アルミニウム電解コンデンサの概要

アルミニウム電解コンデンサの概要 1 . アルミニウム電解コンデンサの概要 1-1 アルミニウム電解コンデンサの原理 1-2 静電容量 アルミニウム電解コンデンサは、陽極用高純度ア アルミニウム電解コンデンサは平行板コンデンサ ルミニウム箔表面に形成された酸化皮膜を誘電体と と同様静電容量は次式で求められます。 して、陰極用アルミニウム箔、電解液、コンデンサ C ＝ 8.854×10 --12 εS（F）………（式 1 - 1）� 紙（電解紙）から構成されます。 d 酸化皮膜は電解酸化（化成）によって形成され、極 ここで、εは誘電体の比誘電率、S は誘電体の表 めて薄く整流性を持ちます。また高純度アルミニウ 面積（m2）、dは誘電体の厚さ（m）を示します。 ム箔を粗面化（エッチング）し、実効表面積を拡大 静電容量Cを大きくするためには、比誘電率εが することによって、小形大容量で軽量なコンデンサ 大きいこと、表面積S が大きいこと、誘電体の厚み が得られます。 d が薄いことが条件となります。 実際のコンデンサは前述しました様に、陽極およ 各種コンデンサの誘電体の比誘電率εと誘電体厚 び陰極電極にはアルミニウム箔（陽極箔および陰極 み dを比較すると（表 1-1）のようになります。 箔）を用い、両箔間に電解紙を挾み（箔が2層と電解 アルミニウム電解コンデンサの誘電体は、単位厚 紙が2層となる）これを巻き取り電解液を含浸させた みあたりの耐電圧が高いこと、またコンデンサの定 構造となっています。構成を（図 1-1）に示します。 格電圧に応じた厚みを形成できることより、他のコ ンデンサに比べて厚みｄ値を薄く出来ます。 電解液（真の陰極）� さらに、アルミニウム箔表面をエッチングするこ とにより、見掛け上の面積に比べ、実効面積が、低 圧用で80～100倍、中高圧用で30～50倍に拡大でき ますので、見掛け面積当りの容量値は他のコンデン 陽極アルミニウム電極� 陰極アルミニウム電極� サより大きくなります。 （見かけの陰極）� アルミニウム電極は、高純度アルミニウム箔を塩 電解液を含んだ電解紙� 化物水溶液中で直流、交流またはその交互および重 酸化皮膜� 畳によって、電気化学的にエッチングし、表面積を 拡大しています。低圧用陽極箔は、交流電解を主体 図 1-1 として細かな海綿状エッチング（写真 1-1）、中高圧 酸化皮膜は整流性を持つため、上記モデル図では 用陽極箔は、直流電解を主体としたトンネルエッチ 有極性コンデンサとなりますが、陽極側、陰極側の ング（写真 1 - 2）が主流となっています。陰極箔は、 双方に酸化皮膜を形成した電極を用いると両極性コ 交流電解を主体としたエッチングをして表面積を拡 ンデンサになります。 大します。 また、ここでは電解紙に電解液を含浸させるアル ミニウム非固体電解コンデンサについて述べました が、固体電解質を用いた導電性高分子アルミニウム 固体電解コンデンサもあります。 表1-1 各種コンデンサの誘電体と誘電体最小厚み コンデンサの種類 誘　電　体 比誘電率ε　 誘電体厚み d（m） アルミニウム電解コンデンサ 酸化アルミニウム 7～10 1.3×10－9～1.5×10－9 フィルムコンデンサ（金属蒸着） ポリエステルフィルム 3.2 0.5×10－6～2×10－6 タ ン タ ル 電 解 コ ン デ ン サ 酸化タンタル 24 1.0×10－9～1.5×10－9 セラミックコ ン デ ン サ（磁 器 ）（ 高 誘 電 率 ） チタン酸バリウム 500～20,000 2×10－6～3×10－6 セラミックコンデンサ（磁 器 （）温度補償用） 酸化チタン 15～250 2×10－6～3×10－6 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサの概要 表　面 断　面 写真 1-1 低圧用エッチング箔の表面・断面写真 表　面 断　面（レプリカ） 写真 1-2 中高圧用エッチング箔の表面・断面写真 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサの概要 1-3 誘電体（アルミニウム酸化皮膜） エッチングした高純度アルミニウム箔を硼酸－ア エッチングしていない箔（プレーン箔）表面上に形 ンモニア等の水溶液中で陽極酸化を行い、箔の表面 成した誘電体（アルミニウム酸化皮膜）の拡大写真を にアルミニウム酸化皮膜を形成させます。このアル （写真 1-3）に示します。 ミニウム酸化皮膜がアルミニウム電解コンデンサの 誘電体（アルミニウム酸化皮膜）の生成反応は下記 誘電体となります。陽極酸化を行うとき箔に印加す で表されます。 る直流電圧を化成電圧と呼びます。 2Al＋3H2O → Al2O3＋3H2（気体）＋3e-（電子） 誘電体の厚みは、化成電圧にほぼ比例し1V当たり およそ1.3×10-9～1.5×10-9ｍです。 誘 ｝電 体 誘 ｝誘 電電 ｝体 体 20V化成皮膜 100V化成皮膜 250V化成皮膜 写真 1-3 誘電体（アルミニウム酸化皮膜）断面写真（プレーン箔表面に誘電体を生成したもの） 写真 1-4 中高圧化成箔の断面写真 （ピットに生成された酸化皮膜の状態） 1-4 電解液の働き 陽極箔と陰極箔を対向させ、両極箔間に電解紙を （1）電気伝導性を持つこと。 はさみ込んで円筒状に巻き込んだものを素子と呼び （2）陽極箔表面の誘電体に欠陥部分があればそれ ます。電解紙は絶縁物ですので、陽極箔上のアルミ を修復する能力を持つこと。すなわち化成性 ニウム酸化皮膜と電解紙を誘電体としたコンデンサ を持つこと。 になっていますが、この状態では静電容量はわずか （3）陽極箔、陰極箔、封口材料などに対して化学 です。 的に安定であること。 この素子に電解液を含ませる（以下、含浸という） （4）含浸性が良好なこと。 と、電解液によって陽極箔表面と陰極箔表面が電気 （5）蒸気圧が低いこと。 的につながり、陽極箔表面のアルミニウム酸化皮膜 この電解液の特性が、アルミニウム電解コンデン を誘電体とした大きな静電容量を持ったコンデンサ サの諸特性に大きくかかわり、コンデンサの定格、 が得られます。すなわち、電解液は真の陰極の役目 温度範囲、用途に応じて適切なものを選択していま を果たしています。次にこの電解液に要求される基 す。 本的な特性を上げてみます。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G →

アルミニウム電解コンデンサの概要 1-5 製造方法 工程� 主な材料� 内容� 高純度アルミニウム箔� 陽極箔は厚さ0.05～0.11mm、陰極箔は厚さ0.02～0.05mmの エッチング� 塩化物� アルミニウム箔を塩化物水溶液中で直流や交流電流で電気 （表面積拡大）� 純水� 化学的なエッチングを行い、実効表面積を拡大させる。こ れによりコンデンサの小形化が可能となる。� エッチング箔� コンデンサの誘電体となるアルミニウム酸化皮膜（Al 2O3）を 化成� 硼酸塩等� 形成する。� （誘電体形成）� 純水� 陽極箔は、エッチングした箔に硼酸－アンモニア等の水溶 液中で直流電圧（化成電圧）を印加し、箔の表面にアルミニ ウム酸化皮膜（Al2O3）を形成させる。陰極箔は、低い直流電 圧で化成を行うものと、化成を行わないものとがある。� 裁断� 陽極箔� コンデンサのケースサイズごとに規定の幅寸法に裁断する。� （スリット）� 陰極箔� 裁断箔（陽陰両極）� 両極箔間に電解紙を挿入し円筒形の素子に巻取る。（同時に 電解紙� 電極リード材を両極に接続する。）� 加締・巻取� 電極リード材� 素子止め材� リード材� 素子止め材� 素子� 箔� 電解紙� 図 1-2 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサの概要 工程� 主な材料� 内容� 素子� 素子に電解液を含浸させる。箔の間隙に電解液が満たされ 含浸� 電解液� 初めてコンデンサの機能が得られる。� 含浸素子� 含浸済素子、ケース、封口材を組立てる。封口材には、ゴ ケース� ムパッキング、端子付ラバーベーク板、端子付モールド樹 組立・仕上� 封口材� 脂板等が用いられる。� 　　ゴ ム パ ッ キ ン グ� 組立後の製品に外装材を被覆する。但し、チップ等のラミ 　（　端子付ラバーベーク板）� ネートケース品にはスリーブを使いません。�端子付モールド封口板 � 端　子� リード線� 外装材（スリーブ・底板等）� カーリング部� アルミリベット� ラバーベーク� アルミリード� カーリング部� ゴムパッキング� アルミワッシャ� スリーブ� アルミリード板（タブ）�※アルミケース� 素子� アルミケース� ※スリーブ� 素子止めテープ� 素　子� 素子固定材� （用いるものと� 　用いないものがある）� 底板� 図 1-3 図 1-4 ※チップ等ラミネート品はラミネートケース（スリーブ無し）� エージング� 組立後の製品・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・�高温下で直流電圧を印加し、酸化皮膜の修復を行う。� 全数電気特性検査を行う。� チップ品は端子を加工し、座板をつける。� 座板� 要求に応じてリードカット、フォーミング、スナップイン、 加工� テーピング材� テーピングの加工を行う。� 附属部品� 取付けバンド等の附属部品を取り付ける。� （　取付けバンド�等端 子 部 ネ ジ　 ）� チップ加工�カット加工�フォーミング�スナップイン加工� テーピング加工� 折り曲げ加工� バンド取付け� 加工� 図 1-5 検査� 規定の仕様と検査基準に従い、検査を行い、製品の品質保 証をする。� 梱包� 梱包材� 梱包する。� � 出荷� アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサの概要 1-6 電気的特性 1-6-1 静電容量 またインピーダンスは 陽極箔誘電体部の静電容量（Ca）は、前述の（式 1-1） Z ＝� 1jωC ＋ jωL ＋ Rから で表わされ、その絶対値は Ca ＝ 8.854×10--12 εS（F）� Z ＝�R2 2d ＋（ωL－　1ω　C ）となります。 となります。 測定周波数との関係をモデルカーブ（図 1-8）に示し また、陰極は低い化成電圧で形成した酸化皮膜、 ます。インダクタンスLは電極箔の捲回部、引き出 または放置中に生成した自然酸化皮膜（通常1V以下 しリード部が主であり、等価直列抵抗Rは電極箔の の化成電圧相当）を誘電体とする静電容量（Cc）を持 抵抗、電解質の抵抗、引出しリードの抵抗および各 っています。アルミニウム電解コンデンサの構造上 部接続抵抗によるものであります。 CaとCcが直列接続になっていますので、コンデン サの静電容量（C）は、 C ＝ Ca×CcCa＋Cc 10 となります。 静電容量の許容差は、±20％（M）品が標準ですが、 特殊用途用として±10％（K）品等も製造しています。 1 静電容量は、測定周波数および測定温度により変化 しますので、測定は周波数120Hz、温度20℃を基準 10－1 としています。 Z Ｒ� 10－2 ＸＣ� ＸＬ� 1-6-2 等価直列抵抗（R）損失（tanδ）インピーダンス（Z） アルミニウム電解コンデンサの等価回路を次に示 10－3 します。なお等価直列抵抗はESRとも呼称します。 102 103 104 105 106 ｆ（ Ｈz）� r C：静電容量（Ｆ）� Ｒ� Ｌ� r 図 1-8：陽極酸化皮膜の等価並列抵抗（Ω） Ｃ� R：等価直列抵抗（Ω）� L：等価直列インダクタンス（Ｈ）� 図 1-6 1-6-3 漏れ電流 ここで低周波（50Hz～1kHz）では等価直列インダ アルミニウム電解コンデンサの漏れ電流の要因には クタンスLによるリアクタンス（X L）は極く小さいた 1）誘電体（アルミニウム酸化皮膜）の分極歪みに め零とみると以下の関係になります。 よるもの Z 2）誘電体の溶解、生成に起因するものtanδ＝ Ｒ�Xc ＝ωＣＲ� …（式 1 - 2）� 3）誘電体に湿気吸着によるもの DF ＝ tanδ × 100（％）� …（式 1 - 3）� 4）塩素分、鉄粉などの不純物の存在による誘電 Xc� δ� PF ＝ cosθ＝Ｒ�＝� Ｒ� …（式 1 - 4）� 体の破壊 （1/ωｃ）� Ｚ Ｒ2 2 （+ 1ω　C ）� などがあると言われています。基本材料、製造方法 θ� Ｑ ＝ 1tanδ ＝ Xc� Ｒ� …（式 1 - 5）� を選ぶことでその値を低減することは可能ですが、 R なくすことはできません。 　　　　　（ω ＝ 2πf）� 図 1-7 また漏れ電流値は温度、時間、印加電圧などに依 存性を持っています。 漏れ電流の規格は室温で定格電圧を印加し、所定の 時間後の許容上限値で決められています。コンデンサ の用途によっては、温度依存性、経時安定性などの観 点で適切なものを選定することが必要です。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G R（Ω），Z（Ω）�

アルミニウム電解コンデンサの概要 1-6-4 温度特性について 10 50V1000μF 105℃品� アルミニウム電解コンデンサは、電解液を使用し ています。この電解液の物性（電気伝導度、粘度な ど）は比較的顕著な温度特性を持っています。電気 －25℃� 1 伝導度は温度が高くなると、大きく、温度が下がる と小さくなります。このためアルミニウム電解コン ＋20℃�＋65℃� デンサは他のコンデンサに比べて温度による電気特 ＋105℃� 性の変化が大きくなります。温度と静電容量・tan 0.1 δ・等価直列抵抗（ESR）・インピーダンスおよび漏 れ電流の関係を以下に示します。 1）静電容量 0.01 100 1k 10k 静電容量は、温度が高くなると増加し、温度が下 周波数（Ｈz）� がると減少します。温度と静電容量の関係を（図 1- 10 9）に示します。 200V470μF 105℃品� －25℃� 2）tanδ、等価直列抵抗（ESR）、インピーダンス tanδ、等価直列抵抗（ESR）、インピーダンスは、 1 ＋20℃� 温度および周波数によって変化します。 ＋65℃� 温度と周波数による変化を（図 1-10～図 1-11）に示 ＋105℃� します。 0.1 � 20 10 50V 1000μF 105℃品� 0.01 100 1k 10k 0 at 120HZ 周波数（Ｈz）� －10 －20 図 1-10　tan δの周波数特性� －30 －40 10 －60 －40 －20 0 20 40 60 80 100 120 50V 1000μF 105℃品� 温度（℃）� 20 10 200V 470μF 105℃品� 1 0 at 120HZ －10 インピーダンス� －20 0.1 －25℃� ESR －30 ＋20℃� ＋65℃� －40 0.01 ＋105℃� －60 －40 －20 0 20 40 60 80 100 120 100 1k 10k 100k 温度（℃）� 周波数（Ｈz）� 図 1-9　静電容量の温度特性� 10 200V 470μF 105℃品� －25℃� 1 インピーダンス� ESR 0.1 ＋20℃� ＋65℃� 0.01 ＋105℃� 100 1k 10k 100k 周波数（Ｈz）� 図 1-11　インピーダンス，ESRの周波数特性� アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G 静電容量変化率（％）� 静電容量変化率（％）� ESR（Ω）� ESR（Ω）� インピーダンス（Ω）� インピーダンス（Ω）� tan δ� tan δ�

アルミニウム電解コンデンサの概要 3）インピーダンス比 20℃のインピーダンスと各温度のインピーダンス 1000 の割合をインピーダンス比と言います。温度に対す 50V 1000μF 105℃品� 　　定格電圧印加後1分後� るESR値および静電容量値の変化が少ないほどイン ピーダンス比は小さくなります。特に低温での性能 100 の良否を120Hzでのインピーダンス比を用いて表し ます。 10 4）漏れ電流 漏れ電流は温度が高くなると大きくなり、温度が 下がると小さくなります。温度と漏れ電流の関係を 1 （図 1-12）に示します。 -20 0 20 40 60 80 100 120 温度（℃）� 1000 200V 470μF 105℃品� 　　定格電圧印加後5分後� 100 10 1 -20 0 20 40 60 80 100 120 温度（℃）� 図 1-12　漏れ電流の温度特性� アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G 漏れ電流（μA）� 漏れ電流（μA）�

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2 . アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-1 ご使用上の注意事項 2-1-1 回路設計上の注意事項 ターン間。 （1）使用環境および取付け環境を確認の上、コンデ w基板自立形のブランク端子と他の陽極および ンサのカタログまたは、仕様書、図面納入申請 陰極端子並びに回路パターン間。 書（以下納入仕様書という）に規定したコンデン e両極性コンデンサの両端子とケース サの定格性能の範囲内としてください。 （8）コンデンサの外装スリーブは絶縁が保証されて （2）使用温度および使用リプル電流は、カタログまた いません。絶縁機能が必要な箇所には使用しな は、納入仕様書の規定の範囲内としてください。 いでください。スリーブに絶縁機能が必要な場 qカテゴリ上限温度（最高使用温度）を超える温 合は､ご相談ください｡ 度で使用しないでください。 w過電流（定格リプル電流を超える電流）を流さ （9）コンデンサは次の環境で使用すると故障する場 ないでください。 合があります。 q周囲環境（耐候性）条件 （3）回路設計するとき、機器の寿命に合ったコンデ (a) 直接、水がかかる環境、高温高湿になる ンサを選定してください。 環境および結露状態になる環境 (b) 直接、油がかかる環境および油成分がガ （4）コンデンサは有極性です。逆電圧または、交流 ス状に充満している環境 電圧が掛からないかを確認してください。 (c) 直接、塩水がかかる環境および塩分が充 極性が反転する回路には両極性コンデンサをお 満している環境 選びください。ただし両極性コンデンサも、交 （d）有毒ガス（硫化水素、亜硫酸、亜硝酸、塩 流回路には使用できません。 素、臭素、臭化メチル、アンモニアなど） が充満する環境 （5）急激な充放電を繰り返す回路には、使用条件に （e）直射日光、オゾン、紫外線および放射線が 対応したコンデンサを選定ください。 照射される環境 急激な充放電を繰り返す回路としては、溶接機、 （f）酸性およびアルカリ性溶剤がかかる環境 フォトフラッシュなどがあります。また、回路 w振動または衝撃条件が納入仕様書の規定範囲 電圧が大きく変動する、サーボモータなどの回 を超える過酷な環境 転機器の制御回路でも、急激な充放電が繰り返 されます。 （10）コンデンサをプリント配線板に取り付けるとき、 急激な充放電が繰り返される回路に使用される 事前に次の内容を確認の上、設計してください。 コンデンサについては、ご相談ください。 qコンデンサの端子間隔にプリント配線板の穴 間隔を合わせてください。 （6）コンデンサに過電圧（定格電圧を超える電圧）が wコンデンサの圧力弁部の上に配線や回路パタ 掛からないかを確認してください。 ーンがこない設計にしてください。 q直流電圧にリプル電圧（交流成分）を重畳した eコンデンサの圧力弁部の上は、納入仕様書に ときのピーク値が定格電圧を超えないように 規定のない限り、次の間隔を開けてください。 してください。 製品直径 間　隔 wコンデンサを2個以上直列に接続する場合、 φ6.3～φ16mm 2mm以上 個々のコンデンサにかかる電圧が定格電圧以 φ18～φ35mm 3mm以上 下になるようにしてください。なお、このと φ40mm以上 5mm以上 き漏れ電流を考慮した分圧抵抗器を各コンデ rプリント配線板側にコンデンサの圧力弁が付 ンサと並列に入れてください。 く場合は、圧力弁の位置に合わせて、圧力弁 作動時のガス抜き穴を開けてください。 （7）コンデンサは次の間で回路的に完全に隔離して tネジ端子形の封口部は上向きとしてください。 ください。 また横に寝かせる場合には、圧力弁部を上側 （コンデンサのアルミケースと陰極端子間は、 とするか、陽極端子を上側にしてください。 ケース内側の自然酸化皮膜と電解液の不安定な 抵抗分で接続されています。） （11）コンデンサの封口部の下にパターンがあると、 qケースと陰極端子（CE02形：リード線端子反対 万が一電解液の漏れが生じたとき、回路パター 方向形を除く）および陽極端子並びに回路パ ンを短絡させトラッキングまたはマイグレーシ アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 ョンが発生する場合がありますので、コンデン （6）コンデンサは床などに落下させないでください。 サの封口部の下には回路パターンを配線しない このとき落下したコンデンサは使用しないでく でください。 ださい。 （12）コンデンサの周辺およびプリント配線板の裏面 （7）コンデンサ本体を変形させて取り付けないでく （実装されているコンデンサの基板を対称として、 ださい。 その反対面）への発熱部品の配置は避けてください。 （8）コンデンサの端子間隔とプリント配線板穴間隔 （13）チップコンデンサ用プリント配線板のランドパ とが合っていることを確認してから取り付けて ターンはカタログまたは、納入仕様書の推奨パ ください。 ターンを参照して回路設計してください。 （9）基板自立形コンデンサは、その基板に密着する （14）温度および周波数の変動によってコンデンサの （浮いた状態にない）まで押し込んで取り付けて 電気的な特性が変化します。この変化分を確認 ください。 の上、回路設計してください。 （10）自動挿入機によってコンデンサのリード線をク （15）両面のプリント配線板にコンデンサを取り付け リンチ固定する強さは、強すぎないようにして るとき、コンデンサの下に余分なプリント配線 ください。 板穴および表裏接続用貫通穴がこないように回 路設計してください。 （11）自動挿入機および装着機の吸着具、製品チェッ カーおよびセンタリング操作による衝撃力に注 （16）ネジ端子の締め付けおよびコンデンサ本体取り 意してください。 付け用ネジの締め付けトルクは、納入仕様書で 規定された範囲内としてください。 （12）はんだごてによるはんだ付け q はんだ付け条件（温度、時間）は、納入仕様書 （17）コンデンサを2個以上並列に接続するとき、電 に規定の範囲内としてください。 流バランスを考慮してください。 w 端子間隔とプリント配線板穴間隔が不整合の （特に、導電性高分子アルミニウム固体電解コ ため、リード線端子を加工する必要がある場 ンデンサと一般のアルミニウム電解コンデンサ 合には、はんだ付けする前に、コンデンサ本 を並列接続する場合、考慮が必要です。） 体にストレスがかからないように加工してく ださい。 （18）コンデンサを2個以上直列に接続するとき、電 e はんだごてによる手直しをするとき、一度は 圧バランスを考慮して、コンデンサと並列に分 んだ付けしたコンデンサを取り外す必要があ 圧抵抗器を挿入してください。 る場合には、コンデンサの端子にストレスが かからないように、はんだが十分溶融してか ら行ってください。 2-1-2 取り付け時の注意事項 r はんだごての先がコンデンサの本体に触れな （1）セットに組み込んで通電したコンデンサは再使 いようにしてください。 用しないでください。定期点検時の電気的性能 を測定するために取り外したコンデンサを除い （13）フローはんだ付け て、再使用はできません。 q コンデンサの本体をはんだの中に浸せきして はんだ付けしないでください。プリント配線 （2）コンデンサには一旦放電しても端子間に電圧が 板を介在させて、コンデンサのある反対側の 発生（再起電圧）する場合があります。このとき 裏面のみにはんだ付けしてください。 約1ｋΩの抵抗器を通じて放電してください。 w はんだ付け条件（予備加熱、はんだ付け温度、 端子浸せき時間）は、納入仕様書に規定した （3）２年以上保管のコンデンサは漏れ電流が増大し 範囲内としてください。 ている場合があります。このとき約1kΩの抵抗 e 端子部以外にフラックスが付着しないように 器を通して電圧処理してください。 してください。 r はんだ付けのとき、他の部品が倒れてコンデ （4）コンデンサの定格（静電容量および電圧）を確認 ンサに接触しないようにしてください。 してから、取り付けてください。 （14）リフローはんだ付け （5）コンデンサの極性を確認してから取り付けてく q はんだ付け条件（予備加熱、はんだ温度、時 ださい。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 間、リフロー回数）は、カタログおよび納入 （4）コンデンサを取り付けたセットの設置環境が、 仕様書に規定した範囲内としてください。 次の環境でないことを確認してください。 w 赤外線ヒータを使用するとき、コンデンサ q 直接、水が掛かる箇所、高温高湿になる箇 の色や材料によって赤外線吸収率が異なる 所および結露状態になる箇所 ため、加熱の度合いに注意してください。 w 直接、油が掛かる箇所および油成分がガス 状に充満している箇所 （15）ノンハロゲン系フラックスの中には、イオン性 e 直接、塩水が掛かる箇所、塩分が充満して ハロゲン化合物は含まないものの、非イオン性 いる箇所 ハロゲン化合物を大量に含んでいるものがあり r 酸性の有機ガス（硫化水素および亜硫酸、亜 ます。この化合物がコンデンサの中に侵入した 硝酸、塩素、臭素、臭化メチル）が充満し 場合には、電解液と化学反応して、洗浄した結 ている箇所 果と同じような悪影響を及ぼす可能性がありま t アルカリ性の有毒ガス（アンモニアなど） す。フラックスの中に、非イオン性ハロゲン化 が充満している箇所 合物を含まないフラックスを採用してください。 y 酸性およびアルカリ性溶剤が掛かる箇所 u 結露する環境では、外装スリーブに収縮、 （16）はんだ付け時やコンデンサ固定用の樹脂の硬化 膨張、亀裂を生ずる場合がありますので、 等でコンデンサを150℃以上の雰囲気中に2分以 ご使用にあたっては十分確認ください。な 上放置したり、もしくは高温ガス、熱線を直接 お、温度急変、高温高湿試験などで結露す コンデンサに当てると、外装スリーブに収縮、 ると、同様のスリーブ異常が発生する場合 膨張、亀裂を生ずる場合があります。 があります。 （17）プリント配線板にコンデンサをはんだ付けした 4 保守点検 後、コンデンサ本体を傾けたり、倒したり、ま （1）産業用機器に使用されているコンデンサについ たはひねったりしないでください。 ては､定期点検をしてください｡ 点検項目は､次の内容を行ってください｡ （18）プリント配線板にコンデンサをはんだ付けした q 外観：圧力弁の作動､液漏れなどの著しい異 後、コンデンサを把手がわりにつかんでプリン 常の有無｡ ト配線板を移動しないでください。 w 電気的性能：漏れ電流､静電容量､損失角の正 接およびカタログまたは納入仕様書に規定 （19）プリント配線板にコンデンサをはんだ付けした した項目。 後、コンデンサに物をぶつけないでください。 また、プリント配線板を重ねるときコンデンサ にプリント配線板、または他の部品などが当た 5 万一の場合 らないようにしてください。 （1）一定サイズ以上のコンデンサは、異常な圧力を 逃がすために圧力弁を有しています。セットの （20）洗浄・固定剤・コーティング剤 使用中、コンデンサの圧力弁が作動し、蒸気が 洗浄・固定剤・コーティング剤に関しては、2 - 見えたときは、セットのメイン電源を切るか、 10-2、-3項に示します。 または電源コードのプラグをコンセントから抜 いてください。なお、コンデンサの圧力弁から （21）燻蒸処理について 出る蒸気は、水素ガスと電解液が気化したもの 薫煙処理に関しては2-10-4項に示します。 であり、燃焼による煙ではありません。 3 セット使用中の注意 （2）コンデンサの圧力弁作動時には、＋100℃を超え （1）コンデンサの端子に直接触れると感電する恐れ る高温蒸気が噴出しますので、手や顔などを近 があります。 づけたり、蒸気がかかる場所に近づかないでく ださい。火傷などの原因になります。 （2）コンデンサが高温になったり、コンデンサの異常 噴出した蒸気が目に入ったり、吸い込んだりし 時に圧力弁が作動すると、＋100℃を超える高温 た場合には、直ちに水で目を洗ったり、うがい 蒸気が噴出するので、コンデンサへ手や顔など をしてください。 を近づけたり、蒸気がかかる場所に近づかない コンデンサの電解液は、口に入れないでくださ でください。火傷などの原因になります。 い。電解液が皮膚に付いたときは、石鹸で洗い 流してください。 （3）コンデンサの端子間を導電体でショートさせな いでください。また、酸およびアルカリ水溶液 （3）コンデンサの圧力弁から蒸気が見えなくなって などの導電性溶液をコンデンサにかけないでく も、コンデンサは高温になっています。触れる ださい。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 と火傷を起こす場合がありますので注意してく （2）コンデンサを廃棄（それに伴う基板からの取り ださい。 外し）する際には放電されていることを確認し てください。 6 保管の条件 （1）コンデンサの保管は、室温で5～35℃の温度、 以上、アルミニウム電解コンデンサの使用上の 75%以下の相対湿度を推奨します。 注意事項につきましては、EIAJ RCR－2367B 2002年3月発行｢電子機器用固定アルミニウム電 （2）保管場所が、「3項　セット使用中の注意（4）」に 解コンデンサの使用上の注意事項ガイドライン｣ 記載の環境でないことを確認してください。 に準じておりますので､詳細につきましては、上 記ガイドラインをご参照ください｡ 7 廃棄の場合 （1）コンデンサを廃棄する場合には、次のいずれか の方法を取ってください。 q コンデンサに穴を開けるか、または十分つぶ してから焼却してください。 w コンデンサを焼却しない場合は、専門の産業 廃棄物処理業者に渡して、埋め立てなどの処 理をしてください。 2-2 故障 2-2-1 故障の定義 ・プリント配線板を洗浄した際の洗浄剤やコンデン アルミニウム電解コンデンサの故障を定義する サ固定用の固定剤に含まれるハロゲン系物質がコ 時、次の2つの形態が考えられます。 ンデンサ内に浸入するとリード線やタブが腐食断 ショート・オープン等により完全にコンデンサの 線し漏れ電流大となり、機器の動作に影響する場 機 能 が な く な っ た 場 合 、 い わ ゆ る 破 局 故 障 合があります。 （Catastrophic Failure）がその1つであり、他の1つは コンデンサの特性がだんだん劣化して生ずる故障、 ・カテゴリ上限温度を超える高温中での使用、近く いわゆる劣化故障（Degradation）です。劣化故障は、 の発熱部品からの熱をプリント配線板のパターン 設備や機器の使用目的により故障判定基準が異なっ を通じて受けたこと、長期間使用したこと等によ てきます。従って、当社カタログまたは納入仕様書 り封口部材が老化し、封口部の気密が保てなくな で定めた規格値を判定基準としております。 ると、電解液が揮散しオープン状態となります。 ・過度のリプル電流が加わるとコンデンサ内部の温 2-2-2 フィールドにおける故障モード 度上昇により電解液がガス化し、封口部材を透過 1）ショート することにより電解液がドライアップしオープン 市場でのショートはまれですが、振動、衝撃等に 状態となります。 より電極間がショートする場合と、定格電圧以上の 過電圧、過度なリプル電流、パルス電流等により、 3）容量減少・損失大 絶縁破壊して電極間ショートする場合があります。 逆電圧が継続して印加された場合、定格リプル電 流以上の電流が継続して印加された場合、または過 2）オープン 激な充放電で使用された場合、静電容量は減少し、 ・コンデンサをプリント配線板に取り付ける際に過 損失は増加します。 度の力が加わった場合、使用中過度の振動・衝撃 が加わった場合、端子やタブが断線したり接触不 4）圧力弁の作動 安定状態となりオープン状態となります。 逆電圧、過電圧、過リプル、交流が加わるとコン デンサ内部でガスが発生し内圧が上昇し圧力弁が作 動する場合があります。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-2-3 故障モードの原因分析 故障モードの原因分析図を（図 2-1）に示します。 原　因� 故障モード� 故障メカニズム� 製造上� 使用上� 電極間ショート� 電極切断バリ・金属微粒子� ショート� 酸化皮膜の絶縁破壊� 電解紙の脆弱部� 過電圧印加� 酸化皮膜の局部的欠陥� 引出しタブ・端子部の断線� オープン� 引出しタブ・端子部の接続不充分� 過酷な機械的ストレス� 電解液の劣化と減少� 陽極箔の静電容量減少� 過電圧印加� 静電容量減少� 過大リプル電流� tanδの増加� 陰極箔の静電容量減少� 逆電圧印加� 外部からの過酷な電気的ストレス� 酸化皮膜の劣化� 漏れ電流の増加� 腐蝕（電極・引出しタブ）� ハロゲン系物質の浸入� ハロゲン系物質の浸入� 過激な充放電� 圧力弁作動� 内圧の上昇� 経時劣化� 封口部密閉不充分� 液漏れ� 電解液の減少� 封口材老化� 図 2-1 故障モードの原因分析図 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-3 使用電圧と安全性 2-3-1 緒言 （＋）� アルミニウム電解コンデンサに電圧を印加したとき 100 試料；定格47μＦ� の、印加電圧と電流の関係を（図 2-2）に示します。 25V （図 2-2）より、 50V 100V 160V ・コンデンサの極性に対して、順方向に電圧を印加 50 すると、漏れ電流は印加電圧が定格電圧を超える と急激に大きくなる。 逆方向・電圧（V）� ・コンデンサの極性に対して、逆方向に電圧を印加 6 4 2 0 すると低い電圧で大きな電流が流れる。 100 200 300 順方向電圧（V）� このような性質を持ったアルミニウム電解コンデン サを、 1）極性を逆にして使用した場合 50 2）定格電圧以上の電圧で使用した場合 3）交流回路に使用した場合 160V の挙動およびアルミニウム電解コンデンサの安全性 100V 100 50V 試験方法について以下に述べます。 25V （－）� 2-3-2 極性を逆にして使用した場合 図 2-2　V - I 特性（電圧－電流特性）� 印加する逆電圧の程度によって次のようになりま 16V 100μＦ� す。 周囲温度�印加電圧� 20℃�85℃� （1）逆印加電圧が高いと大きな電流が流れます。 －１Ｖ�－２Ｖ� 逆印加電圧Vcと、電流Icによるワット損失 （W=Vc×Ic）により発熱します。発熱によっ 0 てさらに電流は増加します。電流による発熱 －10 と、電解液の電気分解によって発生したガス －20 によりコンデンサの内圧が上昇し短時間で圧 －30 力弁作動状態となります。 －40 （2）逆印加電圧が低く、流れる電流が小さい場合 には、印加した当初はワット損失によって発 熱しますが電解液の化成性により、陰極アル 0 20 100 200 250 300 ミニウム箔表面に酸化皮膜が生成し、電流が 時間（h）� 減少していきます。逆電圧を印加したときの 図 2-3　逆電圧印加による静電容量特性� 印加時間と静電容量変化を（図 2 - 3）に示しま す。陰極アルミニウム箔表面に酸化皮膜が形 成されたことにより、陰極箔容量が減少した 2-3-3 定格電圧以上の電圧で使用した場合 ためです。また電解液の消費により、損失角 （図 2-4）に示したように定格電圧を超える電圧を の正接（tanδ）は増加します。 印加すると漏れ電流は急激に増加します。発熱によ アルミニウムは自然酸化皮膜により、通常1V程度 って誘電体の耐電圧が低下し、誘電体が絶縁破壊す の耐電圧を持っていますのでダイオードの逆耐電圧 ると、急激に大きな電流が流れ短時間で内圧が上昇 程度の逆電圧には耐えますが、それ以上の逆電圧が し圧力弁作動状態となります。圧力弁が作動すると 加わった状態で使っていると、徐々にコンデンサの 開口した圧力弁部からガス化した電解液が激しく放 内圧が上昇し圧力弁作動状態となりますので極性を 出されます。コンデンサのエネルギーは電圧の2乗 よく確認してご使用ください。 に比例する（ J= 　1 CV2 ）ことから、印加電圧が高い 2 ほど圧力弁の作動状態は激しく、電極間がショート することがあります。コンデンサの定格電圧以下の 電圧でご使用ください。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G 静電容量変化率（％）� 電流（μＡ）� 電流（μＡ）�

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 試験の方法（例） 電圧印加３分後のV- I 特性� イオン電流域� 103 a 交流電圧法（JIS C5101-1, 4.28.1項） （1）（図 2-5）に示す回路において、供試コンデンサの定 格 静電容量値により直列抵抗 Rを（表 2 - 1）より at 85℃� 決める。 102 表 2-1 電子電流域� 定格静電容量（μF）直列抵抗（Ω） 定格静電容量（μF） 直列抵抗（Ω） 1以下 1000±100 100を超え1000以下 1±0.1 at 20℃� 101 10％程度差が出る� 1を超え10以下 100±10 1000を超え10000以下 0.1±0.01 10を超え100以下 10±1 10000を超えるもの （注1） 0 10 20 30 35 40 50 60 （注1）試験周波数でのインピーダンスの1/2に相当する抵抗値 A点（化成電圧）� 電圧（V.D.C）� 44（S.V）� （2）供試コンデンサを接続し、次に示す交流電圧を印 図 2-4　V- I 特性（35V定格品の例）� 加する。 定格電圧の0.7倍の電圧または、250Vrmsのいずれ か低い方の電圧、但し30Arms以上流れる時は、 30Armsとなる様、電圧を調節する。電源周波数は 2-3-4 交流回路に使用した場合 50Hzもしくは60Hzのいずれかとする。 コンデンサC（F）に交流電圧 E（V）を印加すると I=ωCE（A）の電流が流れます。 Ａ�Ｒ� ～� Ｒ：直列抵抗� （図 2-2 V- I 特性）に示したようにアルミニウム電 交流電� Ｖ� Ｃ� 　～Ｖ��：交流電圧計� 源装置� ～� Ａ� 解コンデンサは逆方向に対して耐電圧を持っており 　～�：交流電流計� 50ＨＺ� Ｃ：供試コンデンサ� ません。したがってアルミニウム電解コンデンサを または60ＨＺ� 交流回路で使用すると、I=ωCEで算出した値以上 図 2-5 の電流が流れます。アルミニウム電解コンデンサの 内部抵抗をR（Ω）とすると、電流によってW=I2R b 直流逆電圧法（JIS C5101-1, 4.28.2項） （W）のワット損失により発熱します。アルミニウ （1）（図 2-6）に示す回路において、供試コンデンサの公 ム電解コンデンサは内部抵抗が大きいため発熱も大 称外径寸法により直流電流を（表 2-2）より決める。 きく、発熱によって電解液が蒸発しコンデンサの内 圧が上昇し、圧力弁作動状態となります。なお、両 表 2-2 極性アルミニウム電解コンデンサであっても連続交 公称外径寸法（mm） 直流電流（A） 流回路には使用できません。 φ22.4以下 1A一定 φ22.4を超えるもの 10A一定 2-3-5 圧力弁構造について （2）直流電源に供試コンデンサを逆極性に接続し、（1） アルミニウム電解コンデンサに何らかの要因で、 の電流を通電する。 過電圧・逆電圧・交流・過大なリプル電流が印加さ Ａ� れたり、過酷な充放電条件または許容以上の高温で ＋� ー� －� 使用されるとコンデンサに流れる電流による発熱、 直　流� Ｃ� 　Ａ�：直流電流計�電　源� ‾�＋� 電解液の蒸発、電解液の電気分解によるガス発生な Ｃ：供試コンデンサ�－� どによってコンデンサの内圧が上昇します。このよ 図 2-6 うな時に内圧を逃がす目的で圧力弁を設けていま す。 圧力弁構造は、大別して封口材の一部に設けたも 判定基準 のとアルミニウムケースの一部に設けたものとに分 上記の試験において下記の状態となれば合格と けられます。 する。 （1）供試コンデンサの圧力弁が作動したとき、コンデ ンサから炎が出たり、素子や容器の一部が飛散し て危険な状態にならないこと。 （2）試験電圧を印加して30分経過しても何等異常のな い場合。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G 漏れ電流（μA）�

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-4 充放電 2-4-1 充放電による影響 2-4-3 充放電対策について 有極性アルミニウム電解コンデンサを（図 2 - 7） 陰極箔への酸化皮膜生成を抑制する対策として主 のような充放電を繰り返す回路で使用した場合の現 に、 象について以下に示します。 qあらかじめVc電圧以上の誘電体皮膜を形成し （図 2 - 7）の回路において陽極箔容量Ca、陰極箔 た陰極箔を使用する。 容量Ccからなるアルミニウム電解コンデンサを電源 w（式 2-1）より（式 2-2）を導くと、VcはCc／Ca、 電圧Vで充電すると、陽極箔の誘電体にはQ＝Ca×V すなわち陽極箔と陰極箔の静電容量の比が大 （C：クーロン）の電荷が帯電する。次に放電抵抗を きいほどVcは小さくなります。従って陽極箔 通じて放電すると陽極箔に帯電していた電荷は移動 容量に対して充分大きい容量の陰極箔を使用 し陰極箔を充電する。陰極箔の誘電体が持っている し、陰極箔の皮膜耐性よりもVcが小さくなる 耐電圧は低く、陽極から移動した電荷で陰極の耐電 ようにする。 圧に達する。さらに電荷が移動し続けると陰極の誘 Vc ＝ V ………（式 2 - 2）� 電体表面と電解液の界面で電気化学反応が起こる。 Cc1＋� 充放電を繰り返し行うと、電気化学反応により陰極 Ca 箔の誘電体の上に誘電体が生成する。誘電体が生成 があります。 すると陰極箔容量が次第に減少する。陰極容量の減 充放電対策品と、未対策品の充放電試験結果の一例 少に伴ってコンデンサの静電容量も減少します。ま を（図 2-8）に示します。 た酸化皮膜生成時に発生したガスはコンデンサの内 ・ 定格：63V 10000μＦ 部に溜まり内圧を上昇させ、充放電の条件によって ・ サイズ：φ35×50L は圧力弁作動状態となります。 ・ 充放電試験条件 印加電圧：63V ＳＷ� 充電抵抗：2Ω 充電抵抗� 放電抵抗� 放電抵抗：100Ω 充放電サイクル：1秒充電、1秒放電を1サイ クルとする 温度：70℃ Ｖ� Ｃ� 充放電対策品� 未対策品� （試験結果の一例）� 10 図 2-7 0 静 電 -10 容 量 2-4-2 酸化皮膜の生成について 変 化 -20 放電時に陰極箔に加わる電圧は以下のようになり 率 ます。 （％）�-30 充電時の陽極箔の電荷は、放電後は陽陰両極に同一 開弁� 電圧（電圧の方向が互いに逆であり、端子間は零電 -10 圧）になるまで電荷は移動します。 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 ここで陽極箔の持っている静電容量（Ca）、陰極 充放電サイクル（回）� 箔が初期に持っている静電容量（Cc）、放電電圧（V）、 図 2-8 放電終了時の陽極・陰極箔に加わる電圧を（Vc）と すると、次式が成り立ちます。 なお、ACサーボアンプ電源、インバータ電源など 電圧変動の大きな回路に使用される場合は、高速充 Ca × V ＝ Ca × Vc ＋ Cc × Vc 放電対応QS、QR、NC、NUシリーズ品をご使用く ∴Vc ＝ Ca × V ………（式 2 - 1）� ださい。Ca＋Cc 特殊素子構造を採用することで、充放電に対する耐 以上のことより、充電と放電を繰り返し行う回路に 性を高めています。（特許登録済） アルミニウム電解コンデンサを使用する際は、充放 電対策仕様のアルミニウム電解コンデンサをご使用 いただくことが必要です。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G �

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-5 シリーズ結線におけるバランス抵抗の 選定方法 2-5-1 等価回路と漏れ電流の影響 電圧バランス アルミニウム電解コンデンサのシリーズ結線にお V1－V 2 ＝ 400×0.1 ＝ 40（V） けるバランス抵抗と漏れ抵抗との関係は等価回路的 に（図 2-9）のように示すことが出来ます。 漏れ電流のばらつき範囲 i 3max － i min＝�10 C×V×2×1.4 C1：アルミニウム電解コンデンサNo1� 3 C2：アルミニウム電解コンデンサNo2� ＝�10 470×400×2×1.4 V1 C1 r1 Ｒ0 r 1：コンデンサNo１の漏れ抵抗� ＝ 36（4 μA）� r 2：コンデンサNo２の漏れ抵抗� V0 V1：コンデンサNo１の端子間電圧� ∴R 0＝� 40364×10-6 ～�109000 …100kΩ� V2 C2 r Ｒ V2：コンデンサNo２の端子間電圧�2 0 Ro：バランス抵抗� なお、バランス抵抗を設定する際は、現在ご使用 Vo：ライン電圧� されている方法も考慮して決定される様にお願いい � 図 2-9 たします。 コンデンサC1,C2の漏れ電流をそれぞれi1,i2とすると i V11＝　r　, i2＝� V2 r ………（式 2 - 3・式 2 - 4）�1 2 V0＝V1＋V 2 , 更に V1－V 2-6 保存性能2 ＝R 0×（i 2－i 1）より� R ＝�V1－V20 i i ………（式 2 - 5）� アルミニウム電解コンデンサを無負荷のまま長期 2－ 1 間放置すると、漏れ電流が増加する傾向があります。 となります。 漏れ電流が増加する原因は、陽極箔の酸化皮膜が電 解液と反応して、耐電圧の低下をきたすためですが、 電圧を印加すると電解液の修復作用により元のレベ 2-5-2 アルミニウム電解コンデンサの漏れ電流について ルになります。漏れ電流が増加する度合いは、放置 基板自立形コンデンサの漏れ電流のバラツキは定 中の温度が高いほど大きくなりますので保管場所 格電圧をV（V）、定格静電容量をC（μF）とすると常 は、直射日光の当たらない常温、常湿の場所をお選 温（20℃）ではおおむね、 びください。長期間保管した製品を使用する場合は、 i i ＝�C×V－�C×V 電圧処理を行なってください。電圧処理方法についmax － min 2 5 1 1 ては、単品の場合約 1 kΩの抵抗を通して定格電圧＝�C×V（2　－ 　�5）� まで上昇させてから、そのまま30分程度印加してく ＝�310 C×V　…（μA）………（式 2 - 6）� ださい。また、機器に組み込まれたものは、機器の エージングをお願いいたします。機器のエージング となります。 で、入力電圧および供給電源が調整できる場合には、 アルミニウム電解コンデンサの漏れ電流は温度が 低い値（定格の1/2位）に設定して、10分間程度慣ら 上がれば増加します。おおむね20℃の時の漏れ電流 し動作を行って、その後徐々に高い値に設定し、所 を1とすると65℃では2～3倍、85℃では3～5倍にな 定の機能を確認しながら動作させてください。調整 ります。その他にも漏れ電流は印加電圧、放置等に できない場合には、スイッチを入れてから、30分程 よりバラツキを生じますので漏れ電流バラツキ係数 度慣らし運転を行って、所定の機能が問題ないか確 を掛けて幾分余裕を持たせる必要があります。 認してください。その後、一旦スイッチを切って、 本格的な運転を行ってください。なお、通常の保存 温度5～35℃において、2年以内の放置であれば電圧 2-5-3 バランス抵抗の設定例 処理をせずにご使用いただけます。 基板自立形アルミニウム電解コンデンサ400V470 室温で保存した場合の製品特性変化の一例を（図 2 - μFを周囲温度60℃中で2個直列にして使用する場合 10）に示します。 のバランス抵抗の算出方法について下記に示しま す。 常温に対する温度係数：2.0 電圧バランス率：10％ 漏れ電流のバラツキ係数：1.4 とした場合。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 記号� 定格� サイズ� 温度� 試験条件� 25V 4700μF φ22×25L 室温� 無負荷放置� 400V 150μF φ25×30L 室温� 無負荷放置� 10 0 -10 -20 -30 -40 10 1 0.1 0.01 1000 100 10 1 0.1 0 1 2 3 4 放置年数� 図 2-10 2-7 再起電圧 2-8 高所で使用する場合 アルミニウム電解コンデンサは検査後放電して出 山岳地、航空機等高地で使用する機器にアルミニ 荷しておりますが、一旦放電したにもかかわらず端 ウム電解コンデンサを使用する場合の注意事項につ 子間に電圧が現れます。この電圧を再起電圧もしく いて述べます。 は残留電圧と言います。コンデンサに電圧を印加す 高度が高くなると気圧は低下します。従ってコン ると誘電体の分極作用によって誘電体の表面に相対 デンサを高所で使用すると、大気の圧力がコンデン して＋－に帯電します。次に端子間を短絡すると表 サの内圧より低くなります。アルミニウム電解コン 面に帯電した電荷は放電し電荷を失いますが、端子 デンサは構造上、高度10,000m程度までの大気では 間を解放すると、誘電体の内部に分極して残ってい 使用しても問題はありません。 た双極子が再び分極し端子間電圧として現れます。 しかし、高度が高くなると気温が低下します。ア これが再起電圧です。再起電圧は誘電体の厚さに関 ルミニウム電解コンデンサは温度が下がると、静電 係しますので、定格電圧が高いほど高くなります。 容量が減少し、損失は増加しますので温度に対する 再起電圧が発生すると端子を回路に接続する際火花 電子機器の動作確認をお願いいたします。 が発生し作業者を驚かせたり、他の低電圧駆動素子 を破壊したりすることがあります。そのようなおそ 表 2-3 高度と気温、気圧の関係 れがある場合は、ご使用される前に100Ω～1kΩ程 度の抵抗を有する抵抗器をコンデンサの端子間に接 高度（ｍ） 気温（℃） 気圧（hPa） 触させ溜まった電荷を放電してからご使用されるよ 0 15.0 1013.3 うお願いいたします。なお、高電圧で高容量のコン 2,000 2.0 795.0 デンサに対しては、アルミニウム箔や、導電性ゴム 4,000 - 11.0 616.4 で端子間が短絡状態になるような梱包方法も考えら 6,000 - 24.0 471.8 れますのでご相談ください。 8,000 - 37.0 356.0 10,000 - 50.0 264.4 20,000 - 56.5 54.7 なお、詳細についてはお問い合わせください。 アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G LEAKAGE CURRENT（μA）� tan δ� CAPACITANCE CHANGE（%）�

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 2-9 寿命 2-9-1 緒言 推定寿命時間）で信頼性を考えることが一般的です。 保全を伴わない機器、部品の使用時間（t）と故障 アルミニウム電解コンデンサの寿命に影響を与える 率（λ）の関係は（図 2-11）に示すような形態を示し 主なファクターとして周囲温度による加速性（FT）、 ます。形態がバスタブ（西洋浴槽）に似ていることか リプル電流による加速性（FI）、印加電圧による加速 ら「バスタブ曲線」と呼ばれています。アルミニウム 性（FU）があります。推定寿命は規定寿命（カタロ 電解コンデンサの故障もバスタブ形態となります。 グの耐久性）とFT、FIおよびFUとの積で算出します。 アルミニウム電解コンデンサの寿命試験結果をワイ アルミニウム電解コンデンサの寿命について以下に ブル確率紙を用いて解析すると、（図 2-12）のように、 述べます。 形状パラメータmが1より大きく、故障形態は摩耗 故障であることを示しています。 2-9-2 評価方法 機器を設計するに当たり、故障率又は寿命時間を アルミニウム電解コンデンサは、静電容量変化 用いますが、アルミニウム電解コンデンサの故障形 率・損失角の正接（tanδ）・漏れ電流が規定の値を 態は長期の寿命試験結果より一般的には摩耗故障形 超えたときおよび外観に著しい異常が発生した時を となるため、故障率を寿命試験でとらえる時、同じ 寿命に達したと判定しております。アルミニウム電 総試験時間でも試験時間と試験数の組み合わせによ 解コンデンサの寿命に影響を与える要因は温度、湿 って得られる数字が大きく変わってしまいます。 度、振動、等色々ありますが特に温度による要因が （例.100個×103時間･･･故障数=0、10個×104時間･･･ 大きく温度が高いほど寿命は短くなります。このこ 故障数=10）従って、アルミニウム電解コンデンサ とから寿命試験はコンデンサに決められているカテ では故障率ではなく寿命に至る時間（実使用の場合、 ゴリ上限温度雰囲気中で直流電圧または直流電圧に リプル電流を重畳して評価します。試験結果の一例 を（図2-13、2-14）に示します。 故 記号� 定格� サイズ� 温度� 試験条件� 障 率 200V 220μF φ20×25L 105℃� 120HZ 1.00Arms+DC191V 　 400V 68μF φ20×30L 105℃� 120HZ 0.56Arms+DC384V 　 10 （　λ）� 0 初期故障期間� 偶発故障期間� 摩耗故障期間� -10 -20 -30 時　間（ｔ）� -40 図 2-11　故障率曲線（バスタブ曲線）� 10 定格　　　　：400V 68μF� サイズ（mm）：φ20×30L� 1 試験温度　　：105℃� 寿命判定基準：tan δ＞0.3 試験条件�形状パラメータ（m）�平均寿命時間（ｈ）�プロット� 0.1 リプル印加� 11.7 9100 99 95 0.01 90 1000 80 70 100 60 50 10 40 30 1 20 0.1 0 2000 4000 6000 8000 TIME（ｈ）� 10 図 2-13　高温負荷寿命試験データ� 5 103 2 3 4 5 6 7 8 9104 時　間（ｈ）� 図 2-12　ワイブル確率紙による故障解析　� アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G 累積故障率（％）� LEAKAGE CURRENT（μA）� tan δ� CAPACITANCE CHANGE（%）� �

アルミニウム電解コンデンサのご使用上の注意事項 記号� 定格� サイズ� 温度� 試験条件� 2-9-4 印加電圧と寿命 50V 1000μF φ16×25L 105℃� 100kHZ 2235mArms+DC48V 16V 4700μF φ16×31.5L 105℃� 100kHZ 3010mArms+DC15V アルミニウム電解コンデンサを定格電圧以下の電 10 圧で使用した場合の電圧が寿命に及ぼす度合は、周 0 囲温度およびリプル電流の寿命に及ぼす度合に比べ -10 て小さく、従って寿命を推定する際は印加電圧の寿 -20 命係数（Fu）は1としております。試験結果の一例を -30 （図 2-16）に示します。 -40 10 記号� 定格� サイズ� 温度� 試験条件� 50V 12000μF φ35×45L 105℃� DC 50V 50V 12000μF φ35×45L 105℃� DC 40V 1 50V 12000μF φ35×45L 105℃� DC 30V 10 0 0.1 -10 0.01 -20 10000 -30 1000 -40 10 100 10 1 1 0 2000 4000 6000 8000 0.1 TIME（ｈ）� 図 2-14　高温負荷寿命試験データ� 0.010 1000 2000 3000 4000 5000 TIME（ｈ）� 図 2-16　印加電圧を変えた場合の高温負荷特性� 2-9-3 周囲温度と寿命 コンデンサのカテゴリ上限温度以下（一般に40℃ なお、パワーエレクトロニクス機器の電源平滑用 ～カテゴリ上限温度の範囲以内）であればアレニウ に使用される高圧コンデンサにおいては、使用電圧 スの法則（熱エネルギーによる化学反応式）に従い を下げるとコンデンサの漏れ電流が低下し電解液の 温度が10℃低くなると寿命はおおよそ2倍になると 消費が少なくなり寿命が長くなる場合があります。 いわれています。カテゴリ上限温度以下で使用した 詳細につきましてはお問い合わせください。 場合の使用温度と推定寿命に関する早見表を（図 2- 15）に示します。 e r t 105 q 85℃ 2000時間保証品� 100 w 85℃ 3000時間保証品� 95 e105℃ 2000時間保証品� 90 r105℃ 3000時間保証品�q w 85 t105℃ 5000時間保証品� 80 75 70 65 60 55 50 45 時間（103h）� 2 5 10 20 100131 稼働時間�24h 1年� 3年�5年�10年�15年� （/日）�8h 3年� 9年�15年� 図 2-15　寿命推定早見表� アルミニウム電解コンデンサテクニカルノート CAT.1101G LEAKAGE CURRENT（μA）� tan δ� CAPACITANCE CHANGE（%）� コンデンサ周囲温度（℃）� tan δ� CAPACITANCE CHANGE（%）�