JP4011925B2 - 固体電解コンデンサ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、導体の外表面に固体電解質層が形成されている固体電解コンデンサ素子、およびこの固体電解コンデンサ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子回路においては、コンデンサが幅広く利用されている。コンデンサの中でも固体電解コンデンサは、比較的小型で大容量であることから電力回路等によく用いられている。
【０００３】
この種従来の固体電解コンデンサ素子の一例を図５に示す。この固体電解コンデンサ素子（以下、単に「コンデンサ素子」という）１００は、タンタルなどの弁作用金属の粉末により形成された多孔質の導体１を有しており、この導体１における外表面および各孔内には、たとえばＴａ2Ｏ5などからなる誘電体層１２，１２′と、たとえばＭｎＯ2などからなる固体電解質層１０４，１０４′とが形成されている。この導体１には、陽極としての金属ワイヤ２が埋設されて一体化されており、この金属ワイヤ２は、導体１の上面１ａから延出している。また、固体電解質層１０４の外表面の一部には、バッファ層８および陰極としての金属層９が形成されている。
【０００４】
このようなコンデンサ素子１００の固体電解質層１０４，１０４′は、通常、誘電体層１２，１２′を形成した導体１を、材料溶液としての硝酸マンガン溶液に浸漬させて引き上げた後、加熱処理を行うといった作業を複数回繰り返すことによって形成される。このとき、硝酸マンガン溶液が金属ワイヤ２にしみ上がって、固体電解質層が金属ワイヤ２の表面にまで連続して形成されてしまった場合には、このコンデンサ素子１００を通電した際に短絡してしまう。そこで、これを防止すべく、硝酸マンガン溶液中に導体１を浸漬させる前に、しみ上がり防止用の嵌合部材１０３を金属ワイヤ２に嵌合させる。このような嵌合部材１０３は、たとえば、４ふっ化エチレン重合体など、撥水性を有する樹脂により形成されており、平面形状が真円形状となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記導体１は、上述したように、多孔質とされており、硝酸マンガン溶液中に浸漬させた導体１を引き上げた際には、硝酸マンガン溶液がその自重により導体１の内部を浸透して下方に移動しやすくなるが、嵌合部材１０３を導体１の上面１ａに対して隙間を介して配置することによって、この隙間に対して、硝酸マンガン溶液を、その表面張力により保持させることができる。これにより、導体１の上面１ａにおける嵌合部材１０３と対向する領域において、固体電解質層１０４の厚みが薄くなるのを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、導体１の上面１ａが長矩形状など、一方向における寸法が長くなるように形成されているような場合では、導体１の上面１ａにおいて、真円形状を呈した嵌合部材１０３が対向していない領域が広くなってしまう。この領域上では、硝酸マンガン溶液中に浸漬させた導体１を引き上げた際に、硝酸マンガン溶液を保持することができないため、固体電解質層１０４の厚みが薄くなってしまう。このような場合、たとえばこのコンデンサ素子１００を樹脂により封止するなどの際に、固体電解質層１０４の厚みが薄い部分が破損してしまい、コンデンサ素子１００の特性においてインピーダンスや漏れ電流が大きくなり、適当な絶縁性が得られない、あるいは所望の電気容量が得られない等の不都合が生じてしまう。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、品質の向上を図ることのできる固体電解コンデンサ素子およびその製造方法を提供することをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本願発明により提供される固体電解コンデンサ素子の製造方法は、第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体を形成する導体形成工程と、嵌合部材を上記金属ワイヤに嵌合させる嵌合工程と、上記導体の外表面を覆うように固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程とを含む固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、上記嵌合工程では、上記嵌合部材として、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と同等となる楕円形に形成されているものを用い、上記金属ワイヤの一側面にＶ溝状のノッチを形成するとともに上記嵌合部材の中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔を上記ノッチに係合させて上記嵌合部材の回転を防止しつつ、この嵌合部材を上記導体の上面に対して隙間を介して配置し、上記固体電解質層形成工程では、少なくとも上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを、上記固体電解質層を形成するための材料溶液中に浸漬してこれを引き上げる作業が含まれることを特徴としている。また、本願発明によって提供される固体電解コンデンサ素子は、第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体と、上記金属ワイヤに嵌合する嵌合部材と、上記導体の外表面を覆う固体電解質層と、を含む固体電解コンデンサであって、上記嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ上記導体の上面の第１寸法および第２寸法と同等となる楕円形をしているとともに、上記金属ワイヤの一側面にはＶ字形のノッチが形成されている一方、上記嵌合部材は、その中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔が上記ノッチに係合することにより、回転が防止されつつ上記導体の上面に対して隙間を介して配置され、この隙間は、上記固体電解質層によって埋められていることを特徴とする。
【００１０】
本願発明によれば、上記嵌合部材は、上記導体の長矩形状の上面に対して隙間を介して配置されているので、上記材料溶液中に浸漬した上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを引き上げた際には、材料溶液を、その表面張力によって上記隙間に保持することができる。これにより、上記導体の上面における嵌合部材と対向する領域に対して充分な厚みの固体電解質層を形成することができる。また、嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と同等もしくは略同等となる楕円形に形成されているので、充分な厚みの固体電解質層を、導体の上面のほぼ全域にわたって形成することが可能となる。したがって、従来例のように、固体電解質層が破損するのを防止することができるので、固体電解コンデンサ素子の品質を向上させることができる。
【００１２】
また、上記導体の上面における角部近傍は、上記嵌合部材が対向していない微小な領域となる。上記浸漬作業を行う際には、この領域から、上記隙間内に材料溶液が入り込みやすい。したがって、この隙間内の全体にわたって材料溶液を充填させうるので、隙間内に気泡が残って固体電解質層に孔部ができてしまうのを防止することができる。
【００１５】
さらに、固体電解コンデンサ素子の製造過程において、上記嵌合部材と上記導体の上面との間の位置関係がずれるのを防止することができるので、固体電解コンデンサ素子の品質を確実に向上することができる。
【００１６】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本願発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法により製造された固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略斜視図である。図２は、図１における金属ワイヤを拡大して示す概略斜視図、図３は、図１における嵌合部材を拡大して示す概略断面図である。また、図４は、図１における固体電解質層を形成する工程を説明するための図である。なお、これらの図において、従来例を示す図５に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００１９】
図１に示す固体電解コンデンサ素子（以下、単に「コンデンサ素子」という）Ａは、多孔質の導体１と、この導体１の上面１ａから先端部２１が延出した金属ワイヤ２と、この金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合されたリング状の嵌合部材３と、導体１における各孔内および外表面に形成された誘電体層１２′および誘電体層１２ないし固体電解質層４′および固体電解質層４とを備えている。また、固体電解質層４の外表面の一部には、さらに、バッファ層８および金属層９が形成されている。
【００２０】
上記導体１は、たとえばタンタル、アルミニウムあるいはニオブなどの弁作用金属の粉末により形成されており、その上面１ａは、第１の方向（図１におけるｘ方向）の第１寸法Ｌが、ｘ方向と直交する第２の方向（図１におけるｙ方向）の第２寸法Ｗよりも長くなるように形成されている。本実施形態では、導体１は、その上面１ａが長矩形状を呈した直方体状に形成されている。
【００２１】
上記金属ワイヤ２は、導体１を構成する金属と同種の金属により形成されており、その基端部２２が導体１に埋設されて一体化されている。
【００２２】
上記嵌合部材３は、たとえば４ふっ化エチレン重合体など、撥水性を有する樹脂により形成されており、導体１の上面１ａに対して隙間ｄ（図４参照）を介して配置されている。この嵌合部材３は、上記ｘ方向の最大寸法（以下、「長さ寸法」という）Ｌ′および上記ｙ方向の最大寸法（以下、「幅寸法」という）Ｗ′がそれぞれ、導体１の上面１ａにおける上記第１寸法Ｌおよび第２寸法Ｗと同等もしくは略同等となるように形成されている。また、このような嵌合部材３においては、導体１の上面１ａにおける見かけの面積に対する面積比が、０．７〜０．９程度となることが好ましい。本実施形態の嵌合部材３は、その平面形状が楕円形状を呈しており、長軸寸法および短軸寸法がそれぞれ、上記長さ寸法Ｌおよび幅寸法Ｗと対応している。なお、嵌合部材３の平面形状は、楕円形状に限ることはなく、これを、たとえば長矩形状あるいはひし形状などとしてもよい。
【００２３】
また、このコンデンサ素子Ａには、金属ワイヤ２を中心として嵌合部材３が回転するのを防止するための回転防止手段が備えられている。より詳細には、嵌合部材３は、図３からよくわかるように、金属ワイヤ２に嵌合するための貫通孔３１の径が金属ワイヤ２の径よりも小となるように形成されている。一方、金属ワイヤ２は、図２に示すように、円柱状を呈しており、嵌合部材３が配置されるべき部位の一側面には、嵌合部材３の内周縁３１′を係止させるためのＶ溝状のノッチ２３が形成されている。これらのことにより、嵌合部材３は、図３に示すように、内周縁３１′の近傍が弾性的に変形されつつ金属ワイヤ２に嵌合させられ、弾性的に変形した部分の一部が元の状態に戻って、内周縁３１′がノッチ２３に係合する。したがって、内周縁３１′におけるノッチ２３に係合した部分を再び弾性変形させることができる程度以上の力が嵌合部材３に負荷されない限り、嵌合部材３は、金属ワイヤ２を中心として回転しない。
【００２４】
上記誘電体層１２′および誘電体層１２はそれぞれ、上記導体１における各孔の壁面および外表面を酸化することによって形成されたものであり、たとえばＴａ2Ｏ5からなる。これら誘電体層１２，１２′は、誘電体として機能するものであり、固体電解コンデンサ素子Ａの容量は、この誘電体層１２，１２′の総面積および厚みにより決定される。
【００２５】
上記固体電解質層４ならびに固体電解質層４′はそれぞれ、導体１の外表面を誘電体層１２の上から覆うように、ならびに誘電体層１２′を形成した後においてなお残存する導体１の空洞部分を埋めるように形成したものであり、たとえばマンガンの酸化物層（ＭｎＯ2）からなる。
【００２６】
上記バッファ層８は、グラファイトなどにより構成されており、固体電解質層４と金属層９との間の接触点抵抗が大きい場合に、これらの間の抵抗を小さくする目的で設けられる。たとえば、固体電解質層４がＭｎＯ2により構成され、金属層９がＡｇなどにより構成されている場合などにバッファ層８が設けられる。そのため、バッファ層８は、必要に応じて設けられる任意のものである。
【００２７】
上記金属層９は、たとえばメッキ処理を施してＡｇなどの導体層を形成することにより設けられる。
【００２８】
次に、上記構成を有するコンデンサ素子Ａの製造方法について簡単に説明する。
【００２９】
まず、上記導体１を形成する。この工程では、上記した弁作用金属の粉末を圧縮成形し、これを高真空状態において焼結することによって多孔質焼結体としての導体１を得る。
【００３０】
なお、導体１には、上記したように、金属ワイヤ２が設けられているが、この金属ワイヤ２は、導体１を形成する過程において圧縮形成を行う際にその基端部２２を同時に埋設し、あるいは圧縮形成を行った後に導体１内にその基端部２２を埋設することによって、導体１と一体化される。
【００３１】
次いで、上記誘電体層１２，１２′を形成する。誘電体層１２，１２′は、導体１を陽極酸化することによって形成される。導体１の陽極酸化に際しては、たとえば、陰極として機能する金属容器内にリン酸溶液を保持し、この溶液内に導体１を陽極として浸漬した状態において、導体１と金属容器との間を通電することによって行なわれる。これにより、導体１におけるリン酸溶液と接する部分、すなわち導体１の外表面およびその内部の各孔の壁面１１ａは、その表層がそれぞれ、弁作用金属の酸化物からなる誘電体層１２および誘電体層１２′となる。
【００３２】
次いで、金属ワイヤ２の先端部２１における所定の部位に上記ノッチ２３を形成する。この工程は、たとえば、金属ワイヤ２に対して刃先角度が８０度〜１００度程度の刃物を押し当てるなどして、容易に行なわれる。なお、この工程は、誘電体層１２を形成する工程の前に行っても良い。
【００３３】
次いで、図３に示すように、上記嵌合部材３を金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合させていき、嵌合部材３の内周縁３１′の一部をノッチ２３に係合させる。これにより、嵌合部材３は、導体１の上面１ａに対して隙間ｄを介して配置される。なお、この嵌合工程においては、嵌合部材３の長手方向が導体１の上面１ａの長手方向に対応するようにする。
【００３４】
次いで、上記固体電解質層４，４′を形成する。この固体電解質層形成工程は、誘電体層１２，１２′を形成した導体１を、たとえば硝酸マンガン溶液などの材料溶液中に浸漬させて引き上げる浸漬処理を行った後、加熱処理を行うといった一連の処理を複数回繰り返すことによって形成される。ここで、導体１を材料溶液に浸漬する際には、図４に示すように、少なくとも上記導体１の全体と上記嵌合部材３の下面３ａとが材料溶液４０に漬かるようにし、より詳細には、金属ワイヤ２における嵌合部材３が嵌合された部位よりも上方の部分が材料溶液４０に漬からないようにするのが好ましい。このとき、嵌合部材３は、上述したように、導体１の上面１ａに対して隙間ｄを介して配置されているので、導体１を材料溶液４０から引き上げた際に、材料溶液は、その表面張力によって隙間ｄ内に保持される。この隙間ｄの寸法は、たとえば、導体１の上面１ａの一辺の長さが０．５ｍｍ〜３．５ｍｍの場合、２０μｍ〜３０μｍとされているのが好ましい。
【００３５】
この工程において、材料溶液４０は、金属ワイヤ２の表面上をしみ上がろうとするが、上記嵌合部材３によってこのしみ上がりが防止されるので、金属ワイヤ２の先端部２１における嵌合部材３が嵌合された部位よりも上方の部分には、固体電解質層４が形成されない。
【００３６】
次いで、上記バッファ層８および陰極金属層９を形成し、上記コンデンサ素子Ａが形成される。
【００３７】
本実施の形態では、嵌合部材３は、上記ｘ方向に沿った長さ寸法Ｌ′および上記ｙ方向に沿った幅寸法Ｗ′がそれぞれ、導体１の上面１ａにおける上記長さ寸法Ｌおよび幅寸法Ｗと同等もしくは略同等となるように形成されているので、上記固体電解質層形成工程において、上記浸漬処理を行う際に、導体１の上面１ａ上のほぼ全域にわたって材料溶液を保持することができる。これにより、導体１の上面１ａ上のほぼ全域に対して、充分な厚みの固体電解質層４を形成することができる。
【００３８】
嵌合部材３はまた、金属ワイヤ２を中心として回転するのが防止されているので、嵌合部材３を金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合させた後、固体電解質層４を形成するまでの間において、導体１の上面１ａに対する配置がずれることがないので、導体１の上面１ａに対して固体電解質層４を上記した形態となるように確実に形成することができる。
【００３９】
また、嵌合部材３の平面形状は楕円形状、そして導体１の上面１ａは長矩形状を呈しているので、上記固体電解質層形成工程における上記浸漬処理の際に、材料溶液は、導体１の上面１ａにおける上記嵌合部材３が対向していない微小な領域から隙間ｄ間に入り込みやすくなるため、この隙間ｄに気泡などが残って、導体１の上面１ａ上の固体電解質層４に孔部ができるのを防止することができる。
【００４０】
このようにして形成されたコンデンサ素子Ａでは、上記したように、充分な厚みの固体電解質層４を、導体１の上面１ａのほぼ全域に対して形成できるので、固体電解質層４が破損することによって、コンデンサ素子Ａの特性においてインピーダンスや漏れ電流が大きくなるのを防止することができる。
【００４１】
もちろん、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更はすべて本願発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法により製造された固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１における金属ワイヤを拡大して示す概略斜視図である。
【図３】図１における嵌合部材を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図１における固体電解質層を形成する工程を説明するための図である。
【図５】従来の固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 導体
２ 金属ワイヤ
３ 嵌合部材
４ 固体電解質層
２３ ノッチ
Ａ 固体電解コンデンサ素子
【発明の属する技術分野】
本願発明は、導体の外表面に固体電解質層が形成されている固体電解コンデンサ素子、およびこの固体電解コンデンサ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子回路においては、コンデンサが幅広く利用されている。コンデンサの中でも固体電解コンデンサは、比較的小型で大容量であることから電力回路等によく用いられている。
【０００３】
この種従来の固体電解コンデンサ素子の一例を図５に示す。この固体電解コンデンサ素子（以下、単に「コンデンサ素子」という）１００は、タンタルなどの弁作用金属の粉末により形成された多孔質の導体１を有しており、この導体１における外表面および各孔内には、たとえばＴａ2Ｏ5などからなる誘電体層１２，１２′と、たとえばＭｎＯ2などからなる固体電解質層１０４，１０４′とが形成されている。この導体１には、陽極としての金属ワイヤ２が埋設されて一体化されており、この金属ワイヤ２は、導体１の上面１ａから延出している。また、固体電解質層１０４の外表面の一部には、バッファ層８および陰極としての金属層９が形成されている。
【０００４】
このようなコンデンサ素子１００の固体電解質層１０４，１０４′は、通常、誘電体層１２，１２′を形成した導体１を、材料溶液としての硝酸マンガン溶液に浸漬させて引き上げた後、加熱処理を行うといった作業を複数回繰り返すことによって形成される。このとき、硝酸マンガン溶液が金属ワイヤ２にしみ上がって、固体電解質層が金属ワイヤ２の表面にまで連続して形成されてしまった場合には、このコンデンサ素子１００を通電した際に短絡してしまう。そこで、これを防止すべく、硝酸マンガン溶液中に導体１を浸漬させる前に、しみ上がり防止用の嵌合部材１０３を金属ワイヤ２に嵌合させる。このような嵌合部材１０３は、たとえば、４ふっ化エチレン重合体など、撥水性を有する樹脂により形成されており、平面形状が真円形状となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記導体１は、上述したように、多孔質とされており、硝酸マンガン溶液中に浸漬させた導体１を引き上げた際には、硝酸マンガン溶液がその自重により導体１の内部を浸透して下方に移動しやすくなるが、嵌合部材１０３を導体１の上面１ａに対して隙間を介して配置することによって、この隙間に対して、硝酸マンガン溶液を、その表面張力により保持させることができる。これにより、導体１の上面１ａにおける嵌合部材１０３と対向する領域において、固体電解質層１０４の厚みが薄くなるのを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、導体１の上面１ａが長矩形状など、一方向における寸法が長くなるように形成されているような場合では、導体１の上面１ａにおいて、真円形状を呈した嵌合部材１０３が対向していない領域が広くなってしまう。この領域上では、硝酸マンガン溶液中に浸漬させた導体１を引き上げた際に、硝酸マンガン溶液を保持することができないため、固体電解質層１０４の厚みが薄くなってしまう。このような場合、たとえばこのコンデンサ素子１００を樹脂により封止するなどの際に、固体電解質層１０４の厚みが薄い部分が破損してしまい、コンデンサ素子１００の特性においてインピーダンスや漏れ電流が大きくなり、適当な絶縁性が得られない、あるいは所望の電気容量が得られない等の不都合が生じてしまう。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、品質の向上を図ることのできる固体電解コンデンサ素子およびその製造方法を提供することをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本願発明により提供される固体電解コンデンサ素子の製造方法は、第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体を形成する導体形成工程と、嵌合部材を上記金属ワイヤに嵌合させる嵌合工程と、上記導体の外表面を覆うように固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程とを含む固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、上記嵌合工程では、上記嵌合部材として、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と同等となる楕円形に形成されているものを用い、上記金属ワイヤの一側面にＶ溝状のノッチを形成するとともに上記嵌合部材の中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔を上記ノッチに係合させて上記嵌合部材の回転を防止しつつ、この嵌合部材を上記導体の上面に対して隙間を介して配置し、上記固体電解質層形成工程では、少なくとも上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを、上記固体電解質層を形成するための材料溶液中に浸漬してこれを引き上げる作業が含まれることを特徴としている。また、本願発明によって提供される固体電解コンデンサ素子は、第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体と、上記金属ワイヤに嵌合する嵌合部材と、上記導体の外表面を覆う固体電解質層と、を含む固体電解コンデンサであって、上記嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ上記導体の上面の第１寸法および第２寸法と同等となる楕円形をしているとともに、上記金属ワイヤの一側面にはＶ字形のノッチが形成されている一方、上記嵌合部材は、その中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔が上記ノッチに係合することにより、回転が防止されつつ上記導体の上面に対して隙間を介して配置され、この隙間は、上記固体電解質層によって埋められていることを特徴とする。
【００１０】
本願発明によれば、上記嵌合部材は、上記導体の長矩形状の上面に対して隙間を介して配置されているので、上記材料溶液中に浸漬した上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを引き上げた際には、材料溶液を、その表面張力によって上記隙間に保持することができる。これにより、上記導体の上面における嵌合部材と対向する領域に対して充分な厚みの固体電解質層を形成することができる。また、嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と同等もしくは略同等となる楕円形に形成されているので、充分な厚みの固体電解質層を、導体の上面のほぼ全域にわたって形成することが可能となる。したがって、従来例のように、固体電解質層が破損するのを防止することができるので、固体電解コンデンサ素子の品質を向上させることができる。
【００１２】
また、上記導体の上面における角部近傍は、上記嵌合部材が対向していない微小な領域となる。上記浸漬作業を行う際には、この領域から、上記隙間内に材料溶液が入り込みやすい。したがって、この隙間内の全体にわたって材料溶液を充填させうるので、隙間内に気泡が残って固体電解質層に孔部ができてしまうのを防止することができる。
【００１５】
さらに、固体電解コンデンサ素子の製造過程において、上記嵌合部材と上記導体の上面との間の位置関係がずれるのを防止することができるので、固体電解コンデンサ素子の品質を確実に向上することができる。
【００１６】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本願発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法により製造された固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略斜視図である。図２は、図１における金属ワイヤを拡大して示す概略斜視図、図３は、図１における嵌合部材を拡大して示す概略断面図である。また、図４は、図１における固体電解質層を形成する工程を説明するための図である。なお、これらの図において、従来例を示す図５に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００１９】
図１に示す固体電解コンデンサ素子（以下、単に「コンデンサ素子」という）Ａは、多孔質の導体１と、この導体１の上面１ａから先端部２１が延出した金属ワイヤ２と、この金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合されたリング状の嵌合部材３と、導体１における各孔内および外表面に形成された誘電体層１２′および誘電体層１２ないし固体電解質層４′および固体電解質層４とを備えている。また、固体電解質層４の外表面の一部には、さらに、バッファ層８および金属層９が形成されている。
【００２０】
上記導体１は、たとえばタンタル、アルミニウムあるいはニオブなどの弁作用金属の粉末により形成されており、その上面１ａは、第１の方向（図１におけるｘ方向）の第１寸法Ｌが、ｘ方向と直交する第２の方向（図１におけるｙ方向）の第２寸法Ｗよりも長くなるように形成されている。本実施形態では、導体１は、その上面１ａが長矩形状を呈した直方体状に形成されている。
【００２１】
上記金属ワイヤ２は、導体１を構成する金属と同種の金属により形成されており、その基端部２２が導体１に埋設されて一体化されている。
【００２２】
上記嵌合部材３は、たとえば４ふっ化エチレン重合体など、撥水性を有する樹脂により形成されており、導体１の上面１ａに対して隙間ｄ（図４参照）を介して配置されている。この嵌合部材３は、上記ｘ方向の最大寸法（以下、「長さ寸法」という）Ｌ′および上記ｙ方向の最大寸法（以下、「幅寸法」という）Ｗ′がそれぞれ、導体１の上面１ａにおける上記第１寸法Ｌおよび第２寸法Ｗと同等もしくは略同等となるように形成されている。また、このような嵌合部材３においては、導体１の上面１ａにおける見かけの面積に対する面積比が、０．７〜０．９程度となることが好ましい。本実施形態の嵌合部材３は、その平面形状が楕円形状を呈しており、長軸寸法および短軸寸法がそれぞれ、上記長さ寸法Ｌおよび幅寸法Ｗと対応している。なお、嵌合部材３の平面形状は、楕円形状に限ることはなく、これを、たとえば長矩形状あるいはひし形状などとしてもよい。
【００２３】
また、このコンデンサ素子Ａには、金属ワイヤ２を中心として嵌合部材３が回転するのを防止するための回転防止手段が備えられている。より詳細には、嵌合部材３は、図３からよくわかるように、金属ワイヤ２に嵌合するための貫通孔３１の径が金属ワイヤ２の径よりも小となるように形成されている。一方、金属ワイヤ２は、図２に示すように、円柱状を呈しており、嵌合部材３が配置されるべき部位の一側面には、嵌合部材３の内周縁３１′を係止させるためのＶ溝状のノッチ２３が形成されている。これらのことにより、嵌合部材３は、図３に示すように、内周縁３１′の近傍が弾性的に変形されつつ金属ワイヤ２に嵌合させられ、弾性的に変形した部分の一部が元の状態に戻って、内周縁３１′がノッチ２３に係合する。したがって、内周縁３１′におけるノッチ２３に係合した部分を再び弾性変形させることができる程度以上の力が嵌合部材３に負荷されない限り、嵌合部材３は、金属ワイヤ２を中心として回転しない。
【００２４】
上記誘電体層１２′および誘電体層１２はそれぞれ、上記導体１における各孔の壁面および外表面を酸化することによって形成されたものであり、たとえばＴａ2Ｏ5からなる。これら誘電体層１２，１２′は、誘電体として機能するものであり、固体電解コンデンサ素子Ａの容量は、この誘電体層１２，１２′の総面積および厚みにより決定される。
【００２５】
上記固体電解質層４ならびに固体電解質層４′はそれぞれ、導体１の外表面を誘電体層１２の上から覆うように、ならびに誘電体層１２′を形成した後においてなお残存する導体１の空洞部分を埋めるように形成したものであり、たとえばマンガンの酸化物層（ＭｎＯ2）からなる。
【００２６】
上記バッファ層８は、グラファイトなどにより構成されており、固体電解質層４と金属層９との間の接触点抵抗が大きい場合に、これらの間の抵抗を小さくする目的で設けられる。たとえば、固体電解質層４がＭｎＯ2により構成され、金属層９がＡｇなどにより構成されている場合などにバッファ層８が設けられる。そのため、バッファ層８は、必要に応じて設けられる任意のものである。
【００２７】
上記金属層９は、たとえばメッキ処理を施してＡｇなどの導体層を形成することにより設けられる。
【００２８】
次に、上記構成を有するコンデンサ素子Ａの製造方法について簡単に説明する。
【００２９】
まず、上記導体１を形成する。この工程では、上記した弁作用金属の粉末を圧縮成形し、これを高真空状態において焼結することによって多孔質焼結体としての導体１を得る。
【００３０】
なお、導体１には、上記したように、金属ワイヤ２が設けられているが、この金属ワイヤ２は、導体１を形成する過程において圧縮形成を行う際にその基端部２２を同時に埋設し、あるいは圧縮形成を行った後に導体１内にその基端部２２を埋設することによって、導体１と一体化される。
【００３１】
次いで、上記誘電体層１２，１２′を形成する。誘電体層１２，１２′は、導体１を陽極酸化することによって形成される。導体１の陽極酸化に際しては、たとえば、陰極として機能する金属容器内にリン酸溶液を保持し、この溶液内に導体１を陽極として浸漬した状態において、導体１と金属容器との間を通電することによって行なわれる。これにより、導体１におけるリン酸溶液と接する部分、すなわち導体１の外表面およびその内部の各孔の壁面１１ａは、その表層がそれぞれ、弁作用金属の酸化物からなる誘電体層１２および誘電体層１２′となる。
【００３２】
次いで、金属ワイヤ２の先端部２１における所定の部位に上記ノッチ２３を形成する。この工程は、たとえば、金属ワイヤ２に対して刃先角度が８０度〜１００度程度の刃物を押し当てるなどして、容易に行なわれる。なお、この工程は、誘電体層１２を形成する工程の前に行っても良い。
【００３３】
次いで、図３に示すように、上記嵌合部材３を金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合させていき、嵌合部材３の内周縁３１′の一部をノッチ２３に係合させる。これにより、嵌合部材３は、導体１の上面１ａに対して隙間ｄを介して配置される。なお、この嵌合工程においては、嵌合部材３の長手方向が導体１の上面１ａの長手方向に対応するようにする。
【００３４】
次いで、上記固体電解質層４，４′を形成する。この固体電解質層形成工程は、誘電体層１２，１２′を形成した導体１を、たとえば硝酸マンガン溶液などの材料溶液中に浸漬させて引き上げる浸漬処理を行った後、加熱処理を行うといった一連の処理を複数回繰り返すことによって形成される。ここで、導体１を材料溶液に浸漬する際には、図４に示すように、少なくとも上記導体１の全体と上記嵌合部材３の下面３ａとが材料溶液４０に漬かるようにし、より詳細には、金属ワイヤ２における嵌合部材３が嵌合された部位よりも上方の部分が材料溶液４０に漬からないようにするのが好ましい。このとき、嵌合部材３は、上述したように、導体１の上面１ａに対して隙間ｄを介して配置されているので、導体１を材料溶液４０から引き上げた際に、材料溶液は、その表面張力によって隙間ｄ内に保持される。この隙間ｄの寸法は、たとえば、導体１の上面１ａの一辺の長さが０．５ｍｍ〜３．５ｍｍの場合、２０μｍ〜３０μｍとされているのが好ましい。
【００３５】
この工程において、材料溶液４０は、金属ワイヤ２の表面上をしみ上がろうとするが、上記嵌合部材３によってこのしみ上がりが防止されるので、金属ワイヤ２の先端部２１における嵌合部材３が嵌合された部位よりも上方の部分には、固体電解質層４が形成されない。
【００３６】
次いで、上記バッファ層８および陰極金属層９を形成し、上記コンデンサ素子Ａが形成される。
【００３７】
本実施の形態では、嵌合部材３は、上記ｘ方向に沿った長さ寸法Ｌ′および上記ｙ方向に沿った幅寸法Ｗ′がそれぞれ、導体１の上面１ａにおける上記長さ寸法Ｌおよび幅寸法Ｗと同等もしくは略同等となるように形成されているので、上記固体電解質層形成工程において、上記浸漬処理を行う際に、導体１の上面１ａ上のほぼ全域にわたって材料溶液を保持することができる。これにより、導体１の上面１ａ上のほぼ全域に対して、充分な厚みの固体電解質層４を形成することができる。
【００３８】
嵌合部材３はまた、金属ワイヤ２を中心として回転するのが防止されているので、嵌合部材３を金属ワイヤ２の先端部２１に嵌合させた後、固体電解質層４を形成するまでの間において、導体１の上面１ａに対する配置がずれることがないので、導体１の上面１ａに対して固体電解質層４を上記した形態となるように確実に形成することができる。
【００３９】
また、嵌合部材３の平面形状は楕円形状、そして導体１の上面１ａは長矩形状を呈しているので、上記固体電解質層形成工程における上記浸漬処理の際に、材料溶液は、導体１の上面１ａにおける上記嵌合部材３が対向していない微小な領域から隙間ｄ間に入り込みやすくなるため、この隙間ｄに気泡などが残って、導体１の上面１ａ上の固体電解質層４に孔部ができるのを防止することができる。
【００４０】
このようにして形成されたコンデンサ素子Ａでは、上記したように、充分な厚みの固体電解質層４を、導体１の上面１ａのほぼ全域に対して形成できるので、固体電解質層４が破損することによって、コンデンサ素子Ａの特性においてインピーダンスや漏れ電流が大きくなるのを防止することができる。
【００４１】
もちろん、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更はすべて本願発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法により製造された固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１における金属ワイヤを拡大して示す概略斜視図である。
【図３】図１における嵌合部材を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図１における固体電解質層を形成する工程を説明するための図である。
【図５】従来の固体電解コンデンサ素子の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 導体
２ 金属ワイヤ
３ 嵌合部材
４ 固体電解質層
２３ ノッチ
Ａ 固体電解コンデンサ素子
Claims (4)
- 第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体を形成する導体形成工程と、嵌合部材を上記金属ワイヤに嵌合させる嵌合工程と、上記導体の外表面を覆うように固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程とを含む固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、
上記嵌合工程では、上記嵌合部材として、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と同等となる楕円形に形成されているものを用い、上記金属ワイヤの一側面にＶ溝状のノッチを形成するとともに上記嵌合部材の中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔を上記ノッチに係合させて上記嵌合部材の回転を防止しつつ、この嵌合部材を上記導体の上面に対して隙間を介して配置し、
上記固体電解質層形成工程では、少なくとも上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを、上記固体電解質層を形成するための材料溶液中に浸漬してこれを引き上げる作業が含まれることを特徴とする、固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体を形成する導体形成工程と、嵌合部材を上記金属ワイヤに嵌合させる嵌合工程と、上記導体の外表面を覆うように固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程とを含む固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、
上記嵌合工程では、上記嵌合部材として、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ、上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と対応し、上記導体の上面における見かけの面積に対する面積比が０．７〜０．９となるように形成されているものを用い、上記金属ワイヤの一側面にＶ溝状のノッチを形成するとともに上記嵌合部材の中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔を上記ノッチに係合させて上記嵌合部材の回転を防止しつつ、この嵌合部材を上記導体の上面に対して隙間を介して配置し、
上記固体電解質層形成工程では、少なくとも上記導体の全体と上記嵌合部材の下面とを、上記固体電解質層を形成するための材料溶液中に浸漬してこれを引き上げる作業が含まれることを特徴とする、固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体と、上記金属ワイヤに嵌合する嵌合部材と、上記導体の外表面を覆う固体電解質層と、を含む固体電解コンデンサであって、
上記嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ上記導体の上面の第１寸法および第２寸法と同等となる楕円形をしているとともに、上記金属ワイヤの一側面にはＶ字形のノッチが形成されている一方、上記嵌合部材は、その中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔が上記ノッチに係合することにより、回転が防止されつつ上記導体の上面に対して隙間を介して配置され、この隙間は、上記固体電解質層によって埋められていることを特徴とする、固体電解コンデンサ素子。 - 第１の方向の第１寸法がこれと直交する第２の方向の第２寸法よりも長いとされた長矩形状の上面を有し、かつこの上面から金属ワイヤが延出している導体と、上記金属ワイヤに嵌合する嵌合部材と、上記導体の外表面を覆う固体電解質層と、を含む固体電解コンデンサであって、
上記嵌合部材は、上記第１の方向の長軸寸法および上記第２の方向の短軸寸法がそれぞれ上記導体の上面における上記第１寸法および上記第２寸法と対応し、上記導体の上面における見かけの面積に対する面積比が０．７〜０．９となるように形成されているとともに、上記金属ワイヤの一側面にはＶ字形のノッチが形成されている一方、上記嵌合部材は、その中心に形成した上記金属ワイヤの径よりも小径の貫通孔が上記ノッチに係合することにより、回転が防止されつつ上記導体の上面に対して隙間を介して配置され、この隙間 は、上記固体電解質層によって埋められていることを特徴とする、固体電解コンデンサ素子。
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