(57)【要約】【課題】本発明は、高温多湿下でも安定で長寿命の駆動用電解液を提供し、それを用いて高信頼性の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。【解決手段】有機溶媒に、（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として、少なくとも硼酸を含有してなることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒に、（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として少なくとも硼酸を含有してなることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
【化１】
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【化２】
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【請求項２】
（化１）で示すホウ素錯体が、ボロジサリチル酸、ボロジグリコール酸、ボロジシュウ酸、ボロジマロン酸、ボロジコハク酸、ボロジアジピン酸、ボロジマレイン酸、ボロジ乳酸、ボロジリンゴ酸、ボロジ酒石酸、ボロジクエン酸、ボロジフタル酸、ボロジ（２−ヒドロキシ）イソ酪酸、ボロジマンデル酸及びボロジ（３−ヒドロキシ）プロピオン酸の群から選ばれた少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項３】
ホウ素錯体骨格とアミジン化合物骨格からなる電解質の濃度が１０〜５０重量部である請求項１または２に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項４】
硼酸の添加量が０．５〜３重量部である請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】
添加剤として、リン系化合物、多糖類の少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項６】
リン系化合物の添加量が０．５〜２重量部である請求項５に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項７】
多糖類の添加量が０．５〜２重量部である請求項５に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項８】
有機溶媒がγ−ブチロラクトン、エチレングリコール、スルホランまたは、それらの混合溶液を主体とする請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項９】
上記請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液を用いた電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器の電子部品に使用される電解コンデンサ駆動用電解液及びそれを用いた電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解コンデンサ等の駆動用電解液としては、芳香族カルボン酸（フタル酸等）の第４級アンモニウム塩を電解質としたもの（例えば、特許文献１参照）、マイレン酸の第４級アンモニウム塩を電解質としたもの（例えば、特許文献２参照）、脂肪族飽和モノカルボン酸（蟻酸等）の第４級アンモニウム塩を電解質としたもの（例えば、特許文献３参照）、脂肪族飽和ジカルボン酸（マロン酸等）の第４級アンモニウム塩を電解質としたもの（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
【０００３】
また、電解コンデンサの低インピーダンスを低減させる駆動用電解液として、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、溶質として環状アミジン化合物を四級化したイミダゾリウムをカチオン成分とし、酸の共役塩基をアニオン成分とした塩を溶解させたものが用いられている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１４５７１５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１４５７１３号公報
【特許文献３】特開昭６２−２２６６１４号公報
【特許文献４】特開昭６２−２４８２１７号公報
【特許文献５】特開平０８−３２１４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の電解コンデンサにおいて、フタル酸の第４級アンモニウム塩を電解質としたものは電導度が不十分であり、またマレイン酸、蟻酸、マロン酸等の第４級アンモニウム塩を電解質としたものは高温での安定性が不十分であった。
【０００５】
また、第４級アンモニウム塩を電解質とした電解液は、第４級アンモニウムの電気化学的な変質により、コンデンサを構成する材料である樹脂やゴム、金属を劣化させたり、腐食させる等の不具合があった。
【０００６】
一方、環状アミジン化合物を四級化したイミダゾリウムをカチオン成分とし、酸の共役塩基をアニオン成分とした塩を溶解させた電解質を用いたものは、高い電導度を得ることができるものの、陰極側強アルカリを生成し、この強アルカリによって封口ゴムの侵食が引き起こされ、駆動用電解液が漏れるという課題を有している。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題を解決し、高温多湿下でも安定で長寿命の駆動用電解液を提供し、それを用いて高信頼性の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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、有機溶媒に、（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として少なくとも硼酸を含有してなることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液とするものである。
【０００９】
【化１】
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【００１０】
【化２】
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【００１１】
また、上記（化１）で示すホウ素錯体は、ボロジサリチル酸、ボロジグリコール酸、ボロジシュウ酸、ボロジマロン酸、ボロジコハク酸、ボロジアジピン酸、ボロジマレイン酸、ボロジ乳酸、ボロジリンゴ酸、ボロジ酒石酸、ボロジクエン酸、ボロジフタル酸、ボロジ（２−ヒドロキシ）イソ酪酸、ボロジマンデル酸及びボロジ（３−ヒドロキシ）プロピオン酸の群から選ばれた少なくとも１種類であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記ホウ素錯体骨格とアミジン化合物骨格からなる電解質の濃度が１０〜５０重量部であり、硼酸の添加量が０．５〜３重量部である。
【００１３】
また、添加剤として、リン系化合物、多糖類の少なくとも１種類を含むことを特徴とし、リン系化合物の添加量が０．５〜２重量部であり、多糖類の添加量が０．５〜２重量部である。
【００１４】
また、有機溶媒はγ−ブチロラクトン、エチレングリコール、スルホランまたはそれらの混合溶液を主体とする。
【００１５】
そして、上記電解コンデンサ駆動用電解液を用いた電解コンデンサとするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、有機溶媒に（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として少なくとも硼酸を含有した駆動用電解液とすることにより、高い電導度を有する駆動用電解液を得ることができ、高温多湿下においてもホウ素錯体の加水分解が抑制され、特性の安定した電解コンデンサを得ることができる。
【００１７】
また、ホウ素錯体骨格とアミジン化合物骨格からなる電解質の濃度を１０〜５０重量部の範囲にすることにより、高い電導度を有する駆動用電解液を得ることができる。電解質の濃度が１０重量部より少なく、また、５０重量部を超える場合は電導度が著しく低下する。
【００１８】
なお、硼酸の添加量が０．５〜３重量部の範囲にすることにより、駆動用電解液のｐＨを調整することができ、強アルカリの生成を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態）
本発明の一実施の形態における電解コンデンサ駆動用電解液は、有機溶媒に（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として少なくとも硼酸を含有した電解コンデンサの駆動用電解液とするものである。
【００２０】
上記有機溶媒はγ−ブチロラクトン、エチレングリコール、スルホランの少なくとも１種またはそれらの混合溶液を主体とする。
【００２１】
上記（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩としてはボロジサリチル酸、ボロジグリコール酸、ボロジシュウ酸、ボロジマロン酸、ボロジコハク酸、ボロジアジピン酸、ボロジマレイン酸、ボロジ乳酸、ボロジリンゴ酸、ボロジ酒石酸、ボロジクエン酸、ボロジフタル酸、ボロジ（２−ヒドロキシ）イソ酪酸、ボロジマンデル酸及びボロジ（３−ヒドロキシ）プロピオン酸等が挙げられ、特に低インピーダンスの駆動用電解液としてはボロジサリチル酸もしくはボロジグリコール酸が望ましい。
【００２２】
このホウ素錯体骨格とするアニオン塩は、硼酸の存在下では加水分解反応が抑制され、高い電導度を維持することができる。なお、硼酸の含有量は０．５〜３重量部の範囲が好ましく、０．５重量部より少ないと効果の発現が少ない、また添加量が３重量部より多いと電解コンデンサ製品の初期容量に悪影響を及ぼす。
【００２３】
また、上記（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩としては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、１，２，３−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、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムなどが挙げられる。
【００２４】
これらのイミダゾリウム化合物は、通常のアミン塩およびその４級化アンモニウム塩とは異なり、非局在化したＮ−Ｃ−Ｎのアミジン基が４級化されているため、陽イオンが共鳴安定化してイオン解離が促進され、高い電導度が得られる。
【００２５】
また、イミダゾリウム環の２位や４位にアルキル基を導入することにより、イミダゾリウム環の熱的な安定性が向上することになるため、ガス発生も少ない。
【００２６】
さらには、電解液中で電気化学反応により水酸化物イオンが生じた場合にも、水酸化物イオンとＮ−Ｃ−Ｎのアミジン基との反応、分解開環により速やかに電解生成物が消失するため、電解コンデンサを構成する材料である樹脂やゴム、金属を劣化させたり、腐食させることはなくなる。
【００２７】
上記駆動用電解液における電解質の含有量は１０〜５０重量部の範囲が望ましく、添加量が１０重量部より少なく、また５０重量部を超える場合、電導度が著しく低下する。
【００２８】
また、上記駆動用電解液に添加する添加剤としてはリン系化合物、多糖類の少なくとも１種類を含み、リン系化合物の添加量は０．５〜２重量部の範囲とし、多糖類の添加量は０．５〜２重量部の範囲とする。
【００２９】
このリン系化合物としては、正リン酸、亜リン酸、次亜リン酸及びこれらの塩等が挙げられ、塩としては、アンモニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、カリウム塩である。また、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル等のリン酸化合物、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、フェニルホスホン酸等のホスホン酸化合物等が挙げられる。また、メチルホスフィン酸、ホスフィン酸ブチル等のホスフィン酸化合物が挙げられる。リン系化合物としてはモノリン酸が特に望ましく、添加量が０．５重量部より少ないと効果の発現が少ない、また添加量が２重量部より多いと製品特性に悪影響を及ぼすものである。
【００３０】
また、多糖類としてはマンニット、キシリット、ソルビット、などが挙げられ、中でもキシリットが好ましい。その添加量は０．５〜２重量部の範囲が好ましく、０．５重量部よりも少ない、また２重量部を超える場合、高温多湿性の効果を得ることができない。
【００３１】
次に本実施の形態についての具体的な実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
本実施例で用いる電解コンデンサは、図１に示すように、アルミニウム箔よりなる陽極電極としての陽極箔と、同じくアルミニウム箔よりなる陰極電極としての陰極箔とを、その間にセパレータを介在させて対向するように巻き取ることで内部素子１１を形成し、この内部素子１１の陽極箔及び陰極箔のそれぞれには、引き出し用のリード線１２が接続されている。このような構成の内部素子１１に駆動用電解液を含浸させ、アルミケース１５内に内部素子１１を封入してゴムもしくはフェノール樹脂等の封口材１４で封入することにより電解コンデンサが構成される。
【００３３】
上記駆動用電解液について、各実施例及び各比較例の組成を（表１）に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記実施例１〜７および比較例１、２の駆動用電解液を使用して図１に示すような巻き取り形のラジアルリード形電解コンデンサ（定格電圧６．３Ｖ、静電容量８２０μＦ、サイズ；φ１０ｍｍ×Ｌ１２．５ｍｍ）を作製した。封口ゴムには樹脂加硫のブチルゴムを使用した。なお、駆動用電解液中の水分は、耐湿での効果をより明確にできるよう８％に調整した。
【００３６】
次に、上記電解コンデンサを１０５℃の下で放置し、３０００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）を測定した。その結果を（表２）に示す。さらに漏液性試験として、耐湿中８５℃８５％ＲＨの下で定格電圧を印加し、３０００時間経過後の封止部の状態を観察した。その結果を（表３）に示す。
【００３７】
さらにリフロー膨れ試験に関しては、上記実施例１、２及び比較例１，２の駆動用電解液を用いて、巻き取り形のチップ形電解コンデンサ（定格電圧６．３Ｖ、静電容量２２０μＦ、サイズ；φ６．３ｍｍ×Ｌ５．８ｍｍ）にて評価した。封口ゴムには樹脂加硫のブチルゴムを使用した。リフローＴｏｐ温度２５５℃、２３０℃３０秒以上、２００℃７０秒以上のリフロー条件下で耐熱評価を実施した。リフローは２回評価を実施した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【００４０】
【表４】
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【００４１】
（表２）から明らかなように、硼酸を含まない実施例１の駆動用電解液では特性変化が大きいが、実施例２〜７の駆動用電解液は、３０００ｈ経過した時点でも全ての特性が良好であり、比較例１と比較しても同等以上の特性変化を保持していることがわかる。
【００４２】
また、実施例３〜５の電解コンデンサにおいて、電解質の含有量を１０、３０、５０重量部と変化させたものは、駆動用電解液の電導度が低下することなく、静電容量の変化率が少なく、損失角の正接及び漏れ電流の値も小さい。
【００４３】
また（表３）から明らかなように、実施例１〜７の電解コンデンサは比較例１，２と比べて漏液性が優れていることがわかった。
【００４４】
さらに（表４）から明らかなように、比較例１の３級アミン塩系電解液では、高温リフロー膨れ特性が悪かったが、各実施例の駆動用電解液を用いることにより、製品のゴム膨れも非常に小さく良好な結果を示した。
【００４５】
次に、上記実施例２の駆動用電解液に、リン系化合物としてモノリン酸、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸尿素、ピロリン酸、次亜リン酸アンモニウム（ＡＨＰ）の６種類をそれぞれ１．５重量部を添加した駆動用電解液を調整し、これを用いた電解コンデンサを作製したものについて、１０５℃の下で放置し、５００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）を測定した。その結果を（表５）に示す。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
（表５）から明らかなように、リン系化合物の添加剤としてモノリン酸を用いたものが特性変化が小さいことがわかる。
【００４８】
以上のように、本発明の駆動用電解液を用いることにより、高温多湿下でも安定で長寿命の駆動用電解液を提供し、さらに高温リフロー特性もよく、それを用いて高信頼性の電解コンデンサを供給することができる。
【００４９】
このように本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は、有機溶媒に（化１）で示されるホウ素錯体骨格とするアニオン塩と、（化２）で示されるアミジン化合物骨格のカチオン塩とからなる電解質を含有し、かつ添加剤として少なくとも硼酸を含有した駆動用電解液とすることにより、高い電導度を有する駆動用電解液を得ることができ、高温多湿下においてもホウ素錯体の加水分解が抑制され、特性の安定した電解コンデンサを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による駆動用電解液は、高い電導度を有し、高温多湿下でも安定であり、電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを使用した電解コンデンサ用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態における電解コンデンサの概略図
【符号の説明】
【００５２】
１１  内部素子
１２  リード線
１４  封口体
１５  アルミケース
【図１】
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