JP2003338432A - 固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子及びこれに誘電体層を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁作用金属製の陽極体１を、当該陽極体１の
上面から延びる陽極棒２にて支持した状態で化成液４に
浸漬し、この状態で陽極酸化処理を行うことによって、
誘電体層７を形成するに際して、前記誘電体層７におけ
る膜厚さを、前記陽極体１の上面１ａ及び前記陽極棒２
の付け根部において厚くして、不良品の発生率を低減す
る。 【解決手段】 前記した陽極酸化処理を、前記陽極棒２
と、前記化成液４中のうち陽極体の下方に配設した第１
カソード電極体５及び前記化成液４中のうち陽極体１の
上面１ａよりも高い部位に配設した第２カソード電極体
５ａとに直流電流を印加して行うことにより、誘電体層
７のうち陽極体の一端面１ａ及び陽極棒２の付け根部の
部分における膜厚さを、他の部分よりも厚くするか、他
の部分よりも薄くならないようにする。

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、アルミ
又はニオブ等の弁作用金属を用いた固体電解コンデンサ
において、これに使用するコンデンサ素子と、このコン
デンサ素子に陽極酸化処理によって誘電体層を形成する
方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、タンタル、アルミ又はニオブ等の
弁作用金属を用いた固体電解コンデンサにおけるコンデ
ンサ素子の製造に際しては、弁作用金属の粉末を多孔質
に固め焼結等して成る陽極体の表面に、陽極酸化処理に
て電気的絶縁性の高い誘電体層を形成し、この誘電体層
の表面に、固体電解質層を形成し、更に、この固体電解
質層の表面に、グラファイト層及びニッケル等の金属層
とから成る陰極膜を形成するという方法が採用されてい
る。

【０００３】また、前記陽極体に対する陽極酸化処理に
よる誘電体層の形成に際して、従来は、特開２０００−
１６４４７２号公報等に記載されている方法が採用され
ている。

【０００４】すなわち、図１に示すように、タンタル等
の弁作用金属の粉末を多孔質に固め焼結等して成る陽極
体１を、その上向きの一端面１ａから延びる弁作用金属
製の陽極棒２にて支持した状態で、図２に示すように、
陽極酸化処理槽３内に容れたりん酸水溶液等の化成液４
中に浸漬し、この状態で、前記陽極棒２と、陽極酸化処
理槽３内のうち前記陽極体１の下方に配設したカソード
電極体５との間に、直流電源６にて直流の電流を印加す
ることにより、前記陽極体１の総ての表面、より詳しく
は、弁作用金属の粉末の表面と、陽極棒２の付け根部と
に、五酸化タンタル等の絶縁性の高い誘電体層７を形成
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した陽極酸化処理
は、陽極棒２と、陽極酸化処理槽３内のうち陽極体１の
下方に配設したカソード電極体５との間に直流の電流を
印加することで行うものであることにより、陽極体１の
表面に対する電流密度は、総ての表面において等しいか
略等しくならず、当該陽極体１の表面のうち上向きの一
端面１ａの部分において著しく低く、当該陽極体１の表
面のうち前記一端面１ａを除く部分において高くなると
いうように、陽極体１の総ての表面に対する電流密度を
均一にすることができないから、陽極体１における総て
の表面及び陽極棒２の付け根部に形成される誘電体層７
の膜厚さが、陽極体１の表面のうち前記一端面１ａ及び
陽極棒２の付け根部の部分において薄く、陽極体１の表
面のうち前記一端面１ａを除く部分において厚くなるこ
とになる。

【０００６】ところで、固体電解コンデンサにおけるコ
ンデンサ素子は、その陽極体１に対して、前記した誘電
体層７を形成し、次いで、固体電解質層及び陰極膜を形
成したのち、この陽極体１の一端面１ａから延びる陽極
棒２を、適宜長さに切断し、次いで、その陽極棒２を陽
極リード端子（図示せず）に対して溶接等にて固着する
ことによって、完成品としての固体電解コンデンサに組
み立てられるものであることにより、前記固体電解質層
及び陰極膜の形成、陽極棒２の切断及び組み立てに際し
て、前記陽極棒２の陽極体１における一端面１ａに対す
る付け根部にストレスが作用することになる。

【０００７】従って、前記した従来の陽極酸化処理にお
いて、陽極体１の表面のうち一端面１ａを除く部分に対
して形成する誘電体層７の膜厚さが所定値になるように
すると、この陽極体１における一端面１ａ及び陽極棒２
における付け根部の部分に形成される誘電体層の膜厚さ
が必然的に薄くなることにより、この部分における薄い
誘電体層に、前記した陽極棒２の付け根部に対するスト
レスによって、割れ又は剥離等の破壊、ひいては、絶縁
破壊が発生するおそれが大きくなるから、不良品の発生
率が高くなるという問題がある。

【０００８】これに対し、前記した従来の陽極酸化処理
において、その処理時間を長くする等によって、前記陽
極体１における一端面１ａ及び陽極棒２における付け根
部の部分に形成する誘電体層７の膜厚さを厚すること
は、陽極体１の表面のうち前記一端面１ａを除く部分に
対する誘電体層７の膜厚さが必然的に必要以上に厚くな
ることにより、コンデンサ容量の減少を招来するという
問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題を的確に解消す
ることを技術的課題とするものである。

【００１０】

【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は、請求項１に記
載したように、「少なくとも、弁作用金属製の陽極体
と、この陽極体の一端面から延びる弁作用金属製の陽極
棒とを、前記陽極体の表面及び前記陽極棒における陽極
体に対する付け根部に誘電体層を形成して成るコンデン
サ素子において、前記誘電体層のうち前記陽極体の一端
面及び陽極棒の付け根部における部分の膜厚さを、その
他の部分の膜厚さよりも厚くする。」ことを特徴として
いる。

【００１１】一方、本発明の方法は、第１に請求項２に
記載したように、「弁作用金属製の陽極体を、当該陽極
体における上向きの一端面から延びる陽極棒にて支持し
た状態で化成液に浸漬し、この状態で、前記陽極棒と、
前記化成液中のうち陽極体の下方に配設した第１カソー
ド電極体及び前記化成液中のうち陽極体における一端面
よりも高い部位に配設した第２カソード電極体とに直流
電流を印加して陽極酸化処理を行う。」ことを特徴とし
ている。

【００１２】また、本発明の方法は、第２に請求項３に
記載したように、「前記請求項１の記載において、前記
陽極酸化処理を、前記陽極棒と第２カソード電極体とに
直流電流を印加する陽極酸化処理と、前記陽極棒と第１
カソード電極体とに直流電流を印加する陽極酸化処理と
に分けて行う。」ことを特徴としている。

【００１３】

【発明の作用・効果】請求項１に記載したように、コン
デンサ素子の誘電体層における膜厚さを、陽極体の一端
面及び陽極棒の付け根部の部分において、その他の部分
よりも厚くすることにより、前記誘電体層を形成する工
程を経たあとの各種の取り扱い中において、前記誘電体
層に絶縁破壊が発生して、不良品になることを大幅に低
減できる。

【００１４】一方、陽極体を化成液中に浸漬した状態で
陽極酸化処理を行うに際して、この陽極酸化処理を、請
求項２に記載したように、前記陽極棒と、前記化成液中
のうち陽極体の下方に配設した第１カソード電極体及び
前記化成液中のうち陽極体における上向きの一端面より
も高い部位に配設した第２カソード電極体とに直流電流
を印加して行うことにより、前記陽極体の表面のうちそ
の一端面及び陽極棒における付け根部の部分における電
流密度が、当該陽極体の表面のうち前記一端面を除く部
分における電流密度よりも低くなることを、前記陽極体
の一端面よりも高い部位に配設した第２カソード電極体
にて回避乃至低減することができて、陽極体における総
ての表面及び陽極棒における付け根部における電流密度
を略等しくできるか、或いは、前記陽極体の表面のうち
その一端面及び陽極棒の付け根部の部分における電流密
度を、前記陽極体の表面のうち一端面を除く部分におけ
る電流密度よりも高くできる。

【００１５】これにより、前記陽極酸化処理によって形
成される誘電体層の膜厚さが、陽極体の表面のうち一端
面及び陽極棒の付け根部の部分において薄くなることを
低減できるか、陽極体の表面のうち一端面及び陽極棒の
付け根部の部分における膜厚さを、陽極体の表面のうち
一端面を除く部分における膜厚さよりも厚くすることが
できるから、この陽極酸化処理したあとでの取り扱い中
において誘電体層の絶縁破壊による不良品の発生率を、
コンデンサ容量の減少を招来することなく、確実に低減
できるのである。

【００１６】特に、前記した陽極酸化処理を、請求項３
に記載したようにした場合、陽極体の表面のうち一端面
及び陽極棒の付け根部の部分に対しては、主として前記
第２カソード電極体を使用しての陽極酸化処理にて、陽
極体の表面のうち前記一端面を除く部分に対しては、主
として前記第１カソード電極体を使用しての陽極酸化処
理にて各々誘電体層を形成することができることによ
り、前記陽極体の表面のうち一端面を除く部分に形成す
る誘電体層の膜厚さを厚くすることなく、前記陽極体の
表面のうち一端面及び陽極棒の付け根部の部分に形成す
る誘電体層の膜厚さをより厚くすることができるから、
前記した効果をより助長できる利点がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
３〜図４の図面について説明する。

【００１８】図３は、第１の実施の形態を示す。

【００１９】この第１の実施の形態は、前記図１に示す
ように、タンタルの粉末を多孔質に固め焼結等して成る
陽極体１を、その上向きの一端面１ａから延びるタンタ
ル製の陽極棒２にて支持した状態で、陽極酸化処理槽３
内に容れて６０℃に保持したりん酸水溶液（約０．１〜
１．０ｗｔ％程度のりん酸を含む水溶液）４中に浸漬す
る。

【００２０】一方、前記陽極酸化処理槽３内は、前記り
ん酸水溶液４中のうち前記陽極体１より下方の部位に第
１カソード電極体５を配設することに加えて、前記りん
酸水溶液４中のうち前記陽極体１の一端面１ａよりも高
い部位に、第２カソード電極体５ａを、陽極棒２に接近
して配設する。

【００２１】そして、前記陽極体１に対する陽極棒２
と、前記第１カソード電極体５及び第２カソード電極体
５ａとの間に、直流電源６にて直流の電流を印加するこ
とによって陽極酸化処理を行う。

【００２２】この直流電流の印加による陽極酸化処理に
際し、この陽極酸化処理を、前記陽極棒２と、前記りん
酸水溶液４中のうち陽極体１の下方に配設した第１カソ
ード電極体５及び前記りん酸水溶液４中のうち陽極体１
の一端面１ａよりも高い部位に配設した第２カソード電
極体５ａとに直流電流を約５〜１０時間にわたって印加
して行うことにより、前記陽極体１の表面のうちその一
端面１ａ及び陽極棒２の付け根部の部分における電流密
度が、当該陽極体１の表面のうち前記一端面１ａを除く
部分における電流密度よりも低くなることを、前記陽極
体１の一端面１ａよりも高い部位に配設した第２カソー
ド電極体５ａにて回避乃至低減することができて、陽極
体１における総ての表面及び陽極棒２における付け根部
の部分における電流密度を略等しくできるか、或いは、
前記陽極体１の表面のうちその一端面１ａ及び陽極棒２
の付け根部の部分における電流密度を、前記陽極体１の
表面のうち一端面１ａを除く部分における電流密度より
も高くできる。

【００２３】これにより、前記陽極酸化処理によって形
成される誘電体層７としての五酸化タンタル層の膜厚さ
が、陽極体１の表面のうち一端面１ａ及び陽極棒２の付
け根部の部分において薄くなることを低減できるか、陽
極体１の表面のうち一端面１ａ及び陽極棒２の付け根部
の部分における膜厚さを、陽極体１の表面のうち前記一
端面１ａを除く部分における膜厚さよりも厚くすること
ができる。

【００２４】次に、図４は、第２の実施の形態を示す。

【００２５】この第２の実施の形態は、最初に、図４
（Ａ）に示すように、前記第１の実施の形態と同じりん
酸水溶液４中に浸漬した状態において、陽極体１に対す
る陽極棒２と第２カソード電極体５ａとに対して適宜電
圧Ｖ２の直流電流を印加することによる陽極酸化処理を
約５〜１０時間にわたって行い、この陽極酸化処理に次
いで、図４（Ｂ）に示すように、陽極体１に対する陽極
棒２と第１カソード電極体５とに対して、適宜電圧Ｖ１
の直流電流を印加することによる陽極酸化処理を約５〜
１０時間にわたって行うようにしたものである。

【００２６】なお、この二段にわたっての陽極酸化処理
に際しては、陽極棒２と第２カソード電極体５ａとに対
して印加する直流電流の電圧Ｖ２を、陽極棒２と第１カ
ソード電極体５とに対して印加する直流電圧の電圧Ｖ１
の約１．０５〜１．２０倍だけ高くすることが好まし
い。

【００２７】この二段による陽極酸化処理方法による
と、陽極体１の表面のうち一端面１ａ及び陽極棒２の付
け根部の部分に対しては、主として前記第２カソード電
極体５ａを使用しての陽極酸化処理にて誘電体層として
の五酸化タンタル層７を形成することができ、前記陽極
体１の表面のうち前記一端面１ａを除く部分に対して
は、主として前記第１カソード電極体５を使用しての陽
極酸化処理にて誘電体層としての五酸化タンタル層７を
形成することができるから、前記陽極体１の表面のうち
一端面１ａ及び陽極棒２の付け根部の部分に対して形成
する誘電体層としての五酸化タンタル層７の膜厚さを、
前記陽極体１の表面のうち前記一端面１ａを除く部分に
形成する誘電体層としての五酸化タンタル層７の膜厚さ
を厚くすることなく、より厚くすることができる。

【００２８】なお、この第２の実施の形態においては、
最初に、第１カソード電極体５を使用しての陽極酸化処
理を行い、これに次いで、第２カソード電極体５ａを使
用しての陽極酸化処理を行うようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】陽極棒を備えた陽極体を示す斜視図である。

【図２】従来における陽極酸化処理を示す縦断正面図で
ある。

【図３】本発明における第１の実施の形態による陽極酸
化処理を示す縦断正面図である。

【図４】本発明における第２の実施の形態による陽極酸
化処理を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 陽極体 １ａ 陽極体の上面 ２ 陽極棒 ３ 陽極酸化処理槽 ４ 化成液（りん酸水溶液） ５ 第１カソード電極体 ５ａ 第２カソード電極体 ６ 直流電源 ７ 誘電体層（五酸化タンタル層）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、弁作用金属製の陽極体と、こ
   の陽極体の一端面から延びる弁作用金属製の陽極棒と
   を、前記陽極体の表面及び前記陽極棒における陽極体に
   対する付け根部に誘電体層を形成して成るコンデンサ素
   子において、 前記誘電体層のうち前記陽極体の一端面及び陽極棒の付
   け根部における部分の膜厚さを、その他の部分の膜厚さ
   よりも厚くすることを特徴とする固体電解コンデンサに
   使用するコンデンサ素子。
2. 【請求項２】弁作用金属製の陽極体を、当該陽極体にお
   ける上向きの一端面から延びる陽極棒にて支持した状態
   で化成液に浸漬し、この状態で、前記陽極棒と、前記化
   成液中のうち陽極体の下方に配設した第１カソード電極
   体及び前記化成液中のうち陽極体における一端面よりも
   高い部位に配設した第２カソード電極体とに直流電流を
   印加して陽極酸化処理を行うことを特徴とする固体電解
   コンデンサ用コンデンサ素子に誘電体層を形成する方
   法。
3. 【請求項３】前記請求項２の記載において、前記陽極酸
   化処理を、前記陽極棒と第２カソード電極体とに直流電
   流を印加する陽極酸化処理と、前記陽極棒と第１カソー
   ド電極体とに直流電流を印加する陽極酸化処理とに分け
   て行うことを特徴とする固体電解コンデンサ用コンデン
   サ素子に誘電体層を形成する方法。