(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード線を備えた両極箔とセパレータを巻回して形成したコンデンサ素子に電解液を含浸し、このコンデンサ素子を外装ケースに収納し、前記リード線を封口体の貫通孔に貫通して開口部を封口体により封口してなる電解コンデンサの製造方法において、
前記リード線を引き出したコンデンサ本体の端面のうち、外装ケースと封口体の界面を覆って形成されるよう、ポリイミド前駆体溶液を塗布及び乾燥してポリイミド層を形成したことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記ポリイミド前駆体溶液は、感光性のポリイミド前駆体溶液であって、この溶液を前記リード線を引き出したコンデンサ本体の端面のうち、外装ケースと封口体の界面を覆って形成されるよう塗布し、紫外線を照射して光重合させた後、乾燥してポリイミド層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記ポリイミド前駆体溶液は、ポリアミド酸溶液である請求項１または請求項２に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記乾燥温度が５０℃〜２００℃である請求項１または請求項２に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記封口体は、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムから選択される１種以上の弾性ゴムである請求項１ないし４いずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサに係り、特に、１５０℃以上の高温での使用に耐え得る電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられている電解コンデンサは、電極引き出し手段であるリード線を備えた電極箔を、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納する。そして、この外装ケースの開口部に封口体を装着し、その後、開口部を加締め加工によって封口して、電解コンデンサが形成される（特許文献１）。
【０００３】
通常、この電解コンデンサ用封口体としては、ブチルゴムやエチレンプロピレンゴムからなる封口ゴムが用いられる。また、小型、低インピーダンス、１００ＷＶ級の電解コンデンサのコンデンサ素子に含浸される電解液としては、従来より、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸、マレイン酸等の三級塩を溶質とするものなどが知られている。
【特許文献１】特開平９−７９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車の電装品やインバータ照明に用いられる電解コンデンサの使用環境温度は１５０℃以上へと高温化しているが、上記のような従来の電解コンデンサの高温使用は１２５℃が限界であるため、従来の電解コンデンサでは、１５０℃以上での長時間使用には耐えることができなかった。
【０００５】
このように、従来の電解コンデンサを１５０℃以上の高温下で長時間使用することができない原因は、従来の封口ゴムの耐熱性にあることが判明している。すなわち、１５０℃以上の高温下で使用すると、従来の封口ゴムは熱酸化劣化を起こして、ゴム特性が劣化し、ゴム強度の低下、気密性の低下をもたらすため、電解液が透散して、電解コンデンサの特性が低下する。さらに、電解コンデンサ内部の電解液溶媒の蒸気圧が上昇して、封口ゴムからの透過量が増大して、電解コンデンサの特性が低下する。
【０００６】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、１５０℃以上の高温長時間使用に耐えることのできる電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の目的を達成するため、１５０℃以上の高温下で長時間使用しても、封口ゴムの熱酸化劣化を防止することができる手段について鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、封口ゴムの表面に、ポリイミド前駆体溶液の塗布及び乾燥によって、ポリイミドからなる絶縁層を形成することにより、上記課題を解決することができることが分かった。
【０００８】
（ポリイミド）
ポリイミド樹脂は、その高い熱的及び化学的安定性、低い誘電率、並びに優れた平坦化能を有している。封口ゴムの表面をコートするポリイミド前駆体溶液としては、ポリイミド前駆体（ポリアミド酸）を所定の溶媒に５ｗｔ％以上、好ましくは５〜５０ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜２５ｗｔ％溶解した溶液を用いる。この範囲を超えるとポリイミド前駆体溶液の流動性が低下するため、均一な層を形成することが困難であり、この範囲未満では本発明の効果が低下する。なお、このポリイミド前駆体溶液としては、非感光性のものと、光重合性の感光基を導入した感光性のものが挙げられる。ポリイミド前駆体溶液の溶媒としては、ケトン系溶媒が好ましく、中でも、シクロヘキサン、Ｎ−メチル−２ピロリドンが好適である。
【０００９】
（ポリイミド層の形成方法）
電解液を含浸したコンデンサ素子を外装ケースに収納し、開口部に封口ゴムを配し、絞り加工によって封口した後、再化成を行って電解コンデンサを作成する。この電解コンデンサの封口ゴムの上面（リード線を引き出したコンデンサ本体の端面）に上記の非感光性のポリイミド前駆体溶液をディスペンサ等で滴下、塗布した後、乾燥してイミド化させてポリイミド層を形成する。なお、ポリイミド前駆体溶液をアプリケータ等で塗布しても良い。また感光性のポリイミド前駆体溶液を用いる場合は、この溶液を電解コンデンサの封口ゴムの上面にディスペンサ等で滴下、塗布した後、紫外線等の光線を照射して光重合させ、その後乾燥して感光基成分を除去することによってポリイミド層を形成する。この感光性のポリイミド前駆体溶液を用いると、乾燥時間を短くすることができ電解コンデンサへの熱ストレスを低減できるとともに、ディスペンサでの塗布時に前記紫外線照射により硬化するため、ポリイミド前駆体溶液が封口ゴムの上面より液だれすることなく好ましい。なお、乾燥温度は、５０〜２００℃が好ましいが、さらには、７０〜１５０℃が好適である。また乾燥時間は、０．５〜３時間が好ましい。また、電解コンデンサの再化成工程は、前述のポリイミド層の形成前であっても、形成後であってもよい。
【００１０】
また、リード線を引き出したコンデンサ本体の端面にリード線を貫通して引き出して設置される絶縁板が設置された表面実装型電解コンデンサのコンデンサ本体の端面に、ポリイミド層を形成することもできる。さらに、絶縁板の貫通孔と、貫通孔に挿通したリード線との間隙にポリイミド層を形成すると、リード線の折り曲げ加工時に、リード線と電極箔との接合部へのストレスが緩和されて、漏れ電流特性が向上するという効果も得られる。また、コンデンサ本体の端面のうち、外装ケースの絞り加工部と封口体との界面を覆ってポリイミド層を形成すると、熱酸化劣化により収縮した封口体と前記外装ケースの絞り加工部とに隙間が生じやすいが、この部分を覆ってポリイミド層が形成されているため、電解液の透過を抑制できる。
【００１１】
（封口ゴム）
封口ゴムは、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ：通称ブチルゴム）及びブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）などがあげられるが、電解液の透過性の優れたブチルゴムが好ましい。この弾性ゴムには、マイカやタルク（偏平状が好適）、焼成クレー、含水ケイ素、無水ケイ素、カーボンブラック等が添加されている。
【００１２】
（電解液の溶媒）
電解液の溶媒として、スルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラン等のスルホラン系溶媒を用いると、蒸気圧が低いので、電解液の透過量が少なく、高温特性はさらに向上する。また、γ−ブチロラクトン等のラクトン系の溶媒を副溶媒として用いると、インピーダンス特性が向上するのでより好ましい。本発明の電解コンデンサは、封口ゴムの上面に、耐熱性が高く、電解液の溶媒の透過性が低いポリイミド層を形成しているので、１５０℃以上の高温下で長時間使用した場合でも封口ゴムの劣化を防止することができる。その結果、電解液の透散が抑制され、電解液の溶媒のゴムからの透過量が抑制されるので、１５０℃以上の高温、長時間の使用に耐えることができる。
【００１３】
すなわち、封口ゴムの高温下での劣化は、表面からの熱酸化の進行によるので、ゴム表面に耐熱性の高いポリイミド層を形成すると、表面からの熱酸化が抑制されて、ゴム特性の劣化が抑制される。また、電解液の溶媒の減少が抑制されると、電解液の保持量の減少による静電容量の低下とｔａｎδの上昇を抑制することができる。また、ポリイミドは、ゴム、金属との接着性も良好であるので、封口ゴムの上面にポリイミド層を形成した後も、このポリイミド層とゴム、ケースの絞り加工をした端面との接着性が良好であるため、封口ゴムから剥離するということがなく、信頼性にも優れている。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明によれば、１５０℃以上の高温長時間使用に耐えることのできる電解コンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の効果を図面及び実施例を用いて具体的に説明する。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
図１に示すように、陽極箔及び陰極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子４に電解液を含浸し、このコンデンサ素子４をアルミニウムからなる外装ケース２に収納し、コンデンサ素子から導出されたリード線５を貫通させる貫通孔を備えた封口ゴム３を外装ケース２の開口部に設置するとともに、絞り加工によって封口した後、再化成を行って電解コンデンサ１を作成した。なお、電解液としては、スルホラン５０ｗｔ％、γ−ブチロラクトン２５ｗｔ％、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムフタル酸塩２５ｗｔ％の混合液を用いた。この電解コンデンサ１のコンデンサ本体の端面（封口ゴムの上面、絞り加締め部６を含む）に、ポリイミド前駆体溶液として、ポリアミド酸２０ｗｔ％のＮ−メチル−２ピロリドン溶液（非感光性）をディスペンサで滴下塗布した後、１２５℃で１時間乾燥し、コンデンサ本体の端面に、ポリイミド層７を形成した。封口ゴムとして、ブチルゴムを用いた。
【００１７】
（実施例２）
上記実施例１の封口ゴムとしてブチルゴムに代えて、ＥＰＤＭを用いた。
【００１８】
（従来例１）
上記実施例１と同様にして電解コンデンサを作成し、コンデンサ本体の端面にポリイミド層を形成しなかった。
【００１９】
（従来例２）
上記実施例２と同様にして電解コンデンサを作成し、コンデンサ本体の端面にポリイミド層を形成しなかった。
【００２０】
［比較結果］
上記のようにして作製した実施例１及び２、従来例１及び２の電解コンデンサを、１５０℃に５００時間、１０００時間放置し、電解液の透過量並びに電気特性を測定したところ、図２に示すような結果が得られた。
【００２１】
図２から明らかなように、１０００時間以降で、実施例１及び２いずれも電解液の透過量は、従来例１及び２に比べて大きく改善されている。またその他ＣＡＰ、ｔａｎδ、インピーダンス特性も、従来例１及び２に対して大きく改善されており、実施例の封口ゴムの表面にポリイミド層を形成することにより、封口ゴムの表面からの熱酸化が抑制されていることが示された。また、電解コンデンサでは一般に、電解液の保持量が減少すると静電容量が低下し、ｔａｎδが上昇することが知られているが、実施例では電解液の減少が大幅に抑制されているため、電気特性の劣化を抑制することができると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電解コンデンサの構成を示す断面図
【図２】実施例１及び２、従来例１及び２の電解液の透過量並びに電気特性結果を示す表である。
【符号の説明】
【００２３】
１…電解コンデンサ
２…外装ケース
３…封口ゴム
４…コンデンサ素子
５…リード線
６…絞り加締め部
７…ポリイミド層
【図１】
0005045918.tif 000002
【図２】
0005045918.tif 000003