WO2007132708A1 - アルミ電解コンデンサ - Google Patents

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WO2007132708A1
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electrolytic capacitor
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Hisao Nagara
Kazunari Imamoto
Shigetaka Furusawa
Hiroyuki Matsuura
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Panasonic Corporation
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/145—Liquid electrolytic capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum electrolytic capacitor used in various electronic devices.
  • FIG. 2 shows the configuration of a conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • This figure is a partially cutaway perspective view showing an anode foil 11 in which a dielectric oxide film is formed by chemical conversion on the surface of an aluminum foil whose effective surface area is enlarged by etching, and a cathode in which the aluminum foil is etched.
  • Capacitor element 19 is formed by winding foil 12 through separator 13.
  • an anode lead wire 15 and a cathode lead wire 16 are connected to the anode foil 11 and the cathode foil 12, respectively, and impregnated with a driving electrolyte solution (not shown).
  • the capacitor element 19 is inserted into a metal case 18 such as an aluminum case and sealed with a sealing material 17 such as rubber to obtain a conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • the separator 13 is made of cellulose fibers such as manila hemp, craft, hemp, and esbalt, and is properly used depending on the performance of the separator such as thickness and density.
  • the performance required for aluminum electrolytic capacitors is high capacity, low ESR (equivalent series resistance), and high reliability.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.
  • a low-density separator is used to improve ESR characteristics as in the case of a conventional aluminum electrolytic capacitor, the tensile strength of the separator is weakened, and the capacitor element is reduced.
  • the separator may weaken due to the occurrence of breakage when it is turned and the stress of the anode lead wire and cathode lead wire connected to the cathode foil and the cathode lead wire part. is doing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 08-273984
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-173862
  • the present invention provides an aluminum electrolytic capacitor that is excellent in short-circuit resistance and excellent in high-temperature reliability and has a high capacity and low ESR by solving such a conventional problem.
  • the present invention has a capacitor element in which an anode foil, a first separator, a cathode foil, and a second separator are sequentially stacked, and a driving electrolyte is applied to the capacitor element.
  • An aluminum electrolytic capacitor that is impregnated and stored in a metal case, and then the open end of the metal case is sealed with a sealing material, and the total thickness A of the first and second separators before winding and the thickness after winding
  • the ratio B / A of the total thickness B of the first and second separators is 0.5 to 0.8.
  • the aluminum electrolytic capacitor of the present invention is a ratio of the total thickness A of the first and second separators before winding to the total thickness B of the first and second separators after winding B /
  • A 0.5 to 0.8
  • the rate of change in the total thickness of the separator before and after winding is small. Therefore, the stress due to the separator contact portion between the anode lead wire and cathode lead wire is suppressed, and short-circuit failure during capacitor element scraping and short-circuit failure during long-term voltage application at high temperatures can be reduced. It is an excellent one.
  • an aprotic solvent is used as the main solvent of the driving electrolyte.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of an aluminum electrolytic capacitor of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a conventional aluminum electrolytic capacitor.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of an aluminum electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • an anode foil 1 is formed by forming a dielectric oxide film with an anodic oxide film on the surface of an aluminum foil whose etching has increased the effective surface area. Further, a cathode lead wire 6 for drawing is connected to the cathode foil 2 obtained by etching the aluminum foil.
  • Capacitor element 9 is configured by winding anode foil 1, first separator 3 a, cathode foil 2, and second separator 3 b in order. After impregnating the capacitor element 9 with a driving electrolyte (not shown), the capacitor element 9 is inserted into an aluminum metal case 8 and the opening of the metal case 8 is sealed with a sealing material 7. Yes.
  • the capacitor element 9 has a ratio B between the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding and the total thickness B of the first and second separators 3a and 3b after winding. / A force is wound so as to be 0.5 to 0.8.
  • the ratio BZA is desirably 0.5 to 0.8.
  • cellulose fiber rayon fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, nylon fiber, or the like
  • rayon fiber rayon fiber
  • polyethylene fiber polyethylene fiber
  • polypropylene fiber nylon fiber
  • non-hollow fibers that do not twist in the shape of the fibers are superior in short-circuit resistance and ESR characteristics, because the fibers are not easily crushed by compression during staking.
  • the density range of the separator should be selected from 0 ⁇ 2 to! ⁇ Og / cm 3 so as not to obstruct the ion pathway of the driving electrolyte as much as possible. Is desirable.
  • the density of the separator is less than 0.2 g / cm 3, the force S is more effective for the ESR characteristics S, and the insulation performance of the separator itself is lowered, so the short-circuit resistance cannot be further improved.
  • the basis weight of the separator is expressed by the product of density and thickness, and the mechanical strength of the separator can be ensured by setting the basis weight in the range of 4 to 20 g / cm 2 . Breaking at the time of picking can be suppressed, and short circuit resistance can also be improved. In addition, since the volume of the scraping element per unit volume of the capacitor can be increased, it is possible to hold a large amount of driving electrolyte, which is great for stabilizing the characteristics at high temperatures as well as increasing the capacity. It has an effect.
  • a jig having a curved shape is used as a staking start position so that excessive stress is not applied to the separator during staking. Furthermore, it is possible to adjust the stress at the time of cutting by controlling the cutting speed and tension by inverter control and load optimization.
  • the shape of the lead terminal it is possible to further improve the short-circuit resistance by using a curved shape that does not have an acute protruding portion on the end surface of the lead terminal.
  • the shape of a lead terminal with an acute end face of 90 degrees like a normal lead terminal, imposes excessive stress on the separator, resulting in poor short-circuit resistance.
  • an acid component having an acid dissociation constant pKa of 5 to 9 is used as the electrolyte of the driving electrolyte.
  • the acid component having a pKa of 5 to 9 include malonic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalanolic acid, terephthalic acid, dimethylmaleic acid, and aminobenzoic acid. If an acid component with an acid dissociation constant pKa of less than 5 is used as the electrolyte for the driving electrolyte, the lead foil portion of the electrode foil undergoes a corrosion reaction due to acid during high-temperature solder reflow, and reliability decreases.
  • an aprotic solvent for example, ratatones (y petit ratatones, a valerolatatanes, ⁇ valerolatatanes, etc.), carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, diethylene carbonate, styrene carbonate, dimethylolate carbonate) Etc.), nitrile type (acetonitrile, 3-methoxypropionitryl etc.), furan type (2,5 dimethoxytetrahydrofuran etc.), sulfolane type (sulfolane, 3 methylsulfolan, 2,5_dimethylsulfolane etc.), ether type (Methylal, 1,2-Dimethoxyjetane, 1_Ethoxy_2-Methoxyethane, 1,2-Diethoxyethane, etc.), Amides ( ⁇ Methylphenolamide, ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -dimethylformamide, ⁇ ⁇
  • a tertiary amine compound an imidazolium compound
  • an imi Examples include dazolinium compounds and pyridinium compounds.
  • anode foil 1 (thickness 100 xm) made of aluminum foil formed with a dielectric oxide film (formation voltage 22 V) by anodic oxidation treatment was prepared.
  • Anode foil 1 to which this anode lead wire 5 is connected, a first separator 3a made of cellulose fibers (thickness 40 xm, density 0.4 g / cm 3 ), and an anodized aluminum foil are etched and used for withdrawal.
  • the cathode foil 2 (thickness 40 ⁇ m) to which the cathode lead wire 6 is connected and the second separator 3b (thickness 40 ⁇ m) are sequentially stacked and wound, whereby the capacitor element 9 is Obtained.
  • the ratio of the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding to the total thickness B of the first and second separators 3a and 3b after winding is BZA, 0.5. .
  • the lead tension is adjusted so that the ratio B / A is 0.5, and the lead terminal shape is a lead terminal with a curved surface so that there are no sharp protrusions on the end face of the lead terminal. Was used.
  • Table 1 shows a list of driving electrolytes used in the examples and comparative examples.
  • Example 2 Phthalic acid 1,2,3,4-tramethylimita'zolinium (25) Solvent [0037]
  • the driving electrolyte shown in Table 1 (75% by weight of ⁇ -petit-mouth rataton and 25% by weight of 1,2,3,4-tetramethylimidazolium phthalate) 0/0) was used to impregnate the capacitor element 9.
  • the acid dissociation constant pKa of this driving electrolyte is 8.40.
  • the capacitor element 9 is inserted into a bottomed cylindrical aluminum metal case 8, and the opening of the metal case is sealed by a curling process with a sealing material 7 made of resin vulcanized butyl rubber. An aluminum electrolytic capacitor was produced.
  • Example 1 the ratio B / A between the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding and the total thickness B of the first and second separators 3a and 3b after winding is 0.
  • An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the value was changed to 65.
  • Example 1 the ratio B / A between the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding and the total thickness B of the first and second separators 3a and 3b after winding is 0.
  • An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the value was changed to 80.
  • Example 1 the electrolyte for driving shown in Table 1 (75% by weight of ⁇ -petit latatotone, 25% by weight of aminobenzoic acid 1, 2, 3, 4-tetramethylimidazolium, An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the dissociation constant pKa was 6.79).
  • Example 1 the winding tension is relaxed, and the separator density is 1. Og / cm 3 , the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding, and after winding An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio B / A of the total thickness B of the first and second separators 3a and 3b was 0.85.
  • Example 1 a sharp terminal shape is used for the lead terminal, the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding, and the first and second separators 3a and 3b after winding.
  • An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio B of total B was set to 0.45. [0043] (Comparative Example 3)
  • Example 1 the electrolyte solution for driving shown in Table 1 (75% by weight of y-petit-mouth rataton, 25% by weight of oxalic acid 1,2,3,4-tetramethylimidazolium, acid dissociation constant pKa Were used in the same manner as in Example 1 except that 4.86) was used.
  • Example 1 driving electrolyte shown in Table 1 D (7 _ Petit port Rataton 75 wt%, co Haq acid 1, 2, 3, 4-tetramethyl imidazolinium two ⁇ beam 25 wt%, acid dissociation An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the constant pKa was 9.2 4).
  • Example 1 the electrolyte solution for driving E shown in Table 1 (75% by weight of ethylene glycol monomethyl ether and 25% by weight of 1,2,3,4-tetramethylimidazolium phthalate) An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the acid dissociation constant pKa was 8.40).
  • Ethylene glycol monomethyl ether is a protic solvent
  • the aluminum electrolytic capacitor of Comparative Example 2 since the ratio BZA of the total thickness of the separator was larger than 0.8, the initial characteristics and the life characteristics were greatly deteriorated. It can be seen that the aluminum electrolytic capacitor of Comparative Example 2 has a short terminal incidence because the ratio B / A of the total thickness of the separator is less than 0.5 and has an acute terminal shape.
  • the driving electrolytic solution having an acid dissociation constant pKa of less than 5 as in the aluminum electrolytic capacitor of Comparative Example 3 the deterioration of the separator due to the acid is increased, so that the high temperature solder reflow and the short circuit resistance after the life test Becomes worse.
  • the drive electrolyte with an acid dissociation constant pKa greater than 9 as in the aluminum electrolytic capacitor in Comparative Example 4 has a low ESR characteristic because the conductivity of the drive electrolyte is low. Power.
  • the aluminum electrolytic capacitor of Comparative Example 5 includes the total thickness A of the first and second separators 3a and 3b before winding, and the first and second separators 3a and 3b after winding.
  • the ratio B / A of the total thickness B is 0.5 to 0.8, the change rate of the separator thickness before and after winding is small. Therefore, stress due to the separator contact portion of the anode lead wire 5 and the cathode lead wire 6 is suppressed, and an aluminum electrolytic capacitor excellent in short-circuit resistance, ESR characteristics, and high-temperature reliability can be realized.
  • the present invention is an aluminum electrolytic capacitor having excellent short-circuit resistance, high capacity, long life, and low ESR characteristics, and demands for miniaturization and high performance of digital circuits such as AV equipment and personal computers. It can correspond to.

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Abstract

　耐ショート性に優れた高容量、長寿命、低ＥＳＲのアルミ電解コンデンサを提供する。そのために、陽極箔と、第一のセパレータと、陰極箔と、第二のセパレータとを順次重ねて巻回したコンデンサ素子を有し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させると共に金属ケースに収納した後、金属ケースの開放端を封口材で封止する。そして、巻回前の第一、第二のセパレータの厚み合計Ａと、巻回後の第一、第二のセパレータの厚み合計Ｂの比率Ｂ／Ａを０．５～０．８とした。

Description

明 細 書
アルミ電解コンデンサ
技術分野
[0001] 本発明は、各種電子機器に使用されるアルミ電解コンデンサに関するものである。
背景技術
[0002] 従来のアルミ電解コンデンサの構成を図 2に示す。同図は一部切欠斜視図であり、 エッチング処理によって実効表面積を拡大させたアルミニウム箔の表面に、化成処 理により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔 11と、アルミニウム箔をエッチング処理し た陰極箔 12とをセパレータ 13を介して卷回することにより、コンデンサ素子 19が構成 されている。このコンデンサ素子 19は、陽極箔 11および陰極箔 12にそれぞれ陽極リ ード線 15、陰極リード線 16を接続し、駆動用電解液（図示しなレ、）を含浸させる。そ れとともに、このコンデンサ素子 19をアルミニウムケースなどの金属ケース 18内に揷 入して、ゴム等の封ロ材 17で封止することにより、従来のアルミ電解コンデンサを得 ること力 Sできる。
[0003] セパレータ 13は、マニラ麻、クラフト、ヘンプ、エスバルト等のセルロース繊維を用 いたものが使用されており、セパレータの厚み、密度等の性能により、使い分けられ ている。
[0004] アルミ電解コンデンサに求められる性能として、高容量、低 ESR (等価直列抵抗）、 高信頼性がある。
[0005] 近年、 AV機器やパソコン等のデジタル回路の小形化、高性能化が進むにつれて 、アルミ電解コンデンサの高容量化、低 ESR化、高信頼化が重要になってきており、 高容量化や ESR特性を改善するために、セパレータに用いられる材料、厚さ等や、 駆動用電解液の高電導度化が検討されている。
[0006] なお、関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献 1、特許文献 2が知 られている。
[0007] し力しながら、従来のアルミ電解コンデンサのように、 ESR特性を改善するために低 密度セパレータを用いると、セパレータの引張り強度が弱くなり、コンデンサ素子を卷 回する時に破断ゃ卷きズレの発生や、陽極箔ゃ陰極箔に接続している陽極リード線 と陰極リード線部分のストレスによりセパレータが弱くなり、ショート不良ゃ耐電圧性が 劣るという課題を有している。
[0008] さらにセパレータの強度を向上するため低密度のままで厚みを増加させた場合、 E SR特性の悪化に加えて、コンデンサ素子の単位体積あたりの電極箔の体積が小さく なり、結果として電極箔の面積が小さくなるため、高容量化が困難であった。
特許文献 1 :特開平 08— 273984号公報
特許文献 2：特開 2000— 173862号公報
発明の開示
[0009] 本発明はこのような従来の課題を解決することにより、耐ショート性に優れ、かつ高 温信頼性に優れた高容量、低 ESRであるアルミ電解コンデンサを提供するものであ る。
[0010] そのために本発明は、陽極箔と、第一のセパレータと、陰極箔と、第二のセパレー タを順次重ねて卷回したコンデンサ素子を有し、このコンデンサ素子に駆動用電解 液を含浸させると共に金属ケースに収納した後、金属ケースの開放端を封口材で封 止したアルミ電解コンデンサであって、卷回前の第一、第二のセパレータの厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二のセパレータの厚み合計 Bの比率 B/Aを 0. 5〜0. 8とし たものである。
[0011] このように本発明のアルミ電解コンデンサは、卷回前の第一、第二のセパレータの 厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二のセパレータの厚み合計 Bの比率 B/Aを、 0. 5 〜0. 8にしたことにより、卷回前と卷回後のセパレータの厚み合計の変化率が少ない 。従って、陽極リード線と陰極リード線のセパレータ接触部分によるストレスが抑制さ れ、コンデンサ素子の卷取り時のショート不良や、高温での長期電圧印加時における ショート不良を低減でき、耐ショ一ト性に優れたものである。
[0012] また、特に、駆動用電解液の電解質として、酸解離定数 pKaが 5〜9の酸成分を用 レ、ることにより、特に、高温環境下において酸成分によるセパレータの劣化が抑制さ れる。従って、面実装時の高温半田リフローおよび高温電圧印加時におけるショート 、リード線の腐食、漏れ電流の増加を抑制して、信頼性の向上を実現することができ る。
[0013] また、特に、駆動用電解液の主溶媒として、非プロトン性溶媒を用いる。これにより、 アルミ電解コンデンサの内部に含有する駆動用電解液ゃセパレータに吸着した水分 による圧力上昇を抑制できるので、高温での特性安定化が改善され、高温信頼性に 優れた効果を奏するものである。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は本発明のアルミ電解コンデンサの一部切欠斜視図である。
[図 2]図 2は従来のアルミ電解コンデンサの一部切欠斜視図である。
符号の説明
[0015] 1 , 11 陽極箔
2, 12 陰極箔
3a, 3b, 13 セパレータ
5, 15 陽極リード線
6, 16 陰極リード線
7, 17 封ロ材
8, 18 金属ケース
9, 19 コンデンサ素子
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明のアルミ電解コンデンサについて、一実施の形態および図面を用い て説明する。
[0017] 図 1は、本発明の一実施の形態のアルミ電解コンデンサの一部切欠斜視図である。
図 1において、アルミニウム箔をエッチング処理により実効表面積を拡大した表面に、 陽極酸化皮膜により誘電体酸化皮膜を形成して陽極箔 1を作成した後に、引出し用 の陽極リード線 5を接続する。また、アルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔 2に、 引出し用の陰極リード線 6を接続する。この陽極箔 1と、第一のセパレータ 3aと、陰極 箔 2と、第二のセパレータ 3bとを順次重ねて卷回することにより、コンデンサ素子 9を 構成する。このコンデンサ素子 9に駆動用電解液（図示しない）を含浸させて後、アル ミニゥムの金属ケース 8内に挿入して、金属ケース 8の開口部を封ロ材 7で封止して いる。
[0018] 上記コンデンサ素子 9は、卷回前の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Aと 、卷回後の第一、第二のセパレータ 3a, 3bの厚み合計 Bの比率 B/A力 0. 5〜0. 8になるように卷回したものである。
[0019] なお、比率 B/Aが 0. 5未満の場合は、卷回時、リード線部分にストレスが力、かりシ ョート不良が発生する可能性が高くなる。
[0020] また、比率 BZAが 0. 8を超えると、 ESR特性が悪くなる。
[0021] したがって、上記比率 BZAは 0. 5〜0. 8であることが望ましい。
[0022] 上記比率 B/Aが 0. 5〜0. 8となるようにするために、以下に説明するように、セパ レータの種類、密度、坪量と卷取り工法、リード端子の形状等の最適化を図っている 。なお、この際、第一、第二のセパレータ 3a、 3bを区別する必要はなレ、。なお以後、 この第一、第二のセパレータ 3a、 3bを総称して単に「セパレータ」と呼ぶ。
[0023] セパレータの材質としてはセルロース繊維、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリ プロピレン繊維、ナイロン繊維等を用いることができる。特に化学繊維や再生繊維を 用いた場合、繊維の形状に撚れがなぐ中空状でないものは卷取り時の圧縮により 繊維がつぶれにくいため、耐ショート性および ESR特性が優れる。
[0024] また、上記セパレータにおいて、駆動用電解液のイオン経路をできるだけ阻害する ことがないようにするため、セパレータの密度の範囲は 0· 2〜： ! · Og/cm3の範囲を 選ぶことが望ましい。セパレータの密度が 0. 2g/cm3未満の場合、 ESR特性に対し てはより効果がある力 S、セパレータ自体の絶縁性能が低下するため耐ショート性をよ り向上させることができない。
[0025] また、セパレータの密度が 1. Og/cm3を超えると、耐ショート性はより向上するが、 ESR特性のさらなる向上を図ることができない。
[0026] さらには、セパレータの坪量は密度と厚みの積で表されるものであり、その坪量を 4 〜20g/cm2の範囲にすることによりセパレータの機械的強度を確保できるため卷取 り時の破断を抑制することができ、耐ショート性も向上することができる。また、コンデ ンサ単位体積あたりの卷取り素子体積を大きくすることができるため、多くの駆動用 電解液を保持することができ、大容量化とあわせて、高温での特性安定化に大きな 効果を有するものである。
[0027] 卷取り工法としては、卷取り時にセパレータに過度のストレスが加わらないように、卷 取り開始位置の治具は曲面形状のものを用いる。さらに、インバーター制御や荷重の 最適化により卷取り速度、テンションを制御することで、卷取り時のストレスを調整する こと力 Sできる。
[0028] また、リード端子の形状については、リード端子の端面に鋭角な突出部分がないよ うな曲面形状を用いることで、さらなる耐ショート性の向上を図ることが可能となる。通 常のリード端子のように 90度の鋭角な端面のリード端子の形状では、セパレータに過 度のストレスがかかるため、耐ショート性が劣ることとなる。
[0029] 駆動用電解液の電解質としては、酸解離定数 pKaが 5〜9の酸成分のものを用いる 。 pKaが 5〜9の酸成分として、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタノレ 酸、テレフタル酸、ジメチルマレイン酸、ァミノ安息香酸などが挙げられる。なお、駆動 用電解液の電解質として、酸解離定数 pKaが 5未満の酸成分を用いた場合、高温半 田リフロー時に電極箔ゃリード線部分が酸により腐食反応が進み信頼性が低下する
[0030] また、駆動用電解液の電解質として、酸解離定数 pKaが 9を超える酸成分を用いた 場合、イオン化の定数が少ないため電気伝導度が低くなる。
[0031] 電解液の溶媒としては非プロトン性溶媒、例えば、ラタトン類 ( y プチ口ラタトン、 a バレロラタトン、 γ バレロラタトン等）、カーボネート系（エチレンカーボネート、 プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネート、スチレンカーボネート、ジメチノレ力 ーボネート等）、二トリル系（ァセトニトリル、 3—メトキシプロピオ二トリル等）、フラン系（ 2, 5 ジメトキシテトラヒドロフラン等）、スルホラン系（スルホラン、 3 メチルスルホラ ン、 2， 5 _ジメチルスルホラン等）、エーテル系（メチラール、 1 , 2—ジメトキジェタン、 1 _エトキシ _ 2—メトキシェタン、 1 , 2—ジエトキシェタン等）、アミド系（Ν メチルホ ノレムアミド、 Ν， Ν—ジメチルホルムアミド、 Ν メチルァセトアミド、 Ν メチルピロジリ ノン等）が挙げられる。これらの溶媒を主溶媒として用いることで、低 ESR化と高温で の特性安定化を図ることができる。
[0032] また、上記電解質の塩基成分として、三級アミン化合物、イミダゾリゥム化合物、イミ ダゾリニゥム化合物、ピリジニゥム化合物などが挙げられる。これらの塩基成分を用い ることで、高電導度化と高温での特性の安定化を図ることができる。
[0033] 以下、本実施の形態について、実施例を用いて詳細に説明する。
[0034] (実施例 1)
まず、エッチング処理によりアルミニウム箔の表面を粗面化した後に、陽極酸化処 理により誘電体酸化皮膜 (化成電圧 22V)を形成したアルミニウム箔からなる陽極箔 1 (厚さ 100 x m)を作成した。この引出し用の陽極リード線 5を接続した陽極箔 1と、 セルロース繊維からなる第一のセパレータ 3a (厚さ 40 x m、密度 0. 4g/cm3)と、ァ ノレミニゥム箔をエッチング処理し引出し用の陰極リード線 6を接続した陰極箔 2 (厚さ 4 0 μ m)と、第二のセパレータ 3b (厚さ 40 μ m)とを順次重ね合わせて卷回することに より、コンデンサ素子 9を得た。この時の卷回前の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの 厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Bの比率 BZA 、 0. 5とした。卷取りテンションについては、上記比率 B/Aが 0. 5となるように調整 し、リード端子の形状については、リード端子の端面に鋭角な突出部分がないように 、曲面形状をもったリード端子を用いた。
[0035] 実施例および比較例にて用いる駆動用電解液の一覧を表 1に示す。
[0036] [表 1] 駆動用電解液組成 酸解離定数
溶媒種
(重量％) (p a)
γ-プチロラクトン（75) 非プロトン性
A 8.40
フタル酸 1 ,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニゥム（25) 溶媒
γ-プチ口ラ外ン（75)
非プロトン性
B ァミノ安息香酸 1 ,2,3,4- 6.79
溶媒 亍トラメチルイミダ' /リニゥム（25)
γ-ブチロラ外ン（75) 非プロトン性
C 4.86
蓚酸 1 ,2,3,4-亍トラメチルイミタ ''ノ'リニゥム (25) 溶媒
γ-ブチロラ外ン (75) 非プロトン性
D 9.24
コバク酸 1 ,2,3,4-亍トラメチルイミダゾリニゥム（25) 溶媒
エチレンゲリコールモノメチルェ—テル（75) プロトン性
E 8.40
フタル酸 1，2,3,4-亍トラメチルイミタ'ゾリニゥム (25) 溶媒 [0037] 本実施例 1においては、表 1に示す駆動用電解液 Α( γ—プチ口ラタトンを 75重量 %、フタル酸 1, 2, 3, 4—テトラメチルイミダゾリ二ゥムを 25重量0 /0)を用いて、コンデ ンサ素子 9に含浸させた。この駆動用電解液 Αの酸解離定数 pKaは 8. 40である。次 に、コンデンサ素子 9を有底筒状のアルミニウムの金属ケース 8に揷入後、この金属 ケースの開口部を、樹脂加硫ブチルゴムからなる封止材 7でカーリング処理にて封止 することにより、アルミ電解コンデンサを作製した。
[0038] (実施例 2)
実施例 1において、卷回前の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Aと、卷 回後の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Bの比率 B/Aが 0. 65にした以 外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0039] (実施例 3)
実施例 1において、卷回前の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Aと、卷 回後の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Bの比率 B/Aが 0. 80にした以 外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0040] (実施例 4)
実施例 1において、表 1に示す駆動用電解液 Β ( γ—プチ口ラタトンを 75重量％、ァ ミノ安息香酸 1, 2, 3, 4—テトラメチルイミダゾリ二ゥムを 25重量％、酸解離定数 pKa は 6. 79)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0041] (比較例 1)
実施例 1において、卷取りテンションを緩和し、セパレータ密度は 1. Og/cm3を用 レ、、卷回前の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二 のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Bの比率 B/Aが 0. 85にした以外は、実施例 1と同 様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0042] (比較例 2)
実施例 1において、リード端子に鋭角な端子形状を用いて、卷回前の第一、第二の セパレータ 3a、 3bの厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み 合計 Bの比率 BZAが 0. 45にした以外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデン サを作製した。 [0043] (比較例 3)
実施例 1において、表 1に示す駆動用電解液 C ( y—プチ口ラタトンを 75重量％、 蓚酸 1 , 2, 3, 4—テトラメチルイミダゾリ二ゥムを 25重量％、酸解離定数 pKaは 4. 86 )を用いた以外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0044] (比較例 4)
実施例 1において、表 1に示す駆動用電解液 D ( 7 _プチ口ラタトンを 75重量％、コ ハク酸 1 , 2, 3， 4—テトラメチルイミダゾリ二ゥムを 25重量％、酸解離定数 pKaは 9. 2 4)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデンサを作製した。
[0045] (比較例 5)
実施例 1におレ、て、表 1に示す駆動用電解液 E (エチレングリコールモノメチルエー テルを 75重量％、フタル酸 1， 2, 3, 4—テトラメチルイミダゾリ二ゥムを 25重量％、酸 解離定数 pKaは 8. 40)を用いた以外は、実施例 1と同様にしてアルミ電解コンデン サを作製した。なお、エチレングリコールモノメチルエーテルはプロトン性溶媒である
[0046] 以上の実施例：!〜 4と比較例:!〜 5のアルミ電解コンデンサを各 20個作製し、その 初期特性と寿命試験（105°C、 16V負荷、 2000時間）及び高温半田リフロー試験を 行った。その結果を表 2に示す。なお、アルミ電解コンデンサのサイズは直径 10mm 、長さ 10mmとし、定格電圧は 16Vで各コンデンサ素子を同一空隙率にするようなコ ンデンサ設計とした。試験温度は 105°C中で、リップル負荷試験を行った。
[0047] [表 2]
105-C16V負荷 セ nレ一タ 初期特性 高 S半田リ 7ロ 後
電解液の 2000時間後 厚み
酸解離定数 溶媒種 容量 容量
比率
pKa 容量 ESR ■>a-h ESR シ 3 -ト ESR ショート (B/A) 変化率 変化率
tmQ) 発生個数 (mQ) 発生個数 (mQ) 発生 β数
(%) (%)
実施例 非プロトン性
0.5 8.40 471 45 0 -3 46
1 0 -13 50 0
溶媒
実施例 非プロトン性
0.65 8,40 512 44 0 -3 45 0 -13 51 0
2 溶媒
実施例 非プ 0トン性
0.8 8,40 532 44 0 -3 45 0 -12 50 0 3 涪媒
実施例 非フ 'Pトン性
0.5 6.79 470 50 0 -4 51 0 -13 55 0 4 溶媒
比较例 非ズロトン性
0.85 8.40 541 68 0 -5 69 0 -20 73 0 1 溶媒
比較例 非フ'口トン性
0.45 8,40 459 42 3 -5 44 5 -22 55 7 2 溶媒
比較例 非フ" Πトン性
0.5 4,86 471 40 0 -9 52 2 -31 66 5 3 溶媒
比較例 非フ'口トン性
470 84 0 -4 89 0 -15 99 0 4 0.5 9.24
溶媒
比 ¾例 プロトン性
0.5 8.40 471 44 0 -10 76 0 -41 132 0 5 溶媒
π=20 β
[0048] 表 2から明らかなように、本実施例 1〜4のアルミ電解コンデンサは、卷回前のセパ レータの厚み合計 Αと卷回後のセパレータの厚み合計 Βの比率 Β/Αが 0. 5〜0. 8 のものを用いることにより、初期特性、高温半田リフロー後の特性、寿命試験後の特 性（高温劣化特性）が比較例 1〜5に比べて優れていることがわかる。
[0049] 比較例 1のアルミ電解コンデンサは、セパレータの厚み合計の比率 BZAが 0. 8よ り大きいため、初期特性及び寿命特性が大きく悪化した。比較例 2のアルミ電解コン デンサは、セパレータの厚み合計の比率 B/Aが 0. 5未満でかつ鋭角の端子形状 のものであるため、ショート発生率が悪くなつていることがわかる。
[0050] また、比較例 3のアルミ電解コンデンサのように酸解離定数 pKaが 5未満の駆動用 電解液では、酸によるセパレータの劣化が大きくなるため、高温半田リフローや寿命 試験後の耐ショート性が悪くなる。一方、比較例 4のアルミ電解コンデンサのように、 酸解離定数 pKaが 9より大きい駆動用電解液では、駆動用電解液の電導度が低くな るため、 ESR特性が悪くなつていることがわ力る。
[0051] さらに、比較例 5のアルミ電解コンデンサでは、プロトン性溶媒を駆動用電解液に用 いたため、熱安定性が悪くなるため、高温半田リフローや寿命試験においてコンデン サ特性が悪くなつていることがわかる。 [0052] このように、本発明のアルミ電解コンデンサは、卷回前の第一、第二のセパレータ 3 a、 3bの厚み合計 Aと、卷回後の第一、第二のセパレータ 3a、 3bの厚み合計 Bの比 率 B/Aが 0. 5〜0. 8とすることにより、卷回前と卷回後のセパレータ厚みの変化率 が少ない。そのために、陽極リード線 5と陰極リード線 6のセパレータ接触部分による ストレスが抑制され、耐ショート性、 ESR特性および高温信頼性に優れたアルミ電解 コンデンサを実現することができる。
産業上の利用可能性
[0053] 本発明は、耐ショート性にすぐれた高容量、長寿命、低 ESR特性に優れたアルミ電 解コンデンサであり、 AV機器やパソコン等のデジタル回路等の小型化、高性能化の 要求に対応することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 陽極箔と、第一のセパレータと、陰極箔と、第二のセパレータを順次重ねて卷回した コンデンサ素子を有し、
前記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させると共に金属ケースに収納した後、 金属ケースの開放端を封口材で封止し、
卷回前の前記第一、第二のセパレータの厚み合計 Aと、卷回後の前記第一、第二の セパレータの厚み合計 Bの比率 B/Aを、 0· 5〜0· 8としたことを特徴とするアルミ電 解コンデンサ。
[2] 前記駆動用電解液の電解質として、酸解離定数 pKaが 5〜9の酸成分を用いたこと を特徴とする、請求項 1に記載のアルミ電解コンデンサ。
[3] 前記駆動用電解液の主溶媒として、非プロトン性溶媒を用いたことを特徴とする、請 求項 2に記載のアルミ電解コンデンサ。
[4] 前記第一のセパレータまたは前記第二のセパレータの少なくとも一方の密度が 0. 2
〜1. Og/cm3の範囲内である、請求項 1に記載のアルミ電解コンデンサ。
[5] 前記第一のセパレータまたは前記第二のセパレータの少なくとも一方の坪量力 ¾〜2
Og/cm2の範囲内である、請求項 1に記載のアルミ電解コンデンサ。
[6] 前記陽極箔に接続された陽極電極と、前記陰極箔に接続された陰極電極とをさらに 有し、前記陽極電極の前記陽極箔および前記第一または第二のセパレータとの接 触面は曲面形状であり、
前記陰極電極の前記陰極箔および前記第一または第二のセパレータとの接触面も 曲面形状である、請求項 1に記載のアルミ電解コンデンサ。
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