(57)【要約】【課題】コンデンサ素子に接続されるアルミニウム線に錫を主体とした金属めっきを形成したコンデンサ用リード端子におけるウィスカの発生及び成長を抑制した電解コンデンサを提供する。【解決手段】  陽極箔及び陰極箔に接続するアルミニウム線４と、アルミニウム線４の端部に形成された接続部５と、接続部５に接合する引き出し線６とからなる引き出しリード端子３を備え、引き出しリード端子３の接続部５に、鱗片状充填材を含有した液状硬化樹脂を充填し、硬化させた樹脂層７を形成する。これにより、鉛を使用しない引き出しリード端子を用いたアルミ電解コンデンサにおいて、引き出しリード端子におけるウィスカの発生及び成長を抑制する。【選択図】図１
2012182326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔及び陰極箔に接続するアルミニウム線と、アルミニウム線の端部に形成された接続部と、接続部に接合した引き出し線とからなる引き出しリード端子を備える電解コンデンサであって、
前記引き出しリード端子の接続部の表面に、鱗片状充填材を含有した液状硬化樹脂を塗布または充填し、硬化させた樹脂層を形成したことを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記鱗片状充填材の平均アスペクト比が７０以上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。
【請求項３】
前記液状硬化性樹脂が前記鱗片状充填材を１ｗｔ％以上且つ５０ｗｔ％以下含有したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記液状硬化性樹脂が、付加硬化型シリコーン、縮合硬化型シリコーン、付加硬化型変性シリコーン、縮合硬化型変性シリコーンであることを特徴とする請求項１〜３に記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
前記鱗片状充填材が、金雲母、白雲母、セリサイト等の天然マイカ、フッ素金雲母、カリウム四ケイ素雲母、ナトリウム四ケイ素雲母、ナトリウムテニオライト、リチウムテニオライト等の合成マイカ、モンモリロナイト等の天然スメクタイト、ナトリウムヘクトライト、リチウムヘクトライト、サポナイト等の合成スメクタイトであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
前記鱗片状充填材が疎水処理されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム線に錫を主体とした金属めっきを形成した引き出しリード線の一部に樹脂層を設けた電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、タンタル、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に、駆動用電解液または固体電解質を保持させて外装ケース内に収納して構成されている。このような電解コンデンサにおいて、陽極箔と陰極箔には、それぞれの電極を外部に接続するための引き出しリード端子が、ステッチ、超音波溶接等の手段により接続されている。引き出しリード端子は、陽極箔及び陰極箔と接続するアルミニウム線と、アルミニウム線の端部に形成された接続部と、接続部に接合する引き出し線という、３つの部分から構成されている。
【０００３】
従来の引き出しリード端子においては、鉛めっき層を形成した引き出し線を、アルミニウム線に形成された丸棒部にアーク溶接にて接合したものを用いている。しかしながら、鉛を含む引き出し線では、鉛は人体に有害であるばかりか自然環境に悪影響を与える物質であり、近年、環境保護の観点から、鉛を一切使用しない電子部品の開発が進められている。
【０００４】
鉛を一切使用しないコンデンサとしては、特許文献１に示すアルミ電解コンデンサのように、引き出し線として、錫１００％からなる錫めっきを施した錫メッキ銅被覆鋼線を、丸棒部の一端に設けた凹部に挿入してアーク溶接により接合している。このアルミ電解コンデンサでは、引き出し線と丸棒部との接合部に、銅と錫めっきとアルミニウムとが加熱されることで生成される銅と錫とアルミの融合層が形成されている。
【０００５】
しかしながら、この鉛を使用しない引き出しリード端子を用いたアルミ電解コンデンサにおいては、引き出しリード端子の丸棒部と錫めっき引き出し線との接続部に生成された融合部からウィスカが発生することがある。このウィスカは錫の繊維状結晶であり、直径が１μｍに対して１ｍｍ以上の長さ以上に達することがある。このウィスカの発生によって、最悪の場合には一対の引き出しリード端子間が短絡したり、基板上に落下して他の電子部品間及び基板パターン間を短絡させる虞れがあるという課題を有したものであった。
【０００６】
このウィスカの発生または成長を抑制する技術としては、従来より種々のものが提案されている。特許文献２は、コンデンサのリード線をアルカリ性の洗浄液で洗浄し、この洗浄液を除去した後、加熱処理することによりウィスカの発生を防止するものである。特許文献３には、アルミニウム製の丸棒にＣＰ線を溶接によって接続する溶接部に防水皮膜を設け、この樹脂によりウィスカの成長を抑制する技術が開示されている。特許文献４は、真空状態にして不活性化ガスを充填し、高温加熱処理を行うことにより、コンデンサリード線の溶接部の内部応用力を緩和させ、ウィスカが溶接部分に発生することを防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１２４０７３号公報
【特許文献２】特開２００７−６７１４６号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５７１４号公報
【特許文献４】特開２００８−１３０７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２，４のウィスカの発生を防止する方法では、ウィスカの発生を完全に防止することはできず効果は不十分であった。また、特許文献３のウィスカの成長を抑制する樹脂を設ける方法では、成長するウィスカが樹脂を突き破り、樹脂外部へウィスカが現れる可能性があり効果は不十分であった。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鉛を使用しない引き出しリード端子を用いたアルミ電解コンデンサにおいて、引き出しリード端子におけるウィスカの発生及び成長を抑制したコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するべく、引き出しリード端子をコーティングする材料を選定した結果、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の電解コンデンサは、陽極箔及び陰極箔に接続するアルミニウム線と、アルミニウム線の端部に形成された接続部と、接続部に接合した引き出し線とからなる引き出しリード端子を備える電解コンデンサであって、前記引き出しリード端子の接続部の表面に、鱗片状充填材を含有した液状硬化性樹脂を充填し、硬化させた樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、以下のような形態も本発明の一態様とする。
（１）鱗片状充填材の平均アスペクト比が７０以上である電解コンデンサ。
（２）液状硬化性樹脂に鱗片状充填材を１ｗｔ％以上且つ５０ｗｔ％以下含有する電解コンデンサ。
（３）液状硬化性樹脂が、付加硬化型シリコーン、縮合硬化型シリコーン、付加硬化型変性シリコーン、縮合硬化型変性シリコーンである電解コンデンサ。
（４）鱗片状充填材が、金雲母、白雲母、セリサイト等の天然マイカ、フッ素金雲母、カリウム四ケイ素雲母、ナトリウム四ケイ素雲母、ナトリウムテニオライト、リチウムテニオライト等の合成マイカ、モンモリロナイト等の天然スメクタイト、ナトリウムヘクトライト、リチウムヘクトライト、サポナイト等の合成スメクタイトであることを特徴とする電解コンデンサ。
（５）鱗片状充填材が疎水処理されていることを特徴とする電解コンデンサ。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明によれば、引き出し線の接続部に樹脂を塗布することで、ウィスカの発生を抑制することが可能となる。また、たとえ、樹脂内でウィスカが発生し、成長したとしても、液状硬化性樹脂内の鱗片状充填材によって、樹脂表面方向へウィスカが成長し、表出することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例における電解コンデンサを示す断面図とその拡大図
【図２】本発明の実施例における電解コンデンサの変形例を示す断面図とその拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る電解コンデンサの実施例を図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題で既に説明した内容と共通の前提事項は適宜省略する。
【００１５】
［１−１．電解コンデンサの構成］
図１は、本実施例における電解コンデンサの断面図を示したものである。図中１は、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子である。コンデンサ素子１は、駆動用電解質または固体電解質と共に外装ケース２内に収納して構成される。コンデンサ素子１の陽極箔及び陰極箔には電極が設けられている（図示せず）。この陽極箔及び陰極箔の電極は、外部と接続するための引き出しリード端子３に接続される。
【００１６】
引き出しリード端子３は、陽極箔及び陰極箔と接続するアルミニウム線４、アルミニウム線４の端部に一体形成された接続部５及び接続部５に接続する錫を主体とした金属めっきを形成した引き出し線６の３つ部分より構成される。接続部５と引き出し線６との接続方法としては、種々の方法が利用できるが、接続部５に形成された凹部に引き出し線６に挿入してアーク溶接することにより接続しても良い。
【００１７】
接続部５の表面は、鱗片状充填材を１ｗｔ％以上含有する液状硬化性樹脂を塗布し、硬化させた樹脂層７によりコーティングされている。この樹脂層７をコーティングした引出しリード端子３を、図１に示すように、封口体の貫通孔８に挿入しても良いが、少なくとも封口体９に設けた貫通孔８を貫通した引出し線６と貫通孔８との隙間に液状硬化性樹脂を充填し、硬化させて樹脂層７を形成してもよい。具体的には、貫通孔８と引出し線３の隙間に液状硬化性樹脂を充填していればよく、図２に示すように、液状硬化性樹脂を封口体９の引出し線６導出側一面に充填したり、封口体９に貫通孔８を繋ぐ帯状の凹部を設け、そこに液状硬化性樹脂を流し込むなど、貫通孔８を含む封口体９表面の一部または全面に充填してもよい。
【００１８】
［１−２．液状硬化性樹脂の種類］
本発明の液状硬化性樹脂は特に限定されず、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ハイブリッドシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンアクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。特にシリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン、縮合硬化型シリコーン、付加硬化型変性シリコーン、縮合硬化型変性シリコーンや、ハイブリッドシリコーン樹脂が耐熱性、耐候性の点から好ましい。
【００１９】
本液状硬化性樹脂には、必要に応じて他の任意成分を本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。任意の成分としては、乾式シリカ、湿式シリカ、焼成シリカ、結晶性シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、カーボンブラック等の無機充填剤；これらの充填剤をオルガノハロシラン、オルガノアルコキシシラン、オルガノシラザン等の有機ケイ素化合物により処理した充填剤；シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の有機樹脂微粉末；銀、銅等の導電性金属粉末；トルエン、キシレン等の希釈剤；その他、染料、顔料などを含有させることができる。
【００２０】
また、液状硬化性樹脂は塗布又は充填した部位の範囲を検出できる処理が施されていてもよい。このようにすることによって、製造工程において、液状硬化性樹脂が適切に塗布または充填されているかを検査することが容易となる。例えば、色素を含有させることで視認性を向上させたり、引き出しリード端子を構成する元素と異なる元素を混入し、元素確認によって塗布または充填を確認してもよい。
【００２１】
［１−３．鱗片状充填材の種類］
本発明の鱗片状充填材はウィスカ成長抑制のための重要な原料である。そのようなものとしては特に限定されず、金雲母、白雲母、セリサイト等の天然マイカ、フッ素金雲母、カリウム四ケイ素雲母、ナトリウム四ケイ素雲母、ナトリウムテニオライト、リチウムテニオライト等の合成マイカ、モンモリロナイト等の天然スメクタイト、ナトリウムヘクトライト、リチウムヘクトライト、サポナイト等の合成スメクタイト、ベントナイト、タルク、膨張黒鉛、アルミニウムシリケート、マグネシウムシリケート、ベーマイト、クレー、珪藻土、カーボンブラック、シリカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、グラファイト、水酸化アルミニウム等が挙げられる。特にアスペクト比の調整が容易で、安価な白雲母などの天然マイカ類、合成マイカ類が好ましい。これらの鱗片状充填材は添加重量に比して大きな平面部を有している。そのため、樹脂への少量の添加で、ウィスカの成長時に平面部が衝突する確立が高くなり、ウィスカ成長を抑制することができる。逆に、大きな平面部を有していない球状や針状の充填材では、ウィスカが衝突しても充填材が退けられたり、ウィスカが充填剤を避けて成長してしまうため、ウィスカの成長を効果的に抑制することができない。
【００２２】
鱗片状充填材の形状としては、平均アスペクト比が７０以上であることが望ましい。平均アスペクト比が７０以上であるとウィスカの成長抑制効果が高く、ウィスカの樹脂表面からの表出をより防止できるからである。  また、平均粒子径は特に限定されないが、１０００μｍ以下が好ましく、より好ましくは２００μｍ以下である。このことは、鱗片状充填材の平均粒子径が１０００μｍより大きいと、液状硬化性樹脂の塗布、成型性が著しく低下するからである。
また、鱗片状充填材は液状硬化性樹脂に対し１ｗｔ％以上且つ５０ｗｔ％以下の範囲で添加して使用される。これは、充填剤の添加量が１ｗｔ％未満であると十分に効果を発揮することができず、５０ｗｔ％より多いと樹脂の塗布、成型性が著しく低下するからである。
【００２３】
これらの鱗片状充填材はシランカップリング剤や４級アンモニウム塩、ポリエーテル等の表面処理剤で疎水化処理しても良い。疎水化処理をすることにより、充填剤の表面エネルギーが下がり、液状硬化性樹脂と混ざりやすくなり、樹脂組成物の粘度を下げる効果がある。
また、鱗片状充填材は液状硬化性樹脂への分散が可能であれば、紛体、溶液分散タイプ、造粒品等のいずれの形態も使用可能である。紛体、溶液分散タイプ、造粒品等の複数の形態の鱗片状充填材を使用することができるので、様々なタイプの鱗片状充填材を添加することができる。
【００２４】
［２．作用効果］
上記のような構成を有する本実施例の樹脂層７の液状硬化性樹脂には、鱗片状充填材が添加されている。そのため、ウィスカが発生し樹脂層７側に成長したとしても、樹脂層７内部の鱗片状充填材に先端が当たることにより、それ以上のウィスカの成長を防止することができる。
【実施例】
【００２５】
続いて、以下のように構成した実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２６】
［１．実施例１〜５］
本実施例１に使用する液状硬化性樹脂としては、付加硬化型シリコーンを使用する。この付加硬化型シリコーンは、以下の（１）〜（５）を均一に混合することにより調製したものである。
（１）粘度が６００ｍＰａ・ｓである分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン（ビニル基の含有量＝０.３８重量％）１００重量部
（２）ヘキサメチルジシラザンにより表面を疎水化処理された比表面積が２００ｍ2／ｇであるヒュームドシリカ１１．４重量部、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン５．７１重量部
（３）粘度が１．９ｍＰａ・ｓである両末端トリメチルシロキシ封鎖メチルハイドロジェンシロキサン（ケイ素原子結合水素原子の含有量＝０．７２重量％）２．５９重量部（上記オルガノポリシロキサンおよびアクリロキシプロピルトリメトキシシランのアルケニル基に対するケイ素原子結合水素原子のモル比は１．００である。）
（４）白金濃度が０．５重量％である白金とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体２．２９重量部
（５）ヤマグチマイカ社製白雲母Ｂ−８２（平均粒子径１８０μｍ、アスペクト比分布５〜３８８、平均アスペクト比１００）３６．６重量部
上記のように調製した付加硬化型シリコーンを引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した。
【００２７】
本実施例２に使用する液状硬化性樹脂としては、実施例１と同様に付加硬化型シリコーンを使用する。実施例２の付加硬化型シリコーンは、実施例１の（１）〜（４）と以下の（５）とを均一に混合することにより調製したものである。
（５）ヤマグチマイカ社製白雲母ＹＭ−２１Ｓ（平均粒子径２３μｍ、アスペクト比分布６〜４５４、平均アスペクト比７０）３６．６重量部
上記のように調製した付加硬化型シリコーンを引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した。
【００２８】
本実施例３に使用する液状硬化性樹脂としては、付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を使用する。この付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物は、以下の（１）〜（５）を均一に混合することにより調製したものである。
（１）両末端にビニル基を有するポリイソブチレン（カネカ社製、エピオンＥＰ２００Ａ、粘度：５０，０００ｍＰａ・ｓ）１００部
（２）ヒドロシリル架橋剤（カネカ社製、ＣＲ−３００）２０重量部、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン２．０重量部
（３）白金濃度が０．５重量％である白金とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体２．０重量部
（４）ヤマグチマイカ社製白雲母Ｂ−８２（平均粒子径１８０μｍ、アスペクト比分布５〜３８８、平均アスペクト比１００）３７．２重量部
上記のように調製した付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した。
【００２９】
本実施例４に使用する液状硬化性樹脂としては、実施例３と同様に付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を使用する。実施例４の付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物は、実施例３の（１）〜（３）と以下の（４）とを均一に混合することにより調製したものである。
（４）ヤマグチマイカ社製白雲母ＹＭ−２１Ｓ（平均粒子径２３μｍ、アスペクト比分布６〜４５４、平均アスペクト比７０）３７．２重量部
上記のように調製した付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した。
【００３０】
［２．比較例１〜３］
比較例１に使用する液状硬化性樹脂としては、付加硬化型シリコーンを使用する。この付加硬化型シリコーンは、実施例１，２，５の（５）を添加しない以外同様としたものである。すなわち、実施例１，２，５の（１）〜（４）を均一に混合することにより付加硬化型シリコーンを調製し、この付加硬化型シリコーンを引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した比較例である。
【００３１】
比較例２に使用する液状硬化性樹脂としては、付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を使用する。この付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物は、実施例３及び実施例４の（４）を添加しない以外同様としたものである。すなわち、実施例１及び実施例２の（１）〜（３）を均一に混合することにより付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を調製し、この付加硬化型ポリイソブチレン−シリコーンハイブリッド組成物を引き出しリード端子３の接続部５に塗布し、接続部５をコーティングする樹脂層７を形成した比較例である。
【００３２】
比較例３は、液状硬化性樹脂を引き出しリード端子３に塗布せず、コーティングする樹脂層７を形成しなかった比較例である。
【００３３】
［３．比較結果］
上記の方法により構成された実施例１〜４及び比較例１〜３の各コンデンサについて、４０００時間及び５０００時間経過後に１０個のコンデンサうち、樹脂表面にウィスカが表出した個数（実施例１〜４及び比較例１〜２）または接続部でのウィスカの発生した個数（比較例３）を表したものである。
【００３４】
また、５０００時間経過後の表面状態を○（ウィスカが見られない）、×（樹脂外部に表出するウィスカはないが、ウィスカが樹脂表面付近または接続部に存在）であらわしたものである。
【表１】
2012182326.tif 000003
【００３５】
鱗片状充填材を添加した樹脂を塗布した実施例１〜４の引き出しリード端子では、４０００時間経過後はもちろん５０００時間経過後においても、樹脂表面からウィスカが表出しないことが判る。また、５０００時間経過後の樹脂の表面状態は、実施例１〜４については、ウィスカが見られなかった。
【００３６】
一方、鱗片状充填材を添加しない樹脂を塗布した比較例１及び２の引き出しリード端子では、４０００時間経過した時点で、１個のリード端子の樹脂表面からウィスカが表出することが判る。その後、５０００時間経過した時点で、樹脂の表面からウィスカが表出したコンデンサの数は２個となる。
【００３７】
また、表中に記載はないが、接続部５に樹脂を塗布しない比較例３の引き出しリード端子では、５００時間経過時点でウィスカが接続部表面に発生する。その後４０００時間経過後では１０個中７個のコンデンサにおいて、接続部にウィスカが発生することがわかる。その後、５０００時間経過した時点で、樹脂の表面からウィスカが表出したコンデンサの数は８個となる。
【００３８】
以上より、樹脂層を有する比較例１，２と樹脂層を設けない比較例３とを比較すると、接続部に樹脂を塗布することで、ウィスカの発生を抑制することが可能となることがわかる。
また、実施例１〜４と比較例１，２とを比較することにより、鱗片状充填材を含有した液状硬化樹脂を塗布し、樹脂層を形成することにより、樹脂内でウィスカが発生し、ウィスカが成長したとしても、鱗片状充填材によって、樹脂表面方向へウィスカが成長し、表出することが抑制される。
【符号の説明】
【００３９】
１  …  コンデンサ素子
２  …  外装ケース
３  …  引き出しリード端子
４  …  アルミニウム線
５  …  接続部
６  …  引き出し線
７  …  樹脂層
８  …  貫通孔
９  …  封口体
【図１】
2012182326.tif 000004
【図２】
2012182326.tif 000005