(57)【要約】【課題】ハンダ付け時の熱ストレスを低減するとともに工数削減を図ることのできる電解コンデンサ及び電子部品を提供する。【解決手段】一面に開口部２ａを有した有底筒状の外装ケース２と、外装ケース２内に収納されるコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０に含浸される電解液と、開口部２ａを封口する封口部材３と、コンデンサ素子１０の陽極及び陰極にそれぞれ導通して回路基板上にハンダ付けされる一対の端子部２１、２２と、断熱塗料の塗布により外装ケース２の外面を覆う塗布膜４とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に開口部を有した有底筒状の外装ケースと、前記外装ケース内に収納されるコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子に含浸される電解液と、前記開口部を封口する封口部材と、前記コンデンサ素子の陽極及び陰極にそれぞれ導通して回路基板上にハンダ付けされる一対の端子部と、断熱塗料の塗布により前記外装ケースの外面を覆う塗布膜とを備えたことを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記断熱塗料が熱反射性を有するセラミック粒子を含有す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】
前記セラミック粒子が中空ビーズ形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記電解液が環状アミジン塩またはボロジサリチル酸トリメチルアミンのγ−ブチロラクトン溶液から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
回路基板上にハンダ付けされる端子部を有する電子部品において、断熱塗料の塗布により外面を覆う塗布膜を設けたことを特徴とする電子部品。
【請求項６】
前記断熱塗料が熱反射性を有するセラミック粒子を含有することを特徴とする請求項５に記載の電子部品。
【請求項７】
前記セラミック粒子が中空ビーズ形状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板にハンダ付けされる電解コンデンサ及び電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電解コンデンサは特許文献１に開示される。この電解コンデンサは外装ケース内にコンデンサ素子を収納した本体部の外面を積層シートにより覆って形成される。本体部から突出する一対の端子部を回路基板にハンダ付けして電解コンデンサが実装される。
【０００３】
積層シートは接着剤層の上面に内側シートが積層され、内側シートの上面に外側シートが積層される。内側シートは断熱性が高く保温性に優れた樹脂フィルムにより形成される。外側シートは耐圧性が高く印刷可能な樹脂フィルムにより形成され、電解コンデンサの外皮を形成する。本体部の所定位置に接着層を介して積層シートを貼着し、電解コンデンサが積層シートにより覆われる。積層シートの保温性によって外気温が低下しても本体部の温度低下による静電容量の減衰を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９１０９０号公報（第２頁−第３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−２５７４５９号公報（第３頁−第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電解コンデンサ等の電子部品は回路基板にハンダ付けされる際に高温下に配され、熱ストレスを受ける。このため、電子部品が熱ストレスにより特性劣化を生じる問題や耐熱性の低い材料を使用できない制限がある。特に、電解コンデンサは外装ケースの内部に電解液が充填されるため、低沸点の電解液を用いることができない制限があった。
【０００６】
上記従来の電解コンデンサは断熱性を有する積層シートにより覆われるため、ハンダ付け時に本体部に伝えられる熱ストレスを低減することができる。しかしながら、積層シートを本体部の所定位置に位置決めして貼着する作業が繁雑であるため、電解コンデンサの工数が大きくなる問題があった。
【０００７】
本発明は、ハンダ付け時の熱ストレスを低減するとともに工数削減を図ることのできる電解コンデンサ及び電子部品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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサは、一面に開口部を有した有底筒状の外装ケースと、前記外装ケース内に収納されるコンデンサ素子と、前記外装ケース内に充填される電解液と、前記開口部を封口する封口部材と、前記コンデンサ素子の陽極及び陰極にそれぞれ導通して回路基板上にハンダ付けされる一対の端子部と、断熱塗料の塗布により前記外装ケースの外面を覆う塗布膜とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、コンデンサ素子を収納した外装ケース内に電解液が充填され、開口部が封口部材により封口される。外装ケースの外面は断熱塗料を塗布した塗布膜により覆われる。電解コンデンサはコンデンサ素子から導出される端子部をハンダ付けして回路基板上に実装される。ハンダ付け時に外装ケースの内部に伝わる熱ストレスが塗布膜により低減される。
【００１０】
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記断熱塗料が熱反射性を有するセラミック粒子を含有することを特徴としている。この構成によると、断熱性及び耐熱性の高い塗布膜が形成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記セラミック粒子が中空ビーズ形状に形成されることを特徴としている。この構成によると、セラミック粒子の表面を透過した熱がセラミック粒子の内部で吸収される。
【００１２】
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記電解液が環状アミジン塩またはボロジサリチル酸トリメチルアミンのγ−ブチロラクトン溶液から成ることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、回路基板上にハンダ付けされる端子部を有する電子部品において、断熱塗料の塗布により外面を覆う塗布膜を設けたことを特徴としている。この構成によると、端子部をハンダ付けして電子部品が回路基板上に実装される。ハンダ付け時に電子部品の内部に伝わる熱ストレスが塗布膜により低減される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の電子部品において、前記断熱塗料が熱反射性を有するセラミック粒子を含有することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の電子部品において、前記セラミック粒子が中空ビーズ形状に形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、電解コンデンサの外装ケースの外面を断熱塗料の塗布膜により覆うので、簡単に断熱性を有する塗布膜を形成することができる。これにより、ハンダ付け時に外装ケースの内部に伝わる熱ストレスを低減できるとともに、電解コンデンサの製造工数を削減することができる。
【００１７】
また本発明によると、電子部品の外面を断熱塗料の塗布膜により覆うので、簡単に断熱性を有する塗布膜を形成することができる。これにより、ハンダ付け時に電子部品の内部に伝わる熱ストレスを低減できるとともに、電子部品の製造工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図
【図２】本発明の実施形態の電解コンデンサのコンデンサ素子を示す斜視図
【図３】本発明の実施形態の電解コンデンサの製造工程を示す工程図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図である。電解コンデンサ１は一面に開口部２ａを有した有底筒状のアルミニウム等から成る外装ケース２内にコンデンサ素子１０が収納される。外装ケース２の開口部２ａはゴム製の封口部材３により封口される。
【００２０】
外装ケース２の外面は断熱塗料を塗布した断熱性を有する塗布膜４により覆われる。塗布膜４を形成する断熱塗料として、例えば樹脂エマルション中に熱反射性を有するセラミックス粒子を配合した塗料が用いられる。樹脂エマルションを形成する樹脂として、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。熱反射性を有するセラミックスとして、ガラス等を用いることができる。
【００２１】
より具体的には、アクリルシリコン樹脂エマルション中に中空ビーズ形状のアルミノ珪酸ソーダガラスを配合した（株）日進産業製のＧＡＩＮＡ（登録商標）を用いることができる。セラミック粒子を中空ビーズ形状に形成すると、セラミック粒子の表面を透過した熱がセラミック粒子の内部で吸収されるため、塗布膜４の断熱性をより向上することができる。
【００２２】
図２はコンデンサ素子１０の分解斜視図を示している。コンデンサ素子１０は陽極箔１１及び対向陰極箔１２を電解紙等のセパレータ１３を介して巻回して形成される。陽極箔１１または対向陰極箔１２の終端は巻き止めテープ１４によって固定される。陽極箔１１はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成り、表面に誘電体皮膜が形成される。対向陰極箔１２はセパレータ１３を介して陽極箔１１に対向し、アルミニウム等により形成される。
【００２３】
陽極箔１１及び対向陰極箔１２にはそれぞれリードタブ２１ａ、２２ａを介してリード線２１、２２が取り付けられている。リード線２１、２２によって陽極及び陰極の端子部が形成される。
【００２４】
また、コンデンサ素子１０には電解液が含浸される。電解液として環状アミジン塩のγ−ブチロラクトン溶液、ボロジサリチル酸トリメチルアミンのγ−ブチロラクトン溶液等を用いることができる。
【００２５】
尚、陽極箔１１の誘電体皮膜の表面及び対向陰極箔１２の表面に導電性固体層を設けてもよい。導電性固体層は導電性ポリマーにより形成され、例えば、ポリピロール、ポリチオフェンまたはこれらの誘導体等が用いられる。
【００２６】
図３は電解コンデンサ１の製造工程を示す工程図である。陽極化成工程ではアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成る陽極箔１１の表面がエッチング処理により粗面化される。エッチング処理を施した陽極箔１１は化成液中で陽極酸化され、表面に酸化膜から成る誘電体皮膜が形成される。
【００２７】
次に、端子形成工程では陽極箔１１及び対向陰極箔１２の一端にリード線２１、２２のリードタブ２１ａ、２２ａがカシメによって接合される。次に、巻回工程では陽極箔１１及び対向陰極箔１２がセパレータ１３を介して巻回され、終端が巻き止めテープ１４によって固定される。これにより、コンデンサ素子１０の素体が形成される。次に、素子化成工程ではコンデンサ素子１０を化成液中に浸漬して陽極酸化する。これにより、巻回工程等で欠損した誘電体皮膜が修復される。
【００２８】
次に、電解液含浸工程ではコンデンサ素子１０を電解液中に浸漬し、コンデンサ素子１０に電解液を含浸する。電解液は非水系溶媒と有機塩とを含むとより望ましい。非水系溶媒として、γブチロラクトン、スルホラン、またはこれらの混合物を用いることができる。有機塩としてボロジサリチル酸トリエチルアミン等の有機アミン塩や環状アミジン塩を用いることができる。
【００２９】
非水系溶媒中の有機塩の濃度は特に制限されるものではなく、例えば、５〜５０重量％とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬時間はサイズに応じて異なるが、例えば、１秒〜数時間、好ましくは１秒〜５分とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬温度は特に制限されないが、例えば、０℃〜８０℃、好ましくは１０℃〜４０℃とすることができる。
【００３０】
次に、組立工程では、アルミニウム等の外装ケース２にコンデンサ素子１０が収納される。そして、外装ケース２の開口部２ａに封口部材３を装着し、封口部材３に対向した外装ケース２の周面に絞り加工が施されるとともに開口部２ａの周縁にカーリング加工が施される。これにより、コンデンサ素子１０を収納した外装ケース２が封口される。
【００３１】
次に、洗浄工程では外装ケース２の外面に付着した電解液による汚れが洗浄される。次に、塗布膜形成工程では外装ケース２の外面に断熱塗料が塗布され、常温で数時間乾燥して塗布膜４が形成される。
【００３２】
次に、エージング工程では、リード線２１、２２間に定格電圧を印加しながら、例えば、約１２５℃で約１時間のエージング処理を行う。エージング処理によって陽極箔１１の切断面やリード線２１の接続部分等に生じる誘電体皮膜の欠陥が修復される。次に、検査工程では電解コンデンサ１の外観及び特性が検査される。これにより、電解コンデンサ１が完成する。
【００３３】
また、導電性固体層が設けられる場合は電解液含浸工程の前に導電性固体層形成工程が行われる。導電性固体層形成工程では、コンデンサ素子１０を導電性ポリマーの粒子が分散された分散液に減圧下で浸漬する。
【００３４】
分散液は例えば、ポリピロール、ポリチオフェンまたはこれらの誘導体から成る導電性ポリマーの粒子を有機溶媒や無機溶媒から成る媒質に混合して形成される。媒質は導電性ポリマーを溶解しないことが望ましく、取り扱い性や導電性ポリマーの分散性等を考慮して水を用いるとより望ましい。
【００３５】
そして、導電性ポリマーの分散液を含浸したコンデンサ素子１０を例えば、１００℃〜２００℃に昇温して乾燥し、媒質を除去して導電性固体層が形成される。
【００３６】
本実施形態によると、電解コンデンサ１の外装ケース２の外面を断熱塗料の塗布膜４により覆うので、簡単に断熱性を有する塗布膜４を形成することができる。これにより、ハンダ付け時に外装ケース２の内部に伝わる熱ストレスを低減して電解コンデンサ１の特性劣化を防止するとともに、電解コンデンサ１の製造工数を削減することができる。
【００３７】
また、従来例のような電解コンデンサを覆う断熱性の樹脂フィルムの耐熱性を高くするためには、フッ素樹脂系やポリイミド樹脂等の高価な樹脂フィルムを用いる必要がある。本実施形態に示すように塗布膜４を形成する断熱塗料が熱反射性を有するセラミック粒子を含有すると、耐熱温度の高い塗布膜４を安価に得ることができる。これにより、溶融温度の高い鉛フリーハンダによるハンダ付けを行うことができる。
【００３８】
また、塗布膜４のセラミック粒子を中空ビーズ形状に形成すると、塗布膜４の耐熱性をより向上することができる。
【００３９】
また、環状アミジン塩またはボロジサリチル酸トリメチルアミンのγ−ブチロラクトン溶液から成る低沸点の電解液を用いた電解コンデンサ１の熱ストレスによる特性劣化を塗布膜４によって防止することができる。
【００４０】
本実施形態において、電解コンデンサ１について説明しているが、回路基板上にハンダ付けされる他の電子部品においても同様に構成することができる。即ち、電子部品の外面を断熱塗料による塗布膜４により覆うことにより、簡単に断熱性を有する塗布膜４を形成することができる。これにより、ハンダ付け時に電子部品の内部に伝わる熱ストレスを低減して電子部品の特性劣化を防止するとともに、電子部品の製造工数を削減することができる。
【００４１】
以下に本実施形態の電解コンデンサ１の特性評価を行うために形成した実施例及び比較例について説明する。
【実施例１】
【００４２】
実施例１の電解コンデンサ１は導電性固体層のない電解液型に形成され、完成寸法（外装ケース２に収納した状態での電解コンデンサ１の外形寸法）をφ１０ｍｍ×Ｈ１０．２ｍｍとしている。
【００４３】
まず、誘電体被膜を有する陽極箔１１と対向陰極箔１２とを電解紙等のセパレータ１３を介して巻回し、定格３５Ｖ−２２０μＦのコンデンサ素子１０を作成した。次に、環状アミジン塩のγ−ブチロラクトン溶液（濃度：２０重量％）の電解液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、電解液を含浸したコンデンサ素子１０をアルミニウム製の外装ケース２に収納して外装ケース２を封口した。
【００４４】
次に、外装ケース２の外面に断熱塗料（（株）日進産業製のＧＡＩＮＡ（登録商標））を塗布し、常温で５時間乾燥させた。次に、定格電圧の１．１５倍の電圧を印加しながら約８５℃で約１時間エージングすることにより、実施例１の電解コンデンサ１を作成した。
【実施例２】
【００４５】
実施例２の電解コンデンサ１は導電性固体層を有するハイブリッド型に形成され、完成寸法をφ１０ｍｍ×Ｈ１０．５ｍｍとしている。まず、誘電体被膜を有する陽極箔１１と対向陰極箔１２とを電解紙等のセパレータ１３を介して巻回し、定格３５Ｖ−１５０μＦのコンデンサ素子１０を作成した。
【００４６】
次に、ポリエチレンオキシオフェン粒子が水に分散された分散液（濃度：約１０質量％）に２５℃、８９ｋＰａの減圧下でコンデンサ素子１０を１分間浸漬して分散液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、コンデンサ素子を１２５℃の乾燥炉で乾燥させ、導電性固体層を形成した。
【００４７】
次に、ボロジサリチル酸トリメチルアミンのγ−ブチロラクトン溶液（濃度：１５質量％）の電解液に２５℃でコンデンサ素子１０を１０秒間浸漬して電解液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、電解液を含浸したコンデンサ素子１０をアルミニウム製の外装ケース２に収納して外装ケース２を封口した。
【００４８】
次に、外装ケース２の外面に断熱塗料（（株）日進産業製のＧＡＩＮＡ（登録商標））を塗布し、常温で５時間乾燥させた。次に、定格電圧の１．１５倍の電圧を印加しながら約１２５℃で約１時間エージングすることにより、電解コンデンサ１を作成した。
【００４９】
＜比較例１＞
比較例１の電解コンデンサ１は実施例１に対して外装ケース２の外面の塗布膜４を省き、その他の構成は実施例１と同様に作成した。
【００５０】
＜比較例２＞
比較例２の電解コンデンサ１は実施例２に対して外装ケース２の外面の塗布膜４を省き、その他の構成は実施例２と同様に作成した。
【００５１】
上記のようにして作成した各実施例及び各比較例の電解コンデンサ１について、ハンダ耐熱試験の前後で静電容量（単位：μＦ）、ＥＳＲ（等価直列抵抗、単位：ｍΩ）、及び漏れ電流（ＬＣ、単位：μＡ）を測定した。尚、静電容量の測定周波数は１２５Ｈｚであり、ＥＳＲの測定周波数は１００Ｈｚである。また、ハンダ耐熱試験は電解コンデンサ１をピーク温度が２６５℃で２００℃以上の雰囲気に７０秒間晒すことにより行った。表１はこの結果を示している。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
表１に示されるように、実施例１、２の電解コンデンサ１はそれぞれ比較例１、２に比してハンダ耐熱試験前の特性が同等であるが、ハンダ耐熱試験後の特性の悪化が抑制される。これは、塗布膜４によってハンダ耐熱試験による電解コンデンサ１の熱ストレスが低減されたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によると、回路基板にハンダ付けされる電解コンデンサ及び電子部品に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１    電解コンデンサ
２    外装ケース
３    封口部材
４    塗布膜
１０    コンデンサ素子
１１    陽極箔
１２    対向陰極箔
１３    セパレータ
１４    巻き止めテープ
２１、２２  リード線
２１ａ、２２ａ  リードタブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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