JP2006156671A - 固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁作用金属の粉末による陽極チップ片２の一端面２ａに固着した陽極棒３の付け根部に，撥水性合成樹脂によるリング体８を被嵌・装着して成るコンデンサ素子１において，前記陽極チップ片２に固体電解質層１１を形成するときに，その固体電解質形成用溶液が前記リング体８の上面側に這い上がることによる不良品の発生率を低減する。
【解決手段】 前記リング体８を，当該リング体が被嵌する前記陽極棒３の外周面に対して接着剤１０にて接着する。
【選択図】 図９

Description

本発明は，タンタル又はニオブ等の弁作用金属の粉末による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を製造する方法とに関するものである。

一般に，このコンデンサ素子は，弁作用金属の粉末を，多孔質の陽極チップ片に，当該陽極チップ片における一端面に陽極棒を固着するように固め焼結し，この陽極チップ片における各粉末の表面及び前記陽極チップ片における一端面に固着した陽極棒における付け根部の表面に，五酸化タンタル等の誘電体膜を形成し，この誘電体膜に重ねて二酸化マンガン等による固体電解質層を，この固体電解質層に重ねてグラファイト層及び金属層とから成る陰極膜を各々形成するという構成にしていることは周知の通りである。

このコンデンサ素子における前記固体電解質層は，陽極チップ片を，これに誘電体膜を形成した後において，硝酸マンガン水溶液等の固体電解質形成用溶液中に浸漬したのち引き揚げて焼成することを繰り返すことによって形成されるのであるが，この固体電解質層の形成に際して，前記固体電解質形成用溶液が，前記陽極棒側に，当該陽極棒における付け根部表面の誘電体膜を越えて這い上がることにより，この固体電解質層が陽極側に電気的に繋がってしまうというような不良品が多数発生することになる。

そこで，従来は，例えば，特許文献１等に記載されているように，前記陽極棒のうち陽極チップ片に対する付け根の部分に，フッ素樹脂のように撥水性を有する合成樹脂によるリング体を被嵌するようにして装着することにより，前記固体電解質形成用水溶液の這い上がりを阻止するようにしている。
特開２００２−２２２７３３号公報

しかし，前記したように，陽極棒の陽極チップ片に対する付け根部に，リング体を被嵌して装着するという構成にした場合，前記リング体の内周面と陽極棒の外周面との間に隙間が必然的に存在していることに加えて，前記リング体と前記陽極チップ片の一端面との間にも必然的に隙間が存在している。

このために，前記陽極チップ片に対して固体電解質を形成する工程において，前記陽極チップ片を固体電解質形成用水溶液に浸漬したとき，前記リング体と陽極チップ片の一端面との間の隙間，及び前記リング体と陽極棒との間の隙間に前記固体電解質形成用水溶液が毛細管現象によって真に進入して，この固体電解質形成用水溶液が前記リング体の上面側にまで這い上がることになるから，不良品の発生を完全に抑制することができず，不良品の発生率がまだ可成り高いという問題がある。

しかも，前記コンデンサ素子を使用して固体電解コンデンサに組み立てるに際して，このコンデンサ素子における陽極棒を陽極リード端子に溶接にて固着する等の場合に，例えば，前記陽極棒の陽極チップ片に対する付け根部には，曲げ応力がかかるのであるが，前記陽極棒の付け根部に装着した前記リング体は，陽極チップ片に固着されていないことにより，前記曲げ応力を低減するように働くことは可成り低いので，前記付け根部における誘電体膜にクラック等の絶縁破壊が発生するおそれが大きく，換言すると，コンデンサ素子を固体電解コンデンサに組み立てるときにおける不良品の発生率が高いという問題もあった。

本発明は，これらの問題を解消したコンデンサ素子と，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。

すなわち，本発明のコンデンサ素子は，請求項１に記載したように，
「弁作用金属の粉末による陽極チップ片の一端面に固着した陽極棒の付け根部に，撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着して成るコンデンサ素子において，
前記リング体を，当該リング体が被嵌する前記陽極棒の外周面に対して接着剤にて接着する。」
ことを特徴としている。

一方，本発明の製造方法は，第１に請求項３に記載したように，
「弁作用金属の粉末による陽極チップ片を，当該陽極チップ片における一端面に陽極棒を固着して製造する工程と，次いで，前記陽極チップ片と前記陽極棒の付け根部とに対して誘電体膜を形成する工程と，次いで，前記誘電体膜に重ねて固体電解質層を形成する工程と，次いで，前記固体電解質層に重ねて陰極膜を形成する工程とを含むコンデンサ素子の製造方法において，
前記固体電解質層を形成する工程の前に，前記陽極棒の付け根部に，接着剤を塗布したのち撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着する工程を備えている。」
ことを特徴としている。

また，本発明の製造方法は，第２に請求項４に記載したように，
「弁作用金属の粉末による陽極チップ片を，当該陽極チップ片における一端面に陽極棒を固着して製造する工程と，次いで，前記陽極チップ片と前記陽極棒の付け根部とに対して誘電体膜を形成する工程と，次いで，前記誘電体膜に重ねて固体電解質層を形成する工程と，次いで，前記固体電解質層に重ねて陰極膜を形成する工程とを含むコンデンサ素子の製造方法において，
前記固体電解質層を形成する工程の前に，前記陽極棒の付け根部に，撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着したのち，このリング体の内周と前記陽極棒の外周との部分，或いは前記リング体の内周と陽極棒の外周との部分及び前記リング体の外周と陽極チップ片の一端面との部分に接着剤を塗布する工程を備えている。」
ことを特徴としている。

陽極棒のうち陽極チップ体に対する付け根部に被嵌・装着したリング体を，前記陽極棒の外周面に対して接着剤にて接着することにより，前記リング体における内周面と陽極棒における外周面との間の隙間を前記接着剤にて埋めることができて，前記陽極チップ片に対して固体電解質層を形成する工程において，前記陽極チップ片を固体電解質形成用水溶液に浸漬したとき，固体電解質形成用水溶液が，前記リング体における内周面と陽極棒における外周面との間からリング体の上面側に這い上がることを確実に阻止することができるから，コンデンサ素子の製造に際しての不良品の発生率を大幅に低減できる。

この場合において，請求項２に記載したように，前記リング体を，陽極棒に対して接着することに加えて，陽極チップ片における一端面に対しても接着剤にて接着することにより，固体電解質形成用水溶液におけるリング体の上面側への這い上がりをより効果的に抑制できるから，前記した効果，つまり，コンデンサ素子の製造に際しての不良品の発生率の低減をより助長することができる一方，前記陽極棒の付け根に作用する曲げ応力を前記リング体にて軽減できるから，固体電解コンデンサへの組み立てに際しての不良品の発生率を確実に低減することができる。

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。

図１〜図１１は第１の実施の形態を示す。

これらの図において，符号１は，コンデンサ素子を示し，このコンデンサ素子１は，タンタル等の弁作用金属の粉末を多孔質に固め焼結して成る陽極チップ片２と，この陽極チップ片２における一端面２ａに，当該一端面２ａから突出するように固着した同じく弁作用金属製の陽極棒３とで構成されている。

なお，前記陽極棒３は，多孔質に固め焼結して成る陽極チップ片２における一端面２ａに溶接等にて固着したものでも良いことはいうまでもない。

図２及び図３において，符号４は，フッ素樹脂製のテープ又はシートを示し，このテープ４又はシートには，小孔５の多数個が，適宜ピッチの間隔で穿設されており，この小孔５に，前記コンデンサ素子１にけおける陽極棒３を差し込み挿入する。

次いで，図４に示すように，前記テープ４又はシートのうち前記陽極チップ片２側の裏面に，二つ割りにした打ち抜き用受けパンチ６ａ，６ｂを，前記陽極棒３を挟む両側に配設する一方，前記陽極棒３の先端側に，中空状の打ち抜き用可動パンチ７を配設し，この可動パンチ７を，前記陽極チップ片２の方向に向かって前進動することにより，前記テープ４又はシートから，リング体８を，図５に示すように，当該リング体８が陽極棒３に被嵌した状態にして打ち抜く。

次いで，前記陽極チップ片２を，りん酸水溶液等の化成液に浸漬して通電するという陽極酸化処理を行うことにより，図６に示すように，この陽極チップ片２における各粉末の表面及び前記陽極棒３における付け根部の表面に，五酸化タンタル等の誘電体膜９を形成する。

なお，前記リング体８は，前記陽極チップ片２に五酸化タンタル等の誘電体膜９を形成した後において，陽極棒３に被嵌するようにしても良い。

次いで，前記陽極棒３の付け根部に，図７に示すように，接着剤１０を塗布し，この接着剤１０が乾燥又は硬化するまでの間に，前記陽極棒３に被嵌しているリング体８を，図８に示すように，当該陽極棒３における陽極チップ片２に対する付け根部まで移動して，陽極チップ片２における一端面２ａに押し付け，この状態で，前記接着剤１０を乾燥又は硬化処理する。

これにより，前記リング体８は，これが被嵌する陽極棒３の外周面に対して接着されると同時に，陽極チップ片２における一端面２ａに対しても接着される。

次いで，前記陽極チップ片２を，硝酸マンガン水溶液等の固体電解質形成用溶液に浸漬したのち引き揚げて焼成することを繰り返すことにより，前記陽極チップ片２の表面に，図９に示すように，二酸化マンガン等の固体電解質層１１を，前記五酸化タンタル等の誘電体膜９に重ねて形成する。

この場合において，前記陽極棒３における付け根部に被嵌・装着したリング体８は，前記したように，陽極棒３の外周面及び陽極チップ片２の一端面２ａの両方に対して接着されているから，前記固体電解質層１１の形成に際して，硝酸マンガン水溶液等の固体電解質形成用溶液が，陽極棒３の表面側に這い上がることを，前記リング体８によって阻止することが確実に達成できる。

次いで，前記陽極チップ片２における表面に，図１０に示すように，グラファイト層及び金属層とから成る陰極膜１２を，前記固体電解質層１１に重ねて形成することにより，コンデンサ素子１の完成品にする。

このようにして製造されたコンデンサ素子１は，図１１に示すように，当該コンデンサ素子１を，金属板製の陽極リード端子１３と，同じく金属板製の陰極リード端子１４との間に配設し，その陽極棒３を前記陽極リード端子１３に対して溶接にて固着する一方，その陰極膜１２に前記陰極リード端子１４を電気的に接続したのち，これら全体を合成樹脂製のパッケージ体１５にて密封することによって，固体電解コンデンサ１６に組み立てられる。

前記陽極棒３の陽極リード端子１３に対する溶接等に際して，この陽極棒３の付け根部には，曲げ応力が作用するが，この付け根部に被嵌・装着したリング体８は，前記したように，これが被嵌する陽極棒３の外周面及び陽極チップ片２における一端面２ａとの両方に接着されていることにより，前記付け根部に作用する曲げ応力を，このリング体８にて軽減することができるから，前記誘電体膜９にクラック等の絶縁破壊が発生することを低減できる。

次に，図１２は，第２の実施の形態を示す。

この第２の実施の形態は，前記したように，陽極棒３に被嵌したリング体８を，陽極チップ片１に対して誘電体膜９を形成したあとにおいて，陽極チップ片２に対する付け根部まで移動して，陽極チップ片２における一端面２ａに押し付け，この状態で，前記リング体９の上面のうち，その内周と陽極棒３の外周との部分に接着剤１０′を塗布するか，或いは，前記リング体９の上面おける内周と陽極棒３の外周との部分及び前記リング体９の外周と前記陽極チップ片２の一端面２ａとの部分に接着剤を塗布する。

そして，前記接着剤１０′を，乾燥又は硬化処理することにより，前記リング体９における内周面と陽極棒３における外周面との間の隙間を前記接着剤１０′にて埋めることができるから，固体電解質の形成に際して，固体電解質形成用水溶液におけるリング体の上面側への這い上がりを確実に抑制することができる。

また，前記リング体９の上面おける内周と陽極棒３の外周との部分及び前記リング体９の外周と前記陽極チップ片２の一端面２ａとの部分に接着剤を塗布することにより，前記第１の実施の形態の場合と同様に，前記リング体９を，陽極棒３と陽極チップ片２の一端面２ａとの両方に接着することができる。

コンデンサ素子の縦断正面図である。 第１の実施の形態において前記コンデンサ素子における陽極棒をテープの小孔に差し込み挿入した状態を示す縦断正面図である。 前記コンデンサ素子における陽極棒をテープの小孔に差し込み挿入した状態を示す斜視図である。 前記テープからリング体を打ち抜いている状態を示す縦断正面図である。 前記コンデンサ素子の陽極棒にリング体を被嵌した状態で示す図である。 前記コンデンサ素子における陽極チップ片に誘電体膜を形成した状態を示す図である。 前記陽極棒の陽極チップ片に対する付け根部に接着剤を塗布した状態を示す図である。 前記陽極棒の陽極チップ片に対する付け根部にリング体を接着した状態を示す図である。 前記陽極チップ片に固体電解質層を形成した状態を示す図である。 前記陽極チップ片に陰極膜をを形成した状態を示す図である。 前記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。 第２の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 陽極チップ片
３ 陽極棒
４ テープ
５ 小孔
６ａ，６ｂ 打ち抜き用受けパンチ
７ 打ち抜き用可動パンチ
８ リング体
９ 誘電体膜
１０，１０′ 接着剤
１１ 固体電解質層
１２ 陰極膜
１３ 陽極リード端子
１４ 陰極リード端子
１５ パッケージ体
１６ 固体電解コンデンサ

Claims (4)

1. 弁作用金属の粉末による陽極チップ片の一端面に固着した陽極棒の付け根部に，撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着して成るコンデンサ素子において，
   前記リング体を，当該リング体が被嵌する前記陽極棒の外周面に対して接着剤にて接着する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。
2. 前記請求項１の記載において，前記リング体を，前記陽極チップ片のうち前記陽極棒を固着した一端面に対して接着剤にて接着する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。
3. 弁作用金属の粉末による陽極チップ片を，当該陽極チップ片における一端面に陽極棒を固着して製造する工程と，次いで，前記陽極チップ片と前記陽極棒の付け根部とに対して誘電体膜を形成する工程と，次いで，前記誘電体膜に重ねて固体電解質層を形成する工程と，次いで，前記固体電解質層に重ねて陰極膜を形成する工程とを含むコンデンサ素子の製造方法において，
   前記固体電解質層を形成する工程の前に，前記陽極棒の付け根部に，接着剤を塗布したのち撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着する工程を備えている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。
4. 弁作用金属の粉末による陽極チップ片を，当該陽極チップ片における一端面に陽極棒を固着して製造する工程と，次いで，前記陽極チップ片と前記陽極棒の付け根部とに対して誘電体膜を形成する工程と，次いで，前記誘電体膜に重ねて固体電解質層を形成する工程と，次いで，前記固体電解質層に重ねて陰極膜を形成する工程とを含むコンデンサ素子の製造方法において，
   前記固体電解質層を形成する工程の前に，前記陽極棒の付け根部に，撥水性合成樹脂によるリング体を被嵌・装着したのち，このリング体の内周と前記陽極棒の外周との部分，或いは前記リング体の内周と陽極棒の外周との部分及び前記リング体の外周と陽極チップ片の一端面との部分に接着剤を塗布する工程を備えている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。

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