JP2023150735A - Manufacturing method of capacitor and cathode electrode for chemical treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、コンデンサの製造方法、および、化成用陰極電極に関する。 The present disclosure relates to a capacitor manufacturing method and a cathode electrode for chemical formation.
電解コンデンサは、陽極体と陽極体の表面に形成された誘電体層とを含む。一般的に、誘電体層は、陽極体の表面を陽極酸化(化成処理)することによって形成されている。 An electrolytic capacitor includes an anode body and a dielectric layer formed on the surface of the anode body. Generally, the dielectric layer is formed by anodizing (chemical conversion treatment) the surface of the anode body.
化成処理は、例えば特許文献1に示すように、帯状の固定板に固体電解コンデンサ素子弁金属で構成された線材を介して吊り下げ、かつ固体電解コンデンサ素子を化成槽内の化成液中に浸漬して、化成液中に配されたの陰極と固定板との間に電圧を印加することにより行われる。陰極は、通常、平板である。
For example, as shown in
陽極体のサイズが大きく、表面積の大きな多孔質体を陽極体に用いるほど、陽極の多孔質の表面に均一に誘電体層を形成するために大電流が必要となり、大面積の陰極が必要となる。平板の陰極では、陽極体の化成処理に必要な陰極の面積が不足し化成が不十分となる場合、あるいは、長時間の化成処理が必要となる場合がある。 The larger the size of the anode body and the larger the surface area of a porous body used for the anode body, the greater the current required to uniformly form a dielectric layer on the porous surface of the anode, and the larger the area of the cathode. Become. In the case of a flat cathode, the area of the cathode required for chemical conversion treatment of the anode body may be insufficient, resulting in insufficient chemical conversion, or a long time chemical conversion treatment may be required.
化成処理が不十分であると、形成される誘電体層に欠陥が生じ易く、漏れ電流が増加し易くなる。一方、化成処理を長時間行うことにより、生産性が低下する。 If the chemical conversion treatment is insufficient, defects are likely to occur in the formed dielectric layer, and leakage current is likely to increase. On the other hand, by performing chemical conversion treatment for a long time, productivity decreases.
本開示の一局面は、弁作用金属で構成された陽極体の表面に、誘電体層が形成されたコンデンサ素子を製造する方法であって、複数の前記陽極体を第1方向に沿って設けられた第1の電極に電気的に接続する工程(i)と、前記第1の電極に接続された前記陽極体を化成槽内の化成液に浸漬した状態で、前記第1の電極と、前記化成槽の底面に沿ってに配置された板状の第2の電極との間に電流を流すことによって前記陽極体の表面の少なくとも一部を酸化して前記誘電体層を形成する工程(ii)と、を含み、前記第2の電極は、前記第1の電極に対向する対向面に、互いにい隣接する2つで一対の凸部、または、1つの凹部を、前記複数の陽極体のそれぞれに対して有し、前記複数の陽極体のそれぞれは、前記凹部の位置または前記第1方向に直交する第2方向において隣接する2つの前記凸部の間の位置に配置される、コンデンサ素子の製造方法に関する。 One aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a capacitor element in which a dielectric layer is formed on the surface of an anode body made of a valve metal, wherein a plurality of the anode bodies are provided along a first direction. a step (i) of electrically connecting the anode body connected to the first electrode to the chemical conversion solution in the chemical conversion tank; forming the dielectric layer by oxidizing at least a portion of the surface of the anode body by passing an electric current between it and a plate-shaped second electrode disposed along the bottom surface of the chemical conversion tank ( ii), wherein the second electrode has a pair of adjacent convex portions or one concave portion on the opposing surface facing the first electrode, and the plurality of anode bodies and each of the plurality of anode bodies is disposed at a position of the recess or a position between two adjacent convex parts in a second direction perpendicular to the first direction. The present invention relates to a method for manufacturing an element.
本開示の他の局面は、弁作用金属で構成された陽極体を、前記陽極体が陽極電極に接続された状態で化成槽内の化成液に浸漬し、前記陽極体に電流を流すことによって、前記陽極体の表面の少なくとも一部を酸化させて誘電体層を形成するために前記化成槽の底面に沿って配置される板状の化成用陰極電極であって、前記陽極電極との対向面に、互いに隣接する2つで一対の凸部を有する、化成用陰極電極に関する。 Another aspect of the present disclosure is to immerse an anode body made of a valve metal in a chemical conversion liquid in a chemical conversion tank with the anode body connected to an anode electrode, and to apply an electric current to the anode body. , a plate-shaped chemical formation cathode electrode disposed along the bottom surface of the chemical conversion tank to oxidize at least a part of the surface of the anode body to form a dielectric layer, the plate-shaped chemical formation cathode electrode facing the anode electrode; The present invention relates to a cathode electrode for chemical formation having a pair of two adjacent convex portions on a surface thereof.
本開示によれば、化成処理により欠陥の少ない誘電体層を形成でき、電解コンデンサの漏れ電流を低減できる。 According to the present disclosure, a dielectric layer with few defects can be formed by chemical conversion treatment, and leakage current of an electrolytic capacitor can be reduced.
以下では、本開示に係る製造方法の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。この明細書において、「数値A~数値B」という記載は、数値Aおよび数値Bを含み、「数値A以上で数値B以下」と読み替えることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the manufacturing method according to the present disclosure will be described using examples, but the present disclosure is not limited to the examples described below. In the following description, specific numerical values and materials may be illustrated, but other numerical values and materials may be applied as long as the effects of the present disclosure can be obtained. In this specification, the expression "numerical value A to numerical value B" includes numerical value A and numerical value B, and can be read as "more than or equal to numerical value A and less than or equal to numerical value B."
<コンデンサ素子の製造方法>
本開示の一実施形態に係るコンデンサ素子の製造方法は、弁作用金属で構成された陽極体の表面に、誘電体層が形成されたコンデンサ素子を製造する方法であって、複数の陽極体を第1方向に沿って設けられた第1の電極(陽極電極)に電気的に接続する工程(i)と、第1の電極に接続された陽極体を化成槽内の化成液に浸漬した状態で、第1の電極と、化成槽の底面に沿って配置された板状の第2の電極(陰極電極)との間に電流を流すことによって陽極体の表面の少なくとも一部を酸化して誘電体層を形成する工程(ii)と、を含む。
<Method for manufacturing capacitor elements>
A method for manufacturing a capacitor element according to an embodiment of the present disclosure is a method for manufacturing a capacitor element in which a dielectric layer is formed on the surface of an anode body made of a valve metal, the method comprising: a plurality of anode bodies; Step (i) of electrically connecting to a first electrode (anode electrode) provided along the first direction, and a state in which the anode body connected to the first electrode is immersed in a chemical solution in a chemical conversion tank. At least a part of the surface of the anode body is oxidized by passing a current between the first electrode and a plate-shaped second electrode (cathode electrode) arranged along the bottom of the chemical conversion tank. (ii) forming a dielectric layer.
第2の電極は、全体的な形状は板状であるが、第1の電極に対向する対向面に、互いに隣接する2つで一対の凸部、または、1つの凹部を、陽極体のそれぞれに対して有する。
隣接する2つの凸部の間に形成される溝形状または凹部である穴形状により、第2の電極の表面積が増大する。これにより、化成処理時に陽極体に流れる電流密度が増加し、誘電体層の成長を速めることができる。この結果、誘電体層中の欠陥の発生が抑制され、漏れ電流が低減される。この溝形状または穴形状により陽極体を第2の電極に接触せずに近づけることができる。さらに、化成液の液面に垂直な高さ方向における陽極体の位置を凸部の頂点高さ付近または凹部における穴形状の開口付近に固定することにより、第1の電極の振動やずれなどを介して陽極体の位置が第2方向にずれた場合に、陽極体が第2の電極に接触することを防止できる。
The second electrode has a plate-like overall shape, but has a pair of convex portions or one concave portion in two adjacent to each other on the opposing surface facing the first electrode, respectively of the anode body. have against.
The surface area of the second electrode is increased by the hole shape, which is a groove or a recess formed between two adjacent protrusions. This increases the current density flowing through the anode body during the chemical conversion treatment, making it possible to speed up the growth of the dielectric layer. As a result, the occurrence of defects in the dielectric layer is suppressed and leakage current is reduced. This groove shape or hole shape allows the anode body to be brought close to the second electrode without coming into contact with it. Furthermore, by fixing the position of the anode body in the height direction perpendicular to the liquid level of the chemical liquid near the apex height of the convex part or near the hole-shaped opening in the concave part, vibration and displacement of the first electrode can be prevented. If the position of the anode body shifts in the second direction through the anode body, it is possible to prevent the anode body from coming into contact with the second electrode.
複数の陽極体のそれぞれは、第1方向に直交する第2方向において一対の凸部の間の位置または1つの凹部の位置に配置される。陽極体を一対の凸部に挟まれた空間に近づけて配置することで、陽極体を陰極電極に近づけて配置することができ、化成処理時に陽極体に流れる電流密度を一層増加させることができる。同様に、陽極体を凹部が形成する凹んだ空間に近づけて配置することで、陽極体を陰極電極に近づけて配置することができ、化成処理時の電流密度を一層増加させることができる。 Each of the plurality of anode bodies is arranged at a position between a pair of protrusions or at a position of one recess in a second direction perpendicular to the first direction. By placing the anode body close to the space between the pair of protrusions, the anode body can be placed close to the cathode electrode, and the current density flowing through the anode body during chemical conversion treatment can be further increased. . Similarly, by arranging the anode body close to the concave space formed by the recess, the anode body can be disposed close to the cathode electrode, and the current density during chemical conversion treatment can be further increased.
少なくとも一対の凸部を有する第2の電極において、一対の凸部の間には、空間が形成される。この空間は、凹部の凹んだ空間と同様に考えることができる。以下において、隣接する2つの凸部により形成される空間を隙間と称し、凹部の凹んだ空間と区別する。 In the second electrode having at least one pair of protrusions, a space is formed between the pair of protrusions. This space can be thought of in the same way as a recessed space. In the following, the space formed by two adjacent convex portions will be referred to as a gap, and will be distinguished from the recessed space of the concave portion.
例えば、凸部は、基準面に対して第2の電極の外側(すなわち、第1の電極に近づく方向)に向かって突出する部分を含んで形成される。同様に、凹部は、例えば、基準面に対して第2の電極の内側(すなわち、第1の電極から遠ざかる方向)に向かって凹んだ部分を含んで形成され得る。凸部における基準面は、第1の電極に対向する対向面(以下、「素子対向面」とも称する。)において最も第1の電極から遠い部分(ただし、後述の循環孔の内周面を除く)であり得る。凹部における基準面は、素子対向面において最も第1の電極に近い部分(穴形状が形成される開口部分)であり得る。 For example, the convex portion is formed to include a portion that protrudes toward the outside of the second electrode (that is, in the direction approaching the first electrode) with respect to the reference plane. Similarly, the recessed portion may be formed, for example, to include a portion recessed toward the inside of the second electrode (that is, in the direction away from the first electrode) with respect to the reference plane. The reference surface of the convex portion is the part of the facing surface facing the first electrode (hereinafter also referred to as "element facing surface") farthest from the first electrode (excluding the inner circumferential surface of the circulation hole described later). ). The reference surface in the recess may be a portion of the element facing surface closest to the first electrode (an opening portion in which a hole shape is formed).
また、第2の電極に、対向面と対向面の反対側の面との間を貫通する穴を形成し、この貫通する穴と重なるように陽極体を配置してもよい。この場合、この穴は化成液を流通し循環させる機能も有する。 Alternatively, a hole passing through the second electrode may be formed between the facing surface and the surface opposite to the facing surface, and the anode body may be arranged so as to overlap the through hole. In this case, this hole also has the function of allowing the chemical solution to flow and circulate.
また、陽極体が一対の凸部の間の位置に配置されるとは、ある第1方向の位置で、第2方向および化成液の液面に垂直な方向に平行な面における陽極体および第2の電極の断面を考えたとき、陽極体が占める第2方向の位置の範囲が、一対の凸部の一方の頂点部分と他方の頂点部分との間に制限され、いずれの頂点部分とも重ならないことを意味する。 In addition, when the anode body is disposed at a position between a pair of convex portions, it means that the anode body and the anode body are disposed at a position in a certain first direction in a plane parallel to a second direction and a direction perpendicular to the liquid level of the chemical liquid. Considering the cross section of the second electrode, the range of the position occupied by the anode body in the second direction is limited between one apex part and the other apex part of the pair of convex parts, and does not overlap with either apex part. It means not to be.
陽極体を凸部の位置に配置する場合、陽極体の第2の電極側の端部が凸部に近接するように配置されるため、陽極体の第2の電極側の端部における電流密度を増加させることができる一方、凸部から離れた陽極体の第1の電極側の端部における電流密度を増加させ難い。このため、陽極体の第1の電極側と第2の電極側とで化成処理時の電流密度に差が生じ、誘電体層が不均一に形成され易い。これに対し、陽極体を一対の凸部の間の位置に配置することで、陽極体の内部で化成処理時の電流密度に差が生じることを抑制しながら、電流密度を高めることができる。結果、欠陥の少ない均一な誘電体層を形成することができ、漏れ電流などの電解コンデンサの特性を高めることができる。 When the anode body is placed at the position of the convex part, the end of the anode body on the second electrode side is placed close to the convex part, so the current density at the end of the anode body on the second electrode side is On the other hand, it is difficult to increase the current density at the end of the anode body on the first electrode side away from the convex portion. For this reason, a difference occurs in the current density during the chemical conversion treatment between the first electrode side and the second electrode side of the anode body, and the dielectric layer tends to be formed non-uniformly. On the other hand, by arranging the anode body between the pair of convex portions, the current density can be increased while suppressing the difference in current density during the chemical conversion treatment inside the anode body. As a result, a uniform dielectric layer with few defects can be formed, and the characteristics of the electrolytic capacitor such as leakage current can be improved.
一実施形態において、対向面の第1方向(すなわち、第1の電極(陽極電極)が延びる方向)に沿って、ライン状に凸部が形成されてもよい。第1方向に沿って延びる2つの凸部により、2つの凸部の間には第1方向に延びる溝が形成され得る。この場合、複数の陽極体を2つの凸部の間の溝に沿って並べて配置することで、陽極体と第2の電極との距離を近づけて配置し易くなり、化成処理時に陽極体に流れる電流密度を高め易い。 In one embodiment, a convex portion may be formed in a line shape along the first direction of the opposing surface (that is, the direction in which the first electrode (anode electrode) extends). The two protrusions extending in the first direction may form a groove extending in the first direction between the two protrusions. In this case, by arranging a plurality of anode bodies side by side along the groove between the two convex parts, it becomes easier to arrange the anode body and the second electrode closer to each other, and the flow to the anode body during chemical conversion treatment is reduced. Easy to increase current density.
また別の実施形態において、第2の電極は、対向面の第1方向に沿って、複数対の凸部を有していてもよい。この場合、複数対の凸部は、第1方向に沿って、複数の陽極体のそれぞれに対応して配置され得る。複数の陽極体のそれぞれは、第2方向において、対応する一対の凸部の間の位置に配置される。この場合、第2の電極の表面積を大きくし易く、化成処理時に陽極体に流れる電流密度を高め易い。第2の電極が対向面の第1方向に沿って、複数の凹部を有する場合も同様である。
第2の電極が複数対の凸部または複数の凹部を有する場合、複数の陽極体のそれぞれに対して一対の凸部または凹部が対応してもよい。また、1つの陽極体に対して、第1方向において互いに隣接する二対の凸部または2つの凹部が共有されていてもよい。
In another embodiment, the second electrode may have a plurality of pairs of convex portions along the first direction of the opposing surface. In this case, the plurality of pairs of convex portions may be arranged along the first direction, corresponding to each of the plurality of anode bodies. Each of the plurality of anode bodies is arranged at a position between a corresponding pair of protrusions in the second direction. In this case, it is easy to increase the surface area of the second electrode, and it is easy to increase the current density flowing through the anode body during the chemical conversion treatment. The same applies when the second electrode has a plurality of recesses along the first direction of the opposing surface.
When the second electrode has a plurality of pairs of protrusions or a plurality of recesses, the pair of protrusions or recesses may correspond to each of the plurality of anode bodies. Furthermore, one anode body may share two pairs of convex portions or two concave portions that are adjacent to each other in the first direction.
また別の実施形態において、凹部は、対向面の裏面に貫通する穴形状であってもよい。穴形状の凹部が、第1方向に沿った陽極体毎に1列状に配置されていてもよい。第1の電極が複数列に配置されている場合、第2の電極の全体の穴形状はメッシュ状に配置されていてもよい。陽極体のそれぞれは、メッシュの開口部の位置に配置され得る。 In another embodiment, the recess may be in the shape of a hole penetrating the back surface of the opposing surface. The hole-shaped recesses may be arranged in a row for each anode body along the first direction. When the first electrodes are arranged in multiple rows, the entire hole shape of the second electrodes may be arranged in a mesh shape. Each of the anode bodies may be placed at a location of an opening in the mesh.
化成槽内における陽極体の高さ(第2の電極との距離)は、第2の電極と陽極体との接触が抑制される限りにおいて、低いほど好ましい。第2の電極が少なくとも一対の凸部を有する場合、化成槽内における陽極体の高さは、その最低位置の高さ(最低高さ)が、凸部の最大高さ(例えば凸部の頂点の高さ)より高くてもよく、低くてもよい。 The height of the anode body (distance to the second electrode) in the chemical conversion tank is preferably as low as possible, as long as contact between the second electrode and the anode body is suppressed. When the second electrode has at least one pair of convex parts, the height of the anode body in the chemical conversion bath is such that the height at its lowest position (minimum height) is equal to the maximum height of the convex parts (for example, the apex of the convex parts). It may be higher or lower than the height of
化成槽内における陽極体の最低高さが、凸部の最大高さより低い場合、陽極体の一部が2つの凸部の間の隙間内に配置され、化成処理時の電流密度を高くし易い。化成槽内における陽極体の最低高さが、凸部の最大高さより高い場合、凸部の最大高さと陽極体との最低高さとの差は、2mm以下であることが好ましい。 If the minimum height of the anode body in the chemical conversion tank is lower than the maximum height of the convex part, a part of the anode body is placed in the gap between the two convex parts, making it easier to increase the current density during the chemical conversion treatment. . When the minimum height of the anode body in the chemical conversion tank is higher than the maximum height of the convex part, the difference between the maximum height of the convex part and the minimum height of the anode body is preferably 2 mm or less.
同様に、第2の電極が凹部を有する場合、化成槽内における陽極体の高さは、その最低位置の高さ(最低高さ)が、凹部の基準面の高さより高くてもよく、低くてもよい。化成槽内における陽極体の最低高さが、凹部の基準面の高さより高い場合、凹部の基準面の高さと陽極体との最低高さとの差は、2mm以下であることが好ましい。 Similarly, when the second electrode has a recess, the height of the anode body in the chemical conversion bath may be higher than the height of the reference plane of the recess (minimum height) or may be lower than the height of the reference surface of the recess. It's okay. When the minimum height of the anode body in the chemical conversion bath is higher than the height of the reference surface of the recess, the difference between the height of the reference surface of the recess and the minimum height of the anode body is preferably 2 mm or less.
化成槽内における高さとは、化成液の液面に垂直な方向(鉛直方向)における高さを意味する。凸部の最大高さは、凸部の表面内で、化成液の液面に最も近い箇所の高さでもある。凹部の基準面の高さとは、凹部の基準面内で、化成液の液面に最も近い箇所の高さでもある。 The height in the chemical conversion tank means the height in the direction (vertical direction) perpendicular to the liquid level of the chemical liquid. The maximum height of the convex portion is also the height of the part closest to the liquid level of the chemical liquid within the surface of the convex portion. The height of the reference plane of the recess is also the height of the point closest to the liquid level of the chemical liquid within the reference plane of the recess.
化成槽内における陽極体の最高高さは、凸部の頂点における最大高さより高くてもよい。すなわち、陽極体の少なくとも一部は、2つの凸部の間の隙間内に収容されず、2つの凸部の間の隙間の上に配置されてよい。これにより、陽極体を化成液に浸漬する際に、陽極体と第2の電極との接触が抑制され、生産性が向上する。同様に、第2の電極が凹部を有する場合、化成槽内における陽極体の最高高さが、凹部の基準面の高さより高くてもよい。 The maximum height of the anode body within the chemical conversion bath may be higher than the maximum height at the apex of the convex portion. That is, at least a portion of the anode body may not be accommodated within the gap between the two protrusions, but may be placed above the gap between the two protrusions. Thereby, when the anode body is immersed in the chemical solution, contact between the anode body and the second electrode is suppressed, and productivity is improved. Similarly, when the second electrode has a recess, the maximum height of the anode body within the chemical conversion bath may be higher than the height of the reference plane of the recess.
凸部または凹部の形状については、特に限定されない。一実施形態において、第1方向に垂直な断面における凸部の断面形状は、三角形、台形、または、長方形であってもよい。断面形状が三角形の場合、凸部の形状は、円錐または多角錐の形状であり得る。断面形状が台形の場合、凸部の形状は、円錐台または多角錐台の形状であり得る。断面形状が長方形の場合、凸部の形状は、円柱または多角柱の形状であり得る。凸部または凹部が、曲面を有していてもよい。 There are no particular limitations on the shape of the protrusions or recesses. In one embodiment, the cross-sectional shape of the convex portion in a cross section perpendicular to the first direction may be triangular, trapezoidal, or rectangular. When the cross-sectional shape is triangular, the shape of the convex portion may be a cone or a polygonal pyramid. When the cross-sectional shape is a trapezoid, the shape of the convex portion may be a truncated cone or a truncated polygonal pyramid. When the cross-sectional shape is rectangular, the shape of the convex portion may be a cylinder or a polygonal prism. The convex portion or the concave portion may have a curved surface.
第2の電極は、対向面からその反対側の面に貫通して化成液が流通し循環する循環孔を有していてもよい。循環孔は、凹部の穴形状に隣接する表面に形成していてもよく、穴形状の凹んだ表面上に形成されていてもよい。2つの凸部の間の溝部分に循環孔が形成されてもよい。循環孔は、化成液の液面に垂直な方向から見たとき、陽極体と重なる位置に形成されてもよく、陽極体と重ならない位置に形成されてもよい。 The second electrode may have a circulation hole penetrating from the opposing surface to the opposite surface through which the chemical liquid flows and circulates. The circulation hole may be formed on the surface adjacent to the hole shape of the recess, or may be formed on the concave surface of the hole shape. A circulation hole may be formed in the groove portion between the two protrusions. The circulation hole may be formed at a position that overlaps with the anode body, or may be formed at a position that does not overlap with the anode body, when viewed from a direction perpendicular to the liquid level of the chemical liquid.
以下に、化成処理工程について詳述する。 The chemical conversion treatment process will be explained in detail below.
(工程(i))
先ず、陽極体を第1の電極に電気的に接続する。例えば、陽極部が、多孔質の陽極体と、陽極体の一主面である植立面から植立した陽極ワイヤを有する構成の場合、陽極ワイヤを第1の電極と接続する。これにより、陽極ワイヤを介して、陽極体が第1の電極と電気的に接続される。陽極体および陽極ワイヤに限定はなく、公知の陽極体および陽極ワイヤを用いてもよい。あるいは、公知の方法で陽極部を作製してもよい。陽極体および陽極ワイヤの例、およびその形成方法の例については後述する。
(Step (i))
First, the anode body is electrically connected to the first electrode. For example, in the case where the anode part has a porous anode body and an anode wire planted from a planting surface that is one main surface of the anode body, the anode wire is connected to the first electrode. Thereby, the anode body is electrically connected to the first electrode via the anode wire. There are no limitations on the anode body and anode wire, and known anode bodies and anode wires may be used. Alternatively, the anode portion may be manufactured using a known method. Examples of the anode body and anode wire, and examples of methods for forming the same will be described later.
このとき、複数の陽極体を所定の方向(ここでは、第1方向とする)に沿って間隔をおいて並べて陽極体群とした状態で、陽極体群における陽極体のそれぞれを第1の電極に電気的に接続する。例えば、陽極部が陽極ワイヤを有する場合、複数の陽極部を第1方向に沿って間隔をおいて並べた状態で、複数の陽極体に接続された複数の陽極ワイヤのそれぞれを第1の電極に接続する。複数の陽極体は、一列に並べられてもよいし、複数の第1の電極が列状に配置される場合は、マトリクス状に並べられてもよい。複数の陽極部が配置される間隔は、全ての陽極部において同じであってもよく、ある陽極部とそれに隣接する陽極部との間隔が他と異なっていてもよい。 At this time, a plurality of anode bodies are arranged at intervals along a predetermined direction (herein referred to as the first direction) to form an anode body group, and each of the anode bodies in the anode body group is connected to the first electrode. electrically connected to. For example, when the anode part has an anode wire, each of the plurality of anode wires connected to the plurality of anode bodies is connected to the first electrode with the plurality of anode parts arranged at intervals along the first direction. Connect to. The plurality of anode bodies may be arranged in a line, or when the plurality of first electrodes are arranged in a line, they may be arranged in a matrix. The intervals at which the plurality of anode parts are arranged may be the same for all the anode parts, or the intervals between one anode part and an adjacent anode part may be different from others.
第1の電極の形状は、陽極体群の配置に応じて選択される。例えば、第1の電極は、直線状の形状(例えば棒状や板状)であり、複数の陽極体が第1の電極に沿って一列に並べられる。複数の陽極体がマトリクス状に並べられている場合、第1の電極は、直線状の電極を複数列並べて構成される。第1の電極と陽極ワイヤとは、電気的に接続される。通常、陽極ワイヤは、溶接などの方法によって第1の電極に固定される。第1の電極の材質に特に限定はなく、導電性を有する金属(例えば、鉄、鉄合金、アルミニウムなど)であってもよい。複数の列に配置された複数の第1の電極に対応して、複数の第2の電極が形成され、複数の第2の電極同士が第2方向に結合されることによって全体で一体の第2の電極が形成されてもよい。 The shape of the first electrode is selected depending on the arrangement of the anode body group. For example, the first electrode has a linear shape (for example, a rod shape or a plate shape), and a plurality of anode bodies are arranged in a line along the first electrode. When a plurality of anode bodies are arranged in a matrix, the first electrode is formed by arranging a plurality of linear electrodes in a plurality of rows. The first electrode and the anode wire are electrically connected. Typically, the anode wire is secured to the first electrode by a method such as welding. The material of the first electrode is not particularly limited, and may be a conductive metal (for example, iron, iron alloy, aluminum, etc.). A plurality of second electrodes are formed corresponding to a plurality of first electrodes arranged in a plurality of rows, and the plurality of second electrodes are coupled in a second direction to form an integral second electrode. Two electrodes may be formed.
第1の電極としては、軽量で作業性に優れることから、金属アルミニウムおよびその合金が好ましく用いられ得る。 As the first electrode, metal aluminum and its alloys can be preferably used because they are lightweight and have excellent workability.
陽極体群に含まれる陽極体の数に限定はなく、10~200の範囲(例えば40~100の範囲)にあってもよい。隣接する陽極体の間隔も特に限定はない。当該間隔は、1~20mmの範囲(例えば2~6mmの範囲)にあってもよい。通常、当該間隔は一定であるが、間隔は一定でなくてもよい。 The number of anode bodies included in the anode body group is not limited, and may be in the range of 10 to 200 (for example, in the range of 40 to 100). The distance between adjacent anode bodies is also not particularly limited. The spacing may be in the range 1-20 mm (for example in the range 2-6 mm). Usually, the interval is constant, but the interval does not have to be constant.
(工程(ii))
次に、第1の電極に電気的に接続された陽極体を化成槽内の化成液に浸漬した状態で、第1の電極と第2の電極との間に直流電圧を印加し、電流を流す。これにより、陽極体の表面の少なくとも一部を酸化(陽極酸化)し、誘電体層を形成する。
(Step (ii))
Next, with the anode body electrically connected to the first electrode immersed in the chemical solution in the chemical conversion tank, a DC voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate a current. Flow. As a result, at least a portion of the surface of the anode body is oxidized (anodized) to form a dielectric layer.
工程(ii)では、陽極体の表面が酸化されて誘電体層に変化する。例えば、陽極体がタンタルからなる場合には、陽極体の表面に酸化タンタル層が形成される。化成液に特に限定はなく、電解コンデンサの陽極体の化成処理に用いられている公知の化成液を用いてもよい。例えば、化成液には、酸性水溶液、中性水溶液、塩基性水溶液のいずれを用いてもよい。酸性水溶液の例には、リン酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、硫酸水溶液などが含まれる。化成液の他の例には、酒石酸塩の水溶液、シュウ酸塩の水溶液、四ホウ酸塩の水溶液などが含まれる。 In step (ii), the surface of the anode body is oxidized and transformed into a dielectric layer. For example, when the anode body is made of tantalum, a tantalum oxide layer is formed on the surface of the anode body. The chemical conversion liquid is not particularly limited, and any known chemical conversion liquid used for chemical conversion treatment of anode bodies of electrolytic capacitors may be used. For example, the chemical solution may be an acidic aqueous solution, a neutral aqueous solution, or a basic aqueous solution. Examples of acidic aqueous solutions include phosphoric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution, acetic acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution, and the like. Other examples of chemical liquids include aqueous tartrate solutions, aqueous oxalate solutions, aqueous tetraborate solutions, and the like.
第2の電極は、化成槽の底面に沿って配置され、化成液に浸漬されている。第2の電極の材質には、化成時に安定な金属を用いることが好ましい。第2の電極の材質の例には、鉄合金、ニッケル、クロム、金、白金、タンタル、チタン、カーボンなどが含まれる。第2の電極は、例えば、厚みを有する板状の素材の表面を削って加工し、または、穴を空けて作成する。第2の電極の板部が金属ワイヤーを網目状に張ったようなものであると化成液の循環性がよくなるが、電流密度が低く、電流密度を高めることが困難である。 The second electrode is arranged along the bottom surface of the chemical conversion tank and is immersed in the chemical conversion liquid. As the material of the second electrode, it is preferable to use a metal that is stable during chemical formation. Examples of the material of the second electrode include iron alloy, nickel, chromium, gold, platinum, tantalum, titanium, carbon, and the like. The second electrode is created, for example, by cutting the surface of a thick plate-shaped material or by making a hole. If the plate portion of the second electrode is made of a mesh of metal wires, the circulation of the chemical liquid will be improved, but the current density will be low and it will be difficult to increase the current density.
第2の電極の第1の電極との対向面には、一対の凸部または1つの凹部が設けられている。第1の電極に電気的に接続された複数の陽極体(陽極体群)は、液面に垂直な方向から見たとき、それぞれが第2の電極の一対の凸部の位置、または1つの凹部の位置に位置するように、化成液に浸漬される。 A pair of convex portions or one concave portion is provided on the surface of the second electrode facing the first electrode. A plurality of anode bodies (anode body group) electrically connected to the first electrode each correspond to the position of a pair of convex portions of the second electrode or one position when viewed from a direction perpendicular to the liquid surface. It is immersed in the chemical solution so as to be located at the position of the recess.
工程(ii)の後は、電解コンデンサに必要な部分を形成する工程を実施することによってコンデンサ素子が得られ、電解コンデンサを製造できる。それらの工程に限定はなく、公知の方法を適用してもよい。 After step (ii), a capacitor element is obtained by performing a step of forming parts necessary for an electrolytic capacitor, and an electrolytic capacitor can be manufactured. There are no limitations to these steps, and known methods may be applied.
陽極体が焼結体である電解コンデンサの一例の製造方法では、誘電体層上に電解質層を形成し、電解質層上に陰極部を形成する。このようにしてコンデンサ素子が作製される。次に、陽極ワイヤに陽極リード端子を接続し、陰極部に陰極リード端子を接続する。そして、コンデンサ素子、陽極リード端子の一部、および陰極リード端子の一部を覆うように外装体を形成する。このようにして、電解コンデンサが得られる。 In one example of a manufacturing method for an electrolytic capacitor in which the anode body is a sintered body, an electrolyte layer is formed on a dielectric layer, and a cathode portion is formed on the electrolyte layer. A capacitor element is produced in this way. Next, an anode lead terminal is connected to the anode wire, and a cathode lead terminal is connected to the cathode portion. Then, an exterior body is formed to cover the capacitor element, a portion of the anode lead terminal, and a portion of the cathode lead terminal. In this way, an electrolytic capacitor is obtained.
陽極体が、金属箔の巻回体である電解コンデンサの一例の製造方法では、工程(i)において、陽極体(金属箔)とセパレータと陰極箔とを巻回した巻回体を準備する。巻回体は陽極部を含む。陽極部は、陽極体(金属箔)と、陽極体の第1の端面(巻回された陽極体の第1の端面)から突き出した陽極ワイヤとを含む。通常、陽極体(金属箔)の表面には誘電体層が形成されているが、陽極体の端面の少なくとも一部には誘電体層が形成されていない。そのため、誘電体層が形成されていない部分にも誘電体層を形成するために、上記工程(ii)によって誘電体層を形成する。誘電体層を形成した後は、巻回体の内部に電解質層を形成することによってコンデンサ素子を作製する。作製されたコンデンサ素子をケース内に封入することによって、巻回式の電解コンデンサが得られる。電解質層は、固体電解質層であってもよいし、液体成分を含む電解質層であってもよい。それらの構成要素および形成方法に特に限定はなく、公知の構成要素および形成方法を用いてもよい。 In an exemplary method for manufacturing an electrolytic capacitor in which the anode body is a wound body of metal foil, in step (i), a wound body in which an anode body (metal foil), a separator, and a cathode foil are wound is prepared. The wound body includes an anode portion. The anode section includes an anode body (metal foil) and an anode wire protruding from a first end surface of the anode body (a first end surface of the wound anode body). Usually, a dielectric layer is formed on the surface of the anode body (metal foil), but the dielectric layer is not formed on at least a portion of the end face of the anode body. Therefore, in order to form a dielectric layer even in the portion where the dielectric layer is not formed, the dielectric layer is formed by the above step (ii). After forming the dielectric layer, a capacitor element is manufactured by forming an electrolyte layer inside the wound body. A wound type electrolytic capacitor is obtained by enclosing the manufactured capacitor element in a case. The electrolyte layer may be a solid electrolyte layer or an electrolyte layer containing a liquid component. There are no particular limitations on those components and formation methods, and known components and formation methods may be used.
[第1実施形態]
以下において、少なくとも一対の凸部が設けられた第2の電極を用いて、陽極体に化成処理を施し、コンデンサ素子を製造する例について、図面を参照して説明する。
[First embodiment]
In the following, an example will be described with reference to the drawings in which a capacitor element is manufactured by performing a chemical conversion treatment on an anode body using a second electrode provided with at least one pair of convex portions.
図1は、本実施形態に係るコンデンサ素子の製造方法の化成処理工程を説明する模式図であり、複数の第1の電極(陽極電極)104と第2の電極(陰極電極)105との間に直流電流を流して、化成処理が行われているときの化成槽101内の状態を模式的に示す図である。複数の第1の電極104は、化成液102の液面102aに平行な第1方向(図1において、紙面に垂直な方向)に延びており、キャリアバーとも呼ばれる。複数の第1の電極104が、第1方向に直交する第2方向に並べて配置されている。図1は、化成槽101の第1方向に垂直な面(第2方向および液面に垂直な方向に平行な面)における断面図を示している。図2は、化成槽101の底面に沿って配置される第2の電極105の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the chemical conversion treatment step of the method for manufacturing a capacitor element according to the present embodiment, and shows the gap between a plurality of first electrodes (anode electrode) 104 and second electrodes (cathode electrode) 105. FIG. 3 is a diagram schematically showing the state inside the
陽極体1と陽極ワイヤ2をそれぞれ有する複数の陽極部が、所定の間隔で、一つの第1の電極104のキャリアバーに沿って等間隔に並べられ、陽極ワイヤ2を介して第1の電極104と電気的に接続されている。よって、図1からは明らかでないが、複数の陽極部は、第1方向および第2方向に沿って、マトリクス状に配置されている。複数の陽極部における陽極体1のそれぞれは、化成液102に浸漬され、化成液102と接触している。
A plurality of anode parts each having an
第2の電極105は、第1の電極104との対向面に、複数の凸部を有する。図2の例では、第2の電極105の対向面に、正四角錐のピラミッド形状の凸部110が、複数、第1方向および第2方向に沿って二次元的に配列している。凸部110の第1方向に垂直な断面における断面形状は、三角形である。
The
第2方向に隣接する2つのピラミッド状の凸部110の間には、隙間112が形成される。凸部110が複数、二次元的に配列していることにより、隙間112も複数形成される。図1に示すように、陽極体1のそれぞれは、液面102aに垂直な方向から見たとき、これらの隙間112のいずれか1つの内に位置するように配置される。
A
図1における凸部110の突出高さHは、例えば、1~20mmの範囲である。第2方向における凸部110の間隔(換言すると、第2方向に並べて配置される複数の第2の電極105の配置間隔)は、例えば、5~20mmである。
The protrusion height H of the
図1に示す例では、化成液102に浸漬されたそれぞれの陽極体1の最低高さh1は、凸部110の頂点の高さh2よりも高く(h1>h2)、その差は2mm以下である(h1-h2<2mm)。これにより、高い電流密度が得られる。
In the example shown in FIG. 1, the minimum height h1 of each
しかしながら、図3に示すように、化成液102に浸漬されたそれぞれの陽極体1の最低高さh1は、凸部110の頂点の高さh2よりも低く(h1<h2)てもよい。その場合、陽極体1の一部は、隣接する2つの凸部110により形成される隙間112内に収容される。この場合、より高い電流密度が得られる。
However, as shown in FIG. 3, the minimum height h1 of each
図1および図3のいずれの場合においても、化成液102に浸漬されたそれぞれの陽極体1の最高高さh3は、凸部110の頂点の高さh2よりも高い。つまり、陽極体1の第1の電極側の少なくとも一部は、隙間112内に収容されず、隙間112の上方にあってもよい。
In either case of FIGS. 1 and 3, the maximum height h3 of each
図4A~図4D、対向面に凸部が設けられた第2の電極105の他の例を示す。図4A~図4Dの各図は、第1の電極104が1列のみ並んだものに対応しており、第2の電極105内で、1つの陽極体1に対向する領域の周辺を拡大して示すとともに、第1方向に垂直な面(第2方向および液面に垂直な方向に平行な面)における第2の電極105の断面を切り欠いて示す斜視図である。
4A to 4D show other examples of the
図4Aは、図2に示す第2の電極105において、ピラミッド状の凸部110の頂点部分を切り取り、凸部110を四角錐台形状に形成した例である。この場合、凸部110の第1方向に垂直な断面における断面形状は、台形となる。
FIG. 4A is an example of the
図4Bは、第1方向に延びる複数の凸部110を配置した例である。隣接する2つの凸部110の間には、溝が形成される。複数の陽極体1は、この溝に沿うように、第1方向に配置され得る。凸部110の第1方向に垂直な断面における断面形状は、三角形である。
FIG. 4B is an example in which a plurality of
図4Cは、図4Bと同様、第1方向に延びる複数の凸部110を配置し、隣接する2つの凸部110の間に溝を形成した例である。図4Cでは、凸部110の第1方向に垂直な断面における断面形状は、台形である。
Similar to FIG. 4B, FIG. 4C is an example in which a plurality of
図4Dでは、図4Bおよび図4Cと同様、第1方向に延びる複数の凸部110を配置した例である。隣接する2つの凸部110の間に、溝が形成される。図4Dでは、凸部110の第1方向に垂直な断面における断面形状は、凸部の突出方向に長い長方形である。これにより、隣接する2つの凸部110の間に、U字形状の溝が形成されている。複数の陽極体1は、この溝に沿うように配置され得る。
Similar to FIGS. 4B and 4C, FIG. 4D is an example in which a plurality of
図4A~図4Dでは、第2の電極105の対向面の所定の位置に、対向面からその反対側の面に貫通して化成液が流通する循環孔113が、化成液の循環を促進させるために設けられている。化成液流通用の循環孔が設けられる位置については、特に限定されない。循環孔は、陽極体に流れる電流密度を高める点からは、陽極体と重ならない位置に配置されていることが望ましいが、陽極体と重なって配置されていてもよい。
In FIGS. 4A to 4D, circulation holes 113, through which the chemical solution flows, are provided at predetermined positions on the opposing surface of the
[第2実施形態]
凹部が設けられた第2の電極を用いて、陽極体に化成処理を施し、コンデンサ素子を製造してもよい。図5Aおよび図5Bに、対向面に凹部が設けられた第2の電極105の例を示す。図5Aおよび図5Bの各図は、第2の電極105内で、1つの陽極体1に対向する領域の周辺を拡大して示すとともに、第1方向に垂直な面(第2方向および液面に垂直な方向に平行な面)における第2の電極105の断面を切り欠いて示す斜視図である。
[Second embodiment]
A capacitor element may be manufactured by performing a chemical conversion treatment on the anode body using the second electrode provided with the recessed portion. FIGS. 5A and 5B show an example of the
図5Aは、第2の電極105の対向面に凹部114を形成した例である。図5Aの例では、凹部114は、円形状の開口を有する穴部である。穴部の深さは特に限定されず、対向面の反対側の面まで貫通する穴であってもよい。複数の凹部114が、第1方向に沿って配置され得る。複数の陽極体1のそれぞれは、化成液の液面に垂直な方向からみて、凹部114のいずれか1つと重なる位置に配置される。
FIG. 5A shows an example in which a
図5Bは、図5Aにおいて、凹部114を正方形状の開口を有する貫通する穴としたものである。正方形状の貫通した穴が第1方向に沿って配置されることにより、複数の貫通する穴が1列に配置された第2の電極105が形成されている。
In FIG. 5B, the
図5Bでは、凹部114を形成する貫通する穴が、化成液が流通する働きを有している。図5Aにおいて、化成液循環用の貫通した孔(循環孔)を別に設けてもよい。化成液流通用の循環孔は、凹部114が形成されていない対向面(基準面)上に設けてもよいし、凹部114の凹んだ表面上に設けてもよい。
In FIG. 5B, the penetrating hole forming the
<コンデンサ素子および電解コンデンサ>
本開示の製造方法で製造されるコンデンサ素子および電解コンデンサの構成および構成要素の例として、焼結式の陽極体を用いる場合の一例を以下に説明する。以下で説明する一例の電解コンデンサは、コンデンサ素子、外装体、陽極リード端子、および陰極リード端子を含む。なお、本開示の方法で製造される電解コンデンサの構成および構成要素は、以下の例に限定されない。
<Capacitor elements and electrolytic capacitors>
As an example of the structure and components of a capacitor element and an electrolytic capacitor manufactured by the manufacturing method of the present disclosure, an example in which a sintered anode body is used will be described below. An example electrolytic capacitor described below includes a capacitor element, an exterior body, an anode lead terminal, and a cathode lead terminal. Note that the configuration and components of the electrolytic capacitor manufactured by the method of the present disclosure are not limited to the following examples.
図6は、本実施形態に係る製造方法により製造されるコンデンサ素子の一例を模式的に示す断面図である。図7は、本実施形態に係る製造方法により製造されるコンデンサ素子を用いた電解コンデンサの断面模式図である。しかしながら、本発明はこれらの図面で表される構成に限定されるものではない。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a capacitor element manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic capacitor using a capacitor element manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment. However, the present invention is not limited to the configurations shown in these drawings.
電解コンデンサ20は、陽極部6および陰極部7を有するコンデンサ素子10と、コンデンサ素子10を封止する外装体11と、陽極部6と電気的に接続し、かつ、外装体11から一部が露出する陽極リード端子13と、陰極部7と電気的に接続し、かつ、外装体11から一部が露出する陰極リード端子14と、を備えている。陽極部6は、陽極体1と陽極ワイヤ2とを有する。陽極体の表面に誘電体層3が形成されている。陰極部7は、誘電体層3の少なくとも一部を覆う固体電解質層4と、固体電解質層4の表面の少なくとも一部を覆う陰極層5とを有する。
The
(コンデンサ素子)
以下、コンデンサ素子10について、電解質として固体電解質層を備える場合を例に挙げて、詳細に説明する。
(capacitor element)
Hereinafter, the
(陽極部)
陽極部6は、陽極体1と、陽極体1の一面から延出して陽極リード端子13と電気的に接続する陽極ワイヤ2と、を有する。
陽極体1は、例えば、金属粒子を焼結して得られる直方体の多孔質焼結体である。上記金属粒子として、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)などの弁作用金属の粒子が用いられる。陽極体1には、1種または2種以上の金属粒子が用いられる。金属粒子は、2種以上の金属からなる合金であってもよい。例えば、弁作用金属と、ケイ素、バナジウム、ホウ素等とを含む合金を用いることができる。また、弁作用金属と窒素等の典型元素とを含む化合物を用いてもよい。弁作用金属の合金は、弁作用金属を主成分とし、例えば、弁作用金属を50原子%以上含む。
(Anode part)
The
The
陽極ワイヤ2は、導電性材料から構成されている。陽極ワイヤ2の材料は特に限定されず、例えば、上記弁作用金属の他、ニオブ、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。陽極体1および陽極ワイヤ2を構成する材料は、同種であってもよいし、異種であってもよい。陽極ワイヤ2は、陽極体1の一面から陽極体1の内部へ埋設された第一部分2aと、陽極体1の上記一面から延出した第二部分2bと、を有する。陽極ワイヤ2の断面形状は特に限定されず、円形、トラック形(互いに平行な直線とこれら直線の端部同士を繋ぐ2本の曲線とからなる形状)、楕円形、矩形、多角形等が挙げられる。
The
陽極部6は、例えば、第一部分2aを上記第1金属の粒子の粉体中に埋め込んだ状態で直方体状に加圧成形し、焼結することにより作製される。これにより、陽極体1の一面から、陽極ワイヤ2の第二部分2bが植立するように引き出される。第二部分2bは、溶接等により、陽極リード端子13と接合されて、陽極ワイヤ2と陽極リード端子13とが電気的に接続する。溶接の方法は特に限定されず、抵抗溶接、レーザー溶接等が挙げられる。
The
陽極体1の表面には、誘電体層3が形成されている。誘電体層3は、例えば、金属酸化物から構成されている。誘電体層3は、上述の化成処理工程を施すことにより、化成液中に陽極体1を浸漬して陽極体1の表面を陽極酸化することにより形成される。
A
(陰極部)
陰極部7は、固体電解質層4と、固体電解質層4を覆う陰極層5とを有している。固体電解質層4は、誘電体層3の少なくとも一部を覆うように形成されている。
(Cathode part)
The
固体電解質層4には、例えば、マンガン化合物や導電性高分子が用いられる。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、導電性高分子は、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。導電性に優れる点で、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールであってもよい。特に、撥水性に優れる点で、ポリピロールであってもよい。
For example, a manganese compound or a conductive polymer is used for the
上記導電性高分子を含む固体電解質層4は、例えば、原料モノマーを誘電体層3上で重合することにより、形成される。あるいは、上記導電性高分子を含んだ液を誘電体層3に塗布することにより形成される。固体電解質層4は、1層または2層以上の固体電解質層から構成されている。固体電解質層4が2層以上から構成されている場合、各層に用いられる導電性高分子の組成や形成方法(重合方法)等は異なっていてもよい。
The
なお、本明細書では、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどは、それぞれ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどを基本骨格とする高分子を意味する。したがって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどには、それぞれの誘導体も含まれ得る。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)などが含まれる。 In this specification, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. each mean a polymer having a basic skeleton of polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. Therefore, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. may also include their respective derivatives. For example, polythiophene includes poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and the like.
導電性高分子を形成するための重合液、導電性高分子の溶液または分散液には、導電性高分子の導電性を向上させるために、様々なドーパントを添加してもよい。ドーパントは、特に限定されないが、例えば、ナフタレンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸などが挙げられる。 Various dopants may be added to the polymerization solution, solution or dispersion of the conductive polymer for forming the conductive polymer in order to improve the conductivity of the conductive polymer. The dopant is not particularly limited, and examples thereof include naphthalenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, and the like.
導電性高分子が、粒子の状態で分散媒に分散している場合、その粒子の平均粒径D50は、例えば0.01μm以上、0.5μm以下である。粒子の平均粒径D50がこの範囲であれば、陽極体1の内部にまで粒子が侵入し易くなる。
When the conductive polymer is dispersed in a dispersion medium in the form of particles, the average particle diameter D50 of the particles is, for example, 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. If the average particle diameter D50 of the particles is within this range, the particles will easily penetrate into the inside of the
陰極層5は、例えば、固体電解質層4を覆うように形成されたカーボン層5aと、カーボン層5aの表面に形成された金属ペースト層5bと、を有している。カーボン層5aは、黒鉛等の導電性炭素材料と樹脂を含む。金属ペースト層5bは、例えば、金属粒子(例えば、銀)と樹脂とを含む。なお、陰極層5の構成は、この構成に限定されない。陰極層5の構成は、集電機能を有する構成であればよい。
The
(陽極リード端子)
陽極リード端子13は、陽極ワイヤ2の第二部分2bを介して、陽極体1と電気的に接続している。陽極リード端子13の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば特に限定されない。陽極リード端子13は、例えば銅等の金属であってもよいし、非金属であってもよい。その形状は平板状であれば、特に限定されない。陽極リード端子13の厚み(陽極リード端子13の主面間の距離)は、低背化の観点から、25μm以上、200μm以下であってよく、25μm以上、100μm以下であってよい。
(Anode lead terminal)
The
陽極リード端子13の一端は、導電性接着材やはんだにより、陽極ワイヤ2に接合されてもよいし、抵抗溶接やレーザ溶接により、陽極ワイヤ2に接合されてもよい。陽極リード端子13の他方の端部は、外装体11の外部へと導出されて、外装体11から露出している。導電性接着材は、例えば後述する熱硬化性樹脂と炭素粒子や金属粒子との混合物である。
One end of the
(陰極リード端子)
陰極リード端子14は、接合部14aにおいて陰極部7と電気的に接続している。接合部14aは、陰極層5と陰極層5に接合された陰極リード端子14とを、陰極層5の法線方向からみたとき、陰極リード端子14の陰極層5に重複する部分である。
(Cathode lead terminal)
The
陰極リード端子14は、例えば、導電性接着材8を介して、陰極層5に接合される。陰極リード端子14の一方の端部は、例えば接合部14aの一部を構成しており、外装体11の内部に配置される。陰極リード端子14の他方の端部は、外部へと導出されている。そのため、陰極リード端子14の他方の端部を含む一部は、外装体11から露出している。
The
陰極リード端子14の材質も、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されない。陰極リード端子14は、例えば銅等の金属であってもよいし、非金属であってもよい。その形状も特に限定されず、例えば、長尺かつ平板状である。陰極リード端子14の厚みは、低背化の観点から、25μm以上200μm以下であってもよく、25μm以上100μm以下であってもよい。
The material of the
(外装体)
外装体11は、陽極リード端子13と陰極リード端子14とを電気的に絶縁するために設けられており、絶縁性の材料(外装体材料)から構成されている。外装体材料は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
(exterior body)
The
[実施例]
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
下記の要領で陽極体の化成処理を行った。
弁作用金属としてタンタル金属粒子を用いた。タンタル金属からなる陽極ワイヤの一端がタンタル金属粒子に埋め込まれるように、タンタル金属粒子を直方体に成形し、その後、成形体を真空中で焼結した。これにより、タンタルの多孔質焼結体からなる陽極体(1.7mm×3.3mm×4.4mm)と、陽極体に一端が埋設され、残りの部分が陽極体の一面から植立した陽極ワイヤと、を含む陽極部を得た。陽極ワイヤは、1.7mm×3.3mmの面から植立する。
The anode body was subjected to chemical conversion treatment in the following manner.
Tantalum metal particles were used as the valve metal. The tantalum metal particles were formed into a rectangular parallelepiped so that one end of the anode wire made of tantalum metal was embedded in the tantalum metal particles, and then the formed body was sintered in a vacuum. As a result, an anode body (1.7 mm x 3.3 mm x 4.4 mm) made of porous sintered tantalum and an anode with one end buried in the anode body and the remaining part planted from one side of the anode body. An anode section including a wire was obtained. The anode wire is planted from a 1.7 mm x 3.3 mm surface.
55個の陽極部を一定の間隔(5mm)をおいて一列に並べ、陽極ワイヤを細長い板状の第1の電極に溶接した。次に、第1の電極に溶接した陽極体と、第2の電極とを化成液に浸漬した。化成液にはリン酸水溶液を用いた。そして、第1の電極と第2の電極との間に直流電圧(90V)を印加して化成処理を行うことによって、55個の陽極体の表面に酸化タンタル(Ta2O5)の誘電体層を形成した。 Fifty-five anode parts were arranged in a line at regular intervals (5 mm), and the anode wire was welded to the elongated plate-shaped first electrode. Next, the anode body welded to the first electrode and the second electrode were immersed in a chemical solution. A phosphoric acid aqueous solution was used as the chemical solution. Then, by applying a DC voltage (90V) between the first electrode and the second electrode and performing a chemical conversion treatment, a dielectric material of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is formed on the surface of the 55 anode bodies. formed a layer.
第1の電極が1列のみ並んだものに対応した第2の電極として、下記の純銅製の陰極電極を準備し、陰極電極に対して陽極体の高さを適宜変更し、化成処理を行った。 The following cathode electrode made of pure copper was prepared as a second electrode corresponding to the first electrode arranged in only one row, the height of the anode body relative to the cathode electrode was changed appropriately, and chemical conversion treatment was performed. Ta.
(実施例1)
図4Aに示す隣接する2つの凸部を有する第2の電極を準備し、陰極電極A1とした。陰極電極A1における四角錐台形状の凸部110の突出高さHは10mmとした。四角錐台は、上底面が一辺が1mmの正方形であり、下底面が一辺が5mmの正方形である。第1方向および第2方向に配列される凸部110の配置間隔は、第1の電極が延びる第1方向において10mm、第1方向に垂直な第2方向において10mmとした。第2方向において、陽極体が凸部110の間の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Example 1)
A second electrode having two adjacent convex portions shown in FIG. 4A was prepared, and was used as a cathode electrode A1. The protrusion height H of the truncated quadrangular pyramid-shaped
実施例1では、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凸部110の頂点(四角錐台の上底面)における最大高さh2と同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。 In Example 1, the anode body is immersed in the chemical solution so that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank is at the same position as the maximum height h2 at the apex of the convex portion 110 (upper base surface of the truncated square pyramid). Soaked.
(実施例2~4)
図4Bに示す隣接する2つの凸部を有する第2の電極を準備し、陰極電極A2とした。陰極電極A2における凸部110の突出高さHは2mmとした。第1方向に延びる凸部110の第2方向における配置間隔は、10mmとした。第2方向において、陽極体が凸部110の間の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Examples 2 to 4)
A second electrode having two adjacent convex portions shown in FIG. 4B was prepared, and was designated as cathode electrode A2. The protrusion height H of the
実施例2では、陰極電極A2を用い、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凸部110の頂点(稜線部分)における最大高さh2と同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
In Example 2, the cathode electrode A2 is used, and the anode body is chemically formed so that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank is at the same position as the maximum height h2 at the apex (ridge line portion) of the
実施例3では、陰極電極A2を用い、陽極体の最低高さh1が凸部110の最大高さh2に対して1mmだけ高い位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
In Example 3, the cathode electrode A2 was used, and the anode body was immersed in a chemical solution such that the minimum height h1 of the anode body was 1 mm higher than the maximum height h2 of the
実施例4では、陰極電極A2において、突出高さHを5mmに変更したものを陰極電極A3として用い、他は実施例2と同様とした。 In Example 4, a cathode electrode A2 with a protrusion height H of 5 mm was used as a cathode electrode A3, and the other aspects were the same as in Example 2.
(実施例5、6)
図4Cに示す隣接する2つの凸部を有する第2の電極を準備し、陰極電極A4とした。陰極電極A4における凸部110の突出高さHは10mmとした。凸部110の第1方向に垂直な断面形状は上底が1mm、下底が3mmの等脚台形である。第1方向に延びる凸部110の第2方向における配置間隔は、10mmとした。第2方向において、陽極体が凸部110の間の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Examples 5 and 6)
A second electrode having two adjacent convex portions shown in FIG. 4C was prepared, and was designated as cathode electrode A4. The protruding height H of the
実施例5では、陰極電極A4を用い、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凸部110の頂点における最大高さh2と同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
In Example 5, the cathode electrode A4 was used, and the anode body was immersed in the chemical solution so that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank was at the same position as the maximum height h2 at the apex of the
実施例6では、陰極電極A4を用い、陽極体の最低高さh1が凸部110の最大高さh2に対して1mmだけ高い位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
In Example 6, the cathode electrode A4 was used, and the anode body was immersed in a chemical solution such that the minimum height h1 of the anode body was 1 mm higher than the maximum height h2 of the
(実施例7)
図4Dに示す隣接する2つの凸部を有する第2の電極を準備し、陰極電極A5とした。陰極電極A5における凸部110の突出高さHは15mmとした。凸部110の第2方向における配置間隔は、10mmとした。第2方向において、陽極体が凸部110の間の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Example 7)
A second electrode having two adjacent convex portions shown in FIG. 4D was prepared, and was designated as cathode electrode A5. The protruding height H of the
実施例7では、陰極電極A5を用い、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凸部110の頂点における最大高さh2と同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
In Example 7, the cathode electrode A5 was used, and the anode body was immersed in the chemical conversion solution such that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank was at the same position as the maximum height h2 at the apex of the
なお、陰極電極A1~A5において、凸部110を除く第2の電極の厚みは、3mmとした。
Note that in the cathode electrodes A1 to A5, the thickness of the second electrode excluding the
(実施例8)
図5Aに示す円柱状の穴形状であって、凹形状を有する第2の電極を準備し、陰極電極A6とした。陰極電極A6の厚みは10mmであり、直径4mmの穴が、凹部114として配置されている。凹部114の第1方向における配置間隔は、10mmとした。第2方向において、陽極体が凹部114の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Example 8)
A second electrode having a cylindrical hole shape and a concave shape as shown in FIG. 5A was prepared, and was used as a cathode electrode A6. The thickness of the cathode electrode A6 is 10 mm, and a hole with a diameter of 4 mm is arranged as the
実施例8では、陰極電極A6を用い、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凹部の基準面の高さと同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。 In Example 8, the cathode electrode A6 was used, and the anode body was immersed in the chemical conversion solution such that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank was at the same position as the height of the reference plane of the recess.
(実施例9)
図5Bに示す四角柱状の穴形状であって、凹形状を有する第2の電極を準備し、陰極電極A7とした。陰極電極A7は、厚み5mmで、3mm×3mmの正方形の貫通している穴が、凹部114として配置されている。凹部の第1方向における配置間隔(中心間距離)は、10mmとした。第1方向および第2方向において、陽極体が凹部114の位置に配置されるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Example 9)
A second electrode having a rectangular prism-like hole shape and a concave shape as shown in FIG. 5B was prepared, and was used as a cathode electrode A7. The cathode electrode A7 has a thickness of 5 mm, and a 3 mm x 3 mm square hole passing through the cathode electrode A7 is arranged as a
実施例9では、陰極電極A7を用い、化成槽内における陽極体の最低高さh1は、凹部の基準面の高さと同じ位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。 In Example 9, the cathode electrode A7 was used, and the anode body was immersed in the chemical conversion solution so that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank was at the same position as the height of the reference plane of the recess.
(比較例1)
第2の電極として、厚み3mmの平板を準備し、陰極電極B1とした。化成槽内における陽極体の最低高さh1は、陰極電極B1から1mm離れた位置にあるように、陽極体を化成液に浸漬した。
(Comparative example 1)
As the second electrode, a flat plate with a thickness of 3 mm was prepared and used as the cathode electrode B1. The anode body was immersed in the chemical conversion solution so that the minimum height h1 of the anode body in the chemical conversion tank was 1 mm away from the cathode electrode B1.
化成処理時に、第1方向に配列した55個の陽極体のうち、略中央の30番目に位置する陽極体の電流密度を電流計により測定した。陽極体の3.3mm×4.4mmの表面上で、1.7mm×3.3mmの面に垂直な中心線に沿った電流密度の分布を求め、電流密度の平均値IAを求めた。実施例1~9および比較例1について、測定結果を表1に示す。 During the chemical conversion treatment, the current density of the anode body located approximately at the 30th position in the center among the 55 anode bodies arranged in the first direction was measured using an ammeter. On the 3.3 mm x 4.4 mm surface of the anode body, the current density distribution along the center line perpendicular to the 1.7 mm x 3.3 mm surface was determined, and the average value IA of the current density was determined. Table 1 shows the measurement results for Examples 1 to 9 and Comparative Example 1.
本開示は、電解コンデンサの製造方法に利用できる。 The present disclosure can be used in a method of manufacturing an electrolytic capacitor.
20:電解コンデンサ
10:コンデンサ素子
1:陽極体
2:陽極ワイヤ
2a:第一部分
2b:第二部分
3:誘電体層
4:固体電解質層
5:陰極層
5a:カーボン層
5b:金属ペースト層
6:陽極部
7:陰極部
8:導電性接着材
11:外装体
12:樹脂保護層
13:陽極リード端子
14:陰極リード端子
14a:接合部
101:化成槽
102:化成液
102a:液面
103:気泡
104:第1の電極(陽極電極)
105:第2の電極(陰極電極)
110:凸部
112:凸部により形成される隙間
113:循環孔
114:凹部
20: Electrolytic capacitor 10: Capacitor element 1: Anode body 2:
105: Second electrode (cathode electrode)
110: Convex portion 112: Gap formed by the convex portion 113: Circulation hole 114: Concave portion
Claims (14)
複数の前記陽極体を第1方向に沿って設けられた第1の電極に電気的に接続する工程(i)と、
前記第1の電極に接続された前記陽極体を化成槽内の化成液に浸漬した状態で、前記第1の電極と、前記化成槽の底面に沿って配置された板状の第2の電極との間に電流を流すことによって前記陽極体の表面の少なくとも一部を酸化して前記誘電体層を形成する工程(ii)と、を含み、
前記第2の電極は、前記第1の電極に対向する対向面に、互いに隣接する2つで一対の凸部、または、1つの凹部を、前記複数の陽極体のそれぞれに対して有し、
前記複数の陽極体のそれぞれは、前記第1方向に直交する第2方向において前記一対の凸部の間の位置または前記凹部の位置に配置される、コンデンサ素子の製造方法。 A method for manufacturing a capacitor element in which a dielectric layer is formed on the surface of an anode body made of a valve metal, the method comprising:
a step (i) of electrically connecting the plurality of anode bodies to a first electrode provided along a first direction;
In a state where the anode body connected to the first electrode is immersed in a chemical conversion liquid in a chemical conversion tank, the first electrode and a plate-shaped second electrode arranged along the bottom surface of the chemical conversion tank are connected to the first electrode. (ii) oxidizing at least a portion of the surface of the anode body to form the dielectric layer by passing a current between;
The second electrode has, for each of the plurality of anode bodies, a pair of convex portions or one concave portion adjacent to each other on an opposing surface facing the first electrode,
The method for manufacturing a capacitor element, wherein each of the plurality of anode bodies is disposed at a position between the pair of convex portions or at a position of the concave portion in a second direction perpendicular to the first direction.
複数対の前記凸部または複数の前記凹部が、前記第1方向に沿って、前記複数の陽極体のそれぞれに対応して配置される、請求項1に記載のコンデンサ素子の製造方法。 having a plurality of pairs of the convex portions or a plurality of the concave portions along the first direction of the opposing surface;
The method for manufacturing a capacitor element according to claim 1, wherein a plurality of pairs of the convex portions or a plurality of the concave portions are arranged along the first direction, corresponding to each of the plurality of anode bodies.
前記化成槽内における前記陽極体の最低位置の高さは、前記第1の電極に向かって突出する前記凸部の頂点における最大高さよりも高く、且つ前記最大高さと前記陽極体の前記最低位置の高さとの差が2mm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のコンデンサ素子の製造方法。 having the convex portion on the opposing surface;
The height of the lowest position of the anode body in the chemical conversion bath is higher than the maximum height at the apex of the convex portion projecting toward the first electrode, and the height is greater than the maximum height and the lowest position of the anode body. 4. The method for manufacturing a capacitor element according to claim 1, wherein the difference between the height and the height of the capacitor element is 2 mm or less.
前記化成槽内における前記陽極体の最低位置の高さは、前記第1の電極に向かって突出する前記凸部の頂点における最大高さよりも低い、請求項1~3のいずれか1項に記載のコンデンサ素子の製造方法。 having the convex portion on the opposing surface;
According to any one of claims 1 to 3, the height of the lowest position of the anode body in the chemical conversion bath is lower than the maximum height at the apex of the convex portion protruding toward the first electrode. A method for manufacturing a capacitor element.
前記化成槽内における前記陽極体の最低位置の高さは、前記対向面における前記凹部の基準面の高さよりも高く、且つ前記基準面の高さと前記陽極体の前記最低位置の高さとの差が2mm以下である、請求項3または4に記載のコンデンサ素子の製造方法。 having the recess on the opposing surface;
The height of the lowest position of the anode body in the chemical conversion tank is higher than the height of the reference plane of the recess on the opposing surface, and the difference between the height of the reference plane and the height of the lowest position of the anode body The method for manufacturing a capacitor element according to claim 3 or 4, wherein the diameter is 2 mm or less.
前記化成槽内における前記陽極体の最低位置の高さは、前記対向面における前記凹部の基準面の高さよりも低い、請求項3または4に記載のコンデンサ素子の製造方法。 having the recess on the opposing surface;
5. The method for manufacturing a capacitor element according to claim 3, wherein the height of the lowest position of the anode body in the chemical conversion tank is lower than the height of the reference plane of the recess on the opposing surface.
前記陽極電極との対向面に、互いに隣接する2つで一対の凸部を有する、化成用陰極電極。 An anode body made of a valve metal is immersed in a chemical conversion solution in a chemical conversion bath with the anode body connected to an anode electrode, and a current is passed through the anode body to remove at least the surface of the anode body. A plate-shaped chemical conversion cathode electrode disposed along the bottom surface of the chemical conversion tank to partially oxidize and form a dielectric layer,
A cathode electrode for chemical formation, which has a pair of protrusions adjacent to each other on a surface facing the anode electrode.
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