(57)【要約】  電解コンデンサ用の電解液は、有機溶媒と、有機溶媒に溶解された添加物と、電解質とを含む。添加物は、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成されている。電解質は、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる。2008029821.tif 000011
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサ用の電解液であって、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
前記有機溶媒に溶解された、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる電解質と、を備えた、
電解液。
【化１】
2008029821.tif 000009
【請求項２】
前記電解液中の前記添加物の含有率が、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下である、
請求項１記載の電解液。
【請求項３】
前記電解質の濃度が、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である、
請求項１記載の電解液。
【請求項４】
前記有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、スルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい、
請求項１記載の電解液。
【請求項５】
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を有するコンデンサ素子と、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
前記有機溶媒に溶解された、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる電解質と、を含み前記コンデンサ素子に含浸した電解液と、を備えた、
電解コンデンサ。
【化１】
2008029821.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサ用の電解液とそれを用いた電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサに用いられる電解液には、一般的にγ−ブチロラクトンやエチレングリコール等の有機化合物が主溶媒として用いられる。そしてマレイン酸やシトラコン酸に代表されるカルボン酸のアンモニウム塩などが電解質として用いられる（例えば、特許文献１参照）。あるいは、アルキル置換アミジン基を有する化合物の４級化物のカルボン酸塩が電解質として用いられる（例えば、特許文献２参照）。【０００３】
近年、環境負荷物質の使用量削減のため、半田の鉛フリー化が進んでいる。この鉛フリー半田に対応するためには、リフロー工程時の温度を２６０℃まで上げる必要がある。しかしながら、上述のような従来の電解液を用いた電解コンデンサでは、例えば２６０℃に至る半田リフロー炉の熱により、コンデンサ内のわずかな水分が気化し、コンデンサ内の内圧が上昇する。このように内圧が上昇すると、コンデンサの封口材が変形し、実装不良に至ることがある。
【特許文献１】米国特許第４７１５９７６号公報
【特許文献２】国際公開第９５／１５５７２号パンフレット
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、リフロー工程のような高温下でも安定で長寿命な電解液と、それを用いた高信頼性の電解コンデンサである。本発明の電解コンデンサ用の電解液は、有機溶媒と、有機溶媒に溶解された添加物と、電解質とを含む。添加物は、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成されている。電解質は、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる。
【０００５】
【化１】
2008029821.tif 000003
【０００６】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。これらの効果により、電解コンデンサは高温でのリフローでも実装不良を起こさず特性が安定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
【０００８】
１１    陽極
１２    陰極
１３    セパレータ
１５    陽極リード
１６    陰極リード
１７    封口材
１８    ケース
１９    コンデンサ素子
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図である。この電解コンデンサは、コンデンサ素子１９と、金属製のケース１８と、封口材１７とを有する。【００１０】
コンデンサ素子１９は、陽極１１と、陰極１２と、この両者に介在するセパレータ１３とで構成されている。陽極１１、陰極１２は例えばアルミニウム箔である。すなわち、この電解コンデンサは、アルミ電解コンデンサである。セパレータ１３は、紙や織布、不織布などで構成されている。陽極１１と陰極１２とはセパレータ１３を介して対向するように捲回されている。陽極１１には陽極リード１５が、陰極１２には陰極リード１６がそれぞれ接続されている。コンデンサ素子１９には電解液（図示せず）が含浸している。【００１１】
ケース１８は例えばアルミニウム製であり、封口材１７はゴムやフェノール樹脂などで形成されている。ケース１８は電解液が含浸したコンデンサ素子１９を収容し、封口材１７はケース１８の開口部に配置され、コンデンサ素子１９を封止している。【００１２】
電解液の溶媒は有機溶媒である。この有機溶媒には、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物が溶解され、かつオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩が電解質として溶解されている。【００１３】
【化１】
2008029821.tif 000004
【００１４】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。【００１５】
オニウム性カチオンとしては４級化アンモニウムカチオン、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが挙げられる。分解温度の観点から、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが好ましく、さらに好ましくは環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンである。このうち環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンが５員環および６員環であるものが特に好ましい。【００１６】
アミジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。【００１７】
［１］イミダゾリニウム類
１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２，４−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、１−メチル−２，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
［２］イミダゾリウム類
１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−フェニルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ベンジルイミダゾリウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム類
１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
［４］ジヒドロピリミジニウム類
１，３−ジメチル−１，４−ジヒドロピリミジニウム、１，３−ジメチル−１，６−ジヒドロピリミジニウム（これらを総称して１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる）、１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７，９（１０）−ウンデカジエニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５，７（８）−ノナジエニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ヒドロピリミジニウム
グアニジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。【００１８】
［１］イミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
［２］イミダゾリウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
［４］ジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム
なお、アミジニウム、グアニジニウムは一種または二種以上を併用してもよい。またアミジニウム、グアニジニウムのうち、好ましいのはアミジニウムであり、より好ましくはイミダゾリニウム類、イミダゾリウム類である。最も好ましいのは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムである。【００１９】
多価カルボン酸とは、１分子中にカルボキシル基を２個以上含有する化合物である。たとえば、以下のものが挙げられる。すなわち、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、マレイン酸、フマル酸、イコタン酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、フタル酸、サリチル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、安息香酸、レゾルシン酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸等を用いることができる。これらの中で好ましいのは、フタル酸、マレイン酸、サリチル酸、安息香酸である。これらは一種または二種以上を併用してもよい。【００２０】
上述のようなオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンとからなる塩の濃度は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。濃度が１０ｗｔ％より小さいと蒸気圧低減の効果が小さく、リフロー時の内圧の抑制に効果が少ない。また、濃度が５０ｗｔ％を超えると、低温での電解コンデンサの特性が低下する。【００２１】
また、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの溶解量（電解液中の含有率）は、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。溶解量が１ｗｔ％より少ないと水分の気化を抑え内圧の上昇を抑えるという効果を発揮できない。また、溶解量が３０ｗｔ％より多いと電解液の電導度が低下し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増加するなど、コンデンサ特性が低下する。【００２２】
また、有機溶媒には、γ−ブチロラクトン、スルホラン、またはそれらの混合溶媒を主体とする溶媒を用いることができる。すなわち、本実施の形態で用いる有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、スルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい。これらの溶媒もしくは混合溶媒を用いることにより、電解コンデンサの信頼性に加え、低温特性も向上する。【００２３】
以下、本発明の実施の形態について具体的な実施例を用いて詳しく説明する。まず本発明の実施の形態で用いる（１）式〜（３）式の構造を有する化合物を（表１）に示す。【００２４】
【表１】
2008029821.tif 000005
【００２５】
（表１）に示すように、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルは置換基をあらゆる形で選択できる。そのため、粘度や融点等の物理的特性をその電解液の用途に応じて自由に選択できる。これによりあらゆる電圧範囲の電解液に使用できる。また、電解液の調製工程において組成を容易に切り替えることができる。なお、（表１）で示した構造式は、（１）式〜（３）式で示す構造の一例であり、（表１）以外の構造を採ることも可能である。【００２６】
次に本実施の形態による具体的な実施例で用いる電解液の組成を（表２）に示す。構成材料の欄で番号（Ｎｏ．）を表示している材料は（表１）の番号に対応している。なお（表２）は実施例と比較するための比較例で用いた電解液の組成を併せて示している。なお電解液中の水分は２％に調整されている。【００２７】
【表２】
2008029821.tif 000006
【００２８】
そして実施例１〜６の電解液、および比較例１、２の電解液を使用してアルミ電解コンデンサを作製する。この電解コンデンサの直径は６．３ｍｍ、長さは５．８ｍｍ、定格電圧は６．３Ｖ、静電容量は２２０μＦである。封口材１７には樹脂加硫のブチルゴムを使用する。【００２９】
このようにして作製したアルミ電解コンデンサの耐熱性を評価する。なおいずれの試験も試験個数は各１０個である。まず実装性に関わる形状の変化をリフローにより評価する。すなわち、リフロー時の上限温度を２６０℃と想定し、２３０℃で３０秒、２００℃で７０秒のリフローを行う。このリフローを２回実施する。試験実施後の封口材１７の膨れを（表３）に示す。【００３０】
【表３】
2008029821.tif 000007
【００３１】
（表３）から明らかなように、実施例１〜６のアルミ電解コンデンサは比較例１、２のアルミ電解コンデンサに比べて、封口材１７の膨れも非常に小さい。【００３２】
次に、コンデンサ特性や重量の変化、漏液の有無について評価する。すなわち、実施例１〜６および比較例１、２のアルミ電解コンデンサを１０５℃の下で放置し、２０００時間経過後の静電容量の変化率（ΔＣ）、損失角の正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）を測定する。また重量の変化（ΔＷ）を測定する。ΔＷは電解液のドライアップ性を示している。その結果を（表４）に示す。【００３３】
【表４】
2008029821.tif 000008
【００３４】
（表４）から明らかなように、実施例１〜８のアルミ電解コンデンサは、２０００ｈ経過した時点でも、全ての特性が良好であり、比較例１、２と比較しても同等以上の特性を保持している。【００３５】
さらに漏液性試験として、８５℃８５％ＲＨの高温高湿環境下で定格電圧を印加し、２０００時間経過後の封口材１７の状態を観察する。その結果、実施例１〜６および比較例１、２のアルミ電解コンデンサとも漏液は観察されず、実施例１〜６の耐漏液性は比較例１、２と同等以上である。【００３６】
以上の結果から、本実施の形態による電解液を用いることによりリフロー時の封口材１７の膨れを抑制し、かつ信頼性の高いアルミ電解コンデンサを構成できる。【００３７】
なお本実施の形態ではアルミ電解コンデンサを例に説明したが、タンタルやニオブなどの弁金属を電極に用いた電解コンデンサに本発明を適用してもよい。この際、少なくとも陽極１１に弁金属を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電解液は電解コンデンサに使用することができ、特に高温下で長時間安定な信頼性の高い電解コンデンサを実現できる。そのため鉛フリー半田を用いたリフローで実装することができる。このように、電解コンデンサを高性能化できるため、産業上の価値は大きい。
【図１】
2008029821.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月18日(2008.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサ用の電解液であって、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
前記有機溶媒に溶解された、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる電解質と、を備えた、
電解液。
【化１】
2008029821.tif 000013
【請求項２】
前記電解液中の前記添加物の含有率が、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下である、
請求項１記載の電解液。
【請求項３】
前記電解質の濃度が、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である、
請求項１記載の電解液。
【請求項４】
前記有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、スルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい、
請求項１記載の電解液。
【請求項５】
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を有するコンデンサ素子と、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
前記有機溶媒に溶解された、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる電解質と、を含み前記コンデンサ素子に含浸した電解液と、を備えた、
電解コンデンサ。
【化１】
2008029821.tif 000014
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサ用の電解液とそれを用いた電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサに用いられる電解液には、一般的にγ−ブチロラクトンやエチレングリコール等の有機化合物が主溶媒として用いられる。そしてマレイン酸やシトラコン酸に代表されるカルボン酸のアンモニウム塩などが電解質として用いられる（例えば、特許文献１参照）。あるいは、アルキル置換アミジン基を有する化合物の４級化物のカルボン酸塩が電解質として用いられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
近年、環境負荷物質の使用量削減のため、半田の鉛フリー化が進んでいる。この鉛フリー半田に対応するためには、リフロー工程時の温度を２６０℃まで上げる必要がある。しかしながら、上述のような従来の電解液を用いた電解コンデンサでは、例えば２６０℃に至る半田リフロー炉の熱により、コンデンサ内のわずかな水分が気化し、コンデンサ内の内圧が上昇する。このように内圧が上昇すると、コンデンサの封口材が変形し、実装不良に至ることがある。
【特許文献１】米国特許第４７１５９７６号公報
【特許文献２】国際公開第９５／１５５７２号パンフレット
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、リフロー工程のような高温下でも安定で長寿命な電解液と、それを用いた高信頼性の電解コンデンサである。本発明の電解コンデンサ用の電解液は、有機溶媒と、有機溶媒に溶解された添加物と、電解質とを含む。添加物は、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成されている。電解質は、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる。
【０００５】
【化１】
2008029821.tif 000015
【０００６】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。これらの効果により、電解コンデンサは高温でのリフローでも実装不良を起こさず特性が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図である。この電解コンデンサは、コンデンサ素子１９と、金属製のケース１８と、封口材１７とを有する。
【０００８】
コンデンサ素子１９は、陽極１１と、陰極１２と、この両者に介在するセパレータ１３とで構成されている。陽極１１、陰極１２は例えばアルミニウム箔である。すなわち、この電解コンデンサは、アルミ電解コンデンサである。セパレータ１３は、紙や織布、不織布などで構成されている。陽極１１と陰極１２とはセパレータ１３を介して対向するように捲回されている。陽極１１には陽極リード１５が、陰極１２には陰極リード１６がそれぞれ接続されている。コンデンサ素子１９には電解液（図示せず）が含浸している。
【０００９】
ケース１８は例えばアルミニウム製であり、封口材１７はゴムやフェノール樹脂などで形成されている。ケース１８は電解液が含浸したコンデンサ素子１９を収容し、封口材１７はケース１８の開口部に配置され、コンデンサ素子１９を封止している。
【００１０】
電解液の溶媒は有機溶媒である。この有機溶媒には、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物が溶解され、かつオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩が電解質として溶解されている。
【００１１】
【化１】
2008029821.tif 000016
【００１２】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。
【００１３】
オニウム性カチオンとしては４級化アンモニウムカチオン、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが挙げられる。分解温度の観点から、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが好ましく、さらに好ましくは環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンである。このうち環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンが５員環および６員環であるものが特に好ましい。
【００１４】
アミジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。
【００１５】
［１］イミダゾリニウム類
１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２，４−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、１−メチル−２，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
［２］イミダゾリウム類
１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−フェニルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ベンジルイミダゾリウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム類
１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
［４］ジヒドロピリミジニウム類
１，３−ジメチル−１，４−ジヒドロピリミジニウム、１，３−ジメチル−１，６−ジヒドロピリミジニウム（これらを総称して１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる）、１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７，９（１０）−ウンデカジエニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５，７（８）−ノナジエニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ヒドロピリミジニウム
グアニジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。
【００１６】
［１］イミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
［２］イミダゾリウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
［４］ジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム
なお、アミジニウム、グアニジニウムは一種または二種以上を併用してもよい。またアミジニウム、グアニジニウムのうち、好ましいのはアミジニウムであり、より好ましくはイミダゾリニウム類、イミダゾリウム類である。最も好ましいのは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムである。
【００１７】
多価カルボン酸とは、１分子中にカルボキシル基を２個以上含有する化合物である。たとえば、以下のものが挙げられる。すなわち、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、マレイン酸、フマル酸、イコタン酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、フタル酸、サリチル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、安息香酸、レゾルシン酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸等を用いることができる。これらの中で好ましいのは、フタル酸、マレイン酸、サリチル酸、安息香酸である。これらは一種または二種以上を併用してもよい。
【００１８】
上述のようなオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンとからなる塩の濃度は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。濃度が１０ｗｔ％より小さいと蒸気圧低減の効果が小さく、リフロー時の内圧の抑制に効果が少ない。また、濃度が５０ｗｔ％を超えると、低温での電解コンデンサの特性が低下する。
【００１９】
また、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの溶解量（電解液中の含有率）は、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。溶解量が１ｗｔ％より少ないと水分の気化を抑え内圧の上昇を抑えるという効果を発揮できない。また、溶解量が３０ｗｔ％より多いと電解液の電導度が低下し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増加するなど、コンデンサ特性が低下する。
【００２０】
また、有機溶媒には、γ−ブチロラクトン、スルホラン、またはそれらの混合溶媒を主体とする溶媒を用いることができる。すなわち、本実施の形態で用いる有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、スルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい。これらの溶媒もしくは混合溶媒を用いることにより、電解コンデンサの信頼性に加え、低温特性も向上する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について具体的な実施例を用いて詳しく説明する。まず本発明の実施の形態で用いる（１）式〜（３）式の構造を有する化合物を（表１）に示す。
【００２２】
【表１】
2008029821.tif 000017
【００２３】
（表１）に示すように、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルは置換基をあらゆる形で選択できる。そのため、粘度や融点等の物理的特性をその電解液の用途に応じて自由に選択できる。これによりあらゆる電圧範囲の電解液に使用できる。また、電解液の調製工程において組成を容易に切り替えることができる。なお、（表１）で示した構造式は、（１）式〜（３）式で示す構造の一例であり、（表１）以外の構造を採ることも可能である。
【００２４】
次に本実施の形態による具体的な実施例で用いる電解液の組成を（表２）に示す。構成材料の欄で番号（Ｎｏ．）を表示している材料は（表１）の番号に対応している。なお（表２）は実施例と比較するための比較例で用いた電解液の組成を併せて示している。なお電解液中の水分は２％に調整されている。
【００２５】
【表２】
2008029821.tif 000018
【００２６】
そして実施例１〜６の電解液、および比較例１、２の電解液を使用してアルミ電解コンデンサを作製する。この電解コンデンサの直径は６．３ｍｍ、長さは５．８ｍｍ、定格電圧は６．３Ｖ、静電容量は２２０μＦである。封口材１７には樹脂加硫のブチルゴムを使用する。
【００２７】
このようにして作製したアルミ電解コンデンサの耐熱性を評価する。なおいずれの試験も試験個数は各１０個である。まず実装性に関わる形状の変化をリフローにより評価する。すなわち、リフロー時の上限温度を２６０℃と想定し、２３０℃で３０秒、２００℃で７０秒のリフローを行う。このリフローを２回実施する。試験実施後の封口材１７の膨れを（表３）に示す。
【００２８】
【表３】
2008029821.tif 000019
【００２９】
（表３）から明らかなように、実施例１〜６のアルミ電解コンデンサは比較例１、２のアルミ電解コンデンサに比べて、封口材１７の膨れも非常に小さい。
【００３０】
次に、コンデンサ特性や重量の変化、漏液の有無について評価する。すなわち、実施例１〜６および比較例１、２のアルミ電解コンデンサを１０５℃の下で放置し、２０００時間経過後の静電容量の変化率（ΔＣ）、損失角の正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）を測定する。また重量の変化（ΔＷ）を測定する。ΔＷは電解液のドライアップ性を示している。その結果を（表４）に示す。
【００３１】
【表４】
2008029821.tif 000020
【００３２】
（表４）から明らかなように、実施例１〜８のアルミ電解コンデンサは、２０００ｈ経過した時点でも、全ての特性が良好であり、比較例１、２と比較しても同等以上の特性を保持している。
【００３３】
さらに漏液性試験として、８５℃８５％ＲＨの高温高湿環境下で定格電圧を印加し、２０００時間経過後の封口材１７の状態を観察する。その結果、実施例１〜６および比較例１、２のアルミ電解コンデンサとも漏液は観察されず、実施例１〜６の耐漏液性は比較例１、２と同等以上である。
【００３４】
以上の結果から、本実施の形態による電解液を用いることによりリフロー時の封口材１７の膨れを抑制し、かつ信頼性の高いアルミ電解コンデンサを構成できる。
【００３５】
なお本実施の形態ではアルミ電解コンデンサを例に説明したが、タンタルやニオブなどの弁金属を電極に用いた電解コンデンサに本発明を適用してもよい。この際、少なくとも陽極１１に弁金属を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の電解液は電解コンデンサに使用することができ、特に高温下で長時間安定な信頼性の高い電解コンデンサを実現できる。そのため鉛フリー半田を用いたリフローで実装することができる。このように、電解コンデンサを高性能化できるため、産業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図
【符号の説明】
【００３８】
１１    陽極
１２    陰極
１３    セパレータ
１５    陽極リード
１６    陰極リード
１７    封口材
１８    ケース
１９    コンデンサ素子
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008029821.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサ用の電解液であって、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
電解質として前記有機溶媒に溶解されたフタル酸モノ１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウムと、を備えた、
電解液。
【化１】
2008029821.tif 000022
【請求項２】
前記電解液中の前記添加物の含有率が、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下である、
請求項１記載の電解液。
【請求項３】
前記有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい、請求項１記載の電解液。
【請求項４】
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を有するコンデンサ素子と、
有機溶媒と、
前記有機溶媒に溶解された、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物と、
電解質として前記有機溶媒に溶解されたフタル酸モノ１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウムと、を含み前記コンデンサ素子に含浸した電解液と、を備えた、
電解コンデンサ。
【化１】
2008029821.tif 000023
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
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【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサ用の電解液とそれを用いた電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサに用いられる電解液には、一般的にγ−ブチロラクトンやエチレングリコール等の有機化合物が主溶媒として用いられる。そしてマレイン酸やシトラコン酸に代表されるカルボン酸のアンモニウム塩などが電解質として用いられる（例えば、特許文献１参照）。あるいは、アルキル置換アミジン基を有する化合物の４級化物のカルボン酸塩が電解質として用いられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
近年、環境負荷物質の使用量削減のため、半田の鉛フリー化が進んでいる。この鉛フリー半田に対応するためには、リフロー工程時の温度を２６０℃まで上げる必要がある。しかしながら、上述のような従来の電解液を用いた電解コンデンサでは、例えば２６０℃に至る半田リフロー炉の熱により、コンデンサ内のわずかな水分が気化し、コンデンサ内の内圧が上昇する。このように内圧が上昇すると、コンデンサの封口材が変形し、実装不良に至ることがある。
【特許文献１】米国特許第４７１５９７６号公報
【特許文献２】国際公開第９５／１５５７２号パンフレット
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、リフロー工程のような高温下でも安定で長寿命な電解液と、それを用いた高信頼性の電解コンデンサである。本発明の電解コンデンサ用の電解液は、有機溶媒と、有機溶媒に溶解された添加物と、電解質とを含む。添加物は、（１）式、（２）式、（３）式のいずれかで示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成されている。電解質は、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる。
【０００５】
【化１】
2008029821.tif 000024
【０００６】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。これらの効果により、電解コンデンサは高温でのリフローでも実装不良を起こさず特性が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図である。この電解コンデンサは、コンデンサ素子１９と、金属製のケース１８と、封口材１７とを有する。
【０００８】
コンデンサ素子１９は、陽極１１と、陰極１２と、この両者に介在するセパレータ１３とで構成されている。陽極１１、陰極１２は例えばアルミニウム箔である。すなわち、この電解コンデンサは、アルミ電解コンデンサである。セパレータ１３は、紙や織布、不織布などで構成されている。陽極１１と陰極１２とはセパレータ１３を介して対向するように捲回されている。陽極１１には陽極リード１５が、陰極１２には陰極リード１６がそれぞれ接続されている。コンデンサ素子１９には電解液（図示せず）が含浸している。
【０００９】
ケース１８は例えばアルミニウム製であり、封口材１７はゴムやフェノール樹脂などで形成されている。ケース１８は電解液が含浸したコンデンサ素子１９を収容し、封口材１７はケース１８の開口部に配置され、コンデンサ素子１９を封止している。
【００１０】
電解液の溶媒は有機溶媒である。この有機溶媒には、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの少なくとも１つで構成された添加物が溶解され、かつオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩が電解質として溶解されている。
【００１１】
【化１】
2008029821.tif 000025
【００１２】
この組成では、電解コンデンサ内の水分を硼酸エステルが加水分解することで吸収し、電解コンデンサ内の水分の気化による内圧の上昇を抑える。また、オニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンからなる塩の蒸気圧は極めて低いので、結果として高温下での電解液の蒸発を抑制することができる。
【００１３】
オニウム性カチオンとしては４級化アンモニウムカチオン、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが挙げられる。分解温度の観点から、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオンが好ましく、さらに好ましくは環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンである。このうち環状アミジニウムカチオンおよび環状グアニジニウムカチオンが５員環および６員環であるものが特に好ましい。
【００１４】
アミジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。
【００１５】
［１］イミダゾリニウム類
１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２，４−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、１−メチル−２，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
［２］イミダゾリウム類
１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−フェニルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ベンジルイミダゾリウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム類
１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
１，３−ジメチル−１，４−ジヒドロピリミジニウム、１，３−ジメチル−１，６−ジヒドロピリミジニウム（これらを総称して１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる）、１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７，９（１０）−ウンデカジエニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５，７（８）−ノナジエニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボオキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メチルカルボオキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ヒドロピリミジニウム
グアニジニウムカチオンの例としては、下記のものが挙げられる。
【００１６】
［１］イミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム
［３］テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム
［４］ジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム類
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボオキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボオキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−１，４（６）−ジヒドロピリミジニウム
なお、アミジニウム、グアニジニウムは一種または二種以上を併用してもよい。またアミジニウム、グアニジニウムのうち、好ましいのはアミジニウムであり、より好ましくはイミダゾリニウム類、イミダゾリウム類である。最も好ましいのは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムである。
【００１７】
多価カルボン酸とは、１分子中にカルボキシル基を２個以上含有する化合物である。たとえば、以下のものが挙げられる。すなわち、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、マレイン酸、フマル酸、イコタン酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、フタル酸、サリチル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、安息香酸、レゾルシン酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸等を用いることができる。これらの中で好ましいのは、フタル酸、マレイン酸、サリチル酸、安息香酸である。これらは一種または二種以上を併用してもよい。
【００１８】
上述のようなオニウム性カチオンと多価カルボン酸のアニオンとからなる塩の濃度は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。濃度が１０ｗｔ％より小さいと蒸気圧低減の効果が小さく、リフロー時の内圧の抑制に効果が少ない。また、濃度が５０ｗｔ％を超えると、低温での電解コンデンサの特性が低下する。
【００１９】
また、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルの溶解量（電解液中の含有率）は、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲が好ましい。溶解量が１ｗｔ％より少ないと水分の気化を抑え内圧の上昇を抑えるという効果を発揮できない。また、溶解量が３０ｗｔ％より多いと電解液の電導度が低下し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増加するなど、コンデンサ特性が低下する。
【００２０】
また、有機溶媒には、γ−ブチロラクトン、スルホラン、またはそれらの混合溶媒を主体とする溶媒を用いることができる。すなわち、本実施の形態で用いる有機溶媒において、γ−ブチロラクトン、スルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランの混合溶媒のいずれかの重量比率が、最も大きい。これらの溶媒もしくは混合溶媒を用いることにより、電解コンデンサの信頼性に加え、低温特性も向上する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について具体的な実施例を用いて詳しく説明する。まず本発明の実施の形態で用いる（１）式〜（３）式の構造を有する化合物を（表１）に示す。
【００２２】
【表１】
2008029821.tif 000026
【００２３】
（表１）に示すように、（１）式〜（３）式で示される硼酸エステルは置換基をあらゆる形で選択できる。そのため、粘度や融点等の物理的特性をその電解液の用途に応じて自由に選択できる。これによりあらゆる電圧範囲の電解液に使用できる。また、電解液の調製工程において組成を容易に切り替えることができる。なお、（表１）で示した構造式は、（１）式〜（３）式で示す構造の一例であり、（表１）以外の構造を採ることも可能である。
【００２４】
次に本実施の形態による具体的な実施例で用いる電解液の組成を（表２）に示す。構成材料の欄で番号（Ｎｏ．）を表示している材料は（表１）の番号に対応している。なお（表２）は実施例と比較するための比較例で用いた電解液の組成を併せて示している。なお電解液中の水分は２％に調整されている。
【００２５】
【表２】
2008029821.tif 000027
【００２６】
そして実施例１〜８の電解液、および比較例１、２の電解液を使用してアルミ電解コンデンサを作製する。この電解コンデンサの直径は６．３ｍｍ、長さは５．８ｍｍ、定格電圧は６．３Ｖ、静電容量は２２０μＦである。封口材１７には樹脂加硫のブチルゴムを使用する。
【００２７】
このようにして作製したアルミ電解コンデンサの耐熱性を評価する。なおいずれの試験も試験個数は各１０個である。まず実装性に関わる形状の変化をリフローにより評価する。すなわち、リフロー時の上限温度を２６０℃と想定し、２３０℃で３０秒、２００℃で７０秒のリフローを行う。このリフローを２回実施する。試験実施後の封口材１７の膨れを（表３）に示す。
【００２８】
【表３】
2008029821.tif 000028
【００２９】
（表３）から明らかなように、実施例１〜８のアルミ電解コンデンサは比較例１、２のアルミ電解コンデンサに比べて、封口材１７の膨れも非常に小さい。
【００３０】
次に、コンデンサ特性や重量の変化、漏液の有無について評価する。すなわち、実施例１〜８および比較例１、２のアルミ電解コンデンサを１０５℃の下で放置し、２０００時間経過後の静電容量の変化率（ΔＣ）、損失角の正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）を測定する。また重量の変化（ΔＷ）を測定する。ΔＷは電解液のドライアップ性を示している。その結果を（表４）に示す。
【００３１】
【表４】
2008029821.tif 000029
【００３２】
（表４）から明らかなように、実施例１〜８のアルミ電解コンデンサは、２０００ｈ経過した時点でも、全ての特性が良好であり、比較例１、２と比較しても同等以上の特性を保持している。
【００３３】
さらに漏液性試験として、８５℃８５％ＲＨの高温高湿環境下で定格電圧を印加し、２０００時間経過後の封口材１７の状態を観察する。その結果、実施例１〜８および比較例１、２のアルミ電解コンデンサとも漏液は観察されず、実施例１〜８の耐漏液性は比較例１、２と同等以上である。
【００３４】
以上の結果から、本実施の形態による電解液を用いることによりリフロー時の封口材１７の膨れを抑制し、かつ信頼性の高いアルミ電解コンデンサを構成できる。
【００３５】
なお本実施の形態ではアルミ電解コンデンサを例に説明したが、タンタルやニオブなどの弁金属を電極に用いた電解コンデンサに本発明を適用してもよい。この際、少なくとも陽極１１に弁金属を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の電解液は電解コンデンサに使用することができ、特に高温下で長時間安定な信頼性の高い電解コンデンサを実現できる。そのため鉛フリー半田を用いたリフローで実装することができる。このように、電解コンデンサを高性能化できるため、産業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図
【符号の説明】
【００３８】
１１  陽極
１２  陰極
１３  セパレータ
１５  陽極リード
１６  陰極リード
１７  封口材
１８  ケース
１９  コンデンサ素子    
【国際調査報告】
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