KR20050088284A - 전해콘덴서 - Google Patents

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KR20050088284A
KR20050088284A KR1020057007950A KR20057007950A KR20050088284A KR 20050088284 A KR20050088284 A KR 20050088284A KR 1020057007950 A KR1020057007950 A KR 1020057007950A KR 20057007950 A KR20057007950 A KR 20057007950A KR 20050088284 A KR20050088284 A KR 20050088284A
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마사시 오자와
마사유키 다케다
마코토 우에
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니폰 케미콘 가부시키가이샤
미쯔비시 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

낮은 임피던스 특성을 갖고, 또 100V급의 높은 내전압 특성을 가지며, 누액특성, 고온수명 특성도 양호한 전해콘덴서를 제공한다. 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용함과 동시에, 음극 인출수단 또는 리벳의 입구 밀봉부재와의 접촉부분에, 세라믹 코팅층 또는 절연성 합성수지층을 형성하거나, 또는 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용하고 있으므로, 낮은 임피던스 특성, 높은 내전압 특성을 갖고, 누액특성, 고온수명 특성도 양호한 전해콘덴서를 제공할 수 있다.

Description

전해콘덴서{ELECTROLYTIC CAPACITOR}
이 발명은 전해콘덴서, 특히, 낮은 임피던스 특성, 및 높은 내전압 특성을 갖는 전해콘덴서에 관한 것이다.
전해콘덴서는, 일반적으로 도 1에 나타낸 바와 같은 구조로 이루어진다. 즉, 띠형상의 고순도 알루미늄박에, 화학적 또는 전기 화학적으로 에칭처리를 실시해서, 알루미늄박 표면을 확대시킴과 동시에, 이 알루미늄박을 붕산 암모늄 수용액등의 화성액(化成液)속에서 화성처리하여 표면에 산화피막층을 형성시킨 양극전극박(2)과, 에칭처리만을 실시한 고순도의 알루미늄박으로 이루어지는 음극전극박(3)을, 마닐라 종이 등으로 이루어지는 세퍼레이터(11)를 개재하여 말아감아서 콘덴서 소자(1)를 형성한다. 그리고 이 콘덴서 소자(1)는, 전해콘덴서 구동용 전해액을 함침한 후, 알루미늄 등으로 이루어지는 바닥을 갖는 원통형상의 외장 케이스(10)에 수납한다. 외장 케이스(10)의 개구부에는 탄성고무로 이루어지는 입구 밀봉체(9)를 장착하고, 드로잉가공에 의해 외장 케이스(10)를 밀봉하고 있다.
양극전극박(2), 음극전극박(3)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각 양극의 전극을 외부로 인출하기 위한 전극 인출수단인 리드선(4, 5)이 스티치, 초음파 용접 등의 수단에 의해 접속되어 있다. 각각의 전극 인출수단인 리드선(4, 5)은, 알루미늄으로 이루어지는 환봉부(6)와, 양극전극박(2, 3)에 접촉하는 접속부(7)로 이루어지고, 또 환봉부(6)의 선단에는, 납땜이 가능한 금속으로 이루어지는 외부접속부(8)가 용접 등의 수단에 의해 고정부착되어 있다.
여기서, 콘덴서 소자에 함침되는 고전도율을 갖는 전해콘덴서 구동용 전해액으로서, Υ-부티로락톤을 주용매로 하고, 용질로서 환상(環狀) 아민화합물을 4급화한 카티온인 이미다졸륨 카티온이나 이미다졸륨 카티온을 양이온 성분으로 하고, 산의 공여염기를 음이온 성분으로 하는 염을 용해시킨 것이 사용되고 있다(특개평08-321440호 공보 및 특개평08-321441호 공보 참조).
그러나, 최근, 전자정보기기는 디지털화되고, 또 이들 전자정보기기의 심장부인 마이크로 프로세서의 구동 주파수의 고속화가 진행되고 있다. 그에 따라서, 주변회로의 전자부품의 소비전력의 증대화가 진행되고, 그에 따라서 리플(ripple)전류의 증대화가 현저하여, 이 회로에서 사용하는 전해콘덴서에는 낮은 임피던스 특성이 요구된다.
또, 특히 차량 탑재의 분야에서는 자동차 특성의 고기능화에 따라서, 상술한 낮은 임피던스 특성에 대한 요구가 높다. 그런데, 차량 탑재용 회로의 구동전압은 14V이지만, 소비전력의 증대에 따라서 42V로 진전되고 있으며, 이와 같은 구동전압에 대응하려면 전해콘덴서의 내전압 특성은 28V, 84V 이상이 필요하다. 또한, 이 분야에서는 고온 사용의 요구가 있으며, 전해콘덴서에는 고온수명 특성이 요구된다.
그런데, 상기 전해콘덴서로는 이와 같은 낮은 임피던스 특성에 대응할 수 없으며, 또, 내전압도 30V가 한계로, 28V에는 대응할 수 있지만, 84V이상이라고 하는 바와 같은 높은 내전압의 요구에는 대응할 수 없었다. 또, 입구 밀봉체(9)의 음극인출용 리드선(5)을 위한 관통공으로부터 전해액이 누액되기 쉽다고 하는 경향이 있으며, 전해액이 누액되기 때문에 전해콘덴서 정전용량의 저하 등, 전기적 특성의 악화를 초래하고, 결과적으로 전해콘덴서로서의 수명이 단축되어 버리는 단점이 있었다.
이상으로, 소형 전해콘덴서의 문제점에 관해서 설명했지만, 대형 전해콘덴서에서도 같은 문제가 있었다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같은 전해콘덴서에 있어서, 음극측 리벳(15)의 입구 밀봉부재(13)와의 접촉부분에서 누액이 발생한다는 문제점이 있었다.
그래서 본 발명은, 낮은 임피던스 특성을 갖고, 또 100V급의 높은 내전압 특성을 가지며, 누액특성, 고온수명 특성도 양호한 전해콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 전해콘덴서의 구조를 나타내는 내부단면도이고, 도 2는 콘덴서 소자의 구조를 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 대형 전해콘덴서의 구조를 나타내는 내부단면도이다.
본 발명의 제 1전해콘덴서는, 양극 인출수단을 구비한 양극전극박과, 음극 인출수단을 구비한 음극전극박을, 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하고, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고, 또 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
알루미늄 전해콘덴서의 구조는 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래와 같은 구조를 취하고 있다. 콘덴서 소자(1)는 양극전극박(2)과, 음극전극박(3)을 세퍼레이터(11)를 개재하여 말아감아서 형성한다. 또 도 2에 나타낸 바와 같이 양극전극박(2), 음극전극박(3)에는 양극 인출수단 및 음극 인출수단인 리드선(4), 리드선(5)이 각각 접속되어 있다. 이들 리드선(4), 리드선(5)은, 각각의 박과 접속하는 접속부(7)와, 접속부(7)와 연속된 환봉부(6), 및 환봉부(6)에 용접된 외부접속부(8)로 구성되어 있다. 또, 각각의 박과 리드선은 스티치법이나 초음파용접 등에 의해 기계적으로 접속되어 있다. 양극전극박(2)은, 순도 99% 이상의 알루미늄박을 산성용액 속에서 화학적 또는 전기화학적으로 에칭해서 면확대 처리한 후, 붕산 암모늄 또는 아디핀산 암모늄 등의 수용액 속에서 화성처리를 행하고, 그 표면에 양극산화 피막층을 형성한 것을 사용한다.
그리고 전해액을 함침한 콘덴서 소자(1)를, 바닥을 갖는 통형상의 알루미늄으로 이루어지는 외장 케이스(10)에 수납하고, 외장 케이스(10)의 개구단부에, 리드선(4, 5)을 도출하는 관통공을 갖는 입구 밀봉체(9)를 삽입하고, 또 외장 케이스(10)의 단부를 코오킹하여 전해콘덴서의 밀봉을 행한다.
그리고, 본 발명에 있어서는, 전극 인출수단을 제작할 때, 우선 단속적으로 프레스가공한 알루미늄 선재를, 소정의 치수로 재단해서 형성한 환봉부(6) 및 평탄부(7)로 이루어지는 알루미늄 도체을 제작하고, 그 후에 화성처리를 행하여, 표면에 양극 산화피막을 형성한다. 그 후에, 이 알루미늄 도체의 단면에, CP선으로 이루어지는 외부접속부(8)를 용접해서, 리드선(4, 5)을 구성한다.
여기에서, 음극 인출수단으로 되는 알루미늄 도체에 대해서는, 세라믹 코팅을 행한다. 즉, 상기와 같이 표면에 양극 산화피막을 형성한 알루미늄 도체의 환봉부(6)에, 금속 알콕시화물계 세라믹으로 이루어지는 코팅제를 토출, 코팅한 후, 열처리하고, 계속해서 다시 상기 코팅제를 토출, 코팅한 후, 다시 열처리함으로써, 알루미늄 도체 상에 코팅층을 형성한다.
금속 알콕시화물계 세라믹에 사용되는 세라믹으로는, A12O3, SiO2, ZrO2, TiO2, MgO, H2BO3, Cr2O3, BaTiO3, PbTiO3, KTaO3 등을 들 수 있다. 또, 여기에서 사용되는 세라믹으로는, 코팅특성을 고려하면, A12O3, SiO2, ZrO2 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하고, 또 강도를 고려하면, A12O3, SiO2로 이루어지는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 코팅 방법으로서, 환봉부(6)를 코팅제에 침지하여 코팅하는 방법도 있다. 즉, 알루미늄 도체를 코팅제에 침지한 다음에, 열처리하고, 계속해서 다시 상기 코팅제에 침지한 후, 다시 열처리함으로써, 알루미늄 도체 상에 코팅층을 형성한다. 그 후에, 평탄부(7)를 메탄올 용액 속에 침지하고, 초음파 등에 의해 코팅층을 제거하며, 환봉부(6)에만 세라믹 코팅층을 잔존시키는 방법이다. 그러나, 이 방법으로는, 코팅층을 제거할 때의 조정이 용이하지 않아, 환봉부에 정밀도 높게 코팅층을 형성하려면, 상술한 토출, 코팅에 의한 방법이 바람직하다.
상기와 같이 제작한 리드선(4, 5)의 평탄부(7)를, 전극박(2, 3)에 스티치법이나 초음파용접 등에 의해 기계적으로 접속시킨다. 여기서, 리드선(5)을 음극전극박(3)에 접속한 후에, 세라믹 코팅을 실행하는 방법도 있지만, 코팅 정밀도를 고려하면, 세라믹 코팅층은, 콘덴서 제조공정 전에 미리 형성하는 것이 바람직하다. 또, 충분한 누액방지 효과를 얻기 위해서는, 리드선(5)의 적어도 환봉부(6)에 코팅층이 형성되어 있어야 한다.
본 발명에 사용하는 전해콘덴서용 전해액은, 사불화 알루미늄염을 함유하고 있다.
사불화 알루미늄염은 사불화 알루미늄을 음이온 성분으로 하는 염이지만, 이 염으로서는 암모늄염, 아민염, 4급 암모늄염, 또는 4급화 환상 아미디늄 이온을 양이온 성분으로 하는 염을 사용할 수 있다. 아민염을 구성하는 아민으로서는, 1급 아민(메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 에틸렌디아민, 모노 에탄올아민 등), 2급 아민(디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 에틸메틸아민, 디페닐아민, 디에탄올아민 등), 3급 아민(트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리에탄올아민 등)을 들 수 있다. 또, 제 4급 암모늄염을 구성하는 제 4급 암모늄으로서는 테트라알킬 암모늄(테트라메틸 암모늄, 테트라에틸 암모늄, 테트라프로필 암모늄, 테트라부틸 암모늄, 메틸 트리에틸 암모늄, 디메틸 디에틸 암모늄 등), 피리듐(1-메틸피리듐, 1-에틸피리듐, 1, 3-디에틸 피리듐 등)을 들 수 있다.
또, 4급화 환상 아미디늄 이온을 양이온 성분으로 하는 염에 있어서는, 양이온 성분으로 되는 4급화 환상 아미디늄 이온은, N, N, N'-치환 아미딘기를 갖는 환상 화합물을 4급화한 카티온이고, N, N, N'-치환 아미딘기를 갖는 환상 화합물로서는, 이하의 화합물을 들 수 있다. 이미다졸 단환(單環) 화합물 (1-메틸 이미다졸, 1-페닐 이미다졸, 1, 2-디메틸 이미다졸, 1-에틸-2-메틸 이미다졸, 2-에틸-1-메틸 이미다졸, 1, 2-디에틸 이미다졸, 1, 2, 4-트리메틸 이미다졸 등의 이미다졸 동족체, 1-메틸-2-옥시메틸 이미다졸, 1-메틸-2-옥시에틸 이미다졸 등의 옥시알킬 유도체, 1-메틸-4(5)-니트로 이미다졸 등의 니트로 유도체, 1, 2-디메틸-5(4)-아미노 이미다졸 등의 아미노 유도체 등), 벤조 이미다졸 화합물 (1-메틸벤조 이미다졸, 1-메틸-2-벤질 벤조 이미다졸, 1-메틸-5(6)-니트로 벤조 이미다졸 등), 2-이미다졸린 고리를 갖는 화합물 (1-메틸 이미다졸린, 1, 2-디메틸 이미다졸린, 1, 2, 4-트리메틸 이미다졸린, 1-메틸-2-페닐 이미다졸린, 1-에틸-2-메틸 이미다졸린, 1, 4-디메틸-2-에틸 이미다졸린, 1-메틸-2-에톡시 메틸 이미다졸린 등), 테트라 히드로 피리미딘 고리을 갖는 화합물(1-메틸-1, 4, 5, 6-테트라히드로 피리미딘, 1, 2-디메틸-1, 4, 5, 6-테트라히드로 피리미딘, 1, 8-디아자비시클로[5, 4, 0]-운데센-7, 1, 5-디아자비시클로〔4, 3, 0〕노넨-5 등)등이 있다.
본 발명의 전해액에 사용되는 용매로서는, 프로톤성 극성용매, 비(非)프로톤성 용매 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 프로톤성 극성용매로서는, 1가 알콜류(에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 시클로 부탄올, 시클로 펜탄올, 시클로 헥산올, 벤질 알콜 등), 다가 알콜류 및 옥시알콜 화합물류(에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 메틸 세로솔브, 에틸 세로솔브, 메톡시 프로필렌 글리콜, 디메톡시 프로판올 등) 등을 들 수 있다. 또, 비프로톤성의 극성용매로서는, 아미드계(M-메틸포름 아미드, N, N-디메틸포름 아미드, N-에틸포름 아미드, N, N-디에틸포름 아미드, N-메틸아세트 아미드, N, N-디메틸아세트 아미드, N-에틸아세트 아미드, N, N-디에틸아세트 아미드, 헥사메틸 포스포릭 아미드 등), 락톤류(γ-부틸로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤 등), 술포란계(술포란, 3-메틸 술포란, 2, 4-디메틸 술포란 등), 환상 아미드계(N-메틸-2-피로리돈 등), 카보네이트류(에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 이소부틸렌 카보네이트 등), 니트릴계(아세트 니트릴 등), 술폭시드계(디메틸 술폭시드 등), 2-이미다졸리디논계〔1, 3-디알킬-2-이미다졸리디논(1, 3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1, 3-디에틸-2-이미다졸리디논, 1, 3-디(n-프로필)-2-이미다졸리디논 등 ), 1, 3, 4-트리알킬-2-이미다졸리디논(1, 3, 4-트리메틸-2-이미다졸리디논 등)〕등을 대표로 들 수 있다. 그 중에서도, γ-부틸로락톤을 사용하면 임피던스 특징이 향상되므로 바람직하고, 술포란, 3-메틸술포란, 2, 4-디메틸 술포란을 사용하면 고온특성이 향상되므로 바람직하며, 에틸렌 글리콜을 사용하면 내전압 특성이 향상되므로 바람직하다.
여기서, γ-부틸로락톤을 용매로서 사용하고, 4급화 환상 아미디늄염을 용질로 한 전해액에 있어서는, 수명시험 중에 입구 밀봉체(9)와 리드선의 환봉부(6) 사이로부터 전해액이 누출된다고 하는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 전해콘덴서에서는, 이러한 누액은 발생하지 않는다. 즉, 통상은 전해콘덴서의 음극리드선(5)의 자연 침지 전위 쪽이 음극전극박(3)의 자연 침지 전위보다도 높은 전위를 나타내므로, 직류 부하상태에서는, 음극리드선에 음극전극박보다도 많은 캐소드 전류가 흐르게 된다. 또, 무부하로 방치한 경우는, 음극리드선과 음극전극박으로 국부전지가 구성되고, 음극리드선에 캐소드 전류가 흐르게 된다. 이와 같이, 부하, 무부하, 쌍방의 경우에 있어서, 음극리드선에 캐소드 전류가 흐르게 되고, 그 결과, 음극리드선의 환봉부(6)와 접속부(7)의 전해액 계면부분에서 수산이온이 생성된다.
그리고, 이와 같이 해서 생성된 수산이온은, 4급화 환상 아미디늄과 반응하고, 4급화 환상 아미디늄이 개환(open circular)해서, 2급 아민이 된다. 한편, 수산이온이 발생하면, 용매인 γ-부틸로락톤도 이 수산이온과 반응해서, γ-히드록시 낙산을 생성하고, pH가 저하된다. 이와 같이 pH가 저하되면, 4급화 환상 아미디늄이 개환해서 생성된, 2급 아민이 개환하여, 다시 4급화 환상 아미디늄염이 생성되며, 이 4급화 환상 아미디늄염에는 휘발성은 없고, 흡습성도 높으므로, 음극리드선의 환봉부와 입구 밀봉체의 사이에서 재생성된 4급화 환상 아미디늄염은, 흡습해서 누액상태로 된다.
그러나, 본 발명에서는, 또 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하고, 용질로서 4급화 환상 아미디늄 화합물의 사불화 알루미늄염을 사용하고 있다. 이 때문에, 음극 인출수단에 흐르는 전류가 억제되므로, 음극 인출수단의 근방에 있어서의 수산이온의 생성이 거의 보이지 않게 되며, 또 4급화 환상 아미디늄 화합물의 사불화 알루미늄염은 수산이온과의 반응성이 낮다고 생각되지만, 이들의 상승작용에 의해서, 누액상태는 방지된다. 무부하상태에서의 누액도 마찬가지로 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2전해콘덴서에 대해서 설명한다. 본 발명의 전해콘덴서는, 양극 인출수단을 구비한 양극전극박과, 음극 인출수단을 구비한 음극전극박을, 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하고, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고, 또 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에, 절연성 합성수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
전해콘덴서의 구성은 제 1전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에 있어서는 음극 인출수단으로 되는 알루미늄 도체에 대해서는, 절연성 합성수지층의 코팅을 행한다.
절연성 합성수지 재료로서는, 예를 들어, 에폭시수지, 페놀수지, 푸란수지, 멜라민수지, 크실렌수지, 구아나민수지 등의 열경화성 수지, 불소수지, 폴리부타디엔, 폴리아미드, 폴리아미드 이미드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리비닐 포르말, 폴리페닐렌 술파이드, 액정 폴리머, 케톤수지, 쿠마론수지, MBS수지 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 그리고 이것들에는, 10중량% 이하의 비율로, 예를 들어 실란계, 티탄산계 등의 커플링제를 배합해서 사용할 수도 있다.
즉, 상기와 같이 표면에 양극 산화피막을 형성한 알루미늄 도체의 환봉부(6)에, 커플링제를 도포, 건조하여 커플링제층을 형성시킨 후, 혹은 커플링제를 적용하지 않고, 가열 또는 적당한 용제에 의해서 조정된 절연성 합성수지의 액상 용융물로 이루어지는 코팅제를 토출, 코팅한 후, 건조처리함으로써 알루미늄 도체 상에 절연성 합성수지층을 형성한다.
또는, 열용융성의 합성수지 필름을 형성한 것을 환봉부(6)에 적용한 후, 가열처리해서 형성해도 된다.
또, 코팅방법으로서, 환봉부(6)를 코팅제에 침지해서 코팅하는 방법도 있다. 즉, 알루미늄 도체를 코팅제에 침지한 후, 건조처리하고, 알루미늄 도체 상에 코팅층을 형성한다. 그 후에, 평탄부(7)를 메탄올 용액 속에 침지하고, 초음파 등에 의해 코팅층을 제거하여, 환봉부(6)에만 절연성 합성수지층을 잔존시키는 방법이다. 그러나, 이 방법으로는, 코팅층을 제거할 때의 조정이 용이하지 않고, 환봉부에 정밀도 높게 코팅층을 형성하려면, 상술한 토출, 코팅에 의한 방법이 바람직하다.
상술한 바와 같이 제작한 리드선(4, 5)의 평탄부(7)를, 전극박(2, 3)에 스티치법이나 초음파용접 등에 의해 기계적으로 접속한다. 여기에서, 리드선(5)을 음극박(3)에 접속한 후에, 절연성 합성수지를 행하는 방법도 있지만, 코팅 정밀도를 고려하면, 절연성 합성수지층은, 콘덴서 제조공정 전에 미리 형성하는 것이 바람직하다. 또, 충분한 누액방지 효과를 얻기 위해서는, 리드선(5)의 적어도 환봉부(6)에 코팅층이 형성되어 있어야 한다.
여기에서, 전해액의 누액의 거동에 대해서는 제 1전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에서는, 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에, 절연성 합성수지층을 형성하고, 용질로서 4급화 환상 아미디늄 화합물의 사불화 알루미늄염을 사용하고 있다. 이 때문에, 음극 인출수단에 흐르는 전류가 억제되므로, 음극 인출수단 근방에서의 수산이온의 생성이 거의 보이지 않게 되며, 또, 4급화 환상 아미디늄 화합물의 사불화 알루미늄염은 수산이온과의 반응성이 낮을 것으로 생각되지만, 이들의 상승작용에 의해서, 누액상태는 방지된다. 무부하상태에서의 누액도 같은 방법으로 방지할 수 있다.
다음에서, 본 발명의 제 3전해콘덴서에 대해서 설명한다. 본 발명의 전해콘덴서는, 양극전극박과 음극전극박과 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하고, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고, 또, 상술한 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에, 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용한 것을 특징으로 하고 있다.
전해콘덴서의 구성은 제 1전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에서는, 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용한다. 과산화물 가류에 사용하는 가류제로서는 케톤 퍼옥사이드류, 퍼옥시 케탈류, 하이드로 퍼옥사이드류, 디알킬 퍼옥사이드류, 디아실 퍼옥사이드류, 퍼옥시 디카보네이트류, 퍼옥시 에스테르류 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 1, 1-비스-t-부틸 퍼옥시-3, 3, 5-트리메틸 시클로 헥산, n-부틸-4, 4-비스-t-부틸 퍼옥시 발레레이트, 디크밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸 퍼옥시-이소프로필)벤젠, 2, 5-디메틸-2, 5-디-t부틸 퍼옥실 헥신-3, t-부틸 퍼옥시 크멘, α,α'-비스(t-부틸 퍼옥시)디이소프로필 벤젠 등을 들 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 전해콘덴서는, 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용하고, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고 있으므로, 낮은 임피던스특성 및 100V급의 높은 내전압 특성을 가지며, 본 발명에 사용하는 입구 밀봉체와 전해액이 갖는 양호한 고온특성에 따라 고온수명 특성도 양호하다.
또, 종래의 4급화 환상 아미딘 화합물에 있어서는 음극 인출수단 근방에서 발생하는 수산이온과의 반응에 의한 누액 경향이 있었지만, 본 발명에 있어서는, 입구 밀봉체의 관통공과 리드선 사이의 양호한 밀봉성과 본 발명에서 사용하는 전해액이 수산이온과의 반응성이 낮을 것으로 생각되지만, 이들의 상승작용에 따라 누액상태는 방지된다.
이상으로, 소형 전해콘덴서에 관하여 설명하였고, 이어서 대형의 제 4전해콘덴서에 관하여 설명한다.
본 발명의 전해콘덴서는, 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재해서 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 리벳의 입구 밀봉부재와의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재해서 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 음극 인출단자에, 세라믹 코팅을 형성하는 것을 특징으로 한다.
알루미늄 전해콘덴서의 구조는 도 3에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 소자(1)는 양극박과, 음극박을 세퍼레이터를 개재해서 말아감아서 형성한다. 또, 양극박, 음극박에는 양극 인출단자(18), 음극 인출단자(19)가 각각 접속되어 있다.
양극박은, 순도 99% 이상의 알루미늄박을 산성용액 속에서 화학적 또는 전기화학적으로 에칭해서 면확대 처리한 후, 붕산 암모늄 또는 아디핀산 암모늄 등의 수용액 속에서 화성처리를 행하고, 그 표면에 양극 산화피막층을 형성한 것을 사용한다.
또, 음극박은, 양극박과 마찬가지로 순도 99% 이상의 알루미늄박을 에칭한 것을 사용한다. 여기에서, 양극박과 마찬가지로, 1~2V의 화성처리를 행해도 된다.
양극 인출단자(18), 음극 인출단자(19)는 각각, 순도 99% 이상의 알루미늄박을 사용한다.
그리고, 알루미늄으로 이루어지는 리벳(14, 15)을, 페놀수지 적층판 등의 경질 절연판과 고무판 등의 탄성부재를 적층하여 형성한 입구 밀봉부재(13)의 중앙부 부근에 매설한다. 이들 리벳(14, 15)은 환봉부(16), 헤드부(17)로 이루어져 있다.
본 발명에 있어서는, 음극측의 리벳(15)에, 세라믹 코팅층의 코팅을 행한다. 즉, 리벳(15)의 환봉부(16)에, 금속 알콕시화물계 세라믹로 이루어지는 코팅제를 토출, 코팅한 후, 건조처리함으로써, 알루미늄 도체 상에 코팅층을 형성한다. 여기에서, 누액방지효과를 고려하면, 리벳(15)의 적어도 환봉부(16)에 코팅층이 형성되어 있어야 한다. 또, 코팅하기 전에, 리벳에 화성처리를 행하고, 표면에 양극 산화피막을 형성하면 더욱 바람직하다.
여기서 사용되는 세라믹 코팅재료 및, 코팅방법에 관해서는, 제 1전해콘덴서와 동일하다.
상기와 같이 제작한 리벳(14, 15)을, 페놀수지 적층판 등의 경질 절연판과 고무판 등의 탄성부재를 적층하여 형성한 입구 밀봉부재(13)의 중앙부 부근에 매설한다. 그리고, 리벳(14, 15)의 헤드부(17)에 외부단자(20)를 설치하고, 리벳(14, 15)의 단부를 코오킹하여, 이 외부단자(20)를 고정부착한다.
여기에서 음극측 리벳(15) 대신에, 음극 인출단자(19)에, 같은 방법으로 코팅을 행해도 된다.
그리고, 상기와 같이 구성한 콘덴서 소자(1)에, 전해콘덴서 구동용 전해액을 함침한다. 전해액은, 제 1전해콘덴서와 같은 것을 사용한다.
이상과 같은 전해액을 함침한 콘덴서 소자(1)의 전극 인출단자를, 리벳(14, 15)의 하단부에 접속하고, 콘덴서 소자(1)를 바닥을 갖는 통형상의 알루미늄으로 이루어지는 외장 케이스(10)에 수납한다. 그리고, 외장 케이스(10)의 단부를 드로잉가공 및 컬링가공함으로써 전해콘덴서의 밀봉을 행한다.
이와 같은 대형 전해콘덴서에서도, 소형 전해콘덴서에 대해서 서술한 음극 리드선(5)과 음극박 간의 전기화학적인 관계가, 음극측 리벳(15), 또는 음극 인출단자(19)와 음극박 간에도 마찬가지로 존재해서, 누액이 발생하고 있다고 생각할 수 있다. 이에 대해서, 본 발명에 있어서는, 음극측 리벳(15), 또는 음극 인출단자(19)에, 세라믹 코팅층을 형성하고 있으므로, 부하, 무부하의 양쪽에서, 음극측 리벳(15), 또는 음극 인출단자(19)에 전류가 흐르지 않아, 누액이 방지되는 것으로 생각된다.
이상의 본 발명의 전해콘덴서는, 낮은 임피던스 특성 및 100V급의 높은 내전압 특성을 갖고, 누액특성도 양호하다. 또, 고온수명 특성도 양호하다.
다음으로, 대형의 제 5전해콘덴서에 대해서 설명한다.
본 발명의 전해콘덴서는, 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박 사이에 세퍼레이터를 개재해서 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 리벳의 입구 밀봉부재의 접촉부분에, 절연성 합성수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재해서 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 음극 인출단자에, 절연성 합성수지를 형성하는 것을 특징으로 한다.
전해콘덴서의 구성은 제 4전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에 있어서는, 음극측의 리벳(15)에, 절연성 합성수지층의 코팅을 행한다. 즉, 리벳(15)의 환봉부(16)에, 절연성 합성수지 재료로 이루어지는 코팅제를 토출, 코팅한 후, 건조처리함으로써, 알루미늄 도체 상에 코팅층을 형성한다. 여기에서, 누액방지효과를 고려하면, 리벳(15)의 적어도 환봉부(16)에 코팅층이 형성되어 있어야 한다. 또, 코팅하기 전에, 리벳에 화성처리를 행하고, 표면에 양극 산화피막을 형성하면, 더욱 바람직하다.
여기에서 사용하는 절연성 합성수지 재료 및 코팅방법에 대해서는, 제 2전해콘덴서와 동일하다.
여기에서 전해액의 누액 거동에 대해서는 제 4전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에서는 음극측 리벳(15) 또는 음극 인출단자(19)에, 절연성 합성수지층이 형성되어 있으므로, 부하, 무부하의 양쪽에 있어서, 음극측 리벳(15) 또는 음극 인출단자(19)에 전류가 흐르지 않아 누액이 방지되는 것으로 생각된다.
이상의 본 발명의 전해콘덴서는 낮은 임피던스 특성 및 100v급의 높은 내전압 특성을 지니며 누액특성도 양호하다. 또 고온수명 특성도 양호하다.
그리고 본 발명의 제 1 내지 제 5전해콘덴서에 있어서, 전극박으로서 인산처리를 실시한 전극박을 사용한다. 양극전극박, 음극전극박의 어느 한쪽만으로도 본 발명의 효과는 있지만, 양쪽에 사용할 경우 양전극박의 열화가 억제되므로 통상 양쪽에 사용한다. 통상 고순도의 알루미늄박에 화학적 또는 전기화학적인 에칭처리를 실시하여 에칭박으로 하지만, 본 발명의 전극박으로는, 이 에칭공정에서의 교류에칭의 전처리, 중간처리, 또는 후처리에서 인산염 수용액 침지처리 등을 행함으로써 얻은 에칭박을 음극전극박으로 사용한다. 그리고 이 에칭박 혹은 인산처리를 하지 않은 에칭박에 인산화성을 실시하거나 화성전, 중간 또는 후처리에 인산침지를 행한 전극박을 양극전극박으로서 사용한다.
또, 상기 전해콘덴서용 전해액에 인화합물을 첨가하면, 본 발명의 효과가 향상된다. 이러한 인화합물로서는 이하의 것들을 들 수 있다. 정인산, 아인산, 차아인산 및 이들의 염, 이들의 염으로는, 암모늄염, 알루미늄염, 나트륨염, 칼슘염, 칼륨염이 있다. 또한 인산에틸, 인산디에틸, 인산부틸, 인산디부틸 등의 인산화합물, 1-히드록시 에틸리덴-1, 1-디포스폰산, 아미노 트리메틸렌 포스폰산, 페닐 포스폰산 등의 포스폰산 화합물 등을 들 수 있다. 또, 메틸포스핀산, 포스핀산 부틸 등의 포스핀산 화합물을 들 수 있다.
추가로 이하와 같은, 축합인산 또는 이들의 염을 들 수 있다. 피로인산, 트리폴리인산, 테트라 폴리인산 등의 직쇄상의 축합인산, 메타인산, 헥사메타인산 등의 환상의 축합인산, 또는 이와 같은 쇄상, 환상의 축합인산이 결합된 것이 있다. 그리고, 이들 축합인산의 염으로서, 암모늄염, 알루미늄염, 나트륨염, 칼슘염, 칼륨염 등을 사용할 수 있다.
첨가량은 0.05~3wt%, 바람직하게는 0.1~2wt%이다.
이상의 본 발명의 전해콘덴서는, 낮은 임피던스 특성 및 100V급의 높은 내전압 특성을 가지며, 고온수명 특성은 더욱 양호하다. 즉, 사불화 알루미늄염을 사용하여, 고온수명시험을 행한 경우, 전해액 속의 수분에 따라 전해액과 전극박의 반응성이 커져서 특성에 영향을 주지만, 이상의 전해콘덴서는 인산처리를 실시한 전극박을 사용하고 있으므로, 전해액과 전극박의 반응이 억제되어, 고온수명 특성은 더욱 안정적이다.
(제 1실시예)
다음에 이 발명의 제 1전해콘덴서에 관하여 실시예를 통해서 설명한다. 전해콘덴서의 구조는 종래와 같은 구조를 취하고 있으므로, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 소자(1)는 양극전극박(2)과 음극전극박(3)을 세퍼레이터(11)를 개재하여 말아감아서 형성한다. 또 도 2에 나타낸 바와 같이 양극전극박(2), 음극전극박(3)에는 양극인출용 리드선(4), 음극인출용 리드선(5)이 각각 접속되어 있다.
이들 리드선(4, 5)은, 전극박에 접촉하는 접속부(7)와 이 접속부(7)와 일체로 형성된 환봉부(6), 및 환봉부(6)의 선단에 고정부착한 외부접속부(8)로 이루어진다. 또, 접속부(7) 및 환봉부(6)는 99%의 알루미늄, 외부접속부(8)는 구리도금 철강선(이하 CP선)으로 이루어진다. 이 리드선(4, 5)의 적어도 환봉부(6)의 표면에는, 인산 암모늄 수용액에 의한 화성처리에 의해 산화 알루미늄으로 이루어지는 양극 산화피막이 형성되어 있다. 이 리드선(4, 5)은, 접속부(7)에서 각각 스티치나 초음파용접 등의 방법에 의해서 양극전극박(2, 3)에 전기적으로 접속되어 있다.
양극전극박(2)은, 순도 99.9%의 알루미늄박을 산성용액 속에서 화학적 또는전기화학적으로 에칭해서 면확대 처리한 후, 아디핀산 암모늄의 수용액 속에서 화성처리를 행하고, 그 표면에 양극 산화피막을 형성한 것을 사용한다.
그리고, 전해액을 함침한 콘덴서 소자(1)를, 바닥을 갖는 통형상의 알루미늄으로 이루어지는 외장 케이스(10)에 수납하고, 외장 케이스(10)의 개구부에 입구 밀봉체(9)를 장착함과 동시에, 외장 케이스(10)의 단부에 드로잉가공을 실시해서 외장 케이스(10)를 밀봉한다. 입구 밀봉체(9)는, 예를 들어 부틸고무 등의 탄성고무로 이루어지고, 리드선(4, 5)을 각각 도출하는 관통공을 구비하고 있다.
그리고, 음극 인출수단에 사용하는 알루미늄 도체의 환봉부(6)의 표면에, 세라믹 코팅층을 형성한다. 이 세라믹 코팅층은, 환봉부(6)에 Al2O3와 SiO2의 금속 알콕시화물계 세라믹로 이루어지는 코팅제를 토출하고, 180℃에서 10초간 열처리하며, 이어서 다시 상기 코팅제를 토출한 후, 다시 180℃에서 10초간 열처리하고, 추가로 180℃에서 20분간 열처리하여 형성한다.
또, 전해액 A로서 γ-부틸로락톤(75부)을 용매로 하고, 용질로서 1-에틸-2, 3-디메틸 이미다졸륨 사불화 알미늄염(25부)을 용해한 것, 전해액 B로서 γ-부틸로락톤(80부)을 용매로 하고, 용질로서 1-에틸-2, 3-디메틸 이미다졸륨 사불화 알루미늄(20부)을 용해한 것을 사용하였다. 또, 비교예로서 전해액C, γ-부틸로락톤(75부)을 용매로 하고, 용질로서 1-에틸-2, 3-디메틸 이미다졸륨 프탈산 수소염을 용해한 것을 사용하였다.
이상과 같이 구성한 전해콘덴서의 정격전압은, 용해액 A, C를 사용한 것에 대해서는 16V, 전해액 B를 사용한 것에 대해서는 100V이다. 이들 전해콘덴서의 특성을 평가하였다. 시험조건은 125℃, 2000시간 부하, 105℃, 2000시간 무부하이다. 그 결과를 (표 1-1)~(표 1-4)에 나타낸다.
(표 1-1)
전해액 코팅층 초기특성 125℃-2000시간 부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 1 A 있음 401 0.028 -12.1 0.043 0/25
비교예 1 C - 406 0.047 -10.1 0.141 6/25
(표 1-2)
전해액 코팅층 초기특성 105℃-2000시간 무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 1 A 있음 402 0.028 -5.4 0.034 0/25
비교예 1 C - 407 0.045 -4.3 0.051 7/25
(표 1-3)
전해액 코팅층 초기특성 125℃-2000시간 부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 2 B 있음 22.8 0.011 -6.5 0.025 0/25
(표 1-4)
전해액 코팅층 초기특성 105℃-2000시간 무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 2 B 있음 22.7 0.012 -0.9 0.015 0/25
(표 1-1), (표 1-2)에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 전해콘덴서는 비교예에 비해서, tanδ가 낮으며 125℃의 tanδ의 변화가 작고 고온수명 특성이 양호하며, 누액도 방지되었다. 또, (표 1-3), (표 1-4)로부터 명백한 바와 같이, 정격전압 100V의 초기특성, 수명특성도 양호하며, 종래에 없는 낮은 임피던스 특성을 갖는 100V급의 전해콘덴서를 실현하였다.
(제 2실시예)
다음에, 이 발명의 제 2전해콘덴서에 관하여 실시예를 통해서 설명한다. 전해콘덴서의 구조는 제 1전해콘덴서와 같은 구조를 취하고 있고, 사용한 전해액, 특성평가 내용도 동일하지만, 본 발명에 있어서는, 음극 유도수단에 사용하는 알루미늄 도체의 환봉부(6)의 표면에, 절연성 합성수지층을 형성한다. 이 절연성 합성수지층은, 에폭시수지 97중량부에, β-(3, 4-에폭시 시클로 헥실)에틸 트리메톡시 실란 3중량부를 혼합하고, 토출법에 의해, 환봉부에 코팅한 후, 건조해서 형성하였다. 그 결과를 (표 2-1)~(표 2-4)에 나타낸다.
(표 2-1)
전해액 코팅층 초기특성 125℃-2000시간 부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 3 A 있음 402 0.028 -12.1 0.042 0/25
비교예 2 C - 406 0.048 -10.1 0.141 6/25
(표 2-2)
전해액 코팅층 초기특성 105℃-2000시간 무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 3 A 있음 402 0.027 -5.4 0.033 0/25
비교예 2 C - 408 0.045 -4.3 0.053 7/25
(표 2-3)
전해액 코팅층 초기특성 125℃-2000시간 부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 4 B 있음 22.9 0.011 -6.5 0.024 0/25
(표 2-4)
전해액 코팅층 초기특성 105℃-2000시간 무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 4 B 있음 22.8 0.012 -0.8 0.015 0/25
(표 2-1), (표 2-2)에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 전해콘덴서는 비교예에 비해서, tanδ가 낮으며, 125℃의 tanδ의 변화가 작고 고온수명 특성이 양호하며, 누액도 방지되었다. 또, (표 2-3), (표 2-4)로부터 명백한 바와 같이, 정격전압 100V의 초기특성, 수명특성도 양호하며, 종래에 없는 낮은 임피던스 특성을 갖는 100V급의 전해콘덴서를 실현하였다.
(제 3실시예)
다음에, 이 발명의 제 3전해콘덴서에 관하여 실시예를 통해서 설명한다. 전해콘덴서의 구조는 제 1전해콘덴서와 같은 구조를 취하고 있지만, 본 발명에 있어서는, 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용한다. 비교예로서 이소부틸렌과 이소프렌의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머를 퀴노이드 가류한 부틸고무를 사용하였다.
그리고, 전해액은 제 1전해콘덴서의 경우와 동일하다.
이상과 같이 구성한 전해콘덴서의 정격전압은, 전해액 A, C를 사용한 것에 대해서는 16V, 전해액 B를 사용한 것에 대해서는 100V이다. 이들 전해콘덴서의 특성을 평가하였다. 시험조건은 125℃, 1000시간 부하, 105℃, 1000시간 무부하이다. 그 결과를 (표 3-1)~(표 3-4)에 나타낸다.
(표 3-1)
전해액 입구 밀봉체 초기특성 125℃-1000시간부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 5 A 과산화물 400 0.028 -7.6 0.034 0/25
비교예 3 A 퀴노이드 401 0.028 -7.8 0.038 5/25
비교예 4 C 과산화물 405 0.047 -6.1 0.060 0/25
(표 3-2)
전해액 입구 밀봉체 초기특성 105℃-1000시간무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 5 A 과산화물 400 0.028 -6.0 0.032 0/25
비교예 3 A 퀴노이드 400 0.028 -6.6 0.036 7/25
비교예 4 C 과산화물 400 0.028 -4.2 0.048 0/25
(표 3-3)
전해액 입구 밀봉체 초기특성 125℃-1000시간 부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 6 B 과산화물 22.8 0.011 -2.1 0.019 0/25
(표 3-4)
전해액 입구 밀봉체 초기특성 105℃-2000시간 무부하 누액
Cap(μF) tanδ △Cap(%) tanδ
실시예 6 B 과산화물 22.9 0.011 -0.9 0.014 0/25
(표 3-1), (표 3-2)에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 전해콘덴서는 비교예에 비해서, tanδ가 낮으며, 125℃의 tanδ의 변화가 작고 고온수명 특성이 양호하며, 누액도 방지되었다. 또, (표 3-3), (표 3-4)로부터 명백한 바와 같이, 정격전압 100V의 초기특성, 수명특성도 양호하며, 종래에 없는 낮은 임피던스 특성을 갖는 100V급의 전해콘덴서를 실현하였다.
(제 4실시예)
다음에, 대형의 제 4전해콘덴서에 관하여 실시예를 통해서 설명한다. 실시예 7로서 전해콘덴서의 구조는 도 3에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 소자(1)는 양극전극박과 음극전극박을 세퍼레이터를 개재하여 말아감아서 형성한다. 또, 양극전극박, 음극전극박에는 양극 인출단자(18), 음극 인출단자(19)가 각각 접속되어 있다.
양극전극박은, 순도 99.9%의 알루미늄박을 산성용액 속에서 화학적 또는 전기화학적으로 에칭하여 면확대 처리한 후, 아디핀산 암모늄의 수용액 속에서 화성처리를 행하고, 그 표면에 양극 산화피막층을 형성한 것을 사용한다.
또, 음극전극박은, 양극전극박과 마찬가지로 순도 99.9%의 알루미늄박을 에칭하고, 1V로 화성처리한 것을 사용한다.
양극 인출단자(18), 음극 인출단자(19)는, 99%의 알루미늄박을 사용한다.
상기와 같이 구성한 콘덴서 소자(1)에, 전해콘덴서 구동용 전해액을 함침한다.
다음에, 99%의 알루미늄으로 이루어지며, 환봉부(16)와 헤드부(17)를 포함하는 리벳(14, 15)을 형성한다.
그리고, 음극측 리벳(15)의 환봉부(16)의 표면에, 실시예 3으로서, 세라믹 코팅층을 형성한다.
이어서, 리벳(14, 15)을, 페닐수지 적층판 등의 경질 절연판과 고무판 등의 탄성부재를 적층하여 형성한 입구 밀봉부재(13)의 중앙부 부근에 매설한다. 그리고 헤드부(17)에, 외부단자(20)를 설치하고, 리벳(14, 15)의 단부를 코오킹하여, 이 외부단자(20)를 고정부착한다.
또, 실시예 8로서, 리벳(15)의 환봉부(16) 대신에, 음극 인출단자(19)의 표면에, 세라믹 코팅층을 형성하였다.
또, 상기의 전해액 및 세라믹 코팅층에 대해서는, 제 1전해콘덴서와 동일하다.
그리고, 콘덴서 소자(1)의 전극 인출단자를 리벳(14, 15)의 하단부에 접속한 후, 콘덴서 소자(1)를 바닥을 갖는 통형상의 알루미늄으로 이루어지는 외장 케이스(10)에 수납한다.
그리고, 외장 케이스(10)의 개구단부에, 입구 밀봉부재(13)를 삽입하고, 외장 케이스(10)의 단부를 드로잉가공 및 컬링가공함으로써, 전해콘덴서의 밀봉을 행한다.
이상과 같이 구성한 전해콘덴서와, 비교예 5로서 리벳에 세라믹 코팅층을 형성하지 않은 전해콘덴서를 비교하였다. 조건은, 105℃에서 2000시간, 16V를 부하하고, 그 후의 전해액의 누액의 유무에 대해서 판정하였다. 그 결과를 (표 4-1)에 나타낸다. 또, 105℃에서 2000시간 방치하고, 같은 방법으로 전해액의 누액의 유무에 대해서 판정하였다. 그 결과를 (표 4-2)에 나타낸다.
(표 4-1)
전해액 코팅층 누액
실시예 7 A 음극 리벳 0/25
실시예 8 A 음극 인출단자 0/25
비교예 5 C - 5/25
(표 4-2)
전해액 코팅층 누액
실시예 7 A 음극 리벳 0/25
실시예 8 A 음극 인출단자 0/25
비교예 5 C - 5/25
(표 4-1), (표 4-2)로부터 명백한 바와 같이, 부하, 무부하의 양쪽에 있어서, 본원 발명에 있어서는, 누액이 발생하지 않았다.
(제 5실시예)
다음에, 대형의 제 5전해콘댄서에 관하여 실시예를 통해서 설명한다. 전해콘덴서의 구조는 제 4전해콘덴서와 동일하지만, 본 발명에 있어서는 음극측 리벳(15)의 환봉부(16)의 표면에, 실시예 9로서 절연성 합성수지층을 형성한다.
또, 실시예 10으로서, 리벳(15)의 환봉부(16) 대신에, 음극 인출단자(19)의 표면에, 절연성 합성수지층을 형성하였다. 비교예 6으로서, 리벳에 절연성 합성수지층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 9, 10과 동일하게 구성한 전해콘덴서를 비교하였다.
또, 상기 전해액 및 절연성 합성수지층에 관해서는, 제 2전해콘덴서와 동일하며, 특성평가 내용은 제 4전해콘덴서와 동일하다. 이들의 결과를 (표 5-1), (표 5-2)에 나타낸다.
(표 5-1)
전해액 코팅층 누액
실시예 9 A 음극 리벳 0/25
실시예 10 A 음극 인출단자 0/25
비교예 6 C - 5/25
(표 5-2)
전해액 코팅층 누액
실시예 9 A 음극 리벳 0/25
실시예 10 A 음극 인출단자 0/25
비교예 6 C - 5/25
(표 5-1), (표 5-2)로부터 명백한 바와 같이, 부하, 무부하의 양쪽에 있어서, 본원 발명에서는, 누액이 발생하지 않았다.
그리고, 이상과 같은 제 1 내지 제 5전해콘덴서에 있어서, 양극전극박 또는 음극전극박으로서 인산처리를 실시한 전극박을 사용한 경우, 고온수명 특성은 더욱 향상되고, 추가로 인화합물을 전해액에 첨가하면 고온수명 특성은 보다 더 향상되었다.
이 발명의 제 1 및 제 2전해콘덴서에 의하면, 음극 인출수단 또는 리벳의 입구 밀봉부재의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하고, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고 있으므로, 낮은 임피던스 특성, 높은 내전압 특성을 가지며, 누액특성, 고온수명 특성도 양호한 전해콘덴서를 제공할 수 있다.
또, 이 발명의 제 3전해콘덴서에 의하면, 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용하고, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고 있으므로, 낮은 임피던스 특성, 높은 내전압 특성을 갖고, 고온수명 특성도 양호하고, 게다가 누액특성도 양호한 전해콘덴서를 제공할 수 있다.
또, 이 발명의 제 4 및 제 5전해콘덴서에 의하면, 음극 인출수단 또는 리벳의 입구 밀봉부재와의 접촉부분에, 절연성 합성수지층을 형성하여, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고 있으므로, 낮은 임피던스 특성, 높은 내전압 특성을 갖고, 누액특성, 고온수명 특성도 양호한 전해콘덴서를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 양극 인출수단을 구비한 양극전극박과, 음극 인출수단을 구비한 음극전극박을, 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하고, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고, 또 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  2. 제 1항에 있어서, 음극 인출수단은, 환봉부와 평탄부로 이루어지는 알루미늄 도체를 포함하며, 세라믹 코팅층은, 상기 환봉부에 콘덴서 제조공정 전에 미리 형성해서 이루어지는 전해콘덴서.
  3. 제 1항에 있어서, 세라믹 코팅층은, Al2O3, SiO2, ZrO2 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용한 금속 알콕시화물계 세라믹으로 이루어지는 코팅제를 사용하여, 형성하는 전해콘덴서.
  4. 양극 인출수단을 구비한 양극전극박과, 음극 인출수단을 구비한 음극전극박을, 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하며, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하고, 또 음극 인출수단의 입구 밀봉체와의 접촉부분에 절연성 합성수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  5. 제 4항에 있어서, 음극 인출수단은, 환봉부와 평탄부로 이루어지는 알루미늄 도체를 포함하며, 절연성 합성수지층은, 상기 환봉부에 콘덴서 제조공정 전에 미리 형성해서 이루어지는 전해콘덴서.
  6. 양극전극박과 음극전극박과 세퍼레이터를 말아감고, 전해액을 함침시켜서 이루어지는 콘덴서 소자와, 이 콘덴서 소자를 수납하는 외장 케이스와, 이 외장 케이스의 개구부를 밀봉하는 입구 밀봉체를 구비하고, 상기 전해액으로서 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 사용하며, 또 상기 입구 밀봉체로서 이소부틸렌과 이소프렌과 디비닐벤젠의 공중합체로 이루어지는 부틸고무 폴리머에 가교제로서 과산화물을 첨가한 과산화물 부분가교 부틸고무를 사용한 전해콘덴서.
  7. 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 포함하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 테이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 리벳의 입구 밀봉부재와의 접촉부분에 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  8. 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 음극 인출단자에 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  9. 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 리벳의 입구 밀봉부재와의 접촉부분에 절연성 합성수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  10. 양극 인출단자를 구비한 양극박과 음극 인출단자를 구비한 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 말아감은 콘덴서 소자에, 사불화 알루미늄염을 함유하는 전해액을 함침하고, 이 콘덴서 소자를 바닥을 갖는 통형상의 외장 케이스에 수납하고, 이 케이스의 개구단부를, 상기 음극 인출단자와 외부단자를 접속하는 리벳을 구비한 입구 밀봉부재로 밀봉해서 이루어지는 전해콘덴서에 있어서, 상기 음극 인출단자에 절연성 합성수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
  11. 제 1 내지 10항의 어느 한 항에 있어서, 양극전극박 또는 음극전극박으로서 인산처리를 실시한 전극박을 사용한 전해콘덴서.
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