JP4090021B2 - Capacitor element in solid electrolytic capacitor, method for manufacturing the capacitor element, and solid electrolytic capacitor using the capacitor element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル、ニオブ又はアルミニウム等の弁作用金属を使用した固体電解コンデンサにおいて、これに使用するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を製造する方法と、このコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサと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2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、弁作用金属の粉末を固め焼結した多孔質の陽極チップ体2′と、この陽極チップ体2′における一端面2a′に固着した弁作用金属製の陽極ワイヤ3′と、前記陽極チップ体2′に対して誘電体膜及び固体電解質層を下地として形成した陰極側電極膜4′とから成るコンデンサ素子1′を、左右一対のリード端子5′,6′の間に、当該コンデンサ素子1′における陽極ワイヤ3′を一方の陽極側リード端子5′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′における陰極側電極膜4′に、他方の陰極側リード端子6′を直接に電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体7′にて密封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、同じく弁作用金属の粉末を固め焼結した多孔質の陽極チップ体2′と、この陽極チップ体2′における一端面2a′に固着した弁作用金属製の陽極ワイヤ3′と、前記陽極チップ体2′に対して誘電体膜及び固体電解質層を下地として形成した陰極側電極膜4′とから成るコンデンサ素子1′を、左右一対のリード端子5′,6′の間に、当該コンデンサ素子1′における陽極ワイヤ3′を一方の陽極側リード端子5′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′における陰極側電極膜4′と、他方の陰極側リード端子6′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′を介して電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体9′にて密封して成る構造である。
【0005】
また、従来、この種の固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子を製造するに際しては、以下に述べる方法を採用している。
【0006】
すなわち、先ず、タンタル等のような弁作用金属の粉末を、図3に示すように、多孔質の陽極チップ体2′に、当該陽極チップ体2′における一端面2a′からタンタル等のような弁作用金属による陽極ワイヤ3′が突出するように固め成形したのち焼結し、次いで、この多孔質の陽極チップ体2′を、図4に示すように、りん酸水溶液等の化成液A中に、当該陽極チップ体2′における一端面2a′を上向きにして浸漬し、この状態で、前記化成液A中の電極Bと、前記陽極ワイヤ3′との間に直流電流を印加するという陽極酸化処理を行うことにより、前記陽極チップ体2′における各金属粒子の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜2bを形成するとともに、前記陽極ワイヤ3′のうち陽極チップ体2′に対する付け根部にも五酸化タンタル等の誘電体膜を形成する。
【0007】
次いで、前記陽極チップ体2′を、図5に示すように、硝酸マンガン水溶液Cに対し、当該陽極チップ体2′における一端面2a′を上向きにして浸漬して、硝酸マンガン水溶液Cを陽極チップ体2の内部まで浸透したのち硝酸マンガン水溶液Cから引き揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すことにより、前記陽極チップ体2′における誘電体膜2a′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4a′を形成する。
【0008】
次いで、前記陽極チップ体2′における表面のうち前記一端面2a′を除く部分に、グラファイト層と下地とし銀又はニッケル等の金属層を上層として成る前記陰極側電極膜4′を、前記固体電解質層4a′に重ねて形成するようにしている。
【0009】
ところで、前記したコンデンサ素子の製造行程において、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層4a′を形成するとき、硝酸マンガン水溶液Cが、前記陽極ワイヤ3′における表面のうち陽極チップ体2′に対する付け根部の部分にまで伝い上がることにより、この付け根部の部分にも、二酸化マンガン等の固体電解質層が、陽極チップ体2における固体電解質層4aと連続した状態で形成されることになるから、前記固体電解コンデンサ100′,200′の完成品として組み立てるに際して、前記陽極ワイヤ3′を、金属板製の陽極側リード端子5′に対して溶接等にて固着したとき、この陽極側リード端子5′に対して前記したように陽極ワイヤ3′の付け根部にまで連続して形成される固体電解質層が接触することになって、電気的なショートが発生し、多数の不良品が発生するのであった。
【0010】
そこで、従来は、前記陽極酸化処理による五酸化タンタル等の誘電体膜2b′を形成する工程の前か、或いは、誘電体膜2a′を形成する工程の後において、前記陽極ワイヤ3′における付け根部に、図6(a)に示すように、フッ素樹脂等の撥水性を有する合成樹脂製のリング体10′を被嵌・装着するか、或いは、図6(b)に示すように、撥水性を有する合成樹脂を溶剤にて溶解した状態で塗布したのち乾燥することによって被膜11′を形成し、この状態で、前記した硝酸マンガン水溶液Cへの浸漬・引き揚げ・焼成にて固体電解質層4a′を形成する工程を行うことにより、硝酸マンガン水溶液が陽極ワイヤ3′における付け根部の部分にまで伝い上がることを、ひいては、陽極ワイヤ3′における付け根部にまで固体電解質層が連続して形成されることを、前記撥水性合成樹脂のリング体10′又は被膜11′にて防止するようにして、固体電解コンデンサの完成品として組み立てる場合における不良品の発生率を低減するようにしている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のように、リング体10′を陽極ワイヤ2′の付け根部に対して被嵌・装着した場合、このリング体10′の下面と陽極チップ体2′の一端面2a ′との間に隙間が、陽極チップ体2′の一端面2a ′に存在する凹凸のために、必然的に存在していることに加えて、陽極ワイヤ3′の外周面とのリング体10′の内周面と間にも隙間が存在している。
【0012】
このために、前記陽極チップ体2′を、固体電解質層4a′を形成するための工程において、図5に示すように、硝酸マンガン水溶液C等の固体電解質用溶液に浸漬したとき、この硝酸マンガン水溶液等の固体電解質用溶液が、毛細管現象により、前記リング体10′の下面と陽極チップ体2′の一端面2a′との間における隙間内に流入し、次いでリング体10′の内周面と陽極ワイヤ3′の外周面との間における隙間内を通って、リング体10′の上面側にまで伝い上がることになるから、前記硝酸マンガン水溶液の伝い上がりをリング体10′にて完全に阻止することができず、ひいては、固体電解質層が陽極ワイヤ3′のうち前記リング体10′の上面側の部分にも、陽極チップ体2′における固体電解質層4a′と連続した状態で形成されることになるから、固体電解コンデンサの完成品として組み立てる場合における不良品の発生率がまだ可成り高いのである。
【0013】
しかも、前記固体電解コンデンサ100′,200′の完成品として組み立てるに際して、前記陽極ワイヤ3′を、金属板製の陽極側リード端子5′に対して溶接等にて固着する場合において、前記陽極チップ体2′における一端面2a′から陽極側リード端子5′までの首下寸法S′を、前記リング体10′の厚さ寸法T′の分だけ大きくしなければならないから、完成品としての固体電解コンデンサ100′,200′における全長寸法L1′,L2′が予め決まっているときには、前記リング体10が、前記陽極チップ体2′の長さ寸法H′を大きくすること、ひいては、コンデンサ容量を大きくすることの妨げになり、また、コンデンサ容量が予め決まっているとには、前記全長寸法L1′,L2′が、前記リング体10′の厚さの分だけ増大し、大型化と重量のアップとを招来するのであった。
【0014】
これに対し、後者のように、陽極ワイヤ3′における付け根部に対して、溶剤にて溶解した合成樹脂の塗布・乾燥により被膜11′を形成する方法は、この被膜11′を、陽極チップ体2′の一端面2a′と陽極ワイヤ3′の外周面との両方に対して隙間なく完全に密着することができるから、固体電解質用溶液に浸漬したときに、この固体電解質用溶液が陽極ワイヤ3′の付け根部にまで伝い上がること、ひいては、陽極ワイヤ3′のうち前記被膜11′より上側の部分にまで固体電解質層が連続して形成することを大幅に低減できる。
【0015】
しかし、その反面、合成樹脂を溶剤に溶解した状態で塗布したとき、この溶剤に溶解した合成樹脂が、乾燥するまでの間に、陽極チップ体2′における多孔質の組織内に奥深く染み込むことになり、この部分に固体電解質層を形成することができず、固体電解質層を形成することができない領域が前記溶剤に溶解した合成樹脂の染み込にて増大し、換言すると、陽極チップ体のうちコンデンサとしての機能を得ることができる実効体積が減少し、ひいては、コンデンサの容量が減少するばりか、前記陽極ワイヤ3′の付け根部に対して、溶剤に溶解した合成樹脂を陽極ワイヤ3′の全周囲にわたって塗布することに多大の手数を必要としてコストの大幅なアップを招来する。その上、前記被膜11′における陽極チップ体2′の一端面2a′からの突出高さ寸法T″が大きくなり、ひいては、前記図1及び図2に示す固体電解コンデンサ100′,200′の完成品として組み立てるに際して、陽極チップ体2′における一端面2a′から陽極側リード端子5′までの首下寸法S′が、前記リング体10′の場合よりも更に大きくなるから、コンデンサの大容量を妨げることが更に増大するばかりか、大型化及び重量が更に増大するのであった。
【0016】
本発明は、これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。
【0017】
【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コンデンサ素子は、
「弁作用金属の粉末を焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における一端面に固着した陽極ワイヤと、前記陽極チップ体に対して誘電体膜及び固体電解質層を下地として形成した陰極側電極膜とから成るコンデンサ素子において、
前記陽極ワイヤに撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体が被嵌され、このリング体は、前記陽極チップ体における一端面に対して、加熱溶融された状態でその厚さが薄くなるように押圧されている。」
ことを特徴としている。
【0018】
また、本発明の製造方法は、
「弁作用金属の粉末による陽極チップ体を、その一端面に陽極ワイヤを固着して製造する工程と、前記陽極ワイヤに撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体を被嵌する工程と、前記リング体を前記陽極チップ体の一端面に対して加熱溶融した状態でその厚さを薄くなるように押圧する工程と、前記陽極チップ体に対して化成液への浸漬しての陽極酸化処理にて誘電体膜を形成する工程と、これらに次いで、前記陽極チップ体に対して固体電解質用溶液への浸漬・引き揚げ・焼成にて固体電解質を形成する工程とから成る。」
ことを特徴としている。
【0019】
更にまた、本発明の固体電解コンデンサは、
「弁作用金属の粉末を焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における一端面に固着した陽極ワイヤと、前記陽極チップ体に対して誘電体膜及び固体電解質層を下地として形成した陰極側電極膜とで構成したコンデンサ素子を、陽極側リード端子と陰極側リード端子との間に配設し、このコンデンサ素子における陽極ワイヤを、前記陽極側リード端子に固着する一方、前記コンデンサ素子における陰極側電極膜を、前記陰極側リード端子に電気的に接続して成る固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極ワイヤに撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体が被嵌され、このリング体は、前記陽極チップ体における一端面に対して、加熱溶融された状態でその厚さが薄くなるように押圧されている。」
ことを特徴としている。
【0020】
【発明の作用・効果】
このように、陽極ワイヤに被嵌したリング体を、陽極チップ体における一端面に対して、当該リング体を加熱溶融した状態でその厚さが薄くなるように押圧することにより、前記リング体は、陽極チップ体の一端面における凹凸形状の通りに変形しながら、多孔質の組織内への染み込みが溶剤で溶解した合成樹脂を塗布する場合よりも遥かに少ないか、殆どない状態のもとで、この一端面に対して、恰も熱融着するというように、隙間なく密着するとともに、陽極ワイヤの外周面に対しても恰も熱融着するというように、隙間なく密着する。
【0021】
これに加えて、前記リング体の全体は、その厚さが薄くなるように潰し変形されることになるから、陽極チップ体における一端面からの突出高さを当該リング体におけるからの厚さ寸法よりも低くすることができるとともに、陽極チップ体における一端面に対する密着をより強くすることができる。
【0022】
従って、本発明によると、陽極チップ体に対する固体電解質層の形成に際して、固体電解質用溶液が、前記リング体と陽極チップ体及び陽極ワイヤとの間から当該リング体の上面側にまで伝い上がることを確実に阻止でき、換言すると、固体電解質層が陽極ワイヤのうちリング体の上面側の部分に形成されることを確実に防止できるから、固体電解コンデンサの完成品として組み立てるに際して、陽極ワイヤに固着する陽極側リード端子と前記固体電解質層との間が電気的にショートして不良品になるという不良品の発生率を大幅に低減でき、この際において、陽極チップ体のうちコンデンサとしての機能を得ることができる実効体積が減少することを、大幅に低減できるのである。
【0023】
しかも、前記リング体の陽極チップ体における一端面からの突出高さ寸法が低くなることにより、固体電解コンデンサとしての完成品に組み立てるに際して、陽極ワイヤに対して陽極リード端子を固着する場合に、陽極チップ体の一端面から陽極リード端子までの首下寸法を小さくできるから、完成品としての固体電解コンデンサにおける全長寸法が予め決まっている場合には、前記首下寸法を小さくできる分だけ陽極チップ体における長さ寸法を大きくできて、コンデンサ容量の増大を図ることができる。また、コンデンサ容量が予め決まっている場合には、固体電解コンデンサにおける全長寸法を、前記首下寸法を小さくできる分だけ短くできて、小型・軽量化できるのである。
【0024】
特に、請求項2に記載したように、前記リング体を、熱収縮性を有する熱可塑性合成樹脂製とすることにより、このリング体を、当該リング体が被嵌する陽極ワイヤの外周面に対して、当該リンク体の加熱溶融による収縮にて、陽極チップ体における一端面からの突出高さ寸法をこの一端面に対する押圧にて低くした状態のもとで、隙間なくより強く密着することができる。
【0025】
この陽極ワイヤに対するより強い密着によって、陽極チップ体に対する固体電解質層の形成に際して、固体電解質用溶液がリング体の上面側にまで伝い上がることをより完全に阻止できるから、不良品発生率の効果をより助長できる利点がある。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、タンタル固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に適用した場合の図面(図7〜図15)について説明する。
【0027】
先ず、タンタルの粉末を、図7に示すように、多孔質の陽極チップ体2に固め成形したのち焼結し、且つ、この陽極チップ体2における一端面2aからタンタルによる陽極ワイヤ3を突出する。
【0028】
一方、例えば、融点が約270℃のフッ素樹脂等のように、撥水性を有し、且つ、熱による収縮性を有する透明な熱可塑性合成樹脂による素材の板材から打ち抜く等することにより、図7に示すように、内径dの貫通孔14aを備えた厚さ寸法Tで直径Dにしたリング体14を予め製作しておき、このリング体14を、前記陽極チップ体2における一端面2aから突出する陽極ワイヤ3のうち陽極チップ体2に対する付け根部に対して、図8及び図9に示すように、被嵌・装着する。
【0029】
次いで、この陽極チップ体2を、その一端面2aを上向きにした姿勢に保持し、この姿勢で、図示しない密閉容器内に入れて、この密閉容器内を真空にするか、窒素ガス又はアルゴンガス等のような不活性ガスの雰囲気にした状態のもとで、前記リング体15の合成樹脂における融点か、或いはこれよりも高い温度、例えば、約270〜300℃に加熱することにより、前記リング体14を溶融した状態に約30分間程度維持したのち常温まで冷却する。
【0030】
このリング体14の加熱溶融により、このリング体14は、陽極チップ体2における一端面2aにおける凹凸形状の通りに変形しながら、多孔質の組織内への染み込むが溶剤で溶解した合成樹脂を塗布する場合よりも遥かに少ないか、殆どない状態のもとで、この一端面2aに対して、恰も熱融着するというように、隙間なく密着するとともに、陽極ワイヤ3の外周面に対しても、恰も熱融着するというように、隙間なく密着することになる。
【0031】
この場合において、前記リング体14を、熱収縮性を有する熱可塑性合成樹脂製にすることにより、このリング体14は、前記した加熱により、陽極ワイヤ3に向かって収縮して、その内径dを窄めることにより、陽極ワイヤ3の外周面に対してより強く密着することになる。
【0032】
しかし、リング体14が、加熱にて陽極ワイヤ3の外周面に向かって収縮することは、陽極ワイヤ3の外周面に対してより強く且つ確実に密着することができるものの、その反面、このリング体14のうち陽極ワイヤ3の外周面に接触する部分が、図10に示すように、陽極チップ体2における一端面2aから盛り上がることにより、前記一端面2aからの突出高さ寸法T0が、リング体14における元々の厚さ寸法Tよりも増大することになる。
【0033】
そこで、本発明においては、前記リング体14を、前記したように加熱溶融した状態で、図11及び図12に示すように、陽極ワイヤ3を挟んで左右方向に開閉動するように配設した一対の押圧片E1,E2により、陽極チップ体2における一端面2aに対して押圧することにした。
【0034】
この押圧により、リング体14は、その直径がDからD1に大きく、その厚さTが薄くなるように変形されるから、この押圧した状態で常温まで冷却することにより、図13に示すように、前記リング体14の陽極チップ体2における一端面1aからの突出高さWを当該リング体におけるからの厚さ寸法Tよりも低くすることができるとともに、陽極チップ体2における一端面2aに対する密着をより強くすることができる。
【0035】
なお、前記リング体14を、透明な合成樹脂製にすることにより、前記した加熱溶融によって陽極リング体2と陽極ワイヤ3との両方に対して隙間なく確実に密着しているか否かを、外観から容易に識別することができる。
【0036】
次いで、前記陽極チップ体2を、前記従来と同様に、図4に示すように、りん酸水溶液等の化成液Aに浸漬し、この状態で、前記化成液A中の電極Bと、前記陽極ワイヤ2との間に直流電流を印加するという陽極酸化処理を行うことにより、前記陽極チップ体2における各金属粒子の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜を形成するとともに、前記陽極ワイヤ3のうち陽極チップ体2に対する付け根部にも五酸化タンタル等の誘電体膜を形成する。
【0037】
なお、前記誘電体膜2aを形成するという陽極酸化処理の工程は、前記リング体14を被嵌したのち押圧しながら加熱溶融する工程の後において行うようにしてもよい。
【0038】
次いで、前記陽極チップ体2を、前記従来と同様に、図5に示すように、硝酸マンガン水溶液Cに対し浸漬して、硝酸マンガン水溶液Cを陽極チップ体2の内部まで浸透したのち硝酸マンガン水溶液Cから引き揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すことにより、前記陽極チップ体2における誘電体膜の表面に、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層を形成する。
【0039】
前記リング体14は、撥水性を有する合成樹脂製であることに加えて、前記したように、陽極チップ体2の一端面2a及び陽極ワイヤ3の外周面に対して隙間なく密着していることにより、前記固体電解質層を形成する工程において、固体電解質用溶液であるところの硝酸マンガン水溶液が、リング体14と陽極チップ体2との間を通って当該リング体14の上面側にまで伝い上がることを確実に阻止することができるから、固体電解質層が陽極ワイヤ2のうちリング体14の上面側の部分にまでも陽極チップ体2における固体電解質層と連続した状態で形成されることを確実に低減できる。
【0040】
この場合において、前記リング体14を、熱収縮性の熱可塑性合成樹脂にして、その加熱溶融にて陽極ワイヤ3の外周面に対しても隙間なくより強く密着することにより、前記固体電解質層を形成する工程において、固体電解質用溶液であるところの硝酸マンガン水溶液が、リング体14と陽極チップ体2及び陽極ワイヤ3との間を通って当該リング体14の上面側にまで伝い上がることを更に確実に阻止することができるから、固体電解質層が陽極ワイヤ2のうちリング体14の上面側の部分にまでも陽極チップ体2における固体電解質層と連続した状態で形成されるのを低減できることを更に助長できるのである。
【0041】
そして、前記固体電解質層を形成する工程を完了すると、前記従来と同様に、前記陽極チップ体2における表面のうち前記一端面2aを除く部分に、グラファイト層と下地とし銀又はニッケル等の金属層を上層とする陰極側電極膜4を形成することにより、コンデンサ素子1に仕上げられる。
【0042】
このようにして製造されたコンデンサ素子1を、図14に示すように、左右一対のリード端子5,6の間に、当該コンデンサ素子1における陽極ワイヤ3を一方の陽極側リード端子5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における陰極側電極膜4に、他方の陰極側リード端子6を直接に電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体7にて密封することにより、固体電解コンデンサ100に組み立てる。
【0043】
或いは、前記コンデンサ素子1を、図15に示すように、左右一対のリード端子5,6の間に、当該コンデンサ素子1における陽極ワイヤ3を一方の陽極側リード端子5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における陰極側電極膜4と、他方の陰極側リード端子6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を介して電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体9にて密封することにより、安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ200に組み立てる。
【0044】
この固体電解コンデンサ100,200への組み立てに際して、前記コンデンサ素子1において、その陽極チップ体2の一端面2aにおけるリング体14が前記一端面2aより突出する高さ寸法Wを、前記したように、陽極チップ体2における多孔質の組織内への合成樹脂の染み込みを少なくできる状態のもとで、当該リング体15における厚さ寸法Tよりも低くすることができる。
【0045】
これにより、陽極チップ体2における一端面2aから陽極側リード端子5までの首下寸法Sを、前記リング体14における一端面2aからの突出高さ寸法Wを低くできる分だけ小さくできるから、完成品としての固体電解コンデンサ100,200における全長寸法L1,L2が予め決まっている場合には、前記首下寸法Sを小さくできる分だけ陽極チップ体2の長さ寸法Hを大きくできて、コンデンサ容量の増大を図ることができる。
【0046】
また、コンデンサ容量が予め決まっている場合には、固体電解コンデンサ100,200における全長寸法L1,L2を、前記首下寸法Sを小さくできる分だけ短くできて、小型・軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来における固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【図2】従来における安全ヒューズ付き固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【図3】コンデンサ素子を構成する陽極チップ体を示す斜視図である。
【図4】前記陽極チップ体に対して誘電体膜を形成するための陽極酸化処理を行っている状態を示す図である。
【図5】前記陽極チップ体に対して固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【図6】従来の場合において、前記陽極チップ体の陽極ワイヤに合成樹脂によるリング体又は被覆を設けた状態を示す縦断正面図である。
【図7】本発明において陽極チップ体とリング体とを示す縦断正面図である。
【図8】本発明において陽極チップ体の陽極ワイヤの付け根部にリング体を被嵌した状態を示す斜視図である。
【図9】図8のIX−IX視断面図である。
【図10】本発明において前記陽極ワイヤに被嵌したリング体を加熱溶融した後の状態を示す縦断正面図である。
【図11】前記リング体を加熱溶融して押圧している状態を示す斜視図である。
【図12】図11のXII −XII 視断面図である。
【図13】前記リング体を加熱溶融して押圧したあとの状態を示す縦断正面図である。
【図14】本発明による固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【図15】本発明による安全ヒューズ付き固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
1 コンデンサ素子
2 陽極チップ体
2a 陽極チップ体の一端面
3 陽極ワイヤ
4 陰極側電極膜
5 陽極側リード端子
6 陰極側リード端子
7,9 パッケージ体
8 安全ヒューズ線
14 リング体
100 固体電解コンデンサ
200 安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ
E1,E2 押圧片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a valve metal such as tantalum, niobium, or aluminum, a capacitor element used therefor, a method for manufacturing the capacitor element, and a solid electrolytic capacitor using the capacitor element. Is.
[0002]
[Prior art]
In general, this type of solid electrolytic capacitor is roughly described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-220922 and the like and configured as shown in FIG. There is a solid electrolytic capacitor 200 'with a safety fuse described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-105513 and the like and configured as shown in FIG.
[0003]
The former solid electrolytic capacitor 100 'includes a porous anode tip body 2' obtained by solidifying and sintering a valve action metal powder, and an anode wire made of valve action metal fixed to one
[0004]
Further, the latter solid electrolytic capacitor 200 'with a safety fuse is composed of a porous anode tip body 2' obtained by solidifying and sintering a valve action metal powder, and a valve fixed to one
[0005]
Conventionally, when manufacturing a capacitor element used for this type of solid electrolytic capacitor, the following method has been adopted.
[0006]
That is, first, a valve metal powder such as tantalum or the like is applied to a porous anode tip body 2 'from one
[0007]
Next, as shown in FIG. 5, the anode tip body 2 'is immersed in the manganese nitrate aqueous solution C with one
[0008]
Next, on the surface of the
[0009]
By the way, when the
[0010]
Therefore, conventionally, before the step of forming the dielectric film 2b ′ such as tantalum pentoxide by the anodic oxidation process or after the step of forming the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the
[0012]
Therefore, when the anode tip body 2 'is immersed in a solid electrolyte solution such as an aqueous manganese nitrate solution C as shown in FIG. 5 in the step of forming the
[0013]
Moreover, when the anode wire 3 'is fixed to the anode side lead terminal 5' made of a metal plate by welding or the like when the solid electrolytic capacitors 100 'and 200' are assembled as finished products, the anode chip is used. Since the neck dimension S ′ from the one
[0014]
On the other hand, as in the latter case, a method of forming a coating 11 'by applying and drying a synthetic resin dissolved in a solvent on the base portion of the anode wire 3', the coating 11 'is formed on the anode tip body. 2 'and one
[0015]
However, on the other hand, when the synthetic resin is applied in a state of being dissolved in a solvent, the synthetic resin dissolved in the solvent penetrates deeply into the porous structure of the
[0016]
This invention makes it a technical subject to eliminate these problems.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this technical problem, the capacitor element of the present invention is:
“Anode tip body sintered with powder of valve action metal, anode wire fixed to one end face of this anode tip body, and cathode side formed with dielectric film and solid electrolyte layer as base on said anode tip body In a capacitor element composed of an electrode film,
A ring body made of a thermoplastic synthetic resin having water repellency is fitted on the anode wire, and this ring body is thinned in a heated and melted state with respect to one end surface of the anode tip body. Is pressed. "
It is characterized by that.
[0018]
Moreover, the production method of the present invention comprises:
“The step of producing an anode tip body made of a powder of valve action metal by attaching an anode wire to one end face thereof, the step of fitting a ring body made of thermoplastic synthetic resin having water repellency to the anode wire, A step of pressing the ring body in a state where the ring body is heated and melted with respect to one end face of the anode tip body, and a anodic oxidation treatment by immersing the anode tip body in a chemical conversion solution; And a step of forming a solid electrolyte by immersing, drawing, and firing the solid electrolyte solution with respect to the anode tip body. "
It is characterized by that.
[0019]
Furthermore, the solid electrolytic capacitor of the present invention is
“Anode tip body sintered with powder of valve action metal, anode wire fixed to one end face of this anode tip body, and cathode side formed with dielectric film and solid electrolyte layer as base on said anode tip body A capacitor element composed of an electrode film is disposed between an anode-side lead terminal and a cathode-side lead terminal, and an anode wire in the capacitor element is fixed to the anode-side lead terminal, while a cathode in the capacitor element In the solid electrolytic capacitor formed by electrically connecting the side electrode film to the cathode side lead terminal,
A ring body made of a thermoplastic synthetic resin having water repellency is fitted on the anode wire, and this ring body is thinned in a heated and melted state with respect to one end surface of the anode tip body. Is pressed. "
It is characterized by that.
[0020]
[Operation and effect of the invention]
In this way, by pressing the ring body fitted to the anode wire against the one end face of the anode tip body so that the thickness of the ring body is reduced in a state where the ring body is heated and melted, the ring body is , While deforming according to the irregular shape on one end face of the anode tip body, the penetration into the porous tissue is much less than in the case of applying a synthetic resin dissolved in a solvent, or in a state where there is almost no In addition to the one end face, the heel is closely adhered to the outer surface of the anode wire so as to be heat-sealed, and to the outer peripheral surface of the anode wire, the heel is also closely adhered to the end face.
[0021]
In addition to this, since the entire ring body is crushed and deformed so that the thickness thereof becomes thin, the protruding height from the one end face of the anode tip body is the thickness dimension from the ring body. The adhesion to the one end surface of the anode tip body can be made stronger.
[0022]
Therefore, according to the present invention, when the solid electrolyte layer is formed on the anode tip body, the solid electrolyte solution is transferred from between the ring body, the anode tip body, and the anode wire to the upper surface side of the ring body. The solid electrolyte layer can be reliably prevented, in other words, the solid electrolyte layer can be reliably prevented from being formed on a portion of the anode wire on the upper surface side of the ring body. It is possible to greatly reduce the rate of occurrence of defective products in which the anode-side lead terminal and the solid electrolyte layer are electrically shorted to become defective products. In this case, the anode chip body functions as a capacitor. The reduction in effective volume that can be done can be greatly reduced.
[0023]
Moreover, when the anode lead terminal is fixed to the anode wire when assembling into a finished product as a solid electrolytic capacitor, the height of the ring body protruding from one end face of the anode tip body is reduced. Since the size under the neck from the one end surface of the chip body to the anode lead terminal can be reduced, when the overall length of the solid electrolytic capacitor as a finished product is determined in advance, the anode tip body can be reduced to the extent that the size under the neck can be reduced. The length of the capacitor can be increased, and the capacitance of the capacitor can be increased. Further, when the capacitor capacity is determined in advance, the overall length of the solid electrolytic capacitor can be shortened by an amount that can reduce the size under the neck, and the size and weight can be reduced.
[0024]
In particular, as described in
[0025]
This stronger adhesion to the anode wire can more completely prevent the solid electrolyte solution from reaching the upper surface of the ring body when forming the solid electrolyte layer on the anode tip body. There is an advantage that can be further promoted.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, drawings (FIGS. 7 to 15) when the embodiment of the present invention is applied to a capacitor element in a tantalum solid electrolytic capacitor will be described.
[0027]
First, as shown in FIG. 7, the tantalum powder is compacted into a porous
[0028]
On the other hand, for example, by punching from a plate material made of a transparent thermoplastic synthetic resin having water repellency and shrinkage due to heat, such as a fluororesin having a melting point of about 270 ° C., FIG. As shown in FIG. 2, a
[0029]
Next, the
[0030]
By heating and melting the
[0031]
In this case, when the
[0032]
However, the shrinkage of the
[0033]
Therefore, in the present invention, the
[0034]
Due to this pressing, the
[0035]
In addition, by making the
[0036]
Next, as in the conventional case, the
[0037]
Note that the anodizing process of forming the
[0038]
Next, as shown in FIG. 5, the
[0039]
In addition to being made of synthetic resin having water repellency, the
[0040]
In this case, the
[0041]
When the step of forming the solid electrolyte layer is completed, a graphite layer and a metal layer such as silver or nickel as a base layer are formed on the surface of the
[0042]
As shown in FIG. 14, the
[0043]
Alternatively, as shown in FIG. 15, the
[0044]
When assembling the solid
[0045]
As a result, the neck size S from the one
[0046]
Further, when the capacitor capacity is determined in advance, the overall lengths L1 and L2 of the solid
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing a conventional solid electrolytic capacitor.
FIG. 2 is a longitudinal front view showing a conventional solid electrolytic capacitor with a safety fuse.
FIG. 3 is a perspective view showing an anode tip body constituting a capacitor element.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which an anodic oxidation treatment for forming a dielectric film is performed on the anode tip body.
FIG. 5 is a view showing a state in which a solid electrolyte layer is formed on the anode tip body.
FIG. 6 is a longitudinal front view showing a state in which a ring body or a coating made of a synthetic resin is provided on the anode wire of the anode tip body in the conventional case.
FIG. 7 is a longitudinal sectional front view showing an anode tip body and a ring body in the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a ring body is fitted to the base of the anode wire of the anode tip body in the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.
FIG. 10 is a longitudinal front view showing a state after heating and melting a ring body fitted on the anode wire in the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a state where the ring body is heated and melted and pressed.
12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG.
FIG. 13 is a longitudinal front view showing a state after the ring body is heated and melted and pressed.
FIG. 14 is a longitudinal front view showing a solid electrolytic capacitor according to the present invention.
FIG. 15 is a longitudinal front view showing a solid electrolytic capacitor with a safety fuse according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Capacitor element
2 Anode tip body
2a One end face of the anode tip body
3 Anode wire
4 Cathode side electrode film
5 Anode-side lead terminal
6 Cathode side lead terminal
7,9 Package body
8 Safety fuse wire
14 Ring body
100 solid electrolytic capacitor
200 Solid electrolytic capacitor with safety fuse
E1, E2 Pressing piece
Claims (4)
前記陽極ワイヤに撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体が被嵌され、このリング体は、前記陽極チップ体における一端面に対して、加熱溶融された状態でその厚さが薄くなるように押圧されていることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子。An anode tip body obtained by sintering a powder of valve action metal, an anode wire fixed to one end face of the anode tip body, and a cathode side electrode formed on the anode tip body with a dielectric film and a solid electrolyte layer as a base In a capacitor element composed of a film,
A ring body made of a thermoplastic synthetic resin having water repellency is fitted on the anode wire, and this ring body is thinned in a state where it is heated and melted with respect to one end face of the anode tip body. A capacitor element in a solid electrolytic capacitor, wherein the capacitor element is pressed against the capacitor element.
前記陽極ワイヤに撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体が被嵌され、このリング体は、前記陽極チップ体における一端面に対して、加熱溶融された状態でその厚さが薄くなるように押圧されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。An anode tip body obtained by sintering a powder of valve action metal, an anode wire fixed to one end face of the anode tip body, and a cathode side electrode formed on the anode tip body with a dielectric film and a solid electrolyte layer as a base A capacitor element constituted by a film is disposed between an anode-side lead terminal and a cathode-side lead terminal, and an anode wire in the capacitor element is fixed to the anode-side lead terminal, while a cathode side in the capacitor element In the solid electrolytic capacitor formed by electrically connecting the electrode film to the cathode side lead terminal,
A ring body made of a thermoplastic synthetic resin having water repellency is fitted on the anode wire, and this ring body is thinned in a state where it is heated and melted with respect to one end face of the anode tip body. A solid electrolytic capacitor, wherein the solid electrolytic capacitor is pressed against.
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