(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻回したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の前記陽極箔及び前記陰極箔から引き出された陽極リード端子及び陰極リード端子のアルミニウム製の各丸棒部が各端子挿通孔にそれぞれ嵌められたゴム封口体と、４級アンモニウム塩もしくはイミダゾリニウム塩を含む駆動用電解液を含浸した前記コンデンサ素子を前記ゴム封口体とともに封止するケースとを有する有極性アルミニウム電解コンデンサにおいて、
前記陰極箔として、チタンを０．１原子％から６原子％含んだアルミニウム合金箔を急冷することにより、チタンアルミナイド（Ａｌ３Ｔｉ）金属間化合物がアルミニウム中に微細分散されてなる急冷アルミニウム合金箔をエッチング処理して用いることを特徴とする有極性アルミニウム電解コンデンサ。
【請求項２】
前記急冷アルミニウム合金箔に対して直流電解エッチング処理を行って前記金属間化合物を露呈させた陰極箔を用いることを特徴とする請求項１記載の有極性アルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム電解コンデンサに関するものである。さらに詳しくは、アルミニウム電解コンデンサからの駆動用電解液の漏出防止技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１および図２はそれぞれ、アルミニウム電解コンデンサの構成要素を示す説明図、およびアルミニウム電解コンデンサの断面図である。
小型アルミニウム電解コンデンサは、一般に、図１および図２に示すように、陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻回したコンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２の陽極箔及び陰極箔から引き出された陽極リード端子３及び陰極リード端子４のアルミニウム製の各丸棒部３１、４１が各端子挿通孔５１、５２にそれぞれ嵌められたゴム封口体５と、駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子２をゴム封口体５とともに封止するアルミニウム製のケース６とから構成されている。
【０００３】
アルミニウム電解コンデンサにおいても近年、デジタル回路等の発達に対応するため、低損失、低インピーダンス特性が要求されている。これらの要求に対応するための重要な技術は、主として、コンデンサ素子に含浸される駆動用電解液の低比抵抗化である。
この要求を満たす駆動用電解液としては、γ−ブチロラクトン単独溶媒、あるいはγ−ブチロラクトンを主溶媒としそれにエチレングリコールなどを配合した混合溶媒中に、ｏ−フタル酸やマレイン酸の４級アンモニウム塩などを溶質として溶解した駆動用電解液が用いられている。
【０００４】
このような有機溶剤を用いた駆動用電解液は、高温雰囲気中でゴム封口体を透過しての消失が激しく、このような消失はコンデンサ特性の著しい劣化を招来させる。そこで、このような駆動用電解液を用いる際には、ゴム封口体としてガス透過性の低いブチルゴムを使用するなど、気密面で各種の設計的配慮がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の駆動用電解液を用いたアルミニウム電解コンデンサでは、従来のアルミニウム電解コンデンサではみられない新たな不具合が指摘されている。すなわち、アルミニウム電解コンデンサを負荷状態で長期間の使用、あるいは無負荷状態で長期間の放置を行ったときに、ゴム封口体の陰極側の端子挿通孔部から駆動用電解液が漏出し、漏出した駆動用電解液によって回路基板上で配線パターンがショートを発生するという不具合である。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、前記のような活性な薬品を駆動用電解液に用いても、電解液の漏出の発生しない有極性アルミニウム電解コンデンサを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゴム封口体の陰極側の端子挿通孔部から駆動用電解液が漏出するのを防止するために行った各種検討から得られた新たな知見に基づくものであり、ゴム封口体の陰極側の端子挿通部に接するリード端子のアルミニウム製の丸棒部と、該端子に接続されている陰極箔の電極電位差に着目したものである。すなわち、従来の有極性アルミニウム電解コンデンサにおいて、陰極箔はこれに接続するリード端子のアルミニウム製の丸棒部より電極電位が卑であるため、陰極箔とアルミニウム製の丸棒部とによって局部電池が形成される。このため、従来の有極性アルミニウム電解コンデンサにおいて、陰極側のリード端子の丸棒部での電極反応により、該丸棒部付近の駆動用電解液でアルカリ化が進行してしまう。その結果、陰極側のリード端子の丸棒部付近で駆動用電解液に接するゴム封口体にアルカリ劣化、すなわち、端子挿通孔の内面のゴム弾性の低下が進行し、この部分からの駆動用電解液の漏出が起こるのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような知見に基づいて、本発明は、この局部電池の極性を逆転させることにより、駆動用電解液の漏出を防ぐことに特徴を有する。
すなわち、本発明では、陽極箔と陰極箔の間に電解紙を介して巻回したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の前記陽極箔及び前記陰極箔から引き出された陽極リード端子及び陰極リード端子のアルミニウム製の各丸棒部が各端子挿通孔にそれぞれ嵌められたゴム封口体と、４級アンモニウム塩もしくはイミダゾリニウム塩を含む駆動用電解液を含浸した前記コンデンサ素子を前記ゴム封口体とともに封止するケースとを有する有極性アルミニウム電解コンデンサにおいて、前記陰極箔として、チタン（Ｔｉ）を０．１原子％から６原子％含んだアルミニウム合金箔を急冷することにより、チタンアルミナイド（Ａｌ３Ｔｉ）金属間化合物がアルミニウム中に微細分散されてなる急冷アルミニウム（Ａｌ）合金箔をエッチング処理して用いることを特徴とする。
ここで、急冷アルミニウム合金箔に対して直流電解エッチング処理を行って金属間化合物を露呈させるのが好ましい。
【０００９】
本発明では、Ａｌ−Ｔｉ合金をエッチング処理することにより、表面にＡｌ３Ｔｉ金属間化合物を露呈させた陰極箔を用いるので、陰極箔は陰極のリード端子のアルミニム製の丸棒部より電極電位が貴になる。従って、陰極側のリード端子の丸棒部と陰極箔とによって局部電池が形成されても、丸棒部の表面では、丸棒部周辺における駆動用電解液においてアルカリ化が進行するような電極反応が起こらない。それ故、陰極側のリード端子の丸棒部付近で駆動用電解液に接するゴム封口体にアルカリ劣化、すなわち、端子挿通孔の内面のゴム弾性の低下が発生しないので、この部分からの駆動用電解液の漏出を防止することができる。
【００１０】
ここで用いるＡｌ−ＴｉはＡｌ3 Ｔｉ金属間化合物がＡｌ中に微細分散されている合金箔であり、この微細分散された合金箔を作製するには急冷法、特に単ロール法によるＡｌ−Ｔｉ箔が良好である。ここで、Ａｌ中のＴｉ量は０．１原子％より少ないと固溶体合金となり金属間化合物として析出せず、エッチング処理しても電極電位はＡｌと殆ど同じである。従って、局部電池の電流の向きを逆転させることができず、電解液の漏出防止効果は得られない。これに対して、Ｔｉ量が６原子％より多くなると合金箔の靱性が著しく低下し、エッチング処理した陰極用電極箔として、通常用いられている巻き回型のアルミニウム電解コンデンサに用いることは極めて困難となる。
【００１１】
Ｔｉ添加量が０．１原子％以上よりＡｌ3 Ｔｉの金属間化合物の析出が始まり、それに伴い、エッチング処理した該合金箔の電極電位はリード端子の丸棒部より貴になる。Ｔｉ量の増加に伴いより貴になっていくが、２原子％以上からはそれ以上添加しても電極電位の変化は殆ど無くなる。このような電極電位の変化に対応して、電解液漏出防止効果は、Ｔｉ添加量が０．１原子％以上から認められ、Ｔｉ添加量が６原子％以上であっても認められるのは勿論である。但し、Ｔｉ添加量が６原子％を越えると、巻き回時に破断してしまいコンデンサ素子の作製は不可能であった。
【００１２】
尚、Ａｌ3 Ｔｉ金属間化合物が電位的にアルミニウム製の丸棒部より貴になる理由については、Ａｌ−Ｔｉ急冷合金は、電解エッチング処理の後、大気中の酸素により酸化され、ここで生成した酸化皮膜は、アルミニウム製の丸棒部に形成されている酸化アルミより電位的に貴となることも寄与しているものと考えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。ここで用いるアルミニウム電解コンデンサの構造は、図１および図２を参照して説明したとおりなので、その説明を省略する。
［実施例１］
まず、γ−ブチロラクトンを主成分とする溶媒に、テトラエチルアンモニウムのフタル酸塩を主溶質として１５重量％配合して駆動用電解液を調製した。次に、この駆動用電解液を用い、定格電圧１６Ｖ、静電容量３３０μＦ、ケースサイズ１０ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの電解コンデンサを作製する。
【００１４】
ここで用いた陰極試料は、Ｔｉ量として０．０３原子％、０．１原子％、１．０原子％、３．０原子％、および６．０原子％のＡｌ急冷合金箔であり、いずれも急冷方法として単ロール法を用いて作製したものである。本例では、このようにして得たＡｌ急冷合金箔に対して６％塩酸溶液中で直流電解エッチング処理を行ったものを陰極箔として用いる。この電解エッチングで直流電解処理を行ったのは、直流電解は合金特性が反映され易く、より金属間化合物が露呈するからである。
【００１５】
比較用としては、従来から使用されているＡｌ箔にエッチング処理を施した陰極箔を用いた。
これらの陰極箔を用いて電解コンデンサをそれぞれ５００個作製し、エージング処理を施した後、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿雰囲気中にて定格電圧印加、無負荷放置試験を２０００時間行い、試験後の各コンデンサ試料について駆動用電解液の漏出状況を確認した。
【００１６】
その結果を表１及び表２に示す。
【００１７】
【表１】
0004101940.tif 000002
【００１８】
【表２】
0004101940.tif 000003
表１及び表２より明らかなように、陰極箔にＴｉ量として０．１原子％から６原子％含む急冷Ａｌ合金を用いたアルミニウム電解コンデンサでは駆動用電解液の漏出が発生せず、高い信頼性が得られることが判明した。
なお、テトラエチルアンモニウムのフタル酸塩に代えて、テトラエチルアンモニウムのマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウムのフタル酸塩あるいはマイレイン酸塩などといったその他の４級アンモニウム塩を用いた駆動用電解液で行った評価においても、やはり、陰極箔にＴｉ量として０．１原子％から６原子％含む急冷Ａｌ合金を用いたアルミニウム電解コンデンサでは駆動用電解液の漏出が発生しないことが確認できた。
［実施例２］
次に、γ−ブチロラクトンを主成分とする溶媒に、イミダゾリニウムのフタル酸塩を主溶質として１５重量％配合して駆動用電解液を調製した。次に、この駆動用電解液を用い、定格電圧１６Ｖ、静電容量３３０μＦ、ケースサイズ１０ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの電解コンデンサを作製する。
【００１９】
このとき用いた陰極試料は、Ｔｉ量として０．０３原子％、０．１原子％、１．０原子％、３．０原子％、および６．０原子％のＡｌ急冷合金箔であり、いずれも急冷方法として単ロール法を用いて作製したものである。本例では、このようにして得たＡｌ急冷合金箔に対して６％塩酸溶液中で直流電解エッチング処理を行ったものを陰極箔として用いる。
【００２０】
比較用としては、従来から使用されているＡｌ箔にエッチング処理を施した陰極箔を用いた。
これらの陰極箔を用いて電解コンデンサをそれぞれ５００個作製し、エージング処理を施した後、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿雰囲気中にて定格電圧印加、無負荷放置試験を８０００時間行い、試験後の各コンデンサ試料について駆動用電解液の漏出状況を確認した。
【００２１】
その結果を表３及び表４に示す。
【００２２】
【表３】
0004101940.tif 000004
【００２３】
【表４】
0004101940.tif 000005
表３及び表４より明らかなように、陰極箔にＴｉ量として０．１原子％から６原子％含む急冷Ａｌ合金を用いたアルミニウム電解コンデンサでは駆動用電解液の漏出が発生せず、高い信頼性が得られることが判明した。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、駆動用電解液に４級アンモニウム塩もしくはイミダゾリニウム塩を含む駆動用電解液を用いた場合、従来の陰極箔では駆動用電解液が漏出していたものが、本発明のように、陰極箔としてＡｌ−Ｔｉ急冷合金箔を用いることにより、陰極リード端子の丸棒部より陰極箔表面の電極電位を駆動用電解液中で貴になるように構成すると、駆動用電解液の漏出を確実に防止することができる。それ故、低損失、低インピーダンス特性を有するアルミニウム電解コンデンサの信頼性を向上させることができるので、本発明の持つ工業的、実用的価値は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム電解コンデンサの構成要素を示す斜視図である。
【図２】アルミニウム電解コンデンサの縦断面図である。
【符号の説明】
２  コンデンサ素子
３  陽極リード端子
４  陰極リード端子
５  ゴム封口体
６  アルミニウム製のケース
３１、４１  アルミニウム製の丸棒部
５１、５２  ゴム封口体の端子挿通孔
【図１】
0004101940.tif 000006
【図２】
0004101940.tif 000007