JP2000188240A - アルミニウム電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
解液を用いたアルミニウム電解コンデンサを高温下で長
時間使用した場合に見られる外観変化、特性劣化の少な
い信頼性の高いアルミニウム電解コンデンサを提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 駆動用電解液の含水率が20〜90wt
%であり、かつ(化1)で示される有機カルボン酸、
(化2)で示される有機カルボン酸もしくはこれらのア
ンモニウム塩より選ばれる一種以上の化合物を1wt%
以上含有し、引火点を有さないものであり、かつ駆動用
電解液の凝固点が−10℃以下であり、かつ前記封口材
の含有塩素量が封口材重量に対して300ppm以下で
あり、かつ20℃、100kHzにおけるインピーダン
スに対する−10℃,100kHzのインピーダンス比
が4以下である定格電圧100V以下のアルミニウム電
解コンデンサ。 【化1】 【化2】
Description
温特性に優れる高含水率な電解液を用いることにより構
成した、高温下で長時間使用した場合でも外観変化、特
性劣化の少ない信頼性の高いアルミニウム電解コンデン
サに関するものである。
1に示すように、エッチング処理による表面拡大化処理
の後、陽極酸化処理により誘電体層を形成したアルミニ
ウム箔を陽極箔2とし、この陽極箔2と陰極箔3の間に
マニラ麻、クラフト紙等のセパレータ4を介在させた状
態で巻回したものに、駆動用電解液(以下電解液とい
う)を含浸させてコンデンサ素子1を形成し、これを有
底筒状のアルミニウムケース5に挿入した後、アルミニ
ウムケース5の開口部をゴムからなる封口材6で封口す
ることにより構成されている。上記電解液は粗面化され
た陽極箔2に密着することにより静電容量を引き出し、
さらに電解液の有する化成能力によりアルミニウム酸化
皮膜の誘電体層を補修できることから漏れ電流を低く維
持できるなどの機能を担っている。また、電解液のもつ
特性の中でも特に電気伝導度はコンデンサのインピーダ
ンス性能に大きな影響を及ぼす。
上の定格電圧100V以下の低圧級の低インピーダンス
のアルミニウム電解コンデンサには、低温特性と化成性
に優れるγ−ブチロラクトンを溶媒とし、フタル酸やマ
レイン酸の4級アンモニウム塩を電解質とする電気伝導
度の高い、高温中でも安定な電解液(特開昭62−14
5713号公報、特開昭62−145715号公報参
照)が用いられてきた。
ブチロラクトン溶媒にフタル酸やマレイン酸の4級アン
モニウム塩を溶解した電解液を用いたアルミニウム電解
コンデンサを、湿度の高い雰囲気下で連続通電使用した
場合、陰極部で強アルカリ成分が生成し、特に陰極リー
ドやそれに接する封口材6を侵食することによりコンデ
ンサ外部へ電解液が漏出するといった問題が起こる恐れ
のあるものであった。
時でもアルカリ生成の少ない電解液、すなわちエチレン
グリコールおよび水を溶媒とし、アジピン酸アンモニウ
ム等のアンモニウム塩を電解質とした電解液を用いるこ
とが有効である。
解液は100℃前後の引火点を有するため、電子機器の
異常動作等によりアルミニウム電解コンデンサに異常電
圧や逆電圧が印加されて安全弁が作動し、万一電解液が
噴出した際にも発火の危険性がないとは言い切れなかっ
た。
以下の低圧級のアルミニウム電解コンデンサにおいて
は、電解液の溶媒にエチレングリコールに電気伝導度を
高めることを目的に加えられる水との混合溶媒を用い、
アジピン酸アンモニウム等のアンモニウム塩を電解質と
する電解液を用いることができるが、この種の電解液を
用いたアルミニウム電解コンデンサにおいては、溶媒成
分の1つである水の沸点(100℃)以上の温度におい
て長期に電気性能を維持することが困難であり、例え
ば、温度110℃の定格電圧印加試験においてはアルミ
ニウムと水との水和反応の結果生じる多量の水素ガスの
影響による内圧上昇のために、1000時間以内に底面
部の安全弁が作動したり、温度110℃の無負荷放置試
験においては、1000時間以内に初期漏れ電流値に対
する試験後の漏れ電流値の変化率が+5000%を越え
るなどの不具合が生じていた。
との水和反応を抑制する目的で電解液に種々の燐系化合
物を添加する方法や、発生した水素ガスを吸収する目的
でガス吸収剤として種々のニトロ化合物を添加するなど
の方法が提案されているが、これらの方法を用いても含
水率が20%を越えるような高含水率な電解液を用い
て、100℃以上の温度において長期にコンデンサの電
気性能を維持することは困難であった(定格電圧が10
0Vを越えるような高圧級のコンデンサにおいては、誘
電体である酸化皮膜が厚く強固であるために、含水率が
20〜25%程度の電解液を用いれば、100℃以上の
温度において1000〜2000時間程度は電気性能が
安定な場合はあり得るが、定格電圧100V以下のコン
デンサにおいては酸化皮膜が薄いために、これらの問題
点は十分に解決されていない。)。
の高い電解液を100℃以上の温度で長期に使用する場
合においては、含水率が20%未満の低含水率の電解液
では問題とならなかった封口ゴム中の塩素が原因とな
り、長時間の高温中負荷試験において陽極アルミニウム
リードの腐食を引き起こし、結果として漏れ電流が増大
したり、陽極アルミニウムリードの腐食断線を招く場合
があった。
高信頼性のアルミニウム電解コンデンサを提供すること
を目的とするものである。
に本発明は、含水率が20〜90wt%であり、かつ駆
動用電解液が蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、乳
酸アンモニウム、グリコール酸アンモニウム、蓚酸アン
モニウム、琥珀酸アンモニウム、マロン酸アンモニウ
ム、アジピン酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、
グルタル酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウムよ
り選ばれる一種以上の化合物を主電解質として含有し、
かつトリメチルアジピン酸、1,6−デカンジカルボン
酸、セバシン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチ
ルオクタンジカルボン酸、3−tert−ブチルアジピン
酸、3−tert−オクチルヘキサン二酸、3−n−ドデシ
ルヘキサン二酸、(化4)で示される有機カルボン酸、
(化5)で示される有機カルボン酸もしくはこれらのア
ンモニウム塩より選ばれる一種以上の化合物を1wt%
以上含有し、引火点を有さないものであり、かつ駆動用
電解液の凝固点が−10℃以下であり、かつ前記封口材
の含有塩素量が封口材重量に対して300ppm以下で
あり、かつ20℃,100kHzにおけるインピーダン
スに対する−10℃、100kHzのインピーダンス比
が4以下である定格電圧100V以下のアルミニウム電
解コンデンサとしたものである。
電子機器の異常動作等によりアルミニウム電解コンデン
サに異常電圧や逆電圧が印加されて安全弁が作動し、万
一電解液が噴出した際にも発火の危険性の少ない、イン
ピーダンス性能並びにその低温特性に優れた定格電圧1
00V以下のアルミニウム電解コンデンサを実現するこ
とができる。
は、表面に酸化アルミニウムからなる誘電体層を形成し
た陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔をその間に
セパレータを介在させて巻回することにより構成された
コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、前記コンデン
サ素子を有底筒状のアルミニウムケースに収納した後、
アルミニウムケースの開口部を封口材で封止したアルミ
ニウム電解コンデンサにおいて、前記駆動用電解液の含
水率が20〜90wt%であり、かつ駆動用電解液が蟻
酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、乳酸アンモニウ
ム、グリコール酸アンモニウム、蓚酸アンモニウム、琥
珀酸アンモニウム、マロン酸アンモニウム、アジピン酸
アンモニウム、安息香酸アンモニウム、グルタル酸アン
モニウム、アゼライン酸アンモニウムより選ばれる一種
以上の化合物を主電解質として含有し、かつトリメチル
アジピン酸、1,6−デカンジカルボン酸、セバシン
酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチルオクタンジ
カルボン酸、3−tert−ブチルアジピン酸、3−tert−
オクチルヘキサン二酸、3−n−ドデシルヘキサン二
酸、(化4)で示される有機カルボン酸、(化5)で示
される有機カルボン酸もしくはこれらのアンモニウム塩
より選ばれる一種以上の化合物を1wt%以上含有し、
引火点を有さないものであり、かつ駆動用電解液の凝固
点が−10℃以下であり、かつ前記封口材の含有塩素量
が封口材重量に対して300ppm以下であり、かつ2
0℃、100kHzにおけるインピーダンスに対する−
10℃、100kHzのインピーダンス比が4以下であ
る定格電圧100V以下のアルミニウム電解コンデンサ
としたものであり、信頼性が高く、しかも電子機器の異
常動作等によりアルミニウム電解コンデンサに異常電圧
や逆電圧が印加されて安全弁が作動し、万一電解液が噴
出した際にも発火の危険性の少ない、インピーダンス特
性並びにその低温特性に優れたアルミニウム電解コンデ
ンサを提供できるという作用を有する。
では低温での電気伝導度が十分に発現できないので、2
0℃、100kHzにおけるインピーダンスに対する−
10℃、100kHzのインピーダンス比が4を越える
ので好ましくない。また含水率が90%を越える範囲で
は、電解液の凝固点が−10℃より高い温度となる場合
があるので、前記した20℃でのインピーダンス性能を
確保することはできるが、コンデンサの低温側での保証
温度範囲が−10℃以上となり保証範囲が狭まるので好
ましくない。
カンジカルボン酸、セバシン酸、1,7−オクタンジカ
ルボン酸、ブチルオクタンジカルボン酸、3−tert−ブ
チルアジピン酸、3−tert−オクチルヘキサン二酸、3
−n−ドデシルヘキサン二酸、(化4)で示される有機
カルボン酸、(化5)で示される有機カルボン酸もしく
はこれらのアンモニウム塩より選ばれる一種以上の化合
物は、電極箔表面に吸着し、水との反応を阻害するもの
であり、特に高温中負荷の状態での効果が大きい。ま
た、これらの有機カルボン酸成分の含有率が1wt%以
下の範囲においては陽極箔保護の効果が極端に弱まるの
で好ましくない。
00ppmを越える封口材を使用してコンデンサを構成
すると、100℃以上の温度において定格電圧試験を行
った際に、封口ゴムより遊離した塩化物が電解液に含ま
れる多量の水によりイオンに解離し、その結果、高温下
で陽極アルミニウムリードを腐食させるので好ましくな
い。
の発明において、温度100℃以上での定格電圧負荷お
よび無負荷放置試験における1000時間以内のアルミ
ニウムケース底面部の弁膨れ量が+1mm以内であり、
かつ初期漏れ電流値に対する100℃以上で無負荷放置
試験を実施した1000時間以内での漏れ電流値の変化
率が+5000%以内であるアルミニウム電解コンデン
サとしたものであり、アルミニウムケース底面部の弁膨
れ量が1mm以上、および無負荷放置試験1000時間
以内での漏れ電流値の変化率が+5000%以上になる
と製品外観および特性に著しい変化を及ぼすため好まし
くない。
2に記載の発明において、駆動用電解液が、エチレング
リコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリグ
リセリン、ポリエチレングリコール、エチレンオキシド
とプロピレンオキシドから成る共重合物から選ばれる一
種以上よりなる有機溶媒を含有し、かつアルキル燐酸エ
ステル、次亜燐酸、ピロ燐酸およびこれらの塩より選ば
れる一種以上のリン化合物を0.01wt%以上含有
し、かつp−ニトロフェノール、m−ニトロフェノー
ル、o−ニトロフェノール、p−ニトロ安息香酸、m−
ニトロ安息香酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロアニ
ソール、m−ニトロアニソール、o−ニトロアニソール
より選ばれる一種以上のニトロ化合物を0.01wt%
以上含有するものである構成としたものであり、用いる
溶媒の具体例としては、アルコール類[1価アルコール
(ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジル
アルコール、アミノアルコールなど);2価アルコール
(エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2
−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−
ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペ
ンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオー
ル、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレ
ングリコール、ヘキシレングリコール、フェニルグリコ
ールなど);3価アルコール(グリセリン、ポリグリセ
リン、2−エルチ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プ
ロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、3
−メチルペンタン−1,3,5−トリオールなど);ヘ
キシトールなど]、エーテル類[モノエーテル(エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル
など);ジエーテル(エチレングリコールジメチルエー
テル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール
ジエチルエーテルなど)など]、さらにエチレンオキシ
ドとプロピレンオキシドからなる共重合物およびこれら
二種以上の混合物があげられる。中でも各種溶質の溶解
度が高く、温度特性に優れたエチレングリコールが好ま
しい。
ピロ燐酸およびこれらのアンモニウム塩より選ばれる一
種以上のリン化合物を0.01wt%以上含有させるこ
とにより、これらの化合物が電極箔に吸着し、コンデン
サ特性を損ねることなく電極箔と水との反応を抑制す
る。また、p−ニトロフェノール、m−ニトロフェノー
ル、o−ニトロフェノール、p−ニトロ安息香酸、m−
ニトロ安息香酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロアニ
ソール、m−ニトロアニソール、o−ニトロアニソール
より選ばれる一種以上のニトロ化合物は、ニトロ基の還
元性により水素ガス吸収の役割を果たし、特に陰極箔側
へ吸着されるものであるが、これらニトロ化合物につい
ても上記トリメチルアジピン酸、1,6−デカンジカル
ボン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチルオクタ
ンジカルボン酸、Tert−ブチルアジピン酸、オクチルヘ
キサンジカルボン酸、ドデシルヘキサンジカルボン酸、
(化4)、(化5)で表される有機カルボン酸もしくは
これらのアンモニウム塩より選ばれる一種以上の化合物
の陰極箔への吸着効果を更に高める働きを有し、陰極箔
の水に対する保護効果を効率良く高めることができる。
このときのニトロ化合物の濃度は電解液に対して0.0
1wt%以上が望ましく0.01wt%以下では併用の
効果が極端に損なわれる。
いずれか一つに記載の発明において、特に含水率の高い
電解液において電極箔との反応を抑制できる組成につい
て配合部数を含めて限定したものであり、エチルグリコ
ールを溶媒として蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウ
ム、乳酸アンモニウム、グリコール酸アンモニウム、蓚
酸アンモニウム、琥珀酸アンモニウム、マロン酸アンモ
ニウム、アジピン酸アンモニウム、安息香酸アンモニウ
ム、グルタル酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウ
ムより選ばれる一種以上の化合物の総含有量に対するト
リメチルアジピン酸、1,6−デカンジカルボン酸、セ
バジン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチルオク
タンジカルボン酸、3−tert−ブチルアジピン酸、3−
tert−オクチルへキサン二酸、3−n−ドデシルヘキサ
ン二酸、(化4)で示される有機カルボン酸、(化5)
で示される有機カルボン酸もしくはこれらのアンモニウ
ム塩より選ばれる一種以上の化合物の総含有量の比率が
0.05以上〜5.0未満の範囲にあり、かつ上記化合
物の総含有量が電解液の重量に対して10wt%以上で
ある構成としたもので、これらの化合物が電極箔に各々
の機能を持って吸着し、コンデンサ特性を損ねることな
く電極箔と水との水和反応を抑制することができるとい
う作用を有する。
4のいずれか一つに記載の発明において、構成するセパ
レータまたは電極箔のいずれか一方に、アルキル燐酸エ
ステル、次亜燐酸、ピロ燐酸より選ばれる一種以上の化
合物もしくはその塩、またはシリコーン化合物として一
般式(化6)であるシリコーン化合物[特に反応性シリ
コーンであるヒドロキシ変性シリコーン、アミノ変性シ
リコーン、カルボキシル変性シリコーン、アルコール変
性シリコーン、エポキシ変性シリコーンなど]およびシ
ランカップリング剤、アルコキシシランが付着したも
の、および前記化合物のセパレータや電極箔への付着量
を規定したものである。
性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボキシル変
性シリコーン、アルコール変性シリコーン、エポキシ変
性シリコーンである反応性シリコーンなどをあげること
ができる。シリコーン化合物は次の一般式(化6)で表
される。
エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基類、
ビニル基、アリル基などのアルケニル基、フェニル基、
ナフチル基などのアリール基、ベンジル基、フェネチル
基などのアラルキル基類などの炭化水素基、メトキシ
基、エトキシ基、プロポシ基、ブトキシ基、ビニルオキ
シ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのオキシ炭
化水素基あるいは水酸基をあげることができる。メチル
カルボキシル基、エチルカルボキシル基、プロピルカル
ボキシル基などの脂肪族カルボキシル基などがあげられ
る。メチルアミン基、エチルアミン基、プロピルアミン
基、フェニルアミン基などのアミノ炭化水素基などがあ
げられる。使用されるシリコーン化合物は以上に限定さ
れることはなく、一般的な反応性シリコーン化合物でも
可能である。またシランカップリング剤としてN−β
(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチル
ジメトキシシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメト
キシエトキシシラン)、β−(3,4エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシランなどがある。アルコキシシランとしてテトラ
メトキシシラン、テトラエトキシシランなど以上に限定
されることはなく、一般的に使用される化合物である。
びシリコーン化合物を予め含有させた電解液を巻回型の
コンデンサ素子に単に含浸させる場合と比較して、燐系
化合物およびシリコーン化合物を素子中心部まで容易に
分布させることが可能となるので、同種の燐系化合物を
予め含有させた電解液を巻回型のコンデンサ素子に単に
含浸させる場合に生じ易い、添加剤の粗な部分(電解液
を単に含浸させた場合には、燐系添加剤およびシリコー
ン化合物が素子中心部まで十分行き渡らず、分布が不均
一になる)からの水和による電極箔の劣化を生じ難くす
ることができるので、電極箔の水和劣化による静電容量
の低下や水素ガス発生の程度をより一層改善できるの
で、より信頼性の高いコンデンサを構成することができ
るという作用を有する。
セパレータへの付着量がセパレータの単位重量当たり
5.0mg/g未満では水和劣化抑制効果が十分でない
ので好ましくない。また、付着量がセパレータの単位重
量当たり50.0mg/gを越える範囲においては、燐
系化合物の有する疎水性の長鎖アルキル鎖の影響によ
り、親水性であるセパレータへの電解液の浸透性が低下
するため、コンデンサのインピーダンスが大きくなり好
ましくない。また、前記燐系化合物およびシリコーン化
合物の電極箔への付着量が電極箔の単位重量当たり0.
5mg/g未満では水和劣化抑制効果が十分でないので
好ましくない。また、付着量が電極箔の単位重量当たり
5.0mg/gを越える範囲においては、電解液/電極
箔界面の抵抗成分が大きくなり、コンデンサのインピー
ダンスが大きくなるので好ましくない。陰極箔について
は、化成、未化成いずれの場合も同様の効果を発現でき
るが、更に信頼性を高めるためには、陰極に1〜2V程
度の化成処理を行うことが望ましい。
〜8のいずれか一つに記載の発明において、封口材にイ
ソブチレンイソプレンラバー、エチレンプロピレンター
ポリマーおよびそれらの混合物を用い、かつ封口材の任
意の部位の硬度を65〜100IRHD(国際ゴム硬さ
単位)に規定したものである。封口材の硬度が65IR
HD未満であれば、ガス発生の少ないコンデンサを構成
した場合においても、100℃を越える温度において試
験した場合においては、電解液中に含まれる水分の蒸気
圧のみでコンデンサの外観変形が生じたり、封口ゴムの
飛び出しが生じたりするので好ましくない。また、硬度
が100IRHDを越える範囲の封口ゴムを用いた場合
においては、ゴムが脆くなり、試験中にゴムに亀裂が入
るなどの不具合が生じるので好ましくない。また、シリ
コーン化合物を封口材の内部に含有させるか、表面に付
着させた場合、リードと封止されている部分の密着性が
向上するなどの効果により、特に陽極リードの腐食反応
を抑制することができ、また電解液中の溶媒のドライア
ップを抑制することができるため静電容量の低下を抑制
できるという作用を有する。
1〜10に記載の発明において、アルミケースの底面厚
みの規定およびアルミニウムケースの内面に処理するリ
ン化合物およびシリコーン化合物を限定したものであ
り、このことにより、100℃以上定格負荷、無負荷試
験においてもアルミニウム電解コンデンサの外観変化や
ケース内面の腐食の増大をより一層抑制することができ
るという作用を有する。
5〜12のいずれか一つに記載の発明において、リン化
合物のうちアルキル燐酸エステルがモノメチル燐酸エス
テル、モノエチル燐酸エステル、モノプロピル燐酸エス
テル、モノブチル燐酸エステル、モノヘキシル燐酸エス
テル、モノオクチル燐酸エステル、モノデシル燐酸エス
テル、ジメチル燐酸エステル、ジエチル燐酸エステル、
ジプロピル燐酸エステル、ジブチル燐酸エステル、ジヘ
キシル燐酸エステル、ジオクチル燐酸エステル、ジデシ
ル燐酸エステル、トリメチル燐酸エステル、トリエチル
燐酸エステル、トリプロピル燐酸エステル、トリブチル
燐酸エステル、トリヘキシル燐酸エステル、トリオクチ
ル燐酸エステル、トリデシル燐酸より選ばれる一種以上
の化合物に限定したものである。
する。
実施の形態1〜25および比較例1〜8の電解液組成、
使用したセパレータのリン化合物もしくはシリコーン化
合物付着量、使用した電極箔のリン化合物もしくはシリ
コーン化合物付着量、使用した封口材の含有塩素量、封
口材の硬度および表面処理したシリコーン化合物、アル
ミニウムケースの底面厚みおよびアルミニウムケース内
面に処理を行った化合物を示す。
火点をクリーブランド開放式法で測定した結果、128
℃〜134℃の温度範囲において試験炎が消えることが
確認されたことにより、これらの電解液は引火点を有さ
ない。また、本発明の実施の形態1〜25の電解液を−
30℃の温度に設定した低温恒温槽中で24時間放置し
た結果、性状の変化は確認されなかったことにより、電
解液の凝固点が−10℃以下であることも確認された。
7)〜(化14)の化学式は以下に示すものである。
1〜25および比較例1〜8の電解液を用いて構成した
アルミニウム電解コンデンサの20℃/100kHzに
おけるインピーダンスに対する−10℃/100kHz
のインピーダンス比、温度110℃で1000時間の定
格電圧印加および無負荷放置試験後の製品底面部の膨れ
量、漏れ電流の変化率、封口ゴムより透過した溶媒の透
過量、陽極アルミニウムリードの腐食性および封口ゴム
の状態を示す。なお、本試験に供したアルミニウム電解
コンデンサは、定格電圧6.3V−静電容量560μF
(サイズ:φ8×11L)および定格電圧50V−静電
容量1500μF(サイズ:φ16×35.5L)の二
種類である。また、セパレータ(マニラ麻繊維材質)、
電極箔および封口ゴム(樹脂加硫したイソブチレンイソ
プロピレンラバー[ブチルゴム]材質)のリン化合物も
しくはシリコーン化合物の付着処理については、任意濃
度のリン化合物もしくはシリコーン化合物の水溶液中に
セパレータ、電極箔および封口ゴムを浸漬処理した後、
100℃中で1時間乾燥処理を行った。また、封口ゴム
中の塩素量については、三菱化学(株)製の全塩素分析
装置(品番:TSX−10)により測定を行い、封口ゴ
ムの重量当たりの塩素量に換算して示した。
アルミニウム電解コンデンサは、インピーダンス比も低
く、110℃中の寿命試験においてもアルミニウムケー
スの底面部の膨れ量(L寸変化)および漏れ電流値の変
化率が少なく、かつ陽極アルミニウムリードの腐食性、
封口ゴムの飛び出しもないことが判る。
100kHzにおけるインピーダンスに対する−10
℃、100kHzのインピーダンス比が4以下であり、
かつ温度100℃以上での定格電圧印加および無負荷放
置試験1000時間以内のアルミニウムケースの底面部
の弁膨れ量が+1mm以下であり、かつ初期漏れ電流値
に対する100℃以上での無負荷放置試験1000時間
以内での漏れ電流値の比率が+5000%以下といった
性能を有し、高温下で長時間使用した場合でも外観変
化、特性劣化が少ない上、電子機器の異常作動等により
アルミニウム電解コンデンサに異常電圧や逆電圧が印加
されて安全弁が作動し、万一電解液が噴出した際にも発
火の危険性も少ない、低温特性に優れる高含水率の電解
液を用いることにより、信頼性の高い上、インピーダン
ス性能並びにその低温特性に優れる定格電圧100V以
下のアルミニウム電解コンデンサを構成することができ
る。
コンデンサの構成を示す一部切欠斜視図
Claims (14)
- 【請求項1】 表面に酸化アルミニウムからなる誘電体
層を形成した陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔
をその間にセパレータを介在させて巻回することにより
構成されたコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、前
記コンデンサ素子を有底筒状のアルミニウムケースに収
納した後、このアルミニウムケースの開口部を封口材で
封止したアルミニウム電解コンデンサにおいて、前記駆
動用電解液の含水率が20〜90wt%であり、かつ駆
動用電解液が蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、乳
酸アンモニウム、グリコール酸アンモニウム、蓚酸アン
モニウム、琥珀酸アンモニウム、マロン酸アンモニウ
ム、アジピン酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、
グルタル酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウムよ
り選ばれる一種以上の化合物を主電解質として含有し、
かつトリメチルアジピン酸、1,6−デカンジカルボン
酸、セバシン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチ
ルオクタンジカルボン酸、3−tert−ブチルアジピン
酸、3−tert−オクチルヘキサン二酸、3−n−ドデシ
ルヘキサン二酸、(化1)で示される有機カルボン酸、
(化2)で示される有機カルボン酸もしくはこれらのア
ンモニウム塩より選ばれる一種以上の化合物を1wt%
以上含有し、引火点を有さないものであり、かつ駆動用
電解液の凝固点が−10℃以下であり、かつ前記封口材
の含有塩素量が封口材重量に対して300ppm以下で
あり、かつ20℃、100kHzにおけるインピーダン
スに対する−10℃、100kHzのインピーダンス比
が4以下である定格電圧100V以下のアルミニウム電
解コンデンサ。 【化1】 【化2】 - 【請求項2】 温度100℃以上での定格電圧負荷およ
び無負荷放置試験における1000時間以内のアルミニ
ウムケース底面部の弁膨れ量が+1mm以内であり、か
つ初期漏れ電流値に対する100℃以上で無負荷放置試
験を実施した1000時間以内での漏れ電流値の変化率
が+5000%以内である請求項1に記載のアルミニウ
ム電解コンデンサ。 - 【請求項3】 駆動用電解液が、エチレングリコール、
プロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、
ポリエチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレ
ンオキシドから成る共重合物から選ばれる一種以上より
なる有機溶媒を含有し、かつアルキル燐酸エステル、次
亜燐酸、ピロ燐酸およびこれらの塩より選ばれる一種以
上のリン化合物を0.01wt%以上含有し、かつp−
ニトロフェノール、m−ニトロフェノール、o−ニトロ
フェノール、p−ニトロ安息香酸、m−ニトロ安息香
酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロアニソール、m−
ニトロアニソール、o−ニトロアニソールより選ばれる
一種以上のニトロ化合物を0.01wt%以上含有する
ものである請求項1または2に記載のアルミニウム電解
コンデンサ。 - 【請求項4】 蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、
乳酸アンモニウム、グリコール酸アンモニウム、蓚酸ア
ンモニウム、琥珀酸アンモニウム、マロン酸アンモニウ
ム、アジピン酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、
グルタル酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウムよ
り選ばれる一種以上の化合物の総含有量に対するトリメ
チルアジピン酸、1,6−デカンジカルボン酸、セバシ
ン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、ブチルオクタン
ジカルボン酸、3−tert−ブチルアジピン酸、3−tert
−オクチルへキサン二酸、3−n−ドデシルヘキサン二
酸、(化1)で示される有機カルボン酸、(化2)で示
される有機カルボン酸もしくはこれらのアンモニウム塩
より選ばれる一種以上の化合物の総含有量の比率が0.
05以上〜5.0未満の範囲にあり、かつ上記化合物の
総含有量が電解液の重量に対して10wt%以上である
駆動用電解液を用いた請求項1〜3のいずれか一つに記
載のアルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項5】 コンデンサ素子を構成するセパレータに
アルキル燐酸エステル、次亜燐酸、ピロ燐酸もしくはそ
れらの塩、およびシリコーン化合物として一般式(化
3)で示されるシリコーン化合物[特に反応性シリコー
ンであるヒドロキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコ
ーン、カルボキシル変性シリコーン、アルコール変性シ
リコーン、エポキシ変性シリコーンなど]およびシラン
カップリング剤、アルコキシシランより選ばれる一種以
上の化合物を付着させた請求項1〜4のいずれか一つに
記載のアルミニウム電解コンデンサ。 【化3】 - 【請求項6】 化合物の付着量がセパレータの単位重量
当たり5.0〜50.0mg/gである請求項5に記載
のアルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項7】 コンデンサ素子を構成する陽極アルミニ
ウム箔、陰極アルミニウム箔の少なくとも一方にアルキ
ル燐酸エステル、次亜燐酸、ピロ燐酸もしくはそれらの
塩、およびシリコーン化合物として一般式(化3)で示
されるシリコーン化合物[特に反応性シリコーンである
ヒドロキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カ
ルボキシル変性シリコーン、アルコール変性シリコー
ン、エポキシ変性シリコーンなど]およびシランカップ
リング剤、アルコキシシランより選ばれる一種以上の化
合物を付着させた請求項1〜6いずれか一つに記載のア
ルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項8】 化合物の付着量が電極箔の単位重量当た
りで0.5〜5.0mg/gである請求項7に記載のア
ルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項9】 封口材がイソブチレンイソプレンラバ
ー、エチレンプロピレンターポリマーおよびそれらの混
合物よりなり、かつ封口材の任意の部位の硬度が65〜
100IRHD(国際ゴム硬さ単位)である請求項1〜
8のいずれか一つに記載のアルミニウム電解コンデン
サ。 - 【請求項10】 シリコーン化合物として一般式(化
3)であるシリコーン化合物[特に反応性シリコーンで
あるヒドロキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコー
ン、カルボキシル変性シリコーン、アルコール変性シリ
コーン、エポキシ変性シリコーンなど]およびシランカ
ップリング剤、アルコキシシランより選ばれる一種以上
の化合物を封口材の内部に含有させるか、もしくは表面
に付着させた請求項1〜9のいずれか一つに記載のアル
ミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項11】 アルミニウムケースがアルミニウムも
しくはアルミニウム合金よりなり、かつアルミニウムケ
ース底面部の板厚みが0.30mm以上である請求項1
〜10のいずれか一つに記載のアルミニウム電解コンデ
ンサ。 - 【請求項12】 アルミニウムケースの内面にアルキル
燐酸エステル、次亜燐酸、ピロ燐酸もしくはそれらの
塩、またはシリコーン化合物として一般式(化3)であ
るシリコーン化合物[特に反応性シリコーンであるヒド
ロキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボ
キシル変性シリコーン、アルコール変性シリコーン、エ
ポキシ変性シリコーンなど]およびシランカップリング
剤、アルコキシシランより選ばれる一種以上の化合物を
付着させた請求項1〜11のいずれか一つに記載のアル
ミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項13】 アルキル燐酸エステルがモノアルキル
燐酸エステル、ジアルキル燐酸エステル、トリアルキル
燐酸エステルより選ばれる一種以上の化合物であって、
一分子当たりのアルキル鎖の総炭素数が3〜36個であ
る請求項5〜12のいずれか一つに記載のアルミニウム
電解コンデンサ。 - 【請求項14】 アルキル燐酸エステルがモノメチル燐
酸エステル、モノエチル燐酸エステル、モノプロピル燐
酸エステル、モノブチル燐酸エステル、モノへキシル燐
酸エステル、モノオクチル燐酸エステル、モノデシル燐
酸エステル、ジメチル燐酸エステル、ジメチル燐酸エス
テル、ジプロピル燐酸エステル、ジブチル燐酸エステ
ル、ジヘキシル燐酸エステル、ジオクチル燐酸エステ
ル、ジデシル燐酸エステル、トリメチル燐酸エステル、
トリエチル燐酸エステル、トリプロピル燐酸エステル、
トリブチル燐酸エステル、トリヘキシル燐酸エステル、
トリオクチル燐酸エステル、トリデシル燐酸エステルよ
り選ばれる一種以上の化合物である請求項5〜13のい
ずれか一つに記載のアルミニウム電解コンデンサ。
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