JP2008283040A

JP2008283040A - 固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2008283040A
Application number: JP2007126719A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Naka; 健太郎中
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】固体電解質層の厚さを均一化することが可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供すること。
【解決手段】弁作用金属の微粉末１１を含む加圧成形体１Ａを形成する工程と、加圧成形体１Ａを焼結することにより多孔質焼結体を形成する工程と、上記多孔質焼結体の表面に誘電体層を形成する工程と、上記誘電体層を覆う固体電解質層を形成する工程と、を有する、固体電解コンデンサの製造方法であって、加圧成形体１Ａを形成する工程においては、加圧成形体１Ａの少なくとも表層部１Ａｂに、弁作用金属の微粉末１１に加えて、融点が上記弁作用金属を焼結する温度よりも低い補助金属の微粉末１２を分布させ、加圧成形体１Ａを焼結する工程においては、上記補助金属を溶融させることにより、加圧成形体１Ａから上記補助金属を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえばタンタルまたはニオブなどの弁作用金属からなる多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサの製造方法に関する。

固体電解コンデンサは、誘電体層と固体電解質層とが積層された構造を有しており、電気回路のノイズ除去や電源供給の補助に用いられる（たとえば、特許文献１参照）。従来の固体電解コンデンサの製造は、たとえば以下のようにして行われる。まず、弁作用金属の微粉末を金型を用いて加圧することにより、加圧成形体を形成する。この加圧成形体を焼結することにより、図６に示すように、陽極ワイヤ９１ａが設けられた多孔質焼結体９１を形成する。次いで、多孔質焼結体９１をリン酸水溶液などの化成液に浸漬する。そして、陽極酸化処理を施すことにより、多孔質焼結体９１の表面に誘電体層９２を形成する。次いで、多孔質焼結体９１を硝酸マンガン水溶液に浸漬させた後に、多孔質焼結体９１を硝酸マンガン水溶液から引き揚げる。そして、硝酸マンガン水溶液が付着した多孔質焼結体９１に対して焼成処理を施す。これにより、二酸化マンガンからなる固体電解質層９３が形成される。

近年、固体電解コンデンサの大容量化を目的として、多孔質焼結体９１の高密度化が指向されている。このため、上記加圧成形体を形成する圧力が高められている。これにより、多孔質焼結体９１の外表面は、金属光沢を放つほどの平滑面となることが多い。このような多孔質焼結体９１を硝酸マンガン水溶液に浸漬させると、硝酸マンガン水溶液が多孔質焼結体９１の外表面を伝わり、多孔質焼結体９１の下側部分に溜まりやすい。このため、図７に示すように、固体電解質層９３のうち多孔質焼結体９１の下側部分を覆う部分の厚さが不当に厚くなってしまう。固体電解質層９３にこのような厚さの不均一があると、多孔質焼結体９１を覆う樹脂パッケージをモールド成形する際に、固体電解質層９３を上記樹脂パッケージによって十分に覆うことができないという不具合が生じていた。

特開２００１−１１０６８８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、固体電解質層の厚さを均一化することが可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属の微粉末を含む加圧成形体を形成する工程と、上記加圧成形体を焼結することにより多孔質焼結体を形成する工程と、上記多孔質焼結体の表面に誘電体層を形成する工程と、上記誘電体層を覆う固体電解質層を形成する工程と、を有する、固体電解コンデンサの製造方法であって、上記加圧成形体を形成する工程においては、上記加圧成形体の少なくとも表層部に、上記弁作用金属の微粉末に加えて、融点が上記弁作用金属を焼結する温度よりも低い補助金属の微粉末を分布させ、上記加圧成形体を焼結する工程においては、上記補助金属を溶融させることにより、上記加圧成形体から上記補助金属を除去することを特徴としている。

このような構成によれば、上記加圧成形体の表層部において、上記補助金属の微粉末が存在していた部分が、新たな細孔となり、または既存の細孔を拡大させる部分となる。加圧成形における加圧力が高められることにより、これにより、上記固体電解質層を形成するためのたとえば硝酸マンガン水溶液を、上記多孔質焼結体の上記表層部に形成された細孔によって適切に吸収することができる。この結果、硝酸マンガン水溶液が上記多孔質焼結体の下側部分に不当に溜まってしまうことが回避される。したがって、上記固体電解質層の均一化を図ることが可能であり、上記固体電解コンデンサを適切に製造することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記加圧成形体を形成する工程においては、上記弁作用金属の微粉末を用いて予備加圧成形体を形成した後に、上記弁作用金属の微粉末と上記補助金属の微粉末とを用いて上記予備加圧成形体を覆った状態で加圧成形を行うことにより上記加圧成形体を形成する。このような構成によれば、上記補助金属の微粉末が含まれる部分の厚さを、たとえば硝酸マンガン水溶液を吸収するのに適した厚さとしつつ、補助金属の微粉末が不当に残存してしまう厚さとなることを回避することができる。また、上記加圧成形体の中央部分を占める上記予備加圧成形体を弁作用金属のみによって形成することは、上記固体電解コンデンサの静電容量を十分に大きいものとするのに有利である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

まず、弁作用金属であるたとえばタンタルまたはニオブの微粉末を陽極ワイヤとともに金型を用いて加圧成形する。これにより、図１に示す中央部１Ａａを形成する。中央部１Ａａは、本発明で言う予備加圧成形体に相当する。陽極ワイヤ１０は、タンタルまたはニオブからなり、以下に述べる製造方法において把持する部分として利用し、完成した後には陽極側の内部端子として機能する。

次いで、別の金型を用意する。この金型のキャビティは、中央部１Ａａよりも一回り大きいものであり、たとえば中央部１Ａａをセットした状態で中央部１Ａａとの間に数十μｍ程度の隙間が生じる程度の大きさである。上記キャビティに、タンタルまたはニオブの微粉末と、アルミの微粉末とを混合したものを敷き詰める。アルミは、本発明で言う補助金属の一例である。そして、陽極ワイヤ１０を把持しながら中央部１Ａａを上記キャビティ内にセットする。この状態で加圧成形することにより、図２に示す加圧成形体１Ａが得られる。加圧成形体１Ａは、中央部１Ａａとこれを覆う表層部１Ａｂとによって構成されている。中央部１Ａａがタンタルまたはニオブのみからなるのに対し、表層部１Ａｂは、タンタルまたはニオブの微粉末１１とアルミの微粉末１２とが混ざり合った状態で加圧されたものとなっている。表層部１Ａｂの厚さは、数十μｍ程度である。比較的大きな力で加圧されるため、加圧成形体１Ａの外表面は、金属光沢を放つほどの平滑面に微小な細孔が形成された状態となっている。

次いで、加圧成形体１Ａに対して焼結処理を施す。これにより、図３に示す多孔質焼結体１が得られる。このときの焼結温度は、たとえば１，５００℃前後であり、少なくともアルミの融点である６６０℃よりも格段に高い。このため、表層部１Ａｂに含まれていたアルミの微粉末１２は、焼結処理において溶融してしまい、多孔質焼結体１には残存しない。これにより、多孔質焼結体１の表層部１ｂは、アルミの微粉末１２が除去された分だけ中央部１ａより細孔のサイズが大となり、または細孔の数が多いものとなっている。

焼結処理を施した後は、たとえば多孔質焼結体１をリン酸水溶液に浸漬させた状態で陽極酸化処理を施すことにより、図４に示す誘電体層２を形成する。本図においては、誘電体層２を理解の便宜上多孔質焼結体１を外側から覆う層として記載している。実際には、誘電体層２は、多孔質焼結体１の外表面および細孔内にわたって形成されている。

誘電体層２を形成した後は、固体電解質層３を形成する。固体電解質層３を形成するには、たとえば、多孔質焼結体１を硝酸マンガン水溶液に浸漬させた後に、多孔質焼結体１を硝酸マンガン水溶液から引き揚げる。そして、硝酸マンガン水溶液が付着した多孔質焼結体１に対して焼成処理を施す。これにより、二酸化マンガンからなる固体電解質層３が形成される。多孔質焼結体１を硝酸マンガン水溶液から引き揚げたときには、多孔質焼結体１に付着した硝酸マンガン水溶液が、表層部１ｂの比較的大である細孔に吸収されやすい。このため、硝酸マンガン水溶液が垂れてしまい、多孔質焼結体１の下方部分に溜まってしまうことを防止することができる。

この後は、図５に示すようにたとえばグラファイト層および銀層からなる導電体層４を形成する。陽極ワイヤ１０には、導電部材６１を介して陽極端子６Ａを接合する。導電体層４には、陰極端子６Ｂを接合する。そして、多孔質焼結体１を覆うように、樹脂パッケージ７をたとえばモールド成形する。以上の工程を経ることにより、固体電解コンデンサＡが得られる。

次に、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の作用について説明する。

本実施形態によれば、加圧成形体１Ａを焼結することにより多孔質焼結体１を形成する工程において、アルミの微粉末１２は除去される。このため、アルミの微粉末１２が存在していた部分が、新たな細孔となる。加圧成形における加圧力が高められることにより、加圧成形体１Ａの外表面が金属光沢を放つほどの平滑面となっていたとしても、この外表面に新たな細孔が生成され、または既存の細孔のサイズが大となることとなる。これにより、固体電解質層３を形成するためのたとえば硝酸マンガン水溶液を、多孔質焼結体１の表層部１ｂに形成された細孔によって適切に吸収することができる。この結果、硝酸マンガン水溶液が多孔質焼結体１の下側部分に不当に溜まってしまうことが回避される。したがって、固体電解質層３の厚さの均一化を図ることが可能であり、固体電解コンデンサＡを適切に製造することができる。

加圧成形体１Ａを形成する際に、中央部１Ａａを形成した後に表層部１Ａｂを形成する、２段階の手法とすることにより、タンタルまたはアルミなどの弁作用金属の微粉末１１のみからなる中央部１Ａａと、アルミの微粉末１２が含まれる表層部１Ａｂとを完全に区画することができる。これにより、表層部１Ａｂの厚さを、硝酸マンガン水溶液を吸収するのに適した厚さとしつつ、アルミの微粉末１２が不当に残存してしまう厚さとなることを回避することができる。また、加圧成形体１Ａの大部分を占める中央部１Ａａを弁作用金属のみによって形成することは、固体電解コンデンサＡの静電容量を十分に大きいものとするのに有利である。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明で言う弁作用金属は、タンタルおよびニオブに限定されない。また、本発明で言う補助金属としては、アルミのほかに、加圧成形に耐えうる剛性を備えるとともに、弁作用金属を焼結させる工程において適切に除去可能なものを用いればよい。固体電解質層は、二酸化マンガンからなるものに限定されず、たとえば導電性高分子からなるものであってもよい。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例において、加圧成形体の中央部を形成した状態を示す断面図である。本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例において、加圧成形体を形成した状態を示す断面図である。本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例において、多孔質焼結体を形成した状態を示す断面図である。本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例において、誘電体層および固体電解質層を形成した状態を示す断面図である。本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例によって製造された固体電解コンデンサを示す断面図である。従来の固体電解コンデンサの製造方法において、多孔質焼結体を形成した状態を示す断面図である。従来の固体電解コンデンサの製造方法において、誘電体層および固体電解質層を形成した状態を示す断面図である。

符号の説明

Ａ固体電解コンデンサ
１多孔質焼結体
１ａ中央部
１ｂ表層部
１Ａ加圧成形体
１Ａａ中央部（予備加圧成形体）
１Ａｂ表層部
２誘電体層
３固体電解質層
４導電体層
５導電部材
６Ａ陽極端子
６Ｂ陰極端子
７樹脂パッケージ
１０陽極ワイヤ
１１タンタルまたはニオブ（弁作用金属）の微粉末
１２アルミ（補助金属）の微粉末

Claims

弁作用金属の微粉末を含む加圧成形体を形成する工程と、
上記加圧成形体を焼結することにより多孔質焼結体を形成する工程と、
上記多孔質焼結体の表面に誘電体層を形成する工程と、
上記誘電体層を覆う固体電解質層を形成する工程と、
を有する、固体電解コンデンサの製造方法であって、
上記加圧成形体を形成する工程においては、上記加圧成形体の少なくとも表層部に、上記弁作用金属の微粉末に加えて、融点が上記弁作用金属を焼結する温度よりも低い補助金属の微粉末を分布させ、
上記加圧成形体を焼結する工程においては、上記補助金属を溶融させることにより、上記加圧成形体から上記補助金属を除去することを特徴とする、固体電解コンデンサの製造方法。
上記加圧成形体を形成する工程においては、上記弁作用金属の微粉末を用いて予備加圧成形体を形成した後に、上記弁作用金属の微粉末と上記補助金属の微粉末とを用いて上記予備加圧成形体を覆った状態で加圧成形を行うことにより上記加圧成形体を形成する、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。