CN113260472B - 用于制造成型体的模具、制造装置和制造方法 - Google Patents

用于制造成型体的模具、制造装置和制造方法 Download PDF

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Abstract

模具具有:划定长方体型的成型空间的6个面的一对第1模具部件、一对第2模具部件和一对第3模具部件。一对第3模具部件的至少一方具备:划定成型空间的上部空间的上部模具部件;和划定成型空间的下部空间且能与上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件。下部模具部件构成为通过相对于上部模具部件向成型空间突出,能形成台阶部。上部模具部件构成为能相对于下部模具部件相对地滑动以使得减小台阶部。上部模具部件和下部模具部件构成为能在维持了台阶部的状态以及没有台阶部的状态下一体地滑动。

Description

用于制造成型体的模具、制造装置和制造方法
技术领域
本发明涉及用于制造成型体的模具、制造装置和制造方法。
背景技术
近年来,伴随电子设备的小型化以及轻量化,谋求小型且大容量的高频用电容器。作为这样的电容器,推进等效串联电阻(ESR)小、频率特性卓越的电解电容器的开发。作为电解电容器的阳极体,例如使用将钽、铌、钛等阀作用金属粒子进行了烧结而得到的多孔质烧结体。
通常对由模具划定了一部分的空间内投入阀作用金属粒子,在加压成型后进行烧结,由此制造多孔质烧结体。阀作用金属粒子通常从设于上述空间的上方的开口投入。阀作用金属粒子的投入后,该开口被保持阳极丝的模具堵塞,来进行加压成型。由此,能得到阳极丝从上方的面竖立的成型体。但阳极丝所竖立的面侧的阀作用金属粒子的密度易于变稀疏,存在加压成型后的成型体中的阳极丝的固定不充分的情况。
为此,在专利文献1中,提出提高阳极丝所竖立的面侧的阀作用金属粒子的密度的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开平10-163074号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的方法中,存在成型体的上述面侧的阀作用金属粒子的密度过度变高的情况。若阀作用金属粒子的密度变得过高,粒子彼此就变得易于接合,成型体的表面积减少。在该情况下,电解电容器的容量降低。另外,还存在在上述面侧和其相反的面侧,成型体的密度差变大的情况。于是,变得易于在成型体(或烧结体)稀疏的区域与密集的区域的界面附近产生龟裂,存在在作为电解电容器使用时漏电流增大的情况。
用于解决课题的手段
本发明的第1局面所涉及的模具划定长方体型的成型空间。所述长方体具有:能竖立阳极丝的第1面;与所述第1面对置的第2面;与所述第1面以及所述第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;与所述第1面、所述第2面、所述第3面以及所述第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。所述模具具有:分别划定所述第1面以及所述第2面的一对第1模具部件;分别划定所述第3面以及所述第4面的一对第2模具部件;分别划定所述第5面以及所述第6面的一对第3模具部件。所述一对第3模具部件的至少一方具备:划定所述第5面或所述第6面的所述第1面侧的上部区域的上部模具部件;和划定所述第5面或所述第6面的所述第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件。所述下部模具部件构成为通过相对于所述上部模具部件向所述成型空间突出,能形成基于所述上部模具构件的位置与所述下部模具部件的位置的差的台阶部。所述上部模具部件构成为能相对于所述下部模具部件相对地滑动以使得减小所述台阶部。所述上部模具部件和所述下部模具部件构成为能在维持所述台阶部的状态以及没有所述台阶部的状态下一体地滑动。
本发明的第2局面所涉及的成型体的制造装置,具备:上述第1局面所涉及的模具;和在由所述模具部分地划定的空间内投入金属粒子的储料器。
本发明的第3局面所涉及的成型体的制造方法通过上述第1局面所涉及的模具制造成型体,具备以下的第1工序~第3工序。在第1工序中,通过所述一对第1模具部件的一方、所述一对第2模具部件和所述一对第3模具部件来部分地划定比所述成型空间大的初始空间。在第2工序中,在所述初始空间内投入金属粒子。在第3工序中,使所述一对第3模具部件的至少一方在所述初始空间内前进来按压所述金属粒子。在所述第1工序中,形成基于所述上部模具部件的位置与所述下部模具部件的位置的差的所述台阶部。所述第3工序具备如下工序:使所述上部模具部件和所述下部模具部件在维持了所述台阶部的状态下一体地前进;使所述第3模具部件前进,并使所述上部模具部件相对于所述下部模具部件相对地前进以使得减小所述台阶部;和使所述上部模具部件和所述下部模具部件在没有所述台阶部的状态下一体地前进。
本发明的第4局面所涉及的多孔质烧结体的制造方法具备将通过上述的第3局面所涉及的成形体的制造方法得到的成型体烧成的工序。
本发明的第5局面涉及的电解电容器具备电容器元件。该电容器元件具备多孔质烧结体、阳极丝、形成于所述多孔质烧结体上的电介质层、形成于所述电介质层上的固体电解质层和形成于所述固体电解质层上的阴极层。所述多孔质烧结体具有:第1面;与所述第1面对置的第2面;与所述第1面以及所述第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;和与所述第1面、所述第2面、所述第3面以及所述第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。阳极丝具有埋设在所述多孔质烧结体的第1部分和从所述第1面延伸且所述第1部分以外的第2部分。所述第5面以及所述第6面的至少一面具备:在与所述阳极丝的纵长方向相交的方向上延伸的边界线。所述边界线源自划定所述第5面或所述第6面的所述第1面侧的上部区域的上部模具部件、和划定所述第5面或所述第6面的所述第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件的边界。在从所述第5面或所述第6面的法线方向来看时,从所述边界线到所述第1面的所述纵长方向上的最短的长度La和从所述边界线到所述第2面的所述纵长方向上的最短的长度Lb满足La≤Lb的关系。
本发明的第6局面涉及电解电容器具备电容器元件。该电容器元件具备多孔质烧结体、阳极丝、形成于所述多孔质烧结体上的电介质层、形成于所述电介质层上的固体电解质层、和形成于所述电解质层上的阴极层。所述多孔质烧结体具有:第1面;与所述第1面对置的第2面;与所述第1面以及所述第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;与所述第1面、所述第2面、所述第3面以及所述第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。阳极丝具有埋设在所述多孔质烧结体的第1部分和从所述第1面延伸且所述第1部分以外的第2部分的阳极丝。所述第5面以及所述第6面的至少一面具备:在与所述阳极丝的纵长方向相交的方向上延伸的边界线。所述边界线源自划定所述第5面或所述第6面的所述第1面侧的上部区域的上部模具部件、和划定所述第5面或所述第6面的所述第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件的边界。在从所述第5面或所述第6面的法线方向来看时,所述阳极丝的所述第1部分的端部位于所述多孔质烧结体的从所述边界线到所述第2面的区域。
发明的效果
根据本发明,能得到金属粒子的密度差少的成型体。
附图说明
图1A是从上方来看本发明的一实施方式所涉及的模具的展开示意图。
图1B是从侧方来看本发明的一实施方式所涉及的模具的展开示意图。
图2是表示本发明的一实施方式所涉及的制造方法的流程图。
图3是示意表示本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第1工序中的模具的配置的截面图。
图4是示意表示本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第2工序中的模具的配置的截面图。
图5A是示意表示本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第3工序中的第3模具部件的初始的配置的截面图。
图5B是示意表示在本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第3工序中上部模具部件以及下部模具部件维持级差并一体前进的样子的截面图。
图5C是示意表示在本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第3工序中上部模具部件相对地前进的样子的截面图。
图5D是示意表示在本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第3工序中上部模具部件的面和下部模具部件的面成为齐平的样子的截面图。
图5E是示意表示在本发明的一实施方式所涉及的制造方法的第3工序中上部模具部件和下部模具部件配置于划定成型空间的给定位置的样子的截面图。
图6A是示意表示本发明的一实施方式所涉及的第3模具部件的动作部的初始状态的截面图。
图6B是示意表示本发明的一实施方式所涉及的第3模具部件的动作部的动作结束时的状态的截面图。
图7是示意表示利用了本发明的一实施方式所涉及的多孔质烧结体的电解电容器的截面图。
图8是示意表示埋设本发明的一实施方式所涉及的阳极丝的一部分的成型体的立体图。
图9是示意表示用于说明实施例中的评价方法的多孔质烧结体的立体图。
具体实施方式
在本实施方式中,通过在加压成型的开始时设置金属粒子能移动的充分的空间来减小金属粒子的密度差。具体地,将本实施方式所涉及的模具当中划定与竖立阳极丝的第1面交叉的第5面或第6面的第3模具部件分割成能独立滑动的上部模具部件以及下部模具部件。然后,通过使下部模具部件相对于上部模具部件向成型空间突出,来在成型空间内形成基于所述上部模具部件的位置与下部模具部件的位置的差的台阶部。由此,在开始加压成型的初始空间中形成:由划定第1面的第1模具部件、一对第2模具部件和上部模具部件形成的上部空间;由划定第2面的第1模具部件、一对第2模具部件和下部模具部件形成的下部空间。
在第3模具部件的滑动方向A(一对第3模具部件相互接近的方向以及离开的方向)上,上部空间的宽度比下部空间的宽度大。在该状态下,若使第3模具部件的上部模具部件和下部模具部件的整体移动,以使得一对第3模具部件相互接近,则投入的金属粒子能从下部空间向上部空间容易地移动。因而,抑制了下部空间中的金属粒子的密度过度变高,并且上部空间内的金属粒子的数量增加。之后,通过仅使第3模具部件的上部模具部件移动,提高上部空间中的金属粒子的密度。即,上部空间与下部空间的金属粒子的密度差变小。
<模具>
本实施方式所涉及的模具用在对阳极丝进行竖立的成型体成型中。成型体是大致长方体型,从其一面竖立阳极丝。
成型体具有:能竖立阳极丝的第1面;与第1面对置的第2面;第与1面以及第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;和与第1面、第2面、第3面以及第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。第3面以及第4面可以比第5面以及第6面狭小。
模具划定与上述成型体对应的长方体型的成型空间。成型空间另外还具有:与成型体对应的第1面;与第1面对置的第2面;与第1面以及第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;与第1面、第2面、第3面以及第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。
模具具备一对第1模具部件、一对第2模具部件和一对第3模具部件。
一对第1模具部件划定成型空间的第1面以及第2面。一方的第1模具部件可以保持阳极丝。一对第1模具部件配制成相互对置,能在阳极丝的纵长方向上滑动。
一对第2模具部件划定成型空间的第3面以及第4面。一对第2模具部件配置成相互对置,能在相互面对面接近的方向以及离开的方向上滑动。
一对第3模具部件划定成型空间的第5面以及第6面。一对第3模具部件配置成相互对置,能在相互面对面接近的方向以及离开的方向(以下存在总称作滑动方向A的情况)上滑动。将第3模具部件进行滑动以使得减小一对第3模具部件之间的空间称作第3模具部件“前进”。将第3模具部件进行滑动以使得加大一对第3模具部件之间的的空间称作第3模具部件“后退”。
一对第3模具部件的至少一方具备:划定第5面或第6面的第1面侧的上部区域的上部模具部件;和划定第5面或第6面的第2面侧的下部区域的下部模具部件。上部模具部件和下部模具部件能独立滑动。在开始加压成型的初始位置,下部模具部件相对于上部模具部件向成型空间突出。为此,加压成型开始时,在第3模具部件形成基于下部模具部件的台阶部,在初始空间形成:由下部模具部件划定的下部空间;和由上部模具部件划定且滑动方向A的宽度比下部空间大的上部空间。
在加压成型开始时,在下部空间的至少一部分填充金属粒子。上部空间的一部分也可被金属粒子占据。若一对第3模具部件相互接近,则填充于下部空间的金属粒子从变窄的下部空间向未填充金属粒子的具有大的空间的上部空间移动。通过上部空间的滑动方向A的宽度比下部空间的滑动方向A的宽度大,金属粒子向上部空间的移动变得容易。
台阶部的滑动方向A上的长度(宽度Wa:下部模具部件相对于上部模具部件的突出长度)并没有被特别限定,例如是成型空间的滑动方向A上的长度(宽度W40)的2%以上。若宽度Wa相对于宽度W40的比例是该范围,则成型体的第1面侧的区域中的密度易于变高。宽度Wa相对于宽度W40的比例也可以是3%以上。由于上部空间与下部空间的金属粒子的密度差变小这一点,期望台阶部的宽度Wa不会过度变大。台阶部的宽度Wa例如是成型空间的宽度W40的15%以下。若宽度Wa相对于宽度W40的比例是该范围,就抑制了金属粒子向上部空间的过剩的移动,得到的成型体的第1面侧的区域中的密度和第2面侧的区域中的密度易于变得均匀。宽度Wa相对于宽度W40的比例也可以是10%以下,还可以是8%以下。成型空间的宽度W40和成型体的第5面与第6面之间的距离W同义。
与滑动方向A垂直的方向上的上部模具部件的长度与下部模具部件的长度的比并没有特别限定。上部模具部件的与滑动方向A垂直的方向的长度(高度Ha)和下部模具部件的与滑动方向A垂直的方向的长度(高度Hb)的比(Ha∶Hb)例如可以是4∶1~1∶4,还可以是2∶3~1∶3。由于上部空间与下部空间的金属粒子的密度差易于变小这一点,优选高度Hb是高度Ha以上。比(Ha∶Hb)例如可以是1∶1~1∶4,也可以是1∶1~1∶3。
一对第3模具部件彼此的滑动方向A上的初始的最少的间隔W0只要比成型空间的宽度W40大,就没有特别限定。初始的间隔W0例如比成型空间的宽度W40的100%大,可以是300%以上,也可以是500%以上。初始的间隔W0可以是成型空间的宽度W40的1000%以下,也可以是800%以下。在一对第3模具部件均具备上部模具部件以及下部模具部件的情况下,初始的间隔W0能称作下部模具部件彼此的初始的间隔W0。
若加压成型开始,则上部模具部件和下部模具部件在维持台阶部的状态下一体地前进。接着,上部模具部件相对于下部模具部件相对地前进,台阶部的大小(滑动方向A上的长度)变小,不久台阶部消失。之后,上部模具部件和下部模具部件以没有台阶部的状态一体地前进,直到给定位置为止。
图1A是从上方来看本实施方式所涉及的模具的展开示意图。在图1A中,为了方便,省略第1模具部件。图1B是从侧方来看本实施方式所涉及的模具的展开示意图。在图1B中,为了方便,省略第2模具部件。另外,在图1B中,将一对第3模具部件分别分割成上部模具部件以及下部模具部件,但并不限定于此。只要一对第3模具部件当中一方具备上部模具部件以及下部模具部件即可。另外,第3模具部件也可以在上部模具部件的与下部模具部件相反一侧进一步具备模具部件。
模具30具备:划定成型空间40的第1面40a以及第2面40b的一对第1模具部件(31A以及31B);划定成型空间40的第3面40c以及第4面40d的一对第2模具部件(32A以及32B);和划定成型空间40的第5面40e以及第6面40f的一对第3模具部件(33A以及33B)。
一对第1模具部件31A以及31B配置成相互对置,能在阳极丝2的纵长方向上滑动。一对第2模具部件32A以及32B配置成相互对置,能在相互面对面接近的方向以及离开的方向上滑动。一对第3模具部件33A以及33B另外还配置成相互对置,能在相互面对面接近的方向以及离开的方向上滑动。
第3模具部件33A以及33B分别具备上部模具部件331和下部模具部件332。上部模具部件331和下部模具部件332能独立滑动。在开始加压成型的初始位置,第3模具部件33A以及33B具有基于上部模具部件331的位置与下部模具部件332的位置的差的台阶部332a。上部模具部件331和下部模具部件332能在维持台阶部332a的状态下一体地前进。上部模具部件331能相对于下部模具部件332相对地前进,以使得减小台阶部332a。上部模具部件331和下部模具部件332在没有台阶部332a的状态下也能一体地前进。
<成型体的制造装置>
本实施方式所涉及的成型体的制造装置具备:上述的模具;和对由该模具部分地划定的空间内投入金属粒子的储料器(未图示)。储料器例如由未保持阳极丝的一方的第1模具部件、一对第2模具部件和一对第3模具部件划定,对比成型空间大的初始空间内投入给定的质量的金属粒子。
<成型体的制造方法>
本实施方式所涉及的成型体通过具备如下工序的方法制造:第1工序(S1),通过一方的第1模具部件、一对第2模具部件和一对第3模具部件部分地划定比成型空间大的初始空间;第2工序(S2),对部分地划定的初始空间内投入金属粒子;和第3工序(S3),使第3模具部件在所划定的初始空间内前进,来按压金属粒子。
图2是表示本实施方式所涉及的制造方法的流程图。
(1)第1工序
通过未保持阳极丝的一方的第1模具部件、一对第2模具部件和一对第3模具部件来划定比成型空间大的初始空间。
一对第3模具部件的配置是暂定的。在第2工序之后的工序中,第3模具部件进一步滑动。第1模具部件以及第2模具部件的配置也可以是暂定的。例如也可在第2工序之后的工序,第1模具部件以及第2模具部件也另外进一步滑动。
图3是示意表示第1工序中的模具的配置的截面图。在图3中,为了方便,省略一方的第2模具部件。另外,在图3中,将一对第3模具部件分别分割成上部模具部件以及下部模具部件,但并不限定于此。
下部模具部件332相对于上部模具部件331向初始空间S0侧突出,形成基于上部模具部件331的位置与下部模具部件332的位置的差的台阶部332a。台阶部332a的宽度Wa为成型空间的宽度W40(参考图1B)的3%以上、8%以下。上部模具部件的高度Ha与下部模具部件的高度Hb的比(Ha:Hb)是1:2。滑动方向A上的第3模具部件33A与第3模具部件33B的初始的最少的间隔W0例如是成型空间的宽度W40的500%以上、800%以下。
通过未保持阳极丝2的第1模具部件31B、一对第2模具部件32A以及32B和一对第3模具部件33A以及33B部分地划定比成型空间40大的初始空间S0。初始空间S0具有:由划定第1面40a的第1模具部件31A、一对第2模具部件32A以及32B和上部模具部件331形成的上部空间Sa;和由划定第2面40b的第1模具部件31B、一对第2模具部件32A以及32B和下部模具部件332形成的下部空间Sb。上部空间Sa的滑动方向A的宽度与下部空间Sb的滑动方向A的宽度相比大台阶部332a的宽度Wa的约2倍。
(2)第2工序
对部分地划定的初始空间投入给定质量的金属粒子。
初始空间相对于所投入的金属粒子充分大。为此,即使是投入了金属粒子后,至少上部空间的一部分也未被金属粒子填充而得以维持。
图4是示意表示第2工序中的模具的配置的截面图。在图4中,为了方便,省略一方的第2模具部件。被投入到初始空间S0的金属粒子1P例如如图示例那样扩展成锥型。为此,上部空间以及下部空间的一部分未被金属粒子1P填充而得以维持。
(3)第3工序
例如使一对第1模具部件的另一方(保持阳极丝的第1模具部件31A)滑动到给定的位置,来划定初始空间。使第3模具部件在所划定的初始空间内前进。由此,金属粒子被加压来成形成型体。
也可以在使第3模具部件滑动前,进一步使第2模具部件滑动到给定的位置。可以使一对第3模具部件分别同时滑动,也可以将一方的第3模具部件固定,仅使另一方的第3模具部件滑动。
第3工序具备:使上部模具部件和下部模具部件在维持台阶部的状态下一体地前进的工序(S31);使上部模具部件相对于下部模具部件相对地前进以使得减小台阶部的工序(S32);和使上部模具部件和下部模具部件在没有台阶部的状态下一体地前进的工序(S33)。
上部空间与下部空间相比在滑动方向A上更宽。如此地,若在维持了台阶部的状态下使上部以及下部的模具部件一体地前进,就能使所投入的金属粒子从下部空间向上部空间容易地移动。因而,抑制下部空间的金属粒子的密度过度变高,且上部空间内的金属粒子的数量增加。之后,通过仅使第3模具部件的上部模具部件进一步移动,提高上部空间的金属粒子的密度。即,上部空间与下部空间的密度差变小。
若一对第3模具部件的间隔某种程度变窄,则投入到下部空间内的金属粒子的密度提高,从而产生向使下部模具部件后退的方向推的力。另一方面,在与下部模具部件空开间隔而配置的上部模具部件,向后退的方向推的力难以施加。为此,上部模具部件相对于下部模具部件相对地前进,台阶部不断变小。若台阶部消失从而上部模具部件的上部空间侧的面和下部模具部件的下部空间侧的面成为齐平,则上部模具部件的相对的前进停止,上部模具部件和下部模具部件在没有台阶部的状态下一体地前进。
图5A~图5E是表示第3工序中的第3模具部件的动作的截面示意图。在图5A~图5E中,为了方便,省略第2模具部件。
图5A是示意表示第3模具部件的初始的配置的截面图。
在图5A中,在使第3模具部件33A以及33B滑动前使第1模具部件31A以及31B滑动到给定的位置,来划定初始空间S0的整体。进而,使第2模具部件32A以及32B滑动到划定成型空间40的一部分的给定的位置。由此,还划定了成型空间40的一部分。以后,也可以不使第1模具部件以及第2模具部件滑动。第3模具部件33A与第3模具部件33B的滑动方向A上的最少的初始的间隔是W0。
图5B是示意表示上部模具部件以及下部模具部件维持台阶部并一体地前进的样子的截面图。
第3模具部件彼此的滑动方向A的最少的第1间隔W1比初始的间隔W0小。上部模具部件以及下部模具部件一体地前进,上部空间以及下部空间都变窄。但由于金属粒子1P能向比滑动方向A大的上部空间逃逸,因此下部空间中的金属粒子的密度不会过度上升。另一方面,上部空间中的金属粒子的数量增加。
图5C是示意表示上部模具部件相对地前进的样子的截面图。
若下部模具部件332彼此的滑动方向A的第2间隔W2比第1间隔W1进一步变小,则上部空间以及下部空间都被金属粒子填充。然后,作为更窄的空间的下部空间中的金属粒子1P的密度与上部空间相比先变高,下部模具部件332被向后退的方向推。为此,台阶部332a的宽度Wa1变得比初始的宽度Wa小。但第3模具部件整体向前进的方向滑动。
图5D是示意表示上部模具部件的上部空间侧的面和下部模具部件的下部空间侧的面成为了齐平的样子的截面图。
在台阶部332a的宽度Wa慢慢变小时,最终台阶部332a消失(Wa=0)。于是,上部模具部件331的相对的前进停止,从而上部模具部件331和下部模具部件332一体地前进。上部模具部件331的相对的前进停止时的第3模具部件彼此的第3间隔W3比第2间隔W2小。
图5E是示意表示上部模具部件和下部模具部件配置于划定成型空间的给定位置的样子的截面图。
上部模具部件331和下部模具部件332进一步一体地前进到给定的位置。所谓给定的位置,是第3模具部件彼此的间隔成为成型空间的宽度W40的位置。上部模具部件331和下部模具部件332成为一体而前进,将金属粒子不断压缩,直到第3模具部件彼此的间隔从W3成为W40为止。
通过在基于上部模具部件的位置与下部模具部件的位置的差的台阶部消失后,上部模具部件和下部模具部件一体地前进来压缩金属粒子,从而消除了上部空间与下部空间之间的压力差。进而,由于尚未压缩的上部空间以及下部空间的金属粒子彼此在相同的定时被压缩,因此难以出现上部空间的金属粒子与下部空间的金属粒子的边界。因而,在将本实施方式的成型体用在电解电容器的情况下,变得易于抑制漏电流。
该第3工序中的上部模具部件以及下部模具部件的动作能通过具备如下那样的机构的动作部实现。
第3模具部件的动作部具备在第3模具部件的滑动方向A上延伸的棒状构件(以下称作销)、环状的垫片、施力构件和基体。
销的一方的端部(第1端部)从成型空间的相反侧与下部模具部件的一部分抵接。销的另一方的端部(第2端部)向基体延伸。在销的中途设置凸缘。将垫片插入到设于销的凸缘的第2端部侧。垫片的厚度决定台阶部的宽度Wa。施力构件配置于基体与垫片之间,分别相抵接。施力构件例如为弹簧等弹性体。
在施力构件为无负荷状态时,销的第2端部不与基体抵接,在销的第2端部与基体之间形成与垫片的厚度相同宽度的间隙。若销被下部模具部件推,则销与基体之间的间隙变小,不久第2端部与基体抵接。由此,下部模具部件的后退(上部模具部件的相对的前进)停止。在销的第2端部与基体抵接时,上部模具部件的上部空间侧的面和下部模具部件的下部空间侧的面成为齐平。
下部模具部件伴随销的滑动而滑动。另一方面,上部模具部件与基体抵接,从销独立。在初始状态下,不对施力构件施予负荷,在销的第2端部与基体之间形成间隙。为此,下部模具部件比上部模具部件向下部空间突出垫片的相应量。由此,形成基于上部模具部件的位置与下部模具部件的位置的差的台阶部。台阶部具有与垫片的厚度相同的宽度。
若一对第3模具部件的间隔某种程度变窄而下部空间内的金属粒子的密度提高,则下部模具部件被推向后退的方向,上部模具部件相对地前进。为此,销也被推向基体侧,销的凸缘隔着垫片将施力构件顶到基体。另一方面,施力构件要将销顶回下部空间侧。通过调整该施力构件的作用力,能控制对金属粒子施加的压力。上部模具部件的相对的前进通过销的第2端部到达基体而结束。
其中,在第3工序中,包含上述动作部的第3模具部件的滑动控制部使第3模具部件前进。例如,滑动控制部通过使基体向成型空间侧移动来使第3模具部件整体前进。即,上部模具部件相对于下部模具部件相对的地前进,并且第3模具部件整体也前进,空间随时间而变窄。在销的第2端部到达基体后,上部模具部件和下部模具部件也一体地前进。
图6A是示意地表示第3模具部件的动作部的初始状态的截面图。在图6A中示出动作部50规定第3模具部件33A的动作的情况,但并不限定于此。
动作部50具备在第3模具部件33A的滑动方向A上延伸的销51、施力构件52、环状的第1垫片53A和基体54。在销51的中途设置凸缘51a。第1垫片53A插入到凸缘51a的第2端部侧。也可以在凸缘51a的第1端部侧插入第2垫片53B。施力构件52例如是螺旋弹簧,配置于基体54与第1垫片53A之间,分别与之抵接。
销51的第1端部从成型空间的相反侧与下部模具部件332的一部分抵接。销51的第2端部在施力构件52为无负荷状态时不与基体54抵接,在与基体54之间形成与第1垫片53A的厚度相同宽度的间隙G。间隙G的宽度(滑动方向A的长度)与在第3模具部件33A形成的台阶部332a的宽度Wa相同。
图6B是示意地表示第3模具部件的动作部的动作结束时的状态的截面图。
若下部模具部件332被推向后退的方向,则施力构件52缩短从而销51与基体54之间的间隙G变小。下部模具部件332的后退(上部模具部件331的相对的前进)通过销51的第2端部与基体54抵接而结束。在销51的第2端部与基体54抵接时,上部模具部件331的上部空间侧的面和下部模具部件332的下部空间侧的面成为齐平。
<多孔质烧结体的制造方法>
(4)第4工序
也可以在将模具全都除去后将成型体烧成。由此,得到多孔质烧结体。烧成例如在真空中进行。烧成温度以及时间并没有特别限定,对应于金属粒子的材质等适宜设定即可。
<成型体以及多孔质烧结体>
成型体(以及作为其烧成物的多孔质烧结体)具有:阳极丝;竖立阳极丝的第1面;与第1面对置的第2面;与第1面以及第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;与第1面、第2面、第3面以及第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面。
如本实施方式那样,在由能独立滑动的上部模具部件以及下部模具部件构成划定第5面或第6面的第3模具部件的情况下,在成型体的第5面以及第6面的至少一面形成在与阳极丝的纵长方向相交的方向上延伸的边界线。该边界线源自上部模具部件与下部模具部件的边界。在从第5面或第6面的法线方向来看时,成型体的边界线起第1面侧的部分通过将填充于上部空间的金属粒子加压成型来形成。同样地,成型体的边界线起第2面侧的部分通过将填充于下部空间的金属粒子加压成型来形成。
在从第5面或第6面的法线方向来看时,从边界线到第1面的阳极丝的纵长方向上的最短的长度La与从边界线到第2面的阳极丝的纵长方向上的最短的长度Lb的比率并没有特别限定,依赖于上部模具部件的高度Ha与下部模具部件的高度Hb的比。长度La与长度Lb的比(La∶Lb)例如可以是4∶1~1∶4,也可以是2∶3~1∶3。出于易于更稳固地固定阳极丝的点,长度Lb优选为长度La以上。比(La∶Lb)例如可以是1∶1~1∶4,也可以是1∶1~1∶3。
在从第5面或第6面的法线方向来看时,阳极丝的埋设于成型体一方的端部位于边界线起第2面侧的部分。这时,从阳极丝的上述端部到第2面的最短距离H2a比长度La短(H2a<Lb)。由此,阳极丝易于更稳固地固定。最短距离H2a可以是长度La与长度Lb之和的1/3以下,也可以是1/4以下。出于阳极丝的固定性的观点,优选长度Lb为长度La以上,且阳极丝的上述端部位于边界线起第2面侧的部分。
图8是示意表示一实施方式所涉及的埋设阳极丝的一部分的成型体的立体图。
成型体1(以及作为其烧成物的多孔质烧结体1X)具有:第1面1a以及第2面1b;第3面1c以及第4面1d;和第5面1e以及第6面1f。第3面1c以及第4面1d比第5面1e以及第6面1f狭小。成型体1扁平,例如是平板状。阳极丝2的一部分埋设于成型体1,剩余部分从成型体1的第1面1a向外部延伸。
在成型体1的第5面1e以及第6面1f形成在与阳极丝2的纵长方向相交的方向上延伸的边界线B。在从第5面1e或第6面1f的法线方向来看时,从边界线B到第2面1b的长度Lb比从边界线B到第1面1a的长度La长(Lb>La)。阳极丝2的埋设于成型体1的一方的端部2a位于边界线B起第2面1b侧的部分。从端部2a到第2面1b的最短距离H2a比长度La短(H2a<Lb)。
<电解电容器>
通过本实施方式得到的多孔质烧结体例如用在构成电解电容器的电容器元件中。
图7是示意地表示利用了本实施方式所涉及的多孔质烧结体的电解电容器的截面图。
电解电容器20具有包含对置的3组平面的大致六面体的外形形状,具备:电容器元件10;将电容器元件10密封的树脂外装体11;和露出到树脂外装体11的外部的阳极端子7以及阴极端子9。
电容器元件10具有:埋设了与阳极端子7电连接的阳极丝2的一部分的作为阳极体的多孔质烧结体1X;形成于其表面的电介质层3;形成于电介质层3的表面的固体电解质层4;和形成于固体电解质层4的表面的阴极层5。
多孔质烧结体1X通过将钽、铌、钛或它们的合金等阀作用金属粒子加压成型并进行烧成来获得,但本发明并不限定于这些金属粒子。
从多孔质烧结体1X突出的阳极丝2的一部分通过电阻焊接等与阳极端子7电连接。另一方面,阴极层5在树脂外装体11内经由导电性粘接材料8(例如热硬化性树脂与金属粒子的混合物)与阴极端子9电连接。图7所示的阳极端子7以及阴极端子9从树脂外装体11突出,被折弯加工成使得其下表面配设于与树脂外装体11的底面同一平面上。阳极端子7以及阴极端子9的下表面用在与要搭载电解电容器20的基板(未图示)的焊料连接等中。
(电介质层)
通过将构成多孔质烧结体的导电性材料的表面氧化,能将电介质层形成为氧化覆膜。具体地,能通过在充满电解水溶液(例如磷酸水溶液)的化成槽浸渍多孔质烧结体,将突出的阳极丝与多孔质烧结体连接并进行阳极氧化,来在多孔质烧结体的表面形成包含阀作用金属的氧化覆膜的电介质层。作为电解水溶液,并不限于磷酸水溶液,能使用硝酸、醋酸、硫酸等。
(固体电解质层)
固体电解质层形成为覆盖电介质层。固体电解质层例如包含二氧化锰、导电性高分子等。例如使形成了电介质层的多孔质烧结体浸透单体、低聚物,之后通过化学聚合或电解聚合使单体、低聚物聚合,由此在电介质层上形成包含导电性高分子的固体电解质层,或者,使形成了电介质层的多孔质烧结体浸透导电性高分子的溶液或分散液,并使干燥,由此在电介质层上形成包含导电性高分子的固体电解质层。
在电介质层以及固体电解质层的形成工序中,例如有如下情况:握持从多孔质烧结体突出的一部分阳极丝,在使多孔质烧结体悬垂的状态下,在多孔质烧结体上形成电介质层,进而在其上形成固体电解质层。为此,会对阳极丝的根部近旁施加大的负荷。若阳极丝的固定不充分,就变得易于从阳极丝的根部近旁在多孔质烧结体产生裂纹,从而漏电流易于增大。根据本实施方式,由于阳极丝被稳固地固定,因此还抑制了裂纹的产生。
(阴极层)
阴极层例如具有:覆盖固体电解质层而形成的碳层;和形成于碳层的表面的金属膏层。碳层包含石墨等导电性碳材料和树脂。金属膏层例如包含金属粒子(例如银)和树脂。另外,阴极层的结构并不限定于该结构。阴极层的结构只要是具有集电功能的结构即可。
以下基于实施例来具体说明本发明,但本发明并不限定于以下的实施例。
[实施例1]
使用图1A以及图1B所示的模具来将钽粒子加压成型,制作了宽度W为0.83mm、与宽度W垂直的方向的长度为5.17mm的图8所示的成型体1(1X)。一对第3模具部件的动作通过图6A所示的动作部而控制。第3模具部件彼此的初始的最少的间隔W0是5mm。台阶部的宽度Wa设为0.05mm。上部模具部件的高度Ha与下部模具部件的高度Hb的比:Ha/Hb是约1/2。将所得到的成型体1(1X)烧成来制作5个多孔质烧结体A1。
[比较例1]
除了采用了未上下分割的第3模具部件以外,其他都与实施例1同样地制作了5个多孔质烧结体B。
[评价]
对多孔质烧结体A1以及B进行以下的评价。
(1)破坏强度
对多孔质烧结体的第4面在阳极丝的纵长方向上拉3条直线,测定该中央的直线Lc上的从第1面离开了0.5mm的点P1、以及中央的直线Lc上的从第2面离开了0.5mm的点P2处的破坏强度(参考图9)。中央的直线Lc将第4面的与纵长方向垂直的宽度2等分。在从中央的直线Lc离开了约0.25mm之处引出2条直线L1以及L2,使得夹着中央的直线Lc。
使用拉伸压缩试验机,通过对压缩端子施加载荷并推到多孔质烧结体,由此测定破坏强度。在多孔质烧结体产生了破坏时对压缩端子施加的载荷是破坏强度。求取将点P2处的破坏强度设为100%时的点P1处的破坏强度(相对值)。破坏强度(%)设为5个多孔质烧结体的平均值。将结果在表1示出。
[表1]
点P1处的破坏强度(%)
多孔质烧结体A1 130
多孔质烧结体B 60
在多孔质烧结体A1中,阳极丝所延伸出的第1面侧(点P1)的破坏强度比其相反的第2面侧(点P2)的破坏强度稍大。为此,阳极丝被稳固地固定。其中,点P1处的破坏强度与点P2比较并没有过度大,可以说,在第1面侧和第2面侧密度大致均匀。另一方面,在多孔质烧结体B中,阳极丝所延伸出的第1面侧(点P1)的破坏强度比其相反的第2面侧(点P2)的破坏强度小。进而,在点P1处的破坏强度与点P2处的破坏强度之间能看到比较大的差。
(2)维氏硬度
在多孔质烧结体的第4面引出上述直线Lc、L1以及L2,进而,在与阳极丝的纵长方向垂直的方向上引出12条直线M1~M12。在第4面的从第1面侧的端部离开了0.25mm的地方引出距第1面最近的直线M1。也同样地在第4面的从第2面侧的端部离开了0.25mm的地方引出了最接近第2面的直线M12。剩下的10条直线被引出为将直线M1与M12之间11等分。测定了直线Lc、L1以及L2、与直线M1~M12的36处交点处的维氏硬度(参考图9)。维氏硬度遵循JISZ 2244而测定。
算出直线Lc、L1以及L2与直线M1~M3的9个交点处的维氏硬度的平均值(维氏硬度HVa)、以及直线Lc、L1以及L2与直线M6~M12的21个交点处的维氏硬度的平均值(维氏硬度HVb),求取将维氏硬度HVb设为100%时的维氏硬度HVa(相对值)。将结果在表2示出。维氏硬度HVa以及维氏硬度HVb设为5个多孔质烧结体的平均值。
[表2]
维氏硬度HVa(%)
多孔质烧结体A1 110
多孔质烧结体B 90
关于维氏硬度,也能看到与破坏强度同样的倾向。即,在多孔质烧结体A1中,阳极丝所延伸出的第1面侧的维氏硬度虽然比其相反的第2面侧的维氏硬度稍大,但并没有过度大。
在多孔质烧结体A1中,第4面的从第1面侧的端部到直线M3的区域与由上部模具部件加压的部分对应。在多孔质烧结体A1中,第4面的从第2面侧的端部到直线M6的区域与由下部模具部件加压的部分对应。由于维氏硬度HVa与维氏硬度HVb之间看不到大的差,因此可知不太有将第3模具部件进行了分割导致的影响。
[实施例2~4]
除了将台阶部的宽度Wa设为0.14mm、0.3mm、0.5mm以外,其他都与实施例1同样地制作了多孔质烧结体A2~A4。与上述同样地测定所得到的多孔质烧结体A2~A4的破坏强度的结果,宽度Wa越大,点P1处的破坏强度也越大,可知在宽度Wa与点P1处的破坏强度之间能看到相关关系。
根据多孔质烧结体A2~A4以及多孔质烧结体B的评价结果可知,通过在第3模具部件哪怕微小也形成台阶部,能提高多孔质烧结体的第1面侧的破坏强度。
产业上的可利用性
本发明能利用在作为阳极体具备多孔质烧结体的电解电容器中。
附图标记的说明
10:电容器元件
1:成型体
1X:多孔质烧结体
1P:金属粒子
1a:第1面
1b:第2面
1c:第3面
1d:第4面
1e:第5面
1f:第6面
2:阳极丝
2a:端部
3:电介质层
4:固体电解质层
5:阴极层
7:阳极端子
8:导电性粘接材料
9:阴极端子
11:树脂外装体
20:电解电容器
30:模具
31A、31B:第1模具部件
32A、32B:第2模具部件
33A、33B:第3模具部件
331:上部模具部件
332:下部模具部件
332a:台阶部
40:成型空间
40a:第1面
40b:第2面
40c:第3面
40d:第4面
40e:第5面
40f:第6面
50:动作部
51:销
51a:凸缘
52:施力构件
53A:第1垫片
53B:第2垫片
54:基体。

Claims (9)

1.一种模具,划定长方体型的成型空间,
所述长方体型的成型空间具有:
第1面;
与所述第1面对置的第2面;
与所述第1面以及所述第2面交叉且相互对置的第3面以及第4面;和
与所述第1面、所述第2面、所述第3面以及所述第4面交叉且相互对置的第5面以及第6面,
所述模具具有:
分别划定所述第1面以及所述第2面的一对第1模具部件;
分别划定所述第3面以及所述第4面的一对第2模具部件;和
分别划定所述第5面以及所述第6面的一对第3模具部件,
划定所述第1面的所述一对第1模具部件的一方构成为能够保持阳极丝,
所述一对第3模具部件的至少一方具备:
划定所述第5面或所述第6面的所述第1面侧的上部区域的上部模具部件;
划定所述第5面或所述第6面的所述第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件;和
控制所述上部模具部件以及所述下部模具部件的动作的动作部,
所述下部模具部件构成为通过相对于所述上部模具部件向所述成型空间突出,能形成基于所述上部模具部件的位置与所述下部模具部件的位置的差的台阶部,
所述上部模具部件构成为能相对于所述下部模具部件相对地滑动以使得减小所述台阶部,
所述动作部具备:在所述下部模具部件的滑动方向上延伸的棒状构件;垫片;施力构件;和基体,
所述棒状构件的一方的端部从所述成型空间的相反侧与所述下部模具部件的一部分抵接,
所述棒状构件的另一方的端部朝向所述基体,
所述施力构件配置在所述基体与所述垫片之间,
所述模具构成为在所述施力构件为无负荷状态时,在所述棒状构件与所述基体之间形成与所述垫片的所述下部模具部件的滑动方向上的厚度相同宽度的间隙,来形成所述台阶部,
构成为通过在所述下部模具部件产生缩短所述施力构件的方向的负荷,所述台阶部的所述下部模具部件的滑动方向上的长度变小,
所述上部模具部件和所述下部模具部件构成为能在维持了所述台阶部的状态以及没有所述台阶部的状态下一体地滑动。
2.根据权利要求1所述的模具,其中,
所述台阶部的所述上部模具部件的滑动方向上的长度是所述成型空间的所述滑动方向上的长度的2%以上且15%以下。
3.根据权利要求1或2所述的模具,其中,
所述第5面以及所述第6面各自的面积比所述第3面以及所述第4面各自的面积大。
4.根据权利要求1或2所述的模具,其中,
所述棒状构件具备凸缘,
所述垫片配置于所述凸缘与所述基体之间,
所述施力构件配置成与所述基体以及所述垫片抵接。
5.一种成型体的制造装置,具备:
权利要求1~4中任一项所述的模具;和
在由所述模具部分地划定的空间内投入金属粒子的储料器。
6.一种成型体的制造方法,通过权利要求1~4中任一项所述的模具制造成型体,该成型体的制造方法具备:
通过所述一对第1模具部件的一方、所述一对第2模具部件和所述一对第3模具部件来部分地划定比所述成型空间大的初始空间的第1工序;
在所述初始空间内投入金属粒子的第2工序;和
使所述一对第3模具部件的至少一方在所述初始空间内前进来按压所述金属粒子的第3工序,
在所述第1工序中,形成基于所述上部模具部件的位置与所述下部模具部件的位置的差的所述台阶部,
所述第3工序具备如下工序:
使所述上部模具部件和所述下部模具部件在维持了所述台阶部的状态下一体地前进;
使所述第3模具部件前进,并使所述上部模具部件相对于所述下部模具部件相对地前进以使得减小所述台阶部;和
使所述上部模具部件和所述下部模具部件在没有所述台阶部的状态下一体地前进。
7.一种多孔质烧结体的制造方法,
具备将通过权利要求6所述的制造方法得到的成型体烧成的工序。
8.一种电解电容器,是采用通过权利要求7所述的制造方法得到的多孔质烧结体形成的电解电容器,具备电容器元件,该电容器元件具备:
所述多孔质烧结体,具有:多孔质烧结体第1面;与所述多孔质烧结体第1面对置的多孔质烧结体第2面;与所述多孔质烧结体第1面以及所述多孔质烧结体第2面交叉且相互对置的多孔质烧结体第3面以及多孔质烧结体第4面;和与所述多孔质烧结体第1面、所述多孔质烧结体第2面、所述多孔质烧结体第3面以及所述多孔质烧结体第4面交叉且相互对置的多孔质烧结体第5面以及多孔质烧结体第6面;
具有埋设在所述多孔质烧结体的第1部分和从所述多孔质烧结体第1面延伸且所述第1部分以外的第2部分的阳极丝;
形成于所述多孔质烧结体上的电介质层;
形成于所述电介质层上的固体电解质层;和
形成于所述固体电解质层上的阴极层,
所述多孔质烧结体第5面以及所述多孔质烧结体第6面的至少一面具备:在与所述阳极丝的纵长方向相交的方向上延伸的边界线,
所述边界线源自划定所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的所述多孔质烧结体第1面侧的上部区域的上部模具部件、和划定所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的所述多孔质烧结体第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件的边界,
所述多孔质烧结体在从所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的法线方向来看时,从所述边界线到所述多孔质烧结体第1面的所述纵长方向上的最短的长度La和从所述边界线到所述多孔质烧结体第2面的所述纵长方向上的最短的长度Lb满足La≤Lb的关系。
9.一种电解电容器,是采用通过权利要求7所述的制造方法得到的多孔质烧结体形成的电解电容器,具备电容器元件,该电容器元件具备:
所述多孔质烧结体,具有:多孔质烧结体第1面;与所述多孔质烧结体第1面对置的多孔质烧结体第2面;与所述多孔质烧结体第1面以及所述多孔质烧结体第2面交叉且互相对置的多孔质烧结体第3面以及多孔质烧结体第4面;与所述多孔质烧结体第1面、所述多孔质烧结体第2面、所述多孔质烧结体第3面以及所述多孔质烧结体第4面交叉且相互对置的多孔质烧结体第5面以及多孔质烧结体第6面;
具有埋设在所述多孔质烧结体的第1部分和从所述多孔质烧结体第1面延伸且所述第1部分以外的第2部分的阳极丝;
形成于所述多孔质烧结体上的电介质层;
形成于所述电介质层上的固体电解质层;和
形成于所述固体电解质层上的阴极层,
所述多孔质烧结体第5面以及所述多孔质烧结体第6面的至少一面具备:在与所述阳极丝的纵长方向相交的方向上延伸的边界线,
所述边界线源自划定所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的所述多孔质烧结体第1面侧的上部区域的上部模具部件、和划定所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的所述多孔质烧结体第2面侧的下部区域且能与所述上部模具部件独立地进行滑动的下部模具部件的边界,
在从所述多孔质烧结体第5面或所述多孔质烧结体第6面的法线方向来看时,所述阳极丝的所述第1部分的端部位于所述多孔质烧结体的从所述边界线到所述多孔质烧结体第2面的区域。
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