JPH0729777A - タンタル線 - Google Patents

タンタル線

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JPH0729777A
JPH0729777A JP16814893A JP16814893A JPH0729777A JP H0729777 A JPH0729777 A JP H0729777A JP 16814893 A JP16814893 A JP 16814893A JP 16814893 A JP16814893 A JP 16814893A JP H0729777 A JPH0729777 A JP H0729777A
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JP
Japan
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tantalum
wire
powder
tantalum wire
capacitor
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JP16814893A
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English (en)
Inventor
Norimoto Mizuguchi
紀元 水口
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SHOWA KIYABOTSUTO SUUPAA METAL
SHOWA KIYABOTSUTO SUUPAA METAL KK
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SHOWA KIYABOTSUTO SUUPAA METAL
SHOWA KIYABOTSUTO SUUPAA METAL KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンタルコンデンサのリード線を強固にす
る。 【構成】 タンタルコンデンサに使用するタンタル線に
おいて、タンタル線に電流を印加して高温に加熱してお
き、タンタル粉末を接触させてタンタル線表面に溶着さ
せたものを使用する。 【効果】 タンタル線表面に溶着したタンタル粉と陽極
となるタンタル粉末とが焼結して、リード線と陽極体と
の結合が強固となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタンタル線に係り、特に
固体電解コンデンサのリードワイヤーに適するタンタル
線とその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属タンタルの酸化膜は誘電率が極めて
高いため、電解コンデンサとして多用されている。一般
にタンタル電解コンデンサはコンデンサ用の高誘電特性
を有するタンタル粉末をペレット状に加圧成形し、高温
焼結を行うことにより陽極となる多孔質焼結体を形成す
る。この際、タンタル線を陽極引出用に植設し、タンタ
ル粉と共に焼結してリード線を形成している。その後、
誘電体皮膜、半導体層、カーボン層、銀ペイント層等を
順次形成してコンデンサ素子を構成する。
【0003】近年タンタルコンデンサはより小型化する
ことが要求され、単位容積あたりの蓄電容量を高める傾
向にある。そのため原料として使用するタンタル粉末
も、表面積のより大きなもの、すなわち粒子径のより小
なるものが使用されるようになった。たとえば、従来は
一次粒子径が1.0〜3.0μm程度のものが主流を占
めていたが、最近では0.4〜1.0μm程度のものが
主流となり、0.3μm以下の超微粉末も使用されるよ
うになってきた。タンタル粉末を焼結して電極を形成す
るに際し、表面積の高い粉末の場合の焼結温度は、従来
より低くすることによって焼結による表面積の減少を抑
え、高容量のコンデンサにすることができる。しかし、
ここで2つの技術的困難がこの高容量化の普及をはばん
でいる。
【0004】第1には、焼結温度が低い場合には、電極
形成時に電極中心部に挿入されたタンタル線と電極を形
成するタンタル粉末とが、充分な強度で熱融合しないこ
とである。このような電極はその後の処理工程で、いわ
ゆる「ワーヤー抜け」と称する事故を引き起こす。第2
は、タンタルコンデンサがより小型化したため、挿入さ
れたタンタル線の体積が、周囲の粉末成形体の体積と比
較して無視できなくなってきたこと、及び高表面積のタ
ンタル粉末を焼結する時の体積収縮率が従来より大きく
なったことが原因となって、焼結収縮の大きな粉末部分
と収縮の少ないタンタル線部分との収縮率の差に起因し
て、粉末焼結部分にひび割れが頻発するようになった。
ワイヤー抜けを防止する手段としては、リード線の表面
に有機バインダーを用いて金属粉末を接着し、陽極体を
成形し焼結する際リード線と陽極本体との接触面積を大
きくして、接続強度を高める方法が提案されている(特
開平4−164309参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法では
有機バインダーで金属粉末を固着させ、180℃程度の
低温でバインダーを揮散させるだけでなので粉末の付着
力は充分であるとは言えないのが実情である。また、有
機バインダーを使用するため炭素が残留し易くなり、漏
れ電流を増大させる原因となる。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では使用す
るタンタル粉末の粒径を特定し、タンタル粉末をタンタ
ル線に溶着させることにより、ワイヤー抜けのおこらな
い強固な付着力を与えることとした。以下に本発明を詳
しく説明する。
【0007】通常コンデンサに用いられるタンタル線の
線径は0.15〜0.80mm程度である。タンタル線
は高純度タンタルの他に、耐熱性を付与するため0.2
%以下のイットリウムを添加した合金も用いられる。そ
の他にMg、Ca、Zr、Hf、Si等を微量添加した
合金であっても良い。本発明に使用するタンタル粉末
は、電極形成に使用するものと同程度の純度のものを使
用する。電極形成用としては表面積の大きなものが必要
であることから、極微粒の凝集粉が使用される。従っ
て、一次粒子径は0.4〜1.0μmのものが使用され
ており、特に0.05〜1.0μm程度が好ましい。こ
れに対して本発明で使用するタンタル表面に溶着させる
タンタル粉末は、強固な溶着を達成するためには単体粒
子である方が好ましい。実質的な粒径とはこの単体粒子
の直径を意味する。このようなタンタル粉末は通常フッ
化タンタル酸カリウムをナトリウム還元して得られる。
一般にこの程度の微粉末は酸素を多量に含むので、適当
な脱酸処理を施して使用する。
【0008】次に、このタンタル線表面にタンタル粉末
を溶着させる方法について説明する。ひとつの方法は、
熱揮発性粘結剤を使用して粉末を付着させ、1000℃
以上に加熱粉末を溶着させる方法があるが、この方法に
よる場合は粘結剤中の炭素分が残留するのでコンデンサ
用としては好ましくない。もうひとつの方法は、900
〜1100℃に加熱された不活性ガス雰囲気中にタンタ
ル線とタンタル粉末を共存させることにより可能であ
る。さらに加熱方法として、タンタル線自身に電流を印
加して抵抗加熱により、1000℃以上に加熱したもの
をアルゴンまたはヘリウム雰囲気中の特に加熱していな
いタンタル微粉末層の中を通過させることにより、均一
な熱溶着被覆層を得ることが可能である。この方法によ
れば、被覆厚さは2μm〜60μm程度まで調節可能で
ある。あまり厚いと線と粉末との界面に空隙を生ずるこ
とがある。
【0009】タンタルは20℃における抵抗率が12.
5×10-6Ωcmであり、アルゴンまたはヘリウム中で
融点(2996℃)近くまで安定であることから、高温
加熱用の発熱体として知られている。本発明の方法で
は、高温に加熱したタンタル線の表面に接触したタンタ
ル微粉末を溶着させるものである。タンタル線を120
0℃以上の高温に加熱しておけば、タンタル線上のタン
タル微粉末はわずかの圧力で接していても容易に溶着可
能である。例えば、タンタル粉貯槽に微粉末を詰めてお
き、その中を高温加熱したタンタル線をゆっくり通過さ
せるだけで、タンタル表面にタンタル微粉末が溶着す
る。滞留時間は2〜5分あれば充分である。この方法に
よれば、タンタル線に印加する電流によってタンタル線
の加熱温度を調節し、さらにタンタル粉との接触時間を
調節することにより、溶着するタンタル粉被覆層の厚さ
を調整できる。
【0010】このような熱溶着法で得た被覆タンタル線
は、電極形成用のタンタル粉と共に型込め成形し、タン
タル線を所定の長さに切断してグリーンペレットと称す
る未焼成電極とする。次に、このグリーンペレットを真
空炉中で1000〜1700℃の所定の温度で正確に加
熱して所期の性能特性を持つ電極を得る。高蓄電容量の
コンデンサを得るためには、一次粒子径が小さくて表面
積が大きく、焼結時の熱収縮率が5%を超えるような高
収縮性タンタル粉末を用いて該被覆線と共に焼結する場
合でも、被覆線表面に溶着したタンタル粉末の焼結時の
収縮がタンタル線自身の非収縮性を補って、全体として
異常な応力を生ずることなく均一に収縮する。また、通
常は1400〜1700℃程度の高温で焼結するのに対
し、1000〜1400℃のような低い温度で焼結し
て、粉末の焼結を軽度に抑えて表面積の減少を少なく
し、高蓄電容量化した場合でも、タンタル表面に溶着し
たタンタル粉末が周囲の陽極粉末と十分に焼結するので
ワイヤー抜けが起こりにくくなる。
【0011】さらにこのタンタル粉被覆線のみでもある
程度の蓄電容量を持ち得る。従って、タンタル粉被覆厚
を適当に調節して、900〜1200℃の温度で表面の
微粉末を軽く焼結した後、通常の方法で化成処理をすれ
ば、被覆タンタル粉の部分に誘電界面が形成され、非常
に小型のコンデンサが得られる。タンタル線部とタンタ
ル粉末部に導電ペーストを使用してリードを取付け、全
体を樹脂等で封じれば小型のタンタルコンデンサとな
る。このようにして得られるコンデンサの性能は、被覆
するタンタル粉末層の厚さや焼結温度、あるいは化成処
理条件によって変わるが、低静電容量のコンデンサが簡
単な方法で得られる。
【0012】本発明はタンタル線に通電して高温に加熱
し、表面に微細なタンタル粉末を溶着させ、このタンタ
ル微粉末を介して陽極タンタル粉とタンタルリード線と
を強固に接続させるものである。また、タンタル線表面
に溶着したタンタル粉を利用してコンデンサを得るもの
である。
【0013】
【実施例】
(実施例1)図1に本発明で使用する装置の一例を示
す。図1においてリール1に巻かれたタンタル線10
は、ガイドロール5を通りタンタル粉末槽9内のタンタ
ル粉末7中を通過し、ガイドロール4を通って巻取リー
ル2に巻取られる。電源3から得た電圧はガイドロール
4及び5の間でタンタル線10に印加され、ジュール発
熱に上りタンタル線自身を1000℃以上に加熱する。
タンタル線10が加熱される領域はチャンバー6によっ
て囲み、内部はバルブ8を介して流入させたアルゴン雰
囲気下に置かれており、空気酸化を防止している。加熱
されたタンタル線10がタンタル粉末7と接触する際
に、タンタル粉末7の一部がタンタル線10の表面に融
着し、タンタル線10の表面を覆う。この装置によれば
巻取リール2の巻取り速度を調節することによりタンタ
ル線10とタンタル粉末7との接触時間を調節すること
ができる。また、タンタル線10の加熱温度は抵抗器1
2により電流を調整して調節することができる。
【0014】図1の装置を使用してタンタル線表面にタ
ンタル粉末を溶着させた。使用したタンタル線は純度9
9.9%、直径0.24mmであった。また、タンタル
粉末は粒径0.05〜0.3μm、BET表面積で15
000cm2 /gのものを300g使用した。ガイドロ
ール4,5間の距離は15cmであり、タンタル線10
を毎秒5cmの速度で送りつつ、5.4Aの電流を印加
した。タンタル線10の表面はタンタル粉末7が均一に
溶着しており、平均直径0.26mmのタンタル線が得
られた。
【0015】この線を使用して、BET表面積7000
cm2 /gのタンタル粉と共に直径3mm、長さ4m
m、成型体密度5.0g/mlの円柱状ペレットを型込
め成型し、真空炉中にて1350℃及び1450℃で加
熱焼結して陽極ペレットを得た。 次いでこの陽極ペレ
ットを10%リン酸液中で、90℃×15Vで化成処理
し酸化皮膜を形成した。この化成処理ペレットのワイヤ
ー引抜強度および湿式測定による静電特性を表1に示
す。また、比較のため従来のタンタル粉を付着させただ
けのタンタル線を使用した化成処理ペレットについても
同様の測定をして結果を表1に併記する。
【0016】
【表1】
【0017】表1の結果から明らかな通り、本発明によ
れば低温で焼結しているので電気特性は従来品とくらべ
て遜色がなく、しかもワイヤー引抜強度は従来の高温焼
結品相当の強度のものが得られる。
【0018】(実施例2)実施例1と同様にして直径
0.24mmのタンタル線の表面にBET表面積150
0cm2 /gのタンタル粉末を溶着させた。タンタル線
の送り速度は毎秒4cm、タンタル線に印加する電流は
5.6Aとした結果、得られたタンタル線の直径は実施
例1よりもやや太く、直径0.29mm±0.02mm
であった。次にこれを真空下で1280℃で15分間加
熱し、タンタル粉末がタンタル線に溶着し、かつタンタ
ル粉末同士も焼結した直径0.27±0.01mmのタ
ンタル線を得た。このタンタル線の端部から2mmを残
してアクリル樹脂で被覆し、先端の露出部を実施例1と
同様の条件で化成処理し、酸化皮膜を形成した。この化
成処理した部分の静電容量の測定を行ったところ、52
00μFV/gであった。次に、化成処理したタンタル粉
末部分を電解質となる二酸化マンガン(MnO2 )で覆
い、さらにその上を導電ペーストで覆った。最後にこの
導電ペースト部とタンタル線の端部にリードフレームを
接合し、全体をエポキシ樹脂で封止してチップ型のワイ
ヤーコンデンサを得た。断面図を図2に示す。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、熱変形温度のより低い
タンタル微粉末をタンタル線表面に溶着させることによ
り、電極を形成するタンタル粉末とリード線となるタン
タル粉末とを強固に接合させることができるので、ワイ
ヤー抜け事故を防ぐことが可能となる。また、タンタル
線表面に溶着させた微粉末は高温で熱収縮性があるの
で、陽極焼結時のタンタル粉末との収縮率の差による応
力を緩和し、電極のひび割れを防止する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する装置の一例を示す図である。
【図2】本発明によるワイヤーコンデンサの一例を示す
図である。
【符号の説明】
1 リール 2 巻取リール 3 電源 4 ガイドロール 5 ガイドロール 6 チャンバー 7 タンタル粉末 8 バルブ 9 タンタル粉貯槽 10 タンタル線 12 抵抗器 13 電流計 14 アクリル樹脂 15 二酸化マンガン 16 導電ペースト 17 リードフレーム 18 エポキシ樹脂

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンタル線の表面に、実質的な粒子径が
    0.05〜1.0μmのタンタル粉の微粒子が溶着して
    いることを特徴とするタンタル線。
  2. 【請求項2】 タンタル含有量が99wt%以上の高純度
    タンタルからなることを特徴とする請求項1記載のタン
    タル線。
  3. 【請求項3】 タンタル線に電流を通じて加熱し、該加
    熱された高温タンタル線にタンタル微粉末を接触させ、
    タンタル線の表面にタンタル微粉末を溶着させることと
    特徴とする請求項1記載のタンタル線の製造方法。
  4. 【請求項4】 タンタル線に電流を通じて加熱し、該加
    熱された高温タンタル線にタンタル微粉末を接触させ、
    タンタル線の表面にタンタル微粉末を溶着させ、該タン
    タル微粉末で被覆されたタンタル線の所定部分を樹脂コ
    ートした後、露出部分を化成液で処理して酸化皮膜を形
    成することを特徴とするワーヤーコンデンサの製造方
    法。
JP16814893A 1993-07-07 1993-07-07 タンタル線 Pending JPH0729777A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014112726A (ja) * 2009-01-20 2014-06-19 Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd タンタルキャパシタのアノードリード線用に用いるタンタル線及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014112726A (ja) * 2009-01-20 2014-06-19 Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd タンタルキャパシタのアノードリード線用に用いるタンタル線及びその製造方法
EP2390886A4 (en) * 2009-01-20 2018-03-28 Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd. Tantalum filament used for anode of tantalum capacitor and manufacturing method thereof
US10121597B2 (en) 2009-01-20 2018-11-06 Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd. Tantalum wire used for anode lead of tantalum capacitor and manufacturing method thereof

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