JP3259665B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解コンデン
サの製造方法に関し、特に、陽極リードを挿入した状態
の弁作用金属粉末を圧縮成形して作成する固体電解コン
デンサ陽極体の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体電解コンデンサは次のように作製さ
れる。まず、タンタル等の弁作用金属の粉末に、熱処理
を施したりバインダーを添加したりして造粒を行う。こ
の造粒された金属粉末を陽極リードを植立した状態で加
圧・成形して所定の形状の成形体を形成し、これを高真
空雰囲気中で高温にて焼成して、コンデンサ陽極体であ
る陽極リード付き多孔質焼結体を形成する。そして、陽
極化成を行って弁作用金属の表面に誘電体となる金属酸
化膜を形成し、続いて、硝酸マンガン溶液への侵漬と熱
処理を繰り返し行なって金属酸化膜表面に固体電解質で
ある二酸化マンガン(MnO2 )層を形成する。その二
酸化マンガン層上に、カーボン層、銀ペースト層を順次
形成し、最外層に陰極部を有するコンデンサ素子を形成
する。そして、この素子に植立された陽極リードに陽極
外部リードを溶接等の手段により接続し、素子の陰極部
に陰極外部リードを導電性接着剤等で接続した後、保護
被覆を施して製品を完成する。
【0003】前記コンデンサ陽極体の製造工程におい
て、造粒されたタンタル等の弁作用金属粉末を加圧成形
するに際して、通常は、垂直な側面を有する貫通孔の穿
設されたダイスと、この貫通孔の下部より嵌入した下パ
ンチとで形成された粉末充填孔に粉末を充填し、次い
で、ダイス上方に配設されたワイヤーを保持する上パン
チを粉末充填孔内に挿入すると同時に下パンチを上昇さ
せ、粉末を所望形状に圧縮成形する。その後、上パンチ
をダイス孔内より引戻しワイヤーを切断する。その後、
下パンチを突き上げることにより、あるいはダイスを下
降させることにより、粉末成形体をダイス孔内よりノッ
クアウトする。
【0004】しかし、このコンデンサ陽極体製造方法に
は次のような欠点がある。 (1)ノックアウトの際にダイス内壁面に粉末成形体側
面が激しく擦られ、表面の空孔が目詰まりを起こしてし
まう。この目詰まりにより、硝酸マンガン液の含浸が不
完全となるため、二酸化マンガン層の形成が不十分とな
り誘電体皮膜の電気容量が陰極層形成後に十分に引き出
せず容量の低下を招く。また、二酸化マンガン層の形成
不良による漏れ電流や誘電損失の増大などのコンデンサ
の特性劣化を招く。 (2)ダイス内壁面が粉末成形体にて激しく擦られるた
め、内壁面が磨耗し、ダイスの耐久性が低下する。
【0005】固体電解コンデンサでは、近年の小型・大
容量化の要求を満たすために、粉末の充填量を増やし、
加圧成形の際の圧縮比を高める傾向にある。これに伴い
ノックアウト量(ノックアウト距離)も増大するため、
前記(1)、(2)の問題点がより顕著に現れるように
なってきている。このような不具合発生を抑制するもの
として、特開平2−69923号公報および特開平7−
74062号公報により、ダイスにおける粉末充填孔の
一部に、上部から下部に向かって先細りになる部分(テ
ーパ部)を設けることが提案されている。以下、この手
段を用いたコンデンサ陽極体の製造方法について図面を
参照して説明する。
【0006】図4は上述した従来の固体電解コンデンサ
陽極体の製造方法を示す工程順の断面図である。ダイス
5の成形用貫通孔へ下側より下パンチ6を嵌入させて粉
末充填孔4を形成する。ダイス5と下パンチ6により形
成された粉末充填孔4の内壁面は、軸線に沿って平行な
充填孔上部4aと充填孔下部4c、および充填孔上部4
aの下端から充填孔下部4cの上端に向かって先細りに
なるテーパ部4bとを有する。この粉末充填孔4に造粒
された金属粉末3を充填する〔図4(a)〕。
【0007】次いで、軸心に沿ってワイヤー2の供給口
を有し、その供給口にワイヤーを保持する上パンチ1
を、テーパ部4bの上端より若干手前の部分において停
止するまで挿入し、同時に下パンチ6をテーパ部4b下
端より若干手前の部分において停止するまで上昇させ、
金属粉末3を加圧成形して粉末成形体8を形成する〔図
4(b)〕。続いて、上パンチ1を粉末充填孔4から引
戻し、下刃7aと上刃7bとからなる切断刃7を用いて
ワイヤー2を切断する〔図4(c)〕。しかる後、下パ
ンチ6を更に上昇させ粉末成形体8を粉末充填孔4より
ノックアウトし〔図4(d)〕、一連の工程を完了す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したテーパ部を有
するダイスを用いたコンデンサ陽極体の形成方法におい
ては、加圧成形時に、上パンチ1は、テーパ部4bの上
端より若干手前において停止させ、下パンチ6は、テー
パ部4bの下端より若干手前において停止させている。
これは、上パンチ1がパンチ径より小さいテーパ部4b
に挿入されて、上パンチ1の先端、もしくはテーパ部4
bの内壁面を損傷することを防ぐためであり、また、下
パンチ6がパンチ径より大きいテーパ部4bに挿入され
て、粉末成形体8の下側にバリが発生することを防ぐた
めである。すなわち、従来のコンデンサ陽極体の形成方
法では、上パンチ1および下パンチ6の粉末成形時にお
ける挿入量(あるいは加圧量)は、それぞれ充填孔上部
4aおよび充填孔下部4cの長さに制限されてしまい、
粉末成形体8の高さ寸法や金属粉末の圧縮比を自由に変
えることはできない。そのため、以下の問題点が生じて
いた。
【0009】(1)粉末成形体8の径(あるいは辺の長
さ)寸法が同一であっても、高さ寸法を小さくしたり圧
縮比を高くする場合(つまり、パンチの挿入量を大きく
する場合)には、ダイス5および上下パンチ1、6を交
換する必要があるため、高価な金型を複数種用意しなけ
ればならず、コストアップを招く。 (2)金型の交換に多大な工数を必要とし、かつ、その
交換中は生産を停止しなければならないため、生産効率
の低下を招く。従って、本発明の解決すべき課題は、コ
ンデンサとしての特性不良の原因となる粉末成形体表面
の空孔の目詰まり発生を、ダイスをテーパ形状に加工す
ることなく防止できるようにすることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明による固体電解コンデンサの製造方法は、 (1)ダイスの成形用貫通孔の一方の側から第1のパン
チを嵌入して粉末充填孔を形成する工程と、 (2)前記粉末充填孔に弁作用金属粉末を充填する工程
と、 (3)軸心に沿ってワイヤーの供給口を有し該供給口に
ワイヤーを保持する第2のパンチを前記成形用貫通孔の
方向へ移動させ、前記ワイヤーの一端を弁作用金属粉末
に埋設するとともに前記第2のパンチにて前記粉末充填
孔の開口面を完全に閉鎖する工程と、 (4)前記ダイスと前記第2のパンチとの相対的位置関
係を変化させない条件を維持しつつ両者を同一距離下降
させると共に第1のパンチを押し上げ、第2のパンチの
下降距離と第1のパンチの上昇距離とが近い値になるよ
うにして弁作用金属粉末の密度分布を均一に圧縮成形す
工程と、 (5)前記第2のパンチを所定量だけ引戻した後前記ワ
イヤーを切断する工程と、 (6)粉末成形体をノックアウトする工程と、を含むも
のである。また、上記の課題を解決するための本発明に
よる固体電解コンデンサの製造方法は、 (1)ダイスの成形用貫通孔の一方の側から第1のパン
チを嵌入して粉末充填孔を形成する工程と、 (2)前記粉末充填孔に弁作用金属粉末を充填する工程
と、 (3)軸心に沿ってワイヤーの供給口を有し、該供給口
にワイヤーを保持し、かつ、前記ダイスの成形用貫通孔
に摺動することのできる外径を有する第2のパンチを前
記成形用貫通孔の方向へ移動させ、前記ワイヤーの一端
を弁作用金属粉末に埋設するとともに前記第2のパンチ
にて前記粉末充填孔の開口面を完全に閉鎖する工程と、 (4)前記ダイスと前記第2のパンチとの相対的位置関
係を変化させない条件を維持しつつ両者を同一距離下降
させると共に第1のパンチを押し上げ、第2のパンチの
下降距離と第1のパンチの上昇距離とが近い値になるよ
うにして弁作用金属粉末の密度分布を均一に圧縮成形す
工程と、 (5)前記第2のパンチを所定量だけ引戻した後前記ワ
イヤーを切断する工程と、 (6)粉末成形体をノックアウトする工程と、を含むも
のである。
【0011】[作用]本発明においては、第2のパンチ
(上パンチ)がダイスと第1のパンチ(下パンチ)とに
より形成される粉末充填孔の開口面を閉鎖した後は、上
パンチとダイスとの相対的位置関係は変わらない。すな
わち、上パンチは加圧成形が完了するまで粉末充填孔の
開口面、すなわちダイスの貫通孔の開口面を閉鎖した位
置に留まる。具体的には、上パンチが粉末充填孔の開口
面を閉鎖した後は、ダイスと上パンチは同一速度かつ同
一距離下降する。これにより、ノックアウト量を常に最
小の値に設定できる。従って、本発明によれば、、ダイ
ス内壁をテーパ形状に加工しなくても、粉末成形体表面
の空孔がノックアウト時の摩擦で目詰まりを起す可能性
を低くすることができる。よって、同一金型で自由に圧
縮比や粉末成形体の高さ寸法を変えることができるた
め、加圧条件を変える毎に金型を交換する必要がなくな
り、生産効率の低下を防ぐことができる。また、複数種
の金型を準備しておく必要もなくなり、コストアップの
防止も図れる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1(a)〜
(c)、図2(d)、(e)は、本発明における固体電
解コンデンサ陽極体の製造方法を工程順に示す断面図で
ある。また、図3は、本発明における上パンチ、下パン
チおよびダイスの動作を示すタイミングチャートであ
る。ダイス5には、垂直な側面を有する貫通孔が形成さ
れている。貫通孔の横断面形状は円形、楕円形または長
方形である。ダイス5の貫通孔の下部より下パンチ6が
嵌入され粉末充填孔4が形成される。粉末充填孔4の真
上には上パンチ1が配置されており、この上パンチ1に
はワイヤー2の供給孔がその軸心に沿って穿孔されてい
る。ダイス5、下パンチ6及び上パンチ1は、上下動可
能に保持されており、精度よく移動・停止できるように
例えばサーボモーターにより駆動される(図中省略)。
また、ダイス5、下パンチ6及び上パンチ1は、相互の
摺動および金属粉末3との擦過による磨耗を抑えるた
め、例えば超硬合金などのような耐磨耗性に優れた材料
が用いられている。
【0013】まず、ダイス5の貫通孔の下部より下パン
チ6を嵌入して粉末充填孔4を形成し、この粉末充填孔
4に、タンタルなどの弁作用金属からなり0.02〜
0.1mm程度の範囲内で一定の粒度分布を有するよう
にあらかじめ造粒された金属粉末3を、粉末充填孔4の
開口面が平坦となるように充填する。一方、上パンチ1
の下端面からはワイヤー供給孔を通じタンタルなどの弁
作用金属からなるワイヤー2をあらかじめ導出してお
く。ワイヤー導出量は、成形体へのワイヤー埋込み量を
考慮して、成形体高さ寸法の50〜90%とすることが
望ましい。また、ワイヤー供給孔の直径は、ワイヤー埋
設部付近の密度低下を防ぐため、ワイヤー直径の1.1
〜1.2倍以内にすることが望ましい〔図1(a)〕。
次に、上パンチ1をその下端面が、粉末充填孔4内の金
属粉末3に当接するまで下降し、予め上パンチ1より導
出させておいたワイヤー2を金属粉末3に埋設させる
〔図1の(b)〕。
【0014】引き続き、下パンチ6を押し上げる一方
(図1、3のΔZ)、上パンチ1とダイス5を押し下げ
(図1、3のΔY)、金属粉末3を所望形状になるまで
圧縮成形(成形体の高さ寸法:図1のΔL)して、粉末
成形体8を形成する。このとき、上パンチ1とダイス5
の下降速度(ΔY/Δt)は同一であり、その値は、5
〜10mm/sec程度である。粉末充填深さΔX、上
加圧量(=ダイス5の下降距離)ΔY、下加圧量(=下
パンチ6の上昇距離)ΔZ、成形体の高さ寸法ΔLは、
成形体の重量や金属粉末の圧縮比などにより、その値は
選択的な事項となるが、一般に、ΔLは0.5〜5m
m、ΔX=2〜3ΔLとなる。また、ΔYおよびΔZ
は、粉末成形体8の密度分布が均一になるよう、ΔY=
ΔZに近い値にすることが望ましい〔図1(c)〕。
【0015】次に、上パンチ1を引き上げ、下刃7aと
上刃7bとからなる切断刃7を用いてワイヤー2を切断
する〔図2(d)〕。次いで、ダイス5を下降させ(図
3のΔL′)、粉末成形体8をノックアウトする〔図2
(e)〕。ノックアウト量ΔL′の値は、粉末成形体8
がダイス5の粉末充填孔4から完全に露出するよう、Δ
L′=1.1ΔL程度とする。また、ダイス5を下降さ
せる代りに下パンチ6を突き上げて粉末成形体8をノッ
クアウトするようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、金属粉
末の加圧成形体を作製するにあたり、上パンチにより粉
末充填孔の開口面を閉鎖した後はダイスと上パンチとの
相対位置を変化させることなく、圧縮成形を行うもので
あるので、以下の効果を享受することができる。 従来例では圧縮比や成形体の高さ寸法に比例して大
きくなるノックアウト量が常に最小の値に設定できるた
め、ダイスの貫通孔内壁をテーパ形状に加工することな
く、ノックアウト時の摩擦で粉末成形体表面の空孔が目
詰りを起す可能性を低下させることができる。 テーパ形状に加工したダイスを用いる方法と異な
り、同一金型で自由に圧縮比や粉末成形体の高さ寸法を
変えることができるため、金型交換の工数を削減するこ
とができるとともに金型交換時に生産ラインを停止させ
る必要がなくなり生産性を向上させることができる。 上記と同じ理由により、用意すべき金型の種類を
削減することが可能になり、コストダウンを図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するための工程順断
面図一部。
【図2】本発明の実施の形態を説明するための、図1の
工程に続く工程での工程順断面図。
【図3】本発明の実施の形態を説明するための、上パン
チ、下パンチおよびダイスの動作を示すタイミングチャ
ート。
【図4】従来例を示す工程順の断面図。
【符号の説明】
1 上パンチ 2 ワイヤー 3 金属粉末 4 粉末充填孔 4a 充填孔上部 4b テーパ部 4c 充填孔下部 5 ダイス 6 下パンチ 7 切断刃 7a 下刃 7b 上刃 8 粉末成形体 ΔL 成形体の高さ寸法 ΔX 粉末充填深さ ΔY 上加圧量 ΔZ 下加圧量 ΔL′ ノックアウト量

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)ダイスの成形用貫通孔の一方の側
    から第1のパンチを嵌入して粉末充填孔を形成する工程
    と、 (2)前記粉末充填孔に弁作用金属粉末を充填する工程
    と、 (3)軸心に沿ってワイヤーの供給口を有し該供給口に
    ワイヤーを保持する第2のパンチを前記成形用貫通孔の
    方向へ移動させ、前記ワイヤーの一端を弁作用金属粉末
    に埋設するとともに前記第2のパンチにて前記粉末充填
    孔の開口面を完全に閉鎖する工程と、 (4)前記ダイスと前記第2のパンチとの相対的位置関
    係を変化させない条件を維持しつつ両者を同一距離下降
    させると共に第1のパンチを押し上げ、第2のパンチの
    下降距離と第1のパンチの上昇距離とが近い値になるよ
    うにして弁作用金属粉末の密度分布を均一に圧縮成形す
    工程と、 (5)前記第2のパンチを所定量だけ引戻した後前記ワ
    イヤーを切断する工程と、 (6)粉末成形体をノックアウトする工程と、 を含む固体電解コンデンサの製造方法。
  2. 【請求項2】 (1)ダイスの成形用貫通孔の一方の側
    から第1のパンチを嵌入して粉末充填孔を形成する工程
    と、 (2)前記粉末充填孔に弁作用金属粉末を充填する工程
    と、 (3)軸心に沿ってワイヤーの供給口を有し、該供給口
    にワイヤーを保持し、かつ、前記ダイスの成形用貫通孔
    に摺動することのできる外径を有する第2のパンチを前
    記成形用貫通孔の方向へ移動させ、前記ワイヤーの一端
    を弁作用金属粉末に埋設するとともに前記第2のパンチ
    にて前記粉末充填孔の開口面を完全に閉鎖する工程と、 (4)前記ダイスと前記第2のパンチとの相対的位置関
    係を変化させない条件を維持しつつ両者を同一距離下降
    させると共に第1のパンチを押し上げ、第2のパンチの
    下降距離と第1のパンチの上昇距離とが近い値になるよ
    うにして弁作用金属粉末の密度分布を均一に圧縮成形す
    工程と、 (5)前記第2のパンチを所定量だけ引戻した後前記ワ
    イヤーを切断する工程と、 (6)粉末成形体をノックアウトする工程と、 を含む固体電解コンデンサの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第(3)の工程と前記第(4)の工
    程との間で前記第2のパンチを停止させることなく両工
    程を連続して行うことを特徴とする請求項1または2記
    載の固体電解コンデンサの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第(6)の工程においては、前記ダ
    イスを前記第2のパンチから離れる方向に移動させるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の固体電解コンデ
    ンサの製造方法。
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