JPH01143319A - 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特性の改良に係り、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、−船釣な電解コンデンサの構造をあられしたも
ので、アルミニウムからなる帯状の陽極、陰極双方の電
極箔とセパレータとが層状に重ね合わされ、巻回された
円筒状のコンデンサ素子１が、有底筒状の外装ケース２
に収納され、外装ケース２の開口部が各種の合成ゴム、
弾性プラスチックなどの弾性部材からなる円盤状の弾性
封口体３で閉じられ、外装ケース２の開口端を巻き締め
て密閉がなされている。

なお前記コンデンサ素子１の上端面からは、陽極、陰極
双方の電極と電気的に接続された内部リード４が突出し
ている。この内部リード４は弾性封口体３に設けられた
貫通孔５に挿通され、その先端には、外部との電気的接
続をおこなうための外部リード６が各々接続されている
。

図面で示した構造のもの以外に、図示はしないが弾性封
口体３に代えて、硬質の絶縁板状部材に弾性部材のシー
トを貼り合わせた構造の封口体も一般に用いられている
。

この電解コンデンサは、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、真の陰極として作用し、コンデンサの
機能を持つことになる。また電解液はこの酸化皮膜の劣
化部分に作用して、局部的な陽極酸化反応で酸化皮膜を
修復させる機能を有している。つまり酸化皮膜と電解液
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、
内圧上昇等の特性劣化に始まり、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。しかしながら各種合成ゴム等か
らなる弾性封口体には、架橋剤、架橋促進剤、老化防止
剤など、封口機能の維持、改善のため多くの添加剤が添
加されるが、この中の不純物に塩素が含まれているおそ
れがあり、これが原因で腐蝕の発生を起こすことがある
。

従来からこの対策として、上述のような添加剤を含まな
い、ウレタンゴム、ポリオレフィン系の熱可塑性エラス
トマーなどを電解コンデンサの封口体に用いることが提
案されている。ところが、これらの封口体は、耐熱性、
コストなどの面から実用的でない。

また、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が使用されるので、
残存洗浄剤が電解コンデンサの封口体部分やリード引き
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。この対策として、ハロゲン系洗浄剤に対して強
い抵抗力を有する弗素ゴムを封口体のゴムに分散させ、
実質的に洗浄剤が電解コンデンサ内部に到達する距離が
遠くなるようにする工夫もあるが、実効が小さく、かつ
コスト面での問題もあり実用的でない。また封口体の外
面に樹脂を塗布することもおこなわれているが、製造工
程が複雑になること、製品の全長が長くなるなどの欠点
がある。

また電解コンデンサ内部の塩素イオンを捕捉し、無害な
他の物質と置換する方法が考えられている。

このようなものとして、例えば特開昭６１−１５８１３
４号のように封口材にビスマス酸化物を含有させるもの
、特開昭６１−１５８１３５号のように封口材にビスマ
ス酸塩とアンチモン酸とを含有させるもの、特開昭６２
−１６６５０８号のように結晶性五酸化アンチモン酸を
含有させるものなどが提案されている。

ところで電解コンデンサに要求される信軌度は、ますま
す高いものが要求されるようになっており、また使用す
る温度範囲も拡大されている。さらに電解コンデンサの
大半は印刷配線基板へ取り付けられ、ハロゲン系の洗浄
剤で洗浄される。このため塩素に対する腐蝕防止には、
より高度のものが要求されている。

この発明は、従来のこのような技術背景に対し、封口体
に含まれる塩素あるいは外部から侵入する塩素による腐
蝕発生をより高度に防止し、従来以上に信頼度の高い電
解コンデンサを得ようとするものである。

〔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、外装ケース
内部に収納し、外装ケース開口部を封口部材で密閉して
なる電解コンデンサにおいて、前記封口部材に一般式 ％式％ ただしくＡ５（ＸＯ４）３Ｚｑただし（Ａ＝Ｃａ、Ｐｂ
　；Ｘ−Ａｓ、Ｐ、Ｖ；Ｚ＝ＯＨ，Ｆ）であらわされる
燐灰石群からなる化合物を含有させたことを特徴として
いる。

〔作　　　用〕

この発明で、電解コンデンサの封口材に含有させる燐灰
石群の化合物は、一般式としてＡ　ｓ　（Ｘ　Ｏ４）３
　Ｚ　Ｑの形をしており、式中の２部分の水酸基（ＯＨ
）、フン素（Ｆ）が、塩素（Ｃ７りと置き代わり、かつ
置き代えられた塩素は、強い結合力によって捕捉されて
いるので再び遊離することがなくなる。このため電解コ
ンデンサ内部の塩素イオンが減少し、電極などの腐蝕を
防止できる。

燐灰石群の化合物の中には、上記一般式中の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、塩素燐灰石について
は適当でない。

なおこの発明で用いることのできる具体的な燐灰石群の
化合物の構造式を例示すると、Ｃａ５（ＰＯ４）３（Ｏ
Ｈ）　、Ｃａ　ｓ（Ｐ　Ｏｔ）：＋Ｆ　。

Ｐ　ｂ　ｓ（Ｐ　０４）３Ｆ　、　　Ｐ　ｂ　ｓ（Ｐ　
０４）ｓ（ＯＨ）　　、Ｃａ５（Ｖ○Ｊ３（ＯＨ）　、
Ｐ　ｂ　５（Ｖ　０ｔ）ａＦなどがある。これらの化合
物は、単体あるいは２種以上を混合して用いることがで
き、通常は粉末状のこれら化合物を封口体の加硫成形時
に、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤などと共に、ゴム
材料中に混練させればよい。また、この発明の燐灰石群
の含有率の高い封口材と他の封口材とを貼り合わせて用
いるなど、各種の使用形態が考えられる。

燐灰石群の封口材への配合量については、特に厳密な制
限はなく、要求される寿命時間や、封口材の塩素の残量
等を加味して配合量を定めればよい。ただ配合量が少な
すぎると、塩素の捕捉能力が不足するし、逆に多すぎる
と封口材の弾性など電解コンデンサ用の封口材として要
求される緒特性を満足しなくなる。好ましい範囲は、ゴ
ム材料に対し１ないし５０部の範囲である。

また封口材に用いるゴムの材質およびエラストマーつい
て特に限定はなく、天然ゴム、イソブチルイソプロピル
ゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンターポリマー（Ｅ
ＰＴ）　、スチレンブタジェンゴム（Ｓ　Ｂ　Ｒ）をは
じめとして、ナイロン系、テトラフルオロエチレンなど
の各種のゴム、エラストマーを用いることができる。

〔実　施　例〕

次に、実際の電解コンデンサを製作して腐蝕の抑制につ
いて調べた結果を示す。

実験は、電解コンデンサの弾性封口体材料に一定量の塩
素イオンを含有させ、さらにこの発明のものについては
、この発明で選択した腐蝕抑制物質も添加して弾性封口
体を製作し、これを電解コンデンサに装着して寿命試験
をおこない、腐蝕の発生割合をみたものである。

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、電解液を含浸し、外装ケ
ースに収納した第１図に示す通常の構造のもので、定格
電圧４００Ｖ、静電容量４．７μＦ、外形寸法は１０φ
×３０龍のものである。

弾性封口体は、エチレンプロピレンターポリマー　（Ｅ
ＰＴ）を用い、材料段階で塩化ナトリウムを添加し、塩
素イオン濃度で７００ｐｐｍになるように調整した。そ
して比較例１ないし４と、本発明例工ないし６として、
第１表に示すような配合組成をおこない、これを加硫成
形して弾性封口体を得た。

なおいずれの封口材にも共通して用いた基礎配合は、 ＥＰ　Ｔ　　　　　　　　１００部 ＳＲＦカーボン　　　　　　５０部 クレー　　　　　　　　　１００部 ＺｎＯ５部 ステアリン酸　　　　　　　　２部 パークミルＤ　　　　　　　５部 老防　　　　　３部 である。これに以下の第１表に示すように、腐蝕防止の
ための配合物質をさらに表中の重量部だけ加えた。

１表− これらの弾性封口体を用いて電解コンデンサを作成し、
１）０°Ｃで４００Ｖ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。いずれの各側とも、電解
コンデンサを２０個で試験した。この結果を第２表に示
す。

□」Ｌ影表− この結果から明らかなように、比較例のもの特にいかな
る腐蝕防止剤も添加しない比較例１については、１００
０時間以内に腐蝕が発生し、４０００時間前に全数が腐
蝕により使用不能となった。

また比較例２および３の従来から用いられている腐蝕防
止材を添加したものは、腐蝕防止に効果はあるが、長時
間にわたった試験では若干の腐蝕の発生が見られた。さ
らにこの発明の燐灰石群化合物を用いた場合でも、比較
例４に示すようにその配合量が僅かの場合には、塩素イ
オンの捕捉が十分でなく、やはり腐蝕の発生が起きてい
る。

一方この発明の燐灰石群の化合物を電解コンデンサの弾
性封口体に含有させると、各木発明例から明らかなよう
に、数千時間経過後に僅かに腐蝕の発生が見られる程度
で、腐蝕抑制が極めて良好であることがわかる。

〔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
封口部材に不純物として含まれる塩素イオン、あるいは
、基板洗浄剤等などに含まれ、外部から電解コンデンサ
に侵入してくる塩素イオンが、封口材に含まれる燐灰石
群により捕捉されるので、電解コンデンサの塩素による
腐蝕を抑制することができる。

これにより、電解コンデンサの漏れ電流の増加、内部リ
ードの断線、封口部の開弁等の致命的な事故の発生を防
止することができ、極めて信頼度の高い電解コンデンサ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、−船釣な電解コンデンサの構造をあられした断
面図である。 １・・・コンデンサ素子、２・・・外装ケース、３・・
・弾性封口体、　　　４・・・内部リード、５・・・貫
通孔、　　　　　６・・・外部リード。

Claims (1)

【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、外装ケース内部に
   収納し、外装ケース開口部を封口部材で密閉してなる電
   解コンデンサにおいて、前記封口部材に、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なる化合物を含有させたこ
   とを特徴とする電解コンデンサ。