JPS5887813A - 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】 本発明はコンデンサ素子を収納したケースの開口部を弾
性封口体により封口する電解コンデンサに関するもので
ある。

一般に、アルミニウム箔ｋ　’市４令ｒｉとして用いた
アルミ電解コンデンサ←１１、第１図に示すような構造
である。すなわち、第１図ＶＣおいて、１はコンデンサ
素子、２はこのコンデンサ素子１を収納するためのアル
ミニウムよりなる有ＪＪ″（筒状のケース３はコンデン
サ素子１からの引出リード線、４はケース２の開口部の
封１−１に用いる弾性封１丁１体としての封口ゴム、５
は製品の定格などをマーキングするとともに、絶縁葡兼
て行う熱収縮＋’ｌ：、のグラスチックチューブである
。

このような構造においては、リード線３に外部から機械
ストレスを受けると、月１１ゴｌｚ　４　ｋ介してコン
デンサ素子１にその価撃が直接伝わり、第２図に示すよ
うに漏れ電流１（へ゛性Ｖ（ふらつきが生じる。これは
音響製品においてｄｌ、ノイズの原因となったり、゛成
子言１算磯、電子泪１１１１１滞などでは誤動作の原因
となり、電子回路の信イ・１゛山ウ−・低めることとな
る。

また、コンデンサ等の１１Ｌ子部品をプリント基板へ半
田付けした場合、１昌食、Ｋｊｒ＋腺の原因となる半田
フラックスを除去するのに有機溶剤による洗浄が行われ
る。この洗剤としては、不燃性、仙１格の点から１．１
．１−）リクロルエタン、トリクロルトリフロロエタン
などの有機ハロゲン系の溶媒が多く用いられる。特に１
，１．１−）リクロルエタンはアルミニウム金属の存在
下で分解して塩素イオンを遊離しやすく、封口ゴム４を
通して内部に浸透した場合、内部素子のアルミニウムと
の接触により塩素イオンの遊離が促進され、アルミ電解
コンデンサの腐食につながる。なお、封口ゴム４の拐質
により若干の流刑の浸透の相違はあるが、いずれも洗剤
の侵入は防げない。

−例として第３図に、５０Ｃの１．１．１−トリクロル
エタン中に１５分浸漬した時の各封口ゴム材質に対する
コンデンサの洗剤侵入量ヲ示しているなお、封口ゴムは
１０騙φ、５鵡厚のものを用いた。

この第３図から明らかなように洗剤侵入量は封口ゴム材
質による差があるが、腐食が起るとされている数μｑに
比べると圧倒的に多い。

このような問題点をノー１（決する方１）フニして、」
Ａ１’ｌ’１ゴムによる封口部全樹脂ト１［１するｈ法
が行われてきた。この代表的な＋１４竜としてｔｌｌ、
・４４図〜第７図に示すものがある。第４図のもの（１
、ケース２と封「ｌゴム４で囲１Ｊ１．た′／）ご間に
１シＩＩＩ！１′６石二江入し硬化させたものであり、
第５図のものＶ［第４図ＶＣおけるケース２の先端部を
ごくわずか内１則にカールさせたものであり、第６図の
もの４１、プラスチックチー−プロと封目ゴム４とケー
ス２−Ｃ囲址れた空間に樹脂６を注入し１便化させたも
のであり、丑た第４図のものは、第４図Ｖ′ＬＣ：ｌず
けるコンデンサに朴いて、ケース２の先端からゆるマ″
かに内’１１１１１　Ｋ　ｆｌｌｌ’ｉ斜するように絞
り、外周のプラスチックチールプロと封口ゴム４とケー
ス２とで囲−４７’１．　ｉｊり）ご間に樹脂６を注入
し硬化させ、ケース２の′ｌ（漫１°１１；部看−１Ｖ
Ｊ　ｉｌ旨６で包むような構造としたものである３、 ここで、このような］１″ｌ）竜のコンデンサに用いる
樹脂６としては、従来エンＪ？キシ糸の樹１１ｉｉ’が
月１いられてきた。エポキシ樹１后にｒｌ、常１’！、
：’ｔ　ｒｌ！１４化ノ＋１’ＪＮ高温硬化型のものが
あるが、常温硬化型のもの＆−，１−，’ｆ’４ｉ’　
＋Ｉ的にも劣る上、ポットライフが極めて短く作業性も
劣るという問題がある。壕り、高幅硬化型のものは一般
に特性的には浸れているが、硬化条件として１２０〜１
６０Ｃで１〜１０数時間の時間を必要とし、作業性が悪
いという問題がある。また、硬化時間の短い硬化剤には
、アミン系のものが用いられるため皮膚のかぶれなどの
衛生上の問題が生じる。

このような作業」二の問題点に対処した樹脂として、光
硬化性樹脂が最近使用され始めた。この光硬化性樹脂は
紫外線照射により極めて短時間で硬化し、また−液性で
ポケットライフも長く、作業性を著しく向」ニさせ、生
産性の向上に役立つという特長を有している。

しかしながら、この光硬化性樹脂は、硬化反応が急激に
行われるのと、樹脂自体の硬化収縮率が大きいため、硬
化後の内部歪が大きく、従ってこの光硬化性樹脂を用い
た場合にはケース２との接着力が弱く、温度ストレスな
どによってケース２と樹脂との間にクラックが生じると
いう問題が生じる。

すなわち、これ寸で主に使用１さ７１１てきた光（Ｎｉ
化性樹脂は、紫外線の透過を良くするｋめに樹脂十分の
みであり、収縮率が大きく、硬化１１．５の収縮歪によ
り樹脂本来の接着力が打ら消さＪＬるため、みかけ上手
さな接着力しか１！Ｊら柱なかった。

そこで、本発明でｄ、光硬化・１／Ｉ樹脂に熱硬化剤と
充填剤を加えることに」。り前述の間；Ｉｉ！：１点を
解決したものである。すなわち、１寸止イ」旧としてノ
リ盛（２−３８）の用途に対し、硬化１ノ１．接着性に
陵れだ樹脂を提供するもので、熱硬（し削の添加により
、樹脂内部の紫外線が十分に届かない部分を熱硬化させ
ることが可能となり、プ１）１１買剤の添加１ｒ、１１
財脂の硬化時の収縮を小さくするとともに膨張係数も小
さくし、温度ストレスに利するｊｌ（抗力を強めること
ができるのである。本発明に用い／ヒ樹脂は、エポキシ
樹脂とアクリル酸の反応／１成物であるエポキンアクリ
レートを上体とし、）し硬化開始剤。

熱硬化剤を添加し、さら［光」眞剤４・１６〜３６チ添
加して硬化収縮率を低下させることＶｃより硬化歪を小
さくシ、結果的にケース２やプラスチックチー−ブ５と
接着性の大きい樹脂を得ることができ、耐撮性と耐洗剤
性に浸れたアルミ電解コンデンザの封止材料として好果
が得られた。以下、具体的な実施クリに従って本発明の
樹脂組成、効果について説明する３゜ まず、アルミ電解コノダンザの封市制刺として要求され
る樹脂の主な性能を列挙すると、次のようになる。

■　ケースとしてのアルミニウムとの接着力が大きいこ
と、 ■　硬化収縮率が小さいこと、 ■　有：幾ハロケン糸の洗剤に膨潤したり、ｍｍしたり
しないこと、 ■　シリコン油や、駆動用電解液（以下、ペーストとい
う）の存在下で硬化反応が阻害されたり著しく接着力が
吹下しないこと ■　粘度が１０００〜５０００ｃ、ｐ−ｓ程度であり注
型に適していること、 ここで■〜■については、第４図〜第７図に示すいずれ
の構造に」、・いでもｂｌ、削が内部に侵入しないため
に必要な項［１であるｏ　−：Ｉ／ｃ　、■のシリコン
油というのに１、アルミ′＋］イ１．Ｖンデンサの高速
自動組立段において１．ＩＬＪ１１ゴムのすべりを良く
し組立て丁セｉ！のトラブル４−乙：くするために塗ら
れているものである。ペーストｒ１、絞りエイ￥におい
て、コ゛ムｌ白１に４ｔ　ｌ：“１−することがあり、
エチレングリコール（以十“、ＥＧという）ジメチルフ
ォルムアミド（以−１六〇　Ｍ　Ｆ’という）、エチレ
ンクリコールモノエチルニーデル（以下、ＭＥＥという
）などの溶媒が１体となっている。

これらが若干存在しても硬化反応の妨げとならないこと
およびケース、封［１ゴノ、に対して実用上充分な接着
力を保時していることが必要である。

次に、光硬化＋１−義Ｉ脂として、各村−のアクリレー
ト、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート
について、アルミニウム＼との接着性。

洗剤との膨潤、溶）Ｉｊ’（性ｔ　＊’＋　Ｉ’Ｌ　＋
シリ：Ｉン油、ペーストに用いる各溶ｌｌに（’　ＥＧ
　、ＤＭＦ　、ＭＥＥ）への相溶性などを検討した。な
お、光開始剤としては、ベンジルまたはベンゾインイソ
プロピルエーテルなどを２〜３部用いた。この結果を表
１に示す。

この表１から明らかなようにアルミニウムとのＱ 接着性は、ウレタン系〉エボギ７糸ンポリエステル系の
順であったが大犀ｖ１、なか−）　Ａ７　、洗剤との膨
潤・材層性ではエポキシ系、ポリエステル系が陵れてい
たが、ウレタン系し［：膨ｆＩ７１か入きがっ／（。粘
度に関しては、ウレタン系か最も高く、エボキン系、ホ
リエステル糸の４’ｌであっ／。ユ１、シリコン油。

ペーストに用いる各溶媒への相溶１・ｌ　ｋｌ、ウレタ
ン系。

ポリエステル系が比１咬的良好で、エポキシ系はあ捷り
良好でなかった。

以１−を総合すると、Ｔｌｉ　（１１テず”□　’Ｃ？
Ｈ：　’／（：°４足するものはなったが、アルミニウ
ムとの灰・１°ｒ’ｌ’ｌ　、洗剤との膨潤・溶解性な
どのノＩｌ：、本的り、ｌ’ｉ　ｉｉｉセＶ（：１′−
いて、エポキシ系が陵れていたことと、粘度、シリコン
油やペーストとの相溶１’ｌの点でボＩＪ　Ｊ−ステル
系が陵れていたことを考慮（７、エポキシ系とポリエス
テル系の混合樹脂を中心とｊ〜でｒｉＬＭｌｌな検ｉｔ
ｔを行った、。

主成分のエポキシアクリレ−１・にｔ１ビスフェノール
八−エビクロルヒ！・リンエポキシ園脂とアクリル酸と
の反応生成物（例えば、ｌｌ／付１１１！ｒｊ分子ｔｐ
６製の商品名リポキシＶＲ−８０Ｘ、大阪有］幾化学工
業（至）９製の商品名ビスコ−１＃５４ｏなと）を用い
た。ポリエステルアクリレートとしては、アジピン酸に
１，６−ヘキサンジオールを反応させたものとアクリル
酸との反応生成物を用いた。エポキシアクリレートとポ
リエステルアクリレートの混合比は、粘度およびペース
トなどとの相溶性の点からはポリエステルアクリレート
の多いほど有利であるが、ポリエステルアクリレート自
体は嫌気性が強いため、多くなると、わずかの気泡の存
在でも樹脂の硬化が充分性ケわれない。

このポリエステルアクリレートの含有量に対するアルミ
ニウムとの接着力、ペーストとの相溶性。

粘度、硬化性について概念的に示した図が第８図であり
、この第５図から明らかなように、０〜２６％の含有量
において良好な結果が得られた。充填剤としては、メル
ク、シリカ、マイカ、カオリンクレーなどを検討したが
、エポキシアクリレートとの相溶性、粘度などの点でタ
ルクまたはタルクとシリカの混合物が優れていた。

第９図に各種充填剤含量と粘度との関係を示しており、
この第９図から明らかなよりに、充填剤の量が多くなる
に従って、硬化収、ｌ１ｌｌ′−Ｉ率が小さくなるが、
粘度が大きくろ：す、作業ＰＩが悪くなる。

第１０図には充填剤Ｖ（タルク？３ｉ１１いたｉｌ、１
１のタルク含有量と硬化収縮率、粘・居の１ν１係を／
Ｊ＜シている。

なお、硬化収縮率は体積収縮率′で示し、（１１１Ｉｌ
化物の比重−未硬化物の比重）／硬ＩＩ″、′吻の比重
×１００（％）である。粘度に１回転軸度訓ローターＮ
Ｌ１．２で測定し、２５ＣＶＣおける１直６−示し／ｃ
１゜この第１０図から明らかなＪ：うに硬化収縮率。

粘度の点から考慮すると、Ｊｌ”：　ｊｂｉ削であるタ
ルクの量としては、樹脂全体に対し、１６〜３５係程度
が適当であった。粘度ｔｄ、室渦イ・ＩＩｌ’＋−てｔ
す作業ト高すき゛るが、４０Ｃ稈Ｊｉｌｋに力１１熱す
ることＶＣＪ二り、１０Ｃ）○〜６０ｏＯＣ６ｐ、Ｓ程
度（ＺＣ下げら７する。

第１１図には充填剤ＩＴ１”を３０係とし、タルク対シ
リカの混合比を変え／こ時のアルミニウムとの接着力、
粘度との関係を小している。

この＠１１図から明らかなよ′）ＶＣンリカが増えると
、アルミニウムとの接着力が低下してくる。

３ 第１２図は、第１３図に示すように１０ａφの樹脂片７
に０．５Ｍφの２本のリード線８を埋め込み、周辺部を
固定具９でささえ、リード、壕８を上方に引張った時の
樹脂片７の破壊荷重と樹脂片７の充填剤におけるタルク
に対するシリカの含量の関係を示したものである。Ｔｌ
５Ｃ５１４１におけるアルミ電解コンデンサのリード線
折り曲げによれば、リード線径が０・５ＭＬφ以下の場
合、０．２６Ｋｇの負荷をかけ折り曲げを行う。この荷
重によるストレスを樹脂封口品の樹脂強度の目安として
樹脂強度の評価を行った。

この第１２図から明らかなようにタルクのみの場合、１
〜２脇厚ではｏ　、　２　ｔｓＫｇの荷重に耐えられず
、実際リード線に加えられるストレスで樹脂が欠けたり
することがある。壕だ、タルクのみの場合（は、３Ｍ以
上の厚みが必要である。第１１図に示すようにシリカを
混合するとアルミニウムとの接着力が低下してくるが、
４０％程度までは実用４ 度が下がる効果がある。硬化収縮ｔ１タルクとシリカの
混合を変えても大きな変化Ｕ：　４：　＜　、充填剤と
しての全体の量に主として依存する。

以上の結果より充填剤１「；としてＣＩｌ、１５〜３５
係が適当で、充填剤のタルクとシリカの混合化は１００
：○〜６０：４０が適当である。一方、充填剤が入った
ため、紫外線の透過が低下するが、内部の未硬化部は熱
硬化剤の作用で硬化させることが可能であり、２〜５ｍ
ｌ’ｉｊ度の厚Ｊ扮状でも硬化させることができる。熱
硬化剤としてＣ」１、過酸化物を０．５〜１部（ここで
は、ｔ−ブチルクミルパーオキシ）”、ｔ−プチルバー
ベンゾエ−１−ｔｔ−’＋／ｌ／４．４−ビス（ｔ−プ
チルパーオギシ）バレレートなどから選ばれる混合物）
用いた。この場合熱硬化だけで硬化させるエボギン樹脂
などとは異なり、熱硬化に要する時間は１００Ｃ前後で
■ト２ｏ＋程度と著しく短い。硬化条イ′１は、用いる
樹脂の量、厚みにより異なるが、標準的には光硬化を８
０　ｗ　／　ｃｍのオゾンレス＾圧水銀ラングでランプ
下１６ｃｍにおいて、１６〜３０秒、その後熱硬１５ 化を１００Ｃ，１５分行った。

表２に本発明のコンデンサに用いた樹脂と従来の光硬化
性樹脂（例えは、■スリーホ゛ンド製のＴ　８３０２１
など）および熱硬化性エポキシ樹脂（例えは■アサヒ化
学研究所製のＥＸ−１９ｃなど）の性状を比較して示し
ている。なお、本発明で用いた樹脂の組成としては、−
例としてエポキシアクリレ−）４０％、ポリエステルア
クリレート２２％、タルク３２％、ベンジル３係、ｔ−
ブチルパーベンゾエート１多、消泡剤９重合禁止剤など
２％とした。１だ、アルミニウムとの接着力はエポキシ
樹脂については１ｏＸ　６０ｘ１．ｓ（＃Ｌ）のアルミ
ニウム板を２枚用い、光し化性樹脂には同アルミニウム
板と１０Ｘ５０Ｘ５◇１→のアクリル板を用い。１０×
１０（Ｉｍ）の部分ＶＣ１４脂を塗布し、硬化させたも
のの引張せん断力を測定した。硬化収縮率は（酸化物の
比重−未硬化物の比重）／硬化物の比重×１００％より
計算した。

以　　　下　　　　余　　　白 １、′ＩＩ：！Ｉ”ｉｉ’、＋ｌｆ−８”／８１：（（
５）表２ この表２から明らかなように本発明のコンデンサに用い
た樹脂は、アルミニウムとの接着性、硬化収縮率の点で
他の樹脂に比べ階Ｊ１ており、硬化時間もエポキシ樹脂
に比へ著しく傾くできる。

表３ＶＣ本発明で用いる樹脂お」：び従来の光硬化性樹
脂、エポキシ樹脂を用いて第６図に示す構造のアルミ電
解コンデンサを作製し、リード線に振動を与えた場合の
漏れ電流＋１４・・よび洗剤浸漬試験の結果を示してい
る３、漏Ｊ′１．電流’Ｉ’５＋′Ｉの６１１ｊ定Ｃｊ
：、第２図に示すようにコンデンリ−の充電）１、ＩＪ
に１・幾誠スト１了 レスを加えた時に漏れ電流にふらつきがないかどうかで
判定した。洗剤浸漬試験は樹脂封口した製品を−５５０
で各３０分づつ６サイクルの温度ザイクルを与えた後、
５０Ｃの１．１．１−）ジクロルエタン中に１５分間浸
漬し、１０６Ｃ中で直流定格電圧２６０ｖを印加して寿
命試験を行った時の腐食発生数で示している。また、こ
の実験には、２５０Ｖ　、２２ｏμＦ（１ｓａｓφＸ２
５−）のアルミ電解コンデンサを用い、各条件のものに
ついて３０個づつ作製した。

表３ ８ この表３の結果から明らかな、１こうに、樹脂封口を用
いない封口ゴムのみに」：る、咬り封［１だけの製品で
は、封口ゴムを１．１．１−ｌ・リクロルエタンが浸透
するため、初期に全叔虐食する。一方、従来の光硬化性
樹脂およびエフ１細・シ仲■脂を用いたものも腐食発生
に致；！、曾１、での１１．５間の違いはあるがやはり
全数腐食を起ず。こ；ｆ’ｌＩ：Ｉ−、ｆｌｕ（化成１
陥率が大きいため、温度ザイクルに」二り］り月１１？
古アルミニウムのケースとの間にクラックが入り、１，
１．１−トリクロルエタンが除々に浸透し／とためと考
えられる。一方、本発明の樹脂を月ｊい／こものに１．
２ｏｏ○時間においても腐食が発生せず、面１洗剤目的
には効果が大きかった。構造としてＦｌｌ、第６図のよ
うな構造にすれば、アルミニウムのケースと樹脂の接着
面積も大きく、樹脂がケース１ノ旧−１部を包む形状で
あるため、温度ストレスにも強く、さらに信頼性のよい
コンデンサとすることができる。

以上のように本発明の市１イコンデンサによれば半田付
は時の７ラツクス除去に使用される洗剤に対しての劣化
が少なく、信頼性をｌｔ’ｉｌめることがで１９ き、まだ製造工程における作業性を良好にすることがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なアルミ電解コンデンサの構造を示す断
面図、第２図は同コンデンサの充電時に外部よりリード
線に振動などの衝撃を加えた時の漏れ電流特性を示す図
、第３図は各ゴム材料の封口ゴムを用いて封口したコン
デンサを５０Ｃの１゜１．１−４リクロルエタン中に１
６分間浸漬したコンデンサの構造を示す断面図、第８図
はエポキシアクリレートに対するポリエステルアクリレ
ートの含有量と樹脂性能の関係を示す図、第９図は各種
充填剤含量と粘度の関係を示す図、第１０図は充填剤量
と硬化収縮率、粘度の関係を示す図、第１１図は充填剤
のタルクとシリカの混合比を変えた時のアルミニウムと
の接着力、粘度の関係を示す図、第１２図は樹脂中の充
填剤のメルクとシリカの混合比を変えた時の樹脂のリー
ド線引張り結果が得られる実験の実施状態？ｉ−″示す
断面図である。 １・　　・コンデンザ素子、２・・　・ケース、３・・
　・・リード線、４・・・　封１１ゴノ・、６・　・樹
脂。 代理人の氏名　弁」４４１＋　中　尾　敏　男　ｒ／１
か１名第１図 ２ 第２図 通電時間−一 第３図 ？ ↑ 粗 嘲ｌθ　　　　　　　　　　　　ＥＦＴ５図 、７ ／ ７図 ノ 第８図 ホ０リエス成アクリレート４し仔ｉ　　　（％）−＋第
９図 充填１ＦＩＩ含量　ＣＶｖｔ％　）　→第１０図 ダ２シクｌ１７金膚量　（％２→ 第１１図 第１２図 りｔＬり１；丈寸するシリカの含量（％）−−第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサ素子全収納したケースの開口部全弾性
   封口体により封口し、かつその封口部を熱硬化剤と無機
   物の充填剤とを添加した光硬化性樹脂により覆ったこと
   を特徴とする電解コンデンサ。
2. （２）光硬化性樹脂として、エボキンアクリレートを主
   体とし、ポリエステルアクリレートを６〜２５　Ｗ　を
   係添加した樹脂を用いたこと全特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電解コンデンサ。
3. （３）無機物の充填剤として、０〜４０　ｗ　ｔ％のシ
   リカ全混合した１５〜３５　ｗ　ｔ％のタルクを用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電解コン
   デンサ。