JP2002231584A - 固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁作用金属粉末を固め焼結した多孔質の陽極
体２と、この陽極体の一端面から突出する陽極ワイヤー
３とを有し、前記陽極体に誘電体膜４、固体電解質膜５
及び陰極膜６を形成して成るコンデンサ素子１におい
て、前記陽極体２に絶縁破壊による不良品が発生するこ
とを低減する。前記陽極体２のうち前記陽極ワイヤー３
が突出する部分を、弁作用金属粉末とセラミック粉末と
の混合粉末による焼結部Ｅ′にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル又はニオ
ブ等のような弁作用金属の粉末を使用した固体電体コン
デンサにおいて、そのコンデンサ素子の構造と、その製
造方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の固体電解コンデンサに使用する
コンデンサ素子は、図３及び図４に示すように構成され
ている。

【０００３】すなわち、このコンデンサ素子１は、タン
タル等の弁作用金属粉末を、多孔質のチップ型陽極体２
に、当該陽極体２内にタンタル等の弁作用金属製で線径
ｄにした陽極ワイヤー３の一端部を埋設するようにして
固め成形したのち、高い温度（約１５００℃）に加熱し
て焼結したものに構成されている。

【０００４】なお、このコンデンサ素子１における多孔
質の陽極体２には、これに陽極酸化処理を行うことによ
り、図５に示すように、当該陽極体２における各弁作用
金属粉末の表面及び陽極ワイヤー３の付け根部に、五酸
化タンタル等の誘電体膜４を形成し、次いで、前記陽極
体２を、例えば硝酸マンガン水溶液に浸漬したのち引き
揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すことに
より、図６に示すように、二酸化マンガン等の固体電解
質膜５を形成し、更に、この固体電解質膜５の表面に、
グラファイト膜を下地として銀又はニッケル等の金属膜
を形成することにより、図７に示すように、前記陽極体
２のうち前記陽極ワイヤー３が突出する一端面を除く全
表面に対して、下層のグラファイト膜と上層の金属膜と
から成る陰極膜６を形成する。

【０００５】また、このコンデンサ素子１は、図８に示
すように、左右一対のリード端子７，８の間に配設し
て、このコンデンサ素子１における陽極ワイヤー３を一
方の陽極リード端子７に対して溶接等にて固着する一
方、陽極体２における陰極膜６に他方の陰極リード端子
８を電気的に接続し、これらの全体を合成樹脂製のパッ
ケージ体９にて密封することによって、固体電解コンデ
ンサに構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このコンデンサ素子１
は、前記したように、その多孔質の陽極体２における一
端面から突出する陽極ワイヤー３の一端部を、前記陽極
体２に対して埋設した構成であることにより、この陽極
ワイヤー３を陽極リード端子７に対して溶接するとき、
コンデンサ素子１における陰極膜６に対して陰極リード
端子８を接続するとき、及び、パッケージ体９にて密封
するときにおいて、前記陽極ワイヤー３における陽極体
２の一端面に対する付け根部にこれを曲げようとする応
力が作用し、この曲げ応力が陽極体１に及ぶことになる
から、多孔質で脆い性質の前記陽極体２のうち前記陽極
ワイヤー３が突出する部分に割れが発生して絶縁が破壊
されることが多発し、不良品の発生率が高いという問題
があった。

【０００７】本発明は、この問題を解消したコンデンサ
素子の構造と、その製造方法とを提供することを技術的
課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明におけるコンデンサ素子の構造は、「弁作
用金属粉末を固め焼結した多孔質の陽極体と、この陽極
体の一端面から突出する陽極ワイヤーとを有し、前記陽
極体に誘電体膜、固体電解質膜及び陰極膜を形成して成
るコンデンサ素子において、前記陽極体のうち前記陽極
ワイヤーが突出する部分を、弁作用金属粉末とセラミッ
ク粉末との混合粉末による焼結部にした。」ことを特徴
とするしている。

【０００９】また、本発明におけるコンデンサ素子の製
造方法は、「弁作用金属の粉末をチップ型の陽極体に、
当該陽極体の一端から陽極ワイヤーが突出するように固
め形成する工程と、この陽極体を加熱焼結する工程と、
この陽極体に誘電体膜、固体電解質膜及び陰極膜を形成
する工程とから成るコンデンサ素子の製造方法におい
て、前記陽極体の固め形成する工程を、成形用孔内に前
記弁作用金属粉末による厚い層と弁用金属粉末及びセラ
ミック粉末の混合粉末による比較的薄い層とを積層状に
形成する工程と、前記成形用孔内に成形金型をこれに保
持した陽極ワイヤーが前記混合粉末の層を貫通するよう
に挿入した状態で前記積層方向に固め成形する工程とに
した。」ことを特徴としている。

【００１０】

【発明の作用・効果】陽極体が多孔質で脆い性質であっ
ても、この陽極体のうち陽極ワイヤーが突出する部分
を、弁作用金属粉末とセラミック粉末との混合粉末によ
る焼結部にすることにより、この焼結部は、セラミック
粉末を含む焼結にて緻密で、硬くて強度の高い組織にな
り、前記陽極体から突出する陽極ワイヤーの付け根部に
曲げ応力が作用した場合に、前記陽極体のうちこの陽極
ワイヤーが突出する部分が割れて絶縁破壊が発生するこ
とを確実に低減できるから、不良品の発生率を大幅に改
善できるのである。

【００１１】そして、このように、前記陽極体のうち陽
極ワイヤーが突出する部分を、弁作用金属粉末とセラミ
ック粉末との混合粉末による焼結部にすることは、請求
項２に記載した製造方法のように、この陽極体の固め形
成する工程を、成形用孔内に前記弁作用金属粉末による
厚い層と弁用金属粉末及びセラミック粉末の混合粉末に
よる比較的薄い層とを積層状に形成する工程と、前記成
形用孔内に成形金型をこれに保持した陽極ワイヤーが前
記混合粉末の層を貫通するように挿入した状態で前記積
層方向に固め成形する工程とにすることにより、陽極ワ
イヤーを弁作用金属粉末に対して電気的に確実に導通し
た状態のもとで、至極簡単に、ひいては、コストの大幅
なアップを招来することなく達成することができるので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１３】図１において、符号１０は、チップ型の陽
極体２を固め成形するための成形用孔１１を貫通して穿
設して成る成形型を、符号１２は、タンタル等の弁作用
金属製の陽極ワイヤー３を保持した状態で、前記成形用
孔１１内にその上部から挿入される上下動式の第１成形
金型を、符号１３は、前記成形用孔１１内にその下部か
ら挿入される上下動式の第２成形金型を各々示す。

【００１４】前記成形型１０における成形用孔１１内
に、図１（Ａ）に示すように、当該成形用孔１１内の下
部に第２成形金型１３を挿入した状態で、平均粒径を２
〜３ミクロンにしたタンタル粉末Ｄを上部から比較的厚
い層状に充填し、次いで、同じく平均粒径を２〜３ミク
ロンにしたタンタル粉末に粒径を約１ミクロンにしたア
ルミナセラミック粉末を混合した混合粉末Ｅを同じく上
部から比較的薄い層状に重ねて充填することにより、前
記成形用孔１１内に、弁作用金属粉末Ｄによる比較的厚
い層と、混合粉末Ｅによる比較的薄い層とを重ねた積層
状に形成する。

【００１５】次いで、図１（Ｂ）示すように、前記成形
用孔１１内の上部に、前記第１成形金型１２を、これに
保持した陽極ワイヤー３の先端が、前記混合粉末Ｅによ
る層を貫通してタンタル粉末Ｄによる層に達するように
して挿入する一方、これと同時に、前記成形用孔１１内
の下部における第２成形金型１３を更に成形用孔１１内
に押し込んで、両成形金型１２，１３にて積層方向に圧
縮することにより、多孔質の陽極体２に固め成形する。

【００１６】この陽極体２への固め成形が終わると、図
１（Ｃ）に示すように、第１成形金型１２を、成形用孔
１１内から引き抜くと同時に、第２成形金型１３を更に
押し込みことにより、前記固め成形済みの陽極ワイヤー
３付き陽極体２を、前記成形用孔１１内から型抜きした
のち、この陽極ワイヤー３付き陽極体２をを加熱炉に入
れて、約１５００℃の温度で加熱するという焼結処理す
る。

【００１７】この焼結処理が終わると、前記従来と同様
に、前記陽極体２に対して陽極酸化処理を行うことによ
り、当該陽極体２における各弁作用金属粉末の表面及び
陽極ワイヤー３の付け根部に、五酸化タンタル等の誘電
体膜を形成し、次いで、前記陽極体２を、例えば硝酸マ
ンガン水溶液に浸漬したのち引き揚げて焼成することを
複数回にわたって繰り返すことにより、二酸化マンガン
等の固体電解質膜を形成し、更に、この固体電解質膜の
表面に、グラファイト膜を下地として銀又はニッケル等
の金属膜を形成して陰極膜とすることにより、コンデン
サ素子１の完成品にする。

【００１８】前記した焼結処理により、タンタル粉末は
互いに結合すると同時に、混合粉末Ｅによる層における
セラミック粉末も互いに結合することにより、この混合
粉末Ｅによる層は、タンタル粉末Ｄだけによる焼結部
Ｄ′よりも、緻密で、硬くて強度の高い組織になり、換
言すると、陽極体２のうち陽極ワイヤー３が突出する一
端面に、前記混合粉末による緻密で高くて強度の高い組
織の焼結部Ｅ′を、比較的薄い層厚Ｔにして層状に形成
することができる。

【００１９】つまり、前記陽極体２のうち陽極ワイヤー
３が突出する部分を、前記混合粉末による緻密で高くて
強度の高い組織の焼結部Ｅ′にすることができるから、
前記陽極体２から突出する陽極ワイヤー３の付け根部に
曲げ応力が作用した場合に、前記陽極体２のうちこの陽
極ワイヤー３が突出する部分が割れて絶縁破壊が発生す
ることを確実に低減できるのである。

【００２０】なお、本発明者の実験によると、混合粉末
Ｅに使用するアルミナセラミックの粉末は、その粒径
を、タンタル粉末の粒径２〜３ミクロンに対して、これ
よりも小さい約１ミクロン程度にすることにより、タン
タル粉末における焼結温度（約１５００℃）で焼結する
ことができるのであり、また、前記アルミナセラミック
粉末をタンタル粉末に混合する割合は、嵩容積比でアル
ミナセラミック粉末６、タンタル粉末４にすることが好
ましいことが判った。

【００２１】更にまた、前記混合粉末Ｅによる焼結部
Ｅ′における層厚さＴは、コンデンサ素子１における容
量の減少を出来るだけ小さくすることからは薄くすべき
である一方、絶縁破壊を防止することからは厚くすべき
であるが、本発明者の実験によると、前記層厚さＴは、
陽極体２における高さ寸法Ｈの約５〜１０％にすること
が好ましいのであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンデンサ素子（但し、誘電体
膜、固体電解質層及び陰極膜を形成する以前の状態）の
縦断正面図である。

【図２】前記コンデンサ素子における陽極体を固め成形
している状態を示す図である。

【図３】従来のコンデンサ素子（但し、誘電体膜、固体
電解質層及び陰極膜を形成する以前の状態）を示す斜視
図である。

【図４】図３の縦断正面図である。

【図５】コンデンサ素子における陽極体に誘電体膜を形
成した状態を示す縦断正面図である。

【図６】コンデンサ素子における陽極体に固体電解質膜
を形成した状態を示す縦断正面図である。

【図７】コンデンサ素子における陽極体に陰極膜を形成
した状態を示す縦断正面図である。

【図８】コンデンサ素子を使用した固体電解コンデンサ
の縦断正面図である。

【符号の説明】

１ コンデンサ素子 ２ 陽極体 ３ 陽極ワイヤ ４ 誘電体膜 ５ 固体電解質膜 ６ 陰極膜 Ｅ′ 混合粉末による焼結部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁作用金属粉末を固め焼結した多孔質の陽
   極体と、この陽極体の一端面から突出する陽極ワイヤー
   とを有し、前記陽極体に誘電体膜、固体電解質膜及び陰
   極膜を形成して成るコンデンサ素子において、 前記陽極体のうち前記陽極ワイヤーが突出する部分を、
   弁作用金属粉末とセラミック粉末との混合粉末による焼
   結部にしたことを特徴とする固体電解コンデンサにおけ
   るコンデンサ素子の構造。
2. 【請求項２】弁作用金属の粉末をチップ型の陽極体に、
   当該陽極体の一端から陽極ワイヤーが突出するように固
   め形成する工程と、この陽極体を加熱焼結する工程と、
   この陽極体に誘電体膜、固体電解質膜及び陰極膜を形成
   する工程とから成るコンデンサ素子の製造方法におい
   て、 前記陽極体の固め形成する工程を、成形用孔内に前記弁
   作用金属粉末による厚い層と弁用金属粉末及びセラミッ
   ク粉末の混合粉末による比較的薄い層とを積層状に形成
   する工程と、前記成形用孔内に成形金型をこれに保持し
   た陽極ワイヤーが前記混合粉末による層を貫通するよう
   に挿入した状態で前記積層方向に固め成形する工程とに
   したことを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコン
   デンサ素子の製造方法。