JP2008205192A - アルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ及びアルミ電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ電解コンデンサに用いた場合に、高温雰囲気下でも、コンデンサ素子の巻き緩みが原因の静電容量の低下が生じないアルミ電解コンデンサ巻き止め用粘着テープ、およびこれを用いたアルミ電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】支持基材と粘着剤層から構成されるアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープであって、前記粘着剤層が粘着剤及び層状珪酸塩を含有することを特徴とするアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ。
【選択図】なし

Description

本発明は、支持基材と粘着剤層から構成されるアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ、及び、前記テープを用いてなるアルミ電解コンデンサ、に関する。

従来、アルミ電解コンデンサの素子巻き止めには、接着剤や粘着テープが使用されており、機械化等が容易に実施できる粘着テープ方式が主流となっている。この粘着テープには、ポリプロピレンや、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテンフィルムなどを支持基材に用いたゴム系、アクリル系粘着テープが使用されてきた（特許文献１〜３）。

ここで、上述したアルミ電解コンデンサには、耐熱性が要求される。例えば、高温保証用の湿式アルミ電解コンデンサは、１５０℃の耐熱性が要求される。

また、表面実装用のチップ部品の場合には、近年の脱鉛による半田溶融温度の上昇のため、半田リフロー時の温度に耐えうる２５０℃以上の耐熱性が要求されている。このため、アルミ電解コンデンサ素子巻き止め用の粘着テープとして使用される粘着テープについても、アルミ電解コンデンサ素子にかかる負荷温度に対する耐熱性が要求される。

更に、乾式アルミ電解コンデンサでは、その製造工程において、電解紙やセパレータの炭化処理工程において、２５０℃以上の熱処理工程が存在する。したがって、乾式アルミ電解コンデンサにおいても、高耐熱性が要求されている。

しかしながら、上記した従来のアルミ電解コンデンサ巻き止め用粘着テープでは、耐熱性不足のため、コンデンサ素子の巻き緩みが発生して、静電容量が低下などの問題が生じている。

特開平５−１０１９８６号公報 特開２００１−９３７８２号公報 特開平５−１０１９８５号公報

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、高温雰囲気下でも、アルミ電解コンデンサ素子の巻き緩みが原因の静電容量の低下が生じないアルミ電解コンデンサ巻き止め用粘着テープ、およびこれを用いたアルミ電解コンデンサを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討した結果、下記アルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープを用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、支持基材と粘着剤層から構成されるアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープであって、前記粘着剤層が粘着剤及び層状珪酸塩を含有することを特徴とする。

本発明におけるアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープは、前記粘着剤層が、粘着剤１００重量部に対して、前記層状珪酸塩を１〜４０重量部含有することが好ましい。

本発明におけるアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープは、粘着剤層の粘着面をステンレス板に貼付し、貼付面積１０ｍｍ×２０ｍｍ、使用温度１７５℃で荷重２５ｇをかけて、1時間後のズレ距離（せん断保持力）が０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明におけるアルミ電解コンデンサは、前記アルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープを用いてなることを特徴とする。

本発明のアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープは、粘着剤層に層状珪酸塩を含有することにより、高温雰囲気下であっても、被着体に対して粘着力を保持でき、コンデンサ素子の巻き緩みによる静電容量の低下を防止できるアルミ電解コンデンサを提供することができ、有効である。

本発明のアルミ電解コンデンサ巻き止め用粘着テープは、支持基材及び粘着剤層から構成されている。以下に具体的に説明する。

本発明に用いられる支持基材としては、特に限定されるものではないが、耐熱性を有するものが好ましい。例えば、溶融温度が１７５℃以上であり、延伸処理が施されたプラスチックフィルムがより好ましく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリサルフォン（ＰＳＦ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム等が挙げられる。また、クラフト紙、マニラ麻紙、合成繊維紙又はこれらの２種以上からなる混抄紙を用いることができる。

支持基材の厚みは、コンデンサ素子の巻き止め作業性を損なわない範囲で、適宜選択できるが、通常、５〜１００μｍが好ましく、より好ましくは、９〜５０μｍ程度である。

また、支持基材のテープ幅方向の熱収縮率が、コンデンサ素子にかかる負荷温度（−３０〜３００℃）に対して、５％以下が好ましく、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。一例としては、二軸延伸ポリエステルフィルム（例えば、商品名：ＬＣＰフィルム、住友化学工業製）や、二軸延伸ポリフェニレンサルファイドフィルム（例えば、商品名：トレリナ３０３０、東レ製）などが挙げられる。前記二軸延伸ポリエステルフィルムでは、１５０℃までの温度範囲で、テープ幅方向の熱収縮率が、５％以下となる。また、前記二軸延伸ポリフェニレンサルファイドフィルムでは、２４０℃までの温度範囲でテープ幅方向の熱収縮率が、５％以下となる。なお、熱収縮率の測定方法は、テープ形態にて、粘着テープを２０ｍｍ角にカットし、ＢＡ板に貼り合わせ、所定のピーク温度に設定した半田リフロー炉（ノリタケカンパニーリミテッド製、ＣＰＬ−１０４Ｓ）を通過させ、その加熱前後のテープのサイズを、投影機（ミツトヨ製：ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ ＰＪ−Ｈ３００Ｆ）を用いてＭＤ方向およびＴＤ方向のいずれもについて測定する。上記ＢＡ板とは、ＪＩＳ「ＢＡ仕上げ」に準じ、ＢＡ５号に表面仕上げしたＳＵＳ３０４板（日本金属（株）製ＢＡ５号仕上げＳＵＳ３０４）をいう。

本発明の粘着テープの粘着剤層は、粘着性を有するものであれば、その材質や構成などは特に限定されないが、通常用いられる粘着剤、例えば、アクリル系粘着剤やゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の粘着剤を用いることができる。この中でも、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。

アクリル系粘着剤としては、粘着性及び耐熱性を与える低ガラス転移温度（Ｔｇ）のアクリル系モノマーを主モノマーとして用いることができる。また、接着性や凝集力を与える高Ｔｇのコモノマーや、架橋性や接着性の改良に用いられる官能基含有モノマーであるモノエチレン性不飽和モノマー等を用いることもできる。

前記主モノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート等の１種又は２種以上をモノマー成分として用いたアクリル系ポリマーなどが挙げられる。前記アクリル系粘着剤は比較的耐熱性も高く、本発明に最も好適な粘着剤である。

前記コモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルエーテル、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル基含有化合物が挙げられる。

前記官能基含有モノマーとして、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー；（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、アリルアルコールなどのヒドロキシル基含有モノマー；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等の三級アミノ基含有モノマー；アクリルアミド、メタアクリルアミド等のアミド基含有モノマー；Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−オクチル（メタ）アクリルアミド等のＮ−置換アミド基含有モノマー；グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有モノマー等が挙げられる。これら共重合可能なモノマー成分は、１種又は２種以上使用できる。これら共重合可能なモノマーの使用量は、全モノマー成分の７０重量％以下、さらには４０重量％以下が好ましい。

前記アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は２種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式で行うこともできる。アクリル系ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは５０万〜１５０万、さらに好ましくは８０万〜１２０万である。また、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、６〜１０であるのが好ましい。

重量平均分子量は、ＧＰＣ法で標準ポリスチレンにより換算した値である。ＧＰＣ本体として、東ソー社製のＨＬＣ−８１２０ＧＰＣを使用し、カラム温度４０℃、ポンプ流量０．５ｍｌ／ｍｉｎ、検出器ＲＩを用いたデータ処理は、予め分子量が既知の標準ポリスチレンの検量線（分子量５００〜２０６０万での検量）を用い、換算分子量より分子量を求めた。
使用カラム：ＴＳＫｇｅｌ ＧＭＨ−Ｈ（Ｓ）×２本（東ソー社製）
移動相：テトラヒドロフラン
注入量：１００μｌ
サンプル濃度：１．０ｇ／ｌ（テトラヒドロフラン溶液）
分散度は、重量平均分子量と数平均分子量の比として算出した。数平均分子量の測定は、重量平均分子量の測定と同一方法にて実施した。

前記アクリル系粘着剤には、適宜、架橋剤を含有することができる。例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ架橋剤、アジリジン系架橋剤、キレート系架橋剤等が挙げられる。

架橋剤の使用量は特に制限されるものではないが、例えば、前記アクリル系ポリマー１００重量部に対して、０．１〜１５重量部が好ましく、１〜１０重量部がより好ましい。０．１重量部未満であると凝集力不足となり、１５重量部を越えると粘着力不足となる。

層状珪酸塩としては、特に限定されるものではないが、例えば、サボナイト、スメクタイト、ソーコナイト、スチブンサイト、ヘクトライト、マーガライト、タルク、金雲母、白雲母、クリソタイル、緑泥石、バーミキュライト、カオリナイト、ザンソフィライト、ディッカイト、ナクライト、バイロフィライト、モンモリロナイト、ハイデライト、ノントナイト、テトラシリリックマイカ、ナトリウムテニオライト、アンチゴライト、ハロイサイトなどが挙げられ、中でも、モンモリロナイト、スメクタイトを用いることがより好ましい態様である。なお、前記層状珪酸塩は、天然物又は合成物のいずれであってもよく、これらの１種類あるいは２種類以上を同時に使用しても何ら問題はない。

前記層状珪酸塩の平均粒径は、０．０１〜１００μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜１０μｍであり、アスペクト比は２０〜５００が好ましく、より好ましくは５０〜２００である。

前記層状珪酸塩の使用量は、特に限定されるものではいが、耐熱性が得られるようにするため、使用量が適宜決定される。例えば、テープの粘着剤層の粘着面を、ステンレス板に貼付し、貼付面積１０ｍｍ×２０ｍｍで、使用温度１７５℃、荷重２５ｇをかけて、１時間後のズレ距離（せん断保持力：ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定）が０．３ｍｍ以下になるように層状珪酸塩を添加するように調整することが好ましい態様である。具体的には、前記アクリル系ポリマー１００重量部に対して、層状珪酸塩は１〜４０重量部が好ましく、より好ましくは１０〜３０重量部であり、更に好ましくは、１０〜２０重量部である。１重量部未満であると、耐熱性が発現されにくい。一方、４０重量部を越えると粘着剤の粘着性を喪失させる原因となる。

前記粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来公知の各種の開始剤、粘着付与剤、老化防止剤、充填剤、着色剤、連鎖移動剤、可塑剤等の添加剤を用いてもよい。

前記粘着剤層の調製に用いる溶媒は特に制限されないが、通常は、有機溶媒が用いられる。有機溶媒としては、粘着剤組成物を均一に溶解できるものが、製膜時の塗膜安定性の面でよい。有機溶媒としては、例えば、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ｏ‐キシレン、m‐キシレン、p‐キシレン、シクロヘキサン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１‐ペンタノール、シクロヘキサノール、２‐メチルシクロヘキサノール、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジベンジルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、２‐ヘプタノン（メチルペンチルケトン）、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、酢酸アミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ)、Ｎ‐メチルピロリドン、２‐メトキシエタノール、２‐エトキシエタノール、２‐ブトキシエタノールなどがあげられる。前記有機溶媒としては、酢酸エチル、トルエン、キシレン等が好ましい。溶媒により、粘着剤組成物は、通常、固形分濃度が、５〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％、さらに好ましくは１０〜２５重量％の溶液に調製される。

形成される粘着剤層の厚みは、特に限定されないが、通常２〜１００μｍ程度が好ましく、５〜５０μｍ程度がより好ましく、１０〜３０μｍが更に好ましい。１００μｍを越えると、厚くなりすぎてハンドリングしにくい場合がある。

本発明の粘着剤層の形成方法は、粘着剤組成物を、支持基材上に塗布して、粘着剤組成物層を形成する。当該形成方法としては、各種方法を採用できる。例えば、粘着剤組成物層の形成に連続塗工装置を用いる場合は、例えば、粘着剤組成物（溶液）を連続的に供給して、装置先端に取り付けたダイスなどの吐出手段より連続的にシート基材上に薄層に押出してする方法が挙げられる。また粘着剤組成物層を形成する方法として、バッチ方式を採用する場合には、支持基材上に粘着剤組成物（溶液）を基材上に流延して、アプリケーターや、マイヤーバー、ナイフコーターで成形する方法が挙げられる。このようにして、薄層化した粘着剤組成物を支持基材上に積層した後、加熱して、溶媒を除去する。

本発明の粘着テープの厚さは、折れや裂けを防止するため少なくとも５μｍ以上が好ましく、さらに、好適なハンドリング性に鑑みると１０〜１００μｍが好ましい。

前記粘着剤層のせん断保持力は、粘着剤層の粘着面をステンレス板に貼付して、粘着剤層を接着面積１０ｍｍ×２０ｍｍになるように２ｋｇゴムローラーを１往復して圧着し、使用温度１７５℃で、荷重２５ｇをかけて、１時間後のズレ距離（せん断保持力：ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定）（ｍｍ）を測定することにより評価した。せん断保持力としては、０．３ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．２ｍｍ以下である。せん断保持力が０．３ｍｍを超えると、素子巻き緩みが発生する場合がある。

次に、本発明のアルミ電解コンデンサについて説明すると、当該アルミ電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻き回すことにより構成されるコンデンサ素子と、陽極、陰極箔からそれぞれ引き出された端子、これらを封止する封口材とケースにより構成されたものである。ここで、コンデンサ素子の巻き止め用テープとして、前記アルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープを用いられる。このテープを用いることにより、高温雰囲気下であっても、コンデンサ素子の巻き緩みによる静電容量の低下を防止できるアルミ電解コンデンサを得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下、部とあるのは重量部を意味するものとする。

＜実施例１＞
支持基材として、二軸延伸ポリフェニレンサルファイドフィルム（商品名：トレリナ３０３０、東レ製、厚さ：２５μｍ）を用いた。

粘着剤層は以下の方法により調製した。まず、アクリル酸ｎ−ブチル１００部、アクリル酸５部からなるモノマー混合溶液から得たベースポリマーであるアクリル系ポリマーを調製した。このアクリル系ポリマー１００部に対して、層状珪酸塩であるモンモリナイト（商品名：クニピアＧ、クニミネ工業社製、平均粒径：０．１μｍ）１０部を添加し、更に、前記アクリル系ポリマー１００部に対し、エポキシ系架橋剤（商品名：テトラッドＣ、三菱瓦斯化学社製）を１部、溶剤であるトルエンを５００部添加して、アクリル系粘着剤溶液を調製した。このアクリル系粘着剤溶液を、厚さが２０μｍの粘着剤層となるように、支持基材上に塗布・乾燥させ、粘着剤層を作製した。

＜実施例２＞
支持基材として、二軸延伸ポリエステルフィルム（例えば、商品名：ＬＣＰフィルム、住友化学工業製、厚さ：２５μｍ）を用いた。

粘着剤層は以下の方法により調製した。まず、アクリル酸ｎ−ブチル７０部、アクリル酸２−エチルヘキシル２５部、アクリル酸５部からなるモノマー混合溶液から得たベースポリマーであるアクリル系ポリマーを調製した。このアクリル系ポリマー１００部に対して、層状珪酸塩であるモンモリナイト（商品名：クニピアＧ、クニミネ工業社製、平均粒径：０．１μｍ）１５部を添加し、更に、前記アクリル系ポリマー１００部に対し、エポキシ系架橋剤（商品名：テトラッドＣ、三菱瓦斯化学社製）を３部、溶剤であるトルエンを５００部添加してアクリル系粘着剤溶液を調製した。このアクリル系粘着剤溶液を、厚さが２０μｍの粘着剤層となるように、支持基材上に塗布・乾燥させ粘着剤層を作製した。

＜比較例１＞
実施例１において層状珪酸塩を添加せずに粘着剤層を調製した以外は、実施例１と同様にして、粘着テープを作製した。

＜比較例２＞
実施例２において層状珪酸塩を添加せずに粘着剤層を調製した以外は、実施例２と同様にして、粘着テープを作製した。

実施例および比較例で得られた粘着剤層についての評価結果を表１に示す。

本発明の粘着テープを用いることにより、高温雰囲気下でのせん断保持力が０．３ｍｍ以下であることが確認でき、高耐熱性を有することが確認できた。このため、高温保証用のアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用に使用して、高温処理を施された場合であっても、素子緩みなどの不具合の発生を防止できることが確認できた。一方、比較例では、せん断保持力が０．３ｍｍを超え、高温処理による素子緩みが生じやすいことが確認された。

Claims (4)

1. 支持基材の片面に粘着剤層を有するアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープであって、
   前記粘着剤層が粘着剤及び層状珪酸塩を含有することを特徴とするアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ。
2. 前記粘着剤層が、粘着剤１００重量部に対して、層状珪酸塩を１〜４０重量部含有することを特徴とする請求項１記載のアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ。
3. 前記粘着剤層の粘着面をステンレス板に貼付し、貼付面積１０ｍｍ×２０ｍｍ、使用温度１７５℃で荷重２５ｇをかけて、1時間後のズレ距離（せん断保持力）が０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープ。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のアルミ電解コンデンサ素子巻き止め用テープを用いてなるアルミ電解コンデンサ。