JPWO2008038808A1 - 電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

電解液の封口部位での透過を防止するとともに、封口体の強度を維持しつつ封口体の薄型化を図った電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサを提供する。コンデンサ素子２と該コンデンサ素子２を収容する外装ケース９と、前記外装ケース９を封口する封口体５と、前記封口体５を貫通して前記外装ケース９から外部に導出されるリード線３とからなる電解コンデンサ１において、前記外装ケース９の開口部を封口する封口体５材料として、弾性ゴム６と粘土を主成分とする膜７とを用いる。

Description

本発明は、電解コンデンサ用封口体及びこの封口体を用いた電解コンデンサの改良に関するものである。

本発明に関する現時点での技術水準をより十分に説明する目的で、本願で引用され或いは特定される特許、特許出願、特許公報、科学論文等の全てを、ここに、参照することでそれらの全ての説明を組入れる。

一般的に、電解コンデンサは、アルミニウムの表面をエッチング及び化成処理した陽極箔と、アルミニウムの表面をエッチングした陰極箔を、絶縁性のセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に電解液を含浸し、これをアルミニウムや硬質樹脂等からなる有底筒状の外装ケース内に収納し、この外装ケースの開口部を封口体で封止することで構成されている。このような電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子から引き出されたリード線は、封口体貫通用の丸棒部を備えており、封口体に設けられたリード孔内にリード線の丸棒部が挿入された状態で、外装ケースの加締め横溝を封口体の外周に押し込みゴムを上下方向に変形させリード孔を小さくする応力を発生させ、また外装ケースの開口端に縦加締めを行なうことで、外装ケースやリード線の丸棒部と、封口体との間の気密性を保持している。

このような封口構造において、封口体は電解コンデンサの性能、特に電解液の蒸発揮散に伴う劣化及び寿命に大きく影響するため、電解液に対して適切な封口体を選択することは非常に重要であり、外装ケースやリード線の丸棒部との気密性を保持する観点から、通常、封口体の材料としてはゴムが用いられている。

しかしながら、上記のような従来の電解コンデンサには、以下に述べるような問題点があった。すなわち、封止性および耐熱性が要求される電解コンデンサ用封口ゴムとしては、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ：通称ブチルゴム）、ブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）が使用され、高温度下では、これらのゴム単独の封口体を使用した場合には、外部空気中の水分等が外装ケース内に侵入したり、逆に内部の電解液が外部に蒸発揮散する場合があり、コンデンサの寿命信頼性を保持することが困難であった。これらの問題を解決するため、従来は、ゴムの充填剤の種類や充填量を変えることで対応がなされていたが、ゴムの特性はポリマーの分子構造に大きく起因するため、画期的な改善は困難であった。

従って、これらの問題を解決するため、封口体を構成する弾性ゴムに対し別の樹脂等を積層する方法も提案されている。

例えば、イソブチレンイソプレンゴム単体からなる２つの弾性ゴムとその間に挟まれたポリプロピレン単体からなる樹脂層によって構成される封口体が開示されており、この封口体により電解液の漏出を完全に防止可能である旨述べられている（特許文献１）。

また、フッ素樹脂層の表面をスパッタエッチング処理し、この処理面にイソプレン−イソブチレン共重合体弾性ゴムを積層した電解コンデンサ用封口体が開示されており、この封口体により電解液の漏れが防止される旨述べられている（特許文献２）。

特開平８−３０６５９６号公報 特開平７−３０７２５３号公報 鬼形正信、近藤三二、Ｃｌａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ、第９巻、 第５号、 ２９９−３１０（１９９５）

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示された弾性ゴムとその他樹脂層を積層した封口体を作製した場合、電解液の封口部位での透過抑制効果は高まるが、車載用途等で要求される高温雰囲気下での電解液の透過抑制や封口体の劣化防止には、未だ満足できるものではない。

そこで、本発明の目的は、高温雰囲気下での電解液の封口部位での透過を低減するとともに、封口体の劣化を防止できる電解コンデンサ用封口体及び該封口体を用いた電解コンデンサを提供することにある。

そこで、上記の課題を解決した本発明の電解コンデンサ用封口体は、電解コンデンサ素子を収容する外装ケースを封口する封口体であって、粘土と弾性ゴムとが一体的に形成されたことを特徴としている。これによると、高温雰囲気下での電解液の封口部位での透過を防ぎ、かつ封口ゴムの硬度を高め、封口体自体の劣化がない電解コンデンサ用封口体を提供できる。この粘土は、前記弾性ゴムに対する重量比が５〜７０％、好ましく３０〜７０％とすること好ましい。

また、前記封口体は、封口体を構成する弾性ゴムと粘土を主成分とする膜とが一体的に形成されたことを特徴としている。

また、前記膜としては、（１）粘土と添加物から構成される、（２）粘土の全固体に対する重量比が７０％以上である、（３）電解液封止性を有する、ものを用いることができる。

また、前記粘土としては天然粘土、あるいは合成粘土を用いることができる。

また、前記粘土としては、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ハロイサイトのうちの一種以上を用いることができる。

また、前記粘土としては有機カチオンとして第四級アンモニウムカチオンあるいは第四級ホスホニウムカチオンを含むものを用いることができる。

また、前記粘土における有機カチオン組成としては４０重量パーセント未満のものを好適に用いることができる。

また、前記粘土としてはシリル化剤を反応させたものを用いることができる。

また、粘土とシリル化剤に対するシリル化剤の組成としては１０重量パーセント未満であるものが好適に用いられる。

また、前記添加物としては、ポリプロピレン、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂のうちの１種以上のものが用いられる。

また、前記膜を表面処理することができる。

また、前記表面処理としては、撥水処理、防水処理、補強処理、及び表面平坦化処理のうちの一種以上を用いることができる。

また、前記表面処理としては、フッ素系膜、シリコン系膜、ポリシロキサン膜、フッ素含有オルガノポリシロキサン膜、アクリル樹脂膜、塩化ビニル樹脂膜、ポリウレタン樹脂膜、高撥水メッキ膜、金属蒸着膜、又はカーボン蒸着膜を表面に形成することが用いられる。

また、加熱、光照射等の任意の方法により、前記添加物分子内、添加物分子間、添加物と無機層状化合物間、無機層状化合物結晶間において、付加反応、縮合反応、重合反応等の化学反応を行わせ、前記膜に新たな化学結合を生じさせて、光透過性、電解質封止性あるいは機械的強度を改善させることができる。

また、前記膜厚としては２０μｍ以上、２００μｍ以下のものが好適に用いられる。

また前記弾性ゴムは、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム、ブタジエンスチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴムから選択される１種以上であることが好ましい。

また、本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子と該コンデンサ素子を収容する外装ケースと、前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、前記封口体を貫通して前記外装ケースから外部に突出するリード線とからなる電解コンデンサにおいて、上述の封口体を用いると、高温雰囲気下での電解液の封口部位での透過を防ぎ、且つ封口体自体の劣化がなく、信頼性の高い電解コンデンサを提供できる。

本発明によれば、高温雰囲気下で使用される場合であっても、電解コンデンサの電解液が封口部位から外部に透過するのを防ぎ、且つ封口体自体の劣化がない電解コンデンサ用封口体及び電解コンデンサを実現できる。

本発明の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図である。 本発明の電解コンデンサ用封口体を示す断面図である。 本発明の電解コンデンサ用封口体を示す断面図である。 本発明の電解コンデンサ用封口体を示す断面図である。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例１及び比較例１の経過時間に対する重量変化グラフである。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例２、実施例３及び比較例２の経過時間に対する重量変化グラフである。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例４の浸漬被覆のフローと工程別断面図である。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例４及び比較例３の経過時間に対する重量変化グラフである。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例５、実施例６、実施例７及び比較例４の経過時間に対する重量変化グラフである。 本発明の電解コンデンサ用封口体における実施例５、実施例６、実施例７及び比較例４の比較表である。

符号の説明

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ リード線
４ 丸棒部
５ 封口体
６ 弾性ゴム
７ 膜
８ 他の樹脂フィルム
９ 外装ケース
１０ 横溝
１１ リード孔

以下に、本発明に係る電解コンデンサの実施の形態について具体的に説明する。図１は本発明の電解コンデンサ用封口体を用いた電解コンデンサを示す断面図であり、図２の（ａ）乃至図４の（ｈ）は本発明の電解コンデンサ用封口体を示す断面図である。

図１に示すように、電解コンデンサ１は、以下の構成を有する。コンデンサ素子２は、アルミニウム箔の表面を粗面化し、陽極酸化皮膜を形成した陽極箔と、同様に表面を粗面化した陰極箔との任意な箇所に、封口体５のリード孔１１に挿入する丸棒部４と前記陽極箔及び陰極箔と接続する平坦部を備えたリード線３を超音波溶接、ステッチ、レーザー、冷間圧接などの接続方法により接続し、この陽極箔と陰極箔の間に電気絶縁性のセパレータ（例えば、合成繊維、マニラ紙、クラフト紙など）を介在させて巻回又は積層して形成される。このコンデンサ素子２は、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケース９内に収納され、外装ケース９の開口部は、弾性ゴム６からなる封口体５によって密封されている。なお、図中において、封口体５にはリード孔１１が設けられており、このリード孔１１内にリード線３の丸棒部４が位置するように構成され、コンデンサ素子２からリード線３が導出されている。

ここで、封口体５は、弾性ゴム６と、粘土を主成分とする膜７とからなり、弾性ゴム６と膜７が積層されて一体化されている。弾性ゴム６の表面を膜７にて被覆する、また弾性ゴム内に膜７を積層させることもできる。具体的には、図２の（ａ）に示すように、膜７を弾性ゴム６の内側、すなわち、電解コンデンサ１に封口体５を装着した場合、コンデンサの内部側に面した弾性ゴム６の面（図示下面側）に形成しても良く、あるいは、図２の（ｂ）に示すように外側、すなわち、電解コンデンサ１に封口体５を装着した場合コンデンサの外部側に面した弾性ゴム６の面（図示上面側）に形成しても良い。更に、電解液の透過をよりいっそう防止するためには、図２の（ｃ）に示すように弾性ゴム６の外側面及び内側面の両方に膜７を形成しても良く、また更に、図３の（ｄ）に示すように外側面、内側面に加え、弾性ゴム６の側壁に膜７を設け、弾性体の表面全域に膜７を形成しても良い。また、図３の（ｅ）に示すように弾性ゴム６内に膜７を内在するように積層しても良い。この場合、図３の（ｆ）に示すように膜７はその形状が平坦状であってもよいが、封口体５のコンデンサ素子側に向かって傾斜するすり鉢状などの断面湾曲形状とすると封口体５自体の強度が上がるため好ましい。また更に、図示しないがリード孔１１の内壁面にも膜７を形成すると電解液の透過防止の効果がより得られる。その他、上記の弾性ゴム６と膜７の一体化の形態を組み合わせることもできる。例えば、図４の（ｇ）に示すように、前述の図２の（ｂ）のコンデンサの外部側に面した弾性ゴム６の面に膜７を形成し、更に図３の（ｅ）の弾性ゴム６内に膜を内在する様に積層したものを用いても良い。また、図４の（ｈ）に示すように、前述の図４の（ｇ）の一方の膜を他の樹脂フィルム８に代えることもできる。この樹脂フィルム８としては、ポリプロピレン、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、アラミドやナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エチレンテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂やエポキシ樹脂があげられ、なかでもポリエチレンテレフタレート、エチレンテトラフルオロエチレンが好ましい。なお、封口体に一体化される膜は、電解コンデンサ１に封口体５を装着した場合、コンデンサの外部側に面した弾性ゴム６の面に形成すると、高温下におけるゴム表面の亀裂等を効果的に抑制でき、さらなる長寿命化がなされ好ましい。

ここで、膜７とは、粘土を主成分とする膜である。

上記膜は、（１）粘土と添加物から構成される、（２）粘土の全固体に対する重量比が７０％以上である、（３）電解液封止性を有する、ことを特徴とするものである。本発明では、耐水性の高い有機粘土と、必要に応じて少量の耐水性の高い添加物を、溶剤に分散させ、ダマを含まない均一な分散液を得た後、この分散液を、表面が平坦な支持体に塗布し、分散媒である溶剤を、適宜の固液分離方法で分離し、膜状に成形した後、これを必要に応じて乾燥・加熱・冷却するなどの方法により支持体から剥離することにより、粘土結晶が配向し、柔軟性に優れ、電解質封止性に優れ、耐熱性も高い膜が得られる。なお、ここで、有機粘土と添加物の分散した分散液を前記支持体に代えて、弾性ゴム表面に塗布し、溶剤を分離して、膜７を直接弾性ゴム表面に被覆することもできる。さらには、外装ケースの開口端を弾性ゴムで配置して加締めた電解コンデンサのその弾性ゴムや外装ケースの加締め部分に前記分散液を塗布して、膜７を形成することもできる。用いる粘土としては、天然あるいは合成物、好適には、例えば、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ハロイサイトのうちの１種以上、更に好適には、それらの天然あるいは合成物の何れかあるいはそれらの混合物が例示される。本発明で用いる粘土としては有機カチオンとして第四級アンモニウムカチオンあるいは第四級ホスホニウムカチオンを含むものが例示される。その際粘土における有機カチオン組成が４０重量パーセント未満である場合が例示される。本発明では粘土にシリル化剤を反応させたものである場合が例示される。その際、粘土とシリル化剤の総重量に対するシリル化剤組成が１０重量パーセント未満である場合が例示される。

粘土に含まれる有機物としては、第四級アンモニウムカチオンあるいは第四級ホスホニウムカチオンがあげられる。第四級アンモニウムカチオンとしては、特に限定されるものではないがジメチルジオクタデシルタイプ、ジメチルステアリルベンジルタイプ、トリメチルステアリルタイプが例示される。また類似の有機物として第四級ホスホニウムカチオンが例示される。これらの有機物は原料粘土のイオン交換によって粘土に導入される。このイオン交換は、例えば原料粘土を、大過剰の有機物を溶解した水に分散し、一定時間攪拌し、遠心分離あるいはろ過により固液分離し、水により洗浄を繰り返すことにより行われる。これらのイオン交換プロセスは１回のみの場合もあり、複数回繰り返す場合もある。複数回繰り返すことによって、粘土に含まれるナトリウム、カルシウムなどの交換性イオンが有機物によって交換される比率が高くなる。用いる有機物および交換比率によって粘土の極性にバリエーションを持たせることができ、異なる極性の粘土はそれぞれ好適な添加物および好適な溶剤が異なる。このとき第四級アンモニウムカチオンの導入に用いられる試薬として、第四級アンモニウムカチオン塩化物が用いられることが一般的である。第四級アンモニウムカチオンの導入とともに混入する塩素は水洗浄により薄められるが、水洗浄を繰り返してもその濃度を１５０ｐｐｍ以下にすることは困難である。しかし、エレクトロニクス用途などでは塩素の混入を著しく嫌うものがあり、そのため塩素濃度を１５０ｐｐｍ以下に抑えなければならないことがある。そのような場合は、第四級アンモニウム塩化物を用いず、塩素を含まない他の試薬、たとえば第四級アンモニウム臭化物、第四級アンモニウムカチオン水酸化物を用いなければならない。

粘土に含まれるシリル化剤としては、特に制限されるものではないがメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランを例示することができる。粘土へのシリル化剤の導入方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、原料粘土と、原料粘土に対して２重量パーセントのシリル化剤を混合し、それらをボールミルにより一時間ミルすることによって製造される（非特許文献１参照）。

また、本発明で用いる添加物としては、ポリプロピレン、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂のうちの１種以上が例示される。

膜はその表面を処理することにより、表面特性を変え、電解質封止性を向上させることが可能である。表面処理としては、均一にできるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、被覆層作製法がある。

被覆層作製による方法としては、フッ素系膜、シリコン系膜、ポリシロキサン膜、フッ素含有オルガノポリシロキサン膜、アクリル樹脂膜、塩化ビニル樹脂膜、ポリウレタン樹脂膜、高撥水メッキ膜、金属蒸着膜、カーボン蒸着膜などを表面に形成する方法が例示される。この場合、膜作製法として、湿式法、乾式法、蒸着法、噴霧法等の方法があげられる。表面に作製された被覆層は疎水性であり、そのため、結果として膜表面の撥水性が実現する。この処理は、用途に応じて、膜の片面のみ、あるいは両面とも行うことができる。表面処理法としては、他に、シリル化、イオン交換などの化学処理によって表面改質を行う方法があげられる。

この表面処理により、以上述べた撥水性、防水性の向上の他に、膜強度を高める補強効果、表面における光散乱を押さえ、光沢を与え、外見を美麗にするとともに、透明度を高める表面平坦化効果が期待できる。一方、被覆層を有機高分子とする場合、膜の常用温度範囲が被覆層の材料の常用温度範囲によって規定される場合がある。そのため、用途によって、表面処理に用いる材料の選定や膜厚が注意深く選択される。

膜７は、基本構成として、好適には、層厚約１から２ｎｍ、粒子径〜５μｍの粘土層状結晶からなる粘土と、分子の大きさ〜数ｎｍの天然又は合成の低分子・高分子の添付物からなり、膜７に対して、前記粘土は７０重量％〜、添加物は〜３０重量％が列示される。この膜７は、例えば、層厚さ約１から２ｎｍの粘土層状結晶を同じ向きに配向させて緻密に積層することで作製される。

この膜７は、膜厚が２０〜２００μｍがよく、更には４０〜１００μｍが好適であり、ガスバリア性能は、室温における酸素ガスの透過係数は、１．２８×１０^−９ｃｍ^２ｓ^−１ｃｍＨｇ^−１未満であり、面積は１００×４０ｃｍ以上に大面積化することが可能であり、高耐熱性を有し、１５０℃で１時間加熱処理後もガスバリア性の低下はみられない。

弾性ゴム６としては、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ：通称ブチルゴム）、ブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴムなどがあげられるが、膜７との密着性からブチルゴム又はＥＰＤＭが好ましい。

特に、ＥＰＤＭを用いる際には、膜７の膜厚は、４０μ〜１００μが最適であり、ＩＩＲを用いる際には、膜７の膜厚は、６０μ〜１２０μが最適である。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、弾性ゴム６に膜を一体化せしめ、この封口体５は、外装ケース９に電解液が含浸されたコンデンサ素子２を収納した外装ケース９の開口部に挿入され、加締めによって封口される。封口体５のリード孔１１に、コンデンサ素子２のリード線３の丸棒部４を挿入した状態で、外装ケース９の加締め横溝１０を封口体５の外周に押し込みゴムを上下方向に変形させてリード孔１１を小さくする応力を発生させてリード孔１１を密封し、また外装ケース９の開口端に縦加締めを行なうことで、図１に示すように、外装ケース９と封口体５との間の封口がなされる。

封口体５として、図２の（ｅ）に示すように、弾性ゴム６内に膜７を内在するように積層した場合は、前記膜７を、前記外装ケース９の加締め横溝１０の位置よりも、電解コンデンサ１外部側又は内部側などにずらして配置すると、外装ケース９の加締め横溝１０の形成時に膜７の変形応力が低減され、膜７と弾性ゴム６との剥離等の不具合が生じにくいため好ましい。また膜７は、その外周端が外装ケース９の内側面に当接されると電解液の透過の抑制効果を更に高められる。

また、封口ゴム５として、弾性ゴム６単体を用い、前述のように、この封口体５を外装ケース９に電解液が含浸されたコンデンサ素子２を収納した外装ケース９の開口部に挿入し、加締めによって封口した後、この弾性ゴムの表面及び外装ケースの加締め部分に、塗布により膜を形成することもできる。弾性ゴムと外装ケースの加締め部分を覆うように膜が形成されるため、ガスバリア性も良好となり、高温化での劣化が少なく信頼性が高いものとなる。

次に、他の形態として、弾性ゴム５に粘土を混ぜ合わせて一体化したものが挙げられる。粘土は、上述の材料が用いられ、この粘土、弾性ゴムの原材料、所定の加硫剤や添加剤をそれぞれ分散溶液に添加し加熱等にて加硫を行い、弾性ゴムに粘土を混ぜ合わせて一体化した封口ゴム５が形成される。この一体化した封口ゴムは、ガスバリア性能も良好でかつ硬度が高く、高温下での劣化が少なく信頼性が高いものである。なお、前記粘土は、前記弾性ゴムに対する重量比が５〜７０％、好ましく３０〜７０％となるように、分散溶液に添加すると好ましい。これを下回ると硬度が低下し、封口ゴムの劣化が生じやすくなる。

以下、実施例を用いて更に詳細に説明する。

（実施例１）
粘土として、０．９１グラムの天然モンモリロナイト（クニピアＰ、クニミネ工業株式会社製）を、２０ｃｍ^３の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、金属を有機物コートした回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、添加剤として、イプシロン−カプロラクタム（和光純薬工業株式会社製）を０．０９グラム含む水溶液を加え、均一な分散液を得た。得られた分散液を、長さ約３０ｃｍ、幅約２０ｃｍの真鍮製板に塗布し、板の水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で６０℃の温度条件下で１時間乾燥、剥離して、膜厚が約８０μｍの均一な膜を得た。次に、膜の封止性能を向上させるために、膜両面にアクリル樹脂とメチルフェニルポリシロキサンのエタノール溶液を噴霧し、室温で乾燥することにより、アクリル樹脂とメチルフェニルポリシロキサンの被覆層を形成した。被覆層の厚さは約１μｍであった。

厚さ２ｍｍの加硫ゴム（ブチルゴム）に、プライマーを塗布して厚さ８０μｍの上記膜を加圧接着して一体化せしめ封口体を形成した。エチレングリコールとスルホランを含む電解液を用い、コンデンサ素子をアルミニウムからなる外装ケースに収納するとともに、この開口部を膜がコンデンサ外部側の面にくるように前記封口体を配置して封止して電解コンデンサを作成した。

（比較例１）
実施例１における膜を用いず、ブチルゴム単体からなる封口体とし、その他は実施例１と同様である。

この完成した実施例１の電解コンデンサ、並びに比較例１の電解コンデンサを、１５０℃雰囲気下で、８００時間、所定電圧を印加した後、電解コンデンサの電解液の重量を測定した。

図５に示すように、実施例１の電解コンデンサは、比較例１の電解コンデンサに比べて、電解液の減少が少なく、また封口体の表面状況は、ひび割れ及び変色等が無く良好であった。これに対し比較例１の電解コンデンサは、電解液の減少が大きく、また封口体の表面状況は、比較例１の電解コンデンサは、変色していた。従って、実施例１の電解コンデンサでは、高温雰囲気下であっても、電解液の透過が抑制され、封口体の表面状況も良く、長寿命化が成されていることが判かる。

（実施例２）
実施例１で用いたブチルゴム（未加硫ゴム）に代えて、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）を用い、その他は実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例１で用いたブチルゴム（未加硫ゴム）に代えて、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）を用い、膜の膜厚みを４０μｍに代え、その他は実施例１と同様である。

（比較例２）
実施例３における膜を用いず、エチレンプロピレンターポリマー単体からなる封口体とし、その他は実施例３と同様である。

この完成した実施例２及び３の電解コンデンサ、並びに比較例２の電解コンデンサを、１５０℃雰囲気下で、１５００時間、所定電圧を印加した後、電解コンデンサの電解液の重量を測定した。

図６に示すように、実施例２及び３の電解コンデンサは、比較例２の電解コンデンサに比べて、電解液の減少が少なく、また封口体の表面状況は、ひび割れ及び変色等が無く良好であった。これに対し比較例２の電解コンデンサは、電解液の減少が大きく、また封口体の表面状況は、比較例２の電解コンデンサでは、変色していた。従って、実施例２及び３の電解コンデンサでは、高温雰囲気下であっても、電解液の透過が抑制され、封口体の表面状況も良く、長寿命化が成されていることが判かる。

（実施例４）
図７に本発明に係る電解コンデンサの製造方法の実施例４についてのフローチャートを（ａ）に示し、断面図による工程図を（ｂ）に示す。

実施例４における電解コンデンサ１は、実施の形態１と同様に、封口体２０としてブチルゴムを用い、外装ケース９に電解液が含浸されたコンデンサ素子２を収納した外装ケース９の開口部に挿入され、加締めによって封口される。封口体２０のリード孔１１に、コンデンサ素子２のリード線３の丸棒部４を挿入した状態で、外装ケース９の加締め横溝１０を封口体２０の外周に押し込みゴムを上下方向に変形させてリード孔１１を小さくする応力を発生させてリード孔１１を密封し、また外装ケース９の開口端に縦加締めを行なうことで、図７（ｂ）の未処理（Ｓ２）の断面図に示すように、外装ケース９と封口体２０との間の封口がなされる。

ここで、外装ケース９には加締によって、その開口端部は縦加締めによって封口体２０に食い込み加工される。ところで、封口体２０の表面の上部は、その周囲を縦加締めにより生じた円周状の突起部である縦加締め部分２２に囲まれている窪みとなる凹部２４が形成されている。

そこで、この凹部２４に、実施の形態１と同一成分である粘土を主成分とする有機粘土の分散液２６をスポイト２８で滴下塗布する（Ｓ４）。スポイト２８による滴下塗布により分散液２６は、縦加締め部分２２のほぼ頂上と同程度の高さとなるまで、滴下される。

続いて、凹部２４に有機粘土の分散液２６が滴下塗布された本発明の実施の形態２に係る電解コンデンサの加熱処理を行う（Ｓ６）。

その後、分散液２６が気化して有機粘土のみが固化することで外装ケース９の開口端部を加締めた後に封口体２０上に膜が形成される（Ｓ８）。この膜は、膜厚が２０〜２００μｍの範囲にて形成される。

（比較例３）
実施例４における膜を用いず、ブチルゴム単体からなる封口体とし、その他は実施例１と同様である。

この完成した実施例４及び比較例３の電解コンデンサを、１５０℃雰囲気下で、１０００時間、所定電圧を印加した後、電解コンデンサの電解液の重量を測定した。

実施例４と比較例３について比較検討すると、１０００時間で重量変化にして２．５倍の差が生じており、実施例４を用いることで高温雰囲気下での電解液の封口部位での透過を低減するという目的を満たしている。

（実施例５）
粘土として、有機化したモンモリロナイト（有機化クニピア、クニミネ工業株式会社製）を、トルエンに加え、プラスチック製密封容器に、金属を有機物コートした回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液Ａを得た。次に、エチレンプロピレンターポリマーをトルエンに加え加温しながら攪拌させ、均一な分散液Ｂを得た。前記分散液Ａと分散液Ｂを混合し、常温で数時間攪拌させて混ぜた後、所定温度に加温してトルエンを蒸発除去し、固体混合物を得る。この固体混合物に、過酸化物加硫剤等の加硫剤、ならびにカーボンブラック等の添加剤を入れ、数分程度加温して加硫を行い、粘土を混ぜ合わせて一体化した封口体を作成した。なお、粘土として、天然モンモリロナイトは、この封口体（弾性ゴム）に対する重量比が約２０％となっている。

溶媒としてγ-ブチロラクトンを用いた電解液を用い、コンデンサ素子をアルミニウムからなる外装ケースに収納するとともに、この開口部に前記封口体を配置して封止して電解コンデンサを作成した。

（実施例６）
粘土として、シリル化した粉体状モンモリロナイトと、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、過酸化物加硫剤等の加硫剤、並びにカーボンブラック等の添加剤を混ぜ、ロールを用いて混練して固体混合物を得る。この固体混合物を、数分程度加温して加硫を行い、粘土を混ぜ合わせて一体化した封口体を作成した。なお、粘土として、シリル化した粉体状モンモリロナイトは、この封口体（弾性ゴム）に対する重量比が約２０％となっている。

溶媒としてγ-ブチロラクトンを用いた電解液を用い、コンデンサ素子をアルミニウムからなる外装ケースに収納するとともに、この開口部に前記封口体を配置して封止して電解コンデンサを作成した。

（実施例７）
実施例６で用いたシリル化した粉体状モンモリロナイトに代えて、硫酸リチウムを用いてシリル化リチウム化した粉体状モンモリロナイトを用い、その他は実施例６と同様である。

（比較例４）
封口体として、所定の添加剤（カーボンブラック等）を添加したエチレンプロピレンターポリマーからなる封口体を用い、その他は実施例５と同様である。

この完成した実施例５〜７及び比較例４の電解コンデンサを、１５０℃雰囲気下で、２００時間、所定電圧を印加した後、電解コンデンサの電解液の重量を測定した。

図９に示すように、実施例５〜７の電解コンデンサは、比較例４の電解コンデンサに比べて、電解液の減少が少なく、また封口体の表面状況は、ひび割れ及び変色等が無く良好であった。これに対し比較例４の電解コンデンサは、電解液の減少が大きく、また封口体の表面状況は、比較例４の電解コンデンサでは、変色していた。

また、この実施例５〜７及び比較例４の硬度を、ＪＩＳ−Ａ硬度及びマイクロ硬度（３０秒値）にて測定した。図１０に示すように、比較例４に対し、実施例５〜７では、ＪＩＳ−Ａ硬度、マイクロ硬度（３０秒値）ともに大幅に向上しており、比較例４に対して実施例５〜７は硬度に起因する劣化が生じにくく、寿命特性が向上する。

本発明は、電解コンデンサ用封口体及びこの封口体を用いた電解コンデンサの改良に関するものであれば、あらゆるものに適用することが可能であり、その利用の可能性において何ら限定するものではない。

幾つかの好適な実施の形態及び実施例に関連付けして本発明を説明したが、これら実施の形態及び実施例は単に実例を挙げて発明を説明するためのものであって、限定することを意味するものではないことが理解できる。本明細書を読んだ後であれば、当業者にとって等価な構成要素や技術による数多くの変更および置換が容易であることが明白であるが、このような変更および置換は、添付の請求項の真の範囲及び精神に該当するものであることは明白である。

Claims (18)

1. 電解コンデンサ素子を収容する外装ケースを封口する電解コンデンサ用封口体であって、粘土と弾性ゴムとが一体的に形成された電解コンデンサ用封口体。
2. 前記粘土が、前記弾性ゴムに対する重量比が５〜７０％である請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
3. 前記封口体は、粘土を主成分とする膜と弾性ゴムとが一体的に形成されている請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
4. 前記膜が、粘土と添加物を備えて前記粘土の前記膜に対する重量比が７０％以上であって電解液封止性を具備することを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ用封口体。
5. 前記粘土が天然粘土、あるいは合成粘土である請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
6. 前記粘土が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ハロイサイトのうちの一種以上である、請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
7. 前記粘土が有機カチオンとして第四級アンモニウムカチオンあるいは第四級ホスホニウムカチオンを含む請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
8. 前記粘土における有機カチオン組成が４０重量パーセント未満である請求項６に記載の電解コンデンサ用封口体。
9. 前記粘土がシリル化剤を反応させたものである請求項１から７のいずれかに記載の電解コンデンサ用封口体。
10. 粘土とシリル化剤に対するシリル化剤の組成が１０重量パーセント未満である請求項８に記載の電解コンデンサ用封口体。
11. 前記添加物が、ポリプロピレン、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂のうちの１種以上である請求項２に記載の電解コンデンサ用封口体。
12. 前記膜が表面処理されていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
13. 前記表面処理が、撥水処理、防水処理、補強処理、及び表面平坦化処理のうちの少なくともいずれか一種を含む請求項１１に記載の電解コンデンサ用封口体。
14. 前記表面処理が、フッ素系膜、シリコン系膜、ポリシロキサン膜、フッ素含有オルガノポリシロキサン膜、アクリル樹脂膜、塩化ビニル樹脂膜、ポリウレタン樹脂膜、高撥水メッキ膜、金属蒸着膜、又はカーボン蒸着膜を表面に形成することである請求項１２に記載の電解コンデンサ用封口体。
15. 前記膜の膜厚が２０μｍ以上、２００μｍ以下である、請求項１に記載の電解コンデンサ用封口体。
16. 前記弾性ゴムは、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム、ブタジエンスチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴムから選択される１種以上である請求項１から１５のいずれかに記載の電解コンデンサ用封口体。
17. コンデンサ素子と該コンデンサ素子を収容する外装ケースと、前記外装ケースの開口部を封口する封口体と、前記封口体を貫通して前記外装ケースから外部に突出するリード線とからなる電解コンデンサにおいて、前記外装ケースの開口部を封口する封口体が、前記請求項１乃至１６いずれかに記載の電解コンデンサ用封口体である電解コンデンサ。
18. 前記封口体は、前記外装ケースの開口部を封口して前記外装ケースの開口端部が加締られた後に前記粘土と前記弾性ゴムとが一体的に形成されたものであることを特徴とする請求項１７記載の電解コンデンサ。

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