JP4015603B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本願発明は、弁作用を有する金属の多孔質焼結体を用いた固体電解コンデンサの製造方法に関する。

従来、ＣＰＵなどのデバイスから発生するノイズの除去や、電子機器の電源系の安定化を目的として、弁作用を有する多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサが、広く用いられている。

そのような固体電解コンデンサの製造方法の一例として、図２３および図２４に示される方法が提案されている（特許文献１参照。）。図２３に示すように、この製造方法に用いられる金型Ｂは、固定ブロック１１１、４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄ、および可動ブロック１１３を備えている。図２４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この製造方法においては、固定ブロック１１１および４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄにより形成された空間部１１７内にワイヤ１０５を配置し、弁作用を有する金属の粉末１０４を充填する。次いで、粉末１０４を、可動ブロック１１３により覆い、４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄを所定距離だけ空間部１１７の中央に向けて移動させて、四方から圧縮することにより、粉末１０４を加圧成形する。この後に、この多孔質体を加熱焼成することにより、多孔質焼結体が得られ、この多孔質焼結体を用いて固体電解コンデンサを製造する。

特開２００３−７７７６９号公報

近年、ＣＰＵの高クロック化や、電子機器の高速化およびデジタル化に伴い、上記コンデンサとしても、広い周波数帯域におけるノイズ除去特性の向上や、高い周波数に対応して高い応答性で大容量の電力供給を行なうことが求められている。このような要請に応える手段としては、コンデンサの大容量化、低抵抗化および低インピーダンス化が有効である。

コンデンサの大容量化を図る手段としては、複数個の多孔質体を用いたコンデンサとすることがあるが、製造工程の複雑化、コンデンサのサイズの増大などの不具合がある。また、複数個のコンデンサを電気回路に並列に接続させて、大容量のコンデンサと等価な機能を実現することも行なわれているが、これらのコンデンサに通電するための配線パターンの本数が増え、長さも長くなるために、配線パターンのインピーダンス増加、基板上のスペース効率の低下および部品点数の増加に伴うコストの増大を招く。したがって、コンデンサ単体として大型化を抑制しつつ大容量化を図ることが望ましい。多孔質焼結体を用いたコンデンサにおいては、多孔質焼結体の大型化と、高密度化とにより、コンデンサ自体のサイズをそれほど大きくすることなく、大容量化を図ることができる。

一方、多孔質焼結体を大型化すると、それに伴って、等価直列抵抗と等価直列インダクタンスとが大きくなってしまう。このような弊害を回避する手段として、多孔質焼結体を偏平化することがある。つまり、多孔質焼結体を偏平とすることにより、多孔質焼結体内を流れる電流の経路が短くなる。また、多孔質焼結体の表面積が大きくなるために、たとえば多孔質焼結体の表面に設けられるグラファイト層や銀層との接触面積が大きくなる。これらにより、低抵抗化と低インピーダンス化とが可能となる。一方、偏平な多孔質焼結体を用いたコンデンサは、高さの比較的低いものとすることが可能であり、コンデンサが組み込まれる機器の薄型化、省スペース化にも有利である。

このように、高周波数帯域におけるノイズ除去特性の向上および大容量の電力供給の高速応答化の要請に応えるためには、多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサの場合、この多孔質焼結体の大型化、高密度化および偏平化を図ることが望ましい。

しかしながら、従来の製造方法には、大型、高密度かつ偏平な多孔質体を形成する場合に、以下に述べるように未だ改善すべき点があった。

第１に、大型の多孔質体を形成するには、空間部１１７内の容積を大きくする必要があるために、これに伴って４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄの移動距離が長くなる。さらに、高密度な多孔質体を形成するには、上記加圧成形前後における空間部１１７内の容積の比を大きくする必要があるために、押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄの移動距離がさらに長くなる。４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄの移動距離が長くなるほど、上記多孔質体の中心部付近と外縁部付近とで粉末１０４の密度に粗密が生じやすくなり、上記多孔質体内の密度分布が不均一となる。偏平な多孔質体において粉末１０４の密度分布が不均一であると、上記多孔質体を加熱焼成する際に、過度に変形したり、強度が不足して破損するなどの不具合が生じる虞れがあった。また、多孔質体の均一性が十分でないために、上記加熱焼成が適切に行なえないと、この多孔質体から製造されるコンデンサの漏れ電流を増大させる原因ともなり得る。さらに、粉末１０４の密度が不均一であると、上記多孔質体に進入して設けられるワイヤ１０５と粉末１０４との結合が不十分となり、これらの間の接触抵抗が大きくなる虞れがあった。

第２に、従来の製造方法においては、上記多孔質体の厚み方向と交差する方向において、４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄにより粉末１０４を圧縮するために、上記多孔質体の表面のうち厚み方向を向いている上下表面が、これらと対向する固定ブロック１１１および可動ブロック１１３の表面と擦れ合うこととなる。上記したように大型化および高密度化に伴って４つの押圧ブロック１１２Ａ〜１１２Ｄの移動距離が長くなると、上記上下表面が擦れ合う距離も長くなる。さらに、上記多孔質体を高密度に仕上げるためには、大きな圧縮力で上記粉末を圧縮する必要があり、上記上下表面と固定ブロック１１１および可動ブロック１１３との接触圧も大きくなる。これらにより、上記上下表面は、その表層部に存在する微細な孔が摩擦により塞がれて目詰まりが発生する可能性が高くなる。上記多孔質体の表面に目詰まりが発生すると、この多孔質体を加熱焼成により多孔質焼結体とした後に、たとえば誘電体層を形成するためのリン酸水溶液や、電解質層を形成するための二酸化マンガン水溶液を、この面から多孔質焼結体内に含浸させることが困難となる。特に、上記多孔質焼結体が偏平であるほど、上記上下表面は、上記多孔質体の全表面に対する割合が大きくなるために、上記多孔質焼結体内の上記誘電体層や電解質層の形成が阻害される虞れが大きくなり、極性を有する固体電解コンデンサとしての機能を適切に発揮することが困難な場合があった。また、上記目詰まりが発生すると、たとえば上記多孔質焼結体の表面に形成されるグラファイト層および銀層と、上記多孔質焼結体に形成された電解質層との接触面積が減少し、これらの間の接触抵抗が大きくなる虞れがあった。

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、大型、高密度かつ偏平な多孔質体を適切に形成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している。

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。

本願発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用を有する金属の粉末を、金型の上向きの底面と内向きの側面とにより囲まれた空間部に充填する工程と、上記空間部に充填された上記粉末を加圧成形することにより、偏平な多孔質体を形成する工程と、を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、上記粉末の加圧成形は、上記側面が固定された状態において、上記粉末を上記多孔質体の厚み方向としての上下方向に圧縮することにより行ない、上記金型としては、上記側面を形成する可動ブロックが水平方向に移動自在とされたものを使用し、上記粉末の加圧成形の前に、弁作用を有する金属製のワイヤの一部を上記可動ブロックの内向きの側面から上記空間部に向けて略水平に延出させるワイヤ配置工程と、上記粉末の加圧成形の後に、上記可動ブロックを上記多孔質体から離間する方向に退避させる工程と、をさらに含んでいるとともに、上記粉末の加圧成形は、上記底面が固定された状態において、上記空間部の上方から上記空間部に向けて上記金型の押圧ブロックを下降させることにより行ない、上記可動ブロックを退避させる工程においては、上記粉末を加圧成形するときよりも弱い圧縮力で上記多孔質体を上記金型の上記上向き底面と上記押圧ブロックとによって挟持させておくことを特徴としている。なお、本願発明でいうワイヤとは、円形状の断面を有するいわゆる針金に限らず、たとえば矩形状の断面を有する帯状のものも含む概念である。

このような構成によれば、上記偏平な多孔質体の加圧成形において、上記粉末を上記多孔質体の厚み方向に圧縮することにより、従来技術と比べて金型の移動距離が短くなる。そのために、上記粉末の密度に粗密を生じにくく、上記多孔質体内における上記粉末の密度分布の均一化を図ることが可能である。したがって、加熱焼成する工程において、上記多孔質体が反ったり破損するなどの不具合が生じる虞れが少ない。また、上記粉末の加圧成形においては、上記多孔質体の表面のうち、上記厚み方向に起立する複数の側面が、上記金型の側面と擦れ合うこととなり、上記多孔質体の上下表面は、上記金型とほとんど擦れ合うことが無い。そのために、比較的大きな面積を有する上記上下表面においては、目詰まりが発生する虞れが少なく、これらの面から上記誘電体層や電解質層を形成するための水溶液を十分に含浸させることが可能である。したがって、上記多孔質焼結体内に誘電体層や電解質層を適切に形成可能であり、極性を有する固体電解コンデンサとしての機能を適切に発揮することができる。また、上記多孔質焼結体の表面に形成されるグラファイト層や銀層の接触抵抗を小さくすることができる。特に、大型かつ高密度な焼結体を形成する場合に、上記粉末の均一化や、上記表面の目詰まり抑制に好適である。さらに、上記粉末を上記厚み方向に対して交差する四方から圧縮する構成と比べて、上記粉末を加圧成形に必要な所定の圧縮力で移動する金型の部分が少なくなるために、簡素な装置とすることができる。また、このような構成によれば、上記多孔質体に設けられた上記ワイヤが、上記多孔質体に一部が進入する陽極となり、このような陽極と多孔質体とを備えた固体電解コンデンサの中間品を適切に製造することができる。上記陽極を上記多孔質体に接合するなどの工程をあらたに必要としないために、作業効率が良い。また、上記粉末は、上記ワイヤの軸方向に交差する方向に圧縮される。さらに、偏平な上記多孔質体の厚み方向と交差する方向に上記ワイヤを進入させるために、上記ワイヤを覆う粉末は厚みが薄くなり、高い密度に仕上げることが可能である。これらより、上記粉末と上記ワイヤとを確実に結合させることができる。また、上記押圧ブロックのみを所定の圧縮力で移動させればよいために、製造装置をさらに簡素なものとすることができる。さらに、上記可動ブロックを退避させる工程において、上記多孔質体が不当に移動することを防止できる。そのために、上記多孔質体の上下表面が金型と擦れ合うことが抑制され、上下表面に目詰まりを生じる虞れが少なく、誘電体層および電解質層を適切に形成できる。

本願発明の第２の側面によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用を有する金属の粉末を、金型の上向きの底面と内向きの側面とにより囲まれた空間部に充填する工程と、上記空間部に充填された上記粉末を加圧成形することにより、偏平な多孔質体を形成する工程と、を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、上記粉末の加圧成形は、上記側面が固定された状態において、上記粉末を上記多孔質体の厚み方向としての上下方向に圧縮することにより行ない、上記金型としては、上記側面を形成する可動ブロックが水平方向に移動自在とされたものを使用し、上記粉末の加圧成形の前に、弁作用を有する金属製のワイヤの一部を上記可動ブロックの内向きの側面から上記空間部に向けて略水平に延出させるワイヤ配置工程と、上記粉末の加圧成形の後に、上記可動ブロックを上記多孔質体から離間する方向に退避させる工程と、をさらに含んでいるとともに、上記粉末の加圧成形は、上記空間部の上方から上記空間部に向けて上記金型の第１の押圧ブロックを下降させ、かつ上記底面を形成する上記金型の第２の押圧ブロックを上記空間部に向けて上昇させることにより行ない、上記可動ブロックを退避させる工程においては、上記粉末を加圧成形するときよりも弱い圧縮力で上記多孔質体を上記第１の押圧ブロックと上記第２の押圧ブロックとによって挟持させておくことを特徴としている。このような構成によれば、上記第１および第２の押圧ブロックの双方が、上記空間部の中心に向けて移動するために、たとえば上記第１の押圧ブロックのみが移動する構成における第１の押圧ブロックの移動量と比べて、上記第１および第２の押圧ブロックの移動量が少なくなる。そのために、上記第１および第２の押圧ブロックにより圧縮される上記粉末の移動量も少なくなり、粗密の発生を抑制できる。さらに、上記可動ブロックを退避させる工程において、上記多孔質体が不当に移動することを防止できる。そのために、上記多孔質体の上下表面が金型と擦れ合うことが抑制され、上下表面に目詰まりを生じる虞れが少なく、誘電体層および電解質層を適切に形成できる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤとしては、長尺のワイヤを使用し、上記可動ブロックを退避させる工程の後に、上記ワイヤを上記多孔質体から離間した位置において切断する工程をさらに含んでいる。このような構成によれば、多数の上記陽極を備えたコンデンサの中間品、連続的に作業効率良く製造するのに好適である。さらに、上記切断する工程においては、所望の箇所で切断することが可能であるために、１つの長尺ワイヤを材料として、長さの異なる陽極を備えた複数種類の中間品を製造することができる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤとしては、所定の長さに切断された非長尺のワイヤを使用する。このような構成によっても、上記陽極を備えたコンデンサの中間品を適切に製造可能である。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤ配置工程においては、上記ワイヤを、上記空間部を貫通するように配置する。

このような構成によれば、上記陽極が貫通するように設けられた上記多孔質焼結体を適切に製造可能である。このような多孔質焼結体から製造されたコンデンサにおいては、回路電流が上記陽極を流れるような構成とすることできる。上記陽極は、内部に多数の微小な孔を有する上記多孔質焼結体よりも、電気抵抗が小さいために、上記多孔質焼結体のみを上記回路電流が流れる場合と比べて、電気的損失を抑制することができる。また、通電による発熱を抑制し、発火防止の信頼性が高められる。さらに、電力供給の高速応答化を図ることができる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、それぞれに孔が設けられた１対の上記可動ブロックを使用し、上記ワイヤ配置工程においては、上記ワイヤを、上記１対の可動ブロックのいずれか一方の孔から延出させ、他方の上記可動ブロックの孔に通すようにして上記空間部を貫通させる。

このような構成によれば、たとえば一方の上記可動ブロックの側に備えられた送り出し装置を用いて、上記ワイヤを延出させて上記空間部を貫通するように配置することにより、比較的短時間でワイヤを配置することができる。そのために、上記陽極が上記多孔質体を貫通するように設けられたコンデンサの中間品を作業効率良く製造することができる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤを上記空間部に貫通させるときには、上記１対の可動ブロックを接近させて、これらの間隔が上記粉末を加圧成形するときよりも小さい状態としておく。

このような構成によれば、上記ワイヤを一方の可動ブロックの孔から延出させた後に、他方の可動ブロックの孔へとより確実に通すことが可能である。したがって、上記ワイヤを上記可動ブロックの側面などに不当に接触させて、曲げたり折損してしまうことなどの不具合の発生を抑制可能であり、作業効率を向上することができる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記可動ブロックおよび上記ワイヤを、複数ずつ使用し、上記ワイヤ配置工程においては、上記複数のワイヤの一部を上記複数の可動ブロックの側面から上記空間部に向けて延出させる。

このような構成によれば、複数の上記陽極を備えた多孔質焼結体を容易に形成可能である。複数の上記陽極を備えた多孔質焼結体が用いられたコンデンサは、電流を複数の陽極に分散して流すことが可能であり、低抵抗化と低インピーダンス化とを図ることができる。そのために、発熱の虞れが少なく、発火防止の信頼性を向上させることができるとともに、大容量の電力供給の高速応答化が可能となる。さらに、上記コンデンサを流れるすべての電流が、上記ワイヤを流れる構成とすれば、この電流が上記コンデンサの等価直列インダクタンスを流れることとなり、特に高周波数帯域のノイズを遮断するのに好適である。また、上記多孔質体が偏平であるために、複数のワイヤを設けるためのスペースを十分に確保可能であり、上記複数のワイヤ間を適切な間隔を置いて設けることができる。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤを複数使用し、上記ワイヤ配置工程においては、上記複数のワイヤの一部を上記可動ブロックの１つの側面から上記空間部に向けて延出させる。このような構成によれば、上記１つの可動ブロックのみに上記ワイヤを配置するための機構を備えればよい。したがって、製造装置を比較的簡素な構造とし、コスト抑制に有利である。

本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤを切断する工程においては、上記複数のワイヤのうち少なくとも１本は、他のワイヤよりも上記多孔質体からの突出寸法が長くなるように切断する。

このような構成によれば、上記他の陽極よりも突出部分が長い陽極を把持することにより、上記多孔質体が大型かつ偏平であっても、上記多孔質体を容易に搬送することができる。したがって、加圧成形された上記多孔質体を装置から取出す際や、上記多孔質体を加熱焼成して多孔質焼結体とした後に、その内部に誘電体層や電解質層を形成するために水溶液に浸漬する際などに便利である。また、１本の陽極のみを突出部分が長いものとすれば、その他の陽極は上記コンデンサの機能を発揮するために最低限必要な長さとすればよく、ワイヤ使用量の節約を図ることが可能であり、コスト抑制に有利である。

本願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、本願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。

図１〜図９は、本願発明に係る実施形態における固体電解コンデンサの製造方法の一例を示している。本実施形態においては、２本の陽極が進入した多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサが以下の工程により製造される。

まず、図１に示すように、金型Ａ１の固定ブロック１０の１対の内向きの側面１０ａおよび上向きの底面１０ｃと、１対の可動ブロック１１の内向きの側面１１ａとによって、矩形状の空間部１７を形成しておく。１対の可動ブロック１１は、固定ブロック１０に形成された溝部１０ｇに移動自在に嵌入している。これら１対の可動ブロック１１を所定の位置において固定しておき、空間部１７の平面視寸法が後述する工程により形成する多孔質体の平面視寸法と等しい大きさとしておく。

１対の可動ブロック１１のそれぞれには、側面１１ａからその反対側に位置する側面へと貫通する孔１１ｈが形成されている。これらの孔１１ｈを通して２本のワイヤ４０を２つの側面１１ａのそれぞれから空間部１７内へと所定の長さだけ延出するように配置する。ワイヤ４０は、たとえばニオブやタンタルなどの弁作用を有する金属製であり、この後の工程において形成される陽極の材料として用いられるものである。なお、空間部１７から１対の可動ブロック１１を挟んで溝部１０ｇの延びる方向には、２本のワイヤ４０を送り出すための２つの送り出し装置（図示略）が備えられており、ワイヤ４０を可動ブロック１１を通して空間部１７へと所望の長さだけ送り出し、保持することが可能となっている。また、図２によく表われているように、２本のワイヤ４０を、空間部１７内における下方寄りに配置しており、この後の加圧成形により形成される偏平な多孔質体の厚み方向における中央付近に２本のワイヤ４０が位置するような配置としている。

次いで、図３に示すように空間部１７内に、弁作用を有する金属の粉末３０を充填する。この弁作用を有する金属としては、たとえばニオブやタンタルを用いることができる。そして、図４によく表われているように、スキージＳを、その下端部が固定ブロック１０の上面１０ｄおよび可動ブロック１１の上面１１ｄに沿うように空間部１７上を移動させて、粉末３０のうち上面１０ｄ，１１ｄから余分に盛り上がっている部分を取り除く。これにより、所定の量の粉末３０を空間部１７内に均一に充填することができる。また、２本のワイヤ４０のうち空間部１７内に延出する部分は、粉末３０に覆われることとなる。

粉末３０を空間部１７内に充填した後に、図５に示すように、粉末３０を上下方向において圧縮することにより加圧成形する。より具体的には、空間部１７の上方に備えられた押圧ブロック１５を空間部１７に向けて下降させる。押圧ブロック１５は、空間部１７と嵌合するサイズとされており、下降するにつれて空間部１７内に進入しつつ、粉末３０を所定の圧縮力で圧縮する。そしてこの押圧ブロック１５を所定位置において停止させる。これにより、粉末３０は加圧成形されて、偏平な矩形状の多孔質体３１となる。

この工程においては、押圧ブロック１５のみが移動し、可動ブロック１１は、上記所定位置において固定された状態であるために、粉末３０は上下方向において圧縮される。多孔質体３１は偏平な矩形状であり、その幅に対して厚みが小さいものであるために、従来技術のように押圧ブロックを空間部の中央に向けて移動させて粉末を四方から加圧成形する構成と比べて、押圧ブロック１５の移動距離は短くなる。したがって、粉末３０が圧縮される距離も短くなり、粉末３０に粗密が生じにくくなる。そのために、たとえば多孔質体３１を多孔質焼結体とするための加熱焼成においても、多孔質体３１内における粉末３０の粗密に起因する反りや破損などを抑制することができる。

また、粉末３０の加圧成形においては、多孔質体３１の側面は固定ブロック１０および可動ブロック１１の側面１０ａ，１１ａと擦れ合うこととなるが、多孔質体３１の上下表面は固定ブロック１０の底面１０ｃおよび押圧ブロック１５の下面とほとんど擦れ合うことが無い。そのために、上記上下面に形成された微細な孔が不当に目詰まりすることが抑制可能である。多孔質体３１は偏平であるために、多孔質体３１の全表面に対する上記上下表面の割合が大きい。したがって、これらの上下表面から誘電体層や電解質層を形成するための水溶液を多孔質体３１内に適切に含浸させることが可能であり、極性を有する固体電解コンデンサとしての機能を適切に発揮させることができる。

さらに、粉末３０はワイヤ４０を覆うように充填された後に、粉末３０の加圧成形においてワイヤ４０の軸と略直交する方向に圧縮される。そのために、たとえば従来技術のように、上記粉末がワイヤの軸方向に圧縮される場合と比べて、粉末３０とワイヤ４０とはより強く圧着されることとなり、これらの接合の確実化を図ることができる。

粉末３０を加圧成形することにより多孔質体３１を形成したの後に、図６に示すように、１対の可動ブロック１１を退避させる。この退避に先立ち、まず押圧ブロック１５の圧縮力を弱めて、多孔質体３１を押圧ブロック１５と固定ブロック１０により保持しておく。そして、多孔質体３１を保持した状態において１対の可動ブロック１１のそれぞれを、多孔質体３１から離間する方向における所定位置まで退避させる。多孔質体３１は、押圧ブロック１５と固定ブロック１０とにより弱い圧縮力で挟まれているために、１対の可動ブロック１１を退避させる最中に不当にずれることを回避可能である。また、この退避させる工程は、ワイヤ４０を、上記送り出し装置（図示略）により保持した状態において行なう。これにより、１対の可動ブロック１１を退避させる最中に、ワイヤ４０に不当な力が加わることが回避可能であり、ワイヤ４０と多孔質体３１との結合が弱くなったり、ワイヤ４０が抜け出たりすることを防止することができる。

１対の可動ブロック１１を退避させた後には、図７に示すように、２本のワイヤ４０のそれぞれを多孔質体３１から所定距離だけ離間した位置において切断する。この切断により、２本のワイヤ４０のうち多孔質体３１側に残された切断片が、多孔質体３１に一部が進入する２本の陽極４１となる。この後に、押圧ブロック１５を上方に退避させて、図８に示すように、２本の陽極４１が進入した多孔質体３１を装置から取出す。これにより、図９に示される多孔質体３１と２本の陽極４１とを備えた固体電解コンデンサの中間品を形成することができる。このような方法によれば、たとえば陽極４１を多孔質体３１に接合する工程を新たに行なうこと無く、多孔質体３１に２本の陽極４１を設けることができる。そのために、上記中間品を作業効率良く形成することができる。

この後は、たとえば多孔質体３１を多孔質焼結体とするための加熱焼成の工程や、上記多孔質焼結体内に誘電体層および電解質層を形成するための化成処理の工程を経ることにより、固体電解コンデンサを製造する。このようなコンデンサは、たとえば、上記多孔質焼結体を、上記２つの陽極の一方から他方へと回路電流が流れるように電気回路に接続することにより、広い周波数帯域におけるノイズ除去特性を向上させることが可能であり、また、高い周波数に対応して、高い応答性で大容量の電力供給を行なうことができる。

このように、本実施形態によれば、偏平な多孔質体の形成において、密度の均一化および目詰まり発生の抑制が可能であり、加熱焼成における変形および損傷を抑制し、誘電体層および電解質層を適切に形成することができる。また陽極が進入した多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサを、作業効率良く製造することができる。

なお、本実施形態により製造される固体電解コンデンサの低抵抗化を図るためには、多孔質体３１をさらに偏平なものとすることが望ましい。多孔質体３１が偏平であるほど、押圧ブロック１５の移動距離は相対的に短くなるために、粉末３０の粗密もさらに生じにくくなる。したがって、低抵抗な固体電解コンデンサを製造するのに好適である。

また、ノイズ除去性能の向上および大容量の電力供給への対応の一手段として固体電解コンデンサの大容量化を図る場合には、多孔質体を大型かつ高密度なものとすることが有効である。多孔質体３１を大型かつ高密度に仕上げるためには、空間部１７の大型化に併せて押圧ブロック１５の移動距離を長くし、かつ押圧ブロック１５の圧縮力も高める必要がある。このような場合においても、本実施形態によれば、多孔質体３１の側面に目詰まりが発生する可能性は高くなるが、多孔質体３１の上下表面は、ほとんど擦れ合うことが無く、これら上下表面に目詰まりが発生する虞れは少ない。したがって、大型かつ高密度な多孔質焼結体を備えることにより大容量とされた固体電解コンデンサを製造するのに好適である。

本実施形態においては、押圧ブロック１５のみを移動させて粉末３０の加圧成形を行なうために、たとえば従来技術のように４つの押圧ブロックを移動させて加圧成形する方法と比べて、製造装置の可動部分を少なくし、製造装置を簡素な構造とすることが可能である。

図１０〜図１６は、本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示している。図１０以降の図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略する。

図１０に示す実施形態においては、図１１に示すように４本の陽極４１と多孔質体３１とを備えた中間品が形成される点が、上記実施形態と相違する。

より具体的には、図１０によく表われているように、金型Ａ２の１対の可動ブロック１１の内向きの側面１１ａと、１対の可動ブロック１２の内向きの側面１２ａと、固定ブロック１０の底面１０ｃとにより、空間部１７を形成しておく。１対の可動ブロック１１，１２のそれぞれは、固定ブロック１０に形成された溝部１０ｇ，１０ｈに移動自在に嵌入している。空間部１７の形成においては、１対の可動ブロック１１を所定の位置において固定しておき、これらの可動ブロック１１に１対の可動ブロック１２を押し当てるようにして所定の位置に固定する。なお、１対の可動ブロック１１，１２のそれぞれが独立に固定される構成としても良い。

次に、４本のワイヤ４０を、１対の側面１１ａ，１２ａから空間部１７内へと延出するように配置する。１対の可動ブロック１１，１２には孔１１ｈ，１２ｈが形成されており、これらの孔１１ｈ，１２ｈを通して、４本のワイヤ４０が４つの送り出し装置（図示略）により、空間部１７内へと送り出され、所望の長さが延出した状態で固定される。

この後は、上記実施形態と同様に、弁作用金属の粉末の充填、押圧ブロック１５による加圧成形、１対の可動ブロック１１，１２の退避、ワイヤ４０の切断、押圧ブロック１５の退避を経て、図１１に示す４本の陽極４１と多孔質体３１とを備えた中間品が得られる。このような中間品から製造される固体電解コンデンサは、電流を複数の陽極に分散して流すことにより、低抵抗化と低インピーダンス化を図ることが可能であり、発火防止の信頼性向上や、大容量の電力供給の高速応答化に好適である。

このように、本実施形態によれば、４本の陽極４１を備えた固体電解コンデンサを適切に製造可能である。陽極の本数が多くなっても、ワイヤ４０の空間部１７内への配置、粉末３０の加圧成形などの工程に要する時間は上記実施形態と同程度であり、陽極の本数の多い固体電解コンデンサを、作業効率良く製造することができる。また、上記実施形態と同様に、多孔質体３１に粗密を生じにくく、多孔質体３１の上下面に目詰まりを生じる虞れも少ないために、偏平な多孔質体を大型かつ高密度に仕上げることが可能であり、大容量化、低抵抗化および低インピーダンス化が図られた固体電解コンデンサの製造に好適である。

なお、４本の陽極を備えた固体電解コンデンサに限らず、側面１１ａ，１２ａのいずれかから延出するようにワイヤ４０を配置すれば、本実施形態に用いた製造装置により、本実施形態により得られる固体電解コンデンサよりも陽極の本数の少ない固体電解コンデンサを容易に製造することができる。

図１２〜図１４は、本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示している。本実施形態においては、図１４に示すように、３本の陽極が多孔質体３１の１つの側面から多孔質体３１内に進入する構成とされた中間品が形成される点が、上記実施形態と相違する。

より具体的には、図１２によく表われているように、金型Ａ３の可動ブロック１３の内向きの側面１３ａと、固定ブロック１０の３つの内向きの側面１０ａと、底面１０ｃとにより、空間部１７を形成しておく。可動ブロック１３は、固定ブロック１０に形成された溝部１０ｇに移動可能に嵌入している。可動ブロック１３には、３つの孔１３ｈが形成されており、これらの孔１３ｈを通して、３本のワイヤ４０を空間部１７内に延出するように配置する。

次に、上記実施形態と同様に、粉末の充填および加圧成形により、多孔質体３１を形成する。この多孔質体３１を形成した後に、図１３に示すように、多孔質体３１を押圧ブロック１５と固定ブロック１０とにより保持した状態で、可動ブロック１３を所定位置まで退避させる。そして、３本のワイヤ４０を所定の位置において切断する。ここで、３本のワイヤ４０のうちそれらの中央に位置するワイヤ４０を、その他の２本のワイヤ４０よりも、多孔質体３１から離間した位置において切断する。これにより、多孔質体３１側に残されたワイヤ４０の切断片が、多孔質体３１から突出する部分が長い１本の陽極４１ａと、上記突出する部分が短い２本の陽極４１ｂとなる。

このような実施形態によれば、多孔質体３１の１つの側面から３本の陽極が進入する中間品を適切に形成可能である。このような中間品から製造された固体電解コンデンサは、回路の配線パターンを一方向からこのコンデンサに向かうように配置することが可能であり、回路上のスペース効率を向上させることができる。

また、製造工程において製造装置から上記中間品を取り出す際や、誘電体層および電解質層を形成するために水溶液に上記中間品を浸漬する際には、上記陽極を把持して搬送し、多孔質体３１を直接把持することを回避することが望ましい。このように搬送すれば、多孔質体３１の表面に形成された多数の微細な孔に目詰まりを生じさせたり、多孔質体３１に不当な力を加えて変形および損傷を与えることなどの虞れを少なくすることができる。本実施形態により得られる中間品においては、陽極４１ａのうち多孔質体３１から突出する部分を把持可能な長さとすれば、上記中間品の搬送に好適である。さらに、他の２本の陽極４１ｂの上記突出する部分を、たとえば、この後の工程により樹脂パッケージタイプのコンデンサとするために必要最低限な長さとすれば、ワイヤ４０の使用量の抑制が可能であり、コスト低減に有利である。なお、陽極４１ａを、たとえばこれを把持して上記搬送を行なった後に、上記樹脂パッケージタイプのコンデンサとするために必要最低限な長さとなるように切断し、陽極４１ａ，４１ｂを同一長さに揃えても良い。

なお、１つの側面から進入する陽極の本数は３本に限らず、２本でも良いし、３本より多くても良い。また、上記中間品を搬送するために突出部分の長さを把持可能な長さとする陽極の本数も、本実施形態におけるように１本に限らず、複数本としても良い。さらに、上記実施形態における構成と組み合わせることにより、多孔質体３１の１つの側面から複数の陽極が進入し、かつその他の側面からも陽極が進入する構成とされた中間品を形成することができる。

図１５，１６は、本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示している。本実施形態においては、弁作用金属の粉末の加圧成形において、２つの押圧ブロックにより上記粉末を上下から挟むように圧縮する点が、上記実施形態と相違する。

より具体的には、図１５によく表われているように、金型Ａ４の固定ブロック１０に形成された孔部１０ｉに移動可能に嵌入した押圧ブロック１６が備えられている。押圧ブロック１６は、押圧ブロック１５と同様に平面視寸法がこの後の工程により形成される多孔質体の平面視寸法と等しい大きさとされている。その他の構成要素については、図１に示した実施形態に用いられた製造装置と同様である。

まず、１対の可動ブロック１１の内向き側面１１ａと、固定ブロック１０の内向き側面１０ａと、押圧ブロック１６の上面１６ａとにより空間部１７を形成しておく。この際、押圧ブロック１６の上面１６ａが、固定ブロック１０の溝部１０ｇの底面と略同じ高さとなるように、押圧ブロック１６を固定しておく。そして、２本のワイヤ４０を、空間部１７の高さ方向における略中央に配置しておく。

次いで、弁作用金属の粉末を空間部１７に充填した後に、図１６に示すように、押圧ブロック１５，１６により、上記粉末を加圧成形する。押圧ブロック１５，１６は、上記粉末を加圧成形可能な圧縮力で、空間部１７の中央に向けて互いに略等しい距離だけ移動する。これにより、上記粉末が加圧成形されて多孔質体３１が形成される。また、多孔質体３１の厚さ方向の略中央において、２本のワイヤ４０が多孔質体３１に結合される。この後は、上記実施形態と同様の工程により、図９に示された中間品と同様の中間品を得られる。

このような実施形態によれば、たとえば、押圧ブロック１５のみにより一方向から粉末３０を圧縮する場合と比べて、押圧ブロック１５，１６それぞれの移動距離は、たとえば略半分となり短くなる。押圧ブロック１５，１６の移動距離が短くなると、これらにより圧縮される粉末の移動距離も短くなるために、圧縮による粉末の密度の粗密を生じにくくなり、粉末の密度の均一化を図ることができる。したがって、多孔質体３１を加熱焼成して多孔質焼結体とする工程において、上記粗密に起因して多孔質焼結体が反ってしまったり、破損したりする虞れが少なくなり、歩留まりの向上に好ましい。

図１７〜図２２は、本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示している。本実施形態においては、図２２に示すように、陽極４１が多孔質体３１内を貫通するように設けられた中間品が形成される点が、上記実施形態と相違する。

より具体的には、まず、図１７および図１８によく表われているように、金型Ａ５の１対の可動ブロック１１の一方のみに、ワイヤ４０の一部が進入した状態とする。次いで、図１９に示すように、１対の可動ブロック１１を移動させて互いに接近させ、それぞれの側面１１ａどうしを接触させる。これにより、１対の可動ブロック１１に設けられた１対の孔部１１ｈは、一時的に結合されて１つの孔部となる。１対の側面１１ａどうしを接触させた状態で、図２０に示すように、ワイヤ４０を、一方の可動ブロック１１の孔部１１ｈから延出させて、他方の可動ブロック１１の孔部１１ｈに所定の長さだけ進入させる。このワイヤ４０を、送り出し装置（図示略）により固定保持した状態で、図２１に示すように、１対の可動ブロック１１を、互いに離間する方向に移動させ、それぞれの間隔をこの後の加圧成形を行なうための所定の寸法とする。これにより、空間部１７を貫通するようにワイヤ４０が配置される。この後は、上記実施形態と同様に、粉末の充填、加圧成形、ワイヤ切断などの工程を経ることにより、図２２に示すように、陽極４１が貫通するように設けられた多孔質体３１が形成される。

このような実施形態によれば、多孔質体３１内に陽極４１が貫通するように設けられた中間品を適切に形成可能である。特に、ワイヤ４０の配置においては、１対の可動ブロック１１どうしを接触させることにより、一方の可動ブロック１１から他方の可動ブロック１１に、一時的に１つの孔部とされた１対の孔部１１ｈを通して、スムーズにワイヤ４０を進入させることができる。そのために、ワイヤ４０を曲げてしまったり、折損してしまうなどの虞れが少ない。なお、ワイヤ４０が十分な直進度を有している場合には、１対の可動ブロック１１を接触させずに、その直進度に応じて適当な寸法を隔てた状態でワイヤ４０を進入させても良い。

陽極４１が貫通するように設けられた中間品から製造されたコンデンサにおいては、回路電流が、陽極４１を流れるような構成とすることが可能となる。多孔質焼結体は、その内部に多数の微小な孔を有しているために、電気を導通させるための実際の断面積が小さく、導通する経路が微小な孔の間を迂回するような配置となるために、電気抵抗が大きくなる。これに対して、陽極４１は、中実な構造であり、多孔質焼結体よりも電気抵抗およびインピーダンスが小さい。したがって、発火防止の安全性の向上と、大容量の電力供給の高速応答化に好適である。

なお、多孔質体３１を貫通する陽極４１の本数は、複数とすることもできる。複数の孔部１１ｈが設けられた可動ブロック１１を使用し、それぞれの孔部１１ｈにワイヤ４０を貫通させることにより、上記実施形態と同様の工程により、同程度の作業時間で形成可能である。複数の陽極４１が貫通して設けられた中間品から製造されたコンデンサにおいては、これらの陽極４１に分散して電流を流すことが可能である。そのために、抵抗値とインピーダンスをより小さくすることが可能であり、大容量の電力供給の高速応答化をさらに図ることができる。また、あらかじめ所定の長さに切断されたワイヤを用意し、このワイヤを空間部に貫通するように配置して、その後に粉末の加圧成形を行なう構成としても良い。

なお、本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。

本願発明により形成される多孔質体は、矩形状に限定されず、それ以外のたとえば多角形状であってもよい。

本願発明により形成される固体電解コンデンサに備えられる陽極の本数および多孔質体に進入する位置は、上記実施形態に限定されない。陽極の本数および多孔質体に進入する位置は、個々の固体電解コンデンサの仕様に応じて種々設計変更されるものである。また、本願発明によれば、陽極の本数や多孔質体に進入する位置、および多孔質体の１つの側面に進入する陽極の本数には、特に制限が無く、高い自由度で製造可能である。

本願発明に係る固体電解コンデンサの用途は、ＣＰＵに代表されるデバイスのノイズ除去のみに限らず、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力平滑化や、バイパス回路のリップル除去などにも用いることもできる。

本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に用いる金型の一例を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一例により形成される中間品の斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に用いる金型の他の例を示す斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例により形成される中間品の斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に用いる金型の他の例の斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す平面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの中間品の一例を示す斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に用いる金型の他の例の斜視図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例を示す断面図である。 本願発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の他の例により形成される中間品の斜視図である。 従来の製造方法に用いられる金型である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 金型
１０ 金型の固定ブロック
１１，１２，１３ 金型の可動ブロック
１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ 内向きの側面
１０ｃ 固定ブロックの底面
１５ 金型の（第１の）押圧ブロック
１６ 金型の（第２の）押圧ブロック
１７ 空間部
３０ 弁作用を有する金属の粉末
３１ 弁作用を有する金属の多孔質体
４０ 弁作用を有する金属のワイヤ
４１，４１ａ，４１ｂ 陽極
Ｓ スキージ

Claims (10)

1. 弁作用を有する金属の粉末を、金型の上向きの底面と内向きの側面とにより囲まれた空間部に充填する工程と、
   上記空間部に充填された上記粉末を加圧成形することにより、偏平な多孔質体を形成する工程と、
   を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、
   上記粉末の加圧成形は、上記側面が固定された状態において、上記粉末を上記多孔質体の厚み方向としての上下方向に圧縮することにより行ない、
   上記金型としては、上記側面を形成する可動ブロックが水平方向に移動自在とされたものを使用し、
   上記粉末の加圧成形の前に、弁作用を有する金属製のワイヤの一部を上記可動ブロックの内向きの側面から上記空間部に向けて略水平に延出させるワイヤ配置工程と、
   上記粉末の加圧成形の後に、上記可動ブロックを上記多孔質体から離間する方向に退避させる工程と、
   をさらに含んでいるとともに、
   上記粉末の加圧成形は、上記底面が固定された状態において、上記空間部の上方から上記空間部に向けて上記金型の押圧ブロックを下降させることにより行ない、
   上記可動ブロックを退避させる工程においては、上記粉末を加圧成形するときよりも弱い圧縮力で上記多孔質体を上記金型の上記上向き底面と上記押圧ブロックとによって挟持させておくことを特徴とする、固体電解コンデンサの製造方法。
2. 弁作用を有する金属の粉末を、金型の上向きの底面と内向きの側面とにより囲まれた空間部に充填する工程と、
   上記空間部に充填された上記粉末を加圧成形することにより、偏平な多孔質体を形成する工程と、
   を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、
   上記粉末の加圧成形は、上記側面が固定された状態において、上記粉末を上記多孔質体の厚み方向としての上下方向に圧縮することにより行ない、
   上記金型としては、上記側面を形成する可動ブロックが水平方向に移動自在とされたものを使用し、
   上記粉末の加圧成形の前に、弁作用を有する金属製のワイヤの一部を上記可動ブロックの内向きの側面から上記空間部に向けて略水平に延出させるワイヤ配置工程と、
   上記粉末の加圧成形の後に、上記可動ブロックを上記多孔質体から離間する方向に退避させる工程と、
   をさらに含んでいるとともに、
   上記粉末の加圧成形は、上記空間部の上方から上記空間部に向けて上記金型の第１の押圧ブロックを下降させ、かつ上記底面を形成する上記金型の第２の押圧ブロックを上記空間部に向けて上昇させることにより行ない、
   上記可動ブロックを退避させる工程においては、上記粉末を加圧成形するときよりも弱い圧縮力で上記多孔質体を上記第１の押圧ブロックと上記第２の押圧ブロックとによって挟持させておくことを特徴とする、固体電解コンデンサの製造方法。
3. 上記ワイヤとしては、長尺のワイヤを使用し、
   上記可動ブロックを退避させる工程の後に、上記ワイヤを上記多孔質体から離間した位置において切断する工程をさらに含んでいる、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. 上記ワイヤとしては、所定の長さに切断された非長尺のワイヤを使用する、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. 上記ワイヤ配置工程においては、上記ワイヤを、上記空間部を貫通するように配置する、請求項１ないし４のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
6. それぞれに孔が設けられた１対の上記可動ブロックを使用し、
   上記ワイヤ配置工程においては、上記ワイヤを、上記１対の可動ブロックのいずれか一方の孔から延出させ、他方の上記可動ブロックの孔に通すようにして上記空間部を貫通させる、請求項５に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
7. 上記ワイヤを上記空間部に貫通させるときには、上記１対の可動ブロックを接近させて、これらの間隔が上記粉末を加圧成形するときよりも小さい状態としておく、請求項６に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
8. 上記可動ブロックおよび上記ワイヤを、複数ずつ使用し、
   上記ワイヤ配置工程においては、上記複数のワイヤの一部を上記複数の可動ブロックの側面から上記空間部に向けて延出させる、請求項１ないし７のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
9. 上記ワイヤを複数使用し、上記ワイヤ配置工程においては、上記複数のワイヤの一部を上記可動ブロックの１つの側面から上記空間部に向けて延出させる、請求項１ないし７のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
10. 上記複数のワイヤのうち少なくとも１本を、他のワイヤよりも上記多孔質体からの突出寸法が長くなるように設ける、請求項９に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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