JP4984298B2 - コンデンサ素子の成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサ素子の成形装置に係り、より詳細には、コンデンサ成形粉末を押し固めて形成したコンデンサ素子に表面に目潰れを起こさないようにしたコンデンサ素子の成形装置に関する。

図９にタンタルコンデンサの種類を示す。図９（Ａ）には金属ケース型タンタルコンデンサを、図９（Ｂ）には樹脂モールド型タンタルコンデンサを、図９（Ｃ）にはモールドチップ型タンタルコンデンサを示す。タンタルコンデンサは、形状や種類にもよるが、定格電圧が３．１５〜５０ＶＤＣ、静電容量が０．１〜２２００μＦの範囲にある。

タンタルコンデンサは、小容量の積層セラミックコンデンサと比較して、＋極と−極があり有極であるものの、小型で大きな容量が得られ、電圧によって静電容量が変化しないとの長所がある。大容量が可能なアルミ電解コンデンサと比較して、周波数特性と温度特性が良好で、小型で長寿命との長所がある。最近では、ニオブがタンタルより多量に産出され、高純度で微細な粉末ができるようになったため、タンタルの置き換えも見られる。

図９に示すように、タンタルコンデンサは、内部の中央部分にコンデンサ素子３０があり、陽極端子２５と陰極端子２６を有する。コンデンサ素子３０は、タンタルコンデンサの陽極となる部分で、成形装置を用いて成形される。コンデンサ素子の成形装置の例としては、本出願人が出願した特許文献１がある。特許文献１の成形装置は、平均粒径数μｍの高純度タンタル粉末が、金型で構成されたコンデンサ成形空間に投入され、リード線２０が挿入され、蓋をして左右両側から押圧されることによってコンデンサ素子３０が成形する。成形されたコンデンサ素子３０は、さらに高温、高真空下で焼結され、４０〜６０％の空隙率を有する多孔質焼結体とされる。

タンタルコンデンサの陰極は、二酸化マンガンが主流であるが、導電性高分子（ポリマー）の採用が増えている。これによりタンタルコンデンサの低ＥＳＲ化（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：等価直列抵抗）を図るもので、ＥＳＲが低ければ、直列抵抗が小さく無駄な発熱も少なくできる。陰極形成工程では、コンデンサ素子に薬液（硝酸マンガン、導電性樹脂等）を含浸させ、低ＥＳＲ化が図られている。

一方、コンデンサ素子の成形装置は、図８に示すような金型が使用されている。金型１は、基台６の上にリア部材４とフロント部材５が設けられ、コンデンサ成形空間８が形成され、コンデンサ成形空間８にコンデンサ成形粉末が充填されるとともに、蓋がされて右パンチ２と左パンチ３で押圧する。成形されたコンデンサ素子は、金型１の底部から外に排出される。その際、コンデンサ素子は、コンデンサ成形空間８の中央部から長手方向一端部に移動するが、金型の対向する２面であるリア部材４とフロント部材５により、外側面が擦られる。擦られた面は、目潰れにより隙間が少なくなるので、十分に薬液が内部に浸み込まず思った程にＥＳＲが下がらないとの問題点がある。
特開平８−１２４８１０号公報

本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、コンデンサ素子の表面に目潰れを起こさないコンデンサ素子の製造装置を提供することにある。

本発明のコンデンサ素子の成形装置は、自由端と該自由端の基点となる切り欠き部を有するフロント部材と前記フロント部材に対向するリア部材からなり、コンデンサ成形空間の両側面を構成する金型と、前記コンデンサ成形空間の両端面にあって、前記コンデンサ成形空間の長手方向を所定の長さに設定し、前記コンデンサ成形空間に投入されたコンデンサ成形粉末を押圧成形し、成形されたコンデンサ素子を前記金型の外部に押し出す動作を行う左パンチおよび右パンチと、前記コンデンサ成形空間上部で摺動され、前記コンデンサ成形空間にコンデンサ成形粉末を投入するコンデンサ成形粉末供給箱と、コンデンサ素子成形時は下降されて前記コンデンサ成形空間を密閉し、コンデンサ素子が成形されると上昇される上蓋と、前記リア部材に設けられ、前記フロント部材の自由端を前方側にたわませる付勢手段と、成形されたコンデンサ素子が前記コンデンサ成形空間の中央部から長手方向一端部に押し出される時は、前記自由端がたわむように押圧が解除され、それ以外は、前記自由端を前記付勢手段より強い力で押圧する自由端押圧手段と、が備えられることを特徴とする。

本発明のコンデンサ素子の成形装置によれば、コンデンサ成形空間の内側面となるフロント部材に、たわませるための自由端と切り欠き部とを設け、成形されたコンデンサ素子がコンデンサ成形空間の中央部から長手方向一端部に押し出される時、自由端押圧手段の押圧を解除し、付勢手段によって自由端をたわませるようにしたので、金型の側面部材がコンデンサ素子の外側面を擦らないようにできる。

以下、図面を参照して本発明によるコンデンサ素子の成形方法及び成形装置を説明する。なお、ここでのコンデンサ成形粉末は、タンタル粉末またはニオブ粉末または酸化ニオブ粉末を含むものとする。

図１は、本発明によるコンデンサ素子の成形装置に使用される金型の斜視図である。金型１は、基台６の上にリア部材４とフロント部材５が設けられ、コンデンサ成形空間８が形成される。右パンチ２と左パンチ３は、コンデンサ成形空間８に投入されたコンデンサ成形粉末を長手方向（左右方向）に押圧して成形する。フロント部材５は、２つに分割され、右側のフロント部材５には、前方側にたわませることができる自由端９と、たわみの基点となる切り欠き部１０が設けられる。コンデンサ成形粉末を押圧成形する時は、自由端押圧手段７が自由端を後方（リア部材４の側）に押圧している。一方、成形されたコンデンサ素子を基台６の右下に設けられた排出口まで移動させる時は、自由端押圧手段７の押圧を解除するとともに、リア部材４に設けられた付勢手段１５（図３に示す）により、フロント部材５を前方側にたわませるようにした。自由端押圧手段７は油圧を使用したピストン・シリンダ機構や、モータの回転をカムで直線運動にした機構で実現できる。

コンデンサ素子の成形に最適な金型の精度は２μｍ程度である。一方、許容できるコンデンサ素子の寸法精度は０〜１０μｍ程度である。フロント部材５の全体を動かす方法だと、この精度の確保が困難である。そして成形されたコンデンサ素子にバリが発生する可能性がある。フロント部材５に、自由端と切り欠き部１０を設けてたわませる方法は、切り欠き部１０が縦方向なので、縦方向の強度が維持され、フロント部材５とリア部材４の高さを精度よく保つことができる。

図２は、図１の金型の分解斜視図である。右パンチ２と左パンチ３には、それぞれプッシュブロック１１が設けられる。右パンチ２と左パンチ３は、リア部材４とフロント部材５に挟まれたアンダーガイド１２とアッパーガイド１３の間をスライドするように構成される。アンダーガイド１２には、コンデンサ素子の排出口１４ａが設けられ、排出口１４ａは、基台６の排出口１４ｂに連通するように配置される。

図３は、成形装置に取り付けられた金型部分の拡大平面図である。フロント部材５の自由端９は、リア部材４の下部に内蔵される付勢手段１５によって前方側に押圧される。そのため、自由端９は、切り欠き部１０を基点にして、前方側にたわむことになる。自由端９のたわむ大きさは、目潰れが起きない程度の隙間が確保できる小さなものでよい。なお、付勢手段１５は、ばねで実現することができる。図１の自由端押圧手段７は、付勢手段１５よりも強い力でフロント部材５を後方に押し戻すものである。これによりコンデンサ成形粉末の押圧成形時は、リア部材４とフロント部材５の間が一定の幅に維持される。

図３に示すように、リア部材４の後方には、コンデンサ成形粉末が充填されたコンデンサ成形粉末供給箱１９が設けられる。コンデンサ成形粉末供給箱１９をコンデンサ成形空間８の上部で前方に摺動させると、コンデンサ成形粉末がコンデンサ成形空間８内に落下して投入される。コンデンサ成形粉末供給箱１９を後方に摺動させると、投入されたコンデンサ成形粉末の上部が擦り切られて平坦になる。

図４は、成形装置に取り付けられた金型部分の拡大正面図である。リア部材４とフロント部材５は、左右側で４つの取り付けネジ１６により互いに連結される。自由端９と切り欠き部１０との間の取り付けネジ１６は、フロント部材５に設けられた、取り付けネジ１６の径より大きな径の貫通孔に挿入されており、自由端９が前方に曲がるのに支障がないようにしている。右パンチ２と左パンチ３には、それぞれ左アーム１７ａと右アーム１７ｂが取り付けられる。コンデンサ成形粉末を右パンチ２と左パンチ３で押圧成形する時には、コンデンサ成形空間８の上部に、リード線２０を有する上蓋２１が下降され、コンデンサ成形空間８が密閉される。コンデンサ素子が成形されると、上蓋２１は上昇され、リード線２０がカッターで所定の長さに切断される。なお、リード線２０の切断は、成形後に限らず、成形中に切断してもよい。

図５は、図４の左パンチおよび右パンチの駆動部分を示す正面図である。右パンチ２および左パンチ３は、アームガイド１８が上下することによって、左右方向（長手方向）に動く。右アームガイド板１８ｂ形状によれば、右アーム１７ｂの下端Ｐｂが、右アームガイド板１８ｂの位置ｂ０にある時は、右パンチ２は右方向に退いている。ここから下端Ｐｂがｂ１の位置に来るようにアームガイド１８を上昇させると、右パンチ２は左方向に進み押圧動作を行なう。ここからアームガイド１８を逆に下降させると、右アーム１７ｂの下端Ｐｂが右アームガイド板１８ｂの位置ｂ０に戻り、右パンチ２は右方向に退く。さらに、アームガイド１８を下降させると、右アーム１７ｂの下端Ｐｂが右アームガイド板１８ｂの位置ｂ２に至るので、右パンチ２は左方向に大きく押し出される。これにより、コンデンサ成形空間の中央部に成形されたコンデンサ素子は、左方向一端の排出口１４ａ、１４ｂに向けて押し出されることになる。

同様に、左アームガイド板１８ａ形状によれば、左アーム１７ａの下端Ｐａが、左アームガイド板１８ａの位置ａ０にある時は、左パンチ３は左方向に退いている。ここから下端Ｐａがａ１の位置に来るようにアームガイド１８を上昇させると、左パンチ３は右方向に進み押圧動作を行なう。ここからアームガイド１８を逆に下降させると、左アーム１７ａの下端Ｐａが左アームガイド板１８ａの位置ａ０に戻り、左パンチ３は左方向に退く。さらに、アームガイド１８を下降させると、左アーム１７ａの下端Ｐａが左アームガイド板１８ａの位置ａ２に至るので、左パンチ３は左方向に大きく退く。これにより、左方向一端の排出口１４ａ、１４ｂが、コンデンサ成形空間８に開口され、右パンチ２で押し出されたコンデンサ素子が排出される。

図６は、本発明による成形装置による製造サンプルと従来の成形装置による製造サンプルを示す写真である。コンデンサ素子の寸法は、横が約１ｍｍ、縦が約２ｍｍである。製造サンプルＳｏは従来の成形装置を使用して成形したもので、横方向に多数の線状痕が見える。製造サンプルＳｎは本成形装置を使用して成形したもので、線状痕がなく目潰れが生じていない。

図７は、本発明によるコンデンサ素子の成形方法を示すフローチャートである。最初は、自由端押圧手段７でフロント部材５を付勢手段１５よりも強い力でリア部材４側に押圧し、フロント部材５を所定の位置に位置させるとともに、コンデンサ成形空間８の両端面を構成する左パンチと右パンチが、長手方向に動いて、所定の長さに設定され、コンデンサ成形空間が形成される（Ｓ１００）。次に、コンデンサ成形粉末供給箱１９をコンデンサ成形空間８の上部で摺動させ、コンデンサ成形空間８にコンデンサ成形粉末を投入する（Ｓ１０１）。リード線２０が貫通された上蓋２１でコンデンサ成形空間８を密閉する（Ｓ１０２）。左パンチ３と右パンチ２をさらに駆動して接近させ、押圧成形する（Ｓ１０３）。上蓋２１を上昇させ、左パンチ３と右パンチ２の押圧を解除して左右外側方向に後退させるとともに、自由端押圧手段７の押圧を解除して付勢手段１５がフロント部材５をたわませるようにする（Ｓ１０４）。フロント部材（５）がたわんだ状態で、左パンチ３または右パンチ２により、コンデンサ素子をコンデンサ成形空間８の中央部から長手方向一端部に押し出す（Ｓ１０５）。これを繰り返すことで、目潰れのないコンデンサ素子が成形できる。

本発明は、タンタルコンデンサの低ＥＳＲ化を図ることができるコンデンサ素子の成形方法および成形装置として好適である。

本発明によるコンデンサ素子の成形装置に使用される金型の斜視図である。（実施例１） 図１の金型の分解斜視図である。（実施例１） 本発明によるコンデンサ素子の成形装置における金型部分の拡大平面図である。（実施例１） 本発明によるコンデンサ素子の成形装置における金型部分の拡大正面図である。（実施例１） 図４の左右パンチの駆動部分を示す正面図である。（実施例１） 本発明による成形装置による製造サンプルと従来の成形装置による製造サンプルを示す写真である。 本発明によるコンデンサ素子の成形方法を示すフローチャートである。（実施例１） 従来のコンデンサ素子の成形装置に使用される金型の斜視図である。 一般的なタンタルコンデンサの種類を示す概略図である。

符号の説明

１ 金型
２ 右パンチ
３ 左パンチ
４ リア部材
５ フロント部材
６ 基台
７ 自由端押圧手段
８ コンデンサ成形空間
９ 自由端
１０ 切り欠き部
１１ プッシュブロック
１２ アンダーガイド
１３ アッパーガイド
１４ａ、１４ｂ 排出口
１５ 付勢手段
１６ 取り付けネジ
１７ アーム
１７ａ 左アーム
１７ｂ 右アーム
１８ アームガイド
１８ａ 左アームガイド板
１８ｂ 右アームガイド板
１９ コンデンサ成形粉末供給箱
２０ リード線
２１ 上蓋
２２ 支点
２５ 陽極端子
２６ 陰極端子
３０ コンデンサ素子
Ｓｏ、Ｓｎ コンデンサ素子の製造サンプル
Ｓ１００〜Ｓ１０５ 各制御の段階
Ｐａ 右アームの下端
Ｐｂ 左アームの下端

Claims (1)

1. 自由端と該自由端の基点となる切り欠き部を有するフロント部材と前記フロント部材に対向するリア部材からなり、コンデンサ成形空間の両側面を構成する金型と、
   前記コンデンサ成形空間の両端面にあって、前記コンデンサ成形空間の長手方向を所定の長さに設定し、前記コンデンサ成形空間に投入されたコンデンサ成形粉末を押圧成形し、成形されたコンデンサ素子を前記金型の外部に押し出す動作を行う左パンチおよび右パンチと、
   前記コンデンサ成形空間上部で摺動され、前記コンデンサ成形空間にコンデンサ成形粉末を投入するコンデンサ成形粉末供給箱と、
   コンデンサ素子成形時は下降されて前記コンデンサ成形空間を密閉し、コンデンサ素子が成形されると上昇される上蓋と、
   前記リア部材に設けられ、前記フロント部材の自由端を前方側にたわませる付勢手段と、
   成形されたコンデンサ素子が前記コンデンサ成形空間の中央部から長手方向一端部に押し出される時は、前記自由端がたわむように押圧が解除され、それ以外は、前記自由端を前記付勢手段より強い力で押圧する自由端押圧手段と、が備えられることを特徴とするコンデンサ素子の成形装置。