JP3654559B2 - 固体電解コンデンサ用コンデンサ素子における固体電解質層の形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル又はアルミ等の固体電解コンデンサにおいて、そのコンデンサ素子におけるチップ片に対して陰極側となる固体電解質層を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の固体電解コンデンサには、おおまかに言って、例えば、特開昭６０−２２０９２２号公報等に記載され、且つ、図１及び図２に示すように構成した固体電解コンデンサ１００と、例えば、特開平２−１０５５１３号公報等に記載され、且つ、図３に示すように構成した安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ２００とがある。
【０００３】
前者の固体電解コンデンサ１００は、金属粉末の焼結体製チップ片２とこのチップ片２の一端面２ａより突出する陽極棒３とから成るコンデンサ素子１を、左右一対のリード端子４，５の間に、当該コンデンサ素子１における陽極棒３を一方のリード端子４に対して溶接等に固着するように配設し、このコンデンサ素子１におけるチップ片２の少なくとも外周面２ｃに形成した陰極側電極膜６に、他方のリード端子５を接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のモールド部７にてパッケージして成る構造である。
【０００４】
また、後者の安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ２００は、同じく金属粉末の焼結体製チップ片２とこのチップ片２より突出する陽極棒３とから成るコンデンサ素子１を、左右一対のリード端子４，５の間に、当該コンデンサ素子１における陽極棒３を一方のリード端子４に対して溶接等に固着するように配設し、このコンデンサ素子１におけるチップ片２の少なくとも外周面２ｃに形成した陰極側電極膜６と、他方のリード端子５との間を、過電流又は温度の上昇によって溶断するようにした安全ヒューズ線８を介して接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のモールド部７にてパッケージして成る構造である。
【０００５】
なお、これらの固体電解コンデンサ１００，２００において、その両リード端子４，５は、モールド部７を成形したあとにおいて、二点鎖線で示すように、当該モールド部７の裏面側に折り曲げられている。また、前記安全ヒューズ線８には、シリコーン樹脂等の弾性樹脂８ａが塗着されている。
これらの固体電解コンデンサ１００，２００に使用するコンデンサ素子１を製造するに際しては、以下に述べる方法が採用されている。
【０００６】
すなわち、先づ、タンタル等の金属粉末を、図４に示すように、外形寸法ｄ０の断面角型等の多孔質のチップ片２に、当該チップ片２内にタンタル等の金属製陽極棒３の一部を埋設するようにして固め成形したのち焼結し、このチップ片２の複数個を、図５に示すように、金属製の横バー１０に対して、当該各チップ片から突出する陽極棒３を固着することによって、横バー１０の長手方向に適宜間隔で一列に並べて装着する。
【０００７】
次いで、前記横バー１０に固着した各チップ片２を、図６に示すように、処理槽Ａ内に入れたりん酸水溶液等の化成液Ｂに浸漬した状態で直流電流を印加して陽極酸化を行うことにより、当該チップ片２における各金属粉末の表面及び前記陽極棒３における一部の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜を形成する。
次に、前記横バー１０に固着した各チップ片２を、図７に示すように、処理槽Ｃ内に装填したのち、処理槽Ｃ内に、硝酸マンガン水溶液Ｄを、供給弁Ｃ１より当該硝酸マンガン水溶液Ｄの液面が前記チップ片２における上端面２ａと略同一面になる高さまで供給して、各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄ内に浸漬し、次いで、前記処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄを排出弁Ｃ２より順次排出して、その液面を、図８に示すように、各チップ片２の下端面２ｂから下方に下降することにより、各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから液切りし、そして、乾燥・焼成することを複数回にわたって繰り返し、これによって、前記五酸化タンタル等の誘電体膜の表面に、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層６ａを形成する。
【０００８】
更に、前記チップ片２における固体電解質層６ａの表面に、グラファイト膜６ｂを、このグラファイト膜６ｂの表面に銀又はニッケル等の金属膜６ｃを各々形成することにより、チップ片２における各側面２ｃ及び下端面２ｂに、図９に示すように、これら固体電解質層６ａ、グラファイト膜６ｂ及び金属膜６ｃにて構成される陰極側電極膜６を形成すると言う方法が採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来におけるコンデンサ素子の製造方法では、以下に述べるような問題があった。
すなわち、図５に示すように、金属製の横バー１０に対して複数個の各チップ片２を固着する場合において、金属バー１０の下面から各チップ片２の下端面２ｂまでの突出寸法Ｌを、各チップ片２の各々について同じにに揃えることはきわめて困難で、前記各チップ片２における突出寸法Ｌには長い短いのバラ付きが存在するものであることにより、前記横バー１０に固着されている各チップ片２に対して固体電解質層６ａを形成する工程において、前記処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄを排出弁Ｃ２より順次排出して、その液面を、図８に示すように、各チップ片２の下端面２ｂから下方に下降することによって、各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから液切りするとき、下降する液面は、各チップ片２における突出寸法Ｌにはバラ付きが存在することに起因して各チップ片２の下端面２ｂから略同時に離れることなく、各チップ片２のうち突出寸法がＬ′と最も大きくなっているチップ片２については最後に離れることになる。
【００１０】
このとき、突出寸法がＬ′と最も大きいチップ片２の下端面２ｂと液面との間には、表面張力が集中して液面が大きく盛り上がることにより、図８に示すように、可成り太い液柱ができて、そして、この太い液柱が、液面の下降に伴って最後に切れることにより、前記突出寸法がＬ′と最も大きいチップ片２に付着する硝酸マンガン水溶液Ｄの量が、各チップ片２のうち先に液面から離れる他のチップ片２に付着する量より多くなり、換言すると、突出寸法の最も大きいチップ片２には、硝酸マンガン水溶液が余剰に多く付着し、そして、この余剰に付着する硝酸マンガン水溶液が、チップ片２の下端面２ｂに向かって垂れ下がって下端部に水滴状に溜まった状態になり、この状態で乾燥・焼成することを繰り返すことになる。
【００１１】
その結果、前記横バー１０からの突出寸法の最も大きいチップ片２における固体電解質層６ａの膜厚さは、図９に示すように、上端面２ａから下端面２ｂに向かって次第に肉厚状になり、前記チップ片２の下端部における最大外形寸法ｄ０max が、チップ片２における上端部における外形寸法よりも可成り大きくなると共に、チップ片２に対して前記固体電解質層６ａを形成した後の形状が、図９に示すように、上端部から下端部に向かって可成り大きく膨らんだ形状になるから、コンデンサ素子の複数個を横バーを使用して同時に製造するに際、前記した突出寸法の最も大きいチップ片２における形状及び寸法が、コンデンサ素子における所定の範囲から外れると言う不良品になり易く、不良品の発生率が高いと言う問題があった。
【００１２】
本発明は、コンデンサ素子におけるチップ片に対して陰極側となる固体電解質層を形成するに際して、不良品の発生率を確実に低減できるようにした方法を提供することを技術的課題とするものである。
【００１３】
【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の方法は、
「多孔質のチップ片の複数個を横バーに対してその長手方向に沿って適宜間隔で一列状に並べて固着し、次いで、前記横バーの高さ位置と処理槽内に入れた固体電解質層形成用液体の液面との相対的な上昇又は下降にて前記横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体中に浸漬する工程と、前記横バーの高さ位置と前記固体電解質層形成用液体の液面との相対的な上昇又は下降にて横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体から離すように液切りする工程と、前記横バーにおける各チップ片を焼成する工程とを適宜回数繰り返すようにした固体電解質層の形成方法において、
前記横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体から離すように液切りする工程のうち少なくとも各チップ片が前記固体電解質層形成用液体の液面から離れるとき、前記横バーを、その一端部が低く他端部か高くなるように傾斜すると共に、この横バーにおける各チップ片のうち横バーの一端部に位置する少なくとも一つのチップ片に対して液切り部材を接触又は近接することを特徴とする。」
ことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の作用・効果】
このように、横バーにおける各チップ片を固体電解質層形成用液体から離すように液切りする工程のうち、少なくとも、各チップ片が前記固体電解質層形成用液体の液面から離れるとき、前記横バーを、その一端部が低く他端部が高くなるように傾斜することにより、横バーに固着した各チップ片における横バーからの突出寸法にバラ付きが存在しても、各チップ片のうち横バーにおける一端部に位置する少なくとも一つのチップ片が最も低い高さの位置になるから、前記固体電解質層形成用液体における液面は、最後において、前記横バーにおける一端部に位置する少なくとも一つのチップ片から離れることになる。
【００１５】
そこで、前記横バーにおける各チップ片のうち横バーの一端部に位置する少なくとも一つのチップ片に対して液切り部材を接触又は近接することにより、前記少なくとも一つのチップ片に多く付着するか、付着しようとしている電解質層形成用液体は、これに接触又は近接する液切り部材に移行するように吸い取られることになるから、前記少なくとも一つのチップ片に付着する電解質層形成用液体の量を、他のチップ片に付着する電解質層形成用液体の量に近づけるように少なくすることができるのである。
【００１６】
従って、本発明によると、コンデン素子の複数個を横バーを使用して製造する場合において、所定の寸法・形状から外れて不良品になることが確実に少なくなり、不良品の発生率を大幅に低減できる効果を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１０及び図１１の図面について説明する。
これら図１１及び図１２に符号Ｃで示す処理槽は、前記図７及び図８に示す処理槽Ｃと同じものであり、また、符号１０で示す金属製の横バーも、前記図５に示す横バー１０と同じもので、この横バー１０には、多孔質のチップ片２の複数個が、当該各チップ片２から突出する陽極棒３を固着することによって手方向に適宜間隔で一列に並べて装着されている。更に、この横バー１０における各チップ片２は、前記従来と同様に、図６に示す陽極酸化により、五酸化タンタル等の誘電体膜が形成されている。
【００１８】
先づ、前記横バー１０を、前記処理槽Ｃの両側に配設した受け枠体Ｅ１，Ｅ２の上面に載置することにより、これに固着した各コンデンサ素子１におけるチップ片２を、図１０に示すように、処理槽Ｃ内に挿入したのち、処理槽Ｃ内に、硝酸マンガン水溶液Ｄを、供給弁Ｃ１より当該硝酸マンガン水溶液Ｄの液面が前記チップ片２における上端面２ａと略同一面になる高さまで上昇するように供給して、前記各チップ片２を、硝酸マンガン水溶液Ｄ中に浸漬して、各チップ片２の内部に、前記硝酸マンガン水溶液Ｄを浸透する。
【００１９】
次いで、前記処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄを排出弁Ｃ２より順次排出して、その液面を、図１１に示すように、各チップ片２の下端面２ｂから下方に下降することにより、各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから液切りする。
次いで、各チップ片２を乾燥・焼成することを複数回にわたって繰り返し、これによって、前記五酸化タンタル等の誘電体膜の表面に、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層６ａを形成する。
【００２０】
そして、本発明においては、前記図１１に示すように、処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄの液面を下降することによって、各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから液切りする工程のうち、少なくとも各チップ片２が前記硝酸マンガン水溶液Ｄの液面から離れるとき、前記横バーを、その両端を支持する両受け枠体Ｅ１，Ｅ２のうち一方の受け枠体Ｅ１のみを適宜高さだけ上昇動するか、或いは、他方の受け枠体Ｅ２のみを適宜高さだけ下降動することにより、当該横バー１０における一端部１０ａが低く他端部１０ｂが高くなるように水平面に対して適宜角度θに傾斜するように構成する。
【００２１】
更に、前記処理槽Ｃ内に、ブラシ等のような液切り部材Ｆを、当該液切り部材Ｆが前記横バー１０における各チップ片２のうち横バー１０の一端部１０ａに位置する少なくとも一つのチップ片２に対して接触又は近接するようにして設けるのである。
このように、処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄの液面を下降することによって横バー１０における各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから離すように液切りする工程のうち、少なくとも、各チップ片２が前記硝酸マンガン水溶液Ｄの液面から離れるとき、前記横バー１０を、その一端部１０ａが低く他端部１０ｂが高くなるように傾斜することにより、この横バー１０に固着した各チップ片２における横バー１０からの突出寸法Ｌにバラ付きが存在しても、各チップ片２のうち横バー１０における一端部１０ａに位置する少なくとも一つのチップ片２が最も低い高さの位置になるから、前記硝酸マンガン水溶液Ｄにおける液面は、最後において、前記横バー１０における一端部１０ａに位置する少なくとも一つのチップ片２から離れることになる。
【００２２】
そこで、前記横バー１０における各チップ片２のうち横バー１０の一端部１０ａに位置する少なくとも一つのチップ片２に対して、処理槽Ｃ内に設けた液切り部材Ｆを接触又は近接することにより、前記少なくとも一つのチップ片２に多く付着するか、付着しようとしている硝酸マンガン水溶液は、これに接触又は近接する液切り部材Ｆに移行するように吸い取られることになるから、前記少なくとも一つのチップ片２に付着する硝酸マンガン水溶液の量を、他のチップ片２に付着する硝酸マンガン水溶液の量に近づけるように確実に少なくすることができるのである。
【００２３】
なお、前記実施の形態は、処理槽Ｃ内に硝酸マンガン水溶液Ｄを供給してその液面を上昇することにより、この硝酸マンガン水溶液Ｄ中に横バー１０における各チップ片２を浸漬し、前記処理槽Ｃ内における硝酸マンガン水溶液Ｄを排出してその液面を下降することにより、横バー１０における各チップ片２を前記硝酸マンガン水溶液Ｄから離すように液切りする場合を示したが、本発明は、これに限らず、前記両受け枠体Ｅ１，Ｅ２の下降動にて横バー１０を下降することにより、その各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄ中に浸漬する一方、前記両受け枠体Ｅ１，Ｅ２の上昇動にて横バー１０を上昇することにより、その各チップ片２を硝酸マンガン水溶液Ｄから離すように液切りし、この途中において、前記横バー１０を傾斜するよう構成しても良いのであり、また、前記液切り部材Ｆは、前記実施の形態のように、処理槽Ｃ内に設けることに代えて、横バー１０に設けるか、或いは、別のブラケットに設けるようにして良いことは言うまでもない。
【００２４】
特に、本発明者の実験によると、前記液切り部材Ｆとして、スポンジを使用した場合には、硝酸マンガン水溶液Ｄに泡立ちが発生したが、このスポンジに代えてブラシを使用した場合には、硝酸マンガン水溶液Ｄに泡立ちが発生することを低減できるのであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体電解コンデンサの縦断正面図である。
【図２】図１のII−II視平断面図である。
【図３】安全ヒューズ付き固体電解コンデンサの縦断正面図である。
【図４】コンデンサ素子を示す斜視図である。
【図５】前記コンデンサ素子の複数個を横バーに固着した状態を示す斜視図である。
【図６】前記横バーにおける各コンデンサ素子に対して陽極酸化処理を行っている状態を示す図である。
【図７】前記横バーにとける各コンデンサ素子に従来の方法にて固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【図８】前記横バーにおける各コンデンサ素子に従来の方法にて固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【図９】従来の方法によるコンデンサ素子の縦断正面図である。
【図１０】本発明の方法にて横バーにおける各コンデンサ素子に固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【図１１】本発明の方法にて横バーにおける各コンデンサ素子に固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
２ チップ片
２ａ チップ片の上端面
２ｂ チップ片の下端面
３ 陽極棒
６ 陰極側電極膜
６ａ 固体電解質層
６ｂ グラファイト膜６ｂ
６ｃ 金属膜
１０ 横バー
１０ａ 横バーの一端部
１０ｂ 横バーの他端部
Ｃ 処理槽
Ｃ１ 供給弁
Ｃ２ 排出弁
Ｄ 硝酸マンガン水溶液
Ｅ１，Ｅ２ 受け枠体
Ｆ 液切り部材

Claims (1)

1. 多孔質のチップ片の複数個を横バーに対してその長手方向に沿って適宜間隔で一列状に並べて固着し、次いで、前記横バーの高さ位置と処理槽内に入れた固体電解質層形成用液体の液面との相対的な上昇又は下降にて前記横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体中に浸漬する工程と、前記横バーの高さ位置と前記固体電解質層形成用液体の液面との相対的な上昇又は下降にて横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体から離すように液切りする工程と、前記横バーにおける各チップ片を焼成する工程とを適宜回数繰り返すようにした固体電解質層の形成方法において、
   前記横バーにおける各チップ片を前記固体電解質層形成用液体から離すように液切りする工程のうち少なくとも各チップ片が前記固体電解質層形成用液体の液面から離れるとき、前記横バーを、その一端部が低く他端部か高くなるように傾斜すると共に、この横バーにおける各チップ片のうち横バーの一端部に位置する少なくとも一つのチップ片に対して液切り部材を接触又は近接する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おける固体電解質層の形成方法。

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