(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、
前記陰極リード端子の前記丸棒部を前記陰極箔よりも純度の低いアルミニウム材としてアルミニウム−マグネシウム合金またはアルミニウム−亜鉛合金で形成す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。
【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、前記陰極リード端子の前記丸棒部を前記陰極箔よりも純度の低いアルミニウム材としてアルミニウム−マグネシウム合金またはアルミニウム−亜鉛合金で形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、陰極リード端子の丸棒部は、アルミニウム−マグネシウム（Ａｌ−Ｍｇ）合金、アルミニウム−亜鉛（Ａｌ−Ｚｎ）合金といった純度の低いアルミニウム材で形成されているので、陰極箔は陰極のリード端子の丸棒部より電極電位が貴になる。従って、陰極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、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金で陰極リード端子の丸棒部を形成すると陰極箔よりも電極電位が卑になる理由は、アルミニウムの純度が低いと、その表面に気中で酸化アルミニウム（自然酸化膜）が生成されにくいのに対して、純度が相対的に高い方の陰極箔の表面ではその製造過程などで表面が酸化されて電位的に安定化しているからと考えられる。
【００１１】
【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のアルミニウム電解コンデンサを作製する。ここで用いた陰極箔は、純度が９９％のアルミニウム箔に塩酸水溶液中で交流エッチングを施したものである。
【００１２】
実施例では、図１および図２を参照して説明した陰極リード端子側の丸棒部として、Ａｌ95−Ｍｇ5 合金、Ａｌ95−Ｚｎ5 合金からなる棒材から形成したものを用いる。これに対して、従来例では、純度９９．９％のアルミニウム製の棒材から丸棒部を形成した陰極リード端子を用いる。本発明では、陽極リード端子側の丸棒部の材質について制約がないので、純度９９．９％のアルミニウム製の棒材から形成したものを用いる。なお、陰極側および陽極側を問わず、電極箔とリード端子との接続は、丸棒部と一体に形成されたタブでの加締めにより行うので、リード端子の丸棒部とタブとは材質が同一である。
【００１３】
このような丸棒部を備えるリード端子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。
その結果を表１及び表２に示す。
【００１４】
【表１】
0004101937.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004101937.tif 000003
表１及び表２に示すように、陰極リード端子側の丸棒部として、陰極箔よりも純度の低いＡｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ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。
【００１６】
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、陰極リード端子側の丸棒部として、陰極箔よりも純度の低いＡｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ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。ここで用いた陰極箔は、純度が９９％のアルミニウム箔に塩酸水溶液中で交流エッチングを施したものである。ここでも、図１および図２を参照して説明した陰極リード端子側の丸棒部として、実施例１と同様、Ａｌ95−Ｍｇ5 合金、Ａｌ95−Ｚｎ5 合金からなる棒材から形成したものを用い、従来例としては、純度９９．９％のアルミニウム製の棒材から形成したものを用いる。また、陽極リード端子側の丸棒部には、通常の純度９９．９％のアルミニウム製の棒材から形成したものを用いる。
【００１７】
このような丸棒部を備えるリード端子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７０００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。
その結果を表３及び表４に示す。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
【表４】
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表３及び表４に示すように、陰極リード端子側の丸棒部として、陰極箔よりも純度の低いＡｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ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。
［その他の実施例］なお、上記の評価以外にも、陰極リードの丸棒部および陰極箔の純度を変えて検討を行ったが、陰極リードの丸棒部を陰極箔より低純度のアルミニウム材である、アルミニウム−マグネシウム合金またはアルミニウム−亜鉛合金で形成することにより、丸棒部を陰極箔よりも駆動用電解液中での電極電位を卑にしたものでは、陰極側からの駆動用電解液の漏出を防止できることが確認できた。
【００２０】
【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るにあたって、本発明では、丸棒部が陰極箔よりも低純度のアルミニウム材である、アルミニウム−マグネシウム合金またはアルミニウム−亜鉛合金で形成された陰極リード端子を使用する。従って、本発明によれば、陰極リード端子の丸棒部より陰極箔表面の電極電位が駆動用電解液中で貴になるので、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】
0004101937.tif 000006
【図２】
0004101937.tif 000007