JP4219616B2

JP4219616B2 - 弁作用電解コンデンサ用陽極素子及びその製造方法

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Publication number: JP4219616B2
Application number: JP2002159663A
Authority: JP
Inventors: 渉末永; 稔森山; 昭子宮本
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2004006502A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル、ニオブ等の弁作用金属を用いた弁作用電解コンデンサ用陽極素子及びこれを用いた電解コンデンサ、並びに弁作用電解コンデンサ用陽極素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表面実装デバイスの小型化技術が飛躍的に進歩し、携帯電話、パソコン、デジタルカメラなど、電子機器における部品基板への実装技術が高密度化している。こうした中、電子部品であるコンデンサ素子においても、その小型化、高容量化の要求に対して、種々研究がなされている。
現在一般に使用されているコンデンサ素子としては、メタライズドフィルムコンデンサ、積層セラミックコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ等がその主流となっているが、特に小型大容量化が可能であるタンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサについては、特に電源回路に用いたときのその優れた特性のため盛んに研究がなされている。
タンタル金属と同じような特長を有する材料としては、いわゆる弁作用金属として、アルミニウム、ニオブ、チタン等の金属類の材料があげられるが、耐熱性、誘電体皮膜形成性の点において、特にタンタル金属、ニオブ金属は高い需要を得ている。
【０００３】
前記の弁作用金属粉末、例えばタンタル、ニオブを用いた電解コンデンサの製造方法としては、通常、陽極金属としてタンタル又はニオブを使用し、バインダーとしての役割を担う樹脂とタンタル又はニオブ金属粉末とを金型に投入し、これらを加圧加工してチップ化した素子を作製する。このときタンタル又はニオブ金属粉末の充填密度にばらつきが生じると、得られるコンデンサの電気特性に影響を及ぼすことになるため、上記材料の充填、加圧条件等は厳重に管理しなければならない。
このように作製されたチップ化素子には、陽極端子となる部品（通常はタンタルリード線又はニオブリード線）を設ける。このリード線は通常、金型内に植立されてタンタル金属又はニオブ金属粉末を加圧成形することにより固定される。上記工程により得られた素子は、真空中において高温加熱処理することにより、素子中の不要な樹脂を蒸発除去する工程を経る。
この工程により、タンタル又はニオブ金属粉末間に存在していた樹脂が蒸発除去され、かつ、タンタル又はニオブ金属粉末同士の接触点における溶着により、多孔質体の形態をなすタンタル又はニオブ電解コンデンサ用陽極素子が得られる。
このようにして得られたタンタル又はニオブ電解コンデンサ用陽極素子を電解液槽中に入れ、所定の直流電圧を加えて化成処理を行ってタンタル又はニオブ金属粉末表面に酸化タンタル被膜又は酸化ニオブ被膜を形成させた後、該被膜の上に二酸化マンガン又は機能性高分子の固体電解質被膜を形成させる。
この後、さらにカーボン、銀ペースト等による陰極層処理を施して樹脂外装し、最終的なタンタル又はニオブ電解コンデンサを得る。
【０００４】
図１にタンタル電解コンデンサの代表的な構造の模式図を示す。タンタル電解コンデンサは、リード線が設けられたタンタル電解コンデンサ用陽極素子１と、陰極端子２と、陽極端子３からなり、これらは樹脂４で外装されている。陽極素子１と陰極端子２は、導電性接着剤５により接触した状態となっており、また、リード線に二酸化マンガンを付着させないために樹脂リング６が設けられ、リード線は溶接点７を介して陽極端子３と接触した状態となっている。
【０００５】
ところで、近年、回路の高集積化に伴う素子の小型化のため、また高周波特性の向上のためコンデンサ素子を薄くする要請が高まっている。このような要請を満たす製造方法として、リード線を、重畳した弁作用金属粉と結着剤を含む成形体シートの間に挿入して電解コンデンサを製造する技術が開発されている（特開昭５６−８３０２２号公報等）。そして、電解コンデンサ用の該成形体シートの成形法として、弁作用金属粉と結着剤を含む焼結体形成用の分散液を用いた塗布による成形方法が提案されている。
また、他の成形方法としては、弁作用金属粉と結着剤を含む分散液を用いて、加圧成形により成形体を形成することができ、該成形体を焼結することによって電解コンデンサ用陽極素子として用いられる金属焼結体を形成することができる。
これらの湿式成形による成形体を経て、これを燒結し金属焼結体を得る方法は、特に空孔体積の大きい金属多孔質焼結体の形成に適しており、特に塗布法や印刷法の場合は、薄型の電解コンデンサ用陽極素子を製造する技術として、従来の金型を用いた加圧による方法では極めて困難な、０．６ｍｍ以下の厚さの陽極素子の製造に用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属粉の中には比重が高く沈降し易いため、分散液としての保存に全く適していないものも多い。例えばタンタル金属粉、溶剤、および樹脂を混合し、分散したタンタル金属粉の分散液は、タンタル金属粉の真比重が１６．６であるため、沈降しやすく長期保存安定性が得られず、実使用上耐えうるものではなかった。
さらに弁作用金属粉の中には、ニオブやタンタルなど発火し易いものも多く、粉体の取り扱いが難しいこと、その製造設備が特殊となり製造コストが非常に高くなること、あるいは分散機による塗料分散の時に、使用しうる樹脂等の種類、配合比の自由度が低いため、結果として出来る分散液の組成、物性が限定され、必ずしもその後の湿式成形に適したものとはならないという点で問題を有していた。
【０００７】
本発明は、薄形で高性能な弁作用電解コンデンサ用陽極素子を、弁作用金属粉と結着剤を含む分散液を用いて容易に製造する方法、該製造方法により得られる弁作用電解コンデンサ用陽極素子、及びそれを用いた弁作用電解コンデンサを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、弁作用金属粉、特定の溶剤、分散剤を分散させて得た弁作用金属粉分散液を、真空凍結乾燥法により乾燥して表面処理された焼結体形成用金属粉が、発火しにくく、保存安定性等に優れていること、そして、該金属粉は、分散液製造用の溶剤、結着剤と任意の割合で混合することができるため、容易に成形体形成用の弁作用金属粉含有塗料を調整できることを見出した。
さらに、かかる弁作用金属粉含有塗料を基体上に塗布し、該塗布物を剥離して焼結すれば、等価直列抵抗等の電気特性や物理的強度等に優れた弁作用電解コンデンサ用陽極素子、弁作用電解コンデンサが容易に得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、弁作用金属粉を、凝固点が−４０℃以上の溶剤Ａ中に分散剤を用いて分散させ、得られた弁作用金属粉の分散液を、真空凍結乾燥法を用いて乾燥することにより表面処理された弁作用金属粉を得、次いで該表面処理された金属粉と溶剤Ｂと結着剤とを混合して弁作用金属粉含有塗料を得、次いで該弁作用金属粉含有塗料を基体上に塗布して塗布物とし、次いで該塗布物を剥離して薄片状成形体とし、該薄片状成形体を、少なくとも一部を扁平にした弁作用金属からなるリード線の該扁平部分を間に挟んで重ね合わせ、加圧して接合体を形成し、次いで該接合体を焼結する工程を含むことを特徴とする弁作用電解コンデンサ用陽極素子の製造方法を提供するものである。
本発明においては、弁作用金属粉の分散液を真空凍結乾燥することにより、弁作用金属表面上には分散剤のみが残存し、分散剤により弁作用金属が表面処理された形態となる。このため弁作用金属粉の分散性が非常に良好となり、長期間保存しても安定である。また、真空凍結乾燥法を用いて低温で処理するため、発火し難く、安全性にも優れる。さらに、撹拌のみで溶剤、樹脂と任意の割合で容易に混合し、弁作用金属粉含有塗料を簡便に調整することができる。
通常、焼結体形成用金属粉の分散液を作製する時は、使用する分散機の特性に合わせ、分散時の粘度調整を行うため、分散液の分散時及び分散後の組成の設定範囲に自ずと制限があった。これに対して、本発明に記載の弁作用金属粉含有塗料は、該塗料作製時に該金属粉と樹脂と溶剤との広い範囲の混合比率が設定可能で、粘度等の物性を広範囲の自由度のなかから規定して分散液を作ることができる。このように、かかる表面処理金属粉を用いれば、少量の溶剤で塗料にすることもできるから、固い粘度状のものでも、容易に成形加工することができる。また、シート状、薄片状等の薄型の成形体も塗布工程によって容易に作成することができる。
【００１０】
本発明の電解コンデンサ用陽極素子は、上記弁作用金属粉末含有塗料を基体上に塗布し、該塗布物を剥離し、焼結して得るものなので、従来の電解コンデンサ製造プロセスでは高い生産性での製造が困難だった極めて薄い、例えば厚さ０．６ｍｍ以下の、特に厚さ０．４ｍｍ以下の高性能な電解コンデンサを提供することができる。これによって等価直列抵抗を下げることができ、良好な高周波特性を得ることができる。
【００１１】
本発明はまた、かかる製造方法により得られる弁作用電解コンデンサ用陽極素子を提供するものである。
本発明はまた、かかる弁作用電解コンデンサ用陽極素子を用いたことを特徴とする厚さ０．６ｍｍ以下の弁作用電解コンデンサを提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、溶剤という用語は、本発明のどの段階で使用されるかに応じて、真空凍結乾燥時に用いる、弁作用金属粉の表面処理用の溶剤Ａと、塗布、印刷、加圧成形等の成形工程時に用いられる塗料化のための溶剤Ｂとの、二つの場合に共通して用いられている。溶剤Ａとしては金属粉の分散が容易で、真空凍結法によって凍結、昇華し易い溶剤が選定される。一方溶剤Ｂには従来より金属粉の分散、塗料化に使用されてきた溶剤を広く適用することができるが、本発明では金属粉が表面処理され、易分散化されているため、従来より溶剤選定の自由度が拡がっている。
本文中、用語の意味に特に誤認の生じない場合においては、単に溶剤と記載したが、誤認のおそれのある場合、本発明のどの段階で使用される溶剤であるかを明確にするためにＡ、Ｂの区別を記入した。
【００１３】
このような真空凍結法によって、弁作用金属粉の表面を分散剤処理する方法を用いると、基本的に低温状態で凍結した溶剤から、溶剤のみが昇華除去される。このように昇華の過程で表面処理を行うため、溶剤を用いて通常の方法で表面処理を行うときのように、溶剤に溶出して失われる分散剤がなく、添加した分散剤の全てが処理後の弁作用金属粉中に残留する。分散液中で分散剤は金属粉の表面付近に局在しており、真空凍結方法の実施時に、溶剤のみが除去されて、分散剤が金属粉表面に一様に付着した状態となる可能性が高く、しかも、通常の溶剤を除去する時のように除去時に金属粉同士が凝集することがないので、極めて効率的な処理方法といえる。このように使用した分散剤全てが弁作用金属粉中に残留するため、分散剤の効果と使用量の関係を把握し易く、使用量に対する最適化が行いやすい。これは発火の危険性のあるタンタル、ニオブのような金属粉を処理するに当たり該金属粉を完全被覆する量を検討する上でも重要である。
さらに真空凍結法は基本的に低温での処理であるため、発火の危険性はさらに小さいものとなる。
【００１４】
また比重の大きいタンタルのような金属粉は、通常の処理方法では、沈降し易く、濃度分布が発生し易いため、一様な処理を行い難いが、分散剤を含んだ溶剤中に凍結を行ってタンタル金属粉を閉じこめることにより、より一様な処理条件で金属表面を処理することができる。
【００１５】
真空凍結乾燥法を用い、分散剤によって表面処理した弁作用金属粉を用いることにより、塗布直前に添加溶剤、もしくは添加溶剤と添加結着剤との簡単な撹拌操作を行うことで、良好な分散液が得られるため、塗布装置に付随の設備として塗布液調整用に多くを必要としない。
【００１６】
さらに真空凍結法においては、分散剤ばかりでなく、樹脂による表面処理を行うことも可能である。上記の分散剤におけると同様に、樹脂も弁作用金属粉の表面に一様に付着処理されるため、樹脂被覆状態の該金属粉を容易に形成することができる。このような処理済の弁作用金属粉は、そのまま圧着成形して焼結する事もできるし、再度溶剤を加えて塗料として用いる事もできる。その際溶剤の選定は、必ずしも金属粉の表面の樹脂を完全に溶解するものである必要はなく、樹脂との関係、各種成形法との関係において、種々のものを用いることができる。
【００１７】
真空凍結法で表面処理された金属粉は、溶剤もしくは、樹脂と溶剤を添加して撹拌するだけで良好な弁作用金属粉含有塗料を形成することができる。このため分散完了直後の分散液の配合、粘度に対しては設定自由度が大きい。これに対して、従来のように表面処理をしていない金属粉を用い、分散機で混練して、分散液を作製するときは、あらかじめ個々の分散方法、分散機に最適な粘度領域へと、分散前の試料を設定しなくてはならなかった。従って、分散後の粘度も分散機に応じた粘度領域に決まってしまい、分散液の物性の設定自由度は低かった。
【００１８】
上記のような弁作用金属の表面処理を行うと、分散液形成用の溶剤Ｂと任意の割合で撹拌させるだけで弁作用金属粉含有塗料を形成することができるため、成形体の作製に用いる成形手段に最も適した金属粉含有量と粘度を有する分散液を容易に作製することができる。
【００１９】
本発明に適する弁作用金属粉の純度は、９９．５％以上のものが好ましい。また、平均一次粒子径は０．０１〜５．０μｍであることが好ましく、特に０．０１〜１．０μｍであることが好ましい。
本発明に使用し得る金属粉は、いわゆる弁作用金属の粉体であり、弁作用金属としては、アルミニウム、ニオブ、チタン、タンタル等が挙げられ、このうち、ニオブ、タンタルが好ましい。特に多孔質の金属焼結体を形成するときには、本発明に記載の金属粉の表面処理方法を好適に使用することができる。
【００２０】
本発明に適する溶剤Ａとしては、たとえば、高級炭化水素類のデカンなど、芳香族炭化水素類のベンゼン、ｏ-キシレンなど、ハロゲン化炭化水素類の1,1,1-トリクロロエタンなど、水・アルコール類の水、ベンジルアルコール、グリセリンなど、フェノール類のフェノールなど、エーテル類のアニソールなど、ケトン類の樟脳など、エステル類のステアリン酸エステルなど、凝固点が−４０℃以上の各種溶剤を好ましい例として挙げることができる。これら溶剤はここに挙げたものに限定されるものではなく、その使用に際しては単独、或いは２種類以上混合して用いることができる。
【００２１】
本発明に適する分散剤としては、カップリング剤、ＨＬＢ値が６以上で好ましくは８以下のアニオン系、カチオン系、両性又は非イオン系界面活性剤、大豆レシチン、ソルスパーズ等の各種分散剤を挙げることができる。これら分散剤はここに挙げたものに限定されるものではなく、その使用に際しては単独、或いは２種類以上混合して用いてもよい。分散液中の分散剤の濃度は、Ｔａ金属粉１００に対して０．０５〜３．０質量％、特に０．０５〜０．５質量％が好ましい。
【００２２】
上記弁作用金属粉、溶剤Ａ、分散剤を所望の割合で混合して、適当な分散手段により分散させ、弁作用金属粉の分散液を得ることができる。凍結乾燥を行う場合の弁作用金属粉の分散液中の固形分濃度の範囲は、０．５〜８０質量％が好ましく、特に１〜５０質量％が好ましい。
分散手段としては、例えば、二本ロール、三本ロール、ボールミル、サンドミル、ペブルミル、トロンミル、サンドグラインダー、セグバリアトライター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ニーダー、ホモジナイザー、超音波分散機等により、混練、分散することができる。
こうして得られた弁作用金属粉の分散液を真空凍結乾燥に移行させることができる。
【００２３】
真空凍結乾燥は、例えば、弁作用金属粉、水、及び分散剤を含む弁作用金属粉の分散液の場合は、大気圧で０℃以下に予備凍結し、理論上は０℃における水の蒸気圧４．５mmＨg （＝６００Ｐａ）を越えないよう真空度をコントロールすれば良い。乾燥速度、コントロールのやり易さを加味すれば１mmＨg （＝１３３．３２Ｐａ）以下にして、その蒸気圧で凍結する温度まで、温度を上げることが好ましい。
【００２４】
また、さらに溶剤Ａを使用する場合の具体的な一例を挙げれば、１，１，２−トリクロロエタンを用いた分散液の場合、１，１，２−トリクロロエタンは大気圧で−３７℃以下にすれば凍結するので、液体窒素等を用いることにより簡単に予備凍結することができる。１，１，２−トリクロロエタンの凝固点における蒸気圧は１５mmＨg （＝２０００Ｐａ）程度なので、１mmＨg 以下にすれば、水の場合と同様に乾燥することができる。
【００２５】
分散剤により表面処理された弁作用金属粉は、とくに金属粉表面の活性度が高い場合においても、有機物で表面処理されているため、表面が酸素に曝されることがないので、発火する危険性が少ない。
また、分散剤により表面処理された弁作用金属粉は、危険性のない状態で保存若しくは輸送することができ、原料の安全性及び長期保存安定性の問題をも解消することができる。
【００２６】
表面処理された弁作用金属粉を原料とすれば、使用する際に、溶剤Ｂ、もしくは溶剤Ｂと結着剤とを用いて簡単な攪拌処理をするだけで、弁作用金属粉含有塗料が得られる。
【００２７】
本発明に適する溶剤Ｂは、たとえば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール，ベンジルアルコール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン，イソホロン，アセチルアセトン等のケトン類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルセロソルブ，ジグライム等のエーテル類；酢酸メチル、酢酸エチル，炭酸ジエチル等のエステル類；ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド及びスルホン類；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１，２−トリクロロエタン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素；ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら溶剤Ｂはここに挙げたものに限定されるものではなく、その使用に際しては単独、或いは２種類以上混合して用いることができる。塗料中の溶剤Ｂの濃度に特に制限はないが、例えば５〜７０質量％が好ましい。
【００２８】
本発明に用いる結着剤としては、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アセタール樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、酢酸ビニルエマルジョン、ポリウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ニトロセルロース樹脂、天然樹脂を単独、あるいは２種以上混合して利用することができる。塗料中の結着剤の濃度に特に制限はないが、例えば０．０１〜２０質量％が好ましい。
【００２９】
表面処理された弁作用金属粉、溶剤Ｂ、結着剤の分散・撹拌手段としては、例えば、攪拌機、脱泡ミキシングマシンなどによる撹拌により分散できる。また、必要に応じて、二本ロール、三本ロール、ボールミル、サンドミル、ペブルミル、トロンミル、サンドグラインダー、セグバリアトライター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ニーダー、ホモジナイザー、超音波分散機等により、分散してもよい。このように上記弁作用金属粉と、溶剤と、結着剤とを所望の割合で混合撹拌手段により分散させて弁作用金属粉含有塗料を得ることができる。前記したとおり真空凍結法で表面処理された金属粉は、溶剤、樹脂と撹拌するだけで良好な弁作用金属粉含有塗料を形成することができるため、分散完了直後の分散液の配合、粘度に対しては設定自由度が大きい。
【００３０】
次いで、上記で得られた弁作用金属粉含有塗料を、基体上に塗布して塗布物とする。弁作用金属粉含有塗料を適当な基体上に塗布した後、乾燥することによって、基体上に塗布された塗料中の溶剤が揮散し、基体上には弁作用金属粉末とバインダー樹脂（溶剤が残っていても良い）からなる薄いシートが残る。
【００３１】
所定の大きさの成形体を作製するとき、種々の塗布方法により弁作用金属粉含有塗料の塗布物を形成することができる。塗布する方法は、例えば、公知のロール塗布方法等、具体的には、エアードクターコート、ブレードコート、ロッドコート、押し出しコート、エアーナイフコート、スクイズコート、含侵コート、リバースロールコート、トランスファーロールコート、グラビアコート、キスコート、キャストコート、スプレイコート等により基体上に塗布物を形成することができる。
【００３２】
また、各種印刷方法を適用することも可能である。具体的には、孔版印刷方法、凹版印刷方法、平版印刷方法などを用いて基体上に所定の大きさに塗布物を印刷することができる。
特に、孔版印刷方法を使用することは、成形物の形状を所望の形状、例えば直方体状の形状、円柱状の形状、あるいは櫛の歯形状のように、種々の形状に形成することができるので好ましい。
また、塗布物（印刷物）の厚さは、本発明においては、塗布物の湿時厚さが１０μｍ〜１ｍｍの範囲が好ましい。
【００３３】
また、ピロー成形等により凹版状に所定の寸法に形成された基材（鋳型）に弁作用金属粉含有塗料を流し込む方法を適用することも可能である。
成形物の作製方法は、例えば鋳型に弁作用金属粉含有塗料を流し込んだ後、弁作用金属粉末の粒子径の著しい変形を生じない程度に加圧してもよい。
【００３４】
基体として使用できる材料としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリカーボネートフィルム、ナイロンフィルム、ポリスチレンフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレンビニル共重合体フィルム等からなるプラスチックフィルムまたはシート；若しくはアルミニウムなどの金属シート；紙、含浸紙；これらの各材料からなる複合体が挙げられ、これら以外の材料であっても、必要な強度、構成等を備えていれば、特に制限なく使用できる。
【００３５】
このようにして得られた塗布物を基体から剥離した後、公知の方法で焼結を行うが、例えばタンタル金属粉の場合には、約６０℃で約６０〜１２０分乾燥し、次いで約３００〜６００℃の熱処理工程によって有機物質の除去を行い、さらに約１０〜３０分間、約１２００〜１６００℃の高温加熱処理を行って完全に有機物質の除去を行うとともに、弁作用金属粉末同士を融着させることにより、弁作用電解コンデンサ用陽極素子が得られる。
【００３６】
なお、本発明においては、上記で得られた焼結前の塗布物（シート状あるい
は薄片状成形体）を、少なくとも一部を扁平にした弁作用金属からなるリード線の該扁平部分を間に挟んで重ね合わせ、加圧して接合体を形成し、次いで該接合体を焼結することが好ましい。この方法によれば、扁平なリード線とシートとの密着性が良好となり、リード線と成形体との電気的接続状態が良好となる。また、従来の電解コンデンサ製造プロセスでは高い生産性での製造が困難だった、極めて薄い、例えば厚さ０．６ｍｍ以下の、特に厚さ０．４ｍｍ以下の高性能な電解コンデンサを提供することができる。これによって等価直列抵抗を下げることができ、良好な高周波特性を得ることができる。
【００３７】
弁作用電解コンデンサを形成する場合には、得られた弁作用電解コンデンサ用陽極素子は均一の多孔質体であり、これを電解液槽に入れ、該素子に所定の直流電圧を加えることにより、該素子の表面に酸化タンタル皮膜を形成させる。
そして、酸化皮膜の形成後、その上に二酸化マンガン被膜、又は機能性高分子被膜の電解質層を形成させることができる。
【００３８】
上述のようにして得られた素子を、必要であれば、カーボン層、銀ペースト層を形成し、コンデンサ素子の表面に陰極端子の一端側を半田で接合すると共に、リード線の先端部分を陽極端子にスポット溶接によって接合した後、例えば樹脂溶液中に浸漬させて形成させる等の方法により樹脂外装を施して、タンタル電解コンデンサとする。本発明によれば、弁作用電解コンデンサ用陽極素子自体が小型化、薄膜化が可能であるとともに、該素子１ｍｇ当たりの静電容量としても従来の製造方法によるコンデンサと同等以上のコンデンサを得ることが可能である。
【００３９】
【実施例】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
平均一次粒子径０．５μｍのタンタル金属粉末１００ｇ、分散剤としてソルスパーズ２００００（ゼネカ（株）製）０．１ｇ、溶媒である水５０ｇ、および３ｍｍ径のスチールボール５０ｇを１００ｃｃのポリ瓶に入れて混合し、振とう機（ペイントコンディショナー）を用いて０．５時間練肉して、タンタル金属粉の分散液（ａ−１）を得た。
【００４１】
このタンタル金属粉の分散液（ａ−１）を底面の寸法２５０ｍｍＬ×１５０ｍｍＷの平型トレイに１００ｇ移し、液体窒素中にトレイを浸漬し予備凍結乾燥した後、真空凍結乾燥を行った。
【００４２】
真空凍結乾燥機は日本真空（株）製の「ＤＦＭ−０５ＡＳ」を用いた。予備凍結したタンタル金属粉の分散液（ａ−１）を、あらかじめ約−４０℃に冷却した棚にのせて、真空度７〜１０Ｐａで２０時間の真空凍結乾燥後、嵩高のスポンジ状乾燥物としてタンタル金属粉の表面処理物（ｂ−１）６０ｇを得た。
次にタンタル金属粉の表面処理物（ｂ−１）５０ｇ、バインダー樹脂としてアクリル樹脂「ＮＣＢ−１６６」（大日本インキ化学工業（株）製）２．５ｇ（固形分量）、およびトルエンとシクロヘキサノンの混合溶媒を５０ｃｃのポリ瓶に入れて混合し、固形分８５％に調整後攪拌して、攪拌機「ＵＭ−１０２Ｓ」（（株）ジャパンユニックス製）を用いて０．１時間攪拌して、タンタル金属粉末分散液Ｂ−１を作製した。分散状況は良好であった。この分散液Ｂ−１を５０μｍの厚さのＰＥＴフィルムに塗布、乾燥し、塗布物Ｃ−１を作製した。
次に、塗布物Ｃ−１をＰＥＴより剥離した。剥離した塗膜を３．６ｍｍ×４．４ｍｍに打ち抜いて形成した２枚の薄膜状成形体に、一端を扁平にしたタンタルワイヤをはさみ８００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス加圧した。次にこの成形体を、５×１０^-4Ｔｏｒｒ６．６×１０^-3Ｐａの真空中で温度３５０℃、９０分間処理し、バインダー樹脂の分解、除去を行い、さらに１３５００℃、２０分間の燒結処理を行って、図２に示すように、薄形直方体形状のタンタル多孔質焼結体１１内に、扁平リード線１２の扁平部分１２ａが埋入された構造の厚さが０．３ｍｍタンタル電解コンデンサ用陽極素子１を得た。
この陽極素子を燐酸溶液中で直流電圧２０Ｖ印加して陽極化成処理を行い、３０％硫酸中で静電容量と等価直列抵抗を測定した。測定法はＥＩＡＪＲＣ−２３６１Ａに基づいた。測定結果を表１に示す。
【００４３】
実施例２
平均１次粒子径０．５μｍのニオブ金属粉末１００ｇ、分散剤としてソルスパーズ２０００（ゼネカ（株）製）０．１ｇ、溶媒である水５０ｇ、および３ｍｍ径のスチールボール５０ｇを１００ｃｃのポリ瓶に入れて混合し、振とう機（ペイントコンディショナー）を用いて０．５時間練肉してニオブ金属粉の分散液（ａ−２）を得た。
このニオブ金属粉の分散液（ａ−２）を実施例１と同様の方法で凍結真空乾燥を行い、ニオブ金属粉の表面処理物（ｂ−２）６０ｇを得た。
次に、ニオブ金属粉の表面処理物（ｂ−２）５０ｇ、バインダー樹脂としてアクリル樹脂「ＮＣＢ−１６６」（大日本インキ化学工業（株）製）２．５ｇ（固形分量）、およびシクロヘキサノンとトルエンの混合溶媒を５０ｃｃのポリ瓶に入れて不揮発分８５％の調整、混合し、攪拌機「ＵＭ−１０２Ｓ」（（株）ジャパンユニックス製）を用いて０．１時間攪拌して、ニオブ金属粉末分散液Ｂ−２を得た。分散状況は良好であった。この分散液Ｂ−２を５０μｍの厚さのＰＥＴフィルムに塗布、乾燥し、塗布物Ｃ−２を作製した。
次に塗布物Ｃ−２を用いて実施例１と同様の方法で１２００℃、３０分間の焼結を行って、厚さ０．３ｍｍのニオブ電解コンデンサ用の陽極素子を得た。さらにこの陽極素子を燐酸溶液中で直流電圧２０Ｖに印加して陽極化成処理を行い、３０％硫酸中で静電容量と価直列抵抗を測定した。測定結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
各実施例とも、いずれも素子は薄く、電気特性にも優れていた。特に素子が薄いため低いＥＳＲを得ることができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いれば、薄形で高性能な弁作用電解コンデンサ用陽極素子及び弁作用電解コンデンサを容易に製造することができる。
すなわち、本発明の製造方法によれば、真空凍結乾燥法を用いるため、弁作用金属粉が表面処理される。表面処理された弁作用金属粉は、危険性のない状態で保存若しくは輸送することができ、原料の安全性及び長期保存安定性の問題をも解消することができる。該表面処理された金属粉は、溶剤及び結着樹脂と任意の割合で混合するため、分散液の配合、粘度に対する設定自由度が大きく、容易に弁作用金属粉含有塗料となる。そして、この弁作用金属粉含有塗料を基体上に塗布して塗布物とし、該塗布物を剥離後に焼結することにより、薄型で電気特性、強度に優れた弁作用電解コンデンサを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のタンタル電解コンデンサの模式図である。
【図２】本発明の実施例に係るタンタル電解コンデンサ用陽極素子である。
【符号の説明】
１：タンタル電解コンデンサ用陽極素子。
２：陰極端子。
３：陽極端子。
４：モールド樹脂。
５：導電性接着剤
６：樹脂リング
７：溶接点
１１：タンタル多孔質焼結体
１２：扁平リード線
１２ａ：扁平部分

Claims

弁作用金属粉を、凝固点が−４０℃以上の溶剤Ａ中に分散剤を用いて分散させ、得られた弁作用金属粉の分散液を、真空凍結乾燥法を用いて乾燥することにより表面処理された弁作用金属粉を得、次いで該表面処理された金属粉と溶剤Ｂと結着剤とを混合して弁作用金属粉含有塗料を得、次いで該弁作用金属粉含有塗料を基体上に塗布して塗布物とし、次いで該塗布物を剥離して薄片状成形体とし、該薄片状成形体を、少なくとも一部を扁平にした弁作用金属からなるリード線の該扁平部分を間に挟んで重ね合わせ、加圧して接合体を形成し、次いで該接合体を焼結する工程を含むことを特徴とする弁作用電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
前記結着剤がアクリル樹脂である請求項１に記載の弁作用電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
金属粉が、ニオブ粉又はタンタル粉である請求項１又は２に記載の弁作用電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
請求項１〜３のいずれかの製造方法により得られる弁作用電解コンデンサ用陽極素子。
請求項４記載の弁作用電解コンデンサ用陽極素子を用いたことを特徴とする厚さ０．６ｍｍ以下の弁作用電解コンデンサ。