JP2631114B2 - 電解コンデンサ - Google Patents
電解コンデンサInfo
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- Sealing Material Composition (AREA)
Description
この発明は電解コンデンサの特性の改良に係り、特に
電解コンデンサの耐腐蝕特性の改善に関する。
電解コンデンサの耐腐蝕特性の改善に関する。
電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルなどの皮
膜形成性金属を陽極に用い、この陽極表面に誘電体とな
る絶縁性の酸化皮膜を陽極酸化処理等により形成し、陰
極として酸化皮膜のない同種もしくは他の金属を対抗配
置し、これら電極間に紙、多孔質プラスチックなどのセ
パレータを介在させて巻回あるいは、層状に重ね合わせ
てコンデンサ素子を形成している。 図面は、一般的な電解コンデンサの構造をあらわした
もので、アルミニウムからなる帯状の陽極、陰極双方の
電極箔とセパレータとが層状に重ね合わされ、巻回され
た円筒状のコンデンサ素子１が、有底筒状の外装ケース
２に収納され、外装ケース２の開口部が各種の合成ゴ
ム、弾性プラスチックなどの弾性部材からなる円盤状の
弾性封口体３で閉じられ、外装ケース２の開口端を巻き
締めて密閉がなされている。 なお前記コンデンサ素子１の上端面からは、陽極、陰
極双方の電極と電気的に接続された内部リード４が突出
している。この内部リード４は弾性封口体３に設けられ
た貫通孔５に挿通され、その先端には、外部との電気的
接続をおこなうための外部リード６が各々接続されてい
る。 図面で示した構造のもの以外に、図示はしないが弾性
封口体３に代えて、硬質の絶縁板状部材に弾性部材のシ
ートを貼り合わせた構造の封口体も一般に用いられてい
る。 この電解コンデンサは、誘電体が陽極の皮膜形成性金
属の表面に形成された酸化皮膜であり、電解液がこの酸
化皮膜と接触して、真の陰極として作用し、コンデンサ
の機能を持つことになる。また電解液はこの酸化皮膜の
劣化部分に作用して、局部的な陽極酸化反応で酸化皮膜
を修復させる機能を有している。つまり酸化皮膜と電解
液の接触面で常に局所的に陽極酸化反応が常におこなわ
れているといえる。 ところがこの陽極酸化反応の部位に塩素イオンが存在
すると、アルミニウムは塩素と化合し塩化アルミニウム
となり、さらに加水分解して水酸化アルミニウムが形成
される。そして塩素イオンはあたかも触媒のように作用
して、アルミニウムの腐蝕を進行させ、漏れ電流の増
加、内圧上昇等の特性劣化に始まり、ついには内部リー
ドの断線等により電解コンデンサの機能を全く損ねてし
まうことになる。
膜形成性金属を陽極に用い、この陽極表面に誘電体とな
る絶縁性の酸化皮膜を陽極酸化処理等により形成し、陰
極として酸化皮膜のない同種もしくは他の金属を対抗配
置し、これら電極間に紙、多孔質プラスチックなどのセ
パレータを介在させて巻回あるいは、層状に重ね合わせ
てコンデンサ素子を形成している。 図面は、一般的な電解コンデンサの構造をあらわした
もので、アルミニウムからなる帯状の陽極、陰極双方の
電極箔とセパレータとが層状に重ね合わされ、巻回され
た円筒状のコンデンサ素子１が、有底筒状の外装ケース
２に収納され、外装ケース２の開口部が各種の合成ゴ
ム、弾性プラスチックなどの弾性部材からなる円盤状の
弾性封口体３で閉じられ、外装ケース２の開口端を巻き
締めて密閉がなされている。 なお前記コンデンサ素子１の上端面からは、陽極、陰
極双方の電極と電気的に接続された内部リード４が突出
している。この内部リード４は弾性封口体３に設けられ
た貫通孔５に挿通され、その先端には、外部との電気的
接続をおこなうための外部リード６が各々接続されてい
る。 図面で示した構造のもの以外に、図示はしないが弾性
封口体３に代えて、硬質の絶縁板状部材に弾性部材のシ
ートを貼り合わせた構造の封口体も一般に用いられてい
る。 この電解コンデンサは、誘電体が陽極の皮膜形成性金
属の表面に形成された酸化皮膜であり、電解液がこの酸
化皮膜と接触して、真の陰極として作用し、コンデンサ
の機能を持つことになる。また電解液はこの酸化皮膜の
劣化部分に作用して、局部的な陽極酸化反応で酸化皮膜
を修復させる機能を有している。つまり酸化皮膜と電解
液の接触面で常に局所的に陽極酸化反応が常におこなわ
れているといえる。 ところがこの陽極酸化反応の部位に塩素イオンが存在
すると、アルミニウムは塩素と化合し塩化アルミニウム
となり、さらに加水分解して水酸化アルミニウムが形成
される。そして塩素イオンはあたかも触媒のように作用
して、アルミニウムの腐蝕を進行させ、漏れ電流の増
加、内圧上昇等の特性劣化に始まり、ついには内部リー
ドの断線等により電解コンデンサの機能を全く損ねてし
まうことになる。
このため電解コンデンサの内部は、塩素の存在を極力
排除しなければならない。しかしながら各種合成ゴム等
からなる弾性封口体には、架橋剤、架橋促進剤、老化防
止剤など、封口機能の維持、改善のため多くの添加剤が
添加されるが、この中の不純物に塩素が含まれているお
それがあり、これが原因で腐蝕の発生を起こすことがあ
る。 従来からこの対策として、上述のような添加剤を含ま
ない、ウレタンゴム、ポリオレフィン系の熱可塑性エラ
ストマーなどを電解コンデンサの封口体に用いることが
提案されている。ところが、これらの封口体は、耐熱
性、コストなどの面から実用的でない。 また、電解コンデンサは、印刷配線基板上に半田によ
り取り付けられるが、この半田付け後の基板洗浄に、ト
リクロロエタン等のハロゲン系洗浄剤が使用されるの
で、残存洗浄剤が電解コンデンサの封口体部分やリード
引き出し部分から内部に浸透し、腐蝕発生の原因となる
こともある。この対策として、ハロゲン系洗浄剤に対し
て強い抵抗力を有する弗素ゴムを封口体のゴムに分散さ
せ、実質的に洗浄剤が電解コンデンサ内部に到達する距
離が遠くなるようにする工夫もあるが、実効が小さく、
かつコスト面での問題もあり実用的でない。また封口体
の外面に樹脂を塗布することもおこなわれているが、製
造工程が複雑になること、製品の全長が長くなるなどの
欠点がある。 また電解コンデンサ内部の塩素イオンを捕捉し、無害
な他の物質と置換する方法が考えられている。このよう
なものとして、例えば特開昭61−158134号のように封口
材にビスマス酸化物を含有させるもの、特開昭61−1581
35号のように封口材にビスマス酸塩とアンチモン酸とを
含有させるもの、特開昭62−166508号のように結晶性五
酸化アンチモン酸を含有させるものなどが提案されてい
る。 ところで電解コンデンサに要求される信頼度は、ます
ます高いものが要求されるようになっており、また使用
する温度範囲も拡大されている。さらに電解コンデンサ
の大半は印刷配線基板へ取り付けられ、ハロゲン系の洗
浄剤で洗浄される。このため塩素に対する腐蝕防止に
は、より高度のものが要求されている。 この発明は、従来のような技術背景に対し、封口体に
含まれる塩素あるいは外部から侵入する塩素による腐蝕
発生をより高度に防止し、従来以上に信頼度の高い電解
コンデンサを得ようとするものである。
排除しなければならない。しかしながら各種合成ゴム等
からなる弾性封口体には、架橋剤、架橋促進剤、老化防
止剤など、封口機能の維持、改善のため多くの添加剤が
添加されるが、この中の不純物に塩素が含まれているお
それがあり、これが原因で腐蝕の発生を起こすことがあ
る。 従来からこの対策として、上述のような添加剤を含ま
ない、ウレタンゴム、ポリオレフィン系の熱可塑性エラ
ストマーなどを電解コンデンサの封口体に用いることが
提案されている。ところが、これらの封口体は、耐熱
性、コストなどの面から実用的でない。 また、電解コンデンサは、印刷配線基板上に半田によ
り取り付けられるが、この半田付け後の基板洗浄に、ト
リクロロエタン等のハロゲン系洗浄剤が使用されるの
で、残存洗浄剤が電解コンデンサの封口体部分やリード
引き出し部分から内部に浸透し、腐蝕発生の原因となる
こともある。この対策として、ハロゲン系洗浄剤に対し
て強い抵抗力を有する弗素ゴムを封口体のゴムに分散さ
せ、実質的に洗浄剤が電解コンデンサ内部に到達する距
離が遠くなるようにする工夫もあるが、実効が小さく、
かつコスト面での問題もあり実用的でない。また封口体
の外面に樹脂を塗布することもおこなわれているが、製
造工程が複雑になること、製品の全長が長くなるなどの
欠点がある。 また電解コンデンサ内部の塩素イオンを捕捉し、無害
な他の物質と置換する方法が考えられている。このよう
なものとして、例えば特開昭61−158134号のように封口
材にビスマス酸化物を含有させるもの、特開昭61−1581
35号のように封口材にビスマス酸塩とアンチモン酸とを
含有させるもの、特開昭62−166508号のように結晶性五
酸化アンチモン酸を含有させるものなどが提案されてい
る。 ところで電解コンデンサに要求される信頼度は、ます
ます高いものが要求されるようになっており、また使用
する温度範囲も拡大されている。さらに電解コンデンサ
の大半は印刷配線基板へ取り付けられ、ハロゲン系の洗
浄剤で洗浄される。このため塩素に対する腐蝕防止に
は、より高度のものが要求されている。 この発明は、従来のような技術背景に対し、封口体に
含まれる塩素あるいは外部から侵入する塩素による腐蝕
発生をより高度に防止し、従来以上に信頼度の高い電解
コンデンサを得ようとするものである。
この発明は、陽極電極、陰極電極間にセパレータを介
在させ、電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装ケー
ス内部に収納し、外装ケース開口部を封口部材で密閉し
てなる電解コンデンサにおいて、前記封口部材にCa5（P
O4）３（OH）、Ca5（PO4）3F、Pb5（PO4）3F、Ca5（V
O4）３（OH）、Pb5（VO4）3Fから選択した１ないし２以
上の燐灰石を含有させたことを特徴としている。
在させ、電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装ケー
ス内部に収納し、外装ケース開口部を封口部材で密閉し
てなる電解コンデンサにおいて、前記封口部材にCa5（P
O4）３（OH）、Ca5（PO4）3F、Pb5（PO4）3F、Ca5（V
O4）３（OH）、Pb5（VO4）3Fから選択した１ないし２以
上の燐灰石を含有させたことを特徴としている。
この発明で、電解コンデンサの封口材に含有させる燐
灰石の化合物は、一般式としてA5（XO4）3Z（ただし、
Ａ＝Ca、Pb;X＝As、Ｐ、V;Z＝OH、Ｆ）であらわされる
形をしており、式中のＺ部分の水酸基（OH）、フッ素
（Ｆ）が、塩素（Cl）と置き代わり、かつ置き代えられ
た塩素は、強い結合力によって捕捉されているので再び
遊離することがなくなる。このため電解コンデンサ内部
の塩素イオンが減少し、電極などの腐蝕を防止できる。 燐灰石の中には、上記一般式中のＺ部分に最初から塩
素が取り込まれた塩素燐灰石もあるが、この発明の場合
には塩素捕捉の目的から、塩素燐灰石については適当で
ない。 そして、この発明で用いることのできる具体的な燐灰
石は、 Ca5（PO4）３（OH）、Ca5（PO4）3F、Pb5（PO4）3F、 Ca5（VO4）３（OH）、Pb5（VO4）3F から選択される。 これらの化合物は、単体あるいは２種以上を混合して
用いることができ、通常は粉末状のこれら化合物を封口
体の加硫成形時に、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤な
どと共に、ゴム材料中に混練させればよい。また、この
発明で用いる燐灰石の含有率の高い封口材と他の封口材
とを貼り合わせて用いるなど、各種の使用形態が考えら
れる。 燐灰石の封口材への配合量については、特に厳密な制
限はなく、要求される寿命時間や、封口材の塩素の残量
等を加味して配合量を定めればよい。ただ配合量が少な
すぎると、塩素の捕捉能力が不足するし、逆に多すぎる
と封口材の弾性など電解コンデンサ用の封口材として要
求される諸特性を満足しなくなる。好ましい範囲は、ゴ
ム材料に対し１ないし50部の範囲である。 また封口材に用いるゴムの材質およびエラストマーつ
いて特に限定はなく、天然ゴム、イソブチルイソプロピ
ルゴム（IIR）、エチレンプロピレンターポリマー（EP
T）、スチレンブタジエンゴム（SBR）をはじめとして、
ナイロン系、テトラフルオロエチレンなどの各種のゴ
ム、エラストマーを用いることができる。
灰石の化合物は、一般式としてA5（XO4）3Z（ただし、
Ａ＝Ca、Pb;X＝As、Ｐ、V;Z＝OH、Ｆ）であらわされる
形をしており、式中のＺ部分の水酸基（OH）、フッ素
（Ｆ）が、塩素（Cl）と置き代わり、かつ置き代えられ
た塩素は、強い結合力によって捕捉されているので再び
遊離することがなくなる。このため電解コンデンサ内部
の塩素イオンが減少し、電極などの腐蝕を防止できる。 燐灰石の中には、上記一般式中のＺ部分に最初から塩
素が取り込まれた塩素燐灰石もあるが、この発明の場合
には塩素捕捉の目的から、塩素燐灰石については適当で
ない。 そして、この発明で用いることのできる具体的な燐灰
石は、 Ca5（PO4）３（OH）、Ca5（PO4）3F、Pb5（PO4）3F、 Ca5（VO4）３（OH）、Pb5（VO4）3F から選択される。 これらの化合物は、単体あるいは２種以上を混合して
用いることができ、通常は粉末状のこれら化合物を封口
体の加硫成形時に、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤な
どと共に、ゴム材料中に混練させればよい。また、この
発明で用いる燐灰石の含有率の高い封口材と他の封口材
とを貼り合わせて用いるなど、各種の使用形態が考えら
れる。 燐灰石の封口材への配合量については、特に厳密な制
限はなく、要求される寿命時間や、封口材の塩素の残量
等を加味して配合量を定めればよい。ただ配合量が少な
すぎると、塩素の捕捉能力が不足するし、逆に多すぎる
と封口材の弾性など電解コンデンサ用の封口材として要
求される諸特性を満足しなくなる。好ましい範囲は、ゴ
ム材料に対し１ないし50部の範囲である。 また封口材に用いるゴムの材質およびエラストマーつ
いて特に限定はなく、天然ゴム、イソブチルイソプロピ
ルゴム（IIR）、エチレンプロピレンターポリマー（EP
T）、スチレンブタジエンゴム（SBR）をはじめとして、
ナイロン系、テトラフルオロエチレンなどの各種のゴ
ム、エラストマーを用いることができる。
次に、実際の電解コンデンサを製作して腐蝕の抑制に
ついて調べた結果を示す。 実験は、電解コンデンサの弾性封口体材料に一定量の
塩素イオンを含有させ、さらにこの発明のものについて
は、この発明で選択した腐蝕抑制物質も添加して弾性封
口体を製作し、これを電解コンデンサに装着して寿命試
験をおこない、腐蝕の発生割合をみたものである。 製作した電解コンデンサは、帯状のアルミニウム電極
をセパレータ紙とともに巻回し、電解液を含浸し、外装
ケースに収納した第１図に示す通常の構造のもので、定
格電圧400V、静電容量4.7μＦ、外形寸法は10φ×30mm
のものである。 弾性封口体は、エチレンプロピレンターポリマー（EP
T）を用い、材料段階で塩化ナトリウムを添加し、塩素
イオン濃度で700ppmになるように調整した。そして比較
例１ないし４と、本発明例１ないし６として、第１表に
示すような配合組成をおこない、これを加硫成形して弾
性封口体を得た。 なおいずれの封口材にも共通して用いた基礎配合は、 EPT 100部 SRFカーボン 50部 クレー 100部 ZnO ５部 ステアリン酸 ２部 パークミルＤ ５部 老防 ３部 である。これに以下の第１表に示すように、腐蝕防止の
ための配合物質をさらに表中の重量部だけ加えた。 これらの弾性封口体を用いて電解コンデンサを作成
し、110℃で400Vの電圧を印加して寿命試験をおこな
い、腐蝕の発生割合をみた。いずれの各例とも、電解コ
ンデンサを20個で試験した。この結果を第２表に示す。 この結果から明らかなように、比較例のものに特にい
かなる腐蝕防止剤も添加しない比較例１については、10
00時間以上に腐蝕が発生し、4000時間前に全数が腐蝕に
より使用不能となった。 また比較例２および３の従来から用いられている腐蝕
防止材を添加したものは、腐蝕防止に効果はあるが、長
時間にわたった試験では若干の腐蝕の発生が見られた。
さらにこの発明の燐灰石を用いた場合でも、比較例４に
示すようにその配合量が僅かの場合には、塩素イオンの
捕捉が十分でなく、やはり腐蝕の発生が起きている。 一方この発明の燐灰石を電解コンデンサの弾性封口体
に含有させると、各本発明例から明らかなように、数千
時間経過後に僅かに腐蝕の発生が見られる程度で、腐蝕
抑制が極めて良好であることがわかる。
ついて調べた結果を示す。 実験は、電解コンデンサの弾性封口体材料に一定量の
塩素イオンを含有させ、さらにこの発明のものについて
は、この発明で選択した腐蝕抑制物質も添加して弾性封
口体を製作し、これを電解コンデンサに装着して寿命試
験をおこない、腐蝕の発生割合をみたものである。 製作した電解コンデンサは、帯状のアルミニウム電極
をセパレータ紙とともに巻回し、電解液を含浸し、外装
ケースに収納した第１図に示す通常の構造のもので、定
格電圧400V、静電容量4.7μＦ、外形寸法は10φ×30mm
のものである。 弾性封口体は、エチレンプロピレンターポリマー（EP
T）を用い、材料段階で塩化ナトリウムを添加し、塩素
イオン濃度で700ppmになるように調整した。そして比較
例１ないし４と、本発明例１ないし６として、第１表に
示すような配合組成をおこない、これを加硫成形して弾
性封口体を得た。 なおいずれの封口材にも共通して用いた基礎配合は、 EPT 100部 SRFカーボン 50部 クレー 100部 ZnO ５部 ステアリン酸 ２部 パークミルＤ ５部 老防 ３部 である。これに以下の第１表に示すように、腐蝕防止の
ための配合物質をさらに表中の重量部だけ加えた。 これらの弾性封口体を用いて電解コンデンサを作成
し、110℃で400Vの電圧を印加して寿命試験をおこな
い、腐蝕の発生割合をみた。いずれの各例とも、電解コ
ンデンサを20個で試験した。この結果を第２表に示す。 この結果から明らかなように、比較例のものに特にい
かなる腐蝕防止剤も添加しない比較例１については、10
00時間以上に腐蝕が発生し、4000時間前に全数が腐蝕に
より使用不能となった。 また比較例２および３の従来から用いられている腐蝕
防止材を添加したものは、腐蝕防止に効果はあるが、長
時間にわたった試験では若干の腐蝕の発生が見られた。
さらにこの発明の燐灰石を用いた場合でも、比較例４に
示すようにその配合量が僅かの場合には、塩素イオンの
捕捉が十分でなく、やはり腐蝕の発生が起きている。 一方この発明の燐灰石を電解コンデンサの弾性封口体
に含有させると、各本発明例から明らかなように、数千
時間経過後に僅かに腐蝕の発生が見られる程度で、腐蝕
抑制が極めて良好であることがわかる。
以上述べたようにこの発明によれば、電解コンデンサ
の封口部材に不純物として含まれる塩素イオン、あるい
は、基板洗浄剤等などに含まれ、外部から電解コンデン
サに侵入してくる塩素イオンが、封口材に含まれる燐灰
石により捕捉されるので、電解コンデンサの塩素による
腐蝕を抑制することができる。 これにより、電解コンデンサの漏れ電流の増加、内部
リードの断線、封口部の開弁等の致命的な事故の発生を
防止することができ、極めて信頼度の高い電解コンデン
サを得ることができる。
の封口部材に不純物として含まれる塩素イオン、あるい
は、基板洗浄剤等などに含まれ、外部から電解コンデン
サに侵入してくる塩素イオンが、封口材に含まれる燐灰
石により捕捉されるので、電解コンデンサの塩素による
腐蝕を抑制することができる。 これにより、電解コンデンサの漏れ電流の増加、内部
リードの断線、封口部の開弁等の致命的な事故の発生を
防止することができ、極めて信頼度の高い電解コンデン
サを得ることができる。
図面は、一般的な電解コンデンサの構造をあらわした断
面図である。 １……コンデンサ素子、２……外装ケース、３……弾性
封口体、 ４……内部リード、５……貫通孔、６……外部リード。
面図である。 １……コンデンサ素子、２……外装ケース、３……弾性
封口体、 ４……内部リード、５……貫通孔、６……外部リード。
Claims (1)
- 【請求項１】陽極電極、陰極電極間にセパレータを介在
させ、電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装ケース
内部に収納し、外装ケース開口部を封口部材で密閉して
なる電解コンデンサにおいて、前記封口部材に、Ca5（P
O4）３（OH）、Ca5（PO4）3F、Pb5（PO4）3F、Ca5（V
O4）３（OH）、Pb5（VO4）3Fから選択した１ないし２以
上の燐灰石を含有させたことを特徴とする電解コンデン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30247687A JP2631114B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30247687A JP2631114B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143319A JPH01143319A (ja) | 1989-06-05 |
| JP2631114B2 true JP2631114B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=17909408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30247687A Expired - Fee Related JP2631114B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631114B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4260407B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2009-04-30 | 東芝ライテック株式会社 | 電気機器 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30247687A patent/JP2631114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01143319A (ja) | 1989-06-05 |
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Legal Events
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