(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、かつ駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電解液として３０〜５０ｗｔ％のスルホランとγ - ブチロラクトンを含む溶媒からなる電解液を用い、コンデンサ素子に対する電解液の含浸量は、コンデンサ素子に含浸し得る液体の最大容量の７５〜９５％の範囲内であることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
封口体としてイソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾性体を用いた請求項１記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは一般的には以下のような構成を取っている。すなわち、帯状に形成された高純度のアルミニウム箔を化学的あるいは電気化学的にエッチングを行って拡面処理するとともに、拡面処理したアルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成液中にて化成処理することによりアルミニウム箔の表面に酸化皮膜層を形成させた陽極箔と、同じく高純度のアルミニウム箔を拡面処理した陰極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子が形成される。そしてこのコンデンサ素子には駆動用の電解液が含浸され、金属製の有底筒状の外装ケースに収納される。さらに外装ケースの開口端部は弾性ゴムよりなる封口体が収納され、さらに外装ケースの開口端部を絞り加工により封口を行い、電解コンデンサを構成する。
【０００３】
そして、小型、低圧用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、エチレングリコールを主溶媒とし、アジピン酸、安息香酸などのアンモニウム塩を溶質とするもの、または、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸、マレイン酸などの四級化環状アミジニウム塩を溶質とするもの等が知られている。
【０００４】
近年、車載用途で、制御回路の高機能化に伴い、制御回路に用いる電子部品の点数も多くなって搭載スペースがなくなり、エンジンルームに近くの搭載しなければならない事態となっている。このような条件下では、アルミニウム電解コンデンサも最高使用温度がこれまでのような１０５℃ではなく、１２５℃が求められている。また、環境問題が高まっており、実装の際に用いられるはんだに含まれる鉛を除去して用いようとする要求がある。ところが、このような鉛を含まないはんだは、従来のはんだより融点が高く、したがって、実装の際のはんだリフロ ーの温度を高くしなければならない。このような高温使用、高温リフロー特性の要求に答えるために、スルホランを含む溶媒からなる電解液を用い、封口体としてイソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾性体を用いた電解コンデンサが開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２９４４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような制御回路の動作の精密性が、−４０℃という寒冷地仕様においても求められるようになり、そのためには１２５℃という高温試験後のＥＳＲの安定が求めれられるようになり、特許文献１の電解コンデンサではこのような要求に答えることができない。
【０００６】
そこで、本発明は、リフロー特性が良好で、１２５℃使用にも耐え、高温試験後のＥＳＲの安定性も良好な電解コンデンサ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】
【０００７】
本発明の電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、かつ駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電解液として３０〜５０ｗｔ％のスルホランとγ - ブチロラクトンを含む溶媒からなる電解液を用い、コンデンサ素子 に対する電解液の含浸量は、コンデンサ素子に含浸し得る液体の最大容量の７５〜９５％の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
そして、封口体としてイソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電解コンデンサは、駆動用電解液としてスルホランを含む溶媒からなる電解液を用いているので、リフロー特性が良好で、さらに、コンデンサ素子 に対する電解液の含浸量は、コンデンサ素子に含浸し得る液体の最大容量の７５〜９５％の範囲内としているので、１２５℃の高温試験後の−４０℃のＥＳＲ特性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明においては、駆動用電解液としてスルホランを含む溶媒からなる電解液を用い、コンデンサ素子 に対する電解液の含浸量は、コンデンサ素子に含浸し得る液体の最大容量の７５〜９５％、好ましくは８０〜９０％の範囲内とするものであるが、この範囲未満では１２５℃高温試験後の−４０℃のＥＳＲが上昇し、この範囲を越えるとリフロー特性が低下する。ここで、コンデンサ素子に含浸し得る液体の最大容量は、乾燥したコンデンサ素子に電解液を減圧含浸し、コンデンサ素子外周に電解液が付着しない状態として、含浸前後の重量差から求めた。また、本願の含浸量も、同様にコンデンサ素子に含浸した前後の重量差から求めた。
【００１２】
本発明の電解液は、スルホラン を含有するものであるが、この他に、プロトン性極性溶媒、非プロトン性溶媒、及びこれらの混合物を用いることができる。プロトン性極性溶媒としては、一価アルコール類（エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類およびオキシアルコール化合物類（エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メトキシプロピレングリコール、ジメトキシプロパノール等）などが挙げられる。また、非プロトン性の極性溶媒としては、アミド系（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルホルムアミド、Ｎ─エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジエチルホルムアミド、Ｎ─メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルアセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド等）、ラクトン類（γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン等）、スルホラン 系（３−メチルスルホラン 、２，４−ジメチルスルホラン 等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロリドン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセトニトリル等）、オキシド系（ジメチルスルホキシド等）、２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノン等）、１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジノン（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン等）〕などが代表として、挙げられる。
【００１３】
なかでも、γ‐ブチロラクトンを用いると、１２５℃高温試験後の−４０℃のＥＳＲの安定性が良く、スルホランの溶媒中の含有率は３０〜５０ｗｔ％、このましくは３０〜４０ｗｔ％である。この範囲未満ではγ‐ブチロラクトンの蒸散量が大きくなり、この範囲を越えると電解液の電導度が低下して、ともにＥＳＲ特性が低下する。
【００１４】
電解液の溶質としては、アジピン酸、ギ酸、安息香酸などのカルボン酸のアンモニウム塩、４級アンモニウム塩、またはアミン塩を用いることができる。第４級アンモニウム塩を構成する第４級アンモニウムとしてはテトラアルキルアンモニウム（テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム等）、ピリジウム（１−メチルピリジウム、１−エチルピリジウム、１，３−ジエチルピリジウム等）が挙げられる。また、アミン塩を構成するアミンとしては、一級アミン（メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン等）、二級アミン（ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、ジフェニルアミン、ジエタノールアミン等）、三級アミン（トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウンデセン−７、トリエタノールアミン等）があげられる。
【００１５】
さらに、四級化環状アミジニウムイオンをカチオン成分とする塩を用いることができる。この塩のアニオン成分となる酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、安息香酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸等を挙げることができる。
【００１６】
カチオン成分となる四級化環状アミジニウムイオンは、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置換アミジン基をもつ環状化合物を四級化したカチオンであり、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置換アミジン基をもつ環状化合物としては、以下の化合物が挙げられる。イミダゾール単環化合物（１−メチルイミダゾール、１−フェニルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１，２，４−トリメチルイミダゾール等のイミダゾール同族体、、１−メチル−２−オキシメチルイミダゾール、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾール等のオキシアルキル誘導体、１−メチル−４（５）−ニトロイミダゾール等のニトロ誘導体、１，２−ジメチル−５（４）−アミノイミダゾール等のアミノ誘導体等）、ベンゾイミダゾール化合物（１−メチルベンゾイミダゾール、１−メチル−２−ベンゾイミダゾール、１−メチル−５（６）−ニトロベンゾイミダゾール等）、２−イミダゾリン環を有する化合物（１−メチルイミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリン、１−エチル−２−メチル−イミダゾリン、１，４−ジメチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−エトキシメチルイミダゾリン等）、テトラヒドロピリミジン環を有する化合物（１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，５−ジアザビシクロ〔４，３，０〕ノネン−５等）等である。
【００１７】
このような四級化環状アミジニウムイオンをカチオン成分とする塩を用いると、電解液の高電導度化が図れるので、好適である。
【００１８】
さらに、本発明の電解コンデンサ用電解液に、ほう酸、マンニット、ノニオン性界面活性剤、コロイダルシリカ等を添加することによって、耐電圧の向上をはかることができる。
【００１９】
本発明の封口体としては、イソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマーと、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマーに、加硫剤としてアルキルフェノール樹脂を添加した弾性体をもちいると、電解液の高温での封口ゴムからの蒸散が小さく、１２５℃高温試験後のＥＳＲ特性が良好である。
【００２０】
このような弾性体の配合比としては、イソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマー１０〜６０部、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマー４０〜９０部、アルキルフェノール樹脂１〜２０部が好ましい。
【００２１】
以上のような本発明の電解コンデンサは、リフロ ー特性が良好であり、１２５℃高温試験後の−４０℃のＥＳＲ特性が良好である。
【実施例】
【００２２】
次にこの発明について実施例を示し、詳細に説明する。セパレータを介して、陽極箔と、陰極箔を巻回してコンデンサ素子を形成する。陽極電極箔は、純度９９．９％のアルミニウム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的にエッチングして拡面処理した後、アジピン酸アンモニウムの水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜層を形成したものを用いる。陰極箔として、純度９９．９％のアルミニウム箔をエッチングして拡面処理した箔を用いた。
【００２３】
上記のように構成したコンデンサ素子に、電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。この電解液を含浸したコンデンサ素子を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケースに収納し、外装ケースの開口端部に、前記封口ゴムを挿入し、さらに外装ケースの端部を絞り加工することにより電解コンデンサの封口を行う。
【００２４】
ここで、封口ゴムとしては、樹脂加硫ゴムとしてイソブチレンとイソプレンとの共重合体からなるブチルゴムポリマー４５部、イソブチレンとイソプレンとジビニルベンゼンとの共重合体からなる部分架橋ブチルゴムポリマー５５部、アルキルフェノール樹脂２部を配合したものを、過酸化物加硫ゴムとして従来のブチルゴムを用いた。電解コンデンサの定格、サイズは、Ａ、１０ＷＶ−４７０μＦ、１０φ×１０．５Ｌ、Ｂ、３５ＷＶ−１００μＦ、８φ×１０．５Ｌである。
【００２５】
ここで作成した電解コンデンサの電解液の組成、封口ゴム、電解液含浸量、高温試験後のＥＳＲ、リフロー特性を（表１）に示す。高温試験は１２５℃、定格電圧負荷、２０００時間、リフロー試験条件はプレヒート温度、１５０℃、リフロ ーピーク温度、２５０℃である。
【００２６】
【表１】
0005067100.tif 000002
【００２７】
（注）SL ：スルホラン 、 GBL ：γ−ブチロラクトン、EDMIP ：フタル酸1-エチル-2,3- ジメチルイミダゾリニウム
【００２８】
（表１）からわかるように、実施例１〜１０の本発明の電解コンデンサの特性は良好である。これに対して、電解液含浸量が１００ｗｔ％の比較例１はリフロー特性が劣化しており、７０ｗｔ％の比較例２はＥＳＲが上昇している。また、スルホランの含有率が３０〜５０ｗｔ％の実施例２〜９は、６５ｗｔ％の実施例１、２５ｗｔ％の実施例１０に比べてＥＳＲ特性は良好である。