解コンデンサ素子をあられした、
説明図である。 １・・・コンデンサ素子、２・・・陽極箔、３・・・陰
極箔、４・・・セパレータ紙、５・・・リード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極電極、陰極電極間にセパレータを介在させ、
   電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装部材内部に収
   納してなる電解コンデンサにおいて、前記電解コンデン
   サ内部に一般式 Ａ＿５（ＸＯ＿４）＿３Ｚ＿ｑ ただし（Ａ＝Ｃａ，Ｐｂ；Ｘ＝Ａｓ，Ｐ，Ｖ；Ｚ＝ＯＨ
   ，Ｆ） であらわされる燐灰石群から選ばれた化合物の一種もし
   くは二種以上を含有させたことを特徴とする電解コンデ
   ンサ。
2. （２）燐灰石群の化合物は、コンデンサ素子の電極また
   はセパレータに塗布等の手段によって固着されていると
   ころの特許請求の範囲第（１）項記載の電解コンデンサ
   。
3. （３）燐灰石群の化合物は、コンデンサ素子中の電解液
   に混合されているところの特許請求の範囲第（１）項記
   載の電解コンデンサ。