(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサにおいてコンデンサ素子を収容したケースの開口部を封口する電解コンデンサの封口体であって、
過酸化物で架橋可能なエラストマー性ポリマー１００重量部に対し、過酸化物で硬化可能な熱硬化性樹脂の初期重合物であるジアリルイソフタレート初期重合物を５〜３００重量部を混合した上、過酸化物で、前記ポリマーを架橋するとともに前記熱硬化性樹脂の初期重合物を硬化してなるゴム弾性体からなることを特徴とする電解コンデンサの封口体。
【請求項２】
前記ゴム弾性体は、前記エラストマー性ポリマーと前記ジアリルイソフタレート初期重合物と過酸化物とを、前記ジアリルイソフタレート初期重合物が軟化する温度で混合した上、これらの混合物を前記過酸化物で前記ポリマーが架橋するとともに前記過酸化物で前記ジアリルイソフタレート初期重合物が硬化する温度に加熱して、前記ポリマーを架橋するとともに前記ジアリルイソフタレート初期重合物を硬化させると同時に成形してなる請求項１記載の電解コンデンサの封口体。
【請求項３】
前記エラストマー性ポリマーは、部分架橋ブチルゴムである請求項１または２記載の電解コンデンサの封口体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子を収容したケースの開口部を封口する電解コンデンサの封口体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電解コンデンサは、図１に示されるように、アルミ等からなる有底円筒状のケース１内に、ペースト状の電解質（電解液）を含浸したコンデンサ素子２を収容するとともに、前記ケース１の開口部を封口体３により封口している。前記コンデンサ素子２は、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなり、このコンデンサ素子２に接続されたリード線４，５は封口体３に設けられたリード穴６，７に挿通されてケース１外に引き出されている。前記ケース１の封口体３と反対側の端部には、該端部の一部に溝８等の機械的に弱い部分を意図的に設けてなる安全弁が設けられている。そして、何らかの異常事態によりケース１内の圧力が所定以上になると、溝８等の機械的に弱い部分においてケース１が破壊するという態様により前記安全弁が作動し、ケース１の内圧が解放され、防爆が図られるようになっている。
【０００３】
従来、前記封口体３の構成材料としては、他のゴムに比しシール性およびガスバリア性が高く、ケース１外への電解液の逃散を防止して電解液をケース１内に保持する電解液保持性が高いことから、レギュラーブチルゴムを主成分とするゴムが多用されていた（例えば、特開昭５５−１５８６２１、特開平１−１１４０３０号）。
【０００４】
他方、近時、電子部品の長寿命化がますます要請されており、電解コンデンサにも長寿命化が要請されている。しかしながら、前記レギュラーブチルゴムを主成分とするゴムからなる封口体３を用いた電解コンデンサでは、レギュラーブチルゴムを主成分とするゴムは耐熱性が十分でないので、高温に長時間晒されると、ゴムが劣化することにより、コンデンサ内部の電解液が封口体３を通して逃散してしまい、コンデンサの寿命が低下するため、長寿命化を実現できないという問題があった。
【０００５】
その上、前記レギュラーブチルゴムを主成分とするゴムからなる封口体３においては、成形の際に金型に汚れが付着し、洗浄時間がかかって作業性が悪いとともに、高温長時間の架橋が必要であるという問題点もあった。
【０００６】
そこで、耐熱性の良好な部分架橋ブチルゴムを過酸化物によって架橋したゴムからなる封口体３が最近開発されている。この封口体３は、耐熱性が良好であるとともに金型の汚れもない上、低温短時間での架橋が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記部分架橋ブチルゴムを過酸化物で架橋したゴムからなる封口体は、次のような種々の問題があった。
【０００８】
前記部分架橋ブチルゴムを過酸化物で架橋したゴムは、耐熱性等の特性は良好なものの、既に部分的に架橋されている部分架橋ブチルゴムを原料ゴムとして用いるので、混練性および金型への流れ性等が悪く、さらに融合不良が発生するという問題があった。このため、混練工程での作業性が悪く、工程条件も複雑になる上、封口体３として成形されたときに、寸法精度のバラツキや、内部欠陥が発生し易く、寸法の規格外品や外観不良品が発生する割合が高いという問題があった。また、耐熱変形性が不十分であるという問題もあった。
【０００９】
また、封口体３の厚みを薄くすると、厚み方向の圧力に対して膨れやすくなり、逆電圧印加等の異常時のガス発生による内圧上昇が生じた際に、前記安全弁が作動する前に、内部欠陥部分等からヒビ割れが発生して、ケース１内部の電解液の液出等の問題が発生する。このため、封口体３の厚さをある程度厚くせざるを得なかったため、ケース１の実質的な容積が少なくなり、ひいては電解コンデンサの容量が小さくなってしまうという問題があった。
【００１０】
さらに、近時、電子部品の表面実装化に伴うチップ化や、小型化が進展しているが、前記部分架橋ブチルゴムを架橋したゴムからなる封口体３は、次に詳しく説明するように、前述の問題点があるため、チップ化された電解コンデンサには適用することができないし、小型化された電解コンデンサへの適用にも限界があるという問題があった。
【００１１】
すなわち、チップ化された電解コンデンサにおいては、はんだリフロー工程を通るので、この工程で高温状態になり、コンデンサ内部のガス圧力が上がるが、その際、内部欠陥部分等からヒビ割れが発生したり、耐熱変形性が十分でないため、ケースから封口体が外れてしまったりすることにより、ケース内部の電解液の液出等の問題が発生する。さらに、硬度が十分でないので、リフローの際の内圧上昇によって封口体が膨れ、コンデンサが基板から浮き上がってしまうという問題もあった。したがって、前記部分架橋ブチルゴムを架橋したゴムからなる封口体は、チップ化された電解コンデンサには適用できなかった。
【００１２】
また、小型化された電解コンデンサへの適用を行おうとすると、以下のような問題が発生する。まず、封口体３でケース１の開口部を封口する際には、一般に、図１に示されているように、ケース１の開口部付近に全周に渡って絞り加工を行う（図１において、９はこの絞り加工による絞り部を示している）。しかるに、封口体３の径を小さくすると、前記絞り加工によるゴムの圧縮率が上昇して加圧力が増大し、この加圧力によってゴムの割れが発生する。また、封口体３の厚みを薄くすると、既に述べたように厚み方向の圧力に対して膨れやすくなり、逆電圧印加等の異常時のガス発生による内圧上昇が生じた際に、ケース１側の安全弁が作動する前に、内部欠陥部分からヒビ割れが発生して、ケース１内部の電解液の液出等の問題が発生する。したがって、前記部分架橋ブチルゴムを架橋したゴムからなる封口体３は、小型化された電解コンデンサへの適用にも限界があった。
【００１３】
また、前記部分架橋ブチルゴムを過酸化物で架橋したゴムは、表面の摩擦抵抗が大きかったので、封口体３のリード穴６，７にコンデンサ素子２のリード線４，５を挿通する際、これらのリード線６，７を介してコンデンサ素子２に大きな抵抗力が作用するため、この挿通作業が困難になるとともに、巻回した電極箔やセパレータのズレやシワが発生したり、リード穴６，７の周面のゴムがリード線４，５によって削り取られるという問題があった。
【００１４】
また、ガスバリア性が不十分であったので、電解液が封口体３を通して蒸散することにより電解コンデンサの寿命が短くなるという問題もあった。
【００１５】
また、前記部分架橋ブチルゴムを過酸化物で架橋したゴムは、電気抵抗の低いカーボンを充填材として多量に混入する必要があったので、電気絶縁性を高くすることができないという問題もあった。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、原材料の混練を非常に容易に行うことができるとともに、成形不良を生じにくく、かつ寸法精度の良く成形することができ、加工性が非常に良い電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、融合不良により内部欠陥が発生しないようすることができる電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、耐熱性、耐熱老化性を良好にすることができる電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、容易に高硬度かつ高モジュラスとすることができる電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、低温短時間で架橋成形することが可能な電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、表面の摩擦抵抗が小さい（表面の滑りが良い）電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、ガスバリア性に優れた電解コンデンサの封口体を提供することにある。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は以下の説明から明らかになろう。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明による電解コンデンサの封口体は、電解コンデンサにおいてコンデンサ素子を収容したケースの開口部を封口する電解コンデンサの封口体であって、過酸化物で架橋可能なエラストマー性ポリマー１００重量部に対し、過酸化物で硬化可能な熱硬化性樹脂の初期重合物であるジアリルイソフタレート初期重合物を５〜３００重量部を混合した上、過酸化物で、前記ポリマーを架橋するとともに前記熱硬化性樹脂の初期重合物を硬化してなるゴム弾性体からなるものである。
【００２５】
なお、前記熱硬化性樹脂の配合量が、エラストマー性ポリマー１００重量部に対して５重量部より少なくなると、以下に述べる作用効果が十分得られなくなる一方、３００重量部より多くなると、ゴム弾性が低下する。エラストマー性ポリマー１００重量部に対する前記熱硬化性樹脂の特に好ましい配合量は、１０〜２００重量部である。
【００２６】
前記熱硬化性樹脂の初期重合物は、室温では固体であるが、４０〜１００℃の比較的低温で軟化する一方、一定温度以上で過酸化物と反応して硬化し、硬く耐熱性の良い樹脂となる。このように硬化するのは、該初期重合物が重合するとともに架橋するためと考えられる。そして、本発明に係るゴム弾性体においては、エラストマー性ポリマーと熱硬化性樹脂とが混合された状態でエラストマー性ポリマーの架橋と熱硬化性樹脂の硬化とが行われることにより、ポリマーと熱硬化性樹脂との間の結合も生じるものと考えられる。
【００２７】
前述のように前記熱硬化性樹脂の初期重合物は、比較的低温で軟化するので、該初期重合物が軟化する温度で該初期重合物とエラストマー性ポリマーとを混合すると、両者を非常に容易に混合することができるので、混練工程での作業性が非常に良くなり、工程条件も簡単にすることができる。また、前記熱硬化性樹脂の初期重合物が比較的低温で軟化することから、加熱成形時にエラストマー性ポリマーと熱硬化性樹脂の初期重合物との混合物が流動し易くなるため、成形性、融合性が向上し、成形不良が生じにくく、かつ寸法精度の良い成形品（封口体）が得られ、内部欠陥の発生もなくなる。したがって、本発明によるゴム弾性体は非常に加工性が良い。
【００２８】
また、前記エラストマー性ポリマーおよび熱硬化性樹脂の初期重合物は、短時間に架橋・硬化させることができるので、封口体の成形時間を短くすることができる。
【００２９】
また、前述のように前記熱硬化性樹脂の初期重合物は、過酸化物で硬化し、硬く耐熱性の良い樹脂となるので、前記エラストマー性ポリマーおよび熱硬化性樹脂の初期重合物を架橋・硬化した本発明に係るゴム弾性体も耐熱性に優れており、また高硬度かつ高モジュラスとすることができる。
【００３０】
また、前述のように高硬度、高モジュラスとすることができ、かつ内部欠陥をなくすことができるので、封口体の厚みをある程度薄くしても、逆電圧印加等の異常時のガス発生による内圧上昇が生じた際に、前記安全弁が作動する前にヒビ割れが発生して、ケース内部の電解液の液出等の問題が発生することがなくなる。さらに、寸法情度が向上しているので、封口体の厚みのバラツキが小さくなるため、厚みの公差の下限を大きくすることができ、その分だけ、厚みの設定値（規格の中央値）を小さくすることができる。このため、ケース１の大きさを従来と同じとしても、封口体の厚さを薄くしてケースの実質的な容積を増加させ、電解コンデンサの容量を増大することができる。このような封口体３の薄肉化による電解コンデンサの容量の増大の効果は極めて大きい。
【００３１】
また、前述のように内部欠陥が発生しないようにすることができ、かつ封口体の耐熱性を良くすることができるので、はんだリフロー工程において高温になっても、ヒビ割れが発生したり、変形してケースから封口体が外れてしまったりして、電解液の液出等の問題を発生することがない。また、封口体を高硬度とすることができるので、リフローの際の内圧上昇があっても、封口体の膨れが抑制され、コンデンサの基板からの浮き上がりが抑制されため、チップ化された電解コンデンサにも適用できるようになる。
【００３２】
また、前述のように高硬度、高モジュラスとすることができ、かつ内部欠陥をなくすことができるので、封口体の径を小さくしても、封口体でケースの開口部を封口する際の絞り加工によるゴムの割れが発生しない。さらに、既に述べたように封口体の厚みも薄くすることができる。したがって、電解コンデンサの小型化を図ることができる。
【００３３】
また、前記熱硬化性樹脂が配合されていることにより、封口体の表面の摩擦抵抗が小さくなるので、封口体のリード穴にコンデンサ素子のリード線を挿通する際、これらのリード線を介してコンデンサ素子に大きな抵抗力が作用することがないので、この挿通作業が容易になるとともに、巻回した電極箔やセパレータのズレやシワが発生したり、リード穴の周面のゴムがリード線によって削り取られることがなくなる。しかも、封口体の厚みを薄くすることによっても、リード線挿入の際の抵抗力を減少し、より一層、封口体のリード穴にコンデンサ素子のリード線を挿通し易くすることができる。
【００３４】
また、前記熱硬化性樹脂が配合されていること、さらには前記エラストマー性ポリマーおよび熱硬化性樹脂の初期重合物が架橋・硬化される際、熱硬化性樹脂がエラストマー性ポリマーの架橋成分と連結し合うようにして架橋にも関与し、架橋構造が複雑になることにより、封口体のガスバリア性が向上するため、封口体を通して蒸散する電解液を減少し、これにより電解コンデンサの長寿命化を図ることができる。
【００３５】
また、電気抵抗の低いカーボンを充填材として多量に混入する必要がなくなるので、封口体の電気絶縁性を高くすることができる。
【００３６】
また、硬度が向上することによって、逆電圧印加等の異常時のガス発生による内圧上昇が生じた際に、ゴムの膨れが抑制されて、コンデンサのケースの安全弁への圧力が大きくなり、該安全弁の動作性が向上し、異常時の安全性が向上する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明における過酸化物で架橋可能なエラストマー性ポリマーとしては、種々の原料ゴム、熱可塑性エラストマー等が使用可能であるが、ガスバリアー性が高いという点から、部分架橋ブチルゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ等が好ましく、このうち最もガスバリアー性が高い部分架橋ブチルゴムが特に好ましい。
【００３８】
本発明における過酸化物で硬化可能な熱硬化性樹脂としては、ジアリルイソフタレート初期重合物（重合率５〜２５％のものが好ましい）が使用でき、熱変形温度が高いという点で、ジアリルイソフタレート初期重合物が特に好ましい。
【００３９】
なお、従来より、ジアリルフタレートが原料ゴムに添加されることがあったが、これは本発明におけるような初期重合物の状態ではなく、モノマーの状態で、ゴムに対する共架橋剤（架橋助剤）として添加されていたのであって、その添加量も少なく（ゴム１００重量部に対し１〜５重量部程度）、本願発明における用法とは本質的に異なるものである。
【００４０】
本発明においてエラストマー性ポリマーおよび熱硬化性樹脂の初期重合物を架橋・硬化する過酸化物としては、通常架橋剤として用いられている過酸化物の多くのものが使用できるが、低温で架橋・硬化が始まってしまうものは、ポリマーと熱硬化性樹脂とを混合する過程で架橋・硬化が始まってしまうので、不向きである。したがって、半減期が１分になる温度が１２０℃以上となるものが好ましい。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００４２】
部分架橋ブチルゴム              …  ７０重量部
ジアリルイソフタレート初期重合物…  ３０重量部
（部分架橋ブチルゴム１００重量部に対
して４２．９重量部）
ステアリン酸亜鉛                …    １重量部
ジクミルパーオキサイド          …    ２重量部
焼成クレー                      …１００重量部
カーボン                        …    １重量部
酸吸着剤                        …    ５重量部
老化防止剤                      …    １重量部
をバンバリーミキサーにより、ジアリルイソフタレート初期重合物が軟化する温度、６０〜８０℃で混練し、圧縮成形により、１７０℃、５分の成形条件で架橋・硬化すると同時に成形して封口体３を作成し、この封口体３を用いて図１と同様の機械的構成を有する電解コンデンサを構成した。
【００４３】
なお、本実施例では、前記酸吸着剤として酸化亜鉛（ＭｇＯ）を使用したが、例えばＡｌ（ＯＨ）3・ｘＨ2Ｏ、１．２５Ｍｇ（ＯＨ）2・Ａｌ（ＯＨ）3・ｘＣＯ3・ｙＨ2Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）3・ＮａＨＣＯ3、Ｍｇ5Ａｌ2（ＯＨ）16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏ、Ｍｇ4.5Ａｌ2（ＯＨ）13ＣＯ3・３．５Ｈ2Ｏ等の他の種の酸吸着剤、または例えば２ＭｇＯ・６ＳｉＯ2・ｘＨ2Ｏ等の酸アルカリ吸着剤を使用してもよい。
【００４４】
本実施例のように封口体３に酸吸着剤または酸アルカリ吸着剤を添加すると、ケース１外への電解液の漏出、特に封口体３とリード線４，５との間、とりわけマイナス側のリード線５との間からの電解液の漏出を効果的に防止でき、これによってもさらに電解コンデンサの長寿命化を図ることができる。このような効果が得られる作用機序は未だ不明であるが、今のところ次のような２つの異なる推論が考えられている。
【００４５】
（推論１）  酸吸着剤または酸アルカリ吸着剤を添加した場合、封口体３の電解液に接する部分が膨潤する現象が見られる。このことから、封口体３中の酸吸着剤または酸アルカリ吸着剤により電解液中の酸、塩基が吸着されて封口体３が膨潤し、封口体３とリード線４，５との間のシール性が向上する結果、封口体３とリード線４，５との間からの電解液の漏出が防止される。
【００４６】
（推論２）  酸吸着剤または酸アルカリ吸着剤により封口体３を構成するゴム成分と電解液との反応が抑制されるので、電解液との反応による封口体３の劣化が抑制される結果、ケース１外への電解液の漏出が防止される。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明による電解コンデンサの封口体は、
（ａ）原材料の混合を非常に容易に行うことができる、
（ｂ）成形不良を生じにくく、かつ寸法精度良く成形された封口体を得ることができる、
（ｃ）融合不良による内部欠陥が発生しないようにすることができる、
（ｄ）耐熱性、耐熱老化性を良好にすることができる、
（ｅ）高硬度かつ高モジュラスとすることができる、
（ｆ）前記（ｃ）（ｄ）（ｅ）のことから、ケースの大きさを従来と同じとしても、封口体の厚みを薄くして、電解コンデンサの容量を増大することができる、
（ｇ）前記（ｃ）（ｄ）（ｅ）のことから、電解コンデンサをチップ化することが可能になる、
（ｈ）前記（ｃ）（ｄ）（ｅ）のことから、封口体の径および厚みを小さくし、電解コンデンサを小型化することが可能になる、
（ｉ）低温短時間で架橋成形することができる、
（ｊ）表面の摩擦抵抗を小さくすることができ、これによりリード線の挿通作業が容易になるとともに、電極箔やセパレータのズレやシワが発生したり、リード穴の周面のゴムがリード線によって削り取られることがなくなる、
（ｋ）ガスバリア性を向上し、電解コンデンサを長寿命化することができる、
（ｌ）電気抵抗の低いカーボンを充填材として多量に混入する必要がなくなるので、電気絶縁性を高くすることができる、
（ｍ）前記（ｅ）のことから、逆電圧印加等の異常時のガス発生による内圧上昇が生じた際に、ゴムの膨れが抑制されて、電解コンデンサのケースの安全弁の動作性が向上し、異常時の安全性が向上する、
等の優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電解コンデンサの機械的な構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ケース
２    コンデンサ素子
３    封口体
【図１】
0004232223.tif 000002